KR20040013735A - 열교환기용 냉각튜브 및 이를 이용한 열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 길이방향으로 연장되고 소정 폭을 갖는 제1평판부와; 이 제1평판부와 동일한 폭을 갖고 소정간격 이격되며 대향하여 나란하게 배치된 제2평판부와; 상기 제1,2평판부의 폭방향의 일단이 각각 절곡하게 연장되고 서로 용접되어 형성된 용접부와; 상기 제1,2평판부의 폭방향의 타단이 서로 절곡하게 연결되어 형성된 절곡부; 및 상기 제1,2평판부로부터 내측으로 각각 돌출되어 폭방향으로는 소정 간격 이격되어 일열로 형성되고 길이방향으로는 상기 제1평판부와 제2평판부를 교대로하여 상하로 형성된 다수의 딤플;을 포함하는 것으로, 상기 제1,2편평부에 폭방향으로 각각 형성된 딤플의 개수가 동일한 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각튜브 및 이를 이용한 열교환기가 개시된다. 이와 같은 구성에 의하면, 냉각튜브를 제작할 때 냉각튜브의 양단이 면접촉된 상태에서 용접이 이루어지기 때문에 냉각튜브의 제품 수율이 향상되고 내구성이 증대된다.

Description

열교환기용 냉각튜브 및 이를 이용한 열교환기{Cooling tube for heat exchanger and heat exchanger using the same}

본 발명은 열교환기용 냉각튜브 및 이를 이용한 열교환기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각튜브 제작시 제품수율을 향상시키고 내구성을 증대시키기 위해 딤플의 배열 구조를 개선한 열교환기용 냉각튜브 및 이를 이용한 열교환기에 관한 것이다.

열교환기는, 그 내부의 열교환 매체와 외부의 공기가 효과적으로 열교환을 행할 수 있도록 구성된 것으로서, 그 구조나 열전달 방향 등에 따라 여러 종류의 것이 있는데, 그 예로 자동차에 흔히 사용되고 있는 라디에이터, 자동차의 공조장치에 사용되는 응축기 및 증발기 등이 있다.

도 1은 일반적인 열교환기의 일례를 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면, 일반적으로 열교환기는 열교환 매체가 그 내부로 흐르는 다수의 냉각튜브(10)를 구비하고, 이 냉각튜브(10)의 길이방향 일 단측에는 냉각튜브(10)에 열교환 매체를 분배 공급하는 제1헤더탱크(30)와, 타 단측에는 냉각튜브(10)로부터 열교환 매체를 집합 회수하는 제2헤더탱크(40)가 각각 설치되어 있으며, 상기 냉각튜브(10)들 사이로는 다수의 냉각핀(20)이 형성되어 공기와의 접촉면적을 넓히는 구조로 이루어져 있다.

도 2a 및 도 2b에는 상기와 같이 구성된 일반적인 열교환기에 적용되어 있는 냉각튜브(10)를 나타내고 있는데, 도 2a에는 상기 냉각튜브(10)의 평면도가 도시되어 있으며, 도 2b에는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 상기 냉각튜브(10)는 소정의 폭을 갖고 길이방향으로 연장되며, 서로 대향하여 나란하게 배치된 제1,2평판부(11)(12)와, 상기 제1,2평판부(11)(12)의 일단이 용접되어 형성된 용접부(14)와, 상기 제1,2평판부(11)(12)의 타단이 서로 연결되어 형성된 절곡부(15)를 포함한다. 그리고, 상기 제1,2평판부(11)(12)에는 열교환 매체가 흐를 때 난류상태로 흐르면서 활발한 열교환이 일루어질 수 있게 내측으로 각각 돌출된 다수의 딤플(13)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 제1,2평판부(11)(12)에 각각 형성된 딤플(13a,13b))은, 폭방향으로는 소정 간격 이격되어 일열로 형성되어 있으며, 길이방향으로는 상기 제1,2평판부(11)(12)를 교대로하여 상하로 형성되어 있다.

