(57)【要約】【課題】内管の外周面に第２溝部を形成し、第２溝部を通じて外管と内管の間に流れる流量を増加させて、熱交換効率を向上させることができる二重管熱交換器及びその製造方法を提供する。【解決手段】外管と、内部に第１流路が形成され、前記外管の内径より外径が小さいように形成され、前記外管内に挿入され、前記外管との間に第２流路を形成する内管とを含む二重管熱交換器。前記内管の外周面に長さ方向に沿って螺旋形で形成され、前記第２流路が少なくとも部分的に螺旋形になるようにする複数の第１溝部と、前記内管の外周面のうち隣接する２個の前記第１溝部の間の部分にそれぞれ形成され、前記第１溝部に沿って形成される少なくとも１つの第２溝部とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管（２００）と、内部に第１流路（１１０）が形成され、前記外管（２００）の内径より外径が小さいように形成され、前記外管（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）とを含む二重管熱交換器において、
前記内管（１００）の外周面に長さ方向に沿って螺旋形で形成され、前記第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第１溝部（３００）と、
前記内管（１００）の外周面のうち隣接する２個の前記第１溝部（３００）の間の部分にそれぞれ形成され、前記第１溝部（３００）に沿って形成される少なくとも１つの第２溝部（４００）と、
を含むことを特徴とする二重管熱交換器。
【請求項２】
前記第２溝部（４００）の深さは、前記第１溝部（３００）の深さより小さく形成されることを特徴とする請求項１に記載の二重管熱交換器。
【請求項３】
前記第２溝部（４００）は、Ｕ字形の溝形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の二重管熱交換器。
【請求項４】
前記第１溝部（３００）は、前記内管（１００）の外周面にそれぞれ３ヶ所形成され、前記第２溝部（４００）は、内管（１００）の外周面のうち隣接する２個の前記第１溝部（３００）の間にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１に記載の二重管熱交換器。
【請求項５】
前記外管（２００）は、
前記外管（２００）の内部に前記内管（１００）が挿入された状態で、前記外管（２００）に前記内管（１００）が結合される少なくとも一箇所以上でクランピングされて形成され、前記内管（１００）の外周面の少なくとも一部分と接触する仮締結部（５００）をさらに含むことを特徴とする二重管熱交換器。
【請求項６】
前記仮締結部（５００）は、
前記外管（２００）の外周面を圧着し、圧着された外管（２００）の内周面が内管（１００）の外周面を加圧するように形成される複数の圧着溝（５１０）を含み、前記圧着溝（５１０）は、外管（２００）の外周面のまわりに沿って所定間隔をもって離隔される状態で形成されることを特徴とする請求項５に記載の二重管熱交換器。
【請求項７】
前記外管（２００）の両端には、前記外部配管の一部が拡管された状態に形成され、外部から流体が流入される第１連結管（７００）及び流入される流体が排出される第２連結管（８００）が連結される拡管部（２２０）と、前記各拡管部（２２０）の端部が縮管された状態に形成される縮管部（２３０）と、をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の二重管熱交換器。
【請求項８】
前記拡管部（２２０）は、
前記第１連結管（７００）及び第２連結管（８００）が結合され、第２流路（２１０）と連通するように形成される結合ホール（２２１）と、前記結合ホール（２２１）の内周面から結合ホール（２２１）の中心方向に突出形成される係止突起（２２２）と、を含み、
前記第１連結管（７００）及び第２連結管（８００）は、前記各連結管から延長形成され、前記結合ホール（２２１）に結合される結合突起（９００）と、前記結合突起（９００）の外周縁に一定の高さをもって突出形成され、各連結管が前記結合ホールに結合される場合、前記係止突起（２２２）に係止し、前記各連結管の挿入深さを制限するビーズ（９１０）と、を含むことを特徴をする 請求項７に記載の二重管熱交換器。
【請求項９】
前記各縮管部（２３０）には、
前記外管（２００）の内部に前記内管が挿入された状態で前記各縮管部２３０の端部を加圧し、前記外管（２００）と前記内管（１００）の間の気密を維持するための加圧溝部（６００）がさらに形成されることを特徴とする請求項８に記載の二重管熱交換器。
【請求項１０】
前記加圧溝部（６００）は、ローリング加工法を通じて前記縮管部（２３０）の外周面を加圧し、縮管部（２３０）の内周面が前記内管（１００）の外周面に密着するように形成されることを特徴とする請求項９に記載の二重管熱交換器。
【請求項１１】
外管（２００）と、内部に第１流路（１１０）が形成され、前記外管（２００）の内径より外径が小さいように形成され、前記外管（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）とを含む二重管熱交換器を製造する方法において、
（ａ）外管（２００）と内管（１００）を用意する段階と、
（ｂ）前記内管（１００）の外周面に前記第２流路（２１０）が螺旋形で形成されるように複数の第１溝部（３００）を形成する段階と、
（ｃ）前記内管（１００）の外周面のうち隣接する２個の前記第１溝部（３００）の間に前記第１溝部（３００）の深さより小さいように複数の第２溝部（４００）を形成する段階と、
（ｄ）前記外管（２００）の端部に拡管部（２２０）を形成し、且つ前記各拡管部（２２０）の端部に縮管部（２３０）を形成する段階と、
