KR102364388B1 - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
본 실시예에 따른 공기 조화기는, 압축기와, 실외 열교환기 및 메인 팽창장치를 포함하고, 상기 압축기, 상기 실외 열교환기 및 상기 메인 팽창장치를 연결하는 냉매배관에 의하여 냉매가 순환되는 실외기와, 실내 열교환기를 포함하는 실내기 및 상기 실외기와 상기 실내기는 연결배관에 의하여 연결되는 공기 조화기로서, 상기 공기 조화기의 냉동능력은 23kW 이상 35kW 이하를 가지고, 상기 냉매로는 R134a가 사용되며, 상기 냉매배관에는, 입도면적을 기준으로 1% 이하의 델타 페라이트 기지조직을 가지는 연성 스테인리스 강관이 포함된다.The air conditioner according to the present embodiment includes an outdoor unit including a compressor, an outdoor heat exchanger and a main expansion device, through which refrigerant is circulated by a refrigerant pipe connecting the compressor, the outdoor heat exchanger, and the main expansion device; An indoor unit including a heat exchanger and an air conditioner connected to the outdoor unit and the indoor unit by a connecting pipe, the air conditioner having a refrigeration capacity of 23 kW or more and 35 kW or less, R134a is used as the refrigerant, and the refrigerant pipe includes a flexible stainless steel pipe having a delta ferrite matrix structure of 1% or less based on the grain size area.
Description
본 발명은 공기 조화기에 관한 것이다.The present invention relates to an air conditioner.
공기 조화기는 냉매의 상변화 사이클을 이용하여 실내로 따뜻한 공기 또는 차가운 공기를 공급하는 장치로 정의될 수 있다. An air conditioner may be defined as a device that supplies warm air or cold air to a room using a phase change cycle of a refrigerant.
상세히, 상기 냉매의 상변화 사이클은, 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축하는 압축기와, 상기 압축기에 의하여 압축된 고온 고압의 기상 냉매를 고온 고압의 액상 냉매로 상변화시키는 응축기와, 상기 응축기를 통과한 고온 고압의 액상 냉매를 저온 저압의 2상 냉매로 팽창시키는 팽창변과, 상기 팽창변을 통과한 저온 저압의 2상 냉매를 저온 저압의 기상 냉매로 상변화시키는 증발기를 포함할 수 있다. In detail, the phase change cycle of the refrigerant includes a compressor for compressing a low-temperature and low-pressure gaseous refrigerant into a high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant, and a condenser for phase-changing the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant compressed by the compressor into a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant; , an expansion valve for expanding the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant that has passed through the condenser into a low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant, and an evaporator for phase-changing the low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant that has passed through the expansion valve into a low-temperature and low-pressure gaseous refrigerant. there is.
상기 냉매의 상변화 사이클이 차가운 공기를 공급하는 장치로 작동하는 경우, 상기 응축기는 실외에 배치되고, 상기 증발기는 실내에 배치된다. 그리고, 상기 압축기, 응축기, 팽창변, 및 증발기는 냉매 배관에 의하여 연결되어, 냉매 순환 폐회로를 구성한다. When the phase change cycle of the refrigerant operates as a device for supplying cold air, the condenser is disposed outdoors, and the evaporator is disposed indoors. And, the compressor, the condenser, the expansion valve, and the evaporator are connected by a refrigerant pipe to constitute a refrigerant circulation closed circuit.
상기 냉매 배관은 일반적으로 구리 소재의 동(Cu) 배관이 많이 사용되고 있으나, 상기 동 배관은 몇가지 문제점을 안고 있다. As the refrigerant pipe, a copper (Cu) pipe made of a copper material is commonly used, but the copper pipe has several problems.
첫째, 냉매로서 물이 사용되는 전열교환기에 상기 동 배관이 사용될 경우, 배관의 내주면에 스케일(scale)이 누적되어, 배관의 신뢰성에 악영향을 줄 수 있다. 즉, 상기 동 배관의 내주면에 스케일이 누적되면 관 내주면을 씻어내는 세관 작업이 필요하거나, 관 교체 작업이 필요할 수 있다. First, when the copper pipe is used in a total heat exchanger in which water is used as a refrigerant, scale is accumulated on the inner circumferential surface of the pipe, which may adversely affect the reliability of the pipe. That is, if scale accumulates on the inner circumferential surface of the copper pipe, a customs operation for washing the inner circumferential surface of the tube may be required or a pipe replacement operation may be required.
둘째, 동 배관은 고압을 견딜 수 있는 내압 특성을 충분히 가지지 못하는 단점이 있다. 특히 압축기에 의하여 고압으로 압축되는 냉매, 예컨대 R410a, R22,R32와 같은 신냉매가 적용되는 냉매 순환 사이클에 상기 동 배관이 적용될 경우, 냉매 사이클의 운전 시간이 누적됨에 따라 고압을 견디지 못하고 파손될 우려가 있다. Second, copper piping has a disadvantage in that it does not have sufficient pressure resistance to withstand high pressure. In particular, when the copper pipe is applied to a refrigerant circulation cycle to which a refrigerant compressed to a high pressure by a compressor, for example, a new refrigerant such as R410a, R22, R32 is applied, as the operating time of the refrigerant cycle is accumulated, it cannot withstand the high pressure and may be damaged. there is.
셋째, 동 배관은 배관 내부의 냉매 압력을 견디기 위한 응력 마진 값이 작기 때문에, 압축기로부터 전달되는 진동에 취약한 단점이 있다. 이러한 이유로 인하여, 동 배관으로 전달되는 진동과 그에 따른 소음을 흡수하기 위하여, 배관의 길이를 길게 하고, 동시에 x,y, 및 z축 방향으로 배관을 휘어서 배치한다. Third, the copper pipe has a disadvantage in that it is vulnerable to vibration transmitted from the compressor because the stress margin value to withstand the pressure of the refrigerant inside the pipe is small. For this reason, in order to absorb the vibration transmitted to the copper pipe and noise accompanying it, the length of the pipe is lengthened and the pipe is bent in the x, y, and z-axis directions at the same time.
그 결과, 에어컨 실외기 또는 히트 펌프를 사용하는 세탁기의 내부에는 동 배관을 수용할 수 있는 설치 공간이 충분하지 못하기 때문에, 배관 설치에 어려움이 따른다. As a result, the installation space for accommodating the copper pipe is insufficient inside the washing machine using the outdoor unit of the air conditioner or the heat pump, so that it is difficult to install the pipe.
또한, 시장에서 구리 가격이 상대적으로 높고 가격 변동이 심하기 때문에, 동 배관을 사용하기에 어려움이 따른다.In addition, since the price of copper in the market is relatively high and the price fluctuates, it is difficult to use copper pipe.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 최근에는 스테인리스 강관이 동 배관을 대체할 수 있는 새로운 수단으로 떠오르고 있다. In order to improve this problem, stainless steel pipe has recently emerged as a new means to replace copper pipe.
스테인리스 강관은 스테인리스강 소재로 이루어지며, 동 배관에 비하여 강한 내식성을 가지며, 동 배관보다 가격이 저렴한 장점이 있다. 그리고, 스테인리스 강관은 동 배관에 비하여 강도와 경도가 크기 때문에, 진동 및 소음의 흡수 능력이 동 배관에 비하여 뛰어난 장점이 있다. Stainless steel pipe is made of stainless steel material, has strong corrosion resistance compared to copper pipe, and has the advantage of being cheaper than copper pipe. In addition, since the stainless steel pipe has greater strength and hardness than the copper pipe, the ability to absorb vibration and noise is superior to that of the copper pipe.
또한, 스테인리스 강관은 동 배관에 비하여 내압 특성이 좋기 때문에, 고압에도 파손 염려가 없다.In addition, since the stainless steel pipe has better pressure resistance compared to the copper pipe, there is no risk of damage even at high pressure.
그러나, 일반적인 종래의 스테인리스 강관은, 동 배관에 비하여 강도와 경도가 과도하게 높기 때문에, 관 연결을 위한 확관 작업 또는 관 벤딩 작업에 불리한 단점이 있다. 특히, 냉매 사이클을 구성하는 배관은 특정 지점에서 특정 곡률로 휘어지는 형태로 배치될 수 있는데, 종래의 스테인리스 강관을 사용할 경우 배관을 휘는 작업이 불가능한 단점이 있다.However, the general conventional stainless steel pipe, since the strength and hardness are excessively high compared to the copper pipe, there is a disadvantage disadvantageous to pipe expansion work or pipe bending work for pipe connection. In particular, the pipe constituting the refrigerant cycle may be arranged to be bent with a specific curvature at a specific point, but there is a disadvantage in that it is impossible to bend the pipe when the conventional stainless steel pipe is used.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 동배관 수준의 연성을 확보하여 가공성이 개선되는 냉매배관이 구비되는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an air conditioner provided with a refrigerant pipe in which workability is improved by securing ductility of a copper pipe level.
또한, 동배관 이상의 강도와 경도를 구비하는 냉매배관이 구비되는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide an air conditioner provided with a refrigerant pipe having strength and hardness greater than or equal to that of the copper pipe.
또한, 배관 내부의 냉매압력 조건, 또는 배관 외부의 환경조건등에 의하여 냉매배관이 부식되는 것을 방지할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide an air conditioner capable of preventing corrosion of a refrigerant pipe due to a refrigerant pressure condition inside the pipe or an environmental condition outside the pipe.
