KR100854572B1 - 플라스틱 열교환기의 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱 열교환기 및 그의 제조방법에 관한 것으로 대량생산과 비용절감을 동시에 만족시킬 수 있는 플라스틱재질의 열교환기를 제조함에 있어, 열교환기 관과 헤더의 견고한 결합을 통해 냉매의 기밀성을 유지하기 위한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 플라스틱 열교환기 관과 헤더의 접합부를 열융착지그로 용융 압착시키는 것을 특징으로 하는 플라스틱 열교환기의 제조방법 및 상기 제조방법에 의해 제조된 플라스틱 열교환기를 제공하여 플라스틱 열교환기 관과 헤더를 견고하게 결합함으로서 냉매 누설에 대한 신뢰성을 확보하고, 플라스틱 열교환기를 손쉽게 생산할 수 있게 함으로서 플라스틱 열교환기의 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있게 한다.

열교환기, 플라스틱, 냉매, 융착지그, 열융착

Description

플라스틱 열교환기의 및 그의 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR PLASTIC HEAT EXCHANGER}

도 1은 종래 금속 재질 열교환기의 구조도

도 2는 본 발명의 플라스틱 열교환기 관의 사시도

도 3은 본 발명의 헤더와 헤더캡의 사시도

도 4는 본 발명의 헤더의 접합부의 사시도 및 단면도

도 5는 본 발명의 융착지그의 사시도

도 6은 본 발명의 플라스틱 열교환기의 조립도

도 7은 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 플라스틱 열교환기의 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 냉매 입구관　　　　　 2 : 냉매 출구관　　　　　 　　　　　 3 : 열교환기 핀

4 : 동 열교환기 관　　　5 : 플라스틱 열교환기 관　　 6 : 헤더

6a : 융착비드　　　　　　　　6b : 용융물유입홈부　　　　　　　 7 : 헤더캡

8 : 열융착지그　　　　　　 8a : 삽입부　　　　　　　　　　　　　　　 8b : 몸통부

8c : 융착부　　　　　　　　　 8d : 융착골

본 발명은 플라스틱 열교환기 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라스틱 열교환기의 열교환기 관을 헤더에 결합함에 있어, 열교환기 관과 헤더의 접합부를 융착부 및 융착골을 포함하는 열융착지그(Jig)를 통해 동시에 용융 압착시켜 냉매 누설에 대한 신뢰성을 확보함으로서, 금속 재질의 열교환기와 동등 이상의 열교환 성능을 가지면서도 가격이 저렴하고 제조 공정이 간단하여 양산에 의한 대량 생산이 가능할 수 있도록 한 플라스틱 열교환기 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기는 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매 입구관(1)과 냉매 출구관(2)으로 이루어지는 금속 열교환기관 외부에 열교환기 핀(Fin, 3)을 부착하여 열전달을 향샹시키고, 금속 열교환기관의 좌,우측에는 금속 재질의 헤더가 장착되어 열교환기를 고정시킬 수 있게 구성되는 것으로서, 상기 기술에 의한 열교환기는 알루미늄 합금, 동 등의 고가의 금속재료로 제조되고 열교환기 제작에 필요한 공정이 복잡하여 생산시간 및 비용이 많이 소요되고, 그로인해 양산화를 통한 대량 생산이 이루어지지 않고 있는 문제점이 있었다.

한편, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로 제안된 국내 등록특허공보 제10-0366430호(명칭 : 플라스틱 열교환기의 관군헤더 접합방법)에는, 열교환기의 재질을 플라스틱으로 하고 관과 헤더를 역삼각형태의 열융착 성형금형으로 융착시켜 플라스틱 열교환기를 제조하는 방법을 제안하고 있으나, 이는 냉매기밀성 확 보를 위한 관과 헤더의 용융에 의한 형태변형 등의 결합이 아닌 열융착 성형금형의 열을 통해 관과 헤더부를 단순접합시키는 방법만을 제안하고 있어, 열교환기에서 필수적으로 요구되는 냉매의 기밀성 유지등의 문제점을 해결하지 못할 뿐만아니라 그로인해 냉동사이클의 응축기 냉매압을 유지하지 못하여 냉동사이클이 제대로 이루어지지 않아 열교환기의 냉동성능이 떨어지는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 특히 플라스틱 열교환기의 열교환기 관을 헤더에 결합함에 있어, 열교환기 관과 헤더의 접합부를 융착부 및 융착골을 포함하는 열융착지그를 통해 동시에 용융 압착시켜 냉매 누설에 대한 신뢰성을 확보함으로서, 금속 재질의 열교환기와 동등 이상의 열교환 성능을 가지면서도 가격이 저렴하고 제조 공정이 간단하여 양산에 의한 대량 생산이 가능할 수 있도록 한 플라스틱 열교환기 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압출방식에 의해 플라스틱 열교환기 관을 형성하는 관형성단계와, 플라스틱 열교환기 관을 헤더에 결합하는 관결합단계와. 헤더와 결합된 플라스틱 열교환기 관을 열에 의해 접합시키는 열융착단계와, 플라스틱 열교환기 관이 접합된 헤더에 헤더캡을 결합시키는 헤더캡결합단계를 포함하는 플라스틱 열교환기의 제조방법에 있어서, 상기 열융착단계에서 헤더와 결 합된 플라스틱 열교환기 관을 열에 의해 용융압착시키기 위해 플라스틱 열교환기 관과 헤더의 접합부를 열융착지그로 용융 압착시켜 접합하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 열교환기의 제조방법이다.

