KR102620920B1 - 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더 - Google Patents

열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더에 관한 것으로서, 열 교환기용 헤더의 경량화 및 강도를 유지하며, 공기 및 용접 등에 의한 산화를 방지하고 엠보 및 홈의 정밀한 가공이 가능한 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더에 관한 것이다.

Description

열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더{Header manufacturing device for heat exchanger and heat exchanger header using the same}
본 발명은 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더에 관한 것으로서, 열 교환기용 헤더의 경량화 및 강도를 유지하며, 공기 및 용접 등에 의한 산화를 방지하고 엠보 및 홈의 정밀한 가공이 가능한 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기(Heat exchanger)는 고체벽으로 분리된 두 유체 사이에 열교환을 수행하는 장치를 말하는 것으로, 좁은 의미의 열교환기는 통상적으로 상변화가 없는 두 공정 흐름 사이에 열을 교환하는 장치로써 냉각기, 응축기 등을 포함하여 이루어진다.
이러한 열교환기는 난방, 공기조화, 동력발생, 냉각 및 폐열회수 등에 널리 이용되고 있다. 통상 공기조화기나 차량의 냉각계통 등에 사용되는 열교환기는 헤더와 탱크로 이루어지며 상하 또는 좌우 양측으로 대향 설치되어 냉매의 출입을 안내하는 헤더탱크, 양 헤더탱크 사이에 일정간격으로 배열 설치되어 냉매의 방열이 이루어지는 튜브 및 튜브 각각의 사이에 배열되어 튜브로부터 전달된 열을 대기중으로 방열시키는 방열핀의 구성되며, 헤더탱크에는 열교환매체의 유입과 유출이 될 수 있도록 파이프들이 더 결합될 수 있다.
여기서 헤더탱크에는 다수개의 방열핀을 고정하기 위한 헤더가 설치된다.
이때, 열교환기용 헤더는 방열핀을 고정하며, 열전달이 용이한 금속 재질로 이루어져 있다.
이러한 종래기술로 "열교환기의 헤더구조"가 제시된 바 있다.
종래기술은 유입된 열교환매체를 복수의 튜브로 분배하는 헤더탱크에서, 복수의 튜브와 결합되는 헤더의 구조에 관한 것이다.
이를 위해, 복수의 튜브가 삽입되되 탱크와 결합하여 매니폴드 라인을 형성하는 열교환기의 헤더가, 복수의 상기 튜브가 각각 삽입되는 복수의 튜브삽입면 및 상기 튜브삽입면의 주변에 배치되는 보호면을 포함하고, 상기 튜브 삽입면의 두께가 상기 보호면의 두께보다 작게 형성되도록 이루어져, 상기 튜브삽입면에 튜브가 삽입되면, 상기 튜브삽입구가 절개되어 상기 튜브의 외면을 가압하도록 마련되어, 접합성이 보다 향상되는 열교환기의 헤더구조로 이루어진다.
하지만, 종래기술은 헤더는 헤더몸체에 보호면과 튜브삽입면을 형성하여 헤더탱크에 결합되는 방식으로 이루어져 있어 두께 증가에 의해 중량이 많이 나가고 열 전달시 손실이 발생하는 문제가 있다.
또한, 헤더의 두께가 얇은 경우, 홈 및 엠보 등은 NCT 방식을 통해 가공이 어려우며, 오차 등이 발생하여 정밀한 가공이 어려우며, 생산성을 향상시킬 수 없는 문제가 있다.
한국 공개특허 제10-2021-0111496호(2021.09.13.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열교환기의 헤더에 사용되는 소재의 재질 및 두께를 변경하여 경량화 및 효율을 향상시키며, 저하된 강도를 유지하고 정밀하게 제작할 수 있는 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 소재의 재질변경에 맞는 제작방식을 적용하며, 정밀하고 신속하게 열교환기헤더를 제작할 수 있는 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 소재의 재질에 따른 산화 및 오염을 방지하며, 브레이징용접을 효율적으로 수행할 수 있는 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 열교환기 헤드의 설계에 맞춰 최적설계를 통해 설계가 이루어져, 불량율을 낮추며 품질을 향상시킬 수 있는 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더을 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정한 두께 및 폭을 가지며, 길이방향으로 연장된 소재와, 상기 소재를 공급받아 상,하 방향으로 교차된 엠보를 일정간격 이격되도록 가공하는 제1금형부와, 상기 제1금형부에서 상기 엠보가 가공된 상기 소재를 공급받아, 일정간격으로 홀을 가공하는 제2금형부와, 상기 제2금형부를 통해 상기 엠보 및 상기 홀이 가공된 소재에 고농도 플럭스용액을 분사하여 오염 및 산화를 방지하는 플럭스막을 형성하는 플럭스가공부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1금형부는, 테두리에 다수개의 제1가이드포스트가 형성되며, 상부면에 제1다이플레이트가 체결된 제1다이홀더와, 상기 제1다이플레이트의 상부면에 결합되며, 상부면에 상기 소재에 상기 엠보를 가공하는 제1돌기와 제1홈이 교차되도록 형성된 제1가공면과, 상기 제1가공면의 양측에서 상기 소재가 유동할 수 있는 제1유동홈이 형성된 제1가공플레이트와, 상기 제1다이홀더의 상부에 위치하도록 상기 제1가이드포스트에 상,하 이동가능하게 결합되며, 하부면에 제1백킹플레이트가 체결된 제1펀치홀더와, 상기 제1백킹플레이트의 하부면에 결합되며, 하부면에 상기 소재에 상기 엠보를 가공하는 제2돌기와 제2홈이 상기 제1돌기 및 상기 제1홈과 맞물리도록 교차형성된 형성된 제2가공면과, 상기 제2가공면의 양측에서 상기 소재가 유동할 수 있도록 제1유동홈과 