KR100363969B1 - 냉장고용 증발기 및 헤더 제작 방법 - Google Patents

냉장고용 증발기 및 헤더 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉장고용 증발기의 관과 휜을 일체형 플라스틱으로 사출하여 제공하고, 관과 헤더를 결합시 기밀 상태를 확보할 수 있는 냉장고용 증발기 및 헤더 제작 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 냉장고용 증발기는 냉매를 순환하기 위한 다수개의 관과 상기 관을 기계적으로 결합시키는 다수개의 휜을 S자 형상으로 반복하여 성형한 소정 형상의 열 교환기와; 상기 열 교환기의 제1 벤딩부에 위치하며, 상기 냉매 입구관과 출구관이 제공하는 제1 헤더와; 상기 제1 헤더에 상응하는 위치의 제2 벤딩부에 결합된 제2 헤더로 구성되어, 상기 열 교환기, 상기 제1 헤더 및 상기 제2 헤더가 일체형 플라스틱인 것이다. 따라서, 본 발명에서와 같이 플라스틱 판으로 열 교환기를 제작하면, 제조 원가를 획기적으로 절감 할 수 있다. 즉, 재료비는 알루미늄 열 교환기와 대비하여 47%, 제조원가는 53% 정도 절감할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 냉장고용 증발기는 뛰어난 재활용성으로 환경을 보호할 수 있을 뿐만 아니라 부식이 되지 않기 때문에 뛰어난 내구성을 갖는다.

