KR101345875B1

KR101345875B1 - 열교환기 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR101345875B1
Application number: KR1020110098332A
Authority: KR
Inventors: 김재훈; 손휘승
Original assignee: 갑을오토텍(주)
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-12-30
Also published as: KR20130034357A

Abstract

본 발명은 튜브와 커넥터의 결합이 용이하며, 제조공정이 단순화되고, 품질이 우수한 열교환기 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 내부에 냉매 유로가 형성된 튜브와, 상기 튜브 끝단이 삽입되도록 삽입홀이 형성되고, 길이 방향을 따라 상기 삽입홀의 양측에 가이드가 구비된 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기를 제공한다. 따라서 본 발명에 의하면 튜브와 커넥터의 결합이 용이하여 많은 노력과 수고를 필요로 하지 않고, 제조공정이 단순화되어 생산성이 향상되고, 제조단가를 절감할 수 있으며, 제조되는 열교환기의 품질이 우수하여 장시간 사용이 가능하다는 이점이 있다.

Description

열교환기 및 이의 제조방법{HEAT EXCHANGER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 열교환기 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 조립이 용이하고, 제조공정이 단순하며, 품질이 우수한 열교환기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

냉장고와 같은 일반 가전제품이나 차량에는 내부를 냉각 또는 가열하기 위해 냉매와 공기가 상호 열 교환할 수 있도록 다양한 유형의 열교환기가 사용된다.

도 1은 종래의 열교환기를 도시한 분해사시도이고, 도 2는 종래의 열교환기를 도시한 측면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 열교환기는 내부에 냉매가 흐르는 유로(11)가 형성된 튜브(10)와 이러한 튜브(10)가 삽입되도록 삽입홀(21)이 형성된 커넥터(20)로 구성된다.

전술한 종래의 열교환기는 알루미늄을 압출가공하여 튜브(10)를 성형하는 단계, 알루미늄을 압연가공하여 알루미늄 판재를 성형하는 단계, 알루미늄 판재 표면에 클래드를 도포하는 단계, 클래드가 도포된 알루미늄 판재를 말아서 커넥터(20)를 성형하는 단계, 커넥터(20)에 형성된 삽입홀(21)에 튜브(10)를 끼움 결합시키는 단계, 튜브(10)와 커넥터(20)가 고정되도록 브레이징하는 단계를 통해 제조된다.

전술한 과정을 통해 열교환기를 제조할 경우, 많은 단계를 거치게 되므로 생산성이 저하되고, 제조단가가 상승하는 문제가 있었다.

특히, 커넥터(20)에 형성된 삽입홀(21)에 튜브(10)를 끼움 결합시키는 것이 용이하지 않았다. 이는 도 2에 도시된 바와 같이, 커넥터(20)의 단면은 원형으로 형성된 반면, 튜브(10)의 단면은 직사각형을 이루고 있어서 튜브(10)와 커넥터(20)의 접촉 면적이 좁게 형성되기 때문이다.

이로 인해 많은 노력과 수고가 필요하여 생산성이 저하되는 문제가 있었다.

또한, 클래드를 도포한 후 브레이징 공정을 통해 튜브(10)와 커넥터(20)를 고정하는 단계까지 많은 공정을 거쳐야 하므로 제조된 열교환기에 결함이 증가하게 되는 문제도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 튜브와 커넥터의 결합이 용이한 열교환기 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 제조공정이 단순화된 열교환기 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 품질이 우수한 열교환기 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 냉매 유로가 형성된 튜브와, 상기 튜브 끝단이 삽입되도록 삽입홀이 형성되고, 길이 방향을 따라 상기 삽입홀의 양측에 일정 높이로 형성되는 가이드가 구비된 커넥터를 포함하며, 상기 가이드는 상기 튜브의 삽입 방향을 기준으로 경사를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기를 제공한다.

한 쌍의 상기 가이드 상단부 사이의 이격 거리는 상기 삽입홀의 폭 방향 길이보다 길게 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 가이드의 내측에는 브레이징 시 용융 상태의 클래드가 흐르도록 상기 가이드의 길이방향을 따라 유로가 형성될 수 있다.

