KR20190023812A - 열교환기 및 그 제조방법 - Google Patents

열교환기 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190023812A
KR20190023812A KR1020170110108A KR20170110108A KR20190023812A KR 20190023812 A KR20190023812 A KR 20190023812A KR 1020170110108 A KR1020170110108 A KR 1020170110108A KR 20170110108 A KR20170110108 A KR 20170110108A KR 20190023812 A KR20190023812 A KR 20190023812A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tube
height
base material
protrusions
protrusion
Prior art date
Application number
KR1020170110108A
Other languages
English (en)
Inventor
이창욱
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020170110108A priority Critical patent/KR20190023812A/ko
Publication of KR20190023812A publication Critical patent/KR20190023812A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • F28F1/325—Fins with openings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/04—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods
    • B21D39/046—Connecting tubes to tube-like fittings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/08—Tube expanders
    • B21D39/20—Tube expanders with mandrels, e.g. expandable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements

Abstract

본 발명은 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 제조방법에는, 튜브 모재에 다수의 돌기부를 형성하는 단계; 상기 튜브 모재를 핀에 결합하는 단계; 및 확관장치를 이용하여, 상기 튜브 모재를 확관시키는 단계가 포함된다.
상기 다수의 돌기부를 형성하는 단계에는, 상기 튜브 모재의 내주면부로부터 제 1 높이(h1)로 돌출되는 제 1 돌기부를 형성하는 단계; 및 상기 튜브 모재의 내주면부로부터 제 2 높이(h2)로 돌출되는 제 2 돌기부를 형성하는 단계가 포함된다.
상기 제 1 높이(h1)는 상기 제 2 높이(h2)보다 크게 형성된다.

Description

열교환기 및 그 제조방법{A heat exchanger and a method for manufactruing the same}
본 발명은 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
열교환기는 냉동 사이클을 구성하는 구성요소로서 냉매가 유동할 수 있도록 구성된다. 그리고, 열교환기는 공기와의 열교환을 통하여 공기를 냉각 또는 가열시키는 기능을 수행한다. 상기 열교환기는 공기조화기나 냉장고등의 냉동장치에 사용될 수 있으며, 열교환에 의한 냉매의 응축 또는 증발여부에 따라 응축기 또는 증발기로서 기능할 수 있다.
상세히, 열교환기에는 냉매가 유동되는 튜브와, 상기 튜브와 결합되어 상기 튜브내의 냉매와 공기간 접촉되는 면적, 즉 열교환 면적을 증가시키는 핀이 포함된다. 상기 핀에는, 상기 튜브가 삽입될 수 있도록 다수의 관통공이 구비될 수 있다.
상기 핀은 다수개가 제공되며 다수의 핀은 상기 튜브의 연장방향을 따라 적층되도록 배치될 수 있다. 적층된 핀들 사이에는 소정의 공간이 형성되며, 공기가 상기 소정의 공간으로 유동하면서 튜브의 냉매와 열교환이 이루어질 수 있다.
상기 튜브의 내부에는, 냉매와 튜브와의 열교환 면적을 증가시키기 위한 돌기 구조가 마련될 수 있다. 이와 관련된 선행문헌의 정보는 아래와 같다.
1. 공개번호 (공개일) : 10-2015-0092151 (2015년 8월 21일)
2. 발명의 명칭: 그루브형 튜브
상기 선행문헌에는, 튜브의 내부면이 패터으로 그루브되고, 상기 패턴은 적어도 하나의 리브를 포함하는 사상이 개시된다.
다만, 상기 선행문헌과 같이 튜브의 내부면에 리브를 구성하고 상기 튜브와 핀을 결합시키는 과정에서, 상기 리브가 파손되는 문제점이 발생될 수 있다.
상세히, 상기 튜브를 핀에 삽입한 후, 상기 튜브와 핀의 결합을 견고하게 하기 위하여 상기 튜브의 내부에 확관장치를 투입하여 상기 튜브를 확관시키는 공정을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 확관장치가 상기 튜브의 내부에 구비되는 리브를 파손시켜, 상기 확관공정이 완료된 후 상기 리브의 형상이 제대로 구현되지 않는 문제점이 나타났다.
상기 리브가 상기 튜브의 내주면에 제대로 구성되지 않거나, 다수의 리브의 높이가 일정하지 않게 형성됨으로써, 냉매와 튜브의 열교환 면적이 증대되지 않아 실제로 열교환 효율의 개선효과가 나타나지 않게 된다.
