KR101100118B1 - 열교환기용 매니폴드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기용 매니폴드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조공정의 단순화 및 제조단가의 절감을 도모할 수 있는 열교환기용 매니폴드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 열교환기용 매니폴드의 제조방법은, 원소재를 블랭킹(blanking)가공하는 블랭킹단계; 블랭킹된 원소재에 복수의 슬롯을 형성한 후에 원소재의 중심부를 기준으로 1차 벤딩함으로써 슬롯 주변에 제1곡면부를 형성하는 1차 벤딩단계; 상기 1차 벤딩된 원소재의 양측면에 직선부를 형성함과 더불어 상기 원소재의 양단부들을 근접시키도록 2차 벤딩하는 2차 벤딩단계; 상기 2차 벤딩된 원소재의 양단부들을 벤딩하여 제2곡면부를 형성하도록 3차 벤딩하는 3차 벤딩단계; 상기 3차 벤딩된 원소재의 양단부들을 평탄화시키는 1차 사이징단계; 상기 1차 사이징된 원소재의 각 치수를 정밀하게 2차 사이징하는 2차 사이징단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기용 매니폴드 및 그 제조방법{MANIFOLD FOR HEAT EXCHANGER AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 열교환기용 매니폴드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조공정의 단순화 및 제조단가의 절감을 도모할 수 있는 열교환기용 매니폴드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

널리 주지된 바와 같이, 차량 내에는 응축기, 라디에이터, 인터쿨러, 오일쿨러 등과 같은 다양한 차량용 열교환기가 설치되어 있다. 이러한 차량용 열교환기는 내부에 열교환매체가 유동할 수 있는 유로를 가지고, 이러한 유로를 통해 열교환매체가 흐르는 동안 주위의 유체(공기, 냉각수 등)와 열교환하도록 구성된다.

이러한 차량용 열교환기는 그 형상 내지 구조에 따라 다양한 종류가 있다. 이 중에서 핀 앤 튜브 타입(fin and tube type)의 차량용 열교환기는 열교환매체가 통과하는 복수의 튜브 및 이러한 튜브들 사이에 배치된 복수의 핀(fin)을 가진 열교환기로서, 각 핀은 주름진 구조(corrugated)로 구성되며, 핀의 표면을 따라 공기가 통과하면서 각 튜브의 내부를 통과하는 열교환매체와 열교환하도록 구성된다.

도 1a에는 차량용 열교환기의 일 형태가 예시되어 있다. 이러한 차량용 열교환기는 원형파이프 형상으로 구성된 한 쌍의 매니폴드(5b), 한 쌍의 매니폴드(5b) 사이에 설치된 복수의 튜브(5a), 한 쌍의 매니폴드(5b) 중에서 어느 일측에 설치된 리시버 드라이어(6)를 포함하고, 복수의 튜브(5a)들 사이에는 복수의 방열핀(5c)이 개재된다.

이러한 열교환기는 매니폴드(5b), 튜브(5a), 리시버 드라이어(6), 방열핀(5c) 등이 가조립된 후에 브레이징로(爐) 내에서 열교환기의 여러 구성요소들이 브레이징용접(즉, 열교환기의 브레이징공정)됨으로써 열교환기의 제조가 완료된다.

하지만, 종래의 매니폴드(5b)는 도 1b에 도시된 바와 같이, 판재를 원형 단면으로 벤딩하여 가공하여 왔으며, 이때 벤딩된 판재의 이음단부(5f, 5g)들 사이의 기밀성이 확보되지 못하므로 그 이음단부(5f, 5g)들 사이는 열교환기의 브레이징공전 전에 미리 브레이징용접(5h)되어야 할 필요가 있었다.

이와 같이, 종래의 매니폴드(5b)는 원형 파이프 형상으로 폴딩됨에 따라 그 이음단부(5f, 5g)의 기밀성이 확보되지 못함에 따라 브레이징로(爐) 내에서 열교환기의 브레이징 공전 전에 미리 매니폴드(5b)의 이음단부(5f, 5g)를 전처리 브레이징 용접하는 방식으로 제조하여야 했으며, 이에 그 제조공정이 매우 번잡할 뿐만 아니라 제조비용이 높은 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 제조공정의 단순화 및 제조단가의 절감을 도모할 수 있는 열교환기용 매니폴드 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 열교환기용 매니폴드의 제조방법은,

원소재를 블랭킹(blanking)가공하는 블랭킹단계;

