KR101171223B1 - 차량용 열교환기 플럭스 도포장치 및 열교환기 제조방법 - Google Patents

차량용 열교환기 플럭스 도포장치 및 열교환기 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열교환기의 부품에 KALF4와 K3ALF6를 첨가한 액상 플럭스혼합물을 도포하도록 한 차량용 열교환기 플럭스 도포장치 및 열교환기 제조방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 열교환기 부품의 표면에 액상 플럭스혼합물을 도포하는 장치로서, 상기 액상 플럭스혼합물을 열교환기 부품에 분사하는 노즐(50)과, 저장탱크(60)로부터 액상 플럭스혼합물을 상기 노즐(50)로 공급하는 플럭스혼합물공급부(70) 및, 공기탱크(80)로부터 공기를 상기 노즐(50)로 공급하는 공기공급부(90)를 포함하며, 상기 노즐(50)은 몸체(51)의 중심부에 스프링에 의해 탄성지지되는 플런저(52)와, 상기 몸체(51)에 설치되어 공기를 공급함에 의해 플런저(52)를 분사구(50a) 측으로 밀어주는 제1공기유입구(55)와, 상기 제1공기유입구(55)와 연통되도록 설치되는 공기배출구(56)와, 상기 플런저(52)의 앞쪽에 설치되어 제1공기유입구(55)의 공기 공급 여부에 따라 플런저(52)에 의해 이동되어 분사구(50a)의 통로를 선택적으로 차단하는 니들(54)과, 상기 몸체(51)에 서로 대향되게 형성된 플럭스유입구(57)와 제2공기유입구(58)를 포함하여 구성되어 액상 플럭스혼합물과 공기를 동시에 공급되도록 형성된다. 이러한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 액상 플럭스혼합물과 공기가 열교환기 부품으로 동시에 공급되도록 하여 열교환기의 부품 표면에 플럭스혼합물을 용이하게 도포할 수 있다.
열교환기, 플럭싱, 브레이징, 도포장치

Description

차량용 열교환기 플럭스 도포장치 및 열교환기 제조방법{Apparatus for coating flux in a heat exchanger and Method for manufacturing the sad}
본 발명은 열교환기의 부품에 KALF4와 K3ALF6를 첨가한 액상 플럭스혼합물을 도포하도록 한 차량용 열교환기 플럭스 도포장치 및 열교환기 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 열교환기는 두 종류의 유체 사이에 열을 이동시켜 필요한 성능을 얻는 장치로서 라이디에이터와 응축기를 포함한다. 이들 라이디에이터와 응축기는 가볍고 열교환 성능을 높이기 위하여 알루미늄으로 제작된다.
이러한 열교환기는, 납땜재(Soldering substance)가 피복된 알루미늄 클래드 시트를 압출 또는 프레스 가공하여 열교환기 부품으로 성형한 후, 브레이징을 거쳐서 제조된다. 여기서, 브레이징은 450℃ 이상에서 접합하고자 하는 모재에 용가재를 가하고, 모재의 용융점 이하의 열을 가하여, 모재를 상하지 않게 하는 접합 방법이다.
한편, 브레이징은 비산화분위기를 조성하여 대기중에서 산소와 모재와의 접촉을 차단하여 산화알루미늄막의 생성을 막도록 접합부에 플럭스를 공급하여 블레이징하는 방법과, 플럭스를 공급하지 않고 진공로에서 브레이징하는 방법으로 구분된다.
종래의 차량용 열교환기의 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 성형공정(100), 플럭싱처리공정(110), 건조공정(120), 조립공정(130), 브레이징공정(140)을 포함한다.
상기 성형공정(110)에서는 열교환기를 이루는 부품(코어, 방열핀, 탱크 등)를 프레스로 성형하는 공정이다. 성형된 부품들은 컨베이어를 통하여 플럭스도포장치로 이동된다.
상기 플럭싱처리공정(110)은 이송된 열교환기 부품에 플럭스혼합물의 액을 분사시키는 공정이다. 이 때, 열교환기 부품의 표면에는 상기 플럭스혼합물로 구성되는 코팅층이 형성되게 된다. 여기서, 플럭싱처리공정(110)을 위한 장치는, 플럭스도포장치, 플럭스공급장치, 보호커버, 집진기를 구비한다.
상기 건조공정(120)은 열교환기 부품의 표면에 코팅된 플럭스혼합물의 수분을 건조시키는 공정이다.
상기 조립공정(130)은 상기 건조공정(120)을 거친 열교환기 부품을 가조립하는 공정이다.
상기 브레이징공정(140)은 상기 조립공정(130)을 거친 열교환기를 일정 온도 이상으로 가열하는 공정이다.
