KR20160129144A - 다열의 판재를 이용한 수로부 구조를 갖는 열교환기 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기의 내부에 동 재질의 파이프 간격보다 매우 조밀하게 배치되는 파이프가 사용되는 다열의 판재를 이용한 수로부 구조를 갖는 열 교환기 및 그 제조방법에 관한 것으로, 파이프의 양 단에서 밴딩 파이프 또는 드로잉(drawing)을 갖는 프레스 구조의 수로부를 사용하지 않고도 유로를 상호 통하여지게 연결할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 유로(12a)가 형성되며 포밍 홈(12b)에 의해 일체화되는 복수 매의 판재(12)와, 상기 판재(12)의 최외측에 위치되어 포밍 홈(12b)이 억지 끼움되는 피어싱 홀(13a)을 갖는 측판(13)과, 상기 판재(12) 및 측판(13)을 일체화하는 브레이징수단으로 수로부(10)를 구성하여 수로부를 구성하는 판재(12)의 유로(12a)의 내부에 파이프(11)가 위치되게 수로부(10)를 열교환기의 하우징(14)에 브레이징한 것을 특징으로 한다.

Description

다열의 판재를 이용한 수로부 구조를 갖는 열교환기 및 그 제조방법{Heat Exchanger with Watercourse Part Structure Using Multifid Plate and the Method of Manufacturing Thereof}

본 발명은 열교환기의 내부에 동 재질의 파이프 간격보다 매우 조밀하게 배치되는 파이프가 사용되는 열교환기에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 파이프의 양 단에서 밴딩 파이프 또는 드로잉(drawing)을 갖는 프레스 구조의 수로부를 사용하지 않고도 유로를 상호 통하여지게 연결하는 다열의 판재를 이용한 수로부 구조를 갖는 열 교환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 가스 보일러에서 난방수와 급탕수 사이의 열 교환은 하나의 통로를 형성하여 난방수를 이동시키고, 상기 난방수와 혼합되지 않도록 또 다른 통로를 형성하여 급탕수를 이동시켜, 난방수와 급탕수 사이의 온도 차이에 의한 열전달의 효과를 이용하였다.

또한, 열교환기의 구성은 현열을 흡수하는 주 열교환기에 열전도율이 높은 동재질의 파이프를 사용하고, 배기가스 중에 포함된 수증기의 잠열을 흡수하여 열효율을 상승시키는 부 열교환기는 응축수에 의한 부식방지를 위해 내식성이 있는 스테인레스재질의 파이프를 이용하여 제작하여 사용하고 있다.

도 1은 종래의 일 실시예를 나타낸 사진으로써, 복수 개 배치되는 파이프(1)의 양단을 밴딩 파이프(2)를 용접 고정하여 유로를 형성하도록 되어 있다.

그러나 이러한 경우에는 밴딩 파이프(2)의 곡률이 작아 급격한 밴딩이 필요하므로 제조에 어려움이 있었을 뿐만 아니라 급격한 밴딩 구간인 최대 연신구간에서는 재료의 살 두께가 최대한 얇아지게 되므로 밴딩 파이프의 두께를 두껍게 설계하여야만 되었으나, 원가를 절감하기 위해 최대 연신구간의 두께를 일반 두께와 동일하게 설계하면 최대 연신구간에서의 두께가 얇아져 부식에 따른 누수가 발생되는 치명적인 결함이 있었다.

따라서 상기한 문제점을 개선할 목적으로 새로운 타입의 열 교환기가 개발되었다.

도 2 및 도 3은 종래의 다른 실시예로 비대칭과 불규칙한 드로잉을 갖는 프레스 구조의 수로부를 나타낸 사진으로써, 부 열교환기의 파이프(1a)인 경우, 원형파이프보다 타원형 파이프 또는 플랫 파이프(flat pipe)를 더 많이 사용하는데, 이러한 특수한 파이프의 경우는 확관이나 밴딩이 어려울 뿐만 아니라 설령 밴딩을 하더라도 치수안정성이 확연히 떨어지게 된다.

따라서 파이프(1a)의 양단에서 드로잉된 측판(3)을 이용하여 유로를 형성할 때, 좁은 파이프(1a) 간에 수로부를 형성하기 위해서는 충분한 드로잉 구간을 확보하는 데 많은 어려움이 있었다.

즉, 측판(3) 쪽에 드로잉을 형성하여 드로잉된 자켓부분을 용접할 때 그 공간이 좁아 용접불량이 많이 발생되는 문제점이 발생되었다.

또, 측판(3)에 드로잉을 하지 않고, 측판(3)과 동일한 사이즈의 드로잉 수로부 형상이 구비된 프레스물을 측판(3)에 연결할 때에도 좁은 파이프(1a) 간격 때문에 용접부위가 좁아 변형으로 인해 누수가 발생되는 문제점이 발생되었다.

