KR20180009521A - 얼음 생성용 증발기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각된 하부를 물에 침전시켜 얼음을 생성하는 얼음 생성용 증발기에 관련되며 실시예로, 일단에 냉매 유입구가 형성되고, 타단에 냉매 유출구가 형성된 메인배관체와, 상기 메인배관체의 하단에 구비되어 외주면에 얼음을 생성하는 제빙돌기를 구비하는 얼음 생성용 증발기에 있어서, 상기 메인배관체의 바닥면에 상기 제빙돌기가 삽입되는 관통홀을 형성하면서 상기 관통홀의 둘레가 상기 메인배관체의 내부를 향하여 들린 접합자리를 형성하고, 상기 제빙돌기의 상단둘레를 상기 접합자리와 맞추어 끼운 후 상기 제빙돌기의 상단둘레와 상기 접합자리의 단부를 맞대기 용접하여, 용접한 부분이 상기 메인배관체의 내부에만 노출되는 얼음 생성용 증발기를 제시한다.

Description

얼음 생성용 증발기{Evaporator for ice maker}

본 발명은 냉각된 하부를 물에 침전시켜 얼음을 생성하는 얼음 생성용 증발기에 관련된다.

얼음을 제공하는 얼음정수기는 물의 냉각을 위한 냉동 사이클 모듈을 구비하며, 증발기를 이용하여 제빙용 트레이가 없이도 얼음을 생성하는 유닛을 구비하고 있다.

얼음 생성용 증발기는 냉매가 흐르는 단부를 물에 담가 외주면에 얼음을 생성한 후에, 단부를 짧은 시간 동안 급속 가열하여 얼음과의 접촉면을 살짝 해빙시킴으로써 얼음을 이탈시키는 구조를 채택하고 있다.

증발기는 열전도율을 이유로 금속으로 제조되는데, 이러한 냉동과 가열을 반복 작동함에 따라 열수축과 열팽창을 반복하는 악조건에서 운영된다. 그에 따라 증발기 표면에 형성하였던 도금층이나 브레이징 용접에 사용된 솔더합금 중 니켈 성분이 모재 금속으로부터 박리되는 문제가 발생될 수 있다.

박리된 도금층이나 니켈 성분은 생성되는 얼음이나 냉수에 섞여 사용자에게 제공되며, 한 가정에서 얼음정수기는 장기간에 걸쳐 사용됨을 고려할 때에, 사용자의 건강에 매우 나쁜 영향을 미칠 것이 자명하다.

대한민국 등록실용신안 제20-0440254호 (2008.05.27) 대한민국 공개특허 제10-2014-0102529호 (2014.08.22)

본 발명은 소비자 건강에 안전한 얼음 생성용 증발기를 제공하고자 한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 일단에 냉매 유입구가 형성되고, 타단에 냉매 유출구가 형성된 메인배관체와, 상기 메인배관체의 하단에 구비되어 외주면에 얼음을 생성하는 제빙돌기를 구비하는 얼음 생성용 증발기에 있어서, 상기 메인배관체의 바닥면에 상기 제빙돌기가 삽입되는 관통홀을 형성하면서 상기 관통홀의 둘레가 상기 메인배관체의 내부를 향하여 들린 접합자리를 형성하고, 상기 제빙돌기의 상단둘레를 상기 접합자리와 맞추어 끼운 후 상기 제빙돌기의 상단둘레와 상기 접합자리의 단부를 맞대기 용접하여, 용접한 부분이 상기 메인배관체의 내부에만 노출되는 얼음 생성용 증발기를 제시한다.

이때, 상기 용접은 아르곤 가스 용접 또는 레이저용접으로 이루어질 수 있다.

또한 상기 제빙돌기에 삽입되어 상기 메인배관체로 유입된 냉매가 상기 제빙돌기의 내부를 통과하게 하는 분리막이 포함되고, 상기 분리막은 수직판, 상기 수직판의 양측부에서 연장되며 호형으로 형성되어 상기 제빙돌기의 내벽과 접하는 지지편 및 상기 수직판의 상부 둘레에 형성되며 상기 메인배관체의 내벽면과 접하는 확장편을 구비할 수 있다.

나아가 한 쌍의 상기 분리막이 서로 수직판을 맞댄 상태에서 상기 제빙돌기에 끼움 결합될 수 있다.