그런데, 종래의 차량용 열교환기의 제조방법에서, 플럭싱처리공정(110) 후에 반드시 건조공정(120)을 거치도록 되어 있다. 건조공정(120)에서는 건조로가 항상 일정한 온도를 유지하고 있어야 하고, 열교환기에 도포된 플럭스혼합물을 건조시키는 과정에서 유해가스를 별도로 처리해야 하므로, 열교환기를 건조시키는 과정에서 많은 비용이 발생되는 단점이 있었다. 만약, 플럭스혼합물이 도포된 열교환기의 부품을 건조시키지 않을 경우, 플럭스혼합물에 물이 많이 포함되어 도포된 플럭스혼합물이 부품의 표면을 따라 흘러내려서 브레이징공정(140)을 거칠 때 열교환기의 미접합부위가 발생되는 것은 물론, 접합상태로 양호하지 않아서 제품의 불량을 일으키는 원인이 된다.
한편, 종래의 차량용 열교환기의 제조방법에서는, 플럭싱처리공정(110)에서 열교환기의 부품을 플럭스혼합물로 도포할 때 플럭스도포장치 외에도 플럭스혼합물이 주변으로 날리지 않도록 커버와 집진장치가 필요하여 전체장치의 규모가 큰 문제점이 있었다. 또한, 플럭스도포장치에서 분사되는 플러스혼합물이 비산되어 작업공간이 쉽게 오염되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 열교환기 제조과정에서 건조공정을 제거하더라도 제품의 불량이 발생되지 않으며, 제조 공정을 단순화하면서 제조비용을 절감할 수 있도록 한 차량용 열교환기 플럭스 도포장치 및 열교환기 제조방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명 차량용 열교환기 플럭스 도포장치는, 열교환기 부품의 표면에 액상 플럭스혼합물을 도포하는 장치로서, 상기 액상 플럭스혼합물을 열교환기 부품에 분사하는 노즐(50)과, 저장탱크(60)로부터 액상 플럭스혼합물을 상기 노즐(50)로 공급하는 플럭스혼합물공급부(70) 및, 공기탱크(80)로부터 공기를 상기 노즐(50)로 공급하는 공기공급부(90)를 포함하며, 상기 노즐(50)은 몸체(51)의 중심부에 스프링에 의해 탄성지지되는 플런저(52)와, 상기 몸체(51)에 설치되어 공기를 공급함에 의해 플런저(52)를 분사구(50a) 측으로 밀어주는 제1공기유입구(55)와, 상기 제1공기유입구(55)와 연통되도록 설치되는 공기배출구(56)와, 상기 플런저(52)의 앞쪽에 설치되어 제1공기유입구(55)의 공기 공급 여부에 따라 플런저(52)에 의해 이동되어 분사구(50a)의 통로를 선택적으로 차단하는 니들(54)과, 상기 몸체(51)에 서로 대향되게 형성된 플럭스유입구(57)와 제2공기유입구(58)를 포함하여 구성되어 액상 플럭스혼합물과 공기를 동시에 공급되도록 형성된다.
삭제
상기 노즐에 플럭스혼합물과 공기가 각각 0.5 ～ 3bar 압력으로 유입되게 구성하는 것이 바람직하다.
상기 액상 플럭스혼합물은 총중량에 대하여 KALF4와 K3ALF6가 20～40 중량%이고, 바람직하게는 상기 KALF4와 K3ALF6는 플럭스혼합물의 총중량에 대하여 30중량% 이다.
또한, 본 발명 차량용 열교환기 제조방법은, 열교환기의 부품을 성형하는 성형공정과, 상기 성형공정을 거친 열교환기의 부품에 KALF4와 K3ALF6를 첨가한 플럭스혼합물의 액을 도포하는 플럭싱처리공정과, 상기 플럭싱처리공정을 거친 열교환기의 부품을 조립하는 조립공정 및 상기 조립공정을 거친 열교환기의 부품 접촉부를 브레이징하는 브레이징공정을 포함한다.
본 발명에 따른 차량용 열교환기 플럭스 도포장치는 노즐의 양측에 형성된 플럭스유입구와 공기유입구로 액상 플럭스혼합물과 공기가 동시에 공급되므로, 열교환기의 부품 표면에 플럭스혼합물을 용이하게 도포할 수 있고, 기존과 달리 별도의 집진장치와 커버가 불필요하므로 장비를 단순화할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명에 따른 차량용 열교환기 제조방법에 의하면, 건조공정이 불필요하고, 플럭싱처리공정에서 플럭스도포장치가 단순화됨으로써 열교환기를 제조하는 생산비용을 절감할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 열교환기의 제조방법에 사용되는 플럭스 도포장치를 도시한 개략도, 도 3은 플럭스 도포장치의 분사노즐을 도시한 단면 구성도이다.
