KR100838676B1 - 이중파이프 및 그의 제조방법과, 이중파이프가 제공된냉동사이클장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 이중파이프는 외부파이프(161), 외부파이프(161) 내측에 배치된 내부파이프(162)를 포함한다. 상기 내부파이프의 외벽은 내부파이프의 길이방향으로 연장되는 홈부(162a)를 형성하는 융기부(162b)를 구비한다. 상기 외부파이프 및 내부파이프는 직선으로 연장하는 직선부(163a)와, 직선부로부터 벤딩되는 벤딩부(163b)를 구비하도록 벤딩된다. 상기 직선부에서, 외부파이프는 내부파이프의 융기부 외면에 의하여 형성되는 가상원기둥 외경(L(R))보다 큰 내경(L)을 갖는다. 또한 상기 내부파이프의 융기부는 벤딩부에서 외부파이프에 의하여 용이하게 압박되고 유지되도록 외부파이프의 내면에 접촉된다. 상기 이중파이프는 냉동사이클장치에 적절히 사용될 수 있다.
이중파이프, 내부파이프, 외부파이프, 직선부, 벤딩부, 헬리컬홈, 냉동사이클장치

Description

이중파이프 및 그의 제조방법과, 이중파이프가 제공된 냉동사이클장치{DOUBLE-WALL PIPE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND REFRIGERANT CYCLE DEVICE PROVIDED WITH THE SAME}
도1은 차량용 공조장치를 나타낸 개략도.
도2는 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 이중파이프를 나타낸 측면도.
도3은 도2의 Ⅲ부를 나타낸 단면도.
도4는 도3의 Ⅳ선에 따른 단면도.
도5는 도2의 Ⅴ부를 나타낸 단면도.
도6은 도5의 Ⅵ선에 따른 단면도.
도7은 내부파이프에 헬리컬홈을 형성하기 위한 홈형성장치를 나타낸 사시도.
도8은 이중파이프를 사용한 냉동사이클장치를 설명하기 위한 몰리에르(Mollier)선도를 나타낸 그래프.
도9는 헬리컬홈의 깊이와 피치에 대하여 저압파이프에서의 열교환율과 압력손실의 관계를 나타낸 그래프.
도10은 헬리컬홈의 길이에 대하여 저압파이프의 냉방성능, 열전달율 및 압력손실의 변화를 나타낸 그래프.
도11a는 외부파이프의 내경(L)의 변화와 벤딩각 간의 관계를 나타낸 그래프.
도11b는 헬리컬홈 피치와, 외부파이프의 내경(L)에 대하여 내부파이프 융기부의 외면을 연결하는 가상원기둥의 외경L(R)의 비 L(R)/L의 관계를 나타낸 그래프.
도12는 공진주파수와 홀딩피치 간의 관계를 나타낸 그래프.
도13a 및 도13b는 각각 고정부재를 나타낸 측면도.
도14는 듀얼 공조시스템에 대하여 이중파이프를 사용하는 냉동사이클장치를 나타낸 개략도.
도15는 듀얼 공조시스템에 대하여 두개의 이중파이프를 사용하는 냉동사이클장치를 나타낸 개략도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1: 엔진룸 100: 차량공조장치
100A: 냉동사이클장치 110: 압축기
120: 응축기 131: 팽창밸브(제1팽창밸브)
132: 제2팽창밸브 141: 증발기(제1증발기)
142: 제2증발기 150: 파이프
151: 고압파이프 152: 저압파이프
153: 바이패스통로 160: 이중파이프
161: 외부파이프 162: 내부파이프
162a: 헬리컬홈부 162b: 융기부
163a: 직선부 163b: 벤딩부
164, 165: 유동체튜브 164a, 165a: 벤딩부
166, 167: 흡입파이프 168: 홀딩부재
본 발명은 내측통로를 형성하는 내부파이프 및 내부파이프와 함께 외부유로를 형성하도록 내부파이프를 둘러싸는 외부파이프로 구성되는 이중파이프, 및 이중파이프 제조방법에 관한 것이다. 상기 이중파이프는 냉동사이클장치에 적합하게 사용될 수 있다.
일본특허공개공보 제2002-318083호에 제안된 이중파이프(double-wall pipe) 는 내부파이프, 및 상기 내부파이프와 함께 유로를 형성하도록 상기 내부파이프를 둘러싸는 외부파이프를 포함한다. 상기 이중파이프는 내부파이프를 흐르는 제1유체와 상기 내부파이프와 외부파이프 사이의 유로를 흐르는 제2유체 간의 열교환을 실행할 수 있다.
상기 이중파이프는 그의 일부분에서 외부파이프에 유지되는 코어(core)를 제공하며, 상기 내부파이프는 코어를 통해 연장된다. 상기 이중파이프의 코어를 제공하는 일부분은 파이프 벤더(bender)를 사용하여 벤딩공정에 의하여 벤딩되어 벤딩 부(bending portion)를 형성한다. 상기 벤딩부는 벤딩공정을 통해 형성되어 상기 벤딩부에 라인(line)들이 형성되지 않을 수 있고, 상기 벤딩부는 불균일하게 벤딩되지 않을 수 있으며, 상기 이중파이프의 단면은 편평화(flatten)되지 않을 수 있다.
상기 내부파이프와 외부파이프가 공간에 의하여 분리되기 때문에, 내부파이프와 외부파이프는 외력이 이중파이프에 가해질 경우 진동, 공진(resonate), 서로의 충격(strike) 및 소음이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 외부파이프와 그 외부파이프 내측의 내부파이프 사이에 통로를 구비하며, 상기 외부파이프와 내부파이프가 간단한 구성으로 고정 유지되는 이중파이프를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 이중파이프 제조방법 및 상기 이중파이프를 사용하는 냉동사이클장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1관점에 따르면, 외부파이프; 및 상기 외부파이프 내측에 배치되는 이중파이프에서, 상기 내부파이프는 그 내부파이프의 길이방향으로 연장하는 홈부를 형성하도록 융기부를 구비하고, 상기 외부파이프 및 내부파이프는 직선으로 연장하는 직선부, 및 상기 직선부로부터 벤딩된 벤딩부를 갖도록 벤딩된다. 또한 상기 외부파이프는 상기 직선부에서 내부파이프의 융기부 외면에 의하여 형성되는 가상원기둥의 외경 보다 큰 내경을 가지며, 상기 내부파이프의 융기부는 상기 벤딩부에서 외부파이프에 의하여 반경방향으로 압박되고 유지되도록 상기 외부파이프의 내면에 접촉한다. 예를 들면, 상기 홈부는 상기 내부파이프 주위를 감는 헬리컬홈으로 이루어진다.
따라서 상기 홈부는 벤딩부에서 외부파이프와 내부파이프 사이에 통로를 형성하고, 상기 외부파이프의 일부분과 내부파이프의 일부분은 간단한 구성으로 벤딩부에서 고정되게 유지될 수 있다. 따라서 진동력과 같은 외력이 이중파이프에 가해지더라도, 상기 외부파이프와 내부파이프는 공진을 방지할 수 있고, 소음발생 및 이중파이프의 파손을 방지할 수 있다.
상기 헬리컬홈이 내부파이프의 외면에 구비될 경우, 상기 헬리컬홈은 벤딩부에서의 응력을 감소시키고, 내부파이프는 쉽게 벤딩된다. 이 경우 이중파이프를 벤딩하기 위한 필요한 힘은 효과적으로 감소될 수 있다.
예를 들면, 상기 헬리컬홈부는 헬리컬홈을 포함한다. 이 경우, 하나의 헬리컬홈이 벤딩부에서 파괴되더라도, 나머지 헬리컬홈은 외부파이프와 내부파이프 사이의 통로로서 사용될 수 있다. 상기 헬리컬홈은 통로를 확장시키기 때문에, 상기 통로를 통과하는 유체의 흐름저항을 감소시킬 수 있다.
상기 홈부는 예를 들면 상기 내부파이프 외경의 5% 내지 15% 범위로 이루어지는 홈깊이를 갖는다. 이 경우, 상기 내부파이프 내의 유체와, 상기 내부파이프와 외부파이프 사이를 흐르는 유체 간의 열교환은 효과적으로 증대되고 흐름저항은 감소될 수 있다.
