KR100422059B1

KR100422059B1 - 열교환기의 헤더파이프 접합방법과 그 접합재

Info

Publication number: KR100422059B1
Application number: KR10-2001-0038124A
Authority: KR
Inventors: 오승택
Original assignee: 위니아만도 주식회사
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2004-03-12
Also published as: KR20030002487A

Abstract

본 발명은 자동차 및 가정용으로 이용되는 에어컨등의 열교환기 콘덴서를 구성하는 튜브와 이 튜브가 결합되는 헤더파이프를 제조함에 있어서, 상기 헤더파이프를 압출수단으로 압출하여 성형하고 이 성형되는 헤더파이프에 튜브를 삽입하는 삽입공을 형성하며, 상기 헤더파이프의 압출시 튜브와 결합되는 부위 및 헤더파이프의 고정부위에 접합재를 코팅하도록 하므로써 상기 헤더파이프와 튜브 및 브라켓트의 접합을 견고하게 하고 상기 부품들의 접합상태가 박리되지 않도록 한 열교환기의 헤더파이프 접합방법과 그 접합재에 관한 것이다.

본 발명은 열교환기의 헤더파이프를 제조함에 있어서, 상기 헤더파이프를 압출수단으로 압출하고, 이 압출되는 헤더파이프의 튜브가 삽입 접합되는 면과 브리켓트가 접합되는 접합면에 접합재를 코팅시키되, 상기 접합재는 Al-Si소재 등의 분말을 와이어 형태로 제조하여 용선으로 만들고 이 용선을 아크방전으로 용융시키면서 압축공기를 분사하여 상기 용융되는 접합재가 상기 헤더파이프의 접합부위에 융착되도록 하며, 상기 용선이 융착된 표면에는 플럭스분말 소재와 고분자 수지의 바인더 분말과, 희석재를 혼합하여 슬러리 상태로 된 혼합재를 상온에서 스프레이 방식으로 점착코팅하여 압출열로 상기 코팅된 희석재를 기화시키고, 상온의 공기 블로윙에 의하여 상기 코팅층을 경화시키며, 상기 코팅층이 형성된 헤더파이프에는 알루미늄 압출과 프레스로 성형되는 브라켓트와 상기 튜브를 조립하여 이들을 브레이징로에서 브레이징하도록 하고, 상기 희석재는 경화과정에서 기화되도록 하며, 상기 고분자 수지 바인더는 브레이징시 플럭스가 용융되는 온도 500-600℃ 바로 전에 분해되면서 기화되어 브레이징로에서 배출되고, 이어서 상기 플럭스가 용융되며 상기 Al-Si소재 등으로 코팅된 접합재가 산화되면서 갈라지는 표면층으로 상기 용융되는 플럭스가 스며들어가게 되고, 상기 브레이징시 상기 접합재가 산화되는 것이 방지되도록 된 것이다.

Description

열교환기의 헤더파이프 접합방법과 그 접합재 {HEADER PIPE CLADDING METHOD OF HEAT EXCHANGER}

일반적으로 에어컨등 으로 이용되는 열교환기의 콘덴서는 헤더파이프에 여러개의 튜브 삽입공을 형성하고 이 삽입공에 상기 냉매흐름용 튜브를 결합시키며, 상기 튜브들의 사이에는 방열을 위한 방열핀을 설치한 상태에서 상기 헤더파이프를 자동차나 에어컨의 본체에 설치되는 브라켓트에 고정시키도록 되어 있었다.