이러한 측판(3)과 드로잉된 측판의 용접부위에서는 라운드 구간이 존재함으로써, 내수압에는 더욱 취약하였고, 접합 부위에는 레이저 용접한 부분에 다시 2중으로 브레이징(brazing)을 실시하여야 하는 제조적 손실 및 불리한 점이 있었다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-0386717호(2003.05.26.등록)

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 안출한 것으로써, 파이프의 양단에 유로 및 포밍 홈이 형성된 복수 매의 판재 및 측판이 일체화된 수로부를 브레이징하여 밴딩 파이프 또는 드로잉된 측판을 브레이징하지 않고도 유로를 형성할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 유로가 형성되며 포밍 홈에 의해 일체화되는 복수 매의 판재와, 상기 판재의 최외측에 위치되어 포밍 홈이 억지 끼움되는 피어싱 홀을 갖는 측판과, 상기 판재 및 측판을 일체화하는 브레이징수단으로 수로부를 구성하여 상기 수로부를 구성하는 판재의 유로 내부에 파이프가 위치되게 수로부를 열교환기의 하우징에 브레이징한 것을 특징으로 하는 다열의 판재를 이용한 수로부 구조를 갖는 열교환기가 제공된다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 복수 매의 판재에 유로 및 포밍 홈을 형성하는 단계와, 유로 및 포밍 홈이 형성된 판재를 복수 매 적층함과 동시에 최외측에 포밍 홈과 일치되는 피어싱 홀을 갖는 측판을 적층시키고 프레싱하는 단계와, 적층된 이들을 브레이징하여 수로부를 일체화하는 단계와, 상기 수로부를 구성하는 판재의 유로 내부에 파이프의 양단이 위치되도록 한 상태에서 수로부를 열교환기 하우징에 브레이징하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 다열의 판재를 이용한 수로부 구조를 갖는 열교환기 제조방법이 제공된다.

본 발명은 프레싱에 의해 판재에 복잡한 유로를 형성할 수 있음은 물론이고 복수 매의 판재를 적층함에 따라 수로부에 유로가 형성됨으로써, 압력손실의 조절이 용이해지게 됨은 물론이고 동판 또는 크레드 메탈(스테인레스 + 구리)을 이용하여 복수 매의 판재를 브레이징하므로 별도의 용재와 용가재가 필요 없게 되는 효과가 있다.

또한, 복수 매의 판재 및 측판을 포밍 홈 및 피어싱 홀에 의해 일체화하므로 상, 하면의 평탄도를 정확하게 유지시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래의 일 실시예를 나타낸 사진
도 2 및 도 3은 종래의 다른 실시예로 비대칭과 불규칙한 드로잉을 갖는 프레스 구조의 수로부를 나타낸 사진
도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 분해 사시도
도 6은 본 발명의 판재 및 측판을 나타낸 사시도
도 7은 본 발명의 열교환기 하우징에 수로부가 브레이징된 상태를 일부 단면으로 나타낸 사시도
도 8은 도 7의 요부 평면도
도 9는 본 발명의 제조방법을 설명하기 위한 플로우챠트

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 분해 사시도이고 도 6은 본 발명의 판재 및 측판을 나타낸 사시도이며 도 8은 도 7의 요부 평면도로써, 본 발명은 복수 매의 판재(12)에 원하는 형태의 유로(12a) 및 포밍 홈(12b)이 프레싱되어 형성되어 있고 상기 판재(12)의 최외측에는 판재(12)에 형성된 포밍 홈(12b)이 억지 끼움되는 피어싱 홀(13a)을 갖는 측판(13)이 위치되어 이들이 상호 적층된 상태에서 프레싱됨에 따라 일체화된 다음 브레이징수단에 의해 수로부(10)를 구성하도록 되어 있으며 상기 수로부(10)를 구성하는 판재(12)에 형성된 유로(12a)의 내부에는 파이프(11)가 위치되도록 수로부(10)를 열교환기의 하우징(14)에 밀착시켜 브레이징하도록 되어 있다.

상기 복수 매 적층되는 판재(12)에는 포밍 홈(12b)이 형성되어 있어 유로(12a) 및 포밍 홈(12b)이 형성된 복수 매의 판재(12) 및 측판(13)을 차례로 적층시킨 상태에서 프레싱하여 이들을 일체화함에 따라 수로부(10)의 상, 하면이 평탄면을 갖는다.

상기 수로부(10)는 브레이징수단에 의해 기밀을 유지하는 데, 판재(12)의 일 측에 동판이 코팅된 크레드 메탈(스테인레스 + 구리)를 이용하거나, 도 5에 나타낸 바와 같이 판재(12)의 일 측으로 판재(12)에 형성된 유로(12a) 및 포밍 홈(12b)과 동일한 형태의 유로 및 포밍 홈이 형성된 동판(15)을 위치시켜 브레이징함에 따라 기밀이 유지되도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 9는 본 발명의 제조방법을 설명하기 위한 플로우챠트로써, 복수 매의 판재(12)에 프레스를 이용하여 원하는 형태의 유로(12a) 및 포밍 홈(12b)을 형성하는 단계를 실시하게 된다(S100).

