KR100970896B1 - 열교환기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 튜브에 핀을 형성한 후, 벤딩하여 전체 열교환기를 구성함으로써 단일 튜브를 이용하여 나선형태의 연속적인 유로를 형성할 수 있어 내부 냉매 흐름을 원활히 하고, 압력강하량을 낮출 수 있으며, 종래 열교환기의 구성 시 파이프 용접으로 인한 냉매 리크 가능성이 없으고, 특히, 연성의 알루미늄이 압연압착에 의해 핀의 방열부가 경질화 됨으로써 손상없이 밴딩되어 제작이 용이한 열교환기에 관한 것이다.
열교환기, 벤딩, 폴딩 냉매, 유로, 일체형

Description

열교환기{Heat exchanger}
본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 튜브에 핀을 형성한 후, 벤딩하여 전체 열교환기를 구성함으로써 단일 튜브를 이용하여 나선형태의 연속적인 유로를 형성할 수 있어 내부 냉매 흐름을 원활히 하고, 압력강하량을 낮출 수 있으며, 종래 열교환기의 구성 시 파이프 용접으로 인한 냉매 리크 가능성이 없으고, 특히, 연성의 알루미늄이 압연압착에 의해 핀의 방열부가 경질화 됨으로써 손상없이 밴딩되어 제작이 용이한 열교환기에 관한 것이다.
일반적으로 주변에서 흔히 접하는 냉동, 공조기기로는 냉장고, 히트펌프, 에어컨, 냉장기계 등이 있는데, 통상 상기 냉공조기기에는 열교환을 목적으로 다수의 열교환기가 채용된다.
특히, 냉장고의 냉장실 혹은 냉동실 내부에는 냉매와 공기와의 열교환을 담당하는 증발기가 구비되고, 냉장고 후면 하부 기계실 안쪽에는 응축기가 포함된다.
상기 증발기 또는 응축기의 열교환 능력은 냉장고의 사이클 성능에 지대한 영향을 미치는데, 응축기의 열교환효율이 우수한 경우 응축 효율을 높일 수 있어 전체적 냉방 사이클 효율과 에너지효율이 상승하게 되며, 증발기의 경우도 증발 온도를 낮추게 되므로 추가적인 성능 향상을 꾀할 수 있게 된다.
냉동기나 공조기기의 열교환기로서 종래에는 핀 플레이트형, 와이어 콘덴서형 또는 핀 코어형 열교환기 등이 주로 채용되었다.
핀 플레이트형 열교환기는 플레이트로 이루어진 튜브 사이에 플레이트 핀을 끼움 결합하고 이웃하는 튜브를 U자형 관을 이용하여 용접함으로써 연결하거나, 한 쌍의 헤더탱크에 상기 튜브의 양단이 삽입되어 브레이징함으로서 형성된다.
상기 핀 플레이트형 열교환기는 공정상의 복잡성으로 인해 작업성이 저하되어 생산성이 높지 않으며, 특히 상기 U자형 관을 이용하는 경우에는, 벤딩 용접부가 취약하여 내구성에 한계가 있으며, 상기 부분에서 냉매 유출될 수 있는 단점이 있다.
특히, 열교환기에 있어 내부 냉매가 유출되는 냉매의 리크(Leak) 문제는 기본적인 열교환기의 기능이 수행되지 않는 것으로서, 유지 및 보수에 큰 어려움을 주게 된다.
두 번째로, 상기 와이어 콘덴서형 열교환기는 냉장고와 소형의 냉장기계 응축기에 주로 사용되는 것으로 철(Fe) 소재의 튜브만을 벤딩하여 박스 형태로 만들되 표면에 전착도장을 한다. 그러나 와이어 콘덴서형 열교환기는 제조상의 장점은 있으나 전열면적이 타 열교환기에 비해 작아 방열 성능이 떨어진다는 단점이 있고, 전착도장으로 인하여 환경을 오염시키며 재활용이 전혀 되지 못한다는 단점이 있다.
세 번째로, 상기 핀 코어형 열교환기는 튜브의 외경을 일정 깊이로 절개한 후, 상기 절개부를 소정의 각도로 일으켜 세워 방열핀으로 만든 열교환기로서, 상기 방열핀은 용도에 따라 나선형으로 할 수 있다.
