KR20040074376A - 자동차용 열교환기의 튜브 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기의 튜브를 압출 성형할 때 발생되는 길이방향의 다이스 라인에 의해 브레이징 용접시 필러메탈의 흘러내림을 방지하기 위해 튜브의 길이방향에 수직되게 스크래치를 형성하는 자동차용 열교환기의 튜브 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 자동차용 열교환기는 튜브와 방열핀 및 헤더파이프를 브레이징 용접시 용융된 필러메탈이 과도하게 흘러내리는 것을 방지하기 위해 튜브의 표면에 수직되게 스크래치를 형성하는 자동차용 열교환기의 튜브를 특징으로 함과 함께 외주면에 공업용 다이아몬드를 코팅한 롤러를 사용하여 튜브의 외표면에 일정 두께와 소정 폭으로 스크래치를 형성하는 자동차용 열교환기의 튜브 제조방법을 특징으로 한다.

Description

자동차용 열교환기의 튜브 및 그 제조방법{tube of radiator and manufacturing method thereof for a car}

본 발명은 자동차용 열교환기의 튜브 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기의 튜브를 압출 성형할 때 발생되는 길이방향의 다이스 라인에 의해 브레이징 용접시 필러메탈의 흘러내림을 방지하기 위해 튜브의 길이방향에 수직되게 스크래치를 형성하는 자동차용 열교환기의 튜브 및 그 제조방법에 관한 것이다.

많은 자동차의 열교환기는 Al 및 Al합금으로 만들어지며 브레이징에 의하여 제조된다.

일반적으로, 브레이징을 위하여는 Al-Si계 브레이징 재료가 사용되며, 브레이징은 약 600℃ 의 고온에서 수행된다.

라디에이터(radiator) 등과 같은 열교환기는 일체적으로 만들어지는 다수개의 원형 튜브 사이에 방열핀이 개재된다.

상기 튜브의 양쪽 끝단은 헤더파이프와 연통되어 있다.

이때, 고온 냉매는 튜브의 내부를 통하여 한 쌍의 헤더파이프를 순환하도록 형성된다.

상기 냉매는 튜브에서의 열과 방열핀 부분에서의 열을 교환함으로써 낮은 온도로 되고, 다시 순환된다.

도 1 내지 도 2b에 도시한 바와 같이, 열교환기(2)는 헤더파이프(4),튜브(8), 방열핀(6)으로 구성되는데 이들은 브레이징(brazing) 용접으로 접합하게 된다.

상기 방열핀(6)과 헤더파이프(4)는 알루미늄(Al)합금을 모재로 하고 표면에 필러메탈(10)을 클래딩(cladding)한 부품으로서 서로 접합될 수 있도록 일정 온도에서 브레이징을 하게 되면, 튜브(8)와 방열핀(6) 및 튜브(8)와 헤더파이프(4)의 접촉부에서 필러메탈(10)이 용융되어 접합되는 원리이다.

상술한 브레이징 용접법은 형상이 복잡하고 매우 많은 부위를 동시에 용접하는데 유용한 방법이며, 접합 후 변형도 거의 없어 알루미늄계 열교환기 제조에 널리 이용되는 기술이다.

상기 튜브(8)는 필러메탈(10)이 클래딩된 헤더파이프(4) 및 방열핀(6)과 브레이징 방법으로 접합이 될 수 있는 알루미늄 또는 알루미늄합금이다.

그리고, 상기 튜브(8)는 연속적으로 다이스에 인입된 알루미늄 선재를 압력에 의해 다이스를 통과하면서 원하는 형상으로 압출되는 컨펌압출법으로 성형되게 된다.

이때, 상기 튜브(8)는 압출 공정 중에 외표면에 다이스 라인(12)이 발생되게 된다.

한편, 상기 헤더파이프(4)와 방열핀(6)은 필러메탈(10)을 클래딩한 구조로서, 필러메탈(10)은 모재보다 융점이 낮아, 모재의 융점과 필러메탈(10)의 융점 사이의 온도구간에서 브레이징을 실시하게되면, 모재는 고체상으로 남고 필러메탈(10)은 용융되어 튜브(8)에 헤더파이프(4)와 방열핀(6)이 접합되게 된다.

그리고, 상기 헤더파이프(4)와 방열핀(6)의 모재와 필러메탈(10)은 모두 알루미늄합금으로서 브레이징 용접시 접합성을 좋게 해준다.

상술한 브레이징 용접이 다른 용접 기술보다 우수한 점은 접합 후 모재의 형상에 영향을 주지 않고 이종 재질간 접합이 가능하며, 복잡하고 많은 접합부위를 동시에 쉽게 접합할 수 있다는 점이다.