상기 유로는 상호 대향하는 상기 가이드의 내측 벽면에 하나 이상 홈 형상으로 형성되되, 상기 가이드의 내측 벽면 중 삽입홀에 인접하게 형성되는 것이 바람직하다.

한 쌍의 상기 가이드 사이에는 중심축이 커넥터의 길이방향과 일치하도록 배열된 원통형 클래드가 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드에는 상기 가이드의 길이방향을 따라 클래드가 삽입되는 클래드홈이 형성될 수 있다.

상기 클래드는 상호 대향하는 한 쌍의 상기 클래드홈에 동시에 삽입되도록 상기 가이드의 길이방향에 수직하게 배열되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 내부에 냉매 유로가 형성된 튜브를 성형하는 단계와, 상기 튜브 끝단이 삽입되도록 삽입홀이 형성되고, 길이 방향을 따라 상기 삽입홀 양측에 가이드가 구비된 커넥터를 성형하는 단계와, 상기 삽입홀에 상기 튜브를 끼움 결합시키는 단계와, 한 쌍의 상기 가이드 사이에 클래드를 안착시키는 단계와, 상기 튜브와 상기 커넥터가 고정되도록 브레이징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법을 제공한다.

상기 커넥터 성형 단계에는 한 쌍의 상기 가이드 상단부 사이의 이격 거리를 상기 삽입홀의 폭 방향 길이보다 길게 성형하는 단계가 더 포함되는 것이 더욱 바람직하다.

상기 커넥터 성형 단계에는 상기 가이드의 내측에 상기 가이드의 길이방향을 따라 유로를 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다.

상기 커넥터 성형 단계에는 상기 가이드의 길이방향을 따라 클래드가 삽입되는 클래드홈을 형성하는 단계가 더 포함되되, 상기 클래드는 원통형이며, 상기 가이드의 길이방향에 수직하게 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열교환기 및 이의 제조방법에 의한 효과는 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 의하면 튜브와 커넥터의 결합이 용이하여 많은 노력과 수고를 필요로 하지 않는다는 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 의하면 제조공정이 단순화되어 생산성이 향상되고, 제조단가를 절감할 수 있다는 이점이 있다.

셋째, 본 발명에 의하면 제조되는 열교환기의 품질이 우수하여 장시간 사용이 가능하다는 이점이 있다.

도 1은 종래의 열교환기를 도시한 분해사시도이다.
도 2는 종래의 열교환기를 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 도시한 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기를 도시한 분해사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 열교환기 제조방법의 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 열교환기 및 이의 제조방법의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 열교환기를 도시한 분해사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 열교환기를 도시한 측면도이다.

본 실시예에 따른 열교환기에는 도 3에 도시된 바와 같이, 튜브(100)와 커넥터(200)가 구비된다. 튜브(100) 내부에는 냉매가 흐르도록 냉매 유로가 형성되도록 격벽(110)이 구비된다.

커넥터(200)의 원통형 바디와 후술할 가이드(220)는 압출성형으로 형성된다. 압출성형 시 가이드(220)에 후술할 유로(221)로 함께 성형된다. 이후, 커넥터(200)에는 튜브(100) 끝단이 삽입되도록 삽입홀(210)이 형성된다. 이때, 가이드(220)에 클래드홈(222)을 형성할 수 있다. 마지막으로 원통형 바디의 양측단을 배플 등을 통해 봉인하여 유체가 내부에만 흐를 수 있도록 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 커넥터(200)도 외주면이 원형을 이루고 있어서 튜브(100)를 삽입홀(210)에 끼움 결합하는 것이 용이하지 않을 수 있으나, 본 실시예에서는 커넥터(200)의 길이 방향을 따라 삽입홀(210)의 양측에 가이드(220)를 구비하여 튜브(100)의 삽입이 용이하도록 구성하고 있다.

이와 같이 가이드(220)가 구비되면 튜브(100)가 가이드(220)에 의해 지지되어 커넥터(200)에 용이하게 결합될 수 있다는 이점이 있다.

내부에 격벽(110)이 구비된 복수 개의 튜브(100)가 상호 연결된 상태에서 커넥터(200)에 결합될 수 있다.

