KR100284855B1 - 열교환기및그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 응축기의 헤더와 탱크를 가결합할 때 발생할 수 있는 접합부의 조립불량을 방지하고, 헤더파이프의 내압을 향상시키도록 하는 열교환기용 보강대 및 제조방법에 관한 것으로, 헤더 및 탱크를 갖는 제 1 및 제 2 헤더파이프, 상기 제1,2헤더파이프의 양단부에서 연결되는 다수의 튜브, 상기 다수의 튜브 사이에 개재되는 다수의 냉각핀 및 열교환기를 냉매회로의 외부 구성요소와 연결시키기 위한 연결수단을 포함하는 열교환기에 있어서, 상기 제1,2 헤더파이프의 탱크의 외주면을 밀착하여 포위하는 본체 및 상기 본체의 단부로부터 연장되어 상기 제1,2헤더파이프 각각의 헤더의 외주면 가장자리 부분을 협착하는 협착부를 갖는 보강대를 체결하되, 상기 보강대를 헤더파이프에 체결한 상태에서 브레이징하게 되며, 이때 상기 보강대의 끝단부를 절곡시키지 않은 상태에서 헤더파이프의 횡방향에서 체결할 수 있으며, 또한 보강대의 끝단부를 절곡시켜 헤더파이프의 형상과 동형으로 소성가공한 상태에서서 상방이나 또는 하방에서 삽입하여 체결함으로써 헤더파이프의 헤더와 탱크의 접합면을 밀착시킨 상태에서 브레이징할 수 있다.

Description

열교환기의 보강대 및 그 제조방법

본 발명은 차량용 공조기를 구성하는 열교환기에 관한 것으로, 특히 가스냉매를 냉각하여 액화 응축하는 냉매응축기에 있어서 헤더파이프를 구성하는 헤더와 탱크의 접합면을 보강함과 동시에 헤더파이프에 냉매회로를 구성하기 위한 입출구파이프 및 응축기를 차체에 결합하기 위한 브래킷 등의 자중에 의해 헤더와 탱크의 결합부가 와해되는 것을 방지하기 위한 열교환기용 보강대 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 응축기는 서로 대향되게 마주하여 입설된 헤더파이프와, 상기 헤더파이프 사이에 평행하게 상하로 배열되며 그 양단부가 연통되어 결합된 복수의 튜브와, 상기 튜브 사이에 교호하여 열적결합된 냉각핀으로 이루어지고, 상기 헤더파이프는 튜브가 삽입되어 결합하는 단면이 반타원형상인 헤더 및 상기 헤더와 분할 결합되어 냉매의 유통로를 형성하는 탱크로 이루어지며, 이들은 상호 가결합된 상태에서 고온의 분위기에서 브레이징됨으로써 열교환기로 완성된다.

이와 같이 구성되는 응축기의 헤더파이프에 있어서, 종래에는 도 5와 같이 튜브(31)가 삽입된 반타원형상의 헤더(32)의 내주면에 탱크(33)의 단부를 밀착시켜 가결합 한 후 브레이징하도록 되어 있다.

그러나 이러한 헤더파이프 가결합 방법에 의하면 헤더(32)의 플레이트(32a)에 탱크(33)의 단부가 밀착되지 않은 상태 즉, 도면과 같이 일정한 갭(G)이 유지된 가결합상태로 브레이징될 수 있으며, 이럴 경우 헤더(32) 및 탱크(33)의 접합부는 상호 클래드가 용융되더라도 브레이징 접합이 이루어지지 않아 그 상호간의 결합력이 약해지고 결국 실차에 장착하여 사용할 경우 냉매의 고압을 견디지 못하고 누수현상이 발생할 수 있다.