상기 핀 코어형 열교환기는 튜브와 나선형 핀이 일체로 형성되는 구조여서 별도의 절삭공정이 포함되어야 한다는 단점이 있다. 또한, 제조공정이 복잡하여 생산성이 저하되고, 복잡한 제조 장치를 사용하게 되므로 제조비의 상승 문제가 있다.
또한, 열교환기의 사용 용도에 따라서는 양끝을 마무리하기 위해 라운드형으로 처리할 필요가 있고, 이 때 수작업에 의한 용접이 필수적이어서 작업 효율이 저하된다는 단점도 있다.
한편, 최근 들어 생산성이 크게 향상된 나선형 핀튜브(spiral finned tube) 방식의 열교환기가 제안되었다. 도 1에 종래의 전형적인 나선형 핀튜브를 도시하였다. 상기 나선형 핀튜브는 튜브(10) 외주면에 핀 스트립(fin strip)을 세워 나선형으로 감아 핀(20)을 형성하는 방식의 열교환기로 핀(20)을 형성함에 있어 공정이 단절되지 않고 지속적으로 유지될 수 있다는 장점이 있다. 그러나 종래의 나선형 핀튜브의 핀(20) 상에는 제조상 필수적으로 주름(21, crimp)이 잡힌다는 단점이 있었다.
상기 주름은 열교환기를 지나는 공기측의 유동저항을 급격하게 증가시키는 단점이 있다.
특히, 열교환 면적을 증대시키기 위하여 핀(20) 높이를 크게 하는 경우 주름 의 형성은 커지고 불규칙적이 되어 전열성능이 향상되지 않게 된다.
또한, 핀(20)과 튜브(10) 간에 접촉저항을 줄이기 위해 핀 용접을 하여야 하거나, 핀이 부착되는 위치에 나선형의 표면처리를 해야 되는 경우도 있어 생산성이 예상보다 저하되는 문제점이 있었다.
상술한 종래의 열교환기는 전체 제품을 구성하기 위해서는 열교환기를 구성하는 튜브를 형성한 후, 조립, 브레이징 등과 같은 용접 등의 공정이 필수적이어서, 냉매 리크의 위험성을 줄이고, 내구성을 높이기 위한 방안이 필요하며, 이에 따라 생산성 역시 낮아지는 문제점이 있다.
특히, 종래의 열교환기는 대부분 스틸 재질로 이루어지는데 내구성을 높일 수 있는 반면에 각 구성을 일체화하기 위해서는 브레이징이 필수적이어서 작업성이 저하되며 열교환성능에 제한이 있는 단점이 있다.
이에 반해, 스틸보다 열교환성능이 높은 연한 재질로 이용될 경우에는 열교환효율을 높이고, 작업성을 높일 수 있는 반면에, 각 구성이 외력에 의해 쉽게 변형되어 내구성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.
또한, 별도의 브라켓을 이용하는 경우에 상기 핀의 형태가 변형될 수 있으며, 안정적으로 전체 제품을 고정할 수 없는 문제점이 있다.
따라서 종래에 비하여 전열면적을 충분히 확보하고 리크의 위험성을 줄여 냉매 흐름을 원활히 함으로써 열교환효율을 향상시킬 수 있으면서도, 제조가 용이한 새로운 방식의 열교환기가 요구되고 있다.
