KR20070081347A - 열교환기용 헤더와 탱크의 결합구조 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기용 헤더와 탱크의 결합구조 및 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 헤더의 가장자리를 따라서 상측으로 수직되게 돌출부이 형성되고, 상기 돌출부의 하단부는 단면이 '∪'의 형상을 취하는 결합홈이 형성되고, 상기 결합홈에는 액체분사기로 액체상태의 가스켓실(실리콘)를 주입하여 상기 돌출부의 내주면과 대향되도록 형성된 결합면에서 외부로 돌출된 안착면에 탱크의 가장자리 하단부가 지지되어 결합됨으로써, 종래의 가스켓실을 금형가공에 따른 작업공정 감소와 이에 따른 생산성 향상 및 제품 단가 절감할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 액체상태의 가스켓실을 사용하여 상기 헤더와 탱크의 결합부 사이에 리크 및 기공 등을 방지함으로써 제품의 품질 향상과 내구성이 향상될 수 있는 것을 특징으로 한다.

헤더, 탱크, 열교환기, 가스켓실, 안착면, 실리콘

Description

열교환기용 헤더와 탱크의 결합구조 및 제조방법{Heat Exchanger For Header Tank And Manufacturing Method For The Same}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가스켓실을 주입한 헤더를 나타낸 평면도이고,

도 2는 도 1의 A-A부분을 나타낸 단면도이고,

도 3은 도 2의 A부분을 나타낸 부분 단면도이고,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 헤더와 탱크의 결합구조를 나타낸 단면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 열교환기용 헤더와 탱크의 제조방법을 단계별로 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 탱크 11 : 결합부

20 : 헤더 21 : 돌출부

22 : 결합홈 23 : 결합면

24 : 안착면 30 : 가스켓실

40 : 액체분사기

본 발명은 열교환기용 헤더와 탱크의 결합구조 및 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 헤더의 가장자리를 따라서 상측으로 수직되게 돌출부이 형성되고, 상기 돌출부의 하단부는 단면이 '∪'의 형상을 취하는 결합홈이 형성되고, 상기 결합홈에는 액체분사기로 액체상태의 가스켓실(실리콘)를 주입하여 상기 돌출부의 내주면과 대향되도록 형성된 결합면에서 외부로 돌출된 안착면에 탱크의 가장자리 하단부가 지지되어 결합됨으로써, 종래의 가스켓실을 금형가공에 따른 작업공정 감소와 이에 따른 생산성 향상 및 제품 단가 절감되고, 상기 액체상태의 가스켓실을 사용하여 상기 헤더와 탱크의 결합부 사이에 리크 및 기공 등을 방지함으로써 제품의 품질 향상과 내구성을 향상할 수 있는 열교환기용 헤더와 탱크의 결합구조 및 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에는 실내의 온도 조건을 탑승객에 맞추고, 차량의 엔진에서 발생되는 열을 식히기 위하여 여러가지의 열교환기가 장착된다.

상기 열교환기에는 차량의 실내를 시원하게 해주는 에바퍼레이터와, 실내를 따뜻하게 해주는 히터코어와, 차량의 엔진을 냉각시키는 라디에이터와, 상기 에바퍼레이터에서 상승된 냉매를 응축시키는 콘덴서 등이 장착된다.

또한, 차량에 장착된 엔진이 디젤 엔진일 경우에는 상기 디젤 엔진으로 유입 되는 과급공기를 냉각시키는 차지에어쿨러와, 자동차에 장착된 미션이 자동일 때 이 미션에서 발생되는 열을 식히기 위한 트렌스미션 오일쿨러 등이 장착된다.

그리고, 상기 열교환기는 대부분 알루미늄과 플라스틱으로 구성되고, 상기 알루미늄으로 구성된 경우에는 브레이징 공법을 사용하고, 상기 플라스틱과 알루미늄이 혼합된 경우에는 브레이징 공법을 사용할 수 없으므로 상기 열교환기 내부의 부동액이나 냉매의 유출을 방지하기 위하여 고무 또는 실리콘으로 구성된 가스킷을 사용한다.

상기 열교환기의 형태는 대부분 유체가 내부로 들어오는 통로인 파이프와, 상기 유체와 외부 공기간의 열을 교환하는 핀과, 상기 핀과 핀 사이에서 유체가 흐르는 튜브와, 상기 튜브와 핀을 일정한 간격으로 고정하는 헤더와, 상기 헤더와 파이프를 연결하고 유체가 각 튜브로 분배되도록 하는 탱크로 구성되어 있다.

