KR20050022194A - 열교환기 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열교환기 제조방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 적어도 일측 단부에 탱크부를 이루는 컵부가 형성되며, 일측 평활면에 열교환매체의 통로부를 이루는 유동로가 형성되도록 플레이트들을 마련하는 단계와; 플레이트들 사이에 개재되며, 코러게이트 형상으로 된 휜들을 마련하는 단계와; 플레이트들을 트레이 내의 소정 위치에 적층하며, 적층된 플레이트들 사이에 휜을 각각 개재하여 코어로 구성하는 단계와; 코어를 취출하여 픽스처로 고정한 후, 코어를 접합시키는 단계;를 포함한다.

Description

열교환기 제조방법{Method for manufacturing heat exchanger}
본 발명은 열교환기 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드론컵 타입의 열교환기를 제조하는 방법이 개선된 열교환기 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로, 일측에 탱크부가 형성되며 열교환 매체의 통로부가 형성된 튜브 조립체들과, 상기 튜브 조립체들 사이에 각각 위치되는 휜들과, 상기 튜브 조립체들의 양측 최외곽에 위치되는 엔드 플레이트들과, 일측에 매니폴드가 구비된 매니폴드 조립체가 적층된 후 접합됨으로써 구성된다. 여기서, 상기 튜브 조립체는 한 쌍의 플레이트들이 상호 대향되어 접합됨으로써 구성되어지며, 상기 플레이트는 일반 플레이트와 배플이 마련된 배플 플레이트로 구분될 수 있다.
종래에는, 상술한 바와 같이 구성된 드론컵 타입의 열교환기를 제조하기 위해서, 그 일예로서, 성형이 완료된 두 장의 일반 플레이트들 사이에 휜을 삽입한 휜-일반 플레이트 조립체를 형성하고, 엔드 플레이트와 일반 플레이트 사이에 휜을 삽입한 휜-엔드 플레이트 조립체를 형성하며, 배플 플레이트와 일반 플레이트 사이에 휜을 삽입한 휜-배플 플레이트 조립체를 형성하며, 매니폴드가 구비된 매니폴드 조립체를 형성한 후, 상기와 같이 형성된 휜-일반 플레이트 조립체, 휜-엔드 플레이트 조립체, 휜-배플 플레이트 조립체 및, 매니폴드 조립체를 적층하여 브레이징 접합하게 된다.
그러나, 전술한 바와 같이 열교환기를 구성하는 조립체들을 별도로 제조하게 되면, 많은 작업공수가 소요되어 생산성이 저하될 수 있는 문제점이 있다. 이에 따라, 생산 효율을 높일 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 열교환기를 보다 효율적으로 제조함으로써, 생산성 향상을 도모할 수 있는 열교환기 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 열교환기 제조방법은,
적어도 일측 단부에 탱크부를 이루는 컵부가 형성되며, 일측 평활면에 열교환매체의 통로부를 이루는 유동로가 형성되도록 플레이트들을 마련하는 단계와;
상기 플레이트들 사이에 개재되며, 코러게이트 형상으로 된 휜들을 마련하는 단계와;
상기와 같이 마련된 플레이트들을 트레이 내의 소정 위치에 적층하며, 상기와 같이 적층된 플레이트들 사이에 휜을 각각 개재하여 코어로 구성하는 단계와;
상기와 같이 구성된 코어를 취출하여 픽스처로 고정한 후, 상기 코어를 접합시키는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.
상기 플레이트들을 마련하는 단계에는, 일측에 형성된 컵부가 개구된 일반 플레이트들과, 상기 컵부가 막힌 배플 플레이트들과, 상기 코어의 양측에 배치되는 엔드 플레이트들 및, 상기 플레이트의 컵부에 상응하도록 일측 단부에 매니폴드가 형성된 매니폴드 플레이트들을 성형하는 단계가 포함된 것이 바람직하다.
상기 코어를 구성하는 단계는,
상기 배플 플레이트들 및 상기 엔드 플레이트들을 트레이 내의 소정 위치에 수직으로 세워 적재하는 단계와;
상기 배플 플레이트 및 상기 엔드 플레이트들 사이의 공간에 상기 일반 플레이트들을 수직으로 세워 적재하여, 상기 배플 플레이트들 및 일반 플레이트들로서 튜브 조립체들을 구성하는 단계와;
상기 튜브 조립체들 사이에 한 쌍의 매니폴드 플레이트들이 접합되어 형성된 매니폴드 조립체를 개재하는 단계와;
상기 튜브 조립체들 사이에 휜들을 개재하는 단계;를 포함하여 된 것이 바람직하다.
