KR101970966B1 - 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 방열핀이 결합된 다수의 튜브 및, 튜브의 양단에 각각 설치된 상태로 일측에 입출공이 형성된 헤더로 구성된 열교환기의 입출공과 연통되도록 헤더에 결합된 상태로 입출구 배관과 연결되는 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재에 있어서, 헤더에 대향되는 면은 헤더 외측면 형상에 대응되는 형상을 가지며, 입출공에 연결되도록 연통공이 관통 형성된 본체, 일단은 연통공과 연통되도록 본체에 결합되며, 타단에는 입출구 배관이 연결되는 관 구조의 입출구연결부, 튜브와 튜브 사이에 대응 삽입되도록 본체의 일측에 연장 형성되어, 헤더 길이방향으로의 본체 움직임을 고정시키는 돌출부를 구비하며, 입출구연결부는, 본체에 결합되는 소관부와, 소관부보다 큰 직경을 가지는 상태로 입출구 배관 일단이 삽입 배치되는 파이프안착관부 및, 파이프안착관부보다 큰 직경을 가지는 상태로 입출구 배관과 용접결합시 용접재가 안착 배치되는 용접확관부를 포함하는 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재를 제공한다.

Description

열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재{Pipe connector for heat exchanger}

본 발명은 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 헤더형 열교환기의 헤더에 입출구배관을 연결시키는 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 열교환기는 그 내부에 작동유체가 흐를 수 있는 유로를 구비하여 작동유체와 외기가 열교환되도록 이루어진 장치로서 각종 공조장치에 사용되며 사용조건에 따라 증발기, 응축기, 라디에이터, 히터코어 등 여러가지 형식의 것이 사용되고 있다.

이러한, 열교환기는 방열핀이 결합된 튜브가 다수 배열되어 코어를 형성하고, 상기 코어의 양단에는 한 쌍의 헤더가 설치되며, 상기 헤더 중의 한쪽 헤더의 일측에는 냉매가 유입 유출하는 입출구 부재가 결합된 구조를 가진다. 그리고, 상기 입출구 부재에 입출구 배관을 연결 설치하게 된다.

그런데, 종래의 입출구 부재는 상기 헤더의 일측에 브레이징을 통해 일체로 조립되는데, 브레이징이 되기전까지 상기 입출구 부재를 안정적으로 상기 헤더 일측에 고정시키기 위한 별도의 추가 공정을 필요로 하게 됨에 따라 생산성이 낮아지는 문제점이 있다.

또한, 종래의 입출구 부재에 상기 입출구 배관을 연결 설치시에는 용접을 통해 결합하게 되는데, 링 형태의 용접재를 상기 입출구 부재와 상기 입출구 배관 사이에 위치시킨 상태에서 용접시, 상기 용접재가 외측에 노출된 상태로 용접이 이루어지면서 불완전한 용접이 이루어지면서 누설불량이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은, 헤더에 입출구 부재의 조립을 용이하게 하여 생산성을 향상시킴과 더불어 입출구 배관과의 용접 결합을 안정적으로 수행할 수 있게 하는 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 방열핀이 결합된 다수의 튜브 및, 상기 튜브의 양단에 각각 설치된 상태로 일측에 입출공이 형성된 헤더로 구성된 열교환기의 상기 입출공과 연통되도록 상기 헤더에 결합된 상태로 입출구 배관과 연결되는 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재에 있어서, 상기 헤더에 대향되는 면은 상기 헤더 외측면 형상에 대응되는 형상을 가지며, 상기 입출공에 연결되도록 연통공이 관통 형성된 본체, 일단은 상기 연통공과 연통되도록 상기 본체에 결합되며, 타단에는 상기 입출구 배관이 연결되는 관 구조의 입출구연결부, 상기 튜브와 상기 튜브 사이에 대응 삽입되도록 상기 본체의 일측에 연장 형성되어, 상기 헤더 길이방향으로의 상기 본체 움직임을 고정시키는 돌출부를 구비하며, 상기 입출구연결부는, 상기 본체에 결합되는 소관부와, 상기 소관부보다 큰 직경을 가지는 상태로 상기 입출구 배관 일단이 삽입 배치되는 파이프안착관부 및, 상기 파이프안착관부보다 큰 직경을 가지는 상태로 상기 입출구 배관과 용접결합시 용접재가 안착 배치되는 용접확관부를 포함하는 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재를 제공한다.

