KR101255002B1 - 스파이럴핀 방식의 냉각관 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스파이럴핀(20) 방식의 냉각관(10)을 제조하는 방법에 있어서: 상기 스파이럴핀(20)을 이송롤러(31) 상으로 공급하여 이송하는 이송단계; 및, 상기 스파이럴핀(20)을 코일지그(37) 상으로 유도하여 냉각관(10) 상에 탄성적으로 권선하는 권선단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 이송단계는 후단부(33b)의 하류측 높이(H2)가 선단부(33a)의 상류측 높이(H1)보다 점차적으로 높게 형성되고 후단부(33b)의 폭은 선단부(33a)에서 후단부(33b)측으로 점차적으로 큰 폭(W)을 갖도록 형성된 성형날(33)에 의해 이송되는 스파이럴핀(20)의 적어도 일단을 절개하여 T형부(22) 또는 V형부(24) 중에서 선택되는 어느 하나의 형상으로 성형하고, 상기 권선단계는 이송대(36) 상에서 양측 코일지그(37)의 대향 거리와 각도를 조정한 상태로 냉각관(10)의 축 방향으로 동시에 이송하여 스파이럴핀(20)을 냉각관(10)에 권선하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 공조장치를 구성하는 증발기에 사용되는 냉각관의 제조시 고효율 구조의 나선형 핀을 연속적인 방식으로 형성하면서 부착하여 품질과 생산성 향상을 도모하는 효과가 있다.

Description

스파이럴핀 방식의 냉각관 제조방법{Method for manufacturing cooling tube with spiral fin}

본 발명은 냉각관의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 냉장고, 자동차 등의 공조장치를 구성하는 증발기에 사용되는 스파이럴핀 방식의 냉각관을 제조하는 방법에 관한 것이다.

통상적으로 냉장고, 자동차 등의 공조장치를 구성하는 증발기는 냉매의 순환 과정에서 주위의 공기로부터 잠열을 흡수하면서 주위의 온도를 내리는 기능품으로서 관의 외주면에 형성된 핀(Fin)의 구조 개량을 통한 열효율의 극대화를 도모하는 동시에 생산성을 향상하기 위한 노력이 이어지고 있다.

일예로, 한국 공개특허공보 제2000-0007016호의 "음료수 순간 냉각/살균장치"에 의하면, 패킹부재가 외감되도록 오목홈이 형성된 원통관과, 상기 원통관의 내부에 동심으로 설치되는 석영관과, 상기 석영관의 내주면에 감입되는 자외선 램프와, 살균시킬 물의 유로를 길게 하고 전열면적을 증대시키도록 설치되는 나선형상의 가이드수단과, 상기 원통관의 선단부측 개구부를 밀폐시키는 제1 덮개부재와, 상기 원통관의 기단부측개구부를 덮는 제2 덮개부재와, 상기 원통관의 외주면에 일정간격을 두고 권회되어 유로를 흐르는 물을 냉각시키는 증발기를 구비하는 구성을 제안한다. 이에 따라, 구성이 콤팩트하여 취급이 용이하며, 제조 코스트를 저감시킬 수 있는 효과를 기대한다.

한국 공개특허공보 제2001-0096496호의 "열교환 장치에 구비되는 냉각튜브"에 의하면, 냉매를 액화시키는 응축기를 포함하며, 상기 응축기는 냉매가 유입/유출되는 입구와 출구가 각각 형성되고, 소정위치에 환풍기가 장착되며, 상기 환풍기에는 외부와 연통되는 덕트가 연결되어 내부의 열을 유출시키는 케이스와, 상기 케이스 내부에 장착되어 상기 입구와 출구를 서로 연통시키며, 그 내부에 중공이 형성되어 냉매가 흐르는 관체부와, 그리고 상기 관체부와 동일한 재질로 형성되며, 상기 관체부의 외부면으로부터 일체로 돌출되어 나선방향을 따라 형성되며, 그 간격이 조밀하게 형성되는 다수개의 냉각핀을 구비한 냉매관을 포함한다. 이에 따라, 냉매관과 냉각핀의 재질 개선과 공기 접촉면적의 증대로 냉각효율을 향상하고, 응축기를 일체로 형성하여 크기를 소형화할 수 있는 효과를 기대한다.

