KR0183554B1 - 차량용 방열기 및 그 제조방법 - Google Patents

차량용 방열기 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 방열기 및 그 제조방법을 개시한다.
본 발명에 따른 차량용 방열기의 제조방법은, 알루미늄 합금을 소재로 한 방열기의 각 구성부품이 열처리에 의해 동시에 접합됨으로써, 방열기의 제조공정이 단순해지고, 대량생산체계에 용이하게 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 생산비용을 절감시킬 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 방열기는, 방열기가 경량화되며 내구성이 향상되어 기계적인 강도가 높아지고, 각 구성부품의 접합력 및 열전도율이 우수하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

차량용 방열기 및 그 제조방법
제1도는 일반적인 차량용 방열기를 나타낸 정면도.
제2도는 종래의 차량용 방열기를 나타낸 단면도.
제3도는 본 발명에 따른 차량용 방열기에서 소재의 코팅처리를 설명하기 위하여 나타낸 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 차량용 방열기를 분리하여 나타낸 사시도.
제5a, 5b도는 본 발명에 따른 차량용 방열기에서 보강용 배플의 적용 상태를 나타낸 단면도.
제6도는 본 발명에 따른 차량용 방열기를 나타낸 정면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 방열기 21 : 튜브
22 : 핀 23 : 코어
24, 25 : 상, 하부헤드 26, 27 : 상, 하부탱크
28, 29 : 입, 출수관 32 : 배플
Al : 알루미늄 합금 C : 크래이딩 소재
본 발명은 차량용 방열기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알루미늄 합금으로 제작되는 방열기가 열처리에 의한 단일공정에 의해 접합되도록 한 차량용 방열기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 방열기(放熱器; radiator)는 엔진에서 발생되는 고열을 흡수하여 방열기의 튜브(tube)내로 순환시키면서 튜브에 접합된 핀(fin)으로 열을 전도시킴으로써, 핀으로 전도된 열이 대기중으로 방열되어 고열을 흡수하였던 튜브내의 냉각수가 냉각된 상태로 순환되도록 하고 있다.
이와 같은 차량용 방열기를 제1도에 나타내어 설명하면, 방열기(1)는 냉각수가 순환되는 튜브(2)들 사이에 핀(3)들이 개재되고, 이 튜브(2)들의 상, 하측에는 상, 하부헤드(4,5)를 구비하는 상, 하부탱크(6,7)가 각각 장착된다.
한편, 상기한 상, 하부탱크(6,7)의 대향위치에는 입수관(8)과 출수관(9)이 각각 부착되며, 상부탱크(6)의 상측 중앙에 냉각수를 주입하기 위한 넥크(neck:10)가 부착되고, 하부탱크(7)의 한쪽측면에는 드레인 콕(drain cock:11)이 부착된다.
그런데, 상기와 같은 방열기(1)의 소재를 활동으로 제작할 경우에는, 튜브(2)들과 핀(3)들은 납을 사용한 솔더링(soldering)에 의해 접합하므로, 열전도율이 낮은 납에 의해 방열기(1)의 냉각효율이 저하되었다.
더욱이, 튜브(2)들과 핀(3)들 이외의 상, 하부헤드(4,5)와 상, 하부탱크(6,7)도 솔더링에 의해 접합되며, 입수관(8) 및 출수관(9) 등 기타 관련부품도 솔더링에 의해 접합됨으로써, 방열기(1)의 제조공정이 복잡하고 번거로워져 수율을 저하시키고, 방열기(1)를 솔더링하는데 사용된 납은 접합력이 낮기 때문에 그 접합부위가 쉽게 떨어져 방열기(1)의 신뢰성이 저하되었다.
또한, 방열기(1)의 소재인 황동은 충격에 의한 변형률이 높으며 중량이 커지는 결점이 있을 뿐만 아니라, 황동의 가격은 비교적 비싼 것이어서 제품의 생산비용을 증가시키는 문제점이 있었다.
따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 차량용 방열기를 제조하는 방법으로 제2도에 나타낸 바와 같이, 방열기(1A)의 튜브(2A)들 사이에 핀(3A)들이 개재되는 것으로, 이 튜브(2A)들의 외주면에는 접합제(接合劑)가 코팅(coating) 처리된다.