또한 상기와 같이 여러 단품의 조합으로 이루어진 응축기에 있어서, 헤더와 탱크의 접합부분이 밀착되어 브레이징되어도 헤더파이프의 탱크에 냉매회로를 구성하기 위한 입출구파이프 및 응축기를 차체에 결합하기 위한 브래킷등의 외부 연결수단등의 연결수단에 의한 무게에 의해 그 결합부분에 갭이 발생할 수 있고, 더욱이 P싸이클 테스트시에 압력유출로 인한 정확한 실험결과를 얻을 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출된 것으로, 특히 응축기의 헤더와 탱크를 가결합할 때 발생할 수 있는 접합부의 조립불량을 방지하고, 헤더파이프의 내압을 향상시키도록 하는 열교환기용 보강대를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 응축기의 헤더파이프에 체결되는 연결수단의 자중에 의해 헤더와 탱크의 브레이징면에 발생할 수 있는 갭을 방지하는 열교환기용 보강대를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 헤더파이프에 보강대를 체결함에 있어서, 보강대의 결합을 용이하게 할 수 있는 열교환기 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 헤더 및 탱크를 갖는 제 1 및 제 2 헤더파이프, 상기 제1,2헤더파이프의 양단부에서 연결되는 다수의 튜브, 상기 다수의 튜브 사이에 개재되는 다수의 냉각핀 및 열교환기를 냉매회로의 외부 구성요소와 연결시키기 위한 연결수단을 포함하는 열교환기에 있어서, 상기 제1,2 헤더파이프의 탱크의 외주면을 밀착하여 포위하는 본체 및 상기 본체의 단부로부터 연장되어 상기 제1,2헤더파이프 각각의 헤더의 외주면 가장자리 부분을 협착하는 협착부를 갖는 보강대를 체결함을 특징으로 한다.

또한 제조방법에 있어서, 상기 보강대를 헤더파이프에 체결한 상태에서 브레이징하게 되며, 이때 상기 보강대의 끝단부를 절곡시키지 않은 상태에서 헤더파이프의 횡방향에서 체결할 수 있으며, 또한 보강대의 끝단부를 절곡시켜 헤더파이프의 형상과 동형으로 소성가공한 상태에서서 상방이나 또는 하방에서 삽입하여 체결하여도 좋다.

이러한 구성에 의하면, 헤더파이프의 헤더와 탱크를 가결합한 후 보강대를 체결함으로써 헤더와 탱크의 접합면을 밀착시킨 상태에서 브레이징할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예를 보인 응축기 정면도,

도 2는 본 발명의 제 1실시예에 따른 요부를 보인 도 1의 A-A선 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 클립 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 제 2실시예의 체결방법을 보인 단면도,

도 5는 종래 헤더파이프의 결합관계를 보인 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1;응축기 2;튜브

3;코루게이트핀 4;제1헤더파이프

5;제2헤더파이프 4a,5a;헤더

4b,5b;탱크 12;보강대

12a;본체 12b;협착부

도 1은 본 발명의 실시예를 보인 응축기 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이며, 도 3은 본 발명의 보강대를 보인 사시도이다.

전체부호를 1로 표시한 응축기는 수평방향으로 배열된 복수의 튜브(2)와 이 사이에 열적결합된 코루게이트핀(3)에 의해 열교환부를 형성하며, 상기 튜브(2) 양측에는 서로 대향되게 직립된 한쌍의 제1헤더파이프(4) 및 제2헤더파이프(5)가 결합되어 있다.

튜브(2)는 편평한 관으로 내부에 다수의 냉매통로가 형성되어 있으며, 압출성형이나 프레스성형에 의해 제조되고, 상기 제1 및 2헤더파이프(4)(5)는 각각 동형의 타원형상으로 반타원형상인 헤더(4a)(5a)와 탱크(4b)(5b)의 분할체로 구성되어 결합됨으로써 일정한 직경을 갖는 냉매통로를 형성하고 있다.

상기 각각의 헤더(4a)(5a)에는 다수의 튜브(2) 양단부가 각각 삽입되어 결합되며, 그 외측으로 탱크(4b)(5b)가 각각 결합되어 있다. 상기 제1,2헤더파이프(4)(5)는 복수의 배플(6-8)에 의해 구획분할되어 다실의 유체통로를 형성하고 있으며, 실시예에 의하면 제1헤더파이프(4)에는 가스상태의 냉매가 유입되는 입구파이프(9)와 열교환부에서 외기와 열교환되어 상변환된 액냉매가 유출되는 출구파이프(10)가 각각 결합되어 있다. 상기한 제 1 및 2헤더파이프(4)(5)는 상기한 배플(6-8)들의 배열위치나 또는 설치개소에 따라 출구파이프가 제2헤더파이프 결합될 수 있다. 도면중 부호 11은 헤더파이프의 상하부 개구부를 밀폐하기 위한 캡을 도시한 것이다.

