WO2018216858A1 - 제상 장치 및 이를 구비하는 냉장고 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 일면에서 리세스된 형태로 연장 형성되는 히트 파이프 안착부와, 상기 히트 파이프 안착부에 나란하게 연장 형성되는 히터 수용부를 구비하는 히터 케이스; 상기 히터 수용부에 장착되어, 전원 인가시 발열하도록 구성되는 히터; 내부에 충진된 작동액이 흐르는 유로를 형성하고, 일부가 상기 히트 파이프 안착부에 안착되며, 상기 히터에 의해 가열되어 이송되는 고온의 작동액에 의해 증발기의 냉각관에 방열하도록 상기 냉각관에 인접하게 배치되는 히트 파이프; 및 상기 히트 파이프 안착부에 안착된 상기 히트 파이프를 덮도록, 상기 히터 케이스에 착탈 가능하게 결합되는 홀더를 포함하는 제상 장치를 개시한다.

Description

제상 장치 및 이를 구비하는 냉장고
본 발명은 냉동 사이클에 구비되는 증발기에 착상된 성에를 제거하기 위한 제상 장치, 그리고 이를 구비하는 냉장고에 관한 것이다.
냉장고는 압축-응축-팽창-증발의 과정이 연속적으로 이루어지는 냉동 사이클에 의해 생성된 냉기를 이용하여 내부에 저장된 식품을 저온 보관하는 장치이다.
냉장실 내의 냉동 사이클은, 냉매를 압축하는 압축기와, 압축기로부터 압축된 고온고압상태의 냉매를 방열을 통하여 응축하는 응축기와, 응축기로부터 제공된 냉매가 증발하면서 주위의 잠열을 흡수하는 냉각작용에 의하여 주변의 공기를 냉각하는 증발기를 포함한다. 응축기와 증발기 사이에는 모세관 내지는 팽창밸브가 구비되어, 증발기로 유입되는 냉매의 증발이 쉽게 일어날 수 있도록, 냉매의 유속을 증가시키고 압력을 낮추도록 이루어진다.
이처럼, 냉동 사이클에 구비되는 증발기는 냉각관을 유동하는 냉매의 순환에 의해 생성된 냉기를 이용하여 주변의 온도를 낮추게 된다. 이 과정에서, 주변 공기와의 온도차가 발생할 경우, 공기 중의 수분이 냉각관의 표면에 응축 동결되어 성에로 발전하기도 한다. 증발기에 착상된 성에는 증발기의 열교환 효율을 저하시키는 요인으로 작용한다.
증발기에 착상된 성에를 제거하기 위한 제상 작업으로, 종래에는 열선을 이용한 제상 방법이 이용되었다. 그러나 열선을 이용한 제상 구조에서는 증발기의 특정 부분에 제상에 필요한 적정 온도가 전달되지 않아, 에너지 손실의 문제를 야기하였다.
이에 자사에서는 히터에 의해 가열된 작동액이 히트 파이프를 유동하면서 제상을 수행하는 새로운 구조의 제상 장치를 개발하고, 이를 개선 및 발전시켜 나가고 있다.
도 1 내지 도 3은 자사에서 개발한 제상 장치들 중 하나[대한민국 특허출원 제10-2017-0064810호 (2017.05.25. 출원), 출원 당시 미공개 상태]를 보이고 있다.
상기 제상 장치(170)는, 히터 케이스(171a)에 히터 케이스(171a)를 관통하는 내부 유로(171a1)가 형성되고, 내부 유로(171a1)의 출구(171a1')와 입구(171a1")에 히트 파이프(172c', 172c", 172d', 172d")가 삽입된 후, 용접에 의해 고정되는 구조를 가졌다. 따라서, 히터 케이스(171a)에 장착된 히터(171b)에 문제가 발생할 경우, 제상 장치(170) 전체를 교체해야 하는 문제가 있었다.
또한, 상기 제상 장치(170)에서, 내부 유로(171a1)의 일측에는 히터 케이스(171a)를 관통하는 히터 수용부(171a2)가 형성되며, 히터(171b)는 히터 수용부(171a2)에 삽입된 후 히터 케이스(171a)의 일측면이 프레스됨에 의해 히터 케이스(171a)에 고정된다. 그런데, 이 프레스 공정에서 히터 케이스(171a)에 결합된 히트 파이프(172c', 172c", 172d', 172d")가 프레스 장치에 걸려 파손될 가능성이 있었다.
아울러, 상기 제상 장치(170)는, 내부 유로(171a1)에 작동액(F)을 공급하기 위한 작동액 주입 파이프(173)가 히터 케이스(171a)에 용접되는 구조를 가진다. 여기서, 작동액 주입 파이프(173)는 구리 재질로서 알루미늄 재질의 히터 케이스(171a)와는 다른 재질일 뿐만 아니라, 히터 케이스(171a)에 수직한 상태로 용접되기 때문에, 용접이 어려우며, 내부 유로(171a1)로 슬래그(slag)가 유입되는 문제가 발생할 가능성이 있었다.
본 발명의 첫 번째 목적은, 히터에 문제가 발생하더라도 제상 장치 전체를 교체하지 않고도 수리가 가능한 새로운 구조의 제상 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 두 번째 목적은, 히터를 히터 수용부에 삽입하고 프레스하여 고정하는 과정에서, 히터 케이스에 연결된 히트 파이프의 파손이 방지될 수 있는 새로운 구조의 제상 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 세 번째 목적은, 구리 재질의 작동액 주입구가 알루미늄 재질의 히터 케이스에 수직으로 용접된 구조를 가짐에 따른, 비용 상승, 불량률 증가 등의 문제를 해소할 수 있는 새로운 작동액 주입 구조를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 네 번째 목적은, 상기 새로운 작동액 주입 구조를 가지면서, 용접 포인트가 줄어들 수 있는 작동액 주입 구조의 변형예를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제상 장치는, 작동액이 흐르는 유로를 형성하고, 증발기의 냉각관에 인접하게 배치되는 히트 파이프; 및 상기 작동액을 가열하기 위하여, 상기 히트 파이프에 열을 전달하는 히팅 유닛을 포함하며, 상기 히팅 유닛은, 일면에서 리세스된 형태로 연장 형성되는 히트 파이프 안착부를 구비하는 히터 케이스; 상기 히터 케이스에 장착되어, 전원 인가시 발열하도록 구성되는 히터; 및 상기 히터 케이스에 착탈 가능하게 결합되고, 상기 히터 케이스에 결합시 상기 히트 파이프 안착부에 안착된 상기 히트 파이프를 덮어 고정하는 홀더를 포함한다.
상기 히터 케이스에는 상기 히터의 장착을 위한 히터 수용부가 상기 히트 파이프를 관통하도록 형성되고, 상기 히터 케이스에는 상기 히터 수용부를 향하여 움푹 들어간 형태의 프레스드부가 형성되며, 상기 히터는 상기 프레스드부에 의해 가압되어 상기 히터 수용부의 내부면에 밀착된다.
본 발명의 두 번째 목적은, 상기 히터를 상기 히터 수용부에 장착한 후에, 상기 히트 파이프를 상기 히트 파이프 안착부에 안착시킨 후, 상기 히터 케이스에 상기 홀더를 체결하는 조립 구조를 통하여 달성될 수 있다.
본 발명의 세 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제상 장치는, 증발기에 구비되는 히팅 유닛; 및 내부에 충진된 작동액의 순환 유로를 형성하고, 상기 히팅 유닛에 의해 일부가 가열되는 히트 파이프를 포함하며, 상기 히트 파이프는, 제1재질로 형성되는 메인 파이프; 제2재질로 형성되고, 용접에 의해 상기 메인 파이프의 일단부에 연속적으로 연결되는 제1연결 파이프; 상기 제2재질로 형성되며, 용접에 의해 상기 메인 파이프의 타단부에 연속적으로 연결되는 제2연결 파이프; 및 상기 제2재질로 형성되고, 상기 제1연결 파이프와 연결되는 제1연결부, 상기 제2연결 파이프와 연결되는 제2연결부, 및 상기 제1 및 제2연결부와 연통되는 작동액 주입부를 구비하는 조인트 파이프를 포함한다.
본 발명의 네 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제상 장치는, 양단부에 입구와 출구가 형성된 내부 유로를 구비하는 히터 케이스와, 상기 히터 케이스에 장착되어 상기 내부 유로 내의 작동액을 가열하는 히터를 포함하는 히팅 유닛; 및 상기 입구와 상기 출구를 통해 상기 히터 케이스의 내부에 삽입되어 상기 내부 유로와 연통되고, 증발기의 전면부와 후면부에 각각 배치되는 제1 및 제2히트 파이프를 포함하며, 상기 제1 및 제2히트 파이프 중 어느 하나는, 제1재질로 형성되는 메인 파이프; 제2재질로 형성되고, 용접에 의해 상기 메인 파이프의 일단부에 연속적으로 연결되는 제1연결 파이프; 상기 제2재질로 형성되며, 용접에 의해 상기 메인 파이프의 타단부에 연속적으로 연결되는 제2연결 파이프; 및 상기 제2재질로 형성되고, 상기 제1연결 파이프와 연결되는 제1연결부, 상기 제2연결 파이프와 연결되는 제2연결부, 및 상기 제1 및 제2연결부와 연통되는 작동액 주입구를 구비하는 조인트 파이프를 포함한다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 본 발명에서 히트 파이프는 히터가 장착된 히터 케이스에 안착되고, 홀더는 히터 케이스에 착탈 가능하게 결합되어 히트 파이프를 히터 케이스에 고정시키는 구조를 가진다. 따라서, 히터에 문제가 발생할 경우 히터가 장착된 히터 케이스만 교체하면 되기 때문에, 수리가 용이하며 수리 비용이 절감될 수 있다.
둘째, 본 발명은 히터를 히터 수용부에 삽입하고 프레스하여 고정한 후에, 히트 파이프를 히터 케이스에 안착시킨 후, 히터 케이스에 홀더를 체결하는 구조를 가지므로, 조립 과정에서의 히트 파이프의 파손이 방지될 수 있으며, 조립 편의성이 향상될 수 있다.
셋째, 본 발명의 히트 파이프는, 알루미늄 재질의 메인 파이프의 양단부에 구리 재질의 제1 및 제2연결 파이프가 각각 직선 형태로 연결되고, 상기 제1 및 제2연결 파이프가 작동액 주입부를 구비하는 구리 재질의 T자형 조인트 파이프에 의해 연결되는 구조를 가진다. 상기 구조에 의하면, 이종 금속 간의 수직 용접이 수평 용접으로 변경되고, 작동액 주입부를 통하여 작동액을 히트 파이프에 주입할 수 있으므로, 제조 비용 및 불량률이 감소될 수 있다.
넷째, 2열로 구성되는 히트 파이프 각각이 단일 유로로 구성되는 경우에는, 각각의 히트 파이프에 T자형 조인트 파이프를 이용한 작동액 주입 구조가 구비되어, 총 10개소의 용접 포인트(하나의 히트 파이프마다 5개소의 용접 포인트)가 생긴다. 반면에, 히터 케이스에 형성된 내부 유로의 입구와 출구에 히트 파이프가 삽입된 후, 용접에 의해 고정되는 구조를 가지는 경우에는, 내부 유로에서 작동액이 혼합되므로, 하나의 히트 파이프에만 T자형 조인트 파이프를 이용한 작동액 주입 구조가 구비되면 된다. 이 경우, 총 7개소의 용접 포인트가 생겨, 앞선 구조 대비 3개소의 용접 포인트를 줄일 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 자사에서 개발한 기존의 제상 장치의 일 예를 보인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 히팅 유닛의 분해도.
도 3은 도 1에 도시된 히팅 유닛의 확대도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고의 구성을 개략적으로 나타낸 종단면도.
도 5 및 도 6은 도 4의 냉장고에 적용되는 제상 장치의 일 예를 보인 정면도 및 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 히팅 유닛의 제1실시예를 보인 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 히팅 유닛의 분해도.
도 9는 도 7에 도시된 히팅 유닛을 저부에서 바라본 사시도.
도 10은 도 7에 도시된 히터 케이스를 라인 A-A를 따라 취한 단면도.
도 11은 도 7에 도시된 히팅 유닛을 라인 B-B를 따라 취한 단면도.
도 12는 도 7에 도시된 히터의 일 예를 보인 분해 사시도.
도 13은 도 12에 도시된 PTC 서미스터의 저항-온도 특성을 보인 그래프.
도 14는 도 12에 도시된 PTC 서미스터의 전류-전압 특성을 보인 그래프.
도 15는 도 6에 도시된 C 부분을 보인 확대도.
도 16은 도 15에 도시된 히트 파이프의 분해도.
도 17 및 도 18은 히터의 작동 전 및 작동 후 상태에서의 작동액의 순환을 설명하기 위한 개념도들.
도 19는 도 6에 도시된 히팅 유닛의 제2실시예를 보인 개념도.
도 20은 도 6에 도시된 히팅 유닛의 제3실시예를 보인 개념도.
