KR101751528B1 - 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치는 유체가 채워지며 판형 열교환기를 탑재하는 유체 박스, 상기 판형 열교환기를 마찰 교반 용접하는 마찰 교반 용접기, 그리고 상기 유체 박스 내에 위치하고 있으며 상기 유체의 온도를 조절하는 온도 조절기를 포함한다.

Description

판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치 및 방법{FRICTION STIR WELDING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING PLATE TYPE HEAT EXCHANGER}
본 발명은 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치 및 방법에 관한 것이다.
열 기기 또는 냉동 기기 등은 열원으로부터 간접적으로 다른 매체에 열을 공급하거나 열을 흡수하기 위해 열교환기를 사용하고 있다. 열교환기의 부피를 작게 하면서 열교환을 위한 접촉 면적을 증가시키기 위해서 판형 열교환기가 사용되고 있다.
이러한 판형 열교환기는 가스켓 타입(gasket type)과 용접 타입(welding type)으로 나뉜다. 이 중 용접 타입의 판형 열교환기는 일반적으로 레이저 용접 및 용융 용접을 이용하여 전열판에 용접을 실시하여 제조하였다. 그러나, 레이저 용접 또는 용융 용접의 경우, 판형 열교환기의 전열판이 불균일하게 서로 밀착하는 용접 결함이 발생하기 쉽고, 열에 의해 용접부에 변형이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 기밀성이 우수하고 열변형이 적은 마찰 교반 용접(Friction Stir Welding, FSW)을 이용하여 판형 열교환기를 제조하고 있다.
그러나, 마찰 교반 용접으로 박판 소재의 판형 열교환기를 제조하는 경우에는 전연판에 국부적인 용접 변형이 발생하기 쉽다.
본 발명의 일 실시예는 용접 결함을 방지할 수 있는 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치는 유체가 채워지며 판형 열교환기를 탑재하는 유체 박스, 상기 판형 열교환기를 마찰 교반 용접하는 마찰 교반 용접기, 그리고 상기 유체 박스 내에 위치하고 있으며 상기 유체의 온도를 조절하는 온도 조절기를 포함한다.
상기 판형 열교환기에 연결되어 있으며 상기 판형 열교환기의 수압을 테스트하는 수압 측정기를 더 포함할 수 있다.
상기 판형 열교환기에는 수압 측정용 홀이 형성되어 있을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 방법은 유체 박스 내에 유체를 채우고 상기 유체 내에 서로 중첩된 상부 전열판과 하부 전열판을 위치시키는 단계, 상기 상부 전열판과 상기 하부 전열판을 마찰 교반 용접하여 판형 열교환기를 용접하는 단계, 그리고 온도 조절기를 이용하여 상기 유체의 온도를 조절하는 단계를 포함한다.
수압 측정기를 이용하여 상기 판형 열교환기 내부의 수압을 측정하여 상기 판형 열교환기의 용접 결함을 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 판형 열교환기에는 수압 측정용 홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치 및 방법은 유체가 채워진 유체 박스 내에 판형 열교환기를 탑재하고 마찰 교반 용접을 진행함으로써 용접 변형을 최소화할 수 있다.
또한, 온도 조절기를 이용하여 유체의 온도를 조절할 수 있어 마찰 교반 용접 시 가장 효율적인 접합 온도를 유지하여 용접 변형을 더욱 최소화할 수 있다.
또한, 마찰 교반 용접 시 용접 변형을 최소화함으로써 상부 전열판과 하부 전열판간의 밀착력을 최대화할 수 있다.
또한, 유체를 이용하여 마찰 교반 용접기의 회전 공구를 예열 및 냉각함으로써, 회전 공구의 성능을 최대화하고 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치를 이용한 마찰 교반 용접 방법의 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
그러면 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치에 대하여 도면을 참고로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치의 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치는 유체 박스(10), 마찰 교반 용접기(20), 온도 조절기(30), 그리고 수압 측정기(40)를 포함한다.
유체 박스(10)에는 유체(1)가 채워져 있으며 유체(1) 내에 판형 열교환기(100)가 위치하게 된다. 판형 열교환기(100)는 서로 중첩하고 있으며 서로 용접되는 상부 전열판(111)과 하부 전열판(112)을 포함한다.
마찰 교반 용접기(20)는 유체 박스(10)와 이격되어 위치하고 있으며 유체 박스(10) 내에 탑재된 상부 전열판(111)과 하부 전열판(112)을 마찰 교반 용접하여 판형 열교환기(100)를 완성한다. 마찰 교반 용접은 상부 전열판(111)과 하부 전열판(112)의 용접부(110a)에 삽입된 마찰 교반 용접기(20)의 회전 공구(21)를 회전시키면서 용접 라인(L)을 따라 회전 공구(21)를 이동시킴으로써, 용접부(110a)를 가열, 연화, 소성 유동화시켜, 고상으로 용접하는 방법이다.
온도 조절기(30)는 유체 박스(10)에 설치되어 있으며 유체(1)의 온도를 측정하여 유체(1)의 온도를 조절한다. 온도 조절기(30)는 유체(1) 내에서 마찰 교반 용접 시 효율적인 접합 온도를 유지하여 용접 변형을 최소화할 수 있다. 즉, 온도 조절기(30)를 이용하여 유체(1)의 온도를 조절함으로써, 유체(1)를 냉각시키거나 예열시킬 수 있다.
또한, 마찰 교반 용접 시 용접 변형을 최소화함으로써 상부 전열판(111)과 하부 전열판(112)간의 밀착력을 최대화할 수 있다.
이러한 온도 조절기(30)는 복수개가 유체 박스(10) 내에 설치되어 있으므로, 유체 박스(10) 내의 모든 위치에서의 온도를 균일하게 만들 수 있다.
수압 측정기(40)는 판형 열교환기(100)에 연결되어 있으며 판형 열교환기(100) 내부의 수압을 측정한다. 상부 전열판(111)과 하부 전열판(112)에는 수압 측정용 홀(110b)이 형성되어 있다.
수압 측정기(40)는 수압 측정용 홀(110b)을 통해 판형 열교환기(100) 내부의 수압을 측정하고, 그 결과를 이용하여 판형 열교환기(100)의 용접 결함 유무를 판단할 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치를 이용한 마찰 교반 용접 방법에 대하여 이하에서 도 1 및 도 2를 참고로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치를 이용한 마찰 교반 용접 방법의 순서도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 시스템을 이용한 마찰 교반 용접 방법은 우선, 유체 박스(10) 내에 유체(1)을 채운다. 그리고, 유체(1) 내에 서로 중첩된 상부 전열판(111)과 하부 전열판(112)을 위치시킨다(S10).
다음으로, 마찰 교반 용접기(20)를 이용하여 상부 전열판(111)과 하부 전열판(112)을 마찰 교반 용접하여 판형 열교환기(100)를 용접한다(S20). 이 경우 유체(1) 내에서 마찰 교반 용접이 이루어지므로, 판형 열교환기(100)의 용접부(110a)에서의 용접 변형을 최소화할 수 있다. 이 때, 유체(1)를 이용하여 마찰 교반 용접기(20)의 회전 공구(21)를 예열 및 냉각함으로써, 회전 공구(21)의 성능을 최대화하고 수명을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 온도 조절기(30)를 이용하여 유체(1)의 온도를 조절한다(S30). 따라서, 마찰 교반 용접 시 가장 효율적인 접합 온도를 유지하여 용접 변형을 더욱 최소화할 수 있다.
다음으로, 판형 열교환기(100)에 연결된 수압 측정기(40)를 이용하여 판형 열교환기(100) 내부의 수압을 측정한다(S40). 이 때, 판형 열교환기(100)의 상부 전열판(111)과 하부 전열판(112)에 형성된 수압 측정용 홀(110b)을 통해 판형 열교환기(100) 내부의 수압을 측정할 수 있다. 수압 측정기(40)는 수압 측정용 홀(110b)에 위치하는 수압 측정 센서와, 수압 측정 센서에 연결되는 제어기를 포함할 수 있다.
이와 같이 판형 열교환기(100) 내부의 수압을 측정함으로써, 판형 열교환기(100)의 용접 결함을 판단할 수 있다.
본 발명을 앞서 기재한 바에 따라 바람직한 실시예를 통해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한, 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자들은 쉽게 이해할 것이다.
1: 유체 10: 유체 박스
20: 마찰 교반 용접기 30: 온도 조절기
40: 수압 측정기