상기 열교환기의 탱크는 플라스틱으로 구성되어 알루미늄 헤더와 조립된 경우도 있고, 상기 알루미늄으로 구성되어 알루미늄 헤더와 브레이징 되어있는 종류도 있다.

여기서, 상기 플라스틱으로 구성된 탱크는 가스켓을 사용하여 내부 유체의 유출을 막고, 상기 알루미늄으로 구성된 탱크는 고무 또는 실리콘으로 형성된 가스킷을 사용하여 내부 유체의 유출을 막고 있다.

이때, 상기 알루미늄으로 구성된 탱크와 알루미늄으로 구성된 헤더를 조립하여 일체로 브레이징하기 위해서 브레이징 로에 넣을 때 탱크와 헤더를 고정하는 방법이 헤더가 탱크를 누르는 클린칭(Cleanching)이라는 방법과 탱크를 헤더 안쪽으 로 끼워 넣어서 고정하는 사이드웰브레이징(Side-wall brazing) 공법이 있다.

그러나, 이와 같이 헤더의 안착면에 탱크를 올려놓고 누르는 클린칭 공법이나 탱크를 헤더 안쪽으로 끼워 넣어서 고정하는 사이드웰브레이징 공법에서 상기 헤더의 안착면에 응고된 가스켓을 올려놓고 그 위에 탱크로 눌러 결합하는데 상기 응고된 가스켓으로 인해 헤더와 탱크가 결합된 사이가 완전히 밀폐되지않아 리크 및 기공 등이 발생되어 열교환기에 유동되는 냉각수 및 냉매의 누설을 발생하고, 상기 클린칭 또는 사이드웰브레이징 공법으로 인한 국부 응력을 유발시켜 가스켓의 경화성이 높아져서 헤더와 탱크이 조립에 따른 위험율이 높아지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

헤더의 가장자리를 따라서 상측으로 수직되게 돌출부이 형성되고, 상기 돌출부의 하단부는 단면이 '∪'의 형상을 취하는 결합홈이 형성되고, 상기 결합홈에는 액체분사기로 액체상태의 가스켓실(실리콘)를 주입하여 상기 돌출부의 내주면과 대향되도록 형성된 결합면에서 외부로 돌출된 안착면에 탱크의 가장자리 하단부가 지지되어 결합됨으로써, 종래의 가스켓실을 금형가공에 따른 작업공정 감소와 이에 따른 생산성 향상 및 제품 단가 절감에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 액체상태의 가스켓실을 사용하여 상기 헤더와 탱크의 결합부 사이에 리크 및 기공 등을 방지함으로써 제품의 품질 향상과 내구성이 향상되는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 냉매가 유동되도록 다수개 형성된 냉매튜브와, 상기 냉매튜브들의 양단부가 고정되도록 설치되는 헤더와, 상기 헤더의 상부에 결합되는 탱크로 구성되는 자동차용 열교환기에 있어서, 상기 헤더는 가장자리를 따라서 상측으로 수직되게 돌출부이 형성되고, 상기 돌출부의 하단부는 단면이 '∪'의 형상을 취하는 결합홈이 형성되고, 상기 결합홈에는 액체상태의 가스켓실이 주입되고, 상기 돌출부의 내주면과 대향되도록 형성된 결합면에는 탱크의 가장자리 하단부가 지지되도록 안착면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제조방법은 열교환기용 헤더와 탱크의 제조방법에 있어서,

다수개의 냉매튜브 사이에 전열핀을 설치하고, 상기 냉매튜브를 헤더의 일단부에 고정시켜 브레이징로에 방치하여 브레이징 접합하는 단계와, 헤더는 가장자리를 따라서 상측으로 수직되게 돌출부이 형성되고, 상기 돌출부의 하단부에 단면이 '∪'의 형상을 취하는 결합홈이 형성되도록 금형 가공하는 단계와, 상기 돌출부의 내주면과 대향되도록 형성된 결합면에는 탱크의 가장자리 하단부가 지지되도록 안착면을 형성하는 단계와, 상기 결합홈에 액체분사기를 이용해서 액체상태의 이중합성고무 재질인 가스켓실을 주입하는 단계와, 상기 탱크의 가장자리 하단부를 상기 헤더의 안착면에 지지하고 클린칭하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 더불어 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가스켓실을 주입한 헤더를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A부분을 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 A부분을 나타낸 부분 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 헤더와 탱크의 결합구조를 나타낸 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 열교환기용 헤더와 탱크의 결합구조 및 제조방법은 냉매가 유동되도록 다수개 형성된 냉매튜브의 양단부가 고정되도록 설치되는 헤더(20)와, 상기 헤더(20)의 상부에 결합되는 탱크(10)로 구성된다.