도 21은 도 20에 도시된 히터 케이스를 라인 D-D를 따라 취한 단면도.
도 22는 도 6에 도시된 히팅 유닛의 제4실시예를 보인 개념도.
도 23은 도 22에 도시된 히팅 유닛을 라인 E-E를 따라 취한 단면도.
도 24는 도 4의 냉장고에 적용되는 제상 장치의 다른 일 예를 보인 사시도.
도 25는 도 24에 도시된 히팅 유닛의 분해도.
도 26은 도 25에 도시된 히터 케이스와 히트 파이프 간의 연결 구조를 보인 개념도.
도 27 및 도 28은 도 4의 냉장고에 적용되는 제상 장치의 다른 일 예를 보인 정면도 및 사시도.
도 29 및 도 30은 도 4의 냉장고에 적용되는 제상 장치의 또 다른 일 예를 보인 정면도 및 사시도.
이하, 본 발명에 관련된 제상 장치 및 이를 구비하는 냉장고에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 서로 다른 실시예라도 구조적, 기능적으로 모순이 되지 않는 한 어느 하나의 실시예에 적용되는 구조는 다른 하나의 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고(200)의 구성을 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
냉장고(200)는 압축-응축-팽창-증발의 과정이 연속적으로 이루어지는 냉동 사이클에 의해 생성된 냉기를 이용하여 내부에 저장된 식품을 저온 보관하는 장치이다.
도시된 바와 같이, 냉장고 본체(210)는 내부에 식품의 저장을 위한 저장공간을 구비한다. 상기 저장공간은 격벽(211)에 의해 분리될 수 있으며, 설정 온도에 따라 냉장실(212)과 냉동실(213)로 구분될 수 있다.
본 실시예에서는, 냉동실(213)이 냉장실(212) 위에 배치되는 탑 마운트 타입(top mount type)의 냉장고를 보이고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명은, 냉장실과 냉동실이 좌우로 배치되는 사이드 바이 사이드 타입(side by side type)의 냉장고, 상부에 냉장실이 마련되고 하부에 냉동실이 마련되는 바텀 프리저 타입(bottom freezer type)의 냉장고 등에도 적용될 수 있다.
냉장고 본체(210)에는 도어가 연결되어, 냉장고 본체(210)의 전면 개구부를 개폐하도록 이루어진다. 본 도면에서는, 냉장실 도어(214)와 냉동실 도어(215)가 각각 냉장실(212)과 냉동실(213)의 전면부를 개폐하도록 구성된 것을 보이고 있다. 도어는 냉장고 본체(210)에 회전 가능하게 연결되는 회전형 도어, 냉장고 본체(210)에 슬라이드 이동 가능하게 연결되는 서랍형 도어 등으로 다양하게 구성될 수 있다.
냉장고 본체(210)에는 내부 저장공간의 효율적인 활용을 위한 수납유닛[180, 예를 들어, 선반(281), 트레이(282), 바스켓(283) 등]이 적어도 하나 이상 구비된다. 예를 들어, 선반(281)과 트레이(282)는 냉장고 본체(210) 내부에 설치될 수 있고, 바스켓(283)은 냉장고 본체(210)에 연결되는 도어(214) 내측에 설치될 수 있다.
한편, 냉동실(213)의 후방측에는 증발기(230) 및 송풍팬(240)이 구비되는 냉각실(216)이 마련된다. 격벽(211)에는 냉장실(212) 및 냉동실(213)의 공기가 냉각실(216) 측으로 흡입 및 복귀될 수 있도록 하는 냉장실 귀환덕트(211a) 및 냉동실 귀환덕트(211b)가 형성된다. 또한, 냉장실(212)의 후방측에는 냉동실(213)과 통하고 전면부에 다수의 냉기토출구(250a)를 갖는 냉기덕트(250)가 설치된다.
냉장고 본체(210)의 배면 하부측에는 기계실(217)이 마련되고, 기계실(217)의 내부에는 압축기(260)와 응축기(미도시) 등이 구비된다.
한편, 냉장실(212) 및 냉동실(213)의 공기는 냉각실(216)의 송풍팬(240)에 의하여 격벽(211)의 냉장실 귀환덕트(211a) 및 냉동실 귀환덕트(211b)를 통해서 냉각실(216)로 흡입되어 증발기(230)와 열교환을 이루게 되고, 다시 냉기덕트(250)의 냉기토출구(250a)를 통하여 냉장실(212) 및 냉동실(213)로 토출되는 과정을 반복적으로 행하게 된다. 이때, 증발기(230)의 표면에는 냉장실 귀환덕트(211a) 및 냉동실 귀환덕트(211b)를 통하여 재유입되는 순환 공기와의 온도차에 의해서 성에가 착상된다.
이러한 성에를 제거하기 위해 증발기(230)에는 제상 장치(270)가 구비되며, 제상 장치(270)에 의해 제거된 물, 즉 제상수는 제상수 배출관(218)을 통하여 냉장고 본체(210)의 하부측 제상수 받이(미도시)에 집수되게 된다.
이하에서는, 제상 장치(270)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 5 및 도 6은 도 4의 냉장고(200)에 적용되는 제상 장치(270)의 일 예를 보인 정면도 및 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 증발기(230)는 냉각관(231, 쿨링 파이프), 복수의 냉각핀(232) 및 지지대(233)를 포함한다.
냉각관(231)은 지그재그 형태로 반복적으로 벤딩되어 복수의 단(step, column)을 이루며, 내부에는 냉매가 충진된다. 냉각관(231)은 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.
냉각관(231)은 수평배관부와 벤딩배관부의 조합으로 구성될 수 있다. 수평배관부는 상하로 서로 수평하게 배치되어 복수의 단을 이루고, 각 단의 수평배관부는 냉각핀(232)을 관통하도록 구성된다. 벤딩배관부는 상측 수평배관부의 단부와 하측 수평배관부의 단부를 각각 연결하여 내부를 상호 연통시키도록 구성된다.
냉각관(231)은 증발기(230)의 좌우 양측에 각각 구비되는 지지대(233)를 관통하여 지지된다. 이때, 냉각관(231)의 벤딩배관부는 지지대(233)의 외측에서 상측 수평배관부의 단부와 하측 수평배관부의 단부를 연결하도록 구성된다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에서는 증발기(230)의 전면부와 후면부에 각각 제1냉각관(231')과 제2냉각관(231")이 배치되어 2열(row)을 이루는 것을 보이고 있다. 참고로, 도 5에서는 전방의 제1냉각관(231')과 후방의 제2냉각관(231")이 서로 동일한 형태로 형성되어, 제2냉각관(231")이 제1냉각관(231')에 의해 가려져 있다.
그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 전방의 제1냉각관(231')과 후방의 제2냉각관(231")은 서로 다른 형태로 형성될 수 있다. 다른 한편으로는, 냉각관(231)은 단일 열로 형성될 수도 있다.
냉각관(231)에는 복수의 냉각핀(232)이 냉각관(231)의 연장방향을 따라 소정 간격을 두고 이격되게 배치된다. 냉각핀(232)은 알루미늄 재질의 평판체로 형성될 수 있으며, 냉각관(231)은 냉각핀(232)의 삽입홀에 삽입된 상태에서 확관되어 상기 삽입홀에 견고하게 끼워질 수 있다.
복수의 지지대(233)는 증발기(230)의 좌우 양측에 각각 구비되며, 각각은 상하 방향을 따라 수직으로 연장되어 관통된 냉각관(231)을 지지하도록 구성된다. 지지대(233)에는 후술하는 히트 파이프(272)가 끼워져 고정될 수 있는 삽입홈 또는 삽입홀이 형성된다.
제상 장치(270)는 증발기(230)에 설치되어, 증발기(230)에서 발생하는 성에를 제거하도록 이루어진다. 제상 장치(270)는 히팅 유닛(271) 및 히트 파이프(272, 전열관)를 포함한다.
히팅 유닛(271)은 증발기(230)의 하부에 배치되며, 제어부(미도시)와 전기적으로 연결되어 상기 제어부로부터 구동 신호를 받으면 열을 발생하도록 형성된다.
상기 제어부는 기설정된 시간 간격마다 히팅 유닛(271)에 구동 신호를 인가하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 제어부는 냉동 사이클을 구성하는 압축기(260)가 작동된 후 일정 시간이 지나면, 압축기(260)의 작동을 중지(OFF)하고 전원공급 유닛(미도시)을 작동(ON)시켜, 히터(271b, 도 7 참조)에 전원이 공급되도록 할 수 있다.
상기 제어부의 제어가 시간 제어에만 한정되는 것은 아니다. 상기 제어부는 감지된 냉각실(216)의 온도가 기설정된 온도 이하로 낮아질 경우 히팅 유닛(271)에 구동 신호를 인가하도록 구성될 수도 있다.
히트 파이프(272)는 내부에 충진된 작동액(F)의 순환 유로를 형성한다. 즉, 히트 파이프(272)는 그 자체로 폐루프(closed loop) 형태를 이룬다. 히트 파이프(272)의 일부는 히터(271b)의 구동시 열을 전달받아 고온으로 가열되도록 구성된다.
히프 파이프(272)는 히팅 유닛(271)에서 가열되어 이송되는 고온의 작동액(F)에 의해 증발기(230)의 냉각관(231)에 방열하도록, 적어도 일부가 냉각관(231)에 인접하게 배치된다. 상기 작동액(F)으로는, 냉장고(200)의 냉동 조건에서 액상으로 존재하되, 가열되면 기상으로 상변화하여 열을 수송하는 역할을 하는 냉매(예를 들어, R-134a, R-600a 등)가 이용될 수 있다.
히트 파이프(272)는 증발기(230)의 전면부 및 후면부에 각각 배치되는 제1히트 파이프(272')와 제2히트 파이프(272")로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는, 제1히트 파이프(272')가 제1냉각관(231')의 전방에 배치되고, 제2히트 파이프(272")가 제2냉각관(231")의 후방에 배치되어, 2열을 이루도록 형성된 것을 보이고 있다.
히트 파이프(272)는 냉각관(231)의 각 단에 고정되는 복수의 냉각핀(232) 사이에 수용되도록 구성될 수 있다. 상기 구조에 의하면, 히트 파이프(272)는 냉각관(231)의 각 단 사이사이에 배치되게 된다. 이때, 히트 파이프(272)는 냉각핀(232)과 접촉하도록 구성될 수도 있다.
그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 히트 파이프(272)는 복수의 냉각핀(232)을 관통하도록 설치될 수 있다. 즉, 히트 파이프(272)는 냉각핀(232)의 삽입홀에 삽입된 상태에서 확관되어 상기 삽입홀에 견고하게 끼워질 수 있다. 상기 구조에 따르면, 히트 파이프(272)는 냉각관(231)에 대응되게 배치되게 된다.
도 7은 도 6에 도시된 히팅 유닛(271)의 제1실시예를 보인 사시도이고, 도 8은 도 7에 도시된 히팅 유닛(271)의 분해도이며, 도 9는 도 7에 도시된 히팅 유닛(271)을 저부에서 바라본 사시도이다. 아울러, 도 10은 도 7에 도시된 히터 케이스(271a)를 라인 A-A를 따라 취한 단면도이고, 도 11은 도 7에 도시된 히팅 유닛(271)을 라인 B-B를 따라 취한 단면도이다.
상기 도면들을 참조하여 히팅 유닛(271)에 대하여 상세하게 살펴보면, 히팅 유닛(271)은 히터 케이스(271a), 히터(271b) 및 홀더(271c)를 포함한다.
히터 케이스(271a)는 사각 기둥 형태의 외형을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 히터 케이스(271a)는 금속 재질(예를 들어, 알루미늄 재질)로 형성될 수 있다.
히터 케이스(271a)는 압출 성형에 의해 형성될 수 있다. 이 경우, 후술하는 히트 파이프 안착부(271a1)와 히터 수용부(271a2)는 압출 성형 방향, 즉 히터 케이스(271a)의 길이 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
히터 케이스(271a)는 어큐뮬레이터(234)가 위치하는 증발기(230)의 일측, 그 반대편인 타측, 또는 상기 일측과 상기 타측 사이의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
히터 케이스(271a)는 냉각관(231)의 최저단에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 히터 케이스(271a)는 냉각관(231)의 최저단과 동일한 높이에 배치되거나, 냉각관(231)의 최저단보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.
본 실시예에서는, 히터 케이스(271a)가 어큐뮬레이터(234)가 위치하는 증발기(230)의 일측에서, 냉각관(231)의 최저단보다 낮은 위치에, 냉각관(231)과 평행하게 증발기(230)의 수평방향(즉, 좌우 방향)으로 배치된 것을 보이고 있다.
히터 케이스(271a)는 히트 파이프(272)의 일부가 안착될 수 있는 공간을 마련하는 히트 파이프 안착부(271a1)를 구비한다. 히트 파이프 안착부(271a1)는 히터 케이스(271a)의 일면에서 움푹 들어간 홈의 형태를 가지며, 히터 케이스(271a)의 길이 방향을 따라 연장 형성된다.