Description

냉장고용 증발기 및 헤더 제작 방법{Evaporator for Refrigerator And Method for Manufacturing Header of Evaporator}
본 발명은 냉장고용 증발기에 관한 것으로서, 특히 종래의 증발기를 개선하여 플라스틱을 이용한 냉장고용 증발기 및 헤더 제작 방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 식품 같은 물건을 낮은 온도에서 저장·보관하는 장치로서, 크게 저장실과 냉각장치로 이루어진다. 이와 같은 냉장고는 냉각방법에 따라 저장실 상부에 얼음덩이를 넣고 내부를 차게 하는 얼음 냉장고와, 프레온이 증발기 속에서 기화(氣化)하여, 저장실 내의 열을 흡수, 냉각하고, 기화한 프레온은 압축되어 응축기(凝縮機)로 보내어져 방열(放熱)·액화(液化)하는 전기 냉장고와, 암모니아 수용액을 냉매로 하는 흡수 냉동기를 사용하는 가스 냉장고와, 펠티에 소자를 이용하여 전류방향에 따라 냉·온용으로 사용할 수 있는 전자식 냉장고 등으로 나눌 수 있다.
이와 모든 냉장고에는 냉매를 어떤 것을 사용하던지 반드시 냉매의 증발을 통하여 잠열과 현열 교환을 실행하는 증발기가 제공되어야한다. 이와 같은 종래의 냉장고용 증발기는 열교환 효율과 내압성 등의 문제로 인하여 구리나 알루미늄 등의 금속을 이용하여 제작되어 왔으며, 그 제작 방법은 다음과 같다.
먼저, 금속(구리, 알루미늄 등)을 이용하여 냉매관을 압출하고, 또한 금속을 판재에 이용하여 휜(fin)을 성형하여 제작한다.
이어, 휜에 금속 재질의 냉매관을 삽입하여 원하는 길이 만큼 확관하고, 이어 냉매관과 핀을 기계적으로 결합한다.
이어, 냉매관과 휜의 결합체를 S자나 뱀 모양이 되도록 반복하여 구부려서(bending하여)열 교환기를 완성한다.
그러나, 이상에서 설명한 냉장고용 증발기는 열전도율이 높고 강도가 높은 금속을 사용하여 제작하기 때문에 다음과 같은 문제점이 있었다.
먼저, 열 교환기의 재질이 금속이기 때문에 냉장고용 증발기의 재료비 및 가공비가 고가이며, 또한 전체 냉장고가 무거워 운반이 곤란하다. 또한, 냉장고용 증발기의 제작이 다른 소재 보다 상대적으로 어렵고, 제작 시에 많은 에너지가 소요된다. 또한, 냉장고용 증발기의 소재가 금속이기 때문에 재활용성이 떨어지며, 부식 등으로 인하여 내구성이 떨어진다.
또한, 냉장고용 증발기가 금속제 열 교환기를 구비하기 때문에 제작 설비가 비싸며, 디자인 변경이 어려웠었다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 냉장고용 증발기의 관과 휜을 일체형 플라스틱으로 사출하여 제공하고, 관과 헤더를 결합시 기밀 상태를 확보할 수 있는 냉장고용 증발기 및 헤더 제작 방법을 제공하기 위한 것이다.
도 1A 및 1B는 일반적인 냉장고용 증발기에 이용되는 관과 핀을 보인 사시도와 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉장고용 증발기의 단면도.
도 3은 도2에 보인 헤더의 상세 단면도.
도 4는 도2에 보인 헤더의 제조공정을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 냉장고용 증발기의 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
13 ...... 열교환 판 14 ...... 열 교환부
15, 30 ...... 헤더 16 , 33 ...... 브라켓
17 ...... 열 교환기 18, 32 ...... 출구탱크
19, 31 ...... 입구탱크 20, 36 ...... 분리판
21 ...... 출구관 22 ...... 입구관
23 ...... 헤더 탱크 24 ...... 브라켓
25,37 ...... 리턴탱크 34 ...... 냉매 입구관
35 ...... 냉매 출구관 38 ...... 헤더 뚜껑
41 ...... 주형 본체 42 ...... 주형 뚜껑
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 특징에 따른 냉장고용 증발기는 냉매를 순환하기 위한 다수개의 관과 상기 관을 기계적으로 결합시키는 다수개의 휜을 S자 형상으로 반복하여 성형한 소정 형상의 열 교환기와; 상기 열 교환기의 제1 벤딩부에 위치하며, 상기 냉매의 입구관과 출구관이 제공하는 제1 헤더와; 상기 제1 헤더에 상응하는 위치의 제2 벤딩부에 결합된 제2 헤더로 구성되어, 상기 열 교환기, 상기 제1 헤더 및 상기 제2 헤더가 일체형 플라스틱인 것을 특징으로 한다. 여기서, 제1 헤더는 하나 이상의 입구 탱크, 출구 탱크, 리턴 탱크, 및 상기 열 교환기의 변형을 방지하기 위한 브라켓으로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 냉장고용 증발기의 헤더 제조 방법은 플라스틱 판을 이용하여 관 및 휜을 성형하고, 상기 관 및 휜을 S자 형상으로 반복하여 열 교환기를 만드는 단계와; 상기 열 교환기의 제1 벤딩부를 헤더 뚜껑을 만들기 위한 주형 본체에 삽입하고, 주형 뚜껑을 덮은 상태에서 플라스틱 용융체를 상기 주형 본체에 주입하여 제1 헤더 뚜껑을 만드는 단계와; 상기 제1 헤더 뚜껑과 냉매 입구관 및 출구관이 성형된 제1 헤더 본체를 결합하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉장고용 증발기의 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 냉장고용 증발기는 냉매를 순환하기 위한 다수개의 관과 관을 기계적으로 결합시키는 다수개의 휜으로 이루어진 열교환 판(13)을 S자 형상으로 반복하여 성형한 소정 형상의 열 교환기(17)와; 열 교환기(17)의 제1 벤딩부에 위치하며, 냉매의 입구관(22)과 출구관(21)이 각각 제공하는 제1 헤더(15)와; 제1 헤더(15)에 상응하는 위치의 열 교환기(17)의 제2 벤딩부에 결합된 제2 헤더(16)로 구성된다. 여기서, 열 교환기(17), 제1 헤더(15) 및 제2 헤더(16)는 일체형 플라스틱이 되도록 압출 또는 사출된다.
도 3은 도2에 보인 헤더의 상세 단면도이다. 도 3을 참조하면, 제1 헤더(15)는 입구 탱크(19)와 출구 탱크(18)가 분리판(20)에 의해 구분된 헤더 탱크(23)와, 열 교환기(17)의 변형을 방지하기 위한 브라켓(24)과, 리턴 탱크(25)로 구성된다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명은 여러 개의 관과 휜으로 구성된 플라스틱 열교환 판(13)을 압출 또는 사출로 제작하고, 열교환 판(13)을 사형(蛇形)으로 벤딩하여 성형한 열 교환부(14)의 양쪽 벤딩부분 중 관들의 시작과 끝 부분이 존재하는 곳에 플라스틱 재질의 제1 헤더(15)를 결합하고, 반대쪽의 벤딩부분에는 플라스틱 재질의 제2 헤더(16) (또는 브라켓:bracket)을 장착된다.
이때, 사형의 열 교환부(14)의 관 내부로는 냉매가 흐르며, 공기가 열 교환부(14)의 내부와 외부로 지나가도록 하여 냉매와 공기 사이의 열 교환을 유도된다.
여기서, 제1 헤더(15)는 도 3에 도시된 바와 같이 헤더 본체(30)와 헤더 뚜껑(39)으로 구성되어 있다. 헤더 본체(30)는 다시 입구 탱크(31)와 출구탱크(32)로 구성된 헤더 탱크(23), 사형으로 벤딩 되어 있는 열 교환부(14)의 변형 방지를 위한 브라켓(bracket)(24) 및 리턴탱크(25)로 구성되며, 입구탱크(31)와 출구탱크(32)에는 냉매 입구관(34)과 냉매 출구관(35)이 각각 사출 성형되며, 입구탱크(31)와 출구 탱크(32)는 분리판(36)에 의하여 구분된다.
또한, 본 발명에 따른 냉장고용 증발기의 헤더는 아래와 같은 제작 방식을 이용하기 때문에 헤더 뚜껑과 열교환 판 사이의 기밀을 위한 별도의 작업이 불필요하다. 즉, 주형 본체(41)에 미리 제작한 일체형 플라스틱의 열교환 판(13)의 제1 벤딩부를 삽입하고, 주형 뚜껑(42)을 덮은 상태에서 플라스틱 용융체를 주형 본체(41)에 주입하여 헤더 뚜껑(38)을 완성한다. 이어, 헤더 뚜껑(38)과 헤더 본체(30)를 결합함으로써 제1 헤더(15)를 완성한다. 따라서, 헤더 뚜껑(38)과 열교환 판(13) 사이에 기밀이 유지된다.
이어, 제2 헤더(16)는 앞에서 설명한 제1 헤더(15)의 성형과 유사한 방법으로 사출하는데, 단 냉매 입구관(34)과 냉매 출구관(35)은 성형하지 않는다. 주형 본체(41)에 미리 제작한 일체형 플라스틱의 열교환 판(13)의 제2 벤딩부를 삽입하고, 주형 뚜껑(42)을 덮은 상태에서 플라스틱 용융체를 주형 본체(41)에 주입하여 제2 헤더(16)의 헤더 뚜껑을 완성한다. 이어, 헤더 뚜껑과 헤더 본체(미도시)를 결합함으로써 제2 헤더를 완성한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 냉장고용 증발기의 단면도이다. 도 5에서는 헤더 본체에 여러개의 분리판(71~75)을 적절히 배치함으로써 여러개의 리턴 탱크(61~65)를 형성시키고, 냉매의 유통 구조를 변화시킬 수 있는 냉장고용 증발기의 구조를 보인다.
이상과 같은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 종래의 금속 재질의 냉장고용 증발기에 비하여 플라스틱 판으로 열 교환기를 제작하면, 제조 원가를 획기적으로 절감 할 수 있다. 즉, 재료비는 알루미늄 열 교환기와 대비하여 47%, 제조원가는 53% 정도 절감할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
또한, 본 발명에 따른 냉장고용 증발기는 뛰어난 재활용성으로 환경을 보호할 수 있을 뿐만 아니라 부식이 되지 않기 때문에 뛰어난 내구성을 갖는다.
또한, 필요에 따라 냉장고용 증발기의 설계를 변경할 경우에도 금속 재질의 냉장고용 증발기에 비해 디자인 변경이 용이하며, 디자인 변경시 비용도 절감할 수 있다.

