KR20030015444A - 열교환기용 냉각핀 및 그 제조장치와 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열교환기용 냉각수/냉매튜브의 폭 사이즈에 맞는 박형 냉각핀을 간편하게 제조하며, 전열성능을 높일 수 있도록 한 열교환기용 냉각핀 및 그 제조장치와 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 열교환기용 냉각핀은 복수의 와이어가 종횡 방향으로 매듭되면서 이 와이어들 중 적어도 일방향측 와이어는 공기의 흐름을 안내하기 위해 경사진 것을 특징으로 한다. 이 냉각핀의 제조장치는, 복수의 와이어가 종횡으로 매듭된 와이어 매듭체를 그 단면이 코러게이트형으로 이루어지며 서로 맞물려 회전되는 한 쌍의 핀성형롤러 사이로 통과시켜 와이어 매듭체를 코러게이트형으로 성형함과 아울러, 와이어 매듭체의 횡방향 와이어를 일방향으로 경사지게 하여 코러게이트형 냉각핀을 제조하는 것을 특징으로 하며, 루버가 와이어의 매듭에 의해 이루어져 루버 사이의 간격이 좁아질 수 있으므로 냉각핀의 폭이 좁아지더라도 공기가 원활하게 유동된다.

Description

열교환기용 냉각핀 및 그 제조장치와 방법{COOLING FIN FOR HEAT EXCHANGER AND ITS APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING}
본 발명은 열교환기용 냉각핀 및 그 제조장치와 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환기의 냉각수/냉매와 공기를 열교환시키는 열교환기용 냉각핀 및 그 제조장치와 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차에는 엔진의 과열을 방지할 수 있는 냉각수단과, 차량 내부의 탑승자 공간에 대한 공기조화기능을 지닌 공기조화장치 등이 갖추어진다.
차량 엔진의 냉각 방식은 공냉식과 수냉식으로 구분될 수 있다. 수냉식 엔진 냉각 장치는, 워터 펌프, 라디에이터 등으로 구성되어 라디에이터를 통과하면서 온도가 낮아진 냉각수를 엔진에 형성된 워터 재킷에 공급하여 엔진과 열교환되도록 하는 것이다.
도 7a에서 보이는 바와 같이, 엔진 냉각수 냉각용 라디에이터(1)는, 내부에 냉각수 유로가 형성된 상하 탱크부(2)와, 상하 탱크부(2)를 연결하며 내부를 따라 냉각수가 흐르는 복수의 냉매튜브(3)와, 냉매튜브(3)들 사이에 설치되어냉매튜브(3)들 사이를 흐르는 공기와 열교환하여 냉각수를 방열하여 냉각하는 냉각핀(4)으로 구성된다.
공기조화장치는 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기 등을 포함하여 이루어진다. 압축기에서 고온고압으로 압축되어 응축기로 압송된 냉매가 응축기를 통과하면서 외부 공기와 열교환되어 응축되고, 이 응축 냉각된 액상의 냉매가 팽창밸브를 통과하면서 압력이 떨어진 후 증발기를 통과하면서 외부 공기와 열교환되어 자신은 기화되고 주위 공기 온도를 낮추게 된다.
공기조화장치의 응축기는, 좌우 헤더 탱크와, 헤더 탱크를 연결하는 복수의 냉매튜브와, 냉매튜브들 사이에 설치되어 냉매튜브들 사이를 통과하는 공기와 열교환되어 냉매를 응축하는 냉각핀으로 구성된다.
그리고, 증발기는, 내부에 냉매가 흐르는 튜브/플레이트와, 튜브/플레이트들의 사이에 설치되어 튜브/플레이트들 사이를 통과하는 공기와 열교환되어 냉매를 증발시키는 냉각핀으로 구성된다.
라디에이터, 응축기 및 증발기 등의 열교환기는 공기와 열교환되는 냉각핀을 공통요소로 갖고 있다.