블랭킹된 원소재에 복수의 슬롯을 형성한 후에 원소재의 중심부를 기준으로 1차 벤딩함으로써 슬롯 주변에 제1곡면부를 형성하는 1차 벤딩단계;

상기 1차 벤딩된 원소재의 양측면에 직선부를 형성함과 더불어 상기 원소재의 양단부들을 근접시키도록 2차 벤딩하는 2차 벤딩단계;

상기 2차 벤딩된 원소재의 양단부들을 벤딩하여 제2곡면부를 형성하도록 3차 벤딩하는 3차 벤딩단계;

상기 3차 벤딩된 원소재의 양단부들을 평탄화시키는 1차 사이징단계;

상기 1차 사이징된 원소재의 각 치수를 정밀하게 2차 사이징하는 2차 사이징단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 3차 벤딩단계에서 형성된 제2곡면부의 반경(r)은 상기 1차 벤딩단계에서 형성된 제1곡면부의 반경(R) 보다 작게 형성된다.

상기 3차 벤딩단계에 의해 제2곡면부가 형성된 상기 원소재의 양단부들 사이에는 "V"자 형상의 이격틈새가 형성되며, 상기 1차 사이징단계는 상기 원소재의 "V"자 형상의 이격틈새를 줄이도록 상기 원소재의 양단부를 가압함으로써 상기 원소재의 양단부를 수평하게 근접시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 열교환기용 매니폴드는 일측에 복수의 튜브들이 개별적으로 끼움결합되는 복수의 슬롯이 형성되고, 상기 슬롯의 주변에는 제1곡면부가 형성되며, 상기 슬롯의 맞은편에는 서로 마주보는 한 쌍의 이음단부가 형성되고, 상기 이음단부의 주변에는 제2곡면부가 형성되며,

상기 제1곡면부의 반경(R)은 상기 제2곡면부의 반경(r) 보다 크게 형성되고, 상기 매니폴드의 양측면에는 직선부가 형성되며, 상기 이음단부들은 브레이징 공정 전에 그 수평방향으로 이격틈새(G)가 형성되고, 그 수직방향으로 어긋남 간격(E)이 형성되며, 상기 어긋남 간격(E)은 매니폴드 두께의 5분 1 보다 작게 설정되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 원소재를 벤딩하여 매니폴드를 가공함에 있어서 매니폴드의 이음단부들을 평탄하게 가압하여 이음단부들 사이의 기밀성을 견고하게 함으로써 열교환기의 브레이징공정 전에 매니폴드의 이음단부들에 대한 전처리 브레이징용접을 생략할 수 있고, 이에 그 제조공정의 단순화 및 제조비용의 절감을 구현할 수 있는 장점이 있다.

도 1a은 종래의 차량용 열교환기를 예시한 도면이다.
도 1b는 도 1a의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기의 매니폴드를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 화살표 B부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 매니폴드의 제조방법을 도시한 공정도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 매니폴드 제조방법의 블랭킹단계를 도시한 평면도 및 측단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 매니폴드 제조방법의 1차 벤딩단계를 도시한 평면도 및 측단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 매니폴드 제조방법의 2차 벤딩단계를 도시한 평면도 및 측단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 매니폴드 제조방법의 3차 벤딩단계를 도시한 평면도 및 측단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 매니폴드 제조방법의 1차 사이징단계를 도시한 평면도 및 측단면도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 매니폴드 제조방법의 2차 사이징단계를 도시한 평면도 및 측단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기용 매니폴드를 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 열교환기용 매니폴드(10)는 그 일측에 복수의 튜브(도 1의 5a 참조)들이 개별적으로 끼움결합되는 복수의 슬롯(14)이 형성되고, 복수의 슬롯(14) 주변에는 제1곡면부(11)가 형성된다.

그리고, 슬롯(14)의 맞은편에는 서로 마주보는 한 쌍의 이음단부(10a, 10b)가 형성되고, 한 쌍의 이음단부(10a, 10b)는 추후에 브레이징공정에 의해 결합되며, 이음단부(10a, 10b)의 주변에는 제2곡면부(12)가 형성된다.

제1곡면부(11)의 반경(R)은 제2곡면부(12)의 반경(r) 보다 크게 형성된다. 즉, 제1곡면부(11)는 그 슬롯(14)에 튜브가 결합됨에 따라 튜브와 슬롯(14) 사이의 응력변형을 최소화하고자 되도록이면 완만한 곡률반경(R)을 이루도록 구성된다.

