KR0134668B1 - 평형흐름의 열교환기용 매니폴드(Manifold) 조립체 - Google Patents

평형흐름의 열교환기용 매니폴드(Manifold) 조립체

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KR0134668B1
KR0134668B1 KR1019940700612A KR19940700612A KR0134668B1 KR 0134668 B1 KR0134668 B1 KR 0134668B1 KR 1019940700612 A KR1019940700612 A KR 1019940700612A KR 19940700612 A KR19940700612 A KR 19940700612A KR 0134668 B1 KR0134668 B1 KR 0134668B1
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tank
head plate
manifold assembly
bracket
baffles
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KR1019940700612A
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크레머 하비
더블유. 마테우스 도날드
엠. 와트슨 피터
제이. 리쥰 3세 라이오넬
Original Assignee
프란시스 클라크
서멀 컴포우넌츠 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 열교환기용 매니폴드 조립체에 관한 것으로, 하나의 반원형 단면을 각각 가진 하나의 탱크와 하나의 헤드 플래이트를 포함하되, 탱크 외경은 헤드 플래이트의 내경과 거의 동일하여 탱크가 헤드 플래이트내로 삽입되도록 구성된 열교환기용 매니폴드 조립체이다. 다수개의 튜브 수용 구멍들이 헤드 플래이트를 관통하여 형성되고, 하나의 플랜지와 돌출부는 튜브 구멍들 주위로 형성되어 하나의 튜브 인입부와 하나의 조인트 필렛팅 포킷을 제공한다. 다수개의 마주보는 슬롯들은 탱크와 헤드 플래이트를 관통하여 형성되고 배플들을 수용하여 조립중에 탱크와 헤드 플래이트를 함께 잠그고, 사용중에는 흐름패턴을 조정한다. 배플들은 내측벽들과 슬롯의 측면들과 접촉하며, 탱크, 헤드 플래이트 그리고 배플들은 알루미늄과 알루미늄 합금 물질들로 형성된다. 하나의 브라켓 혹은 브라켓을 안전하게 하는 탭들은 헤드 플래이트 상에 형성될 수 있다.

Description

평형흐름의 열교환기용 매니폴드(Manifold) 조립체
제 1 도는 본 발명에 따른 매니폴드와 열교환기 조립체의 일부를 절개한 사시도이고,
제 2 도는 제 1 도에 있어 매니폴드와 열교환기 조립체의 측면도이고,
제 3 도는 제 1 도의 3-3선에 따라 절단한 상태의 단면도이고,
제 4 도는 본 발명에 따라 탱크, 헤드 플래이트 그리고 미조립된 배플들을 가진 매니폴드와 열교환기 조립체의 단면도이고,
제 5 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 매니폴드와 열교환기 조립체의 일부를 절개한 사시도이고,
제 6 도는 제 5 도의 6-6선을 따라 절단한 상태의 단면도이고,
제 7 도는 제 5 도의 헤드 플래이트에 브라켓을 부착한 부분을 도시한 측면도이다.
이하, 첨부된 도면과 관련한 본 발명의 상세한 설명함으로서, 본 발명의 실시예에 대해 보다 이해를 증진시킬 수 있을 것이다.
본 발명에 따라 첨부된 상기 도면에 있어서, 다른 도면에서 설명되어진 동일한 부분들에 대해 동일한 참조번호가 주어진다.
도면으로 설명되는 본 발명의 양호한 실시예들을 기술함에 있어, 특정한 전문용어들이 의미를 명확히 하기 위해 쓰여질 것이다.
그러나, 본 발명이 선택 사용된 특정용어들에 한정되어지지는 않는다. 그리고, 각 전문용어들은 유사한 목적을 달성하기 위해 유사한 방식으로 작동하는 모든 기술적인 동일한 것들을 포함함을 알 수 있다.
제 1 도 내지 제 4 도는 본 발명에 따른 하나의 매니폴드와 열교환기 조립체(100)의 제 1 실시예를 도시한 단면도이다. 상기 도면에 있어서, 매니폴드와 열교환기 조립체(100a)는 다수개의 평행한 콘덴서 혹은 증발기 튜브(112)쪽으로 삽입되는 하나의 매니폴드 조립체(110)를 포함하고 있다. 핀(114)은 제 5 도와 제 7 도에 도시된 바와 같이 종래의 방식대로 설치될 수 있다.
