JP2010531387A - 空調機用冷媒分配管の製造方法及びその方法によって製造された冷媒分配管 - Google Patents
空調機用冷媒分配管の製造方法及びその方法によって製造された冷媒分配管 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】空調機用冷媒分配管の製造方法及びその製造された冷媒分配管を提供する。
【解決手段】 前記冷媒分配管は原材料である銅粉末にこの銅粉末の体積対比３０〜６０体積％のバインダーを混合して射出成形が可能な混合物を製造して、金型を利用して前記混合物製造段階を通って製造された混合物を分配管形状で射出成形して、分配管形状の射出成型体に含まれたバインダーを除去した後、８００℃〜１１５０℃の温度条件及び還元性または不活性雰囲気を維持する焼結炉で前記バインダーが除去された成型体を焼結することで製造されて、別途の機械加工が省略されることによって大量生産に有利で、既存分配管に比べて小型化が可能であるので、素材節減による製造原価節減だけではなく、装置の小型化に符合される利点がある。
【選択図】図３
【解決手段】 前記冷媒分配管は原材料である銅粉末にこの銅粉末の体積対比３０〜６０体積％のバインダーを混合して射出成形が可能な混合物を製造して、金型を利用して前記混合物製造段階を通って製造された混合物を分配管形状で射出成形して、分配管形状の射出成型体に含まれたバインダーを除去した後、８００℃〜１１５０℃の温度条件及び還元性または不活性雰囲気を維持する焼結炉で前記バインダーが除去された成型体を焼結することで製造されて、別途の機械加工が省略されることによって大量生産に有利で、既存分配管に比べて小型化が可能であるので、素材節減による製造原価節減だけではなく、装置の小型化に符合される利点がある。
【選択図】図３
Description
本発明は、冷媒分配管製造方法及びその製造された冷媒分配管に関するものであり、より詳細には、冷媒の蒸発能力向上のために冷媒が循環する配管及び室内機、室外機のような熱交換機内部に設置される空調機用冷媒分配管の製造方法及びその製造された冷媒分配管に関するものである。
空気調和機、例えば、冷蔵庫またはエアコンなどは圧縮-凝縮-膨張-蒸発を含む一連の冷凍サイクルを経るように冷媒を循環させて該当熱交換機(室外機または室内機)での冷媒蒸発を通じた周辺熱吸収の原理を利用して、冷房または冷凍を具現する。
具体的に、一般的な冷凍サイクルは圧縮機を通りながら冷媒が高温、高圧の状態に変換されて、コンデンサーでの熱放出を通じて冷媒は液体状態の高温、高圧の状態に変換される一方、毛細管または膨張バルブのような膨張機を通りながら低温、低圧状態で圧力が降下されて、その低温、低圧液体状態の冷媒は蒸発機を経由しながら周辺の熱を吸収すると共に蒸発して、その周辺を低温で維持させる。蒸発を完了した冷媒は、気体状態で圧縮機に戻って前記サイクルを繰り返すようになる。
上のような冷凍サイクルで膨張機を通って蒸発機に流入される冷媒の熱交換能力を高めるためには、蒸発機の長さによる圧力降下を減らしてくれなければならないところ、このために蒸発機に流入される冷媒を多くの分岐点に分散させて冷媒量調節を通じた蒸発能力を育てなければならない。この時、多くの分岐点冷媒分散のために分配管が通常的に設置される。
図１は、一般に冷凍空調機に使われている分配管を示した斜視図である。
図１を参照すると、従来分配管は一つの入口を有した単一の入口側配管２０と、複数の出口(図面には、２個の出口を有した分配管が示される)を有した複数の出口側配管３０がその中央に位置した拡管型胴体１０を中心に相互連通されて、前記単一の入口側配管２０を通じて流入された冷媒が前記複数の出口を有した出口側配管３０を通りながら均一に分散されて、外に抜け出ることができる構造になっている。
図１を参照すると、従来分配管は一つの入口を有した単一の入口側配管２０と、複数の出口(図面には、２個の出口を有した分配管が示される)を有した複数の出口側配管３０がその中央に位置した拡管型胴体１０を中心に相互連通されて、前記単一の入口側配管２０を通じて流入された冷媒が前記複数の出口を有した出口側配管３０を通りながら均一に分散されて、外に抜け出ることができる構造になっている。
上のような従来の分配管は、図２に示された一連の機械的加工工程を通って製造される。