그리고, 상기 확관공정에서 상기 리브가 부서지면서 냉매의 유동방향을 방해하는 방향으로 리브가 변형되는 경우, 상기 냉매의 유동성능이 저하되어 열교환 효율이 저하되는 문제점이 나타날 수 있다.
한편, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 튜브의 확관을 충분히 수행하지 않는 경우, 상기 튜브와 핀간에 충분한 접촉이 이루어지지 않아 열교환 효율이 저하되는 문제점이 나타날 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 열교환 성능이 개선된 튜브를 포함하는 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 냉매 튜브의 가공과정에서 튜브의 내주면에 구비되는 돌기가 파손되는 것을 방지할 수 있는 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 열교환 성능을 개선하기 위하여, 상기 리브의 형상, 배열 또는 크기등의 값을 최적으로 제안하는 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 제조방법에는, 튜브 모재에 다수의 돌기부를 형성하는 단계; 상기 튜브 모재를 핀에 결합하는 단계; 및 확관장치를 이용하여, 상기 튜브 모재를 확관시키는 단계가 포함된다.
상기 다수의 돌기부를 형성하는 단계에는, 상기 튜브 모재의 내주면부로부터 제 1 높이(h1)로 돌출되는 제 1 돌기부를 형성하는 단계; 및 상기 튜브 모재의 내주면부로부터 제 2 높이(h2)로 돌출되는 제 2 돌기부를 형성하는 단계가 포함된다.
상기 제 1 높이(h1)는 상기 제 2 높이(h2)보다 크게 형성된다.
상기 확관장치에는, 상기 튜브 모재의 내부에 투입되는 확관볼이 포함된다.
상기 튜브 모재를 확관시키는 단계에는, 상기 확관볼이 상기 제 1 돌기부에 접촉되는 단계가 포함된다.
상기 튜브 모재를 확관시키는 단계에는, 상기 확관볼은 상기 제 2 돌기부에 접촉되지 않고 이동되는 단계가 포함된다.
상기 튜브 모재를 확관시키는 단계가 수행되면, 균일한 높이의 돌기부를 가지는 튜브 본체가 제조된다.
본 발명의 실시예에 따른 열교환기는, 핀 및 확관장치를 이용하여 튜브를 상기 핀에 밀착시켜 제조될 수 있다.
상기 튜브의 내주면에는 설정높이(h)로 돌출되는 돌기부가 포함되고, 상기 돌기부는, 상기 튜브의 내주면에 구비되며 상기 설정높이(h)보다 큰 제 1 높이(h1)를 가지는 제 1 돌기부가 상기 확관장치에 의하여 변형되어 형성될 수 있다.
상기 튜브의 내주면에는 상기 제 1 높이(h1)보다 작은 제 2 높이(h2)를 가지는 제 2 돌기부가 더 포함된다.
상기 제 1 돌기부가 상기 확관장치에 의하여 변형될 때, 상기 제 2 돌기부는 상기 확관장치에 접촉되지 않을 수 있다.
상기 튜브의 외경이 7mm일 때, 상기 제 1 높이(h1)는 0.16~0.20mm의 범위에서 형성되며 상기 제 2 높이(h2)는 0.12~0.16mm의 범위에서 형성된다.
상기 튜브의 외경이 5mm일 때, 상기 제 1 높이(h1)는 0.13~0.17mm의 범위에서 형성되며 상기 제 2 높이(h2)는 0.09~0.13mm의 범위에서 형성된다.
상기 돌기부는 다수 개가 구비되며, 상기 다수 개의 돌기부의 사이에는 그루브가 형성된다.
상기 튜브의 외경이 7mm일 때 상기 그루브의 원주 방향 폭(W)은 0.18~0.24mm의 범위에서 형성된다.
상기 튜브의 외경이 7mm일 때 상기 그루브의 원주 방향 폭(W)은 0.18~0.24mm의 범위에서 형성된다.
상기 튜브의 외경이 5mm일 때 상기 그루브의 폭(W)은 0.04~0.10mm의 범위에서 형성된다.
상기 튜브의 외경이 7mm일 때 상기 제 1,2 돌기부의 돌출각도(β1,β2)는 각각 10~20°및 20~30°의 범위에서 형성된다.