매니폴드 조립체(110)는 하나의 반원형 단면을 가지는 하나의 단일탱크(120)와 또한 반원형 단면을 갖는 헤드 플래이트(150)로 구성된다. 따라서, 매니폴드 조립체(110)의 내부는 하나의 원형 단면을 가지고, 이로써, D형상의 매니폴드 조립체보다 더 높은 내부압력을 견디게 한다.
탱크(120)는 내측벽(122)과, 외측벽(124), 그리고 내측과 외측벽(122,124) 사이에서 연장된 한쌍의 길이방향 저부의 에지부(130)들로 구성된다.
헤드 플래이트(150)는 탱크(120)의 길이와 거의 동일한 길이를 가지고, 하나의 내측벽(152)과, 상기 내측벽(152)과 거의 평행한 외측벽(154), 그리고 내측벽(152)과 외측벽(154) 사이에서 연장된 한쌍의 길이방향 상부 에지부(160)들로 구성되어 있다. 헤드 플래이트(150)의 내경은 탱크(120)의 외경과 거의 동일하여, 탱크(120)가 헤드 플래이트(150)내로 삽입될 수 있도록 하였다.
다수개의 횡방향의 튜브 구멍(170)들(제 3 도 참조)은 매니폴드와 열교환기 조립체(100a)의 튜브(112)들을 수용하기 위해 헤드 플래이트의 길이 방향 중앙선을 따라 헤드 플래이트(150)를 관통하여 형성되어 있다. 플랜지 혹은 돌출부(172)들은 튜브 구멍들(170) 주위로 형성되어 있다. 플랜지(172)들은 헤드 플래이트(150)의 내부 윤곽 즉, 내측벽(152)내에서의 윤곽을 따르는 매우 일정하게 형성된 부분들이다. 이로써, 튜브 인입부와 조인트 필렛팅 포킷 양쪽 모두를 제공한다.
본 발명에 따른 매니폴드 조립체(110)의 제 1 실시예에 있어서, 탱크(120)는 바람직하게는, 압출에 의해 성형되고, 헤드 플래이트(150)는 스탬핑에 의해 형성된다. 탱크(120)는 AA3003과 같은 알루미늄합금 혹은 이와 유사한 것으로부터 압출될 수 있고, 헤드 플래이트(150)는 AA3003 혹은 이와 유사한 것과 같은 원하는 베이스 알루미늄의 알루미늄 시트, 4004와 같은 알루미늄을 가진 양표면들 위의 피복재, 혹은 다른 적당한 납땜합금으로 부터 제조된다.
평행한 평면벽(182)들(제 1 도와 제 4 도)을 가지는 다수개의 마주보는 가로방향의, 슬롯(180)들은 탱크와 헤드 플래이트(150)의 긴 중앙선들을 따라 탱크(120)와 헤드 플래이트(150)을 관통하여 형성되어 조립중에는 탱크(120)와 헤드 플래이트(150)를 잠그고, 사용중에는 흐름패턴을 조정하기 위해 배플(190)들을 그 내부에 수용한다. 배플(190)들은 탱크(120)의 내측벽(122)과 헤드 플래이트(150)의 내측벽, 그리고 슬롯(180)들의 내측벽과 타이트한 맞춤이 되도록 구성되고, 탱크(120)의 외측벽(124)과 헤드 플래이트(150)의 외측벽(154)의 바깥쪽으로 연장되도록 구성된다.
제 4 도에 잘 도시된 바와 같이, 배플(190)은 탱크 혹은 탱크 내에 삽입되는 상부 부위(192)와, 내측 헤드 혹은 헤드 플래이트(150)의 내에 삽입되어 있는 저부(194), 그리고 외측 헤드 혹은 헤드 플래이트(150)의 외측벽(154)의 외측으로 연장되는 저부(196)로 구성된다. 탱크부(192)는 거의 평면을 이루는 한쌍의 마주보는 평행한 측면들(192a)과 탱크(120)의 외측벽(124)의 상향으로 연장되는 상부 에지부(192b)를 가진다. 상부 에지부(192b)는 한쌍의 평면 형태인 외측 부분들(192c)과, 하나의 볼록한 중앙부(192d), 그리고 외측 부분들(192c) 각각과 중앙부(192d) 사이에 위치한 한쌍의 수직 직사각형 노치들(192e)을 가지고 있다. 내측 헤드 부분(194)은 거의 평면을 이루고 있는 한쌍의 마주보는 평행 측면들(194a)을 가지고 있다. 외측 헤드부(196)는 또한, 한쌍의 마주보는 평행한 측면들(196a)과 하나의 돌출된 저부 에지부(196b)를 가진다. 측면들(192a)은 탱크(120)의 저부 에지부(130)와 접촉하고, 한쌍의 상부 견부들(198a)을 형성하기 위해 측면들(194a)로 부터 삽입되어져 있다.
