KR100635811B1 - 핀-관 일체형 증발기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핀-관 일체형 증발기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 내측면에 다수의 그루브가 형성되고 다단으로 절곡 형성되는 2열의 냉매관 사이에 경사진 서펀린 형상의 냉각핀을 일체로 형성하고; 상기 냉각핀의 표면에 전열면적 확장부가 형성되며; 상기 냉매관의 양단부에 지지대를 형성함으로써 루버 가공시 상기 냉각핀에 대한 전열면적을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 이로인해 냉매관을 포함한 증발기 전체의 전열면적 증대에 따른 열전달 성능의 향상을 가져오는 효과가 있다.

냉매관, 그루브, 냉각핀, 냉각핀 성형부재, 압출, 절곡기어, 돌출부

Description

핀-관 일체형 증발기 및 그 제조방법{Evaporator and manufacturing method thereof}

도 1은 종래 핀-관형 증발기의 일 례를 나타낸 사시도.

도 2는 종래 핀-관 일체형 증발기의 일 례를 나타낸 사시도.

도 3은 도 2의 "A"부 확대도.

도 4는 도 2의 B-B선 단면도.

도 5a,도 5b는 종래 핀-관 일체형 증발기의 제조과정중에 요부가 되는 단계를 설명하기 위한 것으로서,

도 5a는 압출 상태를 나타낸 사시도.

도 5b는 프레스 금형 작업을 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명에 의한 핀-관 일체형 증발기를 나타낸 사시도.

도 7은 도 6의 "C"부 확대도.

도 8은 도 6의 D-D선 단면도.

도 9는 본 발명에 의한 프레스 금형 작업을 나타낸 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:냉매관 2:냉각핀

3:지지대 4:그루브

5:냉각핀 성형부재 6,7:절곡기어

8:압출기 9:전열면적 확장부

9a:돌출부(Dimple) 10:홈

11:돌기

본 발명은 핀-관 일체형 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핀-관 일체형 증발기의 제조를 위하여 내측에 다수의 그루브가 형성된 2열의 냉매관 사이에 냉각핀 성형부재를 일체로 압출한 후, 상기 냉각핀 성형부재를 경사각을 이루는 서펀틴 형상의 냉각핀으로 성형하는 루버 가공시 상기 냉각핀에 대한 전열면적을 증대시킬 수 있도록 한 핀-관 일체형 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고나 에어컨 등은 압축-응축-팽창-증발의 과정을 연속적으로 행하는 냉동사이클의 원리에 따라 냉매를 상태 변화시켜 고내의 식품을 냉동 및 냉장 보관하거나 냉방시키게 되는 것으로서, 상기 증발기는 외부의 열을 흡수하여 냉각시키는 기능을 수행한다.

도 1은 종래 증발기의 일 례를 나타낸 사시도로서, 상기 증발기는 1개의 동파이프를 사형(巳型)으로 반복 절곡하여 다단을 이루는 2열로 형성된 냉매관(100)의 외측에, 알루미늄 재질의 평판체로 된 다수의 냉각핀(200)이 일정 간격으로 다 수 고정되고, 상기 냉매관(100)의 양단부는 지지대(300)에 의하여 지지되는 핀-관형 열교환기로서, 상기 냉매관(100)은 냉각핀(200)에 의하여 공기와 열교환 면적이 확대되는 것이며, 이로써 열교환 효율이 증대된다.

그러나, 이러한 핀-관형 증발기는 냉매관(100)에 일일이 다수의 냉각핀(200)들을 삽입한 후, 상기 냉매관(100)의 확관작업에 의하여 냉매관(100)에 대한 냉각핀(200)의 고정이 이루어지므로 제작과정이 복잡한 문제점이 있었다.

또한, 상기 냉매관(100)과 냉각핀(200)은 동과 알루미늄의 이종 재질로 형성되어 있기 때문에 장시간 경과후에는 각 재질의 전위차가 발생하게 되고, 이러한 전위차는 전위차 부식을 급격히 진행시키게 됨으로써 열교환기의 수명 단축을 초래하는 문제점이 있었다.

이에 따라 근래에는 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 냉각핀과 냉매관이 일체로 된 핀-관 일체형 증발기가 제안된 바 있다.

도 2는 종래의 핀-관 일체형 증발기의 일 례를 나타낸 사시도로서, 이 증발기는 사형으로 반복 절곡되어 다단의 2열로 형성된 냉매관(1)의 사이에 냉각핀(2)이 일체로 압출 성형된 것이며, 지지대(3)에 의하여 상기 냉매관(1)의 양단부가 지지되도록 구성되어 있다.