상기 탱크(10)는 단면의 형상이 '┎┒'를 취하고, 상기 탱크(10)의 가장자리의 하단부가 외부방향으로 직각되게 구부러져 결합부(11)를 형성하고, 상기 헤더(20)와의 브레이징(Brazing) 공법을 위해 탱크(10)를 알루미늄(Aluminium,AL) 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 본 실시에서는 비록 상기 탱크(10)의 재질을 알루미늄(AL)으로 사용하였으나, 상기 탱크(10)의 재질을 플라스틱(Plastic)으로 사용 가능함은 물론이다.

그리고, 상기 브레이징 공법이란, 접합하고자 하는 모재의 용융점보다 낮은 온도의 용융점을 갖는 합금을 모세관 현상에 의하여 접합부위 사이로 흘러들어가게 함으로써 접합하는 공법이다.

또한, 상기 브레이징은 납땜(Soldering) 및 용접(Welding)과는 구분되고, 상 기 브레이징과 납땜의 용융된 재료를 젖음(Wetting)작용에 의해 접합한다는 점에서는 같으나 작업온도가 430℃이상일 때 브레이징이라 하고, 이때 용융된 재료를 충전금속(Filler Metal)이라 한다. 또한, 상기 430℃이하일 때 납땜이라 하고, 이때 용융된 재료를 땜납(Solder)이라고 한다. 그리고, 용접은 모재가 접합하는 순간 용융된다는 점에서 브레이징과 구분된다.

상기 헤더(20)는 가장자리를 따라서 상측으로 수직되게 돌출부(21)이 형성되고, 상기 돌출부(21)의 하단부는 단면이 '∪'의 형상을 취하는 결합홈(22)이 형성되고, 상기 결합홈(22)에는 액체상태의 가스켓실(실리콘,30)를 액체분사기(40)로 주입되고, 상기 돌출부(21)의 내주면과 대향되도록 형성된 결합면(23)에는 탱크(10)의 가장자리 하단부가 지지되도록 안착면(24)이 형성된다.

이때, 상기 안착면(24)은 결합면(23)의 외주면에서 외부방향으로 일정간격 돌출되어 형성되고, 상기 안착면(24)의 상부면에는 탱크(10)의 결합부(11)가 안착되어 결합된다.

그리고, 상기 가스켓실(30)은 결합면(23)에 형성된 안착면(24)의 상부면 높이보다 일정간격 더 높게 주입되어 상기 탱크(10)가 결합시 결합부(11)와 헤더(20)의 결합홈(22) 사이에 리크나 기공 등이 발생되지 않도록 공간이 밀폐되고, 상기 탱크(10)와 헤더(20) 사이에 빈틈없이 가스켓실(30)이 충진되도록 액체상태의 실리콘 재질이 바람직하다.

여기서, 본 실시에서는 비록 상기 가스켓실(30)의 재질을 실리콘으로 사용하였으나, 상기 가스켓실(30)의 재질을 이중합성고무(EPDM) 또는 상당하는 재질로 사 용 가능함은 물론이다.

이하에서는 본 발명에 따른 열교환기용 헤더와 탱크의 제조방법에 대하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 열교환기용 헤더와 탱크의 제조방법을 단계별로 나타내는 순서도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 다수개의 냉매튜브 사이에 전열핀을 설치하여 일체형으로 형성하고, 상기 냉매튜브를 헤더(20)의 일단부에 결합 고정시켜 상기 헤더(20)와 냉매튜브를 브레이징로에 방치하여 브레이징 접합한다.(S100)

여기서, 헤더(20)의 가장자리를 따라서 상측으로 수직되게 돌출부(21)이 형성되고, 상기 돌출부(21)의 하단부에 단면이 '∪'의 형상을 취하는 결합홈(22)이 형성되도록 금형 가공한다.(S200)