더불어, 냉매의 압력강하량을 줄여 냉매를 순환하기 위하여 추가되는 에너지의 소모 없이 냉매의 흐름을 원활히 하여 안정적으로 시스템을 구동할 수 있는 열교환기가 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 벤딩하는 간단한 방법으로서, 열교환기 전체 영역에 걸쳐 단일 유로를 형성함으로써 냉매가 원활히 유동될 수 있어 유동저항을 줄이고, 열교환성능을 높인 열교환기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 열교환기를 제조하기 위하여 용접과 같은 방법이 이용되지 않으므로 냉매 리크의 위험성을 최소화할 수 있으며, 제조가 용이하여 생산성을 보다 향상할 수 있는 열교환기를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 목적은 튜브 및 핀 조립체를 내부에 포함하는 고정수단이 구비됨으로써 핀의 변형없이 내구성을 보다 향상할 수 있으며, 상측에서 하측방향으로 냉매의 흐름을 보다 원활히 함으로써 냉매 압력강하량을 낮출 수 있고, 냉매 유동량을 늘려 열교환성능을 보다 높인 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 열교환기(1000)는 일측에 냉매가 유입되는 유입부(111) 및 배출되는 배출부(112)가 형성되며, 내부가 중공되어 냉매가 유동되는 관형태의 튜브(110); 상기 튜브(110)의 외주를 감싸도록 형성되는 접촉부(121)와, 상기 접촉부(121)에 대략 직각 형상으로 절곡되어 전열면적으로 작용하는 방열부(122)를 포함하는 핀(120); 및 상기 유입부(111) 및 배출부(112)를 제외한 상기 튜브 및 핀 조립체(100)를 내부에 포함하며 공기가 유동되도록 일정영역이 중공되는 고정수단(200); 을 포함하여 형성되되, 상기 튜브(110) 및 핀(120) 조립체(100)가 벤딩(Bending)함으로써 하나의 튜브(110)를 이용하여 냉매가 유동되는 연속적인 유로를 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열교환기(1000)는 상기 유입부(111) 및 배출부(112)가 상기 고정수단(200)의 일측면 상측 및 하측에 각각 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 튜브 및 핀 조립체(100)는 하측 방향으로 일정 각도 기울어진 나선 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 튜브 및 핀 조립체(100)는 높이방향으로 상기 핀(120)이 서로 밀착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정수단(200)은 내측면에 상기 튜브 및 핀 조립체(100)의 위치가 이동되지 않도록 상기 핀(120)과 핀(120) 사이에 위치되는 위치고정부(220)가 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 위치고정부(220)는 높이방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 열교환기(1000)는 중심축을 기준으로 회전되어 상기 핀(120)의 일측면을 지지하되, 외주연의 상부 또는 하부의 일정 영역이 외측으로 돌출되는 성형롤러(310)와, 상기 성형롤러(310)의 타측 면에 밀착되어 상기 성형롤러(310)를 지지하는 지지롤러(320)를 이용하여 상기 핀(120)의 접촉부(121)와 방열부(122)가 압연압착형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 열교환기(1000)는 원판의 외주연을 따라 수직으로 가압테(422)가 연속형성된 플라이휠(420)과, 상기 핀(120)을 사이에 두고 상기 플라이휠(420)을 지지하는 스핀들(410)에 의해 상기 핀(120)의 방열부(122)가 압연압착되어 상기 튜브(110)에 감아 부착되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 열교환기(1000)는 상기 가압테(422)의 테두리에 마찰면(423)이 형성되어 상기 핀(120)의 접촉부(121)를 튜브(110) 측으로 압연압착하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열교환기(1000)는 상기 튜브(110) 및 핀(120)이 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 열교환기는 튜브 및 핀 조립체를 벤딩함으로써 전체 열교환기 영역에 걸쳐 하나의 튜브를 이용하여 단일 유로를 형성함으로써 이종 구조의 접합에 따른 냉매 리크의 문제점을 차단할 수 있으며, 중력방향으로 냉매가 유동됨으로써 냉매의 유동저항을 줄여 냉매 압력강하량을 줄일 수 있고, 이에 따라 냉매 흐름을 원활히 하여 열교환성능을 보다 높인 효과가 있다.
특히, 본 발명의 열교환기는 알루미늄 재질로 튜브 및 핀을 형성함에 따라 종래의 스틸 재질을 이용한 것에 비하여 열전도율을 향상함으로써 열교환효율을 보다 높일 수 있는 장점이 있으며, 벤딩이 용이하여 작업성을 높이면서도 압연압착기계적 공정을 행함으로 알루미늄의 연성이 경질화 되어 핀부분이 내구성을 향상할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 열교환기는 튜브의 외주면을 감싸도록 형성되는 접촉부와, 상기 접촉부에 대략 직각 형상으로 주름지지 않은 방열부를 갖는 핀을 이용함으로써 생산이 용이하며, 핀 피치를 조절하여 다양한 방열 성능을 갖도록 할 수 있는 장점이 있다.
