KR0133036B1 - 열교환기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 파이프와 핀의 접속관계를 개선하고 용접부위를 최소화함으로서 제작성을 향상하기 위하여, 파이프(10)를 S자형으로 수회절곡하여 양측에 U턴파이프를 형성하고, 판(22)을 지그재그형으로 절곡하고 각 절곡부(41)에는 시이트(40)를 형성하여 파이프(10)와 면접하게 핀(20)을 형성하고, 상기 핀(20)을 각 파이프(10)의 사이사이에 배치한 뒤 양측의 U턴 파이프(10A)에 좌.우측브래킷(30)(31)을 결합하고, 상기 좌.우측브래킷(30)(31)의 상.하단에 상.하측브래킷(32)(33)을 결합하여 열교환기를 제조하는 것이다.

Description

열교환기 및 그 제조방법

제1도는 종래 열교환기의 사시도.

제2도는 본 발명의 정면도.

제3도는 본 발명의 일부발췌사시도.

제4도는 본 발명의 일부발췌정단면도.

제5도는 제4도의 A-A선 단면도.

제6도는 본 발명에 따른 제조공정도.

제7도의 (a),(b),(c),(d)는 본 발명의 제조단계별 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 파이프 10A : U턴 파이프

20 : 핀 22 : 판

30,31,32,33 : 좌.우,상.하측 브래킷 40 : 시이트

41 : 절곡부 42 : 구멍

43 : 면접편 44 : 배수홈

45 : 장공 50 : 파이프절곡단계

51 : 핀성형단계 52 : 핀결합단계

53,54 : 브래킷결합단계 60 : 제1공정

61 : 제2공정 62 : 제3공정

63 : 제4공정

본 발명은 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 파이프를 S자형태로 수회 절곡하고 판을 지그재그형으로 절곡하여 핀을 형성한 다음 상기 핀을 각 파이프의 대향하는 외주연사이사이에 배치한 뒤 파이프의 외각을 브래킷으로 고정함으로서, 파이프의 사이사이에 핀이 면접촉식으로 배치되어 용접부위가 감소하고 파이프와 파이프를 연결하는 U턴파이프가 불필요한 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것이다. 일반적으로 열교환기는 공기조화기에 주로 사용하는 것으로, 냉매가 흐르는 파이프가 S자형태로 배열되고 각 파이프의 사이사이에는 대기중의 공기와 파이프내의 냉매와의 열교환을 촉진하는 핀이 배치된다. 이러한 열교환기의 종래 구성은 제 1도에 도시한 바와같이, U자형태로 절곡된 파이프(10)가 상.하로 다수 배열되고 상기 각 파이프(10)의 사이사이에는 횡방향으로 다수열의 핀(20)이 적층 결합된다. 상기 핀(20)에는 파이프단부(11)에 끼워지는 구멍(21)이 다수개 천공돼 있으므로 이들 구멍(21)을 파이프단부(11)에 끼워넣으면 핀(20)이 파이프(10)에 결합된다. 한편, 파이프(10)의 좌.우측단에는 좌.우측브래킥(30)(31)이 결합돼 있어 파이프(10)사이사이 간격이 이격되지 않는다. 또한 각 파이프(10)의 단부(11)에는 이들을 연결하는 U턴파이프(10A)가 결합되고 상.하단의 단부는 입.출구(12)(13)로 된다. 상기와 같이 구성된 열교환기는 상부의 입구(12)를 통하여 유입되는 냉매가 각 파이프(10)와 U턴 파이프(10A)를 거쳐 하부의 출구(13)로 배출되는 과정에서 파이프(10)의 전열면적을 넓히는 역할를 하는 핀(20)에 의해 냉매의 열에너지가 대기중으로 방출 또는 대기중의 열에너지가 냉매로 흡수된다. 한편 상기 종래의 열교환기는 그 제작시 각 파이프(10)에 핀(20)을 결합한 다음 확관용볼을 파이프(10)내에 밀어넣어 파이프(10)외경을 확관하므로서 파이프(10)와 핀(20)의 구멍(21)이 견실하게 접촉되도록 하였다. 그러나 확관용볼을 파이프내로 밀어넣을 때 파이프의 좌측에 있는 U자형 절곡부까지 넣으면 간섭으로 인하여 절곡부에서 터짐이 발생되고, 또한 적게 밀어넣으면 U자형 절곡부 부근 파이프가 확관되지 않게 되어 핀과의 접촉성이 떨어져 열교환효율이 저하된다. 또한 각 파이프(10)의 단부(11)를 별도로 확관한 다음 U턴 파이프(10A)를 각 단부에 결합하여 용접등을 하게 되는데, 이때 용접부주의로 인하여 용접이 과열되면 단부(11)의 터짐이 발생되는 문제가 있었다. 본 발명는 상기의 점을 감안하여 개발한 것으로서, 그 목적은 파이프를 S자형태로 수회 절곡함으로서 U턴 파이프가 불필요하고, 판을 지그재그형상으로 절곡한 핀을 상기 파이프 사이사이에 배치한 뒤 파이프의 외각을 브래킷으로 고정함으로써 파이프를 확관하지 않고도 핀을 파이프 사이사이에 고정할 수 있고, 또한 브래킷과 파이프 외각만 용접함에 따라 용접부위를 최소화한 열교환기 및 그 제조방법을 제공함에 있다. 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 S자형으로 수회 절곡하여 각 좌.우측에 U턴파이프를 형성한 파이프와, 상기 각 U턴 파이프를 고정하는 좌.우측 브래킷과, 상기 좌.우측 브래킷의 각 상.하단을 고정하는 상.하측 브래킷과, 판을 지그재그형으로 절곡하여 상기 각 파이프의 대향하는 외주연사이사이에 접하는 절곡부를 형성하고, 상기 각 절곡부에는 파이프외주연의 일부를 감싸는 원호형시이트를 형성한 핀으로 열교환기를 구성한 특징이 있다.

