WO2013073741A1

WO2013073741A1 - 열교환관 및 그 제조방법

Info

Publication number: WO2013073741A1
Application number: PCT/KR2012/000466
Authority: WO
Inventors: 최성환
Original assignee: Choi Sung-Hwan
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2013-05-23
Also published as: EP2781873B1; CN103477178B; EP2781873A4; EP2781873A1; CN103477178A; KR20130052869A; KR101287707B1; RU2561802C1

Abstract

본 발명은 관의 내부를 따라 유동하는 유체와 관의 외부 존재하는 유체 간에 열교환이 이루어지게 하는 열교환관 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 관 내부에 흐르는 유체의 유동을 더욱 활발하게 하고 접촉량을 늘려 열교환율을 향상시킴은 물론, 제조시 외관과 상기 외관 내부에 삽입되는 삽입체 간의 밀착 특성 및 밀폐 특성을 향상시키면서도 제조는 용이한 열교환관 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

열교환관 및 그 제조방법

본 발명은 관의 내부를 따라 유동하는 유체와 관의 외부에 존재하는 유체 간에 열교환이 이루어지게 하는 열교환관 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 관 내부에 흐르는 유체의 유동을 더욱 활발하게 하고 접촉량을 늘려 열교환율을 향상시킴은 물론, 제조시 외관과 상기 외관 내부에 삽입되는 삽입체 간의 밀착 특성 및 밀폐 특성을 향상시키면서도 제조는 용이한 열교환관 및 그 제조방법에 관한 것이다.

열교환관(heat exchanger pipe)은 보일러, 히트펌프 및 공기조화장치 등을 비롯한 각종 냉난방 장치에 사용되는 것으로, 관의 내부를 따라 유동하는 유체와 관의 외부에 존재하는 유체 간에 열교환이 이루어지게 함으로써 온수나 난방수는 물론 온기와 냉기 등을 제공하는데 사용된다.

관의 내부를 따라 유동하는 유체로는 고온의 연소가스와 같은 기체이고 관의 외부에 존재하는 유체는 직수와 같은 액체로서, 고온의 연소가스가 열교환관 내부를 통해 유동하는 동안 직수와 열교환 함으로써 온수나 난방수를 제공하는 것이 보통이나, 관의 내외부에 각각 존재하는 유체는 액체이건 기체이건 특별한 제한은 없다.

한편, 한국등록특허 제10-217265호 '가열 보일러용 열교환기 튜브'에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 원통형의 외부 튜브(1)와 상기 외부 튜브(1)의 내부에 설치되어 외부 튜브(1)와 접촉하는 한 쌍의 반부 쉘(3,4)을 포함한다.

또한, 반부 쉘(3,4)의 내측에는 복수개의 리브(5)들을 빗(comb) 모양으로 배치하여 내부 표면적을 늘리고, 반부 쉘(3,4)들의 접촉 종방향 모서리에는 서로 맞물리는 홈형 리세스(7)와 리브형 돌기(8)를 각각 형성함으로써 밀폐력을 높이고자 노력 하였다.

그러나, 이상과 같은 열교환기 튜브(즉, 열교환관)는 리브(5)들의 종단부가 동일한 위치에 배치(일직선상)되도록 각각 길이가 조절되어 있어서 내부에 흐르는 유체의 유동이 단조롭고 그에 따라 열원인 유체와 리브(5) 간의 열접촉량이 충분하지 못하다는 문제점이 있었다.