（ｅ）前記拡管部（２２０）に結合ホール（２２１）を形成する段階と、
（ｆ）前記外管（２００）の内部に内管（１００）を挿入させる段階と、
（ｇ）前記内管（１００）が挿入された前記外管（２００）の各縮管部（２３０）に加圧溝部（６００）を形成し、前記内管（１００）を結合させる段階と
を含むことを特徴とする二重管熱交換器の製造方法。
【請求項１２】
前記（ｆ）段階で、
前記外管（２００）に内管（１００）が挿入された状態で前記外管（２００）の外周面をクランピンし、前記外管（２００）の内部で内管（１００）の位置を固定するための複数の圧着溝（５１０）からなる仮締結部（５００）を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の二重管熱交換器の製造方法。
【請求項１３】
前記（ｇ）段階で、
前記加圧溝部（６００）を、前記外管（２００）の両側に形成される各縮管部（２３０）の外周面を転造ローラーで加圧するローリング加工法を通じて形成することを特徴とする請求項１１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１４】
前記（ｇ）段階の後、
前記各結合ホール（２２１）に、外部から流体が流入される第１連結管（７００）及び流入される流体が排出される第２連結管（８００）を結合させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の二重管熱交換器の製造方法。
【請求項１５】
前記（ｃ）及び（ｅ）段階の後、
前記第１溝部（３００）及び第２溝部（４００）が形成される内管（１００）と、前記拡管部（２２０）縮管部（２３０）及び結合ホール（２２１）が形成される外管（２００）とを超音波によって洗浄する超音波洗浄段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の二重管熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重管熱交換器及びその製造方法に関し、具体的に内部にスパイラル構造を有する内管が配置され、外管を流れる流体と内管を流れる流体の間の熱交換を可能にする二重管熱交換器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
低温と高温の間の熱交換は、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の間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）の間の流体ラインを蒸発器と圧縮器（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）の間の吸入ライン（ｓｕｃｔｉｏｎ  ｌｉｎｅ）と結合して、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、図１に示されたように、内管１０と外管２０とを備える。内管１０は、内側に第１流路１２を備えており、この第１流路１２には、第１流体が流入されて流れる。
【０００４】
外管２０は、内管１０の外周側に設けられる。特に、内管１０との間に第２流路３０が形成されるように設けられ、このように形成される第２流路３０には、第２流体が流入されて流れる。この際、内管１０の外周面には、螺旋溝１４が形成され、螺旋溝１４に沿って第２流体が流れる。
【０００５】
したがって、第２流路３０に流入される第２流体は、第１流路１２に沿って流れる第１流体と異なる温度を持って流れ、相互の熱交換作用が起きる。
【０００６】
このような構造で製造された従来の二重管熱交換器は、内管１０の外周面に形成される螺旋溝１４によって各螺旋溝１４の間に突出した部分が外管２０の内周面と接触し、そのため、部分的に流量が確保されず、第１流体及び第２流体の間の熱交換面積が小さくなって、熱交換効率が低下することがある。
【０００７】
また、外管２０に内管１０を結合する過程で、外管２０における外部流体が流入され流出される部分に、内管１０に形成される螺旋溝１４の両端、すなわち螺旋溝１４が始まる部位と終わる部位が一致するように結合されることが好ましいが、外管２０に内管１０が挿入された状態で、追加の他の工程を進行する場合、外管２０に挿入された内管１０に動きが発生し、内管１０を正確な位置に結合させることができないという問題点があった。
【０００８】
また、外管２０に内管１０を溶接工程によって結合させる場合、外管２０に対して内管１０が結合される部位に十分な気密が維持されるように溶接することが容易でないという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前述したような従来の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、内管の外周面に第２溝部を形成し、第２溝部を通じて外管と内管との間に流れる流量を増加させて、熱交換効率を向上させることができる二重管熱交換器及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、外管と、内部に第１流路が形成され、前記外管の内径より外径が小さいように形成され、前記外管内に挿入され、前記外管との間に第２流路を形成する内管とを含む二重管熱交換器において、前記内管の外周面に長さ方向に沿って螺旋形で形成され、前記第２流路が少なくとも部分的に螺旋形になるようにする複数の第１溝部と、前記内管の外周面のうち隣接する２個の前記第１溝部の間の部分にそれぞれ形成され、前記第１溝部に沿って形成される少なくとも１つの第２溝部とを含むことを特徴とする二重管熱交換器を提供する。
【００１１】
前記第２溝部の深さは、前記第１溝部の深さより小さく形成されることを特徴とする。
【００１２】