또한, 배관의 두께를 줄여도 한계 압력을 설정수준 이상으로 유지할 수 있는 냉매배관이 구비되는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide an air conditioner provided with a refrigerant pipe capable of maintaining a limit pressure above a set level even when the thickness of the pipe is reduced.
또한, 배관의 내경을 증가하여 배관 내부를 흐르는 냉매의 압력 손실이 감소할 수 있는 냉매배관이 구비되는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide an air conditioner provided with a refrigerant pipe capable of reducing a pressure loss of a refrigerant flowing inside the pipe by increasing the inner diameter of the pipe.
또한, 진동 흡수능력이 개선된 냉매배관이 구비되는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 냉매배관이 압축기로부터 전달되는 진동을 용이하게 흡수하도록 함으로써, 냉매배관의 길이를 감소할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide an air conditioner provided with a refrigerant pipe having improved vibration absorption capability. In particular, an object of the present invention is to provide an air conditioner capable of reducing the length of a refrigerant pipe by allowing the refrigerant pipe to easily absorb vibration transmitted from a compressor.
또한, 압축기의 능력에 기초하여 결정되는 공조능력에 따라 냉매배관의 외경을 결정할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide an air conditioner capable of determining an outer diameter of a refrigerant pipe according to an air conditioning capability determined based on the capability of a compressor.
또한, 상기 결정된 냉매배관의 외경 및 냉매의 종류에 따라 결정되는 배관의 두께에 기초하여, 냉매배관의 내경을 결정할 수 있는 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide an air conditioner capable of determining the inner diameter of the refrigerant pipe based on the determined outer diameter of the refrigerant pipe and the thickness of the pipe determined according to the type of refrigerant.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 실시예에 따른 제 1 발명은, 압축기와, 실외 열교환기 및 메인 팽창장치를 포함하고, 상기 압축기, 상기 실외 열교환기 및 상기 메인 팽창장치를 연결하는 냉매배관에 의하여 냉매가 순환되는 실외기와, 실내 열교환기를 포함하는 실내기 및 상기 실외기와 상기 실내기는 연결배관에 의하여 연결되는 공기 조화기로서, 상기 공기 조화기의 냉동능력은 23kW 이상 35kW 이하를 가지고, 상기 냉매로는 R32가 50% 이상 함유된 혼합냉매가 사용되며, 상기 냉매배관에는, 입도면적을 기준으로 1% 이하의 델타 페라이트 기지조직을 가지는 연성 스테인리스 강관이 포함된다.In order to solve the above problems, the first invention according to this embodiment provides a refrigerant pipe including a compressor, an outdoor heat exchanger and a main expansion device, and connecting the compressor, the outdoor heat exchanger and the main expansion device. An outdoor unit through which refrigerant is circulated, an indoor unit including an indoor heat exchanger, and an air conditioner connected to the outdoor unit and the indoor unit by a connecting pipe, wherein the air conditioner has a refrigeration capacity of 23 kW or more and 35 kW or less, A mixed refrigerant containing 50% or more of R32 is used, and the refrigerant pipe includes a flexible stainless steel pipe having a delta ferrite matrix structure of 1% or less based on the grain size area.
제 2 발명은, 상기 냉매의 충진량은 10.5kg인 것을 특징으로 한다.The second invention is characterized in that the filling amount of the refrigerant is 10.5 kg.
제 3 발명은, 상기 연성 스테인리스 강관은, 오스테나이트(austenite) 기지조직(matrix structure)과 30~60μm의 평균 입도크기(average diameter)를 가지며, 상기 연성 스테인리스 강관의 ASTM(American Society for Testing and Materials) 입도 번호는 5.0~7.0인 것을 특징으로 한다.In the third invention, the flexible stainless steel pipe has an austenite matrix structure and an average diameter of 30 to 60 μm, and ASTM (American Society for Testing and Materials) of the flexible stainless steel pipe ) The particle size number is characterized in that 5.0 ~ 7.0.
제 4 발명은, 상기 냉매 배관에는, 상기 압축기로 냉매의 흡입을 가이드하는 흡입 배관이 포함되고, 상기 흡입 배관의 외경은, 19.05mm이고, 내경은 18.07mm인 것을 특징으로 한다.According to a fourth aspect of the present invention, the refrigerant pipe includes a suction pipe for guiding suction of the refrigerant to the compressor, and the suction pipe has an outer diameter of 19.05 mm and an inner diameter of 18.07 mm.
제 5 발명은, 상기 냉매 배관에는, 상기 압축기로부터 냉매의 토출을 가이드하는 토출 배관이 포함되고, 상기 토출 배관의 외경은 15.88mm이고, 내경은 15.06mm인 것을 특징으로 한다.In the fifth invention, the refrigerant pipe includes a discharge pipe for guiding the discharge of the refrigerant from the compressor, and the discharge pipe has an outer diameter of 15.88 mm and an inner diameter of 15.06 mm.
제 6 발명은, 상기 압축기는 인버터 스크롤 압축기인 것을 특징으로 한다.A sixth invention is characterized in that the compressor is an inverter scroll compressor.
상기와 같은 구성을 이루는 제 1 내지 제 6 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다. According to the first to sixth inventions configured as described above, the following effects are obtained.
공기 조화기의 냉동 능력에 부합하는 냉매를 사용함으로써, 공기 조화기의 운전효율이 개선될 수 있다. By using a refrigerant that matches the refrigeration capability of the air conditioner, the operating efficiency of the air conditioner may be improved.
또한, 오스테아니트계 스테인리스 강관이 적용됨으로써, 종래의 스테인리스 강관에 비하여 동 배관 수준의 연성을 확보할 수 있고, 그 결과 냉매 순환 사이클에 굽은 스테인리스 강관이 적용될 수 있는 장점이 있다. 즉, 종래의 스테인리스 강관에 비하여 냉매 배관의 성형 자유도가 증가하는 장점이 있다. 그리고, 값비싼 동 배관을 사용하지 않고, 상대적으로 저렴한 연성 스테인리스 강관을 사용할 수 있다는 이점이 있다.In addition, since the austenitic stainless steel pipe is applied, the ductility of the copper pipe level can be secured compared to the conventional stainless steel pipe, and as a result, there is an advantage that the bent stainless steel pipe can be applied to the refrigerant circulation cycle. That is, there is an advantage in that the molding freedom of the refrigerant pipe is increased compared to the conventional stainless steel pipe. In addition, there is an advantage that a relatively inexpensive flexible stainless steel pipe can be used without using an expensive copper pipe.
본 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관은 동 배관 수준의 연성이 확보되면서 강도와 경도는 동 배관보다 크기 때문에, 내압 능력이 동 배관에 비하여 현저히 뛰어나, 포화 증기압이 높은 다양한 종류의 신 냉매를 냉매 사이클에 사용할 수 있는 장점이 있다. 소위 냉매 자유도가 증가하는 장점이 있다. The flexible stainless steel pipe according to this embodiment has a ductility comparable to that of copper pipe and has greater strength and hardness than copper pipe, so it has significantly superior pressure resistance compared to copper pipe, and various types of new refrigerants with high saturated vapor pressure are used in the refrigerant cycle. There are advantages to using it. There is an advantage in that the so-called refrigerant degree of freedom is increased.
그리고, 동 배관에 비하여 강도와 경도가 큰 스테인리스 강관은 동 배관에 비하여 응력 마진이 높기 때문에, 진동 흡수 능력이 동 배관에 비하여 현저히 뛰어난 장점이 있다. 다시 말하면, 스테인리스 강관의 경우 진동과 소음 흡수를 위하여 배관을 길게 할 필요가 없기 때문에, 배관을 여러 번 벤딩할 필요가 없게 된다. 따라서, 냉매 사이클 설치를 위한 공간 확보가 용이하게 되고, 배관 길이 축소에 따른 제조 비용 절감 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다. In addition, since the stainless steel pipe, which has greater strength and hardness compared to the copper pipe, has a higher stress margin than the copper pipe, the vibration absorbing ability is significantly superior to that of the copper pipe. In other words, in the case of a stainless steel pipe, since it is not necessary to lengthen the pipe to absorb vibration and noise, there is no need to bend the pipe several times. Therefore, it is easy to secure a space for installing a refrigerant cycle, and there is an advantage in that it is possible to obtain an effect of reducing the manufacturing cost according to the reduction in the pipe length.
또한, 본 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관의 연성이 개선되므로, 배관의 가공성이 증가할 수 있다. 그리고, 상기 연성 스테인리스 강관은 동 배관에 비하여 내식성이 뛰어나기 때문에, 배관 수명이 길어지는 장점이 있다. In addition, since the ductility of the flexible stainless steel pipe according to the present embodiment is improved, the workability of the pipe may be increased. In addition, since the flexible stainless steel pipe has excellent corrosion resistance compared to the copper pipe, there is an advantage in that the pipe life is prolonged.
압축기에 인접하게 배치되는 흡입배관의 강도를 개선할 수 있으므로 흡입배관의 진동 및 파손을 방지할 수 있다. 그리고, 흡입배관의 연성이 증가하므로, 흡입배관을 가공(벤딩)하여 제한된 공간내에 용이하게 설치할 수 있다. Since the strength of the suction pipe disposed adjacent to the compressor can be improved, vibration and damage of the suction pipe can be prevented. And, since the ductility of the suction pipe is increased, it can be easily installed in a limited space by processing (bending) the suction pipe.
