KR102254504B1 - 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 공조기에서 공급되는 에어가 차량 실내로 전달될 수 있도록 이동로 역할을 하는 에어덕트에 관한 것으로, 차량의 에어 토출구와 연결되는 각 사이드덕트바디를 부직포로 제작하고, 이 사이드덕트바디가 연결되는 하우징 또한 부직포로 제작하여 서로 일체를 이루게 상호 연결함으로써, 기존 에어덕트와 대비하여 중량을 40~50% 정도 대폭 줄일 수 있어 경량화가 가능하고, 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트 및 이의 제조방법{AIR DUCT FOR VEHICLES AND WITH MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
본 발명은 차량의 공조기로부터 공급받는 에어를 차량의 에어 토출구 측으로 연결시켜 배기시키기 위한 중계 역할을 하는 에어덕트에 관한 것으로, 특히 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트 및 이의 제조방법에 관한 기술이다.
차량용 에어 덕트에 관한 기술로는,
대한민국 특허등록 제10-1534707호 (2015.07.01.등록, 이하에서는 '문헌 1'이라고 함) 『차량용 에어 덕트 및 그 제작방법』이 제시되어 있는 바,
문헌 1은 엔진 연소에 필요한 공기를 흡입하기 위해 엔진룸에 설치되는 차량용 에어 덕트에 있어서, 서로 상이한 소재와 조성비율을 갖는 흡음패드가 적어도 하나 이상 적층된 상태로, 열 압축성형에 의해 분리 성형된 제1 바디와 제2 바디가 상호 결합되어 형성되는 메인 바디; 및 상기 메인 바디의 선단에 장착되며, 외기를 상기 메인 바디로 유입시키는 스노클;을 포함하되, 상기 메인 바디는 외주면을 형성하며, PET(Polyethylene terephatalate) 소재와 LM(LOW MELTING FIBER) 소재가 혼합되어 형성되는 제1 흡음패드; 상기 제1 흡음패드의 내측으로 적층되며, PP/PE(polypropylene/polyethylene )소재와, PET 소재와, LM 소재가 혼합되어 형성되는 제2 흡음패드; 상기 제2 흡음패드의 내측에 접착되는 PP SPUN BOND(폴리프로필렌제 스판 본드) 소재로 형성되는 제3 흡음패드; 상기 제3 흡음패드의 내측으로 적층되며, PP/PE 소재와, PET 소재와, LM 소재가 혼합되어 형성되는 제4 흡음패드; 상기 제4 흡음패드의 내측으로 적층되며, PET 소재와, LM 소재가 혼합되어 형성되는 제5 흡음패드; 및 상기 제5 흡음패드의 내측으로 적층되어 내주면을 형성하며, PP/PE 소재와 LM 소재가 혼합되어 형성되는 제6 흡음패드;를 포함함으로써, 차량의 주행 중, 공기를 흡입하거나 흡입된 공기가 엔진의 진동 및 밸브작동에 의한 압력변화로 인해 역류하여 발생되는 소음을 최소화할 수 있도록 하는 차량용 에어 덕트 및 그 제작방법에 관한 기술이다.
다른 기술로는, 대한민국 특허등록 제10-1782448호 (2017.09.21.등록, 이하에서는 '문헌 2'라고 함) 『차량용 패치형 흡기덕트 및 그 제조방법』이 제시되어 있는 바,
문헌 2는 일측은 엔진의 흡기구에 연결되고, 타측은 외부와 연통되는 중공의 메인바디와 상기 메인바디 외주면에는 개구부가 형성되고 상기 개구부에는 흡음패드가 구비되도록 하여, 레조네이터를 구비하지 않고도 흡기덕트에서 발생하는 진동과 소음을 감소하되, 흡기덕트의 구조를 간단하게 구성하여 생산성의 증대와 엔진룸의 공간 확보 및 공간 확보에 따른 디자인의 실용성이 증대되는 효과를 갖는 차량용 흡기덕트 및 그 제조방법에 관한 기술이다.
