KR101297568B1 - 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법 - Google Patents

외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법은 열전달 매체가 통과하는 파이프 외주면이 치차형상이나 주름형상 등으로 요철 패턴을 가져 열교환 성능 증대가 도모되는 한편, 길이방향 양단부의 요철 패턴 표면이 면취되면서 확관에 의해 열교환기 하우징에 끼워지는 구조가 제공되어 고정 안정성, 수밀 안정성, 기기 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 확관작업이 파이프 양단부에서만 이루어짐에 따라 확관작업 횟수의 대폭적인 축소에 의해 제조 및 조립비용도 절감되는 기술적 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프는 치차형 외주면, 주름형 외주면 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 요철 패턴의 외주면과 원형 내주면을 가지고, 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 동 합금 군 중에서 선택된 어느 하나의 소재가 압출되어 성형된 압출 파이프로 이루어지며, 내부를 통과하는 열전달 매체와 외부의 열매체 간 열교환이 이루어지도록 하되, 요철 패턴의 외주면에 의해 확장된 열교환 면적에 의해 열교환 효율이 증대되도록 한다. 본 발명에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기는 열매체가 수용되는 밀폐된 내부공간을 갖고, 양단면에 복수개의 관통홀이 형성된 하우징과; 하우징의 양단면 사이 내부공간에 배치되고, 하우징의 관통홀에 대응하는 지지홀이 형성되며, 이격되어 평행하게 배열되는 복수개의 지지판과; 외주면이 요철 패턴으로 형성되고, 하우징 양단면의 관통홀과 지지판의 지지홀을 관통하여 배치되며, 열전달 매체가 통과하게 되는 복수개의 열전달 파이프를 포함하여, 열전달 파이프 내부의 열전달 매체와 상기 하우징 내부공간의 열매체 간 열교환이 이루어지도록 한다. 본 발명에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기의 제조방법은 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 동 합금 군 중에서 선택된 어느 하나의 소재를 압출금형으로 통과시켜 외주면이 요철 패턴으로 형성된 열전달 파이프를 성형하는 열전달 파이프 압출성형단계와; 열전달 파이프의 길이방향 양단부 외주면의 철(凸)부를 면취기로 면취하여 철(凸)부가 설정높이 이하로 돌출되게 하는 열전달 파이프 면취단계와; 열매체가 수용되는 밀폐된 내부공간을 갖고 양단면에 복수개의 관통홀이 형성된 하우징과, 하우징의 양단면 사이 내부공간에 배치되고 하우징의 관통홀에 대응하는 지지홀이 형성되며 이격되어 평행하게 배열되는 복수개의 지지판을 구비한 후, 복수개의 열전달 파이프를 하우징 양단면의 관통홀과 지지판의 지지홀을 관통하여 배치시키는 열전달 파이프 배치단계와; 열전달 파이프의 길이방향 양단부를 확관장치로 확관시켜 하우징 양단면의 관통홀에 끼움고정되게 하는 열전달 파이프 확관단계를 거쳐 수행된다.

Description

외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법{Heat exchanger by heat transfer pipe with bump surface and manufacturing method for heat exchanger}
본 발명은 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 열전달 매체가 통과하는 파이프 외주면이 치차형상이나 주름형상 등으로 요철 패턴을 가져 열교환 성능 증대가 도모되는 한편, 길이방향 양단부의 요철 패턴 표면이 확관에 의해 열교환기 하우징에 끼워지는 구조가 제공되어 고정 안정성, 수밀 안정성, 기기 내구성이 향상될 뿐만 아니라, 확관작업이 파이프 양단부에서만 이루어짐에 따라 확관작업 횟수의 대폭적인 축소에 의해 제조 및 조립비용도 절감되는 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
각종 산업현장에서는 대형 전동기(motor)나 대형 발전기(generator)가 많이 사용되고 있는데, 이와 같은 대형 전동기나 발전기는 구동 전력량이 높아 연속적인 가동시 많은 열이 발생하게 된다. 이와 같이 발생되는 열에 의해 대형 전동기나 발전기의 구동력이 떨어지고, 전력소비율이 저하되는 문제점이 있음에 따라, 대형 전동기나 대형 발전기 주위에 프레임 타입, 박스 타입 등으로 이루어질 수 있는 통풍상자를 갖는 공냉방식 열교환기를 배치시켜 대형 전동기나 발전기의 온도상승이 방지되도록 한다.