그리고, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 베이스판 부재의 일측을 열교환기의 헤더 외측면 형상에 대응되게 절곡 성형하는 단계, 상기 베이스판 부재에 원통 형상의 입출구연결부를 성형하는 단계, 상기 베이스판 부재의 타측에 상기 열교환기의 튜브들 사이에 대응 삽입되는 돌출부를 형성하는 단계를 포함하는 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재 및 이의 제조방법은, 돌출부를 열교환기의 튜브들 사이에 대응 삽입되도록 배치하여 본체가 헤더의 외측면에 밀착 상태로 고정시킨후, 본체를 헤더에 용접 또는 브레이징으로 고정 결합시킬 수 있는 바, 입출구 부재를 헤더에 용이하게 조립할 수 있게 된다.

또한, 입출구배관이 연결되는 입출구연결부에는 용접재가 삽입 안착되는 용접확관부를 포함함으로서, 입출구배관을 입출구연결부와 용접으로 결합시, 용접재가 외측으로 누출되는 것을 방지하여 안정적인 용접 결합이 이루어지게 한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재의 설치상태도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재의 사시도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 도 4의 S110단계를 나타낸 상태도이다.
도 6은 도 4의 S121단계를 나타낸 상태도이다.
도 7은 도 4의 S122단계를 나타낸 상태도이다.
도 8은 도 4의 S123단계를 나타낸 상태도이다.
도 9는 도 4의 S131단계를 나타낸 상태도이다.
도 10은 도 4의 S132단계를 나타낸 상태도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재의 설치상태도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재의 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면도이다. 도 1a 내지 도 3을 참조하면, 일실시예의 상기 입출구 부재(100)는, 본체(110), 입출구연결부(120), 돌출부(130)를 포함하고 있다. 여기서, 상기 입출구 부재(100)는 공지의 열교환기(10)에 결합 설치된다. 즉, 상기 열교환기(10)는 방열핀이 결합된 다수의 튜브(11), 상기 튜브(11)의 양단에 각각 설치된 상태로 일측에는 냉매를 유입 유출하는 입출구 배관(14)과 연통되도록 입출공(도면미도시)이 형성된 헤더(13)로 구성된 공지의 구조를 가지는 바, 상세한 구조에 대한 설명은 생략한다. 여기서, 상기 열교환기(10)는 2열의 형태를 가지는 구조로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 1열 또는 3열 이상의 복수열 형태를 가질 수 있음은 물론이다. 이때, 상기 입출구 부재(100)는 상기 입출공에 연통되도록 상기 헤더(13)에 결합 설치된 상태로 상기 입출구 배관(14)와 연결 결합된다.

상기 본체(110)는 상기 헤더(13)의 외측면에 밀착 상태로 결합 설치되는 판 형상부재이다. 이러한, 상기 본체(110)는 이후 설명될 입출구연결부(120)를 상기 헤더(13)의 입출공과 연통 상태로 배치할 수 있게 상기 헤더(13)에 고정 결합된다. 여기서, 상기 본체(110)는 상기 헤더(13)의 외측면에 용접 또는 브레이징을 통해 밀봉상태로 고정 결합된다.

그리고, 상기 본체(110)의 상기 헤더(13) 외측면에 대향되는 면은 상기 헤더(13)의 외측면 형상에 대응되는 형상으로 형성된다. 따라서, 상기 본체(110)는 상기 헤더(13)의 외측면 표면에 밀착상태로 배치된 상태에서 상기 헤더(13)에 용접 또는 브레이징을 통해 결합되면서 상호 마주보는 상기 본체(110)와 상기 헤더(13) 사이를 통해 냉매가 누출되는 것을 안정적으로 방지하게 된다.

또한, 상기 본체(110)의 중앙부에는 상기 헤더(13)의 입출공과 연통되도록 연통공(111)이 관통 형성된다. 이러한, 상기 연통공(111)은 이후 설명될 상기 입출구연결부(120)를 상기 헤더(13)의 입출공과 연통되게 한다.

또한, 상기 본체(110)에는 상기 헤더(13)의 외측면과 접촉되는 면적을 증대시켜 상기 본체(110)를 상기 헤더(13)에 안정적인 결합상태로 유지되게 할 수 있도록 연장밀착부(112)가 연장 형성될 수 있다. 따라서, 상기 연장밀착부(112)는 상기 헤더(13)의 외측면에 대응되는 형상으로 절곡 형성된다.