그러나, 상기 튜브는 압출시 그 표면에 압출 방향으로 다이스 라인이 발생할 수 있는데, 이는 브레이징 용접할 때 헤더파이프에서 흘러나온 용융 필러메탈이 방열핀 방향으로 흘러 방열핀이 튜브의 제 위치에 브레이징 되지 않고 용융되어 핀녹음(erosion) 현상을 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 튜브와 방열핀 및 헤더파이프를 브레이징 용접시 용융된 필러메탈이 과도하게 흘러내리는 것을 방지하기 위해 튜브의 표면에 수직되게 스크래치를 형성하는 자동차용 열교환기의 튜브를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 외주면에 공업용 다이아몬드를 코팅한 롤러를 사용하여 튜브의 외표면에 일정 두께와 소정 폭으로 스크래치를 형성하는 자동차용 열교환기의 튜브 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일정 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 헤더파이프와, 한 쌍의 헤더파이프 사이에 양단이 연통 접속되는 다수의 튜브와, 튜브 사이에 개재되는 다수의 방열핀을 포함한 자동차용 열교환기에 있어서, 튜브의 표면에는 길이방향에 수직되는 스크래치가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기의 튜브를 제공함과 함께 튜브는 롤러에 의해 길이방향에 수직되게 다수개의 스크래치를 형성하는 스크래치 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기의 튜브 제조방법을 제공하려는 것이다.

도 1은 일반적인 열교환기를 나타낸 정면도.

도 2a는 종래의 튜브에 방열핀을 접합한 상태의 단면도.

도 2b는 종래의 튜브에 방열핀을 브레이징 용접한 상태의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 튜브에 방열핀을 브레이징 용접한 상태의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 튜브에 스크래치를 형성하는 공정을 보인 상태도.

도 5는 본 발명에 따른 스크래치가 형성된 튜브의 평면도.

도 6은 본 발명에 따른 튜브를 제조하는 공정을 나타낸 순서도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2,22: 열교환기 4,24: 헤더파이프

6,26: 방열핀 8,28: 튜브　　　　　　　　

10,30: 필러메탈 12: 다이스 라인　　　　　　

32: 스크래치　　　　　　　34: 롤러

이하, 본 발명의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 튜브에 방열핀을 브레이징 용접한 상태의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 튜브에 스크래치를 형성하는 공정을 보인 상태도이며, 도 5는 본 발명에 따른 스크래치가 형성된 튜브의 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 튜브를 제조하는 공정을 나타낸 순서도이다.

종래의 기술과 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 도면 부호나 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 열교환기(12)의 튜브(28)는 일정 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 헤더파이프(24)와, 한 쌍의 헤더파이프(24) 사이에 양단이 연통 접속되는 다수의 튜브(28)와, 튜브(28) 사이에 개재되는 다수의 방열핀(26)을 포함한 자동차용 열교환기(22)에 있어서, 튜브(28)에는 길이방향에 수직되는 스크래치(32)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 열교환기(radiator,22)는 튜브(28), 한 쌍의헤더파이프(24) 및 방열핀(26)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 튜브(28)의 외주면에는 방열핀(26)을 접하도록 하고, 양단에는 헤더파이프(24)와 연통되게 접한다.

그리고, 상기 튜브(28)와 방열핀(26) 및 튜브(28)와 헤더파이프(24)의 접하는 부분은 브레이징(brazing) 용접에 의해 고정되어 상호 열교환 및 냉매의 순환이 이루어지도록 형성한다.

또한, 상기 튜브(28)와 방열핀(26) 및 헤더파이프(24)의 브레이징 용접은 필러메탈(30)을 고온에서 용융시켜 용접하는 방식이다.

한편, 상기 튜브(28)는 외주면에 일정 폭(l)과 소정 깊이(t)를 갖는 스크래치(32)가 형성되어 있다.

상기 스크래치(32)는 튜브(28)와 헤더파이프(24)가 접하는 인접부분에 하나 이상 형성되어 있다.

또한, 상기 스크래치(32)는 튜브(28)와 방열핀(26)이 접하는 인접부분에 하나 이상 형성되어 있다.

상기 스크래피(32)는 필러메탈(30)의 과다 흘러내림을 방지하기 위해 형성된다.

즉, 상기 스크래치(32)는 튜브(28)의 외주면에서 방열핀(26)과 접하는 부분을 기준으로 양쪽에서 인접되게 하나 이상 형성되고, 헤더파이프(24)에 인접되는 튜브(28)의 외주면에 하나 이상 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 스크래치(32)의 폭(l)은 3 내지 5 ㎜의 범위 내에서 형성된다.

그리고, 상기 스크래치(32)의 깊이(t)는 5 내지 20 ㎛의 범위 내에서 형성되는데, 대략 10 ㎛의 깊이(t)로 형성되는 것이 가장 바람직하다.

다시 말해서, 상기 튜브(28)는 헤더파이프(24)의 접합부 및 방열핀(26)의 접합부 사이의 부분에 인접되게 3 내지 5 ㎜의 폭(l)과 5 내지 20 ㎛의 깊이(t)로 긁힘이 무수히 많이 모여 있는 스크래치(32)를 하나 이상 형성되도록 하여 브레이징 공정 중 흘러내리는 필러메탈(30)을 일부 수용하여 응고되도록 한다.

이때, 상기 스크래치(32)는 튜브(28)의 길이방향에 대해 수직하게 형성된다.

