KR100754787B1

KR100754787B1 - 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조

Info

Publication number: KR100754787B1
Application number: KR1020050085698A
Authority: KR
Inventors: 장성만
Original assignee: 알메탈주식회사
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2005-09-14
Publication date: 2007-09-06
Also published as: KR20070031054A

Abstract

본 발명은 융착 면적을 증가시킨 삽입부와 안착부를 분리 제작된 헤더부위 또는 탱크부위에 형성시킴에 따라, 슬릿 가공 성능과 양산성 및 내압성이 뛰어난 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조를 제공하고자 한다.

본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조는 클래드 알루미늄합금 재질과 알루미늄합금 재질을 이용하되, 상기 재질에서 브레이징 가공이 가능하게 선택된 재질로 압출 성형되어 반 중공단면형상(half hollowed sectional shape)을 갖는 탱크부위와; 상기 탱크부위에 합체되어 관체 형상을 형성하고 복수개의 천공된 슬릿을 갖는 헤더부위를 포함하고, 상기 탱크부위와 상기 헤더부위에는 슬라이딩 체결방식으로 상호 교합시켜 브레이징 가공에 의해 합체시키기 위한 안착부와 삽입부가 각각 형성되어 있고, 단수열 파이프 형상 또는 복수열 파이프 형상을 갖고 있다.

헤더탱크, 브레이징, 알루미늄합금, 삽입부, 안착부

Description

고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조{ASSEMBLY STRUCTURE OF HEADER TANK WITH HIGH INNER PRESSURE}

도 1은 본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제1실시예 사시도,

도 2는 본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제2실시예 사시도,

도 3은 본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제3실시예 사시도,

도 4는 본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제4실시예 사시도,

도 5는 본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제5실시예 사시도,

도 6은 본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제6실시예 사시도,

도 7은 제1실시예 내지 제6실시예 중에서 선택된 특징들을 이용한 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제1응용예를 설명하기 위한 사시도,

도 8은 제1실시예 내지 제6실시예 중에서 선택된 특징들을 이용한 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제2응용예를 설명하기 위한 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11, 11a, 11b, 11c, 11d : 탱크부위

12, 12a, 12b, 12c, 12d : 헤더부위

13, 13a, 13b : 슬릿

19 : 중앙 체결부

100 : 안착부

200 : 삽입부

본 발명은 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 증발시, 응축기 등과 같은 열교환장치에 사용되는 것으로서 고압력 이산화탄소 에바포레이터(evaporator)용 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조를 제공하고자 한다.

일반적으로 브레이징 공법과 그의 소재에 대한 대한민국 산업규격에는 KS D 7043이 있고, 브레이징 시트의 피재의 클래드율의 허용차에 대한 상세한 설명은 KS D 7043에 개시되어 있으므로 여기에서 생략될 것이다.

브레이징 공법관련 심재, 피재, 희생양극재는 모두 '알루미늄 합금번호'의 형식으로 구분된다. 알루미늄 합금번호는 'AL'과 숫자 또는 문자로 이루어진 네자리 번호로 표시되고, 첫 번째 두 번째 숫자를 포함한 계열로 호칭된다.

예컨대, 알루미늄합금 또는 클래드 알루미늄합금으로 사용되는 AL3003의 경우, 알루미늄합금 군에서 선택된 AL30계열 중 어느 하나의 알루미늄합금을 의미한다.

희생양극재는 심재와 피재와의 관계에서, 주된 함유량의 심재를 전위차에 의해 피재가 희생하여 심재를 보호한다는 개념 하에 호칭되는 것으로서, 본 발명의 설명에서 심재의 표면에 클래드된 피재를 의미한다.

한편, 자동차는 폐차시 열교환장치에서 냉매가스 또는 응축가스에 해당하는 프레온가스가 발생되며, 이런 프레온가스는 이산화탄소의 1만 6,000배에 달하는 온실효과를 일으키고 있고, 1996년 이후 프레온가스를 대체한 신냉매(HFC)도 이산화탄소보다 온실효과가 1,300배 강한 것으로 알려졌다.

이런 연유로 지구 온난화를 걱정하는 환경단체나 자동차업계에서는 현실적으로 가능한 대체냉매 연구를 진행 중이며, 특히 이산화탄소의 냉방효과를 이용한 기술개발에 노력중이다.

그런데, 앞서 언급한 클래드 알루미늄합금에 적합한 브레이징 공법은 복잡한 구조의 자동차용 응축기, 증발기의 에바포레이터, 헤더탱크, 리시버드라이어 등과 같은 열교환장치에 적용되고 있지만, 이산화탄소용 헤더탱크 등과 같은 고내압 환경의 특수 열교환장치에는 적용된 예가 없는 실정이다.

