KR20030027654A

KR20030027654A - 열교환기용 부기체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20030027654A
Application number: KR1020020042614A
Authority: KR
Inventors: 나루세히데카츠
Original assignee: 린나이코리아 주식회사; 린나이가부시기가이샤
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2003-04-07
Also published as: HK1054425A1; KR100472350B1; CN100360866C; JP3928843B2; CN1409071A; JP2003106679A; TW576909B

Abstract

(과제) 몸통부(10)와, 몸통부의 단부 가장자리에 절곡되게 형성되어 다른 케이싱과 접합되는 접합 플랜지(11)를 구비하는 열교환기용 부기체에 있어서, 접합 플랜지(11)의 변형에 의해서 다른 케이싱과의 기밀성이 손상되는 것을 보강재를 이용하지 않고서도 방지할 수 있도록 한다.

(해결수단) 접합 플랜지(11)를, 몸통부(10)에 연속하는 굽힘 플랜지부(11a)와 상기 굽힘 플랜지부(11a)에 겹쳐지는 겹침 플랜지부(11b)를 가지는 중복 절곡구조로 하고, 겹침 플랜지부(11b)에 몸통부(10)에 대한 접촉부(11c)를 형성한다. 접합 플랜지(11)에 작용하는 외력을 접촉부(11c)를 통해서 몸통부(10)에서 받을 수 있게 됨으로써 접합 플랜지(11)의 변형을 방지할 수 있다.

Description

열교환기용 부기체 및 그 제조방법{A PARABASAL BODY FOR HEAT EXCHANGER AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 급탕기 등에 조립되는 열교환기용 부기체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

이러한 종류의 열교환기용 부기체는, 흡열수관을 내장하는 몸통부와, 몸통부의 단부 가장자리에 연소케이싱 등과 같은 다른 케이싱과 접합하기 위해서 절곡(折曲)되게 형성된 접합 플랜지를 구비하고 있으며, 접합 플랜지를 다른 케이싱과 접합시킨 상태에서 열교환기용 부기체와 다른 케이싱을 코킹결합하고 있다.

종래에 있어서의 접합 플랜지는 몸통부에 연속하는 단순한 굽힘 플랜지로 구성되어 있다. 여기서, 부기체는 구리제로 되어 있기 때문에, 이와 같은 단순한 굽힘 플랜지는 납땜을 하기 위한 노(爐) 내에서 어닐링되어, 다음 공정인 다른 케이싱과의 코킹공정에서 접합 플랜지가 변형되는 경향이 있어 기밀성을 유지하는 것이 곤란하게 된다. 그래서, 종래에는 접합 플랜지에 스테인리스 등의 보강재를 용접하여 접합 플랜지의 변형을 방지하고 있다(일본국 특허공개 평6-11192호 공보, 일본국 특허공개 2000-18727호 공보 참조).

또, 도 9에 나타낸 바와 같이, 접합 플랜지(a)를 몸통부(b)에 연속하는 굽힘 플랜지부(a1)와 이 굽힘 플랜지부(a1)의 몸통부(b)의 반대측 면에 겹쳐지게 한 겹침 플랜지부(a2)를 가지는 2중 절곡구조로 하여, 접합 플랜지의 강도를 높인 것도 알려져 있다.

상기한 전자의 종래예와 같이 보강재를 접합 플랜지에 용접하는 것은 부품수 및 공정수가 증가하게 됨으로써 제조비용의 상승으로 이어진다. 또, 상기한 후자의 종래예와 같은 2중 절곡구조의 접합 플랜지(a)는 도 9에 있어서의 하측으로부터의 외력에 약하고, 강도부족으로 인하여 기밀성이 불충분하게 되는 일이 있다.

그런데, 열교환기용 부기체는 1쌍의 반통형상(半筒形狀) 부기체를 서로 결합하여 제조하고 있으며, 각 반통형상 부기체를 제조할 때에는, 몸통부가 되는 평판부를 가지는 블랭크의 단부 가장자리에 접합 플랜지를 형성한 후, 펀치와 다이로 이루어진 벤딩 다이를 이용하여 블랭크를 반통형상으로 굽힘가공하고 있다. 여기서, 접합 플랜지를 상기한 바와 같이 2중 절곡구조로 하면, 블랭크의 굽힘가공에 대한 접합 플랜지의 저항이 커지게 되어 굽힘불량이나 접합 플랜지의 변형이 발생하기 쉽다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 보강재를 이용하지 않고서도 접합 플랜지의 강도를 가급적 향상시킬 수 있도록 한 열교환기용 부기체를 제공하는 것을 제 1 과제로 한다, 또, 반통형상 부기체를 제조하기 위한 블랭크의 굽힘가공을 굽힘불량이나 접합 플랜지의 변형을 발생시키는 일 없이 양호하게 할 수 있도록 한 제조방법을 제공하는 것을 제 2 과제로 한다.