대응하는 제2유동홈이 형성된 제1펀치플레이트로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제2금형부는, 테두리에 다수개의 제2가이드포스트가 형성되며, 상부면에 제2다이플레이트가 체결된 제2다이홀더와, 상기 제2다이플레이트의 상부면에 결합되며, 상부면에 상기 소재의 상기 홀에 대응하는 위치에 다수개의 제1삽입홈과 상면에 상기 엠보와 대응하는 제3가공부가 형성된 제2가공플레이트와, 상기 제2다이홀더의 상부에 위치하도록 상기 제2가이드포스트에 상,하 이동 가능하게 결합되며, 하부면에 제2백킹플레이트가 체결된 제2펀치홀더와, 상기 제2백킹플레이트의 하부면에 결합되며, 상기 제1삽입홈에 대응하는 위치에서 하부로 돌출되어 상기 홀을 가공하는 가공핀이 형성된 제2펀치플레이트와, 상기 제2펀치플레이트의 하부에서 상기 제2펀치홀더에 이동가능하게 설치된 상기 스트리퍼가이드를 통해 상,하 이동가능하게 결합되며, 상기 가공핀이 하부로 노출되는 제2삽입홈이 형성된 가동스트리퍼로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 플럭스가공부는, 상기 소재를 운반하는 운반부와, 상기 운반부에 설치되어 운반되는 상기 소재를 가열하는 가열부와, 상기 가열부를 통과한 상기 소재에 플럭스용액을 분사하는 분사부와, 상기 분사부와 통과한 상기 소재에 잔류하는 플럭스용액을 흡입하는 집진부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 분사부는, 플럭스용액이 저장된 메인탱크와, 상기 메인탱크에 저장된 플럭스용액을 공급받아 저장하는 보조탱크와, 상기 운반부의 상부에 배치되며, 상기 보조탱크에 저장된 플럭스용액을 공급받아 상기 소재에 분사하는 다수개의 분사노즐이 구비된 분사수단과, 상기 운반부의 하부에 위치하여 상기 소재에서 낙하된 플럭스용액을 포집하는 포집판과, 상기 포집판에 포집된 플럭스용액을 회수하여 상기 메인탱크 및 보조탱크로 공급하도록 연결된 회수호스와, 상기 회수호스에 배치되어 플럭스용액을 운반하는 펌프로 형성된 회수수단으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 소재는, 알류미늄, 아연 및 마그네슘을 혼합한 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.
열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더를 이용하여 제작된 열교환기 헤더로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더에 따르면, 열교환기의 헤더에 사용되는 소재의 재질 및 두께를 변경하여 경량화 및 효율을 향상시키며, 저하된 강도를 유지하고 정밀하게 제작할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 소재의 재질을 알류미늄을 적용하여 이를 가공할 수 있는 제1금형부 및 제2금형부의 설계가 이루어지며, 산화, 오염 및 블레이징용접을 용이하게 수행할 수 있도록 플럭스용액이 도포되어 정밀하여 신속하게 제작할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 열교환기 헤드의 설계에 맞춰 최적설계를 통해 제1금형부, 제2금형부 및 플럭스가공부의 설계가 이루어져, 불량율을 낮추며 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 다른 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더을 도시한 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 열교환기 헤더를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 제1금형부를 도시한 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 제2금형부를 도시한 개념도,
도 5는 본 발명에 따른 플럭스가공부를 도시한 개념도,
도 6은 본 발명에 따른 분사부를 도시한 개념도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더에 관하여 첨부된 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 다른 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더을 도시한 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 열교환기 헤더를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 제1금형부를 도시한 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 제2금형부를 도시한 개념도,
도 5는 본 발명에 따른 플럭스가공부를 도시한 개념도,
도 6은 본 발명에 따른 분사부를 도시한 개념도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명은 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더에 관한 것으로서, 열 교환기용 헤더의 경량화 및 강도를 유지하며, 공기 및 용접 등에 의한 산화를 방지하고 엠보 및 홈의 정밀한 가공이 가능한 열교환기용 헤더의 제작장치 및 이를 이용한 열교환기 헤더에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 소재를 연속적으로 가공하여 경량화 및 강도를 유지하며, 오염 및 산화를 방지할 수 있는 열교환기 헤더를 제작할 수 있도록 소재(100), 제1금형부(200), 제2금형부(300) 및 플럭스가공부(400)로 이루어진다.
상기 소재(100)는 일정한 두께 및 폭을 가지며, 길이방향으로 연장된다.
상기 제1금형부(200)는 상기 소재(100)를 공급받아 상,하 방향으로 교차된 엠보(110)를 일정간격 이격되도록 가공한다.
