KR100517926B1 - 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 탈거 방지 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 탈거 방지 구조에 관한 것으로, 본 발명은 냉매를 안내하도록 소정의 직경으로 압출 형성하는 냉매관과, 이 냉매관의 외주면에 일체로 연장 형성되는 핀형성부에 연속으로 루버링 가공 형성하는 냉각핀을 연속 형성하는 냉각핀을 포함한 핀-튜브 일체형 열교환기에 있어서, 냉매관과 냉각핀이 연결되는 부위에 소정의 두께와 폭을 가지는 보강부를 형성하여 구성함으로써, 냉각핀의 형성시 루버각도를 높여가면서 비틀 때 냉각핀이 냉매관에서 탈거되는 것을 막아 증발기의 열교환 면적이 축소되면서 증발기의 열전달 성능을 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 탈거 방지 구조{COOLING FIN RESTAINED STRUCTURE FOR FIN AND TUBE SOLID TYPE HEAT EXCHANGER}

본 발명은 핀-튜브 일체형 열교환기에 관한 것으로, 특히 냉각핀을 형성할 때 냉각핀이 찢어지는 것을 방지할 수 있는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 탈거 방지 구조에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 압축기와 응축기와 팽창변 그리고 증발기로 이루어지는 냉동사이클장치에서 응축기와 증발기를 포괄적으로 이르는 것으로, 주위의 온도와 열을 서로 교환하면서 전열매체인 냉매를 액상에서 기상으로 또는 기상에서 액상으로 전환시키고 이 과정에서 생기는 흡수열 또는 방출열을 이용하여 냉방이나 난방 또는 냉장이나 온장으로 활용하도록 하는 것이다.

열교환기는 그 형상에 따라 구분할 수 있는데, 그 중 가장 널리 알려진 열교환기로는 냉매관에 다수 개의 냉각핀을 삽입하는 이른 바 '핀-튜브' 타입이 있다. 이는 주로 냉장고와 같은 가전제품에서 증발기로 활용하는 것으로 냉매는 냉매관을 순환하면서 그 냉매관의 벽면을 통해 외부와 열교환을 수행하되 냉매관의 외주면에 얇은 다수 개의 냉각핀을 밀착 결합함으로써 공기와의 접촉면적을 넓혀 열교환 효율을 극대화하는 것이다.

하지만 이러한 열교환기는 냉각핀을 별도로 제작하여 냉매관에 후조립하여야 하므로 제작공정이 복잡하고 난해하여 본 출원인은 냉각핀을 냉매관과 함께 일체로 압출하여 제작하는 '핀-튜브 일체형 열교환기'를 2003년 3월 13일자(출원번호:03특15824)로 선출원한 바 있다.

도 1은 선출원한 핀-튜브 일체형 증발기의 일례를 보인 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이 선출원한 핀-튜브 일체형 증발기는, 입구를 팽창변의 출구에 연결하고 출구를 압축기의 입구에 연결하여 냉매를 압축기로 유도하는 냉매관(1)과, 냉매관(1)에 일체로 압출한 후 루버링 가공을 통해 형성하는 냉각핀(2)과, 냉매관(1)의 좌우 양측에 배치하여 상기 냉매관(1)을 삽입 지지하는 냉매관 지지대(3)로 구성하고 있다.

냉매관(1)은 소정의 직경을 가지는 정원형 단면 형상의 원형관으로 형성하여 복열로 압출하는 복수 개의 관부(1a)와, 관부(1a) 사이에 연결하여 상기 관부(1a)와 함께 사각판 단면 모양으로 압출한 후 루버링 가공을 통해 상기한 냉각핀(2)을 길이방향으로 연속 형성하는 핀형성부(1b)로 이루어져 있다.

관부(1a)의 외주면과 내주면은 모두 표면이 매끄러운 평활관 모양으로 형성하고 있다.

또, 냉매관(1)은 냉각핀(2)을 형성한 후 공기의 유동방향에 교차하는 직선부(1c)와, 이 직선부(1c)에 연속으로 굽혀 다음 직선부(1c)와 연결하는 곡선부(1d)로 이루어지도록 지그재그 모양으로 형성하고 있다.

냉각핀(2)은 냉매관(1)의 핀형성부(1b) 중앙에 공기가 냉매관(1)의 하단에서 상단 방향으로 통과할 수 있도록 루버링 가공을 통해 냉매관(1)의 길이방향을 따라 약 70~75°정도 굽혀 다수 개를 연속하여 형성하고 있다.

냉매관 지지대(3)는 복수 개의 지지대몸체(3a)를 측면투영시 사각형 모양으로 형성하고, 양쪽 지지대몸체(3a)에는 냉매관(1)의 곡선부(1d)를 끼워 고정하기 위한 여러 개의 냉매관 장착구멍(3b)을 상하 방향으로 관통 형성하고 있다.