즉, 이산화탄소를 이용하여 열교환장치에서 냉방효과를 발휘시키기 위해서는, 그의 열교환장치 내에서 현존하는 냉매 내압보다 약 3배 이상의 내부 압력(예 : 100기압 ∼ 120기압)(이하, '고내압'이라 칭함)이 요구되며, 이러한 고내압을 구조적으로 견디면서도 양산성을 겸비한 열교환장치에 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

그러나, 수십 개의 튜브 연결용 슬릿을 천공하면서도, 양산성을 확보함과 함께 내구성 및 고내압을 유지할 수 있는 관체의 제작에는 아래와 같은 문제가 있다.

즉, 이산화탄소를 냉매가스로 이용하는 고내압 헤더탱크는 관체의 상하 직경 이 상대적으로 얇고 좌우 폭이 넓거나 또는 복수열 파이프 형상 구조를 갖고 있기 때문에, 단순 상용화된 헤더탱크의 제조 기술 또는 어셈블리 구조로 제조할 수 없는 상황이다.

특히, 고내압 헤더탱크는 관체의 상하 직경이 상대적으로 얇기 때문에 복수개의 튜브 삽입용 슬릿을 헤더탱크에 형성시키는 것이 어려워, 균일한 천공 품질의 확보가 매우 어렵고, 천공 작업비를 포함한 전체 제작비가 매우 고가인 단점이 있다.

또한, 종래에는 단순히 내압력성을 높이기 위해 일체형 중공축 몸체를 갖는 이산화탄소용 헤더탱크를 제작하려 시도하였다.

그러나, 복수개의 슬릿을 형성하기 위해서는 고내압 헤더탱크의 내부로 일반 천공 가공시에 필요한 공구를 삽입시킬 수 없기 때문에 복수개의 슬릿을 정밀하고 변형 없이 천공하는 것이 불가능한 상태이다.

또한, 정밀 천공 가공, 예컨대 방전 커팅 가공을 이용할 경우 복수개의 슬릿을 일체형 중공축 몸체에 형성시키는 과정에서 헤더탱크의 제조 단가와 제작 시간이 증가되어 헤더탱크의 양산성과 제작경제성이 매우 떨어진다. 비교예로서, 일반 천공 작업은 1만원 정도의 작업비가 소요되나, 방전 커팅 가공의 경우 10만원 이상의 작업비가 소요되고 있는 실정이다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안 출된 것으로서, 융착 면적을 증가시킨 삽입부와 안착부를 분리 제작된 헤더부위 또는 탱크부위에 형성시킴에 따라, 슬릿 가공 성능과 양산성 및 내압성이 뛰어난 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조를 제공하고자 한다.

앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 목적은, 클래드 알루미늄합금 재질과 알루미늄합금 재질을 이용한 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 있어서, 상기 재질에서 브레이징 가공이 가능하게 선택된 재질로 압출 성형되어 반 중공단면형상(half hollowed sectional shape)을 갖는 탱크부위와; 상기 탱크부위에 합체되어 관체 형상을 형성하고 복수개의 천공된 슬릿을 갖는 헤더부위를 포함하고, 상기 탱크부위와 상기 헤더부위에는 슬라이딩 체결방식으로 상호 교합시켜 브레이징 가공에 의해 합체시키기 위한 안착부와 삽입부가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 의해 달성된다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 탱크부위의 저면은 반 원통형상의 곡면으로 형성되어 있고, 상기 헤더부위의 상면은 평활면으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 안착부와 삽입부는 한 쌍씩 탱크부위와 헤더부위의 양측에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 안착부는 상기 탱크부위의 좌측과 상기 헤더부위의 우측에 각각 형성되고, 상기 삽입부는 상기 헤더부위의 좌측과 상기 탱크부위의 우측에 각각 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 목적은, 클래드 알루미늄합금 재질 또는 알루미늄합금 재질을 이용한 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 있어서, 상기 재질에서 브레이징 가공이 가능하게 선택된 재질로 압출 성형되고, 일체형 복수열 파이프 형상 구조를 위해서 복수개의 산부위 또는 적어도 하나의 골부위를 포함한 웨이브형 탱크부위와; 상기 탱크부위에 합체되어 일체형 복수열 파이프 형상 구조의 관체 형상을 형성하고 복수개의 천공된 슬릿을 갖는 웨이브형 헤더부위를 포함하고, 상기 웨이브형 헤더부위와 상기 웨이브형 탱크부위에는 슬라이딩 체결방식으로 상호 교합시켜 브레이징 가공에 의해 합체시키기 위한 안착부와 삽입부가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 의해 역시 달성 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 웨이브형 탱크부위와 상기 웨이브형 헤더부위의 중앙 격벽에서 서로 마주보는 단부는 접촉면적 증가를 위해서 라운드형 요부와 라운드형 돌부 중 어느 하나를 상호 교합 가능하게 면접촉시키고 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 안착부는 'U'자형, 역 'U'자형, 'Y'자형, 역 'Y'자형, 'ㄷ'자형, '