상기 제2금형부(300)는 상기 제1금형부(200)에서 상기 엠보(110)가 가공된 상기 소재(100)를 공급받아, 일정간격으로 홀(120)을 가공한다.
상기 플럭스가공부(400)는 상기 제2금형부(300)를 통해 상기 엠보(110) 및 상기 홀(120)이 가공된 소재에 고농도 플럭스용액을 분사하여 오염 및 산화를 방지하는 플럭스막을 형성한다.
이와 같이 상기 소재(100)는 일정한 두께 및 폭을 통해 강도가 높은 재질을 경량화한 후, 상기 제1금형부(200), 상기 제2금형부(300) 및 상기 플럭스가공부(400)를 통해 순차적으로 가공되어 상기 열교환기헤더(10)를 제작한다.
이때, 상기 제1금형부(200), 상기 제2금형부(300)는 플레스방식을 통해 정밀하면서 신속하게 제작이 가능하며, 상기 플럭스가공부(400)를 통해 상기 소재(100)의 표면에 플럭스용액을 분사하여 재질에 의한 산화 및 오염을 방지할 수 있다.
이에 따른 각 구성에 대하여 자세히 살펴보면 다음과 같이 이루어진다.
먼저, 상기 소재(100)는 일정한 두께 및 폭을 가지며, 길이방향으로 연장되어 열교환기의 규격에 맞춰 설계가 이루어진다.
이때, 상기 소재(100)는 재질의 변경 및 두께를 얇게 제작하여 강도를 유지하며 경량화가 가능하다.
즉, 상기 소재(100)의 두께는 통상적인 3mm의 두께를 2mm로 줄여 경량화 및 재료 효율성을 향상시키는 개선이 이루어진다.
또한, 상기 소재(100)의 재질은 알류미늄에 아연 및 마그네슘을 혼합한 합금으로 이루어진 것으로 알류미늄의 계열 중 A7072를 사용하여 효율성을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 소재(100)에 가공되는 상기 홀(120)에는 열교환을 위한 방열핀이 설치되며, 상기 엠보(110)는 얇은 두께의 상기 소재(100)의 강도를 향상시키며, 플럭스요액을 분사하여, 알류미늄 재질에 의한 산화 및 오염을 방지할 수 있다.
다음으로, 상기 제1금형부(200)는 상기 소재(100)에 상기 엠보(110)를 가공할 수 있도록, 제1다이홀더(210), 제1가공플레이트(220), 제1펀치홀더(230), 제1펀치플레이트(240)로 이루어진다.
상기 제1다이홀더(210)는 테두리에 다수개의 제1가이드포스트(212)가 형성되며, 상부면에 제1다이플레이트(211)가 체결된다.
즉, 상기 제1다이홀더(210) 및 상기 제1다이플레이트(211)는 상기 소재(100)를 수용할 수 있는 면적을 가지며, 바닥에 배치되는 통상적인 프레스 구조로 이루어진다.
또한, 상기 제1가이드포스트(212)는 상기 제1다이홀더(210)의 테두리 부분에서 다수개가 수직으로 배치되어 상부에 배치된 상기 제1펀치플레이트(240)를 가이드하는 통상적인 프레스구조로 이루어진다.
이와 같이 상기 제1다이홀더(210)는 상기 제1다이플레이트(211)와 상기 제1가이드포스트(212)가 설치되는 통상적인 금형구조로 형성된다.
상기 제1가공플레이트(220)는 상기 제1다이플레이트(211)의 상부면에 결합되며, 상부면에 상기 소재(100)에 상기 엠보(110)를 가공하는 제1돌기(222)와 제1홈(223)이 형성된 제1가공면(221)과, 상기 제1가공면(221)의 양측에서 상기 소재(100)가 유동할 수 있는 제1유동홈(224)이 형성된다.
즉, 상기 제1가공플레이트(220)의 상부면에는 상기 소재(100)의 길이방향을 따라 상기 제1돌기(222)와 상기 제1홈(223)이 교차배치된다.
이때, 상기 제1가공플레이트(220)의 양측 끝단에는 상기 제1유동홈(224)이 형성되어 상기 소재(100)에 가공된 상기 엠보(110)가 상기 제1가공플레이트(220)와 간섭이 발생하는 것을 방지한다.
상기 제1펀치홀더(230)는 상기 제1다이홀더(210)의 상부에 위치하도록 상기 제1가이드포스트(212)에 상,하 이동가능하게 결합되며, 하부면에 제1백킹플레이트(231)가 체결된다.
여기서 상기 제1펀치홀더(230)는 상기 제1가이드포스트(212)에 대응하는 위치에 제1가이드부시(232)가 형성되어 상기 제1펀치홀더(230)가 상,하 방향 이동가능게 설치된다.
이때, 상기 제1금형부(200)는 통상적은 프레스 구조로 이루어져, 동력에 의해 승하강이 이루어진다.
상기 제1펀치플레이트(240)는 상기 제1백킹플레이트(231)의 하부면에 결합되며, 하부면에 상기 소재(100)에 상기 엠보(110)를 가공하는 제2돌기(242)와 제2홈(243)이 상기 제1돌기(222) 및 상기 제1홈(223)과 맞물리도록 형성된 제2가공면(241)과, 상기 제2가공면(241)의 양측에서 상기 소재가 유동할 수 있도록 제1유동홈(224)과 대응하는 제2유동홈(244)이 형성된다.
