KR20140059029A - A heat exchanger and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 순환 유체 유로를 형성하여 열교환을 이루도록 하는 열교환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a heat exchanger for forming a circulating fluid flow path and performing heat exchange, and a manufacturing method thereof.
도 1에는 가전용 에어컨, 냉장고, 세탁기 등에 적용되는 열교환기의 일예를 도시한 개략적인 도면이다.1 is a schematic view showing an example of a heat exchanger applied to a household air conditioner, a refrigerator, a washing machine, and the like.
도 1을 참조하면, 종래의 가전기기용 열교환기는 소정 형상의 요철 부분을 가지는 튜브(12)가 적층된 구조를 가지며, 튜브(12)의 상단과 하단에는 유체 통로(15)들이 형성된다. 상기 유체 통로(15)들에 대하여 냉매 공급관(17)을 접속시킬 수 있는 입구(16) 및 냉매 유출관(19)을 접속시킬 수 있는 출구(18)가 형성된다.Referring to FIG. 1, a conventional heat exchanger for a household appliance has a structure in which
한편, 상기와 같은 열교환기(10)는 최근 알루미늄 재질로 제조되는 추세이다 보니, 냉매를 전달하는 냉매 공급관(17) 및 냉매 유출관(19)은 열교환기쪽(10)에는 알루미늄 파이프(17a,19a)를 연결하고, 압축기(미도시) 쪽에서는 동파이프(17b,19b)를 연결해야 하므로, 결국 서로 다른 재질(알루미늄과 동)의 금속이 접합되어야 하는 문제가 발생되었다.The
이를 해결하기 위해 공정접합이라는 알루미늄 파이프(17a,19a)와 동 파이프(17b,19b)를 고주파 고속회전에 의해 융착시키는 방식으로 연결한 후(도 2 참조), 알루미늄 파이프(17a,19a)를 다시 열교환기(10)의 유체 통로(15)에 용접(도 3 참조)하는 후가공을 거쳐 연결하는 복잡한 양산체제가 현재 적용되고 있다.The
그런데, 상기와 같이 알루미늄 파이프(17a)와 동 파이프(19b)를 공정접합하게 되면, 서로 다른 금속재질의 융착으로 인하여 부식현상이 발생하게 되며, 그로 인해 가스 유출 등의 문제가 나타나고 있으며, 사람의 손에 의해서 알루미늄 파이프(17a,19a)를 열교환기(10)에 직접 용접하여 연결하게 됨으로써 작업자의 숙련도에 따라서 용접품질이 결정되는 문제점이 있다.
However, when the
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 내구성을 향상시키고 생산성을 향상시킬 수 있도록 개선된 열교환기 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an improved heat exchanger and a method of manufacturing the same that can improve durability and improve productivity.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기는, 열교환 매체가 유입되는 입구와 유출되는 출구를 각각 가지며 서로 이격되는 유체 통로와; 상기 유체 통로를 연결하며 서로 일정 간격으로 배치되는 다수의 튜브를 가지는 튜브유닛과; 상기 유체통로의 입구에 연결되어 열교환 매체를 공급하는 공급관; 및 상기 유체통로의 출구에 연결되어 열교환 매체를 유출시키는 유출관;을 포함하며, 상기 공급관 및 유출관의 상기 유체통로 연결부분의 외주에는 금속재질로 코팅형성된 코팅층이 형성되고, 상기 코팅층과 상기 유체통로 사이는 용접에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a heat exchanger including: a fluid passage having an inlet through which a heat exchange medium is introduced and an outlet through which a heat exchange medium flows, A tube unit having a plurality of tubes connecting the fluid passages and arranged at regular intervals from each other; A supply pipe connected to an inlet of the fluid passage to supply a heat exchange medium; And a discharge pipe connected to an outlet of the fluid passage to discharge the heat exchange medium, wherein a coating layer formed by coating a metal material is formed on an outer periphery of the fluid passage connecting portion of the supply pipe and the outlet pipe, And the passages are coupled to each other by welding.
여기서, 상기 유체통로는 알루미늄 재질로 형성되고, 상기 공급관 및 유출관은 동 재질로 형성되며, 상기 코팅층은 니켈 재질로 형성되는 것이 바람직하다.Here, the fluid passage may be formed of an aluminum material, and the supply pipe and the outflow pipe may be formed of the same material, and the coating layer may be formed of a nickel material.
