KR20230164952A - 보일러용 열교환기 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레스에서 압출된 물집판넬 사이에 구리박판을 개재한 후 레이져용접으로 가용접지점을 가공하여 보다 정밀하게 가공할 수 있고, 물집판의 외형 변형 없이 일체로 성형할 수 있는 보일러용 열교환기 제조방법에 관한 것이다.

Description

보일러용 열교환기 제조방법{Heat exchanger manufacturing method for boiler}

본 발명은 보일러용 열교환기 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프레스에서 압출된 물집판넬이 물집판으로 성형시 구리박판을 물집판넬의 사이에 개재한 후 레이져용접으로 가용접지점을 용접하여 보다 정밀하게 가공할 수 있고, 물집판의 외형 변형 없이 일체로 성형할 수 있는 보일러용 열교환기 제조방법에 관한 것이다.

열교환기(Heat Exchanger)는 온도가 높은 유체로부터 전열벽을 통해서 온도가 낮은 유체에 열을 전달하는 장치이다. 즉, 서로 상이한 온도의 유체 사이에 열을 전달하도록 고안된 장치를 일컫는다.

이러한, 열교환기는 냉장고, 에어컨, 보일러, 컴퓨터 냉각장치 등 다양한 분야에서 사용되고 있고, 열교환기가 응용되는 대표적인 냉장고는 차가워진 냉매를 냉장고 내부의 공기와 만나게 하여, 냉장고 내부의 높은 열을 차가운 냉매쪽으로 전달 할 수 있도록 고안한 장치이다. 물론 냉매와 냉장고 내부의 공기는 얇은금속 관으로 분리되어있다. 에어컨도 냉장고와 같은 원리로 프레온 가스와 같은 냉매와 방안의 공기간 열교환을 할 수 있도록 한 장치이다.

난방 및 냉방을 목적으로 사용되는 열 교환기는 대부분이 냉매관(또는 튜브라고도 함)에 다수의 냉각 핀들이 삽입되는 형태인 핀-튜브(Fin-tube) 방식이 주종을 이루고 있고, 냉매가 냉매 관의 내부에서 순환하면서 냉매관을 통하여 외부 공기와의 열 교환이 이루어짐과 동시에 냉매관의 외측 면에 밀착 결합된 다수 개의 냉각 핀에 의해 열 교환 면적이 넓게 확대되어 열 교환이 급속하게 이루어진다.

이와 관련된 종래기술로 한국등록실용신안 제20-0284723호(2002.07.25.)에는 가정용 가스보일러의 열교환기가 개시되었다.

상기 종래기술은, 도 1에 도시된 바와 같이, 연소실(A4) 하부에는 버너(A2)를 설치하고 상부에는 배기덕트(A3)를 설치하되, 버너(A2)와 배기덕트(A3) 사이의 연소실(A4) 내부에는 지그재그로 절곡된 물순환관(10)에 일정 간격으로 다수의 방열핀(32)을 형성한 통상의 가정용 가스보일러의 열교환기로서, 지그재그로 절곡된 물순환관(10)을 종방향으로 다수 배열하여, 각 물순환관의 양단부를 전, 후 각각의 연결관(20)에 용접이음하되, 각 물순환관(10)의 직선관부(10a)에는 일정 간격으로 방열핀(32)이 형성된 방열핀형성관(30)을 끼운 후 직선관부(10a)의 일측 단부에 끼워지는 고정판(40)의 고정부(42)에 방열핀형성관(30)의 일측 단부를 끼워서 고정한 것이 특징이다.

다만, 상기한 종래기술은 물순환관(10)의 직선관부(10a)의 일측 단부에 끼워지는 고정판(40)에 방열핀형성관(30)이 끼움되어 고정됨으로써, 조립공정에 인력이 많이 투입되고, 상기 방열핀형성관(30)과 물순환관(10)이 분리되는 구조로 형성되어 열전달 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로 본 발명의 목적은 열전달핀과 튜브가 브레이징되어 일체로 형성되고, 물집판의 가용접시 레이져용접기에 입력된 도면을 기초로 점 용접점과, 선용접지점을 정해진 기준거리로 이격시켜 용접함으로써, 브레이징로에 투입 전 공정이 간소화되어 경제적으로 열교환기를 제조할 수 있는 보일러용 열교환기 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 보일러용 열교환기 제조방법은 열매체가 지나는 튜브와, 상기 튜브의 양단부가 결합되는 물집판넬과, 상기 물집판넬의 측부에 결합되는 측부판넬과, 상기 튜브의 외주연에 결합되는 열전달핀과, 상기 물집판넬에 결합되는 소켓과, 상기 튜브의 양단부의 유로를 형성시키는 유로이음쇠를 가공하여 생산하는 부품가공공정과; 상기 열전달핀을 지그에 정해진 간격으로 안착시킨 후 상기 튜브를 상기 열전달핀의 삽입공에 강제삽입시키는 열전달핀삽입공정과; 상기 측부판넬과 튜브가 밀착된 상태로 고정한 후 가용접하는 측부판넬가공공정과; 상기 열전달핀에 결합된 튜브와, 상기 측부판넬에 결합된 튜브의 내부에 버플을 삽입시킨 후 상기 버플이 고정되도록 정량주입기로 페이스트 상태의 접합용제를 주입하는 버플삽입공정과; 상기 물집판넬을 구성하는 내외부 판넬 사이에 구리박판을 삽입시킨 후 정해진 지점을 레이저용접기로 가용접하는 물집판넬가용접공정과; 상기 물집판넬, 측부판넬, 튜브, 소켓 및 유로이음쇠를 가조립체로 결합된 상태로 고정하여 용접하는 조립가공공정과; 상기 조립가공공정에서 조립된 가조립체를 브레이징로에서 정해진 온도와 시간 동안 브레이징하는 브레이징공정;으로 이루어지고,

