KR101215651B1 - 열교환기의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 열교환기의 제조방법은 브레이징에 의해 수평튜브와 상기 수평튜브를 연결하는 연결튜브를 결합시키고, 확관 공정에 의해 튜브를 확관시키는 공정을 갖는 열교환기의 제조방법에 있어 수평 튜브의 양단에 변형방지용 보조튜브를 삽입하여 확관작업을 실시하는 것을 특징으로 한다.
열교환기 중 특히 '라디에이터'의 제조과정에서는 다수개의 통공이 형성된 방열핀 조립체에 수평 튜브를 각각 삽입하고, 연결튜브를 삽입하여 상기 수평튜브를 서로 연결한 후, 브레이징에 의해 수평튜브와 연결튜브를 결합하고, 튜브의 확관에 의해서 수평튜브를 방열핀 조립체에 결합시키는 제조방법에 있어서, 상기 수평 튜브(20)의 양단에 변형방지용 보조튜브(60)를 삽입하여 확관작업을 실시하는 것을 특징으로 한다.

Description

열교환기의 제조방법{Making method for the heat exchanger}

본 발명은 열교환기의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 튜브의 확관공정이 이루어지는 열교환기, 예를 들어 라디에이터의 제조과정 중에, 복수개의 통공이 형성된 방열핀 조립체에 수평 튜브 및 상기 수평튜브를 연결하는 연결튜브를 브레이징 결합시키고, 튜브의 확관 작업을 수행하는 공정을 갖는 열교환기의 제조방법에 관한 것이다.

열교환기(heat exchanger)는 매개체를 통해 열을 상호교환하는 기구이며, 이의 일종인 라디에이터(Radiator)는 수평튜브에 복수개의 방열핀이 형성된 방열핀 조립체에 결합되어, 수평 튜브 내를 흐르는 유체의 열을 외부로 발산시키는 역할을 하는 기구이다.

라디에이터를 제조함에 있어, 방열핀 조립체에 형성된 다수개의 통공에 수평튜브를 각각 삽입한 후 수평튜브를 확관시켜 방열핀 조립체에 결합시키는 데, 본 발명은 확관시에 수평튜브를 보호하는 방법 및 그 구조에 관한 발명이라 할 것이다.

본 발명은 라디에이터 뿐만아니라, 수평튜브와 연결튜브의 브레이징 작업이 이루어지고, 추후에 튜브의 확관 작업이 이루어지는 방식으로 제조되는 열교환기에 적용가능하다 할 것이다.

도 1은 일반적인 라디에이터의 구조를 설명하기 위한 사시도이며, 도 2 및 도 3은 종래의 라디에이터의 제조방법 및 구조를 설명하기 위한 라디에이터의 일부의 단면도로서, 도 2는 수평튜브를 확관하기 전의 단면도이며, 도 3은 수평튜브를 확관한 후의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 라디에이터는 튜브(20, 30) 내를 흐르는 유체(냉각수)의 열을 발산하기 위해서 방열핀 조립체(10)를 구성한다. 방열핀 조립체(10)는 다수개의 판상의 방열핀이 결합된 형태를 띠며, 그 내부에 수평 튜브(20)가 다수개 설치되어 수평 튜브(20)내의 유체의 열을 외부로 발산시키는 역할을 한다.

방열핀 조립체에는 다수개의 통공이 형성되는 데, 이 통공에 수평 튜브(20)를 각각 삽입한다. 수평 튜브를 방열핀 조립체에 삽입한 후, 수평 튜브의 양단에 연결튜브(30)를 삽입연결하여 수평튜브(20)가 서로 연통되도록 연결한다. 그런 후, 튜브의 확관 공정에 의해서 수평튜브(20)를 방열핀 조립체(10)를 결합시키게 된다.

수평튜브와 수평튜브의 연결은 양단에 형성되는 다수개의 연결튜브(30)에 의해서 이루어지는 데, 연결튜브(30)는 도시된 바와 같이 'ㄷ'자 형상을 가지며, 수평튜브와 동일한 재질(일반적으로 전도성이 높은 재료, ex. Cu)로 이루어진다. 수평튜브와 연결 튜브의 결합 내지 연결은 은납링(40)을 녹여 이루어지는 데(브레이징 공정), 즉, 수평튜브(20)에 은납링(40)과 연결튜브(30)를 삽입 결합한 상태에서 열을 가하여 은납링(40)을 녹여 용접결합시키게 된다.