또한, 상기 유체통로의 상기 공급관 및 유출관이 결합되는 결합공 주변에는 다른 부분보다 더 두껍게 형성된 보강부가 마련되는 것이 좋다.Further, it is preferable that a reinforcement portion formed to be thicker than other portions is provided around the coupling hole where the supply pipe and the discharge pipe of the fluid passage are engaged.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 열교환기 제조방법은, 다수의 튜브가 적층된 구조의 튜브유닛의 양측에 유체통로를 연통되게 연결하고, 상기 유체통로에 서로 이격된 부분에 한 쌍의 결합공을 형성하여 준비하는 단계와; 상기 한 쌍의 결합공 각각에 결합할 공급관 및 유출관의 결합부분의 외주에 금속코팅층을 형성하는 단계와; 상기 금속코팅층이 형성된 부분이 상기 결합공으로 끼워지도록 상기 공급관 및 유출관을 상기 유체통로에 가결합하는 단계와; 상기 가결합된 공급관 및 유출관의 결합부분에 용접물질을 준비하는 단계; 및 상기 용접물질이 준비되고 공급관 및 유출관이 상기 유체통로에 가결합된 상태에서 고온의 분위기를 가지는 로 내부로 삽입하여 상기 용접물질이 용융되어 상기 공급관 및 유출관과 상기 결합공의 사이로 공급되도록 하는 용접 단계; 및 상기 용접 단계 이후 로 외부로 열교환기를 배출하여 용접물질을 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a heat exchanger, comprising: connecting fluid passages to both sides of a tube unit having a structure in which a plurality of tubes are stacked, Forming a coupling hole and preparing it; Forming a metal coating layer on an outer periphery of a joint portion of a supply pipe and an outflow pipe to be coupled to each of the pair of engagement holes; Coupling the supply pipe and the outflow pipe to the fluid passage so that the portion where the metal coating layer is formed is fitted into the coupling hole; Preparing a welding material at a joint portion of the coupled supply pipe and the outlet pipe; And the welding material is prepared and inserted into the furnace having a high temperature atmosphere in a state where the supply pipe and the discharge pipe are coupled to the fluid passage so that the welding material is melted and supplied between the supply pipe and the discharge pipe and the coupling hole A welding step; And discharging the heat exchanger to the outside after the welding step to cure the welding material.
본 발명의 열교환기에 따르면, 알루미늄 재질의 유체통로에 동 재질의 공급관 및 유출관을 연결할 때, 공급관 및 유출관의 외주에 금속코팅층을 형성한 후 결합함으로써 용접에 의한 결합이 가능하며, 특히 로 내에서의 공정용접(공정접합)이 가능하게 됨으로써, 용접공정에 따른 시간을 단축하여 비용을 줄일 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.According to the heat exchanger of the present invention, when a copper pipe and a copper pipe are connected to a fluid passage of an aluminum material, a metal coating layer is formed on the outer circumference of the supply pipe and the outlet pipe, It is possible to reduce the time required for the welding process, thereby reducing the cost and improving the productivity.
또한, 용접에 공급관 및 유출관을 유체통로와 연결함으로써 일반적인 접합에 의해 연결하던 종래기술에 비하여 결합부위의 내구성을 확보할 수 있게 되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
In addition, since the welding pipe and the outlet pipe are connected to the fluid passage by welding, the durability of the joining portion can be ensured compared with the prior art, which is advantageous in that the reliability of the product can be improved.
도 1은 종래의 열교환기를 나타내 보인 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 요부를 발췌하여 보인 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기를 나타내 보인 정면도이다.
도 4b는 도 4a의 요부를 발췌하여 보인 부분 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 4b에 도시된 공급관을 유체통로에 결합하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4b에 도시된 유체통로의 다른 예를 설명하기 위한 단면도이다.1 is a view showing a conventional heat exchanger.
FIG. 2 and FIG. 3 are cross-sectional views excerpted from the main part of FIG.
4A is a front view of a heat exchanger according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4B is a partial cross-sectional view showing the essential part of FIG. 4A. FIG.
FIGS. 5 and 6 are views for explaining a process of coupling the supply pipe shown in FIG. 4B to the fluid passage.
Fig. 7 is a sectional view for explaining another example of the fluid passage shown in Fig. 4B.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 열교환기 및 그 제조방법을 자세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, a heat exchanger according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)는, 프레임 형의 튜브유닛(110)과, 튜브유닛(11)에 연통되도록 양측에 각각 설치되는 유체 통로(120)와, 공급관(130) 및 유출관(140)을 구비한다.
4A and 4B, a
상기 튜브유닛(110)은 서로 일정간격으로 적층되에 배치되는 다수의 튜브를 가지며, 튜브들 사이에는 지그재그식으로 구성된 열교환핀이 설치되어 공기와의 열교환이 이루어지도록 한다.