문헌 1. 대한민국 특허등록 제10-1534707호 (2015.07.01.등록) 문헌 2. 대한민국 특허등록 제10-1782448호 (2017.09.21.등록)
본 발명은 인입구를 갖는 하우징 및 이의 전면(前面)에 연결되는 프론트덕트바디는 물론, 하우징의 양단부에 연결되는 각 사이드덕트바디 모두가 부직포로 이루어지고, 각 연결 부위를 열이나 초음파 등을 통해 융착 또는 핫멜트 접착 또는 리벳팅 방식으로 결합시켜 일체형 구조로 구현하여 기존 플라스틱으로만 제작된 에어덕트와 대비하여 볼 때 대폭 경량화 된 에어덕트 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
나아가 본 발명은 부직포 특성상 단열이 우수하고, 주름 형태의 관체이기에 쉽게 구부려 원하는 형태로 성형이 가능함에 따라 각종 차량의 내부 구조에 맞게 변형 설치가 가능한 에어덕트 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
아울러 본 발명은 부직포 특성상 내부 미세 기공이 있기에 결로 등의 수분이 미세 기공을 통해 쉽게 증발 제거될 수 있어 세균성 곰팡이의 번식을 차단할 수 있는 에어덕트 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트는,
내부 공간부를 갖는 하우징;
상기 하우징의 하부 측에 상하 관통되어 상기 하우징의 공간부와 상호 연통되며 차량의 공조기로부터 에어를 공급받는 둘 이상의 인입구;
상기 하우징의 공간부와 상호 연통되면서 내부를 따라 형성되는 프론트배기홀을 갖고, 상기 하우징의 전방 측에 좌우 이격되게 각각 연결되는 한 쌍의 프론트덕트바디;
상기 하우징의 좌우 양단부 각각에 배치되고, 내부를 따라 형성되는 사이드배기홀을 갖는 한 쌍의 사이드덕트바디; 및
상기 하우징과 상기 각 사이드덕트바디를 상호 결합시키기 위한 커넥팅수단;
으로 이루어지되,
상기 하우징과 상기 각 프론트덕트바디는 일체형 구조를 이루고,
상기 하우징, 상기 각 프론트덕트바디 및 상기 각 사이드덕트바디 각각은 부직포 재질인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트 제조방법은,
하우징, 프론트덕트바디 및 결합부를 상하로 분반(分半)한 후 분반한 상부 측 분체의 각 프론트덕트바디 단부와 하부 측 분체의 각 프론트덕트바디 단부가 서로 맞닿도록 펼친 상태에서 상부 측 분체의 외부 형상에 해당하는 탑캐비티, 하부 측 분체의 외부 형상에 해당하는 바텀캐비티, 그리고 각 인입구를 위해 상기 바텀캐비티 바닥에 형성되는 인입구캐비티들을 포함하는 하부 금형과, 상부 측 분체의 내부 형상에 해당하는 탑코어 및 하부 측 분체의 내부 형상에 해당하는 바텀코어를 포함하고 상기 하부 금형의 상부 측에 배치되는 상부 금형을 준비하는 단계;
PET와 LM을 포함하는 복합섬유의 단섬유를 카딩, 크로스랩핑, 니들펀칭하여 판형의 부직포를 제작하는 단계;
상기 탑캐비티, 바텀캐비티 및 인입구캐비티들로 상기 판형의 부직포를 채워 넣어 열성형하는 단계;
열성형을 거친 상부 측 분체와 하부 측 분체에서 상부 측 분체의 각 프론트덕트바디 단부와 하부 측 분체의 각 프론트덕트바디 단부 간의 연결 부위를 커팅하는 단계;
커팅된 상부 측 분체와 하부 측 분체를 각 내부가 서로 마주하도록 서로 포개어 놓은 상태에서 테두리를 융착방식 또는 핫멜트 접착방식 또는 리벳팅 결합방식 중 선택되는 하나의 방식을 통해 상호 결합시켜 일체형인 상기 하우징과 각 프론트덕트바디를 제작하는 단계;
PET와 LM을 포함하는 복합섬유의 단섬유를 카딩, 크로스랩핑, 니들펀칭하여 띠 형태의 부직포를 제작하는 단계;
상기 부직포를 고온의 열풍으로 열처리하는 단계;
열처리된 부직포를 와인딩 하면서 내부에 나일론 와이어가 나선 형태로 배치되게 하여 주름관을 제작하는 단계;
주름관을 정해진 규격에 따라 커팅하여 상기 각 사이드덕트바디를 제작하는 단계; 및
상기 결합부와 상기 사이드덕트바디의 단부가 상호 암수로 임시 결합된 상태에서 융착방식 또는 핫멜트 접착방식 또는 리벳팅 결합방식 중 선택되는 하나의 방식을 통해 고정 결합시키는 단계;
로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트 및 이의 제조방법은,
차량의 에어 토출구와 연결되는 각 사이드덕트바디 및 각 프론트덕트바디와, 이들이 연결되는 하우징 모두를 부직포로 제작하여 서로 일체를 이루게 연결함으로써, 중량을 대폭 줄일 수 있어 경량화가 가능하고, 단열이 우수한 가장 큰 효과가 있다.
또 주름관 형태의 사이드덕트바디를 쉽게 원하는 형태로 성형할 수 있어 각종 차량의 내부 구조에 맞게 변형 설치가 가능한 효과가 있다.
또 항균 코팅층을 마련하여 각종 세균성 곰팡이의 번식을 최대한 방지할 수 있는 효과가 있다.
