KR100556761B1

KR100556761B1 - 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 제조장치 및 그 제조방법 및 이를 통해 제작한 핀-튜브 일체형 열교환기의냉각핀 구조

Info

Publication number: KR100556761B1
Application number: KR1020030017159A
Authority: KR
Inventors: 조남수; 이장석; 지성
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2006-03-10
Also published as: KR20040082570A

Abstract

본 발명은 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 제조장치 및 그 제조 방법 및 이를 통해 제작한 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 구조에 관한 것으로, 본 발명은 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, 스퍼기어방식으로 맞물리도록 배치하여 두 기어 사이로 핀형성부를 길이방향으로 통과시켜 상기 핀형성부의 중앙부위를 연속으로 절개 또는 절개하면서 15~45°굽혀 냉각핀을 가(假)형성하는 제1 핀가공부와, 제1 핀가공부의 후위에서 헬리컬기어방식으로 맞물리도록 배치하여 두 기어 사이로 핀형성부를 길이방향으로 통과시키면서 상기 냉각핀을 85~90°더 굽히는 제2 핀가공부로 구성함으로써, 헬리컬기어어를 사용하여 핀형성부에 냉각핀을 2단계로 형성함에 따라 상기 냉각핀을 신속하게 제작할 수 있고 냉각핀의 파손없이 루버각도를 높여 공기의 유동저항을 줄일 수 있다.

Description

핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 제조장치 및 그 제조 방법 및 이를 통해 제작한 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 구조{COOLING FIN MANUFACTURING APPARATUS FOR FIN AND TUBE SOLID TYPE HEAT EXCHANGER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF AND COOLING FIN STRUCTURE FOR FIN AND TUBE SOLID TYPE HEAT EXCHANGER}

도 1은 선출원한 핀-튜브 일체형의 증발기를 보인 사시도,

도 2는 선출원한 증발기에서 냉각핀 제작과정을 설명하기 위해 보인 개략도,

도 3은 선출원한 증발기에서 냉각핀 제작과정을 개략적으로 보인 블록도,

도 4는 본 발명 핀-튜브 일체형 증발기에서 냉각핀 형성과정을 설명하기 위해 보인 개략도,

도 5는 도 4의 "A"부를 상세히 보인 평면도 및 단면도,

도 6은 도 4의 "B"부를 상세히 보인 평면도 및 단면도,

도 7은 본 발명 증발기에서 냉각핀 제작과정을 개략적으로 보인 블록도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1 : 냉매관 1a : 관부

1b : 핀형성부 2 : 냉각핀

10 : 제1 핀가공부 11,12 : 상측,하측 스퍼기어

11a,12a : 회전축 20 : 제2 핀가공부

21,22 : 상측,하측 헬리컬기어 21a,22a : 회전축

본 발명은 핀-튜브 일체형 열교환기에 관한 것으로, 특히 냉각핀을 간편하고 빠르며 안정적으로 제작할 수 있는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 제조장치 및 그 제조 방법 및 이를 통해 제작한 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 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(12)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 굽힌 다수 개를 연속하여 형성하고 있다.

냉매관 지지대(3)는 복수 개의 지지대몸체(3a)를 측면투영시 사각형 모양으로 형성하고, 양측 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 도 2에서와 같이 냉각핀(2)의 상하 양측에 여러 단계(도면에선 4단계)의 냉각핀제작장치(4a,4b,4c,4d)를 구비한 후 단계별로 루버각도를 높여가면서 상기한 냉각핀(2)을 제작하고 있다.

예컨대, 도 2 및 도 3에서와 같이 스퍼기어 방식으로 맞물린 제1 냉각핀제작장치(4a)의 사이에 상기한 냉매관(1)의 핀형성부(1b)가 통과하도록 하고 제1단계(S1)에서는 루버를 절개 형성한 후 제2 냉각핀제작장치(4b)로 이송하여 제2단계(S2)에서는 약 15~30°의 루버각도를 형성한다. 다음, 제3 냉각핀제작장치로 이송한 냉각핀을 제3단계(S3)에서는 약 40~60°정도의 루버각도를 형성한 후 마지막으로 제4 냉각핀제작장치(4d)로 이송하여 제4단계(S4)에서는 약 70~75°의 루버각도를 형성하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 선출원한 핀-튜브 일체형 증발기에 있어서는, 전술한 바와 같이 여러 단계의 제작단계(S1→S2→S3→S4)를 거쳐야 하므로 냉각핀(2)을 제작하는데 소요되는 시간이 과도하여 생산성이 낮아지는 문제점이 있었다.

