KR101742304B1 - 커플링 파이프 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

커플링 파이프 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 커플링 파이프는, 열교환기에 장착된 알루미늄 파이프와 냉매 파이프 역할을 수행하는 구리 파이프 사이를 연결하기 위해 알루미늄 파이프의 한쪽 끝단과 구리 파이프의 한쪽 끝단이 상호 접합이 되어 구성되는 커플링 파이프에 있어서, 상기 알루미늄 파이프의 외경과 대응되는 외경으로 형성되고, 경사부로부터 소정 길이만큼 연장된 구조의 제 1 배관부; 상기 구리 파이프의 외경과 대응되는 외경으로 형성되고, 경사부로부터 소정 길이만큼 연장된 구조의 제 2 배관부; 및 상기 제 1 배관부와 제 2 배관부 사이에 일체형으로 형성되고, 제 1 배관부의 외경과 제 2 배관부의 외경을 경사면으로 연결시키는 경사부;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 이종 재질로 구성된 알루미늄 파이프와 구리 파이프를 안정적이고 효과적으로 연결시킬 수 있는 커플링 파이프를 제공할 수 있다.

Description

커플링 파이프 및 그 제조방법{Coupling Pipe and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 이종 재질로 구성된 열교환기의 알루미늄 파이프와 냉매 파이프 사이를 연결하는 커플링 파이프 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연결 부분의 접합이 더욱 안정적으로 이루어질 수 있도록 한 커플링 파이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.

에어 컨디셔너, 냉장고, 자동차 냉방기 등의 냉방 시스템은 열교환기를 포함하여 구성이 이루어지는데, 일반적인 냉방 시스템의 열교환기는 헤더, 방열 튜브, 방열 핀 등의 구성요소를 포함하여 구성이 이루어진다.

도 1 은 종래의 일반적인 열교환기의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 열교환기(10)의 헤더(12)는 상하방향 또는 좌우방향 양측에 소정의 간격을 두고 상호 마주하게 설치가 되고, 양쪽에 위치된 헤더(12)가 상호 마주하는 면 상에는 일정 간격을 두고 방열 튜브(14)의 끝단이 접속되는 한편 방열 튜브(14)와 방열 튜브(14) 사이에는 박판의 금속이 지그재그 형태로 배열이 된 방열 핀(16)이 설치된다.

전술한 열교환기(10)의 헤더(12), 방열 튜브(14) 및 방열 핀(16) 등의 구성요소는 열전도율이 우수하고 내식성이 우수한 알루미늄 재질로 이루어지는 것이 일반적이다. 한편, 전술한 열교환기(10)와 냉방 시스템의 다른 구성요소 사이에는 냉매의 순환을 위한 냉매 파이프(20)가 배관이 되는데, 이때의 냉매 파이프(20)는 주로 구리재질로 이루어지는 것이 일반적이다.

따라서, 도 1 에 도시된 바와 같이 알루미늄 재질로 된 열교환기(10)의 헤더(12)와 구리 재질로 된 냉매 파이프(20) 사이에는 연결 작업의 편의를 위해서 헤더 파이프 연결구(30)가 미리 설치된다. 즉, 알루미늄과 구리의 녹는점이 다르기 때문에 구리 재질로 된 냉매 파이프(20)의 끝단을 알루미늄 재질로 된 열교환기(10)의 헤더(12)에 용접을 통해서 직접 접합시키기 어렵기 때문에 소정 길이의 알루미늄 파이프(32)와 소정 길이의 구리 파이프(34)를 미리 접합시킨 상태의 헤더 파이프 연결구(30)가 이용이 되는 것이다.

종래의 헤더 파이프 연결구(30)는 구리 파이프(34)의 끝단 일부 구간이 도면에 도시된 바와 같이 확장 가공이 된 상태에서 구리 파이프(34)의 확장 구간에 알루미늄 파이프(32)의 끝단을 끼워 조립시킨 후 구리 파이프(34)와 알루미늄 파이프(32) 사이에 개재된 용재(40)가 녹아 붙도록 가열함으로써 상호 접합이 이루어지도록 구성된다.

그런데 종래의 헤더 파이프 연결구는 도면에 도시된 바와 같이 구리 파이프의 끝단이 일정 구간 확장이 된 상태에서 알루미늄 파이프의 끝단이 끼워진 상태로 접합이 이루어짐에 따라서 알루미늄 파이프와 구리 파이프의 연결부분이 울퉁불퉁하여 외관이 우수하지 못하게 되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 종래의 헤더 파이프 연결구는 알루미늄 파이프와 구리 파이프가 접하는 부위 중에서 특정 부위에 용재가 집중됨에 따라서 접합력이 저하되는 등의 문제점이 있었다.