또한, 측면들(194a)은 헤드 플래이트(150)의 외벽(152)과 접촉하고, 내측 헤드 부(194)로부터 외측 헤드부(196)를 나누는 한쌍의 저부 견부(198b)들을 형성하기 위해 측면(196a)들로부터 삽입되어 있다.
종래의 기술에 있어서 보여진 바와 같이, 원형 또는 반원형 튜브들로부터 형성된 매니폴드에 있어서, 내부 배플들은 호시노등의 특허에 있어서 보여진 바와 같이, 어느 한 단부로부터 혹은 하나의 외부 슬롯을 통하여 설치되어져야 한다. 본 발명에 따른 두 부분의 구성을 사용함으로, 탱크(120)와 헤드 플래이트(150)를 조립하기전 배플(190)들을 설치하는 것이 가능해진다.
하나의 브라켓(200)은 예를들면, 헤드 플래이트(150)의 한 면을 따라 헤드 플래이트(150)의 반원형 부위로부터 상향으로 접하여 연장되는 하나의 평면부(202)처럼 헤드 플래이트에 단일하게 형성될 수 있다. 브라켓(200)은, 예를들면, 브라켓(200)내의 구멍들(204)을 통해 삽입된 스크류(미도시)처럼, 매니폴드 조립체(110)를 또 다른 구조에 고정하는데 사용될 수 있다.
배플들(190)을 가진 탱크(120)와 헤드 플래이트의 조립체(150)는 튜브들(112)에 매니폴드 조립체(110)를 조립하기전 하나의 단위로서 완성될 수 있다. 플럭스를 사용하는 것이 바람직한 어떠한 납땜 공정에 있어서, 플럭스는 각 부분들이 조립되기전 각 부분들의 일치하는 표면들에 적용될 수 있다. 종래의 기술은 이러한 공정을 매우 어렵게 한다.
단지, 한개의 단일 매니폴드 조립체가 튜브(120)들에 조립된 것으로 도면에 나타내 보이고 있다. 그러나, 실제에 있어서는, 매니폴드 조립체는 튜브들의 어느 한 단부에서 조립된다.
탱크(120)는 압출에 의해 형성된다. 헤드 플래이트(150)는 스탬핑에 의해 형성되지만, 또한 압출에 의해 형성될 수도 있다. 탱크(120)는 AA3003과 같은 어떤 알루미늄합금 혹은 이와 유사한 것으로부터 압출될 수 있는 한편, 헤드 플래이트(150)는 AA3003과 같은 하나의 원하는 베이스 알루미늄의 알루미늄 시트 혹은 이와 유사한 것 즉, 4004와 같은 알루미늄합금을 가진 양 표면들 위의 피복재 혹은 납땜합금에 적적한 다른 것들로부터 제조된다.
일반적으로, 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 탱크(120), 헤드 플래이트(150) 그리고 배플들(190)은 납땜에 적합한 알루미늄과 알루미늄 합금물질들로 형성된다. 즉 적어도, 일치되는 표면들중의 하나는 하나의 저온도 피복 납땜물질로 제조되는 것이다. 예를들면, 저비용의 압출합금은 탱크(120)용으로 쓰이고, 하나의 피복 납땜시트는 헤드 플래이트(150)용으로 사용될 수 있다. 따라서, 탱크(120), 헤드 플래이트(150), 배플들(190) 그리고 튜브들(112)은 조립되어, 고정되고, 고온도의 납땜노에서 납땜될때, 헤드 플래이트(150)상의 피복 물질은 튜브들(112)을 헤드 플래이트(150)에, 헤드 플래이트(150)를 탱크(120)에 그리고 배플들(190)을 탱크(120)와 헤드 플래이트(150)에 납땜하는 납땜물질을 제공한다.