상기 입출구연결부(120)는 상기 본체(110)를 상기 입출구 배관(14)의 단부와 연결할 수 있게 하는 중공을 가지는 관 구조체이다. 이러한, 상기 입출구연결부(120)의 길이방향 일단은 상기 본체(110)의 상면에 연결 결합되며, 타단에는 상기 입출구배관(14)이 연결 결합된다. 여기서, 상기 입출구연결부(120)의 일단은 상기 본체(110)의 연통공(111)에 연통되도록 상기 본체(110)에 고정 결합된다.

이러한, 상기 입출구연결부(120)는 소관부(121), 파이프안착관부(122), 용접확관부(123)로 구성된다. 여기서, 상기 소관부(121)의 일단은 상기 본체(110)의 상면에 연결 결합된다. 그리고, 상기 파이프안착관부(122)의 일단은 상기 소관부(121)의 타단으로부터 연장 형성된다. 더불어, 상기 용접확관부(123)는 상기 파이프안착관부(122)의 타단으로부터 연장 형성된다. 여기서, 파이프안착관부(122)는 상기 소관부(121)의 직경보다 큰 직경을 가지도록 형성된 상태로 내측으로 상기 입출구 배관(14)의 단부가 삽입 배치된다. 그리고, 상기 용접확관부(123)는 상기 파이프안착관부(122)의 직경보다 큰 직경을 가지도록 형성된 상태로 이후 상기 입출구 배관(14)을 상기 파이프안착관부(123)에 삽입 배치한 상태로 용접시, 링 형상의 용접재(15)를 안착 배치할 수 있게 한다. 이같이, 상기 입출구연결부(120)는 상기 소관부(121)에서 상기 파이프안착관부(122), 그리고 상기 파이프안착관부(122)에서 다시 상기 용접확관부(123)으로 가면서 직경이 넓어지도록 형성됨으로서, 상기 입출구 배관(14)을 상기 파이프안착관부(122)에 삽입시킨 상태로 상기 소관부(121) 단부에 걸림되도록 배치할 수 있다. 더불어 상기 입출구 배관(14) 외측면과 상기 용접확관부(123) 내측면 사이에 상기 용접재(15)를 배치한 상태에서 상기 용접재(15)의 용융이 이루어지는 바, 상기 용접재(15)가 외부로 누출되지 않도록 하여 안정적인 용접이 이루어지게 하면서 용접불량을 방지하게 된다.

상기 돌출부(130)는 상기 본체(110)를 상기 헤더(13)의 길이방향으로 움직이지 않도록 걸림 고정시키는 부분이다. 즉, 상기 돌출부(130)는 상기 본체(110)를 상기 헤더(13)에 용접 또는 브레이징으로 결합하기 전에, 상기 본체(110)를 상기 헤더(13)의 결합 위치에 배치한 상태에서 움직이지 않도록 고정되게 함으로서 이후 용접 또는 브레이징 작업을 용이하게 수행할 수 있게 한다. 이러한, 상기 돌출부(130)는 상기 본체(110)의 일측에 연장 형성된 상태로 상호 인접하는 한 쌍의 상기 튜브(11)들 사이에 걸림되도록 삽입된다. 여기서, 상기 돌출부(130)는 한 개가 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 복수개가 형성될 수 있음은 물론이다.

여기서, 상기 돌출부(130)는 상기 튜브(11)와 상기 튜브(11) 사이에 배치된 상태에서 양측면이 각각 마주보는 상기 튜브(11)들의 각 측면에 밀착되도록 배치되어, 상기 튜브(11)들 사이에 고정상태로 배치되면서 상기 본체(110)가 상기 헤더(13)의 길이방향에 대해 움직임이 발생하는 것을 방지한다.

이러한, 상기 돌출부(130)는 앞서 설명한 상기 연장밀착부(112)와 같이 상기 헤더(13)의 외측면에 밀착 배치되도록 상기 헤더(13)의 외측면에 대응되는 형상을 가지도록 절곡 형성된다.

이같은, 일실시예에 따른 상기 본체(110), 상기 연장밀착부(112), 상기 입출구연결부(120), 상기 돌출부(130)는 하나의 판 부재를 프레스 가공으로 일체 형성함으로서 상기 본체(110), 상기 연장밀착부(112), 상기 입출구연결부(120), 상기 돌출부(130)를 균일한 두께로 형성할 수 있다. 이렇게, 상기 본체(110), 상기 연장밀착부(112), 상기 입출구연결부(120), 상기 돌출부(130)가 균일한 두께로 형성됨으로서 용접시 가해지는 열전달이 고르게 이루어지면서 상기 입출구배관(14)을 상기 입출구 연결부(120)에 용접시, 상기 용접재(15)를 동시에 용융시킬 수 있도록 하여 용접성을 향상시키게 된다.