그리고, 상기한 튜브(2A)의 상, 하측에 상, 하부탱크(6A,7A)가 조립된 상, 하부헤드(4A,5A)를 각각 가조립(假組立)시킨 상태에서, 이를 열처리하여 튜브(2A)와 핀(3A) 및 상,하부헤드(4A,5A)를 접합하고 있다.
이 때, 상, 하부탱크(6A,7A)는 합성수지를 소재로 성형하여 제작하고 있는 바, 이 상, 하부탱크(6A,7A)와 상,하부헤드(4A,5A)를 조립할 경우에는, 이들 사이에 패킹(packing:12)을 각각 개재한다.
한편, 상, 하부헤드(4A,5A)의 양측끝단에는 절곡가공에 의해 플랜지부(4a,5a)를 형성하여 상, 하부탱크(6A,7A)의 하측끝단을 끝단을 감싸주게 된다.
그러나, 종래의 방열기(1A)는 상,하부헤드(4A,5A)와 상,하탱크(6A,7A)가 가조립된 상태에서, 이들을 일체로 조립하기 위하여 절곡기(folding machine)를 이용해야 하므로 작업이 곤란하였다.
또한, 방열기(1A)는 합성수지를 소재로 사용한 상, 하부탱크(6A,7A)의 내구력이 약하기 때문에 기계적인 강도가 취약해져 균열 및 파손의 우려가 높을 뿐만 아니라, 상,하부탱크(6A,7A)를 성형하기 위한 금형의 제작 및 성형기 등에 대한 시설투자 비용이 과다하게 투입되며, 대량생산체계에 부적합한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 알루미늄 합금을 소재로 한 방열기의 각 구성부품이 열처리에 의해 동시에 접합됨으로써, 방열기의 제조공정이 단순해지고, 대량생산체계에 용이하게 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 생산비용을 절감시킬 수 있도록 한 차량용방열기의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 방열기가 경량화되며 내구성이 향상되어 기계적인 강도가 높아지고, 각 구성부품의 접합력 및 열전도율이 우수하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 방열기를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 알루미늄 합금을 소재로 한 방열기의 각 구성부품에서 상,하부헤드의 양측면에 지지부가 형성되도록 벤딩가공하는 단계와; 상기 방열기의 각 구성부품에서 튜브들과 상,하부탱크 및 입,출수관을 각각 압출성형하여 일정길이로 절단 및 절삭가공하는 단계와; 상기 상,하부헤드에 튜브들이 끼워지는 조립구멍을 형성하고, 상기 상,하부탱크에는 입,출수관 및 넥크, 드레인 콕이 각각 장착가능한 조립구멍이 형성되도록 펀칭가공하는 단계와; 상기 방열기의 각 구성부품에서 튜브들 및 상,하부헤드 그리고 캡, 배플을 크래이딩 소재에 의해 각각 코팅처리하는 단계와; 상기 방열기의 각 구성부품을 상호 클램핑하여 가조립하는 단계와; 가조립된 방열기를 브레이징노내에서 열처리하여 동시에 접합하는 단계를 포함하는 차량용 방열기의 제조방법에 있다.
본 발명의 다른 특징은 엔진에서 발생되는 고열을 흡수하여 대기중으로 방열시켜 냉각시키는 방열기에 있어서, 크래이딩 소재가 코팅처리되는 튜브들 사이에 핀들이 열처리에 의해 접합되어 형성되는 코어와; 상기 튜브들의 상,하측에 각각 장착되고, 양측면에 지지부가 각각 형성되며, 표면에는 크래이딩 소재가 코팅처리되는 상,하부헤드와; 상기 상부헤드의 지지부에 지지되도록 장착되어 열처리에 의해 접합되고, 크래이딩 소재가 코팅처리되는 배플에 입수관 및 넥크가 개재되어 열처리에 의해 조립구멍상에 각각 접합되는 상부탱크와; 상기 하부헤드의 지지부에 지지되도록 장착되어 열처리에 의해 접합되며, 크래이딩 소재가 코팅처리되는 배플에 출수관 및 드레인 콕이 개재되어 열처리에 의해 조립구멍상에 각각 접합되는 하부탱크와; 상기 상,하부헤드와 상,하부탱크의 양측면에 크래이딩 소재가 코팅처리되어 열처리에 의해 각각 접합되는 캡을 포함하는 차량용 방열기에 있다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 방열기의 제조방법에 대한 하나의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
제3도 내지 제5도는 본 고안에 따른 차량용 방열기의 제조방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
먼저, 제3도에 나타낸 바와 같이, 방열기(20)의 각 구성부품들의 기본적인 소재는 알루미늄 합금(Al alloy; Al)을 사용하고, 이 알루미늄 합금(Al)의 표면에 선택적으로 크래이딩(clading) 소재(C)를 코팅 처리한다.
