KR100227209B1

KR100227209B1 - 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100227209B1
Application number: KR1019960046827A
Authority: KR
Inventors: 하루오 고노; 다카시 가자마; 마코토 미야우치; 요시카츠 아라야마; 고타로 나가하라; 순로쿠 스쿠모다
Original assignee: 구미하시 요시유키; 미츠비시 신도 가부시키가이샤
Priority date: 1995-10-19
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 1999-10-15
Also published as: DE19643137C2; KR970022200A; CN1388353A; CN1105291C; CN1165287A; DE19643137A1; US5704424A

Abstract

본 발명의 목적은 관을 확장시키는 동안 판재의 측변 가장자리가 물결 형태로 변형되지 않고 관을 확장시키는 동안 균열이 발생하지 않는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관을 제공하는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 홈이 형성된 내면을 가진 전열관은 그 길이 방향으로 뻗은 용접부가 형성된 내주면을 가진 금속관, 상기 용접부로부터 이격되어 나란하게 형성된 한 쌍의 돌출 스트립부, 및 이러한 돌출 스트립부 사이의 영역에 형성된 복수개의 핀을 포함한다. 상기 핀은 상기 관축에 대해 일정한 각도로 형성되고, 이러한 핀의 끝은 상기 돌출 스트립부에 연결된다. 상기 핀들 사이에 형성된 홈내의 금속관 두께는 상기 용접부의 중심으로부터 양측으로 30 - 90°범위의 중심각을 이루는 상기 용접부를 둘러싸는 영역내에서 상기 용접부로 갈수록 증가하도록 제조된다.

Description

홈이 형성된 내면을 가진 전열관(傳熱管) 및 그 제조방법

본 발명은 금속관의 내면에 핀(Fin)이 형성된 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 및 그 제조방법에 관한 것이다.

그 내면에 홈이 형성된 이러한 종류의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관은 주로 공기조화장치 또는 냉각장치용 열교환기 내의 증발관 또는 응축관으로 사용된다. 최근에는, 그 내면 전체에 걸쳐 나선홈이 형성되고 이러한 홈들 사이에 나선핀이 형성된 전열관이 널리 시판되었다.

현재 주류를 이루는 전열관은, 외주면에 나선홈이 형성된 플로우팅 플러그(Floating Plug)를 인발 또는 압출에 의해 제조된 이음매가 없는 관의 내부로 통과시킴으로써, 금속관의 전체 내주면을 따라서 나선홈을 전조(轉造:냉간 또는 열간가공에 있어서 전조공구 또는 전조 다이스를 이용하여 기어나 나사를 만듦)하여 제조된다. 그러나, 이러한 방법으로 제조되는 관내의 핀의 형상 및 높이는 상기 플로우팅 플러그의 특성에 의해 제한되고, 핀을 개선함으로써 증가될 수 있는 열교환효율이 그만큼 제한된다.

따라서, 본 발명자들은 전열관의 제조에 있어서 금속 파이프를 얻기 위해 전기 이음매 용접법의 채용을 연구해 왔는데, 이 방법에서는 이음매 없는 관을 사용하는 대신에 긴 금속 판재가 측방향으로 둥글게 라운딩되고, 상호 접촉하는 측변 가장자리는 동시에 용접된다. 상기 전기 이음매 용접법에 있어서, 전열관의 내면에 형성되는 핀은 금속 판재가 평평한 상태에서 그 위에 전조될 수 있으며, 그로 인해 핀 형상의 설계 자유도가 증대된다.

전기 이음매 용접법에 의해 제조된 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 예가 도 13에 도시되어 있다. 이 전열관(1)은 원형 단면을 가진 금속관이며, 상호 평행하며 관축과 일정한 각도를 이루는 나선 형태로 거의 전체 내면에 형성된 다수의 핀(2)을 가진다. 나선홈(3)은 인접하는 상기 핀들(2) 사이에 각각 형성된다. 덧붙여, 상기 전열관(1) 내면의 한곳에는 용접부(4)가 축방향으로 뻗어있으며, 축방향으로 뻗어있는 홈형상의 핀이 없는 부분(5)이 상기 용접부(4)의 양측에 형성되어 상기 핀들(2)은 이 핀이 없는 부분(5)에 의해 분리되어 있다.

그러나, 제14도에 도시된 바와 같이, 종래의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 제조방법에 있어서, 판재(B)의 측변 가장자리는 직선(5A)을 이루지 못하고, 대신에 약간 파형(5B)을 이룬다. 이러한 형태의 파형(5B)이 생기면, 용접을 하는 동안 접촉면에서 틈이 생길 수 있으며, 따라서 용접부의 품질은 균일하지 못하다. 따라서, 상기 파형(5B)이 과도할 경우, 용접부의 신뢰도를 증대시키기 위해서는 상기 판재의 측변 가장자리가 직선 형태로 깎여 다듬질 되어야만 한다.

본 발명자들에 의한 최근의 연구는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 내의 핀의 돌출량을 증가시키고 핀의 단면을 더욱 얇게 만듦으로써 응축 및 증발 성능이 향상될 수 있음을 밝혀냈다. 그러나, 이러한 방법에 있어서 핀의 돌출량을 증가시키면서 핀을 형성시키는 것은 상기 파형(5B)의 발생을 더욱 현저하게 하여, 더 높은 핀을 만드는데 장애로 작용한다.

결과적으로, 본 발명자들은 도 14에 도시된 파형(5B)이 발생하는 메카니즘을 세밀하게 연구하여 다음과 같은 결론에 도달하였다. 상기 나선홈(3)이 형성된 부분에서 재료가 받는 압력은 상기 핀(2)이 형성된 부분에서의 압력보다 크므로, 재료는 상기 나선홈(3)의 끝단으로부터 상기 핀이 없는 영역(5)으로 유동한다. 이러한 이유로, 상기 나선홈(3)의 끝에 해당하는 영역은 바깥쪽으로 부풀어 파형(5B)을 형성한다.

덧붙여, 홈이 형성된 내면을 가진 전열관이 전기 이음매 용접에 의해 제조될 때, 아래와 같은 두번째 문제가 발생한다. 홈이 형성된 내면을 가진 전열관이 열교환기 내에 설치될 때, 열교환기를 통하는 유동경로는 앞뒤로 엮여져 있어서, 전열관을 나란하게 배열하고 상기 전열관들의 끝부분을 U자 형태의 관들로 연결시키는 작업이 요구된다. 이 경우에, 통상적인 방법은 도 15에 도시된 바와 같이 뾰족한 끝을 가진 원뿔형 관확장기(P)를 사용하여 상기 전열관(1)의 끝부분을 확장시켜 경사진 테이퍼 형태로 만든 후, U자형 관의 끝부분을 상기 확장된 부분에 삽입하고 용접하는 것이다.

그러나, 종래의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관에 있어서, 관을 확장시키는 동안 용접부(4)에 인접한 나선홈(3)에 때때로 크랙이 발생해 수율이 저하된다.

