KR100518853B1 - 열교환기용 냉매관의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 열교환기용 냉매관의 제조 방법은, 냉동싸이클을 수행하는 열교환기의 냉매관의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 열교환기용 냉매관의 제조 방법은, 냉매관을 가열하면서 소정의 길이만큼 이송시킨후 정지시키는 제 1단계; 랙이 상기 냉매관과 접촉할 때까지 근접이동하는 제 2단계; 소정의 피치와 높이의 나사형상의 핀을 형성하기 위하여 랙은 산높이만큼 추가로 내측으로 이동하면서 소정 각도만큼 회전하며 동시에 냉매관은 일정거리 추가로 이동하는 제 3단계; 랙이 현위치를 유지하면서 일정각도 회전하고 냉매관은 피치의 배수만큼 이동하는 제 4단계; 랙이 초기위치로 복원하는 제 5단계로 이루어 진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열교환기용 냉매관의 제조 방법은, 다수개의 핀을 동시에 형성시키므로 핀의 제조 속도를 향상 시키는 효과가 있다.

본 발명에 따른 또 다른 효과는 핀의 작업 속도가 획기적으로 증대되므로 대량 생산에 매우 유리하며, 절삭 가공에 따른 나사골부의 국부 부식을 예방하므로써 열교환기의 사용 수명을 연장시켜 열교환기의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

열교환기용 냉매관의 제조 방법{Method for manufacturing the tube of heat exchanger}

본 발명은 냉동싸이클을 수행하는 열교환기의 냉매관의 제조 방법에 관한 것으로서, 냉매관 외주면에 일체로 형성시키는 냉각 핀의 작업 속도를 획기적으로 증대시키므로써 대량 생산에 매우 유리하며, 절삭 가공에 따른 나사골부의 국부 부식을 예방하므로써 열교환기의 사용 수명을 연장시켜 열교환기의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하는 열교환기의 냉매관의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 서로 온도가 다르고, 고체벽으로 분리된 두 유체 사이의 열교환 현상은 많은 공업 응용분야에서 찾아볼 수 있으며, 이러한 열교환을 수행하는 장치를 열교환기라 하며, 공간 가열, 공기 조화, 동력 발생, 폐열 회수 화학공정 등에서 응용된다.

특히, 열교환기는 상기 공기 조화에 응용되는 것으로, 그 예로는 에어컨, 냉장고, 냉온 정수기등에 적용되어 사용되고 있다.

이러한 열교환기는 열매체가 이동하는 냉매관의 구조에 의해 그 효율이 크게 좌우되기 때문에, 최근 이에 대한 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.

최근에 개발된 열교환기의 종래 기술로서 일례를 들면 1995년 11월16일자로 출원된 특허 출원 제1995-041616호가 있다.

그런데, 상기 문헌에 제시된 열교환기는, 상기 핀의 높이를 냉매관의 외주면 높이보다 높게 형성되어 있지 않기 때문에, 열교환 효율이 어느 정도는 이루어지나 그 이상은 향상되지 않게 되는 문제점이 있었다. 따라서 최근에 개발된 종래 기술로서 또 다른 실시예를 들면, 1998년 06월17일자로 출원된 특허 출원 제1998-22695호가 있다.

상기 기술을 개략적으로 설명하면, 금속재인 소정 규격의 파이프상 냉매관의 외주에 소정 간격의 나선상으로 핀을 융착하여 이루어지는 핀튜브에 있어서, 상기 핀이 두께 0.2mm ~ 2mm, 높이 15mm 이하인 띠상 소재로 되어 소정의 가압수단에 의하여 회전수단으로 회전하는 상기 냉매관의 외주에 순차로 3 ~ 5kg/㎠로 압압되면서, 400 ~ 600㎑로 가동되는 고주파 용접기의 컨턱터가 상기 냉매관의 외주인 용접위치와 핀의 접착부위간에 융착되고 있는 용접점으로부터 3 ~ 12mm 이격된 위치인 냉매관의 외주및 핀에 각각 밀착되도록 통전되도록 하는 방법으로 제조되어 구성되어 있다.

그런데, 상기와 같이 구성된 전술한 다른 종래 실시예는, 열교환기를 구성하는 냉매관과 핀을 별도로 제작한 후에 핀을 냉매관의 외주면에 나선 형상으로 감아 용접으로 결합하였기 때문에 냉매관을 제작하는 공정과, 핀을 제작하는 공정과, 핀과 냉매관을 용접/결합하는 공정의 3단계로 진행되기 때문에 제조 공정이 복잡해 지는 문제점이 있었다.