상기 물집판넬가용접공정에는 상기 레이저용접기에 입력된 도면데이터에서 내외부 판넬 사이가 밀착된 지점을 거리로 이격하여 가용접지점으로 사전에 선정하는 지점선정공정이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 조립가공공정에는 상기 물집판넬, 측부판넬, 튜브, 소켓 및 유로이음쇠의 결합된 상태가 고정되도록 접합용제를 주입하는 조립고정공정과, 상기 물집판넬, 측부판넬, 튜브, 소켓 및 유로이음쇠의 고정된 상태가 결합되도록 가용접하는 제2가용접공정이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기 가용접지점은 정해진 점으로 구성된 점 용접지점과, 정해진 길이로 연장된 선 용접지점으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 지점선정공정(S51)은 상기 가용접지점 간의 사이 거리가 사전에 정해진 기준이격거리를 기초로 정해지는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에 의한 보일러용 열교환기 제조방법은 다음과 같은 효과는 브레이징로에 투입되는 물집판넬를 가공하기 위해 구리박판을 사이에 둔 내외부판낼이 서로 밀착되는 지점을 사전에 도면데이터에서 가용접지점으로 선정하여 레이져용접함으로써, 전기용접시 사람이 직접 용접지점을 선정하는 것보다 외형의 변형이 줄고, 불량율을 현저히 줄일 수 있고, 상기 가용접지점이 선 용접지점과 점 용접지점으로 구성되며 기준이격거리가 사전에 설정됨으로써, 용접시간이 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 가스보일러의 열교환기용 열교환기의 평면 예시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 보일러용 열교환기 제조방법을 설명하는 순서도이며,
도 3은 본 발명에 따른 열전달핀삽입공정을 설명하는 사진이고,
도 4는 본 발명에 따른 측부판넬가공공정을 설명하는 사진이며,
도 5는 본 발명에 따른 버플삽입공정을 설명하는 사진이고,
도 6은 본 발명에 따른 물집판넬가용접공정을 설명하는 사진이며,
도 7은 본 발명에 따른 조립가공공정과, 브레이징공정을 설명하는 사진이고,
도 8은 본 발명에 따른 가용접지점을 설명하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 보일러용 열교환기 제조방법은, 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 열매체가 지나는 튜브(10)와, 상기 튜브(10)의 양단부가 결합되는 물집판넬(11)과, 상기 물집판넬(11)의 측부에 결합되는 측부판넬(12)과, 상기 튜브(10)의 외주연에 결합되는 열전달핀(13)과, 상기 물집판넬(11)에 결합되는 소켓(14)과, 상기 튜브(10)의 양단부의 유로를 형성시키는 유로이음쇠(15)를 가공하여 생산하는 부품가공공정(S10)과; 상기 열전달핀(13)을 지그에 정해진 간격으로 안착시킨 후 상기 튜브(10)를 상기 열전달핀(13)의 삽입공에 강제삽입시키는 열전달핀삽입공정(S20)과; 상기 측부판넬(12)과 튜브(10)가 밀착된 상태로 고정한 후 가용접하는 측부판넬가공공정(S30)과; 상기 열전달핀(13)에 결합된 튜브(10)와, 상기 측부판넬(12)에 결합된 튜브(10)의 내부에 버플(B)을 삽입시킨 후 상기 버플(B)이 고정되도록 정량주입기로 페이스트 상태의 접합용제를 주입하는 버플삽입공정(S40)과; 상기 물집판넬(11)을 구성하는 내외부 판넬 사이에 구리박판을 삽입시킨 후 정해진 지점을 레이저용접기로 가용접하는 물집판넬가용접공정(S50)과; 상기 물집판넬(11), 측부판넬(12), 튜브(10), 소켓(14) 및 유로이음쇠(15)를 가조립체로 결합된 상태로 고정하여 용접하는 조립가공공정(S60)과; 상기 조립가공공정(S60)에서 조립된 가조립체를 브레이징로에서 정해진 온도와 시간 동안 브레이징하는 브레이징공정(S70);으로 이루어진다.