도 7b에서 보이는 바와 같이, 종래 냉각핀(4)은 열전도율이 좋은 판재가 코러게이트(corrugate) 형으로 주름진 형상으로 이루어진다. 그리고, 공기가 원활하게 통과하도록 냉각핀(4)의 평면부에는 루버(4a)가 형성된다.
그러나, 이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 냉각핀은 다음과 같은 문제점이 있다.
열교환기가 경박단소형으로 개발됨에 따라 냉각핀(4) 또한 폭이 좁아져야 한다. 하지만, 냉각핀(4) 소재인 판재의 폭이 대략 16㎜ 이하일 경우 루버수에 따른 핀 금형의 경제적 이용을 고려해야 한다.
그리고, 루버(4a)는 성형하기 위하여 냉각핀(4) 소재인 판재를 천공할 때, 루버(4a)들이 너무 근접하여 루버를 요구하는 형상으로 제작하기 어려우며, 또한 루버를 형성하는 금형의 수명이 짧아진다.(그러므로, 경제적인 금형 수명을 위해서는 루버가 약 1㎜ 이상의 간격을 확보하여야 한다.) 따라서, 열교환기용 냉각수/냉매튜브의 폭에 따라 냉각핀(4)의 폭은 줄어들지만 루버(4a) 사이의 피치는 일정 길이를 유지해야 하기 때문에 냉각핀(4)의 폭이 좁아지면 냉각핀(4)에 만들 수 있는 루버(4a)의 수량이 그만큼 적어져 공기의 흐름을 원활하게 유도할 수 없으므로 전열 성능이 떨어지는 문제점도 있다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 냉각핀의 폭을 좁게하면서 열교환 성능을 높일 수 있도록 함과 아울러, 간편하게 제조할 수 있도록 한 열교환기용 냉각핀 및 그 제조장치와 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 열교환기용 냉각수/냉매튜브의 폭에 맞춰 냉각핀의 폭을 줄이면서 전열성능을 향상할 수 있도록 하려는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각핀 제조장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 냉각핀 제조장치 및 방법에 의해 제조되는 와이어 매듭체의 예시도.
도 3a와 도 3b는 각각 본 발명에 따른 냉각핀 제조장치에 적용된 핀성형롤러의 분해사시도.
도 4는 본 발명에 따른 냉각핀 제조장치 및 방법에 의해 제조된 냉각핀의 사시도.
도 5a는 도 4의 A -A 선 단면도.
도 5b는 본 발명에 따른 냉각핀이 설치된 상태의 평면도.
도 5c는 도 4의 B - B 선 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 냉각핀 제조장치 및 방법에 의해 제조되는 냉각핀의 다른 예시도.
도 7a는 일반적인 라디에이터의 정면도.
도 7b는 종래 기술에 따른 냉각핀의 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 와이어 매듭체, 10A : 코러게이트형 냉각핀
11,12 : 와이어, 20 : 권취롤러
30 : 이송롤러, 40,41 : 핀성형롤러
50 : 절단기,
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기용 냉각핀은, 복수의 와이어가 일정 간격을 두고 종횡방향으로 매듭되면서 이 종횡방향 와이어 중 적어도 일방향 와이어가 공기의 흐름을 안내하도록 경사진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기와 같은 냉각핀을 제조하기 위한 본 발명에 따른 열교환기용 냉각핀 제조장치는, 복수의 와이어가 일정 간격으로 종횡으로 매듭된 와이어 매듭체를 이송하는 이송수단과; 그리고, 상기 이송수단의 전방에 서로 맞물려 회전되도록 설치되며 그 단면이 코러게이트(corrugate)형으로 이루어져 상기 이송롤러에 의해 이송되는 와이어 매듭체를 코러게이트형상으로 주름지게 하는 한 쌍의 핀성형롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기용 냉각핀 제조방법은, 복수의 와이어가 일정 간격을 두고 종횡방향으로 매듭하는 단계와; 와이어 매듭체를 이송하는 단계와; 상기 이송되는 와이어 매듭체를 코러게이트형으로 주름지게 성형하는 단계와; 그리고, 상기 코러게이트형으로 주름진 와이어 매듭체중 공기의 흐름을 막는방향으로 배열된 횡방향 혹은 종방향 와이어를 일방향으로 경사지게 성형하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 냉각핀 제조장치의 구성도이며, 도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 냉각핀 제조장치 및 방법에 의해 제조되는 냉각핀의 소재인 와이어 매듭체의 예시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 실시예에 적용된 핀성형롤러의 요부 발췌 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 냉각핀 제조장치 및 방법에 의해 제조가 완료된 냉각핀의 사시도이고, 도 5a와 도 5b 는 본 발명에 따른 냉각핀 제조장치 및 방법에 의해 제조된 냉각핀의 측면도와 평면도이다.
