KR101294377B1

KR101294377B1 - 분배기의 제조방법

Info

Publication number: KR101294377B1
Application number: KR1020110074206A
Authority: KR
Inventors: 박용석; 박규진
Original assignee: 희성정밀 주식회사
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2013-08-08
Also published as: KR20130012807A

Abstract

본 발명은 분배기 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 분배기의 제조방법에는, 냉매 배관으로부터 유입된 냉매를 다수의 경로로 분배하기 위하여 분배관을 구비하는 분배기를 제조하는 방법에 있어서, 분배기의 모재가 되는 소재를 절단하는 단계; 상기 소재를 다이에 배치시키고, 프레스 기구에 의하여 단조하는 단계; 상기 분배기의 냉매 유출공을 형성하기 위하여 단조된 소재에 홀 가공이 이루어지는 단계; 및 상기 분배기의 냉매 유입부를 형성하기 위하여 단조된 소재의 적어도 일부분을 축관하는 단계가 포함된다.

Description

분배기의 제조방법 {A method for manufacturing a distibutor}

본 발명은 분배기의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉매 시스템은 압축기-응축기-팽창장치-증발기로 구성된다. 상기 응축기 또는 증발기는, 내부의 냉매가 외부의 유체와 열교환되도록 하므로, 열교환기로도 통칭된다.

상기 열교환기는, 핀-튜브 타입 열교환기와, 마이크로 채널튜브 타입 열교환기로 구분될 수 있다. 상기 핀-튜브 타입 열교환기에는, 다수 개의 핀과 상기 다수 개의 핀을 관통하는 다수 개의 원형 또는 원형과 유사한 형상의 튜브가 포함된다. 반면, 상기 마이크로 채널 튜브타입 열교환기는, 다수 개의 플랫 튜브와, 상기 각 플랫 튜브 사이에 제공되며 다수 회 절곡되는 핀이 포함된다.

상기 마이크로 채널 튜브타입 열교환기에 있어서, 상기 다수 개의 플랫 튜브 양측에는 냉매가 유입 또는 유출되는 입출 헤더가 구비된다. 상기 입출 헤더의 내부에는 냉매가 유동될 수 있는 유동공간이 형성되며, 상기 입출 헤더의 일측에는 열교환기와 팽창장치를 연결시키는 커넥터가 제공될 수 있다.

한편, 상기 냉매 시스템에는, 열교환기로 냉매가 분지(분배)되어 유입되도록 하는 분배기가 포함될 수 있다. 냉매배관을 유동하는 냉매는 상기 분배기를 거치면서 분배되며, 상기 분배기에서 분배된 냉매는 상기 팽창장치(일례로, 모세관)를 거쳐 상기 열교환기로 유입될 수 있다. 따라서, 상기 분배기의 유입측에는 냉매배관이 결합될 수 있으며, 상기 분배기의 유출측에는 상기 팽창장치가 결합될 수 있다.

종래의 분배기에 의하면, 상기 냉매배관 또는 팽창장치가 상기 분배기의 내부 공간까지 삽입 또는 결합되어 냉매의 유동저항으로서 작용되고, 상기 냉매배관 또는 팽창장치의 주변으로 와류가 발생되는 현상이 나타났다.

또한, 분배기가 구리(Cu)로 이루어지는 바 그 제조비용이 비싸고, 구리의 표면조도(거칠기)가 약 3~4μm로 좋지 않아 냉매가 분배기를 통과하는 과정에서 유동 저항이 많이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 냉매의 유동효율이 개선되도록 하는 분배기 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 분배기의 제조방법에는, 냉매 배관으로부터 유입된 냉매를 다수의 경로로 분배하기 위하여 분배관을 구비하는 분배기를 제조하는 방법에 있어서, 분배기의 모재가 되는 소재를 절단하는 단계; 상기 소재를 다이에 배치시키고, 프레스 기구에 의하여 단조하는 단계; 상기 분배기의 냉매 유출공을 형성하기 위하여 단조된 소재에 홀 가공이 이루어지는 단계; 및 상기 분배기의 냉매 유입부를 형성하기 위하여 단조된 소재의 적어도 일부분을 축관하는 단계가 포함된다.

