KR100701345B1 - 턴핀형 응축기 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 턴핀형응축기에 관한 것으로서, 열교환 효율을 높이기 위하여 내부공간으로 유체가 유동하는 튜브와 상기 튜브의 둘레로 나선형으로 감기며 소정의 폭을 갖는 주름진 턴핀으로 이루어진 턴핀형 응축기에 있어서, 상기 턴핀을 알루미늄재질로 이루어지며, 상기 튜브와 결합되는 턴핀의 일측은 헤밍(hemming)됨을 특징으로 하는 턴핀형응축기에 관한 것이다.

턴핀내측, 턴핀외측부, 갈바륨(Galvalume)도금처리

Description

턴핀형 응축기 및 그의 제조방법 {Turn-Fin Type Condenser}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 턴핀형 응축기의 사시도

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 턴핀형 응축기의 단면도

도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 턴핀형 응축기의 단면도

도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 턴핀형 응축기의 단면도

도 5a는 본 발명의 제4실시예에 따른 턴핀형 응축기의 일부를 나타낸 부분 투영도

도 5b는 도5a의 A-A'를 나타낸 단면도

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 턴핀형응축기에 적용되는 턴핀을 제조하는 롤포밍장치 및 턴핀의 제조공정을 나타낸 도면

본 발명은 응축열교환기로 이용되는 턴핀형응축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열교환 효율이 우수한 턴핀형응축기에 관한 것이다.

일반적으로 응축기란 압축기에서 토출된 고온, 고압의 기체상태의 냉매의 열을 상온하의 공기 및 냉각수 중에 방출시켜 응축, 액화시켜주는 기기로서 그 형태 에 따라서 와이어형과 턴핀형 응축기로 나누어진다.

한편, 턴핀형응축기는 냉매가 통과하는 튜브와 튜브의 열교환 표면적을 높이기 위하여 상기 튜브의 둘레를 따라 나선형으로 감겨있는 핀(fin)으로 이루어진 형태의 응축기를 말한다.

종래의 턴핀형응축기를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

종래의 턴핀형응축기는 냉매가 통과하는 튜브와 상기 튜브를 통과하는 냉매와 외부공기 사이의 열교환을 촉진시키기 위하여 튜브의 외부에 부착되는 턴핀으로 이루어진다. 턴핀은 튜브와 외부공기와 접촉면적을 넓히도록 튜브의 외주면에 나선형태로 밀착되어 감겨지며, 이때 상기 접촉면적을 최대화하기 위해 주름진 형태로 되어 있다.

또한, 턴핀이 튜브에 밀착되어 감겨지면 열전달효율을 더욱 증가시키고, 턴핀을 안정적으로 튜브에 고정시키기 위해 브레이징(brazing)처리에 의해 튜브와 턴핀을 좀 더 밀착시키기도 한다.

그러나 상술한 종래의 턴핀형응축기는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 상기 종래의 턴핀형응축기에 사용되는 턴핀은 그 소재로서 스틸(steel)을 채택하였으나, 재질 특성상 열교환효율을 개선하는 데에는 한계를 갖는 문제점이 있었다.

둘째, 상기 종래의 턴핀형응축기에 사용되는 튜브와 턴핀은 내식성이 양호하지 못하여 부식방지를 위해 별도의 표면코팅을 하여야 하는 문제점이 있었다.

셋째, 상기 종래의 턴핀형응축기에 있어서, 주름진 형태의 턴핀을 튜브에 감 는 과정에서 턴핀과 튜브의 마찰이 발생하며, 이때, 튜브의 외주면에 형성되어 있는 상술한 부식방지를 위해 표면코팅층이 훼손되고 그 결과 턴핀형응축기 자체의 내구성이 악화되는 문제점이 있었다.

넷째, 상기 종래의 턴핀형응축기에 있어서, 턴핀을 튜브에 감는 과정 또는 튜브에 감겨 있는 경우에는 턴핀의 형상이 튜브와 결합된 일측부분(이하, 턴핀 내측부라 함)과 반대편 일측부분(이하, '턴핀외측부'라 함)의 둘레길이에 있어서 차이가 발생한다. 즉, 턴핀에 형성되어 있는 주름부가 벌어지면서 상기 턴핀외측부는 신장되고 일정 한도 이상 벌어지면 상기 턴핀외측부에서부터 균열이 생기는 문제점이 있었다.