상기 냉매관(1)과 냉각핀(2)은 알루미늄의 동재질로 형성되어 압출 성형에 의해 일체로 형성되는 것이며, 상기 냉각핀(2)은 도 3에 도시된 바와 같이 루버링(Louvering)작업에 의하여 수평방향에 대하여 75°∼90°로 세워진 서펀틴(Serpentine) 형상이고, 상기 루버링 작업시에는 착상과 열전달 성능이 고려된다.

그리고, 관-핀의 압출 가공시에는 도 4에 도시된 바와 같이 냉매관(1) 내에 열전달 보상을 위한 그루브(Groove)(4)를 동시에 성형하게 된다.
이러한 관-핀 일체형 증발기는 냉매관(1)과 냉각핀(2)이 동재질로 되어 있기 때문에 이종 재질에 의한 전위차로 발생되는 전위차 부식의 염려가 없으며, 용접부위도 최소화할 수 있고, 압출후의 추가 형상 작업, 예컨대 냉각핀 가공이나 벤딩 작업이 냉매관의 외부에서 수행되므로 유분, 수분, 오물과 같은 불순물의 잔존 가능성이 거의 없는 장점이 있다.

삭제

이와같은 관-핀 일체형 증발기는 도 5a에 도시된 바와 같이 압출기(8)에 의해서 냉매관(1)의 사이에 알루미늄으로 된 동재질의 냉각핀 성형부재(5)가 일체로 압출되는 것이며, 상기 냉각핀 성형부재(5)를 도 5b에 도시된 바와 같이 프레스 가공에 의하여 약 75°∼90°사이의 각도로 절곡된 다수개의 냉각핀(2)을 연속 반복적으로 형성하도록 되어 있고, 상기 냉각핀(2)의 성형작업은 프레스와 절곡기어(6)(7)를 이용한다.

한편, 상기한 바와 같은 증발기를 포함한 열교환기의 중요한 성능지표중의 하나는 공기측 열저항을 줄이고, 핀과 관 사이의 접촉 열저항을 최소화하며, 총합열전달계수를 크게 하여 보다 큰 열전달 성능을 얻는데 있는 것으로서, 이에 대한 구체적인 구현이 요구된다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 그 목적은 핀-관 일체형 증발기의 제조를 위하여 내측에 다수의 그루브가 형성된 2열의 냉매관 사이에 냉각핀 성형부재를 일체로 압출한 후, 상기 냉각핀 성형부재를 경사각을 이루는 서펀틴 형상의 냉각핀으로 성형하는 루버 가공시 상기 냉각핀에 대한 전열면적을 증대시킬 수 있도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 상기 냉각핀의 전열 면적을 확대하기 위하여 루버 가공시 냉각핀의 표면에 다수의 돌출부를 형성할 때, 상기 돌출부에 의하여 증발기를 통과하는 공기의 흐름이 저해되지 않도록 배치 구성하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 내측면에 다수의 그루브가 형성되고 다단으로 절곡 형성되는 2열의 냉매관 사이에 경사진 서펀린 형상의 냉각핀을 일체로 형성하고; 상기 냉각핀의 표면에 전열면적 확장부가 형성되며; 상기 냉매관의 양단부에 지지대를 형성하여서 된 것을 특징으로 한 핀-관 일체형 증발기가 제공된다.

또한, 상기 냉매관과 냉각핀은 알루미늄 재질로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전열면적 확장부는 냉각핀의 표면에 다수의 돌출부를 연속 반복적으로 형성하여서 된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 돌출부는 원형으로 형성되고, 상부측 돌출부와 하부측 돌출부가 서로 어긋나게 배치 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 내측면에 다수의 그루브가 형성된 2열의 냉매관 사이에 냉각핀 성형부재를 일체로 압출 성형하는 제1 단계와; 상기 냉각핀 성형부재를, 경사진 서퍼린 형상의 냉각핀으로 형성되게 하는 루버 가공시 상기 냉각핀의 표면에 전열면적 확장부가 동시에 형성되게 하는 제2 단계와; 상기 냉각핀이 일체로 형성된 냉매관을 다단으로 절곡하는 제3 단계와; 상기 냉매관의 양단부에 지지대를 조립하는 제4 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 단계는 상.하부 절곡기어의 사이에, 양측에 냉매관이 일체로 형성된 냉각핀 성형부재를 연속적으로 통과시켜 가공하는 프레스 금형 작업에 의해서 이루어지고, 상기 프레스 금형 작업은 냉각핀의 표면에 전열면적 확장부를 형성하기 위한 가공수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각핀의 표면에 전열면적 확장부를 형성하기 위한 가공수단은 상.하부 절곡기어를 구성하는 각 치형의 면상에 서로 대응되는 다수의 홈과 돌기를 형성하여 이들의 압축에 의하여 냉각핀의 표면에 돌출부가 형성되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절곡기어의 홈과 돌기는 원형으로 형성되고, 그 각각의 홈과 돌기는 상.하부가 서로 어긋나게 배치 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명한다.

