KR200349351Y1 - 인너핀 삽입 가이드를 구비하는 열교환 튜브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열교환 튜브에 관한 것이다. 본 고안의 열교환 튜브는, 내부에 열교환을 위한 유체가 흐르는 소정 길이상의 관체(22)와; 상기 관체의 내부에 삽입되어 관체 내부를 복수개로 격실할 수 있는, 웨이브형상의 단면을 가지는 인너핀(24); 그리고 상기 관체(22)의 내면에서 길이방향을 따라 성형되어, 삽입되는 인너핀의 특정 부분과 접촉하면서 인너핀을 가이드하는 가이드돌기를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 가이드돌기는, 관체 내면의 상면 및 하면에, 정해진 간격을 가지고 복수개 형성되는 것이 바람직하다.

Description

인너핀 삽입 가이드를 구비하는 열교환 튜브{Tube for heat exchanger having guide for inner fin}

본 고안은 열교환 튜브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 튜브의 내부를 복수개로 격실하도록 삽입되어 고정되는 인너핀을 관체 내부의 정확한 위치로 더욱 용이하게 삽입할 수 있음과 동시에 방열효과를 최대화할 수 있도록 구성되는 열교환 튜브에 관한 것이다.

예를 들어 자동차의 내부에서 구동력을 발생하는 엔진은 연료의 폭발에 의하여 고온상태로 되기 때문에, 주변 부품을 방열시켜줄 필요가 있다. 이와 같은 방열은, 엔진블럭에 형성된 물 자켓과 엔진룸(예를 들면 프론트룸)의 전방에 설치되는 라디에이터 사이에서 냉각수가 순환되는 구조를 취하는 것에 의하여 달성되는 것이 일반적이다. 그리고 이와 같은 방열은, 차량에 있어서의 차지에어쿨러(인터쿨러 또는 중간냉각기), 콘덴서 튜브, 엔진오일 및 미션오일을 방열시키기 위한 오일쿨러의 튜브 등에도 요구되는 것은 당연하다.

그리고 인터쿨러 튜브와 같이, 내부에 고온 고압의 유체가 흐르는 경우에는, 도 1에 도시한 바와 같이 인너핀이 내장된 튜브를 사용하고 있다. 도시한 바와 같이, 방열용 튜브(10)는, 유체가 내부를 흐를 수 있도록 형성되는 관체(12)과, 상기 관체(12)의 내부를 복수개로 구획하는 인너핀(14)으로 구성되고 있다.

상기와 같이 관체(12)의 내부에 인너핀(14)을 설치하는 것은, 튜브(10)의 내부로 유동하는 고온 고압의 유체 압력에 대하여 튜브(10)가 충분히 견딜 수 있도록 내압강도를 증대함과 동시에, 내부를 흐르는 유체의 열교환 면적을 확보하기 위한 것이다.

상기와 같은 튜브(10)의 내부를 흐르는 유체는, 냉각유체가 흐르는 다른 튜브와 인접하게 설치되고, 그 사이에는 열교환핀이 개재되어 있다. 따라서 냉각수가 흐르는 튜브와 열교환핀을 통하여 열교환되는 것에 의하여 충분한 방열이 이루어질 수 있게 된다.

일반적으로 상기 관체(12)와 인너핀(14)은 별도로 만들어진다. 예를 들어,상기 관체(12)는 압출에 의하여 만들어지기도 하고, 판상의 부재를 복수개의 롤러를 이용하여 관체상으로 형성한 후, 그 접합부분을 용접하는 것에 의하여 만들어지기도 한다. 그리고 상기 인너핀(14)은, 상기 관체(12)의 내부를 복수개로 격실하기 위하여 반복되는 웨이브형상의 단면 또는 반복되는 사각형상의 단면을 가지도록 성형된다.

상기 중에서 어떠한 방법으로 관체(12)가 형성되면, 별도로 만들어진 인너핀(14)을 상기 관체(12)의 내부에 삽입하게 된다. 상기 인너핀(14)이 관체(12)의 내부에 완전히 삽입된 상태에서, 브레이징을 수행하는 것에 의하여 상기 인너핀(14)의 산부분 및 골부분이 관체(12) 내부의 상하면에 각각 접합되어, 관체(12)의 내부를 복수개의 칸으로 격실하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 기술에 의하면, 다음과 같은 단점이 제기된다.