즉, 상기 제1펀치플레이트(240)는 상기 제1가공플레이트(220)와 동일한 구조를 가지되, 상기 제2돌기(242)는 상기 제1홈(223)에 상기 제2홈(243)은 상기 제2돌기(242)에 맞물리도록 이루어진다.
이를 통해 상기 제1금형부(200)는 상기 제1가공플레이트(220)에 상기 소재가 배치되면, 상기 제1펀치홀더(230)가 상기 제1다이홀더(210)의 상부에서 승하강 시, 상기 제1가공플레이트(220)와 상기 제1펀치플레이트(240)에 의해 상기 소재(100)에 상기 엠보(110)를 가공한다.
따라서 상기 소재(100)는 얇은 두께의 알류미늄 재질에 상기 엠보(110)를 형성하여 강도를 향상시킬 수 있다.
다음으로, 상기 제2금형부(300)는 상기 엠보(110)가 형성된 상기 소재(100)에 상기 홀(120)을 가공할 수 있도록 제2다이홀더(310), 제2가공플레이트(320), 제2펀치홀더(330), 제2펀치플레이트(340) 및 상기 가동스트리퍼(350)로 이루어진다.
상기 제2다이홀더(310)는 테두리에 다수개의 제2가이드포스트(312)가 형성되며, 상부면에 제2다이플레이트(311)가 체결된다.
이러한 상기 제2다이홀더(310)는 상기 제1다이홀더(210)와 동일한 구성으로 이루어진 통상적인 프레스구조를 가진다.
상기 제2가공플레이트(320)는 상기 제2다이플레이트(311)의 상부면에 결합되며, 상부면에 상기 소재(100)의 상기 홀(120)에 대응하는 위치에 다수개의 제1삽입홈(321)과 상면에 상기 엠보(110)와 대응하는 제3가공부(322)가 형성된다.
여기서 상기 제1삽입홈(321)은 상기 홀(120)의 설계에 맞춰 대응하는 위치에 맞춰 상기 제2가공플레이트(320)의 상면에서 하부로 관통하여 형성된다.
그리고 상기 제3가공부(322)는 상기 제1가공플레이트(220)에 형성되 상기 제1돌기(222) 및 상기 제1홀(120)과 동일하게 형성되어 상기 엠보(110)가 형성된 상기 소재(100)의 하단면을 지지한다.
상기 제2펀치홀더(330)는 상기 제2다이홀더(310)의 상부에 위치하도록 상기 제2가이드포스트(312)에 상,하 이동 가능하게 결합되며, 하부면에 제2백킹플레이트(331)가 체결된다.
여기서 상기 제2펀치홀더(330)는 상기 제2가이드포스트(312)에 대응하는 위치에 제2가이드부시(332)가 형성되어 상기 제2펀치홀더(330)가 상,하 방향 이동가능게 설치된다.
이러한 상기 제2펀치홀더(330)는 상기 제1펀치홀더(230)와 동일한 구성으로 이루어진 통상적인 프레스구로를 가진다.
상기 제2펀치플레이트(340)는 상기 제2백킹플레이트(331)의 하부면에 결합되며, 상기 제1삽입홈(321)에 대응하는 위치에서 하부로 돌출되어 상기 홀을 가공하는 가공핀(341)이 형성된다.
즉, 상기 제2펀치플레이트(340)는 상기 제1삽입홈(321)에 대응하는 위치에 맞춰 상,하로 관통된 상기 체결홈(342)이 형성되어 상기 가공핀(341)이 안착된다.
이때, 상기 가공핀(341)은 하단부는 상기 제2펀치플레이트(340)의 하부로 노출되며, 상단부는 상기 제2펀치플레이트(340)의 상부면과 동일선상에 위치한다.
따라서 상기 제2펀치플레이트(340)가 상기 제2백킹플레이트(331)에 결합시 상기 가공핀(341)의 상단은 상기 제2백킹플레이트(331)의 하단면에 밀착되어 안정적으로 상기 체결홈(342)에 안착된다.
상기 가동스트리퍼(350)는 상기 제2펀치플레이트(340)의 하부에서 상기 제2펀치홀더(330)에 이동가능하게 설치된 상기 스트리퍼가이드(352)를 통해 상,하 이동가능하게 결합되며, 상기 가공핀(341)이 하부로 노출되는 제2삽입홈(351)이 형성된다.
즉, 상기 가동스트리퍼(350)는 상기 제2펀치플레이트(340)의 하부에서 일정간격 이격 배치된 상태에서 상기 스트리퍼가이드(352)에 의해 이동가능하게 배치된다.
이때, 상기 스트리퍼가이드(352)는 상기 제2펀치홀더(330)에 이동가능하게 삽입되며, 상기 제2백킹플레이트(331) 및 상기 제2펀치플레이트(340)를 관통하여 상기 가동스트리퍼(350)에 결합된다.
여기서 상기 가동스트리퍼(350)의 하단면에는 상기 소재(100)의 상기 엠보(110)와 대응하는 제4가공부(353)가 선택적으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제2삽입홈(351)은 상기 제1삽입홈(321)과 대응하는 위치에 형성되어 상기 제2펀치플레이트(340)에서 노출된 상기 가공핀(341)이 상기 소재(100)를 가압하여 상기 홀(120)을 가공한다.