이와 같이, 구성되는 일실시예에 따른 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재(100)는, 상기 돌출부(130)를 상기 열교환기(10)의 상기 튜브(11)들 사이에 대응 삽입되도록 배치하여 상기 본체(110)가 상기 헤더(13)의 외측면에 밀착 상태로 고정시킨후, 상기 본체(110)를 상기 헤더(13)에 용접 또는 브레이징으로 고정 결합시킬 수 있는 바, 상기 입출구 부재(100)를 상기 헤더(13)에 용이하게 조립할 수 있게 된다.

또한, 상기 입출구배관(14)이 연결되는 상기 입출구연결부(120)에는 상기 용접재(15)가 삽입 안착되는 용접확관부(123)를 포함함으로서, 상기 입출구배관(14)을 상기 입출구연결부(120)와 용접으로 결합시, 상기 용접재(15)가 외측으로 누출되는 것을 방지하여 안정적인 용접 결합이 이루어지게 한다.

이하, 도 4를 참조하여 상기한 입출구 부재(100)의 제조방법에 대하여 살펴보기로 한다. 도면을 참조하면, 상기 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재(100)의 제조방법은, 베이스판 부재(200)를 절곡 성형하는 단계(S110), 입출구연결부(210)를 성형하는 단계(S120), 돌출부(220)를 성형하는 단계(S130)를 포함한다.

먼저, 도 5를 참조하면 판 형상의 베이스판 부재(200)를 준비한 후, 상기 베이스판 부재(200) 일측을 하방으로 절곡 형성한다(S110). 즉, 상기 베이스판 부재(200)의 일측을 상기 열교환기(10)의 헤더(13) 외측면에 밀착되게 설치할 수 있도록 상기 헤더(13)의 외측면에 대응되는 형상으로 절곡되게 형성한다.

이렇게, 상기 S110 단계를 거쳐, 일측이 절곡 형성된 상기 베이스판 부재(200)에 원통 형상의 입출구연결부(210)를 형성한다(S120). 여기서, 상기 입출구연결부(210)를 형성하는 단계(S120)는 소관부(211)를 형성하는 단계(S121), 파이프안착관부(212)를 형성하는 단계(S122), 용접확관부(213)를 형성하는 단계(S123)를 포함한다.

도 6을 참조하면, 상기 소관부(211)를 형성하는 단계(S121)는, 상기 베이스판 부재(200)의 중앙부에 상방으로 중공을 가지는 원통 형상이 연장 형성되게 한다. 여기서, 상기 소관부(211)는 상기 베이스판 부재(200)의 중앙부를 드로잉(Drawing) 가공을 통해 형성된다.

도 7을 참조하면, 상기 파이프안착관부(212)를 형성하는 단계(S122)는, 상기 소관부(211)의 상단을 하단의 직경보다 커지도록 확관시키는 단계이다. 이렇게, 상기 소관부(211)의 하단보다 확관된 상기 파이프안착관부(212) 내부로 상기 열교환기(10)의 입출구배관(14)의 단부가 삽입 배치된다. 여기서, 상기 파이프안착관부(212)는 상기 소관부(211)의 상단을 드로잉(Drawing) 가공으로 확관 형성하게 된다.

도 8을 참조하면, 상기 용접확관부(213)를 형성하는 단계(S123)는, 상기 파이프안착관부(212)의 상단을 하단의 직경보다 커지도록 확관시키는 단계이다. 이렇게, 상기 파이프안착관부(212)의 하단보다 확관된 상기 용접확관부(213) 상으로 상기 입출구배관(14)을 용접시 사용되는 링 형상의 용접재(15)를 삽입 상태로 안착 배치하게 된다. 여기서, 상기 용접확관부(213)는 상기 용접확관부(213)의 상단 테두리 부분을 버링(Burring) 가공으로 확관 형성하게 된다.

이렇게, 상기 입출구연결부(210)를 형성한 후(S120)에는, 상기 베이스판 부재(200)의 타측에 돌출부(220)를 형성한다(S130). 즉, 상기 베이스판 부재(200)의 타측을 상기 열교환기(10)의 튜브(11) 사이에 대응 삽입된 상태로 고정 걸림되도록 상호 인접하는 상기 튜브(11)들 사이 간격에 대응되는 폭을 가지는 돌출부(220)를 형성한다. 여기서, 상기 돌출부(220)를 형성하는 단계(S130)는, 돌출베이스부(221)를 형성하는 단계(S131), 돌출베이스부(221)를 절곡 성형하는 단계(S132)를 포함한다.