본 발명의 실시예에 따른 분배기에는, 냉매배관으로부터 유입되는 냉매를 다수의 모세관으로 분배하기 위한 분배기에 있어서, 냉매의 유동공간이 형성되는 분배기 본체; 상기 분배기 본체의 일측에 제공되며, 상기 냉매배관을 거친 냉매가 유입되는 유입부; 상기 유입부로부터 상기 분배기 본체로 연장되며, 상기 분배기 본체를 향하여 유동 단면적이 증대되는 확관부; 및 상기 분배기 본체의 타측에 제공되며, 상기 분배기 본체내의 냉매를 다수의 경로로 분배하기 위한 분지부가 포함되며, 상기 분배기 본체 및 분지부는 단조 공정에 의하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 분배기의 내부에 걸림 턱이 형성되어 냉매배관 또는 모세관이 분배기의 내부유로 외측에 결합되므로 냉매의 유동저항이 감소될 수 있게 된다. 그리고, 상기 유동저항이 감소됨으로써 상기 분배기의 분배 효율이 개선되므로 냉동 사이클의 효율이 상승될 수 있다는 효과가 있다.

또한, 단조 공법을 이용하여 분배기를 제조할 수 있으므로 제조 공정이 간단하다는 효과가 있다.

또한, 소재의 단조 과정에서 분지부 형상을 가지는 다이를 이용하여 분배기의 분지부를 일체로 형성할 수 있으므로, 냉매배관(또는 캐필러리)과 분배기가 용접되는 과정에서 열의 불균형에 따른 불량 발생률이 감소될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 알루미늄 소재를 이용하여 분배기를 제조할 수 있으므로, 제조비용이 감소하고 분배기의 표면 조도가 개선되어 냉매의 유동저항을 감소할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 냉동 사이클을 보여주는 시스템 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열교환기의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분배기의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 분배기의 제조방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 7 및 도 8은 소재를 이용하여 분배기를 형성하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 7의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분배기의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분배기를 형성하는 모습을 보여주는 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉동 사이클을 보여주는 시스템 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉동 사이클(1)에는, 냉매를 고온 고압의 기체상태로 압축하는 압축기(10)와, 상기 압축기(1)에서 압축된 냉매가 응축되도록 하는 응축기(20)와, 상기 응축기(20)의 일측에 제공되어 상기 응축기(20)를 향하여 열교환 유체를 공급하는 응축팬(22)과, 상기 응축기(20)에서 응축된 냉매를 팽창시키기 위한 다수의 팽창장치(40)와, 상기 응축기(20)에서 응축된 냉매를 상기 다수의 팽창장치(40)로 분배하는 분배기(30)와, 상기 팽창장치(40)에서 팽창된 저온저압의 냉매를 증발시키기 위한 증발기(50) 및 상기 증발기(50)를 향하여 열교환 유체를 공급하는 증발팬(52)이 포함된다.

상기 냉동 사이클(1)에는, 냉매의 유동을 가이드 하는 냉매배관(60)이 더 포함된다. 상기 압축기(10), 응축기(20), 분배기(30), 팽창장치(40) 및 증발기(50)는 상기 냉매배관(60)에 의하여 연결될 수 있다. 그리고, 상기 팽창장치(40)에는 모세관(capillary tube)이 포함된다.

상기 모세관 및 분배기(30)는 알루미늄 재질로 형성될 수 있다. 상기 모세관 및 분배기(30)가 알루미늄으로 형성되면, 다른 금속(일례로, 구리)으로 형성되는 것에 비하여 표면 조도가 개선될 수 있으므로 냉매의 유동저항이 감소될 수 있다는 장점이 있다. 여기서, 알루미늄의 조도는 1.0μm인 반면에, 구리의 조도는 3~4μm에서 형성된다.

그리고, 상기 응축기(20) 및 증발기(50)는 열교환기로 구성된다. 일례로, 상기 냉동 사이클이 공기조화기에 적용되는 경우, 상기 응축기(20) 또는 증발기(50)는 실외 열교환기 또는 실내 열교환기로 제공될 수 있다. 공기조화기가 냉방운전되는 경우, 상기 응축기(20)는 실외 열교환기이며 상기 증발기(50)는 실내 열교환기일 수 있다. 반면에, 상기 공기조화기가 난방운전되는 경우, 상기 응축기(20)는 실내 열교환기이며 상기 증발기(50)는 실외 열교환기일 수 있다.

상기 실외 열교환기 및 실내 열교환기를 "열교환기"로 이름할 수 있으며, 이하에서는 열교환기 및 상기 열교환기에 결합되는 주변 구성들에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열교환기의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 어셈블리에는, 냉매가 유동하면서 특정 유체와 열교환되도록 하는 열교환기(100)와, 상기 열교환기(100)로 냉매를 분배하여 유입시키기 위한 분배기(30)와, 상기 열교환기(100)와 분배기(30)의 사이에 배치되며 냉매를 팽창(감압)시키기 위한 다수의 팽창장치(40) 및 상기 분배기(30)로 냉매를 전달하는 냉매배관(60)이 포함된다.

