KR20080095168A - 용가재홈이 구비된 열교환기용 헤더파이프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 튜브의 삽입을 위한 튜브삽입홀과, 상기 튜브삽입홀의 입구로부터 이격된 지점 일측 또는 양측에 길이 방향으로 용가재홈이 형성된 헤더파이프; 온도 상승시 상기 튜브와 튜브삽입홀의 접촉 부위 둘레를 따라 흘러내리면서 브레이징 접합이 가능하도록 상기 용가재홈에 삽입 설치되는 용가재를 포함하고; 상기 튜브삽입홀과 용가재홈 사이에는 상기 용가재의 원활한 흘러내림이 가능하도록 통로를 제공하는 유도홈이 형성됨으로써, 용융된 용가재가 튜브와 헤더파이프의 접합부위로 적소 적량적으로 원활한 흘러내림이 가능하기 때문에 조립성이 향상되고, 접합성이 향상됨은 물론, 브레이징 접합에 따른 불량률을 대폭 감소시킬 수 있게 되는 용가재홈이 구비된 열교환기용 헤더파이프 및 이를 이용한 브레이징 방법을 제공한다.
열교환기, 헤더파이프, 튜브, 용가재, 용융, 브레이징, 브래킷,

Description

용가재홈이 구비된 열교환기용 헤더파이프{header pipe for regenerator have a groove}
본 발명은 열교환기에 사용되는 헤더파이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 헤더파이프와 튜브 간의 조립부를 용이하게 브레이징(brazing) 접합시킬 수 있는 용가재홈이 구비된 열교환기용 헤더파이프에 관한 것이다.
일반적으로 에어컨 등에 사용되는 열교환기의 헤더파이프에는 복수개의 튜브삽입홀이 가공되고, 여기에 냉매순환용 튜브를 조립한 후, 방열핀을 조립하여 브레이징으로 접합한다.
이와 같이 브레이징 접합된 열교환기는 밀봉상태가 유지되므로, 헤더파이프 및 튜브를 통해 냉매가 순환하게 되고, 냉매 순환시 방열핀과의 열전달 과정을 거쳐 방열핀으로 열전달이 일어나게 되며, 방열핀과 외부공기와의 열교환 과정을 통해 열교환기로서의 기능을 하게 된다.
이러한 열교환기에 있어서, 헤더파이프는 냉매의 유입 및 유출을 할 수 있는 통로로 사용되므로, 그 역할이 매우 중요하며, 열교환기에서는 필수적인 부품이라 할 수 있다.
상기한 바와 같은 열교환기용 헤더파이프는 복수개로 구비된 튜브와의 브레이징을 위해 브레이징 용가재(brazing filler metal)가 미리 클래드(clad)되어 있는 클래드 판재를 원형으로 포밍하고 이음부를 용접한 후 이것에 튜브삽입용 튜브삽입홀을 프레스로 가공하는 방식으로 사용되어 왔으나, 브레이징을 위한 용가재가 미리 클래드되어 있는 원소재 사용 시 비용이 크게 상승하게 되는 문제점이 발생한다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 한국특허공고 제1995-0009505호(1995.8.23)에 개시되어 있는 것과 같이 용가재가 미리 클래드되어 있는 클래드 판재를 사용하지 않고 압출 혹은 압출, 인발과정에 의해 성형된 원형, 타원형 등의 헤더파이프를 사용하기도 하며, 이러한 헤더파이프의 경우 용가재가 클래드되어 있지 않으므로, 튜브삽입홀을 가공한 후 브레이징을 위한 별도의 용가재를 가공하여 튜브삽입홀이 가공된 압출 혹은 압출, 인발 성형한 헤더파이프에 조립하여 사용하고 있다.
그러나, 브레이징용 용가재를 별도로 가공하여 사용할 경우 별도의 가공비 및 조립비가 추가되므로, 미리 브레이징용 용가재가 클래드되어 있는 클래드 판재를 사용할 경우에 비해 원가절감의 효과가 크지 않다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 미국특허 제6,880,744호(2005.4.19)에 개시되어 있는 것과 같이 브레이징을 위한 용가재가 미리 클래드되어 있지 않은 압출 성형한 헤더파이프에 튜브삽입홀을 가공하고, 여기에 복수개의 튜브와 방열핀을 조립한 후 브레이징로에 투입 전 헤더파이프와 튜브의 조립부에 브레이징을 위한 페이스트(paste)형 용가재를 도포하는 방식이 적용되고 있다.
