KR20120017315A - 이중관식 열교환기 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이중관식 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 유체들 간의 열교환 효율이 높고, 내부관과 외부관 간의 마찰접촉과 그로 인한 접촉소음 및 접촉마모를 방지할 수 있는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이중관식 열교환기는, 내부에 제 1유로가 형성된 내부관과, 내부관이 내부에 삽입 장착되어 내부관과의 사이에 제 2유로가 형성된 외부관을 포함하는 이중관식 열교환기에 있어서, 내부관의 외면에 길이방향을 따라 나선홈을 형성하여 제 2유로를 나선형상으로 형성하고, 외부관의 외주면 중 일부분을 내부관의 외면측을 향해 가압하여 직경이 감소되는 축경부를 형성하며, 축경부는, 외부관의 내면과 내부관의 나선홈의 외면이 단속적으로 접촉되게 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 이중관식 열교환기 제조방법은, a) 상기 내부관의 외주면에 나선홈을 형성하고, 외부관의 양단에 확관부를 형성하는 단계와; b) 외부관의 내경부에 내부관을 끼워서 조립하는 단계와; c) 조립된 외부관과 내부관의 양단부를 고정하는 단계와; d) 외부관의 특정부분이 이에 대응되는 내부관의 외주면측을 향해 직경이 감소될 수 있도록, 외부관의 특정부분에 축경부를 형성하는 단계를 구비한다.

Description

이중관식 열교환기 및 그 제조방법{DOUBLE PIPE HEAT EXCHANGER AND MANUFACTURING METHOD THE SAME}
본 발명은 이중관식 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유체들 간의 열교환 효율이 높고, 내부관과 외부관 간의 마찰접촉과 그로 인한 접촉소음 및 접촉마모를 방지할 수 있는 이중관식 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
공조장치는, 다수의 열교환기를 구비하고 있으며, 그 일례로서, 이중관식 열교환기가 있다.
이중관식 열교환기는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 내부관(10)과 외부관(20)을 구비한다.
내부관(10)은, 제 1유로(12)를 갖추고 있으며, 이 제 1유로(12)에는 제 1유체가 도입되어 흐른다.
외부관(20)은, 내부관(10)의 외면 둘레에 조립되며, 내부관(10)의 외주면과 협동하여 제 2유로(30)를 형성한다.
한편, 내부관(10)과 외부관(20) 사이의 제 2유로(30)에는, 제 2유체가 도입되어 흐른다. 제 2유로(30)로 도입된 제 2유체는, 제 1유로(12)를 따라 흐르는 제 1유체와 서로 다른 온도를 갖는다. 따라서, 제 1유체와의 접촉할 시에 상기 제 1유체와 상호 열교환작용이 일어난다.
이러한 이중관식 열교환기에 의하면, 서로 다른 온도의 제 1유체와 제 2유체를 제 1유로(12)와 제 2유로(30)로 각각 도입한 다음, 이들을 간접적으로 접촉시킨다. 따라서, 제 1유로(12)를 따라 흐르는 제 1유체와 제 2유로(30)를 따라 흐르는 제 2유체 상호 간에 열교환작용이 일어날 수 있게 한다.
그런데, 이러한 종래의 이중관식 열교환기는, 내부관(10)과 외부관(20) 사이의 조립공차 때문에 내부관(10)과 외부관(20)의 사이에 갭(Gap)(G)이 발생한다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 열교환 효율이 떨어지고 내부관(10)과 외부관(20)이 마찰접촉된다는 문제점이 지적되고 있다.
즉, 이중관식 열교환기는, 내부관(10)과 외부관(20)을 원활하게 조립하기 위해서, 외부관(20)의 내경(L1)을 내부관(10)의 외경(L2)보다 크게 설계한다. 따라서, 내부관(10)과 외부관(20) 사이에는 조립공차가 존재한다.
그런데, 이러한 조립공차는, 내부관(10)과 외부관(20)의 사이에 갭(G)을 발생시키는 원인이 되며, 이러한 갭(G) 때문에 제 2유로(30)로 도입된 제 2유체가 직선형태로 흐른다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점 때문에 제 2유체와 제 1유체간의 열교환시간이 현저하게 줄어든다는 결점이 있다.