본 발명은 또 일정길이의 파이프를 S자형태로 수회 절곡하여 각 좌.우측에 U턴파이프를 형성하는 파이프 절곡단계와, 일정길이의 판을 지그재그형으로 절곡하여 상기 각 파이프의 대향하는 외주연사이사이에 접하는 절곡부를 형성하는 핀성형단계와, 상기 각 파이프의 대향하는 외주연사이사이에 핀과 엔드핀을 배치하는 핀결합단계와, 상기 좌.우측 U턴파이프에 좌.우측 브래킷을 결합하고 상기 좌.우측브래킷의 상.하단에 상.하측 브래킷을 결합하는 브래킷 결합단계들로 열교환기 제조방법이 이루어지는 다른 특징이 있다.

본 발명은 또 상기 핀성형단계가 상기 판에 파이프의 외경과 일치하는 장공을 복수개 천공하고 각 장공의 상.하단에 배수홈을 천공하는 제 1공정과, 상기 각 배수홈 내측으로 장공을 포함하고 파이프외경과 일치하는 구멍을 천공하는 제 2공정과, 상기 각 구멍마다 이의 좌.우측 내주연으로부터 후술할 절곡방향쪽으로 받침편을 돌출성형하는 제 3공정과, 상기 각 구멍의 배수홈을 기점으로 판을 지그재그형태로 절곡하여 각 받침편이 파이프와 면접하게 구멍을 반원으로 양분하는 절곡부를 형성하는 제 4공정으로 이루어지는 특징이 있다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명 열교환기의 정면도로서, 냉매가 흐르는 파이프(10)를 S자형태로 수회절곡하여 각 좌.우측단에 U턴파이프(10A)를 형성한다. 한편, 상기 파이프(10)의 외경보다 큰 폭을 갖는 일정길이의 판(22)을 지그재그 형상으로 수회절곡하여 상기 각 파이프(10)의 대향하는 외주연사이에 놓이는 절곡부(41)를 갖는 핀(20)을 형성하고, 상기 각 절곡부(41)에는 각 파이프(10)의 외주연일부와 접하는 시이트(40)를 형성한다. 한편 상기 파이프(10)의 좌.우측단에 있는 U턴파이프(10A)에는 좌.우측 브래킷(30)(31)을 결합하여 파이프(10)사이사이에 놓인 핀(20)들이 이탈하지 않게하고, 상기 좌.우측브래킷(30)(31)의 각 상.하단과 결합하는 상.하측 브래킷(32)(33)을 마련한다. 한편 입.출구(12)(13)를 갖는 상.하단의 파이프(10)와 상기 상.하측 브래킷(32)(33)의 서로 대향하는 사이공간에 상기 핀(20)보다 다소 작은 크기의 엔드핀(20A)을 형성한다.

제3도는 본 발명의 일부발췌사시도이고, 제4도는 본 발명의 일부발췌 정단면도로서, 상기 핀(20)의 각 절곡부(41)에 형성한 시이트(40)는 구멍(42)과 받침편(43)으로 구성한다. 상기 구멍(42)은 각 절곡부(41)의 상단을 중심으로 좌.우측 판(22)에 상기 파이프(10)의 외주연을 감싸는 크기의 반원호형으로 형성하고, 상기 받침편(43)은 상기 각 구멍(42)의 내주연으로부터 파이프(10)의 길이방향과 나란하게 외향으로 돌출 형성한다. 한편, 상기 엔드핀(20A)의 상.하단파이프(10)와 접하는 절곡부(41)에는 상기와 동일한 시이트(40)를 형성하고 상.하측 브래킷(32)(33)과 접하는 절곡부(41)에는 형성하지 않는다. 한편, 상기 좌.우측 브래킷(30)(31)에는 장공(34)(35)을 천공하여 파이프(10)의 U턴파이프(10A)가 끼워지게 한다.