상기 관체(12)의 내부에 삽입되는 인너핀(14)은, 삽입되는 과정에서 그 형상의 변형이 발생할 수 있다. 즉, 일정한 길이를 가지는 관체(12)의 내부에 인너핀을 삽입하게 되면, 인너핀(14)의 웨이브 형상의 간격이 모두 동일하게 설계되어 있으나, 삽입되는 과정에서 튜브내면과 핀의 접촉부에서 발생되는 마찰저항 등의 이유로 인하여 인너핀(14)의 웨이브의 간격이 상이하게 될 우려가 있게 된다.

그리고 특히 상기 관체(12)의 길이가 긴 경우에는, 인너핀을 복수개로 분할하여 관체(12)의 내부에 삽입하게 되나, 이러한 경우에는 인너핀의 삽입과정에서 편차의 정도가 더욱 심하게 발생하게 되며, 이에 냉각유체가 튜브 내부 유동시 유체 전단저항으로 인한 압력상승을 초래하게 되어, 열교환기 튜브로써의 정상적인동작에 문제가 발생할 수도 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 튜브의 내측에 삽입되는 인너핀을 정확한 위치로 유지하면서 삽입하여 고정할 수 있도록 하는 것을 주된 목적으로 하며, 그 효과로서 유동하는 냉각유체의 압력상승과 튜브 내부에서 정체시간을 줄일 수 있다.

도 1은 종래의 열교환 튜브를 보인 예시 사시도.

도 2는 본 고안에 의한 열교환 튜브를 보인 예시 사시도.

도 3은 본 고안에 의한 다른 형태의 인너핀이 삽입된 열교환 튜브의 예시 사시도.

도 4는 본 고안에 의한 열교환튜브의 관체의 예시 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 ..... 튜브 22 ..... 관체

24 ..... 인너핀 32, 34 ..... 가이드돌기

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 열교환 튜브는, 내부에 열교환을 위한 유체가 흐르는 소정 길이상의 관체와; 상기 관체의 내부에 삽입되어 관체 내부를 복수개로 격실할 수 있는, 웨이브형상의 단면을 가지는 인너핀; 그리고 상기 관체의 내면에서 길이방향을 따라 성형되어, 삽입되는 인너핀의 특정 부분과 접촉하면서 인너핀을 가이드하는 가이드돌기를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 가이드돌기는, 관체 내면의 상면 및 하면에, 정해진 간격을 가지고 복수개 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 고안에 의하면, 가이드돌기가 인너핀을 정확한 위치 및 형상을 유지하면서 관체의 내부로 안내되도록 하고 있음을 알 수 있다. 따라서 인너핀의 삽입이 원활하고, 정확한 위치에서 관체 내부를 격실할 수 있다. 그리고 가이드돌기에 의하여 정렬된 인너핀은 냉각유체 유동시 내부저항을 감소시키고 정체시간을 줄일 수 있어서, 실질적인 전열효과를 높일 수 있게 된다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 고안에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 고안에 의한 튜브(20)는, 내부에 유체가 흐를 수 있는 관체(22)와, 상기 관체를 복수개의 칸으로 격실하는 인너핀(24)을 포함하여 구성된다.

상기 관체(22)는 내부에 열교환이 요구되는 유체가 흐를 수 있도록 소정의 길이를 가지고 있다. 상기 관체(22)는, 압출에 의하여 성형되는 것도 가능하고, 소정의 폭을 가지는 플레이트를 복수개의 롤러를 이용하여 관체상으로 형성하고 접촉부분을 용접하는 것에 의하여 형성하는 것도 가능하다.

그리고 상기 인너핀(24)은, 상기 관체(22)의 내부를 다수개로 격실할 수 있도록 구성되는 것으로, 도시한 바와 같이 반복되는 웨이브 형상을 가지도록 성형되어 있다. 상기 인너핀(24)이 관체의 내부에 삽입되어 브레이징되면, 관체(22)의 내면과 인너핀의 골 및 산부분이 서로 접합되어, 실질적으로 관체(22)의 내부가 다수개로 격실될 것이다.

본 고안에 의하면, 상기 관체(22)의 내부에는 다수개의 가이드돌기(32,34)가 성형되어 있다. 상기 가이드돌기(32,34)는 관체(22)의 길이를 따라서 연장 성형되는 것으로, 인너핀의 일측면과 접촉하면서 인너핀(24)의 위치를 가이드할 수 있도록 구성되는 것이다.