상기와 같이 구성되는 열교환기의 콘덴서를 제조함에 있어서의 종래의 제조방법은 냉매가 흐르는 튜브나 핀을 헤더파이프에 접합하기 위하여 튜브나 핀 또는 헤더파이프의 양면에 클래드를 압연하여 제작하며, 상기 헤더파이프와 결합되는 튜브재는 클래드재가 없는 바(Bare)재를 사용하여 상기 헤더파이프에 튜브와 핀을 조립하고 조립된 이들을 브레이징로에서 브레이징하여 접합하게 되는 데, 이 경우, 상기 헤더파이프 등의 양면은 고가의 클래드재를 사용하면서 한면만이 브레이징이 이루어지게 되므로 클래드재의 낭비를 초래하게 되며, 상기 브레이징 방식중에서도 진공 브레이징 방식을 사용하게 될 때에는 상기 플럭스를 사용하지 않게 되므로 상기 클래드재의 낭비만 있으나, 진공 브레이징 방식은 그 생산속도가 느리기 때문에 현재는 그다지 많이 이용되지 않고 일반적으로 메쉬벨트 타입에다 로안에서 불활성질소를 주입하여 산화를 방지하는 이른 바, 노콜록(Nocolok) 브레이징 방식을 채용하고 있었다.

그러나, 상기와 같은 브레이징 방식은 일부 로 안에 PPM단위로 공기중의 산소가 유입되기 때문에 브레이징 할 때 알루미늄 표면에 형성되는 산화막이 산화막 밑면의 알루미늄과 열팽창 계수차가 형성되고 이 때문에 산화막이 깨질 때 깨진 밑면이 산화되지 않도록 플럭스를 열교환기 튜브와 핀등을 조립한 후 물과 플럭스를 섞은 액을 열교환기에 임의로 샤워식으로 브레이징 전에 뿌려 도포해야만 하는 결점이 있었다.

또, 상기와 같은 제조방법은 브레이징로에 들어가 접합재의 산화방지 및 접합재의 알루미늄 성분과 Si성분 흐름성을 향상시켜 약간의 산소가 PPM단위로 존재하더라도 노콜록 브레이징로에서도 브레이징할 수 있게 하여 브레이징하지만, 혼합된 물과 플럭스가 접합되어야 할 부위가 아닌데도 많은 물기 때문에 플럭스 소모량이 많게 되고 플럭스가 군데 군데 접합성이 약한 상태로 알루미늄 심재에 붙어 있기 때문에 제품의 외관이 깨끗하지 않으며, 상기 불완전 플럭스가 열교환기의 가동이 오래될 경우, 상기 불완전 플럭스가 에어컨 가동시 습기가 항상 존재하는 상태에서 분진으로 떨어져 에어컨을 사용하는 인체에 유해물질이 무의식적으로 흡입되며, 플럭스가 접합부가 아닌 핀과 튜브에 묻어 있을 경우, 에어컨 통풍저항으로 작용하여 제품의 성능을 저하시키게 되는 폐단이 있었다.

또한, 물과 플럭스가 브레이징 전에 임의로 조립된 열교환기 부분품에 많이 뿌려지기 때문에 플럭스의 불소성분과 물이 로 안으로 들어가 브레이징하는 동안에부식성을 강하게 하므로써 그 양이 많기 때문에 로 안의 부품을 부식시켜 수명을 단축시키게 되고, 브레이징 지그에 의하여 열교환기가 조립된 상태에서 플럭스가 열교환기에 임의로 물과 함께 스프레이 도포된 후, 브레이징될 경우 접합부위가 아닌 부위에 과도하게 도포된 플럭스가 지그와 열교환기의 결합면에 용융상태로 스며들게 되며 이에 따라 상기 열교환기를 로에서 인출할 때 상기 플럭스가 응고된 상태에서 지그를 분리해야 하므로 상기 응고된 플럭스가 분리되면서 열교환기에 지그 자국이 형성되고, 심할 경우에는 열교환기와 지그가 달라붙는 문제가 발생되어 브레이징된 열교환기를 폐기해야 하는 폐단이 있었다.