그리고, 연성 스테인리스 강관으로 구성되는 흡입배관은 동 배관 수준의 연성을 확보할 수 있으면서 강도가 동 배관보다 크기 때문에, 배관의 두께를 줄일 수 있다. 즉, 동 배관에 비하여 배관 두께가 얇아지더라도, 구비 배관의 한계 압력을 유지할 수 있기 때문에, 배관 두께의 축소가 가능하다. In addition, since the suction pipe made of the flexible stainless steel pipe can secure the ductility of the copper pipe level and has greater strength than the copper pipe, the thickness of the pipe can be reduced. That is, even if the pipe thickness becomes thinner than that of the copper pipe, since the limit pressure of the provided pipe can be maintained, the pipe thickness can be reduced.
압축기의 토출측에 배치되어 고압의 냉매가 유동하는 토출배관의 강도를 개선할 수 있으므로, 토출배관의 진동 및 파손을 방지할 수 있다. 그리고, 토출배관의 연성이 증가하므로, 흡입배관을 가공(벤딩)하여 제한된 공간내에 용이하게 설치할 수 있다. Since it is disposed on the discharge side of the compressor to improve the strength of the discharge pipe through which the high-pressure refrigerant flows, vibration and damage of the discharge pipe can be prevented. And, since the ductility of the discharge pipe is increased, it can be easily installed in a limited space by processing (bending) the suction pipe.
그리고, 연성 스테인리스 강관으로 구성되는 토출배관은 동 배관 수준의 연성을 확보할 수 있으면서 강도가 동 배관보다 크기 때문에, 배관의 두께를 줄일 수 있다. 즉, 동 배관에 비하여 배관 두께가 얇아지더라도, 구비 배관의 한계 압력을 유지할 수 있기 때문에, 배관 두께의 축소가 가능하다. In addition, since the discharge pipe made of the flexible stainless steel pipe can secure the ductility of the copper pipe and has greater strength than the copper pipe, the thickness of the pipe can be reduced. That is, even if the pipe thickness becomes thinner than that of the copper pipe, since the limit pressure of the provided pipe can be maintained, the pipe thickness can be reduced.
그 결과, 동 배관과 동일한 외경 조건에서 흡입/토출배관의 내경이 증가하게 되고, 내경 증가로 인하여 배관 내부를 흐르는 냉매의 압력 손실이 감소하는 장점이 있다. 배관 내부의 압력 손실이 감소함에 따라, 냉매 유동량이 증가하여 냉매 순환 사이클의 성적 계수(COP)가 향상되는 결과를 가져오는 장점이 있다. As a result, there is an advantage in that the inner diameter of the suction/discharge pipe increases under the same outer diameter condition as that of the copper pipe, and the pressure loss of the refrigerant flowing inside the pipe decreases due to the increase in the inner diameter. As the pressure loss inside the pipe decreases, the refrigerant flow rate increases, which has an advantage in that the coefficient of performance (COP) of the refrigerant circulation cycle is improved.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기를 구성하는 실외기의 구성을 보여주는 시스템 도면.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관과 종래의 동 배관의 피로한도를 비교할 수 있는 S-N 곡선(Curve) 실험 그래프.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관의 S-N 곡선을 보여주는 실험 그래프.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관 또는 종래의 동 배관이 가스배관(Gas Pipe)으로 사용되는 경우, 가스배관(Gas Pipe)의 관내 압력손실을 비교하는 실험 그래프.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관과 종래 동 배관의 성능을 보여주는 실험결과 테이블.
도 18은 내식성을 시험하기 위한 대상재인 복수개의 연성 스테인리스 강관, 알루미늄(Al) 배관 및 동 배관을 보여주는 도면.
도 19는 상기 도 18의 배관별로 부식 깊이를 측정한 결과 테이블.
도 20은 도 19의 결과 그래프.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관이 곡관으로 구성되는 모습을 보여주는 도면.
도 22는 상기 곡관의 일 단면을 보여주는 도면.
도 23은 연성 스테인리스 강관, 동 배관 및 알루미늄 배관의 변형 길이에 따른 벤딩 하중을 비교하는 실험 그래프.1 is a system diagram showing the configuration of an outdoor unit constituting an air conditioner according to an embodiment of the present invention;
14 is an SN curve experimental graph that can compare the fatigue limit of a flexible stainless steel pipe according to an embodiment of the present invention and a conventional copper pipe.
15 is an experimental graph showing an SN curve of a flexible stainless steel pipe according to an embodiment of the present invention.
16 is an experimental graph comparing pressure loss in a gas pipe when a flexible stainless steel pipe or a conventional copper pipe according to an embodiment of the present invention is used as a gas pipe.
17 is an experimental result table showing the performance of a flexible stainless steel pipe and a conventional copper pipe according to an embodiment of the present invention.
18 is a view showing a plurality of flexible stainless steel pipes, aluminum (Al) pipes, and copper pipes as target materials for testing corrosion resistance.
19 is a table of results of measuring the corrosion depth for each pipe of FIG. 18;
20 is a graph of the results of FIG. 19;
21 is a view showing a state in which a flexible stainless steel pipe according to an embodiment of the present invention is configured as a curved pipe.
22 is a view showing a cross-section of the curved pipe.
23 is an experimental graph comparing bending loads according to deformation lengths of ductile stainless steel pipe, copper pipe, and aluminum pipe.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is between each component. It will be understood that may also be "connected", "coupled" or "connected".
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기를 구성하는 실외기의 구성을 보여주는 시스템 도면이다.1 is a system diagram showing the configuration of an outdoor unit constituting an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기에는, 실외에 배치되는 실외기(10) 및 실내에 배치되는 실내기(미도시)가 포함된다. 상기 실내기에는, 실내 공간의 공기와 열교환하는 실내 열교환기가 포함된다.Referring to FIG. 1 , an air conditioner according to an embodiment of the present invention includes an
상기 실외기(10)에는, 압축기(110)와, 상기 압축기(110)의 출구 측에 배치되며 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매 중 오일을 분리하기 위한 오일 분리기(120)가 포함된다. 상기 압축기(110)에는 인버터 스크롤 압축기가 포함될 수 있다. The
상기 실외기(10)에는, 상기 오일 분리기(120)로부터 상기 압축기(110)로 오일을 회수하기 위한 회수 유로(116)가 포함된다. 상기 오일 분리기(120)의 출구측에는, 상기 압축기(110)에서 토출된 냉매의 토출 고압을 감지하기 위한 고압센서(125) 및 상기 고압센서(125)를 거친 냉매를 실외 열교환 장치(200) 또는 실내기 측으로 가이드 하는 유동 전환부(130)가 제공된다.The
상기 공기 조화기가 냉방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(130)에 의하여 상기 실외 열교환 장치(200)로 유입된다(실선 화살표 참조). 반면에, 상기 공기 조화기가 난방 운전하는 경우, 냉매는 상기 유동 전환부(130)에 의하여 상기 실내기의 실내 열교환기측으로 유동한다(점선 화살표 참조).When the air conditioner performs a cooling operation, the refrigerant flows into the outdoor
상기 공기 조화기가 냉방 운전하는 경우, 상기 실외 열교환 장치(200)를 통과한 냉매는 과냉각 열교환기(240)로 유입될 수 있다. 상기 과냉각 열교환기(240)는, 상기 실외 열교환 장치(200)를 통과한 제 1 냉매와, 상기 제 1 냉매 중 일부의 냉매(제 2 냉매)가 분지되어 팽창된 후 상기 제 1 냉매와 열교환하는 중간 열교환기로 이해될 수 있다.When the air conditioner performs a cooling operation, the refrigerant that has passed through the outdoor