상기의 본 발명의 특징에 의한 플라스틱 열교환기의 제조방법에서 헤더와 플라스틱 열교환기 관의 접합부는, 플라스틱 열교환기 관과 열에 의해 동시에 용융되어 그 결합을 더욱 견고히 하는 융착비드와, 상기 플라스틱 열교환기 관과 헤더의 접합부가 용융된 용융물이 유입되는 용융물유입홈부가 융착비드의 외주면을 따라 형성됨으로서, 열융착지그에 의해 플라스틱 열교환기 관과 헤드의 견고한 결합을 할 수 있게 하며, 그로인해 냉매의 기밀성을 유지할 수 있게 구성 할 수 있다.

또한, 상기의 용융물유입홈부는, 용융물의 누설방지를 위한 소정의 폭(w)과 용융물의 견고한 접합과 접합 후의 형태를 형성하기 위한 소정의 각도(θ)를 가지도록 제작 할 수 있다.

상기의 각 실시예에서 열융착지그는, 플라스틱 열교환기 관으로의 원활한 삽입을 위해 원뿔형으로 제작된 삽입부와, 열에 의한 융착시, 플라스틱 열교환기 관의 내부 형상을 유지하기 위하여 플라스틱 교환기 관의 내경과 대응되는 외경을 가진 원통형의 몸통부가 상기 삽입부와 일체형으로 형성되며, 융착비드와 플라스틱 열교환기 관이 용융된 용융물이 용융물유입홈부에 원활히 유입될 수 있도록 몸통부의 상부에서 일정한 각도로 경사지게 형성되는 융착부와, 용융물유입홈부를 따라 접합하여 상기 용융물의 누설을 방지하며 접합 후의 형태를 형성하기 위한 융착골을 포함하는 형태로 구성 할 수 있다.

또한 본 발명은 상기 헤더의 접합부와 접합하여 열에 의해 상기 열교환기 관의 끝단과 함께 용융되는 융착비드와, 상기 융착비드의 외주면을 따라 형성되어 용융된 용융물이 유입되는 용융물유입홈부를 포함하여 제작되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 열교환기이다.

상기 또 다른 본 발명의 특징에 의한 플라스틱 열교환기의 열융착지그는 원뿔형으로 제작된 삽입부와, 열교환기 관의 내경과 대응되는 외경을 가진 원통형의 몸통부와, 상기 몸통부의 상부에서 일정한 각도로 경사지게 형성되는 융착부와, 상기 헤더의 용융물유입홈부를 따라 접합하여 용융물의 누설을 방지하는 융착골을 포함하여 구성할 수 있다.

상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로서 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 그 작용 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 플라스틱 열교환기 관의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 헤더와 헤더캡의 사시도로서, 압출방식에 의해 형성된 플라스틱재질의 열교환기 관(5)과 시출방식에 의해 형성한 헤더(6)와 헤더캡(7)을 나타내고 있다. 즉, 본 발명의 플라스틱 열교환기 관(5)은 압출방식에 의해 성형되는 것으로서, 압출방식은 압출기에 원료를 공급하고 원하는 형태의 내경을 가진 금형에서 밀어내어 일정한 모양의 단면을 가진 연속체로 변환하는 성형법으로서, 제품을 대량생산함에 있어 적합하며 다양한 모양으로 형성할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기의 헤더(6)와 헤더캡(7)은 사출방식에 의해 성형되는 것으로서, 원하는 형태의 사출틀 즉, 사출금형을 제작하고 그 안에 용융된 플라스틱 등의 수지를 주입시킨 후 응고시켜 생산하는 것으로서, 생산단가가 저렴하고 대량생산에 유리한 장점이 있다.