'자형 중 어느 하나의 안착단면형상을 형성하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 삽입부는 상기 안착부에 교합될 수 있는 'ㄴ'자형, '

'자형, 일자형, 'I'자형 중 어느 하나의 삽입단면형상을 형성하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에서 사용되고 이하의 실시예들 및 응용예들에서 언급될 재질은 클래드 알루미늄합금 재질과 알루미늄합금 재질이다.

클래드 알루미늄합금 재질은 알루미늄 합금번호 AL3003, AL3N03, AL3N33, AL3005, AL3N43, AL6951을 포함한 클래드 알루미늄합금 군에서 선택된 1종의 알루미늄합금인 심재와; 상기 심재의 내부 또는 외부에 단면 또는 양면으로 적층 및 합체되는 알루미늄 합금번호 AL4343, AL4045, AL4N43, AL4N45를 포함한 클래드 알루미늄합금 군에서 선택된 1종의 알루미늄합금인 피재로 이루어져 있다.

알루미늄합금 재질은, 알루미늄 합금번호 AL1050, AL1060, AL1070, AL2011, AL2024, AL3003, AL4032, AL5052, AL6061, AL6063을 포함한 AL10계열 내지 AL60계열에서 선택된 어느 하나의 재질이다.

이하, 첨부한 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

제1실시예

도 1은 본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제1실시예 사시도이다.

본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조는 이산화탄소를 냉매가스 또는 응축가스로 사용하는 제1관체(10)의 합체구조를 의미하는 것이다.

제1관체(10) 및 이하 실시예들에서 개시될 모든 다양한 형상의 관체들은 압출 성형 공법에 의해 분리 제작되어 있고 다양한 형상을 갖는 탱크부위(11)와 헤더 부위(12)에 의해 실현된다.

여기서, 탱크부위(11)와 헤더부위(12)의 재질에서는 상술한 바와 같은 클래드 알루미늄합금 재질과 알루미늄합금 재질이 사용된다.

예컨대, 탱크부위(11)는 AL3003 재질과 같은 알루미늄합금을 사용할 수 있고, 헤더부위(12)는 AL3003 재질의 심재의 단면 또는 양면측에 AL4343 재질의 피재를 형성한 클래드 알루미늄합금을 사용할 수 있다. 이 경우, 적어도 탱크부위(11)만이라도 상대적으로 가격이 낮은 알루미늄합금 재질을 사용할 수 있으므로 비교적 경제적이다.

탱크부위(11)와 헤더부위(12)는 압출 성형 공법에 의해서 분리형으로 각각 제작되어 있기 때문에, 복수개의 일자형 슬릿(13)을 헤더부위(12)의 원주면에서 두께 방향으로 관통하게 성형시키는 천공 가공을 효율적으로 수행할 수 있게 해준다.

이후, 탱크부위(11)와 헤더부위(12)는 슬라이딩 체결방식에 의해 결착된 후 브레이징 가공에 의해 합체된다.

탱크부위(11)와 헤더부위(12)는 일측이 개구되어서 반 중공단면형상(half hollowed sectional shape)을 갖는 것이 바람직하다. 예컨대, 도 1과 같이, 탱크부위(11)의 저면은 반 원통형상의 곡면으로 형성된 것이 사용될 수 있고, 헤더부위(12)의 상면은 평활면으로 형성된 것이 사용될 수 있다.

또한, 복수개의 일자형 슬릿(13) 또는 기타 천공 구조(도시 안됨)는 헤더부위(12)에 형성되며, 이는 상하 방향에서 공구의 투입작업이 용이한 통상의 천공 방식에 의해 수행된다.

왜냐하면, 본 발명에서 헤더부위(12)가 폐쇄된 관체가 아닌 반 중공단면형상을 갖기 때문에, 종래 기술에서 언급한 고가이면서 복잡한 방전 커팅 가공이 필요 없게 된다.

또한, 제1관체(10)는 단수열 파이프 형상을 갖고, 양쪽 끝단에 클래드 알루미늄합금 재질의 마개부위(도시 안됨)가 합체될 수 있다.