상기 내부파이프에 흐르는 유체 유동에 대한 내부파이프의 흐름저항은 내부파이프의 길이에 비례하여 증가한다. 또한 내부파이프에서 흐르는 유체와, 외부와 내부파이프 사이의 통로를 통해 흐르는 유체 간의 온도차는 상기 홈부의 길이가 증가할수록 감소된다. 상기 홈부의 종방향 길이가 300mm 내지 800mm의 범위로 설정될 경우, 열교환효율은 효과적으로 증대될 수 있다. 또한 상기 헬리컬홈의 종방향 길이가 600mm 내지 800mm 사이의 범위로 설정될 수 있다.
상기 외부파이프의 외경은 상기 내부파이프 외경의 1.1 내지 1.3 배의 범위로 설정될 수 있다. 파이프가 벤딩될 때, 파이프의 외측에 인장력이 작용하고, 외측의 길이는 증가된다. 따라서 파이프의 외경은 10 내지 30% 감소된다. 그러므로 상기 외부파이프의 외경은 10 내지 30% 감소된다. 이 경우 상기 외부파이프 및 내부파이프는 서로 확실하게 고정될 수 있다.
또한 상기 외부파이프의 벤딩부에서의 최소 외경은 상기 직선부에서의 외부파이프 외경의 0.85 배 이상으로 설정될 수 있다. 이 경우 상기 벤딩부에서 외부파이프의 라운드 단면의 타원 단면으로의 변형은 제어될 수 있고, 상기 외부파이프 내측 통로를 흐르는 고압유체에 의하여 벤딩부의 신장변형은 제어될 수 있고, 상기 외부파이프의 응력은 제한될 수 있으며, 상기 외부파이프의 파손을 방지될 수 있다.
상기 직선부에서의 상기 외부파이프의 내경에 대한 상기 내부파이프의 융기부 외면에 의하여 형성된 가상원기둥의 외경의 비는 0.7 내지 0.95 범위로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 이중파이프가 10°이상의 각으로 벤딩될 경우, 상기 벤딩부에서 가장작은 외부파이프의 내경은 최초 내경의 70% 이하로 이루어진다. 따라서 상기 외부파이프와 내부파이프는 벤딩부에서 서로 확실하게 고정될 수 있고, 상기 융기부의 외면에 의하여 형성되는 가상원기둥의 직경이 외부파이프의 최초 내경의 70% 이상일 경우, 상기 이중파이프는 내진성을 갖는다. 상기 외부파이프가 높은 직진도를 갖지 않을 경우, 상기 외부파이프로 내부파이프의 삽입이 어렵고, 이중파이프의 생산제조라인은 저하된다. 따라서 상기 내부파이프의 융기부의 외면에 의하여 형성된 가상원기둥의 외경은 외부파이프의 내경의 95% 이하로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 외부파이프에 분기파이프가 연결될 수 있고, 상기 내부파이프의 단부에 연결파이프가 연결될 수 있다. 이 경우 상기 분기파이프 및 연결파이프는 소정의 위치관계를 갖도록 홀딩부재를 사용하여 고정될 수 있다. 또한 상기 홀딩부재는 상기 분기파이프와 연결파이프에 브레이징되거나, 상기 분기파이프와 연결파이프에 끼워맞춰진다. 또한 상기 분기파이프는 그 분기파이프의 단부위치를 조절하기 위한 변형부를 갖도록 배치된다. 예를 들면, 상기 변형부는 상기 분기파이프에 제공된 벤딩부로 이루어진다.
상기 이중파이프는 하나 또는 두 개의 냉매회로를 갖는 냉동사이클장치에 적절히 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 이중파이프 제조방법은, 상기 내부파이프의 외벽에 길이방향으로 연장하는 홈부를 형성하여, 상기 홈부를 형성하는 융기부를 형성하고; 상기 홈부가 형성된 후, 상기 내부파이프의 융기부 외면에 의하여 형성되는 가상원기둥의 외경보다 큰 내경을 갖는 외부파이프로 내부파이프를 삽입하며; 상기 삽입단계 이후 상기 내부파이프와 외부파이프를 모두 벤딩하여, 상 외부파이프의 내면에 상기 융기부가 접촉하고, 그 벤딩부에서 상기 내부파이프를 유지 및 고정하도록 상기 외부파이프는 내부파이프를 압박하는 것을 포함한다. 이 경우 상기 이중파이프는 쉽게 형성될 수 있다.
상기 홈부 형성단계에서, 상기 내부파이프의 외벽 내측을 반경방향으로 변형시켜 길이방향으로 헬리컬형태로 연장하는 홈부의 헬리컬홈이 형성된다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
(제1실시예)
본 발명에 따른 제1실시예의 이중파이프(double-wall pipe)(160)는 대체로 차량용 공조장치(100)의 냉동사이클장치(100A)에 사용된다. 이하 상기 이중파이프(160)를 도1 내지 도5를 참조하여 설명한다. 도1은 차량용 공조장치(100)의 개략도이고, 도2는 이중파이프(160)를 나타낸 것이며, 도3은 도2에 나타낸 이중파이프의 Ⅲ부의 단면도이다. 도4는 직선부(straight portion)(163a)를 나타낸 단면도이고, 도5는 도2의 벤딩부(163b)를 나타낸 단면도이고, 도6은 벤딩부(163b)의 단면도이며, 도7은 내부파이프(162)에 헬리컬홈(helical groove)(162a)를 형성하기 위한 홈형성장치(200)의 사시도이다.
차량은 내부에 엔진(10)을 유지하는 엔진룸(1) 및 대시패널(dash panel)(3)에 의하여 엔진룸(1)과 분리되는 객실(2)을 구비한다. 공조시스템(100)은 팽창밸브(131)와 증발기(141)를 포함하는 냉동사이클장치(100A), 및 내부장치부(100B)를 포함한다. 상기 팽창밸브(131)와 증발기(141)를 제외한 냉동사이클장치(100A)의 구성요소를 엔진룸(1)의 소정의 장착공간에 배치된다. 상기 내부장치부(100B)는 객실(2)에 위치되는 계기패널(instrument panel)에 배치된다.
상기 내부장치부(100B)는 송풍기(102), 증발기(141) 및 히터(103)를 포함하는 구성품 및 내부장치부(100B)의 구성요소를 수용하는 공조케이스(101)를 구비한다. 상기 송풍기(102)는 외측공기 또는 내측공기를 선택하고, 공조공기를 증발기(141) 및 히터(103)로 송풍시킨다. 상기 증발기(141)는 증발냉매가 공조공기를 냉각시키기 위하여 공조공기로부터 증발 잠열을 흡수하도록 냉동사이클에 사용되는 냉매를 증발시키는 냉각용 열교환기이다. 상기 히터(103)는 객실(2)로 송풍되는 공기를 가열하도록 열원으로서 엔진(10)을 냉각시키기 위한 고온수(예를 들면, 엔진냉각수)를 사용한다.
상기 공조케이스(101)에는 히터(103) 가까이에 공기혼합도어(104)가 배치된다. 상기 공기혼합도어(104)는 증발기(141)에 의하여 냉각된 냉각공기와 히터에 의하여 가열된 가열공기 사이의 혼합비를 조절하도록 작동되어, 요구 온도를 갖는 공기는 객실(2)로 송풍된다.
상기 냉동사이클장치(100A)는 압축기(110), 응축기(120), 팽창밸브(131) 및 증발기(141)를 포함한다. 이들 냉동사이클장치(100A)의 구성요소들은 파이프(150)에 의하여 연결되어 폐회로를 형성한다. 본 발명의 이중파이프(160)는 파이프(150) 내에 위치될 수 있다. 상기 응축기(120)(냉매 라디에이터, 가스쿨러(gas cooler))는 고온고압냉매를 냉각하기 위하여 고압 열교환기로서 제공된다. 상기 증발기(141)는 저압 열교환기로서 제공되고, 그를 통과하는 공기를 냉각시키도록 배치된다. 상기 팽창밸브(131)는 스로틀(throttle) 및 이젝터와 같은 감압기(pressure reducer)이다.