도 4는 본 발명의 헤더의 접합부의 사시도 및 단면도이며, 도 5는 본 발명의 융착지그의 사시도로서, 플라스틱 열교환기 관(5)이 헤더(6)의 접합부서 용융되기전 결합된 상태와 열융착지그(8)에 의해 용융 및 융착되는 과정과 열융착지그(8)의 세부구성을 나타내고 있다. 즉, 본 발명의 플라스틱 열교환기 및 그의 제조방법의 열교환기 관을 헤더에 결합하는 관결합단계(B)와. 헤더와 결합된 열교환기 관을 열에 의해 용융압착시키는 열융착단계(C)를 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 관결합단계(B)와 열융착단계(C)에서는 압출방식에 의해 형성된 플라스틱 열교환기 관(5)을 사출방식에 의해 형성된 헤더(6)의 접합부에 결합 후, 그 접합부를 열융착지그(8)로 동시에 녹이며 압착함으로서 플라스틱 열교환기 관(5)과 헤더(6)를 완전하게 열융착시키게 된다.

상기 헤더(6)의 접합부는, 플라스틱 열교환기 관(5)과 열에 의해 동시에 용융되는 융착비드(6a)가 형성되어, 열융착지그(8)에 의한 용융시 그 결합을 더욱 견고히 하게 한다. 상기의 과정에서 플라스틱 열교환기 관(5)과 헤더(6)의 접합부가 용융된 용융물은 헤더(6)의 접합부에서 융착비드(6a)의 외주면을 따라 형성된 용융물유입홈부(6b)에 유입되게 되는데, 후술되어질 열융착지그(8)의 융착부(8c)에 의해 안내되어 원활하게 유입되며, 용융물유입홈부(6b)를 따라 접합하는 열융착지 그(8)의 융착골(8d)에 의해 상기 누설이 방지되고 접합 후의 형태를 형성할 수 있게 되어 플라스틱 열교환기 관과 헤드의 견고한 결합을 할 수 있게 하며, 그로인해 냉매의 기밀성을 완벽하게 유지할 수 있게 구성된다.

또한, 상기의 용융물유입홈부(6b)는, 도 4에 도시된 바와같이, 용융물의 누설방지를 위한 소정의 폭(w)과 용융물의 견고한 접합과 접합 후의 견고한 형태를 형성하기 위한 소정의 각도(θ)를 가지게 제작하는 것이 바람직하다.

상기의 플라스틱 열교환기 관(5)과 헤더(6)의 접합부를 동시에 열융착 시키는 열융착지그(8)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 삽입부(8a), 몸통부(8b), 융착부(8c), 융착골(8d)이 일체형으로 형성되어 있으며, 삽입부(8a)는 플라스틱 열교환기 관(5)과 헤더(6)의 접합부의 열융착시, 플라스틱 열교환기 관(5)으로의 원활한 삽입을 위해 원뿔형으로 제작되며,

몸통부(8b)는, 열에 의한 융착시, 플라스틱 열교환기 관(5)의 내부 형상을 유지하기 위하여 플라스틱 교환기 관(5)의 내경과 대응되는 외경을 가진 원통형의 형성되고,

융착부(8c)는, 헤더(6)접합부의 융착비드(6a)와 플라스틱 열교환기 관(5)이 용융된 용융물이 용융물유입홈부(6b)에 원활히 유입될 수 있도록 하기 위해 몸통부(8b)의 상부에서 용융물유입홈부(6b)방향으로 경사지게 형성되며, 경사각도(θ1)는 용융물유입홈부(6b)의 형성 각도(θ)와 대응되게 형성되는 것이 바람직하다.

또한 융착골(8d)은, 열융착지그(8)에 의한 열융착시, 용융물유입홈부(6b)를 따라 접합하여 상기 용융물의 누설을 방지하는 동시에 접합 후의 형태를 형성할 수 있게 구성되는 것으로서, 내부 골의 형태에 따라 플라스틱 열교환기 관(5)과 헤더(6)의 접합부의 열융착 후의 결합형태가 결정되어진다.