그러나, 상기한 선행특허에 의하면 열효율을 보다 향상시키기 위한 나선구조에 있어서 개선의 여지가 크고, 세부적인 제조공정을 개시하지 않으므로 높은 생산성을 달성하기 미흡한 실정이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 냉장고나 자동차 등의 공조장치를 구성하는 증발기에 사용되는 냉각관의 제조시 고효율 구조의 나선형 핀을 연속적인 방식으로 형성하면서 부착하여 품질과 생산성 향상을 도모하는 스파이럴핀 방식의 냉각관 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스파이럴핀 방식의 냉각관을 제조하는 방법에 있어서: 상기 스파이럴핀을 이송롤러 상으로 공급하여 이송하는 이송단계; 및, 상기 스파이럴핀을 코일지그 상으로 유도하여 냉각관 상에 탄성적으로 권선하는 권선단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 이송단계는 후단부의 하류측 높이가 선단부의 상류측 높이보다 점차적으로 높게 형성되고 후단부)의 폭은 선단부에서 후단부측으로 점차적으로 큰 폭을 갖도록 형성된 성형날에 의해 이송되는 스파이럴핀의 적어도 일단을 절개하여 T형부 또는 V형부 중에서 선택되는 어느 하나의 형상으로 성형하고, 상기 권선단계는 이송대 상에서 양측 코일지그의 대향 거리와 각도를 조정한 상태로 냉각관의 축 방향으로 동시에 이송하여 스파이럴핀을 냉각관에 권선하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 이송단계 중에 스파이럴핀의 적어도 일단을 절개 또는 절곡하는 성형단계를 포함한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 성형단계는 스파이럴핀의 이송 중에 성형날을 사용하여 T형부 또는 V형부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 성형날은 선단부와 후단부의 높이가 다르게 경사진 구조를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예에 따르면, 상기 성형단계는 스파이럴핀의 이송 중에 성형지그를 사용하여 L형부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 권선단계는 이송대 상에서 양측 코일지그의 대향 거리와 각도를 조정한 상태로 냉각관의 축방향으로 동시에 이송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 변형예에 따르면, 상기 권선단계는 스파이럴핀과 냉각관(10)의 접촉부분에 대한 브레이징을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 냉장고나 자동차 등의 공조장치를 구성하는 증발기에 사용되는 냉각관의 제조시 고효율 구조의 나선형 핀을 연속적인 방식으로 형성하면서 부착하여 품질과 생산성 향상을 도모하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각관을 부분확대와 함께 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 냉각관의 제조방법을 나타내는 모식도
도 3은 도 2의 공정에서 스파이럴핀의 형성예를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명에 따른 스파이럴핀의 다양한 형태를 나타내는 구성도
도 5는 본 발명의 변형예에 따른 제조방법을 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 스파이럴핀(20) 방식의 냉각관(10)을 제조하는 방법에 관하여 개시한다. 통상 냉장고, 자동차 등의 공조장치를 구성하는 증발기에 있어서 냉각관(10)은 냉각핀을 지닌 직선부(11)와 냉각핀을 지니지 않은 곡선부(12)로 이루어진다. 본 발명은 이러한 직선부(11)의 냉각핀으로서 나선의 형태를 지니는 스파이럴핀(20)을 채용하기 위한 제조방법을 제공한다. 특히, 품질과 생산성을 향상하기 위해 도 2와 같은 구성의 성형장치(30)를 기반으로 하는 좋다.

본 발명에 따르면 상기 스파이럴핀(20)을 이송롤러(31) 상으로 공급하여 이송하는 이송단계를 거친다. 스파이럴핀(20)은 열전도성과 전연성이 좋은 알루미늄 합금을 사용하며, 대향하는 한 쌍의 이송롤러(31)를 이용하여 정속으로 이송한다. 이송롤러(31)는 밴드(띠) 형태의 알루미늄 소재를 단순히 이송하는 외에 보다 강한 가압력을 작용하는 압연공정을 부가하는 것도 무방하다. 물론 이송롤러(31)는 다단계로 구성하여 소재를 이송할 수도 있다.