본 발명에 따른 차량용 열교환기 플럭스 도포장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 액상 플럭스혼합물을 열교환기 부품 양쪽에서 분사하는 복수의 노즐(50)과, 저장탱크(60)로부터 액상 플럭스혼합물을 상기 복수의 노즐(50)로 공급하는 플럭스혼합물공급부(70) 및, 공기탱크(80)로부터 공기를 상기 복수의 노즐(50)로 공급하는 공기공급부(90)를 포함한다.
여기서, 상기 액상 플럭스혼합물은 총중량에 대하여 KALF4와 K3ALF6가 20～40 중량%이다. 바람직하게는 상기 KALF4와 K3ALF6는 플럭스혼합물의 총중량에 대하여 30중량% 이다.
상기 노즐(50)은 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(51)의 중심부에 스프링(53)에 의해 탄성지지되는 플런저(52)와, 상기 플런저(52)의 앞쪽에 설치되어 분사구(50a)의 통로를 선택적으로 차단하는 니들(54)이 구비되어 있다.
상기 플런저(52)는 몸체(51)에 설치된 제1공기유입구(55)로 공기가 공급되면 상기 니들(54)을 밀게 되고, 상기 니들(54)이 상기 분사구(50a)를 막게 된다. 반면, 상기 플런저(52)는 제1공기유입구(55)에 공기가 공급되지 않으면 공기가 공기배출구(56)로 빠져나가면서 스프링(53)에 의해 플런저(52)가 원위치로 돌아가고, 상기 니들(54)이 상기 분사구(50a)의 개방 위치로 이동하게 된다. 여기서, 상기 제1공기유입구(55)와 공기배출구(56)는 에어실린더(미도시)의 에어라인과 연결되도록 되어 있다.
그리고, 상기 노즐(50)은 몸체(51)의 한쪽으로 플럭스혼합물이 유입되는 플럭스유입구(57)가 형성되어 있고, 상기 플럭스유입구(57)에 대향하게 공기가 유입되는 제2공기유입구(58)가 형성되어 있다.
상기 저장탱크(60)는 도 2에 도시된 바와 같이, 액상 플럭스혼합물이 저장되 도록 되어 있고, 탱크 내부로 공기가 공급되도록 되어 있다.
상기 플럭스혼합물공급부(70)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 노즐(50)의 플럭스유입구(57)와 저장탱크(60)를 연결하는 플럭스공급관(62)과, 상기 플럭스공급관(62)에 설치되어 액상 플럭스혼합물을 펌핑하는 펌프(64)로 구성되어 있다.
즉 상기 플럭스혼합물공급부(70)는 상기 펌프(64)에 의해 상기 저장탱크(60)에서 플럭스공급관(62)을 거쳐서 상기 노즐(50)의 플럭스유입구(57)로 액상 플럭스혼합물을 공급되도록 되어 있다.
여기서, 상기 노즐(50)의 플럭스유입구(57)로 플럭스가 유입되는 압력은 0.5 ～ 3bar 로 설정되어 있다.
상기 공기탱크(80)는 압축공기가 내장되어 공기공급관(82)을 통하여 상기 노즐(50)의 제2공기유입구(58)로 공급되도록 되어 있다.
상기 공기공급부(90)는 도 2에 도시된 바와 같이, 압축공기가 내장된 공기탱크(80)와, 상기 노즐(50)의 제2공기유입구(58)와 상기 공기탱크(80)를 연결하는 공기공급관(82)으로 구성되어 있다.
여기서, 상기 노즐(50)의 제2공기유입구(58)로 공기가 유입되는 압력은 0.5 ～ 3bar 로 설정되어 있다.
본 발명에 따른 차량용 열교환기 플럭스 도포장치에 의하면, 노즐(50)의 양측에 형성된 플럭스유입구(57)와 제2공기유입구(58)로 액상 플럭스혼합물과 공기가 동시에 공급되므로 열교환기를 이루는 부품(C)의 표면에 플럭스혼합물을 용이하게 도포할 수 있고, 기존과 같이 별도의 집진장치와 커버가 불필요하므로 장비를 단순화할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 열교환기의 제조방법을 나타내는 공정도이다.
본 발명에 따른 열교환기의 제조방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 성형공정(10), 플럭싱처리공정(20), 조립공정(30), 브레이징공정(40)을 포함한다.