이러한 종래 기술에 따른 파이프 연결구의 문제점을 해결하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매 관(52)의 일단부를 소정 직경으로 확관한 후 그 내측에 냉매 배관(3)를 삽입하고 있다. 이때, 냉매 배관(3)과 냉매 관(52) 사이에 도금부(70) 또는 용접재를 위치시켜 밀착력을 향상시키고 있다.

그러나, 도 2에 도시된 연결구조는 용접재를 용접하며 발생되는 가스들이 배관 내부로 유입되는 문제점을 가지고 있다.

이를 해결하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 헤드 파이프 접합관(110) 및 확관부(122)가 형성된 배관연결관(120)을 이용하기도 한다.

이 경우, 배관연결관(120)은, 헤드 파이프 연결구는 알루미늄 재질로 된 헤드 파이프 접합관과 구리 재질로 된 배관연결관을 용접의 방식으로 상호 접합시키는 과정에서 반응가스 및 연소가스의 배출이 용이하도록 하여 배관연결관의 확관부 내측과 헤드 파이프 접합관의 외주면 사이의 간극에 채워지는 용접재에 기포가 생성되지 않게 되어 생산성이 향상될 수 있는 커다란 장점을 가지고 있다.

그러나, 도 3에 도시된 연결구조 역시 용접재(140)에 의해 발생되는 가스를 원천적으로 차단할 수 없으며, 확관부(122), 내향돌기(130), 경사부(124), 입구부(126)를 형성하기 위해 많은 가공 공정이 필요하다는 문제점을 가지고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 커플링 유닛(10)을 이용하여 분리된 파이프를 서로 볼팅체결하여 결속시킨 후, 브레이징 용접을 실시한다.

그러나, 이 경우 역시 커플링 유닛(10)의 내면과 파이프의 단부에 나사 가공을 실시해야 하는 가공 공정이 필요하다는 문제점을 가지고 있으며, 이 경우 역시 용가재(14)를 삽입한 후 브레이징 용접을 실시해야 한다.

또한, 종래 기술에 따르면, 커플링 유닛을 제조하는 과정에서 커플링 유닛 내부에 발생된 내부 응력을 제거하기 위해 열처리를 수행한다. 이 경우, 커플링 유닛 전체의 연질화를 유도하여 내부 응력이 제거되나, 연질 특성에 의해 쉽게 변형되는 특성이 있어서 조립시 미세관의 형상을 유지하기 어려운 문제점을 가지고 있다.

따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 커플링 파이프 및 그 제조방법에 대한 기술이 필요한 실정이다.

한국공개특허 10-2011-0083953 (2011년 07월 21일 공개)

본 발명의 목적은, 이종 재질로 구성된 알루미늄 파이프와 구리 파이프를 안정적이고 효과적으로 연결시킬 수 있고, 내부 응력을 효과적으로 제거할 수 있으며, 접합 특성 및 조립성이 우수한 고품질의 커플링 파이프 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 커플링 파이프는, 열교환기에 장착된 알루미늄 파이프와 냉매 파이프 역할을 수행하는 구리 파이프 사이를 연결하기 위해 알루미늄 파이프의 한쪽 끝단과 구리 파이프의 한쪽 끝단이 상호 접합이 되어 구성되는 커플링 파이프에 있어서, 상기 알루미늄 파이프의 외경과 대응되는 외경으로 형성되고, 경사부로부터 소정 길이만큼 연장된 구조의 제 1 배관부; 상기 구리 파이프의 외경과 대응되는 외경으로 형성되고, 경사부로부터 소정 길이만큼 연장된 구조의 제 2 배관부; 및 상기 제 1 배관부와 제 2 배관부 사이에 일체형으로 형성되고, 제 1 배관부의 외경과 제 2 배관부의 외경을 경사면으로 연결시키는 경사부;를 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 배관부는 경사부를 기준으로 제 2 배관부로부터 타측방향으로 인발되어 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 경사부는 제 2 배관부의 일단부를 스웨이징 가공하여 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 1 배관부의 일단부에는, 알루미늄 파이프의 내측으로 소정 길이만큼 삽입되도록 지름이 축소된 삽입부가 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제 2 배관부의 일단부에는, 외주에서 내주를 향해 경사진 내접 경사면이 형성될 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 커플링 파이프를 제조하는 방법을 제공할 수 있는 바, 본 발명의 일 측면에 따른 커플링 파이프 제조방법은, a) 연결하고자 하는 냉매 파이프의 외경과 대응되는 외경으로 형성된 동파이프를 준비하는 동파이프 준비단계; b) 동파이프의 일단부의 외주면을 감싸며 가압하여 스웨이징 가공을 실시하는 경사부 형성단계; c) 경사부의 일단부를 잡아 타측 방향으로 소정 크기의 로드를 가하여 인발을 수행하는 인발단계; d) 인발된 커플링 파이프를 열처리로 내부에 장입한 후 열처리를 수행하여 커플링 파이프 전체를 연질화 시키는 열처리단계; 및 e) 열처리단계 이후, 제 1 배관부의 일단부를 잡아 타측 방향으로 소정 크기의 로드를 가하여 인발을 수행하여 제 1 배관부만을 경질화 시키는 재인발단계;를 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 인발단계는, c-1) 동파이프의 외면에서 동파이프 내측 중심을 향해 가해지는 성형 가압력에 대항하여 동파이프의 살두께를 사이에 두고 내부 역 반발 가압력이 일어날 수 있도록, 환봉구조의 내경 지그봉을 동파이프 내측에 설치하는 내경 지그봉 설치단계;를 포함하는 구성일 수 있다.

