KR100927104B1 - 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조 - Google Patents

차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제1파이프(22)가 결합된 제1플랜지 블록(24)과, 제2파이프(32)가 결합된 제2플랜지 블록(34)이 볼트(42)에 의해 체결되는 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조에 있어서, 상기 제1파이프(22)와 제2파이프(32) 중의 적어도 하나의 단부에는 엔드포밍가공에 의해 비이드부(22a, 32a)가 형성되고, 상기 비이드부의 측면에는 연질의 시일재(44)가 결합되되, 상기 비이드부(22a, 32a)의 측면과, 상기 비이드부가 형성되지 않은 파이프가 끼워지는 플랜지 블록의 측면 중의 적어도 하나의 측면에는 상기 시일재(44)를 눌려 냉매의 누설을 방지하도록 돌기띠(22c, 32c)가 형성되어 있으므로, 복잡한 형상의 기계가공을 줄이고 기밀성을 높이고 고압에 견딜 수 있는 구조로, 프레온이나 이산화탄소 냉매를 사용하는 차량용 에어컨 시스템에 간단히 적용가능하다는 효과가 있다.

Description

차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조{fitting structure for pipe flange of air conditioner for vehicle}
도1은 종래 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결 구조를 나타내는 분리 사시도,
도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조를 나타내는 조립 단면도,
도3은 본 발명의 제2실시예에 의한 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조를 나타내는 조립 단면도,
도4는 본 발명의 제3실시예에 의한 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조를 나타내는 조립 단면도,
도5는 도2의 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조에서 플랜지 두께와 체결거리에 따라 돌기띠의 유무에 따른 누설압을 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
22 : 제1파이프 24 : 제1플랜지 블록
32 : 제2파이프 34 : 제2플랜지 블록
22a, 32a : 제1,제2비이드부 22c, 32c : 돌기띠
42 : 볼트 44 : 시일재
46 : 보조시일재 48 : 위치고정핀
본 발명은 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조에 관한 것이다.
일반적으로 R-134a 냉매를 사용하는 자동차용 에어컨 시스템의 배관의 최고 파괴 압력은 약 5.3Mpa로 알려져 있다. 종래 이러한 배관의 연결부는 도1에 도시한 바와 같이 플랜지 블록을 사용하여 연결하고 있다.
즉, 제1파이프(2)가 결합된 땅콩 단면형태의 메일 플랜지 블록(4 : male flange block)과, 제2파이프(6)가 결합된 땅콩 단면형태의 피메일 플랜지 블록(8 : female flange block)이 볼트(10)에 의해 체결되는 플랜지 연결구조로서, 상기 메일 플랜지 블록(4)에는 상기 제1파이프(2)에 연통하는 구멍을 가진 돌출부(4a)가 형성되고, 상기 피메일 플랜지 블록(8)에는 상기 돌출부(4a)가 삽입되는 삽입부(8a)가 형성되며, 상기 돌출부(4a)에 오링(12)이 끼워져 실링하게 된다. 상기 볼트(10)는 상기 메일 플랜지 블록(4)의 관통구멍(4b)을 통해 피메일 플랜지 블록(8)의 구멍(8b)에 삽입되어 고정된다.
그런데, 최근에 프레온 가스의 환경오염으로 인해 친 환경적인 이산화탄소(CO2) 자연냉매의 사용하는 자동차용 에어컨 시스템이 늘어가고 있다. 이러한 CO2 냉매를 사용하는 자동차용 에어컨 시스템은 배관의 최고 파괴압력은 약 35.2Mpa 로서 프레온계 냉매를 사용하는 자동차용 에어컨 시스템보다 작동압력이 약 7~10배 이상의 고압이므로 종래의 배관 플랜지 연결 구조로서는 고압에서의 기밀성이 낮고 고압에 견딜 수 없다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 이산화탄소 냉매를 사용하는 에어컨 시스템에 사용되는 특별한 구조의 다수의 배관 플랜지 연결구조가 개시되어 있으나 형상이 복잡하고 가공성이 나쁘며 가공비가 증가하는 문제점을 내포하고 있었다.
따라서, 본 발명은 상기에서 기술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 복잡한 형상의 기계가공을 줄이고 기밀성을 높이고 고압에 견딜 수 있는 구조로 구성하여 프레온이나 이산화탄소 냉매를 사용하는 차량용 에어컨 시스템에 간단히 적용가능한 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1파이프가 결합된 제1플랜지 블록과, 제2파이프가 결합된 제2플랜지 블록이 볼트에 의해 체결되는 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조에 있어서, 상기 제1파이프와 제2파이프 중의 적어도 하나의 단부에는 엔드포밍가공에 의해 비이드부가 형성되고, 상기 비이드부의 측면에는 연질의 시일재가 결합되되, 상기 비이드부의 측면과, 상기 비이드부가 형성되지 않은 파이프가 끼워지는 플랜지 블록의 측면 중의 적어도 하나의 측면에는 상기 시일재를 눌려 냉매의 누설을 방지하도록 돌기띠가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 비이드부가 형성된 파이프가 끼워지는 플랜지 블록의 연결면에는 상기 비이드부가 걸리어 안착하도록 안착홈이 원주방향을 따라 형성되고, 상기 비이드부와 상기 시일재의 외주면과, 상기 안착홈의 내주면 사이에는 보조적으로 냉매의 누설을 방지하도록 보조시일재가 삽입되어 있다.