특히, 제 2유체와 제 1유체간의 열교환시간이 현저하게 줄어듬에 따라 열교환효율이 급격하게 저감되는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 열교환기의 성능이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
이 밖에도, 종래의 이중관식 열교환기는, 내부관(10)과 외부관(20) 사이의 갭(G) 때문에 내부관(10)이 외부관(20)의 내부에서 유동한다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 내부관(10)이 외부관(20)의 내주면에 부딪칠 우려가 있다는 문제점이 있다.
특히, 차량의 진동이 내부관(10)에 전달될 경우, 내부관(10)도 고속으로 진동하는데, 이러한 내부관(10)의 진동 때문에 내부관(10)과 외부관(20)이 서로 마찰 접촉한다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 내부관(10)과 외부관(20) 간에 접촉소음이 발생될 우려가 있고, 내부관(10)과 외부관(20)의 접촉부가 마모될 우려가 있다는 문제점이 있다.
그리고 내부관(10)과 외부관(20)의 접촉마모 때문에 열교환기의 내구성이 현저하게 저하되고 수명이 단축된다는 결점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 내부관과 외부관 사이의 갭을 차단하도록 구성함으로써, 제 2유로에 도입된 유체가 나선형으로 흐를 수 있게 하는 이중관식 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 제 2유로에 도입된 유체가 나선형으로 흐를 수 있게 구성함으로써, 제 2유로를 따라 흐르는 유체와 제 1유로를 따라 흐르는 유체 간의 열교환 시간이 증가될 수 있게 하는 이중관식 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 제 2유로를 따라 흐르는 유체와 제 1유로를 따라 흐르는 유체 간의 열교환 시간이 증가될 수 있게 구성함으로써, 유체들 간의 열교환 효율이 극대화될 수 있게 하는 이중관식 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 외부관 내부에서의 내부관 유동을 차단하도록 구성함으로써, 내부관의 유동으로 인한 내부관과 외부관의 마찰접촉을 방지할 수 있는 이중관식 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 내부관과 외부관의 마찰접촉을 방지할 수 있도록 구성함으로써, 내부관과 외부관 간에 마찰접촉으로 인한 접촉소음과 접촉마모를 차단할 수 있는 이중관식 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 내부관과 외부관 간에 접촉마모를 방지할 수 있게 구성함으로써, 내구성이 향상되고 수명이 연장되는 이중관식 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 이중관식 열교환기는, 내부에 제 1유로가 형성된 내부관과, 상기 내부관이 내부에 삽입 장착되어 상기 내부관과의 사이에 제 2유로가 형성된 외부관을 포함하는 이중관식 열교환기에 있어서, 상기 내부관의 외면에 길이방향을 따라 나선홈을 형성하여 상기 제 2유로를 나선형상으로 형성하고, 상기 외부관의 외주면 중 일부분을 상기 내부관의 외면측을 향해 가압하여 직경이 감소되는 축경부를 형성하며, 상기 축경부는, 상기 외부관의 내면과 상기 내부관의 나선홈의 외면이 단속적으로 접촉되게 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 외부관의 내면과 상기 내부관의 나선홈 외면 사이에 갭이 형성되고, 상기 외부관의 내면과 상기 나선홈의 외면 사이에 형성된 갭을 상기 내,외부관의 길이방향을 따라 단속적으로 차단하도록, 상기 외부관의 축경부와 이에 대응되는 상기 내부관의 나선홈 외면이 서로 밀착되도록 한 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 이중관식 열교환기의 다른 특징은, 내부에 제 1유로가 형성된 내부관과, 상기 내부관이 내부에 삽입 장착되어 상기 내부관과의 사이에 나선형 제 2유로를 형성한 외부관을 구비하며, 상기 내,외부관의 사이에는 길이방향을 따라 갭이 형성되는 이중관식 열교환기에 