또한, 상기 인발단계는, c-2) 동파이프의 외경보다 작은 길이의 단축과 동파이프의 외경보다 긴 길이의 장축을 가지는 타원형상의 성형홈에 동파이프를 통과시키는 성형홈 통과단계;를 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 내경 지그봉은, 동파이프의 내경에 삽입된 상태로 동파이프를 안내하는 내경 안내부; 가이드부의 선단에 안내된 동파이프를 보다 작은 직경으로 인발할 때 점차적이고 원활히 안내하기 위한 경사안내부; 및 경사안내부의 끝단에 큰 직경의 동파이프가 작은 직경의 모세관 파이프로 인발/성형될 때, 그 내경을 안정적으로 지지하면서 외부에서 가해지는 가압력에 대한 상대 반발력을 발생하도록, 인발된 상태의 소구경 파이프 내경 직경과 동일 외경으로 형성된 내경 받침부;를 포함하는 구성일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 열처리 단계는, d-1) 열처리로 내부를 섭씨 435 내지 465도 범위의 온도로 유지하는 예열단계; d-2) 열처리로 내부에 커플링 파이프를 장입하는 파이프장입단계; d-3) 열처리로 내부를 밀폐시킨 후, 열처리로 내부를 진공상태로 조성하는 진공조성단계; d-4) 기설정된 시간동안 열처리를 수행하는 열처리유지단계; d-5) 기설정된 시간 이후, 열처리된 커플링 파이프를 열처리로 외부로 반출하는 파이프반출단계; 및 d-6) 커플링 파이프의 표면 온도가 기설정된 온도 이하까지 내려가도록, 공기 중에 냉각시키는 공랭단계;를 포함하는 구성일 수 있다.

이때, 상기 열처리유지단계에서, 기설정된 시간은 2시간 내지 3시간 범위 내의 시간일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 재인발단계는, 일단부의 외경이 연결하고자 하는 알루미늄 파이프의 외경과 대응되도록 인발을 수행할 수 있다.

