KR20090067265A - 열교환기 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열교환관의 곡관부와 직관부를 일일이 용접하지 않고 일체로 성형하는 방식을 취하므로, 작업 공수가 현저히 줄어들고 생산성을 향상시킬 수 있도록 된 새로운 열교환기 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것으로, 파이프를 지그재그 형상으로 절곡하여 복수개의 직관부(12)와 곡관부(14)를 갖는 형상의 모재관체(10)을 성형하되 서로 이웃한 직관부(12)의 거리(D1)가 상기 곡관부(14)에서 반대편 자유단으로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 성형하는 모재관체 성형과정(S10)과, 상기 모재관체(10)의 서로 이웃한 상기 직관부(12)의 양단 부분을 압착하여 상기 직관부(12) 사이의 거리(D1)가 균일한 거리(D2)로 이루어지도록 성형하여 열교환관(20)을 형성하는 모재관체 압착과정(S20)과, 상기 열교환관(20)의 상기 직관부(22) 외주면에 복수개의 방열핀(30)을 일정 간격으로 조립하는 방열핀 조립과정(S30)과, 상기 열교환관(20)과 상기 방열핀(30)을 상호 고착시키는 접합과정(S60)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
모재관체, 열교환관, 직관부, 곡관부, 압착, 작업 공수, 생산성

Description

열교환기 제조 방법{Heat exchanger manufacturing method}
본 발명은 열교환기 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환관의 곡관부와 직관부를 용접하여 구성하지 않고 일체로 성형하는 방식을 취하여 작업이 신속하고 용이하며 생산성 향상 등을 기대할 수 있도록 된 열교환기 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 공기조화기나 오일펌프 등에는 열교환기가 설치되는데, 이러한 열교환기는 내부에 열교환유체가 통과하는 열교환관의 둘레부에 복수개의 방열핀이 일정 간격으로 구비된 구조를 이룬다. 이때, 열교환관은 지그재그 형상으로 절곡 성형되어 중간에 복수개의 서로 나란한 직관부가 구비되고, 중간의 직관부 양단부에는 곡관부가 구비된 형상으로 구성되며, 열교환관의 입구측 직관부의 단부와 출구측 직관부의 단부는 열교환유체 공급부에 연결된다.
그런데, 종래에는 열교환관을 제작하기 위해서는 복수개의 곡관을 직관부의 양단부에 일일이 용접 접합하여 곡관부를 형성해야 하므로, 작업 공수가 늘어나고 생산성이 저하되는 단점이 있고, 나아가, 용접 공정으로 인하여 작업이 번거로운 등의 여러 가지 단점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 열교환관의 곡관부와 직관부를 용접하지 않고 일체로 성형하는 방식을 취하므로, 작업 공수가 현저히 줄어들고 생산성이 향상될 수 있으며, 나아가, 작업이 용이하고 신속한 새로운 열교환기 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 파이프를 지그재그 형상으로 절곡하여 복수개의 직관부와 곡관부를 갖는 형상의 모재관체을 성형하되 서로 이웃한 직관부의 거리가 상기 곡관부에서 반대편 자유단으로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 성형하는 모재관체 성형과정과, 상기 모재관체의 서로 이웃한 상기 직관부의 양단 부분을 압착하여 상기 직관부 사이의 거리가 균일한 거리로 이루어지도록 성형하여 열교환관을 형성하는 모재관체 압착과정과, 상기 열교환관의 상기 직관부 외주면에 복수개의 방열핀을 일정 간격으로 조립하는 방열핀 조립과정과, 상기 열교환관과 상기 방열핀을 상호 고착시키는 접합과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 제조 방법이 제공된다.