이때, 본 발명에 따르면 상기 스파이럴핀(20)의 적어도 일단을 절개 또는 절곡하는 성형단계를 거칠 수도 있다. 스파이럴핀(20)의 단부(변부)를 절개하거나 절곡하는 것은 공조장치용 냉각핀의 역할을 위해 전열면적을 증대하는 과정이다. 이송단계의 이송롤러(31)의 하류측에서 소재의 이송과 동시에 이루어지도록 하는 것이 좋다.

이와 같은 본 발명의 상기 성형단계는 스파이럴핀(20)의 이송 중에 성형날(33)을 사용하여 T형부(22) 또는 V형부(24)를 형성한다. T형부(22)는 소재의 단부에서 직각 방향으로 갈라진 형태이고, V형부(24)는 소재의 단부에서 예각으로 갈라진 형태이다. T형부(22)와 V형부(24)는 성형날(33)에 의하여 갈라지는 각도에 차이가 있을 뿐이며, 어느 것이나 냉각관(10)에서 스파이럴핀(20)의 전열면적을 증대하는 역할에는 동일하다.

이 경우에, 상기 성형날(33)은 선단부(33a)와 후단부(33b)의 높이(H1)(H2)가 다르게 경사진 구조를 사용한다. 성형날(33)의 선단부(33a)는 소재의 이송방향에서 상류측으로서 높이(H1)가 낮고, 후단부(33b)는 하류측으로서 높이(H2)가 높아 전체적으로 경사를 이룬다. 그리고 선단부(33a)의 칼날은 좁은 폭으로 예리한 반면에 후단부(33b)의 칼날은 넓은 폭(W)으로 한다. 이에 따라, 도 3에 도시하는 것처럼 스파이럴핀(20)의 소재가 성형날(33)을 통과하면서 단부(변부)가 점차 갈라지고 최종적으로 T형부(22)를 형성하게 된다. 성형날(33)의 후단부(33b)의 칼날 폭(W)을 가공 대상물의 단부 폭보다 작게 변경하면 예각으로 갈라지는 V형부(24)를 형성할 수도 있다.

도 4(a)는 T형부(22)가 냉각관(10)과 접하는 부분(내측)에만 형성되는 구조이고, 도 4(b)는 T형부(22)가 냉각관(10)의 외측에만 형성되는 구조이고, 도 4(c)는 T형부(22)가 냉각관(10)의 내외측에 모두 형성되는 구조이고, 도 4(d)는 V형부(24)가 냉각관(10)의 외측에 T형부(22)가 냉각관(10)의 내측에 형성되는 구조이다. 이는 성형날(33)의 형태 및 배치 수량에 따라 달라질 수 있다. T형부(22) 또는 V형부(24)를 냉각관(10)에 설치하는 과정은 후술하는 권선단계를 참조한다.

한편, 본 발명의 변형에로서 상기 성형단계는 스파이럴핀(20)의 이송 중에 성형지그(34)를 사용하여 L형부(26)를 형성하는 것도 가능하다. 도 2의 성형장치(30)에서 성형날(33) 대신에 도 5(a)와 같은 성형지그(34)를 사용한다. 성형지그(34)는 평판의 소재가 이송롤러(31)에 의하여 이송되면서 내부의 굴곡을 따라 L형부(26)를 형성하는 구조이다. 이에 따라, 도 5(b)처럼 냉각관(10)의 외측에 L형부(26)가 오도록 제조할 수도 있고, 도시에는 생략되나 반대로 냉각관(10)의 내측 또는 양측에 L형부(26)가 오도록 제조할 수도 있다.

또, 본 발명에 따르면 상기 스파이럴핀(20)을 코일지그(37) 상으로 유도하여 냉각관(10) 상에 탄성적으로 권선하는 권선단계를 거친다. 이는 성형단계의 스파이럴핀(20)을 마치 스프링을 권선하는 것처럼 냉각관(10)의 외주면에 권선하는 과정이다. 스파이럴핀(20)은 적어도 한 쌍의 코일지그(37)를 통과하면서 소성변형을 거쳐 냉각관(10)에 감긴다. 띠 형상의 소재를 원활하게 권선하기 위해서는 스파이럴핀(20)은 알루미늄 A1050 계열 또는 동등 이상의 물성을 지닌 소재를 사용한다.