상기 튜브의 외경이 5mm일 때 상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)의 돌출각도(β1,β2)는 각각 20~30°및 30~40°의 범위에서 형성된다.
제 1 발명에 의하면, 튜브의 내주면에 스파이럴 형상을 연장되는 리브가 구비되며, 튜브의 가공과정에서 상기 리브는 상기 튜브의 내주면으로부터 균일한 높이만큼 돌출하도록 구성될 수 있다.
따라서, 튜브와 냉매의 열교환 면적이 증대되고, 냉매의 유동성능이 개선될 수 잇다. 즉, 상기 리브의 돌출된 높이가 불균일한 경우 냉매의 유동저항이 증가하는 문제점을 방지할 수 있다.
또한, 튜브의 가공과정에서 리브의 부서짐을 예상하여, 튜브 가공의 중간 단계에서 리브의 높이를 불균일하게 형성하므로 확관장치를 이용하여 튜브의 확관을 충분히 수행할 수 있게 된다. 결국, 튜브의 확관을 통한, 튜브와 핀간의 접촉성능을 개선할 수 있다.
또한, 최적화 된 치수를 가지는 리브가 구비되어, 열교환 성능이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 튜브의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 III-III'를 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본체 모재의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 제조장치를 보여주는 도면이다.
도 6은 상기 제조장치의 확관볼이 튜브의 내부로 진입되는 모습을 보여주는 개략도이다.
도 7은 상기 확관볼이 튜브의 내부로 진입한 모습을 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 구성을 보여주는 사시도이다.
[열교환기의 구성] : 튜브(100) 및 핀(20)
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(10)에는, 냉매가 유동하는 튜브(100) 및 상기 튜브(100)에 결합되는 핀(20)이 포함된다. 상기 튜브(100)는 냉매의 유동을 가이드 하는 튜브로서 알루미늄 또는 구리등의 금속으로 구성될 수 있다.
상기 튜브(100)는 다수 개가 제공되어 상하 방향으로 적층될 수 있으며, 다수 개의 튜브(100)는 리턴 밴드(150)에 의하여 연결될 수 있다. 상기 다수 개의 튜브(100) 중 일 튜브(100)를 통하여 일방향으로 유동하는 냉매는 상기 리턴 밴드(150)를 거치면서 타 방향으로 유동 전환되어, 타 튜브(100)를 유동할 수 있다.
상기 튜브(100)는 상기 핀(20)에 삽입되도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 핀(20)은 상기 튜브(100)의 외측에 끼워지도록 배치되어, 상기 튜브(100)의 냉매와 공기간 열교환 면적이 증대될 수 있도록 기능을 한다. 상기 핀(20)은 플레이트 형상을 가지며 다수 개가 구비되어 상기 튜브(100)가 연장되는 방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 튜브의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2의 III-III'를 따라 절개한 단면도이다.
[튜브 본체]
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 튜브(100)는 내부가 비어있는 원형 파이프를 포함할 수 있다. 상세히, 상기 튜브(100)에는, 유동 공간부(115)를 가지는 튜브 본체(110)가 포함된다. 상기 유동 공간부(115)는 상기 튜브 본체(110)의 내부에 형성되며, 냉매가 유동될 수 있다.
[외주면부 및 외주면부]
상기 튜브 본체(110)에는, 상기 튜브 본체(110)의 외면을 형성하는 외주면부(111) 및 내면을 형성하는 내주면부(112)가 포함된다. 상기 외주면부(111) 및 내주면부(112)는 설정된 곡률 반경을 가지고 원주 방향으로 연장하도록 구성될 수 있다.
[돌기부 및 그루브]
상기 튜브 본체(110)의 내면에는, 상기 내주면부(112)로부터 돌출되는 돌기부(120)가 포함된다. 상기 돌기부(120)는 다수 개가 구비되며, 상기 다수 개의 돌기부(120)는 상기 튜브 본체(110)의 길이 방향으로 연장되도록 배열될 수 있다. 상기 돌기부(120)가 상기 내주면부(112)로부터 돌출됨으로써, 냉매와 상기 튜브(100)의 열교환 면적은 증대될 수 있다.
상기 다수 개의 돌기부(120)는 설정된 간격(S1)으로 이격되어 연장될 수 있다. 그리고, 상기 다수 개의 돌기부(120)는 설정된 높이(h)를 가지도록, 상기 내주면부(112)로부터 돌출될 수 있다.
