WO2016056746A1 - 열교환기의 제조방법 - Google Patents

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WO2016056746A1
WO2016056746A1 PCT/KR2015/008916 KR2015008916W WO2016056746A1 WO 2016056746 A1 WO2016056746 A1 WO 2016056746A1 KR 2015008916 W KR2015008916 W KR 2015008916W WO 2016056746 A1 WO2016056746 A1 WO 2016056746A1
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brazing
brazing rod
header
receiving groove
heat exchanger
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PCT/KR2015/008916
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정기석
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주식회사 해송엔지니어링
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/06—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints
    • F28F9/14—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by dismountable joints by force-joining
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a heat exchanger for cooling a fluid, such as cooling water or oil, and more particularly, a heat exchange that can improve the bonding strength and airtightness by joining the core header and the upper and lower tanks with a brazing rod. It relates to a method for producing a group.
  • the temperature of the combustion gas in the combustion chamber reaches 2000 ° C. or more, and heat of the combustion gas is conducted to a cylinder, a cylinder head, a piston, a valve, and the like.
  • the radiator includes an upper tank having an inlet formed with an inlet for cooling water, a lower tank having a drainage port, and a radiator core for cooling the coolant introduced from the upper tank by external air flowing orthogonal to the cooling water.
  • the conventional radiator first assembled each component of the radiator core and completed through brazing welding, and then joined the upper and lower tanks to the radiator cores, and joined pipes for supplying and discharging cooling water to the upper and lower tanks. It is manufactured by working individually.
  • the bonding between the tank and the radiator and the pipe to each tank in the above process is made through the brazing welding or TIG (Tungsten Inert Gas) welding.
  • TIG Tungsten Inert Gas
  • the arc and the molten part are shielded with an inert gas such as argon (Ar) or helium (He) in a torch using a tungsten rod as an electrode to block the ingress of oxygen and nitrogen in the atmosphere, while It is a method of generating arc and melting the base metal and filler metal by the heat and welding.
  • an inert gas such as argon (Ar) or helium (He)
  • the TIG welding is easy to adjust the welding heat input has a very good advantage for thin plate welding, it is mainly used for joining the upper and lower tanks to the radiator core.
  • the joining of the radiator core and the upper and lower tanks through TIG welding has a disadvantage in that the welding speed is relatively slow and expensive compared to other welding methods.
  • the upper and lower tanks are composed of a clad aluminum alloy material to the radiator core, and joined by brazing welding, the process is simplified compared to TIG welding, but there is a problem that the bonding strength is lowered.
  • an object of the present invention is to form the insertion portion and the brazing rod insertion grooves at the ends of the upper and lower tanks, the brazing rod and the clad together the upper and lower tanks Since the header is closely bonded, the bonding strength and airtightness are improved compared to the conventional clad aluminum alloy, and a method of manufacturing a heat exchanger capable of reducing time and cost compared to the conventional Tig welding method is provided.
  • the manufacturing method of the heat exchanger includes an upper tank; A lower tank spaced apart from the upper tank; A method of manufacturing a heat exchanger comprising: providing a top and bottom tanks, comprising: a pair of headers coupled to the top and bottom tanks and a core disposed between the pair of headers; Providing the cores having headers formed at both sides thereof; Providing inserting portions into which both ends of the header are inserted in the upper and lower tanks, respectively, and forming a brazing rod receiving groove in the inserting portion; Inserting a brazing rod into the brazing rod receiving groove; Inserting an end of the header into the insertion part to temporarily couple the upper and lower tanks to the core; And joining the upper and lower tanks and the header by heating the core coupled to the upper and lower tanks in a brazing furnace.
  • the method of manufacturing a heat exchanger according to the present invention further comprises the step of forming a cladding layer on the inner surface of the insert portion or the outer surface of the header end before the upper and lower tanks and the core is temporarily coupled. .
  • the brazing is performed in a state in which the outer side of the insert is compressed in order to reduce the gap between the insert and the header.
  • the insertion portion of the heat exchanger according to the present invention is characterized by consisting of a bottom portion, a skirt portion bent at both sides of the bottom portion.
  • brazing rod receiving groove of the heat exchanger is characterized in that it is formed on the side of the bottom portion or skirt portion, or formed in the corner between the bottom portion and the skirt portion.