통상적으로, 상기 나선홈(3) 내의 금속관의 두께가 각 나선홈(3) 전체에 걸쳐 일정하게 되는 것을 확실히 하도록 주의가 요구된다. 따라서, 용접부의 어느 한쪽에 있는 나선홈(3) 내의 금속관의 강도가 특히 낮아서는 안된다.

따라서, 본 발명자들은 이 현상에 대해서 세밀히 연구했고, 결과적으로 관을 확장시키는 동안 비교적 두꺼워야만 하는 용접부(4)에서의 재료의 퍼짐도(spreadability)가 떨어지기 때문에 이러한 지점에서 크랙이 생기고, 따라서 용접부(4) 주변의 나선홈(3) 내부에 응력이 집중되어 원주방향으로 강하게 당겨짐으로써 크랙이 쉽게 형성된다는 사실을 발견했다.

본 발명의 제1 목적은 판재 가장자리에서 파형의 발생이 방지될 수 있는 동시에 높은 신뢰성을 가진 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은 관을 확장시키는 동안 용접부에 인접한 홈 내의 크랙 발생을 방지할 수 있는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 내면을 나타내는 전개도이다.

도 3은 도 1에 도시된 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 용접부 주변영역을 나타내는 확대단면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 용접부 주변영역을 나타내는 확대단면도이다.

도 5는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 제조장치의 예를 나타내는 측면도이다.

도 6은 도 5에 도시된 제조장치의 핀 성형롤러를 나타내는 측면도이다.

도 7은 도 6에 도시된 핀 성형롤러를 나타내는 정면도이다.

도 8은 도 6에 도시된 핀 성형롤러가 판재상에 핀을 전조하는 것을 나타낸 확대도이다.

도 9는 전조 직후 판재의 끝부분을 나타낸 확대단면도이다.

도 10은 전조 직후 판재의 끝부분을 나타낸 평면도이다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 내면을 나타낸 전개도이다.

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 내면을 나타낸 전개도이다.

도 13은 종래의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 예를 나타낸 단면도이다.

도 14는 종래기술에 따른 판재의 끝부분에서의 제1 문제점을 나타내는 확대도이다.

도 15는 종래기술에 따른 판재의 끝부분에서의 제2 문제점을 나타내는 확대도이다.

상기 제1 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 홈이 형성된 내면을 가진 전열관은, 내주면을 가진 금속관; 상기 금속관의 내주면에 상기 금속관의 축방향으로 뻗어서 형성된 용접부; 상기 금속관의 내주면에 상기 용접부와 이격되어 상기 용접부와 나란하게 형성된 한 쌍의 돌출 스트립부; 및 상기 용접부를 포함하지 않는 상기 한 쌍의 돌출 스트립부 사이의 영역에 형성된 복수개의 핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

덧붙여, 본 발명에 따른 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 제조방법은, 적어도 한 쌍의 핀 성형롤러 사이로 금속 판재를 진행시켜, 상기 판재의 표면에 상기 판재의 양측 가장자리와 나란하게 상기 가장자리로부터 각각 이격된 한 쌍의 용접부, 및 상기 용접부들 사이의 영역에 배열된 복수개의 핀들을 전조시키는 전조단계; 상기 용접부와 핀이 형성된 상기 판재를 복수개의 성형롤러로 통과시켜 상기 판재를 상기 용접부 및 상기 핀이 그 내면에 위치하는 관으로 성형시키는 관 성형단계; 및 관 형태로 성형된 상기 판재의 양측 가장자리를 가열하고 접합시키는 용접단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 제2의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관은, 내주면을 가진 금속관; 상기 금속관의 내주면에 상기 내주면으로부터 돌출되도록 형성된 복수개의 핀; 및 상기 금속관의 내주면에 상기 금속관의 축방향으로 뻗어서 형성된 용접부;를 포함하고, 상기 핀들 사이에 형성된 홈부분 내의 금속관의 두께는 상기 용접부의 중심으로부터 양측으로 30 - 90°범위의 중심각을 이루는 상기 용접부를 둘러싸는 영역내에서 상기 용접부로 갈수록 점차 증가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제2의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 제조방법은, 적어도 한 쌍의 핀 성형롤러 사이로 금속 판재를 진행시켜, 상기 판재의 표면에 상기 표면으로부터 돌출된 복수개의 핀을 형성시켜, 상기 핀들 사이의 홈부분 내의 판재 두께가, 상기 판재폭의 10 - 30% 정도의 영역을 갖는 측변 가장자리 근처 영역내에서, 상기 판재의 측변 가장자리로 갈수록 증가하도록 하는 전조단계; 상기 핀이 형성된 상기 판재를 복수개의 성형롤러로 통과시켜 상기 판재를 상기 핀이 그 내면에 위치하는 관으로 성형시키는 관 성형단계; 및 관 형태로 성형된 상기 판재의 양측 가장자리를 가열하고 접합시키는 용접단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 제3의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관은, 내주면을 가진 금속관; 상기 금속관의 내주면에 상기 내주면으로부터 돌출되도록 형성된 복수개의 핀; 및 상기 금속관의 내주면에 상기 금속관의 축방향으로 뻗어서 형성된 용접부;를 포함하고,상기 핀들 사이에 형성된 홈부분 내의 바닥폭은, 상기 용접부의 중심으로부터 양측으로 30 - 90°범위의 중심각을 이루는 상기 용접부를 둘러싸는 영역내에서, 상기 용접부로 갈수록 점차 증가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제3의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 제조방법은, 적어도 한 쌍의 핀 성형롤러 사이로 금속 판재를 진행시켜, 상기 판재의 표면에 상기 표면으로부터 돌출된 복수개의 핀을 전조시켜, 상기 핀들 사이의 홈부분의 바닥폭이, 상기 판재폭의 10 - 30% 정도의 영역을 갖는 측변 가장자리 주변영역 내에서, 상기 판재의 측변 가장자리로 갈수록 증가하도록 하는 전조단계; 상기 핀이 형성된 상기 판재를 복수개의 성형롤러로 통과시켜 상기 판재를 상기 핀이 그 내면에 위치하는 관으로 성형시키는 관 성형단계; 및 관 형태로 성형된 상기 판재의 양측 가장자리를 가열하고 접합시키는 용접단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 일 실시예를 나타낸 단면도이다. 이러한 홈이 형성된 내면을 가진 전열관(10)은 그 축방향으로 뻗은 용접부(16)가 구비된 내주면을 가진 금속관, 상기 용접부(16)와 이격되어 그 용접부(16)와 평행하도록 형성된 한 쌍의 돌출 스트립부(18), 및 이 돌출 스트립부들(18) 사이 영역의 상기 용접부(16)를 포함하지 않는 측면 영역에 형성된 다수의 핀(12)을 포함한다.