前記第２溝部は、Ｕ字形の溝形状に形成されることを特徴とする。
【００１３】
前記第１溝部は、前記内管の外周面にそれぞれ３ヶ所形成され、前記第２溝部は、内管の外周面のうち隣接する２個の前記第１溝部の間にそれぞれ形成されることを特徴とする。
【００１４】
前記外管は、前記外管の内部に前記内管が挿入された状態で、前記外管に前記内管が結合される少なくとも一箇所以上でクランピングされて形成され、前記内管の外周面の少なくとも一部分と接触する仮締結部をさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
前記仮締結部は、前記外管の外周面を圧着し、圧着された外管の内周面が内管の外周面を加圧するように形成される複数の圧着溝を含み、前記圧着溝は、外管の外周面のまわりに沿って所定の間隔をもって離隔される状態で形成されることを特徴とする。
【００１６】
前記外管の両端には、前記外部配管の一部が拡管された状態で形成され、外部から流体が流入される第１連結管及び流入される流体が排出される第２連結管が連結される拡管部と、前記各拡管部の端部が縮管された状態で形成される縮管部とをさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
前記拡管部は、前記第１連結管及び第２連結管が結合され、第２流路と連通するように形成される結合ホールと、前記結合ホールの内周面から結合ホールの中心方向に突出形成される係止突起とを含み、前記第１連結管及び第２連結管は、前記各連結管から延長形成され、前記結合ホールに結合される結合突起と、前記結合突起の外周縁に所定の高さをもって突出形成され、各連結管が前記結合ホールに結合される場合、前記係止突起に係止し、前記各連結管の挿入深さを制限するビーズとを含むことを特徴とする。
【００１８】
前記各縮管部には、前記外管の内部に前記内管が挿入された状態で前記各縮管部の端部を加圧し、前記外管と前記内管の間の気密を維持するための加圧溝部がさらに形成されることを特徴とする。
【００１９】
前記加圧溝部は、ローリング加工法を用いて前記縮管部の外周面を加圧し、縮管部の内周面が前記内管の外周面に密着するように形成されることを特徴とする。
【００２０】
また、前記目的を達成するために、本発明は、外管と、内部に第１流路が形成され、前記外管の内径より外径が小さいように形成され、前記外管内に挿入され、前記外管との間に第２流路を形成する内管とを含む二重管熱交換器を製造する方法において、（ａ）外管と内管を用意する段階と、（ｂ）前記内管の外周面に前記第２流路が螺旋形で形成されるように、複数の第１溝部を形成する段階と、（ｃ）前記内管の外周面のうち隣接する２個の前記第１溝部の間に前記第１溝部の深さより小さいように、複数の第２溝部を形成する段階と、（ｄ）前記外管の端部に拡管部を形成し、且つ前記各拡管部の端部に縮管部を形成する段階と、（ｅ）前記拡管部に結合ホールを形成する段階と、（ｆ）前記外管の内部に内管を挿入させる段階と、（ｇ）前記内管が挿入された前記外管の各縮管部に加圧溝部を形成し、前記内管を結合させる段階とを含むことを特徴とする二重管熱交換器の製造方法を提供する。
【００２１】
前記（ｆ）段階で、前記外管に内管が挿入された状態で、前記外管の外周面をクランピンし、前記外管の内部で内管の位置を固定するための複数の圧着溝からなる仮締結部を形成する段階をさらに含むことを特徴とする。
【００２２】
前記（ｇ）段階で、前記加圧溝部を、前記外管の両側に形成される各縮管部の外周面を転造ローラーで加圧するローリング加工法を用いて形成することを特徴とする。
【００２３】
前記（ｇ）段階の後、前記各結合ホールに、外部から流体が流入される第１連結管及び流入される流体が排出される第２連結管を結合させる段階をさらに含むことを特徴とする。
【００２４】
前記（ｃ）及び（ｅ）段階の後に、前記第１溝部及び第２溝部が形成される内管と、前記拡管部、縮管部及び結合ホールが形成される外管とを超音波によって洗浄する超音波洗浄段階をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明による二重管熱交換器及びその製造方法によれば、内管の外周面に第２溝部を形成し、第２流路を通じて流れる流体の流量を増加させることによって、第１流路を通じて流れる第１流体との熱交換面積が増加し、熱交換効率を最大限に向上させることができる効果を提供できる。
【００２６】
また、本発明によれば、内管が挿入された外管に仮締結部を形成することによって、外管に対して内管を結合するとき、追加作業が進行される場合、内管の動きを防止し、正確な位置に内管を結合させることができる効果を提供できる。
【００２７】
また、本発明によれば、内管が挿入された外管の各縮管部にローリング工程を通じて機械的シーリングのための加圧溝部を形成した後、外管の内部に挿入された内管を溶接工程を通じて最終的に結合させることによって、十分な気密性を確保し得る効果を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術による二重管熱交換器の構造を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態による二重管熱交換器の構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態による二重管熱交換器の構造を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態による二重管熱交換器の第１流路に第１流体が流れ、第２流路に第２流体が流れる状態を示す図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態による二重管熱交換器のスパイラル構造の断面形状の例を概略的に示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による二重管熱交換器のスパイラル構造の断面形状の例を概略的に示す図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態による二重管熱交換器のスパイラル構造の断面形状の例を概略的に示す図である。