  • the brazing rod receiving groove of the heat exchanger is a receiving portion accommodating a brazing rod, a fixing projection for fixing the brazing rod, the opening in communication with the receiving portion and the brazing rod molten during brazing is discharged Characterized in that consists of.
  • the insertion portion of the heat exchanger according to the present invention is composed of a bottom portion, the upper skirt portion and the lower skirt portion bent at both sides of the bottom portion, the brazing rod receiving groove is the side of the upper skirt portion or the upper skirt portion and the bottom portion A first brazing rod receiving groove formed at an upper edge contacted with the first brazing rod receiving groove; And a second brazing rod receiving groove formed at at least one of a side of the bottom portion, a side of the lower skirt portion, and a lower edge of the bottom portion and the bottom skirt portion.
  • the brazing rod and the clad together the upper, lower tank and the header closely Since the bonding strength and airtightness is improved compared to the conventional clad aluminum alloy, there is an effect that can reduce the time and cost compared to the conventional Tig welding method.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a heat exchanger according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the header and the upper and lower tanks of the present invention are coupled.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view showing a state in which one brazing rod accommodation groove is formed in the insertion portion of the present invention
  • FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating a state in which a plurality of brazing rod accommodation grooves are formed in the insertion portion of the present invention.
  • FIG. 4A corresponds to FIG. 3A and is a perspective view illustrating a state in which one brazing rod is inserted into a receiving groove of the present invention.
  • FIG. 4B is a perspective view illustrating a state in which a plurality of brazing rods are inserted into the receiving groove of the present invention, corresponding to FIG. 3B.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the upper and lower tanks and the header of the present invention is coupled.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the insert of the present invention is compressed.
  • FIG. 7A and 7B are a perspective view and a cross-sectional view illustrating a state in which a header coupled to upper and lower tanks of the present invention is brazed.
  • brazing rod receiving groove 116 receiving portion
  • brazing rod 121 cladding layer
  • tank sealing cap Z jig device
  • the heat exchanger 100 includes an upper tank 110, a lower tank 110a spaced apart from the upper tank 110, and the upper and lower tanks ( And a core 130 disposed between the pair of headers 131 and the pair of headers 131 respectively coupled to 110 and 110a.
  • the upper tank 110 is formed with an inlet through which the heated fluid flows.
  • the lower tank 110a is formed with an outlet through which the fluid that is cooled through the upper tank 110 and passed through the core 130 is discharged.
  • the fluid is not particularly limited and may be exemplified as water or oil.
  • Inlet and outlet outlets 151 and 153 are connected to the inlet and outlet, respectively.
  • the core 130 has a structure in which fluid can flow between a pair of headers 131 disposed to be spaced apart from each other, and the structure of the core 130 is not particularly limited. And since the structure of the core is presented in Republic of Korea Patent Application Publication No. 10-2013-0101743, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2013-0117421 and Republic of Korea Patent Registration No. 10-1374925, detailed description thereof will be omitted.
  • the header 131 is joined to the upper and lower tanks 110 and 110a by brazing, respectively.
  • the header 131 may be made of an aluminum alloy having a cladding layer formed on the surface thereof.
  • a U-shaped inserting portion 111 into which both ends of the header 131 are inserted into the upper and lower tanks 110 and 110a is provided. And a brazing rod receiving groove 115 into which the brazing rod is inserted is formed in the insertion portion 111.
  • the manufacturing method of the heat exchanger according to the present invention can be largely made of steps S1 to S6.
  • steps S1 and S2 are provided with upper and lower tanks 110 and 110a and a core 130.
  • the upper and lower tanks 110 and 110a may each have a semi-cylindrical shape and may be extruded.
  • Headers 131 are formed at both sides of the core 130, and the header 131 is formed in a shape corresponding to the upper and lower tanks 110 and 110a and may be press-molded.
  • the upper and lower tanks 110 and 110a or the header 131 may be made of a metal or an alloy. Referring to FIG. 5, a clad cladding layer 121 may be formed on a surface of the header 131.
  • the clad layer 121 has a lower melting point than the metal or alloy and is melted when brazing.