상기 설정된 높이(h)가 클수록 냉매와 튜브(100)간에 열접촉 면적이 증가할 수는 있으나, 상기 높이(h)가 너무 커지게 되면 냉매의 압력손실이 커져서, 결국 열교환 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 높이(h)는 이를 고려하여 적절한 높이로 설정될 수 있다. 일례로, 상기 높이(h)는 후술할 제 2 돌기부(120b)의 높이(h2)에 대응될 수 있다.
이와 같은 돌기부(120)의 구성에 의하면, 상기 다수 개의 돌기부(120)는 상기 유동 공간부(115)를 유동하는 냉매에 대하여 일정한 유동저항으로서 작용하게 된다. 따라서, 상기 다수 개의 돌기부(120)에 의하여, 냉매가 상기 유동 공간부(115)의 일 영역으로 치우쳐져서 유동하는 것이 방지될 수 있다.
상기 다수 개의 돌기부(120)의 사이에는, 그루브(113)가 형성된다. 상기 그루브(113)는, 상기 내주면부(112)의 일부분으로서 상기 돌기부(120)를 기준으로 볼 때, 함몰되는 형상을 가지는 것으로 이해될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 본체 모재의 구성을 보여주는 단면도이다.
[튜브 모재의 구성]
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 튜브(100)는 튜브 모재(110a)가 가공되어 구성될 수 있다. 즉, 상기 튜브 모재(110)를 확관하는 공정을 수행하면, 상기 튜브(100)가 제조되는 것으로 이해될 수 있다.
상기 튜브 모재(100a)는 내부가 비어있는 원형 파이프를 포함할 수 있다. 상세히, 상기 튜브 모재(100a)에는, 상기 유동 공간부(115)를 가지는 본체 모재(110a)가 포함된다.
[외주면부 및 내주면부]
상기 본체모재(110a)에는, 외주면부(111a) 및 내면을 형성하는 내주면부(112a)가 포함된다. 상기 외주면부(111a) 및 내주면부(112a)는 설정된 곡률 반경을 가지고 원주 방향으로 연장하도록 구성될 수 있다.
상기 본체모재(110a)를 확관하면, 상기 튜브 본체(110)가 구성될 수 있다. 따라서, 상기 튜브 본체(110)의 외주면부(111) 및 내주면부(112)는 상기 본체모재(110a)의 외주면부(111a) 및 내주면부(112a)보다 큰 외경 또는 내경을 가질 수 있다. 즉, 상기 튜브 본체(110)의 외주면부(111)는 상기 본체모재(110a)의 외주면부(111a)보다 큰 외경을 가질 수 있고, 상기 튜브 본체(110)의 내주면부(112)는 상기 본체모재(110a)의 내주면부(112a)보다 큰 내경을 가질 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 상기 외주면부(111a) 및 내주면부(112a)를 각각 "제 1 외주면부" 및 "제 1 내주면부"라 이름하고, 상기 외주면부(111) 및 내주면부(112)를 각각 "제 2 외주면부" 및 "제 2 내주면부"라 이름할 수 있다.
[제 1,2 돌기부 및 그루브]
상기 본체모재(110a)의 내면에는, 상기 내주면부(112a)로부터 돌출되는 제 1 돌기부(120a) 및 제 2 돌기부(120b)가 포함된다. 그리고, 상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)의 사이에는, 그루브(113a)가 형성된다. 상기 그루브(113a)는, 상기 내주면부(112)의 일부분으로서 상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)를 기준으로 볼 때, 함몰되는 형상을 가지는 것으로 이해될 수 있다.
상기 제 1,2 돌기부(120a,120b) 및 상기 그루브(113a)는 각각 다수 개가 구비될 수 있다. 상기 다수 개의 제 1 돌기부(120a) 및 상기 다수 개의 제 2 돌기부(120b)는 상기 본체모재(110a)의 길이 방향으로 연장되도록 배열될 수 있다.
[제 1,2 돌기부의 돌출 높이]
상기 제 1 돌기부(120a)가 상기 내주면부(112a)로부터 돌출되는 제 1 높이(h1)는 상기 제 2 돌기부(120b)가 상기 내주면부(112a)로부터 돌출되는 제 2 높이(h2)보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제 1 돌기부(120a)의 적어도 일부분은 상기 본체모재(110a)가 확관되는 과정에서 부서지거나 변형될 수 있다. 즉, 상기 제 1 돌기부(120a)의 팁(tip) 부분은 확관장치(200, 도 5 참조)에 의하여 가압될 수 있다. 따라서, 확관 공정의 완료후, 상기 제 1 돌기부(120a)의 제 1 높이(h1)는 감소할 수 있다.