그러나, 이와 같은 방식을 적용하기 위해서는 로 브레이징을 위해 조립된 열교환기가 로 내로 투입되기 직전에 헤더파이프와 튜브와의 조립부에 페이스트형 용가재를 도포해야 하는바, 그 도포 위치 및 도포량이 균일하지 못할 경우 불량이 발생하며, 원가절감을 위해 헤더파이프를 서브어세이하여 공급받고자 할 경우, 운반과정 때문에 상당한 어려움이 있으므로, 반드시 열교환기를 브레이징 하는 업체에서만 적용 가능한 공법이라고 할 수 있다.
현재 헤더파이프와 튜브의 조립부에 용가재를 공급하여 브레이징하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.
첫 번째는 용가재가 미리 클래드되어 있는 판재를 원형으로 성형한 후 이음부를 용접한 전봉관을 사용하는 방법과,
두 번째는 압출 혹은 압출 후 인발 성형한 헤더파이프에 프레스 가공한 알루미늄 4000번 계열의 용가재 플레이트를 조립하는 방법과,
세 번째는 압출 혹은 압출 후 인발 성형한 헤더파이프에 튜브 및 방열핀을 조립하고, 브레이징로에 투입 전 페이스트형의 용가재를 헤더파이프와 튜브의 조립부에 도포하는 방법이 있다.
그러나, 첫 번째 브레이징 방법의 경우에는 3000번 계열의 알루미늄에 4000번 계열의 용가재가 열간압연 및 냉간압연 공정을 거쳐 미리 클래드되어 있는 판재를 사용하여 원형으로 성형하고, 이음부를 용접할 경우 그 원소재비가 상승하는 문제점이 있고,
두 번째 브레이징 방법의 경우에는 알루미늄 4000번 계열의 용가재 플레이트를 헤더파이프의 튜브삽입홀에 조립 가능하도록 프레스로 가공하고, 헤더파이프에 조립하므로 가공비 및 조립비가 상승하는 문제점이 있으며,
세 번째 브레이징 방법의 경우에는 브레이징 로에 투입 전 콘베이어 상태에서 헤더파이프와 튜브의 조립부에 페이스트형 용가재를 도포해야 하므로, 적소에 적량적으로 도포가 어려워 불량 발생으로 인한 원가가 상승되는 문제점이 있게 된다.
따라서, 본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 헤더파이프와 튜브의 조립부를 용이하게 브레이징하여 접합시킬 수 있도록 하고, 이를 통해 헤더파이프와 튜브의 조립성 및 브레이징 성능을 향상시킬 수 있는 용가재홈이 구비된 열교환기용 헤더파이프를 제공함에 있다.
본 발명은 튜브의 삽입을 위한 튜브삽입홀과, 상기 튜브삽입홀의 입구로부터 이격된 지점 일측 또는 양측에 길이 방향으로 용가재홈이 형성된 헤더파이프; 온도 상승시 상기 튜브와 튜브삽입홀의 접촉 부위 둘레를 따라 흘러내리면서 브레이징 접합이 가능하도록 상기 용가재홈에 삽입 설치되는 용가재를 포함하고; 상기 튜브삽입홀과 용가재홈 사이에는 상기 용가재의 원활한 흘러내림이 가능하도록 통로를 제공하는 유도홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 용융된 용가재가 튜브와 헤더파이프의 접합부위로 적소 적량적으로 원활한 흘러내림이 가능하기 때문에 조립성이 향상되고, 접합성이 향상됨은 물론, 브레이징 접합에 따른 불량률을 대폭 감소시킬 수 있게 되는 장점이 있다.
또한, 종래와 같이 용가재가 미리 클래드되어 있는 판재를 사용하는 방식에 비해 원소재비를 절감할 수 있고, 플레이트 상태의 용가재를 미리 프레스로 가공하지 않으므로 인해 프레스 가공비를 절감할 수 있으며, 시중 구매가 가능하고 대량 구입 시 원소재비가 저렴한 용접봉 또는 페이스트재를 사용하므로 인해 원가를 절감할 수 있게 되는 장점이 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용 이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람 직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명이 적용된 열교환기의 구성을 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부가 확대 도시된 사시도이다.
도 1 및 도 2의 도시와 같이 본 발명에 따른 열교환기용 헤더파이프(200)는 에어컨 등에 사용되는 응축기, 증발기 및 엔진 냉각을 위한 라디에이터, 엔진 냉각수를 이용한 온수 히터, 엔진 및 미션오일의 냉각을 위한 오일쿨러 등에 적용이 가능한 것으로, 특히 에어컨용 응축기에 사용되는 것이 바람직하며, 이러한 열교환기(H)는 한 쌍의 헤더파이프(200)와, 상기 한 쌍의 헤더파이프(200) 사이에 길이 방향을 따라 설치되는 다수의 튜브(100)로 구성되는바, 본 발명에서는 상기 한 쌍의 헤더파이프(200) 사이에 설치되는 다수의 튜브(100)가 상기 헤더파이프(200)에 대하여 용이하게 브레이징 접합될 수 있도록 하는 것에 그 특징이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 헤더파이프의 구성을 나타낸 정면도이고, 도 4는 도 3의 I - I선 단면도이며, 도 5는 헤더파이프의 다른 형상의 예를 나타낸 단면도이고, 도 6은 헤더파이프의 요부를 확대 도시한 확대 단면도이며, 도 7은 헤더파이프와 브래킷의 결합구조를 나타낸 단면도이고, 도 8은 헤더파이프에 설치되는 용가재의 다른 예를 나타낸 사시도이며, 도 9는 본 발명에 따른 열교환기의 튜브와 헤더파이프의 브레이징 접합공정을 나타낸 공정도이다.