한편, 선박이나 일반 산업시설에 사용되는 대형 엔진도 장시간 구동시 많은 열을 발생시키고, 이와 같이 발생된 열은 엔진의 각종 구성요소에 부정적인 영향을 미침에 따라 수냉식 열교환기를 대형 엔진 주위에 배치시켜 대형 엔진의 온도상승이 방지되도록 한다.
이와 같은 열교환기는 열매체가 수용되는 밀폐된 내부공간을 갖고 양단면에 복수개의 관통홀이 형성된 하우징, 하우징의 양단면 사이 내부공간에 배치되고 상기 하우징의 관통홀에 대응하는 지지홀이 형성되며 이격되어 평행하게 배열되는 복수개의 지지판, 상기 하우징과 지지판을 관통하여 배치되고 열전달 매체가 통과하게 되는 복수개의 열전달 파이프를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있었다. 여기서 하우징 내부공간에 수용된 열매체가 대형 전동기나 발전기의 열을 전달받는데, 열전달 파이프 내부의 열전달 매체와 상기 하우징 내부공간의 열매체 간 열교환이 이루어지면서 대형 전동기나 발전기가 냉각되는 것이다.
열전달 파이프는 하우징 양단면의 관통홀과 지지판의 지지홀을 관통하여 배치된 후 확관되어 하우징 및 지지판에 고정되는데, 종래의 열전달 파이프는 원형 단면 형상으로 이루어짐에 따라, 열교환이 이루어지는 면적이 적어 열교환 효율이 낮았으며, 열전달 파이프가 매끈한 원형 외주면을 가짐에 따라 도 1에서와 같이 하우징 양단면 및 각 지지판에 대응하여 확관작업이 이루어져야 열전달 파이프가 고정되는 단점이 있었다. 이는 열교환기 제조 및 조립비용의 증대를 야기시켰다. 또한, 열교환기 내측에 위치한 열전달 파이프의 확관은 고난이도의 기술을 요하는 작업임에 따라 작업시간이 많이 소요되고, 작업과정에서 파이프가 찌그러져 변형되거나 천공되는 등의 손상이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 열전달 파이프가 매끈한 원형 외주면을 가지므로, 하우징 양단면의 관통홀과 지지판의 지지홀에서 장시간 진동에 의한 고정 안정성 저하, 기기 내구성 저하, 전체 기기 수명 단축 현상이 종종 발생하였다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 열전달 파이프의 외주면이 치차형상이나 주름형상 등의 요철 패턴으로 이루어져 열교환 성능 증대가 도모될 수 있는 새로운 형태의 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 열전달 파이프의 길이방향 양단부 요철 패턴 표면이 확관에 의해 열교환기 하우징에 견고하게 꽉 끼워지는 구조가 제공됨에 따라 파이프의 고정 안정성 증대, 파이프 고정부위의 수밀성 증대, 열교환기 내구성 향상이 도모될 수 있는 새로운 형태의 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 열전달 파이프의 확관작업이 파이프 양단부에서만 이루어져도 파이프 고정이 견고하게 이루어짐에 따라 확관작업 횟수의 대폭적인 축소에 의해 제조 및 조립비용도 절감되고, 확관작업이 간편하고 용이하게 이루어질 수 있는 새로운 형태의 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 치차형 외주면, 주름형 외주면 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 요철 패턴의 외주면과 원형 내주면을 가지고, 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 동 합금 군 중에서 선택된 어느 하나의 소재가 압출되어 성형된 압출 파이프로 이루어지며, 내부를 통과하는 열전달 매체와 외부의 열매체 간 열교환이 이루어지도록 하되, 상기 요철 패턴의 외주면에 의해 확장된 열교환 면적에 의해 열교환 효율이 증대되도록 하는 외주면 요철형 열전달 파이프를 제공한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 열매체가 수용되는 밀폐된 내부공간을 갖고, 양단면에 복수개의 관통홀이 형성된 하우징과; 상기 하우징의 양단면 사이 내부공간에 배치되고, 상기 하우징의 관통홀에 대응하는 지지홀이 형성되며, 이격되어 평행하게 배열되는 복수개의 지지판과; 외주면이 요철 패턴으로 형성되고, 상기 하우징 양단면의 관통홀과 지지판의 지지홀을 관통하여 배치되며, 열전달 매체가 통과하게 되는 복수개의 열전달 파이프를 포함하여, 상기 열전달 파이프 내부의 열전달 매체와 상기 하우징 내부공간의 열매체 간 열교환이 이루어지도록 하는 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기에서 상기 열전달 파이프의 외주면은 치차형 외주면, 주름형 외주면 중에서 선택된 어느 하나로 이루어진다.