반면에, 상기 제 2 돌기부(120b)는 상기 본체모재(110a)가 확관되는 과정에서 상기 확관장치(200)에 의하여 가압되지 않을 수 있다. 따라서, 확관 공정 이후에도 상기 제 2 돌기부(120b)의 제 2 높이(h2)는 감소되지 않을 수 있다.
상기 제 1 돌기부(120a)의 제 1 높이(h1)는, 상기 제 1 돌기부(120a)가 상기 확관장치에 의하여 눌러진 이후 형성되는 높이가 상기 제 2 돌기부(120b)의 제 2 높이(h2)에 대응될 수 있도록 결정될 수 있다.
상기 제 1 돌기부(120a)의 제 1 높이(h1)가 클수록 상기 확관장치에 의하여 가압되는 힘의 크기가 커지게 되어 튜브(100)와 핀(20)의 접촉면적이 증가하는 장점은 있으나, 확관공정 이후 형성되는 돌기부(h)의 높이가 너무 커지게 되어 냉매의 유동저항이 증가하는 단점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 이러한 점을 고려하여, 상기 제 1 높이(h1) 및 제 2 높이(h2)에 관한 최적의 범위를 제안한다.
일례로, 튜브 모재(100a)의 외경이 7mm일 때, 상기 제 1 높이(h1)는 0.16~0.20mm의 범위에서 형성되며 상기 제 2 높이(h2)는 0.12~0.16mm의 범위에서 형성될 수 있다. 그리고, 상기 튜브 모재(100a)의 외경이 5mm일 때, 상기 제 1 높이(h1)는 0.13~0.17mm의 범위에서 형성되며 상기 제 2 높이(h2)는 0.09~0.13mm의 범위에서 형성될 수 있다.
[그루브의 폭, W]
상기 그루브(113a)는 원주 방향으로 설정된 폭(W)을 가지도록 구성될 수 있다. 상기 그루브(113a)의 폭(W)이 증가하면, 상기 열교환기(10)가 응축기로 사용될 때 응축된 액 냉매가 상기 그루브(113a)를 따라 신속히 유동할 수 있고, 상기 열교환기(10)가 증발기로 사용될 때 기상 냉매가 상기 그루브(113a)와 용이하게 접촉되어 열교환 성능이 개선될 수 있는 장점이 나타난다.
그러나, 상기 그루브(113a)의 폭(W)이 너무 커지게 되면, 상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)의 수가 적어지게 되는 문제점이 나타날 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 이러한 점을 고려하여, 상기 그루브(113a)의 폭(W)에 관한 최적의 범위를 제안한다. 일례로, 튜브 모재(100a)의 외경이 7mm일 때 상기 그루브(113a)의 폭(W)은 0.18~0.24mm의 범위에서 형성되며, 상기 튜브 모재(100a)의 외경이 5mm일 때 상기 그루브(113a)의 폭(W)은 0.04~0.10mm의 범위에서 형성될 수 있다.
[제 1,2 돌기부의 돌출각도, β1,β2]
상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)의 돌출각도(β1,β2)라 함은, 상기 돌기부(120a,120b)의 외주면이 상기 돌기부(120a,120b)의 반경방향 중심축(x1,x2)에 대하여 이루는 각도의 2배에 해당하는 값으로 이해될 수 있다.
상기 제 1 돌기부(120a)의 제 1 높이(h1)는 상기 제 2 돌기부(120b)의 제 2 높이(h2)보다 크고, 상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)가 상기 내주면부(112a)에 결합되는 면적은 서로 동일하므로, 상기 제 1 돌기부(120a)의 돌출각도(β1)는 상기 제 2 돌기부(120b)의 돌출각도(β2)보다 작게 형성될 수 있다.