도 3 내지 도 8의 도시와 같이 본 발명은 크게 복수로 구성되는 튜브(100)의 조립면을 제공하는 헤더파이프(200)와, 상기 헤더파이프(200)에 삽입 설치되는 용 가재(300) 및, 상기 헤더파이프(200)에 착탈 가능하게 결합되는 브래킷(400)을 포함하여 구성된다.
헤더파이프(200)는 튜브(100)와의 조립면을 제공하는 헤더플레이트(210)와, 상기 헤더플레이트(210)의 양단에 연장되는 헤더몸체(220)로 구성된다.
헤더플레이트(210)의 조립면에는 튜브(100) 및 배플(230)의 삽입을 위한 튜브삽입홀(211) 및 배플삽입홀(212)이 적정간격을 두고 천공되고, 상기 조립면의 가장자리에는 상기 튜브삽입홀(211)의 입구로부터 이격된 지점 일측 또는 양측에 길이 방향으로 길게 용가재홈(213)이 형성된다.
이러한 헤더플레이트(210)는 평판형으로 형성되는 것도 가능하지만 상기 튜브(100)와의 조립시 조립성을 향상시키기 위하여 중단이 외측으로 오목하게 돌출되는 유선형으로 형성되는 것이 바람직하다.
헤더몸체(220)는 내부에 공간 형성이 가능하도록 상기 헤더플레이트(210)의 양단에서 연장되는 구조로, 도 4 및 도 5의 도시와 같이 양단이 면치 가공된 평면부(221)와, 상기 평면부(221)를 연결하는 반달형의 연결부(222)를 포함하여 구성되며, 이때 상기 연결부(222)의 형태에 따라 전체적인 외형이 D자형, 원형, 타원형 등의 다양한 형태로 형성될 수 있다.
본 발명에서는 헤더파이프(200)의 원소재비를 절감하기 위하여 용가재(300)가 미리 클래드되어 있는 판재를 사용하지 아니하고, 압출 또는 압출 후 인발 성형된 헤더파이프(200)를 사용하는 것으로서, 상기 헤더파이프(200)의 일단 또는 양단에 형성된 용가재홈(213)에 삽입 설치되어 용가재(300)로 사용되는 용접봉(310)이 용융되면서 상기 튜브(100)와 튜브삽입홀(211)의 접촉부위를 따라 흘러내리면서 브레이징 접합된다.
본 발명에서 사용되는 헤더파이프(200)의 재질은 알루미늄 3000번, 6000번, 7000번 계열등으로서, 그 용융점이 합금 성분에 따라 다소 상이하지만 약 640℃ 정도 되고, 상기 용가재(300)로 사용되는 용접봉(310)은 알루미늄-실리콘 합금의 4000번 계열로서, 주로 4343,4045,4047 등이 사용되며, 그 용융점이 약 570 ~ 595℃ 범위 내에 있으므로, 약 600℃의 브레이징로에 투입시 상기 용접봉(310)이 용융되고, 용융된 용접봉(310)은 상기 튜브(100)와 헤더파이프(200)의 조립부측으로 흘러내리기 때문에 브레이징 접합이 가능하다.
본 발명에서는 상기 용가재(300)로 용접봉(310)이 사용되는 것에 대하여만 설명되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 용접봉(310) 이외에 도 8의 도시와 같이 상기 용가재홈(213)에 충진되어 건조되는 반원형 형태의 페이스트재(320)로 구성될 수도 있음은 물론이다.
또한, 본 발명에서는 상기 브레이징 접합시 용가재(300)의 원활한 흘러내림이 가능하도록 용가재(300)가 상측에 위치하는 상태로 브레이징로 내에 투입되어야만 한다. 즉, 상기 용가재(300)가 헤더파이프(200)의 상측에 위치되어야만 상기 용가재(300)의 용융시 중력 및 모세관 현상에 의해 자연이 튜브(100)와 헤더파이프(200)의 조립부측으로 흘러내림이 가능하게 되는 것이며, 이를 위하여 상기 헤더파이프(200)는 소정의 브래킷(400)을 이용하여 상기 브레이징로 내에서 상기 헤더파이프(200)를 안정적으로 지지하게 된다.