상기 부품가공공정(S10)에는 버플(B) 등 열교환기에 필요한 다양한 부품들이 재단되고, 만들어지게 된다. 상기 유로이음쇠(15)는 반구형상으로 튜브(10) 한쌍의 외부를 감싸도록 결합되어, 한 쌍의 튜브(10)가 연결된 유로를 형성하도록 구성된다.

그리고, 상기 열전달핀삽입공정(S20)은 삽입공이 통공된 열전달핀(13)을 지그에 정해진 간격으로 안착시켜 한쪽 측부에서 상기 튜브(10)를 강제삽입하는 고정이고, 상기 측부판넬가공공정(S30)은 측부판넬(12)의 요홈에 튜브(10)가 안착된 상태를 고정한 상태에서 용접하는 공정이며, 상기 버플삽입공정(S40)에서 상기 버플(B)은 튜브(10)의 내부에 삽입되어 물이 원활히 순환되도록 튜브(10) 내부가 이물질이 침전되어 막히는 것을 방지하기 위한 구성이다.

또한, 상기 물집판넬가용접공정(S50)에는 상기 레이저용접기에 입력된 도면데이터에서 내외부 판넬 사이가 밀착된 지점을 정해진 거리로 이격하여 가용접지점(S)으로 사전에 선정하는 지점선정공정(S51)이 구비됨으로써, 사용자가 직접 물집판넬 제작에 관여하는 것을 최소화시켜 상기 물집판넬의 품질이 개선되게 된다.

한편, 상기 조립가공공정(S60)에는 상기 물집판넬(11), 측부판넬(12), 튜브(10), 소켓(14) 및 유로이음쇠(15)의 결합된 상태가 고정되도록 접합용제를 주입하는 조립고정공정(S61)과, 상기 물집판넬(11), 측부판넬(12), 튜브(10), 소켓(14) 및 유로이음쇠(15)의 고정된 상태가 결합되도록 가용접하는 제2가용접공정(S62)이 구비된다. 여기서 상기 제2가용접공정(S62)은 필요에 따라 페이스트 상태의 접합용제를 결합부위에 먼저 도포한 후 진행할 수 있다.

그리고, 상기 가용접지점(S)은 정해진 점으로 구성된 점 용접지점(S1)과, 정해진 길이로 연장된 선 용접지점(S2)으로 이루어진다.

상기 지점선정공정(S51)은 상기 가용접지점(S) 간의 사이 거리가 사전에 정해진 기준이격거리(T)를 기초로 정해진다. 즉 상기 가용접지점(S) 간의 사이 거리는 기준이격거리(T)와 같거나, 기준이격거리(T) + ▽T, 보다 작게 설정되게 구성됨으로써, 물집판넬에서 용접지점이 과이격되거나, 너무 근접하여 배치되는 것을 방지하게 된다. 여기서, ▽T는 기준이격거리(T)의 최대 증가분이다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 보일러용 열교환기 제조방법의 작용을 살펴보면 아래와 같다.

본 발명에 따른 보일러용 열교환기 제조방법은, 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 부품가공공정(S10)에서 프레스나 재단기 등을 이용하여 튜브(10), 물집판넬(11), 측부판넬(12), 열전달핀(13), 소켓(14), 유로이음쇠(15) 및 버플(B) 등을 가공하게 된다. 그리고, 열전달핀삽입공정(S20)에서 이격간격이 정해진 지그에 상기 열전달핀(13)을 안착시킨 후 측부에서 상기 튜브(10)를 억지끼움 형식으로 삽입시키게 된다.

그리고, 측부판넬가공공정(S30)과 버플삽입공정(S40) 및 물집판넬가용접공정(S50)을 수행하게 되는데, 상기 측부판넬가공공정(S30)과 버플삽입공정(S40) 및 물집판넬가용접공정(S50)은 서로 독립적으로 진행됨으로 버플삽입공정(S40)이 진행되며 상기 측부판넬가공공정(S30)과 물집판넬가용접공정(S50)이 수행될 수 있다.

이와 같은 측부판넬가공공정(S30)과 버플삽입공정(S40) 및 물집판넬가용접공정(S50)에서 부품이 추가로 가공된 후 가공된 물집판넬(11), 측부판넬(12), 튜브(10), 소켓(14) 및 유로이음쇠(15)를 가조립체로 결합된 상태로 고정하여 용접하는 조립가공공정(S60)을 수행한 후 가조립체를 브레이징로에서 정해진 온도와 시간 동안 브레이징하는 브레이징공정(S70)을 수행한 후 제작을 완료하게 된다.