또 다른 종래의 열교환기 접합재 제조방법은 열교환기의 접합 부분품에 압연 클래드를 사용하지 않고 접합할 부품 한쪽면에, 접합재와 플럭스 분말과 바인더 수지, 희석제를 슬러리 상태로 만들고 이들을 상온 상태에서 접합할 부위에 스프레이 방식으로 도포한 후 바인더 건조로를 통과시키면서 상기 바인더를 경화시키고, 열교환기를 조립한 상태에서 이를 물과 플럭스의 도포공정을 삭제하고, 브레이징로에 장입하여 바인더는 브레이징 온도 이전에 기화시키고 접합재와 플럭스가 브레이징되되도록하여 열교환기의 부품을 접합시키는 방법으로 되어 있으나, 이는 배합 슬러리 상태를 만들 때 희석재가 기화되면서 악취가 발생하게 되고 상기 경화시 일부 바인더의 기화 희석재의 완전기화로 인체에 해로운 유해성분이 발생되며 브레이징시 바인더가 분해되어 일부는 기화되고 일부는 탄소로 접합부에 남아 있어 일부 브레이징이 되지 않는 부위가 발생되며, 로 안에 탄소가 존재하면서 제품에 상기 탄소가 고착되는 결점이 있었다.

또, 상기의 점을 고려하여 안출된 또 다른 종래의 기술로는 인지된 Si분말과 플럭스분말을 혼합한 후, 바인더로 수지분말을 혼합하고 희석제 용매로 슬러리 상태로 혼합하며, 이를 상온에서 알루미늄 부품에 코팅된 부위에 상온 슬러리 코팅을 한 후, 상온에서 스프레이 분사장치에 의하여 코팅 또는 롤링방식으로 코팅, 또는 딥핑(Dipping)방식으로 코팅하여 상기 희석제를 약간의 온도로 올려 기화시키고 브레이징 과정에서 바인더를 분해 기화시킨 후 플럭스와 Si소재가 결합재로 코팅하는 방식인 바, 이는 코팅재층 단면으로 볼 때 코팅재 중간 중간에 결합재와 희석재가 들어가 있기 때문에 이 두 소재가 분해 기화되어 결합재 Si와 플럭스 량, 접합재층의 밀도가 낮게 되고 이에 따라 코팅층의 접합력이 약하게 되면서 접합율이 저하되는 문제가 있었으며, 상기 희석제의 량이 많기 때문에 이 희석재가 기화될 경우 공정상 악취가 발생되고 로 안에서 수지의 기화량이 많게 되어 브레이징로의 청결상태가 불량하게 되며 이에 따라 로 머플(Muffle)을 오래 사용할 수 없게 되는 점등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명은 자동차 및 가정용으로 이용되는 에어컨등의 열교환기 콘덴서를 구성하는 튜브와 이 튜브가 결합되는 헤더파이프를 제조함에 있어서, 상기 헤더파이프를 압출수단으로 압출하여 성형하고 이 성형되는 헤더파이프에 튜브를 삽입하는 삽입공을 형성하며, 상기 헤더파이프의 압출시 튜브와 결합되는 부위 및 헤더파이프의 고정부위에 접합재를 코팅하도록 하므로써 상기 헤더파이프와 튜브 및 브라켓트의 접합을 견고하게 하고 상기 부품들의 접합상태가 박리되지 않도록 한 열교환기의 헤더파이프 접합방법과 그 접합재를 제공하려는 것인바, 이를 이하에서 첨부한 도면과 실시 예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 실시예의 접합재 도포방식을 나타내는 구성도

