KR101265639B1 - 핀 튜브형 열교환기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기 제조방법에 관한 것으로서, 특히 박판을 천공하여 성형된 수직 튜브를 용탕에 의해 부착시켜 작업을 단순화하고 증발기의 효율을 향상시키는 핀 튜브형 열교환기 제조방법에 관한 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 판을 천공하여 여러 개의 원통형 수직 튜브를 성형하는 단계; 상기 수직 튜브들이 서로 관통되도록 박판을 적층하는 단계; 그리고 상기 수직 튜브의 단부 및 이와 접촉하는 박판을 서로 부착하는 단계를 포함하여 구성된다.

증발기, 핀 튜브형, 박판, 천공, 용탕

Description

핀 튜브형 열교환기 및 그 제조방법{Pin-tube type heat exchanger and manufacturing method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 핀 튜브형 열교환기의 제조방법을 나타내는 전체 공정도;

도 2는 본 발명에 따른 핀 튜브형 열교환기의 제조방법을 나타내는 제1 공정도;

도 3은 도 2의 제1 공정에 의해 형성된 박판 상의 수직 튜브를 나타내는 사시도;

도 4는 도 1의 열교환기의 제조방법을 나타내는 제2 공정도;

도 5는 도 4의 제2 공정에 의해 형성된 박판 상의 수직 튜브를 나타내는 사시도;

도 6은 도 1의 열교환기의 제3 공정도;

도 7은 종래 기술에 따른 핀 튜브형 열교환기의 제조방법을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 펀칭기 20: 박판

30: 수직 튜브 40: 절단기

50: 관경 유지용 지그 60: 지지부

본 발명은 열교환기 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열접촉 저항을 줄이고 시간에 따른 열교환기의 성능유지를 보장할 수 있는 핀 튜브형 열교환기 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 저온, 저압 상태의 가스냉매를 고온, 고압의 가스상태로 승온, 승압하는 압축기와, 상기 압축기로부터 유입되는 고온, 고압가스 상태의 냉매를 외기에 의해 냉각, 응축하여 액체냉매로 변환하는 응축기가 구성된다.

이에 더하여, 다른 부분의 직경에 비해 협소한 직경으로 형성되어 상기 응축기로부터 유입되는 냉매를 감압하기 위한 모세관과, 상기 모세관을 통한 냉매를 저압 상태에서 낮은 온도로 증발함에 따라 고내의 열을 흡수하는 증발기가 구성된다.

또한, 상기 증발기에 의해 열교환된 냉기가 직접 유입되어 약 -18℃의 실내온도를 유지하고 있는 냉동실과, 상기 냉동실 내의 냉기가 유입되어 약 0~7℃ 정도의 실내온도를 유지하고 있는 냉장실로 크게 나뉜다.

상기 냉장실의 하부 후방에는 압축기와 응축기 등이 설치된 기계실이 구비되는 한편, 상기 냉동실의 뒤쪽에는 후벽에 의해 냉동실과 격리된 냉기 공급부가 구비되는데, 이 냉기 공급부에는 증발기와, 상기 증발기를 통해 열교환된 차가운 냉기를 냉동실로 강제송풍하기 위한 냉각팬과, 상기 증발기의 표면에 결빙된 성에를 제거하기 위한 제상히터 등이 각각 설치되어 있다.

종래의 핀 튜브형 열교환기(1)는 도 7에 도시된 바와 같이, 동파이프를 사형(巳型)으로 반복 절곡한 형상의 열교환용 튜브(2) 외측에 알루미늄 재질의 박판인 다수의 냉각핀(3)이 일정 간격으로 촘촘히 고정되고, 상기 열교환용 튜브(2)의 단부는 홀더(4)에 의하여 지지된다.

도면에서 미설명 부호는 액분리기(5)이다.

하지만, 이러한 핀 튜브형 열교환기(1)는 작업자가 일일이 냉각핀(3)을 다 끼워야 하고 확관 후 사용시 시간이 지남에 따라 핀과 튜브(관)의 접촉부위가 헐거워져 열 접촉 저항이 커지면서 핀으로써의 열교환기 역할을 하지 못하게 되면 열전달 성능이 현저히 저하된다.

또한, 상기 열교환용 튜브(2)와 냉각핀(3)은 동과 알루미늄의 이종 재질로 형성되기 때문에 장시간 경과 후에는 각 재질의 전위차가 발생하게 되고, 이러한 전위차는 부식을 급격하게 진행시켜 열교환기의 수명 단축을 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 핀과 튜브(관)이 일체로 성형되어 열 접촉 저항을 줄이고 작업을 단순화하며, 열전달 성능을 확보하고 수명을 연장할 수 있는 핀 튜브형 열교환기 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 핀 튜브형 열교환기는, 박판을 천공하여 여러 개의 원통형 수직 튜브를 성형하는 단계; 상기 수직 튜브들이 서로 관통되도록 박판을 적층하는 단계; 그리고 상기 수직 튜브의 단부 및 이와 접촉하는 박판을 서로 부착하는 단계를 포함하여 구성된다.

바람직하게는, 상기 박판은 알루미늄 재질로 이루어진다.

그리고, 상기 수직 튜브의 단부와 접촉하는 박판은 서로 용탕에 의해 부착한다.