상기 압축기(110)는 냉동사이클장치(100A)에서 고온고압냉매를 제공하기 위하여 저압냉매를 압축하도록 엔진(10)에 의하여 구동된다. 상기 압축기(110)의 구동샤프트에는 풀리(111)가 부착된다. 상기 엔진(10)에 의하여 압축기(110)를 구동시키도록 풀리(111)와 크랭크샤프트 풀리(crankshaft pulley) 사이에 연장된다. 상기 풀리(111)는 전자기클러치(미도시)에 의하여 압축기(110)의 구동샤프트에 연결된다. 상기 전자기클러치는 풀리(111)를 압축기의 구동샤프트에 연결하거나 구동샤프트로부터 풀리(111)를 해제시킨다. 상기 응축기(120)는 압축기(110)의 배출측에 연결된다. 상기 응축기(120)는 기상냉매를 액상냉매로 응축시키도록 외부공기에 의하여 냉각되는 열교환기이다.
상기 팽창밸브(131)는 응축기로부터 토출된 냉매(액상냉매)의 압력을 감압 팽창시킨다. 상기 팽창밸브(131)는 등엔트로피 상태에서 액상냉매의 압력을 감압시킬 수 있는 감압밸브이다. 상기 내부장치부(100B)에 포함된 팽창밸브(131)는 증발기(141) 가까이에 위치된다. 상기 팽창밸브(131)는 가변형 오리피스(orifice)를 갖는 온도제어 팽창밸브이며, 소정의 과열도(superheat degree)에서 냉매가 가열되도록 증발기(141)로부터 토출되고 압축기(110)로 흐르는 냉매의 흐름을 조절할 수 있다. 상기 팽창밸브(131)는 냉매의 팽창을 제어하여 증발기(141)에서의 냉매 과열도, 예를 들면 5℃ 이하, 바람직하게는 0℃ 내지 3℃의 범위로 되도록 한다. 전술한 바와 같이, 상기 증발기(141)는 객실로 송풍될 공기를 냉각시키기 위한 열교환기이다. 상기 증발기(141)의 토출측은 압축기(110)의 흡입측으로 연결된다.
상기 이중파이프(160)는 파이프(150)에서 고압파이프(151)의 일부분과 저압파이프(152)의 일부분이 결합됨으로써 형성된다. 상기 고압파이프(151)는 응축기(120) 및 팽창밸브(131) 사이로 연장되어 감압전의 고압냉매를 운반한다. 상기 저압파이프(152)는 증발기(141)와 압축기(110) 사이로 연장되어 감압 및 냉각된 후의 저온저압냉매를 운반한다.
예를 들면, 이중파이프(160)는 700mm 내지 900mm 범위의 길이를 갖는다. 도2 내지 도6에 나타낸 바와 같이, 상기 이중파이프(160)는 외경 L0를 갖는 직선부(163a)과 복수개의 벤딩부(bending portion)163b)를 구비하며, 엔진룸(1)으로 연장되어 상기 이중파이프(160)는 엔진(10) 및 그의 다른 부품, 그리고 차량의 바디(body)와의 간섭을 방지할 수 있다.
상기 이중파이프(160)는 외부파이프(outer pipe)(161) 및 내부파이프(inner pipe)(162)를 구비한다. 상기 내부파이프(162)는 외부파이프(161) 내로 삽입된다. 상기 외부파이프(161)은 예를 들면 22mm 외경 L0 및 19.6mm 내경을 갖는 22mm알루미늄 파이프이다. 상기 외부파이프(161)의 단부들은 외부파이프(161)와 내부파이프(162)를 연결한 후 축소되어 축소된 접합부를 형성한다. 상기 외부파이프(161)의 축소된 접합부는 19.1mm의 외경을 갖는 내부파이프(162)와 기밀하게 용접된다. 본 실시예에서, 헬리컬홈(helical groove)(162a)을 갖는 부분에서의 내부파이프(162)의 외경은 내부파이프(162)의 융기부(162b) 외면을 연결하는 가상원기둥의 직경에 대응한다. 상기 헬리컬홈(162a)이 형성된 후, 상기 헬리컬홈(162a)을 갖는 부분에서의 내부파이프(162)의 최대 외경은 내부파이프(162)의 융기부(162b) 외면에 의하여 형성된 가상원기둥의 외경에 대응한다. 그러므로 상기 외부파이프(161) 및 내부파이프(162)는 그들 사이에 통로(160a)를 형성한다. 예를 들면, 상기 내부파이프(162)의 융기부(162b)의 외면을 연결하는 가상원기둥의 직경에 대응하는 내부파이프(162)의 외경에 대한 외부파이프(161)의 외경의 비(rate)는 1.2이다(22/19.1) 본 실시예에서, 상기 외부파이프(161)의 외경은 내부파이프(162)의 외경의 1.1 내지 1.3배의 범위로 설정될 수 있다. 또한 상기 비율이 1.1 내지 1.2 사이의 범위로 설정될 경우, 이중파이프의 성능은 보다 향상될 수 있다.
알루미늄으로 이루어진 유동체튜브(liquid tube)(164, 165)(공압냉매 파이프), 즉 분기파이프(branch pipe)는 브레이징(brazing)에 의하여 외부파이프(161)의 단부에 연결되어 통로(160a)와 연결된다. 상기 유동체튜브(164)는 복수개의 벤딩부(164a)(세 개)를 구비하며, 응축기(120)로 연장된다. 상기 유동체 튜브(164)의 자유단부에는 조인트(joint)(164b)가 부착된다. 상기 유동체 튜브(165)는 복수개의 벤딩부(165a)(세 개)가 구비되고, 팽창밸브(131)로 연장된다. 상기 유동체 튜브(165)의 자유단부에는 조인트(165b)가 부착된다. 상기 조인트(164b)는 응축기(120)에 연결되고, 상기 조인트(165b)는 팽창밸브(131)에 연결된다. 따라서 상기 응축기(120)로부터의 고압냉매는 유동체 튜브(164), 통로(160a) 및 유동체 튜브(165)를 통해 흐른다.
상기 내부파이프(162)는 예를 들면 19.1mm의 외경과 16.7mm의 내경을 갖는 알루미늄 파이프로 이루어진다. 상기 내부파이프(162)의 외경은 상기 통로(160a)가 고압냉매로 통과하도록 충분히 큰 단면적을 가지며, 상기 내부파이프(162)의 외면이 외부파이프(161)의 내면에 가능한 한 근접하도록 하여 결정된다. 그러므로 상기 내부파이프(162)는 열전달면적이 최대가 되도록 이루어진다.
또한 상기 저압파이프(152)의 일부분으로서 알루미늄으로 이루어진 흡입파이프(166, 167)가 사용된다. 상기 흡입파이프(166, 167)는 각각 내부파이프(162)의 단부에 연결된다. 도2에 나타낸 바와 같이, 상기 흡입파이프(166)는 유동체 튜브(165)의 일측에 위치되고, 상기 흡입파이프(167)는 유동체 튜브(164)의 일측에 위치된다. 상기 흡입파이프(166, 167)의 자유단부에는 각각 조인트(166a, 167a)가 부착된다. 상기 조인트(166a, 167a)는 각각 증발기(141)와 압축기(110)에 연결된다. 그러므로 상기 저압냉매는 흡입파이프(166), 내부파이프(162) 및 흡입파이프(167)를 통해 흐른다.
상기 통로(160a)에 대응하는 내부파이프(162)의 일부분의 면에는 환형홈(annular groove)(162c)(예를 들면, 두 개) 및 헬리컬홈(162a)(예를 들면 세 개)이 형성된다. 상기 환형홈(162c)은 유동체 튜브(164)와 외부파이프(161) 사이의 조인트부 및 유동체 튜브(165)와 외부파이프(161) 사이의 조인트부에 각각 대응하는 위치에 제공된다. 상기 각 환형홈(162c)은 소정 각도로 원주방향으로 연장하는 원주방향홈으로 이루어진다. 상기 헬리컬홈(162a)은 환형홈(162c)과 연통되고, 두 개의 환형홈(162c) 사이에서 연장된다. 상기 내부파이프(162)의 외벽면에는 융기부(ridge)(162b)에 형성된다. 상기 헬리컬홈(162a) 및 융기부(162b)는 파이프 길이방향으로 연장되도록 원주방향으로 교호로 배치된다. 상기 융기부(162b)의 외벽을 연결하는 가상원기둥의 직경은 내부파이프(162)의 외경과 실질적으로 동일하거나 그보다 약간 작다. 상기 환형홈(162c) 및 헬리컬홈(162a)은 내부파이프(162)와 외부파이프(161) 사이의 통로(160a)를 확장시킨다.