  • the upper and lower tanks 110 and 110a, the header 131 and the cladding layer may be made of aluminum alloy, and the aluminum alloy constituting the cladding layer may include the upper and lower tanks 110 and 110a and the header 131. It has a lower melting point than the aluminum alloy. Therefore, in the brazing furnace to be described later, the upper and lower tanks 110 and 110a and the header 131 are heated to a temperature at which only the clad layer 121 can be melted without melting. The clad layer 121 is bonded to the upper and lower tanks and the header while melting in the brazing furnace.
  • the upper and lower tanks 110 and 110a respectively include insertion portions 111 into which both ends of the header 131 are inserted, and the insertion portions 111 are provided inside the S3 step. It is a step of forming the brazing rod receiving groove 115.
  • the insertion part 111 is composed of a bottom part 112 and a skirt part 113 bent at both sides of the bottom part 112, and may have an approximately ⁇ shape.
  • the brazing rod receiving groove 115 may be formed in the corner between the bottom 112 and the skirt 113, as shown in (a) of Figure 3a, (b), ( As shown in c), it may be formed on the sides of the skirt portion 113 or the bottom portion 112.
  • the brazing rod receiving groove 115 may include a receiving portion 116, an opening 117, and a fixing protrusion 118.
  • the accommodating part 116 is recessed in the inner surface of the insertion part 111 to accommodate the brazing rod 120, and may have a circular or rectangular cross section.
  • the opening 117 is formed at one side of the receiving portion 116 so that the molten brazing rod 120 is discharged into a gap between the insertion portion 111 and the header, and the fixing protrusion 118 is brazing the
  • the rod 120 is formed at intervals narrower than the diameter of the brazing rod 120 on both sides of the opening 117 so as not to escape from the receiving portion 116.
  • a plurality of brazing rod accommodation grooves may be formed in the insertion portion 111.
  • the first brazing rod accommodation groove 115 and the second brazing rod accommodation groove 115a may be formed. This can be formed.
  • the brazing rod 120 is inserted into each brazing rod receiving groove (115, 115a).
  • the first brazing rod receiving groove 115 is formed in at least one of the upper edges of the upper skirt portion 113, the upper skirt portion 113, and the bottom portion 112, and the second brazing rod receiving groove ( 115a is formed in at least one of a bottom portion 112, the lower skirt portion 113a, and a lower edge where the bottom portion 112 and the lower skirt portion 113a are in contact with each other.
  • the first brazing rod accommodation groove 115 is formed at an upper edge where the upper skirt portion 113 and the bottom portion 112 are in contact, and the second brazing rod accommodation groove 115a is bottomed. It may be formed at the lower edge that the portion 112 and the lower skirt portion 113a contact.
  • the first brazing rod receiving groove 115 may be formed in the upper skirt portion 113, and the second brazing rod receiving groove 115a may be formed in the bottom portion 112.
  • the first brazing rod receiving groove 115 is formed in the upper skirt portion 113, and the second brazing rod receiving groove 115a includes the bottom portion 112 and the lower skirt portion 113a. ) May be formed at the lower edges in contact with each other.
  • the step S4 is a step of inserting the brazing rod 120 into the brazing rod receiving groove 115.
  • the upper and lower tanks 110 and 110a and the core 130 are temporarily coupled by inserting an end of the header 131 into the insertion part 111.
  • the upper and lower tanks 110 and 110a and the core 130 are temporarily coupled by inserting end portions of the header 131 into the insertion portion 111. And one end of the upper and lower tanks (110, 110a) is coupled to the inlet pipe 151, the outlet pipe 153, the other end is coupled to the tank sealing stopper (155).
  • a gap is formed between the insertion part 111 and the end of the header 131, as shown in FIG. 6 to minimize the gap.
  • the outside of the insertion portion 111 is pressed by the jig Z.
  • the core 130 coupled to the upper and lower tanks 110 and 110a is put into a brazing furnace B and heated to heat the upper and lower tanks 110 and 110a.
  • the header 131 is bonded.
  • the cladding layer 121 formed on the brazing rod 120 and the header 131 accommodated in the brazing rod receiving groove 115 is melted and fused integrally.
  • the brazing rod 120 is melted together with the cladding layer 121, and they are inserted by the capillary phenomenon.
  • the header 131 and the inserting portion 111 are closely joined while moving toward the skirt portion 113 and the bottom portion 112 by riding on the inner surface and the header 131.