Claims (6)

  1. 유체가 채워지며 판형 열교환기를 탑재하는 유체 박스,
    상기 판형 열교환기를 마찰 교반 용접하는 마찰 교반 용접기,
    상기 유체 박스 내에 위치하고 있으며 상기 유체의 온도를 조절하는 온도 조절기, 그리고
    상기 판형 열교환기에 연결되어 있으며 상기 판형 열교환기의 수압을 테스트하는 수압 측정기를 포함하고,
    상기 판형 열교환기에는 수압 측정용 홀이 형성되어 있으며, 상기 수압 측정기는 상기 수압 측정용 홀과 연결되는 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 유체 박스 내에 유체를 채우고 상기 유체 내에 서로 중첩된 상부 전열판과 하부 전열판을 위치시키는 단계,
    상기 상부 전열판과 상기 하부 전열판을 마찰 교반 용접하여 판형 열교환기를 용접하는 단계,
    온도 조절기를 이용하여 상기 유체의 온도를 조절하는 단계, 그리고
    수압 측정기를 이용하여 상기 판형 열교환기 내부의 수압을 측정하여 상기 판형 열교환기의 용접 결함을 판단하는 단계를 포함하고,
    상기 판형 열교환기에는 수압 측정용 홀이 형성되어 있으며, 상기 수압 측정기는 상기 수압 측정용 홀과 연결되는 판형 열교환기 제조용 마찰 교반 용접 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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