본 발명은 모재관체 성형과정에서 파이프를 지그재그 형상으로 절곡하여 복 수개의 직관부와 곡관부를 갖는 형상의 모재관체를 성형하되, 모재관체의 서로 이웃한 직관부의 거리가 곡관부에서 반대편 자유단으로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 성형하고, 모재관체 압착과정에서는 모재관체의 서로 이웃한 직관부의 양단부를 압착하여 직관부 사이의 거리가 균일한 거리로 이루어진 열교환관을 성형함으로써, 열교환관을 제작하기 위하여 복수개의 곡관을 직관부의 양단부에 일일이 용접 접합할 필요가 없으므로, 작업 공수가 현저히 줄어들고 생산성이 향상되는 장점이 있으며, 나아가, 용접 공정을 수행하지 않음으로 인하여 작업이 용이하고 신속한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다. 도 1과 도 2는 본 발명의 열교환기 제조방법의 주요 공정 일부를 개념적으로 보여주는 정면도, 도 3은 도 1의 사시도, 도 4는 도 2의 사시도, 도 5는 본 발명에 의해 제조되는 열교환기의 주요부인 방열핀의 사시도, 도 6은 본 발명에서 측면판을 조립하기 이전의 상태를 보여주는 사시도, 도 7은 도 6에 도시된 측면판을 조립한 상태를 보여주는 사시도, 도 8은 본 발명에서 열교환관 확관 과정을 개념적으로 보여주는 사시도, 도 9는 도 7의 A-A선 단면도로서 열교환관 확관 과정을 개념적으로 보여주는 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명은 파이프를 지그재그 형상으로 절곡하여 중간에 복수개의 직관부(12)가 구비되고 직관부(12)의 양단부에는 복수개의 곡관부(14)가 구비된 형상의 모재관체(10)를 제작하는 모재관체 성형과정(S10)을 갖는다. 모재관체 성형과정(S10)에서는 서로 이웃한 직관부(12)의 거리(D1)가 곡관부(24)측에서 반대편 자유단으로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 성형하는 것이 특징을 이룬다.
상기 모재관체 성형과정(S10) 이후에는 모재관체 압착과정(S20)을 수행한다. 모재관체 압착과정(S20)에서는 모재관체(10)의 서로 이웃한 직관부(12)의 양단부를 압착하여 직관부(12) 사이의 거리(D1)가 균일한 거리(D2)로 된 열교환관(20)을 성형한다. 이때, 도 1에 도시된 바와 같이, 압착 방향은 이웃한 직관부(12)의 서로 마주하는 방향이며, 이러한 방향으로 압착함으로써 이웃한 직관부(12) 사이의 거리(D1)가 균일한 거리(D2)로 된 열교환관(20)을 성형할 수 있게 된다.
특히, 모재관체 압착과정(S20)에서 직관부(12)의 양단부를 서로 마주하는 방향으로 압착함으로써, 직관부(12) 사이의 거리(D1)는 서로 균일한 거리로 맞출 수 있으면서도 곡관부(14)의 곡률 반경은 줄어들지 않도록 할 수 있게 된다. 한편, 모재관체 압착과정(S20)에서 모재관체(10)의 직관부(12)의 양단부를 압착하여 열교환관(20)을 성형하면, 열교환관(20)의 곡관부(24)의 단면은 원형이 되고, 열교환관(20)의 직관부(22)의 단면은 대략 타원형이 된다. 또한, 상기 열교환관(20)의 직관부(22) 중에서 입구측 직관부(22)의 단부와 출구측 직관부(22)의 단부를 압착하는 마무리 압착과정(S70)을 더 포함한다.
상기 모재관체 압착과정(S20) 이후에 방열핀 조립과정(S30)을 수행한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 방열핀(30)은 복수개의 관삽입공(32)이 형성되고, 관삽입공(32)의 일측부에는 열교환관(20)의 직관부(22) 삽입을 위한 개구부(34)가 형성된 다. 그리고, 방열핀(30)의 일면으로는 스페이서(36)가 돌출 형성된다.
방열핀 조립과정(S30)은 이러한 방열핀(30)의 관삽입공(32) 일측부에 형성된 개구부(34)를 통해 열교환관(20)의 직관부(22) 둘레부에 방열핀(30)의 관삽입공(32)을 삽입 결합함으로써 복수개의 방열핀(30)을 열교환관(20)의 직관부(22) 둘레부에 일정 간격으로 결합하게 된다. 이때, 각 방열핀(30)의 일면에 형성된 스페이서(36)에 의해 각각의 방열핀(30) 간격이 일정 간격으로 유지될 수 있게 된다.