도 2는 본 발명 실시예의 접합재 분사수단을 나타내는 구성도

도 3은 본 발명 실시예의 접합재 용융상태를 나타내는 구성도

도 4는 본 발명 실시예에 의하여 접합재가 코팅되는 과정을 나타내는 공정도

도 5는 본 발명 실시예의 액 슬러리 공급상태를 나타내는 구성도

<도면의주요부분에대한부호의설명>

1 : 전원공급부

2,3 : 용선

4 : 용융부

5 : 압축기

6 : 슬러리 용기

본 발명은 열교환기의 헤더파이프를 제조함에 있어서, 상기 헤더파이프를 압출수단으로 압출하고, 이 압출되는 헤더파이프의 튜브가 삽입 접합되는 면과 브리켓트가 접합되는 접합면에 접합재를 코팅시키되, 상기 접합재는 Al-Si소재 등의 분말을 와이어 형태로 제조하여 용선으로 만들고 이 용선을 전원공급부(1)의 상부에 와이어 형태로 된 상기 용선(2)(3)을 릴상으로 설치하며, 이들 용선(2)(3)들에는 상기 전원공급부(1)에서의 전원을 인가하여 용선들의 접촉에 따라 아크방전이 이루어지도록 하고, 상기 용선(2)(3)들의 선단 용융부(4)에는 압축기(5)에서 발생되는 압축공기를 분사하여 상기 용융되는 접합재인 용선(2)(3)을 분사하도록 하면서 상기 접합면에 융착되도록 한다.

상기 용선이 융착된 표면에는 플럭스(KAlF4, CSAlF4)분말 소재와 고분자 수지의 바인더 분말과, 희석재를 혼합하여 슬러리 상태로 된 혼합재를 상온에서 스프레이 방식으로 점착코팅하여 압출열로 상기 코팅된 희석재를 기화시키고, 상온의 공기 블로윙에 의하여 상기 코팅층을 경화시키며, 또, 상기 경화시켜 코팅된 헤더파이프는 브라켓트를 알루미늄 소재로 압출 성형하여 조립하며 상기 헤더파이프와 압출튜브가 삽입될 구멍에는 튜브가 삽입되어 닿는 부분에 상기 접합재가 밀려 붙어 있도록 할 수 있으며, 상기 코팅층이 형성된 헤더파이프에는 알루미늄 압출과 프레스로성형되는 브라켓트와 상기 튜브를 조립하여 이들을 브레이징로에서 브레이징하게 된다.

또, 상기 용선이 융착된 표면에는 플럭스분말 소재와 고분자 수지의 바인더 분말과, 희석재를 혼합하여 슬러리 상태로 된 혼합재를 상온에서 스프레이 방식으로 점착코팅하도록 함에 있어서는, 상기 슬러리 용기(6)를 소재의 이송부분의 상하에 구비하고 이 상하로 구비된 슬러리 용기(6)에서 슬러리가 상호 순환되도록 하면서 상기 소재에 스프레이방식으로 점착되도록 할 수도 있도록 된 것이다.

상기와 같이 브레이징로에서 브레이징을 하게 되면, 상기 희석재는 경화과정에서 기화되며, 상기 고분자 수지 바인더는 브레이징시 플럭스가 용융되는 온도 500-600℃ 바로 전에 분해되면서 기화되어 브레이징로에서 배출되고, 이어서 상기 플럭스가 용융되며 상기 Al-Si소재 등으로 코팅된 접합재가 산화되면서 갈라지는 표면층으로 상기 용융되는 플럭스가 스며들어가게 되고, 상기 브레이징시 상기 접합재가 산화되는 것이 방지되도록 하면서 접합재의 유동성을 향상시키게 되는 것이다.

또, 상기 접합재는 Al-Si소재 뿐만아니라 Si소재, Si-Zn소재, Al-Zn소재, Al-Si-Zn소재, Al-Sn소재, Si-Sn소재, Al-Sn소재, Sn-P-Ni합금원소로 이루어진 소재등을 선택적으로 이용할 수 있도록 된 것이다.

또, 상기 접합재층은 1㎛내지 5㎝의 두께로 하고, 상기 혼합재층은 1㎛내지 5㎝의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 알루미늄 제품의 브레이징 접합재 제조방법에 있어서, 접합재를 Al-Si소재분말 등을 와이어 형태로 형성하고, 이 와이어 형태의 두 용선을 전원공급부(1)의 상부에 릴상으로 설치하며, 이들 접합재(2)(3)들에는 상기 전원공급부(1)에서의 전원을 인가하여 아크방전이 이루어지도록 하되, 상기 접합재(2)(3)들의 선단 용융부(4)에는 압축기(5)에서 발생되는 압축공기를 분사하여 상기 아크방전으로 용융되는 접합재(2)(3)를 압축공기로 분사하면서 코팅하고자 하는 헤더파이프의 접합부 표면에 코팅이 이루어지도록 한 것으로 상기 열교환기의 헤더파이프를 압출수단으로 압출하고, 이 압출되는 헤더파이프의 튜브가 삽입 접합되는 면과 브라켓트가 접합되는 접합면에 상기 접합재를 상기한 방법으로 코팅시키게 된다.