상기 냉매배관(60)을 유동하는 냉매는 상기 분배기(30)를 거치면서 다수의 유로(다수의 팽창장치)로 분배되며, 상기 팽창장치(40)를 통과하면서 저압으로 팽창하게 된다. 상기 팽창장치(40)를 거친 냉매는 상기 열교환기(100)로 분지되어 유입될 수 있다.

상기 열교환기(100)에는, 냉매가 유동하는 다수의 냉매튜브(110)와, 상기 다수의 냉매튜브(110)의 사이에 제공되어 냉매의 열교환 면적이 증대되도록 하는 다수의 핀(112)이 포함된다. 상기 냉매튜브(110) 및 핀(112)은 열전도성이 우수한 알루미늄 재질로 형성될 수 있다.

상기 열교환기(100)는 마이크로 채널튜브 타입 열교환기일 수 있다. 상기 다수의 냉매튜브(110)에는, 가로 방향으로 2개의 튜브가 나란하게 위치되도록 배치되는 제 1 튜브(110a) 및 제 2 튜브(110b)가 포함된다. 그리고, 상기 다수의 냉매튜브(110)는 세로 방향으로 다수의 층을 구성하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제 1 튜브(110a) 및 제 2 튜브(110b)가 각각 세로 방향으로 다수의 층을 형성하게 된다. 이와 같은 구성에 의하여, 상기 냉매튜브(110)를 유동하는 냉매의 양을 충분히 확보할 수 있다는 장점이 있다.

상기 핀(112)은 상기 냉매튜브(110) 사이의 공간에 배치된다. 상세히, 상기 다수의 냉매튜브(110) 중 세로 방향으로 다수의 층을 형성하는 일 튜브 및 인접한 타 튜브의 사이에 상기 핀(112)이 개입된다. 상기 핀(112)은 다수 회 절곡되어 형성될 수 있으며, 이에 따라 냉매와 열교환 유체 사이의 열교환 면적이 증대될 수 있다.

상기 열교환기(100)의 양측에는, 입출 헤더(120) 및 리턴 헤더(140)가 제공된다. 상기 입출 헤더(120)는 상기 열교환기(100)로 유입 또는 유출되는 냉매의 유동공간을 형성하는 부분으로서, 상기 열교환기(100)의 일측에 결합된다. 그리고, 상기 리턴 헤더(140)는, 상기 입출 헤더(120)로부터 상기 냉매튜브(110)를 거쳐 유동되는 냉매를 상기 입출 헤더(120)측으로 리턴시켜 주는 구성으로서, 상기 열교환기(100)의 타측에 결합된다.

상세히, 상기 입출 헤더(120)에는, 냉매의 유동공간을 형성하는 헤드(121) 및 커버(125)가 포함된다. 상기 헤드(121) 및 커버(125)는 용접제(일례로, Clad)에 의하여 결합될 수 있다. 일례로, 상기 커버(125)에 용접제가 구비될 수 있고, 상기 헤드(121)와 커버(125)는 서로 조립된 상태에서 용접로(Normal blazing furnace) 내에서 가열되어 용접될 수 있다. 상기 헤드(121)를 "제 1 헤더형성부", 상기 커버(125)를 "제 2 헤더형성부"라 이름할 수 있다.

상기 커버(125)에는, 상기 냉매튜브(110)가 결합되는 튜브 삽입부(126a,126b)가 형성된다. 상기 튜브 삽입부(126a,126b)에는, 상기 제 1 튜브(110a)가 삽입되는 제 1 튜브 삽입부(126a) 및 상기 제 2 튜브(110b)가 삽입되는 제 2 튜브 삽입부(126b)가 포함된다. 상기 제 1 튜브 삽입부(126a) 및 제 2 튜브 삽입부(126b)는 상기 제 1 튜브(110a) 및 제 2 튜브(110b)에 대응하여 각각 세로 방향으로 다수 개가 형성될 수 있다.

상기 열교환기(100)에는, 상기 다수의 팽창장치(40)와 결합되는 다수의 커넥터(130)가 포함된다. 상기 다수의 팽창장치(40)를 통과한 냉매는 상기 커넥터(130)를 거쳐 상기 열교환기(100)로 분지하여 유입된다.

상기 커버(125)에는, 상기 커넥터(130)가 결합되는 다수의 커넥터 체결부(127)가 형성된다. 상기 커넥터 체결부(127)는 상기 커넥터(130)가 삽입될 수 있도록 상기 커버(125)의 적어도 일부가 관통되는 부분으로서 이해된다. 그리고, 상기 커넥터 체결부(127)는 상기 커버(125)의 일측면에 형성되고, 상기 튜브 삽입부(126a,126b)는 상기 커버(125)의 타측면에 형성된다.