상기 냉각튜브(10)를 제조하기 위해서는, 알루미늄 등과 같이 열전도성이 우수한 재질로 이루어진 판재상에 딤플(13)을 형성하는 프레스공정과, 상기 프레스공정 후 상기 판재의 중앙을 절곡하여 상기 절곡부(15)를 형성하는 절곡공정과, 상기 절곡공정에 의해 절곡된 상기 판재의 각 단이 용접되어 상기 용접부(14)를 형성하는 용접공정을 거친다. 예를 들면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 판재를 포밍롤(50)에 통과시켜 절곡시키고, 이와 같이 절곡되어 서로 근접하게 된 판재의 양 단부에 고주파를 유도하여 그 양 단부가 고주파 용접되도록 한다.

그런데, 상술한 바와 같은 냉각튜브(10)에 있어서는, 상기 제1평판부(11)에 폭방향으로 일렬 배열된 딤플(13a)의 개수와 상기 제2평판부(12)에 폭방향으로 일렬 배열된 딤플(13b)의 개수가 서로 다르다. 따라서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 용접부(14)의 중앙으로부터 상기 제1평판부(11)에 폭방향으로 가장 근접하는딤플(13a)이 형성되기 시작하는 위치까지의 최단거리(W1)에 비하여, 용접부(14)의 중앙으로부터 상기 제2평판부(12)에 폭방향으로 가장 근접하는 딤플(13b)이 형성되기 시작하는 위치까지의 최단거리(W2)가 짧게 된다. 따라서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 제2평판부(12)의 일단으로부터 연장되고 포밍롤(50)에 의해 절곡되어 형성된 곡률반경(R2)이 가장 근접한 위치에 형성된 딤플(13a)에 의해 방해되어 충분히 작도록 형성되지 못하고 상기 제1평판부(11)의 일단으로부터 연장되고 포밍롤(50)에 의해 절곡되어 형성된 곡률반경(R1)에 비하여 상대적으로 크게 된다. 이 때문에 용접시 면접촉이 이루어지지 못하고 선접촉이 이루어지며, 이로 인해 상기 냉각튜브(10)의 제품불량이 많이 발생하며 용접부의 내구성도 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 상기 냉각튜브(10)를 제작하기 위한 판재의 두께를 얇게 하고 싶어도 선접촉되는 용접부를 보상하기 위해 판재의 두께를 얇게 하는데 한계가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉각튜브 제작시 제품수율을 향상시키고 내구성을 증대시키기 위해 딤플의 배열 구조를 개선한 열교환기용 냉각튜브 및 이를 이용한 열교환기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 열교환기의 일례를 도시한 사시도,

도 2a는 도 1에 도시된 냉각튜브의 평면도,

도 2b는 도 2a의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도,

도 2c는 도 2a에 도시된 용접부의 형성 과정을 설명하기 위한 도면,

도 3a는 본 발명에 따른 냉각튜브의 제1실시예를 도시한 평면도,

도 3b는 도 3a의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도,

도 4a는 본 발명에 따른 냉각튜브의 제2실시예를 도시한 평면도,

도 4b는 도 4a의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

20...냉각핀30,40...제1,2헤더탱크

50...포밍롤100,200...냉각튜브

110,210...제1평판부120,220...제2평편부

130,230...딤플 140,240...용접부

150,250...절곡부

본 발명의 일 측면에 따른 열교환기용 냉각튜브는, 길이방향으로 연장되고 소정 폭을 갖는 제1평판부와; 상기 제1평판부와 동일한 폭을 갖고 소정간격 이격되며 대향하여 나란하게 배치된 제2평판부와; 상기 제1,2평판부의 폭방향의 일단이각각 절곡하게 연장되고 서로 용접되어 형성된 용접부와; 상기 제1,2평판부의 폭방향의 타단이 서로 절곡하게 연결되어 형성된 절곡부; 및 상기 제1,2평판부로부터 내측으로 각각 돌출되어 폭방향으로는 소정 간격 이격되어 일열로 형성되고 길이방향으로는 상기 제1평판부와 제2평판부를 교대로하여 상하로 형성된 다수의 딤플;을 포함하는 것으로, 상기 제1,2편평부에 폭방향으로 각각 형성된 딤플의 개수가 동일한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 다수의 상기 냉각튜브와; 다수의 상기 냉각튜브 사이에 설치되고 상기 제1,2편평부의 외표면에 접촉하여 방열면적을 증대시킨 냉각핀과; 다수의 상기 냉각튜브의 길이방향 일단측에 설치되며, 다수의 상기 냉각튜브에 열교환 매체를 분배 공급하는 제1헤더탱크; 및 다수의 상기 냉각튜브의 길이방향 타단측에 설치되며, 다수의 상기 냉각튜브로부터 유출된 열교환 매체를 집합 회수하는 제2헤더탱크;를 구비하는 열교환기가 제공된다.