  • the brazing rod insertion groove is formed in the insertion portion and the brazing rod is brazed to closely connect the upper and lower tanks and the header, the bonding strength and the airtightness are improved compared to the conventional clad aluminum alloy, and the conventional Tig welding method Compared to the above, there is an advantage of reducing time and cost.
  • the invention can be applied to the manufacture of heat exchangers for cooling a fluid such as cooling water or oil.

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Abstract

본 발명은 냉각수 또는 오일과 같은 유체를 냉각시키는 열교환기의 제조방법 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코어의 헤더와 상,하부탱브를 브레이징로드로 접합하여 접합강도와 기밀성을 향상시킬 수 있는 열교환기의 제조방법에 관한 것이다.

Description

열교환기의 제조방법
본 발명은 냉각수 또는 오일과 같은 유체를 냉각시키는 열교환기의 제조방법 에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 코어의 헤더와 상,하부탱브를 브레이징로드로 접합하여 접합강도와 기밀성을 향상시킬 수 있는 열교환기의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박 또는 자동차 등의 엔진을 구동함에 있어, 연소실 안의 연소가스의 온도는 2000℃ 이상에 이르고, 이 연소가스의 열이 실린더, 실린더 헤드, 피스톤, 밸브 등에 전도된다.
이러한 부분의 온도가 과도하게 높아지면 부품 재료의 강도가 저하되어 고장이 생기거나 수명이 단축되고, 연소상태가 나빠져 노킹이나 조기 점화가 발생하며 그 결과 엔진의 출력이 저하된다.
또, 냉각이 불완전한 상태에서는 실린더 벽의 유막이 끊기는 등의 윤활기능의 저하와 냉각수의 변질 등으로 이상마모, 눌러 붙는 등 고장의 원인이 된다. 반대로 지나치게 냉각되면 연소에서 발생한 열량 가운데 냉각으로 손실되는 열량이 크기 때문에, 엔진의 열효율이 낮아지고 연료 소비량의 증가하는 등의 문제가 생기므로 엔진의 온도를 알맞게 유지해주어야 한다. 이와 같이 엔진을 통과하며 가열된 냉각수는 라디에이터라 불리우는 열교환기를 통해 적정한 수준으로 냉각시켜야 한다.
이러한 라디에이터는 냉각수가 유입되는 유입구가 형성된 상부탱크와, 배수구가 형성된 하부탱크와, 상부탱크로부터 유입된 냉각수를 이 냉각수와 직교 유동하는 외부공기에 의해 냉각시키는 라디에이터 코어를 포함하여 구성된다.
한편, 종래의 라디에이터는 가장 먼저 라디에이터 코어의 각 구성을 조립하여 브레이징 용접을 통해 완성한 후 이 라디에이터 코어에 상,하부탱크를 접합하고, 상,하부탱크에 냉각수를 공급하고 배출시키기 위한 파이프 등을 접합하는 과정을 개별적으로 작업하여 제조된다.
이때, 상기의 과정에서 각 탱크와 라디에이터 사이의 접합 및 각 탱크에 파이프의 접합은 상기 브레이징 용접 또는 TIG(TungstenInert Gas)용접을 통해 이루어진다.
상기 TIG용접은 텅스텐봉을 전극으로 하는 토치(Touch) 내에서 아르곤(Ar) 또는 헬륨(He) 등 불활성가스로 아크 및 용융부를 차폐하여 대기중의 산소, 질소의 침입을 차단하면서 모재와의 사이에 아크를 발생시켜 그 열로 모재 및 용가재를 녹여서 용접하는 방법이다.
상기의 TIG용접은 용접 입열의 조정이 용이하기 때문에 박판 용접에 매우 좋은 장점을 가지므로, 특히 라디에이터 코어에 상,하부탱크를 접합하는 데에 주로 사용된다. 그러나 TIG용접을 통해 라디에이터 코어와 상,하부탱크를 접합하는 것은 이 TIG용접이 다른 용접방법과 비교할 때 상대적으로 용접속도가 느리고 많은 비용이 소요되는 단점을 갖는다.