상기 입출 헤더(120)의 내부에는, 상기 다수의 커넥터(130)를 통하여 유입된 냉매의 유동 경로를 구획하는 다수의 구획리브(135)가 제공된다. 즉, 상기 다수의 커넥터(130) 중 일 커넥터를 통하여 유입된 냉매는 타 커넥터를 통하여 유입된 냉매와 분리되어 상기 냉매 튜브(110)를 유동한다. 그리고, 각각의 냉매 튜브(110)를 유동한 냉매는 상기 입출 헤더(120)에서 합지되어 출구부(150)를 통하여 유출될 수 있다.

상기 입출 헤더(120)의 냉매 유동공간에는, 입구유로(120a) 및 출구유로(120b)가 포함된다. 상기 입구유로(120a) 및 출구유로(120b)는 유로 구획부(미도시)에 의하여 구획된다. 상기 커넥터 체결부(127)는 상기 커버(125) 중 상기 입구유로(120a)와 연결되는 위치에 형성될 수 있다. 그리고, 상기 구획리브(135)는 상기 입구유로(120a)를 세로 방향으로 구획하는 구성으로서 이해될 수 있다.

상기 리턴 헤더(140)에는, 냉매의 유동공간을 형성하는 헤드(141) 및 커버(145)가 포함된다. 상기 헤드(141)와 커버(145)의 결합방법은 상기 헤드(121)와 커버(125)의 결합방법을 원용한다. 구성의 명칭을 구분하기 위하여, 상기 입출 헤더(120)에 구비되는 헤드(121) 및 커버(125)를 "제 1 헤드" 및 "제 1 커버"라 이름하고, 상기 리턴 헤더(140)에 구비되는 헤드(141) 및 커버(145)를 "제 2 헤드" 및 "제 2 커버"라 이름한다.

상기 제 2 커버(145)에는, 상기 제 1 튜브(110a) 및 제 2 튜브(110b)가 결합되는 복수의 튜브 삽입부가 형성된다. 상기 튜브 삽입부와 관련하여서는, 상기 입출 헤더(120)의 제 1,2 튜브 삽입부(126a,126b)와 동일한 구성을 가지는 바 자세한 설명은 생략한다.

이상에서 설명한 구성을 참조하여, 열교환기(100)에서의 냉매 유동을 설명한다.

상기 팽창장치(40)를 거친 냉매는 상기 다수의 커넥터(130)를 통하여 상기 입출 헤더(120)로 분지되어 유입된다. 이 때, 냉매는 상기 커넥터 체결부(127)를 통하여 상기 입구유로(120a)로 유입된다. 상기 입출 헤더(120)로 유입된 냉매는 상기 제 1 튜브 삽입부(126a)를 통하여 상기 제 1 튜브(110a)로 유입된다.

상기 제 1 튜브(110a)로 유입된 냉매는 상기 리터 헤더(140)측으로 유동하며, 상기 리턴 헤더(140)에서 방향을 전환하여 상기 제 2 튜브(110b)로 유입된다. 상기 제 2 튜브(110b)로 유입된 냉매는 상기 입출 헤더(120)측으로 유동하며, 상기 출구유로(120b)로 유입된다.

즉, 냉매는 상기 제 1 튜브(110a) 및 제 2 튜브(110b)를 유동하는 동안 2번의 열교환이 일어날 수 있다. 따라서, 상기 제 1 튜브(110a)를 "제 1 열교환튜브", 상기 제 2 튜브(110b)를 "제 2 열교환튜브"라 이름할 수 있다.

상기 출구유로(120b)는 상기 입출 헤더(120)의 상단부로부터 하단부까지 길게 연장된다. 따라서, 상기 냉매튜브(110)에서 각각 분리되어 유동하였던 다수의 분지 냉매들은 상기 출구유로(120b)에서 합지된다. 합지된 냉매는 상기 출구부(150)를 통하여 상기 열교환기(100)에서 유출되며, 유출된 냉매는 상기 압축기(10)로 유입될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분배기의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 5는 도 4의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 분배기(30)에는, 냉매의 유동공간을 형성하는 분배기 본체(31)와, 상기 분배기 본체(31)의 일측에 제공되며 냉매가 상기 분배기(30)로 유입되도록 하는 유입부(32) 및 상기 유입부(32)로부터 상기 분배기 본체(31)로 연장되는 확관부(33)가 포함된다.