다섯째, 상기 종래의 턴핀형 응축기에 있어서, 턴핀을 튜브에 감는 과정에서는 턴핀내측부는 스틸소재의 턴핀과 튜브의 마찰로 인한 진동이 상술한 턴핀외측부에 전달되어, 해당 부분에서 균열이 발생하는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 우수한 열교환효율을 갖는 턴핀형응축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 양호한 내식성을 갖는 턴핀형응축기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 턴핀을 튜브에 감는 과정은 물론 응축기를 사용하는 중에도 턴핀의 파손을 방지할 수 있는 구조를 갖는 턴핀형응축기를 제공하는 것 이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 내부공간으로 유체가 유동하는 튜브와 상기 튜브의 둘레로 나선형으로 감기며 소정의 폭을 갖는 주름진 턴핀으로 이루어진 턴핀형응축기에 있어서, 상기 턴핀은 알루미늄재질로 이루어지며, 상기 튜브와 결합되는 턴핀의 일측은 헤밍(hemming)됨을 특징으로 하는 턴핀형응축기를 제공한다. 여기서, 상기 턴핀 일측의 반대측부는 헤밍(hemming)처리되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 턴핀일측부와 턴핀반대측부는 모두 헤밍(hemming)처리되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 하나의 다른 실시형태에 따르면, 제1롤러에 의해 핀부재의 양쪽 끝단을 상부로 가절곡하는 가공단계, 상기 제1롤러에 의해 상부로 가절곡된 핀부재의 양쪽 끝단을 직사각형 모양의 돌출부를 갖는 제2롤러에 의해 가절곡하여 가공면에 대하여 수직형상으로 가절곡되도록 하는 가공단계, 상기 제2롤러에 의해 가공면에 수직형상으로 가절곡된 핀부재의 양측을 제3롤러에 의해 핀부재의 중심부로 가절곡된 형상으로 이루어지도록 가공하는 단계, 상기 제3롤러에 의해 가공된 핀부재의 양측을 제3롤러보다 폭이 좁은 제4롤러에 의해 핀부재의 중심부로 가절곡정도를 심화시키는 가공단계, 그리고 상기 제4롤러에 의해 가공된 핀의 양측을 제5롤러에 의해 핀부재의 중심부에 밀착시키는 마무리 단계로 제조되는 핀과 상기 핀을 주름진 형태로 하여 튜브의 외부에 나선형으로 감아서 턴핀형응축기를 제조하는 방법 이 제공된다.

따라서, 본 발명에 의하면 열교환효율이 높으면서도 내식성이 양호한 턴핀응축기를 제공하는 것이 가능하다. 나아가, 튜브에 턴핀을 감는 과정에서 턴핀과 튜브의 마찰로 인한 튜브외주면의 코팅의 훼손 및 턴핀외측부의 파손을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 상기 턴핀형응축기에 사용되는 턴핀을 용이하고 신속하게 제작할 수 있다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 턴핀형 응축기의 사시도이다. 이를 참조하여 본 발명에 따른 턴핀형 응축기를 설명하면 다음과 같다. 본 실시예에 따른 턴핀형 응축기는 냉매가 내부로 통과하며, 튜브의 외주면에는 부식방지를 위해 갈바륨(Galvalume)코팅처리가 되어있는 튜브(100)와 상기 튜브에 나선형으로 감기면서 밀착되는 일정한 폭을 갖는 주름진 형태이며, 알루미늄 재질로 이루어진 턴핀(200)으로 구성된다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

턴핀은 알루미늄 소재로 되어 있으므로, 그 소재 특성상 열전달율이 우수하여 주위의 유체와 활발한 열교환을 한다. 또한, 알루미늄소재의 특성상 양호한 내식성을 갖고 있어서 부식방지를 위한 별도의 표면코팅처리를 하지 않아도 된다. 또한, 튜브의 외주면은 갈바륨도금코팅처리가 되어 있어 튜브가 부식되는 것을 방지한다. 여기서, 갈바륨(Galvalume) 합금이란 중량비율로 55%의 알루미늄과 40~45%의 아연 및 기타 불순물로 이루어진 합금으로서 매우 높은 내식성을 갖는다.