상기한 알루미늄 합금(Al)과 크래이딩 소재(C)의 주요성분은 알루미늄, 규소(Si), 철(Fe), 망간(Mn)이고, 알루미늄 합금(Al)의 용융온도는 크래이딩 소재(C)의 용융온도보다 반드시 높아야만 한다.
즉, 알루미늄 합금(Al)의 용융온도는 대략 630∼660℃ 정도이며, 바람직하기로는 알루미늄 합금(Al)의 용융온도는 648℃ 정도이다. 그리고, 크래이딩 소재(C)의 용융온도는 대략 570∼590℃ 정도이고, 이 크래이딩 소재(C)의 용융온도는 582℃ 정도가 바람직하다.
제4도에 나타낸 바와 같이, 방열기(20)의 튜브(21)들은 압출성형한 후 절단가공에 의해 일정길이로 절단하여 제작한다. 이 튜브(21)들의 외주연에는 크래이딩 소재(C)를 코팅처리하며, 튜브(21)들 사이에 코르게이트형으로 형성되는 핀(22)들을 개재하여 코어(core:23)를 제작하는 것이다.
또한, 상,하부헤드(24,25)는 판재상에 튜브(21)의 양측끝단이 끼워맞춤되는 조립구멍(24a,25a)을 펀칭(punching)가공한 다음에, 상,하부헤드(24,25)를 구성하는 판재의 양측면을 절곡가공하여 지지부(24b,25b)를 각각 형성한다. 이 때, 상,하부헤드(24,25)는 표면에 크래이딩 소재(C)를 코팅처리한다.
그리고, 상기한 상,하부헤드(24,25)에는 상,하부탱크(26,27)가 각각 접합되는 것으로, 이 상,하부탱크(26,27)는 각각 압출성형에 의해 제작한다.
한편, 상부탱크(26)에는 입수관(28)과 넥크(30)가 끼워지는 조립구멍(28a,30a)을 각각 펀칭가공에 의해 형성하고, 하부탱크(27)에는 출수관(29)과 드레인 콕(31)이 끼워지는 조립구멍(29a,31a)을 각각 펀칭가공에 의해 형성한다.
또한, 상,하부헤드(24,25)와 상,하부탱크(26,27)의 양측면에는 이들을 밀폐시키는 캡(cap:26a,27a)이 각각 장착되며, 이 캡(26a,27a)의 표면에는 각각 크래이딩 소재(C)를 코팅처리한다.
제5도의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 상기한 상,하부탱크(26,27)의 조립구멍(28a,29a,30a,31a)에 입,출수관(28,29) 등의 관련부품들을 끼워맞춤시켜 조립할 경우에는, 이들 사이에 플랜지부를 갖는 보강용 배플(baffle:32)을 개재한다.
여기에서, 배플(32)은 내,외주면에 크래이딩 소재(C)를 코팅처리하고, 배플(32)의 직경 및 형태는 관련부품에 따라 임의로 변경하여 제작하며, 이 배플(32)은 관련부품의 접합성을 향상시키게 된다.
상술한 바와 같이 방열기(20)의 각 구성품들이 제작된 다음에는, 튜브(21)들 사이에 핀(22)들을 개재시키고, 이 튜브(21)들의 상,하측에 상,하부헤드(24,25)의 조립구멍(24a,25a)이 대응되도록 끼워맞춤시켜 장착시킨다.
그리고, 상,하부헤드(24,25)에는 상,하부탱크(26,27)를 장착시킨 상태에서 캡(26a,27a)을 각각 부착시키며, 이 상,하부탱크(26,27)의 각 조립구멍(28a∼31a)에는 배플(32)을 끼운 상태에서 입,출력관(28,29) 등의 관련부품을 조립한다.
이와 같이 방열기(20)의 각 구성부품이 가조립된 상태에서, 방열기(20)의 각 구성부품을 상호 견고하게 클램핑(clamping)시키고, 이를 브레이징노(brazing furnace)(도시하지 않음)내를 통과시키면서 대략 580∼600℃ 정도로 열처리하여, 열처리의 온도는 600℃를 초과하지 않도록 수행하는 것이 바람직하다.