【図６】本発明の実施形態による二重管熱交換器の外管に形成される仮締結部の構造を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態による二重管熱交換器の外管に形成される仮締結部の構造を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態による二重管熱交換器の外管に各連結管が結合される状態を示す要部分解斜視図である。
【図９Ａ】本発明の実施形態による二重管熱交換器の製造方法の過程を説明するための図である。
【図９Ｂ】本発明の実施形態による二重管熱交換器の製造方法の過程を説明するための図である。
【図９Ｃ】本発明の実施形態による二重管熱交換器の製造方法の過程を説明するための図である。
【図９Ｄ】本発明の実施形態による二重管熱交換器の製造方法の過程を説明するための図である。
【図９Ｅ】本発明の実施形態による二重管熱交換器の製造方法の過程を説明するための図である。
【図９Ｆ】本発明の実施形態による二重管熱交換器の製造方法の過程を説明するための図である。
【図９Ｇ】本発明の実施形態による二重管熱交換器の製造方法の過程を説明するための図である。
【図９Ｈ】本発明の実施形態による二重管熱交換器の製造方法の過程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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、できるだけ、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、本発明の要部ではない公知機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。
【００３０】
以下、図２〜図９を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００３１】
まず、図２は、本発明の実施形態による二重管熱交換器の構造を示す斜視図であり、図３は、本発明の実施形態による二重管熱交換器の構造を概略的に示す断面図であり、図４は、本発明の実施形態による二重管熱交換器の第１流路に第１流体が流れ、第２流路に第２流体が流れる状態を示す図である。
【００３２】
次に、図５Ａ〜図５Ｃは、本発明の実施形態による二重管熱交換器のスパイラル構造の断面形状の例を概略的に示す図であり、図６は、本発明の実施形態による二重管熱交換器の外管に形成される仮締結部の構造を示す斜視図である。
【００３３】
次に、図７は、本発明の実施形態による二重管熱交換器の外管に形成される仮締結部の構造を示す断面図であり、図８は、本発明の実施形態による二重管熱交換器の外管に各連結管が結合される状態を示す要部分解斜視図であり、図９Ａ〜図９Ｈは、本発明の実施形態による二重管熱交換器の製造方法の過程を説明するための図である。
【００３４】
図２及び図３を参照すれば、本発明の実施形態による二重管熱交換器１０００は、内部に第１流路１１０が形成される内管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が形成される外管２００とを含む。
【００３５】
内管１００は、第１流路１１０を通じて第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。
【００３６】
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大きさで製造される。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設け、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るギャップを通じて内管１００と外管２００が円滑に組立され得る。
【００３７】
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、互いに熱伝逹され得るように物理的特性が異なる流体であれば十分であり、必ず特定の温度圧力条件の冷媒とするべきものではない。
【００３８】
なお、内管１００の外周面には、長さ方向に沿って螺旋形で形成され、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第１溝部３００が形成され、第１溝部３００によって第２流路２１０は螺旋形構造になる。この際、内管１００の外周面に第１溝部３００を形成する場合、第１溝部３００は、内管１００の表面積を広げ、第２流体が流れる時間を延長させる。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流体の間の熱交換効率を高めることができる効果が具現され得る。ところが、内管１００の外周面に第１溝部３００を形成した場合、各第１溝部３００の間に突出した部分が外管２００の内周面と接触し得るが、そのため、部分的に流量が確保されないという不都合がある。
【００３９】
なお、第１溝部３００は、内管１００の外周面を転造ダイ（図示せず）で加圧し、螺旋形態の溝を刻印して形成することができる。
【００４０】
本発明の実施形態による二重管熱交換器１０００は、第２流路２１０を通じて流れる流体の流量を増加させるために、内管１００の外周面のうち隣接する２個の第１溝部３００の間の部分にそれぞれ形成され、第１溝部３００に沿って形成される少なくとも１つの第２溝部４００を含んでおり、このような第２溝部４００の深さは、前記第１溝部３００の深さより小さく形成され得る。