상기 접합재가 헤더파이프에 코팅된 상태에서 이의 표면에 플럭스(KAlF4, CSAlF4)분말 소재와 고분자 수지의 바인더 분말과, 희석재를 혼합하여 슬러리 상태로 된 혼합재를 상온에서 스프레이 방식으로 점착코팅하여 압출열로 상기 코팅된 희석재를 기화시키고, 상온의 공기 블로윙에 의하여 상기 코팅층을 경화시킨 상태에서 상기 코팅층이 형성된 헤더파이프에는 알루미늄 압출과 프레스로 성형되는 브라켓트와 상기 튜브를 조립하여 이들을 브레이징로에서 브레이징하게 되며, 상기와 같이 브레이징로에서 브레이징을 할 때, 상기 희석재는 경화과정에서 기화되고, 상기 고분자 수지 바인더는 브레이징시 플럭스가 용융되는 온도 500-600℃ 바로 전에 분해되면서 기화되어 브레이징로에서 배출되며, 이어서 상기 플럭스가 용융되면서 상기 Al-Si소재로 코팅된 접합재가 산화되면서 갈라지는 표면층으로 상기 용융되는 플럭스가 스며들어가게 되고, 상기 브레이징시 상기 접합재가 산화되는 것이 방지되도록 하면서 접합재의 유동성을 향상시키게 되는 것이다.

또, 상기 용선이 융착된 표면에는 플럭스분말 소재와 고분자 수지의 바인더 분말과, 희석재를 혼합하여 슬러리 상태로 된 혼합재를 상온에서 스프레이 방식으로 점착코팅하도록 함에 있어서는, 상기 슬러리 용기(6)를 소재의 이송부분의 상하에 구비하고 이 상하로 구비된 슬러리 용기(6)에서 슬러리가 상호 순환되도록 하면서 상기 소재에 스프레이방식으로 점착되도록 하게 되면, 상기 슬러리의 공급이 원활히 이루어지게 할 수 있도록 된 것이다.

또한, 상기 접합재는 Al-Si소재 뿐만아니라 Si소재, Si-Zn소재, Al-Zn소재, Al-Si-Zn소재, Al-Sn소재, Si-Sn소재, Al-Sn소재, Sn-P-Ni합금원소로 이루어진 소재등을 선택적으로 이용할 수 있도록 된 것으로 이들 접합재 소재에 의하여 상기 접합부위를 견고하게 할 수 있고, 상기 접합재층을 1㎛내지 5㎝의 두께로 하고, 상기 혼합재층은 1㎛내지 5㎝의 두께로 형성하므로써 상기 접합부위의 접합상태가 양호하게 될 수 있는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 상기와 같이 열교환기의 콘덴서의 부품으로 이용되는 헤더파이프에 상기 튜브와 브라켓트를 브레이징으로 접합하도록 함에 있어서, 상기 접합재를 와이어 형태로 형성하여 이들을 용선으로 하고, 상기 와이어 형태의 접합재에 전원을 인가하여 용융시키며 스프레이에 의한 분사압력으로 융착되도록 하여 코팅층이 형성되도록 하므로써 상기 접합재에 의한 코팅작업이 용이하게 되면서 코팅층을 확실하게 형성할 수 있게 된다.

