KR200305154Y1 - 정수냉각용 냉매관 성형구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 정수냉각용 냉매관 성형구조에 관한 것으로, 냉각저수통(10)의 바깥쪽 벽면에 일정 길이로 감아 부착시키는 냉매관(20)을 정사각형 또는 직사각형의 사각 형태로 성형하여 장착시킴으로서 부착 단면의 증대에 따른 냉각 효율의 향상및 에너지 손실을 방지할 수 있도록 하며, 이를 위해 인발이나 압출에 의해 냉매관 (20)의 단면이 정사각형 또는 직사각형으로 성형되어 상기 냉각저수통(10)의 벽면에 완전 밀착되게 감겨져 장착되며, 특히 상기 냉매관(20)은 상부롤(32)과 하부롤 (34)이 수직방향으로 배열되어 회전되는 성형롤(30)의 냉매관성형공간(35)을 통해 1단계 또는 2단계 통과되면서 직사각형 또는 정사각형으로 성형되는 것을 특징으로 한다.

Description

정수냉각용 냉매관 성형구조 {A Forming Structure Of A Refrigerant Pipe For Clear Cooling Water}

본 고안은 냉온수기 및 냉온정수기의 냉각저수통에 감겨져 장착되는 냉매관의 성형구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각저수통의 바깥쪽 벽면에 일정 길이로 감아 부착시키는 냉매관을 정사각형 또는 직사각형의 사각 형태로 성형하여 장착시킴으로서 부착 단면의 증대에 따른 냉각 효율의 향상 및 에너지 손실을 방지할 수 있도록 한 정수냉각용 냉매관 성형구조에 관한 것이다.

잘 알려져 있는 바와 같이 냉온수기 및 냉온정수기의 구성수단인 냉수부는 냉각저수통으로 유입되어 일정량 저장되는 물을 냉각하는 역할을 수행하게 되는데, 이때 냉각저수통 내부에 저장된 물이 냉각되는 원리는 통상의 냉동사이클 원리에 따라 압축기와 응축기, 팽창변을 통과하면서 냉각저수통의 외벽에 일정 길이로 감긴 냉매관의 증발작용에 의해 일정 온도로 냉각 처리된다.

즉, 냉각저수통 내부의 물은 냉매관을 일정 압력으로 흐르는 차가운 상태인 냉매와의 열교환에 의해 일정 온도로 냉각될 수 있는데, 이때 냉각저수통에 직접적으로 접촉되지 않고 대기중으로 노출된 냉매관의 바깥쪽 부위를 통해 냉매의 차가 빼앗기는 열 손실이 발생될 수밖에 없으며, 이러한 냉기관의 열 손실을 최소화하고 냉각효율을 높이기 위해 냉각저수통에 설치되는 냉매관의 성형구조는 당연히 중요하다 할 수 있다.

국내 실용신안 등록번호 제20-0181457호에 소개된 냉온정수기의 냉각장치에서는 도 5에서 보는 바와 같이, 진원형의 냉매관을 냉각저수통(110)에 장착하기 전에 타원형으로 성형한 다음 냉각저수통(110)에 부착하여 냉각성능을 향상시킬 수 있도록 하고 있는데, 이는 냉매관(120)을 타원형으로 성형하여 장착하면 냉각저수통(110)과의 접촉면적의 확대와 함께 냉매관(120) 사이의 간격 축소에 따른 열용량손실만큼의 냉각성능을 기대할 수 있다.

그러나 냉각저수통(110)에 냉매관(120)을 부착할 때 냉각저수통(110)과의 밀착성을 고려하여 보통 인장상태에서 감아 부착하기 때문에 필연적으로 냉매관(120)의 단면은 진원상태가 아니고 약간의 타원형으로 성형되어 부착되고 있다.

또한 일반적으로 사용되고 있는 냉매관(120)은 중공형의 구리(Cu)로써 외부직경은 보통 6.35mm가 사용되고 있으며, 필요에 따라 6mm 직경을 갖는 냉매관(120)이 등이 사용되고 있는데, 6.35mm인 냉매관(120)의 경우 관벽의 두께가 0.6mm 인 점을 감안하면 내부 직경은 5.15mm가 되므로 냉매관(120) 내부의 단면적 즉, 관내로 흐르는 냉매의 단면적은 20.8㎟ 가 된다.