또 차단필름을 부착하여 부직포 특성상 미세 기공을 통해 빠져나가는 에어 손실을 최대한 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트를 나타낸 입체 구성도,
도 2는 도 1의 평면 및 저면 구성도,
도 3은 본 발명의 에어덕트에 대한 전체 단면 및 커넥팅수단을 보여주기 위한 요부 확대 단면 구성도,
도 4는 본 발명의 에어덕트에 대한 전체 단면 및 코팅층 및 차단필름을 보여주기 위한 요부 확대 단면 구성도,
도 5는 하부 및 상부 금형을 나타낸 입체 구성도,
도 6은 도 5의 금형에 의해 성형되어 서로 연결된 상부 및 하부 측 분체를 나타낸 평면 구성도,
도 7 및 도 8은 본 발명의 에어덕트 제조방법에 따른 흐름도,
도 9 및 도 10은 부직포에 대한 시험성적서,
도 11은 부직포에 대한 불연성 시험성적서,
도 12는 부직포에 대한 열전도율(단열성) 시험성적서,
도 13은 부직포에 대한 탈취 시험성적서.
이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트는,
크게 하우징(10), 인입구(20), 프론트덕트바디(30), 사이드덕트바디(40) 및 커넥팅수단(50)으로 이루어진다.
각 구성에 대해 살펴보면,
상기 하우징(10)은
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이,
내부 공간부(11)
를 포함하는 사각의 함체 구조로 이루어진다.
이때 상기 하우징(10)은 부직포 재질로 이루어진다.
그리고 도 2에서와 같이, 상기 하우징(10)은 속이 빈 사각의 단면 구조로 이루어진다.
상기 인입구(20)는
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이,
상기 하우징(10)의 하부 측에 상하 관통되어 상기 하우징(10)의 공간부(11)와 상호 연통되며 차량의 공조기로부터 에어를 공급받는 사각의 홀 구조로 이루어져, 좌우로 일정 간격을 두고 다수개가 구비된다.
상기 프론트덕트바디(30)는
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이,
상기 각 인입구(20)에서 상기 하우징(10)의 공간부(11)를 거친 에어를 차량의 여러 에어 배기구 중 일부 배기구 측으로 전달하기 위한 것으로,
상기 하우징(10)의 공간부(11)와 상호 연통되면서 내부를 따라 형성되는 프론트배기홀(31)을 포함하고, 상기 하우징(10)의 전방 측에 좌우 이격되게 각각 연결되게 한 쌍이 구비된다.
이때 상기 각 프론트덕트바디(30)는 상기 하우징(10)과 일체형 구조를 이루면서 상기 하우징(10)과 동일한 부직포 재질로 이루어진다.
그리고 도 1에서와 같이, 상기 각 프론트덕트바디(30)는 속이 빈 원형 또는 다각형의 단면 구조로 이루어진다.
상기 사이드덕트바디(40)는
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이,
상기 각 인입구(20)에서 상기 하우징(10)의 공간부(11)를 거친 에어를 차량의 여러 에어 배기구 중 나머지 일부 배기구 측으로 전달하기 위한 것으로,
내부를 따라 형성되는 사이드배기홀(41)을 포함하고, 상기 하우징(10)의 좌우 양단부 각각에 배치되게 한 쌍이 구비된다.
이때 상기 각 사이드덕트바디(40)는 내주연을 따라 나일론 와이어(W)가 나선 구조로 배치되는 주름관 구조로 이루어진다.
아울러 도 1에서와 같이, 상기 각 사이드덕트바디(40)는 속이 빈 원형의 단면 구조로 이루어지는데, 특히 주름관 구조로 이루어져 원하는 형태로 쉽게 구부릴 수 있기에 다양한 차종의 구조에 맞게 대응하여 변형 설치가 가능하다.
그리고 상기 하우징(10), 상기 각 프론트덕트바디(30) 및 상기 각 사이드덕트바디(40) 각각은 전술한 바와 같이 부직포 재질인데, 특히 PET(Polyethylene terephthalate)와 LM(Low Melting Fiber)를 포함하는 부직포 재질인 것이 바람직하다.
그리고 도 9에서와 같이, 첨부된 도면은 하우징(10), 각 프론트덕트바디(30) 및 각 사이드덕트바디(40)를 이루는 부직포에 대한 항균 시험성적서로서 시험 환경은,
대장균, 녹농균, 황색포도상구균 각각에 대해 3.6 × 105, 1.3 × 105, 3.4 × 105 로 접종원 농도(CFU/mL)를 설정하고, 이때 사용균주는 Escherichia coli ATCC 8739, Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442, Staphylococcus aureus ATCC 6538P 이며, 37.0 ± 0.2 ℃ 의 시험환경에서 24시간 경과 후 결과는 다음과 같다.
대장균은 3.6 × 105에서 10 이하로 99.9% 감소율을 보였고, 녹농균은 1.3 × 105에서 10 이하로 99.9% 감소율을 보였으며, 황색포도상구균은 3.4 × 105에서 10 이하로 99.9% 감소율을 보였다.