또, 본 발명의 열교환기는 튜브 및 핀 조립체를 내부에 포함하는 고정수단이 구비됨으로써 핀의 변형없이 내구성을 보다 향상할 수 있으며, 상측에서 하측방향으로 냉매의 흐름을 보다 원활히 함으로써 냉매 압력강하량을 낮출 수 있고, 냉매 유동량을 늘려 열교환성능을 보다 높인 열교환기를 제공하는 것이다.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 열교환기(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 열교환기의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 열교환기의 튜브 및 핀 조립체 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 열교환기의 튜브 및 핀 조립체 부분 단면도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 열교환기의 횡단면도 및 종단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 열교환기의 제조 방법을 나타낸 단계도이며, 도 8 및 도 9는 본 발명의 열교환기의 튜브 및 핀 조립체 제조를 나타낸 도면이다.
본 발명의 열교환기(1000)는 튜브(110)와 핀(120)으로 형성되는 튜브 및 핀 조립체(100)와, 상기 튜브 및 핀 조립체(100)를 지지하는 고정수단(200)을 포함하여 형성된다.
이 때, 본 발명의 열교환기(1000)는 상기 튜브 및 핀 조립체(100) 자체가 벤딩함에 따라 전체 열교환기(1000)를 구성함에 따라 단일 유로를 형성한다.
상기 튜브(110)는 냉매가 유동되는 관형태로 형성되며, 단일 관을 이용하여 전체 열교환기(1000)를 구성하므로, 길이방향으로 길게 형성되며, 핀(120) 형성 작업이 용이하도록 원형 단면을 갖는 것이 바람직하다.
이 때, 상기 튜브(110)는 일측에 냉매가 유입되는 유입부(111) 및 배출되는 배출부(112)가 형성된다.
상기 튜브(110)는 열교환성능을 확보도록 열전달율이 높으며, 이 후, 일정 형태를 통해 벤딩되도록 일정 힘에 의해 휘어질 수 있는 정도의 연성을 갖는 재질이 이용되어야 한다.
상기 핀(120)은 상기 튜브(110)의 외부를 감싸도록 형성되어 방열성능을 보다 높일 수 있도록 하는 구성으로서, 이 때, 상기 핀(120)은 상기 튜브(110)의 외주를 감싸도록 형성되는 접촉부(121); 및 상기 접촉부(121)에 대략 직각 형상으로 절곡되어 전열면적으로 작용하는 방열부(122)를 포함한다.
본 발명의 열교환기(1000)는 상기 핀(120)과 튜브(110)의 접촉면적을 넓힐 수 있는 접촉부(121)가 형성됨에 따라 벤딩 작업에 의한 들뜸 현상을 방지하고, 상기 튜브(110)와 핀(120)의 접착력을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 열교환기(1000)는 상기 핀(120)의 방열부(122)에 주름이 없 어 열교환기(1000) 외부를 유동하는 열교환매체(공기)의 흐름을 방해하지 않음에 따라 열교환성능을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기 튜브(110)의 외주면에 핀(120)이 밀착되도록 하여 조립된 튜브 및 핀 조립체(100)를 일정 형태를 갖도록 벤딩하고, 전체 열교환기(1000) 형상을 갖추도록 제조된다.
이를 통해, 본 발명의 열교환기(1000)는 단일 튜브(110)를 이용함에 따라 내부의 냉매 유동을 원활히 하고, 냉매가 유출될 가능성을 차단할 수 있는 장점이 있다.
종래의 열교환기(1000)는 상기 튜브(110)가 복수개 형성되고, 브레이징 등과 같은 용접방법을 이용하여 상기 복수개의 튜브(110)가 서로 연통되도록 함에 따라 서로 다른 구성의 접합 영역의 내구성이 저하되어 상기 부분에서 냉매가 리크될 가능성이 높았다.
그러나 본 발명의 열교환기(1000)는 전체 냉매 유동과정에서 단일 구성(튜브(110))을 벤딩하여 열교환영역을 형성함에 따라 리크 가능성을 없앨 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 열교환기(1000)는 상기 튜브 및 핀 조립체(100)가 하측 방향으로 일정 각도 기울어진 나선 형태로 형성된다.