여기서, 상기 용접부 중앙으로부터 폭방향으로 가장 근접하는 딤플이 형성되기 시작하는 위치까지의 최단거리는 2.5mm 내지 10mm인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1편평부에 길이방향으로 형성된 딤플과 상기 제2편평부에 길이방향으로 형성된 딤플은 폭방향으로 서로 교호하는 위치에 각각 배치된 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 제1편평부에 길이방향으로 형성된 딤플과 상기 제2편평부에 길이방향으로 형성된 딤플은 길이방향으로 동일선상에 배치된 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기는, 열교환 매체가 그 내부로 흐르는 다수의 냉각튜브(100,200)와, 상기 다수의 냉각튜브(100,200) 사이에 설치되고 상기 다수의 냉각튜브(100,200)의 외표면에 접촉하여 방열 면적을 증대시킨 냉각핀(20)과, 상기 다수의 냉각튜브(100,200)의 길이방향 일단측에 설치되며 상기 다수의 냉각튜브(100,200)에 열교환 매체를 분배 공급하는 제1헤더탱크(30) 및 상기 다수의 냉각튜브(100,200)의 길이방향 타단측에 설치되며, 상기 다수의 냉각튜브(100,200)로부터 유출된 열교환 매체를 집합 회수하는 제2헤더탱크(40)를 구비한다.

도 3a는 본 발명에 따른 냉각튜브의 제1실시예를 도시한 평면도이며, 도 3b는 도 3a의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각튜브(100)는 길이방향(Y축 방향)으로 연장되고 X축 방향으로 소정 폭을 갖는 제1평판부(110)와, 이 제1평판부(110)와 동일한 폭을 갖고 Z축 방향으로 소정 간격 이격되며 대향하여 나란하게 배치된 제2평판부(120)와, 상기 제1,2평판부(110)(120)의 폭방향(X축 방향)의 일단이 각각 절곡하게 연장되고 서로 용접되어 형성된 용접부(140)와, 상기 제1,2평판부(110)(120)의 폭방향(X축 방향)의 타단이 서로 절곡하게 연결되어 형성된 절곡부(150) 및 열교환 매체가 흐를 때 난류상태로 흐르면서 활발한 열교환이 일루어질 수 있도록 상기 제1,2평판부(110)(120)로부터 내측으로 각각 돌출된 다수의 딤플(130)을 포함한다.

여기서, 상기 다수의 딤플(130)은 상기 제1,2평판부(110)(120)로부터 내측으로 각각 돌출되어 폭방향(X축 방향)으로는 소정 간격 이격되어 일열로 형성되어 있으며, 길이방향(Y축 방향)으로는 상기 제1평판부(110)와 제2평판부(120)를 교대로하여 상하로 형성되어 있다. 이 때 상기 제1편평부(110)에 폭방향(X축 방향)으로 형성된 딤플(130a)의 개수와 상기 제2편평부(120)에 폭방향(X축 방향)으로 형성된 딤플(130b)의 개수는 동일하다. 다만, 도 3a 및 도 3b에서는 상기 제1,2편평부(110)(120)에 폭방향(X축 방향)으로 각각 3개 씩의 딤플(130a,130b)이 형성된 것으로 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것으로 폭방향(X축 방향)으로의 딤플(130a,130b)의 개수를 한정하고자 하는 것은 아니다.

또한, 상기 제1,2평판부(110)(120)의 일단으로부터 연장되고 절곡되어 각각 형성된 곡률반경(R3,R4)이 가장 근접한 딤플(230)로 인해 방해받지 않고 충분히 작도록 형성되는 것이 가능하고 상기 제1평판부(110)의 일단으로부터 연장되고 절곡되어 형성된 곡률반경(R3)과 상기 제2평판부(120)의 일단으로부터 연장되고 절곡되어 형성된 곡률반경(R4)이 동일하도록 하여 용접부(140)의 용접시 충분한 면접촉이 이루어질 수 있도록 하기 위해, 상기 용접부(140) 중앙으로부터 폭방향(X축 방향)으로 가장 근접하는 딤플(130)이 형성되기 시작하는 위치까지의 최단거리(W3,W4)는 2.5mm 내지 10mm이 되도록 한다.