상기 튜브 조립체들을 구성하는 단계는, 각 컵부가 동일한 방향을 향하는 제1일반 플레이트들을 배플 플레이트들 및 엔드 플레이트들 사이에 소정 간격으로 적재하며, 상기 각 컵부가 상기 제1일반 플레이트들의 컵부와 반대 방향을 향하되, 상기 제1일반 플레이트들 사이에 배치되도록 제2일반 플레이트를 적재하며,
상기 배플 플레이트는 상기 제1,2일반 플레이트들 중 어느 하나와 튜브 조립체를 이루도록 위치되도록 하는 단계가 포함된 것이 바람직하다.
상기 코어를 픽스처로 고정한 이후에는, 코어의 외관 상태를 검사하는 단계가 더 포함된 것이 바람직하다.
상기 각각의 코어를 접합시킨 이후에는, 일측에 마련된 버퍼링 공간으로 보내어 적재하여 상기 코어를 대기시키는 단계가 더 포함된 것이 바람직하다.
상기 코어를 접합시키는 단계 이후에는, 상기 접합된 코어로부터 픽스처를 제거한 후, 상기 코어의 매니폴드 조립체들에 파이프들을 각각 결합시키는 단계가 더 포함된 것이 바람직하다.
상기 코어의 매니폴드 조립체들에 파이프들을 결합시키는 단계 이후에는, 상기 코어의 내부에 가스를 주입하여 누출 여부를 검사하는 단계가 더 포함된 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 열교환기(100)는 드론컵 타입으로서, 일측에 탱크부(111)가 형성되며 열교환 매체의 통로부가 형성된 튜브 조립체(110)들과, 상기 튜브 조립체(110)들 사이에 각각 위치되는 휜(160,fin)과, 상기 튜브 조립체(110)들의 양측 최외곽에 위치되는 엔드 플레이트(150,end plate)들과, 일측에 매니폴드(141,manifold)가 구비된 매니폴드 조립체(140)가 적층된 후 브레이징(brazing) 접합되어 구성된다. 상기 튜브 조립체(110)는 탱크부(111)를 이루는 한 쌍의 컵부(112)들이 모두 개구된 두 장의 일반 플레이트(121)들이 상호 대향되어 접합됨으로써 구성된 일반 튜브 조립체(120)와, 탱크부(111)를 이루는 한 쌍의 컵부(112)들 중에서 적어도 하나가 막혀 열교환 매체의 유동로를 변경시키는 배플(baffle) 역할을 하는 배플 플레이트(131)가 일반 플레이트(121)와 상호 대향되어 접합됨으로써 구성된 배플 튜브 조립체(130)로 구분될 수 있다.
도 2에는 상기의 구성을 가지는 열교환기를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도를 나타내었다.
도시된 바에 따르면, 먼저 열교환기(100)를 구성하는 여러 종류의 플레이트들(121)(131)(150)을 마련하게 된다.
상기 플레이트는 그 기능에 따라, 일반 플레이트(121)와, 배플 플레이트(131) 및, 엔드 플레이트(150)등으로 구분될 수 있으며, 이들은 각각 추후 브레이징 접합을 위하여 클래드층이 형성된 금속판 부재를 프레스 공정 등을 통하여 각각의 기능에 맞는 형상을 가지도록 연속적으로 성형되어진다.
여기서, 상기 일반 플레이트(121) 및 배플 플레이트(131)는 튜브 조립체(110)를 구성하게 되며, 엔드 플레이트(150)는 열교환기(100)의 양측에 배치되는 것으로 열교환기(100) 전체를 지지하게 된다.
상기 일반 플레이트(121)는 일측 단부에 한 쌍의 컵부(112)들이 형성되어 있으며, 일측 평활면에 열교환 매체의 유동로가 형성되어 있는 구조를 가진다. 보다 상술하면, 상기 일반 플레이트(121)의 각 컵부(112)는 일측으로 돌출된 형상을 가지며, 그 반대측은 인입된 형상을 가진다. 그리고, 상기 일반 플레이트(121)에 있어, 열교환 매체의 유동로는 컵부(112)의 인입된 측에 대응되는 평활면에 마련되어진다.
한편, 상기 일반 플레이트(121)의 컵부(112)들은 모두 개구되어 있는데, 이에 비해, 배플 플레이트(131)는 그 컵부(112)들 중 어느 하나가 막혀 있는 구조를 가지는 차이가 있다. 상기와 같이, 상기 배플 플레이트(131)에 있어, 막힌 컵부는 열교환 매체의 유동로를 변경시키는 배플 역할을 하게 된다.