이때, 상기 물집판넬가용접공정(S50)의 지점선정공정(S51)에서는 점 용접지점(S1)과 선 용접지점(S2)으로 이루어진 가용접지점(S)을 선정하기 위해 레이저용접기에 도면데이터를 입력하고, 내외부 판넬 사이가 밀착된지점을 상기 가용접지점(S)로 선정하여 물집판넬을 레이져용접기로 가용접하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 보일러용 열교환기 제조방법은 약 1100℃ 정도의 온도에서 하루정도 브레이징로에서 브레이징하여 열교환기를 제조하며, 작업자가 최소화되게 관여하는 지점선정공정(S51)을 수행하여 외관의 변형이 적고, 견고한 열교환기를 제조할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 튜브 11 : 물집판넬
12 : 측부판넬 13 : 열전달핀
14 : 소켓 15 : 유로이음쇠
S10 : 부품가공공정 S20 : 열전달핀삽입공정
S30 : 측부판넬가공공정 S40 : 버플삽입공정
S50 : 물집판넬가용접공정 S51 : 지점선정공정
S60 : 조립가공공정 S61 : 조립고정공정
S62 : 제2가용접공정 S70 : 브레이징공정
B : 버플 S : 가용접지점 S1 : 점 용접지점
S2 : 선 용접지점 T : 기준이격거리

Claims (4)

1. 열매체가 지나는 튜브(10)와, 상기 튜브(10)의 양단부가 결합되는 물집판넬(11)과, 상기 물집판넬(11)의 측부에 결합되는 측부판넬(12)과, 상기 튜브(10)의 외주연에 결합되는 열전달핀(13)과, 상기 물집판넬(11)에 결합되는 소켓(14)과, 상기 튜브(10)의 양단부의 유로를 형성시키는 유로이음쇠(15)를 가공하여 생산하는 부품가공공정(S10)과;
   상기 열전달핀(13)을 지그에 정해진 간격으로 안착시킨 후 상기 튜브(10)를 상기 열전달핀(13)의 삽입공에 강제삽입시키는 열전달핀삽입공정(S20)과;
   상기 측부판넬(12)과 튜브(10)가 밀착된 상태로 고정한 후 가용접하는 측부판넬가공공정(S30)과;
   상기 열전달핀(13)에 결합된 튜브(10)와, 상기 측부판넬(12)에 결합된 튜브(10)의 내부에 버플(B)을 삽입시킨 후 상기 버플(B)이 고정되도록 정량주입기로 페이스트 상태의 접합용제를 주입하는 버플삽입공정(S40)과;
   상기 물집판넬(11)을 구성하는 내외부 판넬 사이에 구리박판을 삽입시킨 후 정해진 지점을 레이저용접기로 가용접하는 물집판넬가용접공정(S50)과;
   상기 물집판넬(11), 측부판넬(12), 튜브(10), 소켓(14) 및 유로이음쇠(15)를 가조립체로 결합된 상태로 고정하여 용접하는 조립가공공정(S60)과;
   상기 조립가공공정(S60)에서 조립된 가조립체를 브레이징로에서 정해진 온도와 시간 동안 브레이징하는 브레이징공정(S70);으로 이루어지고,
   상기 물집판넬가용접공정(S50)에는
   상기 레이저용접기에 입력된 도면데이터에서 내외부 판넬 사이가 밀착된 지점을 정해진 거리로 이격하여 가용접지점(S)으로 사전에 선정하는 지점선정공정(S51)이 구비된 것을 특징으로 하는 보일러용 열교환기 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조립가공공정(S60)에는
   상기 물집판넬(11), 측부판넬(12), 튜브(10), 소켓(14) 및 유로이음쇠(15)의 결합된 상태가 고정되도록 접합용제를 주입하는 조립고정공정(S61)과, 상기 물집판넬(11), 측부판넬(12), 튜브(10), 소켓(14) 및 유로이음쇠(15)의 고정된 상태가 결합되도록 가용접하는 제2가용접공정(S62)이 구비된 것을 특징으로 하는 보일러용 열교환기 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 가용접지점(S)은
   정해진 점으로 구성된 점 용접지점(S1)과, 정해진 길이로 연장된 선 용접지점(S2)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 보일러용 열교환기 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 지점선정공정(S51)은
   상기 가용접지점(S) 간의 사이 거리가 사전에 정해진 기준이격거리(T)를 기초로 정해지는 것을 특징으로 하는 보일러용 열교환기 제조방법.

Images