또한 본 발명은 상기 제 1 및 제 2헤더파이프(4)(5)의 외주면에 다수의 보강대(12)를 체결함으로써 헤더(4a)(5a)와 탱크(4b)(5b)의 조립간격을 균일하게 유지할 수 있도록 하고 있다. 상기 제1,2헤더파이프(4)(5)에 체결되는 다수의 보강대(12)는 동일형상으로 이하, 제1헤더파이프(4)에 체결된 보강대를 기술한다.

상기 보강대(12)는 제1헤더파이프(4)의 헤더(4a) 및 탱크(4b)를 밀착 포위하기 그 결합력을 높이기 위한 것으로 상기 탱크(4b)의 외주면과 동일한 내주면의 곡률을 갖는 단면이 반타원형상으로 이루어지는 본체(12a)를 갖고, 상기 본체(12a)의 양단부에는 헤더(4a)와 탱크(4b)가 결합된 상태에서 이들을 협착하는 협착부(12b)를 포함하며 전체형상이 대칭으로 이루어져 있다.

상기 협착부(12b)는 헤더(4a)의 양단부 즉, 탱크(4b)의 단부가 삽입되어 접촉할 수 있도록 외측으로 절곡된 플레이트(4c)와 동일형상으로 이루어지며, 그 끝단부는 튜브(2)를 향해 절곡되어 헤더(4a)의 후면 가장자리 일부를 감싼 형상으로 이루어져 있다. 이러한 보강대(12)는 가공후 내측면에 클래드재를 도포하거나 또는 가공전에 판체의 일측면에 클래드를 형성한 후 소정의 형상으로 프레싱할 수도 있다.

이와 같이 구성된 보강대(12)는 헤더(4a)와 탱크(4b)가 가결합된 상태에서 상방 또는 하방에서 끼워 체결하게 되며, 이때 상기 헤더(4a)와 탱크(4b)가 완전히 밀착되지 않을 경우에는 공차가 발생하게 되므로, 상기 보강대(12)를 끼울수 없게 된다.

따라서 상기 보강대(12)는 헤더(4a)와 탱크(4b)가 완전히 밀착된 상태에서만 결합이 가능하므로 종래 가결합시 헤더(4a)의 플레이트(4c)와 탱크(4b)의 끝단부 사이에 발생할 수 있는 갭을 방지할 수 있으며, 이후 헤더파이프(4)의 양단부 개구부를 밀폐하는 캡(11)을 체결한 상태에서 일체로 브레이징하게 된다.

이러한 방법에 의해 브레이징된 제 1 및 제 2헤더파이프(4)(5)는 보강대(12)에 의해 고압의 냉매 압력에도 대응하는 역할을 할 수 있기 때문에 이로인해 헤더(4a)와 탱크(4b)의 두께를 줄일 수 있어 원자재를 절감할 수 있는 이점도 있다.

또한 헤더와 탱크의 접합부분이 밀착되어 브레이징되어도 헤더파이프의 탱크에 냉매회로를 구성하기 위한 입출구파이프 및 응축기를 차체에 결합하기 위한 브래킷등의 외부 연결수단등의 무게에 의해 그 결합부분에 갭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 헤더(4a)와 탱크(4b)에 보강대(12)를 체결한 후 협착부(12b)의 끝단부를 헤더(4a)와 탱크(4b)의 결합방향에 대해 프레스로 압착하는 공정을 더 포함할 수 있으며, 이럴 경우 상기 헤더(4a)와 탱크(4b)의 접촉면의 접촉상태를 강화할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 보강대의 체결방법을 보인 제2실시예를 보인 것으로, 제1실시예와 달리 헤더파이프의 측면에서 보강대(20)를 체결할 수 있도록 하는 것으로, 이러한 방법은 도시한 바와 같이 제1실시예의 보강대와 같이 탱크(4b)의 외주면과 동일한 곡률로 본체(21)를 형성하고, 본체(21)의 양단부를 2단으로 절곡하여 협착부(22)를 형성한다.