제 5 도 내지 제 7 도에 있어서 여기서는 본 발명에 따른 하나의 매니폴드와 열교환기 조립기(100b)의 제 2 실시예를 도시하고 있다. 매니폴드와 열교환기 조립체(100b)는 제 1 도 내지 제 4 도에서 도시된 매니폴드와 열교환기(100a)와 그 형상에 있어서 유사하다. 그러나, 제 2 실시예에 있어서, 브라켓(200)은 헤드 플래이트(150)에 단일하게 형성되지 않는다. 오히려 한쌍의 공간적으로 분리되어 있는 부착탭(156)이 상부 에지들(160)중의 하나로부터 상향으로 접하여 연장된 부위로서 헤드 플래이트(150)에 단일하게 형성된다. 브라켓(200)은 하나의 분리된 부분으로 주어진다. 브라켓(200)은 탭들(156)에 대해 지탱해주는 하나의 첫번째 평면부(210)와, 탱크(120)의 상부벽(124)로 구성된다.
속이 빈 수직 리브(222)는 브라켓(200)의 중앙선을 따라 형성된다. 브라켓(200)은 니켈 도금된 혹은 탭(156)들(제 6 도 참조)내의 구멍(232)들과 브라켓(200)(제 6 도 참조) 내의 구멍(234)을 통해 삽입된 스테인레스 스틸나사(230)들로써 매니폴드 조립체(110)에 기계적으로 고정된다.
야금 본드는 매니폴드 조립체(110)가 납땜노에서 납땜되어질때, 조립후에 브라켓(200)과 탭(156)들 사이에, 그리고 브라켓(200)과 탱크(120)의 상부벽(124) 사이에서 또한 형성된다. 브라켓(200)의 위치는 헤드 플래이트(150)상의 탭(156)들의 위치들을 변경함에 의해 바뀔 수 있다. 브라켓(200)은 매니폴드 조립체(110)를 또다른 구조에 고정할때 사용될 수 있다.
예를들면, 평면부(210)내의 구멍(204)들을 통해 삽입된 나사(미도시)들에 의해서이다.
본 발명에 따른 제 2 실시예에 있어서, 탱크(120), 헤드 플래이트(150) 그리고 브라켓(200)은 모두 본 발명의 제 1 실시예에서의 헤드 플래이트(150)와 관련하여 설명한 것처럼, 피복 알루미늄 납땜 시트로 형성된다. 그러나 헤드 플래이트(150)와 브라켓(200)이 형성되는 알루미늄 납땜 시트는 피복재이지만, 탱크(120)가 형성되는 알루미늄 납땜 시트는 피복재가 아니다. 납땜 시트는 압출되어질 수 없기 때문에, 탱크(120), 헤드 플래이트(150) 그리고 브라켓(200)은 종래의 성형 혹은 스탬핑 방법에 의해 형성된다. 탱크(120)용으로 납땜 시트를 사용하면, 조립체 무게를 감소시킬 수 있고, 각 부분들간의 납땜선 혹은 납땜된 결합부들을 증가시키게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 많은 개조된 형태와 변형들이 상기한 설명에 비추어 볼때 생길 수 있음을 명백히 알 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위의 영역내에서 특정하게 기술된 이외의 경우에 있어서도 본 발명이 실시될 수 있음을 알아야 한다.
발명의 배경
본 발명은 열교환기 즉, 냉동장치용 열교환기로 사용되는 매니폴드(Manifold) 조립체에 관한 것이다. 냉동장치, 특히 콘덴서와 증발기와 같은 냉동장치용 열교환기는 내부에 비교적 높은 냉동압력을 가진 것들이다. 또한, 이러한 열교환기들은 냉각제가 조금이라고 유출되는 것을 허용해서는 않되기 때문에 가능한 한 제조상의 연결부위가 적도록 설계된다. 따라서, 제조상의 연결부위가 필요한 경우에는, 그 연결부위들이 경제적인 면에서 고려되어지고 또한, 유출이 생기지 않는 높은 안정성을 가져야만 한다.