또한, 매니폴드(10)의 양측면에는 직선부(13)가 형성되고, 이 직선부(13)에 의해 제2곡면부(12)의 곡률반경(r)이 보다 정밀하게 가공될 수 있으며, 또한 이음단부(10a, 10b)들이 보다 정밀하게 근접할 수 있다. 이러한 직선부(13)의 길이(L)는 0.8mm이상이 적당할 것이다.

한편, 이음단부(10a, 10b)들은 도 3에 도시된 바와 같이, 브레이징 공전 전에 그 수평방향으로 이격틈새(G)가 형성되고, 그 수직방향으로 어긋남 간격(E)이 형성될 수 있다. 특히, 이음단부(10a, 10b)의 이격틈새(G)는 0.1mm 이내로 설정함이 바람직하고, 이에 열교환기의 브레이징 공정 시에 이음단부(10a, 10b)들 사이의 브레이징이 용이하게 진행될 수 있다. 또한, 이음단부(10a, 10b)들의 어긋남 간격(E)은 매니폴드(10) 두께(t)의 5분 1 보다 작게 설정됨에 바람직하다. 즉, 어긋남 간격(E)은 E < t/5 범위로 설정됨이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명에 의한 열교환기용 매니폴드(10)는 제1곡면부(11) 및 제2곡면부(12) 사이의 측면에 직선부(13)를 구성하고, 서로 마주보는 이음단부(10a, 10b)들의 이격틈새(G) 및 어긋남 간격(E)을 기밀하게 설정함으로써 이음단부(10a, 10b)들 사이의 기밀성을 확보할 수 있고, 이로 인해 열교환기 전체의 브레이징 공정 전에 매니폴드(10)의 이음단부(10a, 10b)들 사이를 미리 용접하는 공정을 생략할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 매니폴드(10)는 튜브, 방열핀, 리시버 드라이어 등과 함께 가조립된 후에 브레이징로 내에서 브레이징용접(즉, 열교환기의 브레이징 공정) 되기 전에 그 이음단부(10a, 10b)들이 미리 용접되지 않음에 따라 열교환기의 제조공정을 매우 간소화함과 더불어 이를 통해 그 제조비용의 절감을 도모할 수 있는 장점이 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기용 매니폴드의 제조방법을 도시한 공정도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 제조방법은 원소재(21)를 블랭킹(blanking)가공하는 블랭킹단계(S1), 블랭킹된 원소재(21)에 복수의 슬롯(14)을 랜싱가공한 후에 원소재(21)의 중심부를 기준으로 1차 벤딩함으로써 슬롯(14) 주변에 제1곡면부를 형성하는 1차 벤딩단계(S2), 1차 벤딩된 원소재(21)의 양측면에 직선부(13)를 형성함과 더불어 원소재(21)의 양단부(21a, 21b)들을 근접시키도록 2차 벤딩하는 2차 벤딩단계(S3), 2차 벤딩된 원소재(21)의 양단부(21a, 21b)들을 부분적으로 벤딩하여 제2곡면부를 형성하도록 3차 벤딩하는 3차 벤딩단계(S4), 3차 벤딩된 원소재(21)의 양단부(21a, 21b)들을 가압하여 평탄화시키는 1차 사이징단계(S5), 1차 사이징된 원소재(21)의 각 치수를 정밀하게 2차 사이징하는 2차 사이징단계(S6)로 구성된다.

블랭킹단계(S1)에서, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 길이가 길고 그 폭이 좁은 판재(20)를 블랭킹다이에서 블랭킹함으로써 원소재(21)를 가공한다.

1차 벤딩단계(S2)에서, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 원소재(21)측에 복수의 슬롯(14)을 랜싱가공 등에 의해 형성하고, 원소재(21)의 중심부를 기준으로 1차 벤딩하여 슬롯(14) 주위에 일정 반경(R)을 가진 제1곡면부(11)를 형성함과 더불어 원소재(21)의 양단부(21a, 21b)를 수평하게 가공한다.

2차 벤딩단계(S3)에서, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 원소재(21)의 양단부(21a, 21b)를 근접시키도록 2차 벤딩함으로써 원소재(21)의 양측면에 직선부(13)를 가공한다.