있어서, 상기 제 2유로를 따라 상기 내,외부관의 길이방향으로 유동하는 유체의 유동방향을 변경시키는 유로 변경부재를 상기 외부관에 길이 방향을 따라 적어도 하나 이상 형성한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 유로 변경부재는, 상기 외부관의 외주면 중 일부분을 상기 내부관의 외면측을 향해 가압하여 직경이 감소되는 축경부인 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 이중관식 열교환기 제조방법은, 내부에 제 1유로가 형성된 내부관과, 상기 내부관이 내부에 삽입 장착되어 상기 내부관과의 사이에 제 2유로가 형성된 외부관을 포함하는 이중관식 열교환기에 있어서, a) 상기 내부관의 외주면에 나선홈을 형성하고, 상기 외부관의 양단에 확관부를 형성하는 단계와; b) 상기 외부관의 내경부에 상기 내부관을 끼워서 조립하는 단계와; c) 조립된 상기 외부관과 내부관의 양단부를 고정하는 단계와; d) 상기 외부관의 특정부분이 이에 대응되는 상기 내부관의 외주면측을 향해 직경이 감소될 수 있도록, 상기 외부관의 특정부분에 축경부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 d) 단계에서, 상기 외부관의 축경부를 상기 내부관의 외주면에 밀착되게 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이중관식 열교환기 및 그 제조방법에 의하면, 내부관과 외부관 사이의 갭을 부분적으로 차단하는 구조이므로, 갭이 차단된 부분에서는 제 2유로로 도입된 제 2유체가 나선형으로 흐를 수 있게 한다. 따라서, 제 l유로의 제 1유체와 효율좋게 열교환되는 효과가 있다.
또한, 제 2유로의 제 2유체와 제 1유로의 제 1유체가 효율좋게 열교환될 수 있으므로, 열교환 성능이 대폭적으로 향상되는 효과가 있다.
또한, 내부관과 외부관을 축경부로 지지시키는 구조이므로, 외부관 내부에서의 내부관 유동을 원천적으로 차단할 수 있다. 따라서, 내부관의 유동으로 인한 내부관과 외부관의 마찰접촉을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 내부관과 외부관의 마찰접촉을 방지할 수 있으므로, 내부관과 외부관 간에 발생되는 접촉소음과 접촉마모를 차단할 수 있다. 따라서, 열교환기의 내구성을 향상시키고 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 이중관식 열교환기를 나타내는 단면도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 이중관식 열교환기의 구성을 나타내는 사시도들,
도 4는 본 발명에 따른 이중관식 열교환기의 구성을 나타내는 단면도,
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 이중관식 열교환기의 주요부분을 확대하여 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 이중관식 열교환기 제조방법의 각 단계를 나타내는 블록도,
도 8a 내지 도 8f는 본 발명에 따른 이중관식 열교환기 제조방법의 각 단계별로 내부관과 외부관의 모습을 보여주는 도면들이다.
이하, 본 발명에 따른 이중관식 열교환기 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).
먼저, 본 발명에 따른 이중관식 열교환기의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 3 내지 도 5를 참조하여 이중관식 열교환기에 대해 간략하게 살펴본다.
이중관식 열교환기는, 내부관(10)과 외부관(20)을 구비한다. 내부관(10)은, 제 1유로(12)를 갖추고 있으며, 이 제 1유로(12)에는 제 1유체가 도입되어 흐른다.
그리고 내부관(10)의 외주면에는 나선홈(14)이 형성되어 있다. 나선홈(14)은 내부관(10)의 외주면을 따라 나선형으로 형성된다. 이러한 나선홈(14)은, 내부관(10)의 외주면을 전조다이(도시하지 않음)로 가압하여 나선 형태의 홈을 각인(刻印)함에 따라 형성된다.
외부관(20)은, 내부관(10)의 외면 둘레에 조립되며, 내부관(10)의 외주면과 협동하여 제 2유로(30)를 형성한다. 특히, 내부관(10)의 나선홈(14)과 협동하여 나선형 제 2유로(30)를 형성한다.