본 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 핀(12)은 축과 일정한 교차각(나선각)(α)을 이루며, 관축을 중심으로 나선형을 이룬다. 이 나선각(α)의 크기는 상기 전열관(10)에 요구되는 특성에 의해 정해지며, 본 발명에 의해 특별히 제한되는 것은 아니다.

본 실시예에서, 상기 각 핀(12)들의 단부는 돌출 스트립부(18)에 각각 연결된다. 이 돌출 스트립부(18)를 형성시키고 핀(12)들의 단부를 이러한 돌출 스트립부(18)에 연결시킴으로써, 후술하는 방법에 의해 판재(B) 표면에 핀(12)들이 전조될 때 상기 판재(B)의 가장자리에서 파형 변형이 발생하는 것을 억제하는 효과를 거둘 수 있다. 반면, 핀(12)들의 끝이 돌출 스트립부(18)에 연결되지 않는 구조를 이루는 것도 역시 가능하다.

상기 돌출 스트립부(18)의 중심선 사이의 거리는 본 발명에서 구체적으로 한정되지 않지만, 상기 금속관 내면의 전체 원주의 1 - 7%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2 - 5%이고, 가장 바람직하게는 3 - 4.5%이다. 만약 거리(D)가 1 - 7% 범위내이면, 핀(12)을 전조하는 동안 판재(B)의 가장자리에서의 파형 변형의 발생이 억제될 뿐만 아니라 상기 돌출 스트립부(18)에 의해 상기 용접부 주변영역의 강화 효과 또한 증대된다.

금속관의 내면으로부터 돌출 스트립부(18)의 돌출량은 외측영역(A1)에서의 상기 핀(12)의 돌출량의 10 - 80%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 15 - 70%이다. 돌출량이 10 - 80% 범위내에서는, 상기 관을 확장시키는 동안 상기 돌출 스트립부(18)가 관확장 플러그와 접촉할 위험이 적고, 반면에 상기 돌출 스트립부(18)로부터 충분한 강화 강도를 얻을 수 있도록 한다.

덧붙여, 본 실시예에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 돌출 스트립부(18)로부터 일정한 거리내의 영역(A2)에 있는 핀(12)부분은 상기 금속관 내면으로부터 높이(H)를 가지며, 이 높이는 상기 돌출 스트립부(18)로 갈수록 점차 감소한다. 돌출 스트립부(18)에 연결되는 부분에서의 상기 높이는 대략 돌출 스트립부(18)의 높이와 동일하여, 핀(12)의 봉우리선과 돌출 스트립부(18)의 봉우리선은 도 2에 도시된 바와 같이 연속적이다. 반면에, 영역(A2) 바깥의 영역(A1)에 있는 핀(12)들의 높이(H)는 일정하다. 물론, 본 발명에 있어서, 상기 영역(A1)에 있는 핀들의 높이가 일정할 필요는 없으며, 부분적으로 그 높이가 변화하는 것도 가능하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 용접부의 주변영역(A2)은 용접부(16)의 중심 양측으로 중심각(β)이 30 - 90°범위가 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 더욱이, 도 3에 도시된 바와 같이, 용접부 주변영역(A2)의 나선홈(14) 내의 금속관 두께(도면에서 t1 - t6으로 표시됨)는 용접부(16)로 갈수록 점차적으로 증가하도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기 외측영역(A1)에서는, 나선홈(14)내의 금속관 두께(tn으로 표시됨)가 허용범위내에서 일정한 것이 바람직하다. 도면에서 이점쇄선은 상기 영역(A1) 내에서의 관 내면에 대한 가상면을 가리킨다. 용접부(16)와 돌출 스트립부(18) 사이의 홈부(20) 내의 금속관의 두께(t0로 표시됨)는 상기 용접부 주변의 나선홈(14)내의 금속관 두께의 최대값보다 크도록 제조된다. 상기 관계는 다음 식으로서 표현될 수 있다.

t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 . . . tn

만약 중심각(β)이 상기 범위내이면, 상기 전열관(10)이 도 15에 도시된 바와 같이 경사형으로 확장될 때 나선홈(14)내에서의 재료의 확장은 상기 용접부의 주변영역(A2) 전체에 걸쳐 대략적으로 균일하고, 따라서 상기 용접부(16)에 인접한 상기 홈(14)의 바닥부분에 응력이 집중되지 않고 상기 금속관의 균열 발생이 방지된다. 반면에, 만약 상기 중심각(β)이 이러한 범위를 벗어나면, 용접부 주변영역(A2)에서의 금속관의 균열 발생은 충분히 억제되지 못한다. 즉, 만약 중심각(β)이 30°미만이면, 바닥 두께가 변화될 수 있는 영역이 매우 작아지고, 따라서 관이 확장되는 동안 용접부(16) 주변의 응력 집중은 충분히 방지되지 못한다. 만약 중심각이 90°보다 크면, 두께가 증가하는 영역이 너무 커져서 관이 확장되는 동안 퍼짐은 더욱 악화되고 용접부(16) 주변영역에 응력이 집중된다. 중심각(β)의 크기는 50 - 80°인 것이 더욱 바람직하다. 그러나, 본 발명이 이러한 구성에 제한되는 것은 아니며, 금속관의 두께는 전 표면에 걸쳐 일정하게 제조될 수 있다.

상기 용접부의 주변영역(A2)에 있는 나선홈(14) 내의 금속관의 최대 두께(t1)는 바람직하게 외측영역(A1)에 있는 나선홈(14) 내의 금속관 두께의 103 - 125%인 것이 바람직하다. 103% 미만에서는 본 발명의 효과를 충분히 얻을 수 없으며, 통상적으로 본 발명의 효과를 얻기 위해서 125%보다 클 필요는 없다. 그 두께가 105 - 115% 범위내인 것이 더욱 바람직하다.

덧붙여, 상기 홈부(20)내의 금속관 두께(t0)는 바람직하게 상기 외측영역(A1)의 나선홈(14) 내의 금속관 두께(tn)의 105 - 135%인 것이 바람직하다. 105%미만일 때에는 상기 홈부(20) 내의 금속관에서 균열이 발생할 가능성이 있지만, 반면에 통상적으로 상기 두께가 135%보다 클 필요는 없다. 그 두께가 110 - 125% 범위내인 것이 더욱 바람직하다.

상기 용접부(16)의 높이를 포함해 용접부(16)의 금속관 두께는 영역(A1)내에서 핀의 높이를 포함한 금속관의 두께보다 약간 작다. 결과적으로, 용접부(16)의 팁은 핀(12)의 팁보다 반경방향으로 약간 더 바깥쪽에 위치하고 있다. 만약 용접부(16)의 팁이 핀(12)의 팁보다 더 안쪽으로 돌출되어 있다면, 전열관(10)의 외주면에 방열핀을 부착하기 위해 관을 확장시킬 때 용접부(16)와 관확장 플러그 사이에서 마찰로 인한 벗겨짐이 발생할 수 있다. 덧붙여, 만약 용접부(16)의 팁이 핀의 팁보다 더 바깥쪽에 위치한다면, 관을 확장시키는 공정 동안 용접부(16)에 상응하는 위치의 관 외주면에 함몰이 일어날 수 있고, 그로 인해 상기 전열관(10)이 원통형상을 이룰 수 없게 되고 방열핀이 불안정하게 될 우려가 있다.