상기 시일재와 보조시일재는 일체로 되어 있을 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명의 제1실시예를 나타낸다. 도시한 바와 같이 제1파이프(22)가 결합된 제1플랜지 블록(24)과, 제2파이프(32)가 결합된 제2플랜지 블록(34)이 볼트(42)에 의해 체결된다.
상기 제1파이프(22)는, 상기 제1플랜지 블록(24)를 관통하여 그 단부에는 엔드포밍가공에 의해 제1비이드부(22a)가 형성되고, 상기 제1비이드부(22a)의 끝단에는 돌출부(22b)가 형성되어 후술하는 제2파이프(32)의 내부에 삽입되는 메일(male)부를 이루며, 상기 제1비이드부(22a)의 측면에는 후술하는 시일재의 일측면를 눌러 냉매의 누설을 방지하도록 다수의 돌기띠(22c)가 원주방향을 따라 형성된 구조이다.
그리고, 상기 제2파이프(32)는, 상기 제2플랜지 블록(34)를 관통하여 그 단부에는 엔드포밍가공에 의해 제2비이드부(32a)가 형성되고, 상기 제2비이드부(32a)의 끝단에는 돌출부(32b)가 형성되어 상기 제1파이프(22)의 돌출부(22b)의 외측에 끼워지며, 상기 제2비이드부(32a)의 측면에는 후술하는 시일재의 타측면을 눌려 냉 매의 누설을 방지하도록 다수의 돌기띠(32c)가 원주방향을 따라 형성된 구조이다.
상기 돌기띠(22c, 32c)의 단면형상은 삼각형, 사각형, 사다리꼴형, 반원형 등 다양한 형상으로 되어 있을 수 있다.
상기 제1비이드부(22a)와 제2비이드부(32a)사이에는 연질의 메탈로 된 시일재(44)가 삽입된다. 상기 시일재(44)는 원판링 형태로 되어 있다.
한편, 돌기띠(22c)와 돌기띠(32c)는 어느 한곳에만 형성되어 있을 수도 있다.
상기 제1플랜지 블록(24)의 연결면에는 상기 제1비이드부(22a)가 걸리어 안착하도록 제1안착홈(24a)이 원주방향을 따라 형성되고, 상기 제2플랜지 블록(34)의 단부면에는 상기 제2비이드부(32a)가 걸리어 안착하도록 제2안착홈(34a)이 원주방향을 따라 형성되어 있다. 그리고, 상기 제1, 제2비이드부(22a, 32a)와 상기 시일재(44)의 외주면과, 상기 제1, 제2안착홈(24a, 34a)의 내주면 사이에는 보조적으로 냉매의 누설을 방지하도록 플라스틱재로 사출성형된 보조시일재(46)가 삽입되어 있다. 상기 보조시일재(46)는 원통링 형태로 되어 있다.
상기 제2플랜지 블록(34)의 연결면 가장자리에는 지렛대 역할을 하여 시일재의 실링부가 확실하게 밀착하도록 단차로 된 돌출부(34b)가 형성되어 있다. 상기 돌출부(34b)의 높이(h)는 0.5mm ~ 1.5mm로 되어 있는 것이 바람직하며 돌출부(34b)가 없는 구조에 비해 누설압이 증가함이 실험적으로 확인되었다. 이 돌출부는 제1플랜지 블록(32)에 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 제1파이프(22)의 돌출부(22b)와 제2파이프(32)의 돌출부(32b) 가 정확하게 결합되도록 상기 제1플랜지 블록(24)와 제2플랜지 블록(34)에는 위치고정핀(48)이 끼워져 있다.
상기 볼트(42)는 상기 제1플랜지 블록(24)에 형성된 관통구멍을 통과하여 제2플랜지 블록(34)에 형성된 나사구멍에 나사결합되어 고정된다. 상기 제1플랜지 블록(24)과 상기 제2플랜지 블록(34)에는 상기 위치고정핀(48)이 끼워지는 구멍(또는 홈)이 각각 형성되어 있다.
상기 제1플랜지 블록(24)와 제2플랜지 블록(34)의 두께(T)는 체결력의 유지를 위해서 14mm 이상의 살두께가 바람직한 것으로 확인되었다. 그리고, 상기 제1, 제2파이프(22, 32)의 중심과 볼트(42)사이의 거리(A)(이하, '체결거리'라 한다)는 이산화탄소 냉매시스템의 고압부는 14mm ~16mm 가 가장 바람직하고, 프레온 냉매시스템의 저압부 등의 사용처에 따라 체결거리는 20mm 까지 가능한 것으로 확인되었다. 이때의 누설압력(파괴압력)은 선행특허 제10-0704645호의 구조와 동등수준임이 확인되었다. 즉, 구조가 간단하면서 누설압력이 높은 것으로 확인되었다.