상기 헬리컬홈(162a)의 홈깊이, 즉 상기 융기부(162b)의 외면을 연결하는 가상원기둥의 직경과 상기 헬리컬홈(162a)의 바닥면을 연결하는 가상원기둥의 직경 간의 차이의 1/2은 내부파이프(162)의 외경, 즉 이중파이프(160)의 성능을 기초로 하여 상기 융기부(162b)의 외면을 연결하는 가상원기둥의 직경의 5 내지 15%의 범위로 이루어진다. 상기 파이프 길이방향에 따른 헬리컬홈(162a)의 길이는 300 내지 800mm 범위로 설정된다. 상기 헬리컬홈(162a)의 길이는 헬리컬홈(162a)이 형성되는 내부파이프(162)의 일부분의 길이에 대응한다.
상기 내부파이프(162)의 환형홈(162c) 및 헬리컬홈(162a)은 일 예로서 도7에 나타낸 홈형성장치(200)에 의하여 형성될 수 있다. 상기 홈형성장치(200)는 환형블록(annular block)(210), 세 개의 볼(220) 및 상기 볼(220)의 위치를 결정하고 조절하기 위한 세 개의 볼트(230)를 구비한다. 상기 환형블록(210)은 내부파이프(162)가 삽입되는 중앙홀(210a), 및 내부에 나사형성된 세 개의 반경방향 보어(bore)를 제공한다. 상기 볼(220)은 보어에 배치되고, 상기 볼트(230)는 반경방향 보어로 나사연결된다. 상기 볼(220)은 볼(220)의 반경방향 위치를 조절하도록 회전되어 상기 볼(220)은 소정 거리만큼 반경방향 보어의 내측단부로부터 돌출된다. 상기 볼(220) 및 볼트(230)를 구비한 세 개의 세트(set)는 세 개의 헬리컬홈(162a)을 형성한다. 상기 내부파이프(162)는 중앙홀(210a)로 삽입되고, 상기 내부파이프(162)의 길이방향 단부는 홀딩장치(holding device)(미도시)에 의하여 고정되게 유지된 다음, 상기 볼트(230)는 헬리컬홈(162a)의 깊이에 대응하는 소정 깊이로 상기 볼(220)을 내부파이프(162)로 가압하면서 회전된다.
이후 상기 볼(220) 및 볼트(230)를 유지하는 환형블록(210)은 회전되어, 환형홈(162c)을 형성한다. 이어서 상기 환형블록(210)은 회전되고 내부파이프(162)의 길이방향을 따라 이동되어, 헬리컬홈(162a)을 형성한다. 상기 환형블록(210)의 회전속도는 헬리컬홈(162a)이 요구되는 피치(pitch)로 형성되도록 조절된다. 상기 헬리컬홈(162a)이 형성된 다음, 상기 환형블록(210)은 회전상태를 유지하면서 길이방향으로의 이동은 정지되어, 다른 환형홈(162c)을 형성한다.
도5 및 도6을 참조해 보면, 본 발명의 제1실시예의 이중파이프(160)의 벤딩부(163b)에서, 상기 융기부(162b)는 외부파이프(161)의 내면과 접촉하고, 상기 외부파이프(161)는 내부파이프(162)를 압박하며, 이에 따라 상기 외부파이프(161)에 내부파이프(162)를 고정되게 유지시킨다. 상기 환형홈(162c)과 헬리컬홈(162a)이 제공된 내부파이프(162)를 외부파이프(161)로 삽입한 후, 상기 이중파이프(160)의 필요한 부분은 벤딩부(163b)를 형성하도록 벤딩된다. 이 경우, 상기 벤딩부(163b)에 대응하는 외부파이프(161)의 일부분이 변형되고, 상기 외부파이프(161)의 동일 부분의 라운드 단면은 내부파이프(162)가 변형되기 전에 타원 단면으로 바뀐다. 그 결과 상기 외부파이프(161)는 융기부(162b)와 접촉하게 되고, 내부파이프(162)를 반경방향으로 압박하여 상기 내부파이프(162)는 외부파이프(161)에 고정되게 유지된다.
도5에 나타낸 바와 같이, 상기 벤딩부(163b)는 그 벤딩부(163b)에 대응하는 외부파이프(161)의 일부분의 내측이 곡률 반경 R1을 갖는 원형으로 만곡되어 형성된다. 상기 벤딩부(163b)는 약 90°의 각도를 포함할 수 있다. 도6에 나타낸 바와 같이, 상기 벤딩부(163b)에 대응하는 외부파이프(161)의 일부분은 그의 라운드 단면이 타원 단면으로 바뀌도록 변형된다. 상기 벤딩부(163b)의 중간부에 대응하는 외부파이프(161)의 일부분은 최초 외경 L0보다 큰 길이 L2의 장축과, 상기 길이 L2보다 짧은 길이 L1의 단축을 갖는다. 상기 외부파이프(161)가 변형될 경우, 상기 내부파이프(162)의 헬리컬홈(162a)을 형성하는 융기부(162b)는 외부파이프(161)의 내면과 접촉하게 된다. 그러므로 상기 외부파이프(161)는 내부파이프(162)를 반경방향으로 압박하여 상기 내부파이프(162)는 그 내부에서 고정되게 유지된다.
상기 내부파이프(162)의 외경, 즉 상기 융기부(162b)의 외면을 연결하는 가상원기둥의 직경은 외부파이프(161)가 그 내부에 내부파이프(162)를 고정되게 유지할 수 있도록 상기 외부파이프(161)의 최초 내경의 0.7 내지 0.9 또는 0.8 내지 0.95배의 범위로 이루어진다.
상기 외부파이프(161)에 의하여 내부파이프(162)가 고정되게 유지되는 벤딩부(163b)는 이중파이프(160)의 진동저항을 향상시키기 위하여 이중파이프(160)에서 상기 내부파이프(162)가 상기 외부파이프(161)에 삽입되는 이중관 구조에 700mm의 길이로 형성될 수 있다. 제1실시예에서의 이중파이프(160)는 700mm의 길이로 두 개의 벤딩부(163b)를 제공한다.
상기 이중파이프(160)는 직선부(163a) 및 벤딩부(163b)를 구비한다. 상기 직선부(163a)에서, 내부파이프(162)의 융기부(162b)의 외면을 연결하는 가상원기둥의 직경은 도4에 나타낸 바와 같이 외부파이프(161)의 내경보다 작다. 상기 직선부(163a)에서, 외면은 외부파이프(161)의 내면으로부터 분리되거나 부분적으로 접촉된다. 그 결과 상기 내부파이프(162)는 직선부(163a)에서 반경방향으로 약간 이동되거나 진동될 수 있다.
도3에 나타낸 바와 같이, 상기 헬리컬홈(162a)과 융기부(162b)가 제공된 내부파이프(162)는 벨로우즈(bellows)와 유사한 주름형태를 갖는 파형 벽을 갖는다. 상기 파형 벽은 도5에 나타낸 바와 같이 벤딩부(163b)에서 변형된다. 상기 벤딩부(163b)의 내측에서 헬리컬홈(162a)과 융기부(162b) 부분의 각 폭은 감소되고, 상기 파형 벽은 수축된다. 상기 벤딩부(163b)의 외면에서 상기 헬리컬홈(162a)과 융기부(162b) 부분의 폭은 증가되고, 상기 파형 벽은 거의 팽팽하게 펴진다. 그러므로 상기 내부파이프(162)는 벤딩부(163b)에 대응하는 그의 일부분에서 과도하게 큰 응력이 발생되지 않고 외부파이프(161) 내측에서 변형될 수 있다.