덧붙여, 본 실시예에서, 용접부 주변영역(A2)에 있는 나선홈(14)의 바닥폭(W)(도 4에서 W1 - W5로 표시됨)은 용접부(16)로 갈수록 점차로 증가한다. 상기 외측영역(A1)에서, 나선홈의 바닥폭(Wn으로 표시됨)은 허용 범위내에서 일정하다. 즉, 다음과 같은 관계가 성립된다.

W1 W2 W3 W4 W5 . . . Wn

이러한 방식에 있어서, 비록 상기 나선홈(14)의 바닥폭(W)이 변화하더라도 상기 용접부(16) 주변의 금속관의 파손은 방지될 수 있다. 따라서, 비록 상기 나선홈(14)내의 금속관 두께(t)가 용접부(16)쪽으로 갈수록 점차 증가하도록 형성되지 않더라도, 상기 바닥폭(W)이 용접부(16)쪽으로 갈수록 점차 증가하도록 형성되는 한 금속관의 파손은 어느 정도까지 방지될 수 있다. 거꾸로, 비록 상기 바닥폭(W)이 상기 용접부(16)로 갈수록 점차 증가하도록 형성되지 않더라도, 상기 나선홈(14) 내의 금속관 두께(t1 - t6)가 상기 용접부(16)로 갈수록 점차로 증가하는 한 금속관의 파손은 어느 정도까지 방지될 수 있다. 본 실시예가 두 가지 특징들을 가지므로, 파손 방지 효과는 더욱 향상된다. 덧붙여, 상기 관을 확장시키는 동안 상기 돌출 스트립부(18)를 형성시키지 않고 상기 파손 방지 효과를 얻을 수 있다.

상기 용접부 주변영역(A2)에 있는 나선홈(14)의 최대 바닥폭(W)은 상기 외측영역(A1)에 있는 나선홈(14) 폭의 102 - 130%인 것이 바람직하다. 102% 미만일 때에는 본 발명의 효과가 충분히 얻어질 수 없으며, 통상적으로 본 발명의 효과를 얻기 위해서 130%보다 클 필요는 없다. 상기 두께는 108 - 120% 범위내인 것이 더욱 바람직하다.

더욱이, 만약 상기 용접부 주변영역(A2)의 중심각(β)이 30 - 90°이면, 상기 전열관(10)이 도 15에 도시된 바와 같이 경사진 형태로 확장될 때 상기 용접부 주변영역(A2)내에 위치한 나선홈(14) 내의 금속관벽의 확장은 향상된다. 따라서, 상기 용접부(16)에서의 낮은 확장이 보완되어 상기 용접부(16)에 인접한 나선홈(14)의 바닥부분에 응력집중을 방지하는 완충효과가 제공되어, 그로 인해 금속관의 균열 발생이 방지된다. 한편으로, 만약 중심각(β)이 30°미만이면, 충분한 완충효과가 얻어질 수 없어 상기 관의 확장시 용접부(16) 주변의 응력집중 방지효과가 감소하는 반면, 만약 중심각(β)이 90°보다 크면, 확장 밸런스가 더욱 악화되어 상기 용접부(16) 주변에 응력이 집중되고 금속관에 균열이 발생하는 것을 충분히 방지할 수 없다. 상기 중심각(β)의 크기는 50 - 80°범위내인 것이 더욱 바람직하다.

본 실시예에 있어서, 상기 용접부 주변영역(A2)에 있는 나선홈(14)의 바닥폭(W)을 변화시키기 위해, 상기 핀(12)들의 피치는 전체 영역에 걸쳐 일정하게 유지되고, 반면에 상기 핀(12)의 높이는 상기 바닥폭(W)을 조절하기 위해 용접부(16)로 갈수록 점차로 감소한다. 본 명세서에서, 상기 바닥폭(W)은 상기 핀(12) 측면의 가상연장선과 상기 나선홈(14)의 바닥면의 가상연장선 사이의 원주 거리로 정의된다.

더욱이, 본 실시예에서, 상기 핀(12)의 측면과 상기 외측영역(A1)에 있는 나선홈(14)의 바닥면 사이의 경계 가장자리는 원호가 되도록 곡률을 이룬다. 반면에, 상기 핀(12)의 측면과 상기 용접부 주변영역(A2)에 있는 나선홈(14)의 바닥면 사이의 경계 가장자리는 거의 원호를 이루지 않거나 또는 상기 돌출 스트립부(18) 방향으로 점차적으로 감소하는 곡률 반경을 가진 원호를 이룬다.

결과적으로, 상기 외측영역(A1)에 있는 나선홈(14)의 바닥면의 확장은 억제된다. 즉, 상기 전열관(10)이 확장될 때, 상기 나선홈(14) 내의 원호가 없는 부분에서는 상기 나선홈(14)의 전체 바닥면이 확장하는 반면, 상기 원호 부분에서는 상기 나선홈의 원호면 사이의 대략적으로 평탄한 부분만이 주로 확장하여, 그로 인해 상기 나선홈(14)의 바닥폭은 효과적으로 감소한다.

그러나, 본 발명은 이러한 구조에 한정되지 않으며, 상기 나선홈의 바닥부분의 금속관 두께가 일정하게 만들어지는 한, 상기 핀(12)의 높이(H)는 일정하게 제조될 수 있다. 이 경우에, 상기 나선홈(14)의 폭(W)은 상기 핀(12)의 피치를 변화시키거나 또는 상기 핀(12)의 기단부에 원호를 형성시킴으로써 효과적으로 조절될 수 있다.

도 5는 상기 실시예의 전열관(10)을 제조하는 제조장치의 예를 나타내는 측면도이다. 참조부호 30은 일정한 폭의 금속 판재(B)를 연속적으로 푸는 언코일러를 가리킨다. 상기 풀린 판재(B)는 한 쌍의 지지롤러(32)를 통과하여, 쌍을 이루는 홈롤러(34)와 평탄롤러(36)(총괄하여 홈 형성롤러라 함)를 통과한다. 상기 홈롤러(34)는 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 돌출 스트립부(18), 핀(12) 및 나선홈(14)을 성형한다. 본 실시예에서, 상기 핀(12)은 상기 판재(B)의 전면에만 형성되고 그 배면은 평평한 상태로 유지된다.

도 6 내지 도 8은 상기 홈롤러(34)와 평탄롤러(36)의 상세도이다. 이러한 롤러들(34,36)은 축(54,56)에 대해 회전 가능하도록 프레임(58)에 의해 각각 지지된다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 홈롤러(34)는 그 외주면에 이송홈(62)이 형성된 주홈롤러(34A) 및 상기 주홈롤러의 양측에 부착된 한 쌍의 사이드롤러(34B)를 포함한다. 상기 이송홈(62)이 상기 판재(B) 위에 핀(12)을 형성시키는 동안, 상기 이송홈(62)들 사이의 상기 돌출 스트립 부분(64)은 나선홈(14)을 형성시킨다.