具体的に説明すると、先ず、銅を素材にした銅パイプを適当な大きさで切断して(図２の(a))、その切断したパイプ一側をスウェージング(swaging)加工を通じて、断面を縮めて入口側配管を成形する(図２の(b))。その後に、パイプの他側の中央部をプレス加工を通じて圧着することで、圧着された中央部位を基準に複数の出口側配管が成形されるようにして(図２の(c))、最後に前記圧着部位をブレージング(brazing)接合して仕上げることで分配管が製作される。
この時、前記分配管に連結される継ぎ配管との組み立て便宜性のために、図１でのように入口側配管と出口側配管との一定部分をパンチング加工して配管内部に向ける突起４０らを形成することで、継ぎされる配管の挿入深さを制限できるようにすることが望ましい。
具体的に説明すると、先ず、銅を素材にした銅パイプを適当な大きさで切断して(図２の(a))、その切断したパイプ一側をスウェージング(swaging)加工を通じて、断面を縮めて入口側配管を成形する(図２の(b))。その後に、パイプの他側の中央部をプレス加工を通じて圧着することで、圧着された中央部位を基準に複数の出口側配管が成形されるようにして(図２の(c))、最後に前記圧着部位をブレージング(brazing)接合して仕上げることで分配管が製作される。
この時、前記分配管に連結される継ぎ配管との組み立て便宜性のために、図１でのように入口側配管と出口側配管との一定部分をパンチング加工して配管内部に向ける突起４０らを形成することで、継ぎされる配管の挿入深さを制限できるようにすることが望ましい。
しかし、このような方法で分配管を製造する場合に、多くの段階の精密度高い機械的加工工程を通さなければならないので、製品の量産性が落ちて大量生産に好適ではなくて、これを通じて製造された分配管の場合には、その使用過程中に冷媒と外部温度差または分配管に他の配管を溶接継ぎする過程での熱伝逹によって前記ブレージング接合部位が分離されて離れて、その結果冷媒流れの不均衡が誘発されるか、または冷媒が漏洩される問題点が指摘される。
また、プレス圧着によって二つで割れる出口側分配管形状を成形する関係で、圧着面積を確保するためには全体的に必要以上に長い素材が要求されて、プレス圧着とブレージングのための空間の製品幅が広くて、全体的に分配管の大きさが大きくなるしかなかった。
また、プレス圧着によって二つで割れる出口側分配管形状を成形する関係で、圧着面積を確保するためには全体的に必要以上に長い素材が要求されて、プレス圧着とブレージングのための空間の製品幅が広くて、全体的に分配管の大きさが大きくなるしかなかった。
本発明は、前記した従来技術の問題点を解決するためのものであり、多くの段階にわたった精密度高い機械的加工が要求されなくて大量生産に好適であって、分配管を製造することにおいてブレージング接合が全然要求されないし、装置の小型化に符合するコンパクトな分配管を製造することができる空調機用冷媒分配管の製造方法を提供することにその目的がある。
また本発明は、ブレージング接合が全然要求されないことによって冷媒の流れの不均衡及び冷媒の漏洩が発生されない空調機用冷媒分配管を提供することに他の目的がある。
前記した目的達成のための本発明の一様態によると、原材料である銅粉末に前記銅粉末の体積対比３０〜６０体積％のバインダーを混合して、射出成形が可能な混合物を製造して、前記混合物の製造段階を通って製造された混合物を、金型を利用して分配管形状の成型体を射出成形して、分配管形状の射出成型体に含まれたバインダーを除去した後、８００℃〜１１５０℃の温度条件及び還元性または真空雰囲気を維持する焼結炉で前記バインダーが除去された成型体を焼結させる空調機用冷媒分配管の製造方法を提供する。
前記バインダーを除去する過程では、溶媒を利用して成型体に含まれたバインダーをとかす溶媒脱脂工程と、成型体に熱を加えて前記溶媒脱脂によって溶融されたバインダーを燃消させて除去する熱間脱脂工程を通じてバインダーが除去されることができる。
この時、前記溶媒脱脂工程での溶媒は、ノルマルヘキサンやヘプタンまたはアルコール成分を含むソルベントが利用されることができる。
前記した目的達成のための本発明の他の様態によると、単一の入口側配管と二つの出口側配管が相互連通された一体型で構成されて、前記二つの出口側配管は中央隔壁を共有して、前記入口側配管及び出口側配管の内面にはこれに継ぎされる継ぎ配管の挿入深さを案内/制限する突起が一体で形成された前記した製造方法によって製造される空調機用冷媒分配管を提供する。