제1실시예의 이중파이프(160)에서, 상기 외부파이프(161)는 원형단면을 가지며, 상기 헬리컬홈(162a)이 제공된 내부파이프(162)는 벨로우즈 형태를 갖는다. 그러므로 상기 외부파이프(161) 및 내부파이프(162)는 각각 다른 형태를 갖는다. 상기 내부파이프(162)가 외부파이프(161)로 삽입됨으로써 형성된 상기 이중파이프(160)가 벤딩될 경우, 상기 외부파이프(161) 및 내부파이프(162)도 동시에 벤딩된다. 상기 외부파이프(161)와 내부파이프(162)는 각각 다른 형태를 갖기 때문에, 상기 외부파이프(161)와 내부파이프(162)는 다르게 스트레인(strain)되고 변형된다. 이러한 스트레인 및 변형에 있어 상기 외부파이프(161)와 내부파이프(162) 간의 차이는 외부파이프(161)의 내면과 내부파이프(162)의 융기부(162b)가 서로 쉽게 접촉하도록 한다.
상기 내부파이프(162)는 외부파이프(161)의 내면으로부터 분리되거나, 직선부(163a)에서 외부파이프(161)의 내면의 일면과 접촉하게 된다. 상기 내부파이프(162)는 벤딩부(163b)에서 원주방향에 대하여 외부파이프(161)의 내면의 복수개의 부분과 접촉하게 된다. 상기 내부파이프(162)는 벤딩부(163b)에서 외부파이프(161)의 내면의 복수개의 부분과 접촉하여, 상기 내부파이프(162)가 외부파이프(161)에 대하여 반경방향으로 이동될 수 없도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 내부파이프(162)는 직경방향으로 대향하는 두 부분 또는 셋 이상의 원주방향 공간부와 접촉될 수 있다.
이와 같이 구성된 이중파이프(160)의 동작 및 작용효과를 도8에 나타낸 몰리에르(Mollier) 선도를 참고하여 설명한다.
객실 내의 승객이 냉방동작을 위하여 공조시스템(10)을 동작시키도록 요구할 경우, 전자기스위치는 엔진(10)에 의하여 압축기(110)를 구동하도록 작동한다. 그런 다음, 상기 압축기(110)는 증발기(141)로부터 배출된 냉매를 흡입하고 압축하며, 고온고압 냉매를 응축기(120)로 토출한다. 상기 응축기(120)는 고온고압냉매를 전체적으로 액상을 갖는 액상냉매 상태로 냉각한다. 상기 응축기(120)로부터의 액상냉매는 이중파이프(160)에 연결된 유동체 튜브(164) 및 이중파이프(160)의 통로(160a)를 통해 팽창밸브(131)로 흐른다. 상기 팽창밸브(131)는 액상냉매의 압력을 감압하고, 액상냉매를 팽창시킨다. 상기 증발기(141)는 액상냉매를 0℃ 내지 3℃의 범위의 과열도를 갖는 실질적으로 포화가스냉매로 증발시킨다. 상기 증발기(141)에 의하여 증발된 냉매는 증발기(141)를 통해 흐르는 공기로부터 열을 흡수하여 객실로 송풍되는 공기를 냉각시킨다. 상기 증발기(141)에 의하여 증발된 포화가스냉매는, 즉 저온저압냉매는 흡입파이프(166), 내부파이프(162), 및 흡입파이프(167)를 통해 압축기(110)로 흐른다.
열은 상기 이중파이프(160)를 통해 흐르는 고온고압냉매로부터 이중파이프(160)를 통해 흐르는 저온저압냉매로 전달된다. 그 결과 상기 이중파이프(160)에서, 고온고압냉매는 냉각되고, 저온저압냉매는 가열된다. 상기 응축기(120)로부터 토출된 액상냉매는 1차적으로 냉각되어 그의 온도는 떨어지며, 상기 액상냉매는 이중파이프(160)를 통해 흐른다. 상기 증발기로부터 토출된 포화기상냉매는 과열도를 갖는 기상냉매로 과열된다. 상기 저압냉매가 흐르는 내부파이프(162)는 외부파이프(161)로 커버되어 있기 때문에, 상기 저압냉매는 엔진(10)에 의하여 방출된 열에 의해 거의 가열되지 않고, 그러므로 상기 냉동사이클장치(100A)의 냉각성능의 감소는 방지될 수 있다.
제1실시예에서 이중파이프(160)의 벤딩부(163b)에서, 상기 내부파이프(162)의 융기부(162b)는 외부파이프(161)의 내면과 접촉하게 되고, 상기 내부파이프(162)는 외부파이프(161)에 의하여 부분적으로 압박되고 그 위치에 유지된다. 그러 므로 상기 헬리컬홈(162a)은 외부파이프(161)와 내부파이프(162) 간의 통로를 확보하고, 상기 내부파이프(162)는 간단한 구성으로 외부파이프(161)에 고정되게 유지될 수 있다. 상기 내부파이프(162)가 외부파이프(161)에 확실히 고정되게 유지되기 때문에, 상기 외부파이프(161)와 내부파이프(162)의 진동 및 공진은 방지될 수 있고, 상기 외부파이프(161)와 내부파이프(162)는 서로가 충돌하지 않게 되며, 소음이 발생하지 않는다. 또한 외부파이프(161)와 내부파이프(162)의 파손은 방지될 수 있다.
상기 헬리컬홈(162a)이 제공된 내부파이프(162)는 쉽게 벤딩가능하고, 외부파이프(161)와 내부파이프(162) 사이의 통로를 크게 변형시키지 않고 또한 크게 접지않고 벤딩될 수 있다. 상기 내부파이프(162)가 큰 변형없이 벤딩될 수 있기 때문에, 상기 이중파이프(160)는 작은 가공력(low working force)으로 벤딩될 수 있다.
상기 내부파이프(162)는 복수개의 헬리컬홈(162a)을 제공한다. 따라서 하나의 헬리컬홈(162a)이 막히는 경우라도, 나머지 헬리컬홈(162a)은 외부파이프(161)와 내부파이프(162) 사이의 통로를 형성할 수 있다. 상기 복수개의 헬리컬홈(162a)이 통로(160a)를 확장시키기 때문에, 상기 통로(160a)를 통과하는 냉매의 흐름저항은 감소될 수 있다.
상기 헬리컬홈(162a)의 깊이가 내부파이프(162)의 외경의 5 내지 15% 사이일 경우, 내부파이프(162)에서 저압냉매의 흐름저항을 증가시키지 않고, 열은 통로(160a)를 흐르는 고압냉매로부터 내부파이프(162) 내측의 저온냉매로 효과적으로 전달된다.
열전달율에서의 이중파이프(160)의 성능은 이중파이프(160)를 내부열교환기로서 제공할 수 있고, 냉동사이클장치(100A)의 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 이중파이프(160)에서의 낮은 압력손실은 냉동사이클장치(100A)의 냉각성능을 향상시킨다. 도9를 참조해 보면, 상기 헬리컬홈(162a)은, 그 헬리컬홈(162a)의 깊이가 내부파이프(162)의 외경의 5% 이하가 아닌 경우, 통로(160a)를 통해 흐르는 고압냉매로부터 내부파이프(162)를 통해 흐르는 저압냉매까지 열전달을 진행하도록 저압냉매를 내부파이프(162)에서 소용돌이류(swirling stream)으로 흐르게 한다. 그러나 상기 내부파이프에서의 압력손실은 헬리컬홈(162a)의 깊이 증가로 증가되어, 냉각성능의 향상을 방해한다. 상기 저압파이프에서 6KPa의 압력손실은 1% 정도 냉각성능을 감소시킨다. 어떠한 홈도 제공하지 않는 동일한 내부파이프에 의하여 발생되는 압력손실에 대하여 6kPa의 압력손실 증가를 발생시키는 헬리컬홈(162a) 깊이의 상한은 내부파이프(162) 외경의 15%이다. 상기 내부파이프(162)의 외경의 15%와 동일한 헬리컬홈(162a)의 깊이는 임계깊이(critical depth)이다. 상기 헬리컬홈(162a)이 내부파이프(162) 외경의 15%를 초과하는 깊이로 형성될 경우, 상기 내부파이프(162)의 면에서 플레이킹(flaking)이 발생한다.