한편, 슬라이딩 체결방식의 용이한 결착 성능과, 융착 면적 증가에 따른 체결 부위 강성 증가를 위해서, 각각의 탱크부위(11)와 헤더부위(12)는 각각 상호 대응되는 양측변에 안착부(100) 또는 삽입부(200) 중 어느 하나를 형성하고 있다.

예컨대, 도 1에 도시한 바와 같이, 안착부(100)는 탱크부위(11)의 좌측과 우측에서 각각 대향적으로 형성된다.

또한, 삽입부(200)도 해당 안착부(100)에 교합되도록 헤더부위(12)의 좌측과 우측에서 각각 대향적으로 형성된다.

여기서, 안착부(100)는 'ㄷ'자형의 제1안착단면형상을 갖고 있다. 안착부(100)는 제1관체(10) 각각의 측벽에서 제1관체(10)의 축심 바깥쪽으로 각각 돌출되면서도 개구된 부위가 안쪽에 위치한 삽입홈(101)을 형성하고 있다.

또한, 삽입부(200)는 제1관체(10)의 축심 바깥쪽으로 꺾인 '

'자형의 제1삽입단면형상을 갖고 있다. 삽입부(200)는 안착부(100)의 삽입홈(101)에 교합하여 슬라이딩 체결이 가능한 단면크기를 갖는다.

이에 따라, 각각의 헤더부위(12)의 삽입부(200)는 슬라이딩 체결방식에 의해서, 탱크부위(11)의 안착부(100)의 삽입홈(101)을 따라 축방향으로 결착된 후, 브 레이징 가공 과정을 거친다.

이때, 삽입부(200)의 클래드 알루미늄합금의 피재(201)는 땜납 또는 희생양극재로 작용하여 안착부(100)와 전체 표면에 걸쳐 합체됨에 따라, 이산화탄소를 응축가스 또는 냉매로 사용하는 상태의 고내압 환경에서도 균열, 파열 또는 파손 등이 발생되지 않는 내구성을 갖게 된다.

한편, 단순 설계 변경을 통해서, 안착부(100)와 삽입부(200)가 탱크부위(11)와 헤더부위(12) 각각의 좌측 또는 우측에서 교차 슬라이딩 체결방식으로 배치될 수 있다.

예컨대, 앞서 안착부(100)와 삽입부(200)를 한 쌍씩 탱크부위(11) 또는 헤더부위(12)에 배열한 것과 달리 교차 슬라이딩 체결방식을 위해서, 안착부(100)는 상기 탱크부위(11)의 좌측과 상기 헤더부위(12)의 우측에 각각 형성되고, 상기 삽입부(200)는 상기 헤더부위(12)의 좌측과 상기 탱크부위(11)의 우측에 각각 형성될 수 있다.

이런 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 해당하는 제1관체(10)는 압출 성형 공법과 상대적으로 저가인 알루미늄합금의 분리 제작된 탱크부위(11)를 갖고, 슬라이딩 체결방식의 삽입부(200)와 안착부(100)를 결착시킨 후 브레이징 가공 방식으로 합체시킴에 따라, 클래드 알루미늄합금을 모두 사용한 튜브에 비해 매우 경제적이며 천공 가공비를 축소시킬 수 있고, 고온, 고압에 견딜 수 있는 견고성을 갖는다.

제2실시예

도 2는 본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제2실시예 사시도이다.

제2실시예에서의 제2관체(10a)는 원형 중공파이프에 가까운 형상으로서 단일 챔버 공간을 갖고 있고, 배플판(baffle plate)을 개재할 경우 복수 챔버 공간이 형성될 수 있다.

즉, 제2관체(10a)에서 헤더부위(12)는 상부가 반 원통형상으로 형성되어 있다.

또한, 헤더부위(12)에는 상기 반구형상의 곡면기울기에 일치된 복수개의 곡형 슬릿(13a) 등이 형성되어 있다.

제2관체(10a)는 앞서 설명한 제1안착단면형상 또는 제1삽입단면형상 중 어느 하나를 갖는 안착부(100) 및 삽입부(200)에 의해 합체되어 있다.

또한, 제1실시예에서 헤더부위(12)만 클래드 알루미늄합금 재질을 사용한 것과 달리, 제2관체(10a)는 소비자의 요구와 더욱 큰 클래드 체결력 제공을 위해, 모두 클래드 알루미늄합금 재질로 된 탱크부위(11) 및 헤더부위(12)를 사용할 수 있다.

제3실시예

도 3은 본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제3실시예 사시도이다.