또한, 외부 튜브(1)와 반부 쉘(3,4)은 상기 외부 튜브(1)의 외주면 전체를 고르게 가압하여 밀착시키는 방식으로 조립되는데, 이때 실제 가해지는 힘(Fr)은 외부 튜브(1)의 각 외주면에 대해 수직한 방향으로 작용함에 비해, 홈형 리세스(7)와 리브형 돌기(8)를 강하게 밀착시키 위해 필요한 힘(Fn)은 상기 실제 가해지는 힘의 방향과 일치하지 않아서 홈형 리세스(7)와 리브형 돌기(8) 사이에 틈이 발생한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 관의 내부를 따라 유동하는 유체와 관의 외부 존재하는 유체 간에 열교환이 이루어지게 함에 있어서, 관 내부에 흐르는 유체의 유동을 더욱 활발하게 하고 접촉량을 늘려 열교환율을 향상시킴은 물론, 제조시 외관과 상기 외관 내부에 삽입되는 삽입체 간의 밀착 특성 및 밀폐 특성을 향상시키면서도 제조는 용이한 열교환관 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 열교환관은 원통 형상으로 이루어진 외관(outer pipe)과; 각각 반 원통 형상으로 이루어져 있고, 상기 외관의 내부에서 서로 마주보도록 결합되면 외주면이 상기 외관의 내주면에 접촉하는 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘(half part shell); 및 각각 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘의 내주면으로부터 내측 공간부를 향해 연장되며, 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘을 구획하는 가상의 경계면에 대해 수직한 방향으로 배치되어 있는 제1 리브와 제2 리브;를 포함하되, 상기 제1 리브는 복수개이고, 상기 제1 리브들의 단부를 가상의 선으로 차례로 연결하면 'S'자 형상을 이루도록, 상기 제1 리브의 길이가 각각 조절되어 있고, 상기 제2 리브는 복수개이고, 상기 제2 리브들의 단부를 가상의 선으로 차례로 연결하면 'S'자 형상을 이루도록, 상기 제2 리브의 길이가 각각 조절되어 있으며, 상기 제1 리브의 단부와 제2 리브의 단부는 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 반부 쉘과 제1 리브로 이루어진 제1 반부 삽입체와, 상기 제2 반부 쉘과 제2 리브로 이루어진 제2 반부 삽입체는 서로 동일한 형상으로 압출 성형되되, 상기 제1 반부 삽입체와 제2 반부 삽입체는 단면 형상이 서로 좌우 방향으로 대칭되도록 조립되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 반부 쉘의 양측 단부와 제2 반부 쉘의 양측 단부는 각각 편평한 형상으로 이루어지되, 상기 편평한 제1 반부 쉘의 단부로부터 일정 길이는 상기 외관을 향해 절곡된 제1 절곡부를 구비하고, 상기 편평한 제2 반부 쉘의 단부로부터 일정 길이는 상기 외관을 향해 절곡된 제2 절곡부를 구비하여, 상기 외관 내부에 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘이 서로 마주보도록 삽입 후 상기 외관을 가압하면 상기 제1 절곡부와 제2 절곡부가 펴지면서 상기 제1 반부 쉘의 편평한 단부와 제2 반부 쉘의 편평한 단부가 서로 밀착되면서 접합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 반부 쉘의 단면에는 복수개의 제1 요철이 형성되어 있고, 상기 제2 반부 쉘의 단면에는 복수개의 제2 요철이 형성되어 있어서, 상기 외관을 가압하여 조립시 상기 제1 요철과 제2 요철이 서로 맞물리며 밀착되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 외관의 표면에는 표면적을 넓이기 위한 열교환 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 외관 중 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘의 길이 방향 양단부에 해당하는 부분에는 각각 내부를 향해 돌출된 걸림 돌기가 형성되어 있어서, 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘이 상기 외관으로부터 이탈되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 열교환관 제조방법은, 서로 마주보도록 결합된 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘의 직경과 동일한 상부 받침대 위에 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘을 세워 놓은 삽입체 준비단계와; 상기 상부 받침대의 하단을 지지하되 상기 상부 받침대보다는 직경이 큰 하부 받침대 위에 상기 외관을 세워놓아 상기 외관의 내측에 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘이 놓여지도록 하는 외관 준비단계와; 하측 내부에는 테이퍼부가 구비되고 상기 테이퍼부의 상측 내부에는 가압부를 구비하되, 상기 테이퍼부의 하단 직경은 상기 외관의 외경과 동일하고, 상기 가압부의 직경은 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘을 합한 외경과 동일한 다이스 금형을 상기 외관의 상측에 배치하는 가압 준비단계; 및 상기 다이스 금형을 하강시켜 상기 다이스 금형 내부에 외관이 끼워지도록 한 상태에서 상기 다이스 금형을 하측으로 밀어내려 상기 가압부로 외관을 가압하여 상기 외관의 내주면이 상기 제1 반부 쉘 및 제2 반부 쉘의 외주면에 밀착되게 하는 가압 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 열교환관에 의하면 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘에 각각 구비된 리브의 단부가 'S'자 형상을 이루도록 각 리브의 길이가 조절되어 있어서 관 내부에 흐르는 유체의 유동을 더욱 활발하게 하고 접촉량을 늘려 열교환율을 향상시키게 한다.