또한, 커플링 파이프 제조방법은, f) 재인발단계 이후, 커플링 파이프를 절곡하는 절곡단계;를 더 포함하는 구성일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 커플링 파이프에 따르면, 특정 구조의 제 1 배관부, 제 2 배관부 및 경사부를 구비함으로써, 이종 재질로 구성된 알루미늄 파이프와 구리 파이프를 안정적이고 효과적으로 연결시킬 수 있는 커플링 파이프를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 커플링 파이프에 따르면, 알루미늄 파이프의 외경과 대응되는 외경으로 형성되고, 경사부로부터 소정 길이만큼 연장된 구조의 제 1 배관부; 구리 재질로 된 냉매 파이프의 외경과 대응되는 외경으로 형성되고, 경사부로부터 소정 길이만큼 연장된 구조의 제 2 배관부; 및 제 1 배관부와 제 2 배관부 사이에 일체형으로 형성되고, 제 1배관부의 외경과 제 2 배관부의 외경을 경사면으로 연결시키는 경사부;를 구비함으로써, 연결하고자 하는 알루미늄 파이프 및 구리 파이프에 안정적으로 접합될 수 있어, 안정된 구조의 커플링 파이프를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 커플링 파이프 제조방법에 따르면, 특정 구성의 동파이프 준비단계, 경사부 형성단계, 인발단계 및 열처리단계를 포함함으로써, 안정적인 구조의 제 1 배관부, 제 2 배관부 및 경사부를 구비하는 커플링 파이프를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 커플링 파이프 제조방법에 따르면, 특정 구조의 내경 가이드부, 경사안내부 및 내경 받침부를 포함하는 내경 지그봉을 이용하여 안정적으로 인발 작업을 수행할 수 있어, 커플링 파이프 외주면에 주름 또는 크랙이 없는 고품질의 커플링 파이프를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 커플링 파이프 제조방법에 따르면, 특정 환경에서 제어되는 열처리 단계를 통해 인발된 커플링 파이프를 열처리함으로써, 내부 응력을 효과적으로 제거할 수 있고, 이와 더불어 공융접합성을 현저히 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 커플링 파이프 제조방법에 따르면, 열처리 단계 이후 절곡 가공될 부위를 재인발하여 경화시킨 후, 절곡단계를 수행함으로써, 연질화 특성으로 인한 변형문제를 원천적으로 차단할 수 있어, 결과적으로 고품질의 커플링 파이프를 제조할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 열교환기의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 커플링 파이프를 나타내는 단면도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 커플링 파이프를 나타내는 단면도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 커플링 파이프를 장착하는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 파이프를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 커플링 파이프를 이용하여 알루미늄 파이프와 구리 파이프를 서로 연결시킨 상태(a) 및 열교환기의 헤더와 구리 파이프를 서로 연결시킨 상태(b)를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커플링 파이프를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 커플링 파이프를 이용하여 알루미늄 파이프와 구리 파이프를 서로 연결시킨 상태(a, b) 및 열교환기의 헤더와 구리 파이프를 연결시킨 상태(c)를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 파이프 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 파이프 제조방법에 사용되는 성형홈과 내경 지그봉을 나타내는 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시된 성형홈을 나타내는 3면도이다.
도 12는 인발단계를 나타내는 공정 모식도이다.
도 13은 도 9에 도시된 인발단계를 더욱 상세히 나타낸 흐름도이다.
도 14는 도 9에 도시된 열처리 단계를 더욱 상세히 나타낸 흐름도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 파이프를 나타내는 단면도가 도시되어 있다. 또한, 도 6에는 도 5에 도시된 커플링 파이프를 이용하여 알루미늄 파이프와 구리 파이프를 서로 연결시킨 상태(a) 및 열교환기의 헤더와 구리 파이프를 서로 연결시킨 상태(b)를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 커플링 파이프(100)는, 열교환기에 장착된 알루미늄 파이프(10)와 냉매 파이프 역할을 수행하는 구리 파이프(20) 사이를 연결하기 위해 알루미늄 파이프(10)의 한쪽 끝단과 구리 파이프(20)의 한쪽 끝단이 상호 접합이 되어 구성된다.

구체적으로, 본 실시예에 따른 커플링 파이프(100)는, 특정 구조의 제 1 배관부(110), 제 2 배관부(120) 및 경사부(130)를 구비함으로써, 이종 재질로 구성된 알루미늄 파이프와 구리 파이프를 안정적이고 효과적으로 연결시킬 수 있는 커플링 파이프를 제공할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 실시예에 따른 커플링 파이프(100)를 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 제 1 배관부(110)는, 알루미늄 파이프(10)의 외경과 대응되는 외경으로 형성되고, 경사부(130)로부터 소정 길이만큼 연장된 구조일 수 있다.

경우에 따라서, 제 1 배관부(110)는 경사부(130)를 기준으로 제 2 배관부(120)로부터 타측방향으로 인발되어 형성될 수 있다. 제 1 배관부(110)를 형성하는 인발 방법에 대해서는 후술하는 커플링 파이프 제조방법과 함께 상세히 설명하기로 한다.

제 2 배관부(120)는, 구리 파이프(20)의 외경과 대응되는 외경으로 형성되고, 경사부(130)로부터 소정 길이만큼 연장된 구조일 수 있다.

이때, 경사부(130)는, 제 1 배관부(110)와 제 2 배관부(120) 사이에 일체형으로 형성되고, 제 1 배관부(110)의 외경과 제 2 배관부(120)의 외경을 경사면(130)으로 연결시킬 수 있다.

경우에 따라서, 경사부(130)는 제 2 배관부(120)의 일단부를 스웨이징 가공하여 형성될 수 있다. 경사부(130)를 형성하는 스웨이징 가공 방법에 대해서는 후술하는 커플링 파이프 제조방법과 함께 상세히 설명하기로 한다.