도 1은 본 발명에 관한 부기체를 구비하는 열교환기의 일례를 나타낸 사시도

도 2는 본 발명에 관한 부기체의 제 1 실시형태의 접합 플랜지부분의 단면도

도 3은 본 발명에 관한 부기체의 제 2 실시형태의 접합 플랜지부분의 단면도

도 4는 본 발명에 관한 부기체의 제 3 실시형태의 접합 플랜지부분의 단면도

도 5는 접합 플랜지를 절곡되게 형성한 블랭크를 나타낸 사시도

도 6은 접합 플랜지의 절곡공정을 나타낸 도면

도 7은 본 발명 방법의 실시에 이용되는 벤딩 다이를 나타낸 사시도

도 8의 (A)∼(E)는 벤딩 다이에 의한 블랭크의 굽힘가공의 초기단계에서 완료까지의 상태를 나타낸 공정도

도 9는 종래예의 접합 플랜지부분의 단면도

* 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 - 부기체(缶器體)1' - 블랭크

1a - 반통형상 부기체10 - 몸통부

11 - 접합 플랜지11a - 굽힘 플랜지부

11b - 겹침 플랜지부11c - 접촉부

100 - 펀치101 - 다이

101b - 홈부

상기 제 1 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 몸통부와, 상기 몸통부의 단부 가장자리에 절곡되게 형성되어 다른 케이싱과 접합되는 접합 플랜지를 구비하는 열교환기용 부기체에 있어서, 상기 접합 플랜지를, 상기 몸통부에 연속하는 굽힘 플랜지부와 상기 굽힘 플랜지부에 겹쳐지는 겹침 플랜지부를 가지는 중복 절곡구조로 하고, 상기 겹침 플랜지부에 상기 몸통부에 대한 접촉부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제 2 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 열교환기용 부기체를 1쌍의 반통형상 부기체를 결합하여 제조하는 방법으로서, 각 반통형상 부기체를 제조할 때, 몸통부가 되는 평판부를 가지는 블랭크의 단부 가장자리에 접합 플랜지를 절곡되게 형성한 후, 펀치와 다이로 이루어지는 벤딩 다이를 이용하여, 상기 블랭크를 펀치에 의해서 다이에 압입하여 반통형상으로 굽힘가공하는 것에 있어서, 상기 접합 플랜지를 판두께방향 양측에서 지지하도록 하여 수납하는 홈부를 다이에 형성하고, 상기 접합 플랜지의 변형을 상기 홈부에 의해서 규제한 상태에서 상기 굽힘가공을 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 열교환기용 부기체에 의하면, 접합 플랜지에 가해지는 외력의 일부를 접촉부를 통해서 몸통부에서 받을 수 있게 됨으로써 강도가 향상된다. 이 경우, 겹침 플랜지부의 단부 가장자리를 접촉부로 하여 이것을 몸통부에 접촉시켜도 되지만, 겹침 플랜지부의 선단부를 몸통부를 따르도록 굴곡시켜서 상기 접촉부를 형성하면, 몸통부에 대한 접촉면적이 증가하여 강도가 일층 향상된다. 또한, 접촉부를 몸통부에 결합하면, 접합 플랜지의 강도가 비약적으로 향상된다.

또, 겹침 플랜지부를 굽힘 플랜지부의 몸통부의 반대측 면에 겹쳐지게 하고, 겹침 플랜지부의 선단부를 몸통부의 내벽면을 따르도록 굴곡시켜서 접촉부를 형성하여도 되지만, 몸통부와 접촉부 사이에 틈새가 생기면, 연소배기 중의 수분 등의 응축수가 이 틈새에 고이게 되어 쉽게 부식되게 됨으로써 내구성이 나빠지게 된다. 이것에 대해서, 겹침 플랜지부를 굽힘 플랜지부의 몸통부측의 면에 겹쳐지게 하고, 겹침 플랜지부의 선단부를 몸통부의 외벽면을 따르도록 굴곡시켜서 접촉부를 형성하면, 몸통부와 접촉부 사이에 틈새가 생기더라도 연소배기 중의 수분 등의 응축수가 이 틈새에 고이지 않게 됨으로써 내구성이 향상된다.