아울러, 상기 가공핀(341)과 상기 제1삽입홈(321)은 상기 소재(100)의 상기 홀(120) 규격에 맞춰 제작되되, 상기 제1삽입홈(321)은 상기 가공핀(341) 보다 넓은 직경으로 이루어진다.
즉, 상기 가공핀(341)과 상기 제1삽입홈(321) 사이에는 상기 소재(100)의 두께에 맞춰 이격된 간격에 따른 클리어런스가 형성되며, 이러한 클리어런스는 상기 가공핀(341)의 직경, 상기 제1삽입홈(321)의 직경 및 상기 소재(100)의 두께에 맞춰 정해진다.
이를 통해 상기 제2금형부(300)는 상기 제2가공플레이트(320)에 상기 소재(100)가 배치되면, 상기 제2펀치홀더(330)가 상기 제2다이홀더(310)의 상부에서 승하강 시, 상기 제2가동스트리퍼(350) 및 상기 가공핀(341)을 통해 상기 소재(100)에 상기 홀(120)을 가공한다.
또한, 상기 가공핀(341)과 상기 제1삽입홈(321) 사이에는 클리어런스에 따른 이격간격이 형성되어 상기 소재(100)의 손상 없이 용이하게 상기 홀(120)을 가공하며, 상기 홀(120)의 가공시 발생된 칩은 상기 제1삽입홈을 통해 배출된다.
그리고 상기 소재(100)의 측면에는 상기 제1금형부(200) 및 상기 제2금형부(300)의 이동 및 위치를 조정하기 위한 조정홈이 형성되며, 상기 제1금형부(200) 및 상기 제2금형부(300)에는 상기 조정홈을 통해 상기 소재(100)의 위치를 조정하는 조정가이드가 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 조정홈 및 조정가이드는 통상적일 금형구조로 이루어진다.
다음으로 상기 플럭스가공부(400)는 상기 제1금형부(200) 및 상기 제2금형부(300)를 통해 상기 엠보(110) 및 상기 홀(120)이 가공된 상기 소재(100)에 플럭스용액을 분사하여 산화 및 오염을 방지할 수 있도록 운반부(410), 가열부(420), 분사부(430) 및 집진부(440)로 이루어진다.
상기 운반부(410)는 상기 소재(100)를 운반한다.
따라서 상기 운반부(410)는 상기 제2금형부(300)에서 추출된 상기 소재(100)를 공급받을 수 있도록 배치된다.
이때, 상기 운반부(410)는 상기 소재(100)를 일정한 레일을 따라 운반할 수 있는 컨베이어밸트, 컨베이어롤러, 메쉬벨트 등 중 어느 하나 또는 복합적으로 배치한다.
상기 가열부(420)는 상기 운반부(410)에 설치되어 운반되는 상기 소재(100)를 가열한다.
이러한 상기 가열부(420)는 상기 운반부(410)를 감싸는 하우징(421)이 형성되며, 상기 하우징(421)에는 상기 운반부(410)의 상부에 다수개 배치되어 열을 발생하는 가열히터(422)와, 상기 하우징(421)의 상단에 설치되어 내부 공기를 순환시키는 순환팬(423)이 형성된다.
따라서 상기 가열히터(422)에서 발생된 열을 통해 공기를 가열시키며, 가열된 공기는 상기 순환팬(423)을 순환되어 소재를 가열한다.
상기 분사부(430)는 상기 가열부(420)를 통과한 상기 소재(100)에 플럭스용액을 분사한다.
이러한 상기 분사부(430)는 플럭스용액을 상기 소재(100)에 분사하여 산화 및 오염을 방지하며, 블레이징용접의 효율적으로 이루어질 수 있도록 메인탱크(431), 보조탱크(432), 분사수단(433), 포집판(434) 및 회수수단(435)으로 이루어진다.
상기 메인탱크(431)는 플럭스용액이 저장된다.
즉, 상기 메인탱크(431)는 큰 용량을 가지는 탱크로 이루어진다.
이때, 상기 메인탱크(431)의 내부에는 플럭스용액의 침전 등을 방지할 수 있도록 플럭스용액의 농도에 따라 내부에서 교반기를 통해 회전수 및 속도 등을 최적설계를 통해 설계하여 플럭스용액이 침전되는 것을 방지하며, 이물질 등 여과한다.
상기 보조탱크(432)는 상기 메인탱크(431)에 저장된 플럭스용액을 공급받아 저장한다.
따라서 상기 보조탱크(432)는 상기 메인탱크(431)보다 작은 용량을 가지며, 호스 및 펌프 등을 통해 상기 메인탱크(431)에서 플럭스용액을 공급받아 저장한다.
이때, 상기 보조탱크(432)는 사용되는 플러스용액의 양에 맞춰 상기 메인탱크에서 공급받아, 침전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이러한 상기 보조탱크(432)는 상기 운반부(410)와 인접하게 위치한다.
상기 분사수단(433)은 상기 운반부(410)의 상부에 배치되며, 상기 보조탱크(432)에 저장된 플럭스용액을 공급받아 상기 소재(100)에 분사하는 다수개의 분사노즐(433a)이 구비된다.