상기 관체(22)를 압출에 의하여 형성하는 경우에는, 상기 가이드돌기(32,34)도 압출과정에서 일체로 성형될 수 있음은 당연하다. 그리고 상기 관체(22)가 한장의 금속 플레이트를 다수회 벤딩하여 관체상으로 형성하는 경우에는, 금속 플레이트의 소정위치를 길이방향으로 프레스하여 상기 가이드돌기(32,34)를 형성하는 것도 가능할 것이다.

상기 가이드돌기(32,34)는 웨이브형상의 단면을 가지는 인너핀(24)의 일측과 접촉하게 되고, 관체(22)의 내부로 삽입되는 인너핀(24)의 일측과 접촉함으로써, 삽입되는 인너핀이 정확한 위치를 유지할 수 있도록 가이드하게 될 것이다.

도시한 실시예에 있어서, 상기 가이드돌기(32,34)는, 관체(22) 내부의 상면에 형성되는 복수개의 돌기(32)와, 관체(22) 내부의 하면에 형성되는 복수개의 돌기(34)로 구성되고 있다. 그러나 본 고안에 의하면, 상기 가이드돌기(32,34)는 관체(22)의 내부로 삽입되는 상기 인너핀(24)을 정확한 위치로 안내할 수 있는 범위 내에서, 그 위치 및 형상 등에 의하여 제한될 수 없음은 자명하다.

도시한 실시예에서와 같이, 관체(22) 내부의 상면 및 하면에, 각각 일정한 간격을 가지도록 상기 가이드돌기(32,34)를 복수개 형성하는 것이 바람직할 것이다. 즉, 관체(22) 내부의 상면 및 하면에 정해진 동일한 간격으로 가이드돌기(32,34)를 형성하여, 웨이브형상의 인너핀의 정해진 골 또는 산의 수마다 가이드돌기(32,34)가 인너핀의 일측에 접촉하도록 함으로써, 가장 효율적으로 인너핀(24)을 관체(22) 내부에 삽입하도록 구성하는 것이 바람직할 것이다.

도 4에는 본 고안에 의한 관체(22) 만이 도시되어 있으며, 내부의 상면과 하면에 다수개의 가이드돌기(32,34)가 일정한 간격을 가지고 일체로 성형된 실시예를 보이고 있다.

그리고 도 3은 본 고안의 관체(22) 내부에 삽입되는 인너핀(24a)의 다른 실시예를 보이고 있다. 본 실시예의 인너핀(24a)은 반복되는 사각형상의 단면을 구비하고 있음을 알 수 있다. 따라서 본 고안에 의한 인너핀은, 실질적으로 상기 관체의 내부를 다수개로 구획할 수 있는 범위 내에서, 형상에 대해서는 여러가지 변형이 가능함을 알 수 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 관체(22)와 인너핀(24)의 조립과정을 살펴보기로 한다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 의한 관체(22)는 제조시 내면에 길이방향을 따르는 가이드돌기(32,34)가 형성되어 있다. 이와 같은 관체(22)의 내부에, 웨이브형상의 단면 또는 반복되는 사각형상을 가지는 인너핀(24)을 삽입하게 되면, 인너핀(24)의 산 또는 골부분 중의 복수개의 부분은, 상기 가이드돌기(32,34)와 접촉하게 된다. 따라서 인너핀(24)이 상기 가이드돌기(32,34)와 접촉하는 상태에서 관체(22)의 내부로 삽입될 것이다.

상기 인너핀(24)의 특정 부분이 상기 가이드돌기(32,34)에 접촉하면서 안내되면, 관체(22)의 내부로 삽입되는 인너핀(24)은 항상 정해진 위치를 유지하면서 관체(22)로 들어가게 된다. 즉, 일정한 간격을 가지는 가이드돌기(32,34)에 의하여 상기 인너핀(24)이 안내되기 때문에, 인너핀(24)의 웨이브 간격은 변함없이, 정해진 설계값을 그대로 유지하면서, 상기 관체(22)의 내부로 삽입될 것이다.

이렇게 하여, 상기 인너핀(24)이 가이드돌기(32,34)에 의하여 안내되면서 삽입되면, 실질적으로 관체(22)의 길이가 긴 경우에도, 그 내부의 인너핀(24)은 항상 정해진 웨이브 간격 및 위치를 정확하게 유지할 수 있게 되는 것은 당연하다.