【００４１】
なお、本発明の実施形態では、隣接する２個の第１溝部３００の間の部分に１個の第２溝部４００が形成されることが提示されたが、内管の表面積をさらに広げるために、隣接する２個の第１溝部３００の間の間隔を考慮して、第２溝部４００を２個以上形成することもできる。
【００４２】
この際、第２溝部４００は、Ｕ字形の溝形状に形成することができ、第１溝部３００と同様に、転造ダイで加圧し、螺旋形態の溝を刻印して形成することができる。
【００４３】
より具体的に、図４に示されたように、第２溝部４００は、外管２００と内管１００の間の第２流路２１０を通じて流れる第２流体の流量を増加させるために形成されるものであって、第１溝部３００に流れる第２流体が、第１溝部３００とともに第２溝部４００を通じて流量が増加された状態で流れるようになり、内管１００の第１流路１１０に流れる第１流体との接触面積が増加し、熱交換効率を向上させることができる。
【００４４】
本発明の実施形態による第１溝部３００は、図５Ａに示されたように、内管１００の外周面に３ヶ所に形成されることが提示され、第２溝部４００は、内管１００の外周面のうち隣接する２個の前記第１溝部３００の間にそれぞれ形成されることが提示される。もちろん、二重管熱交換器の大きさ及び構造によって図５Ｂ及び図５Ｃに示されたように、第１溝部３００及び第２溝部４００は、４ヶ所及び６ヶ所等多様な個所に形成することができ、前述したように、転造ダイを４個及び６個を利用して刻印させることによって形成することができる。
【００４５】
なお、図６及び図７に示されたように、本発明の実施形態による外管は、外管２００の内部に内管１００が挿入された状態で、外管２００に対して内管１００が結合される少なくとも一箇所以上でクランピングされて形成され、前記内管１００の外周面の少なくとも一部分と接触する仮締結部５００をさらに含むことができる。
【００４６】
このような仮締結部５００は、外管２００の外周面をクランピングされて圧着された外管２００の内周面が内管１００の外周面を加圧するように形成される複数の圧着溝５１０を含むことができる。
【００４７】
この際、圧着溝５１０は、外管２００の外周面のまわりに沿って所定間隔をもって離隔される状態で形成され得る。なお、外管２００及び内管１００の長さと大きさによって外周面の長さ方向に所定間隔をもって離隔される状態で２列または３列を成して形成されてもよい。
【００４８】
すなわち、外管２００の外周面に仮締結部５００である複数の圧着溝５１０を形成することによって、外管２００に対して内管１００が仮締結によって結合される状態であるため、追加工程を進行する場合、外管２００に対して内管１００が移動する現象を防止でき、外管２００の正確な位置に内管１００を結合させることができる。
【００４９】
なお、外管２００には、外管２００の端部に内径を拡張させて形成される拡管部２２０と、各拡管部２２０の終端を縮管させて形成される縮管部２３０とをさらに含むことができ、拡管部２２０は、外部流体が流入及び流出されるように、第１連結管７００及び第２連結管８００が連結され得る。
【００５０】
この際、第１連結管７００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８００は、流体の流入のための流入管であってもよい。
【００５１】
なお、図８に示されたように、外管２００の拡管部２２０に各連結管を連結させるために、拡管部２２０には、第１連結管７００及び第２連結管８００が結合され、第２流路２１０と連通するように形成される結合ホール２２１と、結合ホール２２１の内周面から結合ホール２２１の中心方向に突出形成される係止突起２２２とを含むことができる。
【００５２】
この際、第１連結管７００及び第２連結管８００には、各連結管の端部から延長形成され、結合ホールに結合される結合突起９００と、結合突起９００の外周縁に所定の高さをもって突出形成され、各連結管７００、８００が結合ホール２２１に結合される場合、係止突起２２２に係止し、各連結管７００、８００の挿入深さを制限するビーズ９１０とを含むことができる。
【００５３】
より具体的に、第１連結管７００と第２連結管８００が各結合ホール２２１を通じて外管２００と連結され、外管２００の第２流路２１０と連通する。この際、各連結管７００、８００の結合突起９００を各結合ホール２２１に結合する場合、各結合ホール２２１の係止突起２２２に各ビーズ９１０が係止し、各連結管７００、８００がこれ以上結合ホール２２１を通じて外管２００内部に挿入されないようにする。
【００５４】
なお、本発明の実施形態による各縮管部２３０には、外管２００の内部に内管１００が挿入された状態で各縮管部２３０の端部を加圧し、外管２００と内管１００の間の気密を維持するための加圧溝部６００がさらに形成され、このような加圧溝部６００は、ローリング加工法を通じて外管２００に形成される縮管部２３０の外周面を加圧して形成することができる。
【００５５】
すなわち、内管１００が挿入された外管２００の各縮管部２３０にローリング工程を通じて機械的シーリングのための加圧溝部６００を形成した後、外管２００の内部に挿入された内管１００を溶接工程を通じて最終的結合させることによって、外管２００と内管１００の間で十分な気密性を確保できる。
【００５６】
以下、前述した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。
【００５７】