히트 파이프(272)가 히터 케이스(271a)의 특정 위치에 안착될 수 있도록, 히트 파이프 안착부(271a1)는 히트 파이프(272)의 외형 일부에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 히트 파이프 안착부(271a1)에 안착된 히트 파이프(272)는 히트 파이프 안착부(271a1)와 면접촉하도록 구성될 수 있다. 이에 따라. 히터(271b)에서 발생된 열이 히트 파이프(272)에 충진된 작동액(F)으로 보다 많이 전달되어, 제상 장치(270)의 효율이 향상될 수 있다.
본 도면에서는, 히트 파이프 안착부(271a1)가 원형의 히트 파이프(272)의 외형 일부에 대응되도록, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점차 감소하는 반원형으로 움푹 들어간 형태로 형성된 것을 보이고 있다. 이때, 히트 파이프 안착부(271a1)는 히트 파이프(272)의 둘레의 반 이하를 덮도록 이루어지는 것이 바람직하다.
히터 케이스(271a)는 압출 성형에 의해 형성될 수 있으며, 이 경우 히트 파이프 안착부(271a1)는 상기 압출 성형시 형성될 수 있다. 이 경우, 히트 파이프 안착부(271a1)는 히터 케이스(271a)의 압출 성형 방향, 즉 히터 케이스(271a)의 일단에서 타단까지 히터 케이스(271a)의 길이 방향을 따라 연장 형성된다. 또한, 이 경우, 히트 파이프 안착부(271a1)는 히터 케이스(271a)의 길이 방향을 따라 모두 동일한 크기를 가진다.
이와 달리, 히트 파이프 안착부(271a1)는 히터 케이스(271a)의 일면을 절삭 가공하여 형성될 수도 있다. 이 경우, 히트 파이프 안착부(271a1)는 히터 케이스(271a)의 압출 성형 방향과는 무관한 방향을 가지도록 연장 형성될 수 있다. 이는, 히트 파이프 안착부(27a1)에 대응되는 부분에 굴곡이 있을 경우 적합한 구조일 수 있다.
히트 파이프(272)가 증발기(230)의 전면부와 후면부에 각각 배치되는 제1 및 제2히트 파이프(272', 272")로 구성되어 2열(row)을 이루는 경우, 히트 파이프 안착부(271a1)는 제1 및 제2히트 파이프(272', 272")에 대응되는 두 개의 홈으로 형성될 수 있다. 상기 두 개의 홈은 서로 평행하게 배치될 수 있다.
히트 파이프(272)는 히트 파이프 안착부(271a1)에 연속적으로 배치된다. 다시 말해서, 히트 파이프(272)는 히트 파이프 안착부(271a1)를 완전히 덮도록 배치된다.
한편, 히터 케이스(271a)에는 히터(271b)가 삽입되는 히터 수용부(271a2)가 형성된다. 히터 수용부(271a2)는 히트 파이프 안착부(271a)에 나란하게 연장되어 히터 케이스(271a)의 양단부에서 개방된 형태를 가진다. 즉, 히터 수용부(271a2)는 히터 케이스(271a)를 관통하도록 형성된다. 본 도면에서는, 히터 수용부(271a2)가 히트 파이프 안착부(271a)의 아래에 형성된 것을 보이고 있다.
이처럼, 히터 케이스(271a)에 삽입홀 형태의 히터 수용부(271a2)가 형성된 구조는, 히터(271b)의 장착이 용이하고, 히터를 히터 케이스(271a)에 부착하기 위한 별도의 접착제가 불필요하다는 점에서 이점이 있다.
히터 수용부(271a2)에는 히트 파이프 안착부(271a1)에 안착된 히트 파이프(272) 내의 작동액(F)을 가열하기 위한 히터(271b)가 장착된다. 히터(271b)는 전원 공급시 열을 발생하도록 형성되며, 히프 파이프(272) 내의 작동액(F)은 발열되는 히터(271b)에 의해 열을 전달받아 고온으로 가열된다.
히터(271b)는 히터 수용부(271a2)의 연장방향을 따라 길게 연장된 형태를 가질 수 있다. 히터(271b)는 소정 두께를 가지는 납작한 플레이트 형태를 가질 수 있다.
본 실시예에서는, 히터 수용부(271a2)가 히트 파이프 안착부(271a1)의 아래에 형성된 것을 보이고 있다. 이처럼, 히터(271b)가 히터 케이스(271a)의 아래에 배치되는 구조는, 가열된 작동액(F)이 상측을 향하는 추진력을 갖게 하는 데에 유리하다.
히터(271b)가 히터 수용부(271a2)에 삽입된 상태에서, 히터 수용부(271a2)를 한정하는 히터 케이스(271a)의 일면은 가압부재(미도시)에 의해 가압된다. 상기 가압은 히터 수용부(271a2)에서 히트 파이프 안착부(271a1)를 향하는 방향으로 이루어진다. 상기 가압에 의해, 히터 케이스(271a)에는 히터 수용부(271a2)를 향하여 움푹 들어간 형태의 프레스드부(271a')가 형성된다.
히터(271b)는 프레스드부(271a')에 의해 가압되어 히터 수용부(271a2)의 내부면에 밀착된다. 도 9 및 도 10에서는, 히터 케이스(271a)의 바닥면에 프레스드부(271a')가 형성된 것을 보이고 있다. 프레스드부(271a')는 히터 케이스(271a)의 바닥면에서 히트 파이프 안착부(271a1)를 향하는 방향으로 움푹 들어간 형태를 가진다. 따라서, 히터(271b)는 프레스드부(271a')에 의해 가압되어, 히터 수용부(271a2)의 상측 내부면과 하측 내부면에 밀착된다.
상기 구조에 의해, 히터(271b)는 히터 수용부(271a2) 내에 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 히터(271b)가 히트 파이프 안착부(271a1)의 아래에 위치하는 히터 수용부(271a2)의 상측 내부면에 밀착됨으로써, 히터(271b)에서 발생된 열이 히트 파이프 안착부(271a1)로 보다 많이 전달되어 작동액(F)을 가열하는 데에 이용될 수 있다.
히터(271b)가 히터 수용부(271a2) 내에 장착(수용 및 고정)된 상태에서, 히터 수용부(271a2)에는 실링부재(271a4)가 히터(271b)를 실링하도록 충진될 수 있다. 실링부재(271a4)는 히터(271b)가 배치되지 않은 빈 공간에 충진된다.
도시된 바와 같이, 실링부재(271a4)는 히터 수용부(271a2)의 좌우 양측 내부면과 히터(271b)의 좌우 양측면 사이의 틈에 충진될 수 있다. 뿐만 아니라, 실링부재(271a4)는 히터(271b)의 전면과 후면을 덮도록 배치될 수 있다.
실링부재(271a4)로 실리콘, 우레탄, 에폭시 등이 이용될 수 있다. 예를 들어, 액상의 에폭시가 상기 빈 공간 내에 충진된 후 경화 과정을 거쳐, 히터(271b)의 실링 구조가 완성될 수 있다.
히터(271b)의 작동 및 작동 중지는 시간, 온도 조건 등에 의해 제어될 수 있다. 일 예로, 히터(271b)의 작동은 시간 조건에 의해 제어되고, 히터(271b)의 작동 중지는 온도 조건에 의해 제어될 수 있다.
구체적으로, 제어부는 증발기(230)와 냉동 사이클을 구성하는 압축기(260)가 작동된 후 일정 시간이 지나면, 압축기(260)의 작동을 중지(OFF)하고 히터(271b)에 전원을 공급할 수 있다. 따라서, 히터(271b)는 전원을 공급받아 발열하게 된다.
제어부는 제상센서(235)에 의해 감지된 온도가 기설정된 제상 종료 온도에 도달하면, 히터(271b)에 공급되는 전원을 차단할 수 있다. 히터(271b)로 전원이 공급되지 않으므로, 히터(271b)의 능동적인 발열은 중지되고, 점차 온도가 떨어지게 된다.
제상센서(235)는 증발기(230)의 온도를 대변하기에 적합한 위치에 설치된다. 이를 위해서 제상센서(235)는 제상 장치(270)에 의한 온도 상승의 영향을 적게 받는 부분에 위치하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는, 제상센서(235)가 지지대(233)의 상단부에 장착된 것을 예시하고 있다. 히팅 유닛(271)이 일측 지지대(233)에 인접하게 배치되는 경우, 제상센서(235)는 히팅 유닛(271)으로부터 보다 멀리 떨어진 타측 지지대(233)에 장착될 수 있다.
또는, 제상센서(235)는 냉각관(231)의 입구측에 장착될 수도 있다. 냉각관(231)의 입구측은, 증발기(230)에서 온도가 가장 낮은 부분이며, 제상 장치(270)에 의한 온도 상승의 영향을 적게 받는 부분으로서, 증발기(230)의 온도를 대변하는 또 다른 위치로 적합하다.
제어부는 제상센서(235)에 의해 감지된 온도가 기설정된 제상 종료 온도에 도달하면, 히터(271b)에 공급되는 전원을 차단할 수 있다. 히터(271b)로 전원이 공급되지 않으므로, 히터(271b)의 능동적인 발열은 중지되고, 점차 온도가 떨어지게 된다.
본 발명의 제상 장치(270)에는 기설정된 온도 이상에서는 저항이 급증함으로 인해 전류가 억제되어 더 이상 발열하지 않는 특성을 가지는 히터(271b)가 이용될 수 있. 즉, 히터(271b) 자체가 과열을 방지하는 기능을 가진다. 이에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.
홀더(271c)는 히트 파이프 안착부(271a1)에 안착된 히트 파이프(272)를 덮도록, 히터 케이스(271a)에 착탈 가능하게 결합된다. 홀더(271c)는 소정의 탄성 변형이 가능한 합성수지 재질 또는 금속 재질로 형성될 수 있다.
홀더(271c)는 후크 결합을 통해 히터 케이스(271a)에 고정될 수 있다. 이를 위해, 홀더(271c)의 양측에는 제1 및 제2후크(271c1', 271c1")가 형성될 수 있다. 히터 케이스(871a)에는 제1 및 제2후크(271c1', 271c1")가 걸림되는 걸림부(271a'1, 271a'2)가 형성될 수 있다.
본 도면에서는, 홀더(271c)가 히터 케이스(271a)의 상면 및 양측면을 덮도록 배치되고, 홀더(271c)의 제1 및 제2후크(271c1', 271c1")가 히터 케이스(271a)의 하면에 형성된 걸림부(271a'1, 271a'2)에 각각 걸림된 구조를 보이고 있다.
여기서, 걸림부(271a'1, 271a'2)는 프레스드부(271a')의 형성에 의해 프레스드부(271a')보다 상대적으로 돌출 형성된 히터 케이스(271a)의 양측 모서리 부분이 될 수 있다.
걸림부(271a'1, 271a'2)는 히터 케이스(271a)의 압출 성형시 형성될 수도 있다. 이 경우, 걸림부(271a'1, 271a'2)는 히터 케이스(271a)의 압출 성형 방향, 즉 히터 케이스(271a)의 길이 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
참고로, 히터 케이스(271a)와 홀더(271c) 간의 결합이 상기 후크 결합에만 한정되는 것은 아니다.
일 예로, 히터 케이스(271a)와 홀더(271c)는 체결부재에 의해 상호 결합될 수 있다. 이 경우, 체결부재는 히트 파이프 안착부(271a1)의 양측에 각각 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
다른 일 예로, 홀더(271c)의 일측은 히터 케이스(271a)에 힌지 연결되고, 홀더(271c)의 타측은 히터 케이스(271a)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 여기서, 홀더(271c)의 타측과 히터 케이스(271a) 간의 결합은 후크 결합, 체결부재를 이용한 결합 등 다양한 결합 구조가 이용될 수 있다.
이처럼, 홀더(271c)는 히터 케이스(271a)에 착탈 가능하게 결합되고, 히터 케이스(271a)에 결합시 히트 파이프 안착부(271a1)에 안착된 히트 파이프(272)를 덮어 고정하는 구조를 가진다. 따라서, 히터(271b)에 문제가 발생할 경우, 홀더(271c)와 히터 케이스(271a) 간의 결합을 해제하여, 히터(271b)가 장착된 히터 케이스(271a)만을 교체하면 되기 때문에, 수리가 용이하며 수리 비용이 절감될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 히터(271b)를 히터 수용부(271a2)에 삽입하고 프레스하여 고정한 후에, 히트 파이프(272)를 히터 케이스(271a)에 안착시킨 후, 히터 케이스(271a)에 홀더(271c)를 체결하는 구조를 가지므로, 조립 과정에서의 히트 파이프(272)의 파손이 방지될 수 있으며, 조립 편의성이 향상될 수 있다는 이점이 있다.
한편, 히터(271b)에 의해 히트 파이프 안착부(271a1)에 안착된 히트 파이프(272) 내의 작동액(F)이 고온으로 가열됨에 따라, 작동액(F)은 압력 차이에 의해 방향성을 가지고 유동하게 된다.