한편, 상기 돌출각도(β1,β2)가 너무 증가하면 상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)의 개수가 적어지게 되어 전열면적 감소로 인한 열교환 효율이 감소하는 문제점이 발생하게 된다. 반면에, 상기 돌출각도(β1,β2)가 너무 감소하면 상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)의 개수가 많아져서 전열면적이 증가되는 장점은 있으나, 튜브(100)의 내부를 유동하는 냉매의 유동저항이 커지는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 본 실시예에서는 이러한 점을 고려하여, 상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)의 돌출각도(β1,β2)에 관한 최적의 범위를 제안한다. 일례로, 튜브 모재(100a)의 외경이 7mm일 때 상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)의 돌출각도(β1,β2)는 각각 10~20°, 20~30°의 범위에서 형성되며, 상기 튜브 모재(100a)의 외경이 5mm일 때 상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)의 돌출각도(β1,β2)는 각각 20~30°, 30~40°의 범위에서 형성될 수 있다.
[그루브의 개수]
상기 그루브(113a)의 개수가 증가하면, 튜브(100)의 전열면적이 증가되어 열교환 효율이 증가될 수 있다. 다만, 상기 그루브(113a)의 개수는 상기 폭(W)과, 상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)의 돌출 각도(β1,β2) 및 본체 모재(110a)의 내경에 의하여 제한될 수 있다.
본 실시예에서는 이러한 점을 고려하여, 상기 그루브(113a)의 개수에 관한 최적의 값을 제안한다. 일례로, 튜브(100)의 외경이 7mm일 때 상기 그루브(113a)의 개수는 60개, 튜브(100)의 외경이 5mm일 때 상기 그루브(113a)의 개수는 54개로 결정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 제조장치를 보여주는 도면이고, 도 6은 상기 제조장치의 확관볼이 튜브의 내부로 진입되는 모습을 보여주는 개략도이고, 도 7은 상기 확관볼이 튜브의 내부로 진입한 모습을 보여주는 단면도이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 튜브(100)를 제조하기 위한 장치에는, 상기 튜브 모재(100a)를 확관하기 위한 확관장치(200)가 포함된다. 상기 튜브 모재(100a)를 상기 핀(20)에 삽입한 후, 상기 화관장치(200)를 이용하여 상기 튜브 모재(100a)의 직경(내경 및 외경)을 증가시키면, 상기 튜브 모재(100a)의 외주면은 상기 핀(20)의 내주면에 밀착되어 상기 튜브(100)와 상기 핀(20)의 열접촉 면적이 증가될 수 있다.
[확관장치]
상기 확관장치(200)는 튜브 모재(100a)가 핀(20)에 삽입되어 구성되는 튜브 조립체(10a)의 일측에 배치될 수 있다. 상기 확관장치(200)에는, 상기 튜브 모재(100a)의 연장방향으로 배열되어 상기 튜브 모재(100a)를 향한 전방이동 또는 그 반대방향의 후방이동을 수행하는 푸쉬 바아(210, push bar) 및 상기 푸쉬 바아(210)에 연결되어 상기 튜브 모재(100a)의 내부로 진입될 수 있는 확관볼(220)이 포함된다.
[확관볼의 외경, Do]
상기 확관볼(220)은 외경(Do)은 상기 튜브 모재(100a)의 내주면부(111a)의 내경(D1)보다는 작게 형성되나, 상기 다수의 제 1 돌기부(120a)의 팁 부분이 이루는 내경(D2)보다는 크게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 확관볼(220)은 외경(Do)은 상기 다수의 제 2 돌기부(120b)의 팁 부분이 이루는 내경(D3)과 같거나 그보다 약간 작게 형성될 수 있다.
따라서, 상기 확관볼(220)이 상기 튜브 모재(100a)의 내부로 진입되면, 상기 제 1 돌기부(120a)는 상기 확관볼(220)에 의하여 가압되어 변형 또는 절삭된다. 그리고, 상기 확관볼(200)에 의하여 튜브 모재(100a)의 확관이 완료되면, 도 3에 도시되는 바와 같이, 상기 튜브 본체(110)의 내주면부(112)에는, 균일한 높이(h)의 돌기부(120)가 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 제조방법을 보여주는 플로우 챠트이다. 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(10)의 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저, 튜브 모재(100a)의 본체 모재(110a)에 제 1,2 돌기부(120a,120b)를 가공한다. 상기한 바와 같이, 다수 개의 제 1,2 돌기부(120a,120b)는 상기 본체 모재(110a)의 길이 방향으로 연장되도록 가공되며, 상기 제 1 돌기부(120a)의 제 1 높이(h1)는 상기 제 2 돌기부(120b)의 제 2 높이(h2)보다 크게 형성될 수 있다(S11).