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、前記外管２００の内径より外径が小さいように形成され、前記外管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とを含む二重管熱交換器を製造する方法において、（ａ）外管２００と内管１００を用意する段階と、（ｂ）内管１００の外周面に第２流路２１０が螺旋形で形成されるように複数の第１溝部３００を形成する段階と、（ｃ）内管１００の外周面のうち隣接する２個の前記第１溝部３００の間に第１溝部３００の深さより小さいように複数の第２溝部４００を形成する段階と、（ｄ）外管２００の両端に拡管部２２０を形成し、且つ各拡管部２２０の端部に縮管部２３０を形成する段階と、（ｅ）拡管部２２０に結合ホール２２１を形成する段階と、（ｆ）外管２００の内部に内管１００を挿入する段階と、（ｇ）内管１００が挿入された外管２００の縮管部２３０に加圧溝部６００を形成し、内管１００を結合させる段階とを含む。
【００５８】
この際、（ｆ）段階で、外管２００に内管１００が挿入された状態で、外管２００の外周面をクランピンし、外管２００内部で内管１００の位置を固定するための複数の圧着溝５１０よりなる仮締結部５００を形成する段階をさらに含むことができる。
【００５９】
また、（ｇ）段階で、加圧溝部６００は、外管２００の両側に形成される各縮管部２３０の外周面を転造ローラーで加圧するローリング加工法を通じて形成され得る。
【００６０】
なお、（ｇ）段階の後、各結合ホール２２１に外部から流体が流入される第１連結管７００及び流入される流体が排出される第２連結管８００を結合する段階をさらに含むことができる。
【００６１】
また、（ｃ）及び（ｅ）段階の後、第１溝部３１０及び第２溝部４００が形成される内管１００と、結合ホール２２１が形成される外管２００を超音波によって洗浄する超音波洗浄段階をさらに含むことができる。
【００６２】
以下、図９Ａ〜図９Ｈを参照して本発明の実施形態による二重管熱交換器の製造方法に対する具体的な過程を説明する。
【００６３】
ここで、図９Ａは、内管１００及び外管２００を用意する状態を示す図であり、図９Ｂは、内管１００に第１溝部３００を形成した状態を示す図であり、図９Ｃは、第１溝部３００の間に第２溝部４００を形成したことを示す図である。
【００６４】
また、図９Ｄは、外管２００に拡管部２２０及び縮管部２３０を形成した状態を示す図であり、図９Ｅは、拡管部２２０に結合ホール２２１を形成した状態を示す図であり、図９Ｆは、外管２００の内部に内管１００が挿入された状態で仮締結部５００を形成した状態を示す図である。
【００６５】
また、図９Ｇは、外管２００に内管１００が仮締結された状態でローリング工程によって外管２００に内管１００が結合された状態を示す図であり、図９Ｈは、各結合ホール２２１に各連結管７００、８００が連結された状態を示す図である。
【００６６】
まず、本発明の製造方法は、図９Ａに示されたように、内管１００及び外管２００を用意する。
【００６７】
内管１００と外管２００の用意が完了すれば、図９Ｂに示されたように、用意した内管１００の外周面に第２流路２１０が螺旋形構造になるように第１溝部３００を形成する。
【００６８】
この際、第１溝部３００は、内管１００の外周面を転造ダイで加圧する転造加工法を利用して形成する。
【００６９】
次に、図９Ｃに示されたように、内管１００の外周面のうち隣接する２個の第１溝部３００の間に前記第１溝部３００の深さより小さくなるように、複数の第２溝部４００を形成する。この際、第２溝部４００は、転造ダイで加圧する転造加工法を利用して形成する。この際、第２溝部は、Ｕ字形の溝構造で形成され、第１溝部３００とともに第２溝部４００に第２流体が流れる。
【００７０】
すなわち、内管１００と外管２００の間に形成される第２流路２１０に流入される第２流体は、内管１００の外周面に形成される第１溝部３００及び第２溝部４００を通じて流量が増加された状態で流れ、内管１００の第１流路１１０を通じて流れる第１流体との接触面積が増加し、熱交換効率を向上させることができる。
【００７１】
この際、第１溝部３００及び第２溝部４００は、内管１００の外周面に３ヶ所形成されることが提示されるが、二重管熱交換器１０００の大きさ及び構造によって４ヶ所及び６ヶ所等多様な個数で形成され得る。
【００７２】
次に、図９Ｄに示されたように、外管２００の両側端部にフォーミング工程を通じて拡管部２２０を形成した後、スウェイジング工程を通じて各拡管部２２０の端部を縮管し、縮管部２３０を形成する。
【００７３】
次に、図９Ｅに示されたように、外管２００に拡管部２２０及び縮管部２３０の形成工程が完了すれば、ピアッシング工程を通じて各拡管部２２０に外部流体の流入及び排出される第１連結管７００及び第２連結管８００を連結するための結合ホール２２１を形成し、各連結管７００、８００が外管２００の第２流路２１０と連通するようにする。この際、各連結管７００、８００のビーズ９１０が係止し、挿入深さを制限できるようにする係止突起２２２を形成してもよい。
【００７４】
もちろん結合ホール２２１は、プレス工程、ドリル工程を通じて形成されてもよい。前述したように、外管２００に拡管部２２０、縮管部２３０及び結合ホール２２１の形成が完了すると、工程状態を確認するための検査段階を行ってもよい。
【００７５】
なお、図示してないが、第１溝部３００及び第２溝部４００が形成される内管１００と、拡管部２２０、縮管部２３０及び結合ホール２２１が形成される外管２００を超音波によって洗浄する超音波洗浄過程を行なうことができる。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等を除去するために、超音波洗浄過程を行なう。
【００７６】
本発明の実施形態では、まず、内管１００に第１溝部３００及び第２溝部４００を形成し、次の過程で外管２００に拡管部２２０、縮管部２３０及び結合ホール２２１を形成する例を提示したが、二重管熱交換器の製造状況によって２つの過程を同時に進行してもよく、先に外管２００の成形を行ってもよい。