또한, 상기 튜브(100)가 2열 이상의 다열구조로 구성되는 열교환기인 경우에는 상기 각 튜브(100) 열 일측 또는 양측에 각각 용가재홈(213)이 형성되어 용가재(300)가 고정되는 구조를 가질 수 있다.
한편, 용가재홈(213)은 도 6의 도시와 같이 상기 용가재(300)의 외경 반 이상이 삽입 가능하도록 반원형보다 크게 형성되고, 상기 배플(230)에는 도 2의 도시와 같이 용가재(300)의 삽입시 간섭되지 아니하도록 상기 용가재홈(213)과 대응되는 위치에 절개홈(231)이 형성된다. 따라서, 상기 용가재홈(213)에 용가재(300)가 압입되기 때문에 운반 및 이송과정에서 용가재(300)가 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 이때 상기 튜브(100)와 용가재(300) 사이에는 도 6의 도시와 같이 일정 간극이 형성되기 때문에 상기 튜브(100)의 삽입시 용가재(300)의 간섭을 막을 수 있어 조립성이 향상되는 장점이 있다.
한편, 용가재홈(213)은 용가재(300)의 용융시 튜브(100)와 헤더파이프(200)의 조립부측으로 원활한 흘러내림이 가능하도록 도 6에서와 같이 상기 용가재홈(213)의 중심이 튜브(100)와 헤더파이프(200)의 조립단부보다 외측으로 전진 배치된다. 따라서, 상기 용융되는 용가재(300)는 중력 및 모세관 현상에 의해 자연스럽게 상기 튜브(100)와 헤더파이프(200)의 조립부 측으로 흘러내리면서 접합이 가능하게 된다.
또한, 본 발명에서는 상기 튜브삽입홀(211)과 용가재홈(213) 사이를 연결하는 유도홈(214)이 추가적으로 구비되며, 상기 용융된 용가재(300)는 상기 유도홈(214)을 통로로 하여 상기 튜브(100)와 헤더파이프(200)의 조립부측으로 흘러내 리게 된다.
즉, 상기 용가재(300)는 브레이징의 고온에 따른 용융시 용가재(300)가 한꺼번에 많은 량이 흘러내리게 됨으로써 상기 조립부에 골고루 용가재(300)가 전달되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 용가재홈(213)과 튜브삽입홀(211) 사이를 연결하는 유도홈(214)을 형성하여 적정량의 용가재(300)가 서서히 상기 튜브(100)와 튜브삽입홀(211) 간의 접촉부위 둘레를 따라 원활하게 흘러내리도록 하여 상기 튜브(100)와 튜브삽입홀(211)의 접촉부위 둘레 전체에 골고루 전달이 가능하도록 하는 것이다.
이때, 상기 유도홈(214)은 적정량의 용가재(300)가 끊김 없이 흘러내림이 가능하도록 상기 용가재홈(213)측은 좁게 형성되고 튜브삽입홀(211)측은 넓게 형성되도록 상기 용가재홈(213)에서 튜브삽입홀(211)측으로 점차 확장되는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 유도홈(214)의 크기가 동일한 경우 용가재(300)가 한꺼번에 많은 량이 흘러내려 상기 접합부위의 접합이 골고루 이루어지지 않게 되는 등 상기 접합부위의 끊김이 발생되는 문제점이 있으나, 상기 유도홈(214)을 용가재홈(213)측을 좁게 형성하고 튜브삽입홀(211)측을 넓게 형성함으로써, 용융된 용가재(300)는 유도홈(214)의 입구측이 좁기 때문에 많은 량이 한꺼번에 유입되지 않고, 출구측이 넓기 때문에 적정량의 용가재(300)가 끊김 없이 지속적으로 공급이 가능하게 되기 때문에 상기 튜브(100)와 튜브삽입홀(211)의 외부 및 내부의 접촉부위 둘레 전체를 골고루 접합시킬 수 있게 됨은 물론, 상기 접합부위의 외관 또한 향상시킬 수 있으 며, 이와 같이 상기 용가재홈(213)과 튜브삽입홀(211) 사이에 유도홈(214)이 형성되는 것이 본 발명의 주요 특징부에 해당된다.
이때, 상기 유도홈(214)은 도 5의 도시와 같이 상기 튜브삽입홀(211)과 용가재홈(213) 사이에 일정 부분이 함몰되는 홈(224) 형태로 구성되는 것도 가능하지만, 상기 튜브삽입홀(211)과 같이 내측 방향으로 관통되도록 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 유도홈(214)이 내측으로 관통되면, 상기 튜브삽입홀(211)의 접촉면을 따라 흘러내리는 용가재(300)는 상기 튜브삽입홀(211)과 튜브(100)의 접촉부 외측은 물론, 내측으로도 흘러내림이 가능하기 때문에 상기 튜브(100)의 조립성을 더욱 극대화시킬 수 있기 때문이다.