이러한 구조를 포함하는 본 실시예에 따른 커플링 파이프(100)는, 도 6의 (a) 도시된 바와 같이, 알루미늄 파이프와 구리 파이프를 안정적으로 연결시킬 수 있다. 구체적으로, 알루미늄 파이프와의 접합부(J1)과 구리 파이프와의 접합부(J2)는 공융접합 방법에 의해 접합됨이 바람직하다. 상기 언급한 공융접합은 고주파장비를 이용하여 접합하고자 하는 부위만을 부분용융 시킨 후 이를 접합하는 방법을 말한다. 공융접합은 같은 재질뿐만 아니라 이종 재질인 알루미늄과 구리를 안정적이고 손쉽게 접합할 수 있는 접합 방법으로서, 용접재가 필요한 종래 기술에 따른 용접 방법의 문제점을 해소할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 커플링 파이프(100)는, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 알루미늄 재질로 구성된 열교환기의 헤더(15)와 구리 파이프(20)를 서로 연결시킬 수 있다. 구체적으로, 열교환기의 헤더와의 접합부(J3) 역시 공융접합 방법에 의해 접합될 수 있다.

도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 커플링 파이프를 나타내는 단면도가 되시되어 있다. 또한, 도 8에는 도 7에 도시된 커플링 파이프를 이용하여 알루미늄 파이프와 구리 파이프를 서로 연결시킨 상태(a, b) 및 열교환기의 헤더와 구리 파이프를 연결시킨 상태(c)를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 제 1 배관부(110)의 일단부에는, 알루미늄 파이프(10)의 내측으로 소정 길이만큼 삽입되도록 지름이 축소된 삽입부(111)가 형성될 수 있다.

또한, 제 2 배관부(120)의 일단부에는, 외주에서 내주를 향해 경사진 내접 경사면(121)이 형성될 수 있다.

이 경우, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 알루미늄 파이프(10) 및 구리 파이프(20)와의 결속관계를 더욱 안정적으로 구성할 수 있다.

구체적으로, 제 1 배관부(110)의 일단부에 형성된 삽입부(111)를 알루미늄 파이프(10)의 내주면에 결속시킴으로써 안정적인 결속관계를 달성할 수 있다. 이때, 삽입부(111)와 알루미늄 파이프(10)의 결속 부위는 공융접합 방법에 의해 접합됨이 바람직하다.

또한, 구리 파이프의 일단부에 내접 경사면(121)과 대응되도록 경사부(21)를 형성하고, 소정 길이만큼 연장된 연장부(22)를 더 형성함으로써, 제 2 배관부(120)와 구리 파이프(20)의 결속관계를 더욱 안정적으로 구성할 수 있다. 이때, 제 2 배관부(120)와 구리 파이프(20)의 결속 부위는 공융접합 방법에 의해 접합됨이 바람직하다.

경우에 따라서, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 구리 파이프(20)의 일단부에 경사부(21)만을 형성하여 제 2 배관부(120)와 결속시킬 수 있다.

본 실시예에 따른 커플링 파이프(100)의 경우, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 제 1 배관부(110)의 일단부에 형성된 삽입부(111)를 이용하여 알루미늄 소재로 구성된 열교환기의 헤더(15)와 손쉽게 결속될 수 있다. 이때, 열교환기의 헤더와의 접합부(J3) 역시 공융접합 방법에 의해 접합될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 커플링 파이프에 따르면, 특정 구조의 제 1 배관부, 제 2 배관부 및 경사부를 구비함으로써, 이종 재질로 구성된 알루미늄 파이프와 구리 파이프를 안정적이고 효과적으로 연결시킬 수 있는 커플링 파이프를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 커플링 파이프에 따르면, 알루미늄 파이프의 외경과 대응되는 외경으로 형성되고, 경사부로부터 소정 길이만큼 연장된 구조의 제 1 배관부; 구리 재질로 된 냉매 파이프의 외경과 대응되는 외경으로 형성되고, 경사부로부터 소정 길이만큼 연장된 구조의 제 2 배관부; 및 제 1 배관부와 제 2 배관부 사이에 일체형으로 형성되고, 제 1배관부의 외경과 제 2 배관부의 외경을 경사면으로 연결시키는 경사부;를 구비함으로써, 연결하고자 하는 알루미늄 파이프 및 구리 파이프에 안정적으로 접합될 수 있어, 안정된 구조의 커플링 파이프를 제공할 수 있다.