또한, 가이드(220)는 단면이 반드시 원형인 커넥터(200) 뿐만 아니라 단면이 사각형인 커넥터(200)에도 구비될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 삽입홀(210)의 폭 방향 길이(L)와 가이드(220) 하단부 사이의 이격 거리(ℓ′)가 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.

만일 가이드(220) 하단부 사이의 이격 거리(ℓ′)가 삽입홀(210)의 폭 방향 길이(L)보다 길게 형성되면, 튜브(100)가 결합되는 과정에서 튜브(100)가 커넥터(200)의 원주 방향으로 움직이게 되어 결합이 용이하지 않을 수 있기 때문이다.

이때, 가이드(220) 상단부 사이의 이격 거리(ℓ″)는 삽입홀(210)의 폭 방향 길이(L)보다 길게 형성되는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 가이드(220) 상단으로 갈수록 튜브(100)와 가이드(220) 사이의 이격거리가 증가되어 가이드(220)가 튜브(100)의 삽입 방향을 기준으로 경사를 갖도록 형성하는 것이다.

만일 가이드(220) 상단부 사이의 이격 거리(ℓ″)가 삽입홀(210)의 폭 방향 길이(L)와 동일하게 형성되면 튜브(100)를 상호 대향하는 가이드(220) 사이에 인입시키는 것이 용이하지 않을 수 있을 뿐만 아니라 용융된 클래드(300)가 확산되기 어렵기 때문이다.

본 실시예와 같이 가이드(220) 상단부 사이의 이격 거리(ℓ″)를 삽입홀(210)의 폭 방향 길이(L)보다 길게 형성하면 튜브(100)를 상호 대향하는 가이드(220) 사이에 인입시키는 것이 용이해진다는 이점이 있다.

또한, 이와 같이 튜브(100)와 가이드(220) 사이의 이격거리가 증가되도록 가이드(220)를 경사지게 형성하면 브레이징(brazing) 공정에서 튜브(100)와 커넥터(200)의 고정을 위해 사용되는 클래드(300)가 튜브(100)와 가이드(220) 사이에서 결합되며, 튜브(100)와 가이드(220) 사이에 형성된 공간을 따라 클래드(300)의 확산되어 튜브(100)와 커넥터(200)의 결합력이 향상된다는 이점도 있다.

종래에는 알루미늄 판재에 클래드를 별도로 도포했기 때문에 클래드 도포 공정이 별도로 필요했으며, 도포한 클래드가 튜브(10)와 커넥터(20)의 결합 부분에 균일하게 공급되지 않아서 결함이 발생하는 문제가 있었다.

본 실시예에서는 클래드(300)를 별도로 도포하지 않고, 단순히 상호 대향하는 가이드(220) 사이에 안착시킨다. 이와 같이 클래드(300)를 안착시킨 상태에서 브레이징 공정을 거치게 되면 클래드(300)가 가이드(220)를 따라 이동하면서 튜브(100)와 커넥터(200)의 결합 부분에 균일하게 공급될 수 있다.

다만, 본 실시예에서는 이러한 클래드(300)의 이동이 원활하게 이루어지도록 도 4에 도시된 바와 같이, 가이드(220)에 유로(221)를 형성한다. 유로(221)는 가이드(220)의 길이 방향을 따라 형성된다.

이때, 유로(221)는 상호 대향하는 상기 가이드(220)의 내측 벽면에 하나 이상 홈 형상으로 형성되되, 상기 가이드(220)의 내측 벽면 중 삽입홀(210)에 인접하게 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 유로(221)가 형성되면 브레이징 공정에서 용융된 클래드(300)가 유로(221)를 따라 확산되되, 삽입홀(210)에 인접한 부분까지 확산이 가능하여 튜브(100)와 커넥터(200)의 결합 부분에 균일하게 공급됨으로써 튜브(100)와 커넥터(200)의 결합력이 향상될 수 있다.