또한, 도 8의 도시와 같이 상기 튜브삽입홀(211)의 중단에는 서로 대응되는 부분이 일정 부분에 걸쳐 오목하게 함몰되는 홈 형태의 확장홈(211a)이 형성된다. 이는 상기 튜브(100)의 조립성 향상과 동시에 상기 튜브(100)의 접합성도 향상시킬 수 있기 때문으로, 상대적으로 용접성이 약해질 수 있는 부분인 튜브삽입홀(211)의 중단 일부에 확장홈(211a)을 형성하게 되면, 그 부분에 용가재(300)를 더욱 많이 수용할 수 있게 되기 때문에 결국 상기 튜브(100)와의 접촉면적 또한 넓어지게 되므로 더욱 견고한 조립성능을 확보할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 헤더파이프(200)에는 브레이징로 내에 투입시 안정적인 지지를 구현하기 위하여 상기 헤더파이프의 외주면에는 소정의 브래킷(400)이 착탈 가능한 구조로 설치된다.
상기 브래킷(400)은 도 2 또는 도 7의 도시와 같이 상기 헤더파이프(200)를 구성하는 헤더몸체(220)의 일부를 감싸도록 형성되는 지지부(410)와, 상기 지지부(410)의 외측에 연결되며 피고정물에 대하여 고정이 가능하도록 다수의 고정공(421)을 갖는 고정부(420)를 포함하여 구성된다. 이때, 브라켓의 지지부(410)에는 냉매관 등 다양한 형태의 고정부재를 연결할 수 있다.
상기 지지부(410)는 상기 헤더몸체(220)의 연결부(222)에 대응되는 형태의 안착부(411)와, 상기 안착부(411)의 일측에 연장되며 상기 헤더몸체(220)의 평면부(221) 일단을 지지하는 제 1지지부(412) 및, 상기 안착부(411)의 타측에 연장되며 상기 헤더몸체(220)의 평면부(221) 타단을 지지하는 제 2지지부(413)로 구성되고, 이때 상기 제 1지지부(412) 또는 제 2지부(413)의 끝단에는 헤더플레이트(210)의 일단에 걸리기 위한 걸림턱(414a)을 갖는 걸림부(414)가 연장 형성된다.
또한, 상기 걸림부(414)에는 상기 용가재(300)를 외측으로 노출시키는 도피홈(414b)이 형성된다. 즉, 상기 걸림부(414)가 용가재(300)를 가리기 때문에 상기 걸림부(414)에 의해 가려진 부분과 가려지지 아니한 부분은 서로 온도차이가 발생되어 상기 용가재(300)의 용융이 일정하게 이루어지지 아니하게 될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 상기 용가재(300)의 온도차이가 발생되지 아니하도록 불필요한 부분인 걸림부(414)의 중단 부분을 일부 도피시키게 되는 것이며, 도피되지 않은 부분만이 상기 헤더플레이트(210)의 일단에 걸려 상기 헤더파이프(200)를 지지하게 된다.
또한, 상기 브래킷(400)에는 도 7의 도시와 같이 상기 헤더몸체(220)와의 결 합시 적당한 탄성력을 제공하기 위한 탄성홈(415)이 형성된다. 상기 탄성홈(415)은 안착부(411)와 지지부(412)(413) 사이의 경계부위 내측에 형성되며, 전체 두께 중 일부분을 함몰시켜 그 두께를 달리함으로써, 적절한 탄성력이 발휘되는 것이며, 이에 따라 상기 헤더몸체(220)에 착탈 가능하게 결합이 가능하게 된다.
이때, 헤더몸체(220)와 브래킷(400) 사이에는 헤더몸체(220)에 도포되는 용가재 또는 판재의 용가재를 삽입하여 브레이징로에서 용가재가 용융되면서 헤더몸체(220)와 브래킷(400)이 브레이징 접합된다.
즉, 종래에는 상기 헤더파이프(200)에 브래킷(400)을 설치하기 위해서는 볼트 등으로 구성되는 별도의 고정수단을 이용하여 헤더파이프에 브래킷을 가접한 상태로 상기 헤더파이프와 브래킷 사이에 판상의 용가재를 삽입하여 상기 튜브의 브레이징시 함께 브레이징 하였으나, 본 발명에서는 상기 브래킷(400)이 헤더파이프(200)에 탈착식으로 고정이 가능하기 때문에 종래와 같이 별도의 고정수단 필요 없이 고정이 가능하게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 용가재홈이 구비된 열교환기용 헤더파이프(200)를 이용한 브레이징 접합방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 9는 본 발명에 따른 열교환기의 튜브와 헤더파이프의 브레이징 접합공정을 나타낸 공정도이다.