이 때, 방열기(20)의 구성부품 중에서 튜브(21), 상,하부헤드(24,25) 및 캡(26a,27a), 배플(32)의 표면에 코팅처리된 상태의 크래이딩 소재(C)가 용융된다.
그리고, 용융된 크래이딩 소재(C)에 의해 방열기(20)의 각 구성부품이 상호동시에 접합되는 것이다. 이 때, 방열기(20)는 각 구성부품의 기본적인 소재로 사용된 알루미늄 합금(Al)이 크래이딩 소재(C)의 용융온도보다 높기 때문에 열처리에 의해 특성등의 변화에 영향을 받지 않는 것이다.
따라서, 본 발명의 차량용 방열기의 제조방법은, 방열기(20)의 각 구성부품을 단계별로 제작한 후에, 이를 클램핑시킨 상태에서 열처리에 의해 동시에 접합하여 방열기(20)를 제작함으로써, 방열기(20)의 제조공정이 단순해져 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 대량생산체계에 용이하게 적용할 수 있다.
한편, 방열기(20)는 각 구성부품이 알루미늄 합금(Al)으로 제작됨으로써, 종래에 황동을 소재로 한 방열기(1)보다 경량화시킬 수 있게 되며, 알루미늄의 가격이 저렴하여 생산비용을 절감시킬 수 있게 된다.
또한, 방열기(20)의 각 구성부품을 접합시키는데 사용된 크래이딩 소재(C)는 접합력 및 열전도율이 우수하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. 특히, 방열기(20)는 종래에 합성수지를 소재로 상,하부탱크(6A,7B)를 제작한 방열기(1A)에 비해 내구력이 크게 향상되어 기계적인 강도가 증가하고, 금형의 제작 및 성형기 등에 대한 과다한 시설투자비용이 현저히 감소되는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 방열기에 대한 하나의 바람직한 실시예를 설명한다.
제6도는 본 발명에 따른 차량용 방열기를 설명하기 위하여 나타낸 도면이며, 방열기(20)는 각 구성부품은 알루미늄 합금(Al)을 기본적인 소재로 제작하고, 방열기(20)는 냉각수가 순환되는 튜브(21)들의 외주면에 크래이딩 소재(C)가 코팅처리되며, 이 튜브(21)들의 사이에 핀(22)들이 열처리에 의해 접합되어 코어(23)를 형성한다.
또한, 튜브(21)들의 상,하부측에는 상,하부헤드(24,25)를 구비하는 상,하부탱크(26,27)가 각각 장착되어 접합된다. 이 때, 상,하부헤드(24,25)의 표면은 크래이딩 소재(C)가 코팅처리되고, 이 상,하부헤드(24,25)와 상,하부탱크(26,27)는 열처리에 의해 접합된다.
한편, 제4도를 다시 참조하여 설명하면, 상,하부헤드(24,25)에는 튜브(21)들의 양측끝단이 대응하는 관계로 끼워맞춤되도록 조립구멍(24a,25a)이 각각 형성되며, 상,하부헤드(24,25)의 양측면에 지지구(24b,25b)가 각각 형성되어 상,하부탱크(26,27)를 지지하게 된다.
상기한 상,하부헤드(24,25)와 상,하부탱크(26,27)의 양측면에는 크래이딩 소재(C)가 코팅처리된 캡(26a,27a)이 각각 장착되는 것으로, 이 캡(26a,27a)은 열처리에 의해 상,하부헤드(24,25)와 상,하부탱크(26,27)를 상호 견고하게 접합하여 밀폐시킴과 동시에 내구력을 향상시키게 된다.
그리고, 상,하부탱크(26,27)의 대향위치에 입,출수관(28,29)이 장착되는 조립구멍(28a,29a)이 각각 형성된다. 여기에서, 입,출수관(28,29)은 크래이딩 소재(C)가 코팅처리된 배플(32)에 개재되어 조립구멍(28a,29a)상에 끼워지며, 배플(32)은 열처리에 의해 입,출수관(28,29)을 조립구멍(28a,29a)상에 견고하게 접합시키게 된다.
한편, 상부탱크(26)의 상부 중앙에 넥크(30)가 장착되는 조립구멍(30a)이 형성되고, 이 넥크(30)는 크래이딩 소재(C)가 코팅 처리된 배플(32)에 개재되어 조립구멍(30a)에 끼워진 후 열처리에 의해 접합된다.