즉, 상기 분사수단(433)은 상기 소재(100)의 폭방향으로 배치된 공급관에 일정한 간격으로 다수개의 상기 분사노즐(433a)이 형성되며, 호스 및 관을 통해 상기 보조탱크(432)에 저장된 상기 플럭스용액을 상기 소재에 분사한다.
이때, 상기 분사노즐(433a)은 상기 소재(100)에 플럭스용액을 균일하게 분사할 수 있도록 플럭스용액의 농도에 따라 이격간격, 분사압력, 분사속도, 유량 등을 유동해석 및 체적설계를 설계가 이루어진다.
이를 통해 상기 메인탱크(431)에 저장된 플럭스용액은 상기 분사수단(433)을 통해 사용자가 필요에 따른 정확한 규격에 맞춰 정밀하게 도포하여 산화 및 오염을 방지하고 원활한 브레이징 용접이 가능하도록 이루어진다.
상기 포집판(434)은 상기 운반부(410)의 하부에 위치하여 상기 소재에서 낙하된 플럭스용액을 포집한다.
이러한 상기 포집판(434)은 상기 운반부(410)의 하단에 배치되며, 바닥면의 어느 한 지점을 향해 하향경사면이 형성되어 분사된 플럭스용액이 모일 수 있도록 이루어진다.
상기 회수수단(435)은 상기 포집판(434)에 포집된 플럭스용액을 회수하여 상기 메인탱크(431) 및 보조탱크(432)로 공급하도록 연결된 회수호스(435a)와, 상기 회수호스(435a)에 배치되어 플럭스용액을 운반하는 펌프(435b)로 형성된다.
따라서 상기 회수수단(435)은 상기 회수호스(435a)가 상기 포집판(434)과 상기 메인탱크(431) 및 상기 보조탱크(432)와 연결되어 상기 플러스용액을 운반할 수 있도록 이루어진다.
이때, 상기 회수호스(435a)에는 상기 펌프(435b)가 형성되어 압력에 의해 상기 포집판(434)에 포집된 플럭스용액을 포집하여 상기 메인탱크(431) 및 상기 보조탱크(432)로 공급한다.
아울러 상기 회수호스(435a)에는 밸브가 형성되어 플러스용액을 상기 메인탱크(431) 및 상기 보조탱크(432)에 선택적 또는 동시에 공급할 수 있도록 제어가 가능하다.
즉, 상기 회수수단(435)은 상기 포집판(434)에 의해 포집된 플럭스용액을 상기 메인탱크(431) 및 상기 보조탱크(432)로 공급한다.
이를 통해 상기 플럭스가공부(400)는 상기 제1금형부(200) 및 상기 제2금형부(300)에 의해 상기 엠보(110) 및 상기 홀(120)이 형성된 상기 소재(100)에 플럭스용액을 도포하며, 잔류한 플럭스용액을 포집할 수 있다.
따라서 알류미늄 재의 상기 소재(100)는 상기 플럭스용액을 통해 산화 및 오염을 방지하며, 브레이징용접을 용이하게 수행할 수 있다.
상기 집진부(440)는 상기 분사부(430)를 통과한 상기 소재(100)에 잔류하는 플러스용액을 흡입한다.
즉, 상기 집진부(440)는 상기 분사부(430)를 통해 분사 시 공기 중에 잔류하는 상기 플럭스용액을 포집하여 배출한다.
따라서 상기 집진부(440)는 송풍팬을 통해 공기 중에 잔류하는 플럭스용액을 포집하되, 필터를 통해 여과한 후 외부로 배출할 수 있도록 이루어진다.
이러한 상기 집진부(440)는 통상적인 구성을 통해 공기중에 잔류하는 플럭스용액을 집진할 수 있다.
이와 같이 상기 제1금형부(200), 제2금형부(300) 및 상기 플럭스가공부(400)에서 순차적으로 가공된 상기 소재(100)를 통해 상기 열교환기헤더(10)의 제작이 이루어진다.
이렇게 제작된 상기 열교환기헤더(10)는 통상적인 열교환기와 함께, 엔진, 소음기, 분전단 등 다양한 용도에 사용할 수 있다.
다음으로는 본 발명에 따른 작동상태에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 상기 제1금형부(200), 상기 제2금형부(300) 및 상기 플럭스가공부(400)가 상기 기재된 바와 같이 이루어진 상태에서 상기 소재(100)를 공급하여 상기 열교환기헤더(10)의 제작이 이루어진다.
여기서 상기 소재(100)는 열교환기의 규격에 맞춰 폭을 결정한 후, 얇은 두께를 가지는 알류미늄재로 이루어진다.
이러한 상기 소재(100)는 통상적인 열교환기 헤더보다 얇은 2mm의 두께를 가지며, A7072재질의 알류미늄으로 이루어져, 경량화가 가능하다.
다만, 상기 소재(100)는 알류미늄재의 얇은 두께로 이루어져 강도가 약하며, NCT가공 방식을 채택 시 상기 엠보 가공이 불가능하며, 상기 홀의 오차가 발생하고 있다.
따라서 상기 소재(100)는 금형방식을 채택하여 가공이 이루어진다.
또한, 상기 제1금형부(200) 및 상기 제2금형부(300)는 상기 소재(100)에 형성되는 상기 엠보(110) 및 상기 홀(120)의 설계에 맞춰 제작이 이루어진다.