도 9의 도시와 같이 본 발명에 따른 열교환기용 헤더파이프를 이용한 브레이징 방법은 압출 또는 압출 후 인발 공정으로 용가재홈(213)이 구비된 헤더파이프(200)를 형성하는 단계; 상기 헤더파이프(200)에 함몰 유도홈(224) 또는 관통 유 도홈(214)이 포함되는 튜브삽입홀(211)과 배플삽입홀(212)을 가공하는 단계; 상기 헤더파이프(200)의 배플삽입홀(212)에 절개홈(231)이 구비된 배플(230)을 조립하는 단계; 상기 헤더파이프(200)의 용가재홈(213)에 용가재(300)를 삽입하는 단계; 상기 헤더파이프(200)에 도피홈(414b)이 형성된 브래킷(200)을 조립하는 단계; 상기 헤더파이프(200)의 튜브삽입홀(211)에 튜브(100)를 조립하는 단계; 및 상기 용가재(300)를 용융시켜 헤더파이프(200)와 튜브(100)의 조립부 간을 접합시키는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 브레이징 방법에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
(제 1 단계)
알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 헤더파이프(200)를 압출 혹은 압출 후 인발 공정을 통해 성형하되, 성형 시 헤더파이프(200)의 조립면 일측 또는 양측에 길이방향을 따라 길게 용가재(300)의 삽입을 위한 용가재홈(213)을 형성시킨다.
(제 2 단계)
상기 헤더파이프(200)의 조립면에 튜브(100)의 조립을 가능하게 하기 위하여 함몰 유도홈(224) 또는 관통 유도홈(214)을 포함하는 튜브삽입홀(211)과, 상기 헤더파이프(200) 내부의 유로 구성을 위한 배플(230)이 조립되는 배플삽입홀(212)을 프레스로 가공하여 헤더파이프(200)의 조립 면에 적정간격을 두고 배열 형성시킨다.
이때, 상기 유도홈(214)(224)은 용가재(300)의 흘러내림을 더욱 원활하게 유지하면서 상기 튜브(100)와 튜브삽입홀(211)의 접촉부위 전체에 골고루 전달이 가능하도록 상기 용가재홈(213)에서 튜브삽입홀(211)측으로 점차 확장되는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 튜브삽입홀(211)의 중단 일부에는 서로 대응되는 일부가 함몰되는 확장홈(211a)이 형성되어 상기 용가재(300)의 용융에 따른 흘러내림시 상기 튜브(100)와의 접합면적을 넓히도록 구성된다.
(제 3 단계)
헤더파이프(200)의 조립면에 구비된 배플삽입홀(212)에 유로 구성을 위한 배플(230)을 삽입하여 조립하되, 상기 배플(230)에는 용가재(300)의 삽입시 간섭없이 원활하게 삽입이 가능하도록 상기 용가재홈(300)에 대응되는 절개홈(231)을 미리 형성시킨다.
(제 4 단계)
유로 구성을 위하여 배플(230)이 조립된 헤더파이프(200)의 양 끝단에 캡(240)을 각각 조립한다.
(제 5 단계)
헤더파이프(200)에 구비된 용가재홈(213)에 브레이징시 용가재(300) 역할을 수행하는 용접봉(310)을 강제 압입시키거나, 분말형태의 페이스트재(320)를 상기 용가재홈(213)에 충진하여 건조시킨다.
(제 6 단계)
열교환기(H)의 응축기를 구성하는 튜브(100), 헤더파이프(200), 방열핀(미도시), 사이드플레이트(미도시) 등을 조립하고, 헤더파이프(200)에 고정용 브래킷(400)을 조립하되, 판재의 브레이징 용가재를 삽입한다. 상기 브래킷(400)에는 헤더파이프(200)의 용가재홈(213) 일단에 걸림이 가능하도록 걸림부(414)가 형성되고, 상기 걸림부(414)에는 상기 용가재(300)를 외측으로 노출시키는 도피홈(414b)이 형성되어 상기 브래킷(400)의 조립시 걸림부(414)의 양단이 용가재홈(213) 일단에 끼워져 걸리도록 조립된다.
(제 7 단계)
조립된 열교환기(H)를 브레이징로에 투입 전 브레이징을 위한 플럭스를 도포시킨다. 이때, 플럭스는 헤더파이프(200)와 튜브(100)의 브레이징부 및 튜브(100)와 방열핀(미도시)의 브레이징부 모두에 도포되는 것이 바람직하다.
(제 8 단계)
헤더파이프(200)와 튜브(100)의 브레이징부 및 튜브(100)와 방열핀의 브레이징부에 도포된 플럭스내의 수분을 건조시킨다.