도 9에는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 파이프 제조방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있고, 도 10에는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 파이프 제조방법에 사용되는 성형홈과 내경 지그봉을 나타내는 단면도가 도시되어 있다. 또한, 도 11에는 도 8에 도시된 성형홈을 나타내는 3면도가 도시되어 있고, 도 12에는 인발단계를 나타내는 공정 모식도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 커플링 파이프 제조방법(S100)은, 특정 구성의 동파이프 준비단계(S110), 경사부 형성단계(S120), 인발단계(S130), 열처리단계(S140) 및 재인발단계(S150)를 포함하는 구성일 수 있다.

구체적으로, 동파이프 준비단계(S110)는, 연결하고자 하는 열교환기측 배관과 구리 파이프의 외경과 대응되는 외경으로 형성된 동파이프를 준비하는 단계이다.

이후, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 경사부 형성단계(S120)를 수행하여, 동파이프의 일단부의 외주면을 감싸며 가압하여 스웨이징(swaging) 가공(S)을 실시한다. 이 때, 경사부의 경사각도, 길이, 경사부의 형성 길이는 설계자의 의도 및 적용 대상 파이프의 사양에 따라 적절히 변경 가능함은 물론이다.

이후 실시되는 인발단계(S130)는, 도 12의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 경사부의 일단부를 클램프(50)를 이용하여 견고히 잡아 타측 방향으로 소정 크기의 로드를 가하여 인발을 수행하는 단계이다.

인발하는 거리는, 인발 대상 동파이프의 외경이 25 내지 35 mm일 경우 150 내지 200 mm임이 바람직하다. 인발 대상 동파이프의 외경이 작아짐에 따라 인발하는 거리 또한 비례하여 짧아지고, 인발 대상 동파이프의 외경이 커짐에 따라 인발하는 거리 또한 비례하여 길어지도록 설정함이 바람직하다.

인발단계(S130)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 내경 지그봉 설치단계(S131) 및 성형홈 통과단계(S132) 수행 후, 인발을 수행할 수 있다.

구체적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 동파이프의 외경보다 작은 길이의 단축과 동파이프의 외경보다 긴 길이의 장축을 가지는 타원형상의 성형홈(40)에 동파이프를 통과시키는 성형홈 통과단계(S132)를 통해 안정적으로 인발 작업을 수행할 수 있다.

이때, 성형홈 통과단계(S132)를 수행하기 전에, 동파이프의 외면에서 동파이프 내측 중심을 향해 가해지는 성형 가압력에 대항하여 동파이프의 살두께를 사이에 두고 내부 역 반발 가압력이 일어날 수 있도록, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 환봉구조의 내경 지그봉(30)을 동파이프 내측에 설치하는 내경 지그봉 설치단계(S131)가 실행됨이 바람직하다.

상기 언급한 내경 지그봉(30)은, 도 10 및 도 12에 도시된 바와 같이, 동파이프의 내경에 삽입된 상태로 동파이프를 안내하는 내경 안내부(33)를 포함하는 구성일 수 있다.

또한, 내경 지그봉(30)은, 스웨징 가공부(도 12의 S부분 참조) 내부면 구조와 대응되는 구조의 경사안내부(32)를 포함하는 구성일 수 있다.

이에 더하여, 본 실시예에 따른 내경 지그봉(30)은 동파이프의 내경과 접하여 동파이프의 내부면을 지지하는 내경 안내부(33)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 내경 안내부(33)는, 큰 직경의 동파이프가 작은 직경의 모세관 파이프로 인발되어 성형될 때, 큰 직경의 동파이프의 내경을 안내할 안정적으로 지지할 수 있다.

또한, 내경 받침부(31)는, 동파이프가 인발되어 성형될 때, 작은 직경의 모세관 파이프의 내경을 안정적으로 지지한다. 이때, 내경 받침부(31)는, 외부에서 가해지는 클램프(50)의 인장력에 대항하여, 모세관 파이프의 내경을 일정한 크기가 되도록 지지하는 역할을 한다. 따라서, 내경 받침부(31)의 외경은, 인발된 상태의 소구경 파이프 내경 직경과 동일한 외경임이 바람직하다. 이러한 구조의 내경 받침부(31)는, 크랙, 주름 등의 결함이 없는 견고하고 정밀하면서도 높은 조도의 고품질 파이프 살 두께가 형성되도록 유도할 수 있다.

다음으로, 열처리단계(S140)를 수행한다. 열처리단계(S140)는 인발된 커플링 파이프는 열처리로 내부에 장입된 후 열처리하여 커플링 파이프 전체를 연질화 시키는 단계이다.