상기 주홈롤러(34A) 중심부의 외주면(상기 돌출 스트립 부분(64)의 팁들)은 정확한 원통형 표면을 이룬다. 반면에, 상기 주홈롤러(34)의 축에 대해 양측부에 있는 외주면(상기 돌출 스트립 부분(64)의 팁들)은 상기 사이드롤러(34B) 방향으로 감소하는 외경을 가진 원뿔형 표면이다. 결과적으로, 상기 영역(A2)내에 있는 상기 나선홈(14)의 판재(B) 두께는 상기 돌출 스트립부(18) 방향으로 갈수록 점차 증가하도록 제조된다. 덧붙여, 동일한 부분에서, 상기 이송홈(62)의 깊이는 상기 주홈롤러(34A)의 끝으로 갈수록 점차 감소하도록 제조되어, 상기 판재(B)에 형성된 상기 핀(12)의 높이는 용접부 주변영역(A2)내의 상기 돌출 스트립부(18)로 갈수록 더욱 작아진다. 상기 이송홈(62)과 상기 홈롤러(34)의 돌출 스트립 부분(64) 사이의 경계를 이루는 가장자리는 모서리를 깎아내거나 또는 모서리를 깎아내지 않은 채로 유지될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 돌출 스트립부 성형홈(60)이 상기 홈롤러(34A)와 사이드롤러(34B) 사이의 경계부분 전체 원주를 둘러서 형성된다. 이러한 돌출 스트립부 성형홈(60)은, 상기 판재(B)의 양측에 일정한 거리로 이격되어 위치하며 상기 판재(B)의 전체 길이를 따라서 길이 방향으로 뻗은 돌출 스트립부(18)를 형성한다. 본 실시예에서, 상기 돌출 스트립부 성형홈(60)의 단면모양은 아치형이지만, 다르게는 삼각형 단면으로 할 수도 있다.

상기 홈롤러(34)와 평탄롤러(36)에 의해 처리되어 홈이 형성된 상기 판재(B)는 다음에 도 5에 도시된 바와 같이 한 쌍의 롤러(38)를 통과하고, 쌍으로 배치된 복수의 성형롤러(40)를 통과하면서 점차 관형테로 라운딩된다. 접합될 가장자리 사이의 틈이 전조분리기(41)에 의해 균일하게 처리된 다음, 양측변 가장자리부가 유도가열코일(42)로 통과됨으로써 가열된다. 관형태로 성형되고 가열된 상기 판재(B)는 한 쌍의 압착롤러(44)를 통과하면서 양측으로부터 압착됨으로써, 상기 가열된 가장자리부가 서로 밀쳐져 용접된다. 돌출된 용접물질이 이 방법에 의해 용접된 상기 전열관(10)의 외부표면상에 비드를 형성시키기 때문에, 이러한 비드를 제거하기 위해 비드커터가 구비된다.

상기 비드가 제거된 후, 상기 전열관(10)은 강제 냉각을 위해 냉각조(48)를 통과한 다음, 상기 전열관을 지정된 외경으로 축소시키기 위해 쌍으로 설치된 복수개의 크기조절롤러(50)를 통과한다. 이어서, 상기 축소된 전열관(10)은 러프코일러(52)에 의해 감긴다.

다음으로, 상기 장치를 사용하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 제조방법의 일 실시예가 설명된다.

본 실시예의 방법에 있어서, 먼저 일정한 폭의 판재(B)가 언코일러(32)로부터 연속적으로 풀린다. 그런 다음, 상기 풀려진 판재(B)는 한 쌍의 지지롤러(32)를 통과한 후, 상기 홈롤러(34)와 평탄롤러(36) 사이를 통과하여 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 상기 홈롤러(34)에 의해 돌출 스트립부(18), 핀(12) 및 나선홈(14)이 형성된다.

상기 판재(B)의 재료는 구리 또는 구리합금이라면 어떠한 재료라도 무방하며, 전열관 재료로서 널리 쓰이고 있는 (JIS 1220 합금과 같은) 인탈산구리 뿐만 아니라 무산소구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄합금 및 구리 등을 적용함으로써 유사한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명이 통상적인 3 - 15 mm의 외경을 가진 전열관의 제조에 적용될 때, 홈 형성전의 판재(B) 두께가 바람직하게 0.3 - 1.2 mm 이어야 하며, 상기 판재(B)에 형성되는 나선홈(14)의 깊이(즉, 핀(12)의 높이)는 바람직하게 상기 판재(B) 두께의 30 - 60%이어야 한다. 특히, 본 발명에 있어서, 상기 핀(12)의 높이는 상기 판재(B)의 측변 가장자리에 파형이 발생되지 않으면서 종래의 것보다 더 높게 제조될 수 있다. 이 경우에, 상기 핀(12)의 팁에서의 배액성(drainability) 및 난류 발생 효과가 증대되고, 따라서 종래의 이음매 없는 관에서 얻을 수 있는 것보다 더 우수한 열교환성능을 제공할 수 있는 이점이 있다.

다음에, 홈이 형성된 상기 판재(B)는 도 5에 도시된 바와 같이 한 쌍의 롤러(38)와 쌍으로 배치된 복수개의 성형롤러(40)를 통과하면서 관형태로 점차 라운딩된다. 그런 후, 상호 접합될 가장자리 사이의 간격은 전조분리기(41)에 의해 일정하게 유지된다. 이어서, 상기 측변 가장자리는 유도가열코일(42)을 통과함으로써 가열되고, 한 쌍의 압착롤러(44)를 통과함으로써 양측으로부터 가압되어 접합 및 용접된다. 상기 전열관의 외주면상에 돌출된 용접물질은 비드를 형성하기 때문에 이러한 비드는 비드커터(46)에 의해 제거된다.

비드가 제거된 상기 전열관(10)은 냉각조(48)를 통과함으로써 냉각되고, 쌍으로 배열된 복수개의 크기조절롤러(50)를 통과함으로써 지정된 외경으로 축소된다. 이렇게 축소된 상기 전열관(10)은 러프코일러(52)에 의해 감겨진다. 그러나, 이러한 단계들은 도 5에 도시된 장치를 사용하여 수행될 수 있으며, 물론 장치의 구조에 따라서 변경될 수도 있다.