방열핀 조립체(10)의 정렬과 보호를 위해서 방열핀 조립체의 양단에는 격판(50)이 형성된다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 현재 일반적으로 행해지고 있는 라디에이터의 제조방법 및 구조, 보다 구체적으로 방열핀 조립체(10)과 수평 튜브(20)의 결합과정 및 구조에 대해서 설명하기로 한다.

먼저, 방열핀 조립체(10)에 형성된 다수개의 통공에 수평튜브(20)를 각각 삽입한다. 방열핀 조립체(10)의 통공과 수평튜브(20) 사이에는 일정간격(t) 이격되어 있다. 이 간격(t) 사이의 공간은 튜브가 확장하는 공간이다.

수평튜브(20)를 삽입한 후, 수평튜브(20)의 양단에 은납링과 연결튜브(30)를 삽입한다. 이 상태에서 열을 가하여 은납링을 녹여 수평튜브와 연결튜브를 결합시킨다. 이에 따라, 수평튜브(20)는 서로 연통되어 결합되게 된다. 도 2는 수평튜브(20)의 끝단에 연결튜브(30)가 삽입 결합된 모습을 도시하는 단면도이다.

도 2의 상태에서 튜브의 확관 공정이 이루어진다. 일반적으로 확관공정은 수중 확관에 의해 이루어지는 데, 튜브(20, 30)에 물을 채운 상태에서 압력을 가하여 튜브를 확관시킨다. 이에 따라, 수평튜브(20)가 확관함에 따라 방열핀 연결체(10)에 단단히 결합되게 된다. 도 3은 도 2의 상태에서 튜브의 확관 공정이 이루어진 후의 모습을 도시한다.

이와 같은 종래의 방식의 라디에이터의 제조에 있어, 튜브의 확관 공정시 브레이징 열에 의한 튜브의 연화로 수압확관시 도시된 바와 같이 일부에서 과도한 팽창이 발생되어 튜브에 과다한 변형이 발생된다는 심각한 문제가 있었다. 이는 제품의 불량율을 높이고 제품의 질을 떨어뜨리는 치명적인 단점이 된다. 이에 따라, 우수한 제품의 생산을 위해서는 이러한 문제점을 해결하여야 하며, 이를 방지하기 위해서 관의 두께를 크게 하면 생산 단가가 증대되어 제품의 가격 경쟁력을 떨어뜨림과 동시에 확관이 제대로 이루어지지 않는다는 단점이 있다.

또한, 수평튜브를 방열핀 조립체의 통공에 삽입하면, 통공과 수평튜브 사이에 일정한 이격이 있어서, 수평튜브가 일정하게 정렬되지 않는다는 문제가 있었다. 이를 막기 위해 수평 튜브와 연결 튜브를 일정하게 맞추는 공정(정렬시키는 공정)이 별도로 필요한 데, 이는 작업 능률을 현저히 떨어뜨리고 작업시간을 연장시키는 결과를 초래하게 한다.