종래의 자동차 콘덴서는 한쪽 단부에 입구가 있고 다른쪽 단부에 출구를 가진 굴곡진 형상의 냉동 튜브가 단일의 길이로 제조되어져 왔다. 어떤 경우에는 두개 혹은 그 이상의 굴곡진 코일들이 공기 흐름을 통해 냉각제의 다중 흐름 경로를 제공하기 위해 뒤얽힌 형상으로 조립되어진다. 각각의 굴곡진 코일들의 단부는 공통의 매니폴드에 연결된다. 이러한 다중 경로 흐름의 개념은 소위 하나의 평행 흐름의 열교환기로 확대되어진다. 상기 평행 흐름의 열교환기에 있어서는 모든 냉동 튜브가 각각의 입구와 출구 매니폴드에 연결되어진 이러한 튜브들의 개별적인 단부를 가진 서로에 대해 곧고 서로 평행하다. 이러한 형상은 엔진 냉각 라디에타와 오일 쿨러와 더 나아가 최근의 공기 조화 콘덴서의 제조에 공통적으로 활용되어진다.
평행 흐름의 콘덴서 장치의 실현은 다중 고압력 조인트의 필요성으로 인해 더욱 어려워지고 있다. 또한, 표준 냉동제의 방출과 관련한 대기 문제로 인하여 보다 새로운 R-134A와 같은 염소로 처리된 냉동제에 대해 변화가 불가피하게 되었다. 상기 R-134A 냉동제는 R-12 냉동제 만큼 효율적이지 못하고, 또한, R-12 냉동제보다 높은 압력에서 작동한다. R-134A 냉동제의 낮은 효율은 평행흐름 디자인에 있어서 처럼 보다 효율적인 뿐만 아니라 보다 높은 내부 작동 압력을 견딜 수 있는 콘덴서 디자인을 요구한다.
높은 내부 압력을 견디기 위한 매니폴딩(Manifolding) 다중 튜브는, 그 단면이 가장 높은 힘에 대해 원형인 관모양의 매니폴드로써 실현될 수 있다. 호시노(Hoshino) 등에 의해 공개된 미합중국 특허 제4,825,941호는 하나의 원형 단면을 가진 매니폴드의 예이다. 원형단면을 가진 관모양의 매니폴드에 있어서 주요 불리하게 작용하는 면은 다수개의 평행한 냉동 튜브들을 수용하기 위해 각 매니폴드에서의 연속적인 구멍들을 뚫어야하는 어려움이 있는 것이다. 또한, 원형단면을 가진 관 모양의 매니폴드는 제조 공정에 있어서 조립시에 많은 어려움을 가지고 있다. 이 문제에 대한 하나의 부분적인 해결책은 제 2 도에 도시한 바와 같이, 각 매니폴드 튜브의 한면을 평평하게 하고 D-형상의 단면을 형성하여 보다 쉽게 구멍을 뚫을 수 있고 이어 계속하여 조립될 수 있도록 하는 것이다. 그러나, 매니폴드내로 튜브를 삽입하는 것은 여전히 어렵다. 또한, 어떤 열교환기 구조에 있어서는, 다수개의 통과 냉동제의 흐름을 생성시키기 위해 각 매니폴드내에 배플(Baffle)을 삽입하는 것이 필요하다. 배플을 관 모양의 매니폴드에 삽입하는 것은 또한, 제조공정중 조립상의 많은 어려움을 안고 있다. 따라서, 하나의 탱크와 하나의 헤드 플래이트를 포함하는 두 부분으로 된 매니폴드를 사용하는 것이 제안되어 있다. 호웰즈 (Howells)에 의해 공개된 미합중국 특허 제4,938,284호의 제 2 도에 도시한 바와 같은 이러한 하나의 구조에 있어서, 탱크는 안쪽으로 접해있는 그루우브들로 형성되고 평탄한 헤드 플래이트와 미끄러져 접촉한다. 호웰즈 특허의 제 5 도에 도시된 바와 같이, 탱크는 내부로 굴곡이 진 측벽부재들로 선택적으로 형성될 수 있고, 헤드 플래이트는 탱크가 미끄러져 헤드 플래이트와 접촉하게 될때 탱크의 측벽부재와 그리핑(Gripping)접촉을 위해 위로 젖혀지고 세로의 에지부로 형성될 수 있다. 상기 양 구조에 있어서, 탱크는 조립전, 납땜물질과 탱크과 헤드 플래이트에 안전하게 조립되게 하는 플럭스(Flux)로 입혀진다.