이때, 상기 열교환관(20)의 직관부(22)는 단면 타원형으로 구성되고, 직관부(22)의 둘레부에 끼워지는 방열핀(30)의 관삽입공(32)도 타원형으로 구성되는데, 직관부(22)의 지름이 큰 부분이 방열핀(30)의 관삽입공(32) 일측부의 개구부(34) 방향을 향하고 직관부(22)의 지름이 작은 부분은 지금이 큰 부분에 직교하는 방향으로 배치되도록 구성된다. 그리고, 방열핀(30)의 대경부(d1)가 일측부의 개구부(34) 방향을 향하고 소경부(d2)는 대경부(d1)에 대해 직교하는 방향으로 배치되도록 구성된다. 따라서, 열교환관(20)의 직관부(22)에 방열핀(30)을 끼워줄 때, 방열핀(30)이 개구부(34)를 통해 열교환관(20)의 직관부(22)에 원활하게 끼워질 수 있게 된다.
상기 접합과정(S60)에서는 열교환관(20)의 직관부(22) 둘레부에 끼워진 방열핀(30)을 은납으로 용접하여 접합한다. 즉, 은납 성분의 용접봉을 방열핀(30)과 열교환관(20)의 직관부(22)에 인접된 부분에 올려놓은 다음, 가열로에 이들을 투입하여 용접봉을 용융시켜 열교환관(20)과 방열핀(30)을 상호 용접 접합한다. 이때, 용융 온도는 700℃~800℃이며, 용융 시간은 대략 10분 정도이다. 그리고, 용접 접합 과정(S60)에서 열교환관(20)과 방열핀(30)을 서로 용접 접합한 다음에는 풀림 처리하여 응력을 제거하는 풀림 처리과정을 더 수행하는 것이 바람직하다.
한편, 측면판 조립 과정(S40)에서는 방열핀(30) 중에서 최외곽의 좌우측 방열핀(30) 외측에 위치되도록 열교환관(20)의 직관부(22) 둘레부에 좌우 측면판(40)을 조립한 다음, 역시 은납 성분의 용접봉을 용융시켜 열교환관(20)에 좌우 측면판(40)을 용접 고정함으로써, 본 발명의 열교환기를 조립 완료하게 된다.
따라서, 본 발명에 의한 열교환기 제조 방법에 의하면, 상기 모재관체 성형과정(S10)에서 파이프를 지그재그 형상으로 절곡하여 복수개의 직관부(12)와 곡관부(14)를 갖는 형상의 모재관체(10)를 성형하되, 모재관체(10)의 서로 이웃한 직관부(12)의 거리(D1)가 곡관부(24)에서 반대편 자유단으로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 성형하고, 상기 모재관체 압착과정(S20)에서는 모재관체(10)의 서로 이웃한 직관부(12)의 양단부를 압착하여 직관부(12) 사이의 거리(D1)가 균일한 거리(D2)로 된 열교환관(20)을 성형함으로써, 종래와 달리, 열교환관(20)을 제작하기 위하여 복수개의 곡관을 직관부의 양단부에 일일이 용접 접합할 필요가 없으므로, 작업 공수가 현저히 줄어들고 생산성이 향상되는 장점이 있으며, 나아가, 용접 공정을 수행하지 않음으로 인하여 작업이 용이하고 신속한 장점이 있다.
한편, 상기와 같이 측면판 조립 과정(S40)에서는 최외곽의 좌우측 방열핀(30) 외측에 위치되도록 열교환관(20)의 둘레부에 좌우 측면판(40)을 조립한다.
이때, 측면판(40)은 두 개의 제1 및 제2분할판(42,44)으로 이루어지고, 제1분할판(42)과 제2분할판(44)은 서로 마주하는 단부에 대략 반 타원형의 결합홈이 형성되며, 제1분할판(42)의 외측면에는 한 쌍의 기역자형 결합편(42a)이 구비되고, 제2분할판(44)은 제1분할판(42)을 향하는 단부에 키이형 결합편(44a)이 돌출 형성된다.