본 발명의 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 라디에이터의 제조에 있어서, 수평튜브를 일정하게 정렬시켜야 하는 문제 및 수압확관시 튜브의 일부에서 연화로 인한 변형이 일어나는 문제점을 해결하기 위한 라디에이터 제조방법 및 라디에이터의 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 튜브의 수압확관시에 확관 정도를 확인할 수 있는 게이지 역할을 수행할 수 있는 라디에이터의 제조방법 및 라디에이터의 구조를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 열교환기의 제조방법은 다수개의 통공이 형성된 방열핀 조립체에 수평 튜브를 각각 삽입하고, 연결튜브를 삽입하여 상기 수평튜브를 서로 연결한 후, 브레이징에 의해 수평튜브와 연결튜브를 결합하고, 튜브의 확관에 의해서 수평튜브를 방열핀 조립체에 결합시키는 열교환기의 제조방법에 있어서, 상기 수평 튜브(20)와 상기 연결 튜브(30)를 결합하는 브레이징 공정으로 인한 연화로 수압 확관시에 상기 수평 튜브(20)의 양단에서 발생되는 과도한 변형을 방지하도록, 변형방지용 보조튜브(60)를 상기 수평 튜브 양단에 삽입하여 수압 확관 공정을 실시하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 변형방지용 보조튜브(60)의 길이는 격판과 연결튜브 사이의 거리에 대응하는 길이를 가지며, 상기 변형방지용 보조튜브(60)는 재질이 수평 튜브와 동일한 재질(ex. Cu)이 사용된다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명의 열교환기(특히 라디에이터)의 제조방법은 브레이징 작업시에 열로 인한 튜브의 열화로 수중확관시 수평튜브의 일부분이 팽창하는 등의 변형이 발생되는 것을 막기 위해서, 수평 튜브의 양단에 변형방지용 보조튜브를 삽입하여 양단에 이중으로 튜브를 형성함으로써, 위와 같은 종래의 문제를 해결하였다.

변형방지용 보조튜브는 수평 튜브와 약간의 이격이 있어 변형방지용 보조튜브를 회전 내지 움직이게 할 수 있어, 그 움직임의 정도로 확관 작업시 튜브의 확관 정도를 알 수 있다는 장점이 있다.

또한, 변형방지용 보조튜브와 연결튜브의 끝단이 단을 지지 않고 일자로 평평하게 연결될 수 있어 외관이 매끄러워 제품의 구매율을 높여 매출 증대의 효과를 증대할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 라디에이터의 구조를 설명하기 위한 사시도.
도 2 및 도 3은 종래의 라디에이터의 제조방법 및 구조를 설명하기 위한 라디에이터의 일부의 단면도로서, 도 2는 수평튜브를 확관하기 전의 단면도이며, 도 3은 수평튜브를 확관한 후의 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 라디에이터의 제조방법 및 구조를 설명하기 위한 라디에이터의 일부 단면도로서, 도 4는 수평튜브를 확관하기 전의 단면도이며, 도 5는 수평튜브를 확관한 후의 단면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 라디에이터의 제조방법 및 라디에이터의 구조에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 라디에이터의 구조를 설명하기 위한 사시도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명의 라디에이터의 일부 단면도이다.

도 1 및 도 4, 5를 참조하면, 본 발명의 라디에이터의 제조방법은 수평 튜브 삽입공정, 연결튜브 삽입 및 결합공정, 및 튜브의 확관공정으로 이루어지는 데, 이는 종래의 방식과 전체적인 순서는 동일하게 이루어진다.

본 발명에 있어서, 가장 큰 특징은 (수압)확관시 튜브의 과도한 팽창 내지 변형을 막기 위해서 수평 튜브(20)의 양단에 변형방지용 보조튜브(60)를 삽입한다는 것이다.

변형방지용 보조튜브(60)는 튜브의 확관시에 수평 튜브의 변형을 막기 위한 것으로서, 바람직하게는 수평튜브와 동일한 재질(일반적으로 전도성이 높은 재료, ex. Cu)로 이루어진다. 앞서에서도 언급한 바와 같이, 수평튜브(20)와 연결튜브(30)의 브레이징 결합시에 브레이징 열에 의해서 튜브의 연화가 발생되는 데, 이 연화된 부분이 수압확관시에 과다하게 팽창하여 변형이 일어나는 것을 변형방지용 보조튜브(60)가 막게 된다.

변형방지용 보조튜브(60)는 격판(50)과 연결 튜브(30) 사이 부분의 수평튜브(20) 상에 삽입한다. 격판(50, 도 1 참조)은 방열핀 조립체(10)의 양 끝단에 설치되어 방열핀이 일렬로 정렬되도록 하고, 방열핀 조립체를 보호하기 위해 양단에 설치되는 보호판이라 할 것이다. 격판(50)은 도시된 바와 같이, 별도의 보호판이 설치될수도 있고, 방열핀 조립체의 양 끝단이 격판으로서의 역할을 할수도 있음은 물론이다.