통상적으로, 외부관(20)의 내경(L1)은, 내부관(10)의 외경(L2)보다 크게 설계된다. 이는, 내부관(10)과 외부관(20) 사이에 조립공차를 두어서 양자 간에 갭(G)이 발생될 수 있게 하기 위함이며, 이렇게 형성된 갭(G)을 통해 내부관(10)과 외부관(20)은 원활하게 조립될 수 있다.
한편, 내부관(10)과 외부관(20) 사이의 나선형 제 2유로(30)에는, 제 2유체가 도입되어 흐른다. 이때, 나선형 제 2유로(30)로 도입된 제 2유체는, 제 1유로(12)를 따라 흐르는 제 1유체와 서로 다른 온도를 갖는다. 따라서, 제 1유체와의 접촉할 경우에 상기 제 1유체와 상호 열교환작용이 일어난다.
다음으로, 본 발명에 따른 이중관식 열교환기의 특징부를 도 3a와 도 3b 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 이중관식 열교환기는, 외부관(20)에 형성되는 유로 변경부재를 구비한다. 유로 변경부재는 축경부(40)로 구성된다.
축경부(40)는, 외부관(20)의 특정부분 직경(L3)이 반경방향 내측으로 감소되어 원래의 직경(L4)보다 작아지는 부분으로서, 외부관(20)의 길이방향을 따라 적어도 하나 이상 간격을 두고 형성되며, 이렇게 형성된 축경부(40)는 내측으로 돌출되면서 내부관(10)의 외주면에 밀착되도록 구성된다.
특히, 내부관(10)의 외주면 중에, 나선홈(14) 이외의 부분에 밀착되도록 구성된다. 예를 들면, 나선홈(14)에 대해 상대적으로 융기(隆起)된 융기부(16)에 밀착되도록 구성된다.
이러한 축경부(40)에 의하면, 내부관(10)의 외주면에 밀착되는 구조이므로, 해당부분에 존재하는 내부관(10)과 외부관(20) 사이의 갭(G)을 차단한다. 따라서, 해당부분의 갭(G)으로 인해 발생하는 제 2유체의 누출을 방지한다. 이로써, 갭(G)을 따라 직선형태로 흐르는 제 2유체가, 해당부분에서는 나선형으로 흐를 수 있게 유도한다.
그 결과, 나선형 제 2유로(30)를 따라 흐르는 제 2유체와 제 1유로(12)를 따라 흐르는 제 1유체 간의 접촉시간이 증대될 수 있게 한다. 이에 따라, 제 2유체와 제 1유체 간의 열교환시간이 증가될 수 있게 한다. 이로써, 유체들 간의 열교환효율이 극대화될 수 있게 한다.
또한, 축경부(40)는, 내부관(10)의 외주면에 밀착되는 구조이므로, 내부관(10)과 외부관(20)을 서로 지지시키는 역할도 한다. 따라서, 외부관(20) 내부에서의 내부관(10) 유동을 원천적으로 차단한다. 이로써, 내부관(10)의 유동으로 인한 내부관(10)과 외부관(20)의 마찰접촉을 방지한다.
그 결과, 내부관(10)과 외부관(20) 간에 접촉소음과 접촉마모를 차단한다. 이에 따라, 열교환기의 내구성을 향상시키고 수명을 연장시킨다.
한편, 이러한 구성의 축경부(40)는, 외부관(20)의 길이방향을 따라 간격을 두고 형성되어 있되, 비교적 좁은 간격을 두고 형성되는 것이 바람직하다.
이는, 내부관(10)과 외부관(20)의 길이방향을 따라 존재하는 갭(G)을 최소화시키기 위함이며, 이로써, 갭(G)을 통한 제 2유체의 누출을 최소화한다. 그 결과, 나선형 제 2유로(30)로 도입된 제 2유체가 나선형 흐름을 유지하면서 제 1유로(12)의 제 1유체와 효율좋게 열교환된다.
또한, 축경부(40)는, 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 외부관(20)의 직관부(直管部)에 형성되는 것이 바람직하다. 이는, 벤딩부, 즉 곡관부(曲管部)에서는 별도의 구조 변경없이도 내부관(10)과 외부관(20)이 서로 밀착되기 때문이다.