그리고 도 10에서와 같이, 첨부된 도면은 하우징(10), 각 프론트덕트바디(30) 및 각 상기 사이드덕트바디(40)를 이루는 부직포에 대한 다른 균의 항균 시험성적서로서 시험 환경은,
폐렴균, MRSA 각각에 대해 3.6 × 105, 2.3 × 105 로 접종원 농도(CFU/mL)를 설정하고, 이때 사용균주는 Klebsiella pneumoniae ATCC 4352, MRSA(Staphylococcus aureus subsp. aureus) ATCC 33591 이며, 37.0 ± 0.2 ℃ 의 시험환경에서 24시간 경과 후 결과는 다음과 같다.
폐렴균은 3.6 × 105에서 10 이하로 99.9% 감소율을 보였고, MRSA는 2.3 × 105에서 10 이하로 99.9% 감소율을 보였다.
그리고 도 11에서와 같이, 첨부된 도면은 하우징(10), 각 프론트덕트바디(30) 및 각 사이드덕트바디(40)를 이루는 부직포에 대한 불연성 시험성적서로서, 표선까지 도달한 불꽃이 없을 정도로 불연성이 뛰어남을 알 수 있다.
그리고 도 12에서와 같이, 첨부된 도면은 하우징(10), 각 프론트덕트바디(30) 및 각 사이드덕트바디(40)를 이루는 부직포에 대한 열전도율(단열성) 시험성적서로서, 20도의 평균온도에서 0.040 W/(mK) 의 열전도율을 보여주고 있으므로, 단열성이 우수함을 알 수 있다.
그리고 도 13에서와 같이, 첨부된 도면은 하우징(10), 각 프론트덕트바디(30) 및 각 사이드덕트바디(40)를 이루는 부직포에 대한 탈취 시험성적서로서, 30분이 경과하면 암모니아의 농도 감소율이 95.2%를 보이고, 90분이 경과하면 암모니아의 농도 감소율이 97.4%를 보이므로, 탈취 성능이 우수함을 알 수 있다.
상기 커넥팅수단(50)은
도 3에 도시된 바와 같이,
상기 하우징(10)과 상기 각 사이드덕트바디(40)를 상호 결합시키기 위한 것으로,
상기 하우징(10)의 좌우 양단부에 외측으로 돌출되게 형성되며 원형의 관체 구조인 수형(雄形) 결합부(51), 그리고
상기 각 사이드덕트바디(40)의 단부에서 확경되어 상기 결합부(51)의 외경과 상응한 내경을 갖는 암형(雌形) 대응결합부(52)
를 포함하여 이루어진다.
이때 상기 결합부(51)와 상기 대응결합부(52)가 상호 암수로 임시 결합된 상태에서 융착방식 또는 핫멜트 접착방식 또는 리벳팅 결합방식 중 선택되는 하나의 방식에 의해서 고정 결합된다. 여기서 융착방식은 초음파 또는 열 또는 진동의 융착방식 중 하나이다.
한편, 본 발명에 따른 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트에서
도 4에서와 같이, 상기 하우징(10), 상기 각 프론트덕트바디(30) 및 각 사이드덕트바디(40)는 표면 또는 내부에 항균 또는 차열 코팅층(60)이 형성된다.
제1 구현예로, 상기 코팅층(60)은 상기 하우징(10), 각 프론트덕트바디(30) 및 각 사이드덕트바디(40)의 표면(내부 표면 또는 외부 표면, 또는 이들 모두의 표면) 또는 부직포 내부 사이에서 일부 또는 전체에 걸쳐 도포 경화된 친환경 세라믹 코팅층으로 이루어질 수 있고, 이러한 코팅층은 결로 등에 의해 표면에 생길 수 있는 세균성 곰팡이의 번식을 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
제 2 구현예로, 상기 코팅층(60)은 차열코팅층으로서, 차열코팅층을 형성하기 위한 코팅제로 알루미나 60 내지 70 중량%, 점토 5 내지 10 중량%, 산화니켈 1 내지 5 중량%, 산화붕소 1 내지 5 중량%, 규산나트륨 10 내지 15 중량% 및 중공형 실리카 10 내지 20 중량%로 이루어진 페이스트를 사용할 수 있다. 상기 차열코팅층은 10 내지 50㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 페이스트를 코팅제로 사용하기 위하여 알루미나 60 내지 70 중량%, 점토 5 내지 10 중량%, 산화니켈 1 내지 5 중량%, 산화붕소 1 내지 5 중량%, 규산나트륨 10 내지 15 중량% 및 중공형 실리카 10 내지 20 중량%를 혼합한 혼합물 100 중량부에 대하여 물 10 내지 15 중량부를 배합하여 슬러리화함으로써 차열코팅층을 형성할 수 있다.