또한, 본 발명에 따른 열교환관 제조방법에 의하면 외관을 가압함으로써 실제 가해지는 힘과 동일한 방향으로 휘어지는 절곡부를 구비함으로써 제조시 외관과 삽입체 간의 밀착 특성 및 밀폐 특성을 향상시키면서도 다이스 금형을 끼워 밀기만 하면 외관과 삽입체 사이의 밀착이 이루어지므로 제조를 용이하게 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 열교환관(열교환 튜브)를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환관을 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환관을 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환관을 나타낸 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 열교환관을 나타낸 부분 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 열교환관을 나타낸 부분 단면도이다.

도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 열교환관을 나타낸 사시도이다.

도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 열교환관을 나타낸 사시도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 열교환관 제조방법을 나타낸 도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열교환관 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환관(20)은 도 2의 사시도 및 도 3의 단면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 원통 형상으로 이루어진 외관(outer pipe)(21)과, 상기 외관(21)의 내측에 삽입된 제1 반부 삽입체(22, 23) 및 제2 반부 삽입체(24, 25)를 포함한다. 일 예로 외관(21)은 강과 같은 금속재질로 이루어지고, 제1 반부 삽입체(22, 23)와 제2 반부 삽입체(24, 25)는 알루미늄 재질로 이루어진다.

이때, 제1 반부 삽입체(22, 23)는 원통을 길이 방향에 대해 세로로 자른 반 원통(semicylinder) 형상으로 이루어진 제1 반부 쉘(half shell)(22) 및 상기 제1 반부 쉘(22)에 구비되며 각각 길이가 긴 핀 형상으로 이루어진 복수개의 제1 리브(rib)(23)들로 이루어진다. 유사하게 제2 반부 삽입체(24, 25)는 제2 반부 쉘(24) 및 복수개의 제2 리브(25)들로 이루어진다.

또한, 제1 반부 쉘(22)의 단부(F)와 제2 반부 쉘(24)의 단부(F')는 각각 편평한 면으로 이루어져 있어서, 서로 마주보도록 배치된 제1 반부 쉘(22)과 제2 반부 쉘(24)의 단부가 면접촉 방식으로 강하게 밀착 조립되면, 제1 반부 쉘(22)과 제2 반부 쉘(24)의 내부를 따라 유동하는 유체가 제1 반부 쉘(22)과 제2 반부 쉘(24)의 틈새로 누설되는 것을 방지한다.

또한, 서로 일정 간격 이격 설치된 제1 리브(23)는 제1 반부 쉘(22)의 내주면으로부터 내측 공간부를 향해 연장되고, 서로 일정 간격 이격 설치된 제2 리브(25)는 제2 반부 쉘(24)의 내주면으로부터 내측 공간부를 향해 연장되되, 제1 리브(23)와 제2 리브(25)는 제1 반부 쉘(22)과 제2 반부 쉘(24)을 구획하는 가상의 경계면에 대해 수직한 방향으로 배치된다.

특히, 본 발명은 제1 리브(23)들의 단부와 제2 리브(25)들의 단부를 가상의 선으로 차례로 연결하면 각각 'S'자 형상을 이루도록 제1 리브(23)들의 길이와 제2 리브(25)들의 길이가 각각 조절되어 있으며, 상하 마주보는 제1 리브(23)의 단부와 제2 리브(25)의 단부는 서로 접촉하지 않도록 이격되어 있다.

예컨대, 제1 리브(23)는 도면을 기준으로 좌측부터 첫 번째 제1 리브(23a) 내지 여섯번째 제1 리브(23f)를 차례로 구비하되, 첫 번째 제1 리브(23a)보다는 두 번째 제2 리브(25b)의 길이가 더 길고, 두 번째 제1 리브(23b)보다는 세 번째 제1 리브(23c)의 길이가 더 짧다.

또한, 세 번째 제1 리브(23c)보다는 네 번째 제1 리브(23d)의 길이가 더 길고, 네 번째 제1 리브(23d)보다는 다섯 번째 제1 리브(23e)의 길이가 더 짧고, 다섯 번째 제1 리브(23e)보다는 여섯 번째 제1 리브(23f)의 길이가 더 짧도록 각각 길이가 조절되어 있다.