결국 냉매관(120) 내부에서의 냉매 흐름을 고려하면 타원형으로 가공할 수 있는 범위는 한계가 있게 되는데, 압착된 단면적이 너무 얇으면 냉매관(120)을 냉각저수통(110)에 감아 부착하는 중에 압착되어 냉매가 적절히 흐를 수 없게 된다.

따라서 성형 한계가 존재하게 되는데, 예를 들면 압착 단면적 부분의 내부 폭이 2mm 정도라 하면 내부 길이는 10mm 정도가 되므로 바깥 부분의 외부 원의 직경은 3.2mm가 된다.

만약 냉매관(120)을 냉각저수통(110) 같은 벽면에 서로 붙여서 성형한다 하더라도 냉각저수통(110)의 벽면에 부착된 냉매관(120)과 냉매관(120)의 사이는 냉각저수통(110) 벽면을 기준으로 3.2mm가 떨어지는 상태가 되며, 이는 결과적으로 3.2mm 공간에서의 열 손실이 발생하게 된다.

따라서 냉각저수통(110)으로 냉각매체를 전달하는 냉매관(120)은 냉각저수통 (110)의 벽면에 부착되는 접촉면의 확대와 함께 열 손실의 제거가 중요하며, 가능하면 냉각저수통(110)의 벽면에 대한 완전 접촉과 함께 접촉면을 이격 없이 증대할 필요가 있다.

이에 본 고안은 상기와 같이 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로, 냉각저수통의 바깥쪽 벽면에 일정 길이로 감아 부착시키는 냉매관을 정사각형 또는 직사각형의 사각 형태로 성형하여 장착시킴으로서 부착 단면의 증대에 따른 냉각 효율의 향상 및 에너지 손실을 방지할 수 있는 정수냉각용 냉매관 성형구조를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 성형구조의 냉매관이 냉각저수통에 감겨진 상태의 구조도.

도 2는 본 고안에 따른 성형구조의 냉매관이 롤성형되는 성형롤 구조도.

도 3은 본 고안에 따라 냉매관이 성형롤에 의해 사각 단면으로 롤성형되는 단면도.

도 4는 본 고안에 따라 냉매관이 인발다이에 의해 사각 단면으로 인발성형되는 단면도.

도 5는 종래의 타원형 단면으로 성형된 냉매관이 냉각저수통에 감겨진 상태의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 냉각저수통 20 : 냉매관

30 : 성형롤 31,33 : 롤지지구

32,34 : 상,하부롤 35 : 냉매관성형공간

40 : 인발다이 41 : 심봉

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 정수냉각용 냉매관 성형구조는 냉각 저수통의 벽면에 냉매가 통과되면서 열교환되도록 감겨져 장착되는 냉온수기 또는 냉온정수기의 냉매관에 있어서, 상기 냉매관은 인발이나 압출에 의해 단면이 정사각형 또는 직사각형으로 성형되어 상기 냉각저수통의 벽면에 완전 밀착되게 감겨져장착되는 것을 특징으로 한다.

특히, 냉매관은 상부롤과 하부롤이 수직방향으로 배열되어 회전되는 성형롤의 냉매관성형공간을 통해 1단계 또는 2단계 통과되면서 직사각형 또는 정사각형으로 성형되는 것을 특징으로 한다.

또한 성형롤은 1단계 성형롤의 냉매관성형공간이 성형되기 전의 냉매관 외경보다 한 변은 작으면서 다른 한 변은 크게 형성되며, 2단계 성형롤의 냉매관성형공간은 1단계 성형롤의 냉매관성형공간을 통과한 냉매관의 한 변이 됨과 동시에 다른 한 변과 동일하거나 또는 한 변은 동일하고 다른 한 변은 1단계 성형롤의 상대적으로 큰 다른 한 변보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 정수냉각용 냉매관 성형구조의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하며, 본 고안에 사용되는 성형롤(30)은 1단계 및 2단계 모두 동일 부호로 표시하여 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 성형구조의 냉매관(20)이 냉각저수통(10)에 감겨진 상태의 구조를 도시한 것이며, 도 2는 본 고안에 따른 성형구조의 냉매관(20)이 롤성형되는 성형롤(30)의 구조를 도시한 것이고, 아울러 도 3은 본 고안에 따라 냉매관(20)이 성형롤(30)에 의해 사각 단면으로 롤성형되는 단면 구조를 도시한 것이다.