열처리단계(S140)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 예열단계(S141), 파이프장입단계(S142), 진공조성단계(S143), 열처리유지단계(S144), 파이프반출단계(S145) 및 공랭단계(S146)를 포함하는 구성일 수 있다.

구체적으로, 예열단계(S141)는 열처리로 내부는 섭씨 435 내지 465도 범위의 온도로 유지하는 단계이다.

이후. 열처리로 내부에 커플링 파이프를 장입하는 파이프장입단계(S142)가 수행되며, 열처리로 내부를 밀폐시킨 후, 열처리로 내부를 진공상태로 조성하는 진공조성단계(S143)가 수행된다. 이때, 열처리로 내부의 진공도는 1.0 내지 1.5 Torr 범위 내의 값으로 설정됨이 바람직하다.

열처리로 내부를 기설정된 온도 범위로 유지하고, 진공상태를 유지하며, 기설정된 시간동안 커플링 파이프를 열처리하는 열처리유지단계(S144)가 수행된다.

이때 기설정된 시간은 커플링 파이프의 사양에 따라 적절히 변경 가능하며, 바람직하게는 2시간 내지 3시간 범위 내의 시간일 수 있다. 더욱 바람직하게는 2시간 30분 일 수 있다.

기설정 시간 동안 열처리가 완료된 후, 열처리된 커플링 파이프를 열처리로 외부로 반출하는 파이프반출단계(S145)가 수행된다.

이후, 커플링 파이프의 표면 온도가 기설정된 온도 이하까지 내려가도록, 공기 중에 냉각시키는 공랭단계(S146)가 수행된다.

열처리단계(S140) 이후, 제 1 배관부(110)의 일단부를 잡아 타측 방향으로 소정 크기의 로드를 가하여 인발을 수행하는 재인발단계(S150)가 수행될 수 있다. 이 단계를 통하여, 제 1 개관부의 일단부 외경이 연결하고자 하는 알루미늄 파이프의 외경과 대응되도록 인발될 수 있다.

열처리단계(S140)를 통해서 커플링 파이프 가공 시 발생한 커플링 파이프의 내부 응력을 제거할 수 있다. 그러나, 얇은 외경으로 인발된 제 1 배관부까지 연질화 되어, 제 1 배관부가 외력에 의해 쉽게 변형되는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 절곡 등의 가공성이 현저히 저하되는 문제점을 야기한다.

이를 해결하기 위해, 본 실시예에 따른 커플링 파이프 제조방법(S100)은 재인발단계(S150)를 통해 특정 부위만을 경질화 시킬 수 있다.

상기 언급한 재인발단계(S150)를 통해 절곡될 부위를 경화 시킴으로써, 외력에 의해 쉽게 변형되는 문제점을 해소할 수 있고, 절곡 시 발생하는 변형을 미연에 방지할 수 있다.

재인발단계(S150) 이후, 설계자의 의도 내지 작업자의 의도에 따라 커플링 파이프(100)를 절곡하는 절곡단계(S160)가 수행될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 커플링 파이프 제조방법(S100)에 따르면, 특정 구성의 동파이프 준비단계(S110), 경사부 형성단계(S120), 인발단계(S130) 및 열처리단계(S140)를 포함함으로써, 안정적인 구조의 제 1 배관부(110), 제 2 배관부(120) 및 경사부(130)를 구비하는 커플링 파이프(100)를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 커플링 파이프 제조방법(S100)에 따르면, 특정 구조의 내경 받침부(31), 경사안내부(32) 및 내경 안내부(33)를 포함하는 내경 지그봉(30)을 이용하여 안정적으로 인발 작업을 수행할 수 있어, 커플링 파이프 외주면에 주름 또는 크랙이 없는 고품질의 커플링 파이프를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 커플링 파이프 제조방법(S100)에 따르면, 특정 환경에서 제어되는 열처리 단계(S140)를 통해 인발된 커플링 파이프를 열처리하고, 절곡되는 부위를 재인발하여 경화시킨 후, 절곡단계를 수행함으로써, 연질화되어 제품 최종 조립시 쉽게 변형되는 문제를 원천적으로 차단할 수 있고, 절곡시 발생되는 변형 역시 원천적으로 차단할 수 있어, 결과적으로 고품질의 커플링 파이프를 제조할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.

