KR20000051634A - 핀 튜브 열교환기의 제조방법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 튜브 내부의 마이크로 핀 손상을 방지하기 위한 핀 튜브 열교환기의 제조방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 튜브를 확관하여 튜브와 핀을 압착한 후 튜브의 내경부에 냉매의 흐름 유도를 위한 마이크로 핀을 형성하는 것을 특징으로 하며,

이에 따라, 마이크로 핀이 전혀 찌그러지지 않는 상태로 핀 튜브 열교환기를 제조할 수 있어 각 유체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

핀 튜브 열교환기의 제조방법{Manufacture method of fin-tube heat exchanger}

본 발명은 핀 튜브 열교환기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 튜브 내부의 마이크로 핀의 손상을 방지하여 각 유체 사이의 열교환 효율을 향상시키기 위한 핀 튜브 열교환기의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 핀 튜브 열교환기는 제조방법이 간단하고, 작은 부피에도 큰 전열성능을 나타내어 공조기나 냉장고 등에 주로 사용되는 열교환기이다.

이러한 핀 튜브 열교환기는 냉매가 흐르는 다수의 튜브(1)와, 튜브(1)에 수직으로 삽입되며 공기의 흐름을 안내하여 열교환 면적을 넓혀주는 다수의 핀(2)으로 구성된다.

또한, 튜브(1)에는 도 1과 같이 관 내부의 냉매 흐름을 유도하기 위한 다수의 마이크로 핀(Micro Fin)(3)이 형성되는데, 그 형상은 단면으로 보아 기어(Gear)형으로 나타나며, 이러한 기어형상이 튜브(1)의 전체에서 나선형으로 형성되는 것이다.

이와 같이 구성된 핀-튜브형 열교환기는 튜브(1) 내부를 유동하는 냉매와 외부 공기 사이의 상호 열교환을 수행하게 되며, 이러한 열교환 과정에서 냉매는 공기로부터 열을 얻거나 빼앗기게 되고, 반대로 공기는 냉매에 열을 주거나 빼앗는 관계가 된다.

이때, 튜브(1) 내부의 나선형 마이크로 핀(3)은 냉매의 흐름에 난류를 형성하게 되어 냉매와 공기 사이의 열전달을 촉진하게 되며, 핀(2)은 공기의 흐름을 전열면측으로 유도하는 역할을 수행하게 된다.

한편, 공기와 냉매 사이의 원활한 열교환을 위해서는 튜브(1)와 핀(2)의 재질이 열전달이 잘 되는 재질이어야 하고, 또한 튜브(1) 내부의 압력을 견디기 위해서는 일정한 내압성이 있어야 하며, 제품의 수명을 연장시키기 위해서는 냉매에 부식되지 않아야 한다.

결국, 이러한 열전달 능력 및 내압성, 부식성을 고려하여 볼 때 튜브 및 핀은 구리(Cu) 재질 또는 알루미늄(Al) 재질로 구성됨이 바람직하다.

도 2는 종래 핀 튜브 열교환기의 제조방법을 도시한 것으로, 먼저 준비작업으로서 각각의 핀(2) 및 튜브(1)를 형성하게 된다.

즉, 각각의 핀(2)에는 튜브 삽입홀(2a) 및 공기 방향 유도를 위한 루버(2b)를 형성하게 되며, 튜브(1)에는 그 내부에 냉매의 원활한 흐름을 유도하기 위한 마이크로 핀(3)을 형성하는 것이다.

이때, 핀(2)의 튜브 삽입홀(2a)은 튜브(1)의 외경에 원활히 삽입시킬 수 있도록 튜브(1)의 외경보다 약간의 +공차를 갖도록 형성하게 된다.

이후, 핀(2)을 튜브(1)의 외경에 끼우고 확관을 실시하게 되며, 확관은 별도의 확관 볼(4a)을 갖는 확관 기구(4)를 이용하게 된다.