한편, 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 열교환기(22)의 튜브제조방법은 일정 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 헤더파이프(24)와, 한 쌍의 헤더파이프(24) 사이에 양단이 연통 접속되는 다수의 튜브(28)와, 튜브(28) 사이에 개재되는 다수의 방열핀(26)을 포함한 자동차용 열교환기(22)의 제조방법에 있어서, 튜브(28)는 롤러(34)에 의해 길이방향에 수직되게 다수개의 스크래치(32)가 형성되는 스크래치 공정(S30)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 자동차용 열교환기(22)의 튜브제조방법은 튜브(28)를 압출 성형하는 성형 공정(S10)과, 성형된 튜브(28)를 일정 길이로 절단하는 절단 공정(S20)과, 절단된 튜브(28)의 외표면 둘레에 스크래치(32)를 일정 간격으로 형성시키는 스크래치 공정(S30) 및 튜브(28)의 스크래치(32) 사이에 방열핀(26)을 접하고 그 튜브(28)의 양단에 헤더파이프(24)를 각각 연통 접하고서 브레이징 용접을 하는 브레이징 공정(S40)으로 크게 이루어진다.

이때, 상기 성형 공정(S10), 절단 공정(S20) 및 브레이징 공정(S40)은 종래와 동일하다.

그리고, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 스크래치 공정(S30)은 튜브(28)의 외주면에 스크래치(32)를 형성하는 공정으로 롤러(34)를 사용한다.

상기 롤러(34)는 표면에 공업용 다이아몬드가 코팅되어 표면이 거치며, 튜브(28)의 표면에 접하도록 한 후 일정 속도로 일정 시간만큼 회전시키면 튜브(8)의 표면에 스크래치(22)가 형성된다.

이때, 상기 롤러(34)의 회전속도 및 회전시간은 제어부(도시하지 않음)의 제어로 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 튜브(28)는 회전부(도시하지 않음)에 의해 회전시키면서 롤러(34)에 의해 원주면 둘레에 스크래치(32)를 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 상술한 바와 같이, 상기 스크래치(32)는 표면에 공업용 다이아몬드를 코팅한 롤러(34)에 의해 헤더파이프(24)와 방열핀(26)에 브레이징 접합되는 튜브(28)의 인근 부위에 3 내지 5 ㎜의 폭(l)과, 5 내지 20 ㎛의 깊이(t)로 형성된다.

이는 브레이징 시에 튜브(28)와 헤더파이프(24)의 접합부에서 흘러내린 과도한 용융상태의 필러메탈(30)이 표면장력과 모세관현상으로 종래의 다이스 라인(12)을 따라 흐르는데, 3 내지 5 ㎜의 폭(l)과, 5 내지 20 ㎛의 깊이(t)의 스크래치(32)가 튜브(28)의 길이방향에 대해 직교방향으로 생성되어 있기 때문에 용융상태의 필러메탈(30)은 유동이 줄어들게 되며 결과적으로 방열핀(26)과 튜브(28)의 접합부에서 발생하는 방열핀녹음(erosion) 현상이 방지되거나 줄어들게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차용 열교환기의 튜브 및 그 제조방법에 의하면, 자동차의 열교환기를 제조하기 위해 헤더파이프와 튜브 및 튜브와 방열핀을 브레이징 용접하기 전에 상기 튜브의 외표면 다수 위치에 소정 폭과 깊이를 갖는 스크래치를 길이방향에 수직하게 형성함으로써 브레이징 용접시 용융된 필러메탈의 다량 흘러내림에 의한 방열핀의 녹음불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 일정 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 헤더파이프와, 상기 한 쌍의 헤더파이프 사이에 양단이 연통 접속되는 다수의 튜브와, 상기 튜브 사이에 개재되는 다수의 방열핀을 포함한 자동차용 열교환기에 있어서,

   상기 튜브의 표면에는 길이방향에 수직되는 스크래치가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기의 튜브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스크래치는 상기 헤더파이프와 튜브가 접하는 부분에 인접되게 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기의 튜브.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 스크래치는 상기 튜브와 방열핀이 접하는 부분에 인접되게 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기의 튜브.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 스크래치는 3 내지 5 ㎜의 폭과, 5 내지 20 ㎛의 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기의 튜브.
5. 일정 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 헤더파이프와, 상기 한 쌍의 헤더파이프 사이에 양단이 연통 접속되는 다수의 튜브와, 상기 튜브 사이에 개재되는 다수의 방열핀을 포함한 자동차용 열교환기의 제조방법에 있어서,

   상기 튜브는 롤러에 의해 길이방향에 수직한 스크래치를 형성하는 스크래치 공정을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기의 튜브 제조방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 스크래치는 표면에 공업용 다이아몬드를 코팅한 롤러에 의해 상기 튜브와 헤더 파이프가 접하는 부분과 상기 튜브와 방열핀이 접하는 부분의 사이에 3 내지 5 ㎜의 폭과, 5 내지 20 ㎛의 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 열교환기의 튜브 제조방법.