KR100574337B1

KR100574337B1 - 열교환기용 방열핀의 제조방법

Info

Publication number: KR100574337B1
Application number: KR1020030083858A
Authority: KR
Inventors: 김기헌
Original assignee: 모딘코리아 유한회사
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2006-04-27
Also published as: KR20050050177A

Abstract

본 발명은, 브레이징후 원소재의 강도를 유지하고 변형을 최소화하여 열교환기의 내구성과 성능을 향상시키면서도 제조 비용을 절감할 수 있는 열교환기용 방열핀의 제조방법을 개시한다.

본 발명의 구성은, 방열핀의 원소재를 롤 포밍 및 패킹하는 과정; 이어서, 롤을 이용하여 상기 방열핀의 산 부위에만 페이스트를 도포하고 건조시키는 과정; 이어서, 상기 방열핀의 피치를 콘트롤하는 과정; 이어서, 상기 방열핀을 커팅하는 과정을 포함하여 이루어는 것을 특징으로 한다.

열교환기, 클래드, 브레이징, 페이스트, 바인더, 방열핀, 건조

Description

열교환기용 방열핀의 제조방법 {Manufacturing Method of Cooling Fin for Heat-Exchanger}

도 1 : 열교환기의 방열핀에 대한 종래의 제조 공정을 나타낸 도면

도 2 : 본 발명에서 페이스트가 도포되는 방열핀을 나타낸 사시도

도 3a 및 도 3b : 본 발명에 따른 방열핀의 제조방법에 대한 실시예들을 나타낸 도면

도 4a 및 도 4b : 본 발명에서 방열핀에 페이스트를 도포하는 방식의 예들을 개념적으로 나타낸 도면

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1,30,300 : 방열핀 1a,30a : 산 부위

10,10'110,110' : 핫롤 20,20', 200,200' : 전기 가열기

100,100' : 보조롤 p : 페이스트

W : 방열핀의 폭

본 발명은 열교환기에 관련된 기술로서, 보다 상세하게는, 열교환기를 구성하는 부품중 열교환기 내의 열을 외부로 방출하는 방열핀을 제조하는 방법에 관한 것이다.

응축기나 증발기와 같은 열교환기는 일반적으로 냉매 튜브와 방열핀으로 이루어진 코어를 중심으로 구성되어 있으며, 여기에 헤더 파이프나 각종 브래킷들이 부가되기도 한다.

이러한 열교환기를 제조함에 있어서, 종래에는 알루미늄으로 이루어진 원소재에 클래드재(clad材)가 포함된 상태에서 플럭스와 함께 브레이징로(brazing furnace)에서 온도 및 속도 등의 분위기를 제어하면서 용접을 행하고 있다.

즉, 냉매의 유로를 형성하고 냉매 가스를 이송시키는 헤더 파이프재와, 냉매 튜브에 접합되어 튜브 벽면에 전달된 열을 발산하는 방열핀재, 그리고 기타 장착용 브래킷의 표면(또는 외피)에 각각 클래드재를 도포하여 용접을 함으로써 열교환기를 제조하고 있다.

특히, 방열핀의 제조는, 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같은 공정에 의한다. 먼저, 코일 상태의 원소재를 언코일링(uncoiling)하여 롤 사이로 통과시킴으로써 산과 골이 형성되도록 포밍(forming)한 뒤, 이를 피치가 없는 형태로 패킹(packing)을 한다. 이어서, 별도의 롤을 이용하여 적정한 피치가 형성되도록 피치 콘트롤링을 한 뒤, 커팅하여 코어 조립 공정으로 보낸다. 이와 같이 적 정한 형태와 피치로 가공되어 코어 조립 공정으로 보내어진 방열핀은, 앞서의 설명과 같이 클래드재가 도포된 상태로 브레이징로에서 냉매 튜브에 용접이 됨으로써 열교환기를 구성하게 된다.