나아가 상기 메인배관체는 상기 제빙돌기가 결합되는 하부관체와 상기 하부관체의 상부에 용접되어 냉매가 흐르는 통로를 제공하는 상부관체를 포함하고, 상기 하부관체와 상기 상부관체의 용접은 아르곤 가스 용접 또는 레이저 용접으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 제빙돌기와 메인배관체의 용접 연결 부분이 아르곤 가그 용접 또는 레이저 용접으로 이루어지며, 또한 용접 연결 부분이 외부로 드러나지 아니하여 제빙돌기에 생성되는 얼음에 오염될 염려가 없다. 따라서 사용자에게 깨끗한 얼음을 제공할 수 있다. 하부관체와 상부관체의 용접 부위는 생성되는 얼음이 직접 닿지 않을 뿐만 아니라, 전해 연마 공정을 통해 표면의 이물질을 깨끗히 제거하여 안전한 사용이 가능하다.

상부관체와 하부관체는 아르곤 가스 용접 또는 레이저 용접한 후 전해 연마를 통해 표면의 이물질을 제거하게 되므로, 종래의 기술에 따른 얼음 정수기의 사용 중에 사용자가 박리된 도금이나 용접 잔해물을 섭취하게 되는 문제가 해소된다.

분리막의 형태는 냉각 효율을 증대시킬 뿐만 아니라 얼음의 이탈이 신속하게 이루어지게 하고, 조립의 편의성을 향상시킨다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 얼음 생성용 증발기의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 일부분을 분해한 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 주요부의 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 분리막과 관련되며, (a)는 분리막의 사시도이고, (b)는 제빙돌기 안에 분리막이 장착된 상태를 도시한 단면도.
도 5는 도 1에 도시한 실시예의 사용 상태를 나타낸 단면도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 얼음 생성용 증발기의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 도면들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.

첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 얼음 생성용 증발기와 관련된다. 증발기(100)는 냉온수기에 장착되는 것으로, 증발기는 냉매를 유입 받아 하부에 형성된 복수의 제빙돌기(20)를 통해 얼음을 생성한다.

본 발명의 실시예에 따른 증발기(100)는 메인배관체(10)와 제빙돌기(20)를 포함한다. 메인배관체와 제빙돌기는 스테인리스를 사용할 수 있다. 메인배관체(10)는 "u"자 형으로 휘어진 것으로 내부는 냉매가 흐르는 통로가 형성되어 있다. 메인배관체(10)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 하부관체(11)와 상부관체(12)가 접합되어 제조될 수 있다. 하부관체(11)와 상부관체(12)의 접합면 둘레를 따라 아르곤 가스 용접 또는 레이저 용접을 수행하고, 외부에 드러나는 용접 연결 부분은 전해 연마 공정을 통해 표면의 이물질을 제거할 수 있다.

구체적으로, 하부관체(11)는 접합자리, 유출구 및 유입구를 제외하고는 평면을 이루고 있으며, 특히 상부관체(12)와 용접이 이루어지는 가장자리부(114)는 평탄면으로 제작되어 있다. 또한 상부관체(12)에도 하부관체(12)의 가장자리부(114)와 접촉하는 접합부(121)가 평탄면으로 제작되어 있다. 이러한 하부관체의 가장자리부(114)와 상부관체의 접합부(121)는, 서로를 접하였을 때에 단부가 일치하는 것으로, 가장자리부(114)와 접합부(121)의 위치를 맞춘 후 양자를 아르곤 가스 용접 또는 레이저 용접으로 연결하게 된다.

메인배관체의 둘레를 따라 상부관체와 하부관체가 용접된 부분(도 1의 A 참고)은 전해 연마를 거치면서 표면에 붙은 이물질이 제거됨으로써 인체에 무해하게 된다. 이로써 종래의 기술에서 주로 사용되는 브레이징 용접에 의한 솔더(주로 니켈 성분)의 박리, 누출 등의 문제가 없게 된다.

제빙돌기(20)는 대략 원통상으로 제작되어 상부가 개방된 형상이다. 제빙돌기(20)는 하부로 갈수록 단면적이 작아지는 형상인데, 이로써 제빙돌기(20)의 주변에 형성된 얼음을 쉽게 이탈시킬 수 있다.

메인배관체의 길이와 사이즈에 따라 제빙돌기의 수는 다양하게 변경될 수 있으며, 메인배관체는 다양한 형상으로 변경될 수 있다.

제빙돌기(20)는 메인배관체(10)와 별도로 제작되며, 제빙돌기(20)와 메인배관체(10)는 용접에 의해 결합된다. 메인배관체(10)의 일단과 타단 각각에는 냉매가 유입되는 냉매 유입구와 냉매 유출구가 형성되어 있다.

본 발명에서는 메인배관체(10)의 바닥면, 즉 하부관체(11)에 관통홀(111)을 형성하고, 이 관통홀(111)에 제빙돌기의 개방된 상단부를 끼운 상태에서, 양자의 단부를 용접으로 연결한다.

