KR19990028643A - 열교환기 성형 - Google Patents

Abstract

알루미늄 또는 알루미늄합금의 부품들로 열교환기를 성형하는 방법이 그 중 적어도 하나는 관상인 부품(10)을 성형하고, 부품들을 조립하여 이들을 함께 납땜하는 것으로 구성된다. 상기 관상부품(10)은 판의 대향단부부분(10a)이 상호 겹쳐지도록 판을 만곡시켜 성형되며, 이 겹쳐진 부분 사이의 틈(12)이 부품을 따라 연장된다. 용매에 납땜용제를 함유하는 비드(14)가 상기 틈의 노출된 단부(12a)를 따라 관상부품에 도포되며, 액상접착제(16)가 비드(14) 상부에 도포되어서 용제물질이 캡슐화된다. 납땜중 관상부품(10)은 용제가 틈(12)으로 유동하며 겹쳐진 부분(10a)사이에 납땜이음부가 형성될 수 있도록 위치된다.

Description

열교환기 성형

본 발명은 특히 차량용 열교환기 성형에 관한 것이다.

그 대부분이 관상(tubular)인 부품을 조립하여 함께 납땜(brazing)하여 열교환기를 성형시키는 것이 관행이다. 부품들은 알루미늄 또는 그 합금으로 만들어지며 흔히 알루미늄과 실리콘의 공정형 납땜재합금(eutectic filler alloy)으로 합판(clad)된다. 표면산화물을 제거하기 위해 납땜용제(brazing flux)가 이음부재 가해진다. 납땜용제는 미국특허 제3,951,328호에 기술된 것처럼 이 용제를 함유하는 수용성 슬러리에 부품을 침지시켜 가해질 수 있다.

납땜작용시, 납땜제와 용제는 녹아서 납땜된 이음부를 형성한다.

많은 열교환기는 횡단면이 세장형 계란형원호, 즉 일방향으로의 단면폭이 이 방향에 수직인 방향으로의 폭의 수배인 관들을 포함한다. 이 관들은 알루미늄 또는 그 합금의 판으로부터 성형되는 것이 통상적이다. 판은 관상으로 만곡되어서 판이 대향하는 양 변부가 맞대어진다. 이 변부는 관을 밀봉하도록 함께 이음한다.

종래 금속판은 신뢰성있는 밀봉을 얻도록 심용접(seam welded)되나, 이는 난 공정이다. 납땜으로 이들 튜브의 이음부를 밀봉하려는 시도가 있어왔다. 이때의 기술은 관형상으로 만곡전 공정형 납땜재 합금으로 알루미늄을 합판시키고, 서로 인접하는 두 평행플랜지를 갖도록 두 대향 변부를 관내부로 만곡시키고 용제함유 슬러리를 플랜지사이 틈의 노출된 단부에 가하는 것을 포함한다. 용제는 납땜중 틈을 따라 흘러서 납땜이음이 플랜지를 따라 연장되도록 한다. 그러나 이 공정은 실패율이 높다.

본 발명의 목적은 관상 부품이 신뢰성있는 납땜이음부를 형성하도록 하는 열교환기 성형 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 적어도 알루미늄이나 그 합금으로 만들어진 표면층을 갖는 부품으로 열교환기를 성형하는 방법을 제공하며, 이 방법은 적어도 하나는 관상인 부품이 조립, 및 이들 부품의 납땜으로 구성되되, 틈은 부품을 따라 연장되고, 이때 상기 방법은 납땜용제 입자를 함유하며 상기 틈의 노출된 단부를 따라 관상부품에 가해지는 비드를 도포하고, 건조되어서 부품에 접착되며 용제를 위치에 유지시키고 가열시 제거될 수 있는 고상잔류물을 남기는 접착제를 비드 상부에 바르는 것을 포함하며, 관상부품은 용제가 납땜시 용해되며 틈으로 흘러들어서 겹쳐진 부분 사이에 납땜이음부가 형성되도록 위치됨을 특징으로 한다.

여기서 사용되는 용어 "접착제(adhesive agent)"는 부품을 접착시키는 임의 물질을 의미하며 따라서 통상적으로 접착제로 생각되지 않는 물질을 포함한다.

본 발명의 방법에서, 비드는 관상부품을 따라 신뢰성 있는 납땜이음부를 형성하도록 다량공급할 수 있는 용제저장조를 제공한다. 접착제는 이 용제를 캡슐화시켜서 부품이 용제손실없이 납땜전에 취급될 수 있도록 한다.

비드는 건입자를 포함할 수 있으나 상당량의 잔류물을 남기는 일 없이 가열에 의해 축출될 수 있는 용매에 분산된 입자로 구성되는 분말(paste)형태가 바람직하다. 입자의 요구조건은 이들이 틈으로부터 과도하게 유동하여서는 않된다는 것이다. 용매는 예를 들면, 톨루엔, 이소프로파놀, 메칠에테르케톤 또는 메칠렌 클로라이드일 수 있다. 비드는 예를 들면 용매질량의 10-20%로 구성될 수 있다. 비드는 폭이 약 3mm, 깊이는 적어도 1mm일 수 있다.