그런데, 이상의 설명과 같은 종래 방열핀의 제조방법에 있어서는, 방열핀의 전 부위에 걸쳐 고가의 클래드재가 도포된 상태에서 브레이징되어 제조가 이루어지기 때문에, 제조 비용이 상승하게 되고, 제조 금형의 수명도 단축되는 문제점이 있다.

최근에는, 재료비의 절감을 위해서 브레이징용 페이스트(paste)를 냉매 튜브에 도포하여 제조하는 방법이 고안되기도 하였으나, 브레이징후에 부식(erosion)이 발생하고 페이스트의 도포막 두께로 인해 코어의 조립이 어려워지는 문제로 인해, 페이스트의 사용이 브래킷류에만 제한적으로 사용되고 있는 실정이다.

한편, 소재에 클래드재가 포함된 상태에서 브레이징하게 되면, 브레이징시에 클래드재가 유동됨으로써, 소재의 두께가 원래보다도 10% 내외로 얇아지게 되어 브레이징후 소재의 강도 저하와 변형으로 인한 불량이 발생하게 되고, 소재의 박육화 설계가 곤란해지며, 결국에는 열교환기의 성능에 악영향을 미치게 되는 문제점도 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 브레이징후 원소재의 강도를 유지하고 변형을 최소화하여 열교환기 의 내구성과 성능을 향상시키면서도 제조 비용을 절감할 수 있는 열교환기용 방열핀의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기용 방열핀의 제조방법은, 방열핀의 원소재를 롤 포밍 및 패킹하는 과정; 이어서, 롤을 이용하여 상기 방열핀의 산 부위에만 페이스트를 도포하고 건조시키는 과정; 이어서, 상기 방열핀의 피치를 콘트롤하는 과정; 이어서, 상기 방열핀을 커팅하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 달리, 본 발명은, 방열핀의 원소재를 롤 포밍 및 패킹하는 과정; 이어서, 상기 방열핀의 피치를 콘트롤하는 과정; 이어서, 롤을 이용하여 상기 방열핀의 산 부위에만 페이스트를 도포하고 건조시키는 과정; 이어서, 상기 방열핀을 커팅하는 과정으로 이루어질 수도 있다.

특히, 상기 방열핀의 산 부위에만 페이스트를 도포하는 과정은, 회전하면서 브레이징용 페이스트를 도포하는 한쌍의 핫롤 사이에 상기 방열핀을 통과시키는 방식에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 페이스트와 핫롤은 70∼100℃의 온도 범위로 가열되어 사용되는 것이 바람직하다.

또, 상기 방열핀의 산 부위에만 페이스트를 도포하는 과정은, 회전하는 제1핫롤과 제1보조롤 사이에 상기 방열핀을 통과시켜 상기 제1핫롤에 의해 상기 방열핀의 한쪽 면에 페이스트가 도포되도록 한 뒤, 이어서 제2핫롤과 제2보조롤 사이에 상기 방열핀을 통과시켜 상기 제2핫롤에 의해 상기 방열핀의 다른 쪽 면에 페이스트가 도포되도록 하는 방식으로 이루어질 수도 있다. 여기서도, 상기 페이스트와 핫롤은 70∼100℃의 온도 범위로 가열되어 사용되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 방열핀에 도포되는 페이스트의 양은 방열핀의 폭(w)방향으로 0.3∼0.7mg/mm로 설정되는 것이 바람직하다.

또, 상기 방열핀의 건조는 냉풍 혹은 열풍에 의해 이루어진다.

이하에서는 바람직한 실시예에 의거하여 본 발명의 구성에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에서는 클래드재가 전혀 포함되지 아니한 원소재를 대상으로 하여 방열핀을 제조하게 되는데, 도 2a에 도시된 바와 같이 방열핀(1)의 산 부위(1a)에만 클래드재와 바인더가 혼합된 페이스트를 도포하여 브레이징되도록 하는 것을 특징으로 하고 있다. 이 때 도포되는 페이스트는 클래드재에 바인더를 첨가하여 액체화한 것으로서, 대상물에 도포된 후 탈락되지 않고 신속하게 건조될 수 있는 형태로 이용된다.