바람직하게는, 변형방지용 보조튜브(60)의 길이는 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 격판과 연결튜브 사이의 거리에 대응하는 길이를 갖는 데, 이는 변형방지용 보조튜브(60)의 역할이 수평튜브 양단의 변형을 막기 위한 것임으로, 도시된 바와 같은 정도의 길이를 갖는다.

도시된 바와 같이, 변형방지용 보조튜브(60)는 수평튜브의 끝단에 삽입시 단단히 밀착된 상태(꽉 끼워진 상태)가 아니라 도시된 바와 같이 일정한 이격을 가지도록 삽입된다. 즉, 변형방지용 보조튜브(60)의 내경은 수평튜브의 외경보다 크다. 이는 수압확관 공정시에 수평튜브의 양단도 확관되기 때문이다.

변형방지용 보조튜브(60)의 내경이 크다는 것은 수압확관시 확관의 정도를 확인할 수 있는 게이지 역할을 수행하게 된다. 즉, 확관전에는 변형방지용 보조튜브가 회전 내지 움직일수 있는 데(도 4의 경우), 확관후에는 수평튜브의 확관에 의해 변형방지용 보조튜브와 밀착결합되어 회전 내지 움직이지 않게 된다. 만약, 확관 공정 중, 변형방지용 보조튜브가 움직이게 된다면 이는 확관공정이 제대로 이루어지지 않은 상태임을 뜻하게 된다. 따라서, 변형방지용 보조튜브의 움직임에 따라 확관 공정을 정도를 확인할 수 있다.

또한, 변형방지용 보조튜브(60)는 외부로 노출된 수평 튜브(20)의 양 끝단을 보호하며, 강도를 보강하는 역할을 수행하게 된다. 수평튜브는 수압팽창에 의해 확관을 할 정도의 두께를 가지는 데, 외부로 노출된 양단은 가장 외부의 압력을 많이 받게 된다. 변형방지용 보조튜브(60)은 수평튜브의 외부로 노출된 부분을 감쌈으로서, 이를 보호하고 강도를 보강하게 된다.

아울러, 도시된 바와 같이 변형방지용 보조튜브(60)와 연결튜브(30)의 외관이 단(step)을 지지않고 일자로 평평하게 나타나, 외관이 깨끗하고 매끄러워 심미감 내지 미려감을 증대된다는 장점이 있다.

앞서에서, 본 발명의 설명은 라디에이터에 대해서 주로 기술되었다. 그러나, 본 발명의 적용은 라디에이터 뿐만아니라, 수평튜브와 연결튜브의 브레이징 작업이 이루어지고, 추후에 튜브의 확관 작업이 이루어지는 방식으로 제조되는 열교환기에 적용가능하다 할 것이다.

전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.

또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

**첨부된 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**
10: 방열핀 조립체
20: 수평 튜브
30: 연결 튜브
40: 은납링
50: 격판
60: 변형방지용 보조튜브

Claims (5)

1. 다수개의 통공이 형성된 방열핀 조립체(10)에 수평튜브(20)를 각각 삽입한 후, 연결튜브를 삽입하여 상기 수평튜브(20)를 서로 연결한 다음, 브레이징 공정에 의해 상기 수평튜브(20)와 상기 연결튜브(30)를 결합하고, 수압을 이용한 튜브의 수압 확관 공정에 의해서 수평튜브를 방열핀 조립체 결합시키는 열교환기의 제조방법에 있어서,
   상기 수평 튜브(20)와 상기 연결 튜브(30)를 결합하는 브레이징 공정으로 인한 연화로 수압 확관시에 상기 수평 튜브(20)의 양단에서 발생되는 과도한 변형을 방지하도록, 변형방지용 보조튜브(60)를 수평 튜브 양단에 삽입하여 수압 확관 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 변형 방지용 보조튜브(60)의 길이는 격판과 연결튜브 사이의 거리에 대응하며, 상기 수평 튜브와 상기 변형 방지용 보조튜브 사이에는 이격이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 변형방지용 보조튜브(60)의 재질은 상기 수평튜브와 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
   
   
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