【００７７】
次に、図９Ｆに示されたように、外管２００の内部に内管１００を挿入する。この際、内管１００の両端部は、外管２００の外に露出するように外管２００の内部に結合される。
【００７８】
これと同時に、外管２００に内管１００が挿入された状態で、外管２００の外周面を圧着し、外管２００の内部で内管１００の位置を固定するための複数の圧着溝５１０からなる仮締結部５００を形成する過程を行なうことができる。
【００７９】
この際、圧着溝５１０は、外管２００の外周面のまわりに沿って所定の間隔をもって離隔される状態で形成し、外管２００及び内管１００の長さと大きさによって外周面の長さ方向に所定の間隔をもって離隔される状態で２列または３列を成して形成してもよい。
【００８０】
すなわち、外管２００の外周面に、仮締結部５００である複数の圧着溝５１０を形成することによって、外管２００に対して内管１００が仮締結によって結合された状態となるため、追加工程を行なう場合、外管２００に対して内管１００が移動する現象を防止でき、外管２００の正確な位置に内管１００を結合させることができる。
【００８１】
次に、図９Ｇに示されたように、外管２００に対して内管１００が仮締結された状態で外管２００の各縮管部２３０の端部加圧溝部６００を形成し、外管２００と内管１００との間に十分な気密を維持できるようにする。
【００８２】
この際、加圧溝部６００は、転造ローラーで加圧するローリング加工法を通じて外管２００に形成される縮管部２３０の外周面を加圧して形成する。
【００８３】
次に、図示してないが、外管２００に対して内管１００を溶接工程によって最終的に結合させる。
【００８４】
次に、図９Ｈに示されたように、各拡管部２２０に形成される各結合ホール２２１に第１連結管７００及び第２連結管８００を挿入して結合する。
【００８５】
この際、第１連結管７００及び第２連結管８００に形成される結合突起９００を各結合ホール２２１に挿入させて結合する場合、各結合ホール２２１の係止突起２２２に各結合突起９００に形成される各ビーズ９１０が係止し、第１連結管７００及び第２連結管８００がこれ以上結合ホール２２１を通じて外管２００の内部に挿入されないようにする。
【００８６】
なお、各結合ホール２２１に第１連結管７００及び第２連結管８００が結合された部位を溶接工程を通じて接合させて、外管２００に内管１００及び各連結管が最終的に結合され得るようにする。
【００８７】
以上、前述したような工程を通じて二重管熱交換器１０００の製作が完了する。
【００８８】
以上、本発明について実施形態により説明したが、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囲内で様々な修正及び変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１０００  二重管熱交換器
１００  内管
１１０  第１流路
２００  外管
２１０  第２流路
２２０  拡管部
２２１  結合ホール
２２２  係止突起
２３０  縮管部
３００  第１溝部
４００  第２溝部
５００  仮締結部
５１０  圧着溝
６００  加圧溝部
７００  第１連結管
８００  第２連結管
９００  結合突起
９１０  ビーズ
【図１】
2018025374.tif 000003
【図２】
2018025374.tif 000004
【図３】
2018025374.tif 000005
【図４】
2018025374.tif 000006
【図５Ａ】
2018025374.tif 000007
【図５Ｂ】
2018025374.tif 000008
【図５Ｃ】
2018025374.tif 000009
【図６】
2018025374.tif 000010
【図７】
2018025374.tif 000011
【図８】
2018025374.tif 000012
【図９Ａ】
2018025374.tif 000013
【図９Ｂ】
2018025374.tif 000014
【図９Ｃ】
2018025374.tif 000015
【図９Ｄ】
2018025374.tif 000016
【図９Ｅ】
2018025374.tif 000017
【図９Ｆ】
2018025374.tif 000018
【図９Ｇ】
2018025374.tif 000019
【図９Ｈ】
2018025374.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月9日(2018.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管（２００）と、内部に第１流路（１１０）が形成され、前記外管（２００）の内径より外径が小さいように形成され、前記外管（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）とを含む二重管熱交換器において、
前記内管（１００）の外周面に長さ方向に沿って螺旋形で形成され、前記第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第１溝部（３００）と、
前記内管（１００）の外周面のうち隣接する２個の前記第１溝部（３００）の間の部分にそれぞれ形成され、前記第１溝部（３００）に沿って形成される少なくとも１つの第２溝部（４００）と、
を含むことを特徴とする二重管熱交換器。
【請求項２】
前記第２溝部（４００）の深さは、前記第１溝部（３００）の深さより小さく形成されることを特徴とする請求項１に記載の二重管熱交換器。
【請求項３】
前記第２溝部（４００）は、Ｕ字形の溝形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の二重管熱交換器。