상기 코팅제를 구성하는 알루미나는 상기 페이스트를 형성하는 주성분으로써 규산나트륨과 반응하여 실리카-알루미나를 형성할 수 있기 때문에 코팅층이 열에 의해 열화되는 경우에도 내열성을 유지할 수 있게 된다. 상기 알루미나는 60 중량% 미만인 경우 내열성이 불충분하며 70 중량%를 넘어서는 경우 접착력이 저하되면서 접합 부위의 내구성이 저하될 수 있으므로 상기 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 점토는 상기 규산나트륨을 불용화하여 알루미나와의 반응을 촉진하기 위해 첨가되는 것으로써, 5 내지 10 중량%의 범위를 벗어날 경우 접착력이 저하되기 때문에 상기 범위에서 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 산화니켈 및 산화붕소는 무기 바인더에 함유되어 연화점을 낮추어 주는 성분으로 사용되는 것으로서, 상기 코팅제에 적용하면 내열성을 높여주고 고온에 지속적으로 노출되더라도 안정성을 향상시켜 주게 된다. 상기 산화니켈 및 산화붕소는 각각 1 내지 5 중량%의 범위에서 함유되는데, 함량이 너무 적은 경우에는 고온에서의 내열성이 저하되어 접합 부위의 내구성을 저하시킬 수 있고, 너무 많은 경우에는 접착력이 저하되어 플레이트의 접합 시 불량을 일으킬 수 있으므로 상기 범위에서 함유되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 중공형 실리카는 10 내지 20 중량%의 범위에서 함유되는 것으로서, 접착층에 미세공동(void)을 형성함으로써 열전달을 촉진시키는 기능을 수행하게 된다. 상기 중공형 실리카를 함유함으로써 상기 차열코팅층에 열이 가해지더라도 열을 일정시간 저장하다가 외부로 방출하는 효과를 나타내기 때문에 효과적인 차열 성능을 나타내는 것으로 나타났다.
상기 중공형 실리카는 알콕시실란의 수용액으로 액적을 만들고, 여기에 산을 가하여 상기 액적을 가수분해시킨 후, 다시 염기를 가하여 상기 액적을 결합시킴으로써 쉘을 형성한 후, 유기용매로 상기 쉘의 내부를 에칭하여 중공을 형성한 후, 이를 여과, 건조하여 제조할 수 있다. 이러한 중공형 실리카는 내부 공동이 40 내지 500㎚이며, 대한민국 등록특허공보 10-1724603호나 다른 문헌들에 개시된 통상의 제조방법으로 제조할 수 있다.
결국 상기 하우징(10), 각 프론트덕트바디(30) 및 각 사이드덕트바디(40)의 표면(내부 표면 또는 외부 표면, 또는 이들 모두의 표면) 또는 부직포 내부 사이에서 일부 또는 전체에 걸쳐 차열 코팅층을 형성시킬 경우 내부를 따라 이동되는 에어의 열이 외부로 쉽게 발산되지 않고 온도를 최대한 유지한 채로 차량의 토출구까지 전달될 수 있는 것이다.
그리고 도 4에서와 같이, 상기 하우징(10)의 공간부(11)와 상기 각 프론트덕트바디(30)의 각 표면을 감싸거나 내부에 삽입되도록 차단필름(70)이 부착되고, 상기 각 사이드덕트바디(40)에 이의 길이방향을 따라 일부 영역 또는 전체 영역을 감싸거나 내부에 삽입되도록 차단필름(70)이 부착됨으로써, 차량 배기구 측으로 에어 이동 시 상기 각 사이드덕트바디(40)를 이루는 부직포 특성상 미세 기공이 있어 이 미세 기공을 통해 에어가 손실되는 방지할 수 있다. 이러한 차단필름(70)은 선택사항으로서 차량 내부 구조 및 차량 특성에 따라 부착 또는 미부착할 수 있는 것이다. 특히 미부착 시에 부직포의 미세 기공은 결로의 수분 제거와 에어 이송 시 발생하는 소음을 상쇄시키는 기능을 한다.
여기서 상기 차단필름(70)이 내부에 삽입된다는 것은 부직포 제작 시 부직포 내부에 층을 이루도록 상기 차단필름(70)이 개재(介在)되는 것을 의미한다.