본 발명에 따른 냉각핀 제조장치는, 도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 와이어(11)(12)가 종횡방향으로 매듭되어 이루어진 와이어 매듭체(10)가 감기는 권취롤러(20)와, 권취롤러(20)의 전방쪽에 설치되어 와이어 매듭체(10)를 전방으로 이송하는 이송롤러(30)와, 이송롤러(30)의 전방측에 서로 맞물려 회전되도록 상하로 설치되며 평평한 와이어 매듭체(10)를 코러게이트형 냉각핀(10A)으로 성형하기 위해 그 단면이 코러케이트형상으로 이루어진 한 쌍의 핀성형롤러(40)(41)와, 핀성형롤러(40)(41)를 통과한 코러게이트형 냉각핀(10A)를 일정 길이로 절단하는 절단기(50)를 포함하여 구성된다.
도 2a와 도 2b에 도시된 바와 같이, 와이어(11)(12)는 코러게이트 형상으로 성형될 수 있을 정도의 유연성을 갖는 한편, 일단 성형이 완료되면 변형이 발생되지 않는 강도를 갖는다. 그리고, 와이어(11)(12)는 그 단면이 원형, 사각형 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.
도 4에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각핀 제조장치에 의해 만들어진 코러게이트형 냉각핀(10A)은 와이어(11)(12)가 종횡방향으로 매듭되어 이루어지며, 이들 와이어(11)(12)들의 간격을 조절함으로써 공기통과홀의 크기가 변하게 된다.
한편, 도 5a와 도 5c에 도시된 바와 같이, 공기가 원활하게 통과하도록 와이어 매듭체(10)의 종방향 와이어(11) 또는 횡방향 와이어(12)를 소정 각도로 경사지게 형성하여 루버를 만들 수 있다.
도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 핀성형롤러(40)(41)의 외주면에는 일방향으로 경사지면서 서로 맞물리는 돌출부(40a)(40b)와 홈(41a)(41b)이 횡방향 또는 종방향으로 각각 구비될 수 있다. 즉, 와이어 매듭체(10)가 핀성형롤러(40)(41) 사이를 통과하면서 코러게이트형으로 만들어짐과 아울러, 종방향 와이어(11) 또는 횡방향 와이어(12)에 일방향으로 경사진 루버가 형성된다.
도면중 미설명 부호 21, 31은 권취롤러(20)와 이송롤러(30)에 의해 회전되면서 와이어 매듭체(10)를 지지하는 아이들롤러이다.
그리고, 본 발명에 따른 냉각핀 제조장치에 의한 냉각핀의 제조방법은 다음과 같다.
(a) 복수의 와이어(10)(11)를 종횡으로 매듭하여 와이어 매듭체(10)를 만든다.
(b) 와이어 매듭체(10)를 권취롤러(20)에 감는다.
(c) 권취롤러(20)에 감긴 와이어 매듭체(10)를 이송롤러(30)로 이송한다.
(d) 이송롤러(30)에 의해 이송되는 와이어 매듭체(10)를 핀성형롤러(40)(41) 사이로 통과시켜 평평한 와이어 매듭체(10)를 코러게이트형 냉각핀(10A)으로 성형한다. 평판형 와이어 매듭체(10)가 핀성형롤러(40)(41)의 단면 형상에 의해 코러게이트형으로 주름지는 한편, 와이어 매듭체(10)가 핀성형롤러(40)(41) 사이를 통과할 때 핀성형롤러(40)(41)의 돌출부(40a)와 홈(41a)에 삽입되어 돌출부(40a)와 홈(41a)의 기울기를 따라 기울어진다.