제5도는 제4도의 A-A선 단면도로서, 상기 핀(20)의 구멍(42)과 받침편(43)이 파이프(10)의 외주연에 접한 상태이다. 상기에서 각 절곡부(41)상단의 구멍(42)양측에 파이프(10)와 수직하는 방향의 배수홈(44)을 형성하여 파이프(10)표면에 맺히는 물방울이 배수홈(44)을 따라 열교환기하부로 흐르게 한다.

상기와 같이 구성한 본 발명의 조립과정을 실행하면 다음과 같다.

제1도에 도시한 바와같이 S자형으로 절곡된 파이프(10)의 서로 대향하는 외주연사이사이마다 핀(20)을 배치한다. 이때 핀의 절곡부(41)에 형성한 시이트(40)가 각 파이프(10)의 외주연 일부를 감싸도록 한다. 한편, 상기와 같은 상태에서 파이프(10)의 좌.우측에 있는 각 U턴파이프(10A)를 좌.우측브래킷(30)(31)으로 결속하여 각 파이프(10)사이사이에 배치한 핀(20)들이 이탈하지 않게한다. 이때 각 브래킷(30)(31)의 장공(34)(35)을 U턴파이프(10A)에 끼운다음 장공(34)(35)외주연의 각 브래킷(30)(31)과 U턴파이프(10A)가 접하는 곳을 용접하여 좌.우측브래킷(30)(31)을 각 U턴파이프(10A)에 결속한다. 한편 상기 좌.우측브래킷(30)(31)의 각 상.하단에 상.하측브래킷(32)(33)을 올려놓고 서로 접하는 곳을 용접등의 수단으로 결속하여 좌.우측브래킷(30)(31)이 틀어지지 않게한다. 이때, 상기 상.하측 브래킷(32)(33)과 상.하부의 파이프(10)사이에 엔드핀(20A)을 개재한 뒤 상기 좌.우측 브래킷(30)(31)과 상.하측브래킷(32)(33)의 접하는 곳을 용접함으로서 상기 상.하측 브래킷(32)(33)에 엔드핀(20A)의 절곡부(41)가 면접됨과 동시에 이의 시이트(40)가 각 상.하부파이프(10)에 접하게 한다.

상기와 같이 조립되는 본 발명의 열교환과정을 설명하면, 제1도에 도시한 바와같이 상부의 입구(12)를 통하여 냉매가 파이프(10)내로 유입된 뒤 각 파이프(10)내를 순환하여 하부의 출구(13)로 배출된다. 한편 파이프(10)의 외주연과 핀(20)의 받침편(43)이 서로 면접하기 때문에 파이프(10)내를 흐르는 냉매의 열에너지가 대기온도보다 높은 경우에는 그 열에너지가 파이프(10)와 받침편(43)을 따라 핀(20)으로 전열된 뒤 대기중에 방열된다. 한편, 파이프(10)내를 흐르는 냉매의 열에너지가 대기온도보다 낮은 경우에는 대기중의 열에너지가 핀(20)과 받치편(43) 및 파이프(10)를 통하여 냉매로 흡열된다. 한편, 상기 열교환과정중에는 대기와 냉매의 온도차로 인하여 대기중의 열에너지가 냉매로 흡열될 때 파이프(10)외주연에 대기중의 수분이 성에로 변하여 착상된다. 이와같이 성에가 착상되면 열교환효율이 저하되기 때문에 주기적으로 열교환기하부에 설치하는 히터(미도시)를 가동하여 파이프(10)를 가열함으로서 성에를 제상하고 이와같이 제상된 제상수는 각 배수홈(44)을 따라 열교환기 하부로 배수한다.

이하, 본 발명에 따른 열교환기의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

제6도는 본 발명의 제조공정도로서 일정길이의 파이프(10)를 S자형태로 수회 절곡하여 각 좌.우측에 U턴파이프(10A)를 형성하는 파이프 절곡단계(50)와, 일정길이의 판(22)을 지그재그형으로 절곡하여 상기 각 파이프(10)의 대향하는 외주연 사이사이에 접하는 절곡부(41)를 형성하는 핀 성형단계(51)와, 상기 각 파이프(10)의 대향하는 외주연 사이사이에 핀(20)과 엔드핀(20A)을 배치하는 핀결합단계(52)와, 상기 좌.우측 U턴파이프(10A)에 좌.우 브래킷(30)(31)을 결합하고 상기 좌.우측 브래킷(30)(31)의 상.하단에 상.하측브래킷(32)(33)을 결합하는 브래킷 결합단계(53)(54)들로 이루어진다.