그리하여 최근에 개발된 종래 기술로서 또 다른 실시예를 들면, 2001년 4월 17일자로 등록된 등록실용신안 20-0228935호가 있다.

상기 기술을 개략적으로 설명하면, 상기 고안은 적정 간격 이격되게 배치되고, 수개의 삽입공이 구비되며, 제품의 적정 부위에 설치되는 한쌍의 지지브라켓트와 지그재그 방향으로 다수회 절곡 형성되어 지지브라켓트의 삽입공에 삽입되어 지지되도록 하는 절곡부를 구비하여 지지브라켓트 사이에 배치되어 열매체를 이송시키는 냉매관을 포함하여 구성된 열교환기에 있어서, 냉매관의 외주면에 냉매관의 일부를 경사지게 절삭한 후 세워, 냉매관의 외경보다 더 크게 일체로 돌출되게 형성된 핀을 갖는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기 고안에 의한 종래의 열교환기를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 의한 열교환기의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 종단면도이다.

이들 도면을 참조하면, 상기 고안에 의한 열교환기는 크게 지지브라켓트 (10)(20)와, 냉매관(30)과 핀(32)으로 구성된다. 상기 지지브라켓트(10)(20)는 적정 간격(L) 이격되게 배치되는 것으로, 한쌍이 구비된다. 이 지지브라켓트(10)(20)는 대략 사각 형상으로 형성되고, 이의 상하 방향으로 적어도 하나 이상의 삽입공 (12)(22)이 다수개 형성된다.

상기 지지브라켓트(10)(20)의 하단부에는 각이지게 절곡된 마운팅부(11)(21)가 형성되는 바, 이 마운팅부(11)(21)에 의해 상기 지지브라켓트(10)(20)를 이용한 열교환기를 제품의 적정 부위에 설치하게 된다. 상기 마운팅부(11)(21)에는 체결부재(미도시)가 체결되는 체결공(11a)(21a)이 형성된다.

상기 냉매관(30)은 냉매 또는 물등의 열매체를 이송시킬 수 있는 역할을 담당하며, 그 재질은 알루미늄(AL)로 하며, 소정 길이를 갖는 단품을 지그재그 방향으로 다수회 절곡 형성하여서 된 것으로, 절곡된 부분의 절곡부(33)는 상기 지지브라켓트(10)(20)의 삽입공(12)(22)에 삽입되어 냉매관(30)이 지지되도록 하는 역할을 한다.

상기와 같이 절곡부(33)가 상기 지지브라켓트(10)(20)의 삽입공(12)(22)에 삽입되어 지지되면, 이 절곡부(33)를 제외한 나머지 부분은 지지브라켓트(10)(20) 사이에 배치된 상태가 된다.

상기 냉매관(30)의 외주면에는, 즉 지지브라켓트(10)(20) 사이에 해당되는 위치에는 상기 냉매관(30)의 일부를 경사지게 절삭한 후 세워 상기 냉매관(30)의 외경보다 더 크게 일체로 돌출되게 형성된 핀(32)이 구비되어 있다. 이때 상기 핀 (32)의 형성 구조는 연속된 나선 형상으로 형성한다. 상기 핀(32)은 상기 냉매관(30)의 외주면 중 상기 지지브라켓트(10)(20) 사이에 해당되는 부분에만 형성하고, 상기 절곡부(33)에는 형성하지 않는다.