그리고 상기 인너핀(24)을 삽입할 때, 상기 가이드돌기(32,34)가 정확한 위치를 유지할 수 있도록 가이드하고 있기 때문에, 실질적인 인너핀(24)의 삽입시 마찰 저항도 극소화된다. 즉, 종래에는 웨이브 형상의 단면을 가지는 인너핀(24)을 관체(22) 내부로 삽입할 때, 인너핀(24)의 정확한 웨이브형상을 유지할 수 있는 기능이 없었기 때문에, 인너핀(24)의 단면 형상의 변화에 따라서 부분적으로 마찰이 증가하여 원활한 삽입이 곤란한 경우도 발생하고 있었다. 그러나 본 고안에서는, 상기 가이드돌기(32,34)가 인너핀(24)의 웨이브형태를 정확하게 유지하고 있기 때문에, 인너핀(24)을 관체(22) 내부에 삽입할 때, 보다 원활한 삽입이 가능하게 된다고 할 수 있다.

이와 같이 하여, 상기 인너핀(24)이 관체(22)의 내부에 삽입된 상태에서, 브레이징을 수행하는 것에 의하여, 인너핀(24)과 관체(22)의 접촉부분이 접합되어, 실질적으로 관체(22)의 내부를 다수개로 격실하게 된다.

그리고 본 고안에 의한 가이드돌기(32,34)는 상술한 바와 같이, 관체(22) 내부로 삽입되는 인너핀(24)을 정확하게 위치 유지하면서 안내하는 기능 이외에도, 전열효과를 높일 수 있는 기능을 가지고 있다.

즉, 본 고안에 의한 튜브(20)는 그 내부를 흐르는 유체의 열교환을 위하여, 예를 들면 자동차의 내부에 설치되는 부품이다. 따라서 튜브(20)의 내부를 흐르는 유체의 열교환 효율이 높으면 높을수록, 더욱 바람직한 것은 자명하다. 본 고안에 의한 튜브(20)의 내부를 살펴보면, 가이드돌기(32,34)에 의하여, 실질적으로 관체(22) 내부의 표면적이 더욱 넓어지고 있음을 알 수 있다.

이와 같이 관체(22) 내부의 표면적이 더욱 넓어지는 것은, 실질적으로 내부를 흐르는 유체의 전열 면적이 더욱 넓어지는 것을 의미하고, 따라서 유체의 열교환 효율을 더욱 높일 수 있음을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 의하면, 관체(22)의 내부에 삽입되는 인너핀(24)이 가이드돌기(32,34)에 의하여 원활하게 안내될 수 있도록 구성하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

이와 같은 본 고안의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 고안은 첨부한 청구의 범위에 기초하여 해석되어야 하는 것은 자명하다.

이상과 같은 본 고안에 의하면 다음과 같은 장점이 기대된다.

먼저, 본 고안에 의한 가이드돌기는, 관체(22)의 내부로 삽입되는 인너핀(24)을 정확하게 안내할 수 있게 됨을 알 수 있다. 따라서 관체(22)의 내부를 정해진 설계치에 맞도록 격실하는 것이 가능하게 된다. 그리고 상기 가이드돌기가 인너핀의 특정부분을 안내하기 때문에, 인너핀을 삽입하는 공정에서 삽입저항이 최소화되면서 원활한 작업을 가능하게 할 수 있게 된다.

그리고 본 고안에 의하면 가이드돌기는, 실질적으로 관체(22)의 내부 표면적을 더욱 크게하고 있다. 따라서 본 고안 튜브의 내부를 흐르는 유체의 전열효과를 더욱 높일 수 있게 되어, 열교환 튜브로써 유용성을 더욱 높일 수 있게 될 것이다.

Claims (4)

1. 내부에 열교환을 위한 유체가 흐르는 소정 길이상의 관체(22)와;

   상기 관체의 내부에 삽입되어 관체 내부를 복수개로 격실하는 인너핀(24); 그리고

   상기 관체(22)의 내면에서 길이방향을 따라 성형되어, 삽입되는 인너핀의 일측과 접촉하면서 인너핀을 가이드하는 가이드돌기를 포함하여 구성되는 열교환 튜브.
2. 제1항에 있어서, 상기 가이드돌기는, 관체 내면의 상면 및 하면에, 정해진 간격을 가지고 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환 튜브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인너핀은 웨이브형상의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 열교환튜브.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인너핀은 반복되는 사각형 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 열교환튜브.