前記した目的達成のための本発明の他の様態によると、単一の入口側配管と二つの出口側配管が相互連通された一体型で構成されて、前記二つの出口側配管は中央隔壁を共有して、前記入口側配管及び出口側配管の内面にはこれに継ぎされる継ぎ配管の挿入深さを案内/制限する突起が一体で形成された前記した製造方法によって製造される空調機用冷媒分配管を提供する。
以上で説明した本発明によると、射出及び焼結を通じて最終製品である分配管が一体型で製作される。これによって、複数の出口側配管形成のための別途の機械加工、例えば、従来のプレスを通じた圧着及びブレージング過程が要求されない。結果的に、工程縮小によって製品の量産性を向上させることができて、大量生産が有利で既存分配管に比べて小型化が可能であるので、素材節減による製造原価節減の効果だけではなく、装置小型化の成り行きに符合される分配管の製造が可能であるという利点がある。
また、本発明の製造方法によって製造された分配管の場合、前記したところのようにブレージング接合部位がない一体型である関係で、ブレージング接合部位の溶融による冷媒の流れ不均衡及び冷媒漏洩の心配が全然ないという長所を有する。
以下、本発明の望ましい実施例による分配管製造方法を添付された図面を参照して詳しく説明する。
図３は、本発明の実施例による冷媒分配管の製造過程を概略的に見せてくれる工程図であり、本発明に適用された前記冷媒分配管は後述される一連の製造過程を通じて製造されることができる。
図３を参照して具体的に説明すると、本発明の実施例による空調機用冷媒分配管は、原材料である銅粉末にバインダーを混合して射出成形が可能な混合物を製造する段階と、前記混合物製造段階を通って製造された混合物を、金型を利用して分配管形状の成型体を射出成形する段階、分配管形状の射出成型体に含まれたバインダーを除去する段階及び所定の温度条件及び還元性または不活性雰囲気を維持する焼結炉で前記バインダーが除去された成型体を焼結させる段階を通って製造される。
本発明による前記冷媒分配管の製造方法を各段階別により具体的に説明すると次のようである。
混合物を製造する段階では銅粉末を基本素材にして、その基本素材にこの基本素材の総体積対比３０-７０％のバインダーを混合して射出成形が可能な混合物を製造する。
ここで、前記バインダーは、つながる射出過程で原材料である銅粉末らが金型内部に均一に射出されることができるように流動性を付与すると共に金型を通じて成形される射出成型体の強度向上を目的に混合して、パラフィンワックス(paraffin wax)、ポリエチレン(polyethylene)、ポリプロピレン(polypropylene)、ステアリン酸(stearic acid)が定量混合された構成でなされる。このような混合物製造段階で前記銅粉末とバインダーは、二軸圧出型混合機または二刃混合の混合機などを通じて均一な混合が具現されることができる。
銅粉末とバインダーが定量混合された混合物を利用して射出成型体を成形する段階では分配管形状を有した金型を利用して、このような金型に前記した混合物製造段階で製造された混合物を投入して分配管形状で射出成形する。
引き継いで、前記射出成型体に含まれたバインダーを除去する段階では溶媒、具体的に、ノルマルヘキサンやヘプタンまたはアルコール成分を含むソルベントを利用して射出成型体に含まれたバインダーをとかす溶媒脱脂工程と、射出成型体に熱を加えて前記溶媒脱脂によって除去されない残留バインダーを燃消させて除去する熱間脱脂工程を利用してバインダーを除去する。
この時、前記熱間脱脂工程では還元性または不活性雰囲気を維持する加熱炉内で射出成型体を加熱して熱間脱脂中に発生されることができる成型体の酸化を排除させて、熱間脱脂後加熱で温度を上げて熱間脱脂体の強度を向上させる予備焼結工程を遂行することが望ましい。
最後に、バインダーが除去された射出成型体を焼結する段階では成型体を一定な温度条件を維持する焼結炉で焼結して、製品の密度と機械的強度を向上させた最終製品である分配管を得る。
この過程で要求される焼結温度は、射出成型体の主素材である銅粉末の粒度、純度及び添加物の種類によって少しの差があるが、８００℃〜１１５０℃内外の焼結炉温度条件を維持させた状態で焼結を実施して、銅粉末の場合焼結中に酸化が発生される恐れがあるので、水素ガスが含まれた還元性雰囲気または窒素やアルゴンガスまたは真空などの不活性雰囲気で焼結して、焼結時間は要求物性によって変わることがあるが、おおよそ３０分〜３時間程度が適当である。