그러나, 상기와 같이 냉매관(30)의 외경보다 핀(32)을 더 크게하되 냉매관 (30)과 일체로 돌출되게 형성함으로써, 전반부에 설명한 종래기술의 일실시예보다 열교환 성능을 더 향상시킬 수는 있으나, 핀의 가공에 따른 절삭속도의 한계에 의하여 핀의 작업 속도를 일정 속도 이상으로 증가시킬 수는 없는 바, 대량 생산에 불리하며, 더우기 절삭 가공에 따른 나사골부에는 치명적인 국부 부식이 발생되어 제조된 냉매관의 사용 수명이 격감되어 열교환기의 신뢰성을 확보할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 냉장고 또는 공기 조화기등에 적용되는 응축기의 냉매관을 제조함에 있어서, 냉매관에 일체로 형성되도록 하는 다수개의 핀을 동시에 형성시키므로 핀의 제조 속도를 획기적으로 증대되므로 대량 생산에 매우 유리하며, 절삭 가공에 따른 나사골부의 국부 부식을 예방하므로써 제조된 냉매관의 사용 수명이 연장되어 열교환기의 신뢰성을 확보할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 열교환기용 냉매관의 제조 방법은, 냉매관을 가열하면서 소정의 길이만큼 이송시킨후 정지시키는 제 1단계; 랙이 상기 냉매관과 접촉할 때까지 근접이동하는 제 2단계; 소정의 피치와 높이의 나사형상의 핀을 형성하기 위하여 랙은 산높이만큼 추가로 내측으로 이동하면서 소정 각도만큼 회전하며 동시에 냉매관은 일정거리 추가로 이동하는 제 3단계; 랙이 현위치를 유지하면서 일정각도 회전하고 냉매관은 피치의 배수만큼 이동하는 제 4단계; 랙이 초기위치로 복원하는 제 5단계로 이루어 진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열교환기용 냉매관의 제조 방법은, 다수개의 핀을 동시에 형성시키므로 핀의 제조 속도를 향상 시키도록 하는 것이 그 특징이며, 이는 냉매관에 일체로 형성되게 핀이 가공되도록 하기 위하여 사용하는 랙(53)에 다수개의 성형 날(55)을 구비하므로써 가능하고, 핀의 절삭 가공에 따른 나사골부의 국부 부식을 예방하므로써 제조된 냉매관의 사용 수명을 연장시켜 열교환기의 신뢰성을 확보할 수 있도록 하는 것이 또 다른 특징인바, 이는 핀 가공을 위하여 이송 장치(51)에 의하여 이송된 냉매관(54)을 핀 가공에 앞서서 가열장치(52)에 의하여 가열시키므로써 가능케 된다.

이하 본 발명에 따른 열교환기용 냉매관의 제조 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 냉매관의 제조 공정중, 냉매관을 이송하는 공정을 나타낸 도면이고, 도 4는 랙을 냉매관에 근접시키는 공정을 나타낸 도면이며, 도 5는 스크류 핀을 형성하는 공정을 나타낸 도면이고, 도 6은 랙을 초기의 위치로 복귀시키는 공정을 나타낸 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 열교환기용 냉매관 제조 방법의 첫번째 단계는 냉매관(54)을 가열하면서 소정의 길이만큼 이송시킨후 정지시키는 단계이다. 이때 상기의 이송 장치(51)는 냉매관(54)이 가이드 되도록 하는 홈을 구비한 다수개의 롤러에 의하여 이루어 지게 된다. 그리고 상기 이송 장치(51)에 의하여 이송된 냉매관(54)은 그 다음 가열 장치(52)에 의하여 적정 온도까지 가열시키게 된다.

이때 상기의 가열 장치(52)로서는 관 표면 유도 가열 장치를 사용하게 되는데, 상기와 같이 관 표면 유도 가열 장치를 이용하여 냉매관(54)을 적정 온도까지 가열시키게 되면, 관 표면의 성형을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 나사골부에 스크랫치(scratch)가 생기지 않으므로 스크랫치(scratch)에 의한 국부 부식을 예방할 수 있는 작용을 하게 된다.

그 다음, 냉매관(54)의 표면에 일체로 핀을 형성시키기 위한 핀형성 금형인 랙(53)을 상기 냉매관(54)과 접촉할 때까지 근접이동하는 단계를 행한다. 이로써 상기의 냉매관(54)의 표면에 핀을 가공하기 위한 준비를 마치게 되고, 이어서 소정의 피치와 높이의 나사형상의 핀을 형성하기 위하여 랙(53)은 산높이만큼 추가로 내측으로 이동되면서, 소정 각도만큼 회전된다. 여기서 상기 랙(53)이 냉매관 (54)과 접촉한 직후부터 내측으로 이동한 거리는 곧 핀을 이루는 나사산의 높이가 되게 된다.

그다음 단계는, 랙(53)이 현위치를 유지하면서 일정각도 회전하고 냉매관 (54)은 피치의 배수만큼 이동하는 단계인데, 상기와 같이 랙(53)이 일정각도 회전하므로써 상기 랙(53)에 부착된 다수개의 성형 날(55)에 의하여 핀의 온전한 형상이 가공되게 되고, 상기의 랙(53)은 상기 다수개의 성형 날(55)중에서 첫번째 성형 날(55)과 마지막 성형 날(55) 까지의 거리의 일정 배수만큼 냉매관(54)을 이동하게 되는데, 상기의 첫번째 성형 날(55)과 마지막 성형 날(55)까지의 거리를 상기 냉매관(54)의 이동 피치로 할 수도 있다

상기와 같이 냉매관(54)이 이동되면 랙(53)은 다음 핀 제조 공정을 준비하기 위하여 초기위치로 복원하게 된다.