도 6은 본 발명의 플라스틱 열교환기의 조립도이며, 도 7은 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 플라스틱 열교환기의 사시도로서, 플라스틱 열교환기의 조립과정과 조립후의 상태를 나타내고 있다. 즉, 본 발명의 플라스틱 열교환기 관이 접합된 헤더에 헤더캡을 결합시키는 헤더캡결합단계(D)를 설명하기 위한 것으로서, 상기 플라스틱 열교환기 관(5)을 헤더(6)의 접합부에 삽입하여 결합한 후 열융착지그(8)로 동시에 열융착시키는 단계를 거친 후에는 헤더(6)에 사출방식에 의해 제작된 헤더캡(7)을 융착 시키게 되는데 헤더(6)와 헤더캡(7)의 융착은 일반적인 공지의 기술인 진동융착, 초음파 융착, 열융착 등의 다양한 방법이 적용가능 하다.

도 7은 본 발명의 일시시예에 따른 제조방법에 의해 제조된 플라스틱 열교환기의 사시도로서, 상기와 같은 단계를 거쳐 완성된 본 발명의 플라스틱 열교환기는 냉매 입구관(10)과 냉매 출구관(20)을 가진 플라스틱 열교환기를 보여주고 있다. 냉매 입구관(10)과 냉매 출구관(20)은 사출방식에 의한 헤더캡 형성 시, 냉매 입구관(10)과 냉매 출구관(20)을 인서트(Insert)사출로 구성하여 냉매 입구관(10)과 냉매 출구관(20)이 헤더캡(7)과 완벽하게 일체형으로 형성되게 함으로서 냉매 누설에 대한 신뢰성을 보장하게 된다.

이외에도 본 발명인 플라스틱 열교환기 및 그의 제조방법은 다양하게 변형실시될 수 있는 것으로, 본 발명의 목적범위를 일탈하지 않는 한, 변형되는 실시예들은 모두 본 발명의 권리범위에 포함되어 해석되어야 한다.

이상의 본 발명에 의하면, 플라스틱 열교환기 관과 헤더를 견고하게 결합함으로서 냉매 누설에 대한 신뢰성을 확보하여 금속 재질의 열교환기와 동등 이상의 열교환 성능을 가지는 동시에 제조 공정이 간단하여 플라스틱 열교환기를 손쉽게 생산할 수 있게 함으로서 플라스틱 열교환기의 양산에 의한 대량 생산이 가능할 수 있도록 하는 등의 이점을 얻을 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 플라스틱 열교환기의 제조방법에 있어서,

   플라스틱 열교환기 관과 헤더의 접합부를 열융착지그로 용융 압착시키는 것을 특징으로 하며,

   상기 헤더의 접합부는, 열에 의해 플라스틱 열교환기 관과 접합되어 용융되는 융착비드와;

   융착비드의 외주면을 따라 형성되며, 상기 용융된 용융물이 유입되는 용융물유입홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는

   플라스틱 열교환기의 제조방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   용융물유입홈부는, 용융물의 누설방지를 위한 폭과 용융물의 견고한 접합과 접합후의 형태를 형성하기 위한 각도를 가지게 형성하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 열교환기의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,

   열융착지그는, 플라스틱 열교환기 관으로의 원활한 삽입을 위해 원뿔형으로 제작된 삽입부와;

   열에 의한 융착시, 플라스틱 열교환기 관의 내부 형상을 유지하기 위하여 열교환기 관의 내경과 대응되는 외경을 가진 원통형의 몸통부와;

   융착비드와 플라스틱 열교환기 관이 용융된 용융물이 용융물유입홈부에 원활히 유입될 수 있도록 몸통부의 상부에서 일정한 각도로 경사지게 형성되는 융착부와;

   용융물유입홈부와 접합하여 상기 용융물의 누설을 방지하며, 접합 후의 형태를 형성하기 위한 융착골을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 열교환기의 제조방법.
5. 플라스틱재질의 열교환기 관과 헤더를 열융착지그를 통해 열융착하여 형성되는 플라스틱 열교환기에 있어서,

   상기 헤더의 접합부와 접합하여 열에 의해 상기 열교환기 관의 끝단과 함께 용융되는 융착비드와;

   상기 융착비드의 외주면을 따라 형성되어 용융된 용융물이 유입되는 용융물유입홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 열교환기.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 열융착지그는, 원뿔형으로 제작된 삽입부와;

   열교환기 관의 내경과 대응되는 외경을 가진 원통형의 몸통부와;

   상기 몸통부의 상부에서 일정한 각도로 경사지게 형성되는 융착부와;

   상기 헤더의 용융물유입홈부를 따라 접합하여 용융물의 누설을 방지하는 융착골을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 열교환기.

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