상기 일반 플레이트(121)의 컵부(112)들에 있어 인입된 측과, 다른 하나의 일반 플레이트(121)의 컵부(112)들에 있어 인입된 측이 대향된 상태로 접합됨으로써, 일측 단부에 탱크부(111)가, 내측에 열교환 매체의 통로부가 각각 마련된 일반 튜브 조립체(120)가 구성되어진다.
또한, 상기 배플 플레이트(131)의 컵부(112)들에 있어 인입된 측과, 일반 플레이트(121)의 컵부(112)들에 있어 인입된 측이 대향된 상태로 접합됨으로써, 일측 단부에 적어도 하나의 배플이 포함된 탱크부(111)가, 내측에 열교환 매체의 통로부가 각각 마련된 배플 튜브 조립체(120)가 구성되어진다. 한편, 일반 플레이트 및 배플 플레이트에 있어, 컵부의 위치 및 개수는 전술한 바에 한정되지 않는데, 일반 플레이트의 양측에 컵부가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.
한편으로, 매니폴드 조립체(140)들이 마련되어지는데, 상기 매니폴드 조립체(140)는 상기 플레이트(121)(131)들에 의해 구성되어지는 튜브 조립체(110)들 사이에 배치되어 상기 튜브 조립체(110)들과 연통됨으로써 열교환 매체를 유출입시킨다. 일반적으로 열교환기(100)에는 적어도 한 쌍의 매니폴드 조립체(140)들이 구비되는데, 이들 중 하나는 열교환 매체를 유입시키기 위한 것이며, 다른 하나는 열교환 매체를 유출시키기 위한 것이다.
상기 매니폴드 조립체(140)는 본 발명의 일 실시예에 따르면 일측 단부에 매니폴드(141)가 형성되어 있으며, 내측에 열교환 매체의 통로부가 형성되어 있다. 상기 매니폴드 조립체(140)의 매니폴드(141)는 상기 튜브 조립체(110)의 탱크부(111)와 대응되며, 이와 연통되어진다.
상기 매니폴드 조립체(140)는 바람직하게는 한 쌍의 매니폴드 플레이트들(140a)(140b)이 대향된 상태에서 상호 접합되어 구성될 수 있는데, 이를 위해 각각의 매니폴드 플레이트(140a)(140b)는 일측 단부에 매니폴드용 컵부가 형성되며, 일측 평활면에는 열교환 매체의 유동로가 형성된 구조를 가질 수 있다. 상기 매니폴드 플레이트들(140a)(140b)은 다른 플레이트들(121)(131)(150)과 마찬가지로 금속판 부재를 프레스 공정 등을 통하여 가지도록 연속적으로 성형될 수 있다. 한편, 매니폴드 조립체는 이에 한정되지 않고, 매니폴드만을 구비하는 매니폴드 조립체로 이루어질 수도 있다.
한편으로, 상기 튜브 조립체(110)들 및 매니폴드 조립체(140)들 사이와, 바람직하게는 엔드 플레이트(150)들과 튜브 조립체(110)들 사이에 개재되는 것으로, 방열 효율을 높이기 위한 휜(160)들을 마련하게 된다. 상기 휜(160)은 방열 면적을 크게 하기 위해, 코러게이트(corrugate) 형상을 가지도록 성형될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 여러 형상으로 성형될 수 있음은 물론이다. 그리고, 상기 휜(160)을 이루는 모재에는 추후 브레이징 접합을 위하여 클래드층이 더 형성될 수 있다.
상기와 같은 구조를 가지는 플레이트(121)(131)(150)들이 마련된 이후에는, 상기 플레이트(121)(131)(150)들에 잔존하는 오일을 제거하고, 플럭스를 도포한 후, 건조시키는 단계가 더 포함될 수도 있다.
상기와 같이 마련된 플레이트(121)(131)(150)들과, 매니폴드 조립체(140)들 및, 휜(160)들은 소정 배열로 적층되어 코어를 구성하게 된다.
상기 코어를 구성하는 단계를 도 3에 나타낸 순서도와, 도 4a 내지 도 4f를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 배플 플레이트(131)들 및 엔드 플레이트(150)들을 트레이(200) 내의 소정 위치에 적재한다. 즉, 상기 배플 플레이트(131)들 및 엔드 플레이트(150)들을 열교환기(100)의 사양에 따라 설정된 위치에 맞게 트레이(200) 내에 삽입시키게 된다.