그러므로, 첫 번째 제1 리브(23a)의 단부부터 여섯 번째 제1 리브(23f)의 단부를 가상의 선으로 차례로 연결하면 2개의 'S'자 형상(도 3에서 점선으로 표시)이 서로 겹쳐진 것처럼 된다.

제2 리브(25) 역시 제1 리브(23)와 마찬가지로 6개로 이루어지며, 첫 번째부터 여섯 번째의 제2 리브(25)의 단부를 차례로 연결하면 2개의 'S'자 형상이 서로 겹쳐진 것처럼 되며, 이러한 제1 리브(23)와 제2 리브(25)는 서로 접촉하지 않도록 이격되어 있다.

따라서, 종래에는 열교환기 튜브의 리브(도 1의 5 참조)들이 빗(comb)과 같은 형상을 이루도록 각 리브(5)의 종단부가 동일한 위치에 배치됨에 따라 내부에 흐르는 유체의 유동이 단조로웠던 것에 비해, 본 발명은 'S'자 형상의 유동부를 더 포함함으로써 제1 반부 쉘(22)과 제2 반부 쉘(24) 내측을 따라 유동하는 유체가 더욱 크게 요동되어 상기 유체와 제1 리브(23)나 제2 리브(25) 간의 열접촉량을 증가시키게 된다.

또한, 고온의 연소 가스 등 열원에 해당하는 유체가 제1 리브(23)나 제2 리브(25)와 접촉하는 열접촉량이 늘어남에 따라, 제1 반부 쉘(22) 및 제2 반부 쉘(24)과 접촉하고 있는 외관(21)으로의 열전달량 역시 늘어나므로, 외관(21)의 외측에 배치된 직수 등과의 열교환 효율을 높일 수 있게 한다.

다만, 제1 반부 삽입체(22, 23)는 제1 반부 쉘(22)과 제1 리브(23)를 일체로 압출함으로써 성형되고, 제2 반부 삽입체(24, 25)는 제2 반부 쉘(24)과 제2 리브(25)를 일체로 압출함으로써 성형되되, 동일한 성형틀을 이용하여 제1 반부 삽입체(22, 23)와 제2 반부 삽입체(24, 25)를 서로 간에 구분없이 제공하면 제조비용을 저감시킬 수 있을 것이다.

물론, 이러한 경우에는 제1 반부 삽입체(22, 23)와 제2 반부 삽입체(24, 25)는 단면 형상이 서로 좌우 방향으로 대칭되도록 조립되어야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환관에 대해 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환관(30)은 원통 형상으로 이루어진 외관(31)과, 상기 외관(31)의 내측에 삽입된 제1 반부 삽입체(32, 33) 및 제2 반부 삽입체(34, 35)를 포함한다.

이때, 제1 반부 삽입체(32, 33)는 제1 반부 쉘(32) 및 복수개의 제1 리브(33)들로 이루어지고, 제2 반부 삽입체(34, 35)는 제2 반부 쉘(34) 및 복수개의 제2 리브(35)들로 이루어진다. 이점은 위에서 설명한 본 발명의 제1실시예와 동일하다.

그러나, 본 발명의 제2실시예에 따른 열교환관은 제1 리브(33)가 도면을 기준으로 좌측부터 첫 번째 제1 리브(33) 내지 다섯 번째 제1 리브(33)로 이루어지고, 제2 리브(35)도 5개로 이루어지며, 5개의 제1 리브(33)의 단부를 가상의 선으로 차례로 연결하면 하나의 'S'자 형상이 되며, 마찬가지로 제2 리브(25)도 'S'자 형상이 된다.

즉, 도 3을 통해 설명한 본 발명의 제1실시예는 6개의 리브(도 3의 23, 25 참조)들로 이루어진 것에 비해, 본 발명의 제2실시예는 5개의 리브(33, 35)들로 이루어진 것으로서, 리브의 갯수가 달라짐에 따라 'S'자 형상도 다소 달라질 수 있지만 본 발명은 이러한 경우에도 유체의 유동을 늘려 열교환율을 높일 수 있게 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 열교환관에 대해 설명한다.

단, 본 발명의 제3실시예는 본 발명의 제1실시예를 기본형으로 하는 것이므로 이를 기초로 차이점이 있는 부분만을 도시하고 그에 대해 설명한다.