클래드(300)는 튜브(100)에 압접되거나, 한 쌍의 가이드(220) 사이의 내부공간에 압접된 후 브레이징 공정을 거치는 것이 바람직하다. 이와 같이 클래드(300)가 튜브(100) 또는 한 쌍의 가이드(220) 사이에 압접되면 클래드(300)가 브레이징 공정 이전에 임의로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

또는, 원통형 클래드(300)를 한 쌍의 가이드(220) 사이에 위치시키되, 원통형 클래드(300)의 중심축이 커넥터(200)의 길이방향과 일치하도록 위치, 고정시키는 것도 가능하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교환기를 도시한 분해사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 가이드(220)에는 가이드(220)의 길이방향을 따라 클래드(300)가 삽입되는 클래드홈(222)이 형성될 수 있다.

이때, 클래드(300)는 상호 대향하는 한 쌍의 클래드홈(222)에 동시에 삽입되도록 가이드(220)의 길이방향에 수직하게 배열되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 클래드(300)가 가이드(220)의 외부로 노출되도록 배열되는 것이다.

이와 같이 구성하면 클래드(300)가 클래드홈(222)에 삽입되어 위치가 고정되며, 클래드(300)가 외부로 노출됨으로써 클래드(300)의 용융 및 결합상태를 육안으로 확인할 수 있는 이점이 있다.

또한, 클래드(300)의 길이를 변경함으로써 브레이징 공정 시 클래드(300)의 결합량을 조절하면 결합품질을 향상시킬 수 있다는 이점도 있다.

본 실시예에 따른 열교환기는 도 6에 도시된 바와 같이, 내부에 냉매 유로가 형성된 튜브(100)를 성형하는 단계(S1)와, 상기 튜브(110) 끝단이 삽입되도록 삽입홀(210)이 형성되고, 길이 방향을 따라 상기 삽입홀(210) 양측에 가이드(220)가 구비된 커넥터(200)를 성형하는 단계(S2)와, 상기 삽입홀(210)에 상기 튜브(100)를 끼움 결합시키는 단계(S3)와, 한 쌍의 상기 가이드(220) 사이에 클래드(300)를 안착시키는 단계(S4)와, 상기 튜브(100)와 상기 커넥터(200)가 고정되도록 브레이징하는 단계(S5)로 제조된다.

종래의 경우 커넥터(20)를 성형하기 위해 알루미늄의 압연가공하여 알루미늄 판재를 만들고, 알루미늄 판재에 클래드를 도포한 후 이러한 판재를 말아서 커넥터(20)를 형성하였으므로 제조공정이 복잡하고, 클래드를 도포한 후 많은 공정을 거치면서 제조되기 때문에 제품의 품질이 저하되는 문제가 있었다.

본 실시예의 경우 튜브(100)와 커넥터(200)를 끼움 결합한 후 단순히 클래드(300)를 상호 대향하는 가이드(220) 사이에 안착시키고 브레이징 공정을 통해 튜브(100)와 커넥터(200)를 고정하기 때문에 제조공정이 단순화되고, 제품의 품질이 우수해지는 이점이 있다.

커넥터 성형 단계(S2)에 한 쌍의 가이드(220) 하단부 사이의 이격 거리(ℓ′)와 삽입홀(210)의 폭 방향 길이(L)가 동일하게 성형하는 단계가 더 포함되면 튜브(100)를 삽입홀(210)에 끼움 고정하는 것이 용이해진다.

또한, 커넥터 성형 단계(S2)에 한 쌍의 가이드(220) 상단부 사이의 이격 거리(ℓ″)를 상기 삽입홀(210)의 폭 방향 길이(L)보다 길게 성형하는 단계(S2-1)가 더 포함될 수 있다. 이와 같이 구성하면, 튜브(100)를 상호 대향하는 가이드(220) 사이에 인입시키는 것이 용이해지며, 브레이징 시 용융된 클래드(300)가 확산되는 것이 용이하다는 이점이 있다.

본 실시예에 따르면 커넥터 성형 단계(S2)에 가이드(220)의 내측에 가이드(220)의 길이방향을 따라 유로(221)를 형성하는 단계(S2-2)가 더 포함되기 때문에 브레이징 공정에서 용융된 클래드(300)가 유로(221)를 따라 원활하게 이동하게 되어 튜브(100)와 커넥터(200)의 결합 부분에 균일하게 공급될 수 있다.