이와 같은 본 발명에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기에서 상기 열전달 파이프의 길이방향 양단부 외주면은 철(凸)부가 설정높이 이하로만 돌출되게 면취되어 있고, 상기 열전달 파이프의 길이방향 양단부는 확관에 의해 상기 하우징 양단면의 관통홀에 끼움고정된다.
이와 같은 본 발명에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기에서 상기 열전달 파이프는 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 동 합금 군 중에서 선택된 어느 하나의 소재가 압출되어 성형된 압출 파이프이다.
이와 같은 본 발명에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기에서 상기 하우징은 공냉식 열교환기, 수냉식 열교환기, 발열 히터, 냉각기 군 중에서 선택된 어느 하나에 적용되는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 특징에 의하면, 본 발명은 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 동 합금 군 중에서 선택된 어느 하나의 소재를 압출금형으로 통과시켜 외주면이 요철 패턴으로 형성된 열전달 파이프를 성형하는 열전달 파이프 압출성형단계와; 상기 열전달 파이프의 길이방향 양단부 외주면의 철(凸)부를 면취기로 면취하여 철(凸)부가 설정높이 이하로 돌출되게 하는 열전달 파이프 면취단계와; 열매체가 수용되는 밀폐된 내부공간을 갖고 양단면에 복수개의 관통홀이 형성된 하우징과, 상기 하우징의 양단면 사이 내부공간에 배치되고 상기 하우징의 관통홀에 대응하는 지지홀이 형성되되 서로 이격되어 평행하게 배열되는 복수개의 지지판을 구비한 후, 복수개의 열전달 파이프를 상기 하우징 양단면의 관통홀과 지지판의 지지홀을 관통하여 배치시키는 열전달 파이프 배치단계와; 상기 열전달 파이프의 길이방향 양단부를 확관장치로 확관시켜 상기 하우징 양단면의 관통홀에 끼움고정되게 하는 열전달 파이프 확관단계를 포함하는 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법에 의하면, 치차형상이나 주름형상 등으로 요철 패턴이 형성된 외주면을 갖는 열전달 파이프를 사용함에 따라 열교환 면적 증대를 통해 열교환 성능 향상이 도모되는 효과가 있다. 또한 본 발명은 길이방향 양단부의 요철 패턴 표면이 확관에 의해 열교환기 하우징에 끼워지도록 함에 따라, 열전달 파이프의 고정 안정성, 파이프 고정부위의 수밀 안정성, 기기 내구성이 모두 향상되고, 확관작업이 파이프 양단부에서만 이루어져 확관작업 횟수의 대폭적인 축소과 확관작업의 간편성과 용이성 증대를 통해 제조 및 조립비용도 절감되는 효과가 있다.