상술한 본 실시예의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 및 제조방법에 따르면, 상기 핀(12)과 상기 나선홈(14)이 판재(B)상에 전조될 때 재료가 상기 나선홈(14)의 끝으로부터 상기 핀이 없는 부분(66)으로 유동하더라도, 이러한 재료의 유동은 상기 나선홈(14)과 핀이 없는 부분(66) 사이에 형성된 돌출 스트립부(18)에 의해 저지되고, 상기 판재(B)의 가장자리에서의 파형 형성도 방지될 수 있다. 결론적으로, 이러한 파형으로 인해 상기 용접부(16)에서 발생하는 결함을 없애는 것이 가능하고, 그로 인해 상기 홈이 형성된 내면을 가진 전열관(10)의 신뢰도를 높일 수 있다.

덧붙여, 이러한 홈이 형성된 내면을 가진 전열관에 따르면, 용접후 재결정에 의해 연화된 상기 용접부(16)는 그 양측이 전조에 의해 경화된 한 쌍의 나란한 돌출 스트립부(18)에 의해 둘러싸이며, 따라서 상기 용접부(16) 주변영역은 강화되어 그 용접부 주변의 상대강도가 감소하는 것을 방지할 수 있다.

덧붙여, 본 실시예의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관(10)에 따르면, 상기 용접부 주변영역(A2)내에 위치한 상기 나선홈(14) 내의 금속관 두께는 외측영역(A1)으로부터 상기 돌출 스트립부(18)로 갈수록 점차 증가한다. 따라서, 도 15에 도시된 바와 같이 상기 전열관(10)이 관확장기(P)에 의해 확장될 때, 비록 상기 용접부(16)에서의 두께 퍼짐도가 나쁘더라도 상기 용접부(16) 주변에 위치한 상기 나선홈의 바닥부에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있어서 그곳에 균열이 발생하는 것을 막을 수 있다. 결과적으로, 상기 관을 확장한 후의 수율은 증대될 수 있으며 상기 전열관(10)의 신뢰도가 향상될 수 있다.

덧붙여, 상기 실시예의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관(10)에 따르면, 상기 용접부 주변영역(A2)내에 위치한 상기 나선홈(14)의 바닥폭(W)은 상기 외측영역(A1)측으로부터 상기 돌출 스트립부(18)측으로 갈수록 점차로 증가하고, 그에 따라 상기 전열관(10)이 관확장기(P)로 확장될 때, 비록 상기 용접부(16) 주변에 위치한 상기 나선홈의 퍼짐도가 나쁘더라도 상기 용접부 주변영역(A2)의 나선홈 내의 퍼짐도는 향상되어서 그 완충효과로 인해 상기 용접부(16) 주변에 위치한 나선홈(14)의 바닥에 응력이 집중되는 것을 막을 수 있고, 그에 따라 그곳에서 균열이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 관을 확장한 후의 수율은 증대될 수 있고 상기 전열관(10)의 신뢰도는 향상될 수 있다.

더욱이, 본 실시예의 제조방법에 따르면, 상술한 바와 같은 특별한 홈이 형성된 내면을 가진 전열관을 얻는 것이 가능할 뿐만 아니라 비교적 두껍게 된 상기 핀이 없는 부분(66)이 맞대어 전기 이음매 용접되므로, 상기 핀이 없는 부분(66)이 상호 맞대어지더라도 안쪽으로 절곡되지 않을 것이다. 결과적으로, 이러한 관점에서 또한, 상기 핀이 없는 부분(66)의 함몰로 인해 상기 용접부(16)가 안쪽으로 돌출되는 것을 방지하는 효과가 향상될 수 있어서, 높은 신뢰도를 가진 홈이 형성된 내면을 가진 전열관을 제조할 수 있다.

이하에서 본 발명에 따른 제2 실시예를 설명한다.

전술한 제1 실시예에서 상기 홈롤러(14)에 의해 단지 단일 단계의 핀 전조만이 수행되었지만, 상기 제1 전조에 의해 형성된 상기 핀 위에 제2 전조에 의해 핀을 형성시키기 위해서 적어도 두 개의 홈롤러를 사용하여 적어도 두 단계의 전조을 수행함으로써 교차하는 핀을 형성시키는 것이 가능하다.

도 11은 이러한 방법에 의해 얻어진 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 내면의 전개도인데, 여기에서, 도 2와 상응하는 부분에는 동일한 참조부호가 부여되며 그 설명도 생략한다. 이러한 전열관(10)에 있어서, 상기 핀(12)이 형성된 부분의 전체 표면에 걸쳐서 상기 핀(12)과 교차하는 V자형 단면홈(70)이 형성되어, 상기 핀(12)들은 이러한 홈(70)들에 의해 분리되어 짧아지는 동시에, 새로운 특징으로서 상기 홈(70)의 양측에 돌출부를 형성시킨다. 이러한 방법으로 돌출부(72)를 형성시킴으로써, 이 돌출부(72) 바로 밑에 좁은 홈이 형성된다. 이 좁은 홈은 열매체내의 핵끓음을 촉진시키는 효과를 가져 증발효율을 증대시킨다. 동시에, 상기 제1 실시예에서와 동일한 효과도 얻을 수 있다.

이하에서 본 발명에 따른 제3 실시예를 설명한다.

제1 실시예에서, 상기 핀(12)은 단순한 나선형이었지만 본 발명에 있어서 상기 핀은 나선형 외의 다른 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 12에 도시된 제3 실시예는 평면도상으로 V자형 또는 W자형인 핀(12)을 가지며, 이것들은 원주 방향으로 놓이도록 배열된다. 이러한 V자형 핀(12)을 채용함으로써, 상기 전열관(10)을 통해 유동하는 열매체를 난류화시키는 효과가 향상되며, 따라서 열교환 효율은 증대될 수 있다. 물론, 상기 핀의 평면 형태가 V 또는 W형일 필요는 없으며, C자형과 같은 다양한 변형이 가능하다.

더욱이, 상기 실시예에서 상기 핀과 나선홈이 단지 상기 전열관(10)의 내면에만 형성되었지만, 본 발명은 상기 핀과 홈이 전열관의 외면 및/또는 내면에 형성되는 경우에도 적용가능하다. 덧붙여, 본 발명의 방법에 있어서, 길이 방향으로 분할된 복수개의 짧은 핀이 엇갈림 형태 또는 나선을 따라 형성된 구성을 가질 수 있다. 어느 경우에 있어서나, 기본적인 효과는 달성될 수 있다.

덧붙여, 단지 균열 방지 효과만을 얻고자 할 때 상기 돌출 스트립부(18)가 형성되지 않은 구성을 가지도록 하는 것도 가능하다. 그 경우에, 상기 핀(12)의 끝부분은 상기 용접부(16)와 연속적으로 제조되거나, 또는 홈부분(20)이 상기 핀(12)의 끝부분과 상기 용접부(16) 사이에 형성될 수 있다. 어느 경우에나, 상기 나선홈(14) 바닥의 금속관 두께가 상기 용접부(16)로 갈수록 증가한다는 특징은 동일하다.

더욱이, 본 발명에 있어서, 엇갈림 형태로나 또는 나선을 따라 형성된 복수개의 짧은 핀을 가지도록 구성될 수 있으며, 어느 경우에나, 전술한 기본적인 효과는 달성될 수 있다.