상기 실외기(10)에는, 상기 제 2 냉매가 분지되는 과냉각 유로(242)가 포함된다. 그리고, 상기 과냉각 유로(242)에는, 상기 제 2 냉매를 감압하기 위한 과냉각 팽창장치(243)가 제공된다. 상기 과냉각 팽창장치(243)에는, EEV(Electric Expansion Valve)가 포함될 수 있다.The
상기 과냉각 열교환기(240)에서 열교환된 제 2 냉매는 기액 분리기(250)를 통과한 후 상기 압축기(110)로 유입되거나, 상기 압축기(110)로 바로 유입될 수 있다. 상기 기액 분리기(250)는 상기 과냉각 열교환기(240)를 통과한 2상 냉매를 액체와 기체로 분리하고, 기상 냉매만 상기 압축기(110)로 유입되도록 하는 장치이다.After passing through the gas-
상세히, 상기 과냉각 유로(242)는 냉매를 상기 기액 분리기(250)로 가이드 하는 제 1 가이드 유로(244) 및 상기 압축기(110)로 가이드 하는 제 2 가이드 유로(246)로 분지된다.In detail, the
상기 제 1 가이드 유로(244)에는, 냉매의 유동을 선택적으로 차단하는 과냉각 바이패스 밸브(245)가 제공된다. 상기 과냉각 바이패스 밸브(245)의 온/오프 또는 개도에 따라, 상기 기액 분리기(250)로 유입되는 냉매의 양이 조절될 수 있다.A supercooling
상기 제 2 가이드 유로(246)에는, 상기 압축기(110)로 인젝션 되는 냉매의 양을 조절할 수 있는 인젝션 밸브(248)가 제공된다. 상기 인젝션 밸브(248)에는, EEV가 포함될 수 있다. 상기 인젝션 밸브(248)의 온/오프 또는 개도에 따라, 상기 압축기(110)로 인젝션 되는 냉매의 양이 조절될 수 있다.An injection valve 248 capable of adjusting the amount of refrigerant injected into the
상기 실외기(10)에는, 상기 과냉각 열교환기(240)를 통과한 제 1 냉매의 적어도 일부를 저장하는 리시버(252), 및 상기 과냉각 열교환기(240)의 출구측에서 상기 리시버(252)로 분지되어, 냉매의 유동을 가이드 하는 리시버 입구유로(255)가 포함된다.In the
상기 리시버(252)는 상기 기액 분리기(250)와 결합될 수 있다. 즉, 상기 리시버(252)와 기액 분리기(250)는 냉매 저장탱크의 내부에 구획되어 형성될 수 있다. 일례로, 상기 냉매 저장탱크의 상부에는 기액 분리기(250)가 제공되고, 하부에는 상기 리시버(252)가 제공된다. The receiver 252 may be coupled to the gas-
그리고, 상기 리시버 입구유로(255)에는, 냉매의 유동을 조절하는 리시버 입구밸브(253)가 제공된다. 상기 리시버 입구밸브(253)가 개방되면, 상기 제 1 냉매 중 적어도 일부의 냉매가 상기 리시버(252)로 유입될 수 있다. 그리고, 상기 리시버 입구유로(255)에는 감압장치가 제공되어, 상기 리시버(252)로 유입되는 냉매를 감압시킬 수 있다. 상기 리시버(252)가 상기 기액 분리기(250)와 일체로 결합되어, 상기 리시버(252)로부터 상기 기액 분리기(250)로 열이 전달될 수 있다. 그리고, 전달되는 열에 의하여 상기 기액 분리기(250) 내의 액상 냉매가 기상 냉매로 증발하여, 상기 압축기(110)로 유입되는 저압의 기상 냉매의 양이 증가되도록 할 수 있다. In addition, the
상기 리시버(252)에는, 리시버 출구배관(256)이 연결된다. 상기 리시버 출구배관(256)은 상기 기액 분리기(250)로 연장될 수 있다. 상기 리시버(252)에 저장된 적어도 일부의 냉매는 상기 리시버 출구배관(256)을 통하여 상기 기액 분리기(250)로 유입될 수 있다.A
그리고, 상기 리시버 출구배관(256)에는, 상기 리시버(252)로부터 배출되는 냉매의 양을 조절할 수 있는 리시버 출구밸브(254)가 제공된다. 상기 리시버 출구밸브(254)의 온/오프 또는 개도에 따라, 상기 기액 분리기(250)로 유입되는 냉매의 양이 조절될 수 있다.In addition, the
한편, 상기 과냉각 열교환기(240)를 통과한 제 1 냉매는 연결배관(270)을 통하여 실내기로 유입될 수 있다. Meanwhile, the first refrigerant passing through the supercooling
이하에서는, 상기 실외 열교환장치(200)의 구성에 대하여 설명한다.Hereinafter, the configuration of the outdoor
상기 실외 열교환장치(200)에는, 복수의 열교환부(210,212) 및 실외 팬(218)이 포함된다. 상기 복수의 열교환부(210,212)에는, 병렬 연결되는 제 1 열교환부(210) 및 제 2 열교환부(212)가 포함된다. The
그리고, 상기 실외 열교환장치(200)에는, 상기 제 1 열교환부(210)의 출구측으로부터 상기 제 2 열교환부(212)의 입구측으로 냉매의 유동을 가이드 하는 가변유로(220)가 포함된다. 상기 가변유로(220)는, 상기 제 1 열교환부(210)의 출구측 배관인 제 1 출구배관(230)으로부터 상기 제 2 열교환부(212)의 입구측 배관인 입구배관(212a)으로 연장된다.In addition, the outdoor
상기 실외 열교환장치(200)에는, 상기 가변유로(2200에 제공되어 냉매의 흐름을 선택적으로 차단하는 제 1 밸브(222)가 제공된다. 상기 제 1 밸브(222)의 온/오프 여부에 따라, 상기 제 1 열교환부(210)를 통과한 냉매는 상기 제 2 열교환부(212)에 선택적으로 유입될 수 있다.The outdoor
상세히, 상기 제 1 밸브(222)가 온 또는 개방되면, 상기 제 1 열교환부(210)를 통과한 냉매는 상기 가변유로(220)를 거쳐 상기 입구배관(212a)으로 유동되며, 상기 제 2 열교환부(212)에서 열교환 된다. 그리고, 상기 제 2 열교환부(212)를 통과한 냉매는 제 2 출구배관(231)을 통하여 상기 과냉각 열교환기(240)로 유입될 수 있다.In detail, when the
반면에, 상기 제 1 밸브(222)가 오프 또는 폐쇄되면, 상기 제 1 열교환부(210)를 통과한 냉매는 상기 제 1 출구배관(230)을 통하여 상기 과냉각 열교환기(240)로 유입될 수 있다.On the other hand, when the
상기 제 1 출구배관(230)에는 냉매의 유동을 조절하는 제 2 밸브(232)가 제공되며, 상기 제 2 출구배관(231)에는 냉매의 유동을 조절하는 제 3 밸브(233)가 제공된다. 상기 제 2 밸브(232)와 제 3 밸브(233)는 병렬 연결될 수 있다.The
상기 제 2 밸브(232)가 개방되거나 그 개도가 증대되면, 상기 제 1 출구배관(230)을 통하여 유동하는 냉매의 양이 증가된다. 그리고, 상기 제 3 밸브(233)가 개방되거나 그 개도가 증대되면, 상기 제 2 출구배관(231)을 통하여 유동하는 냉매의 양이 증가된다.When the second valve 232 is opened or its opening degree is increased, the amount of refrigerant flowing through the
상기 제 1 출구배관(230)과 제 2 출구배관(231)은 합지되어, 상기 과냉각 열교환기(240)의 입구측 배관에 연결된다.The
상기 실외 열교환장치(200)에는, 다수의 온도센서(211,213,214)가 포함된다. 상기 다수의 온도센서(211,213,214)에는, 상기 제 1 열교환부(210)에 제공되는 제 1 온도센서(211)와, 상기 제 2 열교환부(213)에 제공되는 제 2 온도센서(213) 및 상기 제 2 출구배관(231)에 제공되는 제 3 온도센서(214)가 포함된다.The
상기 제 1 온도센서(211) 및 제 2 온도센서(213)는 각각 상기 제 1 열교환부(210)의 냉매배관 및 제 2 열교환부(212)의 냉매배관에 배치될 수 있다.The
그리고, 상기 실외기(10)에는, 외기의 온도를 감지하는 실외 온도센서(215)가 더 포함될 수 있다.In addition, the
이하에서는, 냉방운전을 수행할 때의 냉매 유동모습에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a refrigerant flow state when performing a cooling operation will be described with reference to the drawings.
상세히, 공기 조화기가 냉방운전 모드를 수행하는 경우, 상기 압축기(110)와 오일 분리기(120)를 통과한 고온 고압의 기상 냉매는 상기 유동 전환부(130)에 의하여 유동 방향이 상기 실외 열교환장치(200)로 유입된다. 그리고, 상기 실외 열교환장치(200)로 유입된 냉매는 상기 제 1 열교환부(210) 및 제 2 열교환부(212)를 모두 통과하게 된다.In detail, when the air conditioner performs the cooling operation mode, the high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant that has passed through the
상세히, 외기온도 조건 또는 압축기의 토출고압 조건이 미리 설정된 조건에 부합하는 경우, 상기 공기 조화기는 일반 냉방운전 모드를 수행할 수 있다.In detail, when the external temperature condition or the high discharge pressure condition of the compressor meets a preset condition, the air conditioner may perform a general cooling operation mode.
상기 일반 냉방운전 모드가 수행되면, 상기 제 1 밸브(222)는 온 또는 개방되며, 상기 제 2 밸브(232)는 폐쇄, 상기 제 3 밸브(233)는 개방된다.When the general cooling operation mode is performed, the
따라서, 상기 제 1 열교환부(210)에서 열교환 된 냉매는 상기 가변유로(220) 및 입구배관(212a)을 통하여 상기 제 2 열교환부(212)로 유입된다. 그리고, 냉매가 상기 제 1 출구배관(230)으로 유동하는 것은 제한된다. Accordingly, the refrigerant heat-exchanged in the first
그리고, 상기 제 2 열교환부(212)에서 열교환 된 냉매는 상기 제 2 출구배관(231)을 통하여, 상기 과냉각 열교환기(240)로 유입될 수 있다. 상기 과냉각 열효관기(240)로 유입된 냉매의 유동에 대해서는 위에서 설명하였으므로 생략한다. In addition, the refrigerant heat-exchanged in the second
[냉매][Refrigerant]
한편, 공기 조화기의 냉방 또는 난방운전을 위하여, 상기 실외기(10) 및 실내기에는 냉매가 순환될 수 있다. 일례로, 상기 냉매에는, 단일 냉매로서 R32 또는 R134a가 포함될 수 있다.Meanwhile, a refrigerant may be circulated in the
상기 R32는 메탄계 할로겐화 탄소화합물로서, 화학식 CH2F2로 표현된다. 상기 R32는 종래의 R22(화학식 : CHCLF2)에 비하여, 오존파괴계수(Ozone Depletion Potential, ODP)가 낮은 친환경 냉매로서 압축기의 토출압력이 높은 특성을 가진다. R32 is a methane-based halogenated carbon compound, and is represented by the formula CH 2 F 2 . The R32 is an eco-friendly refrigerant having a low ozone depletion potential (ODP) compared to the conventional R22 (chemical formula: CHCLF 2 ), and has a high discharge pressure of the compressor.