도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 열교환관은 원통 형상으로 이루어진 외관(도 2의 21 참조)의 내부에 삽입된 제1 반부 삽입체(22, 23) 및 제2 반부 삽입체(24, 25)를 포함하고, 제1 반부 삽입체(22, 23)는 제1 반부 쉘(22) 및 복수개의 제1 리브(23)들로 이루어지고, 제2 반부 삽입체(24, 25)는 제2 반부 쉘(24) 및 복수개의 제2 리브(25)들로 이루어진다. 이점은 위에서 설명한 본 발명의 제1실시예와 동일하다.

그러나, 본 발명의 제3실시예에서는 제1 반부 쉘(22)의 양단부와 제2 반부 쉘(24)의 양단부에 조립시 사용되는 제1 절곡부(22a)와 제2 절곡부(24a)를 포함하며, 제1 절곡부(22a)와 제2 절곡부(24a)는 각각 제1 절곡면(22a')과 제2 절곡면(24a')를 기준으로 외측으로 구부러져 있다는 점에서 차이가 있다.

즉, 제1 반부 쉘(22)의 양측 단부와 제2 반부 쉘(24)의 양측 단부는 각각 편평한 형상으로 이루어져 있는데, 이때 도 5의 (a)와 같이 편평한 제1 반부 쉘(22)의 단부로부터 일정 길이는 외관(31)을 향해 절곡된 제1 절곡부(22a)를 구비하고, 편평한 제2 반부 쉘(24)의 단부로부터 일정 길이는 상기 외관(31)을 향해 절곡된 제2 절곡부(24a)를 구비한다.

따라서, 도 5의 (b)와 같이, 조립시 가압에 의해 외관(21)이 압축되면서 제1 반부 쉘(22) 및 제2 반부 쉘(24)의 외주면에 밀착되는 과정에서, 제1 절곡부(22a)와 제2 절곡부(24a)가 눌려 내측으로 펴지게 되고, 제1 반부 쉘(22)의 편평한 단부와 제2 반부 쉘(24)의 편평한 단부가 약간씩 눌려 변형되면서 서로 강하게 면접촉 된다.

그러므로, 종래에는 조립시 가해지는 실제 가해지는 힘(도 1의 'Fr' 참조)은 외부 튜브(1)의 각 외주면에 대해 수직한 방향으로 가해지고 있음에 비해, 홈형 리세스(7)와 리브형 돌기(8)를 강하게 밀착시키 위해 필요한 힘(도 1의 'Fn' 참조)은 실제 가해지는 힘의 방향과 일치하지 않아서 홈형 리세스(7)와 리브형 돌기(8) 사이에 틈이 발생하였던 문제를 해결한다.

그에 더해, 도 6에 도시된 본 발명의 제4실시예와 같이, 제1 반부 쉘(22)의 편평한 단면에는 복수개의 제1 요철(22b)을 형성하고, 제2 반부 쉘(24)의 편평한 단면에는 복수개의 제2 요철(미도시)을 형성하면, 이상과 같이 외관(21) 전체를 균일하게 가압하여 조립시 제1 요철(22b)과 제2 요철이 서로 맞물리며 밀착되므로 더욱 밀폐력을 높일 수 있다.

물론, 제1 절곡부(22a)의 절곡면과 제2 절곡부(24a)의 절곡면에 각각 절개홈(22c)을 약간 파 놓으면 외관(21) 전체를 균일하게 가압하여 조립시 제1 절곡부(22a)와 제2 절곡부(24a)가 펴지는 방향이 안내되므로 더욱 조립을 쉽게 할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제5실시예에 따른 열교환관에 대해 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따른 열교환관은 외관(41)과, 상술한 바와 마찬가지로 제1 반부 삽입체와 제2 반부 삽입체로 이루어진 삽입체(42)를 포함한다. 이점은 위에서 설명한 바와 같다.

그러나, 본 발명의 제5실시예에서는 외관(41)의 표면에는 표면적을 넓이기 위한 열교환 홈(41a)이 형성되어 있어서 외관(41) 내부를 통해 유동중인 유체(즉, 고온의 연소가스 등)의 열을 외관(41)의 외부에 채워진 유체(즉, 직수 등)로 더욱 효율적으로 전달할 수 있게 한다.