The
성기 유체통로(120)는 튜브유닛(110)에 서로 연통하여 열교환매체가 이동되도록 대략 원형 파이프 형상을 가지며, 튜브유닛(110)의 상부 및 하부 각각에 연결된다. 이러한 유체통로(120) 및 튜브유닛(110)은 열전도성이 좋은 알루미늄 재질로 형성된다.The
한 쌍의 유체통로(120) 중 어느 하나에는 열교환 매체 공급관(130) 및 유출관(140)이 연결된다. 상기 공급관(130) 및 유출관(140)은 동 재질로 형성되며, 도 4a에 도시된 바와 같이, 그 단부가 유체통로(120) 내부로 삽입된 상태에서 용접에 의해 결합된다. 여기서, 상기 공급관(130) 및 유출관(140) 각각은 유체통로(120)에 연결되는 위치만 다를 뿐, 서로 동일한 방법 및 동일한 연결구성을 가지므로, 공급관(130)을 예로 들어 설명하기로 한다.The heat exchange
상기 공급관(130)은 공급관 본체(131)와, 공급관 본체(131)의 유체통로(120) 내부로 연결되어 결합되는 부분의 외주에 공급관 본체(131)와는 다른 재질이면서 알루미늄 재질과는 친밀한 금속재질로 코팅형성된 금속코팅층(132)을 갖는다. 바람직하게는 상기 금속코팅층(132)은 니켈(Ni) 재질로 형성되는 것이 좋다. 공급관 본체(131)의 전체 길이 중에서 유체통로(120)와 연결되는 부분의 외주면에만 소정 두께(10 내지 25 UF정도)로 금속재질 즉, 니켈로 코팅한 금속코팅층(132)을 마련함으로써, 추후에 용접에 공급관 본체(110)와 유체통로(120)를 견고하고 용이하게 공정접합할 수 있게 된다. 즉, 동 재질의 공급관 본체(131)의 유체통로(120)와 연결되는 단부 쪽의 외주에 니켈 등과 같이 알루미늄 재질과 친밀한 금속재질로 코팅 형성한 금속코팅층(132)을 형성함으로써, 토치용접이 로 내부에서 이루어지는 공정용접(공정접합)이 가능하게 되고, 용접을 통해 공급관(130)을 유체통로(120)와 보다 견고하게 결합할 수 있게 된다.
The
상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기(100)의 제조방법에 대해 자세히 설명하기로 한다.The method of manufacturing the
먼저, 공급관(130) 및 유출관(140)을 연결하기에 앞서 튜브유닛(110)과 유체통로(120)를 먼저 조립하고, 유체통로(120)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 공급관(130)을 연결하기 위한 결합공(121)을 형성한다. 여기서 상기 결합공(121)은 유체통로(120)로 열교환 매체가 유입되는 입구와 외부로 유출되는 출구의 역할을 하게 되며, 이러한 입구 및 출구 즉, 결합공(121)에 공급관(130) 및 유출관(140)이 결합되어 연통된다.
First, the
그리고 결합공(121)에 결합할 공급관(130) 및 유출관(140)의 연결부분의 외주면을 니켈 등의 금속재질로 코팅처리하여 금속코팅층(132)을 형성한다.The
그리고나서 금속코팅층(132)이 형성된 공급관(130) 및 유출관(140)을 결합공(121)에 끼워 넣는다. 그리고 도 6에 도시된 바와 같이, 공급관(130) 및 유출관(140)과 유체통로(120)와의 연결부분에 400 내지 500℃의 용융온도의 특성을 가지는 알루미늄 용접봉(150)을 설치한다. 물론, 상기 용접봉(150) 이외에도 튜브유닛(110)와 유체통로(120)의 표면에는 알루미늄 재질의 용접액이 미리 공급될 수 있다.
Then, the
상기와 같이 금속코팅층(132)을 가지는 공급관(130) 및 유출관(140)을 유체통로(120)의 결합공(121)에 끼워넣고, 용접봉(150)을 가 장착한 상태에서, 고온의 분위기 환경을 제공하는 로 내부에 소정 시간 방치하게 되면, 용접봉(150) 또는 용접액이 용융되어 공급관(130)과 결합공(121) 사이의 틈으로 공급되어 자연스럽게 용접 결합되고, 로 외부로 열교환기(100)를 빼내서 냉각시키면, 용융되었던 용접재질이 굳어지면서 공급관(130)과 유체통로(120)가 도 4a와 같이 견고하게 용접 결합될 수 있게 된다. 즉, 용융된 뒤 굳어진 용접부위(135)에 의해 공급관(130)의 금속코팅층(132)과 유체통로(120)가 견고하게 용접결합될 수 있게 되어 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있음은 물론, 토치용접 뿐만 아니라 브레이징(Brazing)로(爐)를 통한 용접작업이 이루어짐으로써, 열교환기의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있게 된다.