상기 냉동사이클장치(100A)는 헬리컬홈(162a)의 장방형 길이가 300 내지 800mm의 범위, 바람직하게는 600 내지 800mm의 범위로 이루어질 경우 적절한 냉각성능을 갖는다. 도10에 나타낸 바와 같이, 상기 내부파이프(162)에 흐르는 저압냉매의 압력손실은 헬리컬홈(162a)의 길이에 비례하여 증가하고, 내부파이프(162)에서 흐르는 저압냉매와 통로(160a)를 통해 흐르는 고압냉매 사이의 온도차는 헬리컬 홈(162a)의 길이가 감소됨에 따라 감소된다. 그 결과 헬리컬홈(162a)의 길이가 600mm 내지 800mm 사이의 길이로 증가될 경우, 상기 고압냉매로부터 저압냉매로의 열전달비율은 포화된다. 상기 헬리컬홈(162a)의 길이는 그 헬리컬홈(162a)이 형성되는 내부파이프(162)의 일부분의 길이에 대응한다.
상기 외부파이프(161)의 외경이 내부파이프(162)의 외경의 1.1 내지 1.3배 범위로 이루어질 경우, 상기 외부파이프(161) 및 내부파이프(162)는 서로 벤딩부(163b)에서 서로 확실하게 고정된다. 도11a는 외부파이프의 내경 L의 변화율과 벤딩각 간의 관계를 나타낸 그래프이고, 도11b는 외부파이프의 내경 L에 대하여 내부파이프의 융기부 외면을 연결하는 가상원기둥 외경 L(R)의 비 L(R)/L과 헬리컬홈 피치 사이의 관계를 나타낸 그래프이다. 대체로 파이프가 벤딩될 경우, 파이프의 외측에는 인장력(tensile force)이 작용하여 신장된다. 그 결과 상기 파이프의 외경은 그 파이프의 최초 외경의 10 내지 30%로 감소된다. 30%의 최대 축소는 벤딩부의 벤딩각이 10°일 경우 발생된다. 본 실시예에서, 벤딩에 의하여 상기 외부파이프(161)의 내경은 그 파이프의 최초 내경의 10 내지 30%로 감소된다. 그러므로 외부파이프(161)와 내부파이프(162)는 벤딩각이 10°이상일 경우 서로 확실하게 고정될 수 있다.
상기 내부파이프(162)의 융기부(162b) 외면을 연결하는 가상실린더의 직경 L(R)이 외부파이프(161)의 최초 내경 L의 0.7 내지 0.95배 또는 0.8 내지 0.95배의 범위일 경우, 상기 외부파이프(161) 및 내부파이프(162)는 벤딩부(163b)에서 서로 확실하게 고정될 수 있고, 상기 이중파이프(160)는 도11a에 나타낸 바와 같이 벤딩각이 10°이상일 경우, 충분한 진동저항을 갖는다. 상기 융기부(162b)의 외면을 연결하는 가상원기둥의 직경 L(R)은 헬리컬홈(162a) 피치의 감소로 감소된다. 따라서 상기 융기부(162b)의 외면을 연결하는 가상원기둥의 직경 L(R)이 외부파이프(161)의 최초내경 L보다 0.7 이상이 되는 것을 확보하도록 상기 헬리컬홈(162a)의 피치는 12mm 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 외부파이프(161)가 높은 직진도(straightness)를 갖지 않을 경우, 내부파이프(162)의 외부파이프(161)로의 삽입이 어렵고, 이중파이프 제조라인의 생산성이 떨어진다. 따라서 상기 융기부(162b)의 외면을 연결하는 가상원기둥의 직경 L(R)은 외부파이프(161)의 내경의 95% 이하로 하는 것이 바람직하다.
상기 이중파이프(160)의 700mm의 길이로 벤딩부(163b)를 형성함으로써 차량의 진동으로 이중파이프(160)가 공전하는 것은 방지될 수 있다. 도12에 나타낸 바와 같이, 상기 외부파이프(161)와 내부파이프(162)가 서로 고정되는 벤딩부(163b) 길이의 증가로 공진주파수는 감소된다. 상기 벤딩부(163b) 사이의 길이는 홀딩피치(holding pitch)라 명명한다. 차량 본체의 진동 주파수를 50Hz로 가정한다. 그런 다음, 냉매를 운반하고 100Hz의 진동으로 공진하는 3/4인치 파이프에 대한 홀딩피치는 700mm이다. 이 경우, 상기 이중파이프(160)는 그 이중파이프(160)에 700mm 피치로 벤딩부(163b)를 형성함으로써 차량의 진동으로 인한 공진을 방지할 수 있고, 상기 외부파이프(161)와 내부파이프(162)의 충돌로 인한 소음발생, 외부파이프(161)와 내부파이프(162)의 마모 및 이물질발생을 방지할 수 있다.
상기 유동체 튜브(164, 165)의 자유단의 각각의 위치는 각각 유동체 튜브(164, 165)에서 벤딩부(164a, 165a)를 적절히 형성함으로써 적절하게 조절될 수 있다. 상기 벤딩부(164a, 165a)는 외부파이프(161)에 브레이징되는 고정단부와 유동체 튜브(164, 165)의 자유단부 사이, 즉 분기파이프 사이에 형성된다. 상기 유동체 튜브(164, 165)는 자유단부의 위치 조절에 대한 벤딩허용치를 갖는 유동체 튜브(164, 165)를 제공하도록 각각 초과 길이로 형성된다. 상기 벤딩부(164a, 165a)가 유동체 튜브(164, 165)의 자유단부의 위치를 조절하도록 유동체 튜브(164, 165)에 형성될 경우, 브레이징 단부에서의 응력 작용을 억제하도록 응력은 벤딩부(164a, 165a)로 유도된다. 그러므로 상기 유동체 튜브(164, 165)의 자유단부의 위치는 용이하게 조절될 수 있고, 상기 유동체 튜브(164, 165)는 각각 응축기(120) 및 팽창밸브(131)에 용이하게 연결될 수 있으며, 이는 조립성을 향상시킨다.
도7과 관련하여 언급한 바와 같이, 상기 홈형성장치(200)의 세 개의 볼(220)은 내부파이프(162)의 외면에 대하여 가압되고, 상기 볼(220)을 유지하는 환형블록(210)은 세 개의 헬리컬홈(162a)을 형성하도록 회전된다. 상기 내부파이프(162)의 외면에 대하여 가압되는 세 개의 볼(220)로 세 개의 헬리컬홈(162a) 형성은 내부파이프(162)의 직선도를 향상시킨다. 그 결과 상기 내부파이프(162)의 외경과 외부파이프(161)의 내경 간의 차이가 작더라도, 상기 내부파이프(162)는 외부파이프(161)로 원할하게 삽입될 수 있다. 상기 벤딩부(163b)에서 외부파이프(161)와 내부파이프(162)를 고정하기 위한 고정력은 높고, 이중파이프(160)의 진동저항은 외부파이프(161)와 내부파이프(162) 간의 갭이 좁을 경우 높게 된다.
상기 벤딩부(163b)에서 외부파이프(161)의 내압성이 중요시 될 경우, 상기 벤딩부(163b)에서의 외부파이프(161)의 최소 외경은 외부파이프(161)의 최초 외경 L0의 0.85 배 또는 그 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 외부파이프(161)가 벤딩부(163b)를 형성하도록 벤딩되어 상기 외부파이프(161)의 최초 외경이 외부파이프(161)의 최초 외경의 85% 또는 그 이하일 경우, 상기 벤딩부(163b)에서의 외부파이프(161)는 타원 단면을 갖는다. 상기 외부파이프(161)가 벤딩되고 타원 단면을 가질 경우, 상기 외부파이프(161)가 벤딩되는 벤딩각은 외부파이프(161)와 내부파이프(162) 사이의 통로(160a)를 통해 고압냉매가 흐를 경우, 감소하려는 경향이 있다. 그 결과 알루미늄 파이프의 피로파괴(fatigue fractrue)를 발생시키는 600㎲ 이상의 힘이 벤딩된 외부파이프(161)의 외측에 작용되고, 외부파이프(161)의 외측에 크랙이 발생될 수 있다. 따라서 상기 외부파이프(161)는 벤딩부(163b)에서 외부파이프(161)의 최소 외경이 외부파이프(161)의 최초 외경 L0의 0.85배 또는 그 이상일 경우 충분한 내압성을 갖는다.