한편, 라디에이터 코어에 상,하부탱크를 클래드 알루미늄합금 재질로 구성하고, 브레이징 용접을 통해 접합하는 경우에는 TIG용접에 비해 공정은 간소화되나, 접합강도가 낮아진다는 문제가 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상,하부탱크의 단부에 삽입부 및 브레이징로드 삽입홈을 형성하여 브레이징로드와 클래드가 함께 브레이징 상,하부탱크와 헤더를 밀접하게 접합시키기 때문에 종래 클래드 알루미늄 합금에 비해 접합강도 및 기밀성이 향상되며, 종래 Tig용접 방식에 비해 시간 및 비용을 감소시킬 수 있는 열교환기의 제조방법을 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명에 따른 열교환기의 제조방법은 상부탱크; 상기 상부탱크와 이격 설치되는 하부탱크; 상기 상,하부탱크와 각각 결합하는 한 쌍의 헤더와 상기 한 쌍의 헤더의 사이에 배치되는 코어;를 포함하는 열교환기의 제조하는 것으로서, 상기 상,하부탱크를 마련하는 단계와; 상기 양측에 헤더가 형성된 상기 코어를 마련하는 단계와; 상기 상,하부탱크에 각각 상기 헤더의 양측 단부가 삽입되는 삽입부를 마련하고, 상기 삽입부 내측에 브레이징로드 수용홈을 형성하는 단계와; 상기 브레이징로드 수용홈에 브레이징로드를 삽입하는 단계와; 상기 삽입부에 상기 헤더의 단부를 삽입하여 상기 상,하부탱크와 상기 코어를 가결합하는 단계와; 상기 상,하부탱크와 가결합된 코어를 브레이징로에 넣고 가열시켜 상기 상,하부탱크와 상기 헤더를 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기의 제조방법은 상,하부탱크와 상기 코어를 가결합하기 전에 상기 삽입부 내면 또는 상기 헤더 단부의 외면에 클래드층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기의 상,하부탱크와 상기 코어를 가결합한 다음, 상기 삽입부와 헤더와의 틈새를 줄이기 위해 상기 삽입부의 외측을 압착한 상태에서 브레이징이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기의 삽입부는 바닥부와, 상기 바닥부의 양측에서 절곡되는 스커트부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기의 브레이징로드 수용홈은 상기 바닥부 또는 스커트부의 변에 형성되거나, 상기 바닥부와 스커트부 사이의 모서리에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기의 브레이징로드 수용홈은 브레이징로드가 수용되는 수용부와, 상기 브레이징로드를 고정하는 고정돌기부와, 상기 수용부와 연통되어 브레이징시 용융된 상기 브레이징로드가 배출되는 개구부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 열교환기의 삽입부는 바닥부와, 상기 바닥부의 양측에서 절곡되는 상부 스커트부 및 하부 스커트부로 이루어지고, 상기 브레이징로드 수용홈은 상기 상부 스커트부의 변 또는 상부 스커트부와 바닥부가 접하는 상부 모서리에 형성되는 제1브레이징로드 수용홈; 및 상기 바닥부의 변, 상기 하부 스커트부의 변 및 상기 바닥부와 하부 스커트부가 접하는 하부 모서리 중 적어도 어느 한 곳에 형성되는 제2브레이징로드 수용홈;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 열교환기의 제조방법에 의하면, 상,하부탱크의 단부에 삽입부 및 브레이징로드 삽입홈을 형성하여 브레이징로드와 클래드가 함께 브레이징 상,하부탱크와 헤더를 밀접하게 접합시키기 때문에 종래 클래드 알루미늄 합금에 비해 접합강도 및 기밀성이 향상되며, 종래 Tig용접 방식에 비해 시간 및 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열교환기를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 헤더와 상,하부탱크가 결합된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 삽입부에 하나의 브레이징로드 수용홈이 형성된 모습을 도시하는 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 삽입부에 복수의 브레이징로드 수용홈이 형성된 모습을 도시하는 단면도 단면도이다.
도 4a는 도 3a에 대응하는 것으로서, 본 발명의 수용홈에 하나의 브레이징로드가 삽입되는 모습을 도시하는 사시도이다.
도 4b는 도 3b에 대응하는 것으로서, 본 발명의 수용홈에 복수의 브레이징로드가 삽입되는 모습을 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 상,하부탱크와 헤더가 가결합된 모습을 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 삽입부가 압착되는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 상,하부탱크와 가결합된 헤더가 브레이징되는 모습을 도시하는 사시도 및 단면도이다.