본 발명에 따른 열교환기용 냉매관의 제조 방법을 적용하여 실험한 결과 핀이 일체로 형성된 냉매관의 생산 속도는 70 m / min 로서, 기존의 생산 방식에 따른 냉매관의 생산 속도인 9 m / min과 대비할 때 약 8배의 생상성 향상을 얻을 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 냉매관의 제조 공정에 사용되는 성형날의 다양한 형상을 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7에 있어서 성형날의 변형된 형상을 나타내는 도면이다.

이들 도면을 참조하면, 상기와 같은 본 발명에 따른 열교환기용 냉매관의 제조 방법에 사용되는 성형 날(55)은 그 단면이 사각뿔 형상, 삼각뿔 형상, 오각형뿔 형상등 다양하며, 제조하고자 하는 핀의 종류에 따라 또는 사용되는 냉매관의 재질에 따라 혹은 공정의 구성상 다양한 선택이 가능하다 하겠다.

더우기 상기의 성형 날(55)은 그형상을 이루는 변이 직선이 아닌 곡선으로 변형된 형태를 취할 수도 있겠다.

그리고, 도 9는 본 발명에 따른 냉매관의 제조 공정의 흐름을 나타내는 도면으로서, 냉매관을 가열하면서 소정의 길이만큼 이송시킨후 정지시키는 제 1단계로 부터 랙이 초기위치로 복원하는 제 5단계를 반복하여 작업하므로써, 핀의 제조 속도는 획기적으로 향상되게 된다.

본 발명에 따른 열교환기용 냉매관의 제조 방법은, 다수개의 핀을 동시에 형성시키므로 핀의 제조 속도를 향상 시키는 효과가 있다.

본 발명에 따른 또 다른 효과는 핀의 작업 속도가 획기적으로 증대되므로 대량 생산에 매우 유리하며, 절삭 가공에 따른 나사골부의 국부 부식을 예방하므로써 제조된 냉매관의 사용 수명이 연장되어 열교환기의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 열교환기의 외관을 나타낸 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 열교환기의 종단면도.

도 3은 본 발명에 따른 냉매관의 제조 공정중, 냉매관을 이송하는 공정을 나타낸 도면.

도 4는 랙을 냉매관에 근접시키는 공정을 나타낸 도면.

도 5는 스크류 핀을 형성하는 공정을 나타낸 도면.

도 6은 랙을 초기의 위치로 복귀시키는 공정을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 따른 냉매관의 제조 공정에 사용되는 성형 날의 다양한 형상을 나타내는 도면.

도 8은 도 7에 있어서 성형 날의 변형된 형상을 나타내는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 냉매관의 제조 공정의 흐름을 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,20 : 지지 브라켓트 12,22 : 삽입공 30 : 냉매관

32 : 핀 33 : 절곡부 51 : 이송장치

52 : 가열장치 53 : 랙 54 : 냉매관

55 : 성형 날

Claims (7)

1. 냉매관을 가열하면서 소정의 길이만큼 이송시킨후 정지시키는 제 1단계;

   랙이 상기 냉매관과 접촉할 때까지 근접이동하는 제 2단계;

   소정의 피치와 높이의 나사형상의 핀을 형성하기 위하여 랙은 산높이만큼 추가로 내측으로 이동하면서 소정 각도만큼 회전하며 동시에 냉매관은 일정거리 추가로 이동하는 제 3단계;

   랙이 현위치를 유지하면서 일정각도 회전하고 냉매관은 상기 핏치의 배수만큼 이동하는 제 4단계;

   랙이 초기위치로 복원하는 제 5단계로 이루어 진 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매관의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1단계는 관 표면 유도 가열 장치를 이용하여 냉매관을 가열하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매관의 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 4단계는 랙에 구비된 다수개의 성형 날중에서 첫번째 성형 날과 마지막 성형 날까지의 거리의 일정배수만큼 냉매관이 추가로 이동하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매관의 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제 4단계는 랙이 대략 90도씩 시계방향과 반 시계방향으로 회전 하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매관의 제조 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 랙은 다수개의 성형날이 부착된 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매관의 제조 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 성형날은 그 형상이 다각뿔 형태인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매관의 제조 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 성형날은 다각뿔의 변이 곡선인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉매관의 제조 방법.