도 1은 종래 열전달 파이프를 갖는 열교환기의 제조방법을 보여주기 위한 도면;
도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프가 종래 원형 열전달 파이프에 비해 열교환 면적이 증대되는 것을 보여주기 위한 도면;
도 4의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기를 보여주기 위한 도면;
도 5는 도 4의 A-A'부 절단 단면도;
도 6의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프의 다수 실시예를 보여주기 위한 도면;
도 7의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기의 제조방법을 보여주기 위한 블록도;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기의 제조방법을 이루는 열전달 파이프 압출성형단계를 보여주기 위한 도면;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기의 제조방법을 이루는 열전달 파이프 면취단계를 보여주기 위한 도면;
도 10의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기의 제조방법을 이루는 열전달 파이프 배치단계를 보여주기 위한 도면;
도 11과 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기의 제조방법을 이루는 열전달 파이프 확관단계를 보여주기 위한 도면;
도 13은 도 12의 B부 상세도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 13에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 열교환기, 열전달 파이프, 압출 파이프, 압출금형, 면취기, 확관장치 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프(30)는 치차형 외주면, 주름형 외주면 등의 요철 패턴 외주면과 원형 내주면을 가진다. 열전달 파이프(30)의 내주면이 원형으로 이루어지는 것을 열전달 파이프(30)가 열교환기(100)에 고정되도록 하기 위한 확관작업시 원활한 확관이 이루어지도록 하기 위함이다. 이와 같은 외주면 요철형 열전달 파이프(30)는 열전달 파이프(30)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 동 합금 등의 소재가 압출되어 성형된 압출 파이프로 이루어진다.
이와 같은 열전달 파이프(30)의 외주면은 도 2의 (b)와 도 3의 (b)에서와 같이 길이방향으로 열전달 핀(31)이 길게 형성된 핀 튜브(30a)로 이루어질 수 있다. 물론 열전달 파이프(30)의 외주면은 도 6의 (b)에서와 같이 톱니형 파이프(30b)와 같이 기어 형상이나 톱니 형상을 갖는 치차형 외주면으로 이루어지거나, 도 6의 (c)에서와 같이 주름진 곡면 형상의 주름형 파이프(30c)와 같이 주름형 외주면으로 이루어질 수 있다. 여기서, 열전달 파이프(30) 외주면의 요철 패턴은 도 6의 (b)에서와 같이 사각형 패턴으로 이루어질 수도 있고, 도 6의 (c)에서와 같이 원형 패턴으로 이루어질 수도 있다. 물론 열전달 파이프(30) 외주면의 요철 패턴이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프(30)는 내부를 통과하는 열전달 매체와 외부의 열매체 간 열교환이 이루어지도록 하는데, 요철 패턴의 외주면에 의해 확장된 열교환 면적에 의해 열교환 효율이 증대된다. 이는 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프(30)가 종래 원형 열전달 파이프에 비해 열교환 면적이 증대되는 것을 보여주는 도 2와 도 3을 통해 확인할 수 있다.
도 2의 (a)와 (b)는 열전달 파이프(30)의 대표적 규격인 직경 25.4mm 파이프를 보여주고 있다. 도 2의 (a)의 종래 원형 열전달 파이프(30)의 원주(2πr) 길이는 2×3.14×12.7=79.79mm이고, 도 2의 (b)의 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프(30)의 전체 원주 길이는 직경 20.4mm의 원형 부위 원주 길이인 2×3.14×(12.7-2.5)=64.05mm와 2.5mm높이로 돌출된 부위인 16개의 핀(31) 전체 길이인 2.5×2×16=80mm의 합 64.05+80=144.05에서 라운드(R) 처리된 모서리부위 오차를 컴퓨터 계산으로 반영하면 최종적으로 135.422mm이다.
열전달 파이프(30)의 전체길이가 동일하다고 가정하면, 열전달 파이프(30)의 전체 원주 길이의 비율이 열교환 면적 비율이 되므로, 원형 열전달 파이프(30)에 대한 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프(30)의 열교환 면적 증대율은 (135.422-79.79)/79.79≒0.7, 즉 70%의 열교환 면적 증대율이 산출된다. 여기서, 원형 열전달 파이프(30)에 대한 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프(30)의 소재 사용량 증가율은 약 30%이므로, 소재 사용량 증가 대비 열교환 면적 증대율이 높으므로 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프(30)는 종래의 원형 열전달 파이프(30)로부터 열교환 효율이 개선된 것임을 확인할 수 있다.