또한, 축경부(40)는, 롤링 가공법에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 롤링 가공법은, 외부관(20)의 외주면을 전조롤러로 압착함으로써, 압착된 부분이 축경부(40)로 성형되게 하는 공법이다.
경우에 따라, 축경부(40)는, 프레스 가공법에 의해 형성될 수도 있다. 프레스 가공법은, 외부관(20)의 외주면을 프레스 금형으로 압착함으로써, 압착된 부분이 축경부(40)로 성형되게 하는 공법이다.
바람직하게는, 축경부(40)가 롤링 가공법에 의해 형성되는 것이 좋다. 왜냐하면, 외부관(20)의 축경부(40)를 프레스 가공법으로 형성할 경우, 형성된 축경부(40)가 외부관(20)의 탄성력 때문에 원위치로 복원될 우려가 있기 때문이다.
특히, 형성된 축경부(40)가 원위치로 복원되면서 내부관(10)의 외주면으로부터 이격될 우려가 있기 때문이며, 이로써, 외부관(20)과 내부관(10)에 존재하는 갭(G)의 차단효율이 급격히 떨어질 수 있기 때문이다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용예를 도 4와 도 6을 참조하여 설명한다.
먼저, 축경부(40)가 형성된 외부관(20)을 내부관(10)의 둘레에 조립한 상태에서, 내부관(10)의 제 1유로(12)에 제 1유체를 도입시키고, 내부관(10)과 외부관(20) 사이의 나선형 제 2유로(30)에 제 2유체를 도입시킨다.
그러면, 제 1유로(12)를 따라 흐르는 제 1유체와 나선형 제 2유로(30)를 따라 흐르는 제 2유체가 서로 간접적으로 접촉하면서 상호 열교환작용이 이루어지게 된다.
한편, 나선형 제 2유로(30)로 도입된 제 2유체는, 축경부(40)가 없는 부분에서는 내부관(10)과 외부관(20) 사이의 갭(G)과 나선형 제 2유로(30)를 통해 직선형과 나선형으로 흐른다. 따라서 직선형 흐름과 나선형 흐름을 동시에 유지하면서 제 1유로(12)의 제 1유체와 상호 열교환된다.
그리고 축경부(40)가 있는 부분에서는, 오직 나선형 제 2유로(30)를 통해 나선형 흐름을 유지한다. 따라서, 제 1유로(12)의 제 1유체와 효율좋게 열교환된다.
이렇게, 축경부(40)가 없는 부분과 축경부(40)가 있는 부분을 반복적으로 통과하는 제 2유체는, 직선형 흐름과 나선형 흐름 및 직선형과 나선형 흐름이 동시에 이루어지는 통합흐름을 순차적으로 반복한다.
따라서, 제 1유로(12)의 제 1유체와 효율좋게 열교환된다. 이로써, 제 1 및 제 2유체들의 열교환효율이 극대화된다. 그 결과, 이중관식 열교환기의 성능이 대폭적으로 향상된다.
이와 같은 구성을 갖는 이중관식 열교환기에 의하면, 내부관(10)과 외부관(20) 사이의 갭(G)을 부분적으로 차단하는 구조이므로, 갭(G)이 차단된 부분에서는 나선형 제 2유로(30)로 도입된 제 2유체가 나선형 흐름을 유지할 수 있다. 따라서, 제 1유로(12)의 제 1유체와 효율좋게 열교환된다.
또한, 나선형 제 2유로(30)의 제 2유체와 제 1유로(12)의 제 1유체가 효율좋게 열교환될 수 있으므로, 열교환기의 성능이 대폭적으로 향상된다.
또한, 내부관(10)과 외부관(20)을 축경부(40)로 지지시키는 구조이므로, 외부관(20) 내부에서의 내부관(10) 유동을 원천적으로 차단할 수 있다. 따라서, 내부관(10)의 유동으로 인한 내부관(10)과 외부관(20)의 마찰접촉을 방지할 수 있다.