상기와 같이 배플 플레이트(131)들 및 엔드 플레이트(150)들이 트레이(200) 내에 적재된 상태에서, 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 복수개의 일반 플레이트(121)들을 배플 플레이트(131)들 및 엔드 플레이트(150)들에 대응되도록 트레이(200) 내의 소정 위치에 적재하게 된다.
보다 상술하면, 설명의 편의를 위해, 도 4b에 도시된 일반 플레이트를 제1일반 플레이트(122)로, 도 4c에 도시된 일반 플레이트를 제2일반 플레이트(123)로 각각 구분하면, 도 4b에 도시된 제1일반 플레이트(122)들을 설정된 간격으로 배열시키는 한편, 각각의 컵부(112)가 모두 동일한 방향, 즉 우측을 향하도록 위치시킨 상태로, 트레이(200) 내에, 바람직하게는 동시에 적재한다.
상기와 같이 제1일반 플레이트(122)들이 배플 플레이트(131)들 및 엔드 플레이트(150)들이 적재된 트레이(200) 내에 설정된 위치로 적재된 후에는, 도 4c에 도시된 제2일반 플레이트(123)들을 적재한다.
보다 상술하면, 상기 제2일반 플레이트(123)들을 설정된 간격으로 배열시키는 한편, 각각의 컵부(112)가 모두 동일한 방향, 즉 좌측을 향하도록 위치시킨 상태로, 트레이(200) 내에, 바람직하게는 동시에 적재한다. 이때, 상기 제2일반 플레이트(123)들은 상기 제1일반 플레이트(122)들과 각각 일반 튜브 조립체(120)가 구성될 수 있도록, 1개의 제2일반 플레이트(123)가 2개의 제1일반 플레이트(122)들 사이에 배치될 수 있게 한다. 또한, 상기 제1,2일반 플레이트(122)(123)들이 적재되는 위치는 상기 배플 플레이트(131)와 상기 제1,2일반 플레이트(122)(123)들 중 어느 하나와 배플 튜브 조립체(130)를 이룰 수 있도록 설정되어진다. 아울러, 후술할 매니폴드 조립체(140)들이 상기와 같이 구성된 튜브 조립체(110)들 사이에 배치될 수 있도록 소정 공간들을 가질 수 있게 상기 제1,2일반 플레이트(122)(123)들을 적재한다. 한편, 상기 제1,2일반 플레이트의 적재 순서는 전술한 바에 한정되지 않고, 순서상 변경될 수도 있다.
상기와 같이 트레이(200) 내에 튜브 조립체(110)들이 구성되어 엔드 플레이트(150)들과 함께 트레이(200) 내에 적재되며, 매니폴드 조립체(140)들이 삽입될 위치에 공간들이 마련된 상태에서, 도 4d에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 매니폴드 조립체(140)들을 개재하게 된다. 이때, 상기 매니폴드 조립체(140)들에 있어 매니폴드(141)는 튜브 조립체(110)들의 탱크부(111)와 대응되게 위치된 상태로 배치되어진다.
상기와 같이 튜브 조립체(110)들 및 매니폴드 조립체(140)들과, 이들의 최외곽에 각각 배치된 엔드 플레이트(150)들이 적층되어 배열된 상태에서, 도 4e에 도시된 바와 같이 상기 튜브 조립체(110)들 사이와, 상기 튜브 조립체(110)들과 매니폴드 조립체(140)들 사이와, 바람직하게는 튜브 조립체(110)들과 엔드 플레이트(150)들 사이에 휜(160)들을 개재하게 된다.
상기와 같이 휜(160)들이 개재됨으로써, 도 4f에 도시된 바와 같은 코어를 구성하게 된다.
상기와 같은 과정을 거쳐 코어를 구성한 이후에는, 적층되어 배열된 상태를 유지시키기 위하여 픽스처로 상기 코어를 고정시켜 가조립시킨다.
상기와 같이 코어가 픽스처에 의해 고정되어 가조립된 이후에는, 상기 코어의 가조립된 외관 상태를 검사하는 단계가 더 포함될 수 있다.
그 다음, 상기 픽스처에 의해 고정된 코어를 브레이징 노를 거치게 하여, 상기 코어를 구성하는 플레이트(121)(131)(150)들과, 매니폴드 조립체(140)들 및, 휜(160)들 사이를 접합시킨다.