그리고, 도 3의 (a)와 (b)는 열전달 파이프(30)의 대표적 규격인 직경 31.8mm 파이프를 보여주고 있다. 도 3의 (a)의 종래 원형 열전달 파이프(30)의 원주(2πr) 길이는 2×3.14×15.9=99.90mm이고, 도 3의 (b)의 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프(30)의 전체 원주 길이는 직경 26.8mm의 원형 부위 원주 길이인 2×3.14×(15.9-2.5)=84.15mm와 2.5mm높이로 돌출된 부위인 20개의 핀(31) 전체 길이인 2.5×2×20=100mm의 합 84.15+100=184.15에서 라운드(R) 처리된 모서리부위 오차를 컴퓨터 계산으로 반영하면 최종적으로 171.605mm이다.
열전달 파이프(30)의 전체길이가 동일하다고 가정하면, 열전달 파이프(30)의 전체 원주 길이의 비율이 열교환 면적 비율이 되므로, 원형 열전달 파이프(30)에 대한 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프(30)의 열교환 면적 증대율은 (171.605-99.9)/99.9≒0.71, 즉 71%의 열교환 면적 증대율이 산출된다. 여기서, 원형 열전달 파이프(30)에 대한 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프(30)의 소재 사용량 증가율은 약 30%이므로, 소재 사용량 증가 대비 열교환 면적 증대율이 높으므로 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프(30)는 종래의 원형 열전달 파이프(30)로부터 열교환 효율이 개선된 것임을 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기(100)는 도 4와 도 5에서와 같이 하우징(10), 지지판(20), 열전달 파이프(30)를 포함하는 구성으로 이루어진다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기(100)는 도 4에서와 같이 대형 전동기(200)나 대형 발전기(300), 대형 엔진(400)를 사이에 두고 배치되어 대형 전동기(200)나 대형 발전기(300), 대형 엔진(400)의 냉각이나 온도상승 방지를 도모하게 된다.
하우징(10)은 열매체가 수용되는 밀폐된 내부공간(11)을 갖는 것으로, 하우징(10)의 양단면에는 복수개의 관통홀(12)이 형성된다. 여기서 하우징(10)은 공냉식 열교환기, 수냉식 열교환기, 발열 히터, 냉각기 등에 적용되는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기(100)는 공냉식 열교환기, 수냉식 열교환기, 발열 히터, 냉각기 등으로 사용될 수 있다.
지지판(20)은 평판체 형상으로 이루어져 하우징(10)의 양단면 사이 내부공간(11)에 배치되는 것으로, 복수개의 지지판(20)이 서로 이격되어 평행하게 배열된다. 이와 같은 지지판(20)은 하우징(10)의 관통홀(12)에 대응하는 지지홀(21)이 형성되어 하우징(10)의 내부공간(11)을 통과하는 복수개의 열전달 파이프(30)가 지지홀(21)을 관통하며 지지될 수 있도록 한다.
열전달 파이프(30)는 하우징(10) 양단면의 관통홀(12)과 지지판(20)의 지지홀(21)을 관통하여 배치되는 것으로, 열전달 매체가 내부를 통과하게 된다. 이와 같은 열전달 파이프(30)는 내주면은 원형 내주면으로 이루어진다. 이는 확관작업이 용이하고 원활하게 이루어지도록 하기 위함이다. 물론, 열전달 파이프(30)의 내주면 중에서 길이방향 양단부를 제외{원활한 확관작업을 위해 제외}한 부위는 요철 패턴으로 형성시켜 열전달 매체의 난류 유동을 유도하여 열전달 매체의 열전달 파이프(30) 체류시간을 증대시킴으로써 열전달 효율을 증대시킬 수도 있다.