상기와 같은 선출원한 핀-튜브 일체형 증발기에서 냉각핀을 제작하는 과정은 다음과 같다.

즉, 냉각핀(2)을 한번에 원하는 각도만큼 절개하여 굽힐 경우 냉각핀(2)의 양단이 찢어질 우려가 있으므로 이를 감안하여 냉각핀(2)의 상하 양측에 여러 단계(도면에선 4단계)의 냉각핀 제작장치를 구비한 후 단계별로 루버각도를 높여가면서 상기한 냉각핀(2)을 제작하고 있다.

예컨대, 스퍼기어 방식으로 맞물린 냉각핀 제작장치의 사이에 상기한 냉각핀(2)이 통과하도록 하고 제1 단계에서는 핀형성부(1b)를 절개한 후 제2 단계에서는 약 15~30°의 루버각도까지 냉각핀(2)을 굽힌다. 다음, 제3 단계에서는 약 4~60°정도의 루버각도까지 냉각핀(2)을 더 굽힌 후 마지막으로 제4 단계에서는 약 70~75°정도의 루버각도까지 굽혀 냉각핀(2)을 제작하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 선출원한 핀-튜브 일체형 증발기에 있어서는, 도 2에서와 같이 핀형성부(1b)를 동일한 두께로 형성함에 따라 루버각도를 높이는 과정에서 도 3에서와 같이 핀형성부(1b)의 양단이 찢겨져 냉각핀(2)이 탈거되면서 증발기의 열교환 성능이 크게 저하되는 것은 물론 공기와 부딪혀 요동하면서 소음을 유발할 우려가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 핀-튜브 일체형 열교환기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 냉각핀의 제작시 그 끝단이 찢겨져 냉매관의 핀형성부에서 떨어지는 것을 방지할 수 있는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 탈거 방지구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 냉매를 안내하도록 소정의 직경으로 압출 형성하는 냉매관과, 이 냉매관의 외주면에 일체로 연장 형성되는 핀형성부에 연속으로 루버링 가공 형성하는 냉각핀을 포함한 핀-튜브 일체형 열교환기에 있어서, 냉매관과 냉각핀이 연결되는 부위에 소정의 두께와 폭을 가지는 보강부를 형성하는 것을 특징으로 하는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 탈거 방지 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 탈거 방지 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 핀-튜브 일체형 증발기의 일례를 보인 사시도이고, 도 5는 도 4의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도이며, 도 6은 본 발명 증발기의 일부를 보인 사시도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 핀-튜브 일체형 증발기는, 그 입구를 팽창변의 출구에 연결하고 출구를 압축기의 입구에 연결하는 냉매관(11)과, 냉매관(11)에 일체로 형성한 핀형성부(11b)에 루버링 가공을 통해 형성하는 다수 개의 냉각핀(12)과, 냉매관(11)의 좌우 양측에 배치하여 상기 냉매관(11)을 삽입 지지하는 냉매관 지지대(13)로 구성한다.

냉매관(11)은 정원형 단면 형상으로 압출 형성하는 관부(11a)와, 이 관부(11a)의 외주면에 일체로 연장 형성하여 루버링 가공을 통해 상기한 냉각핀(12)을 길이방향으로 연속 형성하는 핀형성부(11b)로 이루어진다.

관부(11a)는 복열로 압출한 후 공기방향과 교차하는 직선부(11c)와, 이 직선부(11c)를 연결하는 곡선부(11d)를 가지도록 지그재그 모양으로 형성한다.

핀형성부(11b)는 전술한 바와 같이 관부(11a)의 압출시 두 관부(11a) 사이에 함께 일체로 압출 형성하는 것으로 얇은 평판 모양으로 형성하되 그 중앙부에는 공기가 냉매관(11)의 하단에서 상단으로 냉각핀(12)을 통과할 수 있도록 상기 핀형성부(11b)의 폭방향으로 평행하게 절개하고 길이 방향으로 약 70~75°정도 굽힌 다수 개의 냉각핀(12)을 연속으로 형성한다.

여기서, 냉각핀(12)의 제작시 핀형성부(11b)에서 냉각핀(12)이 찢겨져 떨어지는 것을 방지할 수 있도록 냉매관(11)의 관부(11a)와 핀형성부(11b)의 연결부위에는 소정의 폭과 두께를 가지는 보강부(11e)를 형성한다.

보강부(11e)는 측면투영시 대략 직삼각형 모양으로 형성하되 꼭지점을 이루는 관부(11a)와의 연결지점에서 다른 꼭지점(a)을 이루는 핀형성부(11b)와의 연결지점(b)까지 약 45°정도의 경사각을 가지도록 형성하고, 그 폭은 대략 관부(11a)의 직경 대비 약 4% 안팎이 되도록 형성하는 것이 공기의 유동저항과 핀연결부(11b)의 강도를 고려했을 때 바람직하다.