이에 따라, 제1분할판(42)과 제2분할판(44)의 각 반 타원형 결합홈을 열교환관(20)의 직관부(22)에 끼움과 동시에 제1분할판(42) 일측면에 형성된 한 쌍의 기역자형 결합편(42a)에 제2분할판(44) 단부의 키이형 결합편(44a)을 끼움으로써, 제1분할판(42)과 제2분할판(44)으로 이루어진 측면판(40)을 열교환관(20)에 안정적으로 결합한 다음, 측면판(40)을 용접 접합하여 열교환관(20)에 고정할 수 있다.
한편, 본 발명은 열교환관 확관 과정(S50)을 더 포함한다. 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 열교환관 확관 과정(S50)은 열교환관(20)의 내부에 가압유체(2)를 주입하여 직관부(22)를 확관시킨다. 그러면, 직관부(22)가 확관되면서 방열핀(30)의 관삽입공(32)에 보다 견고하게 밀착 결합되는 효과가 있으며, 나아가, 이러한 견고한 결합 구조를 취하여 열교환관(20)에서 방열핀(30)이 이탈될 가능성을 더 확실하게 배제함으로써, 열교환기 자체의 제품 신뢰성을 더 높일 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 점이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 1과 도 2는 본 발명의 열교환기 제조방법의 주요 공정의 일부를 개념적으로 보여주는 정면도
도 3은 도 1의 사시도
도 4는 도 2의 사시도
도 5는 본 발명에 의해 제조되는 열교환기의 주요부인 방열핀의 사시도
도 6은 본 발명에서 측면판을 조립하기 이전의 상태를 보여주는 사시도
도 7은 도 6에 도시된 측면판을 조립한 상태를 보여주는 사시도
도 8은 본 발명에서 열교환관 확관 과정을 개념적으로 보여주는 사시도
도 9는 도 8의 A 부분의 단면도
도 10은 본 발명에 의한 열교환기 제조 방법을 보여주는 플로우 챠트

Claims (6)

  1. 파이프를 지그재그 형상으로 절곡하여 복수개의 직관부(12)와 곡관부(14)를 갖는 형상의 모재관체(10)을 성형하되 서로 이웃한 직관부(12)의 거리(D1)가 상기 곡관부(14)에서 반대편 자유단으로 갈수록 점차적으로 가까워지도록 성형하는 모재관체 성형과정(S10)과, 상기 모재관체(10)의 서로 이웃한 상기 직관부(12)의 양단 부분을 압착하여 상기 직관부(12) 사이의 거리(D1)가 균일한 거리(D2)로 이루어지도록 성형하여 열교환관(20)을 형성하는 모재관체 압착과정(S20)과, 상기 열교환관(20)의 상기 직관부(22) 외주면에 복수개의 방열핀(30)을 일정 간격으로 조립하는 방열핀 조립과정(S30)과, 상기 열교환관(20)과 상기 방열핀(30)을 상호 고착시키는 접합과정(S60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 모재관체 압착과정(S20)에서는 상기 모재관체(10)의 서로 이웃한 상기 직관부(12)의 양단부 중에서 상기 곡관부(14)와 인접한 단부 근방을 서로 마주하는 방향으로 압착하여 상기 직관부(12) 사이의 거리(D1)가 균일한 거리(D2)로 이루어지는 열교환관(20)을 성형하는 과정인 것을 특징으로 하는 열교환기 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 방열핀(30) 중에서 최외곽의 좌우측 방열핀(30) 외측에 위치되도록 상기 열교환관(20)에 좌우 측면판(40)을 조립하는 측면판 조립과정(S40)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 열교환관(20)의 내부에 가압유체(2)를 주입하여 상기 직관부(22)를 확관시키는 열교환관 확관과정(S50)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 열교환관(20)의 직관부(22)는 단면 타원형으로 구성되고, 상기 직관부(22)의 둘레부에 끼워지는 상기 방열핀(30)의 관삽입공(32)도 타원형으로 구성된 것을 특징으로 하는 열교환기 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 방열핀(30)은 상기 관삽입공(32)의 일측으로 상기 열교환관(20)의 직관부(22)가 유입되는 개구부(34)가 형성된 것을 특징으로 하는 열교환기 제조 방법.
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