구체적으로, 히터(271b)에 의해 가열된 고온의 작동액(F)은 히트 파이프(272)를 따라 이동하면서 증발기(230)의 냉각관(231)에 열을 전달한다. 작동액(F)은 이러한 열교환 과정을 거치면서 점차 냉각된다. 냉각된 작동액(F)은 히터(271b)에 의해 재가열되어 위의 과정을 반복 수행한다. 이러한 순환 방식에 의해 냉각관(231)에 대한 제상이 이루어지게 된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 히트 파이프(272)의 적어도 일부는 증발기(230)의 냉각관(231)에 인접하게 배치되어, 히팅 유닛(271)에 의해 가열되어 이송되는 고온의 작동액(F)에 의해 증발기(230)의 냉각관(231)에 열을 전달하여 성에를 제거하도록 구성된다.
히트 파이프(272)는 냉각관(231)과 같이 반복적으로 벤딩된 형태(지그재그 형태)를 가질 수 있다. 이를 위하여, 히트 파이프(272)는 가열부(272a), 연장부(272b) 및 방열부(272c)를 포함한다.
가열부(272a)는 히트 파이프 안착부(271a1) 상에 위치하는 부분으로서, 히터(271b)의 구동시 히터 케이스(271a)를 통하여 열을 전달받는다. 가열부(272a)의 적어도 일부는 히터 케이스(271a)의 두께 방향으로 히터(271b)와 오버랩된다.
히터(271b)의 구동시 가열부(272a) 내의 작동액(F)은 고온으로 가열된다. 작동액(F)이 고온으로 가열됨으로써, 작동액(F)에 순환 유동을 위한 추진력이 생기게 된다.
가열부(272a)는 히터 케이스(271a)와 홀더(271c)에 의해 감싸질 수 있다. 즉, 가열부(272a)는 히팅 유닛(271) 내에 위치한다.
연장부(272b)는 가열부(272a)에서 가열된 작동액(F)을 증발기(230)의 상측으로 이송하는 유로를 형성한다. 본 도면에서는, 가열부(272a)가 증발기(230)의 하부에 구비되고, 연장부(272b)가 가열부(272a)의 전단부에서 증발기(230)의 상부를 향하여 연장 형성된 것을 보이고 있다.
연장부(272b)는 증발기(230)의 일측에 구비되는 지지대(233)의 외측에, 지지대(233)로부터 이격 배치된 상태로 증발기(230)의 상부까지 연장된다. 가열부(272a)의 위치, 즉 히팅 유닛(271)의 설치 위치에 따라 연장부(272b)는 수평으로 연장되는 부분을 더 구비할 수 있다. 일 예로, 히팅 유닛(271)이 지지대(233)로부터 이격된 위치에 구비될 경우, 히팅 유닛(271)을 지지대(233)의 외측으로 연장시키기 위하여 수평으로 연장되는 부분이 추가로 구비될 수 있다.
히팅 유닛(271)에 수평으로 연장되는 부분이 길게 연장 형성되는 경우, 고온의 작동액(F)이 증발기(230)의 하부를 거쳐가게 되므로, 증발기(230) 하측 냉각관(231)에 대한 제상이 원활하게 이루어질 수 있는 이점이 있다.
방열부(272c)는 증발기(230)의 상부로 연장된 연장부(272b)와 연결되어, 증발기(230)의 냉각관(231)을 따라 지그재그 형태로 연장된다. 방열부(272c)는 상하로 단을 이루는 복수의 수평배관(272c') 및 이들을 지그재그 형태로 연결하도록 벤딩된 U자관 형태로 구성되는 연결배관(272c")의 조합으로 구성된다.
연장부(272b) 또는 방열부(272c)는 어큐뮬레이터(234)에 적상된 성에를 제거하기 위하여, 어큐뮬레이터(234)에 인접한 위치까지 연장될 수 있다.
도시된 바와 같이, 연장부(272b)가 어큐뮬레이터(234)가 위치하는 증발기(230)의 일측에 배치되는 경우에는, 연장부(272b)가 어큐뮬레이터(234)에 인접한 위치까지 상측으로 연장된 후, 냉각관(231)을 향하여 하측으로 벤딩 및 연장되어 방열부(272c)와 연결되도록 구성될 수 있다.
반면에, 연장부(272b)가 상기 일측의 반대편인 타측에 배치되는 경우, 방열부(272c)는 연장부(272b)와 연결되어 수평으로 연장된 후, 어큐뮬레이터(234)를 향하여 상측으로 연장되었다가 다시 냉각관(231)에 대응되도록 하측으로 연장될 수 있다.
작동액(F)의 유동 방향을 기준으로, 가열부(272a)의 전방에 위치하는 히트 파이프(272)로는 고온의 작동액(F)이 유입되며, 가열부(272a)의 후방에 위치하는 히트 파이프(272)로는 냉각된 작동액(F)이 회수된다. 본 실시예에서, 히터(271b)에 의해 가열된 작동액(F)은 연장부(272b)를 통해 증발기(230)의 상부로 이송된 후, 방열부(272c)를 따라 흐르면서 냉각관(231)에 열을 전달하여 제상을 수행한 뒤, 가열부(272a)로 리턴되며, 다시 히터(271b)에 의해 재가열되어 히트 파이프(272)를 유동하는 순환 유로를 형성한다.
참고로, 본 실시예에서는, 히트 파이프(272)가 2열을 이루는 제1 및 제2히트 파이프(272', 272")로 구성된 것을 보이고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 히트 파이프(272)는 단일 열로 형성될 수도 있다.
도 12는 도 7에 도시된 히터(271b)의 일 예를 보인 분해 사시도이다.
앞서 설명한 바와 같이, 히터(271b)는 기설정된 온도 이상에서는 저항이 급증함으로 인해 전류가 억제되어 더 이상 발열하지 않도록 이루어진다. 예를 들어, 제상 장치(270)의 안전성이 확보될 수 있도록, 히터(271b)는 280℃에 도달하면 더 이상 발열하지 않도록 구성될 수 있다.
이처럼, 히터(271b)는 그 자체의 특성에 의해 발열 온도가 제한된다. 따라서, 안전장치로서의 퓨즈 또는 바이메탈 스위치를 사용하지 않고도 히터(271b)의 안전성이 확보될 수 있다는 점에서 이점이 있다.
도 12를 참조하면, 히터(271b)는 제1 및 제2전극판(271b1, 271b2), PTC 서미스터(Positive Temperature Coefficient Thermistor, 271b3)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2전극판(271b1, 271b2)은 소정 간격을 두고 서로 마주하도록 배치된다. 제1 및 제2전극판(271b1, 271b2)은 금속 재질(예를 들어, 알루미늄 재질)로 형성된다.
제1 및 제2전극판(271b1, 271b2) 각각은 리드 와이어(271b5)를 통하여 전원공급 유닛(미도시)과 전기적으로 연결된다. 리드 와이어(271b5)를 제1 및 제2전극판(271b1, 271b2)에 연결하기 위해, 제1 및 제2전극판(271b1, 271b2) 각각에는 리드 와이어(271b5)를 감싸 고정하는 클램핑부(271b1', 271b2')가 형성될 수 있다.
제1전극판(271b1)과 제2전극판(271b2) 사이에는PTC서미스터(271b3)가 개재된다. PTC 서미스터(271b3)는 온도가 상승함에 따라 저항이 증가하는 특성을 가진다. PTC 서미스터(271b3)는 티탄산바륨에 미량(0.1~1.5%)의 란탄, 이트륨, 비스무트 및 토륨 등의 산화물을 혼합하여 소성한 티탄산바륨계의 세라믹스로 형성된다.
PTC 서미스터(271b3)는 낮은 온도에서는 비교적 작은 저항치를 갖지만, 특정 온도에 도달하면 갑자기 저항이 급격하게 증가하는 특성을 가진다. 따라서, 상기 특정 온도 이상에서는 전류가 억제된다.
이처럼 PTC 서미스터(271b3)의 온도-저항 특성이 급변하는 온도를 큐리점(Curie Point) 또는 큐리 온도(Curie Temperature)라 한다. 상기 큐리점은 PTC 서미스터(271b3)의 성분 조절에 의해 고온쪽 혹은 저온쪽으로 이동될 수 있다. 따라서, PTC 서미스터(271b3)의 성분을 조절함으로써, 제상에 충분한 열을 발생하되 특정 온도 이상에서는 발열이 제한되는 히터(271b)를 제작할 수 있다.
큐리점을 조절하는 방법은 다음과 같다. 바륨의 일부를 납으로 치환하면, 큐리점은 고온쪽으로 이동한다. 바륨을 스트론튬으로 치환하거나, 티탄의 일부를 주석 또는 지르코늄으로 치환하면, 큐리점은 저온쪽으로 이동한다. 이와 같은 방법으로, 제상용 히터(271b)로 이용되기에 적절한 발열 특성을 가지는 PTC 서미스터(271b3)가 만들어질 수 있다.
PTC 서미스터(271b3)는 복수 개로 구비될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, xW(와트)의 PTC 서미스터(271b3) 두 개가 일방향을 따라 배치되어, 2xW(와트)의 히터(271b)를 구성할 수 있다.
PTC 서미스터(271b3)는 제1 및 제2전극판(271b1, 271b2)에 각각 밀착된다. 제1 및 제2전극판(271b1, 271b2)과 각각 맞닿는 PTC 서미스터(271b3)의 양면에는 저항 페이스트(예를 들어, Ag Paste)가 도포될 수 있다.
한편, 히터(271b)는 제1 및 제2전극판(271b1, 271b2)을 감싸도록 형성되는 절연필름(271b4)을 더 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 절연필름(271b4)은 PTC 서미스터(271b3)가 개재된 제1 및 제2전극판(271b1, 271b2)을 수용하도록 구성될 수 있다.
이하에서는, PTC 서미스터(271b3)의 특성에 대하여 보다 자세히 설명한다.
도 13은 도 12에 도시된 PTC 서미스터(271b3)의 저항-온도 특성을 보인 그래프이다.
PTC 서미스터(271b3)의 온도 변화에 따른 저항을 측정하면, 도 13과 같은 저항-온도 특성이 얻어진다. PTC 서미스터(271b3)는 큐리점에 도달하면 갑자기 저항이 급격하게 증가하는 특성을 나타낸다.
PTC 서미스터(271b3)의 온도-저항 특성이 급변하는 큐리점은 일반적으로 최소 저항값(Rmin)의 2배에 대응하는 온도 또는 기준 온도(Tn, 상온, 25℃)에서의 저항값(Rn)의 2배에 대응하는 온도로 정의된다.
그래프에서, Tmin은 최소 저항값(Rmin)에 대한 온도이고, Ts는 저항값이 급격히 증가하는 큐리점(switching 온도)이며, Rs는 큐리점에서의 저항값을 의미한다.
도 14는 도 12에 도시된 PTC 서미스터(271b3)의 전류-전압 특성을 보인 그래프이다.
PTC 서미스터(271b3)에 전압을 인가하여 서서히 증가시키면, 도 14와 같이 자기발열에 의해 온도가 상승하게 된다. 온도가 상승해서 큐리점을 넘어서게 되면, 상술한 저항-온도 특성에 의해 저항이 증가하여, 전류가 감소하는 특성을 보이게 된다. 이 특성을 이용하여 PTC 서미스터(271b3)를 정온발열 기능과 과전류 보호 기능을 가지는 히터(271b)로 이용할 수 있다.
전압과 전류를 log scale로 보면, 전류가 감소하는 부분에서 정전력 특성이 나타남을 볼 수 있다. 이 특성으로 인해 PTC 서미스터(271b3)에는 별도의 제어회로가 필요하지 않은 이점이 있다.
상술한 PTC 서미스터(271b3)의 특성에 의해, PTC 서미스터(271b3)는 정상 동작시에는 저저항 영역에 머무르며 일반적인 고정저항의 역할을 하게 되지만, 자기발열로 큐리점을 넘어선 이후에는 전류가 억제되어 더 이상의 과열이 방지된다. 따라서, 과열로 인한 히터의 수명 단축, 증발기의 효율 저하 등의 문제점이 해소될 수 있다. 또한, 기설정된 온도 이상이 되면 내부 구성이 녹아버려서 다시 기능을 수행하지 못하는 퓨즈와는 달리, PTC 서미스터(271b)를 이용한 히터(271b)는 과열 자체를 방지하는 특성을 가지므로, 제상 장치(270)의 유지 보수 측면에서 장점이 있다.
도 15는 도 6에 도시된 C 부분을 보인 확대도이고, 도 16은 도 15에 도시된 히트 파이프(272)의 분해도이다.
앞서 설명한 바와 같이, 자사의 선행 특허 구조에서는, 작동액 주입 파이프(173)가 히터 케이스(171a)에 용접된다. 여기서, 작동액 주입 파이프(173)는 구리 재질로서 알루미늄 재질의 히터 케이스(171a)와는 다른 재질일 뿐만 아니라, 히터 케이스(171a)에 수직한 상태로 용접되기 때문에, 용접이 어려우며, 내부 유로(171a1)로 슬래그(slag)가 유입되는 문제가 발생할 가능성이 있었다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 다음의 새로운 작동액 주입 구조를 개시한다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 히트 파이프(272)는 메인 파이프(272e1), 제1연결 파이프(272e2), 제2연결 파이프(272e3) 및 조인트 파이프(272e4)를 포함한다.