-부호의 설명
100 : 열교환기
110, 110a : 상부탱크, 하부탱크 111 : 삽입부
112 : 바닥부 113 : 스커트부
115 : 브레이징로드 수용홈 116 : 수용부
117 : 개구부 118 : 고정돌기부
120 : 브레이징로드 121 : 클래드층
130 : 코어 131 : 헤더
151 : 유입관 153 : 유출관
155 : 탱크밀봉마개 Z : 지그장치
B : 브레이징로
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 열교환기(100)는 크게 상부탱크(110)와, 상기 상부탱크(110)와 이격 설치되는 하부탱크(110a)와, 상기 상,하부탱크(110,110a)와 각각 결합하는 한 쌍의 헤더(131)와 상기 한 쌍의 헤더(131)의 사이에 배치되는 코어(130)를 포함한다.
상기 상부탱크(110)에는 가열된 유체가 유입되는 유입구가 형성된다. 그리고 하부탱크(110a)에는 상부탱크(110)를 통해 유입되어 코어(130)를 지나면서 냉각되는 유체가 배출되는 유출구가 형성된다. 상기 유체는 특별한 제한이 없으며, 물 또는 오일인 것을 예시할 수 있다.
상기 유입구와 유출구에는 각각 유입관(151)과 유출관(153)이 연결되어 있다.
상기 코어(130)는 상호 이격된 상태로 배치되는 한 쌍의 헤더(131) 사이에서 유체가 유동할 수 있는 구조로 이루어지며, 코어(130)의 구조에는 특별한 제한이 없다. 그리고 이러한 코어의 구조는 대한민국 공개특허 제10-2013-0101743호, 대한민국 공개특허 제10-2013-0117421호 및 대한민국 등록특허 제10-1374925호 등에 제시되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 헤더(131)는 상,하부탱크(110,110a)와 각각 브레이징에 의해 접합하게 되는데, 이를 위해 상기 표면에 클래드층이 형성된 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있다.
다만, 클래드층만으로는 충분한 접합강도와 기밀성을 확보하기 어렵기 때문에, 본 발명에서는 상기 상,하부탱크(110,110a)에 상기 헤더(131)의 양측 단부가 삽입되는 ∪자 형상의 삽입부(111)를 형성하고, 삽입부(111)에는 브레이징로드가 삽입되는 브레이징로드 수용홈(115)이 형성된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열교환기의 제조방법을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 열교환기의 제조방법은 크게 S1단계 내지 S6단계로 이루어질 수 있다.
상기 S1단계 및 S2단계는 도 1 및 도 2를 다시 참조하면 상,하부탱크(110,110a) 및 코어(130)를 마련하는 단계이다.
상기 상,하부탱크(110,110a)는 각각 반원통 형상으로 이루어지며, 압출 성형되는 것을 예시할 수 있다.
상기 코어(130)의 양측에는 헤더(131)가 형성되며, 상기 헤더(131)는 상기 상,하부탱크(110,110a)와 대응되는 형상으로 이루어지며, 프레스 성형되는 것을 예시할 수 있다.
상기 상,하부탱크(110,110a) 또는 헤더(131)는 금속 또는 합금으로 이루어지되, 도 5를 참조하면 상기 헤더(131)의 표면에는 시트 형상의 클래드층(121)이 형성될 수 있다.
상기 클래드층(121)은 상기 금속 또는 합금보다 용융점이 낮으며, 브레이징시 용융된다.
구체적으로, 상기 상,하부탱크(110,110a), 헤더(131) 및 클래드층은 알루미늄 합금으로 이루어질 수 있으며, 클래드층을 구성하는 알루미늄 합금은 상,하부탱크(110,110a), 헤더(131)를 구성하는 알루미늄 합금보다 낮은 융점을 가지게 된다. 따라서 후술할 브레이징로에서는 상,하부탱크(110,110a), 헤더(131)는 용융되지 않고 클래드층(121)만 용융될 수 있는 온도로 가열하게 된다. 그리고 상기 클래드층(121)은 브레이징로에서 용융되면서 상기 상,하부탱크 및 헤더를 접합하게 된다.