상기 유입부(32)에는 상기 냉매 배관(60)이 결합되는 유입공(32a)이 형성된다. 상기 냉매 배관(60)은 상기 유입공(32a)을 통하여 삽입되어 상기 유입부(32)의 내부로 연장된다. 상기 냉매 배관(60)은 상기 유입부(32)의 내측에 용접 결합될 수 있다.

상기 유입부(32)의 내측에는, 상기 냉매 배관(60)의 걸림이 이루어지는 제 1 걸림턱(32b)이 구비된다. 상기 제 1 걸림턱(32b)은 상기 유입부(32)와 확관부(33)의 경계부위에 형성된다.

상기 제 1 걸림턱(32b)은 상기 유입부(32)의 내주면으로부터 소정 길이만큼 돌출되어 대략 링 형상을 가지도록 구성되며, 상기 냉매 배관(60)의 단부와 걸림이 이루어져 상기 냉매 배관(60)이 상기 분배기(30)의 내부로 더 삽입되지 못하도록 하는 "스토퍼"로서 기능을 한다. 그리고, 상기 냉매 배관(60)이 상기 제 1 걸림턱(32b)에 지지된 상태에서 상기 유입부(32)에 용접될 수 있으므로 용접 작업이 쉽게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

상기 확관부(33)는 상기 유입부(32)로부터 상기 분배기 본체(31)를 향하여 연장되며, 냉매의 유동방향을 기준으로 냉매의 유동 단면적이 점점 커지는 부분으로서 이해된다. 상기 확관부(33)의 내부에는, 유동 단면적이 증가되는 제 1 유로(31a)가 형성된다.

한편, 유동 단면적이 작은 유입부(32)를 통하여 유입된 냉매가 유동 단면적이 큰 확관부(33)를 지나면서 냉매가 혼합되는 효과를 기대할 수 있게 된다. 즉, 상기 분배기(30)에 유입되는 냉매는 액상 및 기상의 혼합 냉매일 수 있는데, 이러한 냉매가 혼합되는 작용을 거치면서 상기 분배기(30)를 통과한 냉매가 액상 냉매 및 기상 냉매로 각각 분배되는 것을 방지할 수 있다.

상기 분배기 본체(31)의 내부에는, 유동 단면적이 일정한 제 2 유로(31b)가 형성된다. 상기 제 2 유로(31b)는 상기 확관부(33)의 단부로부터 분지부(35)를 향하여 연장된다.

상기 분지부(35)는 상기 분배기 본체(31)를 통과한 냉매가 다수의 경로로 분배되도록 하는 부분으로서 이해될 수 있다. 상기 분지부(35)에는, 상기 팽창장치(40)가 결합되는 다수의 분배관(36)이 포함된다. 상기 팽창장치(40)는 상기 분배관(36)의 내측에 용접 결합될 수 있다.

그리고, 상기 분배관(36)의 내부에는, 상기 팽창장치(40)의 일 단부가 지지될 수 있는 제 2 걸림턱(37)이 형성된다. 상기 제 2 걸림턱(37)은 상기 분배기 본체(31)와 분배관(36)의 경계부위에 형성된다.

상기 제 2 걸림턱(37)은 상기 분배관(36)의 내주면으로부터 소정 길이만큼 돌출되어 대략 링 형상을 가지도록 구성되며, 상기 팽창장치(40)의 단부와 걸림이 이루어져 상기 팽창장치(40)가 상기 분배기 본체(31)의 내부로 삽입되지 않도록 하는 스토퍼 기능을 한다. 그리고, 상기 팽창장치(40)가 상기 제 2 걸림턱(37)에 지지된 상태에서 상기 분배관(36)에 용접될 수 있으므로 용접 작업이 쉽게 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

상기 제 1,2 걸림턱을 구분하기 위하여, 상기 제 1 걸림턱(32b)을 "제 1 스토퍼"라 하고, 상기 제 2 걸림턱(37)을 "제 2 스토퍼"라 이름할 수 있을 것이다.

상기 분지부(35)의 단부에는, 냉매가 상기 분배기(30)로부터 배출되는 유출공(35a)이 형성된다. 상기 팽창장치(40)는 상기 유출공(35a)을 통하여 삽입되어 상기 분배관(36)으로 연장되며, 상기 제 2 걸림턱(37)에서 지지된다.

정리하면, 상기 냉매 배관(60)은 상기 유입부(32)의 내측에서 걸림이 이루어지고, 상기 팽창장치(40)는 상기 분지부(35)의 내측에서 걸림이 이루어질 수 있다.