[실험예 1]

도 8에 도시된 단면 형상을 가진 홈롤러(14)를 사용한 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 제조(본 발명의 방법)와 도 8에 도시된 것과 동일한 형상 및 치수를 가지지만 상기 돌출 스트립 성형홈(60)이 형성되지 않은 홈롤러를 사용한 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 제조를 비교함에 있어서, 판재 전조 후 상기 판재의 끝표면 모양을 비교하였다.

전조 조건은 다음과 같다.

판재(B)의 초기 두께 : 0.44 mm

판재(B)의 재료 : 인탈산구리

핀(12)의 최대 높이 : 0.20 mm

핀(12)의 최소 높이 : 0.08 mm

핀(12)의 피치 : 0.44 mm

핀(12)의 측면각(정점각) : 53°

나선홈의 바닥폭 : 0.20 mm

영역(A1)에 있는 나선홈 내의 판재(B) 두께 : 0.30 mm

영역(A2)에 있는 나선홈 내의 판재(B)의 최대 두께 : 0.33 mm

돌출 스트립 성형홈(60)의 깊이 : 0.50 mm

돌출 스트립 성형홈(60)의 중심선으로부터 판재의 끝표면까지의 거리 : 0.60 mm

결과적으로, 본 발명의 방법에 의해 얻어진 상기 판재(B)의 끝표면에서 파형은 전혀 발생하지 않은 반면, 상기 돌출 스트립 성형홈(60)이 없는 비교예의 방법에 따른 상기 판재(B)의 끝표면은 물결 형상이 뚜렷하게 발생했다.

[실험예 2]

도 1에 도시된 단면 형상을 가진 15개의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관(실시예)과 도 13에 도시된 단면 형상을 가진 홈이 형성된 내면을 가진 전열관(비교예)이 제조된 뒤, 도 15에 도시된 관 확장 공정이 수행되었고 균열이 발생할 때까지 구경확장율이 측정되었다. 상기 전열관들의 치수는 다음과 같다.

[공통 사항]

전열관의 외경 : 9.52 mm

전열관의 재료 : 인탈산구리

핀의 피치 : 0.44 mm

핀의 측면각(정점각) : 53°

나선홈의 바닥폭 : 0.20 mm

나선각 : 18°

판재의 초기 두께 : 0.44 mm

[실시예]

핀(12)의 최대 높이 : 0.20 mm

핀(12)의 최소 높이 : 0.08 mm

영역(A1)에 있는 나선홈 내의 두께 : 0.30 mm

영역(A2)에 있는 나선홈(14) 내의 최대 두께 : 0.33 mm

홈부분(20) 내의 두께(t0) : 0.37 mm

돌출 스트립부(18)의 높이 : 0.40 mm

용접부(16)의 높이 : 0.48 mm

돌출 스트립부(18)들의 중심선 사이의 거리(W) : 0.95 mm

영역(A1)에 있는 나선홈 내의 바닥폭 : 0.20 mm

영역(A2)에 있는 나선홈(14) 내의 최대 바닥폭 : 0.23 mm

[비교예]

핀(12)의 높이 : 0.20 mm

용접부(16)의 높이 : 0.48 mm

나선홈의 바닥폭 : 0.20 mm

관확장 조건은 다음과 같다.

관확장기의 팁 각도 : 60°

결과적으로, 비교예의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관에 균열이 형성될 때 구경확장율은 평균 1.30배인 반면, 실시예의 전열관의 값은 1.45배였고, 그에 따라 본 실시예의 경우에 있어서 관을 확장시키는 공정동안 균열이 거의 발생하지 않음이 확증되었다.

상기 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 및 그 제조방법에 따르면, 판재상에 핀이 전조될 때 홈의 끝단으로부터 핀이 없는 부분으로 재료가 유동하더라도, 이러한 재료의 유동은 상기 홈과 핀이 없는 부분 사이에 형성된 돌출 스트립부에 의해 저지되어, 판재의 측변 가장자리에서의 파형의 형성을 방지한다. 결과적으로, 상기 파형으로 인해 발생되는 상기 용접부에서의 결함은 방지될 수 있어서 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 신뢰성을 높일 수 있다.

덧붙여, 이러한 홈이 형성된 내면을 가진 전열관에 있어서, 한 쌍의 평행한 돌출 스트립부는 용접부의 양측에 형성되고, 따라서, 용접부의 주변영역은 강화되어 이점에 있어서 마찬가지로 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 신뢰성을 높일 수 있다.

이러한 홈이 형성된 내면을 가진 전열관에 있어서, 상기 용접부를 둘러싸고 있는 영역에 있는 상기 홈 내의 금속관 두께는 외측영역으로부터 상기 용접부로 갈수록 점차 증가하고, 따라서 관을 확장시키는 동안, 비록 두꺼운 용접부에서의 퍼짐도가 낮을지라도 용접부 주변에 위치한 나선홈의 바닥부분에 응력이 집중되지 않을 것이고, 그로 인해 이러한 지점에서의 크랙 발생이 방지된다. 결과적으로, 관을 확장시킨 후의 수율은 증가될 수 있고 전열관의 신뢰도도 향상될 수 있다.

또한, 상기 홈이 형성된 내면을 가진 전열관의 제조방법에 따르면, 핀이 전조된 판재의 측변 가장자리가 함께 접합 및 용접될 때 그 가장자리가 관의 안쪽으로 구부러지지 않도록 측변 가장자리의 두께는 비교적 크게 제조되며, 그로 인해 측변 가장자리의 함몰로 인한 용접부의 내측방향으로의 돌출이 방지되어 마찬가지로 이점에 있어서 전열관의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

이러한 유형의 홈이 형성된 내면을 가진 전열관에 있어서, 용접부를 둘러싸는 영역에 있는 홈의 바닥폭은 외측영역으로부터 상기 용접부 측으로 갈수록 점차로 증가하도록 제조되고, 그로 인해 비록 두꺼운 용접부에서의 퍼짐도가 떨어질지라도 상기 용접부를 둘러싸는 영역에 있는 상기 홈 내의 퍼짐도는 양호하다. 따라서 관을 확장시키는 동안 완충 효과로 인해 상기 용접부 주변에 위치하는 나선홈의 바닥부분에 응력이 집중되지 않고, 그로 인해 크랙 발생이 방지된다. 결과적으로, 관을 확장시킨 후의 수율은 증가될 수 있고, 전열관의 신뢰성도 향상될 수 있다.