관통홀(111)을 형성함에 있어서, 관통홀(111)의 주변둘레를 상부로 솟구치도록 하여 접합자리(112)를 성형한다. 이 접합자리(112)는 대략 원통형상으로 내경은 제빙돌기(20)의 외경과 사실상 일치한다.

도면을 기준으로, 접합자리(112)는 하부관체(11)에서 상부로 솟게 됨에 따라, 조립된 메인배관체(10)의 내부를 향하게 된다.

도 3을 참고하면, 제빙돌기(20)의 상단둘레(21)를 접합자리(112)의 상단과 맞추어 끼운 후에 제빙돌기(20)의 상단둘레(21)와 접합자리(112)의 상단(113)을 맞대기 용접하여, 양자를 결속시킨다. 이때 용접은 아르곤 가스 용접 또는 레이저 용접으로 수행한다.

제빙돌기(20)와 관통홀(111)의 끼움 결합에 의해, 접합자리(112)의 상단(113)과 나란히 제빙돌기(20)의 상단둘레(21)를 맞춘 후 아르곤 가스 용접 또는 레이저 용접으로 양 단부를 용접함으로써, 하부관체(11)에 제빙돌기(20)가 고정된다.

이때의 용접 부위(W)는 외부에서 관찰되지 아니하고, 메인배관체(10)의 내부에만 노출되는 것으로, 제빙돌기(20)의 외주면에 응결되는 얼음이 용접 부위(W)와 접촉하지 아니하게 된다.

그에 따라 용접된 부분과, 용접 과정 중 스파크, 열, 가스 등에 의해 오염되는 그의 주변 부분이, 증발기 사용 중 제공되는 얼음과 물리적으로 차단됨에 따라 소비자 건강에 안전한 얼음을 제공할 수 있게 된다.

한편 도 2, 도 4 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분리막과 관련된다.

도시된 실시예에 따른 분리막(30)은 메인배관체(10)를 통과하는 냉매가 제빙돌기(20)의 내부를 통과하도록 설치되어, 제빙돌기(20)의 온도를 확실히 낮추고, 냉매에 의한 제빙 효율을 증대시킨다.

분리막(30)은 제빙돌기(20)의 내부로부터 제빙돌기(20)의 상부(메인배관체(10) 내부)까지 쳐지는 벽으로 제공된다. 다만 분리막(30)의 하단은 제빙돌기(20)의 바닥과 이격되어 냉매가 흐르는 통로를 형성한다. 도 5에는 분리막(30)에 의한 냉매의 흐름을 화살표로 도시하고 있다.

도시된 실시예에서 채택한 분리막(30)은 수직판(31), 지지편(32), 확장편(33)을 포함한다.

수직판(31)은 제빙돌기(20)의 내부와, 제빙돌기(20) 위에 형성되는 메인배관체(10)의 단면에 대응하는 형상을 가지며, 대체로 평탄한 판의 형태이다.

지지편(32)은 수직판(31)의 양측부에서 연장되며 호형상으로 말린 형상이다. 좌, 우의 각 지지편(32)은 곡면의 반경 방향으로 탄성을 가진다.

확장편(33)은 수직판(31)의 상부 둘레에서 연장되는 부분으로, 지지편(32)과 같은 방향으로 세워진다. 수직판(31)과 지지편(32)은 대략 수직하다.

하나의 제빙돌기(20)에는 하나의 분리막이 장착되거나, 도시한 바와 같이 한 쌍의 분리막(30)이 서로 수직판(31)을 맞댄 상태에서 삽입된다.

제빙돌기(20)에 분리막이 고정되는 수단은 지지편(32)이다. 도 4의 (b)를 참고하면 한 쌍의 지지편(32)은 제빙돌기(20)의 내주면에 따라 탄성 변형하면서 접하게 된다.

특히 한 쌍의 분리막(30)을 겹친 상태에서 제빙돌기(20)에 삽입함에 따라, 각 지지편(32)이 제빙돌기(20)의 원형인 내벽면에 맞추어 탄성 변형되면서, 벽면으로 기능하는 수직판(31)의 위치가 제빙돌기(20)의 원형 단면 중심에 위치시키게 된다.

이로써 제빙돌기(20)로 냉매가 유입되는 통로의 단면 사이즈와 냉매가 유출되는 통로의 단면 사이즈가 대등하게 되므로, 냉매의 흐름이 원활하게 이루어지게 된다.

지지편(32)은 제빙돌기(20)의 내경보다 다소 벌어지도록 제작되고, 수직판(31)을 맞댄 한 쌍의 분리막(30)은 제빙돌기(20)에 끼움 결합되도록 할 수 있다. 즉 겹쳐진 분리막(30)이 강제로 눌림에 따라 제빙돌기(20)의 내주면을 따라 지지편(32)이 탄성 변형되며, 분리막들이 제빙돌기에 삽입되는 것이다.