(제 9 단계)
플럭스 건조 후 조립된 열교환기(H) 조립체를 약 600℃의 브레이징로에 투입하면, 용가재(300)가 용융되면서 중력 및 모세관 현상에 의해 헤더파이프(200)와 튜브(100)의 조립부측으로 흘러내리면서 브레이징 접합되며, 이때, 상기 헤더파이프(200)에 삽입된 용가재(300)는 상기 헤더파이프(200)에 결합된 상태에서 상측을 향하도록 상기 브래킷(400)을 이용하여 열교환기(H) 조립체를 브레이징로 내에 안 정적으로 지지 고정시킨다.
따라서, 본 발명에 따르면, 헤더파이프(200)와 튜브(100)의 조립부를 한층 더 용이하게 브레이징 접합시킬 수 있는 장점이 있고, 이와 같이 용이하게 브레이징을 실시할 수 있기 때문에 결과적으로 헤더파이프(200)와 튜브(100)의 조립성 및 브레이징 접합성능을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 압출 또는 압출 후 인발 공정으로 헤더파이프(200)를 성형하기 때문에 원소재비를 절감할 수 있는 장점이 있으며, 원소재비가 저렴한 용접봉(310) 또는 페이스트재(320) 등의 용가재(300)를 사용하여 상기 헤더파이프(200)와 튜브(100)를 접합시키기 때문에 용가재(300)의 원가를 절감할 수 있는 장점이 있으며, 구조적으로 브레이징 접합시 발생되는 브레이징 불량률을 크게 감소시킬 수 있게 되는 장점을 제공한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 이용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용된 열교환기의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부가 확대 도시된 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 헤더파이프의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 4는 도 3의 I - I선 단면도이다.
도 5는 헤더파이프의 다른 형상의 예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 헤더파이프의 요부를 확대 도시한 확대 단면도이다.
도 7은 헤더파이프와 브래킷의 결합구조를 나타낸 단면도이다.
도 8은 헤더파이프에 설치되는 용가재의 다른 예를 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 열교환기의 튜브와 헤더파이프의 브레이징 접합공정을 나타낸 공정도이다.
*도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명*
H - 열교환기 100 - 튜브
200 - 헤더파이프 210 - 헤더플레이트
211 - 튜브삽입홀 211a - 확장홈
213 - 용가재홈 214 - 유도홈
220 - 헤더몸체 221 - 평면부
222 - 연결부 230 - 배플
231 - 절개홈 300 - 용가재
400 - 브래킷 410 - 지지부
411 - 안착부 412 - 제 1지지부
413 - 제 2지지부 414 - 걸림부
415 - 탄성홈 414b - 도피홈

Claims (21)

  1. 튜브(100)의 삽입을 위한 튜브삽입홀(211)과, 상기 튜브삽입홀(211)의 입구로부터 이격된 지점 일측 또는 양측에 길이 방향으로 용가재홈(213)이 형성된 헤더파이프(200);
    온도 상승에 따라 용융되면서 상기 튜브(100)와 튜브삽입홀(211)의 접촉 부위 둘레를 따라 흘러내리면서 접합이 가능하도록 상기 용가재홈(213)에 삽입 설치되는 용가재(300)를 포함하고;
    상기 튜브삽입홀(211)과 용가재홈(213) 사이에는 상기 용가재(300)의 원활한 흘러내림이 가능하도록 통로를 제공하는 유도홈(214)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도홈(214)은,
    상기 튜브삽입홀(211)과 용가재홈(213) 사이 일부가 함몰되는 홈(224) 형태로 상기 용가재홈(213)에서 튜브삽입홀(211)측으로 점차 확장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도홈(214)은,
    상기 튜브삽입홀(211)과 용가재홈(213) 사이 일부가 관통되는 구조로 상기 상기 용가재홈(213)에서 튜브삽입홀(211)측으로 점차 확장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 튜브삽입홀(211)의 중단에는 서로 대응되는 부분이 일정 부분에 걸쳐 오목하게 함몰되는 확장홈(211a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 용가재홈(213)은 반원형보다 크게 형성되고,
    상기 용가재(300)는 상기 용가재홈(213)에 고정되는 원형의 용접봉(310)인 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 용가재홈(213)은 반원형보다 크게 형성되고,
    상기 용가재(300)는 상기 용가재홈(213)에 충진되어 건조되는 반원형 형태의 페이스트재(320)인 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 용가재홈(213)의 중심은 상기 튜브삽입홀(211)과 튜브(100)의 조립단 보다 외측으로 전진 배치되고, 상기 튜브(100)와 용가재(300) 사이에는 일정 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤더파이프(200)는,
    배플(230)이 삽입되는 배플삽입홀(212)이 추가적으로 구비되고,
    상기 배플(230)에는 상기 용가재(300)의 삽입이 가능하도록 상기 용가재홈(213)에 대응되는 절개홈(231)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤더파이프(200)는,