또, 이와 같은 과정을 거쳐 냉각핀(2)을 제작한다고 하더라도 마지막 단계(S4)에서의 제4 냉각핀제작장치(4d)가 핀형성부(1b)의 찢겨짐을 고려하여 최대 루버각도를 대개 75°안팎으로 제한함에 따라 공기의 유동저항을 가중시키는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 핀-튜브 일체형 열교환기가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 냉각핀을 짧은 시간에 제작할 수 있으면서도 공기의 유동저항을 줄이기 위하여 냉각핀의 루버각도를 높일 수 있는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 제조 장치 및 그 제조 방법 및 이를 통해 제작한 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 구조를 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, 스퍼기어방식으로 맞물리도록 배치하여 두 기어 사이로 핀형성부를 길이방향으로 통과시켜 상기 핀형성부의 중앙부위를 연속으로 절개 또는 절개하면서 소정의 루버각도만큼 굽혀 냉각핀을 가(假)형성하는 제1 핀가공부와, 제1 핀가공부의 후위에서 헬리컬기어방식으로 맞물리도록 배치하여 두 기어 사이로 핀형성부를 길이방향으로 통과시키면서 상기 냉각핀을 소정의 루버각도만큼 더 굽히는 제2 핀가공부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 제조 장치를 제공한 다.

또, 앞선 제1 핀가공부를 이용하여 냉매관의 핀가공부 중앙부위를 냉매관의 폭방향으로 냉매관의 길이방향을 따라 연속으로 절개하는 동시에 15~45°범위에서 루버링하여 냉각핀을 가형성하는 제1 단계와, 앞선 제2 핀가공부를 이용하여 가형성한 냉각핀을 85~90°범위에서 루버링하여 냉각핀을 완성하는 제2 단계로 수행하는 것을 특징으로 하는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 제조 방법.

또, 냉매를 안내하도록 소정의 직경으로 압출 형성한 양측 냉매관의 외주면 사이에 핀형성부를 일체로 연장 형성하고, 그 핀형성부의 중앙부위를 연속으로 절개하면서 상기 핀형성부의 폭방향에 대해 7~30°정도까지 기울어지게 굽혀 냉각핀을 형성하는 것을 특징으로 하는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 제조 장치 및 그 제조 방법 및 이를 통해 제작한 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명 핀-튜브 일체형 증발기에서 냉각핀 형성과정을 설명하기 위해 보인 개략도이고, 도 5는 도 4의 "A"부를 상세히 보인 평면도 및 단면도이며, 도 6은 도 4의 "B"부를 상세히 보인 평면도 및 단면도이고, 도 7은 본 발명 증발기에서 냉각핀 제작과정을 개략적으로 보인 블록도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 핀-튜브 일체형 증발기의 냉각핀 제조 장치는, 냉매관(1)의 관부(1a)와 함께 일체로 압출 형성한 핀형성부(1b)의 중앙부위에 길이방향을 따라 다수 개의 냉각핀(2)을 가제작하는 제1 핀가공부(10)와, 제1 핀가공부(10)의 후위에 배치하여 상기 냉각핀(2)을 임의의 각도만큼 더 굽히는 제2 핀가공부(20)로 구성한다.

제1 핀가공부(10)는 도 4에서와 같이 냉매관(1)의 이송경로를 기준으로 상하 양측에 배치하여 그 사이로 통과하는 핀형성부(1b)의 중앙영역을 절개하는 동시에 도 5의 (a)에서와 같이 정면투영시 핀형성부(1b)의 평면을 기준으로 약 15~45°정도까지의 각도만큼 굽힐 수 있도록 상측 스퍼기어(11)와 하측 스퍼기어(12)가 맞물려 이루어진다.

이를 위해, 상측 스퍼기어(11)와 하측 스퍼기어(12)는 핀형성부(1b)를 사이에 두고 각각의 회전축(11a)(12a)이 핀형성부(1b)의 이송방향과 교차하는 방향으로 평행하게 위치하여 별도의 연동부재(미도시)에 의해 함께 회전하도록 이루어진다.

상측 스퍼기어(11)와 하측 스퍼기어(12)는 그 치열 규격을 동일하게 형성하여 냉각핀(2)의 상반부와 하반부 길이를 동일하게 형성하는 것이 바람직하나 경우에 따라서는 양측 스퍼기어(11)(12)의 치열 규격을 상이하게 형성하여 냉각핀(2)의 상반부 길이와 하반부 길이를 달리 형성할 수도 있다.

여기서, 제1 핀가공부(10)를 거친 냉각핀(2)은 도 5의 (b)에서와 같이 냉각핀(2)을 평면투영시 핀형성부(1b)의 폭방향에 대해 평행하게 형성된다.

또, 제1 핀가공부(10)는 전술한 바와 같이 핀형성부(1b)를 폭방향으로 연속 절개후 굽힐 수도 있으나 경우에 따라서는 단순 절개만 할 수 있도록 설정할 수도 있다.

제2 핀가공부(20)는 도 4에서와 같이 냉매관(1)의 이송경로를 기준으로 상하 양측에 배치하여 그 사이로 통과하는 냉각핀(2)을 도 6의 (a)에서와 같이 정면투영 시 핀형성부(1b)의 평면을 기준으로 약 85~90°정도까지의 각도만큼 굽힐 수 있도록 상측 헬리컬기어(21)와 하측 헬리컬기어(22)로 이루어진다.