이 때, 공기 흐름방향으로 상기 튜브 및 핀 조립체(100) 영역에 전체적으로 열교환이 이루어질 수 있도록 가로방향으로 길게 형성되고, 세로방향으로 전열 및 후열이 인접되도록 형성되며, 나선형태로 연장되어 높이방향으로 복수개의 튜브가 위치된다.
또한, 상기 튜브 및 핀 조립체(100)는 높이방향으로 상기 핀(120)이 서로 밀착되도록 형성되으로써 열전달효율을 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 튜브(110)의 양단부에 형성되는 유입부(111) 및 배출부(112)는 상기 고정수단(200)의 일측으로 돌출형성되며, 상기 유입부(111) 및 배출부(112)가 동일한 면에서 형성됨으로써 작업 공정이 용이하도록 한다.
본 발명의 열교환기(1000)는 상기 튜브 및 핀 조립체(100)가 하측방향으로 일정각도 경사지게 형성되고, 상기 유입부(111)가 상기 고정수단(200) 일측면의 상측에 상기 배출부(112)가 동일면(상기 유입부(111)가 형성되는 고정수단(200)의 일측면) 하측에 형성됨으로써 중력에 의해 냉매가 용이하게 유동됨으로써 냉매의 압력강하량을 최소화할 수 있고, 냉매의 유동량이 증대되어 열교환효율을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.
이 때, 본 발명의 열교환기(1000)는 튜브 및 핀 조립체(100)의 튜브(110) 및 핀(120)의 형성 직경, 가로, 세로 및 높이 길이 등을 용이하게 조절함으로써 다양한 사이즈의 열교환기를 제조할 수 있으며, 적정 열교환성능을 갖는 열교환기(1000)를 쉽게 제조할 수 있는 장점이 있다.
상기 핀(120)의 방열부(122) 길이는 상기 튜브(110) 내경의 90 내지 110 %로 형성되고, 상기 핀(120)은 높이방향으로 접하도록 벤딩됨으로써, 공기 유동방향(도면에서 가로방향)으로 대부분 영역에서 튜브(110) 및 핀(120) 또는 핀(120) 및 튜브(110)가 형성됨으로써 유동되는 공기가 용이하게 튜브(110) 내부의 냉매와 열교 환될 수 있다.
특히, 상기 핀(120) 방열부(122) 길이가 상기 튜브(110) 내경과 대략 같게 형성됨으로써 벤딩이 용이하며, 상기 핀(120)이 높이방향으로 맞닿아 열교환효율을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.
상기 고정수단(200)은 벤딩된 튜브 및 핀 조립체(1000)의 형태를 고정하는 수단으로서, 상기 튜브(110)의 양단부(유입부(111) 및 배출부(112) 형성 영역)를 제외한 튜브 및 핀 조립체(100)를 내부에 포함하는 함체 형태로 형성된 예를 도시하였다.
이 때, 상기 고정수단(200)은 공기의 유동이 가능하도록 양측 면에 중공부(210)가 형성된다.
상기 고정수단(200)은 상기 튜브 및 핀 조립체(100)가 삽입된 후, 개방된 영역을 밀폐하도록 별도의 구성이 체결되어 고정될 수 있으며, 높이방향으로 서로 밀착되는 튜브 및 핀 조립체(100)를 사방에서 고정함으로써 핀(120)의 변형 없이 안정적으로 튜브 및 핀 조립체(100)의 형태를 유지할 수 있도록 한다.
또한, 상기 고정수단(200) 내부에서 벤딩된 튜브 및 핀 조립체(100)의 위치가 이격되지 않도록 상기 핀(120)과 핀(120) 사이에 위치고정부(220)가 더 형성될 수 있다.
상기 위치고정부(220)는 공기의 흐름을 방해하지 않도록 공기가 유동되는 방향의 양측면의 일부 또는 전체에(도면에서 상기 유입부(111) 및 배출부(112)가 형성되는 면과 대향하는 측에 형성된 예를 도시하였다.) 형성될 수 있다.
상기 위치고정부(220)는 높이방향으로 길게 형성되며, 높이방향으로 위치되는 튜브(110) 외측면의 핀(120) 사이에 위치되어 전체 튜브 및 핀 조립체(100)가 이동되지 않도록 한다.