상기 S3단계는 도 2 및 도 3a를 참조하면 상,하부탱크(110,110a)에 각각 상기 헤더(131)의 양측 단부가 삽입되는 삽입부(111)를 마련하고, 상기 삽입부(111) 내측에 브레이징로드 수용홈(115)을 형성하는 단계이다.
상기 삽입부(111)는 바닥부(112)와, 상기 바닥부(112)의 양측에서 절곡되는 스커트부(113)로 구성되며, 대략 ∪ 형상인 것을 예시할 수 있다.
상기 브레이징로드 수용홈(115)은 도 3a의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 바닥부(112)와 스커트부(113) 사이의 모서리에 형성될 수 있으며, 도 3a의 (b),(c)에 도시된 바와 같이, 상기 스커트부(113) 또는 바닥부(112)의 변에 형성될 수 있다.
상기 브레이징로드 수용홈(115)은 수용부(116)와, 개구부(117)과, 고정돌기부(118)로 이루어질 수 있다.
상기 수용부(116)는 도 3a 및 도 4a를 참조하면 상기 삽입부(111)의 내면에서 요입되어 상기 브레이징로드(120)를 수용하는 것으로서, 원형 또는 사각형 단면인 것을 예시할 수 있다.
상기 개구부(117)는 상기 수용부(116)의 일측에서 형성되어 용융된 상기 브레이징로드(120)가 삽입부(111)와 헤더 사이의 틈으로 배출되도록 하며, 상기 고정돌기부(118)는 상기 브레이징로드(120)가 상기 수용부(116)에서 빠져나오지 못하도록 상기 개구부(117) 양측에 상기 브레이징로드(120)의 직경보다 좁은 간격으로 형성된다.
한편, 상기 삽입부(111)에는 도 3b 및 도 4b를 참조하면 복수의 브레이징로드 수용홈이 형성될 수 있는데, 구체적으로 제1브레이징로드 수용홈(115) 및 제2브레이징로드 수용홈(115a)이 형성될 수 있다. 그리고 각 브레이징로드 수용홈(115,115a)에는 브레이징로드(120)가 삽입된다.
상기 제1브레이징로드 수용홈(115)은 상부 스커트부(113)과 상부 스커트부(113)와 바닥부(112)가 접하는 상부 모서리 중 적어도 어느 한 곳에 형성되고, 상기 제2브레이징로드 수용홈(115a)은 바닥부(112), 상기 하부 스커트부(113a) 및 상기 바닥부(112)와 하부 스커트부(113a)가 접하는 하부 모서리 중 적어도 어느 한 곳에 형성된다.
도 3b의 (a)와 같이, 제1브레이징로드 수용홈(115)은 상부 스커트부(113)와 바닥부(112)가 접하는 상부 모서리에 형성되고, 제2브레이징로드 수용홈(115a)은 바닥부(112)와 하부 스커트부(113a)가 접하는 하부 모서리에 형성될 수 있다.
도 3b의 (b)와 같이, 제1브레이징로드 수용홈(115)은 상부 스커트부(113)에 형성되고, 제2브레이징로드 수용홈(115a)은 바닥부(112)에 형성될 수 있다.
도 3b의 (c)와 같이, 제1브레이징로드 수용홈(115)은 상부 스커트부(113)에 형성되고, 제2브레이징로드 수용홈(115a)은 바닥부(112)와 하부 스커트부(113a)가 접하는 하부 모서리에 형성될 수 있다.
상기 S4단계는 상기 브레이징로드 수용홈(115)에 브레이징로드(120)를 삽입하는 단계이다.
상기 S5단계는 도 1 및 도 5 내지 도 6을 참조하면, 삽입부(111)에 헤더(131)의 단부를 삽입하여 상,하부탱크(110,110a)와 코어(130)를 가결합하는 단계이다.
구체적으로, 삽입부(111)에 상기 헤더(131)의 단부를 삽입하여 상기 상,하부탱크(110,110a)와 상기 코어(130)를 가결합한다. 그리고 상,하부탱크(110,110a)의 일단에는 유입관(151), 유출관(153)을 결합하며, 타단에는 탱크밀봉마개(155)를 결합한다.