제3실시예에서의 제3관체(10b)의 특징은 탱크부위(11)와 헤더부위(12)를 슬 라이딩 체결방식으로 결합시키기 위해 제2안착단면형상 또는 제2삽입단면형상을 갖는 안착부(100) 또는 삽입부(200)를 제공하는 것이다.

예컨대, 안착부(100)는 각각 상향으로 개구된 삽입홈(102)을 형성하되, 제3관체(10b) 각각의 측벽에서 제3관체(10b)의 축심쪽으로 꺾인 다음 상향으로 돌출된 부위(103) 또는 상기 축심의 바깥쪽으로 꺾인 다음 상향으로 돌출된 부위(103') 중 어느 하나를 갖는 'U'자형 또는 'Y'자형의 제2안착단면형상을 갖는다.

또한, 삽입부(200)는 안착부(100)의 제2안착단면형상에 교합되는 것으로서, 해당 삽입홈(102)에 슬라이딩 안착이 가능한 단면크기를 갖는 일자형 또는 'I'자형의 제2삽입단면형상을 갖는다.

또한, 제3관체(10b)의 재질 선택시, 단수열 파이프 형상 제조와 복수 챔버 공간의 복수열 파이프 형상 제조에 따라 달라진다.

단수열 파이프 형상 제조를 위해서는, 헤더부위(12)만을 클래드 알루미늄합금 재질로 갖게 한 후, 슬라이딩 체결방식에 의해 결착시키고, 브레이징 가공한다.

이와 반면, 개별적으로 제작되어 결착되는 것을 의미하는 개별형의 복수열 파이프 형상 구조의 복수열 파이프 형상 제조를 위해서는, 탱크부위(11)와 헤더부위(12) 모두를 클래드 알루미늄합금 재질로 갖게 한다.

이후, 탱크부위(11)가 실선으로 표시한 상기 돌출된 부위(103)를 갖고 있는 경우, 일측 탱크부위(11)의 외측면과 타측 탱크부위의 외표면에는 각각 어떠한 돌출 구조가 없는 상황이므로, 실선으로 표시한 일측 제3관체(10b)와 점선으로 표시한 타측 제3관체(10b')가 마주보게 배치되어 면접촉한 상태로 브레이징 처리장치 내부로 입고될 수 있다.

이런 다음, 브레이징 가공을 수행하는 경우, 각각의 제3관체(10b, 10b')은 적어도 한개 이상 연접하여 견실하게 합체되어 있는 개별 합체형 복수열 파이프 형상으로 되고, 이때 복수개의 챔버 공간들을 갖게 된다.

제4실시예

도 4는 본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제4실시예 사시도이다.

제4실시예에 따른 제4관체(10c)는 클래드 알루미늄합금 재질 또는 알루미늄합금 재질 중에서 브레이징 가공이 가능하게 선택된 재질로서, 탱크부위(11)와 헤더부위(12)를 슬라이딩 체결방식으로 결착시킨 다음 브레이징 가공에 의해 합체시킨 것이다.

여기서, 안착부(100)는 '

'자형의 제3안착단면형상을 갖고 있다. 안착부(100)는 제4관체(10c)의 측벽에서 제4관체(10c)의 축심쪽으로 각각 돌출되면서도 개구된 부위가 바깥쪽에 위치한 삽입홈(101)을 형성하고 있다.

또한, 삽입부(200)는 제4관체(10c)의 축심쪽으로 꺾인 'ㄴ'자형의 제3삽입단면형상을 갖고 있다. 삽입부(200)는 안착부(100)의 삽입홈(101)에 교합하여 슬라이딩 체결이 가능한 단면크기를 갖는다.

이런 안착부(100) 및 삽입부(200) 각각의 제3안착단면형상 또는 제3삽입단면형상의 형상적 특징에 의해서, 제4관체(10c)들도 적어도 한개 이상 연접하여 견실 하게 결합되어 있고, 복수개의 챔버 공간들을 갖는 복수열 파이프 형상으로 제작될 수 있다.

이때, 제4관체(10c)의 탱크부위(11) 및 헤더부위(12)의 측면과; 이런 제4관체(10c)에 연접시킬 다른 제4관체(도시 안됨)의 탱크부위 및 헤더부위(도시 안됨)의 측면 모두가 마주보게 배열된 상태에서 면접촉 및 합체됨에 따라, 더욱 견고한 복수열 파이프 형상 구조를 형성할 수 있고, 외관이 매끄럽고 내압력이 높은 제품이 될 수 있다.