또, 본 발명의 제조방법에 의하면, 접합 플랜지를 중복 절곡구조로 함으로써 블랭크의 굽힘가공에 대한 접합 플랜지의 저항이 커진다 하더라도, 접합 플랜지를 다이의 홈부에 의해서 판두께방향으로 변형되는 일 없이 굽힐 수 있기 때문에 양호하게 굽힘가공을 할 수 있다.

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명에 관한 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1에는 급탕기에 조립되는 열교환기가 도시되어 있다. 상기 열교환기는 각통형상(角筒形狀)의 몸통부(10)를 가지는 구리제의 부기체(1) 내에 다수의 열교환 핀(2)을 구비하는 흡열수관(도시생략)을 수납하여 이루어진 것으로서, 흡열수관의 상류단에는 몸통부(10)의 하반부 외측둘레에 감아 붙여진 급수관(3)이 접속되고, 흡열수관의 하류단에는 급탕관(4)이 접속되어 있다.

몸통부(10)의 하단 가장자리에는 다른 케이싱인 도시하지 않은 연소케이싱에 대한 접합 플랜지가 되는 하부 플랜지(11)가 절곡되게 형성되어 있으며, 부기체(1)가 상기 하부 플랜지(11)에 의해서 연소케이싱에 코킹결합된다. 또, 몸통부(10)의 상단 가장자리에 절곡되게 형성된 상부 플랜지(12)에는 플랜지 판(13)이 스폿 용접되어 있으며, 부기체(1)가 상기 플랜지 판(13)에 의해서 배기케이싱에 코킹결합된다.

상기 하부 플랜지(11)는, 도 2에 나타낸 바와 같이 몸통부(10)에 연속하는 굽힘 플랜지부(11a)와 이것에 겹쳐지는 겹침 플랜지부(11b)를 가지는 2중 절곡구조로 되어 있으며, 또한 겹침 플랜지부(11b)에 몸통부(10)에 대한 접촉부(11c)를 형성하고 있다. 도 2에 나타낸 제 1 실시형태의 것에서는 겹침 플랜지부(11b)를 굽힘 플랜지부(11a)의 몸통부(10)측의 면에 겹쳐지게 하고, 겹침 플랜지부(11b)의 선단부를 몸통부(10)의 외벽면을 따르도록 굴곡시켜서 접촉부(11c)를 형성하고 있다.

또, 도 3에 나타낸 제 2 실시형태와 같이, 겹침 플랜지부(11b)를 굽힘 플랜지부(11a)의 몸통부(10)의 반대측 면에 겹쳐지게 하고, 겹침 플랜지부(11b)의 선단부를 몸통부(10)의 내벽면을 따르도록 굴곡시켜서 접촉부(11c)를 형성하여도 된다.

또, 도 4에 나타낸 제 3 실시형태와 같이, 겹침 플랜지부(11b)를 굽힘 플랜지부(11a)의 몸통부(10)측의 면에 겹쳐지게 하고, 겹침 플랜지부(11b)의 단부 가장자리가 몸통부(10)의 외벽면에 접촉하도록 하여, 겹침 플랜지부(11b)의 단부 가장자리를 접촉부(11c)로 하여도 된다.

도 2 내지 도 4에 나타낸 제 1 내지 제 3 실시형태의 것들은, 모두 2중 절곡구조로 함으로써 하부 플랜지(11)의 강성이 높아짐과 아울러, 하부 플랜지(11)에 가해지는 외력의 일부를 접촉부(11c)를 통해서 몸통부(10)에서 받을 수 있게 됨으로써 하부 플랜지(11)의 강도가 향상된다. 따라서, 종래예와 같이 보강재를 부착하지 않더라도 연소케이싱의 코킹공정에서의 하부 플랜지(11)의 변형이 방지되기 때문에 기밀성이 유지된다.