본 발명의 열교환기(1000)는 상기 튜브(110) 및 핀(120)이 알루미늄 재질로 형성되어 기존의 스틸 재질의 열교환기와 비교하여 제조가 용이하면서도 열교환효율을 보다 향상할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 열교환기(1000)는 상기 튜브(110) 및 핀(120)이 알루미늄 재질로 이용됨에 따라 튜브(110) 및 핀(120) 조립체가 벤딩되어 나선형태의 냉매 유로를 형성하도록 할 수 있는 장점이 있다.
그러나 알루미늄은 연한 재질로서, 상기 핀(120)의 접촉부(121) 및 방열부(122)가 형성되거나 벤딩과정에서 변형될 수 있으나 본 발명의 열교환기(1000)는 상기 핀(120)의 형성(핀(120)의 접촉부(121) 및 방열부 형상) 및 상기 핀(120)을 튜브(110)에 부착하는 경우에 압연압착의 기계적 공정을 행함으로써 경질화된 핀(120)의 응력에 의해 변형을 방지하며, 벤딩 공정이 용이하도록 할 수 있다.
이를 위하여 본 발명의 상기 열교환기(1000)는 상기 핀(120)의 접촉부(121) 및 방열부(122) 형성 시, 성형롤러(310)와 지지롤러(320)를 이용하여 압착압연성형되도록 한다.
상기 성형롤러(310)는 중심축을 기준으로 회전되어 상기 핀(120)의 일측면을 지지하되, 외주연의 상부 또는 하부의 일정 영역이 외측으로 돌출되는 구성으로서, 상기 "ㄱ"자 형태로 핀(120)의 접촉부(121)와 방열부(122) 전체의 절곡된 외측과 접촉된다.
상기 지지롤러(320)는 상기 성형롤러(310)의 타측 면에 밀착되어 상기 성형롤러(310)를 지지하는 구성으로서, 상기 핀(120)의 접촉부(121)와 방열부(122) 전체의 절곡된 내측과 접촉된다.
더불어, 본 발명의 열교환기(1000)는 상기 튜브(110) 및 핀(120) 조립체의 제조 시, 상기 성형롤러(310) 및 지지롤러(320)를 이용하여 접촉부(121) 및 방열부(122)가 형성된 핀(120)이 그 형태를 그대로 유지하면서 상기 튜브(110)에 부착되도록 한다.
이를 위하여 상기 핀(120)의 방열부(122)는 일측에서 원판의 외주연을 따라 수직으로 가압테(422)가 연속형성된 플라이휠(420)과 접촉되며, 타측에서 스핀들(410)과 접촉되어 가압부착된다.
또한, 이 때, 상기 가압테(422)의 테두리에 마찰면(423)이 형성되어 상기 핀(120)의 접촉부(121)를 튜브(110) 측으로 압연압착한다.
이 때, 상기 플라이휠(420)의 회전 시, 상기 튜브(110)는 일측방향으로 이송되어 연속적으로 핀(120)이 부착되도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 열교환기(1000)는 핀(120)의 형태 제조 및 핀(120)을 튜브(110)에 부착하는 과정에서 상기 핀(120)을 가압함으로써 알루미늄 특유의 연성 재질을 보다 경질화함으로써 내구성을 보다 높이면서도 벤딩공정을 통해 용이하게 튜브(110) 및 핀(120) 조립체를 형성할 수 있는 장점이 있으며, 경질화된 핀(120) 사이에 위치고정부(220)가 위치됨으로써 상기 위치고정부(220)에 의해 간단하게 전체 튜브 및 핀 조립체(100)를 용이하게 고정할 수 있는 장점이 있다.
도 10은 본 발명의 열교환기(1000)의 튜브(110) 및 핀(120) 조립체를 나타낸 도면으로, 상기 튜브(110) 및 핀(120) 조립체가 지그재그 형태로 벤딩되며, 유입부(111) 및 배출부(112)가 상측에 각각 형성된 예를 도시하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 열교환기(1000)는 상기 튜브(110) 및 핀(120) 조립체를 벤딩함으로써 다양한 유로를 갖도록 할 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명에 따른 열교환기(1000)의 제조 방법을 나타낸 단계도로, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 열교환기(1000)의 제조 방법을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 열교환기(1000) 제조 방법은 Sa) 튜브(110) 제조 단계(Sa); Sb) 튜브 및 핀 조립체(100) 제조 단계(Sb); Sc) 벤딩 단계(Sc); 및 Sd) 조립 단계(Se)를 포함한다.