도면에서 보는 바와 같이, 본 고안은 냉각저수통(10)에 부착되는 냉매관(20)의 단면을 사각형태로 성형하여 적용함으로서 냉각저수통(10)의 냉각성능을 극대화 하고 냉매관(20) 적용상의 다양화를 이룰 수 있도록 한다.

상술한 종래 기술에서도 언급하였듯이, 냉각저수통(10) 벽면에의 성형 부착후에 냉매관(20) 사이에는 필연적으로 공간이 형성되는데, 공간이 형성되게 되면 이 부분이 공기 단열층이 되어 냉각 열은 손실되므로 가능하면 접촉면적의 확대와함께 냉매관(20) 사이의 공간을 없앨 필요가 있다.

따라서 냉각저수통(10)에 부착되는 본 고안의 냉매관(20)은 내부로 냉매가 증발하여 통과함으로써 발생하는 냉각열을 냉각저수통(10)에 전달하고 이로 인해 냉각저수통(10) 내부의 물을 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 단면 구조가 정사각형 또는 직사각형으로 성형되며, 결과적으로 냉각저수통(10)에 부착되는 냉매관(20)의 단면을 사각형태로 적용함으로써 냉각저수통(10)의 냉각성능을 극대화하고 적용상의 다양화를 이룰 수 있다.

그리고 냉매관(20)을 사각형태로 구성함에 있어서 비교적 용이하게 제작하는 것이 가능한데, 우선 냉매관(20)은 순동 계열의 동관으로써 보통 인발로 성형되며 단면이 진원형으로 되어 있다.

따라서 초기 냉매관(20)의 성형에서부터 사각 형태의 냉매관(20)을 성형하거나 현재 시판되고 있는 원형의 냉매관을 용이한 방법으로 사각형태의 냉매관으로 성형할 수 있다.

도 4는 본 고안에 따라 냉매관(20)이 인발다이(40)에 의해 사각 단면으로 인발성형되는 단면 구조를 도시한 것으로, 인발(Drawing)은 용해 및 주조 공정을 거쳐 제작된 빌렛(Billet) 형태의 잉곳(Ingot) 소재를 컨테이너 내부에서 넣고 일정형태의 다이(Die) 사이를 인장력을 주어 통과시킴으로써 단면을 축소해 목적으로 하는 형상의 연속적인 제품을 얻는 공정이다.

이는 통상의 냉매관과 같은 원형의 제품의 경우 인발뿐 만 아니라 압출 (extrusion) 방법으로도 제작이 가능한데, 압출은 인발공정과 유사하나 컨테이너내부에 있는 소재에 가압력을 주어 제작하는 방식이다.

따라서 본 고안에서는 인발에서 사용되는 다이(40)를 기존의 원형에서 사각형태로 변경시켜 적용함으로서 용이하게 사각형태의 냉매관(20)을 성형하는 것이 가능하다.

또한 기존에 시판되고 일반적으로 사용되고 있는 원형 냉매관의 경우에는 도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 단순형태의 성형롤(30)을 통과시킴으로써 사각형태의 냉매관(20) 성형이 가능하다.

본 고안에 사용되는 성형롤(30)은 1단계 및 2단계의 롤구조 즉, 2벌로 제작되는데 1단계 성형롤(30)은 원형 냉매관(20)의 1차 즉, 한 방향의 단면적 축소, 2단계 성형롤(30)은 1단계의 성형롤(30)을 통과한 후 냉매관(20)의 수직 단면적 축소용인데, 6.35mm 원형의 냉매관(20)을 이용하여 정사각형의 냉매관(20)을 제작하는 경우 1단계의 성형롤 사이에 구성되는 냉매관성형공간(35)의 단면적의 경우 높이가 5.63mm, 폭이 6.35mm, 2단계 성형롤(30)은 상부롤(32)과 하부롤(34) 사이에 구성되는 냉매관성형공간(35)의 높이가 5.63mm, 폭이 1단계 성형롤(30)의 높이인 5.63mm가 된다.

따라서 본 고안에서는 정사각형의 냉매관(20) 성형의 경우 1단계 성형롤(30)은 한 변(a)이 냉매관(20)의 외경보다 작고 다른 한 변(b)은 냉매관(20)의 외경보다 큰 치수의 롤 성형 단면을 갖으며, 2단계 성형롤(30)은 1단 성형롤(30)을 통과한 냉매관(20)의 성형부가 한 변이 됨과 함께 한 변(a)과 다른 한 변(a)이 동일한 치수의 롤 성형 단면을 갖게 된다.