Claims (6)

  1. 냉매를 순환하기 위한 다수개의 관과 상기 관을 기계적으로 결합시키는 다수개의 휜을 S자 형상으로 반복하여 성형한 소정 형상의 열 교환기와;
    상기 열 교환기의 제1 벤딩부에 위치하며, 상기 냉매 입구관과 출구관이 제공하는 제1 헤더와;
    상기 제1 헤더에 상응하는 위치의 제2 벤딩부에 결합된 제2 헤더로 구성되어,
    상기 열 교환기, 상기 제1 헤더 및 상기 제2 헤더가 일체형 플라스틱인 것을 특징으로 하는 냉장고용 증발기.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 헤더는
    하나 이상의 입구 탱크, 출구 탱크, 리턴 탱크, 및 상기 열 교환기의 변형을 방지하기 위한 브라켓으로 구성된 것을 특징으로 하는 냉장고용 증발기.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 입구 탱크 및 출구 탱크는 분리판에 의해 구분되는 하나의 일체형 탱크인 것을 특징으로 하는 냉장고용 증발기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 입구 탱크에는 냉매 입구관이 형성되고, 상기 출구 탱크에는 냉매 출구관이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 증발기.
  5. 플라스틱 판을 이용하여 관 및 휜을 성형하고, 상기 관 및 휜을 S자 형상으로 반복하여 열 교환기를 만드는 단계와;
    상기 열 교환기의 제1 벤딩부를 헤더 뚜껑을 만들기 위한 주형 본체에 삽입하고, 주형 뚜껑을 덮은 상태에서 플라스틱 용융체를 상기 주형 본체에 주입하여 제1 헤더 뚜껑을 만드는 단계와;
    상기 제1 헤더 뚜껑과 냉매 입구관 및 출구관이 성형된 제1 헤더 본체를 결합하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 냉장고용 증발기의 헤더 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 열 교환기의 제2 벤딩부를 헤더 뚜껑을 만들기 위한 주형 본체에 삽입하고, 주형 뚜껑을 덮은 상태에서 플라스틱 용융체를 상기 주형 본체에 주입하여 제2 헤더 뚜껑을 만드는 단계와;
    상기 제2 헤더 뚜껑과 제2 헤더 본체를 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 증발기의 헤더 제조 방법.
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