10: 알루미늄 파이프
15: 열교환기의 헤더
20: 구리 파이프
21: 경사부
22: 연장부
30: 내경 지그봉
31: 내경 받침부
32: 경사안내부
33: 내경 안내부
40: 성형홈
50: 클램프
100: 커플링 파이프
110: 제 1 배관부
111: 삽입부
120: 제 2 배관부
121: 내접 경사면
130: 경사부
S100: 커플링 파이프 제조방법
S110: 동파이프 준비단계
S120: 경사부 형성단계
S130: 인발단계
S131: 내경 지그봉 설치단계
S132: 성형홈 통과단계
S135: 공융접합단계
S140: 열처리단계
S141: 예열단계
S142: 파이프장입단계
S143: 진공조성단계
S144: 열처리유지단계
S145: 파이프반출단계
S146: 공랭단계

Claims (13)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 커플링 파이프를 제조하는 방법(S100)으로서,
   a) 연결하고자 하는 냉매 파이프의 외경과 대응되는 외경으로 형성된 동파이프를 준비하는 동파이프 준비단계(S110);
   b) 동파이프의 일단부의 외주면을 감싸며 가압하여 스웨이징 가공을 실시하는 경사부 형성단계(S120);
   c) 경사부의 일단부를 잡아 타측 방향으로 소정 크기의 로드를 가하여 인발을 수행하는 인발단계(S130);
   d) 인발된 커플링 파이프를 열처리로 내부에 장입한 후 열처리를 수행하여 커플링 파이프 전체를 연질화 시키는 열처리단계(S140); 및
   e) 열처리단계(S140) 이후, 제 1 배관부(110)의 일단부를 잡아 타측 방향으로 소정 크기의 로드를 가하여 인발을 수행하여 제 1 배관부(110)만을 경질화 시키는 재인발단계(S150);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 커플링 파이프 제조방법.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 인발단계(S130)는,
   c-1) 동파이프의 외면에서 동파이프 내측 중심을 향해 가해지는 성형 가압력에 대항하여 동파이프의 살두께를 사이에 두고 내부 역 반발 가압력이 일어날 수 있도록, 환봉구조의 내경 지그봉을 동파이프 내측에 설치하는 내경 지그봉 설치단계(S131);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 커플링 파이프 제조방법.
   
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 인발단계(S130)는,
   c-2) 동파이프의 외경보다 작은 길이의 단축과 동파이프의 외경보다 긴 길이의 장축을 가지는 타원형상의 성형홈(40)에 동파이프를 통과시키는 성형홈 통과단계(S132);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 커플링 파이프 제조방법.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 내경 지그봉(30)은,
   동파이프의 내경에 삽입된 상태로 동파이프를 안내하는 내경 안내부(33);
   가이드부의 선단에 안내된 동파이프를 보다 작은 직경으로 인발할 때 점차적이고 원활히 안내하기 위한 경사안내부(32); 및
   경사안내부(32)의 끝단에 큰 직경의 동파이프가 작은 직경의 모세관 파이프로 인발/성형될 때, 그 내경을 안정적으로 지지하면서 외부에서 가해지는 가압력에 대한 상대 반발력을 발생하도록, 인발된 상태의 소구경 파이프 내경 직경과 동일 외경으로 형성된 내경 받침부(31);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 커플링 파이프 제조방법.
   
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 열처리 단계(S140)는,
    d-1) 열처리로 내부를 섭씨 435 내지 465도 범위의 온도로 유지하는 예열단계(S141);
    d-2) 열처리로 내부에 커플링 파이프를 장입하는 파이프장입단계(S142);
    d-3) 열처리로 내부를 밀폐시킨 후, 열처리로 내부를 진공상태로 조성하는 진공조성단계(S143);
    d-4) 기설정된 시간동안 열처리를 수행하는 열처리유지단계(S144);
    d-5) 기설정된 시간 이후, 열처리된 커플링 파이프를 열처리로 외부로 반출하는 파이프반출단계(S145); 및
    d-6) 커플링 파이프의 표면 온도가 기설정된 온도 이하까지 내려가도록, 공기 중에 냉각시키는 공랭단계(S146);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 커플링 파이프 제조방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 열처리유지단계(S144)에서, 기설정된 시간은 2시간 내지 3시간 범위 내의 시간인 것을 특징으로 하는 커플링 파이프 제조방법.
    
12. 제 6 항에 있어서,
    상기 재인발단계(S150)는, 일단부의 외경이 연결하고자 하는 알루미늄 파이프의 외경과 대응되도록 인발을 수행하는 것을 특징으로 하는 커플링 파이프 제조방법.
    
13. 제 6 항에 있어서,
    상기 커플링 파이프 제조방법(S100)은,
    f) 재인발단계(S150) 이후, 커플링 파이프(100)를 절곡하는 절곡단계(S160);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커플링 파이프 제조방법.
    

Images