다만, 도 7에서는 외관(41)의 길이 방향을 따라 형성된 직선 형상의 열 교환 홈을 외관(41)의 원주 방향을 따라 복수개 형성한 것을 예로 들었지만, 외관(41)의 원주 방향을 따라 원형으로 형성된 열 교환 홈을 외관(41)의 길이 방향을 따라 일정 간격마다 복수개 형성하거나, 열 교환 홈을 외관(41)의 외주면에 나사산 방향으로 형성하는 등 그 외 다양한 패턴도 형성할 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제6실시예에 따른 열교환관에 대해 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제6실시예에 따른 열교환관(50)은 외관(51)과, 상술한 바와 마찬가지로 제1 반부 삽입체 및 제2 반부 삽입체로 이루어진 삽입체(52)를 포함한다.

특히, 외관(51)의 양측 단부에는 상기 삽입체(52)가 끼워져 있는 내측 방향으로 돌출된 걸림 돌기(51a)가 형성되어 있는데, 걸림 돌기(51a)는 외관(51) 중 삽입체(52)의 길이 방향 양단부에 해당하는 부분에 각각 형성되어 있다.

따라서, 삽입체(52)가 개방된 외관(51)의 일측 단부나 타측 단부 방향으로 이동하지 않고 견고하게 고정되므로, 외관(51) 전체를 가압함으로써 외관(51)의 내주면이 삽입체(52)의 외주면과 접하도록 조립된 이후에는 당해 삽입체(52)가 외관(51)으로부터 이탈되는 것을 방지한다.

이하, 이상과 같은 실시예들과 같은 본 발명에 따른 열교환관의 제조방법에 대해 설명한다. 단, 이하에서는 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 열교환관의 제조방법을 일 예로 들어 설명한다.

먼저, 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 열교환기의 제조를 위해 받침대(T, T')를 준비한다. 받침대(T, T')는 하부 받침대(T)와 상기 하부 받침대(T) 위에 고정되어 있는 상부 받침대(T')로 이루어진다.

상부 받침대(T')는 서로 결합된 제1 반부 쉘(22)과 제2 반부 쉘(24)의 직경 동일한 크기를 갖고 있어서 그 위에 제1 반부 쉘(22)과 제2 반부 쉘(24)이 안정적으로 놓여지고, 하부 받침대(T)는 상부 받침대(T')보다 직경이 커서 외관(21)이 놓여질 수 있다.

다음, 도 9의 (b)와 같이, 서로 마주보도록 결합된 제1 반부 쉘(22)과 제2 반부 쉘(24)을 상부 받침대(T') 위에 세워 놓는다. 즉, 제1 반부 삽입체(22, 23)와 제2 반부 삽입체(24, 25)를 준비(삽입체 준비 단계)한다.

다음, 도 9의 (c)와 같이 하부 받침대 위에 원형(prototype)의 외관(21')을 세워놓아 외관(21')의 내측에 제1 반부 쉘(22)과 제2 반부 쉘(24)이 놓여지도록 한다(외관 준비단계). 가공 전 상태인 원형의 외관(21')은 그 직경이 서로 결합된 제1 반부 쉘(22)과 제2 반부 쉘(24)을 합한 직경보다 커서 제1 반부 쉘(22)과 제2 반부 쉘(24)의 상단부를 통해 끼워 넣을 수 있다.

다음, 도 9의 (d)와 같이 하측 내부에는 상측으로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼부가 구비되고 상기 테이퍼부의 상측 내부에는 가압부를 구비하되, 테이퍼부의 하단 직경은 외관(21)의 외경과 동일(혹은, 약간 커도 됨)하고, 가압부의 직경은 제1 반부 쉘(22)과 제2 반부 쉘(24)을 합한 외경과 동일(혹은, 약간 작아도 됨)한 다이스 금형(D)을 외관(21)의 상측에 배치(가압 준비단계)한다.