이와 같이 구성된 보강대(20)를 헤더파이프에 체결하는 방법에 있어서, 헤더(4a)와 탱크(4b)를 실시예와 동일한 방법으로 가결합한 후 상기 보강대(20)의 본체(21)를 헤더파이프의 탱크(4b)의 외주면에 일치되게 밀착시킨다. 이후 프레스로 협착부(22)의 단부를 교차방향에서 압착하여 절곡시킨 후 헤더(4a)와 탱크(4b)의 결합방향으로 다시 압착시켜 브레이징 결합함으로써 헤더파이프들의 결합상태를 밀접하게 유지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 헤더 및 탱크의 분할체로 이루어진 헤더파이프의 결합간격을 균일하게 유지하고 동시에 내압을 증대시킬 수 있도록 헤더파이프의 외주면에 동형의 보강대를 일체로 브레이징 할 수 있도록 하는 것으로, 제 1실시예와 같이 보강대를 헤더파이프의 형상과 동일하게 가공한 후 헤더파이프의 상방 또는 하방에서 가결합하거나 또는 헤더파이프의 측면에서 밀착시킨 후 단부를 프레스로 압착하여 체결할 수도 있다.

이러한 보강대를 헤더파이프에 체결할 경우 헤더와 탱크를 밀착시켜 접촉부의 갭 발생을 방지할 수 있어 브레이징시 그 결합력을 증대시킬 수 있고 동시에 고압의 냉매압력에 대항할 수 있다.

그리고 헤더와 탱크의 접합부분이 밀착되어 브레이징되어도 헤더파이프의 탱크에 냉매회로를 구성하기 위한 입출구파이프 및 응축기를 차체에 결합하기 위한 브래킷등의 외부 연결수단등에 의한 무게에 의해 그 결합부분에 갭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 헤더 및 탱크를 갖는 제 1 및 제 2 헤더파이프, 상기 제1,2헤더파이프의 양단부에서 연결되는 다수의 튜브, 상기 다수의 튜브 사이에 개재되는 다수의 냉각핀 및 열교환기를 냉매회로의 외부 구성요소와 연결시키기 위한 연결수단을 포함하는 열교환기에 있어서,

   상기 제1,2 헤더파이프의 탱크 외주면을 밀착하여 포위하는 본체; 및

   상기 본체와 대향하는 방향으로 상기 제1,2헤더파이프 각각의 헤더의 양측 외주면 가장자리 부분을 협착하는 협착부를 포함하여 상기 헤더파이프들의 결합상태를 밀접하게 유지시키기 위한 열교환기용 보강대.
2. 제 1항에 있어서, 상기 보강대의 내측면에 클래드가 도포되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 보강대.
3. 헤더 및 탱크를 갖는 제 1 및 제 2 헤더파이프, 상기 제1,2헤더파이프의 양단부에서 연결되는 다수의 튜브, 상기 다수의 튜브 사이에 개재되는 다수의 냉각핀 및 열교환기를 냉매회로의 외부 구성요소와 연결시키기 위한 연결수단을 포함하는 열교환기에 있어서,

   헤더파이프에 상기 제1,2 헤더파이프의 탱크의 외주면을 밀착하여 포위하는 본체 및 상기 본체의 단부로부터 연장되어 상기 제1,2헤더파이프 각각의 헤더의 외주면 가장자리 부분을 협착하는 협착부를 갖는 보강대를 결합시키는 단계; 및

   상기 보강대가 결합된 상태에서 헤더파이프를 브레이징하는 단계를 포함하는 열교환기 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 보강대를 헤더파이프의 형상과 동형으로 형성하여 상부에서 끼운 후 상기 협착부의 끝단부를 본체와 대향하는 방향으로 압착함을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
5. 제 3항에 있어서, 상기 보강대를 헤더파이프의 측방에서 결합한 후 협착부의 끝단부를 본체와 대향하는 방향으로 압착함을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
6. 제 4항 또는 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 보강대의 내측면에 클래드층이 도포됨을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.