비드는 틈의 cm당 2-20밀리그램의 입자를 포함할 수 있다.

관상부품의 겹쳐진 부분은 부품내부로 상호평행연장되는 것이 바람직하다. 관상부품의 이런 형태는 현재 공지되어 있으며 용접 이음을 위한 큰 면적을 제공한다.

비드를 위한 부가적인 공간을 제공하기 위해, 상기 판은 틈의 노출된 단부가 비드를 수용하는 홈의 저부에 있도록 만곡될 수 있다.

공정조성의 납땜재합금으로 합판된 판사용을 피하기 위해, 비드는 공정 또는 공정근방조성의 납땜제를 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 비드는 용제로 적어도 부분피복된 공정 또는 공정근방의 납땜재 입자를 사용하는 납땜방법을 개시하여 WO 94/17941호는 이런 입자가 제조되는 방법을 개시하고 있다. 또는 입자가 납땜재 합금입자와 용제입자가 혼합된 것일 수 있다.

비드와 액상 접착제는 동일용매를 포함하는 것이 바람직하다. 사용된 용매는 톨루엔이고 부품은 예를 들면 적외선 가열기로 건조되어 용매를 축출한다.

관상부품이 열교환기의 다른 부품에 납땜될 수 있도록, 비드의 도포 후 및 액상접착제의 도포 전 또는 후에, 납땜용제를 함유하는 다른 입자들이 다른 부품과 납땜이음부를 형성하는데 사용되는 관상부품에 건조형태로 도포되되 액상접착제에 의해 부품에 고정되는 것이 바람직하다. 이 다른 입자는 공정 또는 공정근방의 납땜재합금, 즉, 용제를 적어도 부분적으로 피복된 공정 또는 공정근방의 합금을 갖는 상기 형태의 입자 또는 공정합금입자와 용제입자의 혼합물일 수 있다. 이 다른 입자는 살수(sprinkle)에 의해 관상부품 표면에 도포될 수 있다. 다른 입자가 액상접착제 도포후에 도포되면, 접착제에 달라 붙거나, 그 전에 도포되면 입자들을 캡슐화된다.

액상접착제는 분무(spraying) 바람직하게는 정수압 분무(또한 무공기 분무로 공지됨)에 의해 도포될 수 있다.

이하 첨부도면을 참조로하여 열교환기 형성방법에 관한 상세한 설명이 행해질 것이다.

도면은 예시적 방법으로 만들어진 열교환기의 관상부품개략도이다.

예시된 방법은 부품(10)같은 관상부품을 포함하는 부품으로부터 열교환기를 성형하는 방법이다. 부품들은 납땜재 합금으로 합판되지 않은 알루미늄으로 만들어진다. 예시된 방법은 부품(10)의 경우 320미크론두께의 알루미늄판을 굽혀서(bending) 성형시키고, 부품의 조립 및 부품들을 함께 납땜하는 것으로 구성된다.

관상부품(10)은 도면의 세장형 계란상의 관상으로 판을 굽히되 판의 대향단부부분(10a)이 서로 겹쳐지도록 가교시켜서 성형된다. 특히 겹침부분(10a)은 부품(10)의 빈내부로 서로 평행하게 연장된다. 상기 겹침부분(10a) 사이의 틈(12)은 이 부분(10a)이 서로 근접하도록 매우 좁다. 그러나 이 틈(12)은 부품(10)을 따라 연장되며 부품이 방수되도록 밀봉될 필요가 있다. 관상부품(10)은 사실상 평평한 수평의 상하면(10b,10a)을 각각 갖는다. 상면(10b)은 그 중앙영역에서 하방으로 돌출하는 부분(10a)을 가지며 이 지점에서 판은 만곡되어서 하방으로 돌출하며 틈(12)의 노출된 상단부(12a)로 이어지는 홈(13)을 형성하되, 상기 노출된 상단부는 홈(13)의 밑면에 위치된다.

또한 예시된 방법은 가열시 용매가 유출되도록 납땜용제입자를 함유하는 분말(paste)상의 비드를 도포하는 것을 포함한다. 특히, 비드(14)는 40-50wt%의 포타슘 플로오라이드와 50-60wt%의 알루미늄 플루오라이드 조성을 갖는 용제를 피복되는 11wt% 실리콘과 89wt% 알루미늄 조성의 공정근방 납땜재 합금 입자를 포함한다. 입자들은 15wt%의 톨루엔이 분산된다. 비드(14)는 3mm의 폭까지 홈(13)내로 입출시켜서 틈(12)의 노출된 단부(12a)를 따라 관상부품(10)에 도포된다. 비드는 홈에 약간 과잉이며 약 2mm의 깊이를 갖는다. 비드(14)는 틈(12)의 Cmm길이당 약 5.9mg의 입자를 포함한다.