이와 같이 구성된 상태에서 상기 소재(100)가 상기 제1금형부(200)에 투입되면, 상기 제1금형부(200)는, 상기 제1펀치홀더(230)를 하강시킨다.
이때, 상기 소재(100)는 상기 제1가공플레이트(220)에 안착된 상태에서 상기 제1펀치플레이트(240)에 의해 가압되어 설계된 규격에 맞춰 상기 엠보(110)를 가공한다.
그리고 상기 엠보(110)가 가공된 상기 소재(100)는 상기 제2금형부(300)로 투입되면, 상기 제2금형부(300)는 상기 제2펀치홀더(330)를 하강시킨다.
이때, 상기 소재(100)는 상기 제2가공플레이트(320)에 상기 엠보(110)에 맞춰 안착되고 상기 가동스트리퍼(350)에 의해 고정된 상태에서 상기 제2펀치플레이트(340)의 상기 가공핀(341)을 통해 설계된 규격에 맞춰 상기 홀(120)이 형성된다.
여기서 상기 소재(100)에 상기 홀(120) 가공시 상기 소재(100)에서 이탈된 칩은 상기 제1삽입홈(321)을 통해 하부로 배출된다.
따라서 상기 제2금형부(300)에서 배출된 통해 상기 소재(100)에 상기 엠보(110) 및 상기 홀(120)이 가공된다.
이를 통해 상기 소재(100)는 알류미늄 및 얇은 두께를 통해 경량화 및 열전도율을 향상시키며, 상기 엠보(110)를 통해 강도를 유지할 수 있다.
그리고 상기 엠보(110) 및 상기 홀(120)이 가공된 상기 소재(100)는 상기 플럭스가공부(400)에 투입된다.
여기서 상기 플럭스가공부(400)는 상기 운반부(410)를 통해 상기 소재(100)를 일정한 속도로 운반한다.
이때, 상기 소재(100)는 상기 가열부(420)를 통해 가열한 후, 상기 분사부(430)에서 분사된 플럭스용액이 균일하게 도포된다.
아울러, 상기 분사부(430)는 상기 분사노즐(433a)의 갯수, 위치, 압력 및 분사량 등을 최적의 조건으로 설정하여 상기 소재(100)에 균일한 도포가 이루어진다.
여기서 플럭스용액이 상기 소재(100)에 분사된 후, 남은 플럭스용액은 상기 포집판(434) 및 상기 회수수단(435)을 통해 회수하여 재사용이 가능하다.
또한, 상기 소재(100)의 운반시 상기 소재 및 상기 분사부(430)의 공기 중에 잔류하는 플럭스용액은 상기 집진부(440)를 통해 포집할 수 있다.
이를 통해 상기 소재(100)는 상기 제1금형부, 상기 제2금형부 및 상기 플럭스가공부를 통해 상기 열교환기헤더(10)로 제작이 이루어진다.
따라서 상기 열교환기헤더(10)는 알류미늄재질에 따른 산화 및 오염을 방지하며, 브레이징용접이 원활하게 이루어진다.
또한, 상기 열교환기헤더(10)는 재질 및 두께를 통한 경량화와 상기 엠보에 의해 강도를 유지하며, 재질에 따른 브레이징용접이 품질을 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 소재(100)의 재질 및 두께을 얇게 이루어져, 상기 열교환기헤더(10)의 제작 시 원소재를 절감할 수 있있다.
아울러 상기 소재(100)를 통해 상기 열교환기헤더(10)의 제작시 제작비용을 절감하며, 정확하고 신속하게 제작이 가능하다.
이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10: 열교환기헤더
100: 소재 110: 엠보 120: 홀
200: 제1금형부 210: 제1다이홀더 211: 제1다이플레이트
212: 제1가이드포스트 220: 제1가공플레이트
221: 제1가공면 222: 제1돌기
223: 제1홈 224: 제1유동홈
230: 제1펀치홀더 231: 제1백킹플레이트
232: 제1가이드부시 240: 제1펀치플레이트
241: 제2가공면 242: 제2돌기
243: 제2홈 244: 제2유동홈
300: 제2금형부 310: 제2다이홀더 311: 제2다이플레이트
312: 제2가이드포스트 320: 제2가공플레이트
321: 제1삽입홈 322: 제3가공부
330: 제2펀치홀더 331: 제2백킹플레이트
332: 제2가이드부시 340: 제2펀치플레이트
341: 가공핀 342: 체결홈
350: 가동스트리퍼 351: 제2삽입홈
352: 스트리퍼가이드 353: 제4가공부
400: 플럭스가공부 410: 운반부 420: 가열부
421: 하우징 422: 가열히터
423: 순환팬 430: 분사부
431: 메인탱크 432: 보조탱크
433: 분사수단 433a: 분사노즐
434: 포집판 435: 회수수단
435a: 회수호스 435b: 펌프
440: 집진부

Claims (7)

  1. 일정한 두께 및 폭을 가지며, 길이방향으로 연장된 소재(100)와,
    상기 소재(100)를 공급받아 상,하 방향으로 교차된 엠보(110)를 일정간격 이격되도록 가공하는 제1금형부(200)와,
    상기 제1금형부(200)에서 상기 엠보(110)가 가공된 상기 소재(100)를 공급받아, 일정간격으로 홀(120)을 가공하는 제2금형부(300)와,
    상기 제2금형부(300)를 통해 상기 엠보 및 상기 홀이 가공된 소재(100)에 고농도 플럭스용액을 분사하여 오염 및 산화를 방지하는 플럭스막을 형성하는 플럭스가공부(400)로 이루어지되,
    상기 플럭스가공부(400)는,
    상기 소재(100)를 운반하는 운반부(410)와,