제7도는 상기 핀성형단계(51)의 실시예로서, (a)에 도시한 바와같이 상기 핀(22)에 파이프의 외경과 일치하는 장공(45)을 복수개 천공하고 각 장공(45)의 상.하단에 배수홈(44)을 천공하는 제 1공정(60)과, (b)에 도시한 바와같이 상기 각 배수홈(44)내측으로 장공(45)을 포함하고 파이프 외경과 일치하는 구멍(42)을 천공하는 제 2공정(61)과, (c)에 도시한 바와같이 상기 각 구멍(42)마다 이의 좌.우측 내주연으로부터 후술할 절곡방향쪽으로 받침편(43)을 돌출 형성하는 제 3공정(62)과, (d)에 도시한 바와같이 상기 각 구멍(42)의 배수홈(33)을 기점으로 판(22)을 지그재그형태로 절곡하여 각 받침편(43)이 파이프(10)와 면접하게 구멍(42)을 반원으로 양분하는 절곡부(41)를 형성하는 제 4공정(63)으로 이루어진다.

상기와같이 제조하는 본 발명은 받침편 (43)이 파이프(10)사이사이에 면접한 상태로 핀이 고정 배치되기 때문에 별도로 파이프를 확관하지 않아도 파이프와 핀의 접속력이 약화되지 않는다. 한편 각 파이프(10)의 양측에 U턴파이프(10A)가 일체로 형성되 있으므로 파이프와 파이프를 별개의 U턴파이프로 결속하지 않아도 된다. 또한 좌.우측 브래킷(30)(31)을 각 U턴 파이프(10A)에 용접한 다음 상.하측브래킷(32)(33)을 좌.우측브래킷(30)(31)의 상.하단에 용접하면 되기 때문에 용접부위가 감소된다.

이상에서와같이 본 발명에 따르면 열교환기의 제조시 S자형태로 수회 절곡된 파이프의 사이사이에 지그재그형으로 절곡한 핀을 면접촉식으로 배치한 뒤 좌.우측브래킷으로 각 파이프의 U턴파이프를 고정함으로서 상기 핀들이 파이프에서 이탈하지 않게하고, 좌.우측 브래킷의 각 상.하단에는 상.하측브래킷을 결합하여 파이프의 외각을 브래킷으로 형성함으로서 파이프가 일측으로 틀어지지 않게하고, 또한 별도의 U턴파이프가 불필요하기 때문에 용접부위가 감소하고 그에 따른 제작성을 향상한 효과가 있다.

Claims (5)

1. S자형으로 수회 절곡하여 각 좌.우측에 U턴파이프를 형성한 파이프와, 상기 각 U턴파이프를 고정하는 좌.우측브래킷과, 상기 좌.우측브래킷의 각 상.하단을 고정하는 상.하측 브래킷과, 판을 지그재그형으로 절곡하여 상기 각 파이프의 대향하는 외주연 사이사이에 접하는 절곡부를 형성하고, 상기 각 절곡부에는 파이프 외주연의 일부를 감싸는 원호형시이트를 형성한 핀으로 구성함을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 시이트는 각 절곡부의 상단을 중심으로 좌.우측판에 형성한 구멍과, 상기 각 구멍의 내주연에 파이프의 길이 방향쪽으로 외향하여 파이프 외주연과 접하게 형성한 받침편으로 구성함을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 2항에 있어서, 상기 각 절곡부상단의 구멍양측에 파이프와 수직하는 방향의 배수홈을 형성하여서 됨을 특징으로 하는 열교환기.
4. 일정길이의 파이프를 S자형태로 수회 절곡하여 각 좌.우측에 U턴파이프를 형성하는 파이프 절곡단계와, 일정길이의 판을 지그재그형으로 절곡하여 상기 각 파이프의 대향하는 외주연사이사이에 접하는 절곡부를 형성하는 핀 성형단계와, 상기 각 파이프의 대향하는 외주연사이사이에 핀을 배치하는 핀결합단계와, 상기 좌.우측 U턴 파이프에 좌.우측브래킷을 결합하고 상기 좌.우측 브래킷의 상.하단에 상.하측브래킷을 결합하는 브래킷 결합단계들로 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 핀성형단계는 판에 파이프의 외경과 일치하는 장공을 복수개 천공하고 각 장고의 상.하단에 배수홈을 천공하는 제 1공정과, 상기 각 배수홈 내측으로 장공을 포함하고 파이프외경과 일치하는 구멍을 천공하는 제 2공정과, 상기 각 구멍마다 이의 좌.우측 내주연으로부터 후술할 절곡방향쪽으로 받침편을 돌출 형성하는 제3공정과, 상기 각 구멍의 배수홈을 기점으로 판을 지그재그형태로 절곡하여 각 받침편이 파이프와 면접하게 구멍을 받원으로 양분하는 절곡부를 형성하는 제4공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.