게다가, 상기 제1편평부(110)에 길이방향(Y축 방향)으로 형성된 딤플(130a)과 상기 제1편평부(110)와 대향하는 제2편평부(120)에 길이방향(Y축 방향)으로 형성된 딤플은 폭방향(X축 방향)으로 서로 교호하는 위치에 각각 배치되어 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 냉각튜브(100)에 의하면, 제1편평부(110)에 폭방향(X축 방향)으로 형성된 딤플(130a)의 개수와 제2편평부(120)에 폭방향(X축 방향)으로 형성된 딤플(130b)의 개수가 동일하기 때문에, 제1,2평판부(110)(120)의 일단으로부터 연장되고 절곡되어 각각 형성된 곡률반경(R3,R4)이 가장 근접한 딤플(230)로 인해 방해받지 않고 충분히 작도록 형성되는 것이 가능하도록 용접부(140) 중앙으로부터 폭방향(X축 방향)으로 가장 근접하는 딤플(130)이 형성되기 시작하는 위치까지의 최단거리를 확보하는 것이 가능하다. 따라서, 제1평판부(110)의 일단으로부터 연장되고 절곡되어 형성된 곡률반경(R3)과 상기 제2평판부(120)의 일단으로부터 연장되고 절곡되어 형성된 곡률반경(R4)이 동일하여 용접부(140)의 용접시 충분한 면접촉이 이루어질 수 있고, 이 때문에 냉각튜브(100)의 제품수율을 향상시키고 용접부(140)의 내구성도 증대된다. 또한, 냉각튜브(100)를 제작하기 위해 종래에 비하여 얇은 두께의 판재를 사용하는 것이 가능하여 소재비의 절감을 도모할 수 있다.

도 4a는 본 발명에 따른 냉각튜브(200)의 제2실시예를 도시한 평면도이며, 도 4b는 도 4a의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도이다. 다만, 여기에서는 도 3a 및 도 3b에 도시된 냉각튜브의 제1실시예와 동일한 구성에 대한 반복적인 설명을 생략하도록 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각튜브(200)는 제1평판부(210)와, 제2평판부(220)와, 용접부(240)와, 절곡부(250) 및 다수의 딤플(230)을 포함한다.

여기서도, 상기 제1편평부(210)에 폭방향(X축 방향)으로 형성된 딤플(230a)의 개수와 상기 제2편평부(220)에 폭방향(X축 방향)으로 형성된 딤플(230b)의 개수는 동일하다.

또한, 상기 용접부(240) 중앙으로부터 폭방향(X축 방향)으로 가장 근접하는 딤플(230)이 형성되기 시작하는 위치까지의 최단거리(W5,W6)는 최소 2.5mm 내지 10mm이 되도록 한다.

다만, 상기 제1편평부(210)에 길이방향(Y축 방향)으로 형성된 딤플(230a)과 상기 제2편평부(220)에 길이방향(Y축 방향)으로 형성된 딤플(230b)은 길이방향(Y축 방향)으로 동일선상에 배치되어 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 냉각튜브(200)에 의하면, 제1편평부(210)에 길이방향(Y축 방향)으로 형성된 딤플(230a)과 제2편평부(220)에 길이방향(Y축 방향)으로 형성된 딤플(230b)이 길이방향(Y축 방향)으로 동일선상에 배치되기 때문에, 상기 제1,2평판부(210)(220)의 일단으로부터 연장되고 절곡되어 각각 형성된 곡률반경(R5,R6)이 가장 근접한 딤플(230)로 인해 방해받지 않고 충분히 작도록 형성하는 것이 가능하고, 또한 상기 제1평판부(210)의 일단으로부터 연장되고 절곡되어 형성된 곡률반경(R5)과 상기 제2평판부(220)의 일단으로부터 연장되고 절곡되어 형성된 곡률반경(R6)을 동일하게 하면서도 제1,2편평부(210,220)에 폭방향(X축방향)으로 각각 형성된 딤플(230)의 개수를 추가할 수 있다는 장점이 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 열교환기용 냉각튜브 및 이를 이용한 열교환기에 의하면, 냉각튜브를 제작할 때 냉각튜브의 양단이 면접촉된 상태에서 용접이 이루어지기 때문에 냉각튜브의 제품 수율이 향상되고 내구성이 증대된다. 또한, 종래에 비하여 얇은 두께의 판재를 사용하여 냉각튜브를 제작하는 것이 가능하여 소재비 절감을 도모할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. 길이방향으로 연장되고 소정 폭을 갖는 제1평판부와; 상기 제1평판부와 동일한 폭을 갖고 소정간격 이격되며 대향하여 나란하게 배치된 제2평판부와; 상기 제1,2평판부의 폭방향의 일단이 각각 절곡하게 연장되고 서로 용접되어 형성된 용접부와; 상기 제1,2평판부의 폭방향의 타단이 서로 절곡하게 연결되어 형성된 절곡부; 및 상기 제1,2평판부로부터 내측으로 각각 돌출되어 폭방향으로는 소정 간격 이격되어 일열로 형성되고 길이방향으로는 상기 제1평판부와 제2평판부를 교대로하여 상하로 형성된 다수의 딤플;을 포함하는 것으로,

   상기 제1,2편평부에 폭방향으로 각각 형성된 딤플의 개수가 동일한 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각튜브.
2. 제1항에 있어서,

   상기 용접부 중앙으로부터 폭방향으로 가장 근접하는 딤플이 형성되기 시작하는 위치까지의 최단거리는 2.5mm 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각튜브.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1편평부에 길이방향으로 형성된 딤플과 상기 제2편평부에 길이방향으로 형성된 딤플은 폭방향으로 서로 교호하는 위치에 각각 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각튜브.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1편평부에 길이방향으로 형성된 딤플과 상기 제2편평부에 길이방향으로 형성된 딤플은 길이방향으로 동일선상에 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각튜브.
5. 길이방향으로 연장되고 소정 폭을 갖는 제1평판부와, 상기 제1평판부와 동일한 폭을 갖고 소정간격 이격되며 대향하여 나란하게 배치된 제2평판부와, 상기 제1,2평판부의 폭방향의 일단이 각각 절곡하게 연장되고 서로 용접되어 형성된 용접부와, 상기 제1,2평판부의 폭방향의 타단이 서로 절곡하게 연결되어 형성된 절곡부 및 상기 제1,2평판부로부터 내측으로 각각 돌출되어 폭방향으로는 소정 간격 이격되어 일열로 형성되고 길이방향으로는 상기 제1평판부와 제2평판부를 교대로하여 상하로 형성된 다수의 딤플;을 포함하는 것으로, 상기 제1,2편평부에 폭방향으로 각각 형성된 딤플의 개수가 동일한 다수의 냉각튜브와;

   상기 다수의 냉각튜브 사이에 설치되고 상기 제1,2편평부의 외표면에 접촉하여 방열면적을 증대시킨 냉각핀과;

   상기 다수의 냉각튜브의 길이방향 일단측에 설치되며, 상기 다수의 냉각튜브에 열교환 매체를 분배 공급하는 제1헤더탱크; 및

   상기 다수의 냉각튜브의 길이방향 타단측에 설치되며, 상기 다수의 냉각튜브로부터 유출된 열교환 매체를 집합 회수하는 제2헤더탱크;를 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
6. 제5항에 있어서,

   상기 용접부 중앙으로부터 폭방향으로 가장 근접하는 딤플이 형성되기 시작하는 위치까지의 최단거리는 2.5mm 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 열교환기.
7. 제5항에 있어서,

   상기 제1편평부에 길이방향으로 형성된 딤플과 상기 제2편평부에 길이방향으로 형성된 딤플은 폭방향으로 서로 교호하는 위치에 각각 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.
8. 제5항에 있어서,

   상기 제1편평부에 길이방향으로 형성된 딤플과 상기 제2편평부에 길이방향으로 형성된 딤플은 길이방향으로 동일선상에 배치된 것을 특징으로 하는 열교환기.