이하, 웨이브형 탱크부위 또는 웨이브형 헤더부위의 결합에 따라 복수열 파이프의 형상이 일체형으로 형성되는 구조를 의미하는 일체형의 복수열 파이프 형상 구조에 관한 제5, 제6, 제7, 제8관체에 대해서 해당 실시예를 통해 설명하도록 하겠다.

제5실시예

도 5는 본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제5실시예 사시도이다.

제5실시예에 따른 제5관체(10d)는 클래드 알루미늄합금 재질 또는 알루미늄합금 재질 중에서 브레이징 가공이 가능하게 선택된 재질로서, 일체형의 복수열 파이프 형상 구조를 위해서 웨이브형 탱크부위(11a)와 웨이브형 헤더부위(12a)를 슬라이딩 체결방식으로 교합시킨 다음 브레이징 가공에 의해 합체시키고 있다.

여기서, 웨이브형 탱크부위(11a)와 웨이브형 헤더부위(12a)는 각각 복수개의 산부위 또는 적어도 하나의 골부위를 포함하여, 이들 산과 골이 일체형으로 폭방향을 따라 형성된 것을 의미한다.

이때, 웨이브형 탱크부위(11a)와 웨이브형 헤더부위(12a)에서의 양측 단부는 제1, 제2, 제5실시예에서 개시한 안착부(100) 또는 삽입부(200)에 관한 'ㄷ'자형의 제1안착단면형상 또는 '

'자형의 제1삽입단면형상을 형성하고 있다.

또한, 웨이브형 탱크부위(11a)와 웨이브형 헤더부위(12a)의 중앙 격벽에서 서로 마주보는 단부는 접촉면적 증가를 위해서 라운드형 요부(301)와 라운드형 돌부(302) 중 어느 하나를 상호 교합 가능하게 면접촉시키고 있음에 따라 견실한 교합 및 브레이징 가공이 수행될 수 있다.

또한, 라운드형 요부(301)와 라운드형 돌부(302)는 두께 방향으로 체결된 리벳(400)에 의해서, 중앙 격벽의 체결력을 더 증가시키고 안전성을 높일 수 있다.

여기서, 리벳(400)은 클래드 알루미늄합금 재질로서 라운드형 요부(301)와 라운드형 돌부(302)에서 두께 방향으로 천공된 리벳 구멍(도시 안됨)에 통상의 스피드 리벳 체결방식 또는 블라인드 리벳 체결방식으로 체결되고, 이후, 브레이징 가공에 의해 라운드형 요부(301)와 라운드형 돌부(302)에 합체된다.

또한, 웨이브형 헤더부위(12a) 각각의 원주에는 축방향을 따라 소정 간격을 유지하는 복수개의 곡형 슬릿(13a, 13b)들이 형성되어 있다.

이런 제5관체(10d)는 웨이브 수에 대응한 복수개의 챔버 공간들을 내부에 형성한다.

예컨대, 웨이브 수가 2개인 경우, 라운드형 요부(301) 및 라운드형 돌부(302)를 포함한 중앙 격벽에 의해서 2열의 챔버 공간이 형성되면서, 결국 제5관체(10d)는 2열의 파이프 형상 구조를 갖게 되고, 웨이브 수 증가분만큼 복수열의 파이프 형상 구조를 형성할 수 있다.

제6실시예

도 6은 본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제6실시예 사시도이다.

제6실시예에 따른 제6관체(10e)는 일체형의 복수열 파이프 형상 구조를 위해서 중앙 격벽(300)을 구비한 웨이브형 탱크부위(11b)를 갖되, 이런 웨이브형 탱크부위(11b)의 상부에 장폭 평활형 헤더부위(12b)를 슬라이딩 체결방식으로 교합시킨 다음 브레이징 가공에 의해 합체시키고 있다.

제6관체(10e)는 클래드 알루미늄합금 재질 또는 알루미늄합금 재질 중에서 브레이징 가공이 가능하게 선택된 재질로 제작된다. 예컨대, 제6관체(10e)의 웨이브형 탱크부위(11b)는 알루미늄합금 재질일 수 있고, 장폭 평활형 헤더부위(12b)는 클래드 알루미늄합금 재질일 수 있다.

또한, 웨이브형 탱크부위(11b)에는 중앙 격벽(300)의 상측 끝단면이 장폭 평활형 헤더부위(12b)의 중앙 체결부(19)의 저면에 면접촉하게 되어 있는 것이 특징이다.

또한, 장폭 평활형 헤더부위(12b)에는 한 쌍의 일자형 슬릿(13)들이 해당 챔버로 관통되게 축방향으로 소정 간격을 유지하면서 형성되어 있다.