    상기 운반부(410)에 설치되어 운반되는 상기 소재(100)를 가열하는 가열부(420)와,
    상기 가열부(420)를 통과한 상기 소재(100)에 플럭스용액을 분사하는 분사부(430)와,
    상기 분사부(430)를 통과한 상기 소재(100)에 잔류하는 플럭스용액을 흡입하는 집진부(440)로 이루어지고,
    상기 분사부(430)는,
    플럭스용액이 저장된 메인탱크(431)와,
    상기 메인탱크(431)에 저장된 플럭스용액을 공급받아 저장하되, 상기 메인탱크(431)보다 작은 용량으로 형성되는 보조탱크(432)와,
    상기 운반부(410)의 상부에 배치되며, 상기 보조탱크(432)에 저장된 플럭스용액을 공급받아 상기 소재(100)에 분사하는 다수개의 분사노즐(433a)이 구비된 분사수단(433)과,
    상기 운반부(410)의 하부에 위치하여 상기 소재(100)에서 낙하된 플럭스용액을 포집하는 포집판(434)과,
    상기 포집판(434)에 포집된 플럭스용액을 회수하여 상기 메인탱크(431) 및 보조탱크(432)로 공급하도록 연결된 회수호스(435a)와, 상기 회수호스(435a)에 배치되어 플럭스용액을 운반하는 펌프(435b)로 형성된 회수수단(435)으로 이루어지고,
    상기 회수호스(435a)에는 플러스용액을 상기 메인탱크(431) 및 상기 보조탱크(432)에 선택적 또는 동시에 공급할 수 있도록 밸브가 형성되고,
    상기 소재(100)는, 알류미늄, 아연 및 마그네슘을 혼합한 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더의 제작장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1금형부(200)는,
    테두리에 다수개의 제1가이드포스트(212)가 형성되며, 상부면에 제1다이플레이트(211)가 체결된 제1다이홀더(210)와,
    상기 제1다이플레이트(211)의 상부면에 결합되며, 상부면에 상기 소재(100)에 상기 엠보(110)를 가공하는 제1돌기(222)와 제1홈(223)이 교차되도록 형성된 제1가공면(221)과, 상기 제1가공면(221)의 양측에서 상기 소재가 유동할 수 있는 제1유동홈(224)이 형성된 제1가공플레이트(220)와,
    상기 제1다이홀더(210)의 상부에 위치하도록 상기 제1가이드포스트(212)에 상,하 이동가능하게 결합되며, 하부면에 제1백킹플레이트(231)가 체결된 제1펀치홀더(230)와,
    상기 제1백킹플레이트(231)의 하부면에 결합되며, 하부면에 상기 소재(100)에 상기 엠보(110)를 가공하는 제2돌기(242)와 제2홈(243)이 상기 제1돌기(222) 및 상기 제1홈(223)과 맞물리도록 교차형성된 형성된 제2가공면(241)과, 상기 제2가공면(241)의 양측에서 상기 소재(100)가 유동할 수 있도록 제1유동홈(224)과 대응하는 제2유동홈(244)이 형성된 제1펀치플레이트(240)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더의 제작장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2금형부(300)는,
    테두리에 다수개의 제2가이드포스트(312)가 형성되며, 상부면에 제2다이플레이트(311)가 체결된 제2다이홀더(310)와,
    상기 제2다이플레이트(311)의 상부면에 결합되며, 상부면에 상기 소재(100)의 상기 홀(120)에 대응하는 위치에 다수개의 제1삽입홈(321)과 상면에 상기 엠보(110)와 대응하는 제3가공부(322)가 형성된 제2가공플레이트(320)와,
    상기 제2다이홀더(310)의 상부에 위치하도록 상기 제2가이드포스트(312)에 상,하 이동 가능하게 결합되며, 하부면에 제2백킹플레이트(331)가 체결된 제2펀치홀더(330)와,
    상기 제2백킹플레이트(331)의 하부면에 결합되며, 상기 제1삽입홈(321)에 대응하는 위치에서 하부로 돌출되어 상기 홀(120)을 가공하는 가공핀(341)이 형성된 제2펀치플레이트(340)와,
    상기 제2펀치플레이트(340)의 하부에서 상기 제2펀치홀더(330)에 이동가능하게 설치된 스트리퍼가이드(352)를 통해 상,하 이동가능하게 결합되며, 상기 가공핀(341)이 하부로 노출되는 제2삽입홈(351)이 형성된 가동스트리퍼(350)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더의 제작장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001001136A (ja) * 1999-06-17 2001-01-09 Furukawa Electric Co Ltd:The フラックスが塗布されたアルミニウム合金製ろう付け用部材およびその製造方法
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KR20210111496A (ko) 2020-03-03 2021-09-13 한온시스템 주식회사 열교환기의 헤더구조

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