또, 상기 접합재의 코팅층에 슬러리 상태의 혼합재를 코팅하고, 상기 슬러리 상태의 혼합재중 플럭스가 상기 접합재의 코팅층이 산화될 때 갈라지는 틈으로 스며들게 하므로써 상기 접합재층의 산화를 방지하게 되며, 접합재의 유동성을 향상시킬 수 있고, 상기 접합재의 접합력이 우수하게 되므로 열충격등에 의한 박리현상이 발생되지 않는 점등의 특징을 지닌 것이다.

Claims

열교환기의 헤더파이프를 제조함에 있어서, 상기 헤더파이프를 압출수단으로 압출하고, 이 압출되는 헤더파이프의 튜브가 삽입 접합되는 면과 브라켓트가 접합되는 접합면에 접합재를 코팅시키되, 상기 접합재는 Al-Si소재 등의 분말을 와이어 형태로 제조하여 용선으로 만들고 이 용선을 아크방전으로 용융시키면서 압축공기를 분사하여 상기 용융되는 접합재가 상기 헤더파이프의 접합부위에 융착되도록 하며, 상기 용선이 융착된 표면에는 플럭스분말 소재와 고분자 수지의 바인더 분말과, 희석재를 혼합하여 슬러리 상태로 된 혼합재를 상온에서 스프레이 방식으로 점착코팅하여 압출열로 상기 코팅된 희석재를 기화시키고, 상온의 공기 블로윙에 의하여 상기 코팅층을 경화시키며, 상기 코팅층이 형성된 헤더파이프에는 알루미늄 압출과 프레스로 성형되는 브라켓트와 상기 튜브를 조립하여 이들을 브레이징로에서 브레이징하도록 됨을 특징으로 하는 열교환기의 헤더파이프 접합방법.
제1항에 있어서, 상기 경화시켜 코팅된 헤더파이프는 브라켓트를 알루미늄 소재로 압출 성형하여 조립하며 상기 헤더파이프와 압출튜브가 삽입될 구멍에는 튜브가 삽입되어 닿는 부분에 상기 접합재가 밀려 붙어 있도록 함을 특징으로 하는 열교환기의 헤더파이프 접합방법.
제1항에 있어서, 상기 희석재는 경화과정에서 기화되도록 하며, 상기 고분자 수지 바인더는 브레이징시 플럭스가 용융되는 온도 500-600℃ 바로 전에 분해되면서 기화되어 브레이징로에서 배출되고, 이어서 상기 플럭스가 용융되며 상기 Al-Si소재등으로 코팅된 접합재가 산화되면서 갈라지는 표면층으로 상기 용융되는 플럭스가 스며들어가게 되고, 상기 브레이징시 상기 접합재가 산화되는 것이 방지되도록 함을 특징으로 하는 열교환기의 헤더파이프 접합방법.
제1항에 있어서, 상기 용선이 융착된 표면에는 플럭스분말 소재와 고분자 수지의 바인더 분말과, 희석재를 혼합하여 슬러리 상태로 된 혼합재를 상온에서 스프레이 방식으로 점착코팅하도록 함에 있어서는, 상기 슬러리 용기를 소재의 이송부분의 상하에 구비하고 이 상하로 구비된 슬러리 용기의 슬러리가 상호 순환되도록 하면서 상기 소재에 스프레이방식으로 점착되도록 함을 특징으로 하는 열교환기의 헤더파이프 접합방법.
삭제
삭제
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 플럭스분말 소재는 CSAlF4소재로 이루어짐을 특징으로 하는 열교환기의 헤더파이프 접합방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 접합재는 Al-Sn소재로 이루어지도록 함을 특징으로 하는 열교환기의 헤더파이프 접합방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 접합재는 Si-Sn소재로 이루어지도록 함을 특징으로 하는 열교환기의 헤더파이프 접합방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 접합재는 Al-Sn소재로 이루어지도록 함을 특징으로 하는 열교환기의 헤더파이프 접합방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

상기 접합재는 Sn-P-Ni합금원소로 이루어지도록 함을 특징으로 하는 열교환기의 헤더파이프 접합방법.