비록, 호웰즈 특허에서 나타난 구조들이 탱크와 헤드 플래이트 사이에서 기계적이고 야금술의 본드(Bond)를 제공하지만, 충분한 클리어런스(Clerance)가 탱크와 헤드 플래이트 사이에서 다른쪽에 대해 한쪽이 미끄러짐을 허용하기 위해 주어져야만 한다. 이러한 클리어런스는 효과적인 납땜을 위해 필요한 좋은 접합을 방해한다. 또한, 흐름의 경로를 조정하기 위해 조립된 탱크와 헤드 플래이트내로 배플을 설치하는 것이 종종 바람직한 경우도 있다. 탱크와 헤드 플래이트가 미끄러짐에 의해 조립될 때, 불가능하지는 않지만, 조립에 앞서 탱크와 헤드 플래이트 사이에 배플을 두는 것은 어렵다.
또 다른 구조에 있어서, 탱크는 플랜지, 헤드 플래이트상에 놓여진 탭과 헤드 플래이트와 탱크 사이에 삽입된 가스켓과, 탱크 플랜지에 걸쳐 주름져 있는 탭들을 구비되어진다. 이러한 구조의 예들은 헤세(Hesse)의 미합중국 특허 제4,531,576호와 스태이(Stay)의 미합중국 특허 제4,531,578과 휄만(Wehrman)의 미합중국 특허 제4,600,051호에서 보여주고 있다. 누설-타입의 봉합은 가스켓을 누름으로 이뤄지지만, 가스켓을 누르는 것으로는 콘덴서에 있어서 발견되어지는 높은 압력하에서 헤드 플래이트와 탱크를 봉인하는 데에는 불충분하다.
이러한 문제에 대한 한 해결책은 현재 계류중인 켈리슨(Calleson)의 미합중국 특허 출원 제503,798호에 제시되고 있는 바, 특별히, 여기서 참고로 포함시켰다. 캘리슨의 출원에 있어서, 한쌍의 마주보는 평행한 선반들은 탱크의 안쪽벽내에서 선반들로부터 연장되는 한쌍의 플랜지를 형성하는 저부의 에지부 내측으로 형성되어 있다. 탱크내의 선반들은 헤드 플래이트가 인접해 있는 멈추개들을 형성하고 있다. 탱크 플랜지들은 헤드 플래이트의 전체 길이를 따라 최소한 헤드 플래이트의 에지부분들중의 한 부분과 접촉하도록 내측으로 주름져 있다.
또한, 탱크와 헤드 플래이트는 높은 내부의 압력을 견디기 위한 힘을 공급하는 기계적이고 야금접합을 제공하기 위해 탱크와 헤드 플래이트의 접합표면의 전체길이를 따라 함께 납땜되어진다.
한쌍의 마주보고 있고, 세로로 연장되어 있는 수평의 리브(rib)들은 흐름패턴을 조정하기 위해 탱크의 내측벽내에 형성될 수 있고, 배플을 수용하기 위해 슬롯(slot)을 구비할 수 있다.
수평리브들은 또한 튜브스톱으로 활용될 수 있다. 비록 캘리슨의 장치에서 제시된 주름진 플랜지가 종래 기술의 플랜지와 탭 형상보다 뛰어나지만, 헤드 플래이트 주위의 플랜지를 주름지게 함으로써, 충전물질 또는 합금이 높은 압력의 장치들에 대해 이상적으로 요구되는 만큼 일정하거나 혹은 지속적인 납땜조인트 혹은 필렛(fillet)을 공급할 정도로 잘 흐르지 못하게 한다.
발명의 개요
따라서, 본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위해, 높은 내부의 작동압력을 견딜 수 있는 열교환기용 매니폴드 조립체를 제공함에 그 주요 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 탱크와 헤드 플래이트 사이에 대단히 강하고 일정한 야금접합을 적용한 열교환기용 매니폴드 조립체를 제공함에 있고, 본 발명의 또 다른 목적은 조립시 보다 손쉽고, 비용이 적게 들어가는 열교환기용 매니폴드 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적과 또 다른 목적은 반원형의 단면을 갖는 하나의 단일 탱크와, 또한 반원형의 단면을 갖는 하나의 단일 헤드 플래이트를 포함하는 하나의 매니폴드 조립체를 제공함에 의해 실현된다. 이때, 상기 탱크의 외경은 탱크가 헤드 플래이트에 삽입되도록 헤드 플래이트의 내경과 거의 동일하게 한다.
탱크는 하나의 내측벽, 하나의 외측벽, 그리고 내측벽과 외측벽들 사이에 위치한 한쌍의 저부 에지부들을 포함하고 있다.