메인 파이프(272e1)는 히트 파이프(272)의 대부분을 차지하는 부분으로서, 제1재질(예를 들어, 알루미늄 재질)로 형성된다. 메인 파이프(272e1)는 지그재그 형태로 반복적으로 벤딩되어 복수의 단(step, column)을 이루며, 냉각관(231)에 인접하게 배치된다.
제1연결 파이프(272e2)는 제2재질(예를 들어, 구리 재질)로 형성되고, 용접에 의해 메인 파이프(272e1)의 일단부에 연속적으로 연결된다. 여기서, 연속적이라 함은 제1연결 파이프(272e2)가 메인 파이프(272e1)의 일단부에 직선 형태로 연결됨을 의미한다. 즉, 제1연결 파이프(272e2)는 메인 파이프(272e1)의 일단부의 연장 방향에 대응되게 배치된다. 아울러, 상기 배치에 의해, 제1연결 파이프(272e2)는 메인 파이프(272e1)의 일단부에 수평으로 용접된다.
제2연결 파이프(272e3)는 제2재질(예를 들어, 구리 재질)로 형성되고, 용접에 의해 메인 파이프(272e1)의 타단부에 연속적으로 연결된다. 여기서, 연속적이라 함은 제2연결 파이프(272e3)가 메인 파이프(272e1)의 타단부에 직선 형태로 연결됨을 의미한다. 즉, 제2연결 파이프(272e3)는 메인 파이프(272e1)의 타단부의 연장 방향에 대응되게 배치된다. 아울러, 상기 배치에 의해, 제2연결 파이프(272e3)는 메인 파이프(272e1)의 타단부에 수평으로 용접된다.
제1 및 제2연결 파이프(272e2, 272e3)는 메인 파이프(272e1)와 동일한 외경을 가지도록 형성될 수 있다.
또는, 제1 및 제2연결 파이프(272e2, 272e3)의 외경은 메인 파이프(272e1)의 내경보다 작게 설정되어, 제1 및 제2연결 파이프(272e2, 272e3)의 일부가 메인 파이프(272e1)에 삽입되도록 구성될 수도 있다.
반대로, 메인 파이프(272e1)의 외경은 제1 및 제2연결 파이프(272e2, 272e3)의 내경보다 작게 설정되어, 메인 파이프(272e1)의 일부가 제1 및 제2연결 파이프(272e2, 272e3)에 삽입되도록 구성될 수도 있다.
메인 파이프(272e1)와 제1연결 파이프(272e2) 간의 용접이 이루어진 후, 제1접착부(272e5)가 상기 용접 부분을 덮도록 도포될 수 있다. 마찬가지로, 메인 파이프(272e1)와 제2연결 파이프(272e3) 간의 용접이 이루어진 후, 제2접착부(272e6)가 상기 용접 부분을 덮도록 도포될 수 있다. 제1 및 제2접착부(272e5, 272e6)는 에폭시 재질로 형성될 수 있다.
조인트 파이프(272e4)는 제2재질(예를 들어, 구리 재질)로 형성되고, 제1연결 파이프(272e2)와 연결되는 제1연결부(272e4a), 제2연결 파이프(272e3)와 연결되는 제2연결부(272e4b), 및 제1 및 제2연결부(272e4a, 272e4b)와 연통되는 작동액 주입부(272e4c)를 구비한다.
즉, 조인트 파이프(272e4)는 제1연결 파이프(272e2)와 제2연결 파이프(272e3) 사이에 개재되어 이들을 상호 연통시키면서, 연통 공간 내부로 작동액(F)을 주입할 수 있도록 구성된다.
제1연결부(272e4a)와 제2연결부(272e4b)는 서로 마주하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 메인 파이프(272e1)의 일단부, 제1연결 파이프(272e2), 제1연결부(272e4a), 제2연결부(272e4b), 제2연결 파이프(272e3) 및 메인 파이프(272e1)의 타단부는 일방향을 따라 순서대로 배치된다.
작동액 주입부(272e4c)는 제1 및 제2연결부(272e4a, 272e4b)와 각각 교차하도록 형성된다. 본 도면에서는, 작동액 주입부(272e4c)가 제1 및 제2연결부(272e4a, 272e4b)에 수직한 방향으로 돌출 형성된 것을 보이고 있다. 이에 따라, 조인트 파이프(272e4)는 T자형으로 형성된다.
제1연결 파이프(272e2)의 외경은 제1연결부(272e4a)의 내경보다 작게 설정되어, 제1연결 파이프(272e2)의 일부가 제1연결부(272e4a)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 반대로, 제1연결부(272e4a)의 외경은 제1연결 파이프(272e2)의 내경보다 작게 설정되어, 제1연결부(272e4a)의 일부가 제1연결 파이프(272e2)에 삽입되도록 구성될 수도 있다.
마찬가지로, 제2연결 파이프(272e3)의 외경은 제2연결부(272e4b)의 내경보다 작게 설정되어, 제2연결 파이프(272e3)의 일부가 제2연결부(272e4b)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 반대로, 제2연결부(272e4b)의 외경은 제2연결 파이프(272e3)의 내경보다 작게 설정되어, 제2연결부(272e4b)의 일부가 제2연결 파이프(272e3)에 삽입되도록 구성될 수도 있다.
제1연결 파이프(272e2)와 제1연결부(272e4a)는 용접에 의해 상호 연결될 수 있다. 이 경우, 제1연결 파이프(272e2)와 제1연결부(272e4a)는 동종 재질일 뿐만 아니라 직선 형태로 연결되어 수평 용접되므로, 용접이 용이하며 이종 재질의 용접 대비 불량률이 감소될 수 있다는 장점이 있다.
제1연결 파이프(272e2)와 제1연결부(272e4a)는 스크류 방식으로 체결될 수도 있고, 스크류 방식으로 체결된 후에 용접에 의해 보다 견고하게 결합될 수도 있다.
제2연결 파이프(272e3)와 제2연결부(272e4b)는 용접에 의해 상호 연결된다. 이 경우, 제2연결 파이프(272e3)와 제2연결부(272e4b)는 동종 재질일 뿐만 아니라 직선 형태로 연결되어 수평 용접되므로, 용접이 용이하며 이종 재질의 용접 대비 불량률이 감소될 수 있다는 장점이 있다.
제2연결 파이프(272e3)와 제2연결부(272e4b)는 스크류 방식으로 체결될 수도 있고, 스크류 방식으로 체결된 후에 용접에 의해 보다 견고하게 결합될 수도 있다.
메인 파이프(272e1)와 제1연결 파이프(272e2) 간의 용접 방향, 제1연결 파이프(272e2)와 제1연결부(272e4a) 간의 용접 방향, 제2연결부(272e4b)와 제2연결 파이프(272e3) 간의 용접 방향 및 제2연결 파이프(272e3)와 메인 파이프(272e1) 간의 용접 방향은 서로 대응될 수 있다. 즉, 이들은 모두 수평 용접될 수 있다.
작동액 주입부(272e4c)에는 제2재질(예를 들어, 구리 재질)의 작동액 주입 파이프(273)가 연결된다. 작동액 주입 파이프(273)의 외경은 작동액 주입부(272e4c)의 내경보다 작게 설정되어, 작동액 주입 파이프(273)의 일부가 작동액 주입부(272e4c)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 반대로, 작동액 주입부(272e4c)의 외경은 작동액 주입 파이프(273)의 내경보다 작게 설정되어, 작동액 주입부(272e4c)의 일부가 작동액 주입 파이프(273)에 삽입되도록 구성될 수도 있다.
작동액 주입 파이프(273)와 작동액 주입부(272e4c)는 용접에 의해 상호 연결될 수 있다. 이 경우, 작동액 주입 파이프(273)와 작동액 주입부(272e4c)는 동종 재질일 뿐만 아니라 직선 형태로 연결되어 수평 용접되므로, 용접이 용이하며 이종 재질의 용접 대비 불량률이 감소될 수 있다는 장점이 있다.
작동액 주입 파이프(273)와 작동액 주입부(272e4c)는 스크류 방식으로 체결될 수도 있고, 스크류 방식으로 체결된 후에 용접에 의해 보다 견고하게 결합될 수도 있다.
작동액(F)은 작동액 주입 파이프(273)를 통하여 조인트 파이프(272e4)로 주입되어, 히트 파이프(272) 내에 일정량 충진되게 된다. 작동액 주입 파이프(273)를 통하여 작동액(F)이 충진된 이후, 작동액 주입 파이프(273)는 밀봉된다.
상기 구조에 의하면, 구리 재질의 작동액 주입 파이프(173)가 알루미늄 재질의 히터 케이스(171a)에 형성된 작동액 주입구(171a3)에 삽입되어 수직 용접되는 기존 구조와 달리, 구리 재질의 작동액 주입 파이프(273)가 구리 재질의 조인트 파이프(272e4)에 삽입되어 수평 용접되므로, 용접이 용이하며 이종 재질의 용접 대비 불량률이 감소될 수 있다는 장점이 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 히트 파이프(272)는 지그재그 형태로 반복적으로 벤딩되어 복수의 단을 이루며, 냉각관(231)과 앞뒤로 열을 이루며 배치된다. 히트 파이프(272)는 냉각관(231)의 각 단에 고정되는 복수의 냉각핀(232) 사이에 수용되거나, 복수의 냉각핀(232)을 관통하도록 설치될 수 있다.
이처럼, 히트 파이프(272)에는 냉각관(231)과 냉각핀(232)이 인접하게 배치된다. 따라서, 냉각관(231) 및 냉각핀(232)과의 간섭을 회피하기 위하여, 조인트 파이프(272e4)의 작동액 주입부(272e4c)는 증발기(230)의 전면부 또는 후면부를 향하도록 돌출되게 배치되는 것이 바람직하다.
본 도면에서는, 상술한 작동액 주입 구조가 히트 파이프(272)의 최저단에 배치된 것을 보이고 있다. 작동액 주입 구조가 위치하는 부분에는 냉각핀(232)이 미배치될 수 있다.
히트 파이프(272)가 증발기(230)의 전면부 및 후면부에 각각 배치되는 제1히트 파이프(272')와 제2히트 파이프(272")로 구성되는 경우, 제1 및 제2히트 파이프(272', 272")는 상호 독립적인 유로를 형성한다. 즉, 제1 및 제2히트 파이프(272', 272") 각각을 유동하는 작동액(F)은 서로 섞이지 않는다.
따라서, 상술한 작동액 주입 구조는 제1 및 제2히트 파이프(272', 272") 각각에 구비되어야 한다. 이 경우, 냉각관(231) 및 냉각핀(232)과의 간섭을 회피하기 위하여, 제1히트 파이프(272')에 구비되는 작동액 주입부(272e4c)는 증발기(230)의 전면부를 향하도록 돌출되게 배치되고, 제2히트 파이프(272")에 구비되는 작동액 주입부(272e4c)는 증발기(230)의 후면부를 향하도록 돌출되게 배치되는 것이 바람직하다.
도 17 및 도 18은 히터(271b)의 작동 전 및 작동 후 상태에서의 작동액(F)의 순환을 설명하기 위한 개념도들이다.
먼저, 도 17를 참조하면, 히터(271b)의 작동 전, 작동액(F)은 액체 상태에 놓이며, 히트 파이프(272)의 하부 최저단을 기준으로 상부의 기설정된 단까지 차오르게 된다. 일 예로, 이 상태에서 작동액(F)은 히트 파이프(272)의 하부 2단까지 채워질 수 있다.
히터(271b)가 작동하면, 히프 파이프(272) 내의 작동액(F)은 히터(271b)에 의해 가열된다. 도 18을 참조하면, 가열부(272a, 도 8 참조)에서 고온의 기체 상태(F1)로 가열된 작동액(F)은 연장부(272b)를 통하여 증발기(230)의 상부로 이동된 후, 방열부(272c)를 따라 흐르면서 냉각관(231)에 방열하게 된다. 작동액(F)은 상기 방열 과정에서 열을 잃으면서 액체와 기체가 공존하는 상태(F2)로 흐르게 되고, 최종적으로 액체 상태(F3)로 가열부(272a)로 리턴된다. 리턴된 작동액(F)은 히터(271b)에 의해 재가열되어, 앞서 설명한 바와 같은 흐름을 반복(순환)하게 되며, 이 과정에서 증발기(230)에 열이 전달되어 증발기(230)에 적상된 성에가 제거되게 된다.
이처럼, 작동액(F)은 히팅 유닛(271)에 의해 발생되는 압력 차이에 의해 유동하여 히트 파이프(272)를 빠르게 순환하게 되므로, 히트 파이프(272)의 전 구간이 단시간 내에 안정된 작동 온도에 도달할 수 있고, 이에 따라 제상이 빠르게 이루어질 수 있다.