또한, 커넥터 성형 단계(S2)에서 가이드(220)의 길이방향을 따라 클래드(300)가 삽입되는 클래드홈(222)을 형성하는 단계(S2-3)가 더 포함될 수 있다. 이때, 원통형 클래드(300)는 가이드(220)의 길이방향에 수직하게 배열되는 것이 가능하다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10 : 튜브 11 : 냉매 유로
20 : 커넥터 21 : 삽입홀
100 : 튜브 110 : 격벽
200 : 커넥터 210 : 삽입홀
220 : 가이드 221 : 유로
222 : 클래드홈 300 : 클래드
L : 삽입홀의 폭 방향 길이
ℓ′ : 가이드 하단부 사이의 이격 거리
ℓ″ : 가이드 상단부 사이의 이격 거리
S1 : 튜브 성형 단계
S2 : 커넥터 성형 단계
S3 : 튜브와 커넥터 결합 단계
S4 : 클래드 안착 단계
S5 : 튜브와 커넥터 고정 단계

Claims

내부에 냉매 유로가 형성된 튜브(100);
상기 튜브(100) 끝단이 삽입되도록 삽입홀(210)이 형성되고, 길이 방향을 따라 상기 삽입홀(210)의 양측에 일정 높이로 형성되는 한 쌍의 가이드(220)가 구비된 커넥터(200);
를 포함하며,
상기 가이드(220)는 상기 튜브(100)의 삽입 방향을 기준으로 상기 한 쌍의 가이드(220)의 이격거리가 작아지도록 경사를 갖도록 형성되고,
상기 가이드(220)의 내측에는 브레이징 시 용융 상태의 클래드(300)가 흐르도록 상기 가이드(220)의 길이방향을 따라 유로(221)가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서,
한 쌍의 상기 가이드(220) 상단부 사이의 이격 거리(ℓ″)는 상기 삽입홀(210)의 폭 방향 길이(L)보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 유로(221)는 상호 대향하는 상기 가이드(220)의 내측 벽면에 하나 이상 홈 형상으로 형성되되, 상기 가이드(220)의 내측 벽면 중 삽입홀(210)에 인접하게 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서,
한 쌍의 상기 가이드(220) 사이에는 적어도 하나의 원통형 클래드(300)가 결합되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제1항에 있어서,
상기 가이드(220)에는 상기 가이드(220)의 길이방향을 따라 클래드(300)가 삽입되는 클래드홈(222)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
제6항에 있어서,
상기 클래드(300)는 상호 대향하는 한 쌍의 상기 클래드홈(222)에 동시에 삽입되도록 상기 가이드(220)의 길이방향에 수직하게 배열되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
내부에 냉매 유로가 형성된 튜브(100)를 성형하는 단계(S1);
상기 튜브(100) 끝단이 삽입되도록 삽입홀(210)이 형성되고, 길이 방향을 따라 상기 삽입홀(210) 양측에 가이드(220)가 구비된 커넥터(200)를 성형하는 단계(S2);
상기 삽입홀(210)에 상기 튜브(100)를 끼움 결합시키는 단계(S3);
한 쌍의 상기 가이드(220) 사이에 클래드(300)를 안착시키는 단계(S4);
상기 튜브(100)와 상기 커넥터(200)가 고정되도록 브레이징하는 단계(S5);
를 포함하고,
상기 커넥터 성형 단계(S2)에는 상기 가이드(220)의 내측에 상기 가이드(220)의 길이방향을 따라 유로(221)를 형성하는 단계(S2-2)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 커넥터 성형 단계(S2)에는 한 쌍의 상기 가이드(220) 상단부 사이의 이격 거리(ℓ″)를 상기 삽입홀(210)의 폭 방향 길이(L)보다 길게 성형하는 단계(S2-1)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
삭제
제8항에 있어서,
상기 커넥터 성형 단계(S2)에는 상기 가이드(220)의 길이방향을 따라 클래드(300)가 삽입되는 클래드홈(222)을 형성하는 단계(S2-3)가 더 포함되되,
상기 클래드(300)는 원통형이며, 상기 가이드(220)의 길이방향에 수직하게 배열되는 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.