다음에서는, 상기 방열핀과 헤더 파이프 및 브래킷 중에서 특히 방열핀의 제조방법에 대하여 실시 가능한 예를 들어 설명한다.

첫번째 예가 도 3a에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 먼저 방열핀 원소재를 롤 포밍하여 산과 골이 형성된 외관을 성형하고, 이어서 이를 피치가 없는 형태로 패킹한다. 다음 단계로, 롤을 이용하여 방열핀의 산 부위에만 페이스트를 도포한 뒤, 이를 건조시킨다. 이어서, 별도의 롤을 이용하여 적정한 피치가 형성되도록 피치 콘트롤링을 행한 뒤, 커팅을 하여 코어 조립 공정으로 보낸다.

도 3b에 도시되어 있는 두번째 예는, 앞의 첫번째 예와는 달리, 방열핀의 산 부위에 페이스트를 도포하고 건조하는 과정이 피치 콘트롤링 과정의 다음 단계에서 이루어지며, 나머지 과정은 동일하다.

한편, 전술한 과정들 중에서, 방열핀의 산 부위에만 페이스트를 도포하는 과정에 대해서 보다 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같이 두 가지 방법을 들 수 있다.

첫번째로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 한쌍의 핫롤(hot roll : 10,10')에 전기 가열기(20,20')로 가열된 페이스트(p)를 공급할 수 있도록 장치를 한 상태에서, 회전하는 이들 핫롤(10,10') 사이로 방열핀(30)을 통과시킴으로써, 방열핀의 양측 산 부위(30a)에만 페이스트(p)가 도포되도록 하는 것이다.

두번째로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 핫롤(110,110')과 보조롤(100,100')로 구성된 두쌍의 롤들을 지그재그 경로를 이루도록 배치하고, 각각의 보조롤(100,100')에는 전기 가열기(200,200')로 가열된 페이스트(p)를 공급할 수 있도록 장치한 상태에서, 회전하는 두쌍의 롤(100,100',110,110')들 사이로 방열핀(300)을 지그재그식으로 통과시킴으로써, 보조롤(110,110')에 의해 방열핀(300)의 양측 산 부위(300a)에만 페이스트(p)가 도포되도록 하는 것이다. 즉, 회전하는 제1핫롤(110)과 제1보조롤(100) 사이에 방열핀(300)을 통과시켜 제1 핫롤(110)에 의해 방열핀(300)의 한쪽 면에 페이스트(p)가 도포되도록 한 뒤, 이어서 제2핫롤(110')과 제2보조롤(100') 사이에 방열핀(300)을 통과시켜 제2핫롤(110')에 의해 방열핀(300)의 다른 쪽 면에 페이스트(p)가 도포되도록 한다.

한편, 이들 두 가지 예에서, 핫롤과 페이스트는 상온에서 사용하더라도 큰 문제는 없으나, 70∼100℃의 온도로 가열하여 사용하는 것이 페이스트의 응고 및 도포후 건조에 유리하고, 특히 롤과 페이스트의 온도가 95∼100℃일 때 방열핀 가공후의 건조 및 페이스트 응고 방지와 방열핀 생산성에 가장 효과적이다.

또, 방열핀에 도포되는 페이스트의 적정한 양은, 도 2에 도시된 바와 같이, 방열핀의 폭(w) 방향으로 0.3∼0.7mg/mm 범위로 하는 것이 브레이징하는 데에 바람직하며, 특히 0.5mg/mm일 때가 가장 브레이징성이 우수하다.