한편, 가열부(272a) 내의 작동액(F)은 고온의 기체 상태(F1)로 히트 파이프(272)의 순환 과정 중 가장 높은 온도를 가진다. 따라서, 이러한 고온의 기체 상태(F1)에 놓인 작동액(F)에 의한 열의 대류를 이용하면, 보다 효율적으로 증발기(230)에 적상된 성에를 제거할 수 있다.
일 예로, 가열부(272a)는 증발기(230)에 구비되는 냉각관(231)의 최저단보다 상대적으로 낮은 위치 또는 최저단과 같은 위치에 배치될 수 있다. 이에 따르면, 가열부(272a)에서 가열된 고온의 작동액(F)이 냉각관(231)의 최저단 가까이에서 열을 전달하게 될 뿐만 아니라, 이러한 열이 상승되어 상기 최저단에 인접한 냉각관(231)으로 전달될 수 있다.
한편, 작동액(F)이 이와 같은 상 변화(phase change)를 이루며 히트 파이프(272)를 순환하기 위해서는, 작동액(F)이 적정량으로 히트 파이프(272)에 충진되어야 한다.
실험 결과, 작동액(F)이 히트 파이프(272)의 내부 체적 대비 30% 미만으로 충진된 경우, 시간이 지남에 따라 히팅 유닛(271)의 온도가 급격하게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 히트 파이프(272)와 히터 케이스(271a)의 총 내부 체적 대비 작동액(F)이 부족하다는 것을 의미한다.
또한, 작동액(F)이 히트 파이프(272)의 내부 체적 대비 40%를 초과하여 충진된 경우, 히트 파이프(272)의 일부 단의 온도가 안정된 작동 온도[40℃~50℃(-21℃ 냉동 조건)]에 도달하지 못하는 것을 확인할 수 있었다. 이는, 히트 파이프(272)의 내부 체적 대비 작동액(F)이 과다하여 작동액(F)이 액체 상태로 흐르는 구간이 많아지는 것을 의미한다고 볼 수 있다.
작동액(F)이 히트 파이프(272)의 내부 체적 대비 30% 이상 40% 이하로 충진된 경우, 히트 파이프(272)의 각 단의 온도는 시간이 경과함에 따라 안정된 작동 온도에 도달하는 것을 확인할 수 있었다.
이때, 히트 파이프(272)의 각 단의 온도는, 작동액(F)의 유동 방향을 기준으로, 가열부(272a)의 전방에 가까울수록 보다 높은 온도를 보이고, 가열부(272a)의 후방에 가까울수록 보다 낮은 온도를 보이는 것으로 나타났다. 충진된 작동액(F)의 양이 줄어들수록, 가열부(272a)에서의 온도(최고 온도)와 가열부(272a) 후방에서의 온도(최저 온도) 간의 차이도 줄어들었다.
따라서, 작동액(F)은 히트 파이프(272)와 히터 케이스(271a)의 총 내부 체적 대비 30% 이상 40% 이하로 충진되되, 제상 장치(270)의 열 전달 구조, 안정성 등에 따라 각각의 제상 장치(270) 별로 최적화된 작동액(F)의 충진량이 선정될 수 있다.
이하에서는, 도 6에 도시된 히팅 유닛(271)의 다른 실시예들에 대하여 설명한다. 참고로, 설명의 중복 내지 반복을 줄이고자, 다른 실시예들에 대한 설명에서는 제1실시예와 구조적으로 다른 부분들에 대해서만 설명하기로 한다.
도 19는 도 6에 도시된 히팅 유닛(271)의 제2실시예를 보인 개념도이다.
앞선 제1실시예와 같이, 히트 파이프(272)의 하부가 히터 케이스(271a)의 히트 파이프 안착부(271a1)에 안착되고 홀더(271c)가 히트 파이프(272)의 상부를 덮도록 배치되는 구조에서, 홀더(271c)의 상면에는 성에가 쌓일 수 있다. 홀더(271c)의 상면에 쌓인 성에는 홀더(271c)의 상면 바로 아래에 위치하는 히트 파이프(272) 내의 작동액(F)의 온도를 떨어뜨리게 된다. 따라서, 히터(271b)의 열효율을 감소시키는 요인이 될 수 있다.
이를 개선하기 위하여, 히터 케이스(371a)와 홀더(371c)의 위치가 서로 뒤바뀐 히팅 유닛(371)이 고려될 수 있다. 도시된 바와 같이, 히트 파이프 안착부(371a1)는 히트 파이프(372)의 상부를 덮도록 배치되고, 홀더(371c)는 히트 파이프(372)의 하부를 덮도록 배치된다.
히터 케이스(371a)의 상면 바로 아래에는 히터 수용부(371a2)가 형성된다. 즉, 히터 케이스(371a)의 상면은 히터 수용부(371a2)를 한정한다. 히터 수용부(371a2)는 히트 파이프 안착부(371a1) 상에 위치한다.
상기 배치에 의해, 히터(371b)에서 발생된 열은 작동액(F)을 가열하는 데에 뿐만 아니라, 히터 케이스(371a) 위에 쌓인 성에를 제거하는 데에도 이용된다. 따라서, 히터(371b)의 열효율이 향상될 수 있다.
도 20은 도 6에 도시된 히팅 유닛(271)의 제3실시예를 보인 개념도이고, 도 21는 도 20에 도시된 히터 케이스(471a)를 라인 D-D를 따라 취한 단면도이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 히터 케이스(471a)의 양측에는 제1 및 제2연장핀(471a', 471a")이 저면으로부터 하측으로 각각 돌출 형성된다. 제1 및 제2연장핀(471a', 471a")은 히터 케이스(471a)의 길이 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
이에 의해, 히터 케이스(471a)의 저부에는 제1 및 제2연장핀(471a', 471a")에 의해 한정되는 히터 장착부(471a2)가 형성된다. 히터 장착부(471a2)는 히터 케이스(471a)의 저부에서 상부를 향하여 리세스된 형태를 가진다.
히터 케이스(471a)가 압출 성형에 의해 형성되는 경우, 히터 장착부(471a2)는 상기 압출 성형시 형성될 수 있다. 이 경우, 히터 장착부(471a2)는 히터 케이스(471a)의 압출 성형 방향, 즉 히터 케이스(471a)의 일단에서 타단까지 길이 방향을 따라 연장 형성된다.
이와 달리, 히터 장착부(471a2)는 히터 케이스(471a)의 일면을 절삭 가공하여 형성될 수도 있다.
히터 장착부(471a2)를 한정하는 히터 케이스(471a)의 저면에는 히터(471b)가 부착된다. 히터 케이스(471a)의 저면에 부착된 히터(471b)의 양측은 제1 및 제2연장핀(471a', 471a")에 의해 덮여 가려진다. 상기 구조에 의해, 제상으로 인하여 발생된 제상수가 히터 케이스(471a)에 떨어져 히터 케이스(471a)의 측면을 타고 흘러내리더라도, 제1 및 제2연장핀(471a', 471a") 사이의 내측 공간에 수용된 히터(471b)로는 제상수가 침투되지 않는다.
히터(471b)가 히터 장착부(471a2)에 부착된 상태에서, 제1 및 제2연장핀(471a', 471a")에 의해 형성되는 리세스된(recessed) 공간에는 히터(471b)의 실링을 위한 실링부재(471d)가 충진될 수 있다. 상기 실링부재(471d)로 실리콘, 우레탄, 에폭시 등이 이용될 수 있다. 예를 들어, 액상의 에폭시가 히터(471b)를 덮도록 상기 리세스된 공간 내에 충진된 후 경화 과정을 거쳐, 히터(471b)의 실링 구조가 완성될 수 있다. 이때, 제1 및 제2연장핀(471a', 471a")은 실링부재(471d)가 충진되는 리세스된 공간을 한정하는 측벽으로서 기능하게 된다.
도 22는 도 6에 도시된 히팅 유닛(271)의 제4실시예를 보인 개념도이고, 도 23은 도 22에 도시된 히팅 유닛(571)을 라인 E-E를 따라 취한 단면도이다.
도 22 및 도 23을 참조하면, 히팅 유닛(571)은 히터 케이스(571a), 히터(571b), 홀더(571c), 지지부재(571e) 및 탄성부재(571f)를 포함한다.
히터 케이스(571a)에는 일면에서 리세스된 형태로 연장 형성되는 히트 파이프 안착부(571a1)가 형성된다. 히트 파이프(572)의 하부는 히트 파이프 안착부(571a1)에 안착된다.
히터(571b)는 히터 케이스(571a)에 부착되어 내부 유로(571a1) 내의 작동액(F)을 가열하도록 이루어진다. 본 도면에서는, 히터(571b)가 히터 케이스(571a)의 저면에 부착된 것을 보이고 있다. 그러나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 히터(571b)는 히터 케이스(571a)의 상면 또는 측면에 부착될 수도 있다.
홀더(571c)는 히트 파이프(572)의 상부를 덮도록 히터 케이스(571a)에 착탈 가능하게 결합된다. 홀더(571c)는 소정의 탄성 변형이 가능한 합성수지 재질 또는 금속 재질로 형성될 수 있다.
홀더(571c)의 양측에는 제1 및 제2후크(571c1', 571c1")가 형성될 수 있다. 본 도면에서는, 홀더(571c)가 히터 케이스(571a)의 상면 및 양측면을 덮도록 배치되고, 제1 및 제2후크(571c1', 571c1")가 상기 양측면에서 내측으로 돌출 형성된 것을 보이고 있다.
지지부재(571e)는 홀더(571c)의 제1 및 제2후크(571c1', 571c1")에 의해 지지되어, 히터 케이스(571a)의 타면에 부착된 히터(571b)와 마주하도록 배치된다. 지지부재(571e)는 판상 형태로 형성되며, 합성수지 재질 또는 금속 재질로 형성될 수 있다.
탄성부재(571f)는 히터(571b)와 지지부재(571e) 사이에 압축된 상태로 개재되어, 히터(571b)를 히터 케이스(571a)를 향하여 가압하도록 구성된다. 탄성부재(571f)는 히터(571b)의 길이 방향을 따라 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 탄성부재(571f)로는 스프링이 이용될 수 있다.
지지부재(571e)에는 탄성부재(571f)의 고정을 위한 고정돌기(571e')가 돌출 형성될 수 있다. 탄성부재(571f)는 고정돌기(571e')에 장착되어 특정 위치에 고정될 수 있다. 도시된 바와 같이, 고정돌기(571e')는 탄성부재(571f)에 끼워질 수 있다. 즉, 탄성부재(571f)는 고정돌기(571e')를 감싸도록 형성될 수 있다.
상술한 구조에 의해, 히터(571b)는 히터 케이스(571a)에 견고하게 부착될 수 있다. 그 결과, 히터(571b)에서 발생된 열이 히터 케이스(571a)로 보다 많이 전달되어 작동액(F)을 가열하는 데에 이용될 수 있다.
도 24는 도 4의 냉장고(200)에 적용되는 제상 장치(270)의 다른 일 예를 보인 사시도이고, 도 25는 도 24에 도시된 히팅 유닛(671)의 분해도이며, 도 26은 도 25에 도시된 히터 케이스(671a)와 히트 파이프(672) 간의 연결 구조를 보인 개념도이다.
도 24 내지 도 26을 참조하면, 히팅 유닛(671)은 히터 케이스(671a) 및 히터(671b)를 포함한다.
히터 케이스(671a)는 길이 방향 상의 양단부에 출구(671a1')와 입구(671a1")가 형성된 단일 몸체로 형성된다. 히터 케이스(671a)의 내부에는 입구(671a1")에서 출구(671a1')를 향하여 연장되는 내부 유로(671a1)가 형성된다. 즉, 내부 유로(671a1)는 히터 케이스(671a)의 길이 방향을 따라 연장 형성되며, 히터 케이스(671a)의 양단부에서 개방되어 출구(671a1')와 입구(671a1")를 각각 형성한다.
히터 케이스(671a)는 히트 파이프(672)의 양단부와 각각 연결되어 히트 파이프(672)와 함께 작동액(F)이 순환할 수 있는 폐루프 형태의 순환 유로를 형성한다. 즉, 히트 파이프(672)의 양단부는 출구(671a1')와 입구(671a1")를 통해 히터 케이스(671a)의 내부에 삽입되어 내부 유로(671a1)와 연통되도록 구성된다.
구체적으로, 히터 케이스(671a)의 일단부[예를 들어, 히터 케이스(671a)의 전단부]에는 히트 파이프(672)의 일단부(672c', 672c")가 삽입되는 출구(671a1')가 형성된다. 히터(671b)에 의해 가열된 내부 유로(671a1) 내의 작동액(F)은 출구(671a1')에 삽입된 히트 파이프(672)의 일단부(672c', 672c")로 배출된다.
히터 케이스(671a)의 타단부[예를 들어, 히터 케이스(671a)의 후단부]에는 히트 파이프(672)의 타단부(672d', 672d")가 삽입되는 입구(671a1")가 형성된다. 히트 파이프(672)를 지나면서 응축된 작동액(F)은 입구(671a1")에 삽입된 히트 파이프의 타단부(672d', 672d")를 통하여 내부 유로(671a1)로 회수된다.