Claims

내주면을 가진 금속관; 상기 금속관의 내주면에 상기 금속관의 축방향으로 뻗어서 형성된 용접부; 상기 금속관의 내주면에 상기 용접부와 이격되어 나란하게 형성된 한 쌍의 돌출 스트립부; 및 상기 한 쌍의 돌출 스트립부 사이의, 상기 용접부를 포함하지 않는 영역에 형성된 복수개의 핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
제1항에 있어서, 상기 핀들은 상기 전열관의 축과 교차하는 각도로 형성되고, 상기 핀들의 끝은 상기 돌출 스트립부에 연결된 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
제1항에 있어서, 상기 핀들 사이에 형성된 홈부분 내의 금속관의 두께는 상기 돌출 스트립부로부터 일정 거리 영역내에서 상기 돌출 스트립부로 갈수록 증가하고, 상기 핀들은 그 높이가 상기 돌출 스트립부로부터 일정 거리 영역내에서 상기 돌출 스트립부로 갈수록 감소하도록 형성되고, 상기 용접부와 상기 돌출 스트립부 사이의 홈부분 내의 금속관 두께는 상기 핀들 사이에 형성된 상기 홈부분 내의 금속관 두께보다 큰 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
제1항에 있어서, 상기 핀들 사이에 형성된 홈부분의 바닥폭은, 상기 용접부의 중심으로부터 양측으로 30 - 90°범위의 중심각을 이루는 상기 용접부를 둘러싸는 영역내에서 상기 용접부로 갈수록 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
제1항에 있어서, 상기 돌출 스트립부들의 중심선 사이의 거리는 상기 금속관의 내주면의 전체 원주의 1 - 7%인 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
제1항에 있어서, 상기 금속관의 내면으로부터의 상기 돌출 스트립부의 돌출량은 상기 금속관의 내면으로부터 상기 핀의 돌출량의 10 - 80%인 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
적어도 한 쌍의 핀성형롤러 사이로 금속 판재를 진행시켜, 상기 판재의 표면에, 상기 판재의 양측 가장자리와 평행하고 상기 가장자리로부터 각각 이격된 한 쌍의 용접부, 및 상기 용접부들 사이의 영역에 배열되는 복수개의 핀들을 전조시키는 전조단계; 상기 용접부와 핀이 형성된 상기 판재를 복수개의 성형롤러로 통과시켜 상기 판재를 상기 용접부 및 상기 핀이 그 내면에 위치하는 관으로 성형시키는 관 성형단계; 및 관 형태로 성형된 상기 판재의 양측 가장자리를 가열하고 접합시키는 용접단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 제조방법.
제7항에 있어서, 상기 전조단계 동안, 상기 핀들은 상기 전열관의 축과 교차하는 각도로 형성되고, 상기 핀들의 끝은 상기 돌출 스트립부에 연결된 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 제조방법.
제1항에 있어서, 기 전조단계 동안, 상기 핀들 사이에 형성된 홈부분 내의 금속관의 두께는 상기 돌출 스트립부로부터 일정 거리 영역내에서 상기 돌출 스트립부로 갈수록 증가하도록 형성되고, 상기 핀들은 그 높이가 상기 돌출 스트립부로부터 일정 거리 영역내에서 상기 돌출 스트립부로 갈수록 감소하도록 형성되고, 상기 용접부와 상기 돌출 스트립부 사이의 홈부분 내의 금속관 두께는 상기 핀들 사이에 형성된 상기 홈부분 내의 금속관 두께보다 크도록 형성되는 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
내주면을 가진 금속관; 상기 금속관의 내주면에 상기 내주면으로부터 돌출되도록 형성된 복수개의 핀; 및 상기 금속관의 내주면에 상기 금속관의 축방향으로 뻗어서 형성된 용접부;를 포함하고, 상기 핀들 사이에 형성된 홈부분 내의 금속관의 두께는 상기 용접부의 중심으로부터 양측으로 30 - 90°범위의 중심각을 이루는 상기 용접부를 둘러싸는 영역내에서 상기 용접부로 갈수록 점차 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
제10항에 있어서, 상기 핀들은 상기 내주면으로부터의 높이가 상기 용접부를 둘러싸는 영역내에서 상기 돌출 스트립부로 갈수록 감소하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
제10항에 있어서, 상기 홈부분 내의 금속관의 두께는 상기 금속관의 내면에 있는 상기 용접부를 둘러싸는 영역을 제외한 외측영역에서는 일정하게 유지되고, 상기 용접부를 둘러싸는 영역내에서 상기 금속관의 최대 두께는 상기 외측영역에 있는 상기 홈부분 내의 금속관 두께의 103 - 125%인 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
적어도 한 쌍의 핀성형롤러 사이로 금속 판재를 진행시켜, 상기 판재의 표면에 상기 표면으로부터 돌출된 복수개의 핀을 전조시켜, 상기 핀들 사이의 홈부분 내의 판재 두께가, 상기 판재폭의 10 - 30%정도의 영역을 갖는 측변 가장자리 주변영역내에서, 상기 판재의 측변 가장자리로 갈수록 증가하도록 하는 전조단계; 상기 핀이 형성된 상기 판재를 복수개의 성형롤러로 통과시켜 상기 판재를 상기 핀이 그 내면에 위치하는 관으로 성형시키는 관 성형단계; 및 관 형태로 성형된 상기 판재의 양측 가장자리를 가열하고 접합시키는 용접단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 제조방법.
내주면을 가진 금속관; 상기 금속관의 내주면에 상기 내주면으로부터 돌출되도록 형성된 복수개의 핀; 및 상기 금속관의 내주면에 상기 금속관의 축방향으로 뻗어서 형성된 용접부;를 포함하고, 상기 핀들 사이에 형성된 홈부분 내의 바닥폭은, 상기 용접부의 중심으로부터 양측으로 30 - 90°범위의 중심각을 이루는 상기 용접부를 둘러싸는 영역내에서, 상기 용접부로 갈수록 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
제14항에 있어서, 상기 핀들은 상기 내주면으로부터의 높이가 상기 용접부를 둘러싸는 영역내에서 상기 돌출 스트립부로 갈수록 감소하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
제14항에 있어서, 상기 홈부분내의 상기 바닥폭은 상기 금속관의 내면에 있는 상기 용접부를 둘러싸는 영역을 제외한 외측영역에서는 일정하게 유지되고, 상기 용접부를 둘러싸는 영역내에서의 상기 홈부분의 최대 바닥폭은 상기 외측영역에 있는 상기 홈부분의 바닥폭의 102 - 130%인 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관.
적어도 한 쌍의 핀 성형롤러 사이로 금속 판재를 진행시켜, 상기 판재의 표면에 상기 표면으로부터 돌출된 복수개의 핀을 전조시켜, 상기 핀들 사이에 있는 홈부분의 바닥폭이, 상기 판재폭의 10 - 30%정도의 영역을 갖는 측변 가장자리 주변영역내에서, 상기 판재의 측변 가장자리로 갈수록 증가하도록 하는 전조단계; 상기 핀이 형성된 상기 판재를 복수개의 성형롤러로 통과시켜 상기 판재를 상기 핀이 그 내면에 위치하는 관으로 성형시키는 관 성형단계; 및 관 형태로 성형된 상기 판재의 양측 가장자리를 가열하고 접합시키는 용접단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈이 형성된 내면을 가진 전열관 제조방법.