한편, 상기와 같이 접합된 코어들을 일측에 마련된 버퍼링 공간으로 보내어 적재시켜 상기 코어를 후공정을 위해 대기하도록 함으로써, 생산성을 높일 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
그 다음, 상기와 같이 접합된 코어에 대하여 픽스처를 제거시키며, 상기와 같이 픽스처가 제거된 코어에 대하여 열교환 매체를 유출입시키기 위한 유출입 파이프(170)들을 용접 등에 의해 매니폴드 조립체(140)들의 각 매니폴드(141)에 결합시킨다.
그 다음, 상기 코어의 내부에 유출입 파이프(170)들을 통하여 가스를 주입하며, 주입된 가스가 상기 코어의 내부로부터 누출되는지 여부를 검사한다. 상기와 같은 검사를 통과하여 합격하게 되면 열교환기(100)가 완성되어진다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 열교환기 제조방법에 따르면, 드론컵 타입의 열교환기를 보다 효율적으로 제조할 수 있어, 비용 절감을 이룰 수 있으며, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기를 도시한 분리 사시도.
도 2는 도 1의 열교환기를 제조하는 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 3은 도 2에 있어서, 코어를 완성하는 단계에 대한 순서도.
도 4a 내지 도 4f는 도 2에 있어서, 코어를 완성하기 위한 과정을 설명하기 위한 사시도.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
110..튜브 조립체 120..일반 튜브 조립체
121.일반 플레이트 130..배플 튜브 조립체
131..배플 플레이트 140..매니폴드 조립체
150..엔드 플레이트 160..휜

Claims (9)

  1. 적어도 일측 단부에 탱크부를 이루는 컵부가 형성되며, 일측 평활면에 열교환매체의 통로부를 이루는 유동로가 형성되도록 플레이트들을 마련하는 단계와;
    상기 플레이트들 사이에 개재되며, 코러게이트 형상으로 된 휜들을 마련하는 단계와;
    상기와 같이 마련된 플레이트들을 트레이 내의 소정 위치에 적층하며, 상기와 같이 적층된 플레이트들 사이에 휜을 각각 개재하여 코어로 구성하는 단계와;
    상기와 같이 구성된 코어를 취출하여 픽스처로 고정한 후, 코어를 접합시키는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 플레이트들을 마련하는 단계 이후에는, 상기 플레이트들에 잔존하는 오일을 제거하고, 플럭스를 도포한 후, 건조시키는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 플레이트들을 마련하는 단계에는, 일측에 형성된 컵부가 개구된 일반 플레이트들과, 상기 컵부가 막힌 배플 플레이트들과, 상기 코어의 양측에 배치되는 엔드 플레이트들 및, 상기 플레이트의 컵부에 상응하도록 일측 단부에 매니폴드가 형성된 매니폴드 플레이트들을 성형하는 단계가 포함된 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 코어를 구성하는 단계는,
    상기 배플 플레이트들 및 상기 엔드 플레이트들을 트레이 내의 소정 위치에 수직으로 세워 적재하는 단계와;
    상기 배플 플레이트 및 상기 엔드 플레이트들 사이의 공간에 상기 일반 플레이트들을 수직으로 세워 적재하여, 상기 배플 플레이트들 및 일반 플레이트들로서 튜브 조립체들을 구성하는 단계와;
    상기 튜브 조립체들 사이에 한 쌍의 매니폴드 플레이트들이 접합되어 형성된 매니폴드 조립체를 개재하는 단계와;
    상기 튜브 조립체들 사이에 휜들을 개재하는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 튜브 조립체들을 구성하는 단계는, 각 컵부가 동일한 방향을 향하는 제1일반 플레이트들을 배플 플레이트들 및 엔드 플레이트들 사이에 소정 간격으로 적재하며, 상기 각 컵부가 상기 제1일반 플레이트들의 컵부와 반대 방향을 향하되, 상기 제1일반 플레이트들 사이에 배치되도록 제2일반 플레이트를 적재하며,
    상기 배플 플레이트는 상기 제1,2일반 플레이트들 중 어느 하나와 튜브 조립체를 이루도록 위치되도록 하는 단계가 포함된 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 코어를 픽스처로 고정한 이후에는, 코어의 외관 상태를 검사하는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 코어를 접합시킨 이후에는, 일측에 마련된 버퍼링 공간으로 보내어 적재하여 상기 코어를 대기시키는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 코어를 접합시키는 단계 이후에는, 상기 접합된 코어로부터 픽스처를 제거한 후, 상기 코어의 매니폴드 조립체들에 파이프들을 각각 결합시키는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 코어의 매니폴드 조립체들에 파이프들을 결합시키는 단계 이후에는, 상기 코어의 내부에 가스를 주입하여 누출 여부를 검사하는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.
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