3차 벤딩단계(S4)에서, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 원소재(21)의 양단부(21a, 21b)를 서로 마주보게 하도록 3차 벤딩함으로써 원소재(21) 측에 일정 반경(r)을 가진 제2곡면부(12)를 가공한다. 이때, 원소재(21)의 양단부(21a, 21b)는 서로 벌어져 "V"자 형상의 이격틈새(21c)가 형성되어 있으며, 제2곡면부(12)의 반경(r)은 제1곡면부(11)의 반경(R) 보다 작게 형성된다.

1차 사이징단계(S5)에서, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 원소재(21)의 "V"자 형상으로 벌어진 양단부(21a, 21b)를 프레스 등을 통해 가압함으로써 원소재(21)의 양단부(21a, 21b)를 수평하게 평탄화시켜 근접시키고, 이렇게 서로 근접하여 마주보는 원소재(21)의 양단부(21a, 21b)는 매니폴드(10)의 이음단부(10a, 10b; 도 2 및 도 10b 참조)가 된다. 그리고, 원소재(21)에 형성되어 있는 불필요한 돌출부(도 8a의 21f 참조) 등을 절단한다.

2차 사이징단계(S6)에서, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 제1곡면부(11), 제2곡면부(12), 직선부(13), 이음단부(10a, 10b) 등의 치수를 정밀하게 2차 사이징함으로써 매니폴드(10)의 성형을 마무리한다.

이와 같이, 본 발명에 의한 매니폴드(10)의 제조방법은 매니폴드(10)의 제1곡면부(11), 제2곡면부(12), 직선부(13) 등을 단계적으로 가공함으로써 그 이음단부(10a, 10b)들의 이격간격(G) 및 어긋남 간격(E) 등이 매우 정밀하게 조절됨으로써 이음단부(10a, 10b)들 사이의 기밀성이 확보될 수 있고, 이에 열교환기의 전체 브레이징 공정 전에 그 이음단부(10a, 10b)들에 대한 전처리 브레이징 용접이 생략될 수 있고, 이를 통해 그 제조공정의 단순화 및 제조비용의 절감을 도모할 수 있는 장점이 있다.

10: 매니폴드 11: 제1곡면부
12: 제2곡면부 13: 직선부
14: 슬롯 21: 원소재

Claims (4)

1. 원소재를 블랭킹(blanking)가공하는 블랭킹단계;
   블랭킹된 원소재에 복수의 슬롯을 형성한 후에 원소재의 중심부를 기준으로 1차 벤딩함으로써 슬롯 주변에 제1곡면부를 형성하는 1차 벤딩단계;
   상기 1차 벤딩된 원소재의 양측면에 직선부를 형성함과 더불어 상기 원소재의 양단부들을 근접시키도록 2차 벤딩하는 2차 벤딩단계;
   상기 2차 벤딩된 원소재의 양단부들을 벤딩하여 제2곡면부를 형성하도록 3차 벤딩하는 3차 벤딩단계;
   상기 3차 벤딩된 원소재의 양단부들을 평탄화시키는 1차 사이징단계;
   상기 1차 사이징된 원소재의 각 치수를 정밀하게 2차 사이징하는 2차 사이징단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 매니폴드의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 3차 벤딩단계에서 형성된 제2곡면부의 반경(r)은 상기 1차 벤딩단계에서 형성된 제1곡면부의 반경(R) 보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 매니폴드의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 3차 벤딩단계에 의해 제2곡면부가 형성된 상기 원소재의 양단부들 사이에는 "V"자 형상의 이격틈새가 형성되며, 상기 1차 사이징단계는 상기 원소재의 "V"자 형상의 이격틈새를 줄이도록 상기 원소재의 양단부를 가압함으로써 상기 원소재의 양단부를 수평하게 근접시키는 것을 특징으로 하는 열교환기용 매니폴드의 제조방법.
4. 일측에 복수의 튜브들이 개별적으로 끼움결합되는 복수의 슬롯이 형성되고, 상기 슬롯의 주변에는 제1곡면부가 형성되며, 상기 슬롯의 맞은편에는 서로 마주보는 한 쌍의 이음단부가 형성되고, 상기 이음단부의 주변에는 제2곡면부가 형성되며,
   상기 제1곡면부의 반경(R)은 상기 제2곡면부의 반경(r) 보다 크게 형성되고, 상기 매니폴드의 양측면에는 직선부가 형성되며, 상기 이음단부들은 브레이징 공정 전에 그 수평방향으로 이격틈새(G)가 형성되고, 그 수직방향으로 어긋남 간격(E)이 형성되며, 상기 어긋남 간격(E)은 매니폴드 두께의 5분 1 보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 매니폴드.
   

Images