도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 턴핀형 응축기의 단면도이다. 이를 참조하여, 본 실시예에 따른 턴핀형 응축기를 설명하면 다음과 같다. 본 실시예의 기본적인 구성은 상술한 제1실시예와 같다. 다만, 본 실시예에서는 상술한 실시예와는 달리 턴핀내측부(210)가 헤밍되어 있다. 이때, 헤밍되어 있는 부분은 라운드형상으로 되어있는 것이 바람직하다 .

상기에서 설명한 본 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

턴핀내측부가 헤밍되어 있어서 턴핀내측부와 튜브의 외주면 사이의 마찰이 감소하여 턴핀을 튜브에 감는 과정에서, 상기 갈바륨코팅면의 훼손이 방지된다. 또한, 상기 마찰로 인한 진동도 최소화되어 진동에 의한 턴핀의 변형 또는 턴핀외측부(220)의 균열도 방지할 수 있다. 나아가, 상기 턴핀튜브의 헤밍되어 있음으로 인해 튜브와 턴핀의 접촉면적이 증가하므로 턴핀응축기의 운전중에 튜브와 턴핀상이 의 열교환효율이 증가한다.

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 턴핀형 응축기의 단면도이다. 이를 참조하여 본 실시예에 따른 턴핀형 응축기를 설명하면 다음과 같다.

본 실시예의 기본적인 구성은 제 1 실시예와 같다. 다만, 본 실시예에서는 상술한 실시예와는 달리 턴핀외측부(220)가 헤밍되어 있는 것을 특징으로 한다. 이때, 헤밍되어 있는 부분은 라운드형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.

상기에서 설명한 본 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

턴핀외측부가 헤밍되어 있어서 턴핀을 감는 과정에서 발생하는 진동 및 부채 꼴형상으로 펼쳐지는 턴핀외측부의 신장으로 인한 턴핀외측부의 균열이 방지된다. 또한, 턴핀외측부에 균열이 이미 발생한 경우에도 균열이 악화되는 것을 방지된다.

상세히 설명하면 턴핀외측부에 형성되어 있는 헤밍방향은 턴핀외측부가 신장(伸張)되는 둘레방향과는 엇갈려 있으며, 헤밍의 결과 턴핀외측부는 그 둘레방향으로의 강도가 증가하게 된다. 따라서, 턴핀을 감는 과정에서 발생하는 진동 및 턴핀이 부채꼴형상으로 펼쳐지면서 나타나는 턴핀외측부에서의 균열의 발생 및 악화가 방지된다.

도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 턴핀형 응축기의 단면도이다. 한편, 도 5a는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 턴핀형 응축기의 일부를 나타낸 부분 투영도이며, 도 5b는 도 5a의 A-A'단면을 도시한 단면도이다.

이를 참조하여 본 발명의 제 4 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 실시예는 상술한 제 1 실시예와 기본적으로 동일하며, 튜브(100)에 감기는 턴핀내측부(210)와 턴핀외측부(220)가 모두 헤밍가공되어 있는 것을 특징으로 하며, 헤밍되는 부분은 라운딩형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.

상기에서 설명한 본 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

턴핀내측부가 헤밍되어 있어서, 상술한 제 2 실시예와 마찬가지로 턴핀내측부와 결합되는 튜브의 외주면의 코팅층의 훼손을 방지할 수 있을 뿐 아니라, 턴핀외측부도 헤밍되어 있음으로 인해 효과적으로 턴핀외측부의 균열발생 및 균열의 악화를 방지할 수 있다.

구체적으로는 턴핀내측부가 헤밍가공되어 있어, 튜브와 접촉하는 턴핀내측부 의 표면상태가 개선된다. 그 결과 턴핀을 튜브에 감는 과정에서 턴핀과 튜브의 마찰이 감소되고, 이로 인해 턴핀에 전달되는 진동이 최소화된다.

또한, 턴핀을 감는 과정에서 턴핀이 부채꼴모양으로 펼쳐지면서 나타나는 턴핀외측부의 신장이 억제된다. 이러한 상기 작용은 턴핀내측부와 턴핀외측부가 모두 헤밍되어 있을 때에 최대화된다.