한편 확장편(33)은 하부관체(11)에 결합되는 상부관체(12)에 접촉하게 된다. 분리막(30)의 끼움 결합은, 하부관체(11)와 상부관체(12)의 조립 중에 확장편(33)이 상부관체(12)의 내부 천장에 눌려짐으로써 이루어질 수 있다.

확장편(33)이 상부관체(12)의 내부면과 접촉함에 따라, 메인배관체(10)를 흐르는 냉매가 고스란히 제빙돌기(20) 내부로 유입되고, 그에 따라 냉매에 의한 제빙효과를 증대시키게 된다.

또한 확장편(33)은 제빙돌기(20)의 외주면에 형성된 얼음을 해빙기로부터 이탈시킬 때에 히터(H)로부터 전달되는 열을 제빙돌기(20)에 효과적으로 전달하는 역할을 수행한다.

도 5에서 증발기(100)의 상부에는 히터(H)가 구비되고, 히터(H)는 얼음 생성 후 증발기를 급속 가열시킴으로써 제빙돌기(20)에 붙은 얼음을 이탈시킨다. 이 히터(H)는 먼저 상부관체(12)를 가열시키며, 상부관체(12)의 발열은 분리막(30)을 타고 제빙돌기(20)에 열 전달된다. 이때 확장편(33)은 상부관체(12)의 천장과 면접하므로 열 전달 면적을 크게 확보하여, 빠르게 분리막(30)이 가열될 수 있게 한다.

또한 분리막(30)에 전달된 열은 제빙돌기(20)의 내주면에 면접하는 지지편(32)을 통해 빠르게 제빙돌기(20)에 전달된다. 이로써 제빙돌기(20)의 외표면에서 얼음은 국소적으로 융해되고, 중력에 의해 얼음이 이탈된다.

이러한 점을 고려하였을 때에 분리막(30)은 열전달이 우수한 구리계 금속으로 제작되는 것이 바람직하다.

확장편(33)과 지지편(32)이 구비된 분리막(30)을 사용함으로써, 종래의 기술에 비하여 제빙돌기(20)에 형성된 얼음을 신속하게 분리시킬 수 있다. 그에 따라 히터의 작동 시간을 단축할 수 있다.

100 : 증발기
10 : 메인배관체
11 : 하부관체 111 : 관통홀 112 : 접합자리 113 : 상단
114 : 가장자리부
12 : 상부관체 121 : 접합부
20 : 제빙돌기 21 : 상단둘레
30 : 분리막
31 : 수직판 32 : 지지편 33 : 확장편
W, A : 용접부위 H : 히터

Claims (5)

1. 일단에 냉매 유입구가 형성되고, 타단에 냉매 유출구가 형성된 메인배관체와, 상기 메인배관체의 하단에 구비되어 외주면에 얼음을 생성하는 제빙돌기를 구비하는 얼음 생성용 증발기에 있어서,
   상기 메인배관체의 바닥면에 상기 제빙돌기가 삽입되는 관통홀을 형성하면서 상기 관통홀의 둘레가 상기 메인배관체의 내부를 향하여 들린 접합자리를 형성하고,
   상기 제빙돌기의 상단둘레를 상기 접합자리와 맞추어 끼운 후 상기 제빙돌기의 상단둘레와 상기 접합자리의 단부를 맞대기 용접하여, 용접한 부분이 상기 메인배관체의 내부에만 노출되는 것을 특징으로 하는
   얼음 생성용 증발기.
2. 제1항에서,
   상기 용접은 아르곤 가스 용접 또는 레이저용접으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
   얼음 생성용 증발기.
3. 제1항에서,
   상기 제빙돌기에 삽입되어 상기 메인배관체로 유입된 냉매가 상기 제빙돌기의 내부를 통과하게 하는 분리막이 포함되고,
   
   상기 분리막은
   수직판,
   상기 수직판의 양측부에서 연장되며 호형으로 형성되어 상기 제빙돌기의 내벽과 접하는 지지편 및
   상기 수직판의 상부 둘레에 형성되며 상기 메인배관체의 내벽면과 접하는 확장편을 구비하는
   얼음 생성용 증발기.
4. 제3항에서,
   한 쌍의 상기 분리막이 서로 수직판을 맞댄 상태에서 상기 제빙돌기에 끼움 결합되는
   얼음 생성용 증발기.
5. 제1항에서,
   상기 메인배관체는
   상기 제빙돌기가 결합되는 하부관체와,
   상기 하부관체의 상부에 용접되어 냉매가 흐르는 통로를 제공하는 상부관체를 포함하고,
   상기 하부관체와 상기 상부관체의 용접은 아르곤 가스 용접 또는 레이저 용접인
   얼음 생성용 증발기.

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