또한, 내부관(10)과 외부관(20)의 마찰접촉을 방지할 수 있으므로, 내부관(10)과 외부관(20) 간에 발생되는 접촉소음과 접촉마모를 차단할 수 있다. 따라서, 열교환기의 내구성을 향상시키고 수명을 연장시킨다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 이중관식 열교환기의 제조방법을 도 7과 도 8a 내지 도 8f를 참고로 하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 제조방법은, 도 7과 도 8a에 도시된 바와 같이, 내부관(10)과 외부관(20)을 준비한다(S101).
내부관(10)과 외부관(20)의 준비가 완료되면, 도 7과 도 8b에서와 같이, 준비된 내부관(10)의 외주면에 나선홈(14)을 가공하고, 외부관(20)의 양단에 확관부(22)를 가공한다(S103).
나선홈(14)의 가공은, 내부관(10)의 외주면을 전조롤러로 가압하는 롤링 가공법을 이용한다. 확관부(22)의 가공은, 외부관(20)의 양단을 확관프레스로 확장 가공하는 확관프레스 가공법을 이용한다.
나선홈(14)과 확관부(22)의 가공이 완료되면, 도 7과 도 8c와 도 8d에서와 같이, 외부관(20)의 내경부에 내부관(10)을 끼워서 조립하고(S105), 외부관(20)과 내부관(10)의 양단부를 용접 고정한다(S107).
그리고 외부관(20)과 내부관(10) 양단부의 용접이 완료되면, 도 7과 도 8e에서와 같이, 조립된 외부관(20)과 내부관(10)을 벤딩 가공한다(S108). 이때, 벤딩된 부분에서는 외부관(20)과 내부관(10)이 서로 밀착된다.
그리고 외부관(20)과 내부관(10)의 벤딩작업이 완료되면, 도 7과 도 8f에서와 같이, 외부관(20)에 축경부(40)들을 가공한다(S109). 축경부(40)의 가공은, 외부관(20)의 외주면을 전조롤러로 가압하는 롤링 가공법을 이용한다.
축경부(40)의 가공 후, 경우에 따라, 제 2유체의 유입과 배출을 위한 입출구 파이프(24, 26)를 외부관(20)의 확관부(22)에 각각 조립한다.
상기와 같은 단계로 제조된 본 발명의 이중관식 열교환기는, 도 8f에 도시된 바와 같이, 제 1유체를 도입할 수 있는 제 1유로(12)와, 제 2유체를 도입할 수 있는 나선형 제 2유로(30) 및, 외부관(20)의 특정부분에 형성되는 축경부(40)들을 갖게 된다.
그리고 외부관(20)의 축경부(40)들은, 내부관(10)의 외주면을 향해 돌출되면서 상기 내부관(10)의 외주면에 밀착되고, 내부관(10)의 외주면에 밀착된 축경부(40)들은 내부관(10)과 외부관(20) 사이의 갭(G)을 차단하며, 내부관(10)과 외부관(20)을 서로 지지시킨다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
10: 내부관 12: 제 1유로
14: 나선홈 16: 융기부
20: 외부관 22: 확관부
30: 제 2유로 40: 축경부

Claims (17)

  1. 내부에 제 1유로(12)가 형성된 내부관(10)과, 상기 내부관(10)이 내부에 삽입 장착되어 상기 내부관(10)과의 사이에 제 2유로(30)가 형성된 외부관(20)을 포함하는 이중관식 열교환기에 있어서,
    상기 내부관(10)의 외면에 길이방향을 따라 나선홈(14)을 형성하여 상기 제 2유로(30)를 나선형상으로 형성하고,
    상기 외부관(20)의 외주면 중 일부분을 상기 내부관(10)의 외면측을 향해 가압하여 직경이 감소되는 축경부(40)를 형성하며,
    상기 축경부(40)는, 상기 외부관(20)의 내면과 상기 내부관(10)의 나선홈(14)의 외면이 단속적으로 접촉되게 하는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 외부관(20)의 내면과 상기 내부관(10)의 나선홈(14) 외면 사이에 갭(G)이 형성되고,
    상기 외부관(20)의 내면과 상기 나선홈(14)의 외면 사이에 형성된 갭(G)을 상기 내,외부관(10, 20)의 길이방향을 따라 단속적으로 차단하도록, 상기 외부관(20)의 축경부(40)와 이에 대응되는 상기 내부관(10)의 나선홈(14) 외면이 서로 밀착되도록 한 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 외부관(20)의 축경부(40)는,
    상기 내부관(10)의 외주면 중에 나선홈(14)의 사이에 상대적으로 융기(隆起)된 융기부(16)에 밀착되는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 축경부(40)는,
    상기 외부관(20)의 직관부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 축경부(40)는,