또한, 열전달 파이프(30)의 외주면은 요철 패턴으로 형성되는데, 이와 같은 열전달 파이프(30)의 외주면은 도 6의 (a)와 (b)에서와 같이 길이방향으로 열전달 핀(31)이 길게 형성된 핀 튜브(30a)나 톱니형 파이프(30b)와 같이 기어 형상이나 톱니 형상을 갖는 치차형 외주면으로 이루어지거나, 도 6의 (c)에서와 같이 주름진 곡면 형상의 주름형 파이프(30c)와 같이 주름형 외주면으로 이루어질 수 있다. 여기서, 열전달 파이프(30) 외주면의 요철 패턴은 도 6의 (b)에서와 같이 사각형 패턴으로 이루어질 수도 있고, 도 6의 (c)에서와 같이 원형 패턴으로 이루어질 수도 있다. 물론 열전달 파이프(30) 외주면의 요철 패턴이 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 열전달 파이프(30)의 길이방향 양단부 외주면은 철(凸)부가 설정높이 이하로만 돌출되게 면취되어 면취 돌기(32)를 형성할 수 있다. 물론, 열전달 파이프(30)의 길이방향 양단부 외주면이 꼭 면취되는 것은 아니고, 면취없이 열전달 핀(31)의 원형상 그래로 형성될 수도 있다. 이와 같은 열전달 파이프(30)의 길이방향 양단부는 확관에 의해 하우징(10) 양단면의 관통홀(12)에 견고하게 끼움고정된다.
여기서, 열전달 파이프(30)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 동 합금 등의 소재가 압출되어 성형된 압출 파이프로 이루어진다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기(100)는 열전달 파이프(30) 내부를 통과하는 열전달 매체와 하우징(10)의 내부공간(11)에 수용된 열매체 간 열교환이 이루어지도록 하는데, 하우징(10)의 내부공간(11)에 수용된 열매체는 열교환기(100)가 배치되는 대형 전동기(200)나 대형 발전기(300), 대형 엔진(400) 등으로부터 열을 전달받음으로써 대형 전동기(200)나 대형 발전기(300), 대형 엔진(400)의 냉각이나 온도상승 방지가 도모되게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프의 제조방법은 도 7의 (a)에서와 같이 열전달 파이프 압출성형단계, 열전달 파이프 배치단계, 열전달 파이프 확관단계를 거쳐 수행되는데, 도 7의 (b)에서와 같이 열전달 파이프(30)의 인장강도가 비교적 높을 경우에는 열전달 파이프 면취단계를 추가하여 열전달 파이프 확관단계가 원활하게 수행되도록 할 수도 있다.
열전달 파이프 압출성형단계는 도 8에서와 같이 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 동 합금 등의 소재를 압출금형(110)으로 통과시켜 외주면이 요철 패턴으로 형성된 열전달 파이프(30)를 성형하는 단계이다.
열전달 파이프 면취단계는 열전달 파이프(30)의 인장강도가 비교적 높을 경우 수행되는 단계로서 도 9에서와 같이 열전달 파이프(30)의 길이방향 양단부 외주면의 철(凸)부를 면취기(120)로 면취하여 철(凸)부가 설정높이 이하로 돌출되는 면취 돌기(32)를 형성하는 단계이다.
열전달 파이프 배치단계는 열매체가 수용되는 밀폐된 내부공간(11)을 갖고 양단면에 복수개의 관통홀(12)이 형성된 하우징(10)와 하우징(10)의 양단면 사이 내부공간(11)에 배치되고 하우징(10)의 관통홀(12)에 대응하는 지지홀(21)이 형성되되 서로 이격되어 평행하게 배열되는 복수개의 지지판(20)을 구비한 후, 도 10의 (a)와 (b)에서와 같이 복수개의 열전달 파이프(30)를 하우징(10) 양단면의 관통홀(12)과 지지판(20)의 지지홀(21)을 관통하여 배치시키는 단계이다.