이때, 확관 볼(4a)은 튜브(1)의 내경보다 그 경이 커야만 하며, 이러한 확관에 의해 튜브(1)와 핀(2)이 압착·고정될 수 있는 것이다.

그러나 이러한 종래 핀 튜브 열교환기의 제조 방법을 살펴보면 튜브의 내경부에 마이크로 핀을 형성한 후에 확관 공정을 수행하게 되므로 확관 공정 중 튜브 내부의 마이크로 핀이 찌그러질 우려가 있으며, 마이크로 핀이 찌그러질 경우에는 냉매의 난류 형성은 물론 원활한 흐름에 방해가 되어 전체 열교환기의 성능이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 핀 튜브 열교환기를 양호하게 제조하면서도 튜브 내부에 형성되는 마이크로 핀의 찌그러짐을 방지하는 핀 튜브 열교환기의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 핀 튜브 열교환기의 튜브 구성도로서,

도 1a는 정면도이고,

도 1b는 도 1a의 A-A' 단면도이고,

도 2는 종래 핀 튜브 열교환기의 제조 공정도이고,

도 3은 본 발명에 따른 핀 튜브 열교환기의 제조 공정도이고,

도 4는 본 발명에 따른 확관 기구 상세도이다.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 튜브, 2 : 핀, 3 : 마이크로 핀(Micro Fin), 4' : 확관 및 마이크로 핀 형성 기구, 4a : 확관용 볼, 4b : 돌기

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핀 튜브 열교환기의 제조방법은, 튜브의 외경에 핀을 끼우고 상기 튜브를 확관하여 상기 튜브와 상기 핀을 압착시키는 핀 튜브 열교환기의 제조방법에 있어서:

상기 튜브를 확관하여 상기 튜브와 상기 핀을 압착한 후 상기 튜브의 내경부에 냉매의 흐름 유도를 위한 마이크로 핀이 형성될 수 있도록 상기 튜브를 확관하기 위한 확관용 기구와, 상기 튜브 내경부에 마이크로 핀을 형성하기 위한 기구가 일체화된 기구를 사용하여 상기 튜브의 확관 및 상기 튜브 내경부의 마이크로 핀 형성을 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 튜브의 확관은 적어도 상기 튜브의 내경보다 경이 큰 확관용 볼에 의해 수행되며, 상기 튜브 내경부의 마이크로 핀 형성은 방사상으로 상기 마이크로 핀 형상을 가진 다수의 팁(Tip)에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 하면, 튜브 내경부의 마이크로 핀이 찌그러지지 않는 상태에서도 핀 튜브 열교환기를 원활하게 제조할 수 있다.

그 결과, 튜브 내경부의 마이크로 핀에 의해 냉매의 흐름이 난류 형태로 원활히 유도되어 냉매와 공기 사이의 열전달이 촉진되므로 전체적인 열교환 효율이 향상되는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 핀 튜브 열교환기의 제조방법의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 도 1 및 도 2와 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호를 부여하여 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

도 3은 본 발명에 따른 핀 튜브 열교환기의 제조 공정도이고, 도 4는 본 발명에 따른 확관 기구 상세도이다.

본 실시 예에 따른 핀 튜브 열교환기의 제조방법은 제조 플로우의 변경에 따라 튜브(1) 내경부의 마이크로 핀(3) 찌그러짐을 방지하는 데 그 특징이 있다.

즉, 도 3과 같이 튜브(1)의 확관을 먼저 수행한 후 뒤이어 마이크로 핀(3) 형성 작업이 수행되는 것이다.

이를 위해, 도 4와 같은 기구가 제공되며, 이 확관 및 마이크로 핀 형성 기구(4')는 도시된 바와 같이, 단부에 적어도 튜브(1)의 내경보다 그 경이 큰 확관용 볼(4a)이 있고, 중간부에 마이크로 핀(3)을 형성할 수 있는 팁(Tip)형상의 돌기(4b)가 있다.