통상의 핀-관 일체형 증발기는 도 2에 도시된 바와 같이 알루미늄 재질로 된 2열의 냉매관(1)이 다단으로 절곡 형성되어 양측의 지지대(3)에 의해서 지지되고, 상기 2열의 냉매관(1) 사이에 역시 알루미늄 재질로 된 냉각핀(2)이 일체로 형성된 구조로 되어 있다.

상기 냉매관(1)과 냉각핀(2)은 압출 성형에 의해서 일체로 형성되는 것이며, 상기 냉각핀(2)은 프레스 금형 작업에 의한 루버 가공에 의해서 경사진 서펀틴 형상의 냉각핀(2)으로 형성된다.

이러한 핀-관 일체형 증발기에 있어, 본 발명은 도 6에 도시된 바와 같이 냉각핀(2)에 전열면적 확장부(9)가 형성된 것을 특징으로 하는 것이며, 상기 전열면적 확장부(9)는 냉각핀(2)의 표면에 원형의 돌출부(9a)를 다수 형성한 것으로 구성된다.

이와같이 구성된 본 발명은 다음과 같은 방법에 의해서 제조되는 것으로서, 이를 단계별로 구체적으로 설명하면 후술한 바와 같다.

제1 단계는 일반적인 핀-관 일체형 증발기의 제조 공정과 같이 2열의 냉매관(1) 사이에 판상의 냉각핀 성형부재(5)가 일체로 형성되도록 압출 성형하는 단계로서, 압출 성형시 상기 냉매관(1)의 내측면에, 냉매관(1) 내부의 열전달 보상을 위한 그루브(4)가 동시에 형성된다. 여기서, 상기 냉매관(1)과 냉각핀(2)은 알루미늄 소재로 형성된다.(도 5a 참조.)

제2 단계는 상기 제1 단계에 의해서 양측에 냉매관(1)이 일체로 형성된 냉각핀 성형부재(5)를 평판부가 경사진 서펀린(Serpentine)형상, 즉 사형(巳型)으로 형 성하는 루버(Louver) 가공에 의한 프레스 금형 작업에 의해서 냉각핀(2)을 형성하는 단계로서, 이를 위해 도 9에 도시된 바와 같이 한 쌍의 절곡기어(6)(7)가 상.하로 구비된다.

이때 냉각핀(2)의 표면에 전열면적 확장부(9), 즉 다수의 원형 돌출부(9a)를 동시에 형성하기 위한 가공수단으로서 절곡기어(6)(7)의 각 치형의 면상에는 서로 대응되는 홈(10)과 돌기(11)가 형성된다.

이같이 구성된 상기 절곡기어(6)(7)의 사이로, 양측에 냉매관(1)이 일체로 형성된 냉각핀 성형부재(5)를 연속적으로 공급하게 되면, 상기 냉각핀 성형부재(5)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 경사진 서펀린 형상으로 각각의 냉각핀(2)이 형성됨과 동시에 상.하부 절곡기어(6)(7)의 각 치형의 면상에 서로 대응되게 형성된 홈(10)과 돌기(11)의 압축에 의해서 냉각핀(2)의 표면에 다수의 돌출부(9a)가 연속 반복적으로 형성되는 것이다.

그리고 상기 돌출부(9a)는 도 8에 도시된 바와 같이 원형으로 형성되고, 증발기의 내부를 통과하는 공기의 흐름에 방해되지 않도록 상부측 돌출부와 하부측 돌출부가 서로 어긋나게 배치 구성되는 것으로서, 이를 위해 상기 상.하부 절곡기어(6)(7)의 각 치형의 면상에 서로 대응되게 형성되는 홈(10)과 돌기(11)도 서로 어긋나게 배치 구성하였다.

제3 단계는 상기한 바와 같이 냉각핀 성형부재(5)를 프레스 금형 작업에 의해서 루버 구조를 가지면서 다수의 돌출부(9a)가 연속 반복적으로 형성된 냉각핀(2)이 형성된 냉매관(1)을 통상의 증발기와 같이 절곡기를 이용하여 다단으로 절곡 형성하는 단계로서, 상기 냉각핀(2)도 냉매관(1)을 따라 함께 절곡되는 것은 당연하다.