상기 성형공정(10)에서는 열교환기를 이루는 부품(코어, 방열핀, 탱크 등)를 프레스로 성형하는 공정이다. 성형된 부품들은 컨베이어를 통하여 플럭스 도포장치로 이동된다. 여기서, 열교환기의 부품은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된 것으로 브레이징이 필요한 대상물이다.
상기 플럭싱처리공정(20)은 이송된 열교환기 부품에 플럭스 도포장치를 통하여 플럭스혼합물의 액을 분사시키는 공정이다. 이 때, 열교환기 부품의 표면에는 상기 플럭스혼합물로 구성되는 코팅층이 형성되게 된다. 여기서, 플럭스혼합물은 모노프로필렌글리콜(MONO-PROPYLENE GLYCOL), 옥시비스프로판올(OXIBISPROPANOL), KALF4, K3ALF6로 혼합되어 있다. 여기서, KALF4와 K3ALF6는 상기 플럭스혼합물의 총중량에 대하여 20～40 중량%로 포함되어 있다.
상기 플럭스혼합물의 물리적/화학적 특성은, 끓는 점이 123～189℃, 비중이 1.2, 증기압력이 1.129mmHg, 용융온도가 560～577℃, pH가 6.0～8.0으로 되어 있다. 또한 플럭스혼합물은 물에 일부 용해되고 냄새가 나지 않으며, 일정치 이상의 점성을 갖는다.
상기 조립공정(30)은 상기 플럭싱처리공정(20)을 거친 열교환기 부품을 가조 립하는 공정이다.
상기 브레이징공정(40)은 상기 조립공정(30)을 거친 열교환기를 일정 온도 이상으로 가열하는 공정이다. 여기서, 브레이징은 600℃ 전후의 온도에서 이루어지며, 열교환기의 부품 사이에 형성된 산화피막이 파괴되어 플럭스혼합물이 침투하면서 산화피막이 제거되고, 브레이징재가 용융되어 부품의 접촉부에서 접합이 이루어지게 된다.
본 발명에 따른 차량용 열교환기의 제조방법은, 기존에 비하여 건조공정이 불필요하고, 플럭싱처리공정에서 플럭스도포장치가 단순화됨으로써 열교환기를 제조하는 생산비용을 절감할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 기초로 설명하였으나, 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 해당분야 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위 내에서 기재된 범주내에서 변경할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 열교환기의 제조방법을 나타내는 공정도,
도 2는 본 발명에 열교환기의 제조방법에 사용되는 플럭스 도포장치를 도시한 개략도,
도 3은 플럭스 도포장치의 분사노즐을 도시한 단면 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 열교환기의 제조방법을 나타내는 공정도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 노즐 51 : 몸체
52 : 플런저 53 : 스프링
54 : 니들 55 : 제1공기유입구
56 : 공기배출구 57 : 플럭스유입구
58 : 제2공기유입구 60 : 저장탱크
62 : 플럭스공급관 64 : 펌프
70 : 플럭스혼합물공급부 80 : 공기탱크
82 : 공기공급관 90 : 공기공급부

Claims (5)

  1. 열교환기 부품의 표면에 액상 플럭스혼합물을 도포하는 장치로서,
    상기 액상 플럭스혼합물을 열교환기 부품에 분사하는 노즐(50)과, 저장탱크(60)로부터 액상 플럭스혼합물을 상기 노즐(50)로 공급하는 플럭스혼합물공급부(70) 및, 공기탱크(80)로부터 공기를 상기 노즐(50)로 공급하는 공기공급부(90)를 포함하며,
    상기 노즐(50)은 몸체(51)의 중심부에 스프링에 의해 탄성지지되는 플런저(52)와, 상기 몸체(51)에 설치되어 공기를 공급함에 의해 플런저(52)를 분사구(50a) 측으로 밀어주는 제1공기유입구(55)와, 상기 제1공기유입구(55)와 연통되도록 설치되는 공기배출구(56)와, 상기 플런저(52)의 앞쪽에 설치되어 제1공기유입구(55)의 공기 공급 여부에 따라 플런저(52)에 의해 이동되어 분사구(50a)의 통로를 선택적으로 차단하는 니들(54)과, 상기 몸체(51)에 서로 대향되게 형성된 플럭스유입구(57)와 제2공기유입구(58)를 포함하여 구성되어 액상 플럭스혼합물과 공기를 동시에 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기 플럭스 도포장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐(50)에 플럭스혼합물과 공기가 각각 0.5 ～ 3bar 압력으로 유입되는 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기 플럭스 도포장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상 플럭스혼합물은 총중량에 대하여 KALF4와 K3ALF6가 20～40 중량%인 것을 특징으로 하는 차량용 열교환기 플럭스 도포장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
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