또한, 장폭 평활형 헤더부위(12b)와 웨이브형 탱크부위(12b)에서의 양측 단부는 제1, 제2, 제5실시예에서 개시한 안착부(100) 또는 삽입부(200)에 관한 'ㄷ'자형의 제1안착단면형상 또는 '

'자형의 제1삽입단면형상을 형성하고 있다.

한편, 도시되어 있지 않지만, 장폭 평활형 헤더부위(12b)와 웨이브형 탱크부위(12b)에서의 양측 단부는 제3, 제4실시예에서 개시한 안착부(100) 또는 삽입부(200)에 관한 'U'자형, 'Y'자형, '

'자형, 일자형, 'I'자형, 'ㄴ'자형 중에서 선택된 제2, 제3안착단면형상 또는 제2, 제3삽입단면형상을 형성하고 있을 수 있다.

그리고, 안착부(100)가 'ㄷ'자형의 제1안착단면형상을 갖고, 이런 안착부(100)의 삽입홈에 체결될 삽입부(200)가 '

'자형의 제1삽입단면형상으로 제작될 경우에 관해 실제 조립 방법을 예시적으로 언급하고자 한다.

'ㄷ'자형의 안착부(100)에서 끝단에 해당하는 자유단은, 제조 단계에서 수평 방향을 기준으로 상향 45°를 향하게 압출 성형되어서, 삽입부(200)의 조립을 용이하게 한다.

이후, 'ㄷ'자형의 안착부(100)에 '

'자형의 삽입부(200)가 삽입되고, 작업자 또는 소정 가압장치에 의해서, 상향 45°를 향한 안착부(100)의 자유단은 수평 방향을 향하게 압착되어 결국 'ㄷ'자형으로 될 수 있다.

또한, 상기 실시예들 및 하기의 응용예들에서는, 관체 내부에 배플판(500)을 더 구비하여, ① 탱크부위-헤더부위 사이의 체결력 강화, ② 탱크부위-헤더부위 체결 후 배플판 조립 가능, ③ 탱크부위-헤더부위 가조립 상태의 체결 유지 강화, ④ 배플판 정위치 조립 등의 특징을 본 발명에게 제공할 수 있다.

예컨대, 웨이브형 탱크부위(11b) 또는 장폭 평활형 헤더부위(12b)에는 배플판 설치 위치를 기준으로 복수개의 제1, 제2조립구멍(501, 502)이 형성된다.

제1, 제2조립구멍(501, 502) 중 어느 하나는 배플판(500)의 일측 단부에 형성된 단폭의 돌출턱을 안착시키고, 다른 하나는 배플판(500)의 타측 단부에 형성된 장폭의 돌출턱(510)을 안착시킨다.

장폭의 돌출턱(510)은 통상의 기계 가공에 해당하는 코킹(caulking)을 통해서 가고정 및 가조립된다.

여기서, 배플판(500)은 클래드 알루미늄합금 재질로 제작되어, 브레이징 가공을 통해, 웨이브형 탱크부위(11b) 및 장폭 평활형 헤더부위(12b)의 제1, 제2조립구멍(501, 502)에서 기밀하게 합체되어 앞서 언급한 ①, ②, ③, ④ 등의 특징을 본 발명에게 제공하게 된다.

제1응용예

도 7은 제1실시예 내지 제6실시예 중에서 선택된 특징들을 이용한 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제1응용예를 설명하기 위한 사시도이다.

제7실시예에 따른 제7관체(10f)의 탱크부위(11c)와 헤드부위(12c)에 관한 특징을 살펴보면, 탱크부위(11c)의 웨이브 형상의 중앙 내측에서 상향으로 연장된 상단 끝부분에 일자형 또는 'I'자형의 중앙삽입부(310)를 형성하고, 헤더부위(12c)의 중앙 체결부(19)의 저면에서 하향으로 연장된 하단 끝부분에 역 'U'자형 또는 역 'Y'자형의 중앙안착부(320)를 형성하고 있다.

여기서, 탱크부위(11c) 또는 헤드부위(12c)에서, 안착부(100)는 'U'자형, 역 'U'자형, 'Y'자형, 역 'Y'자형, 'ㄷ'자형, '

'자형 중 어느 하나의 안착단면형상을 형성하고 있고, 삽입부(200)는 상기 안착단면형상에 교합될 수 있는 'ㄴ'자형, '

'자형, 일자형, 'I'자형 중 어느 하나의 삽입단면형상을 형성하고 있다.

제2응용예

도 8은 제1실시예 내지 제6실시예 중에서 선택된 특징들을 이용한 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 관한 제2응용예를 설명하기 위한 사시도이다.