또한, 턴핀외측부가 헤밍되어 있음으로 인해 상술한 제 3 실시예와 마찬가지로 턴핀외측부에서 균열이 발생한 경우에도 균열현상이 심화되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 턴핀형 응축기에 적용되는 턴핀을 제조하는 롤러장치 및 턴핀의 제조공정을 나타낸 도면이다. 도면을 기준으로 하여 위에서부터 차례로 롤러의 측면, 롤러가공면, 각 롤러에서 가공직후의 핀부재의 단면을 각 가공단계마다 대응되도록 도시하였다.

이를 참조하여 제 4 실시예에 따른 턴핀형 응축기에 적용되는 턴핀의 제조방법을 설명하도록 한다.

본 실시예에 적용되는 턴핀을 제조하기 위하여는 기본적으로 4개의 롤러장치로 구성되는 롤포밍장치(Roll Forming unit)가 제공된다.

한편, 이하에서 설명하는 '가절곡'이라는 용어는 가공과정에서 임시로 절곡되는 것을 표현하기 위하여 사용하기로 한다.

이하에서는, 핀부재(80)가 가공되는 순서에 따라 상기 롤포밍장치를 구성하는 각각의 롤러장치의 구조를 설명하도록 한다.

우선, 제 1 롤러장치는 상기 가공방향에 수직으로 상하배치되는 2개의 롤로 구성되며, 상기 핀부재와 접촉하는 가공면의 중앙은 평평하게 돌출되어 있으며, 가공면의 좌,우 양단은 상향으로 경사지게 형성되어 있는 상부롤(11)과 그에 대응되는 오목한 구조를 갖는 평면한 가공면을 구비하고 있는 하부롤(11')로 이루어져 있다.

한편, 제 2 롤러장치는 상기 제 1 롤러장치 의해 가공된 핀부재를 상향으로 'ㄷ'자모양이 되도록 가절곡하기 위한 장치로서, 가공면이 하향으로 직사각형 모양으로 되어 있는 상부롤(22)과 그에 대응되는 오목한 구조를 갖는 평평한 가공면을 구비하고 있는 하부롤(22')로 이루어져 있다.

한편, 제 3 롤러장치는 상기 제 2 롤러에 의해 가공된 핀부재를 그 내측으로 밴딩(bending)하기 위한 장치로서, 가공면의 중앙이 상향으로 오목한 홈이 형성되어 있으며, 상기 가공면은 전체적으로 하향으로 돌출되어 있는 상부롤(33)과 상기 상부롤에 대응되는 오목한 구조를 가지며 평평한 가공면을 구비한 하부롤(33')로 이루어져 있다.

한편, 제 4 롤러장치는 제 3 롤러를 통과한 핀부재의 밴딩된 양측을 납작하게 하기 위한 마무리 가공단계에 사용되는 장치로서, 상기 제 3 롤러의 상부롤과 기본적인 형태는 동일하나, 상기 상부롤보다 상향으로 형성되어 있는 오목한 홈의 깊이가 좁고, 롤의 폭도 좁은 상부롤(44)과 그에 대응되며 평형한 가공면을 갖는 하부롤(44')로 이루어져 있다.

한편, 경우에 따라서는 상기 제 4 롤러장치를 통과한 핀부재의 가절곡된 양 측을 핀부재의 내측에 완전히 압착하기 위한 장치로서, 가공면이 하향으로 직사각형 모양으로 되어 있는 상부롤(55)과 그에 대응되는 오목한 구조를 갖는 평평한 가공면을 구비하고 있는 하부롤(55')롤을 구비한 제5롤러장치를 부가할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 턴핀형응축기에 적용되는 턴핀의 제조방법을 설명한다.

우선 상기 롤포밍장치에 진입하는 핀부재는 제 1 롤러장치에 의해 중앙부가 눌리면서 핀부재의 양측이 상향으로 가절곡된다. 그 다음 상기 가절곡된 핀부재의 양측은 제 2 롤러장치에 의해 상향으로 직각이 되게 절곡되어 'ㄷ'자 형상이 되게 한다.