이때, 돌기(4b)는 확관 및 마이크로 핀 형성 기구(4')의 축을 중심으로 방사상으로 형성되어 한번의 작업으로 튜브(1)의 내경부에 마이크로 핀(3)을 형성할 수 있도록 함이 바람직하다.

이러한 확관 및 마이크로 핀 형성 기구(4')를 사용하여 작업을 수행할 때에는 확관용 볼(4a)을 전면으로 향하도록 하여 튜브(1)에 삽입하면서 확관을 수행하고, 뒤이어 방사상의 돌기(4b)가 튜브(1)의 내면에 닿도록 하여 마이크로 핀(3)을 형성할 수 있도록 한다.

이와 같이 하면, 튜브(1) 내경부의 마이크로 핀(3)이 확관이 된 후에 형성되므로 전혀 찌그러지지 않고 설계시 의도되었던 마이크로 핀(3) 형상을 유지할 수 있어 우수한 성능을 가진 핀 튜브 열교환기를 제조할 수 있게 된다.

이때, 튜브(1)를 알루미늄과 같은 연질의 재질로 구성할 경우에는 본 발명에 따른 확관 및 마이크로 핀 형성 기구(4')에 의해 마이크로 핀(3)을 용이하게 형성할 수 있으므로 더욱 큰 효과를 가질 수 있다.

여기서, 튜브(1)를 확관함에 있어 튜브(1) 내경보다 과도하게 큰 확관용 볼(4a)을 사용하여 튜브(1)를 과도하게 확관하게 되면 그 외경부에 끼워진 핀(2)의 항복에 의한 불량을 초래하게 되므로 핀(2)과 튜브(1)의 압착이 이루어지는 최소의 경으로 확관을 수행함이 바람직하다.

한편, 비교 예로서 종래의 기술, 즉 다시 말해서 튜브의 내경부에 마이크로 핀을 형성한 후 확관을 수행함으로써 마이크로 핀의 찌그러짐 현상이 발생되어 냉매의 난류 형성은 물론 원활한 흐름을 유도하지 못하여 열교환 효율을 저하시키는 것과 달리, 본 발명은 튜브의 확관을 수행하고 연속적으로 그 내경부에 마이크로 핀을 형성함에 따라 마이크로 핀이 전혀 찌그러지지 않는 상태로 핀 튜브 열교환기를 제조할 수 있음을 알 수 있다.

이 결과에서, 본 발명에 의하면 마이크로 핀의 형상을 설계시 의도대로 유지할 수 있어 우수한 성능을 가진 핀 튜브 열교환기를 제조할 수 있으며, 이에 따라 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 설명으로부터 분명한 것은, 본 발명은 튜브의 확관을 수행한 후 그 내경부에 마이크로 핀을 형성함에 따라 마이크로 핀이 전혀 찌그러지지 않는 상태로 핀 튜브 열교환기를 제조할 수 있어 각 유체 간의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다는 것이다.

Claims (2)

1. 튜브의 외경에 핀을 끼우고 상기 튜브를 확관하여 상기 튜브와 상기 핀을 압착시키는 핀 튜브 열교환기의 제조방법에 있어서:

   상기 튜브를 확관하여 상기 튜브와 상기 핀을 압착한 후 상기 튜브의 내경부에 냉매의 흐름 유도를 위한 마이크로 핀이 형성될 수 있도록 상기 튜브를 확관하기 위한 확관용 기구와, 상기 튜브 내경부에 마이크로 핀을 형성하기 위한 기구가 일체화된 기구를 사용하여 상기 튜브의 확관 및 상기 튜브 내경부의 마이크로 핀 형성을 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 핀 튜브 열교환기의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 튜브의 확관은 적어도 상기 튜브의 내경보다 경이 큰 확관용 볼에 의해 수행되며;

   상기 튜브 내경부의 마이크로 핀 형성은 방사상으로 상기 마이크로 핀 형상을 가진 다수의 팁(Tip)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 핀 튜브 열교환기의 제조방법.