상기 Sa) 튜브(110) 제조 단계(Sa)는 냉매가 유동가능하도록 내부가 중공된 튜브(110)를 형성하는 단계로서, 본 발명의 열교환기(1000) 제조 방법은 전체 열교환기(1000)가 단일 유로를 갖도록 형성되므로, 길이방향으로 길게 형성된다.
상기 Sb) 튜브 및 핀 조립체(100) 제조 단계(Sb)는 상기 튜브(110)를 일방향으로 이송하면서 상기 튜브(110)의 외주면에 접촉부(121) 및 방열부(122)를 갖는 핀(120)을 부착함으로써 수행된다.
이 때, 상기 튜브 및 핀 조립체(100) 제조 단계(Sb)는 상기 튜브(110)를 이송하기 위한 이송부; 상기 핀(120)의 접촉부(121) 및 상기 접촉부(121)에 대략 직각 형상을 갖는 방열부(122)를 갖도록 핀(120)을 성형하는 핀성형부; 상기 성형된 핀(120)을 상기 이송부를 통해 이송되는 튜브(110) 외주면에 견교하게 밀착하여 감아 부착하는 가공부를 포함하는 제조 장치를 이용할 수 있다.
이 때, 상기 이송부의 튜브(110) 이송속도를 조절하여 상기 핀(120)의 피치를 조절할 수 있다.
더욱 상세하게, 상기 핀성형부는 상기 핀(120)의 상부 도는 하부에 길이방향으로 길게 서로 직각인 접촉부(121)와 방열부(122)를 형성할 수 있도록 중심축을 기준으로 회전되며 상부 또는 하부의 일정 영역이 외측으로 돌출되어 상기 핀(120)의 일측면을 지지하는 성형롤러와 상기 성형롤러를 지지하며 상기 핀(120)의 타측 면에 밀착되는 지지롤러를 포함할 수 있다.
상기 Sc) 벤딩단계(Sc)는 상기 제조된 튜브 및 핀 조립체(100)를 벤딩하여 상기 열교환기(1000)의 형태를 형성하는 공정으로, 본 발명의 열교환기(1000)는 벤딩의 간단한 공정을 통해 기존 열교환기(1000)를 제조하기 위한 성형, 브레이징 등과 같은 복잡한 공정이 필요치 않아 공정을 개선하고, 제조 효율을 보다 높일 수 있는 효과가 있다.
이 때, 상기 열교환기(1000)는 나선 형태로 형성되며, 하측방향으로 일정각도 경사지게 형성된다.
상기 Sd) 조립 단계(Sd)는 상기 벤딩된 튜브 및 핀 조립체(100)를 상기 고정수단(200) 내부에 위치되도록 조립하여 견고한 열교환기(1000)를 제조하는 단계이다.
상기 조립 단계(Sd)에서 상기 위치고정부(220)는 상기 고정수단(200)에 일체화된 후, 상기 튜브 및 핀 조립체(100)가 안착되도록 하여 상기 고정수단(200)을 조립하는 간단한 공정으로 작업이 용이하도록 하는 것이 바람직하며, 본 발명의 열교환기(1000)는 알루미늄 재질을 이용한다 하더라도 상기 튜브 및 핀 조립체(100) 제조 단계(Sb) 및 상기 벤딩단계(Sc)를 통해 상기 핀(120) 부분이 경질화됨으로써 내구성을 보다 높일 수 있으며, 간단하게 상기 위치고정부(220)를 조립함으로써 상기 위치고정부(220)에 의해 전체 움직임을 방지할 수 있는 장점이 있다.