(제2실시예)
이하 도13a 및 도13b를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 이중파이프(160)를 설명한다. 제2실시예의 이중파이프(160)는 홀딩부재(holding member)(168)를 포함한다. 상기 홀딩부재(168)는 소정 위치관계로 유동체 튜브(165)와 흡입튜브(166)의 단부를 고정되게 유지한다.
도13a에 나타낸 바와 같이, 상기 홀딩부재(168)는, 유동체 튜브(165) 및 흡입튜브(166)와 유사하게, 알루미늄으로 이루어진다. 상기 홀딩부재(168)는 브레이징 또는 스테킹(staking)에 의하여 유동체 튜브(165) 및 흡입튜브(166)에 고정된 다.
상기 홀딩부재(168)에 의하여 고정되게 유지되는 유동체 튜브(165) 및 흡입튜브(166)의 단부는 서로에 대하여 이동불가능하게 구비된다. 그 결과 상기 유동체 튜브(165) 및 흡입튜브(166)는 각각 팽창밸브(131) 및 증발기(141)에 용이하게 연결될 수 있다.
도13b에 나타낸 바와 같이, 수지로 이루어진 홀딩부재(168A)가 사용될 수 있다. 상기 홀딩부재(168A)는 유동체 튜브(165)와 흡입튜브(166)를 유지하도록 그 유동체 튜브(165)와 흡입튜브(166)에 고정되게 구비될 수 있다. 수지로 이루어지는 상기 홀딩부재(168A)는 저가로 형성될 수 있다.
(제3실시예)
도14는 본 발명의 제3실시예에 따른 이중파이프(160)를 나타낸 것이다. 제3실시예에 따른 이중파이프(160)는 차량 객실의 후방영역에 대하여 증발기가 제공된 듀얼 공조시스템(dual air conditioning system)의 냉동사이클장치(100A)용으로 사용될 수 있다.
상기 냉동사이클장치(100A)는 제1팽창밸브(131) 및 제1증발기(141)(제저압 열교환기)를 구비하는 제1회로, 및 제2팽창밸브(132) 및 제2증발기(142)(제2저압 열교환기)를 구비하는 제2회로를 포함한다. 상기 제1회로 및 제2회로는 제1증발기(141)와 제1팽창밸브(131)를 바이패스하면서 냉매가 흐르는 바이패스통로(153)를 사용하여 평행하게 연결된다. 상기 바이패스통로(153)는 분기점(A) 및 조인트부(B)에서 제1회로에 연결되어, 제2회로를 형성한다. 응축기(120)는 응축유닛(121), 기 액분리기(122) 및 과냉각유닛(super-cooling unit)(123)을 포함한다.
상기 이중파이프(160)는 응축기(120)와 바이패스통로(153)의 분기점(A) 사이에서 연장하는 외부파이프(161), 및 상기 바이패스통로(153)의 조인트부(B)와 압축기(110) 사이에서 연장하는 내부파이프(162)를 구비한다.
상기 이중파이프(160)에서 열교환을 통해 과냉각된 고압냉매는 제1증발기(141) 및 제2증발기(142)를 통해 흐른다. 그러므로 상기 두 증발기(141, 142)에서 냉각성능을 얻을 수 있다.
도15에 나타낸 바와 같이 이중파이프(160)와 결합되어 다른 이중파이프(160A)가 사용될 수 있다. 상기 이중파이프(160A)의 외부파이프(161)는 바이패스통로(153)의 분기점(A)과 팽창밸브(132) 사이에서 연장하고, 상기 이중파이프(160A)의 내부파이프(162)는 제2증발기(142)와 바이패스통로(153)의 조인트점(B) 사이에서 연장된다.
상기 이중파이프(160A)에서 열교환을 통해 과냉각된 고압냉매는 제2증발기(142)를 통해 흐른다. 그러므로 상기 제2증발기(142)의 냉각성능은 향상될 수 있다. 제3실시예에서, 상기 이중파이프(160, 160A)의 구성은 전술한 제1실시예의 구성과 유사하게 형성될 수 있다.
(다른 실시예들)
본 발명은 첨부도면을 참조하여 바람직한 몇몇 실시예과 관련하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 다양한 변형 및 변경은 명백할 것이다.
예를 들면, 내부파이프(162)는 세 개의 헬리컬홈(162a) 대신에 적절한 다수개(예를 들면, 하나 이상)의 헬리컬홈으로 제공될 수 있다. 또한 상기 내부파이프(162)는 헬리컬홈 대신에 길이방향으로 직선홈을 제공할 수 있다.
유동체 튜브(164, 165)는 연관장치들에 적절히 연결될 수 있는 직선튜브로 제공될 수 있다.
파이프는 알루미늄 이외에 철 또는 구리와 같은 재료는 알루미늄으로 이루어지는 파이프(161, 162) 대신에 사용될 수 있다.
본 발명의 이중파이프(160)가 차량용 공조시스템(100)의 냉동사이클장치(100A)에 사용되는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양한 적용이 가능하다. 상기 이중파이프(160)는 가정용 공조기에 사용될 수 있다. 상기 이중파이프(160)가 가정용 공조기에 사용될 경우, 외부파이프(161) 주위의 대기온도는 엔진룸(1)의 공기온도보다 낮다. 따라서 고압냉매와 저압냉매 간의 열전달 조건이 허용될 경우, 저압냉매는 통로(160a)를 통과하도록 설정되고, 고압냉매는 내부파이프(162)의 내측통로를 통과하도록 설정될 수 있다.
상기 이중파이프(160)를 흐르는 냉매는 냉동사이클장치(100A)에 채용된 냉매에 한정되지 않으며, 냉동사이클장치(100A)에 채용된 냉매의 물리적으로 성질이 다른 냉매가 사용될 수 있다. 예를 들면, 다른 방향으로 흐르는 냉매, 각각 온도차를 갖는 냉매 또는 각각 압력차를 갖는 냉매가 조합되어 사용될 수 있다. 또한 상기 냉동사이클장치(100A)의 냉매 이외에 다른 유체가 이중파이프에 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 이중파이프는 외부파이프와 그 외부파이프 내측의 내부파이프 사이에 통로를 구비하며, 상기 외부파이프와 내부파이프가 간단한 구성으로 고정 유지되는 효과가 있다.

Claims (41)

  1. 압축기와 고압 열교환기와 감압유닛과 저압 열교환기를 포함하여 구성되는 냉동사이클장치에 사용되는 이중파이프로서,
    외부파이프; 및
    상기 외부파이프 내측에 구비되고, 길이방향으로 연장되며 주위를 감는 헬리컬홈부를 형성하는 융기부를 가지는 내부파이프;
    를 포함하며,
    상기 헬리컬홈부는 다수개의 헬리컬홈을 포함하고, 각각 헬리컬형태를 가지고 길이방향으로 연장하며;
    상기 내부파이프의 상기 헬리컬홈부는 상기 내부파이프의 상기 융기부 외면에 의하여 형성된 가상원기둥의 외경의 5% 내지 15% 범위로 이루어지는 홈깊이를 가지며;
    상기 외부파이프 및 상기 내부파이프는 직선으로 연장하는 직선부, 및 상기 직선부로부터 벤딩된 다수개의 벤딩부를 갖도록 벤딩되고, 상기 직선부는 다수개의 상기 벤딩부 사이에서 연장되고;
    상기 직선부에서, 상기 내부파이프의 외면은 상기 외부파이프의 내면으로부터 분리되거나 부분적으로 접촉되고;
    상기 직선부에서 상기 외부파이프 내경에 대한 상기 내부파이프의 외경의 비는 0.7 내지 0.95로 이루어지며;
    상기 내부파이프의 융기부는 상기 벤딩부에서 상기 외부파이프에 의하여 반경방향으로 압박되고 유지되도록 상기 외부파이프의 내면에 접촉하며;
    상기 외부파이프와 상기 내부파이프의 사이에 고압 냉매가 흐르고 상기 내부파이프의 내부에 저압냉매가 흐르는
    이중파이프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 헬리컬홈의 개수는 세 개인
    이중파이프.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 헬리컬홈부는
    300mm 내지 800mm 범위 내의 길이방향 길이를 가지는
    이중파이프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외부파이프는
    상기 내부파이프 외경의 1.1 내지 1.3 배의 범위 내의 외경을 가지는
    이중파이프.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 외부파이프는
    상기 벤딩부에서 상기 직선부의 상기 외부파이프 외경의 0.85배 이상으로 이루어지는 최소 외경을 가지는
    이중파이프.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 외부파이프의 길이방향 단부로부터 분기되는 분기파이프를 더 포함하는
    이중파이프.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내부파이프의 길이방향 단부에 연결되는 연결파이프를 더 포함하는
    이중파이프.