다음으로, 예시된 방법에서 납땜용제를 포함하는 또 다른 입자(15)가 부품(10)의 상면(10b)에 건조상태로 도포된다. 입자(15)들은 비드(14)입자와 동일형태이며 열교환기의 다른부품과 납땜연결부를 형성하는데 사용된다. 입자(5)들은 진동체(sieve)로 부터 표면(10b)에 살수된다.

또한, 예시된 방법은 비드(14)상부 표면(10a)에 액상접착제(16)를 도포하는 것을 포함한다. 액상접착제는 비드(14)를 위치에 유지시키며 부품(10)에 접착시키는 고장 잔류물을 남기도록 건조되며, 이 고상잔류물은 가열시 제거될 수 있다. 접착제(16)는 또한 또 다른 입자(15)를 표면(10b)에 고정시키는 역할을 한다. 특히, 접착제(16)는 톨루엔에 용해된 아크릴수지로 구성된다. 아크릴수지는 폴리메칠메타크릴레이트가 바람직하다. 접착제(16)는 정수압 분사 도포된다. 분사는 표면(10b)의 입자들이 크게 변위되지 않도록 부드러워야 한다.

접착제(16) 도포후 부품(10)은 건조오븐으로 옮겨져서 비드(14)와 접착제(16)의 용매가 적외선 가열로 제거된다. 필요시, 부품(10)은 이 부품(10)을 역전시키고, 표면(10c)에 입자(15)의 살수 및 액상 접착제(16)의 분사에 의해 표면(10c)에 고정되는 또 다른 입자(15)를 가질 수 있다. 부품(10)은 이제 용제의 큰 손실없이 취급될 수 있으며 열교환기의 다른 부품에 조립된다. 조립된 열교환기는 납땜로에 삽입된다. 로에서, 부품들은 납땜연결되며, 납땜중 관상부품(10)은 표면(10b)이 최상부를 향하도록 하여서 비드(14)의 용제가 용해되고 틈(12)으로 유동하여 납땜연결부가 겹침부분(10a)사이에 형성되게 된다.

예시된 방법은 신뢰성있게 밀봉되는 관상부품(10)을 갖는 열교환기가 됨을 알 것이다.

Claims (10)

1. 적어도 그중 하나는 관상인 부품(10)들의 성형, 부품들의 조립 및 이들의 납땜으로 구성되되, 상기 관상부품 판을 관상으로 만곡시켜서 판의 대향단부부분(10a)이 상호 겹쳐지게 하여 성형되며, 상기 겹쳐진 부분 사이의 틈(12)이 부품을 따라 납땜용제를 함유하는 비드(14)를 관상부품에 도포하고, 접착제(16)를 비드(14)상부에 바르는 것을 포함하며, 이 액상접착제는 건조되어서 부품에 접착되며 용제를 위치에 유지시키고 가열시 제거될 수 있는 고상잔류물을 남기며, 관상부품(10)은 용제가 납땜시 용해되며 틈(12)으로 흘러 들어서 겹쳐진 부분(10a)사이에 납땜이음부가 형성되도록 위치됨을 특징으로 하는 열교환기 성형방법.
2. 제1항에 있어서, 비드(14)가 가열에 의해 상당량의 잔류물을 남기지 않고 제거될 수 있는 용매에 입자를 함유하는 분말상임을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 분말이 15-20wt%의 용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1-3항 중 하나에 있어서, 관상부품의 겹쳐진 부분(10a)이 부품(10)의 내부로 서로 평행하게 연장됨을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 판이 상기 틈의 노출된 단부(12a)가 비드(14)를 수용하는 홈(13)의 밑면에 있도록 만곡됨을 특징으로 하는 방법.
6. 제1-5항 중 하나에 있어서, 비드(14)가 또한 공정 또는 공정근방의 납땜재합금을 함유함을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 비드(14)가 적어도 부분적으로 용제로 피복된 공정 또는 공정근방의 합금입자를 포함함을 특징으로 하는 방법.
8. 제1-7항 중 하나에 있어서, 비드(14) 및 액상접착제(16)가 동일 용매를 함유함을 특징으로 하는 방법.
9. 제1-8항 중 하나에 있어서, 비드(14) 도포 후 및 액상접착제(16) 도포전 또는 후에 납땜용제를 함유하는 또 다른 입자(15)가 다른 부품과 납땜이음부를 형성하는 데 사용토록 관상부품(10)에 건조형태로 도포되되, 이 또 다른 입자는 액상접착제에 의해 부품에 고정됨을 특징으로 하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 또다른 입자(15)의 적어도 일부가 부분적으로 용제로 피복된 공정 또는 공정근방의 납땜재합금으로 구성됨을 특징으로 하는 방법.