상기 각 판재(12)에 유로(12a) 및 포밍 홈(12b)이 형성되고 나면 상기 판재(12)를 복수 매 적층함과 동시에 최외측에 측판(13)을 위치시키는 데 상기 측판(13)에는 포밍 홈(12b)과 일치되는 피어싱 홀(13a)이 형성되어 있다.

상기 각 판재(12)에 형성되는 포밍 홈(12b) 및 측판(13)에 형성된 피어싱 홀(13a)은 상호 억지끼움이 가능하도록 프레스의 펀치와 다이(도시는 생략함)의 클리어런스(clearance)를 제로에 가깝게 관리하여 복수 매의 판재(12)에 측판(13)을 적층시키고 프레싱함에 따라 이들이 상호 기계적으로 접합된다(S200).

그 후, 적층된 이들을 브레이징(brazing)하여 기밀이 유지되게 수로부(10)를 일체화하는 단계를 실시하게 된다(S300).

이와 같이 상기 복수 매의 판재(12) 및 측판(13)을 브레이징하는 단계에서 판재(12)의 일 측에 동판이 코팅된 크레드 메탈(스테인레스 + 구리)을 활용하거나, 도 5에 나타낸 바와 같이 판재(12)의 사이에 스테인레스에 형성된 유로(12a) 및 포밍 홈(12b)과 동일한 유로 및 포밍 홈이 형성된 동판(15)을 위치시켜 브레이징할 수도 있음은 이해 가능한 것이다.

상기 수로부(10)가 완성되고 나면 상기 수로부(10)를 구성하는 판재(12)의 유로(12a) 내부에 도 8과 같이 파이프(11)의 양단이 위치되도록 한 상태에서 수로부(10)를 열교환기 하우징(14)에 브레이징함에 따라 본 발명이 완성되는 것이다(S400).

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 수로부 11 : 파이프
12 : 판재 12a : 유로
12b : 포밍 홈 13 : 측판
13a : 피어싱 홀 14 : 열교환기 하우징
15 : 동판

Claims (6)

1. 유로(12a)가 형성되며 포밍 홈(12b)에 의해 일체화되는 복수 매의 판재(12)와, 상기 판재(12)의 최외측에 위치되어 포밍 홈(12b)이 억지 끼움되는 피어싱 홀(13a)을 갖는 측판(13)과, 상기 판재(12) 및 측판(13)을 일체화하는 브레이징수단으로 수로부(10)를 구성하여 수로부를 구성하는 판재(12)의 유로(12a)의 내부에 파이프(11)가 위치되게 수로부(10)를 열교환기의 하우징(14)에 브레이징한 것을 특징으로 하는 다열의 판재를 이용한 수로부 구조를 갖는 열교환기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 브레이징수단은 판재(12)의 일 측에 동판이 코팅된 크레드 메탈인 것을 특징으로 하는 다열의 판재를 이용한 수로부 구조를 갖는 열교환기.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 브레이징수단은 판재(12)의 일 측에 위치하며 판재(12)에 형성된 유로(12a) 및 포밍 홈(12b)과 동일한 유로 및 포밍 홈이 형성된 동판(15)인 것을 특징으로 하는 다열의 판재를 이용한 수로부 구조를 갖는 열교환기.
   
4. 복수 매의 판재(12)에 유로(12a) 및 포밍 홈(12b)을 형성하는 단계와, 유로(12a) 및 포밍 홈(12b)이 형성된 판재(12)를 복수 매 적층함과 동시에 최외측에 포밍 홈(12b)과 일치되는 피어싱 홀(13a)을 갖는 측판(13)을 적층시키고 프레싱하는 단계와, 적층된 이들을 브레이징하여 수로부(10)를 일체화하는 단계와, 상기 수로부(10)를 구성하는 판재(12)의 유로(12a) 내부에 파이프(11)의 양단이 위치되도록 한 상태에서 수로부(10)를 열교환기 하우징(14)에 브레이징하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 다열의 판재를 이용한 수로부 구조를 갖는 열교환기 제조방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 복수 매의 판재(12) 및 측판(13)을 브레이징하는 단계에서 판재(12)의 일 측에 동판이 코팅된 크레드 메탈을 활용하는 것을 특징으로 하는 다열의 판재를 이용한 수로부 구조를 갖는 열교환기 제조방법.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 복수 매의 판재(12) 및 측판(13)을 브레이징하는 단계에서 판재(12)의 사이에 유로 및 포밍 홈이 형성된 동판(15)을 위치시켜 브레이징하는 것을 특징으로 하는 다열의 판재를 이용한 수로부 구조를 갖는 열교환기 제조방법.

Images