(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
低温と高温との間の熱交換は、多様な分野で要求され、熱交換器のような装置が高温の流体と低温の流体との熱交換のために使用され得る。例えば、冷蔵庫または自動車の場合、熱交換のために、高温の流体と低温の流体が同時に流れながら熱を交換できるようにする二重管構造が使用されている。例えば、凝縮器(condenser)と蒸発器(evaporator)との間の流体ラインを蒸発器と圧縮器(compressor)との間の吸入ライン(suction line)と結合させて、二重管で形成できる。これによって、吸入ラインの低温の流体が流体ラインの高温の熱を吸収できる。また、これによって、冷却装置の冷却効率を向上させることができる。多様な形態の二重管熱交換器の構造がこの分野で公知である。
【0003】
従来の二重管熱交換器は、内管と外管を含む。内管は、内側に第1流路が形成されており、該第1流路には、第1流体が流入されて流れる。外管は、内管の外周側に設置される。この際、内管との間に第2流路が形成されるように設置され、このように形成された第2流路には、外管と結合された各連結管を介して第2流体が流入されて流れる。したがって、第2流路に流入された第2流体は、第1流路に沿って流れる第1流体と異なる温度を持って流れ、相互に熱交換作用が起きる。
【0004】
なお、外管に対して内管及び各連結管を結合させるためには、別に製作されたコネクターが外管の両端に結合される。この際、コネクターは、外管の両端にブレージング工程によって結合され、コネクターの上部または下部には、各連結管がピアッシング工程を用いて垂直方向に結合設置される。
【0005】
このような構造で製作された従来の二重管熱交換器は、外管と別にコネクターを製作するための工程と、製作されたコネクターを外管に結合するためのブレージング工程及び各連結管を結合させるためのピアッシング工程など、多数の工程を経て二重管熱交換器の製作が完成する。これによって、作業時間及び製作費用が増加する問題点があった。
【0006】
また、外管に対して各連結管が垂直方向に設置されるため、二重管熱交換器の全体の体積が大きくなって、二重管熱交換器が広い設置面積を占める問題点があった。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明による好ましい実施形態を添付の図面を参照して詳しく説明する。この際、添付の図面において同一の構成要素は、同一の符号で示していることに留意しなければならない。また、本発明の要旨でない公知機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。
【0016】
以下、添付の
図1〜
図6を参照して本発明の実施形態を説明する。
【0017】
まず、
図1は、本発明の一実施形態による二重管熱交換器の構造を概略的に示す正面図であり、
図2は、本発明の一実施形態による二重管熱交換器の内部構造を概略的に示す図であり、
図3は、本発明の一実施形態による外管一体型コネクターの構造を示す斜視図である。
【0018】
次に、
図4は、
図3のI−I線に沿う断面図であり、
図5は、本発明の他の実施形態による二重管熱交換器の内部構造を概略的に示す図であり、
図6A〜
図6E、本発明による二重管熱交換器の製造方法を段階別に示す図である。
【0019】
図1及び
図2を参照すれば、本発明の一実施形態による二重管熱交換器1000は、内部に第1流路110が形成された内管100と、内部に内管100を収容し、且つ内管100との間に第2流路210が形成された外管200と、各外管200に外部流体が流入及び排出される第1連結管310及び第2連結管320と、外管200に内管100及び各連結管310、320を連結させるコネクター400とを含むことができる。
【0020】
内管100は、第1流路110を介して第1流体が流れる配管である。この際、第1流体は、車両用冷房装置において圧縮器に吸入される低温の冷媒であってもよく、膨張弁の入口側に供給される高温の冷媒であってもよい。
【0021】
外管200は、内管100と別に製造されるものであって、内管100が内部に挿入され得るサイズに製造される。通常、外管200の内径は、内管100の外径より大きく設計される。これは、内管100と外管200との間に組立公差をもって両方間にギャップが発生し得るようにするためであり、このように形成されたギャップを介して、内管100と外管200を、円滑に組み立てることができる。
【0022】
この際、内管100が外管200の内部に挿入されて結合される場合、内管100と外管200との間には、第2流路210が形成され、このような第2流路210は、第1流体と異なる第2流体が流れる流路になる。第2流体は、第1流体と特性が異なる流体であり、車両用冷房装置において圧縮器に吸入される低温の冷媒であってもよく、膨張弁の入口側に供給される高温の冷媒であってもよい。内管100に供給される第1流体が低温の冷媒である場合には、第2流体が高温の冷媒になり、第1流体が高温の冷媒である場合には、第2流体が低温の冷媒になる。第1及び第2流体は、互いに熱伝逹が行われ得るように、物理的特性が異なる流体であればよく、必ず特定の温度圧力条件の冷媒を使用すべきものではない。
【0023】
図3及び
図4に示されたように、本発明の一実施形態によるコネクター400は、外管200の両端に一体に形成されたものが提示される。この際、コネクター400は、外部流体が流入及び流出されるように、第1連結管310及び第2連結管320が結合され得る。
【0024】
なお、第1連結管310は、外部流体の排出のための排出管であってもよく、第2連結管320は、流体の流入のための流入管であってもよい。
【0025】
より具体的に、本発明の一実施形態によるコネクター400は、外管200の両端を拡管した状態でプレス工程による圧着によって形成され、外管200に挿入された内管100と各連結管310、320の一側を結合させる役目をする。
【0026】
このような、コネクター400は、外管200の両端を拡管して形成された拡管部410と、各拡管部410の一側にプレス工程による圧着によって形成され、外管200に挿入された内管100と各連結管310、320の一側を結合させる軸管部420とを含むことができる。
【0027】
この際、各軸管部420は、内管100が挿入されて結合される第1結合ホール421aが設けられる第1軸管部421と、第1軸管部421の一側に形成され、各連結管310、320の一端が結合される第2結合ホール422aが設けられる第2軸管部422とを含むことができる。
【0028】
より具体的に、本発明の一実施形態によるコネクター400は、外管200の両端を利用して製造された外管200一体型コネクター400であって、外管200の両端を拡管して拡管部410を形成し、拡管部410の上部を介して内管100が外管200の内部に配置されるように挿入し、拡管部410の下部に各連結管310、320の一側を結合させた状態で各拡管部410の一側をプレス工法によって圧着させると、内管100が挿入結合される第1結合ホール421aが設けられる第1軸管部421と、各連結管310、320が結合される第2結合ホール422aが設けられる第2軸管部422とを含む軸管部420が形成された外管200一体型コネクター400が製造され得る。
【0029】
なお、内管100が結合された第1軸管部421と各連結管310、320の一側が結合された第2軸管部422との間には、相互が分離されるように分離端423が形成され得る。
【0030】
したがって、本発明の一実施形態によるコネクター400は、従来とは異なって、外管とは別にコネクター400を製作し、外管200の両端に結合させるブレージング工程及び各連結管を結合させるためのピアッシング工程が不要であり、作業時間及び製作費用を低減できる。
【0031】
なお、コネクター400と連結される位置にある内管100のセンターラインは、外管200の内周面より上方に配置され得、このために、本発明の一実施形態による内管100には、屈曲部120をさらに含むものが提示される。
【0032】
より具体的に、屈曲部120は、各コネクター400の内部に位置する内管100の両側の部位に形成され、内管100を外管200の長さ方向に挿入させて、外管200に対して内管100が水平状態に配置され得るようにするために形成されたものであって、屈曲部120は、拡管部410の内周面の形状に沿って曲がるように形成され得る。
【0033】
すなわち、各屈曲部120によって、各コネクター400に位置する各内管100の部位に対して外管200の内部に位置する内管100の部位が下部方向に段差を有するように形成されることによって、内管100を外管200の内部に長さ方向に挿入させて、外管200に対して内管100が水平状態に配置され得る。この際、各連結管310、320は、外管200と同一線上で並設される方向に結合され、各連結管310、320は、外管200の両側に露出した内管100に対して水平状態に配置され得る。
【0034】
これによって、本発明の一実施形態による二重管熱交換器1000は、外管200に対して内管100及び各連結管310、320が水平状態に延長設置された構造を成し、従来の外管200に対して各連結管310、320が垂直状態に設置された構造より全体的な体積を減らすことができ、設置面積を最大限低減できる。
【0035】
図5を参照して本発明の他の実施形態による二重管熱交換器1000の構造を説明する。
【0036】
本発明の他の実施形態による二重管熱交換器1000は、外管200にスパイラル部500が形成されたものが提示される。本発明の他の実施形態で提示された外管200と内管100と、各連結管310、320及びコネクター400の構造は、前述した一実施形態と同様であるので、具体的な説明を省略する。
【0037】
より具体的に、本発明の他の実施形態によれば、外管200の内周面には、長さ方向に沿って螺旋形に形成され、第2流路210が少なくとも部分的に螺旋形になるようにする複数のスパイラル部500が形成され得る。この際、スパイラル部500によって、第2流路210は、螺旋形構造になる。
【0038】
すなわち、外管200の内周面にスパイラル部500を形成する場合、スパイラル部500は、外管200の表面積を広げ、第2流体の流れ時間を延長させる。したがって、第2流路210に沿って流れる第2流体と第1流路110に沿って流れる第1流体との間の熱交換効率を高めることができる効果が実現され得る。
【0039】
以下では、前述したような本発明の実施形態による二重管熱交換器1000の製造方法について説明する。
【0040】
本発明の実施形態による二重管熱交換器1000の製造方法は、外管200と、内部に第1流路110が形成され、且つ外管200内に挿入され、前記外管200との間に第2流路210を形成する内管100と、外管200の両端と連結され、外部から流体が流入及び排出される第1連結管310及び第2連結管320と、外管200に内管100及び各連結管310、320を結合させるコネクター400とを含む二重管熱交換器1000の製造方法において、(a)外管200と内管100を用意する段階と、(b)外管200の両端を拡管させて、コネクター400の拡管部410を形成する段階と、(c)外管200の各コネクター400に配置される内管100の部位に屈曲部120を形成する段階と、(d)内管100を外管200に挿入すると同時に、各連結管310、320を外管200の各拡管部220にそれぞれ挿入する段階と、(e)各拡管部220の外周面を圧着し、内管100及び各連結管310、320を結合させるためのコネクター400の軸管部420を形成する段階と、(f)コネクター400の内管100及び各連結管310、320が結合された部位を、ブレージングを用いて最終的に固定する段階とを含むことができる。
【0041】
この際、(f)段階で、各屈曲部120は、拡管部410の内周面の形状に沿って曲がるように形成され、各コネクター400に位置する各内管100の部位に対して外管200の内部に位置する内管100の部位が下部方向に段差を有するように形成することができる。
【0042】
また、(e)段階で、軸管部420は、内管100が挿入されて結合される第1結合ホール421aが設けられる第1軸管部421と、第1軸管部421の一側に形成され、各連結管310、320の一端が結合される第2結合ホール422aが設けられる第2軸管部422と、第1軸管部421と第2軸管部422との間に形成され、第1軸管部421と第2軸管部422を分離させる分離端423とを含んでなることができる。
【0043】
一方、(a)段階の後に、外管200の内周面に長さ方向に沿って螺旋形に形成され、第2流路210が少なくとも部分的に螺旋形になるようにする複数のスパイラル部500を形成する段階をさらに含むことができる。
【0044】
図6A〜
図6Eを参照して本発明の実施形態による二重管熱交換器1000の製造方法の具体的な過程を説明する。
【0045】
ここで、
図6Aは、内管100及び外管200を用意した状態を示す図であり、
図6Bは、内管100に拡管部410を形成した状態を示す図であり、
図6Cは、内管100の両側に屈曲部120を形成した状態を示す図である。
【0046】
また、
図6Dは、外管200に内管100及び各連結管310、320を挿入した状態を示す図であり、
図6Eは、拡管部410の一側を加圧し、軸管部420が設けられるコネクター400を形成した状態を示す図である。
【0047】
本発明の実施形態による二重管熱交換器1000の製造方法は、
図6Aに示されたように、まず、内管100及び外管200を用意する。
【0048】
内管100と外管200の準備が完了すれば、
図6Bに示されたように、外管200の両端にコネクターの拡管部410を形成する。この際、拡管部410は、フォーミング工程を用いて形成され得る。
【0049】
次に、
図6Cに示されたように、外管200の各コネクター400の拡管部410に位置する内管100の部位に屈曲部120を形成する。この際、各屈曲部120は、拡管部410の内周面の形状に沿って曲がるように形成され、各コネクター400に位置する各内管100の部位に対して外管200の内部に位置する内管100の部位が下部方向に段差を有するように形成させることができる。したがって、内管100を外管200の内部に長さ方向に挿入して、前記外管200に対して内管100が水平状態に配置され得る。
【0050】
なお、図示してはいないが、拡管部220が形成された外管200と屈曲部120が形成された内管100を超音波によって洗浄する超音波洗浄過程を進行できる。すなわち、外管200及び内管100を加工する過程で発生する異物などを除去するために、超音波洗浄過程を行なうことができる。
【0051】
本発明の実施形態では、まず、外管200に拡管部410を形成し、次の過程で内管100に屈曲部120を形成する過程を提示したが、二重管熱交換器の製造状況によって二つの過程を同時に進行してもよく、先に内管100の成形を行なってもよい。
【0052】
次に、
図6Dに示されたように、外管200の内部に内管100を拡管部220の一側を介して挿入する。この際、内管100の両端の部位は、外管200の外部に露出するように外管200の内部に挿入する。これと同時に、各連結管310、320の一側を拡管部410両側にそれぞれ挿入する。
【0053】
この際、各連結管310、320は、外管200と同一線上で並設される方向に結合され、各連結管310、320は、外管200の両側に露出した内管100に対して水平状態に配置され得る。
【0054】
これによって、外管200に対して内管100及び各連結管310、320が水平状態に延長設置された構造を成し、従来の外管に対して各連結管が垂直状態に設置された構造より二重管熱交換器1000の全体の体積を減らすことができ、設置面積を低減できる。
【0055】
次に、
図6Eに示されたように、外管200に内管100及び各連結管310、320が挿入された状態で拡管部220の外周面を圧着し、外管200に対して内管100及び各連結管310、320を結合させるコネクター400の軸管部420を形成する。
【0056】
この際、各拡管部410の一側を圧着し、軸管部420を形成する過程で、拡管部410に挿入された内管100と拡管部220に結合された各連結管310、320が相互分離し得るように分離端423が形成され、分離端423を基準として、上部には、内管100が挿入される第1結合ホール421aが設けられる第1軸管部421が形成され、その下部には、各連結管310、320が挿入結合される第2結合ホール422aが設けられる第2軸管部422が形成される。
【0057】
次に、図示してはいないが、第1軸管部421及び第2軸管部422の各結合ホール421a、422aに内管100及び各連結管310、320が結合された部位をブレージング工程を用いて接合させて、外管200に内管100及び各連結管310、320が最終的に結合され得る。
【0058】
一方、図示してはいないが、(a)段階の後に、外管200の内周面に長さ方向に沿って螺旋形に形成し、第2流路210が少なくとも部分的に螺旋形になるようにする複数のスパイラル部500を形成する段階をさらに含むことができる。
【0059】
すなわち、外管200の内周面にスパイラル部500を形成する場合、スパイラル部500は、外管200の表面積を広げ、第2流体の流れ時間を延長させる。したがって、第2流路210に沿って流れる第2流体と第1流路110に沿って流れる第1流体との間の熱交換効率を高めることができる効果が実現され得る。
【0060】
以上説明したような工程を用いて本発明による二重管熱交換器1000の製作が完了する。
【0061】
以上、本発明について実施形態により説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範疇内でいくらでも修正及び変形実施が可能である。