또한, 상기 'ㄷ'자 형상으로 형성된 핀부재의 양측은 제3롤러장치에 의해 핀부재의 내측으로 밴딩된다. 그 다음, 상기 내측으로 절곡된 핀부재는 제4롤러장치에 의해 핀부재의 내측으로 더욱 납작하게 밴딩된다.

한편, 상기 제 4 롤러장치에 의해 가공된 핀부재는 제 5 롤러장치에 의해 핀부재의 절곡된 부분을 핀부재 내측으로 밀착시켜서 핀부재의 양측을 라운드형상이 되게 하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 턴핀형 응축기 및 그의 제조방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 의하면, 핀이 알루미늄재질로 되어 있어, 핀에 의한 열교환효율이 증가된다. 또한, 핀이 알루미늄소재라서 별도의 코팅처리를 필요로 하지 않고, 튜브는 갈바륨코팅처리 되어 있어서 제품 전체에 표면코팅처리를 하지 않아도 되기 때문에 표면코팅공정이 단순해져서 턴핀응축기의 전체제조공정에 있어서 시간과 비용이 절감된다.

둘째, 본 발명에 의하면, 튜브의 외주면과 결합되는 핀의 일측, 즉 턴핀내측부가 헤밍됨을 인해 튜브의 외부에 형성되어 있는 코팅층을 훼손하지 않으므로, 튜브를 핀에 감는 공정으로 인해 도금처리된 튜브의 내식성이 악화되는 것을 방지할 수 있으며, 뿐만 아니라, 턴핀내측이 헤밍되어 있어서 튜브와 턴핀의 접촉면적이 증가되어 열교환효율이 향상된다.

셋째, 본 발명에 의하면, 턴핀내측부가 헤밍처리가 되어 있어서, 턴핀이 튜브에 감기면서 형성되는 턴핀내측부와 턴핀외측부의 둘레길이의 차이 및 턴핀을 튜브에 감는 과정에서 발생하는 진동으로 인한 턴핀외측부에서의 균열로 인한 턴핀의 파손을 방지할 수 있다.

넷째, 본 발명에 따른 제조방법에 의하면, 상기 턴핀내측부와 턴핀외측부의 헤밍작업을 간이하고 신속하게 할 수 있다.

Claims (8)

1. 내부공간으로 유체가 유동하는 튜브와 상기 튜브의 둘레로 나선형으로 감기며 소정의 폭을 갖는 주름진 턴핀으로 이루어진 턴핀형 응축기에 있어서, 상기 턴핀은 알루미늄재질로 이루어지며, 상기 튜브와 결합되는 턴핀의 일측은 헤밍(hemming)됨을 특징으로 하는 턴핀형응축기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브와 결합되는 턴핀의 일측의 반대측은 헤밍(hemming)됨을 특징으로 하는 턴핀형응축기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브와 결합되는 턴핀의 일측과 그 반대측 모두 헤밍(hemming)됨을 특징으로 하는 턴핀형응축기.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 헤밍되는 부분은 라운드(Round)형으로 됨을 특징으로 하는 턴핀형응축기.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 튜브의 외면에는 갈바륨합금이 도금됨을 특징으로 하는 턴핀형응축기.
7. 제 1 롤러장치에 의해 핀부재의 양쪽 끝단을 상부로 가절곡하는 제 1 단계;

   상기 핀부재의 가절곡된 부분을 직사각형 모양의 돌출부를 갖는 제 2 롤러장치에 의해 절곡하는 제 2 단계;

   상기 핀부재의 양측을 제 3 롤러장치에 의해 핀부재의 내측으로 밴딩(bending)하는 제 3 단계;

   상기 핀부재의 양측을 제 4 롤러장치에 의해 핀부재의 내측으로 납작하게 밴딩하는 제 4 단계; 그리고

   상기 핀부재를 튜브의 외부에 나선형으로 감는 제 5 단계를 포함하여 이루어지는 턴핀형 응축기의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 제 4 단계는 상기 납작하게 밴딩된 핀부재의 양측을 제 5 롤러장치에 의해 끝단이 라운드(Round)형상을 이루면서 핀부재의 내측에 밀착되도록 가압하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 턴핀형응축기의 제조방법.

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