또한, 상기 천공에 의해 수직 튜브를 형성한 후 여러 개의 수직 튜브 끝단을 수평하게 절단하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 수직 튜브 끝단을 절단하는 단계는 수직 튜브의 내부에 관경 유지용 지그를 개재시킨 상태에서 이루어진다.

본 발명의 핀 튜브형 열교환기 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 박판 상에 수직 튜브를 형성하는 단계(S10), 상기 수직 튜브 끝단을 절단하는 단계(S20), 박판을 적층하는 단계(S30) 및 박판을 부착하는 단계(S40)를 포함하여 구성된다.

박판(20)은 변형에 유리하면서도 열전도율과 강도가 우수한 알루미늄 재질로 구성하는 것이 바람직하다.

박판 상에 수직 튜브를 형성하는 단계(S10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 펀칭기(10)를 이용하여 박판(20)을 천공함과 동시에 일방향으로 연장시켜 박판 상에 일정한 간격을 두고 여러 개의 원통형 수직 튜브(30)를 형성하는 제1 공정 을 거친다10).

그리고, 상기와 같이 펀칭기(10)을 사용하는 경우에 원통형 수직 튜브(30)의 끝단이 다소 균일하지 못한 원형을 형성할 수 있기 때문에, 상기 천공에 의해 수직 튜브(30)를 형성한 후에는 절단기(40)를 이용하여 상기 여러 개의 수직 튜브(30) 끝단을 수평하게 절단하는 제2 공정을 거친다(S20).

여기서, 절단기(40)로 수직 튜브(30) 끝단을 절삭할 때 수직 튜브(30)가 변형되어 관경이 좁아질 수 있는 것을 감안하여, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 수직 튜브(30)의 내부에 관경 유지용 지그(50)를 개재시킨 상태에서 절단하는 것이 바람직하다.

상기 관경 유지용 지그(50)는 절단기(40)가 가하는 외력에 불구하고 변형없이 견딜 수 있도록 고강도의 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 상면에 상기 수직 튜브(30)의 내주면에 밀착될 수 있을 정도로 일정한 간격을 두고 돌출된 지지부(60)가 구비되어 상기 수직 튜브(30)의 관경을 보호한다.

다음으로, 열교환기의 형상으로 성형하기 위해 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 끝단이 수평하게 절단된 수직 튜브들(30)이 서로 동심을 이루면서 관통되도록 상기 박판(20)을 원하는 높이에 맞추어 다수 개로 적층하는 제3 공정을 거친다(S30).

마지막으로, 상기 적층된 박판(20) 상의 수직 튜브(30)의 단부 및 이와 접촉하는 박판면을 서로 용탕에 의해 견고하게 부착한 후 건조하면 핀 튜브 일체형 열교환기가 완성된다(S40).

상기 수직 튜브(30)와 박판면을 용탕의 방법으로 부착하는 대신에 접착제를 사용하여 일체화시키는 것도 물론 가능하다.

본 발명에서 열교환기는 냉장고에 사용될 수 있고, 기타 에어컨 등의 냉기를 필요로 하는 가정용 내지 산업용 기기에 채택될 수 있으며, 냉매를 이용하는 증발기, 응축기 등의 다양한 열교환기를 망라한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 핀 튜브형 열교환기 제조방법은 다음과 같이 작용한다.

본 발명은 펀칭기(10)를 이용하여 박판(20)을 천공하면서 일측으로 연장시켜 박판 상에 원통형 수직 튜브(30)를 형성하고, 이들을 적층한 후 용탕에 의해 일체로 성형함으로써, 일반적인 핀 튜브형 열교환기와는 달리 핀 삽입이나 확관(튜브 확장)의 작업이 전혀 필요하지 않다.

따라서, 핀과 튜브(30)의 사이가 헐거워짐에 따른 열 접촉 저항의 증가가 철저히 배제되어 장시간 사용시에도 증발기의 효율이 안정적으로 유지될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술분야에 있어 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 핀 튜브형 열교환기 제조방법은 핀 삽입 및 확관의 작업을 없애고 박판 알루미늄의 특성과 펀칭기법을 이용하여 작업을 단순화하고 열 접촉 저항을 줄이며 증발기의 효율을 극대화하는 유용한 효과를 발휘한다.

Claims (6)

1. 박판을 천공하여 여러 개의 원통형 수직 튜브를 성형하는 단계;

   상기 수직 튜브들이 서로 관통되도록 박판을 적층하는 단계; 그리고

   상기 수직 튜브의 단부 및 이와 접촉하는 박판을 서로 부착하는 단계;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 핀 튜브형 열교환기 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 박판은 알루미늄 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 핀 튜브형 열교환기 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 수직 튜브의 단부와 접촉하는 박판은 서로 용탕에 의해 부착하는 것을 특징으로 하는 핀 튜브형 열교환기 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 천공에 의해 수직 튜브를 형성한 후 여러 개의 수직 튜브 끝단을 수평하게 절단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핀 튜브형 열교환기 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 수직 튜브 끝단을 절단하는 단계는 수직 튜브의 내부에 내경 유지용 지그를 개재시킨 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 핀 튜브형 열교환기 제조방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 핀 튜브형 열교환기를 구비한 냉장고.

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