이를 위해, 상측 헬리컬기어(21)와 하측 헬리컬기어(22)는 모두 냉매관(1)의 길이방향으로 긴 원봉 모양으로 형성하되, 냉각핀(2)이 원활하게 인출될 수 있도록 출구측 치형의 직경이 입구측 치형의 직경 보다 작게 형성하는 것이 바람직하다.

또, 상측 헬리컬기어(21)와 하측 헬리컬기어(22)는 핀형성부(1b)를 사이에 두고 각각의 회전축(21a)(22a)이 냉각핀(2)의 이송방향과 일치하는 방향으로 평행하게 위치하여 별도의 연동부재(미도시)에 의해 함께 회전하도록 이루어진다.

또, 상측 헬리컬기어(21)와 하측 헬리컬기어(22)는 상기한 상측 스퍼기어(11)와 하측 스퍼기어(12)의 치열 규격을 따라 동일한 규격으로 형성하는 것이 바람직하다.

여기서, 제2 핀가공부(20)을 거친 냉각핀(2)은 도 6의 (b)에서와 같이 평면투영시 냉각핀(2)의 폭방향에 대해 약 7~30°기울어지게 형성된다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

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

즉, 도 4 및 도 7에서와 같이 먼저 제1 핀가공부(10)의 상하 양측 스퍼기어(11)(12) 사이로 냉매관(1)의 핀형성부(1b)를 통과시켜 그 핀형성부(1b)의 중앙에 냉각핀(2)을 소정의 형상대로 절개하는 동시에 도 5의 (a)에서와 같이 측면투영시 약 15~45°정도까지 굽힌다.(도 7의 S1) 이때, 냉각핀(2)은 도 5의 (b)에서 와 같이 평면투영시 냉각핀의 폭방향과 거의 평행하도록 형성한다.

여기서, 상측 스퍼기어(11)와 하측 스퍼기어(12)는 원판 형상으로 맞물림에 따라 냉매관(2)의 이송 경로를 기준으로 입구와 출구 부위가 맞물림 부위 보다 넓게 되어 냉각핀을 원활하게 이송할 수 있다.

다음, 도 4 및 도 7에서와 같이 제2 핀가공부(20)의 상하 양측 헬리컬기어(21)(22) 사이로 1차 가공된 냉각핀(2)을 통과시켜 그 냉각핀(2)을 도 6의 (a)에서와 같이 정면투영시 약 85~90°정도까지 굽힌다.(도 7의 S2) 이때, 냉각핀(2)은 도 6의 (b)에서와 같이 평면투영시 핀형성부(1b)의 폭방향을 기준으로 약 7~30°정도로 기울어지도록 형성한다.

여기서, 상측 헬리컬기어(21)와 하측 헬리컬기어(22)는 냉매관(1)의 길이방향과 평행한 원봉모양으로 형성하되 그 출구측 치형의 직경을 입구측 치형의 직경 보다 작게 형성함에 따라 냉각핀(2)이 형성된 냉매관(1)을 원활하게 인출할 수 있다.

이렇게 하여, 냉각핀을 신속하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라 냉각핀의 파손 없이 루퍼각도를 높여 공기의 유동저항을 줄일 수 있다.

본 발명에 의한 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 제조 장치 및 그 제조 방법 및 이를 통해 제작한 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 구조는, 헬리컬기어어를 사용하여 핀형성부에 냉각핀을 2단계로 형성함에 따라 상기 냉각핀을 신속하게 제작할 수 있고 냉각핀의 파손없이 루버각도를 높여 공기의 유동저항을 줄일 수 있다.

Claims

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,

스퍼기어방식으로 맞물리도록 배치하여 두 기어 사이로 핀형성부를 길이방향으로 통과시켜 상기 핀형성부의 중앙부위를 연속으로 절개 또는 절개하면서 소정의 루버각도만큼 굽혀 냉각핀을 가(假)형성하는 제1 핀가공부와,

제1 핀가공부의 후위에서 헬리컬기어방식으로 맞물리도록 배치하여 두 기어 사이로 핀형성부를 길이방향으로 통과시키면서 상기 냉각핀을 소정의 루버각도만큼 더 굽히는 제2 핀가공부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 제조 장치.
제1항의 제1 핀가공부를 이용하여 냉매관의 핀가공부 중앙부위를 냉매관의 폭방향으로 냉매관의 길이방향을 따라 연속으로 절개하는 동시에 15~45°범위에서 루버링하여 냉각핀을 가형성하는 제1 단계와,

제1항의 제2 핀가공부를 이용하여 가형성한 냉각핀을 85~90°범위에서 루버링하여 냉각핀을 완성하는 제2 단계로 수행하는 것을 특징으로 하는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 제조 방법.
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냉매를 안내하도록 소정의 직경으로 압출 형성한 양측 냉매관의 외주면 사이에 핀형성부를 일체로 연장 형성하고, 그 핀형성부의 중앙부위를 연속으로 절개하면서 상기 핀형성부의 폭방향에 대해 7~30°정도까지 기울어지게 굽혀 냉각핀을 형성하는 것을 특징으로 하는 핀-튜브 일체형 열교환기의 냉각핀 구조.