결국, 상기 냉매 배관(60) 및 팽창장치(40)가 상기 확관부(33) 또는 분배기 본체(31)의 내부로 연장되지 않으므로, 상기 냉매 배관(60) 또는 팽창장치(40)가 냉매의 유동저항으로서 작용하거나, 상기 분배기(30) 내부에서 유동방향을 저해하는 와류가 발생되는 것이 방지될 수 있다.

상기 유입부(32), 확관부(33), 분배기 본체(31) 및 분지부(35)는 적어도 단조작업에 의하여 일체로 구성될 수 있다. 이하에서는 이러한 분배기(30)의 제조방법에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 분배기의 제조방법을 보여주는 플로우 챠트이고, 도 7 및 도 8은 소재를 이용하여 분배기를 형성하는 모습을 보여주는 도면이고, 도 9는 도 7의 II-II'를 따라 절개한 단면도이다. 도 6 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 분배기의 제조방법 및 제조장치를 설명한다.

먼져, 분배기의 재질(모재)이 되는 특정 소재를 절단한다. 상기 특정 소재는 알루미늄일 수 있다. 상기 알루미늄은 다른 금속소재(특히, 구리)에 비하여 가격이 저렴하고, 분배기를 완성하였을 때 그 표면 조도가 양호하여 냉매의 유동효율 향상에 도움을 줄 수 있다. 절단되는 소재의 크기는 분배기의 크기, 즉 단면적 또는 두께등을 고려하여 결정될 수 있다(S11).

상기 절단된 소재의 가공성을 높이기 위하여, 상기 소재의 외부에 피막을 가하는 윤활작업을 수행한다(S12).

그리고, 윤활 처리된 소재를 단조하는 단계를 수행한다. 상기 단조는, 소재에 적절한 압력이 가해지면 소성변형 될 수 있는 특징을 이용한다. 도 7 및 도 8에는 소재(80)가 다이(200)에 놓여져 프레스 기구(250)에 의하여 단조되는 모습이 도시된다.

상기 다이(200)에는, 대략 원통 형상의 다이 본체(201)와, 상기 다이 본체(201)의 내부에 형성되는 단조홈(210)이 포함된다.

상기 윤활 처리된 소재(80)가 상기 다이(200)의 단조홈(210)에 삽입된다. 상기 단조홈(210)은 상기 분배기(30)의 외관 중 적어도 일부분에 대응되는 형상을 가진다.

상기 단조홈(210)의 내부에는, 상기 소재(80)가 놓여지는 놓임 턱(215)이 형성된다. 상기 놓임 턱(215)은 상기 단조홈(210)의 내주면 중 단차진 부분으로서 이해된다. 상기 놓임 턱(215)의 하측에 형성되는 단조홈(210)의 단면적은 상기 놓임 턱(215)의 상측에 형성되는 단조홈(210)의 단면적보다 작게 형성될 수 있다.

상기 놓임 턱(215)의 상측에 형성되는 단조홈(210) 부분을 제 1 홈, 하측에 형성되는 단조홈(210)의 부분을 제 2 홈이라 할 때, 상기 제 1 홈은 상기 분배기(30) 중 분배기 본체(31)로부터 유입부(32)까지의 부분에 대응되며, 상기 제 2 홈은 상기 분지부(35)에 대응되는 부분으로 이해될 수 있다.

그리고, 상기 단조홈(210)의 하부에는, 상기 분지부(35)를 형성하기 위한 분지형성부(220)가 형성된다. 상기 분지형성부(220)는 다수의 파이프를 결합시킨 상태에서 그 외주면을 연결한 형상과 유사하며, 상기 분지형성부(220)는 도 4에 도시된 분지부(35)에 대응되는 형상을 가진다. 상세히, 상기 분지형성부(220)는 상기 분배관(36)의 곡률에 대응하는 곡선이 다수 개 연결되는 형상을 가진다.

상기 소재(80)가 상기 단조홈(210)의 내부에 위치된 상태에서, 상기 프레스 기구(250)가 상기 단조홈(210)의 내부로 삽입된다. 이 과정에서, 상기 소재(80)는 변형되며, 상기 단조홈(210)의 체적 중 상기 프레스 기구(250)의 삽입된 부분의 체적을 제외한 나머지 부분을 채우게 된다.

즉, 상기 소재(80)는 상기 프레스 기구(250)의 가압에 의하여, 상기 놓임 턱(215)의 상측 및 하측으로 이동하면서 내부가 함몰된 컵 형상의 가공소재(85)로 변형된다.