  12. 제11항에 있어서,
    소정 위치관계로 상기 분기파이프 및 연결파이프를 유지 및 고정하는 홀딩부재를 더 포함하는
    이중파이프.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 홀딩부재는
    상기 분기파이프와 연결파이프에 브레이징되는
    이중파이프.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 홀딩부재는
    상기 분기파이프와 연결파이프에 끼워맞춰지는
    이중파이프.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 분기파이프는
    그 분기파이프의 단부위치를 조절하기 위한 변형부를 갖도록 배치되는
    이중파이프.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 변형부는
    상기 분기파이프에 제공된 벤딩부로 이루어지는
    이중파이프.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 벤딩부는
    두 개의 상기 직선부 사이에 형성되고, 상기 내부파이프가 상기 외부파이프에 삽입되는 이중관 구조로서 700mm의 길이로 제공되는
    이중파이프.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 외부파이프 및 내부파이프는 알루미늄으로 이루어지는
    이중파이프.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 압축기와 고압 열교환기와 감압유닛과 저압 열교환기를 포함하여 구성되는 냉동사이클장치에 사용되며 외부파이프와 내부파이프를 포함하는 이중파이프의 제조방법으로서,
    복수개의 헬리컬홈을 포함하고 내부파이프의 융기부의 외면에 의해 형성되는 가상실린더의 외경의 5% 내지 15%의 범위로 형성되는 홈 깊이를 가지는 헬리컬홈부가 형성된 융기부를 형성하기 위해 상기 내부파이프의 외벽에 길이방향으로 연장하는 헬리컬홈부를 형성하는 단계;
    상기 헬리컬홈부가 형성된 이후에 상기 내부파이프를 상기 외부파이프에 삽입하는 단계; 및
    상기 융기부가 상기 외부파이프의 내면에 접하고, 상기 외부파이프가 벤딩부에서 내부파이프를 반경방향으로 유지하고 고정하기 위해 내부파이프를 압박하는 방식으로 벤딩부를 형성하기 위해 상기 삽입단계 이후 상기 내부파이프와 상기 외부파이프의 일부를 모두 벤딩하는 단계를 포함하며,
    상기 직선부에서 상기 외부파이프 내경에 대한 상기 내부파이프의 외경의 비는 0.7 내지 0.95로 이루어지고,
    상기 내부파이프와 상기 외부파이프 사이에 고압냉매가 흐르고, 상기 내부파이프 내부에 저압냉매가 흐르는
    이중파이프 제조방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 헬리컬홈부 형성단계에서,
    상기 내부파이프의 외벽 내측을 반경방향으로 변형시켜 길이방향으로 헬리컬형태로 연장하는 헬리컬홈부의 헬리컬홈이 형성되는
    이중파이프 제조방법.
  23. 삭제
  24. 제21항에 있어서,
    상기 헬리컬홈부 형성단계에서,
    상기 헬리컬홈부는 300mm 내지 800mm 범위의 길이방향 길이를 갖도록 형성되는
    이중파이프 제조방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 내부파이프는
    상기 외부파이프의 외경이 내부파이프의 외경의 1.1 내지 1.3 배 범위로 이루어지도록 형성되는
    이중파이프 제조방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 벤딩단계는
    상기 벤딩부에서의 외부파이프 최소외경이 상기 직선부에서의 외부파이프 외경의 0.85 배 이상으로 이루어지도록 실행되는
    이중파이프 제조방법.
  27. 삭제
  28. 제21항에 있어서,
    상기 외부파이프의 일단부로부터 분기되는 분기파이프를 형성하는 것을 더 포함하는
    이중파이프 제조방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 내부파이프의 일단부에 연결파이프를 연결하는 것을 더 포함하는
    이중파이프 제조방법.
  30. 제29항에 있어서,
    소정 위치관계로 상기 분기파이프와 연결파이프를 고정되게 유지하기 위한 홀딩부재를 형성하는 것을 더 포함하는
    이중파이프 제조방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 홀딩부재는
    브레이징 또는 고정결합에 의하여 상기 분기파이프 및 연결파이프에 고정되는
    이중파이프 제조방법.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 홀딩부재는
    상기 분기파이프 및 연결파이프에 고정되게 위치되는
    이중파이프 제조방법.
  33. 제28항에 있어서,
    상기 분기파이프의 단부위치를 조절하는 것을 더 포함하는
    이중파이프 제조방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 분기파이프의 단부가 조절되기 전에, 상기 분기파이프에 벤딩부가 형성되는
    이중파이프 제조방법.
  35. 제21항 내지 34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벤딩부는
    두 개의 직선부 사이에 형성되고, 상기 내부파이프가 상기 외부파이프에 삽입되는 이중관 구조로서 700mm의 길이로 제공되는
    이중파이프 제조방법.
  36. 제21항 내지 34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부파이프와 내부파이프는 알루미늄으로 이루어지는
    이중파이프 제조방법.
  37. 냉매를 압축하는 압축기;
    상기 압축기로부터 토출된 냉매를 냉각하는 고압 열교환기;
    상기 고압 열교환기로부터의 냉매를 감압하는 감압유닛;
    상기 감압유닛으로부터의 냉매가 증발되는 저압 열교환기; 및
    상기 압축기, 고압 열교환기, 감압유닛 및 저압 열교환기를 연속적으로 연결하여 냉동회로를 형성하는 파이프
    를 포함하며,
    상기 파이프는 제1항, 제4항, 제6항 내지 제8항 및 제10항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 이중파이프를 포함하며,
    상기 파이프의 통로 중에서, 상기 이중파이프의 외부파이프와 내부파이프 사이의 통로는 상기 고압 열교환기로부터의 고압냉매를 상기 감압유닛으로 운반하기 위한 고압통로, 또는 상기 저압 열교환기로부터의 저압냉매를 상기 압축기로 운반하는 저압통로로 이루어지며,
    상기 이중파이프의 내부파이프의 내부통로는 상기 고압통로 또는 저압통로로 이루어지는
    냉동사이클장치.
  38. 삭제
  39. 제37항에 있어서,
    상기 감압유닛 및 저압 열교환기는 제1회로를 형성하도록 각각 제1감압기 및 제1저압 열교환기이며,
    상기 고압 열교환기로부터의 냉매를 감압하는 제2감압기, 및 상기 제2감압기로부터의 냉매가 감압되는 제2 저압 열교환기를 포함하는 제2회로를 더 포함하고,
    상기 제2감압기 및 제2저압 열교환기는 상기 제1감압기 및 제1저압 열교환기를 바이패스하는 동안 상기 고압 열교환기로부터의 냉매가 관통하여 흐르는 바이패스통로에 배치되고,
    상기 외부파이프와 내부파이프 사이의 통로는 상기 고압 열교환기와 상기 제1회로로부터 분기되는 바이패스통로의 분기점 사이의 통로로서 사용되며,
    상기 내부파이프의 내측통로는 상기 제1회로에 조인트되는 바이패스통로의 조인트지점과 압축기 사이의 통로로서 사용되는
    냉동사이클장치.
  40. 제37항에 있어서,
    상기 이중파이프가 차량에 설치되는
    냉동사이클장치.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 이중파이프는 차량의 엔진실에 배치되는
    냉동사이클장치.
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