이때, 상기 돌출부(21)의 내주면과 대향되도록 형성된 결합면(23)에는 탱크(10)의 가장자리 하단부가 지지되도록 안착면(24)을 형성하고, 상기 안착면(24)은 결합면(23)의 외주면에서 외부방향으로 일정간격 돌출되어 형성한다.(S300)

그리고, 상기 결합홈(22)에 액체분사기(40)를 이용해서 액체상태의 이중합성고무 재질인 가스켓실(30)을 결합면(23)에 형성된 안착면(24)의 상부면 높이보다 일정간격 더 높게 주입한다.(S400)

이후, 상기 탱크(10)의 가장자리 하단부를 상기 헤더(20)의 안착면(24)에 지지하고 클린칭 접합하여 완성한다.(S500)

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 열교환기용 헤더와 탱크의 결합구조 및 제조방법은 상기 헤더의 가장자리를 따라서 상측으로 수직되게 돌출부이 형성되고, 상기 돌출부의 하단부는 단면이 '∪'의 형상을 취하는 결합홈이 형성되고, 상기 결합홈에는 액체분사기로 액체상태의 가스켓실(실리콘)를 주입하여 상기 돌출부의 내주면과 대향되도록 형성된 결합면에서 외부로 돌출된 안착면에 탱크의 가장자리 하단부가 지지되어 결합됨으로써, 종래의 가스켓실을 금형가공에 따른 작업공정 감소와 이에 따른 생산성 향상 및 제품 단가 절감에 효과가 있다.

또한, 본 발명은 액체상태의 가스켓실을 사용하여 상기 헤더와 탱크의 결합부 사이에 리크 및 기공 등을 방지함으로써 제품의 품질 향상과 내구성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 냉매가 유동되도록 다수개 형성된 냉매튜브와, 상기 냉매튜브들의 양단부가 고정되도록 설치되는 헤더와, 상기 헤더의 상부에 결합되는 탱크로 구성되는 자동차용 열교환기에 있어서,

   상기 헤더(20)는 가장자리를 따라서 상측으로 수직되게 돌출부(21)이 형성되고, 상기 돌출부(21)의 하단부는 단면이 '∪'의 형상을 취하는 결합홈(22)이 형성되고, 상기 결합홈(22)에는 액체상태의 가스켓실(30)이 주입되고, 상기 돌출부(21)의 내주면과 대향되도록 형성된 결합면(23)에는 탱크(10)의 가장자리 하단부가 지지되도록 안착면(24)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더와 탱크의 결합구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 안착면(24)은 결합면(23)의 외주면에서 외부방향으로 일정간격 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더와 탱크의 결합구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 가스켓실(30)은 결합면(23)에 형성된 안착면(24)의 상부면 높이보다 일 정간격 더 높게 주입된 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더와 탱크의 결합구조.
4. 열교환기용 헤더와 탱크의 제조방법에 있어서,

   다수개의 냉매튜브 사이에 전열핀을 설치하고, 상기 냉매튜브를 헤더(20)의 일단부에 고정시켜 브레이징로에 방치하여 브레이징 접합하는 단계(S100);

   상기 헤더(20)의 가장자리를 따라서 상측으로 수직되게 돌출부(21)가 형성되고, 상기 돌출부(21)의 하단부에 단면이 '∪'의 형상을 취하는 결합홈(22)이 형성되도록 금형 가공하는 단계(S200);

   상기 돌출부(21)의 내주면과 대향되도록 형성된 결합면(23)에는 탱크(10)의 가장자리 하단부가 지지되도록 안착면(24)을 형성하는 단계(S300);

   상기 결합홈(22)에 액체분사기(40)를 이용해서 액체상태의 이중합성고무 재질인 가스켓실(30)을 주입하는 단계(S400);

   상기 탱크(10)의 가장자리 하단부를 상기 헤더(20)의 안착면(24)에 지지하고 클린칭하는 단계(S500);

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더와 탱크의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 안착면(24)이 형성되는 단계에서,

   상기 안착면(24)은 결합면(23)의 외주면에서 외부방향으로 일정간격 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더와 탱크의 제조방법.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 가스켓실(30)을 주입하는 단계에서,

   상기 가스켓실(30)은 결합면(23)에 형성된 안착면(24)의 상부면 높이보다 일정간격 더 높게 주입되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더와 탱크의 제조방법.

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