상,하부탱크(110,110a)와 상기 코어(130)를 가결합한 상태에서는 삽입부(111)와 헤더(131)의 단부 사이에 틈이 생기게 되는데, 이 틈을 최소화하기 위해 도 6에 도시된 바와 같이 삽입부(111)의 외측을 지그(Z)로 압착하게 된다.
상기 S6단계는 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상,하부탱크(110,110a)와 가결합된 코어(130)를 브레이징로(B)에 넣고 가열시켜 상기 상,하부탱크(110,110a)와 상기 헤더(131)를 접합하는 단계이다.
상기 브레이징로(B)에서 가열이 이루어지면 상기 브레이징로드 수용홈(115)에 수용된 브레이징로드(120) 및 헤더(131) 상에 형성된 클래드층(121)은 용융되면서 일체로 융합하게 된다.
종래에는 클래드층(121)만으로 브레이징이 이루어지기 때문에 충분한 접합강도와 기밀성을 확보하기 어려웠으나, 본 발명에서는 클래드층(121)과 함께 브레이징로드(120)가 용융되고, 이들이 모세관 현상에 의해 삽입부(111) 내면과 헤더(131)를 타고 스커트부(113)와 바닥부(112) 쪽으로 이동하면서 헤더(131)와 삽입부(111)는 밀접하게 접합하게 된다.
이와 같이 본 발명에서는 삽입부에 브레이징로드 삽입홈을 형성하고 브레이징로드를 브레이징하여 상,하부탱크와 헤더를 밀접하게 접합시키기 때문에 종래 클래드 알루미늄 합금에 비해 접합강도 및 기밀성이 향상되며, 종래 Tig용접 방식에 비해 시간 및 비용을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 냉각수 또는 오일과 같은 유체를 냉각시키는 열교환기의 제조에 적용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 상부탱크; 상기 상부탱크와 이격 설치되는 하부탱크; 상기 상,하부탱크와 각각 결합하는 한 쌍의 헤더와 상기 한 쌍의 헤더의 사이에 배치되는 코어;를 포함하는 열교환기의 제조방법에 있어서,
    상기 상,하부탱크를 마련하는 단계와;
    상기 양측에 헤더가 형성된 상기 코어를 마련하는 단계와;
    상기 상,하부탱크에 각각 상기 헤더의 양측 단부가 삽입되는 삽입부를 마련하고, 상기 삽입부 내측에 브레이징로드 수용홈을 형성하는 단계와;
    상기 브레이징로드 수용홈에 브레이징로드를 삽입하는 단계와;
    상기 삽입부에 상기 헤더의 단부를 삽입하여 상기 상,하부탱크와 상기 코어를 가결합하는 단계와;
    상기 상,하부탱크와 가결합된 코어를 브레이징로에 넣고 가열시켜 상기 상,하부탱크와 상기 헤더를 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상,하부탱크와 상기 코어를 가결합하기 전에 상기 헤더 단부의 외면에 클래드층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상,하부탱크와 상기 코어를 가결합한 다음, 상기 삽입부와 헤더와의 틈새를 줄이기 위해 상기 삽입부의 외측을 압착한 상태에서 브레이징이 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 삽입부는 바닥부와, 상기 바닥부의 양측에서 절곡되는 스커트부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 브레이징로드 수용홈은 상기 바닥부 또는 스커트부의 변에 형성되거나, 상기 바닥부와 스커트부 사이의 모서리에 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 브레이징로드 수용홈은 브레이징로드가 수용되는 수용부와, 상기 브레이징로드를 고정하는 고정돌기부와, 상기 수용부와 연통되어 브레이징시 용융된 상기 브레이징로드가 배출되는 개구부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 삽입부는 바닥부와, 상기 바닥부의 양측에서 절곡되는 상부 스커트부 및 하부 스커트부로 이루어지고,
    상기 브레이징로드 수용홈은,
    상기 상부 스커트부의 변 또는 상부 스커트부와 바닥부가 접하는 상부 모서리에 형성되는 제1브레이징로드 수용홈; 및
    상기 바닥부의 변, 상기 하부 스커트부의 변 및 상기 바닥부와 하부 스커트부가 접하는 하부 모서리 중 적어도 어느 한 곳에 형성되는 제2브레이징로드 수용홈;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열교환기의 제조방법.
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