상기 본체 모재(110a)에 핀(20)을 삽입한다. 상기 튜브 모재(100a)의 삽입 후, 상기 튜브 모재(100a)의 외주면은 상기 핀(20)의 내주면에 약간 이격된 상태에 있게 된다(S12).
상기 본체 모재(110a)를 확관하여, 상기 본체 모재(110a)의 외주면을 상기 핀(20)에 밀착시키는 공정을 수행한다. 상세히, 상기 본체 모재(110a)의 내부에 상기 확관볼(220)을 투입하며, 상기 본체 모재(110a)의 연장방향으로 상기 확관볼(220)을 이동시킨다.
상기 확관볼(220)이 이동되는 과정에서, 상기 본체 모재(110a)의 제 1 돌기부(120a)는 상기 확관볼(220)에 의하여 접촉되며, 상기 제 2 돌기부(120b)는 상기 확관볼(220)에 의하여 접촉되지 않을 수 있다.
그리고, 상기 제 1 돌기부(120a)는 상기 확관볼(220)에 의하여 가압되어 변형이 야기될 수 있으며, 이에 따라 상기 제 1 돌기부(120a)의 제 1 높이(h1)는 제 2 높이(h2)로 감소하게 된다. 반면에, 상기 제 2 돌기부(120b)의 제 2 높이(h2)는 유지될 수 있다.
이러한 가공에 의하여, 상기 제 1 돌기부(120a)의 높이와, 상기 제 2 돌기부(120b)의 높이는 h2를 형성하며, 이는 튜브 본체(110)의 돌기부(120)의 높이(h)에 대응될 수 있다. 결국, 상기 튜브 본체(110)의 내주면에는, 균일한 높이(h)의 돌기부(120)가 형성될 수 있다(S13,S14).
10 : 열교환기 20 : 핀
100 : 튜브 110 : 튜브 본체
111 : 외주면부 112 : 내주면부
100a : 튜브 모재 110a : 본체 모재
120 : 돌기부 120a : 제 1 돌기부
120b : 제 2 돌기부 200 : 확관장치
210 : 푸쉬 바아 220 : 확관볼

Claims (15)

  1. 튜브 모재에 다수의 돌기부를 형성하는 단계;
    상기 튜브 모재를 핀에 결합하는 단계; 및
    확관장치를 이용하여, 상기 튜브 모재를 확관시키는 단계가 포함되며,
    상기 다수의 돌기부를 형성하는 단계에는,
    상기 튜브 모재의 내주면부로부터 제 1 높이(h1)로 돌출되는 제 1 돌기부를 형성하는 단계; 및
    상기 튜브 모재의 내주면부로부터 제 2 높이(h2)로 돌출되는 제 2 돌기부를 형성하는 단계가 포함되며,
    상기 제 1 높이(h1)는 상기 제 2 높이(h2)보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 확관장치에는, 상기 튜브 모재의 내부에 투입되는 확관볼이 포함되며,
    상기 튜브 모재를 확관시키는 단계에는,
    상기 확관볼이 상기 제 1 돌기부에 접촉되는 단계가 포함되는 열교환기의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 튜브 모재를 확관시키는 단계에는,
    상기 확관볼은 상기 제 2 돌기부에 접촉되지 않고 이동되는 단계가 포함되는 열교환기의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜브 모재를 확관시키는 단계가 수행되면,
    균일한 높이의 돌기부를 가지는 튜브 본체가 제조되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
  5. 핀 및 확관장치를 이용하여 튜브를 상기 핀에 밀착시켜 제조되는 열교환기에 있어서,
    상기 튜브의 내주면에는 설정높이(h)로 돌출되는 돌기부가 포함되고,
    상기 돌기부는,
    상기 튜브의 내주면에 구비되며 상기 설정높이(h)보다 큰 제 1 높이(h1)를 가지는 제 1 돌기부가 상기 확관장치에 의하여 변형되어 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 튜브의 내주면에는 상기 제 1 높이(h1)보다 작은 제 2 높이(h2)를 가지는 제 2 돌기부가 더 포함되고,
    상기 제 1 돌기부가 상기 확관장치에 의하여 변형될 때, 상기 제 2 돌기부는 상기 확관장치에 접촉되지 않는 것을 특징으로 하는 열교환기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 튜브의 외경이 7mm일 때, 상기 제 1 높이(h1)는 0.16~0.20mm의 범위에서 형성되며 상기 제 2 높이(h2)는 0.12~0.16mm의 범위에서 형성되는 열교환기.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 튜브의 외경이 5mm일 때, 상기 제 1 높이(h1)는 0.13~0.17mm의 범위에서 형성되며 상기 제 2 높이(h2)는 0.09~0.13mm의 범위에서 형성되는 열교환기.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 돌기부는 다수 개가 구비되며, 상기 다수 개의 돌기부의 사이에는 그루브가 형성되는 열교환기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 튜브의 외경이 7mm일 때 상기 그루브의 원주 방향 폭(W)은 0.18~0.24mm의 범위에서 형성되는 열교환기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 튜브의 외경이 7mm일 때 상기 그루브의 원주 방향 폭(W)은 0.18~0.24mm의 범위에서 형성되는 열교환기.