히터 케이스(671a)에는 히터(671b)가 장착된다. 일 예로, 본 도면에서는, 히터 케이스(671a)에 히터(671b)가 삽입되는 히터 수용부(671a2)가 형성된 것을 보이고 있다. 히터 수용부(671a2)는 내부 유로(671a)에 나란하게 연장되어 히터 케이스(671a)의 양단부에서 개방된 형태를 가진다. 즉, 히터 수용부(671a2)는 히터 케이스(671a)를 관통하도록 형성된다. 본 도면에서는, 히터 수용부(671a2)가 내부 유로(671a)의 아래에 형성된 것을 보이고 있다.
히터 수용부(671a2)에는 내부 유로(671a1) 내의 작동액(F)을 가열하기 위한 히터(671b)가 장착된다. 히터(671b)는 전원 공급시 열을 발생하도록 형성되며, 내부 유로(671a1) 내의 작동액(F)은 발열되는 히터(671b)에 의해 열을 전달받아 고온으로 가열된다.
히터(671b)가 히터 케이스(671a)에 장착되는 구조가 위의 구조에 한정되는 것은 아니다. 앞선 실시예들에서 설명한 히터 장착 구조는 본 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.
히트 파이프(672)가 2열을 이루는 제1 및 제2히트 파이프(672', 672")로 구성되는 구조에서, 제1 및 제2히트 파이프(672', 672")의 양단부는 내부 유로(671a1)의 출구(671a1') 및 입구(671a1")와 각각 연결된다.
내부 유로(671a1)는 제1 및 제2히트 파이프(672', 672")를 한꺼번에 수용하도록 형성될 수 있다. 이를 위해, 내부 유로(671a1)는 제1 및 제2히트 파이프(672', 672")가 삽입되는 하나의 출구(671a1')와 하나의 입구(671a1")를 구비한다.
도시된 바와 같이, 출구(671a1')와 입구(671a1")는 장공 형태를 가질 수 있다. 출구(671a1')와 입구(671a1")는 제1 및 제2히트 파이프(672', 672")의 외형 일부에 대응되는 형태를 가질 수 있다.
히트 파이프(672)의 유입부(672c', 672c")는 출구(671a1')를 통해 히터 케이스(671a)의 내부에 형성된 내부 유로(671a1)에 삽입되며, 히트 파이프(672)의 리턴부(672d', 672d")는 입구(671a1")를 통해 상기 내부 유로(671a1)에 삽입된다. 히트 파이프(672)의 유입부(672c', 672c")와 리턴부(672d', 672d")는 내부 유로(671a1)를 사이에 두고 서로 마주하도록 배치될 수 있다.
히트 파이프(672)와 히터 케이스(671a) 간의 틈은 용접에 의해 메워질 수 있다. 구체적으로, 제1용접부(671m)는 유입부(672c', 672c")와 출구(671a1') 간의 틈을 메우도록 형성되고, 제2용접부(671n)는 리턴부(672d', 672d")와 입구(671a1") 간의 틈을 메우도록 형성된다.
도시된 바와 같이, 제1 및 제2유입부(672c', 672c")가 나란하게 배치된 상태로 출구(671a1')에 삽입되는 경우, 제1용접부(671m)는 제1유입부(672c')와 출구(671a1') 간의 틈 및 제2유입부(672c")와 제2출구(671a1") 간의 틈을 함께 메우도록 형성된다. 따라서, 한 번의 용접을 통하여 제1 및 제2유입부(672c', 672c")를 히터 케이스(671a)에 고정시킬 수 있다.
마찬가지로, 제1 및 제2리턴부(672d', 672d")가 나란하게 배치된 상태로 입구(671a1")에 삽입되는 경우, 제2용접부(671n)는 제1리턴부(672d')와 제1입구(671a2') 간의 틈 및 제2리턴부(672d")와 제2입구(671a2") 간의 틈을 함께 메우도록 형성된다. 따라서, 한 번의 용접을 통하여 제1 및 제2리턴부(672d', 672d")를 히터 케이스(671a)에 고정시킬 수 있다.
이처럼, 나란하게 형성된 제1 및 제2유입부(672c', 672c")와 출구(671a1') 간의 틈을 한 번에 용접하고, 나란하게 형성된 제1 및 제2리턴부(672d', 672d")와 입구(671a1") 간의 틈을 한 번에 용접하면, 용접 지점을 보다 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.
한편, 자사의 선행 특허 구조와는 달리, 본 실시예의 히터 케이스(671a)에는 작동액 주입구가 구비되지 않는다. 대신에, 제1 및 제2히트 파이프(672', 672") 중 어느 하나에 앞선 실시예에서 설명한 작동액 주입 구조가 구비된다. 제1 및 제2히트 파이프(672', 672") 중 다른 하나는 단일 파이프로 구성되어, 양 단부가 출구(671a1')와 입구(671a1")에 각각 연결된다.
작동액 주입 구조에 대하여 구체적으로 설명하면, 제1 및 제2히트 파이프(672', 672") 중 어느 하나는 메인 파이프(672e1), 제1연결 파이프(672e2), 제2연결 파이프(672e3) 및 조인트 파이프(672e4)를 포함한다.
메인 파이프(672e1)는 히트 파이프(672)의 대부분을 차지하는 부분으로서, 제1재질(알루미늄 재질)로 형성된다. 메인 파이프(672e1)는 지그재그 형태로 반복적으로 벤딩되어 복수의 단(step, column)을 이루며, 냉각관(631)에 인접하게 배치된다.
제1연결 파이프(672e2)는 제2재질(구리 재질)로 형성되고, 용접에 의해 메인 파이프(672e1)의 일단부에 연속적으로 연결된다. 여기서, 연속적이라 함은 제1연결 파이프(672e2)가 메인 파이프(672e1)의 일단부에 직선 형태로 연결됨을 의미한다. 즉, 제1연결 파이프(672e2)는 메인 파이프(672e1)의 일단부의 연장 방향에 대응되게 배치된다. 아울러, 상기 배치에 의해, 제1연결 파이프(672e2)는 메인 파이프(672e1)의 일단부에 수평으로 용접된다.
제2연결 파이프(672e3)는 제2재질(구리 재질)로 형성되고, 용접에 의해 메인 파이프(672e1)의 타단부에 연속적으로 연결된다. 여기서, 연속적이라 함은 제2연결 파이프(672e3)가 메인 파이프(672e1)의 타단부에 직선 형태로 연결됨을 의미한다. 즉, 제2연결 파이프(672e3)는 메인 파이프(672e1)의 타단부의 연장 방향에 대응되게 배치된다. 아울러, 상기 배치에 의해, 제2연결 파이프(672e3)는 메인 파이프(672e1)의 타단부에 수평으로 용접된다.
제1 및 제2연결 파이프(672e2, 672e3)는 메인 파이프(672e1)와 동일한 외경을 가지도록 형성될 수 있다.
또는, 제1 및 제2연결 파이프(672e2, 672e3)의 외경은 메인 파이프(672e1)의 내경보다 작게 설정되어, 제1 및 제2연결 파이프(672e2, 672e3)의 일부가 메인 파이프(672e1)에 삽입되도록 구성될 수도 있다.
반대로, 메인 파이프(672e1)의 외경은 제1 및 제2연결 파이프(672e2, 672e3)의 내경보다 작게 설정되어, 메인 파이프(672e1)의 일부가 제1 및 제2연결 파이프(672e2, 672e3)에 삽입되도록 구성될 수도 있다.
메인 파이프(672e1)와 제1연결 파이프(672e2) 간의 용접이 이루어진 후, 제1접착부(672e5)는 상기 용접 부분을 덮도록 도포될 수 있다. 마찬가지로, 메인 파이프(672e1)와 제2연결 파이프(672e3) 간의 용접이 이루어진 후, 제2접착부(672e6)는 상기 용접 부분을 덮도록 도포될 수 있다. 제1 및 제2접착부(672e5, 672e6)는 에폭시 재질로 형성될 수 있다.
조인트 파이프(672e4)는 제2재질(구리 재질)로 형성되고, 제1연결 파이프(672e2)와 연결되는 제1연결부(672e4a), 제2연결 파이프(672e3)와 연결되는 제2연결부(672e4b), 및 제1 및 제2연결부(672e4a, 672e4b)와 연통되는 작동액 주입부(672e4c)를 구비한다.
즉, 조인트 파이프(672e4)는 제1연결 파이프(672e2)와 제2연결 파이프(672e3) 사이에 개재되어 이들을 상호 연통시키면서, 연통 공간 내부로 작동액(F)을 주입할 수 있도록 구성된다.
제1연결부(672e4a)와 제2연결부(672e4b)는 서로 마주하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 메인 파이프(672e1)의 일단부, 제1연결 파이프(672e2), 제1연결부(672e4a), 제2연결부(672e4b), 제2연결 파이프(672e3) 및 메인 파이프(672e1)의 타단부는 일방향을 따라 순서대로 배치된다.
작동액 주입부(672e4c)는 제1 및 제2연결부(672e4a, 672e4b)와 각각 교차하도록 형성된다. 본 도면에서는, 작동액 주입부(672e4c)가 제1 및 제2연결부(672e4a, 672e4b)에 수직한 방향으로 돌출 형성된 것을 보이고 있다. 이에 따라, 조인트 파이프(672e4)는 T자형으로 형성된다.
제1연결 파이프(672e2)의 외경은 제1연결부(672e4a)의 내경보다 작게 설정되어, 제1연결 파이프(672e2)의 일부가 제1연결부(672e4a)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 반대로, 제1연결부(672e4a)의 외경은 제1연결 파이프(672e2)의 내경보다 작게 설정되어, 제1연결부(672e4a)의 일부가 제1연결 파이프(672e2)에 삽입되도록 구성될 수도 있다.
마찬가지로, 제2연결 파이프(672e3)의 외경은 제2연결부(672e4b)의 내경보다 작게 설정되어, 제2연결 파이프(672e3)의 일부가 제2연결부(672e4b)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 반대로, 제2연결부(672e4b)의 외경은 제2연결 파이프(672e3)의 내경보다 작게 설정되어, 제2연결부(672e4b)의 일부가 제2연결 파이프(672e3)에 삽입되도록 구성될 수도 있다.
제1연결 파이프(672e2)와 제1연결부(672e4a)는 용접에 의해 상호 연결될 수 있다. 이 경우, 제1연결 파이프(672e2)와 제1연결부(672e4a)는 동종 재질일 뿐만 아니라 직선 형태로 연결되어 수평 용접되므로, 용접이 용이하며 이종 재질의 용접 대비 불량률이 감소될 수 있다는 장점이 있다.
제1연결 파이프(672e2)와 제1연결부(672e4a)는 스크류 방식으로 체결될 수도 있고, 스크류 방식으로 체결된 후에 용접에 의해 보다 견고하게 결합될 수도 있다.
제2연결 파이프(672e3)와 제2연결부(672e4b)는 용접에 의해 상호 연결된다. 이 경우, 제2연결 파이프(672e3)와 제2연결부(672e4b)는 동종 재질일 뿐만 아니라 직선 형태로 연결되어 수평 용접되므로, 용접이 용이하며 이종 재질의 용접 대비 불량률이 감소될 수 있다는 장점이 있다.
제2연결 파이프(672e3)와 제2연결부(672e4b)는 스크류 방식으로 체결될 수도 있고, 스크류 방식으로 체결된 후에 용접에 의해 보다 견고하게 결합될 수도 있다.
메인 파이프(672e1)와 제1연결 파이프(672e2) 간의 용접 방향, 제1연결 파이프(672e2)와 제1연결부(672e4a) 간의 용접 방향, 제2연결부(672e4b)와 제2연결 파이프(672e3) 간의 용접 방향 및 제2연결 파이프(672e3)와 메인 파이프(672e1) 간의 용접 방향은 서로 대응될 수 있다. 즉, 이들은 모두 수평 용접될 수 있다.
작동액 주입부(672e4c)에는 제2재질(구리 재질)의 작동액 주입 파이프(673)가 연결된다. 작동액 주입 파이프(673)의 외경은 작동액 주입부(672e4c)의 내경보다 작게 설정되어, 작동액 주입 파이프(673)의 일부가 작동액 주입부(672e4c)에 삽입되도록 구성될 수 있다. 반대로, 작동액 주입부(672e4c)의 외경은 작동액 주입 파이프(673)의 내경보다 작게 설정되어, 작동액 주입부(672e4c)의 일부가 작동액 주입 파이프(673)에 삽입되도록 구성될 수도 있다.
작동액 주입 파이프(673)와 작동액 주입부(672e4c)는 용접에 의해 상호 연결될 수 있다. 이 경우, 작동액 주입 파이프(673)와 작동액 주입부(672e4c)는 동종 재질일 뿐만 아니라 직선 형태로 연결되어 수평 용접되므로, 용접이 용이하며 이종 재질의 용접 대비 불량률이 감소될 수 있다는 장점이 있다.