도 9를 참조하면, 상기 돌출베이스부(221)를 형성하는 단계(S131)는, 상기 베이스판 부재(200)의 타측을 상기 튜브(11)들 사이에 대응 삽입될 수 있게 상기 튜브(11)들 사이 폭에 대응되는 폭을 가지도록 커팅(Cutting) 가공하게 된다.

도 10을 참조하면, 상기 돌출베이스부(221)를 절곡 성형하는 단계(S132)는, 커팅 가공에 의해 형성된 상기 돌출베이스부(221)를 상기 헤더(13) 외측면에 밀착되게 설치할 수 있도록 상기 헤더(13)의 외측면에 대응되는 형상으로 절곡되게 형성한다. 그러면, 도 2와 같은 입출구부재(100)가 제작완료된다.

상기 S130단계가 완료된 후에는, 상기 베이스판 부재(200)와 상기 입출구연결부(210) 및 상기 돌출부(220)의 형상이나 치수를 정확하게 할 수 있도록 상기 입출구부재(100)를 리스트라이킹(Restriking) 가공하는 단계(S140)를 더 수행할 수도 있다.

상기한 바와 같이 상기 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재(100)의 제조방법은, 판 형상의 상기 베이스판 부재(200)를 가공 성형하면서 상기 입출구연결부(210)와 상기 돌출부(220)를 균일한 두께로 형성함으로서 용접시 가해지는 열전달이 고르게 이루어지면서 상기 입출구배관(14)을 상기 입출구 연결부(210)에 용접시, 상기 용접재(15)를 동시에 용융시킬 수 있도록 하여 용접성을 향상시키게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 열교환기 11: 튜브
13: 헤더 14: 입출구 배관
15: 용접재 100: 입출구부재
110: 본체 111: 연통공
112: 연장밀착부 120,210: 입출구연결부
121,211: 소관부 122,212: 파이프안착관부
123,213: 용접확관부 130,220: 돌출부
200: 베이스판 부재 221: 돌출베이스부

Claims (8)

1. 방열핀이 결합된 다수의 튜브 및, 상기 튜브의 양단에 각각 설치된 상태로 일측에 입출공이 형성된 헤더로 구성된 열교환기의 상기 입출공과 연통되도록 상기 헤더에 결합된 상태로 입출구 배관과 연결되는 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재에 있어서,
   상기 헤더에 대향되는 면은 상기 헤더 외측면 형상에 대응되는 형상을 가지며, 상기 입출공에 연결되도록 연통공이 관통 형성된 본체와;
   일단은 상기 연통공과 연통되도록 상기 본체에 결합되며, 타단에는 상기 입출구 배관이 연결되는 관 구조의 입출구연결부; 및,
   상기 튜브와 튜브 사이에 대응되게 삽입 배치되도록 본체의 일측에 돌출부가 연장 형성되며,
   상기 돌출부의 양측면이 각각 마주보는 튜브들의 각 측면에 밀착됨과 더불어 상기 헤더의 외측에 밀착 배치되게 상기 헤더의 외측면에 대응되는 형상으로 절곡 형성되어, 튜브들 사이에 고정상태로 배치되면서 본체가 헤더의 길이방향에 대해 움직임이 발생하는 것을 방지하면서 용접 또는 브레이징을 통해 본체를 헤더에 정확한 위치에서 결합이 이루어지게 하며,
   상기 입출구연결부는, 상기 본체에 결합되는 소관부와, 상기 소관부보다 큰 직경을 가지는 상태로 상기 입출구 배관 일단이 삽입 배치되는 파이프안착관부 및, 상기 파이프안착관부보다 큰 직경을 가지는 상태로 상기 입출구 배관과 용접결합시 용접재가 안착 배치되는 용접확관부를 포함하며,
   상기 본체와 상기 입출구연결부 및 상기 돌출부는 프레스 가공에 의해 일체상태로 형성되며, 상기 본체와 상기 입출구연결부 및 상기 돌출부가 프레스 가공으로 일체 형성시 균일한 두께로 형성시켜 입출구배관을 입출구 연결부에 용접시 가해지는 열전달이 고르게 이루어지면서 용접재를 동시에 용융되게 하는 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체에는 상기 헤더의 외측을 감싼 상태로 밀착되도록 연장밀착부가 연장 형성된 열교환기의 입출구배관 연결용 입출구 부재.
   
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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