도5는 도2의 구조로 된 실시예에서 플랜지 두께(T)와 체결거리(A)에 따라 돌기띠(22c, 32c)의 유무에 따른 누설압을 나타낸 그래프이다. 나타난 바와 같이 플랜지 두께가 14mm ~ 18mm에서 돌기띠(22c, 32c)가 있으며 체결거리가 14 ~ 16mm 일때 누설압력면에서 적절함을 알 수 있다.
도3은 본 발명의 제2실시예를 나타낸다. 본 실시예에서는 시일재가 보조시일재와 일체로 된 시일재(45)를 구비한 구조이다. 일체로 된 시일재(45)는 메탈재나 플라스틱재로 제작되는데, 조립을 용이하게 할 수 있고 공정을 간단히 할 수 있으 며 냉매 누설량의 개선에도 뛰어난 효과가 있다. 나머지 구성은 도2의 구성(제1실시예)와 동일하므로 동일한 부호를 붙이며 자세한 설명은 생략한다.
도4는 본 발명의 제3실시예를 나타낸다. 본 실시예에서는 제2플랜지 블록(134)에는 비이드부가 형성되지 않은 제2파이프(132)가 결합되고, 제1플랜지 블록(24)에 결합된 제1파이프(22)의 돌출부(22b)가 제2플랜지 블록(134)의 구멍(134c)에 삽입되는 구조로 되어 있다. 그리고, 상기 제2플랜지 블록(134)의 연결면과 제1파이프(22)의 비이드부(22a)의 측면 사이에는 연질의 메탈로 된 시일재(144)가 삽입되어 있다. 상기 비이드부(22a)와 상기 시일재(144)의 외주면과, 상기 안착홈(24a)의 내주면 사이에는 보조적으로 냉매의 누설을 방지하도록 플라스틱재로 사출성형된 보조시일재(146)가 삽입되어 있다.
상기 제2플랜지 블록(134)의 연결면 중에서 상기 시일재(144)가 밀착하는 부분은 약간 돌출되어 있으며, 돌출된 부분에는 상기 시일재(144)의 타측면을 눌려 냉매의 누설을 방지하도록 다수의 다수의 돌기띠(134d)가 원주방향을 따라 형성되어 있다. 그리고, 상기 제2플랜지 블록(134)의 연결면 가장자리에는 지렛대 역할을 하여 시일재의 실링부가 확실하게 밀착하도록 단차로 된 돌출부(134b)가 형성되어 있다. 상기 돌출부(134b)의 높이 및 구조는 제1실시예와 동일하다.
상기 시일재(144)와 보조시일재(146)는 제2실시예와 유사하게 일체로 되어 있을 수 있음은 물론이다.
그리고, 제1플랜지 블록(24) 부분의 나머지 구성은 제1실시예와 동일하므로 동일한 부호를 붙이며 자세한 설명은 생략한다.
본 발명에 의한 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조에 의하면, 복잡한 형상의 기계가공을 줄이고 기밀성을 높이고 고압에 견딜 수 있는 구조로, 프레온이나 이산화탄소 냉매를 사용하는 차량용 에어컨 시스템에 간단히 적용가능하다는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 제1파이프가 결합된 제1플랜지 블록과, 제2파이프가 결합된 제2플랜지 블록이 볼트에 의해 체결되는 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조에 있어서,
    상기 제1파이프와 제2파이프 중의 적어도 하나의 단부에는 엔드포밍가공에 의해 비이드부가 형성되고, 상기 비이드부의 측면에는 연질의 시일재가 결합되되,
    상기 비이드부의 측면과, 상기 비이드부가 형성되지 않은 파이프가 끼워지는 플랜지 블록의 측면 중의 적어도 하나의 측면에는 상기 시일재를 눌려 냉매의 누설을 방지하도록 돌기띠가 형성되고,
    상기 제1플랜지 블록과 제2플랜지 블록 중의 적어도 하나의 연결면 가장자리에는 지렛대 역할을 하여 시일재의 실링부가 확실하게 밀착하도록 단차로 된 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 비이드부가 형성된 파이프가 끼워지는 플랜지 블록의 연결면에는 상기 비이드부가 걸리어 안착하도록 안착홈이 원주방향을 따라 형성되고,
    상기 비이드부와 상기 시일재의 외주면과, 상기 안착홈의 내주면 사이에는 보조적으로 냉매의 누설을 방지하도록 보조시일재가 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 시일재와 보조시일재는 일체로 되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2플랜지 블록의 두께는 14mm ~ 18mm이고,
    상기 제1, 제2파이프의 중심과 볼트의 중심 사이의 거리(A : 체결거리)는 14 ~ 16mm인 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템의 배관 플랜지 연결구조.
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