또한, 하부탱크(27)의 한쪽측면에 드레인 콕(31)이 장착되는 조립구멍(31a)이 형성되며, 이 드레인 콕(31)은 크래이딩 소재(C)가 코팅처리된 배플(32)에 개재되어 조립구멍(31a)에 끼워진 후 열처리에 의해 접합된다.
상기한 배플(32)은 입,출수관(28,29) 및 넥크(30), 드레인 콕(31)의 직경 및 형태에 따라 적절한 직경 및 크기로 제작하여 사용하고, 증발기(20)는 각 구성부품을 가조립시킨 상태에서 단일공정에 의한 열처리로 각 구성부품을 동시에 접합하는 것이다.
따라서, 본 발명의 증발기(20)는 단순한 구조로 이루어져 제작이 용이해질 뿐만 아니라, 각 구성부품이 알루미늄 합금(Al)으로 제작되므로 제품이 경량화되며 내구성이 향상되고, 생산비용이 저렴해지는 것이다.
한편, 상기한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예의 일예를 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명의 실시예에서 나타낸 구체적인 구조나 형태는 적절하게 변경 가능한 것은 물론이다. 또한, 본 발명의 적용범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며 동일사상의 범주내에서 적절하게 변경가능한 것으로, 예를 들면 차량용 방열기 이외에도 튜브와 핀을 접합하여 코어를 제작하는 증발기에 널리 적용할 수 있는 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 차량용 방열기 및 그 제조방법에 의하면, 알루미늄 합금을 소재로 한 방열기의 각 구성부품이 열처리에 의해 동시에 접합되어 방열기의 제조공정이 단순해지고, 대량생산체계에 용이하게 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 생산비용을 절감시킬 수 있는 것이다.
또한, 방열기가 경량화되며 내구성이 향상되어 기계적인 강도가 높아지고, 각 구성부품의 접합력 및 열전도율이 우수하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (2)

  1. 알루미늄 합금을 소재로 한 방열기의 각 구성부품에서 상,하부헤드의 양측면에 지지부가 형성되도록 벤딩가공하는 단계와; 상기 방열기의 각 구성부품에서 튜브들과 상,하부탱크 및 입,출수관을 각각 압출성형하여 일정길이로 절단 및 절삭가공하는 단계와; 상기 상,하부헤드에 튜브들이 끼워지는 조립구멍을 형성하고, 상기 상,하부탱크에는 입,출수관 및 넥크, 드레인 콕이 각각 장착가능한 조립구멍이 형성되도록 펀칭 가공하는 단계와; 상기 방열기의 각 구성부품에서 튜브들 및 상,하부헤드 그리고 캡, 배플을 크래이딩 소재에 의해 각각 코팅처리하는 단계와; 상기 방열기의 각 구성부품을 상호 클램핑하여 가조립하는 단계와; 가조립된 방열기를 브레이징노내에서 열처리하여 동시에 접합하는 단계를 포함하는 차량용 방열기의 제조방법.
  2. 엔진에서 발생되는 고열을 흡수하여 대기중으로 방열시켜 냉각시키는 방열기에 있어서, 크래이딩 소재가 코팅처리되는 튜브(21)들 사이에 핀(22)들이 열처리에 의해 접합되어 형성되는 코어(23)와; 상기 튜브(21)들의 상,하측에 각각 장착되고, 양측면에 지지부(24b)(25b)가 각각 형성되며, 표면에는 크래이딩 소재가 코팅처리되는 상,하부헤드(24)(25)와; 상기 상부헤드(24)의 지지부(24b)에 지지되도록 장착되어 열처리에 의해 접합되고, 크래이딩 소재가 코팅처리되는 배플(32)에 입수관(28) 및 넥크(30)가 개재되어 열처리에 의해 조립구멍(28a)(30a)상에 각각 접합되는 상부탱크(26)와; 상기 하부헤드(25)의 지지부(25b)에 지지되도록 장착되어 열처리에 의해 접합되며, 크래이딩 소재가 코팅처리되는 배플(32)에 출수관(29) 및 드레인 콕(31)이 개재되어 열처리에 의해 조립구멍(29a)(31a)상에 각각 접합되는 하부탱크(27)와; 상기 상,하부헤드(24)25)와 상,하부탱크(26)(27)의 양측면에 크래이딩 소재가 코팅처리되어 열처리에 의해 각각 접합되는 캡(26a)(27a)을 포함하는 차량용 방열기.
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