상기 R134a는 에탄계 할로겐화 탄소화합물로서, 화학식 CF3CH2F로 표현된다. 상기 R134a는 종래의 R12(화학식 : CCl2F2)를 대체하는 냉매로서 공기 조화기에 사용될 수 있다. R134a is an ethane-based halogenated carbon compound, and is represented by the formula CF 3 CH 2 F. The R134a may be used in the air conditioner as a refrigerant to replace the conventional R12 (Formula: CCl 2 F 2 ).
다른 예로서, 상기 냉매에는 비공비 혼합냉매로서 R410a가 포함될 수 있다.As another example, the refrigerant may include R410a as a non-azeotropic mixed refrigerant.
상기 R410a는 R32와 R125 (화학식 : CHF2CF3)를 50:50의 중량비로 혼합한 물질로서, 증발기에서 증발(포화액=>포화기체)될 때 온도가 상승되고 응축기에서 응축(포화기체=>포화액)될 때 온도가 하강되는 성질을 가지므로, 열교환 효율이 개선되는 효과를 가질 수 있다.The R410a is a material obtained by mixing R32 and R125 (Formula: CHF2CF3) in a weight ratio of 50:50, and when it is evaporated (saturated liquid => saturated gas) in the evaporator, the temperature rises and is condensed in the condenser (saturated gas => saturated liquid) ), since it has a property that the temperature is lowered, it can have the effect of improving the heat exchange efficiency.
더 다른 예로서, 상기 냉매에는 비공비 혼합냉매로서 R407c가 포함될 수 있다. 상기 R407c는 R32와 R125 및 R134a를 23:25:52의 중량비로 혼합한 물질로서, 종래의 R22에 비하여 오존파괴계수가 낮을 뿐만 아니라, 종래의 R22와 비슷한 증기압을 형성하므로, 기존의 냉매사이클을 이루는 장비의 교체를 최소화할 수 있어 비용이 절감되는 효과를 가질 수 있다.As another example, the refrigerant may include R407c as a non-azeotropic mixed refrigerant. The R407c is a mixture of R32, R125, and R134a in a weight ratio of 23:25:52, and has a lower ozone depletion coefficient than conventional R22, and forms a vapor pressure similar to that of conventional R22. It is possible to minimize the replacement of equipment to make up the cost can have the effect of reducing.
본 실시예에서는 상기 공기 조화기를 순환하는 냉매로서 R410a를 사용한다. In this embodiment, R410a is used as a refrigerant circulating in the air conditioner.
[냉매 순환량][Refrigerant circulation amount]
본 실시예에 따른 공기 조화기에는, 상기한 냉매가 충진될 수 있다. 냉매의 충진량은 상기 공기 조화기를 구성하는 냉매 배관의 길이에 기초하여 결정될 수 있다. 본 실시예에서 냉매의 충진량은 7.7kg일 수 있다. The above-described refrigerant may be filled in the air conditioner according to the present embodiment. The filling amount of the refrigerant may be determined based on the length of the refrigerant pipe constituting the air conditioner. In this embodiment, the filling amount of the refrigerant may be 7.7 kg.
[오일][oil]
본 실시예에 따른 공기 조화기에는 압축기의 윤활 또는 냉각을 위한 오일이 포함된다. 상기 오일에는, PAG계 냉동기유, PVE계 냉동기유 또는 POE계 냉동기유가 포함될 수 있다.The air conditioner according to the present embodiment includes oil for lubricating or cooling the compressor. The oil may include PAG-based refrigerating machine oil, PVE-based refrigerating machine oil, or POE-based refrigerating machine oil.
상기 PAG계 냉동기유는 프로필렌 옥시드(Propylene Oxide)를 원료로 하여 만들어진 합성유로서, 점도가 상대적으로 높아 온도에 따른 점도특성이 우수하다. 따라서, 상기 PAG계 냉동기유가 사용되면, 압축기의 부하를 적게 하는 것이 가능하다. The PAG-based refrigeration oil is a synthetic oil made from propylene oxide as a raw material, and has a relatively high viscosity and thus has excellent viscosity characteristics according to temperature. Therefore, when the PAG-based refrigeration oil is used, it is possible to reduce the load on the compressor.
상기 PVE계 냉동기유는 비닐에테르(Vinyl ether)를 원료 하여 만들어진 합성유로서, 냉매와의 상용성이 좋고 체적저항률이 높아 전기 안정성이 우수한 특성을 가진다. 일례로, 상기 PVE계 냉동기유는 냉매 R32, R134a, R410a, 또는 R407c를 사용하는 압축기에 사용될 수 있다. The PVE-based refrigeration oil is a synthetic oil made by using vinyl ether as a raw material, and has good compatibility with refrigerant and excellent electrical stability due to high volume resistivity. For example, the PVE-based refrigeration oil may be used in a compressor using refrigerant R32, R134a, R410a, or R407c.
상기 POE계 냉동기유는 다가알콜과 카르본산을 탈수축합 하여 만든 합성유로서 냉매와의 상용성이 좋고 공기 중에서의 산화안정성 및 열안정성이 우수한 특성을 가진다. 일례로, 상기 POE계 냉동기유는 냉매 R32 또는 R410a를 사용하는 압축기에 사용될 수 있다. The POE-based refrigeration oil is a synthetic oil made by dehydration condensation of polyhydric alcohol and carboxylic acid, and has good compatibility with refrigerant and excellent oxidation stability and thermal stability in air. For example, the POE-based refrigeration oil may be used in a compressor using the refrigerant R32 or R410a.
본 실시예에서는, 냉동기유로서 PVE계 냉동기유, 일례로 FVC68D가 사용될 수 있다. In this embodiment, as the refrigerating machine oil, a PVE-based refrigerating machine oil, for example, FVC68D may be used.
[신소재 배관] : 연성 스테인리스 강관[New material piping] : Ductile stainless steel pipe
상기 냉매배관에는, 강하면서도 가공성이 우수한 신소재 배관이 포함될 수 있다. 상세히, 상기 신소재 배관에는, 스테인리스 소재와, 적어도 구리(Cu)가 포함한 불순물을 가지는 물질로 구성될 수 있다. 상기 신소재 배관은 동(Cu) 배관의 강도보다는 큰 강도를 가지며, 스테인리스 강관보다는 가공성이 좋게 구성될 수 있다. 일례로, 상기 신소재 배관을 "연성 스테인리스 강관"이라 이름할 수 있다. 상기 연성 스테인리스 강관은 연성 스테인리스 강으로 제조되는 배관을 의미한다.The refrigerant pipe may include a new material pipe that is strong and has excellent workability. In detail, the new material pipe may be formed of a stainless material and a material having impurities including at least copper (Cu). The new material pipe has a strength greater than that of a copper (Cu) pipe, and may be configured to have better workability than a stainless steel pipe. As an example, the new material pipe may be referred to as a “ductile stainless steel pipe”. The ductile stainless steel pipe means a pipe made of ductile stainless steel.
상기 냉매배관(50)이 동 배관으로 구성된다면, 상기 동 배관을 순환할 수 있는 냉매의 종류는 제한될 수 있다. 냉매는 그 종류에 따라 작동압력의 범위가 다르게 형성될 수 있다. 만약, 작동압력의 범위가 큰, 즉 상승할 수 있는 고압이 높은 냉매가 동 배관에 사용되는 경우, 상기 동 배관이 파손되고 이에 따라 냉매의 누설이 발생될 수 있다.If the
그러나, 본 실시예와 같이, 신소재 배관으로서 연성 스테인리스 강관을 사용하는 경우, 상기한 문제점이 발생되는 것을 방지할 수 있다.However, as in this embodiment, when a flexible stainless steel pipe is used as a new material pipe, it is possible to prevent the above-described problem from occurring.
[연성 스테인리스강의 성질][Properties of ductile stainless steel]
연성 스테인리스강은, 종래의 스테인리스강에 비하여 강도와 경도가 낮은 반면, 휨성이 좋은 특징이 있다. 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관은 강도와 경도에 있어서 종래의 일반적인 스테인리스강보다 낮지만 적어도 동관의 강도와 경도 이상을 유지하며, 동관의 휨성과 유사한 수준의 휨성을 가지기 때문에 관의 굽힘 가공성이 매우 좋다고 할 수 있다. 여기서 휨성과 굽힘성은 동일한 의미로 사용됨을 밝혀둔다. Ductile stainless steel has low strength and hardness compared to conventional stainless steel, but has good bendability. Although the ductile stainless steel pipe according to the embodiment of the present invention is lower than the conventional general stainless steel in strength and hardness, it maintains at least the strength and hardness of the copper tube, and has a bendability similar to the bendability of the copper tube, so the bending workability of the tube This can be said to be very good. Here, bendability and bendability are used interchangeably.