작동액 주입 파이프(673)와 작동액 주입부(672e4c)는 스크류 방식으로 체결될 수도 있고, 스크류 방식으로 체결된 후에 용접에 의해 보다 견고하게 결합될 수도 있다.
작동액(F)은 작동액 주입 파이프(673)를 통하여 조인트 파이프(672e4)로 주입되어, 히트 파이프(672) 내에 일정량 충진되게 된다. 작동액 주입 파이프(673)를 통하여 작동액(F)이 충진된 이후, 작동액 주입 파이프(673)는 밀봉된다.
상기 구조에 의하면, 구리 재질의 작동액 주입 파이프(173)가 알루미늄 재질의 히터 케이스(171a)에 형성된 작동액 주입구(171a3)에 삽입되어 수직 용접되는 기존 구조와 달리, 구리 재질의 작동액 주입 파이프(673)가 구리 재질의 조인트 파이프(672e4)에 삽입되어 수평 용접되므로, 용접이 용이하며 이종 재질의 용접 대비 불량률이 감소될 수 있다는 장점이 있다.
히트 파이프(672)는 증발기(630)의 전면부 및 후면부에 각각 배치되는 제1히트 파이프(672')와 제2히트 파이프(672")로 구성되지만, 제1 및 제2히트 파이프(672', 672")를 유동하는 작동액(F)은 히터 케이스(671a)의 내부 유로(671a1)에서 서로 섞이게 된다.
따라서, 작동액(F)을 충진시키기 위해서는 상술한 작동액 주입 구조가 제1 및 제2히트 파이프(672', 672") 중 어느 하나에만 구비되면 족하다.
앞선 실시예와 같이, 2열로 구성되는 히트 파이프(272', 272") 각각이 단일 유로로 구성되는 경우에는, 각각의 히트 파이프(272', 272")마다 T자형 조인트 파이프(272a4)를 이용한 작동액 주입 구조가 구비되어, 총 10개소의 용접 포인트(하나의 히트 파이프당 5개소의 용접 포인트)가 생긴다. 반면에, 본 실시예와 같이, 히터 케이스(671a)에 형성된 내부 유로(671a1)의 출구(671a1')와 입구(671a1")에 히트 파이프(272', 272")가 삽입된 후, 용접에 의해 고정되는 구조를 가지는 경우에는, 내부 유로(671a1)에서 작동액(F)이 혼합되므로, 하나의 히트 파이프에만 T자형 조인트 파이프(672a4)를 이용한 작동액 주입 구조가 구비되면 된다. 이 경우, 총 7개소의 용접 포인트가 생겨, 앞선 구조 대비 3개소의 용접 포인트를 줄일 수 있다는 이점이 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 히트 파이프(672)는 지그재그 형태로 반복적으로 벤딩되어 복수의 단을 이루며, 냉각관(631)과 앞뒤로 열을 이루며 배치된다. 히트 파이프(672)는 냉각관(631)의 각 단에 고정되는 복수의 냉각핀(632) 사이에 수용되거나, 복수의 냉각핀(632)을 관통하도록 설치될 수 있다.
이처럼, 히트 파이프(672)에는 냉각관(631)과 냉각핀(632)이 인접하게 배치된다. 따라서, 냉각관(631) 및 냉각핀(632)과의 간섭을 회피하기 위하여, 조인트 파이프(672e4)의 작동액 주입부(672e4c)는 증발기(630)의 전면부 또는 후면부를 향하도록 돌출되게 배치되는 것이 바람직하다.
본 도면에서는, 상술한 작동액 주입 구조가 히트 파이프(672)의 최저단에 배치된 것을 보이고 있다. 작동액 주입 구조가 위치하는 부분에는 냉각핀(632)이 미배치될 수 있다.
냉각관(631) 및 냉각핀(632)과의 간섭을 회피하기 위하여, 제1 및 제2히트 파이프(672', 672") 중 어느 하나에 구비되는 작동액 주입부(672e4c)는 증발기(630)의 전면부 또는 후면부를 향하도록 돌출되게 배치되는 것이 바람직하다.
도 27 및 도 28은 도 4의 냉장고(200)에 적용되는 제상 장치(270)의 다른 일 예를 보인 정면도 및 사시도이다.
도 27 및 도 28을 참조하면, 히트 파이프(772)는 그 자체로 작동액(F)이 순환할 수 있는 순환 유로를 형성한다. 따라서, 히트 파이프(772)에는 앞서 설명한 작동액 주입 구조가 구비된다.
히트 파이프(272)가 증발기(230)의 전면부 및 후면부에 각각 배치되는 제1히트 파이프(272')와 제2히트 파이프(272")로 구성되는 경우, 제1 및 제2히트 파이프(272', 272")는 상호 독립적인 유로를 형성한다. 즉, 제1 및 제2히트 파이프(272', 272") 각각을 유동하는 작동액(F)은 서로 섞이지 않는다. 상기 구조에서, 작동액 주입 구조는 제1 및 제2히트 파이프(272', 272") 각각에 구비된다.
히팅 유닛(771)은 제상 장치(770)의 일측 외곽에 배치될 수 있다. 구체적으로, 히터 케이스(771a)는 증발기(730)의 일측에 구비되는 지지대(733)의 외측에 위치할 수 있으며, 증발기(730)의 하측에서 상측을 향하는 수직방향으로 연장 형성될 수 있다.
히터 케이스(771a)에는 일면에서 리세스된 형태로 연장 형성되는 히트 파이프 안착부(771a1)가 형성된다. 히트 파이프 안착부(771a1)는 히터 케이스(771a)의 길이 방향을 따라 증발기(730)의 상하 방향으로 연장 형성된다.
히트 파이프 안착부(771a1)는 히트 파이프(772)의 일부를 덮도록 배치된다. 본 도면에서는, 히트 파이프 안착부(771a1)가 증발기(730)의 외측을 향하는 히트 파이프(772)의 바깥쪽 외주면을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다.
히터(771b)는 히터 케이스(771a)에 장착되어 증발기(730)의 상하 방향으로 수직하게 배치된다. 앞선 실시예들에서 설명한 바와 같이, 히터(771b)가 히터 케이스(771a)에 장착되는 구조는 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 히터(771b)는 히터 케이스(771a)를 관통하도록 형성된 히터 수용부(771a2)에 수용될 수도 있고, 히터 케이스(771a)의 일면에 부착될 수도 있다.
홀더(771c)는 히트 파이프 안착부(771a1)에 안착된 히트 파이프(772)를 덮도록 히터 케이스(771a)에 착탈 가능하게 결합된다. 본 도면에서는, 홀더(771c)가 지지대(733)를 향하는 히트 파이프(772)의 안쪽 외주면을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다.
참고로 본 실시예에서는, 히터 수용부(771a2)가 히트 파이프 안착부(771a1)의 외측에 배치된 것을 보이고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 히터 수용부(771a2)는 히트 파이프 안착부(771a1)의 내측, 즉 히트 파이프 안착부(771a1)와 지지대(733)사이에 배치될 수도 있다.
히터(771b)는 방열 과정을 거치며 냉각된 상태로 회수된 작동액(F)을 재가열하도록 이루어진다. 이처럼, 히팅 유닛(771)이 증발기(730)의 하측에서 상측을 향하는 수직방향으로 연장 형성되는 히트 파이프(772)에 장착되는 구조는, 히트 파이프(772) 내의 작동액(F)이 가열되어 상승 유동을 형성하는 데에 유리하다는 이점이 있다.
한편, 작동액(F)은 수직방향으로 연장되는 히터(771b)의 최상단보다 높게 충진되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 히터(771b)가 과열되지 않은 상태로 안전하게 제상 운전이 이루어질 수 있으며, 히트 파이프(772)에 기체 상태의 작동액(F)의 연속적인 공급이 안정적으로 이루어질 수 있다.
도 29 및 도 30은 도 4의 냉장고(200)에 적용되는 제상 장치(270)의 또 다른 일 예를 보인 정면도 및 사시도이다.
도 29 및 도 30을 참조하면, 히터 케이스(871a)는 히트 파이프(872)의 양단부와 각각 연결되어, 작동액(F)이 순환할 수 있는 순환 유로를 형성한다. 이를 위하여, 히터 케이스(871a)의 상측과 하측에 각각 출구(871a1')와 입구(871a1")가 형성된다. 출구(871a1')는 히트 파이프(872)의 연장부(872a)와 연결되며, 입구(871a1")는 히트 파이프(872)의 방열부(872b) 최저단과 연결된다.
히트 파이프(872)는 증발기(830)의 전면부 및 후면부에 각각 배치되는 제1히트 파이프(872')와 제2히트 파이프(872")로 구성된다. 이 경우, 제1 및 제2히트 파이프(872', 872")를 유동하는 작동액(F)은 히터 케이스(871a)의 내부 유로(871a1)에서 서로 섞이도록 구성된다.
따라서, 도 24 내지 도 26과 관련하여 설명한 바와 같이, 작동액(F)을 충진시키기 위해서는 상술한 작동액 주입 구조가 제1 및 제2히트 파이프(872', 872") 중 어느 하나에만 구비되면 족하다. 따라서, 앞선 실시예의 구조 대비 용접 포인트를 줄일 수 있다는 이점이 있다.
히터(871b)는 히터 케이스(871a)에 장착되어 증발기(830)의 상하 방향으로 수직하게 배치된다. 앞선 실시예들에서 설명한 바와 같이, 히터(871b)가 히터 케이스(871a)에 장착되는 구조는 다양하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 히터(871b)는 히터 케이스(871a)를 관통하도록 형성된 히터 수용부(871a2)에 수용될 수도 있고, 히터 케이스(871a)의 일면에 부착될 수도 있다.
참고로 본 실시예에서는, 내부 유로(871a1)와 히터 수용부(871a2)가 히터 케이스(871a)를 관통하도록 형성되고, 히터(871b)가 히터 수용부(871a2)에 수용된 구조를 보이고 있다. 본 도면에서는 히터 수용부(871a2)가 내부 유로(871a1)의 외측에 배치된 것을 보이고 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 히터 수용부(871a2)는 내부 유로(871a1)의 내측, 즉 내부 유로(871a1)와 지지대(833)사이에 배치될 수도 있다.
히터(871b)는 입구(871a1")를 통하여 회수된 작동액(F)을 재가열하도록 이루어진다. 이처럼, 내부 유로(871a1)가 증발기(830)의 하측에서 상측을 향하는 수직방향으로 연장 형성되는 구조는, 내부 유로(871a1) 내의 작동액(F)이 가열되어 상승 유동을 형성하는 데에 유리하여, 작동액(F)의 역류가 방지될 수 있다는 이점이 있다.
한편, 작동액(F)은 히터 케이스(871a) 내부에 수직방향으로 연장되는 히터(871b)의 최상단보다 높게 충진되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의하면, 히팅 유닛(871)이 과열되지 않은 상태로 안전하게 제상 운전이 이루어질 수 있으며, 히트 파이프(872)에 기체 상태의 작동액(F)의 연속적인 공급이 안정적으로 이루어질 수 있다.

Claims (10)

  1. 일면에서 리세스된 형태로 연장 형성되는 히트 파이프 안착부와, 상기 히트 파이프 안착부에 나란하게 연장 형성되는 히터 수용부를 구비하는 히터 케이스;
    상기 히터 수용부에 장착되어, 전원 인가시 발열하도록 구성되는 히터;
    내부에 충진된 작동액이 흐르는 유로를 형성하고, 일부가 상기 히트 파이프 안착부에 안착되며, 상기 히터에 의해 가열되어 이송되는 고온의 작동액에 의해 증발기의 냉각관에 방열하도록 상기 냉각관에 인접하게 배치되는 히트 파이프; 및
    상기 히트 파이프 안착부에 안착된 상기 히트 파이프를 덮도록, 상기 히터 케이스에 착탈 가능하게 결합되는 홀더를 포함하는 제상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트 파이프 안착부는 상기 히트 파이프의 외형 일부에 대응되는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 히트 파이프 안착부는 상기 히터 케이스의 일단에서 타단까지 상기 히터 케이스의 길이 방향을 따라 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 히트 파이프는 상기 히트 파이프 안착부에 연속적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히터 수용부는 상기 히터 케이스를 관통하여 상기 히터 케이스의 양단에서 개방되는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 히터 케이스에는 상기 히터 수용부를 향하여 움푹 들어간 형태의 프레스드부가 형성되며,
    상기 히터는 상기 프레스드부에 의해 가압되어 상기 히터 수용부의 내부면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 히터 케이스에는 걸림돌기가 구비되고,
    상기 홀더에는 상기 걸림돌기에 체결되는 후크가 구비되는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 히터 케이스와 상기 홀더는 체결부재에 의해 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 홀더의 일측은 상기 히터 케이스에 힌지 연결되고,
    상기 홀더의 타측은 상기 히터 케이스에 착탈 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 기설정된 온도 이상에서는 저항이 급증함으로 인해 전류가 억제되어, 더 이상 발열하지 않도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 제상 장치.
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