    상기 튜브(100)와의 브레이징시 접합면을 제공하는 헤더플레이트(210)와, 내부공간이 형성되도록 상기 헤더플레이트(210)의 양단에서 연장되는 헤더몸체(220)로 구성되고,
    상기 헤더몸체(220)는 브레이징시 안정적인 지지가 가능하도록 브래킷(400)이 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 헤더몸체(220)는 상기 헤더플레이트(210)의 양단에서 각각 연장되는 한 쌍의 평면부(221)와, 상기 평면부(221)를 연결하는 반달형의 연결부(222)로 구성되고,
    상기 브래킷(400)은 상기 헤더몸체(220)의 일부를 감싸는 안착부(411)와, 상기 안착부(411)의 일측에 연장되며 상기 한 쌍의 평면부(221) 중 어느 하나를 지지하는 제 1지지부(412)와, 상기 안착부(411)의 타측에 연장되며 상기 한 쌍의 평면부(221) 중 다른 하나를 지지하는 제 2지지부(413) 및, 상기 제 1지지부(412)와 제 2지지부(413) 중 어느 하나에 형성되는 걸림부(414)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 걸림부(414)에는 상기 용가재(300)를 외측으로 노출시키는 도피홈(414b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 안착부(411)와 지지부(412)(413) 사이 경계부위 내측에는 탄성홈(415)이 추가적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더파이프.
  13. 튜브(100)와의 브레이징시 접합면을 제공하는 헤더플레이트(210)와, 내부 공간이 형성되도록 상기 헤더플레이트(210)의 양단에 연장되는 헤더몸체(220)로 구성되는 헤더파이프(200)에 있어서,
    상기 헤더플레이트(210)는 튜브(100)의 삽입을 위한 튜브삽입홀(211)과, 상기 튜브삽입홀(211)의 입구로부터 이격된 지점 일측 또는 양측에 길이 방향을 따라 용가재(300)의 삽입을 위한 용가재홈(213)이 형성되고,
    상기 튜브삽입홀(211)과 용가재홈(213) 사이에는 상기 용가재(300)의 원활한 흘러내림이 가능하도록 통로를 제공하는 유도홈(214)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더플레이트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유도홈(214)은,
    상기 튜브삽입홀(211)과 용가재홈(213) 사이 일부가 함몰되는 홈(224) 형태로 상기 용가재홈(213)에서 튜브삽입홀(211)측으로 점차 확장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더플레이트.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 유도홈(214)은,
    상기 튜브삽입홀(211)과 용가재홈(213) 사이 일부가 관통되는 구조로, 상기 용가재홈(213)에서 튜브삽입홀(211)측으로 점차 확장되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더플레이트.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 튜브삽입홀(211)의 중단에는 서로 대응되는 부분이 일정 부분에 걸쳐 오목하게 함몰되는 확장홈(211a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더플레이트.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 용가재홈(213)은 반원형보다 크게 형성되고,
    상기 용가재(300)는 상기 용가재홈(213)에 고정되는 원형의 용접봉(310)인 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더플레이트.
  18. 튜브(100)와의 브레이징시 접합면을 제공하는 헤더플레이트(210)와, 내부 공간이 형성되도록 상기 헤더플레이트(210)의 양단에 연장되는 헤더몸체(220)로 구성되는 헤더파이프(200)에 있어서,
    상기 헤더몸체(220)는 상기 헤더플레이트(210)의 양단에서 각각 연장되는 한 쌍의 평면부(221)와, 상기 한 쌍의 평면부(221) 간을 연결하는 반달형의 연결부(222)로 구성되고,
    상기 헤더몸체(220)의 외주면에는 브레이징시 안정적인 지지가 가능하도록 브래킷(400)이 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더몸체.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 브래킷(400)은,
    상기 헤더몸체(220)의 일부를 감싸는 안착부(411)와, 상기 안착부(411)의 일 측에 연장되며 상기 한 쌍의 평면부(221) 중 어느 하나를 지지하는 제 1지지부(412)와, 상기 안착부(411)의 타측에 연장되며 상기 한 쌍의 평면부(221) 중 다른 하나를 지지하는 제 2지지부(413) 및, 상기 제 1지지부(412)와 제 2지지부(413) 중 어느 하나에 형성되는 걸림부(414)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더몸체.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 걸림부(414)에는,
    상기 용가재(300)를 외측으로 노출시키는 도피홈(414b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더몸체.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 안착부(411)와 지지부(412)(413) 사이 경계부위 내측에는 탄성홈(415)이 추가적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 헤더몸체.
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