상기 가공소재(85) 중 상기 놓임 턱(215)의 하측에 형성되는 부분은 상기 다수의 분배관(36)을 형성하기 위한 분배관 형성부(85a)일 수 있다. 그리고, 상기 분배관 형성부(85a)는 상기 다이(200)의 분지형성부(220)에 의하여 형성된다. 여기서, 상기 분지형성부(220)는 상기 분배관 형성부(85a)를 구현하기 위한 단조 틀(cast)이며, 상기 분배관 형성부(85a)는 상기 소재(80)가 상기 분지형성부(220)로 가압되어 만들어지는 단조 부분이라 할 수 있다.

이와 같이, 상기 소재(80)가 상기 분지형성부(220)를 따라 가압(단조)되어 분지부 형상을 가지도록 제조되는 제조되는 방법에 의하여, 추후 상기 분배기(30)에 상기 팽창장치(40)가 결합 및 용접될 때 상기 분지부(35)에 변형이 생기는 것이 방지될 수 있다.

또한, 단조작업에 의하여 상기 소재(80)에는, 분배기 본체(31)에 대응하는 부분 및 분지부(35)에 대응하는 부분이 일체로, 그리고 동시에 형성되므로, 분배기의 제조공정이 간단하게 이루어질 수 있다(S13).

단조작업을 통하여 형성된 가공소재(85) 중, 상기 분배관 형성부(85a)에 해당되는 부분에 상기 유출공(35a)을 형성하기 위한 홀 가공(절삭)을 수행한다. 상기 홀 가공은, 상기 가공소재(85)의 하단부로부터 상방을 향하여 펀칭하는 방법에 의하여 이루어질 수 있다.

상기 홀 가공에 의하여, 상기 분배관 형성부(85a)는 도 5에 도시되는 분배관(36)의 형상을 가지게 된다. 그리고, 상기 가공소재(85)의 상단부는 그 하단부까지 냉매가 유입 및 유출이 가능하도록 외부와 연통될 수 있다(S14).

그리고, 상기 가공소재(85)의 상부 중 적어도 일부분의 내경을 축소시키기 위한 축관 작업이 수행된다. 상기 축관 작업은 적어도 하나의 롤러장치에 의하여 수행될 수 있다. 상기 축관 작업에 의하여, 상기 가공소재(85)에는 상기 유입부(32) 및 확관부(33)의 형상이 구현될 수 있다(S15).

상기 가공소재(85) 중, 상기 분배관(36) 및 유입부(32)와 대응되는 부분의 내측에 걸림턱, 즉 상기 제 1 걸림턱(32b) 및 제 2 걸림턱(37)을 형성한다. 일례로, 절삭장치를 상기 분배관(36) 또는 유입부(32)의 내측에 삽입한 후 회전시켜 상기 분배관(36) 또는 유입부(32)의 내주면 일부를 절삭할 수 있다. 이와 같은 절삭작업에 의하여, 단차진 제 1,2 걸림턱(32b,37)이 형성될 수 있다. 다만, 이러한 절삭작업은 상기 S13 단계 이후 또는 S14 단계 이후에 수행될 수도 있을 것이다(S16).

이상에서 설명한 바와 같이, 단조작업 이후 홀가공 및 축관작업을 통하여 분배기 전체를 하나의 단품(單品)으로 구현할 수 있으므로, 제조방법이 간단하고 내구성이 우수하다는 효과가 있다.

이하에서는, 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 분배기의 일부 구성에 있어서만 차이가 있으므로 차이점을 위주로 설명하며, 제 1 실시예와 동일한 부분에 대하여는 제 1 실시예의 설명과 도면부호를 원용한다.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분배기의 구성을 보여주는 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분배기(30)에는, 냉매가 상기 다수의 분배관(36)으로 분지되도록 가이드 하는 돌출 가이드부(39)가 포함된다. 상기 돌출 가이드부(39)는, 상기 분지부(35)로부터 상기 분배기 본체(31)의 내부를 향하여 돌출되도록 구성된다.

상기 돌출 가이드부(39)에는, 상기 분배기 본체(31)를 유동하는 냉매를 상기 다수의 분배관(36) 중 일 분배관으로 가이드 하는 제 1 면(39a)과, 상기 냉매를 상기 다수의 분배관(36) 중 타 분배관으로 가이드 하는 제 2 면(39b) 및 상기 제 1 면(39a)과 제 2 면(39b)의 경계를 형성하는 첨단부(39c)가 포함된다.

상기 돌출 가이드부(39)는, 상기 제 1 면(39a)을 이루는 부분과 제 2 면(39b)을 이루는 부분이 맞대어진 형상을 가질 수도 있고, 삼각뿔 또는 원뿔의 형상을 가질 수도 있다. 즉, 상기 제 1,2 면(39a,39b)과 첨단부(39c)에 의하여, 그 단면이 대략 삼각형의 형상을 가질 수 있다.