종래의 브라켓을 이용한 경우에는 벤딩 단계와 조립 단계가 차례로 반복됨에 따라 핀(120) 형태의 변형이 유발될 수 있으며, 작업 공정이 추가되어 생산성이 저하되는 데 반해, 본 발명의 열교환기(1000)는 상기 튜브 및 핀 조립체(100)를 제조한 후, 상기 고정수단(200) 내부에 조립하는 간단한 공정을 통해 종래의 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 열교환기(1000)는 단일 튜브(110)를 이용하여 유로를 형성하며, 별도의 고정수단(200)에 의해 지지됨으로써 구성이 간단하고, 제조가 용이하여 생산성을 높일 수 있으며, 냉매 리크의 위험성을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 열교환기(1000)는 알루미늄 재질로 튜브(110) 및 핀(120)을 형성함에 따라 종래의 스틸 재질을 이용한 것에 비하여 열전도율을 향상함으로써 열교환효율을 보다 높일 수 있는 장점이 있으며, 벤딩이 용이하여 작업성을 높이면서도 압연압착에 의해 핀(120) 부분이 경질화되어 내구성을 향상할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
도 1은 종래의 나선형 핀튜브를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 열교환기의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 열교환기의 튜브 및 핀 조립체 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 열교환기의 튜브 및 핀 조립체 부분 단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 열교환기의 횡단면도 및 종단면도.
도 7은 본 발명에 따른 열교환기의 제조 방법을 나타낸 단계도.
도 8 및 도 9는 본 발명의 열교환기의 튜브 및 핀 조립체 제조를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 열교환기의 튜브 및 핀 조립체 다른 사시도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1000 : 본 발명의 열교환기
100 : 튜브 및 핀 조립체 110 : 튜브
111 : 유입부 112 : 배출부
120 : 핀 121 : 접촉부
122 : 방열부
200 : 고정수단 210 : 중공부
220 : 위치고정부
310 : 성형롤러 320 : 지지롤러
410 ; 스핀들 420 : 플라이휠
421 : 원판 422 : 가압테
423 : 가압테
Sa ~ Sd : 열교환기 제조 방법의 각 단계

Claims (10)

  1. 일측에 냉매가 유입되는 유입부(111) 및 배출되는 배출부(112)가 형성되며, 내부가 중공되어 냉매가 유동되는 관형태의 튜브(110);
    상기 튜브(110)의 외주를 감싸도록 형성되는 접촉부(121)와, 상기 접촉부(121)에 대략 직각 형상으로 절곡되어 전열면적으로 작용하는 방열부(122)를 포함하는 핀(120); 및
    상기 유입부(111) 및 배출부(112)를 제외한 상기 튜브 및 핀 조립체(100)를 내부에 포함하며 공기가 유동되도록 일정영역이 중공되며, 내측면에 상기 튜브 및 핀 조립체(100)의 위치가 이동되지 않도록 상기 핀(120)과 핀(120) 사이에 위치되는 위치고정부(220)를 포함하는 고정수단(200);
    을 포함하여 형성되되,
    상기 튜브(110) 및 핀(120) 조립체(100)가 벤딩(Bending)함으로써 하나의 튜브(110)를 이용하여 냉매가 유동되는 연속적인 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기(1000).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열교환기(1000)는 상기 유입부(111) 및 배출부(112)가 상기 고정수단(200)의 일측면 상측 및 하측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 튜브 및 핀 조립체(100)는 하측 방향으로 일정 각도 기울어진 나선 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 튜브 및 핀 조립체(100)는 높이방향으로 상기 핀(120)이 서로 밀착되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위치고정부(220)는 높이방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항 내지 제4항, 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열교환기(1000)는 상기 튜브(110) 및 핀(120)이 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6387597A (ja) * 1986-09-30 1988-04-18 Sakushiyon Gas Kikan Seisakusho:Kk 転圧成形帯又は、予押圧力帯付巻付フイン管熱交換装置
JP2005315521A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Denso Corp 熱交換装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6387597A (ja) * 1986-09-30 1988-04-18 Sakushiyon Gas Kikan Seisakusho:Kk 転圧成形帯又は、予押圧力帯付巻付フイン管熱交換装置
JP2005315521A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Denso Corp 熱交換装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101053172B1 (ko) * 2011-01-31 2011-08-02 (주)바오텍 열교환기 및 그 제조 방법

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