望ましくは、バインダー除去のための前記した熱間脱脂過程とバインダーが除去された脱脂体を焼結させる過程を別に分離させないで還元性または不活性雰囲気を維持する焼結炉を通じて同時に進行されるようにした方が良い。この場合、溶媒脱脂過程を通じて一部バインダーが除去された射出成型体を焼結する過程で熱間脱脂が併行されることができるので、それによる工程が縮まることができるし、よってより良い製品の量産性を期待することができるからである。
前記した本発明の製造方法によると、射出及び焼結を通じて願う形状及び大きさを有した分配管の製造が可能である。よって、従来のように分配管の圧着とブレージング過程が要求されないので、圧着とブレージングのために要求される銅パイプの厚さと長さの制約がない。結果的に、素材の損失を最小化しながら熱交換機の大きさ及び冷媒配管のコンパクト(compact)化することにおいて非常に適している。
さらに、射出成型体を射出する過程でコアを利用して継ぎ配管との組み立て時に継ぎ配管の挿入深さを案内及び制限する突起を形成することができる。すなわち、従来のように最終製造された分配管に突起を形成する別途の過程、具体的に、パンチング過程が省略されることができる、
一方、図４ないし図６は、前記した一連の製造過程を通じて製造された本発明の冷媒分配管を示した図面らであり、図４は本発明による冷媒分配管の斜視図であり、図５、図６はそれぞれ図４のＡ-Ａ線及びＢ-Ｂ線方向から眺めた冷媒分配管の断面図である。
図面に示されたところのように、本発明の製造方法によって製造された前記冷媒分配管は、単一の入口側配管２と二つの出口側配管３が相互連通された一体型でなされて、前記二つの出口側配管３は一つの中央隔壁３００を共有して、前記入口側配管２及び出口側配管３内面には突起４が一体で突出形成されて、この冷媒分配管に挟まれて継ぎされる継ぎ配管(図示せず)の挿入深さを案内及び制限する。
上のような本発明の冷媒分配管によると、前述した一連の焼結過程を通じて分配管が製作されるので、従来と異なり最終製造された分配管にブレージング接合部位が全然ない。それで、継ぎ配管を分配管に溶接させる場合に発生することができる従来前記ブレージング接合部位の溶融及びそれによる冷媒流れの不均衡及び冷媒の漏洩などの心配が全然ない。
以上では本発明を特定の望ましい実施例らを例えて示して説明したが、本発明は前記した実施例らに限定されないし、本発明の概念を脱しない範囲内で当該発明が属する技術分野で通常の知識を有した者によって多様な変更と修正が可能である。
２ 入口側配管
３ 出口側配管
４ 突起
３００ 中央隔壁
３ 出口側配管
４ 突起
３００ 中央隔壁
Claims (4)
- 原材料である銅粉末にこの銅粉末の体積対比３０〜６０体積％のバインダーを混合して射出成形が可能な混合物を製造する段階と、
前記混合物製造段階を通って製造された混合物を金型を利用して、分配管形状の成型体を射出成形する段階と、
分配管形状の射出成型体に含まれたバインダーを、溶媒を使用して溶かして除去する溶媒脱脂段階と、
分配管形状の射出成型体に熱を加えて前記溶媒脱脂過程を通じて除去されない残留バインダーを燃消させて除去する熱間脱脂段階と、
８００℃〜１１５０℃の温度条件及び還元性または不活性雰囲気を維持する焼結炉で前記バインダーが除去された脱脂体を焼結させる段階と、でなされる空調機用冷媒分配管の製造方法。 - 前記熱間脱脂段階と脱脂体を焼結させる段階が還元性または不活性雰囲気を維持する前記焼結炉で同時に進行されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の空調機用冷媒分配管の製造方法。
- 前記溶媒脱脂段階で使われる溶媒は、ノルマルヘキサンやヘプタンまたはアルコール成分を含むソルベントであることを特徴とする請求項１に記載の空調機用冷媒分配管の製造方法。
- 単一の入口側配管と二つの出口側配管が相互連通された一体型でなされて、前記二つの出口側配管は一つの中央隔壁を共有して、前記入口側配管及び出口側配管内面にはこれに継ぎされる継ぎ配管の挿入深さを案内/制限する突起が一体で突出形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちでいずれか一つの製造方法によって製造された空調機用冷媒分配管。
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