한편, 본 발명에 따른 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트 제조방법에 대해 살펴보면,
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이,
하부 금형(80) 및 상부 금형(90)을 준비하는 단계(S1);
PET와 LM을 포함하는 복합섬유의 단섬유를 카딩, 크로스랩핑, 니들펀칭하여 판형의 부직포를 제작하는 단계(S2);
상기 하부 금형(80) 및 상부 금형(90)에 상기 판형의 부직포를 채워 넣어 열성형하는 단계(S3);
열성형을 거친 상부 측 분체(A)와 하부 측 분체(B)에서 상부 측 분체(A)의 각 프론트덕트바디(30) 단부와 하부 측 분체(B)의 각 프론트덕트바디(30) 단부 간이 서로 연결되어 있는데(도 6을 참조), 이 연결 부위를 커팅하는 단계(S4);
커팅된 상부 측 분체(A)와 하부 측 분체(B)를 각 내부가 서로 마주하도록 서로 포개어 놓은 상태에서 테두리를 융착방식 또는 핫멜트 접착방식 또는 리벳팅 결합방식 중 선택되는 하나의 방식을 통해 상호 결합시켜 일체형인 상기 하우징(10)과 각 프론트덕트바디(30)를 제작하는 단계(S5);
PET와 LM을 포함하는 복합섬유의 단섬유를 카딩, 크로스랩핑, 니들펀칭하여 띠 형태의 부직포를 제작하는 단계(S6);
상기 띠 형태의 부직포를 고온의 열풍으로 열처리하는 단계(S7);
열처리된 부직포를 와인딩 하면서 내부에 나일론 와이어가 나선 형태로 배치되게 하여 주름관을 제작하는 단계(S8);
주름관을 정해진 규격에 따라 커팅하여 상기 각 사이드덕트바디(40)를 제작하는 단계(S9); 및
상기 결합부(51)와 상기 사이드덕트바디(40)의 단부가 상호 암수로 임시 결합된 상태에서 융착방식 또는 핫멜트 접착방식 또는 리벳팅 결합방식 중 선택되는 하나의 방식을 통해 고정 결합시키는 단계(S10);
를 포함하여 이루어진다.
도 5에서와 같이, 상기 하부 금형(80)은 상기 하우징(10), 프론트덕트바디(30) 및 결합부(51)를 상하로 분반(分半)한 후 분반한 상부 측 분체(A)의 각 프론트덕트바디(30) 단부와 하부 측 분체(B)의 각 프론트덕트바디(30) 단부가 서로 맞닿도록 펼친 상태에서 상부 측 분체(A)의 외부 형상에 해당하는 탑캐비티(81), 하부 측 분체(B)의 외부 형상에 해당하는 바텀캐비티(82), 그리고 상기 각 인입구(20)를 위해 상기 바텀캐비티(82) 바닥에 형성되는 인입구캐비티(83)들을 포함한다.
그리고 상기 상부 금형(90)은 상부 측 분체(A)의 내부 형상에 해당하는 탑코어(91) 및 하부 측 분체(B)의 내부 형상에 해당하는 바텀코어(92)를 포함하고 상기 하부 금형(80)의 상부 측에 배치된다.
결국 상기 열성형 단계(S3)에서는 상기 탑캐비티(81), 바텀캐비티(82) 및 인입구캐비티(83)들로 상기 판형의 부직포를 채워 넣어 열성형을 하며, 그 결과물은 도 6에서와 같이 상하로 분반한 상부 측 분체(A)의 각 프론트덕트바디(30) 단부와 하부 측 분체(B)의 각 프론트덕트바디(30) 단부가 서로 맞닿도록 펼친 상태를 이룬다.
상기 판형의 부직포 제작 단계(S2)와 상기 띠 형태의 부직포 제작 단계(S6)는 단섬유를 카딩하여 웹을 제조하고 크로스랩핑한 다음, 니들펀칭하여 부직포를 제작하는 단계로서, 상기 단섬유를 카딩, 크로스랩핑, 및 니들펀칭하여 부직포를 제작하는 것은 종래의 기술이 많이 공지되어 있기 때문에 상세한 구성요소 및 방법에 대해서는 생략한다.
이때 상기 단섬유는 PET와 LM을 포함하는데, PET(폴리에스테르 테레프탈레이트)는 녹는점이 260도이며, 3d, 51mm 이다. LM(Low melting fiber)는 녹는점이 110도 이며, 5d, 51mm 이다.
아울러 PET과 LM의 혼합비는 PET가 9, LM이 1인 것이 바람직하다.
그리고 니들펀칭 공정에서는 프리펀칭과 메인펀칭기로 구성되며, 웨브(web)의 수직 단방향으로 니들링하고, 니들펀칭의 메인스트로크수는 1000~1400(stroke/min)이며, 특히 1200(stroke/min)인 것이 바람직하다.
상기 부직포 열처리 단계(S7)는 텐터프레임이 갖춰진 열풍기를 이용하여 부직포의 투입방향으로 장력을 주어 작업을 한다. 부직포를 크로스랩핑할 경우 부직포의 투입방향의 신율을 통제하기 어렵기 때문에 부직포를 열처리하는 공정이 필요하며, 원단의 투입방향으로 신율을 조정하기 위해서 부직포의 투입방향으로 텐터프레임을 이용하여 부직포에 장력을 가하여 작업을 하는 것이 바람직하다.