결국, 상기 연성 스테인리스강의 강도는 상기 동 배관의 강도보다 높기 때문에 배관의 파손염려가 줄어들 수 있다. 따라서, 공기 조화기에 선택할 수 있는 냉매의 종류가 많아지는 효과가 나타난다. As a result, since the strength of the ductile stainless steel is higher than that of the copper pipe, the risk of damage to the pipe may be reduced. Accordingly, there is an effect of increasing the types of refrigerants that can be selected for the air conditioner.
[압축기의 흡입배관][Suction pipe of compressor]
상기 냉매배관에는, 상기 압축기(110)로 냉매의 흡입을 가이드 하는 흡입 배관(51)이 포함된다. 상기 흡입 배관(51)은, 상기 과냉각 열교환기(240)로부터 상기 압축기로 연장되는 배관, 및 상기 기액 분리기(250)로부터 상기 압축기(110)로 연장되는 배관으로 이해될 수 있다. The refrigerant pipe includes a
상기 흡입 배관(51)에는, 상기 연성 스테인리스강관이 포함될 수 있다. The
[압축기의 토출배관][Compressor discharge pipe]
상기 냉매배관(50)에는, 상기 압축기(110)에서 압축된 냉매를 토출하는 토출 배관(52)이 더 포함된다. 상기 토출 배관(52)은 상기 압축기(110)의 토출부로부터 상기 오일 분리기(120)로 연장되는 배관인 것으로 이해될 수 있다. The
상기 토출 배관(52)에는 상기 연성 스테인리스강관이 포함될 수 있다. 그리고, 상기 토출 배관(52)에는 고압의 기상냉매가 유동하므로, 상기 토출 배관(52)의 외경은 상기 흡입 배관(51)의 외경보다 상대적으로 작게 형성될 수 있다. The
또한, 상기 토출 배관(52)에는 고압의 가스냉매가 유동하고 압축기(100)에서 발생되는 진동에 의하여 움직임이 크게 발생할 수 있으므로, 상기 토출 배관(52)의 강도는 설정강도 이상으로 유지되는 것이 요구된다. 상기 토출 배관(52)이 상기 신소재 배관으로 구성됨으로써, 토출 배관(52)의 강도가 높게 유지되고 상기 토출 배관(52)의 파손에 따른 냉매 누설을 방지할 수 있다. In addition, since high-pressure gas refrigerant flows in the
한편, 상기 흡입 배관(51)에는 상대적으로 낮은 저압의 냉매가 유동하기는 하나, 상기 압축기(100)에 인접하게 위치한 배관으로서, 상기 압축기(100)의 진동에 의하여 움직임이 크게 발생할 수 있다. 따라서, 상기 흡입 배관(51)의 강도는 설정강도 이상으로 유지되는 것이 요구되므로, 상기 흡입 배관(51)은 신소재 배관으로 구성될 수 있다.On the other hand, although a relatively low-pressure refrigerant flows in the
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스강의 특성을 정의하는 구성 소들에 대하여 설명하며, 이하에서 설명되는 각 구성 요소의 구성비는 중량비(weight percent, wt%)임을 밝혀둔다. Hereinafter, constituent elements defining characteristics of ductile stainless steel according to an embodiment of the present invention will be described, and the composition ratio of each constituent element described below is a weight percent (wt%).
1. 스테인리스강의 조성(composition)1. Composition of stainless steel
(1) 탄소(C, carbon) : 0.3% 이하(1) Carbon (C, carbon): 0.3% or less
본 발명의 실시예에 따른 스테인리스 강은 탄소(C)와 크롬(Cr, chromium)을 포함한다. 탄소는 크롬과 반응하여 크롬탄화물(chromium carbide)로 석출되는데, 입계(grain boundary) 또는 그 주변에 크롬이 고갈되어 부식의 원인이 된다. 따라서, 탄소의 함량은 적게 유지되는 것이 바람직하다. Stainless steel according to an embodiment of the present invention includes carbon (C) and chromium (Cr, chromium). Carbon reacts with chromium to precipitate as chromium carbide, and chromium is depleted at or around the grain boundary, causing corrosion. Therefore, it is preferable to keep the content of carbon low.
탄소는 타 원소와 결합하여 크리프 강도(creep strength)를 높이는 작용을 하는 원소이고, 탄소의 함량이 0.03%를 초과하면 오히려 연성을 저하시키는 요인이 된다. 따라서, 본 발명에서는 탄소의 함량을 0.03% 이하로 설정한다.Carbon is an element that acts to increase creep strength by combining with other elements, and when the content of carbon exceeds 0.03%, it is a factor that reduces ductility. Therefore, in the present invention, the carbon content is set to 0.03% or less.
(2) 규소(Si, silicon) : 0 초과 1.7% 이하(2) Silicon (Si, silicon): more than 0 and less than 1.7%
오스테나이트 조직은 페라이트 조직 또는 마르텐사이트 조직에 비해 낮은 항복 강도를 가진다. 따라서, 본 발명의 연성 스테인리스 강이 구리와 유사 또는 동등한 수준의 휨성(또는 휨 자유도)를 가지기 위해서는 스테인리스 강의 기지 조직이 오스테나이트로 이루어지는 것이 좋다. An austenitic structure has a lower yield strength than a ferrite structure or a martensitic structure. Therefore, in order for the ductile stainless steel of the present invention to have bendability (or degree of bending freedom) similar to or equivalent to that of copper, it is preferable that the matrix structure of the stainless steel be made of austenite.
그러나, 규소는 페라이트를 형성하는 원소이기 대문에, 규소의 함량이 증가할 수록 기지 조직에서 페라이트의 비율이 증가하게 되고, 페라이트의 안정성이 높아지게 된다. 규소의 함량은 가능한 한 적게 유지되는 것이 바람직하지만, 제조 과정에서 규소가 불순물로 유입되는 것을 완전히 차단하는 것은 불가능하다. However, since silicon is an element that forms ferrite, as the content of silicon increases, the proportion of ferrite in the matrix structure increases, and the stability of ferrite increases. Although the content of silicon is preferably kept as low as possible, it is impossible to completely block the inflow of silicon as impurities during the manufacturing process.
규소의 함량이 1.7%를 초과하면 스테인리스 강이 구리 소재 수준의 연성을 가지기 어렵고, 충분한 가공성을 확보하기 어려워진다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 스테인리스 강에 포함되는 규소의 함량을 1.7% 이하로 설정한다. When the content of silicon exceeds 1.7%, it is difficult for stainless steel to have ductility comparable to that of copper material, and it is difficult to secure sufficient workability. Therefore, the content of silicon included in the stainless steel according to the embodiment of the present invention is set to 1.7% or less.
(3) 망간(Mn, manganess) : 1.5 ~ 3.5%(3) Manganese (Mn, manganess): 1.5 ~ 3.5%
망간은 스테인리스 강의 기지 조직이 마르텐사이트계로 상변태되는 것을 억제하고, 오스테나이트 구역을 확대시켜 안정화하는 작용을 한다. 만일, 망간의 함량이 1.5% 미만이면, 망간에 의한 상변태 억제 효과가 충분히 나타나지 않는다. 따라서, 망간에 의한 상변태 억제 효과를 충분히 얻기 위해서는 망간의 함량 하한을 1.5%로 설정한다.Manganese inhibits the phase transformation of the matrix structure of stainless steel to martensitic, and acts to stabilize the austenite region by expanding it. If the manganese content is less than 1.5%, the effect of inhibiting phase transformation by manganese is not sufficiently exhibited. Therefore, in order to sufficiently obtain the effect of inhibiting phase transformation by manganese, the lower limit of the manganese content is set to 1.5%.
그러나, 망간의 함량이 증가할 수록 스테인리스 강의 항복 강도가 상승하여, 스테인리스 강의 연성을 저하시키는 요인이 되므로, 망간의 함량 산한을 3.5%로 설정한다.However, as the manganese content increases, the yield strength of the stainless steel increases, which is a factor of lowering the ductility of the stainless steel, so the upper limit of the manganese content is set to 3.5%.
(4) 크롬(Cr, chromium) : 15 ~ 18%(4) Chromium (Cr, chromium): 15 ~ 18%
망간은 스테인리스강의 부식개시저항성(Corrosion Initiation Resistance)을 향상시키는 원소이다. 부식개시란, 부식되지 않음 모재(base material)에 부식이 존재하지 않은 상태에서 최초로 부식이 발생하는 것을 의미하고, 부식개시저항성이란 모재에 최초로 부식이 발생하는 것을 억제하는 성질을 의미한다. 이는, 내식성과 동일한 의미로 해석될 수 있다. Manganese is an element that improves the corrosion initiation resistance of stainless steel. Corrosion initiation means that corrosion occurs first in a state where there is no corrosion in a non-corrosive base material, and corrosion initiation resistance means a property of inhibiting corrosion from occurring in the base material first. This may be interpreted as the same meaning as corrosion resistance.