끝으로, 위의 예들에서, 방열핀을 건조하는 과정은 냉풍이나 열풍 중 어느 것을 사용해도 무방하나, 페이스트의 온도가 70∼100℃의 온도로 가열된 상태의 것을 사용하는 경우에 있어서는 냉풍을 적용하는 것이 보다 효과적이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 방열핀의 산 부위에만 클래드재와 바인더가 혼합된 페이스트를 도포하여 브레이징하기 때문에, 페이스트의 사용량을 최소할 수 있으며, 이에 따라 브레이징시의 부식과 코어 조립시 조립성 저하의 문제점을 해소할 수 있게 된다.

더욱이, 페이스트가 방열핀의 산 부위에 도포된 상태에서 탈락되지 않고 건 조되므로, 종래와 같은 클래드재의 유동으로 인한 브레이징후 소재의 강도 저하와 변형에 따른 불량이 전혀 발생하지 않게 된다.

또, 종래에 클래드재 도포후 브레이징시에 플럭스를 도포하던 과정이 배제되므로, 재료비와 인력 소요 및 공정상의 손실을 저감할 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 열교환기용 방열핀의 제조방법은, 원소재에 클래드재가 포함되지 않은 상태에서 소량의 페이스트를 한정된 용접 부위에만 도포하여 브레이징하게 되므로, 브레이징후 원소재의 강도를 유지하고 변형을 최소화하게 됨으로써, 열교환기의 내구성과 성능을 향상시키는 데에 기여하는 효과가 있다.

또, 페이스트의 사용량이 적고, 종래의 플럭스 도포 과정이 배제됨으로써, 제료비 인력 및 공정이 저감되어 제조 비용의 절감 효과가 있다.

Claims

방열핀의 원소재를 롤 포밍 및 패킹하는 과정;

이어서, 롤을 이용하여 상기 방열핀의 산 부위에만 페이스트를 도포하고 건조시키는 과정;

이어서, 상기 방열핀의 피치를 콘트롤하는 과정;

이어서, 상기 방열핀을 커팅하는 과정을 포함하여 이루어지는 열교환기용 방열핀의 제조방법.
방열핀의 원소재를 롤 포밍 및 패킹하는 과정;

이어서, 상기 방열핀의 피치를 콘트롤하는 과정;

이어서, 롤을 이용하여 상기 방열핀의 산 부위에만 페이스트를 도포하고 건조시키는 과정;

이어서, 상기 방열핀을 커팅하는 과정을 포함하여 이루어지는 열교환기용 방열핀의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 방열핀의 산 부위에만 페이스트를 도포하는 과정은,

회전하면서 브레이징용 페이스트를 도포하는 한쌍의 핫롤 사이에 상기 방열핀을 통과시키는 방식에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 방열핀의 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 페이스트는 70∼100℃의 온도 범위로 가열되어 사용되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 방열핀의 제조방법.
제3항에 있어서,

상기 핫롤은 70∼100℃의 온도 범위로 가열되어 사용되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 방열핀의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 방열핀의 산 부위에만 페이스트를 도포하는 과정은,

회전하는 제1핫롤과 제1보조롤 사이에 상기 방열핀을 통과시켜 상기 제1핫롤에 의해 상기 방열핀의 한쪽 면에 페이스트가 도포되도록 한 뒤, 이어서 제2핫롤과 제2보조롤 사이에 상기 방열핀을 통과시켜 상기 제2핫롤에 의해 상기 방열핀의 다 른 쪽 면에 페이스트가 도포되도록 하는 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 방열핀의 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 페이스트는 70∼100℃의 온도 범위로 가열되어 사용되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 방열핀의 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 핫롤은 70∼100℃의 온도 범위로 가열되어 사용되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 방열핀의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 방열핀에 도포되는 페이스트의 양은 방열핀의 폭(w)방향으로 0.3∼0.7mg/mm인 것을 특징으로 하는 열교환기용 방열핀의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 방열핀의 건조는 냉풍에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 방열핀의 제조방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 방열핀의 건조는 열풍에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 방열핀의 제조방법.