또한 직사각 형태의 냉매관(20)의 경우 1단계 성형롤(30)은 정사각형 냉매관 (20)의 성형롤(30)과 같은 방법이 적용되고, 2단계 성형롤(30)은 1단계 성형롤(30)을 통과한 냉매관(20)의 성형부가 한 변이 됨과 함께 한 변은 1단계 성형롤(30)의 최대 성형 폭보다 작게 롤의 성형 단면을 형성하는 것을 특징으로 한다.

기존의 원형 냉매관의 경우 최대 6mm, 타원형의 경우 3mm 이상인 반면에, 본 고안에서 제시하는 사각 형태의 냉매관(20)을 적용하면 냉매관(20) 사이의 비접촉면을 2mm 이하로 줄이는 것이 가능하다.

그리고 성형롤(30)은 상부롤(32)와 하부롤(34)에 필요로 하는 냉매관(20)의 높이와 폭 치수로 홈이 가공되어 냉매관성형공간(35)을 형성하며, 해당 롤지지구 (31)(33)를 매개로 이들 상부롤(32)과 하부롤(34)이 상호 같은 방향으로 이동하고, 이동되는 양쪽의 상,하부롤(32)(34) 사이의 냉매관성형공간(35)으로 냉매관(20)을 통과시킴으로써 원하는 형태의 냉매관(20)을 성형하는 것이 가능하다.

또한 이와 같은 냉매관(20)의 성형방법을 적용하고 성형롤(32)의 높이 및 폭을 조정하면, 정사각형 형태뿐 만 아니라 직사각형 형태의 냉매관(20) 제작이 가능하여 여러 형태로 적용하는 것이 가능하다.

그리고 직각 형태의 냉매관(20)을 이용하면 냉각저수통(10)의 바깥쪽 벽면에 일정 길이로 감아 부착시키는 경우, 기존 방법인 원형이나 타원형 형태의 냉매관 보다 감긴 냉매관(20) 사이의 공간 축소 및 밀착 단면적을 향상시켜 냉각효율을 향상시킬 수 있을 뿐 만 아니라 다양한 용도로 사용하는 것이 가능하며, 예컨대 동일한 냉매관(20)의 길이로 단면적을 확대시켜 냉각면적을 향상시킬 수 있고 직각 형태의 협소 부분에의 적용이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 정수냉각용 냉매관 성형구조는, 냉각 저수통의 바깥쪽 벽면에 일정 길이로 감아 부착시키는 냉매관을 정사각형 또는 직사각형의 사각 형태로 성형하여 장착시킴으로서, 부착 단면의 증대에 따른 냉각 효율의 향상 및 에너지 손실을 방지할 수 있음은 물론 냉매관의 적용상의 다양성을 높힐 수 있으며, 이는 결과적으로 접촉면적의 확대와 냉매관 사이의 공간을 구조적으로 없앨 수 있어 냉각저수통의 냉각효율을 구조적으로 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 냉각저수통(10)의 벽면에 냉매가 통과되면서 열교환되도록 감겨져 장착되는 냉온수기 또는 냉온정수기의 냉매관에 있어서,

   상기 냉매관(20)은 인발이나 압출에 의해 단면이 정사각형 또는 직사각형으로 성형되어 상기 냉각저수통(10)의 벽면에 완전 밀착되게 감겨져 장착되는 것을 특징으로 하는 정수냉각용 냉매관의 성형구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 냉매관(20)은 상부롤(32)과 하부롤(34)이 수직방향으로 배열되어 회전되는 성형롤(30)의 냉매관성형공간(35)을 통해 1단계 또는 2단계 통과되면서 직사각형 또는 정사각형으로 성형되는 것을 특징으로 하는 정수냉각용 냉매관의 성형구조.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 성형롤(30)은 1단계 성형롤의 냉매관성형공간(35)이 성형되기 전의 냉매관(20) 외경보다 한 변(a)은 작으면서 다른 한 변(b)은 크게 형성되며, 2단계 성형롤의 냉매관성형공간(35)은 1단계 성형롤의 냉매관성형공간(35)을 통과한 냉매관 (20)의 한 변이 됨과 동시에 다른 한 변과 동일하거나 또는 한 변은 동일하고 다른 한 변은 1단계 성형롤의 상대적으로 큰 다른 한 변(b)보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 정수냉각용 냉매관 성형구조.