(e) 코러게이트형 냉각핀(10A)을 절단기(50)에 통과시켜 일정 길이로 절단한다.
도 6에서 보이는 바와 같이 횡방향 와이어(12)(또는 종방향 와이어(11))의 단면적(W2)을 종방향 와이어(11)(또는 횡방향 와이어(12))의 단면적(W1)과 달리하며, 와이어(11)(12)간의 간격을 조절하는 등의 방법을 통하여 냉각핀(10A)의 전열면적을 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 냉각핀 제조장치 및 방법에 의해 제조된 냉각핀(10A)은 도 5b에서 보이는 바와 같이, 냉각수/냉매튜브(5) 사이에 설치되어 공기와 열교환된다.
따라서, 종횡으로 매듭되어진 와이어 매듭체(10)를 코러게이트형 냉각핀(10A)으로 성형하는 경우 와이어 매듭체(10)는 판재보다 그 강도가 강하여 냉각핀(10A)은 코러게이트 형상을 유지한다. 그리고, 와이어 매듭체(10)가 핀성형롤러(40)(41)를 통과하는 작업에 의해 냉각핀(10A)의 제조가 완료된다.
그리고, 종래에는 판재를 천공함으로써 루버 성형 및 핀 금형에 의한 제한으로 루버 사이에 대략 1㎜ 정도 간격이 확보되어야 하는데 반해, 본 발명에 따르면 와이어(11)(12)가 종횡방향으로 매듭됨으로써 횡방향 와이어(11)(12) 사이의 간격이 종래보다 좁아질 수 있다. 즉, 제한된 폭에 종래보다 더 많은 수량의 루버를 만들 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기의 냉각핀 및 그 제조장치 및 방법에 의하면, 와이어를 열교환기용 냉각수/냉매튜브의 폭에 맞도록 매듭함으로써 박형 열교환기용 냉각수/냉매튜브의 폭에 맞는 사이즈의 냉각핀을 제조할 수 있고, 제조된 코러게이트형 냉각핀의 형상이 유지되어 생산성을 향상할 수 있다.
그리고, 제한된 면적에 최대수량의 루버를 확보하여 공기가 원활하게 통과함으로써 전열성능을 높일 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 복수의 와이어가 일정 간격을 두고 종횡방향으로 매듭되면서 이 종횡방향 와이어 중 적어도 일방향 와이어가 공기의 흐름을 안내하도록 경사진 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀.
  2. 복수의 와이어가 일정 간격을 두고 종횡으로 매듬된 와이어 매듭체를 이송하는 이송수단과; 그리고,
    상기 이송수단의 전방에 서로 맞물려 회전되도록 설치되며 그 단면이 코러게이트(corrugate)형으로 이루어져 상기 이송롤러에 의해 이송되는 와이어 매듭체를 코러게이트형상의 냉각핀으로 성형하는 한 쌍의 핀성형롤러를 적어도 하나 이상 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 한 쌍의 핀성형롤러는, 와이어 매듭체중 횡방향 또는 종방향 와이어가 일방향으로 경사지도록 그 외주면에 일방향으로 경사지면서 횡방향 와이어 또는 종방향 와이어를 사이에 두고 서로 맞물리는 돌출부와 홈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀 제조장치.
  4. 복수의 와이어를 일정 간격을 두고 종횡방향으로 매듭하는 단계와;
    와이어 매듭체를 이송하는 단계와;
    상기 이송되는 와이어 매듭체를 코러게이트형으로 주름지게 성형하는 단계와; 그리고,
    상기 코러게이트형으로 주름진 와이어 매듭체중 공기의 흐름을 막는방향으로 배열된 횡방향 와이어를 일방향으로 경사지게 성형하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각핀 제조방법.
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