상기 분배기 본체(31) 내부의 냉매는 상기 첨단부(39c)에서 분지되어 상기 제 1 면(39a) 및 제 2 면(39b)를 따라 유동되며, 각 분배관(36)을 거쳐 상기 유출공(35a)을 통하여 상기 분배기(30)에서 토출된다. 결국, 상기 돌출 가이드부(39)에 의하여, 분배기(30)에서의 냉매 분배가 효과적으로 이루어질 수 있다는 장점이 있다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 분배기를 형성하는 모습을 보여주는 도면이다. 도 11 및 도 12를 참조하여, 소재가 단조되어 분배기의 외관을 형성하는 과정을 설명한다.

소재(80)를 가압하기 위한 프레스 기구(250)에는, 상기 분배기(30)에 돌출 가이드부(39)를 형성하기 위한 함몰부(255)가 형성된다. 상기 함몰부(255)는 상기 프레스 기구(250)의 하단부로부터 상방으로 함몰되어 형성된다.

상기 놓임 턱(215)에 상기 소재(80)가 안착된 상태에서, 상기 프레스 기구(250)는 상기 단조홈(210)에 삽입되어 상기 소재(80)를 가압한다. 상기 소재(80)의 가압과정에서, 소재(80)의 적어도 일부는 상기 함몰부(255)에 위치하도록 변형된다.

이와 같이, 상기 프레스 기구(250)에 함몰부(255)가 형성됨으로써, 단조 공정에 의하여 상기 돌출 가이드부(39)가 상기 분배기 본체(31)에 일체로 형성될 수 있다. 즉, 상기 돌출 가이드부(39)는, 추가적인 공정없이 단조 작업에 의하여 간단하게 구비될 수 있다.

상기한 단조 공정을 수행한 후, 홀 가공, 축관 및 걸림턱 형성공정의 수행은 제 1 실시예와 같이 수행될 수 있다.

30 : 분배기 31 : 분배기 본체
32 : 유입부 33 : 확관부
35 : 분지부 36 : 분배관
32b : 제 1 걸림턱 37 : 제 2 걸림턱
39 : 가이드 돌출부 200 : 다이
210 : 단조홈 220 : 분지형성부
250 : 프레스 기구 255 : 함몰부

Claims

냉매 배관으로부터 유입된 냉매를 다수의 경로로 분배하기 위하여 분배기 본체 및 분배관을 구비하는 분배기를 제조하는 방법에 있어서,
분배기의 모재가 되는 알루미늄 소재를 절단하는 단계;
상기 절단된 소재의 외부에 피막을 가하는 단계;
상기 소재를, 다이의 본체에 함몰 형성되는 단조홈 내부의 단차진 놓임턱에 배치시키고, 프레스 기구에 의하여 단조하여, 가공소재를 제조하는 단계;
상기 분배기의 냉매 유출공을 형성하기 위하여, 상기 가공소재의 일부에 홀 가공이 이루어지는 단계; 및
상기 분배기의 냉매 유입부를 형성하기 위하여, 상기 가공소재의 적어도 일부분을 축관하는 단계가 포함되며,
상기 단조홈에는, 상기 분배관의 곡률에 대응하는 다수의 곡선이 연결된 형상을 가지는 분지형성부가 구비되고,
상기 소재가 단조되는 과정에서, 상기 가공소재는 상기 단조홈 및 분지형성부를 따라 가압되어, 상기 분배기의 본체에 대응하는 부분과 상기 분배관에 대응하는 분배관 형성부가 일체로 형성되고,
상기 분배관 형성부는 상기 놓임턱의 하측에 위치한 소재가 변형되어 구성되는 것을 특징으로 하는 분배기의 제조방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 홀 가공이 이루어지는 단계는,
상기 가공소재 중 상기 분배관 형성부에, 홀 절삭이 이루어지는 것을 특징으로 하는 분배기의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 가공소재의 내부에 절삭장치를 삽입하고, 상기 절삭장치에 의하여 걸림턱이 형성되는 단계가 더 포함되는 분배기의 제조방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 프레스 기구에는 상기 분배기에 돌출 가이드부를 형성하기 위하여, 상기 프레스 기구의 일단부로부터 함몰되는 함몰부가 형성되며,
상기 소재가 단조되는 과정에서, 상기 분배관으로부터 상기 분배기 본체의 내부를 향하여 돌출되는 돌출 가이드부가 형성되는 것을 특징으로 하는 분배기의 제조방법.