The
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 유체통로(120)의 결합공(121) 주변은 다른 부분보다 더 두껍게 형성된 보강부(123)가 마련될 수도 있다. 이와 같이, 보강부(123)를 더 형성함으로써, 유체통로(120)에 공급관(130) 및 유출관(140)을 연결할 때, 접합면적 즉, 용접면적을 넓힐 수 있게 되어, 공급관(130) 및 유출관(140)을 안정적으로 결합할 수 있게 된다.
7, the reinforcing portion 123 formed around the
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Those skilled in the art will readily appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.
100..열교환기 11..튜브유닛
120..유체통로 130..공급관
140..유출관100 .. heat exchanger 11. tube unit
120 ..
140 .. Outflow tube
Claims (6)
상기 유체 통로를 연결하며 서로 일정 간격으로 배치되는 다수의 튜브를 가지는 튜브유닛과;
상기 유체통로의 입구에 연결되어 열교환 매체를 공급하는 공급관; 및
상기 유체통로의 출구에 연결되어 열교환 매체를 유출시키는 유출관;을 포함하며,
상기 공급관 및 유출관의 상기 유체통로 연결부분의 외주에는 금속재질로 코팅형성된 코팅층이 형성되고, 상기 코팅층과 상기 유체통로 사이는 용접에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 열교환기.A fluid passage having an inlet through which the heat exchange medium is introduced and an outlet through which the heat exchange medium flows, the fluid passages being spaced apart from each other;
A tube unit having a plurality of tubes connecting the fluid passages and arranged at regular intervals from each other;
A supply pipe connected to an inlet of the fluid passage to supply a heat exchange medium; And
And an outflow pipe connected to the outlet of the fluid passage for discharging the heat exchange medium,
Wherein a coating layer formed of a metal material is formed on an outer periphery of the fluid passage connecting portion of the supply pipe and the outlet pipe, and the coating layer and the fluid passage are welded to each other.
상기 유체통로는 알루미늄 재질로 형성되고, 상기 공급관 및 유출관은 동 재질로 형성되며, 상기 코팅층은 니켈 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.The method according to claim 1,
Wherein the fluid passage is formed of an aluminum material, the supply pipe and the discharge pipe are formed of the same material, and the coating layer is formed of a nickel material.
상기 유체통로의 상기 공급관 및 유출관이 결합되는 결합공 주변에는 다른 부분보다 더 두껍게 형성된 보강부가 마련되는 것을 특징으로 하는 열교환기.3. The method of claim 2,
Wherein a reinforcing portion formed to be thicker than other portions is provided around the coupling hole of the fluid passage to which the supply pipe and the outlet pipe are coupled.
상기 한 쌍의 결합공 각각에 결합할 공급관 및 유출관의 결합부분의 외주에 금속코팅층을 형성하는 단계와;
상기 금속코팅층이 형성된 부분이 상기 결합공으로 끼워지도록 상기 공급관 및 유출관을 상기 유체통로에 가결합하는 단계와;
상기 가결합된 공급관 및 유출관의 결합부분에 용접물질을 준비하는 단계; 및
상기 용접물질이 준비되고 공급관 및 유출관이 상기 유체통로에 가결합된 상태에서 고온의 분위기를 가지는 로 내부로 삽입하여 상기 용접물질이 용융되어 상기 공급관 및 유출관과 상기 결합공의 사이로 공급되도록 하는 용접 단계; 및
상기 용접 단계 이후 로 외부로 열교환기를 배출하여 용접물질을 경화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.Preparing a fluid passage communicatingly connected to both sides of a tube unit having a structure in which a plurality of tubes are stacked, and forming a pair of coupling holes in the fluid passage at mutually spaced portions;
Forming a metal coating layer on an outer periphery of a joint portion of a supply pipe and an outflow pipe to be coupled to each of the pair of engagement holes;
Coupling the supply pipe and the outflow pipe to the fluid passage so that the portion where the metal coating layer is formed is fitted into the coupling hole;
Preparing a welding material at a joint portion of the coupled supply pipe and the outlet pipe; And
The welding material is prepared and inserted into a furnace having a high temperature atmosphere in a state where a supply pipe and an outlet pipe are coupled to the fluid passage so that the welding material is melted and supplied between the supply pipe and the outflow pipe and the coupling hole Welding step; And
And discharging the heat exchanger to the outside after the welding step to cure the welding material.
상기 유체통로는 알루미늄 재질이고, 상기 공급관 및 유출관은 동 재질이고, 상기 코팅층은 니켈 재질인 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the fluid passage is made of aluminum, the supply pipe and the outlet pipe are made of the same material, and the coating layer is made of nickel.
상기 유체통로의 상기 결합공 주위에는 두께를 다른 부분보다 더 두껍게 형성한 보강부가 마련되는 것을 특징으로 하는 열교환기 제조방법.6. The method of claim 5,
Wherein a reinforcing portion having a thickness greater than the other portion is provided around the coupling hole of the fluid passage.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |