KR20020060482A - 플라스틱 열교환기의 헤더탱크 접합방법 - Google Patents

플라스틱 열교환기의 헤더탱크 접합방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열교환기의 헤더탱크 접합방법에 관한 것으로, 특히 열교환기의 재질을 플라스틱으로 하여 관군헤더와 헤더탱크를 초음파 융착시킨 플라스틱 열교환기의 헤더탱크 접합방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 열교환기의 헤더탱크 접합방법은 플라스틱 재질의 냉매관의 외주에 플라스틱 재질의 휜을 형성하는 휜-관군 형성단계와; 상기 플라스틱 재질의 휜-관군 양측단에 관군헤더를 2중사출로 형성하는 단계와; 상기 플라스틱 재질의 관군헤더 위에 플라스틱 재질의 헤더탱크를 결합하는 단계와; 상기 플라스틱 헤더탱크 위에 압전장치를 설치하고 압전장치를 통하여 플라스틱 재질의 헤더탱크에 초음파를 가하여 기계적인 진동을 일으켜 플라스틱 재질의 헤더탱크와 플라스틱 재질의 관군헤더를 열융착시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

플라스틱 열교환기의 헤더탱크 접합방법{THE JOINT METHOD BETWEEN TUBE HEADER AND HEADER TANK FOR PLASTIC HEAT EXCHANGER}
본 발명은 열교환기의 헤더탱크 접합방법에 관한 것으로, 특히 열교환기의 재질을 플라스틱으로 하여 관군헤더와 헤더탱크를 초음파 융착시킨 플라스틱 열교환기의 헤더탱크 접합방법에 관한 것이다.
종래의 냉장고용 증발기에 사용되는 열교환기는 도 1에 도시된 바와 같이, 여러겹의 냉매 입구관(2)과 냉매출구관(3)으로 이루어지는 금속 냉매관(1) 외주에 휜(4)이 형성되어 있고, 금속 냉매관(1)의 좌우 측 끝에는 재질이 금속인 좌측헤더(미도시)와 우측헤더(6)가 접합되며, 상기의 금속 냉매관(1)의 양측으로는 제상관(7)이 설치된다.
상기와 같이 구성된 종래의 열교환기의 작용을 간단히 설명하면 다음과 같다.
증발기 좌측단의 냉매입구관(2)을 통하여 냉매가 유입되어 수평의 뱀형상으로 이루어진 냉매관 방향으로 냉매출구관(3)에 이르게 된다. 이 과정에서 냉배를 증발과정을 거치며 잠열과 현열교환을 통한 열교환을 한다. 이때 냉매 출구관(3)을 거친 냉매는 어큐물레이터(8)를 거치게 되며, 이는 냉장고 주위 환경조건별 부하대응을 위한 냉매 저장탱크 열할과 수-액 분리기의 두가지 역할을 한다. 제상관(7)은 증발기 표면에 부착되는 얼음을 주기적으로 제저해야 하므로 전기 가열식 히터가사용되고, 제상관과 접촉되는 것은 휜 끝단부로써 거의 선접촉하고 있다.
도 2은 종래의 냉장고용 증발기에 사용되는 다른 열교환기로서 핀-냉매관-제상관이 일제로된 트라이 튜브 증발기이다.
도 2에 도시된 바와 같이 금속 냉매관(11)의 외주에 휜(12)이 형성되어 있고, 휜(12)의 외주에 제상관(13)이 형성되어 있다.
냉매가 증발기 좌측단의 트리이 튜브(10) 좌측단을 통하여 유입되어 뱀모양으로 이루어진 트라이 튜브(10)를 흐르도록 되어 있으며, 전체를 흐르며 최종적으로 트라이튜브 우측냉매관(14) 출구에 있는 어큐물레이터(15)를 거쳐 유출되도록 한 구조이다.
상기한 바와 같이 종래의 휜-관 증발기는 금속 냉매관(11)과 휜(12)이 냉매관(11)의 확관에 의하여 결합된 구조이고, 냉매관(11)의 출구단에 어큐물레이터(15)가 용접으로 접합되어 냉장고 온/오프시 소음을 유발한다. 따라서 본 발명과 같이 플라스틱 재질의 열교환기에는 이러한 종래의 결합방법을 쓸 수가 없다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 플라스틱 재질의 열교환기와 헤더탱크의 접합방법을 제시하고, 냉매관의 출구단에에 설치된 어큐물레이터로 인하여 발생하는 이상소음을 없앨 수 있는 플라스틱 열교환기의 헤더탱크 접합방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래의 냉장고의 증발기로 사용되는 열교환기의 개략도이다.
도 2는 종래의 냉장고의 증발기로 사용되는 다른 열교환기의 개략도이다.
도 3은 도 2에 적용되는 트리 튜브의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플라스틱 열교환기의 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 플라스틱 열교환기에 있어서, 휜-관군과 관군헤더 및 헤더탱크가 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 플라스틱 열교환기에 있어서, 휜-관군과 관군 헤더 및 헤더탱크가 접합되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 플라스틱 열교환기에 있어서, 관군헤더와 헤더탱크를 압전장치를 이용하여 접합시키는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
112 : 플라스틱 열교환기 114 : 냉매관
116 : 휜 118 : 휜-관군
120 : 관군헤더 124 : 좌측헤더탱크
126 : 우측헤더탱크 128 : 압전장치
130 : 냉매입구관 132 : 냉매출구관
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 플라스틱 재질의 냉매관의 외주에 플라스틱 재질의 휜을 형성하는 휜-관군 형성단계와; 상기 플라스틱 재질의 휜-관군 양측단에 관군헤더를 2중사출로 형성하는 단계와; 상기 플라스틱 재질의 관군헤더 위에 플라스틱 재질의 헤더탱크를 결합하는 단계와; 상기 플라스틱 헤더탱크 위에 압전장치를 설치하고 압전장치를 통하여 플라스틱 재질의 헤더탱크에 초음파를 가하여 기계적인 진동을 일으켜 플라스틱 재질의 헤더탱크와 플라스틱 재질의 관군헤더를 열융착시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 열교환기의 헤더탱크 접합방법을 제공한다.
또한, 상기의 압전장치는 15,000/sec의 기계적인 상,하 진동에너지를 유지시키도록 하며, 가진 증폭은 0.06 ~ 0.08mm(p-p)가 되도록 하여 접합시간이 1초이내에 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 열교환기의 헤더탱크 접합방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 플라스틱 열교환기의 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 플라스틱 열교환기에 있어서, 휜-관군과 관군헤더 및 헤더탱크가 결합된 상태를 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 플라스틱 열교환기에 있어서, 휜-관군과 관군 헤더 및 헤더탱크가 접합되는 과정을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 플라스틱 열교환기에 있어서, 관군헤더와 헤더탱크를 압전장치를 이용하여 접합시키는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 플라스틱 열교환기(112)는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 플라스틱 재질의 냉매관(114) 외주에 플라스틱 재질의 휜(116)이 일체로 형성된 후 냉매관(114)의 끝에 관군헤더(120)를 끼우고 그 위에 플라스틱 재질의 헤더탱크(122)를 접합한 것이다.
본 발명의 플라스틱 열교환기(112)를 좀 더 자세히 설명하면 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 일정간격으로 다수 형성된 냉매관(114)의 외주에 휜(116)이 형성된다. 본 발명에서 별도로 특정하지 아니하면 열교환기의 구성품들은 모두 플라스틱 재질이다. 냉매관(114)과 휜(116)은 일체로 형성되어 있으며, 휜-관군(118)의 의미는 다수의 냉매관(114)과 다수의 휜(16) 무리의 집합을 칭한다.
휜-관군(118)의 좌측에는 좌측헤더탱크(124)가 결합되고, 휜-관군(118)의 우측에는 우측헤더탱크(126)가 결합된다. 상기의 우측헤더탱크(126)에는 하부에 냉매입구관(130)이 연결되고, 상부에 냉매출구관(132)이 연결된다.
휜-관군(118)과 헤더탱크(124,126)의 결합구조를 자세히 설명하면 도 도 5와 같다.
도 5에 도시된 바와 같이, 휜-관군(118)을 헤더탱크(124,126)에 결합하기 위해서는 휜-관군(118)의 일단에 휜-관군(118)을 고정시켜주는 관군헤더(120)가 설치된다. 여기서 휜-관군(118)과 관군헤더(120)는 이중사출하여 일체로 형성된다.
관군헤더(120)에는 헤더탱크(124,126)와 초음파에 의하여 가열 융착되는데, 관군헤더(120)와 헤더탱크(124,126)의 결합방법은 도 6에 도시된 바와 같다.
도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 관군헤더(118)의 중앙 상부에 헤더탱크(124,126)의 분리대(134) 단부를 일측 관군헤더(120)와 다른 일측 관군헤더(120) 사이에 밀착시킨 후 헤더탱크(124,126) 위에서 압전장치(128)를 통해 기계적인 진동에너지가 부여됨으로써 관군헤더(120)와 헤더탱크(124,126)가 초음파 몰딩으로 접합된다.
즉, 압전장치(128)에 의해 15,000/sec의 기계적인 상,하 진동에너지로 변환하는 과정을 수반하며, 이 과정에서 헤더탱크(124,126)가 관군헤더(120)와 결합된다. 이때 가진 증폭은 0.06 ~ 0.08 mm(p-p)이며, 마찰열에 의한 시료 접착시간을 길어야 1초내에 이루어진다.
전술한 바와 같이, 종래의 휜-관 구조의 증발기가 냉매관의 출구단에 설치된 어큐물레이터로 인하여 발생하는 냉장고 온/오프시 발생되는 이상소음을 없앨 수 있고, 초음파를 이용하여 헤더탱크를 접합하므로써 플라스틱 재질의 열교환기 제작이 용이하고, 그 결과로 열교환기의 제조원가를 절감할 수 있다.

Claims (2)

  1. 플라스틱 재질의 냉매관의 외주에 플라스틱 재질의 휜을 형성하는 휜-관군 형성단계와; 상기 플라스틱 재질의 휜-관군 양측단에 관군헤더를 2중사출로 형성하는 단계와; 상기 플라스틱 재질의 관군헤더 위에 플라스틱 재질의 헤더탱크를 결합하는 단계와; 상기 플라스틱 헤더탱크 위에 압전장치를 설치하고 압전장치를 통하여 플라스틱 재질의 헤더탱크에 초음파를 가하여 기계적인 진동을 일으켜 플라스틱 재질의 헤더탱크와 플라스틱 재질의 관군헤더를 열융착시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 열교환기의 헤더탱크 접합방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기의 압전장치는 15,000/sec의 기계적인 상,하 진동에너지를 유지시키도록 하며, 가진 증폭은 0.06 ~ 0.08mm(p-p)가 되도록 하여 접합시간이 1초이내에 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 열교환기의 헤더탱크 접합방법.
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