아울러 텐터프레임은 직물이나 편물 등 원단을 정해진 가공폭으로 조정하여 건조하는 기계를 말하는 것으로서, 종래에 많은 기술이 공지되어 있기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
이어서 상기 부직포 열처리 단계(S7)에서 열풍기의 열풍 온도는 160도~200도 이며, 특히 열풍온도가 높을 경우 과용융되어 부직포가 경화되는 문제점이 있고 반대로 열풍온도가 낮을 경우 충분한 낮아 형상을 제작하는데 문제점이 있기에 180도 인 것이 가장 바람직하다.
상기 주름관 제작 단계(S8)는 와인딩장치를 이용하여 부직포를 와인딩하는 단계로서, 내부에 나일론 와이어(W)가 나선형 배치되게 하면서 정해진 가공폭으로 조정된 부직포를 와인딩장치를 이용하여 와인딩하여 중공형의 관체 구조를 제작하는 단계이다.
상기 주름관 제작 단계(S8)는 측면 전체에 나선형 돌기부 및 돌기홈이 형성되고 축 회전 가능한 중심 디스크와, 측면 전체에 나선형 돌기부 및 돌기홈이 형성되고 상기 중심 디스크의 양측에 각각 밀착되어 축 회전 가능한 한 쌍의 보조 디스크와, 상기 보조 디스크를 가열하는 가열부로 이루어진 제조장치를 이용하는데, 보조 디스크는 별도의 구동수단 없이 중심 디스크의 회전에 의해 자동으로 회전되며 중심 디스크와 보조 디스크의 사이에 끼워진 부직포를 주름관 형태로 가공하는 구성요소로써, 측면 전체에 형성된 나선형 돌기부의 형태가 중심 디스크의 측면 전체에 형성된 나선형 돌기부의 형태와 동일하게 형성되되, 중심 디스크의 측면에 형성된 나선형 돌기부는 보조 디스크의 측면에 형성된 돌기홈에 맞물리도록 구성되고, 보조 디스크의 측면에 형성된 나선형 돌기부는 중심 디스크의 측면에 형성된 돌기홈에 맞물리도록 구성되어, 주름관의 측면 전체에 각각 형성되는 주름의 형태가 동일하게 형성되도록 한다. 이러한 주름관 제조장치에 관한 기술이 공지되어 있기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
한편, 본 발명에 따른 경량 에어덕트 제조방법은 코팅층 형성 단계(S12)와, 차단필름 부착 단계(S13)를 더 포함하는데,
상기 코팅층 형성 단계(S11)는 상기 하우징(10), 각 프론트덕트바디(30) 및 각 사이드덕트바디(40)의 표면 또는 내부에 항균 또는 차열 코팅층(60)을 형성시키는 단계이다. 이러한 코팅층(60)은 전술한 바와 같이 결로 등에 의해 표면에 생길 수 있는 세균성 곰팡이의 번식을 방지할 수 있는 친환경 세라믹 항균 코팅층일 수 있고, 또는 차열 코팅층일 수 있다.
상기 차단필름 부착 단계(S12)는 상기 하우징(10)의 공간부(11)와 상기 각 프론트덕트바디(30)의 각 표면을 감싸거나 내부에 삽입되도록, 그리고 상기 각 사이드덕트바디(40)에도 이의 길이방향을 따라 일부 영역 또는 전체 영역의 표면을 감싸거나 내부에 삽입되도록 차단필름(70)을 부착시키는 단계이다. 이러한 차단필름(70)은 전술한 바와 같이 차량 배기구 측으로 에어 이동 시 상기 각 사이드덕트바디(40)를 이루는 부직포 특성상 미세 기공이 있어 이 미세 기공을 통해 에어가 손실되는 방지할 수 있다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트 및 이의 제조방법"을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 하우징
11 : 공간부
20 : 인입구
30 : 프론트덕트바디
31 : 프론트배기홀
40 : 사이드덕트바디
41 : 사이드배기홀
50 : 커넥팅수단
51 : 결합부
52 : 대응결합부
60 : 코팅층
70 : 차단필름
80 : 하부 금형
81 : 탑캐비티
82 : 바텀캐비티
83 : 인입구캐비티
90 : 상부 금형
91 : 탑코어
92 : 바텀코어
A : 상부 측 분체
B : 하부 측 분체

Claims (7)