제8실시예에 따른 제8관체(10g)에 관한 특징을 살펴보면, 3개열 또는 그이상의 복수열 파이프 형상 구조를 위한 웨이브형 탱크부위(11d)와 웨이브형 헤드부위(12d)를 갖고 있다는 것이다.

여기서, 웨이브형 탱크부위(11d)와 웨이브형 헤더부위(12d)에서 복수개의 중앙 격벽 각각의 단부는 라운드형 돌부(301a), 라운드형 요부(302a), 평면형 단부(301b, 302b), 각형 요부 또는 각형 돌부(도시 안됨) 중 어느 한 쌍을 상호 교합 가능하게 면접촉시키고 있음에 따라 견실한 교합 및 브레이징 가공이 역시 수행될 수 있다.

물론, 탱크부위(11d) 또는 헤드부위(12d)의 양측변에도 역시 축방향을 따라 연장된 안착부(100) 또는 삽입부(200)가 형성되며, 역시 앞서 설명한 안착단면형상 또는 삽입단면형상을 각각 형성하고 있다.

여기서, 안착부(100)의 안착단면형상은 'U'자형, 역 'U'자형, 'Y'자형, 역 'Y'자형, 'ㄷ'자형, '

'자형 중 어느 하나가 선택적으로 사용 가능하고, 삽입부(200)의 삽입단면형상은 상기 안착단면형상에 교합될 수 있는 'ㄴ'자형, '

'자형, 일자형, 'I'자형 중 어느 하나가 선택적으로 사용 가능하다.

본 발명 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조는 고내압 헤더탱크용 관체를 탱크부위와 헤더부위로 분리형으로 제조하여 복수개의 슬릿 가공 성능을 증가시킴과 함께 단수열 파이프 형상, 개별 합체형 복수열 파이프 형상, 일체형의 복수열 파이프 형상의 복수열 고내압 헤더탱크를 양산시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조는 다양한 형태로 개시된 안착부의 안착단면형상과 삽입부의 삽입단면형상을 통한 슬라이딩 체결방식에 의해 교합 및 결착을 용이하게 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조는 안착부의 안착단면형상과 삽입부의 삽입단면형상에 의해 브레이징 가공시 융착 면적을 증가시켜 이산화탄소를 냉매가스 또는 응축가스로 사용할 수 있는 강도 및 내구성을 갖고도 가공비가 저렴한 장점이 있다.

Claims

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이산화탄소를 냉매가스 또는 응축가스로 사용하는 일체형 복수열 파이프 형상 구조의 관체로서 사용되도록 압출 성형되고, 반 중공단면형상(half hollowed sectional shape)을 갖는 웨이브형 탱크부위와;

복수개의 슬릿을 갖고 있고, 상기 웨이브형 탱크부위와 슬라이딩 체결방식으로 상호 교합되고 브레이징 가공에 의해 상기 웨이브형 탱크부위와 합체된 웨이브형 헤더부위를 포함하되;

상기 웨이브형 탱크부위와 상기 웨이브형 헤더부위의 양측에서 상호 대응되는 곳에 'Y'자형, 역 'Y'자형을 포함한 안착단면형상의 안착부; 또는 상기 안착부에 교합될 수 있는 'ㄴ'자형, '
'자형, 'I'자형을 포함한 삽입단면형상의 삽입부를 형성하고 있는 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조에 있어서,

상기 웨이브형 탱크부위가, 알루미늄 합금번호 AL1050, AL1060, AL1070, AL2011, AL2024, AL3003, AL4032, AL5052, AL6061, AL6063을 포함한 AL10계열 내지 AL60계열에서 선택된 어느 하나의 알루미늄합금 재질로 되어 있고,

상기 웨이브형 헤더부위가, 알루미늄 합금번호 AL3003, AL3N03, AL3N33, AL3005, AL3N43, AL6951을 포함한 클래드 알루미늄합금 군에서 선택된 1종의 알루미늄합금인 심재; 상기 심재의 단면 또는 양면측에 형성된 알루미늄 합금번호 AL4343, AL4045, AL4N43, AL4N45를 포함한 클래드 알루미늄합금 군에서 선택된 1종의 알루미늄합금인 피재;를 갖는 클래드 알루미늄합금 재질로 되어 있고,

상기 웨이브형 탱크부위와 상기 웨이브형 헤더부위의 중앙 격벽에서 서로 마주보는 단부를 라운드형 요부 또는 라운드형 돌부로 형성하여 상기 단부에서 두께 방향으로 천공된 리벳 구멍에 리벳을 체결한 것을 특징으로 하는 고내압 헤더탱크의 어셈블리 구조.