【請求項４】
前記第１溝部（３００）は、前記内管（１００）の外周面にそれぞれ３ヶ所形成され、前記第２溝部（４００）は、内管（１００）の外周面のうち隣接する２個の前記第１溝部（３００）の間にそれぞれ形成されることを特徴とする請求項１に記載の二重管熱交換器。
【請求項５】
前記外管（２００）は、
前記外管（２００）の内部に前記内管（１００）が挿入された状態で、前記外管（２００）に前記内管（１００）が結合される少なくとも一箇所以上でクランピングされて形成され、前記内管（１００）の外周面の少なくとも一部分と接触する仮締結部（５００）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の二重管熱交換器。
【請求項６】
前記仮締結部（５００）は、
前記外管（２００）の外周面を圧着し、圧着された外管（２００）の内周面が内管（１００）の外周面を加圧するように形成される複数の圧着溝（５１０）を含み、前記圧着溝（５１０）は、外管（２００）の外周面のまわりに沿って所定間隔をもって離隔される状態で形成されることを特徴とする請求項５に記載の二重管熱交換器。
【請求項７】
前記外管（２００）の両端には、前記外部配管の一部が拡管された状態に形成され、外部から流体が流入される第１連結管（７００）及び流入される流体が排出される第２連結管（８００）が連結される拡管部（２２０）と、前記各拡管部（２２０）の端部が縮管された状態に形成される縮管部（２３０）と、をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の二重管熱交換器。
【請求項８】
前記拡管部（２２０）は、
前記第１連結管（７００）及び第２連結管（８００）が結合され、第２流路（２１０）と連通するように形成される結合ホール（２２１）と、前記結合ホール（２２１）の内周面から結合ホール（２２１）の中心方向に突出形成される係止突起（２２２）と、を含み、
前記第１連結管（７００）及び第２連結管（８００）は、前記各連結管から延長形成され、前記結合ホール（２２１）に結合される結合突起（９００）と、前記結合突起（９００）の外周縁に一定の高さをもって突出形成され、各連結管が前記結合ホールに結合される場合、前記係止突起（２２２）に係止し、前記各連結管の挿入深さを制限するビーズ（９１０）と、を含むことを特徴をする 請求項７に記載の二重管熱交換器。
【請求項９】
前記各縮管部（２３０）には、
前記外管（２００）の内部に前記内管が挿入された状態で前記各縮管部２３０の端部を加圧し、前記外管（２００）と前記内管（１００）の間の気密を維持するための加圧溝部（６００）がさらに形成されることを特徴とする請求項８に記載の二重管熱交換器。
【請求項１０】
前記加圧溝部（６００）は、前記縮管部（２３０）の外周面を加圧し、縮管部（２３０）の内周面が前記内管（１００）の外周面に密着するように形成されることを特徴とする請求項９に記載の二重管熱交換器。
【請求項１１】
外管（２００）と、内部に第１流路（１１０）が形成され、前記外管（２００）の内径より外径が小さいように形成され、前記外管（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）とを含む二重管熱交換器を製造する方法において、
（ａ）外管（２００）と内管（１００）を用意する段階と、
（ｂ）前記内管（１００）の外周面に前記第２流路（２１０）が螺旋形で形成されるように複数の第１溝部（３００）を形成する段階と、
（ｃ）前記内管（１００）の外周面のうち隣接する２個の前記第１溝部（３００）の間に前記第１溝部（３００）の深さより小さいように複数の第２溝部（４００）を形成する段階と、
（ｄ）前記外管（２００）の端部に拡管部（２２０）を形成し、且つ前記各拡管部（２２０）の端部に縮管部（２３０）を形成する段階と、
（ｅ）前記拡管部（２２０）に結合ホール（２２１）を形成する段階と、
（ｆ）前記外管（２００）の内部に内管（１００）を挿入させる段階と、
（ｇ）前記内管（１００）が挿入された前記外管（２００）の各縮管部（２３０）に加圧溝部（６００）を形成し、前記内管（１００）を結合させる段階と
を含むことを特徴とする二重管熱交換器の製造方法。
【請求項１２】
前記（ｆ）段階で、
前記外管（２００）に内管（１００）が挿入された状態で前記外管（２００）の外周面をクランピングし、前記外管（２００）の内部で内管（１００）の位置を固定するための複数の圧着溝（５１０）からなる仮締結部（５００）を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の二重管熱交換器の製造方法。
【請求項１３】
前記（ｇ）段階で、
前記加圧溝部（６００）を、前記外管（２００）の両側に形成される各縮管部（２３０）の外周面を転造ローラーで加圧するローリング加工法を通じて形成することを特徴とする請求項１１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１４】
前記（ｇ）段階の後、
前記各結合ホール（２２１）に、外部から流体が流入される第１連結管（７００）及び流入される流体が排出される第２連結管（８００）を結合させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の二重管熱交換器の製造方法。
【請求項１５】
前記（ｃ）及び（ｅ）段階の後、
前記第１溝部（３００）及び第２溝部（４００）が形成される内管（１００）と、前記拡管部（２２０）縮管部（２３０）及び結合ホール（２２１）が形成される外管（２００）とを超音波によって洗浄する超音波洗浄段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の二重管熱交換器の製造方法。