    상기 튜브의 외경이 5mm일 때 상기 그루브의 폭(W)은 0.04~0.10mm의 범위에서 형성되는 열교환기.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 튜브의 외경이 7mm일 때 상기 제 1,2 돌기부의 돌출각도(β1,β2)는 각각 10~20°및 20~30°의 범위에서 형성되는 열교환기.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 튜브의 외경이 5mm일 때 상기 제 1,2 돌기부(120a,120b)의 돌출각도(β1,β2)는 각각 20~30°및 30~40°의 범위에서 형성되는 열교환기.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 튜브의 외경이 7mm일 때 상기 그루브의 개수는 60개인 열교환기.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 튜브의 외경이 5mm일 때 상기 그루브의 개수는 54개인 열교환기.
KR1020170110108A 2017-08-30 2017-08-30 열교환기 및 그 제조방법 KR20190023812A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170110108A KR20190023812A (ko) 2017-08-30 2017-08-30 열교환기 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170110108A KR20190023812A (ko) 2017-08-30 2017-08-30 열교환기 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190023812A true KR20190023812A (ko) 2019-03-08

Family

ID=65801639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170110108A KR20190023812A (ko) 2017-08-30 2017-08-30 열교환기 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190023812A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2312254B1 (en) Heat exchanger and air conditioner having the heat exchanger
US20140151011A1 (en) Heat exchanger and method of manufacturing the same
CN111213019B (zh) 双重管
KR101732184B1 (ko) 수축링을 구비한 핀 튜브 열 교환기 및 그 제조 방법
EP2784427B1 (en) Heat transfer fin, fin-tube heat exchanger, and heat pump device
US7013961B2 (en) End plate for heat exchangers, heat exchanger having the same, and manufacturing method thereof
KR100735636B1 (ko) 알루미늄 파이프로 형성된 열교환기의 지지 브래킷
KR20190023812A (ko) 열교환기 및 그 제조방법
JP2014105951A (ja) 熱交換器
JP5595343B2 (ja) 熱交換器、これを用いた冷凍サイクル回路及びこの冷凍サイクル回路を用いた冷蔵庫、空気調和機
KR20120051450A (ko) 냉장고용 응축기 및 그 제조방법
KR20170059865A (ko) 냉장고용 턴핀 응축기
WO2019090791A1 (zh) 一种冷凝器及其制造工装和制造方法
KR20240037103A (ko) 열교환기의 제조장치 및 제조방법
KR20030088169A (ko) 핀 튜브 일체형 열교환기
KR100531810B1 (ko) 핀-관 일체형 열교환기의 지지대구조
US20240082904A1 (en) Apparatus and method for manufacturing heat exchanger
JP2004239486A (ja) 熱交換器およびその製造方法
KR101260407B1 (ko) 이중관식 열교환기 제조방법 및 그에 따른 이중관식 열교환기
KR102385752B1 (ko) 냉매 사이클 장치용 열교환 조립체 및 그 제조방법
KR20100009091A (ko) 턴핀형 열교환기 및 그의 제조방법
KR100431795B1 (ko) 열교환기 제조 방법
KR101412730B1 (ko) 내면에 홈이 형성된 알루미늄 튜브로 이루어진 무용접 일체형 열교환기 및 그 제조 방법
KR200346623Y1 (ko) 방열핀을 이용한 열교환기
KR20020023253A (ko) 핀 튜브형 열교환기의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application