    유체의 도입과 배출을 위한 입구 파이프(24) 또는 출구 파이프(26)와 벤딩부분 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제 2유로(30)로 도입된 유체는,
    상기 외부관(20)의 내면과 상기 내부관(10)의 나선홈(14)의 외면이 서로 접촉된 상기 축경부(40)에서는 나선형으로 유동하고,
    상기 축경부(40)이외의 부분에서는 상기 내부관(10)의 나선홈(14) 및 상기 나선홈(14)의 외면과 상기 외부관(20)의 내면 사이에 형성된 갭(G)에 의해 나선형과 직선형으로 유동하는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축경부(40)는,
    상기 외부관(20)의 길이방향을 따라 적어도 하나 이상 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 축경부(40)는,
    상기 외부관(20)의 외주면을 원주방향을 따라 그 직경을 축소시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  9. 내부에 제 1유로(12)가 형성된 내부관(10)과, 상기 내부관(10)이 내부에 삽입 장착되어 상기 내부관(10)과의 사이에 나선형 제 2유로(30)를 형성한 외부관(20)을 구비하며, 상기 내,외부관(10, 20)의 사이에는 길이방향을 따라 갭(G)이 형성되는 이중관식 열교환기에 있어서,
    상기 제 2유로(30)를 따라 상기 내,외부관(10, 20)의 길이방향으로 유동하는 유체의 유동방향을 변경시키는 유로 변경부재를 상기 외부관(20)에 길이 방향을 따라 적어도 하나 이상 형성한 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 유로 변경부재는,
    상기 외부관(20)의 외주면 중 일부분을 상기 내부관(10)의 외면측을 향해 가압하여 직경이 감소되는 축경부(40)인 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 유로 변경부재는,
    상기 나선형 제 2유로(30)와 상기 내,외부관(10, 20)의 사이에 형성된 갭(G)에 의해 나선형과 직선형으로 유동하는 유체를, 나선형 유동으로 변경하는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  12. 내부에 제 1유로(12)가 형성된 내부관(10)과, 상기 내부관(10)이 내부에 삽입 장착되어 상기 내부관(10)과의 사이에 제 2유로(30)가 형성된 외부관(20)을 포함하는 이중관식 열교환기를 제조하는 방법에 있어서,
    a) 상기 내부관(10)의 외주면에 나선홈(14)을 형성하고, 상기 외부관(20)의 양단에 확관부(22)를 형성하는 단계와;
    b) 상기 외부관(20)의 내경부에 상기 내부관(10)을 끼워서 조립하는 단계와;
    c) 조립된 상기 외부관(20)과 내부관(10)의 양단부를 고정하는 단계와;
    d) 상기 외부관(20)의 특정부분이 이에 대응되는 상기 내부관(10)의 외주면측을 향해 직경이 감소될 수 있도록, 상기 외부관(20)의 특정부분에 축경부(40)를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기 제조방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 외부관(20)의 축경부(40)를 상기 내부관(10)의 외주면에 밀착되게 형성하는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기 제조방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 c) 단계와 d) 단계 사이에,
    상기 이중관을 벤딩하여 직관부와 벤딩부를 성형하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 축경부(40)를 상기 외부관(20)의 직관부분에 형성하는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  16. 제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 축경부(40)를 상기 외부관(20)의 길이방향을 따라 적어도 하나 이상 간격을 두고 형성하는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기.
  17. 제 12항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 d) 단계에서,
    상기 축경부(40)를 상기 외부관(20)의 특정부분 외주면을 전조롤러로 압착하는 롤링 가공법을 통해 성형하는 것을 특징으로 하는 이중관식 열교환기 제조방법.
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