헤드 플래이트는 하나의 내측벽과 외측벽, 그리고 내측벽과 외측벽들 사이에 위치한 한쌍의 상부 에지부들을 포함하고 있다.
다수개의 가로지르는 튜브 구멍들은 콘덴서 혹은 증발기의 튜브들을 수용하기 위해 헤드 플래이트의 긴 중앙선을 따라 관통하여 형성되어 있다.
하나의 플랜지 혹은 돌출부는 하나의 튜브 인입과 하나의 결함 필렛팅 포킷을 제공하기 위해 튜브 구멍들 주위로 형성되어 있다.
본 발명의 한 실시예에 있어서는, 다수개의 마주보며 가로지르는 슬롯들이 조립중에는 탱크와 헤드 플래이트를 함께 잠그고, 사용중에는 흐름패턴을 조정하고 내부에 배플들을 수용하기 위한 작업을 위해 탱크와 헤드 플래이트의 긴 중앙선을 따라 탱크와 헤드 플래이트를 관통하여 형성되어 있다.
배플들은 내측벽들과 슬롯들의 측면과 접촉하도록 구성되고, 또한 노땜납에 적합한 알루미늄과 알루미늄 합금 물질로 형성되며, 매니폴드 조립체가 높은 온도의 납땜노에서 납땜되어질때, 배플들은 탱크와 헤드 플래이트에 납땜되어진다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 탱크는 압출에 의해 형성되고, 헤드 플래이트는 스탬핑에 의해 형성된다. 양쪽 모두다 노땜납에 적합한 알루미늄과 알루미늄 합금물질들로 형성되고, 적어도 일치되는 표면들 중 하나는 낮은 온도의 피복 납땜물질로 제조되며 탱크, 헤드 플래이트, 튜브들이 조립되고, 고정되어 높은 온도의 납땜노에서 납땜될때, 피복물질은 튜브들을 헤드 플래이트에, 헤드 플래이트를 탱크에 납땜하는 납땜물질을 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 헤드 플래이트는 포밍 혹은 스탬핑에 의해 피복 알루미늄 납땜 시트로부터 성형된다. 탱크는 포밍 혹은 스탬핑에 의해 형성되되, 피복재이거나 혹은 피복재가 아닌 알루미늄 납땜 시트로 형성된다.
배플들은 노땜납에 적합한 알루미늄과 알루미늄 합금물질로 또한 성형되고, 매니폴드 조립체가 높은 온도의 납땜노에서 납땜될때, 배플들은 탱크와 헤드 플래이트에 납땜된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 하나의 브라켓 혹은 브라켓 고정용 탭들이 헤드 플래이트에 단일하게 형성될 수 있다.

Claims (17)

  1. 다수개의 평행한 튜브들을 포함하는 하나의 내부 압력의 열교환기용 매니폴드 조립체에 있어서, 상기 매니폴드 조립체는, 하나의 내측벽, 외측벽, 그리고 상기 내측벽과 외측벽들 사이에 위치한 한쌍의 긴 저부 에지부들로 구성되며 하나의 반원형 단면을 가지는 단일의 탱크와 ; 하나의 내측벽, 외측벽 그리고 상기 내측벽과 외측벽들 사이에 위치한 한쌍의 긴 에지부들로 구성되되, 내경이 상기 탱크의 외경과 동일하고, 열교환기의 튜브들을 수용하기 위해 관통하여 형성된 다수개의 가로지르는 튜브 구멍들을 가지며, 반원형 단면과 상기 탱크의 길이와 거의 동일한 길이를 가지는 단일의 헤드 플래이트로 구성되며, 상기 탱크의 저부 에지부들은 상기 헤드 플래이트에 삽입되고, 상기 헤드 플래이트와 탱크는 헤드 플래이트와 탱크의 일치하는 표면들의 전체 길이를 따라 함께 납땜되고, 상기 탱크와 헤드 플래이트는 노납땜에 적합한 알루미늄과 알루미늄 합금물질로 형성되며, 일치하는 표면들 중의 적어도 하나는 저온도 피복 납땜 물질로 제조되는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 매니폴드 조립체는 상기 헤드 플래이트에 단일하게 형성 하나의 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 브라켓은 상기 헤드 플래이트의 한면을 따라 상향으로 접하여 연장되는 하나의 평면 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 매니폴드 조립체는 상기 탱크와 상기 헤드 플래이트에 부착된 하나의 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 헤드 플래이트는 상기 브라켓을 상기 헤드 플래이트에 부착시키기 위해 형성된 부착수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체.
  6. 제4항에 있어서, 상기 부착수단은 상기 헤드 플래이트 상부 에지부들 중의 하나로부터 상향으로 접하여 연장된 것으로 형성된 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 브라켓은 상기 부착수단에 대해 지지하는 하나의 제 1 평면부와 상기 탱크의 외측벽에 일치하여 접하는 제 2 굴곡부 그리고 상기 부착수단을 수용하기 위한 슬롯수단을 가지는 중간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 헤드 플래이트는 상기 튜브 구멍들의 주위로 형성된 플랜지들과 상기 헤드 플래이트의 내측벽의 내측 윤곽을 따르는 플랜지들을 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 탱크와 상기 헤드 플래이트는 탱크와 헤드 플래이트의 긴 중앙선들을 따라 다수개의 마주보며 가로지르는 슬롯들을 형성하고 있고, 또한 상기 매니폴드 조립체가 상기 슬롯들내에 수용된 다수개의 배플들을 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체.
  10. 다수개의 평행한 튜브들을 포함하며 하나의 내부 압력 열교환기용 매니폴드 조립체를 제조방법에 있어서,
    (a) 노납땜에 적합한 알루미늄과 알루미늄 합금물질로부터 헤드 플래이트와 반원형 단면의 하나의 단일 탱크를 형성하되, 상기 헤드 플래이트와 탱크는 내측과 외측 표면들이 하나의 납땜합금으로 피복하는 단계와 ;
    (b) 헤드 플래이트를 관통한 튜브 수용 구멍들을 형성하고, 다수개의 가로지르는 배플 수용 슬롯들과 헤드 플래이트를 관통한 배플 수용슬롯들과 맞추어 다수개의 탱크를 관통하여 가로지르는 배플 수용슬롯들을 형성하는 단계와 ;
    (c) 노납땜에 적합한 하나의 물질로부터 다수개의 배플들을 형성하고, 헤드 플래이트의 내측벽과 탱크를 타이트한 결합이 되도록 형성하고, 슬롯들을 통하여 탱크와 헤드 플래이트의 외벽 외측으로 연장되도록 형성하는 단계와 ;
    (d) 헤드 플래이트 내의 튜브 수용 구멍들을 통해 수용되도록 구성된 다수개의 튜브들을 형성하는 단계와 ;
    (e) 배플들을 헤드 플래이트와 탱크의 어느 하나에 있는 슬롯들내로 삽입하는 단계와,
    (f) 탱크를 헤드 플래이트에 상기 단계(e)를 따라 조립하는 단계와 ;
    (g) 튜브들을 헤드 플래이트에 조립하는 단계와 ;
    (h) 조립된 탱크, 헤드 플래이트, 배플들 그리고 튜브들을 하나의 고온 납땜노 내에서 납땜하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 매니폴드 조립체의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 단계(a)에 있어서, 탱크는 알루미늄 합금으로부터 압출에 의해 형성되고, 헤드 플래이트는 하나의 납땜 합금을 가진 알루미늄 시트 피복제로부터 스탬핑에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 단계(a)에 있어서, 탱크와 헤드 플래이트는 종래의 성형 혹은 스탬핑에 의해 알루미늄 납땜시트로 형성되는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 단계(a)에 있어서, 헤드 플래이트와 탱크의 양쪽 모두의 내측과 외측 표면들은 피복재인 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체의 제조방법.
  14. 제10항에 있어서, 플럭스는 헤드 플래이트의 일치하는 표면들과, 탱크 그리고 배플들에 이들을 조립하기전 적용되는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체의 제조방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 단계(a)에 있어서, 헤드 플래이트는 하나의 전체 브라켓으로 형성되는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체의 제조방법.
  16. 제12항에 있어서, 알루미늄 납땜 시트로부터 하나의 브라켓을 형성하되, 상기 브라켓은 탱크의 외측 표면들을 서로 일치하여 접촉하게끔 구성된 하나의 굴곡부를 가지고, 상기 단계(h)에 앞서 브라켓을 탱크에 조립하는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체의 제조방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 단계(a)에 있어서, 헤드 플래이트는 탱크의 외경과 거의 동일한 내경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 매니폴드 조립체의 제조방법.
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