열전달 파이프 확관단계는 도 11의 (a)와 (b)와 도 12의 (a)와 (b)에서와 같이 열전달 파이프(30)의 길이방향 양단부만을 확관장치(130)로 확관시켜 하우징(10) 양단면의 관통홀(12)에 끼움고정되게 하는 단계이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법은 열전달 파이프(30)의 외주면이 치차형상이나 주름형상 등의 요철 패턴으로 이루어져 열교환 면적이 증대됨에 따라 열교환 성능이 향상되고, 열전달 파이프(30)의 길이방향 양단부 요철 패턴 표면이 확관에 의해 열교환기(100)의 하우징(10)에 도 13에서와 같이 견고하게 꽉 끼워지므로 열전달 파이프(30)의 고정 안정성의 증대와 열전달 파이프(30) 고정부위의 수밀성의 증대가 도모되는 한편, 열전달 파이프(30)의 확관작업이 파이프 양단부에서만 이루어지므로 확관작업 횟수의 대폭적인 축소에 의해 제조 및 조립비용도 절감되고, 확관작업이 간편하고 용이하게 이루어지게 된다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기 및 그의 제조방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10 : 하우징 11 : 내부공간
12 : 관통홀 20 : 지지판
21 : 지지홀 30 : 열전달 파이프
30a : 핀 튜브 30b : 톱니형 파이프
30c : 주름형 파이프 31 : 열전달 핀
32 : 면취 돌기 100 : 열교환기
110 : 압출금형 120 : 면취기
130 : 확관장치 200 : 대형 전동기
300 : 대형 발전기 400 : 대형 엔진

Claims (7)

  1. 열매체가 수용되는 밀폐된 내부공간을 갖고, 양단면에 복수개의 관통홀이 형성되되 공냉식 열교환기, 수냉식 열교환기, 발열 히터, 냉각기 군 중에서 선택된 어느 하나에 적용되는 것인 하우징과;
    상기 하우징의 양단면 사이 내부공간에 배치되고, 상기 하우징의 관통홀에 대응하는 지지홀이 형성되며, 이격되어 평행하게 배열되는 복수개의 지지판과;
    외주면에 열전달 핀이 길이방향으로 길게 형성되어 치차형 외주면, 주름형 외주면 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 요철 패턴으로 형성되고, 상기 하우징 양단면의 관통홀과 지지판의 지지홀을 관통하여 배치되며, 열전달 매체가 통과하게 되되 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 동 합금 군 중에서 선택된 어느 하나의 소재가 압출되어 성형된 압출 파이프인 복수개의 열전달 파이프를 포함하여,
    상기 열전달 파이프 내부의 열전달 매체와 상기 하우징 내부공간의 열매체 간 열교환이 이루어지도록 하되,
    상기 열전달 파이프의 길이방향 양단부 외주면은 철(凸)부가 설정높이 이하로만 돌출되게 면취되어 있고, 상기 열전달 파이프의 길이방향 양단부는 확관에 의해 상기 하우징 양단면의 관통홀에 끼움고정되는 것을 특징으로 하는 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기.
  2. 알루미늄, 알루미늄 합금, 동, 동 합금 군 중에서 선택된 어느 하나의 소재를 압출금형으로 통과시켜 외주면에 열전달 핀이 길이방향으로 길게 형성되어 치차형 외주면, 주름형 외주면 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 요철 패턴으로 외주면이 형성된 열전달 파이프를 성형하는 열전달 파이프 압출성형단계와;
    상기 열전달 파이프의 길이방향 양단부 외주면의 철(凸)부를 면취기로 면취하여 철(凸)부가 설정높이 이하로 돌출되게 하는 열전달 파이프 면취단계와;
    열매체가 수용되는 밀폐된 내부공간을 갖고 양단면에 복수개의 관통홀이 형성된 하우징과, 상기 하우징의 양단면 사이 내부공간에 배치되고 상기 하우징의 관통홀에 대응하는 지지홀이 형성되되 서로 이격되어 평행하게 배열되는 복수개의 지지판을 구비한 후, 복수개의 열전달 파이프를 상기 하우징 양단면의 관통홀과 지지판의 지지홀을 관통하여 배치시키는 열전달 파이프 배치단계와;
    상기 열전달 파이프의 길이방향 양단부를 확관장치로 확관시켜 상기 하우징 양단면의 관통홀에 끼움고정되게 하는 열전달 파이프 확관단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 외주면 요철형 열전달 파이프를 갖는 열교환기의 제조방법.
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