크롬의 함량이 15.0%보다 낮으면 스테인리스 강이 충분한 부식개시 저항성(또는 내식성)을 갖지 못하므로, 본 발명에서는 크롬의 함량 하한을 15.0%로 설정한다. If the chromium content is lower than 15.0%, the stainless steel does not have sufficient corrosion initiation resistance (or corrosion resistance), so the lower limit of the chromium content is set to 15.0% in the present invention.
반대로, 크롬의 함량이 너무 많아지면 상온에서 페라이트 조직이 되어 연성이 감소하게 되며, 특히 고온에서 오스테나이트의 안정성이 없어져 취화하기 때문에 강도의 저하를 초래한다. 따라서, 본 발명에서는 크롬의 함량 상한을 18.0%로 설정한다. Conversely, if the content of chromium is too large, it becomes a ferrite structure at room temperature and ductility is reduced. Therefore, in the present invention, the upper limit of the content of chromium is set to 18.0%.
(5) 니켈(Ni, nickel) : 7.0 ~ 9.0%(5) Nickel (Ni, nickel): 7.0 ~ 9.0%
니켈은 스테인리스 강의 부식성장저항성(Corrosion Growth Resistance)을 향상시키고, 오스테나이트 조직을 안정화시키는 성질을 가지고 있다. Nickel improves corrosion growth resistance of stainless steel and stabilizes the austenite structure.
부식성장이란, 이미 모재에 발생된 부식이 넓은 범위로 퍼지면서 성장하는 것을 의미하고, 부식성장저항성이란, 부식의 성장을 억제하는 성질을 의미한다. Corrosion growth means that corrosion that has already occurred in the base material grows while spreading over a wide range, and corrosion growth resistance means the property of inhibiting the growth of corrosion.
니켈의 함량이 7.0%보다 낮으면 스테인리스 강이 충분한 부식성장저항성을 가지지 못하므로, 본 발명의 니켈의 함량 하한을 7.0%로 설정한다. If the nickel content is lower than 7.0%, the stainless steel does not have sufficient corrosion growth resistance, so the lower limit of the nickel content of the present invention is set to 7.0%.
또한, 니켈의 함량이 과잉되면 스테인리스강의 강도와 경도를 증가시켜 스테인리스 강의 충분한 가공성을 확보하기 어려워진다. 뿐만 아니라, 비용 증가를 초래하여 경제적인 면에서도 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명에서 니켈의 함량 상한을 9.0%로 설정한다. In addition, when the content of nickel is excessive, the strength and hardness of the stainless steel are increased, so that it is difficult to secure sufficient workability of the stainless steel. In addition, it causes an increase in cost, which is undesirable from an economic point of view. Therefore, in the present invention, the upper limit of the nickel content is set to 9.0%.
(6) 구리(Cu, Copper) : 1.0 ~ 4.0%(6) Copper (Cu, Copper): 1.0 ~ 4.0%
구리는 스테인리스강의 기지 조직이 마르텐사이트 조직으로 상변태되는 것을 억제하여, 스테인리스강의 연성을 높이는 작용을 하다. 구리의 함량이 1.0% 미만이면 구리에 의한 상변태 억제 효과가 충분히 나타나지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 구리에 의한 상변태 억제 효과를 충분히 얻기 위해서, 구리의 함량 하한을 1.0%로 설정한다. Copper suppresses the phase transformation of the matrix structure of the stainless steel into a martensitic structure, thereby increasing the ductility of the stainless steel. If the content of copper is less than 1.0%, the effect of inhibiting the phase transformation by copper does not appear sufficiently. Therefore, in the present invention, in order to sufficiently obtain the effect of inhibiting the phase transformation by copper, the lower limit of the copper content is set to 1.0%.
특히, 스테인리스강이 구리의 휨성과 동등 또는 유사한 수준의 휨성을 가지도록 하기 위해서는, 구리의 함량이 1.0% 이상으로 되어야 한다. In particular, in order for stainless steel to have a warpability equivalent to or similar to that of copper, the content of copper should be 1.0% or more.
구리의 함량이 증가할수록, 기지 조직의 상변태 억제 효과가 증가하지만, 그 증가폭은 점차 작아진다. 그리고, 구리의 함유량이 과잉되어 4 ~ 4.5%를 초과하면 그 효과는 포화되고 마르텐사이트 발생을 촉진하기 때문에 바람직하지 않다. 그리고, 구리가 고가의 원소이기 때문에 경제성에도 영향을 주게 된다. 따라서, 구리의 상변태 억제 효과가 포화 수준 미만으로 유지되고 경제성이 확보될 수 있도록 구리의 함량 상한을 4.0%로 설정한다. As the content of copper increases, the effect of inhibiting phase transformation of the matrix structure increases, but the increase gradually decreases. And, if the content of copper is excessive and exceeds 4 to 4.5%, the effect is saturated and it is not preferable because martensite generation is promoted. In addition, since copper is an expensive element, economic efficiency is also affected. Therefore, the upper limit of the copper content is set to 4.0% so that the effect of inhibiting the phase transformation of copper is maintained below the saturation level and economic feasibility can be secured.
(7) 몰리브덴(Mo, molybdenum) : 0.03% 이하(7) Molybdenum (Mo, molybdenum): 0.03% or less
(8) 인(P, phosphorus) : 0.04% 이하(8) Phosphorus (P, phosphorus): 0.04% or less
(9) 황(S, sulfer) : 0.04% 이하(9) Sulfur (S, sulfur): 0.04% or less
(10) 질소(N, nitrogen) : 0.03% 이하(10) Nitrogen (N, nitrogen): 0.03% or less
몰리브덴, 인, 황. 및 질소는 강철 반제품에 본래부터 포함되어 있는 원소들로 스테인리스강을 경화시키므로, 가능한 낮은 함량으로 유지하는 것이 바람직하다. Molybdenum, phosphorus, sulfur. and nitrogen harden stainless steel with elements inherently contained in semi-finished steel products, so it is desirable to keep the content as low as possible.
2. 스테인리스강의 기지 조직(matrix structure)2. Matrix structure of stainless steel
스테인리스 강을 금속 조직(또는 기지조직) 측면에서 분류하면, 크롬(18%)과 니켈(8%)을 주성분으로 하는 오스테나이트계(Ostenite type) 스테인리스강과, 크롬(18%)을 주성분으로 하는 페라이트계(Ferrite type) 스테인리스 강, 및 크롬(8%)을 주성분으로 하는 마르텐사이트계(Martensite type) 스테인리스 강으로 분류된다. When stainless steel is classified in terms of metal structure (or matrix structure), austenite type stainless steel containing chromium (18%) and nickel (8%) as main components, and ferrite containing chromium (18%) as main components It is classified into a ferrite type stainless steel, and a martensite type stainless steel containing chromium (8%) as a main component.
그리고, 오스테나이트계 스테인리스강이 염분이나 산에 대한 내식성이 우수하고, 연성이 큰 특징을 가지고 있기 때문에, 본 발명의 연성 스테인리스강은 기지 조직이 오스테나이트계 스테인리스강이 좋다. And, since the austenitic stainless steel has excellent corrosion resistance to salt and acid and has large ductility, the ductile stainless steel of the present invention has a better matrix structure than the austenitic stainless steel.
또한, 오스테나이트 조직은 페라이트 조직이나 마르텐사이트 조직에 비해 항복 강도와 경도가 낮은 특성을 가진다. 나아가, 동일한 조건에서 결정 크기를 성장시켰을 때, 오스테나이트의 평균 입도 크기가 가장 커서 연성을 높이는데 유리하다. In addition, the austenite structure has characteristics of lower yield strength and hardness than the ferrite structure or martensite structure. Furthermore, when the crystal size is grown under the same conditions, the average grain size of austenite is the largest, which is advantageous for increasing ductility.
스테인리스강의 연성을 높이기 위해서는, 스테인리스 강의 기지 조직이 오스테나이트 조직으로만 이루어지는 것이 가장 바람직하다. 그러나, 스테인리스 강의 기지 조직을 오스테나이트만으로 제어하는 것이 매우 어렵기 때문에, 다른 기지 조직을 포함할 수 밖에 없다. In order to increase the ductility of stainless steel, it is most preferable that the matrix structure of the stainless steel consists only of an austenite structure. However, since it is very difficult to control the matrix structure of stainless steel only with austenite, other matrix structures are inevitably included.
상세히, 오스테나이트계 스테인리스강의 연성에 영향을 주는 다른 기지 조직은 열처리 과정에서 발생하는 델타 페라이트(δ-Ferrite)이다. 즉, 상기 델타 페라이트의 함유량이 많을수록 스테인리스강의 경도는 높아지는 반면 연성은 떨어지게 된다. In detail, another matrix structure that affects the ductility of austenitic stainless steel is delta ferrite (δ-Ferrite) generated during heat treatment. That is, as the content of the delta ferrite increases, the hardness of the stainless steel increases while the ductility decreases.
스테인리스 강이 입도 면적을 기준으로 90% 이상 바람직하게는 99% 이상의 오스테나이트 기지 조직을 가지고, 1% 이하의 델타 페라이트 기지 조직을 가지는 것이 좋다. 따라서, 스테인리스 강의 연성을 크게 하기 위한 방법들 중 하나로서 오스테나이트계 스테인리스강에 포함된 델타 페라이트의 양을 감소시키는 것을 들 수 있다.It is preferable that the stainless steel has an austenite matrix structure of 90% or more, preferably 99% or more, and a delta ferrite matrix structure of 1% or less, based on the grain size area. Accordingly, one of the methods for increasing the ductility of stainless steel is to reduce the amount of delta ferrite contained in the austenitic stainless steel.