제4 단계는 제3 단계에 의해서 냉각핀(2)이 일체로 형성되고 절곡기를 이용하여 다단으로 절곡 형성된 냉매관(1)을 안정적으로 지지하기 위해서 상기 냉매관(1)의 양측에 지지대(3)를 조립하는 단계이고, 이로써 핀-관 일체형 증발기의 제조를 위한 일련의 작업을 완료하게 되는 것이다.

상기한 바와 같은 방법에 의해서 제조된 본 발명의 돌출부(9a)는 루버 가공시 대략 2∼5 mm의 지름으로 형성되나, 증발기의 용량이나 설계에 따라 지름의 변경은 가능하고, 대체로 루버의 전열면적을 40∼50% 증대시킬 수 있게 되고, 이에 따라 관을 포함한 전체 전열면적이 30%의 증가됨으로써 기존의 일체형 증발기와 동일한 외곽 체적에서 30%의 열전달 성능의 향상을 기대할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 핀-관 일체형 증발기의 제조를 위하여 내측에 다수의 그루브가 형성된 2열의 냉매관 사이에 냉각핀 성형부재를 일체로 압출한 후, 상기 냉각핀 성형부재를 경사각을 이루는 서펀틴 형상의 냉각핀으로 성형하는 루버 가공시 상기 냉각핀에 대한 전열면적을 증대시킬 수 있도록 함으로써 냉매관을 포함한 증발기 전체의 전열면적 증대에 따른 열전달 성능의 향상을 가져오는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상기 냉각핀의 전열 면적을 확대하기 위하여 루버 가공시 냉각핀의 표면에 다수의 돌출부를 형성할 때, 상기 돌출부에 의하여 증발기를 통과 하는 공기의 흐름이 저해되지 않도록 배치 구성함으로써 기기의 성능 유지와 신뢰성을 확보할 수 있는 효과도 갖게 된다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 내측면에 다수의 그루브가 형성되고 다단으로 절곡 형성되는 2열의 냉매관 사이에 경사진 서퍼린 형상의 냉각핀을 일체로 형성하고, 상기 냉각핀의 표면에 전열면적 확장부가 형성되며, 상기 냉매관의 양단부에 지지대를 형성함에 있어서,

   상기 전열면적 확장부는 냉각핀의 표면에 다수의 돌출부를 연속 반복적으로 형성하여서 된 것을 특징으로 한 핀-관 일체형 증발기.
3. 제2항에 있어서,

   상기 돌출부는 원형으로 형성되고, 상부측 돌출부와 하부측 돌출부가 서로 어긋나게 배치 구성한 것을 특징으로 한 핀-관 일체형 증발기.
4. 삭제
5. 내측면에 다수의 그루브가 형성된 2열의 냉매관 사이에 판상의 냉각핀 성형부재가 일체로 형성되도록 압출 성형하는 제1 단계와; 상기 냉각핀 성형부재를, 경사진 서퍼린 형상의 냉각핀으로 형성되게 하는 루버 가공시 상기 냉각핀의 표면에 전열면적 확장부가 동시에 형성되게 하는 제2 단계와; 상기 냉각핀이 일체로 형성된 냉매관을 다단으로 절곡하는 제3 단계와; 상기 냉매관의 양단부에 지지대를 조립하는 제4 단계로 이루어짐에 있어서,

   상기 제2 단계는 상.하부 절곡기어의 사이에, 냉매관이 양측에 일체로 형성된 냉각핀 성형부재를 연속적으로 통과시켜 가공하는 프레스 금형 작업에 의해서 이루어지고, 상기 프레스 금형 작업은 냉각핀의 표면에 전열면적 확장부를 형성하기 위한 가공수단을 포함하는 것을 특징으로 한 핀-관 일체형 증발기의 제조방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 냉각핀의 표면에 전열면적 확장부를 형성하기 위한 가공수단은 상.하부 절곡기어를 구성하는 각 치형의 면상에 서로 대응되는 다수의 홈과 돌기를 연속 반복적으로 형성하여 이들의 압축에 의하여 냉각핀의 표면에 돌출부가 형성되도록 한 것을 특징으로 한 핀-관 일체형 증발기의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,

   상기 절곡기어의 홈과 돌기는 원형으로 형성되고, 그 각각의 홈과 돌기는 상.하부가 서로 어긋나게 배치 구성된 것을 특징으로 한 핀-관 일체형 증발기의 제조 방법.

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