또, 도 2 및 도 3에 나타낸 제 1 및 제 2 실시형태와 같이 겹침 플랜지부(11b)의 선단부를 굴곡시켜서 띠형상의 접촉부(11c)를 형성하면, 몸통부(10)에 대한 접촉면적이 증가하게 됨으로써 하부 플랜지부(11)의 강도가 일층 향상된다. 그런데, 도 3에 나타낸 제 2 실시형태의 것에서는, 접촉부(11c)가 몸통부(10)의 내벽면 측에 위치하기 때문에, 몸통부(10)와 접촉부(11c) 사이에 틈새가 생기면, 연소배기 중의 수분 등의 응축수가 이 틈새에 고이게 되어 쉽게 부식되게 된다. 이것에 대해서, 도 2 및 도 4에 나타낸 제 1 및 제 3 실시형태의 것에서는 접촉부(11c)가 몸통부(10)의 외벽면 측에 위치하기 때문에, 몸통부(10)와 접촉부(11c) 사이에 틈새가 생긴다 하더라도 연소배기 중의 수분 등의 응축수가 이 틈새에 고이지 않게 됨으로써 내구성이 향상된다. 또, 도 2 내지 도 4에 나타낸 제 1 내지 제 3 실시형태의 것들은 모두 접촉부(11c)를 몸통부(10)에 결합함으로써 하부플랜지(11)의 강도가 비약적으로 향상된다.

또한, 부기체(1)는 1쌍의 반통형상 부기체(1a,1a)를 노 내에서 납땜에 의해서 결합함으로써 제조되며(도 1 참조), 이 납땜공정에서 접촉부(11c)를 몸통부(10)에 납땜결합하는 것이 바람직하다.

한편, 각 반통형상 부기체(1a)는, 도 5에 나타낸 바와 같이 몸통부(10)가 되는 평판부를 가지는 블랭크(1')(구리판)의 양 단부 가장자리에 하부 플랜지(11)와 상부 플랜지(12)를 절곡되게 형성한 후, 블랭크(1')를 반통형상으로 굽힘가공함으로써 제조된다.

상기 하부 플랜지(11)를 형성할 때에는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 우선 블랭크(1')의 단부 가장자리를 헤밍가공하여 겹침 플랜지부(11b)를 형성하고, 이어서 헤밍부를 굽힘가공하여 겹침 플랜지부(11b)가 겹쳐진 굽힘 플랜지부(11a)를 형성한다.

여기서, 도 4에 나타낸 제 3 실시형태의 것에서는 헤밍가공의 폭과 그 후의 굽힘가공의 폭을 정확하게 일치시킬 필요가 있으나, 도 2 및 도 3에 나타낸 제 2 및 제 3 실시형태의 것에서는 치수나 가공시의 분산을 접촉부(11c)의 폭변화에 의해서 흡수할 수 있기 때문에 가공이 용이하게 된다.

반통형상 부기체(1a)를 제조하기 위한 블랭크(1')의 굽힘가공은, 도 7 및 도 8에 나타낸 펀치(100)와 다이(101)로 이루어진 벤딩 다이를 이용하며, 도 8의 (A)∼(E)에 나타낸 바와 같이 다이(101)측을 향해서 펀치(100)로 블랭크(1')를 압입함으로써 제조된다.

여기서, 상부 플랜지(12)에는 반통형상 부기체(1a)의 코너부에 합치되는 노치(12a)가 형성되어 있기 때문에, 상부 플랜지(12)가 굽힘가공에 대한 저항으로는 되지 않으나, 하부 플랜지(11)는 상기한 바와 같이 2중 절곡구조로 되어 있고 또한 노치를 형성하고 있지 않기 때문에, 굽힘가공에 대한 하부 플랜지(11)의 저항이 커지게 되고, 반통형상 부기체(1a)의 코너부에 있어서의 하부 플랜지(11)에 주름 등의 변형이 발생하기 쉽다.

그래서, 본 실시형태에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이 다이(101)의 본체에 플랜지 누름부(101a)를 부착하여, 다이(101)의 본체와 플랜지 누름부(101a)와의 사이에 하부 플랜지(11)를 판두께방향 양측에서 지지하도록 하여 수납하는 홈부(101b)를 형성하고 있다. 이것에 의하면, 하부 플랜지(11)를 홈부(101b)에 의해서 판두께방향으로 변형되지 않도록 규제한 상태에서 블랭크(1')를 굽힘가공할 수 있기 때문에, 하부 플랜지(11)에 주름 등의 변형이 발생하지 않는다. 상기 굽힘가공을 할 때에는 몸통부(10)의 하부 플랜지(11) 근방의 외벽면에 강한 힘이 가해지나, 도 2에 나타낸 제 1 실시형태의 것에서는 그 부분이 접촉부(11c)에 의해서 덮여져 있기 때문에, 흠집 방지에도 효과가 있다.