이때, 상기 권선단계는 이송대(36) 상에서 양측 코일지그(37)의 대향 거리와 각도를 조정한 상태로 냉각관(10)의 축방향으로 동시에 이송한다. 스프링 성형과 마찬가지로 코일지그(37)의 대향하는 거리는 권선 직경을 결정하고 이송속도는 권선 피치를 결정한다. 물론 이송대(36)는 코일지그(37)는 물론 전술한 이송롤러(31)와 성형날(33)을 모두 탑재하는 것이 좋다. 이송대(36)의 이송속도에 변동을 주면 스파이럴핀(20)이 권선되는 피치를 불균일하게 형성할 수도 있다.

특히 권선단계의 작업에 있어서, 코일지그(37)를 거치는 순간의 권선 직경을 냉각관(10)의 직경보다 충분히 작게(예컨대 90~95% 수준) 하여 냉각관(10)에 감기는 순간 스프링백 현상이 발생하더라도 적절한 접촉압력을 유지하도록 하는 것이 중요하다. 이에 따라, 본 발명의 제조방법에 의하면 종래와 달리 아르곤 용접 과정을 거치지 않더라도 스파이럴핀(20)이 냉각관(10) 상에 밀착되므로 냉각효율은 물론 생산성 향상에도 크게 기여한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 권선단계는 스파이럴핀(20)과 냉각관(10)의 접촉부분에 대한 브레이징을 더 포함하는 것도 가능하다. 브레이징장치(40)는 스파이럴핀(20)을 권선하는 도중에 사용할 수도 있으나, 장치 구성의 편의성을 위해 권선의 종료 직후에 수행하는 것이 좋다. 스파이럴핀(20)을 냉각관(10)에 브레이징하면 에어갭이 제거되어 전열 성능이 더욱 향상된다.

한편, 스파이럴핀(20)의 T형부(22), V형부(24), L형부(26)를 냉각관(10)의 내측에 두는가 외측에 두는가에 따라 코일지그(37)에서 소재를 안내하는 홈의 형상도 달라진다.

통상적인 공조장치의 냉각관(10)은 도 1처럼 직선부(11)와 곡선부(12)가 반복되는 구조이므로 이와 같은 성형장치(30)를 다수개로 배치하여 직선부(11)에만 스파이럴핀(20)을 동시에 형성하는 것이 가능하다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 냉각관 11: 직선부
12: 곡선부 20: 스파이럴핀
22: T형부 24: V형부
26: L형부 30: 성형장치
31: 이송롤러 33: 성형날
34: 성형지그 36: 이송대
37: 코일지그 40: 브레이징장치

Claims (7)

1. 스파이럴핀(20) 방식의 냉각관(10)을 제조하는 방법에 있어서:
   상기 스파이럴핀(20)을 이송롤러(31) 상으로 공급하여 이송하는 이송단계; 및,
   상기 스파이럴핀(20)을 코일지그(37) 상으로 유도하여 냉각관(10) 상에 탄성적으로 권선하는 권선단계;를 포함하여 이루어지되,
   상기 이송단계는 후단부(33b)의 하류측 높이(H2)가 선단부(33a)의 상류측 높이(H1)보다 점차적으로 높게 형성되고 후단부(33b)의 폭은 선단부(33a)에서 후단부(33b)측으로 점차적으로 큰 폭(W)을 갖도록 형성된 성형날(33)에 의해 이송되는 스파이럴핀(20)의 적어도 일단을 절개하여 T형부(22) 또는 V형부(24) 중에서 선택되는 어느 하나의 형상으로 성형하고,
   상기 권선단계는 이송대(36) 상에서 양측 코일지그(37)의 대향 거리와 각도를 조정한 상태로 냉각관(10)의 축 방향으로 동시에 이송하여 스파이럴핀(20)을 냉각관(10)에 권선하는 것을 특징으로 하는 스파이럴핀 방식의 냉각관 제조방법.
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7. 제1항에 있어서,
   상기 권선단계는 스파이럴핀(20)과 냉각관(10)의 접촉부분에 대한 브레이징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스파이럴핀 방식의 냉각관 제조방법.

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