  1. 내부 공간부(11)를 갖는 속이 빈 사각의 단면 구조로 이루며 PET(Polyethylene terephthalate)와 LM(Low Melting Fiber)을 포함하는 부직포 재질의 하우징(10)과, 상기 하우징(10)의 하부 측에 상하 관통되어 상기 하우징(10)의 공간부(11)와 상호 연통되며 차량의 공조기로부터 에어를 공급받는 둘 이상의 인입구(20)와, 상기 하우징(10)의 공간부(11)와 상호 연통되면서 내부를 따라 형성되는 프론트배기홀(31)을 갖는 속이 빈 원형 또는 다각형의 단면 구조를 이루면서 상기 하우징(10)의 전방 측에 좌우 이격되게 각각 연결되어 상기 하우징(10)과 일체형 구조를 이루며 PET와 LM을 포함하는 부직포 재질인 한 쌍의 프론트덕트바디(30)와, 상기 하우징(10)의 좌우 양단부 각각에 배치되며 내부를 따라 형성되는 사이드배기홀(41)을 갖는 속이 빈 원형의 단면 구조를 이루면서 PET와 LM을 포함하는 부직포 재질인 한 쌍의 사이드덕트바디(40)와, 상기 하우징(10)의 좌우 양단부에 외측으로 돌출되게 형성되며 원형의 관체 구조인 수형(雄形) 결합부(51) 및 상기 각 사이드덕트바디(40)의 단부에서 확경되어 상기 결합부(51)의 외경과 상응한 내경을 갖는 암형(雌形) 대응결합부(52)로 이루어진 커넥팅수단(50)을 포함하는 차량용 에어덕트 제조방법에 있어서,
    상기 하우징(10), 프론트덕트바디(30) 및 결합부(51)를 상하로 분반(分半)한 후 분반한 상부 측 분체(A)의 각 프론트덕트바디(30) 단부와 하부 측 분체(B)의 각 프론트덕트바디(30) 단부가 서로 맞닿도록 펼친 상태에서 상부 측 분체(A)의 외부 형상에 해당하는 탑캐비티(81), 하부 측 분체(B)의 외부 형상에 해당하는 바텀캐비티(82), 그리고 상기 각 인입구(20)를 위해 상기 바텀캐비티(82) 바닥에 형성되는 인입구캐비티(83)들을 포함하는 하부 금형(80)과, 상부 측 분체(A)의 내부 형상에 해당하는 탑코어(91) 및 하부 측 분체(B)의 내부 형상에 해당하는 바텀코어(92)를 포함하고 상기 하부 금형(80)의 상부 측에 배치되는 상부 금형(90)을 준비하는 단계(S1);
    PET와 LM을 포함하는 복합섬유의 단섬유를 카딩, 크로스랩핑, 니들펀칭하여 판형의 부직포를 제작하는 단계(S2);
    상기 탑캐비티(81), 바텀캐비티(82) 및 인입구캐비티(83)들로 상기 판형의 부직포를 채워 넣어 열성형하는 단계(S3);
    열성형을 거친 상부 측 분체(A)와 하부 측 분체(B)에서 상부 측 분체(A)의 각 프론트덕트바디(30) 단부와 하부 측 분체(B)의 각 프론트덕트바디(30) 단부 간의 연결 부위를 커팅하는 단계(S4);
    커팅된 상부 측 분체(A)와 하부 측 분체(B)를 각 내부가 서로 마주하도록 서로 포개어 놓은 상태에서 테두리를 융착방식 또는 핫멜트 접착방식 또는 리벳팅 결합방식 중 선택되는 하나의 방식을 통해 상호 결합시켜 일체형인 상기 하우징(10)과 각 프론트덕트바디(30)를 제작하는 단계(S5);
    PET와 LM을 포함하는 복합섬유의 단섬유를 카딩, 크로스랩핑, 니들펀칭하여 띠 형태의 부직포를 제작하는 단계(S6);
    상기 띠 형태의 부직포를 고온의 열풍으로 열처리하는 단계(S7);
    열처리된 부직포를 와인딩 하면서 내부에 나일론 와이어(W)가 나선 형태로 배치되게 하여 주름관을 제작하는 단계(S8);
    주름관을 정해진 규격에 따라 커팅하여 상기 각 사이드덕트바디(40)를 제작하는 단계(S9); 및
    상기 결합부(51)와 상기 사이드덕트바디(40)의 단부가 상호 암수로 임시 결합된 상태에서 융착방식 또는 핫멜트 접착방식 또는 리벳팅 결합방식 중 선택되는 하나의 방식을 통해 고정 결합시키는 단계(S10);
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징(10), 각 프론트덕트바디(30) 및 각 사이드덕트바디(40)의 표면 또는 내부에 항균 또는 차열 코팅층(60)을 형성시키는 단계(S11)와,
    상기 하우징(10)의 공간부(11)와 상기 각 프론트덕트바디(30)의 각 표면을 감싸거나 내부에 삽입되도록, 그리고 상기 각 사이드덕트바디(40)에도 이의 길이방향을 따라 일부 영역 또는 전체 영역의 표면을 감싸거나 내부에 삽입되도록 차단필름(70)을 부착시키는 단계(S12)
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 경량 에어덕트 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항의 제조방법에 의해서 제조된 단열 및 항균 성능이 우수한 차량용 에어덕트.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
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