또, 본 실시형태에서는, 다이(101)의 오목부의 깊이(L)(도 8 참조)를 반통형상 부기체(1a)의 코너부의 곡률반경(R)의 2.5배 이상으로 설정하고 있다. 종래의 다이에서는 오목부의 깊이가 코너부의 곡률반경(R)의 2배정도로 되어 있기 때문에 도 8의 (D)의 상태에서 굽힘가공이 완료되며, 따라서 종래의 것에서는 다이(101) 내로 압입되지 않은 블랭크(1')의 부분이 '八'자 형상으로 벌어진 상태가 된다. 이것에 대해서, 본 실시형태에서는 도 8의 (E)의 상태까지 블랭크(1')가 다이(101) 내로 압입되므로 굽힘불량이 발생하지 않는다. 굽힘불량을 확실하게 방지하기 위해서는, 다이(101)의 오목부의 깊이(L)를 반통형상 부기체(1a)의 코너부의 곡률반경(R)의 3배 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태에서는 반통형상 부기체(1a)의 2개의 코너부에 맞춰서 다이(101)를 2분할 하였으나, U자 형상의 단일의 다이를 이용하여도 된다.

또, 도 1에 나타낸 것에서는 하부 플랜지(11)만을 2중 절곡구조로 하였으나, 상부 플랜지(12)도 하부 플랜지(11)와 마찬가지로 2중 절곡구조로 하여 플랜지 판(13)을 생략하는 것도 가능하다. 또한, 굽힘 플랜지부(11a)에 겹침 플랜지(11b)를 2번 이상 겹쳐지게 한 3중 이상의 절곡구조로 하는 것도 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 보강재를 이용하지 않고서도 접합 플랜지의 강도를 향상시킨 열교환기용 부기체를 제공할 수 있다. 또, 반통형상 부기체를 제조하기 위한 블랭크의 굽힘가공을 굽힘불량이나 접합 플랜지의 변형을 발생시키는 일 없이 양호하게 할 수 있다.

Claims

몸통부와, 상기 몸통부의 단부 가장자리에 절곡되게 형성되어 다른 케이싱과 접합되는 접합 플랜지를 구비하는 열교환기용 부기체에 있어서,

상기 접합 플랜지를, 상기 몸통부에 연속하는 굽힘 플랜지부와 상기 굽힘 플랜지부에 겹쳐지는 겹침 플랜지부를 가지는 중복 절곡구조로 하고, 상기 겹침 플랜지부에 상기 몸통부에 대한 접촉부를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 부기체.
청구항 1에 있어서,

상기 겹침 플랜지부의 선단부를 상기 몸통부를 따르도록 굴곡시켜서 상기 접촉부를 형성하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 부기체.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 겹침 플랜지부를 상기 굽힘 플랜지부의 몸통부측의 면에 겹쳐지게 하여, 상기 몸통부의 외벽면에 상기 접촉부를 접촉시키는 것을 특징으로 하는 열교환기용 부기체.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

상기 접촉부를 상기 몸통부에 결합시키는 것을 특징으로 하는 열교환기용 부기체.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 열교환기용 부기체를 1쌍의 반통형상 부기체를 결합하여 제조하는 방법으로서,

각 반통형상 부기체를 제조할 때, 몸통부가 되는 평판부를 가지는 블랭크의 단부 가장자리에 접합 플랜지를 절곡되게 형성한 후, 펀치와 다이로 이루어지는 벤딩 다이를 이용하여, 상기 블랭크를 펀치에 의해서 다이에 압입하여 반통형상으로 굽힘가공하는 것에 있어서,

상기 접합 플랜지를 판두께방향 양측에서 지지하도록 하여 수납하는 홈부를 다이에 형성하고, 상기 접합 플랜지의 변형을 상기 홈부에 의해서 규제한 상태에서 상기 굽힘가공을 하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 부기체의 제조방법.