즉, 핀형성부(11b)의 두께는 핀 효율과 압출성 그리고 냉각핀 형성작업시 연속작업을 고려하여 통상 알루미늄1000(Al1000) 계열을 사용할 때 약 0.35~0.5mm 정도가 적당하다.

냉각핀(12)은 냉매관(11)의 핀형성부(11b) 중앙에 공기가 냉매관(11)의 하단에서 상단 방향으로 통과할 수 있도록 루버링 가공을 통해 냉매관(11)의 길이방향을 따라 약 70~75°정도 굽혀 다수 개를 연속하여 형성한다.

냉매관 지지대(13)는 복수 개의 지지대몸체(13a)를 측면투영시 사각형 모양으로 형성하고, 양쪽 지지대몸체(13b)에는 냉매관(11)의 곡선부(13d)를 끼워 고정하기 위한 여러 개의 냉매관 장착구멍(13b)을 상하 방향으로 관통 형성한다.

상기와 같은 본 발명 핀-튜브 일체형 증발기의 냉각핀 탈거 방지 구조가 가지는 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 냉각핀(12)을 형성하기 위하여는 먼저 냉매관(11)을 냉각핀 제작장치로 통과시키면서 상기 냉각핀(11)을 폭방향으로 굽힌 후 이를 여러 단계의 냉각핀 제작장치로 연속 이송하면서 절개면을 비틀어 루버각도를 높임으로써 다수 개의 냉각핀(12)을 연속 형성한다.

이때, 냉각핀(12)을 비틀 때 경우에 따라서는 냉각핀(12)과 연결되는 핀형성부(11b)가 함께 찢겨져 냉각핀(12)이 탈거될 우려가 있으나, 본 발명에서와 같이 냉각핀(12)의 끝단부, 예컨대 관부(11a)와 핀형성부(11b)가 연결되는 부위에 소정의 폭과 두께를 가지는 보강부(11e)를 형성함으로써 냉각핀(12)의 강도를 보강할 수 있고 이를 통해 냉각핀(12)의 루버각도를 높일 때 핀형성부(11b)가 찢겨져 냉각핀(12)이 탈거되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

이렇게 하여, 냉각핀의 제작과정에서 핀형성부가 찢겨지는 것을 막아 냉각핀이 탈거되는 것을 방지함으로써 냉각핀의 실제 열교환 면적이 축소되는 것을 방지하여 증발기의 열교환 성능이 낮아지는 것을 막을 수 있다.

또, 냉각핀이 냉매관에서 탈거되어 공기의 유동압력에 의해 요동하는 것을 막아 이로 인한 증발기 소음도 미연에 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 탈거 방지 구조는, 냉매관과 냉각핀이 접하는 부위에 보강부를 형성함으로써, 냉각핀의 형성시 루버각도를 높여가면서 비틀 때 냉각핀이 냉매관에서 탈거되는 것을 막아 증발기의 열교환 면적이 축소되면서 증발기의 열전달 성능을 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 선출원한 핀-튜브 일체형의 증발기를 보인 사시도,

도 2는 도 1의 "Ⅰ-Ⅰ"선단면도,

도 3은 선출원한 증발기의 일부를 보인 평면도,

도 4는 본 발명 핀-튜브 일체형 증발기의 일례를 보인 사시도,

도 5는 도 4의 "Ⅱ-Ⅱ"선단면도,

도 6은 본 발명 증발기의 일부를 보인 사시도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

11 : 냉매관 11a : 관부

11b : 핀형성부 11c : 직선부

11d : 곡선부 11e : 보강부

12 : 냉각핀 13 : 냉매관 지지대

Claims (3)

1. 냉매를 안내하도록 소정의 직경으로 압출 형성하는 냉매관과, 이 냉매관의 외주면에 일체로 연장 형성되는 핀형성부에 연속으로 루버링 가공 형성하는 냉각핀을 연속 형성하는 냉각핀을 포함한 핀-튜브 일체형 열교환기에 있어서,

   냉매관과 냉각핀이 연결되는 부위에 소정의 두께와 폭을 가지는 보강부를 형성하는 것을 특징으로 하는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 탈거 방지 구조.
2. 제1항에 있어서,

   보강부는 냉매관과 연결하는 지점에서 냉각핀에 연결하는 지점까지 대략 45°정도의 경사각을 가지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 탈거 방지 구조.
3. 제1항에 있어서,

   보강부는 냉매관과 연결하는 지점에서 냉각핀에 연결하는 지점까지의 직선거리는 냉매관 직경 대비 대략 4% 내외 인 것을 특징으로 하는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 제조 장치.