다음, 도 9의 (e)와 같이, 상기 다이스 금형(D)을 하강시켜 다이스 금형(D) 내부에 원형의 외관(21')이 끼워지도록 한 상태에서 하측으로 밀어내려 가압부로 원형의 외관(21')을 가압하면, 원형의 외관(21')이 수축된 외관(21)의 내주면이 제1 반부 쉘(22) 및 제2 반부 쉘(24)의 외주면에 밀착되게 가압(가압 단계)되므로 편리하면서도 간단하게 열교환관의 제조를 할 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

Claims

원통 형상으로 이루어진 외관(outer pipe)과;

각각 반 원통 형상으로 이루어져 있고, 상기 외관의 내부에서 서로 마주보도록 결합되면 외주면이 상기 외관의 내주면에 접촉하는 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘(half part shell); 및

각각 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘의 내주면으로부터 내측 공간부를 향해 연장되며, 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘을 구획하는 가상의 경계면에 대해 수직한 방향으로 배치되어 있는 제1 리브와 제2 리브;를 포함하되,

상기 제1 리브는 복수개이고, 상기 제1 리브들의 단부를 가상의 선으로 차례로 연결하면 'S'자 형상을 이루도록, 상기 제1 리브의 길이가 각각 조절되어 있고,

상기 제2 리브는 복수개이고, 상기 제2 리브들의 단부를 가상의 선으로 차례로 연결하면 'S'자 형상을 이루도록, 상기 제2 리브의 길이가 각각 조절되어 있으며,

상기 제1 리브의 단부와 제2 리브의 단부는 서로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환관.
제1항에 있어서,

상기 제1 반부 쉘과 제1 리브로 이루어진 제1 반부 삽입체와, 상기 제2 반부 쉘과 제2 리브로 이루어진 제2 반부 삽입체는 서로 동일한 형상으로 압출 성형되되, 상기 제1 반부 삽입체와 제2 반부 삽입체는 단면 형상이 서로 좌우 방향으로 대칭되도록 조립되는 것을 특징으로 하는 열교환관.
제2항에 있어서,

상기 제1 반부 쉘의 양측 단부와 제2 반부 쉘의 양측 단부는 각각 편평한 형상으로 이루어지되,

상기 편평한 제1 반부 쉘의 단부로부터 일정 길이는 상기 외관을 향해 절곡된 제1 절곡부를 구비하고, 상기 편평한 제2 반부 쉘의 단부로부터 일정 길이는 상기 외관을 향해 절곡된 제2 절곡부를 구비하여,

상기 외관 내부에 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘이 서로 마주보도록 삽입 후 상기 외관을 가압하면 상기 제1 절곡부와 제2 절곡부가 펴지면서 상기 제1 반부 쉘의 편평한 단부와 제2 반부 쉘의 편평한 단부가 서로 밀착되면서 접합되는 것을 특징으로 하는 열교환관.
제3항에 있어서,

상기 제1 반부 쉘의 단면에는 복수개의 제1 요철이 형성되어 있고, 상기 제2 반부 쉘의 단면에는 복수개의 제2 요철이 형성되어 있어서, 상기 외관을 가압하여 조립시 상기 제1 요철과 제2 요철이 서로 맞물리며 밀착되는 것을 특징으로 하는 열교환관.
제1항에 있어서,

상기 외관의 표면에는 표면적을 넓이기 위한 열교환 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열교환관.
제1항에 있어서,

상기 외관 중 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘의 길이 방향 양단부에 해당하는 부분에는 각각 내부를 향해 돌출된 걸림 돌기가 형성되어 있어서, 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘이 상기 외관으로부터 이탈되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 열교환관.
상기 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항과 같은 구성으로 이루어진 열교환관을 제조하는 열교환관 제조방법에 있어서,

서로 마주보도록 결합된 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘의 직경과 동일한 상부 받침대 위에 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘을 세워 놓은 삽입체 준비단계와;

상기 상부 받침대의 하단을 지지하되 상기 상부 받침대보다는 직경이 큰 하부 받침대 위에 상기 외관을 세워놓아 상기 외관의 내측에 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘이 놓여지도록 하는 외관 준비단계와;

하측 내부에는 테이퍼부가 구비되고 상기 테이퍼부의 상측 내부에는 가압부를 구비하되, 상기 테이퍼부의 하단 직경은 상기 외관의 외경과 동일하고, 상기 가압부의 직경은 상기 제1 반부 쉘과 제2 반부 쉘을 합한 외경과 동일한 다이스 금형을 상기 외관의 상측에 배치하는 가압 준비단계; 및

상기 다이스 금형을 하강시켜 상기 다이스 금형 내부에 외관이 끼워지도록 한 상태에서 상기 다이스 금형을 하측으로 밀어내려 상기 가압부로 외관을 가압하여 상기 외관의 내주면이 상기 제1 반부 쉘 및 제2 반부 쉘의 외주면에 밀착되게 하는 가압 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환관 제조방법.