본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강이 1% 이하의 델타 페라이트 기지 조직을 가지는 경우에도, 상기 델타 페라이트가 결정립 전체에 균일하게 분포되는 것보다 국부적으로 특정 결정립에 밀집 분포되는 것이 연성 증가에 유리하다. Even when the ductile stainless steel according to an embodiment of the present invention has a delta ferrite matrix structure of 1% or less, it is advantageous for ductility to be densely distributed in specific grains rather than uniformly distributed throughout the delta ferrite. Do.
[연성 스테인리스 강의 미세조직][Microstructure of ductile stainless steel]
도 2는 99%의 오스테나이트 기지 조직과 1% 이하의 델타 페라이트 조직을 갖는 스테인리스강의 미세 조직 사진이고, 도 3은 오스테나이트 기지 조직만을 갖는 스테인리스강의 미세 조직 사진이다. 도 2의 조직을 가지는 스테인리스강이 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강의 미세 조직이다. 2 is a microstructure photograph of stainless steel having an austenite matrix structure of 99% and a delta ferrite structure of 1% or less, and FIG. 3 is a microstructure photograph of stainless steel having only an austenite matrix structure. The stainless steel having the structure of FIG. 2 is the microstructure of the ductile stainless steel according to the embodiment of the present invention.
도 2의 스테인리스 강과 도 3의 스테인리스 강은 입도번호 5.0 ~ 7.0에 해당하는 평균 입도 크기를 갖는다. 평균 입도 크기에 대해서는 아래에서 다시 설명한다. The stainless steel of FIG. 2 and the stainless steel of FIG. 3 have average particle sizes corresponding to particle size numbers 5.0 to 7.0. The average particle size will be described again below.
아래 표 1은, 도 2의 스테인리스 강(소재 1)과 도 2의 스테인리스 강(소재 2)의 기계적 물성을 비교한 그래프이다.Table 1 below is a graph comparing the mechanical properties of the stainless steel (material 1) of FIG. 2 and the stainless steel (material 2) of FIG. 2 .
종류
type
[MPa]yield strength
[MPa]
[MPatensile strength
[MPa]
[Hv]Hardness
[Hv]
[%]elongation
[%]
소재 1
material 1
(오스테나이트 + 델타 페라이트)stainless steel
(Austenite + Delta Ferrite)
180
180
500
500
120
120
52
52
소재 2
스테인리스강
(오스테나이트)
stainless steel
(Austenite)
160
160
480
480
110
110
60
60
상기 [표 1]을 참조하면, 소재 2가 소재 1에 비하여 강도와 경도에 있어서 더 낮은 물성을 갖는 것을 알 수 있다. 또한, 소재 2가 소재 1에 비하여 높은 연신율을 가지는 것을 알 수 있다. 이로부터, 스테인리스강의 강도와 경도를 낮추기 위해서는 스테인리스강이 오스테나이트 기지 조직만으로 이루어지는 것이 이상적이라 할 수 있다. 그러나, 델타 페라이트 기지 조직을 완전히 제거하는데는 어려움이 많으므로, 델타 페라이트 기지 조직의 비율을 최소한으로 가져가는 것이 좋다. Referring to [Table 1], it can be seen that
또한, 상술한 바와 같이, 델타 페라이트 조직이 균일하게 분포되는 것보다 특정 결정립에 밀집하여 분포하면 스테인리스 강의 연질화에 더 좋은 효과가 있다. In addition, as described above, if the delta ferrite structure is densely distributed in specific grains rather than uniformly distributed, there is a better effect in softening the stainless steel.
도 2에서 큰 결정립(101)은 오스테나이트 기지 조직을 나타내고, 흑색 반점 형태의 작은 결정립(102)이 델타 페라이트 기지 조직을 나타낸다. In FIG. 2 ,
3. 스테인리스강의 평균 입도 크기(average diameter)3. Average diameter of stainless steel
스테인리스강의 평균 입도 크기는, 조성 및/또는 열처리 조건에 따라 결정될 수 있다. 스테인리스 강의 평균 입도 크기는, 스테인리스 강의 강도와 경도에 영향을 미친다. 이를테면, 평균 입도 크기가 작을수록 스테인리스강의 강도와 경도는 커지고, 평균 입도 크기가 클수록 스테인리스강의 강도와 경도는 작아진다. The average grain size of the stainless steel may be determined according to the composition and/or heat treatment conditions. The average grain size of stainless steel affects the strength and hardness of stainless steel. For example, the smaller the average grain size, the greater the strength and hardness of the stainless steel, and the larger the average grain size, the lower the strength and hardness of the stainless steel.
본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스강은, 구리의 함량과 델타 페라이트의 입도 면적을 조절하여 휨성이 좋은 특성 외에, 종래의 일반적인 스테인리스강에 비하여 강도와 경도가 낮은 특성을 가지며, 구리의 강도와 경도보다는 높은 특성을 가진다. The ductile stainless steel according to the embodiment of the present invention has good bending properties by controlling the copper content and the grain size area of delta ferrite, and has characteristics of lower strength and hardness compared to conventional stainless steel, and the strength and strength of copper It has higher properties than hardness.
이를 위해서는, 스테인리스강의 평균 입도 크기를 30 ~ 60μm로 제한한다. 일반적인 오스테나이트 조직의 평균 입도 크기는 30μm보다 작다. 따라서, 제조 공정 및 열처리를 통해 평균 입도 크기를 30μm 이상으로 성장시켜야 한다. To this end, the average grain size of stainless steel is limited to 30 to 60 μm. The average grain size of a typical austenite structure is smaller than 30 μm. Therefore, it is necessary to grow the average particle size to 30 μm or more through the manufacturing process and heat treatment.
미국재료시험협회(American Society for Testing and Materials, ASTM)의 기준에 따르면, 30 ~ 60μm의 평균 입도 크기는 5.0 ~ 7.0의 입도 번호(Grain size No.)에 해당한다. 이에 반해, 30μm보다 작은 평균 입도 크기는 ASTM 입도번호 7.5 이상에 해당한다. According to the standards of the American Society for Testing and Materials (ASTM), an average particle size of 30 to 60 μm corresponds to a grain size No. of 5.0 to 7.0. In contrast, an average particle size smaller than 30 μm corresponds to ASTM particle size number 7.5 or higher.
스테인리스강의 평균 입도 크기가 30μm보다 작거나 입도 번호가 7.0보다 크면, 본 발명에서 요구하는 저강도 및 저경도의 특성을 가지지 못한다. 특히, 스테인리스강의 평균 입도 크기(또는 입도 번호)는 스테인리스강의 저강도 및 저경도 특성을 결정하는 핵심 인자에 해당한다. If the average particle size of the stainless steel is smaller than 30 μm or the particle size number is larger than 7.0, it does not have the characteristics of low strength and low hardness required in the present invention. In particular, the average grain size (or grain size number) of stainless steel is a key factor in determining the low strength and low hardness properties of stainless steel.
아래 [표 2]를 참조하면, 종래의 동배관은 저강도 및 저경도의 물성을 가지므로, 냉매 순환 사이클을 구성하는 냉매 배관으로 상용화되어 있으나, 부식으로 인한 신뢰성 문제 및 신냉매에 대한 내압력성 문제를 안고 있다. Referring to [Table 2] below, the conventional copper pipe has properties of low strength and low hardness, so it is commercialized as a refrigerant pipe constituting a refrigerant circulation cycle, but reliability problems due to corrosion and pressure resistance against new refrigerant having sexual problems
그리고, 비교예 2 내지 5의 스테인리스강들은 동배관에 비하여 과도하게 큰 강도와 경도를 가지기 때문에, 구리의 부식성과 내압력성 문제는 해결하더라도 가공성이 떨어지는 문제점을 안고 있다. In addition, since the stainless steels of Comparative Examples 2 to 5 have excessively large strength and hardness compared to the copper pipe, they have a problem in that workability is poor even if the problems of corrosion and pressure resistance of copper are solved.
이에 반해, 본 발명의 실시예에 따른 스테인리스 강은 종래의 동배관보다 강도와 경도가 크고, 비교예 2 내지 5의 스테인리스강보다 낮은 강도와 경도를 가지기 때문에, 동 배관이 가지는 내식성과 내압력성 문제를 해소할 수 있어 R32와 같은 고압 신냉매용 배관으로 사용되기 적절하다. On the other hand, since the stainless steel according to the embodiment of the present invention has greater strength and hardness than the conventional copper pipe and lower strength and hardness than the stainless steels of Comparative Examples 2 to 5, the corrosion resistance and pressure resistance of the copper pipe As it can solve the problem, it is suitable to be used as piping for high pressure new refrigerant like R32.
뿐만 아니라, 동배관보다 높은 연신율을 가지기 때문에, 기존의 스테인리스강이 가지는 가공성 문제도 해결되는 장점이 있다.In addition, since it has a higher elongation than a copper pipe, there is an advantage in that the workability problem of the existing stainless steel is solved.
type
[MPa]yield strength
[MPa]
[MPa]tensile strength
[MPa]
[Hv]Hardness
[Hv]
[%]elongation
[%]
비교예 1
Comparative Example 1
(C1220T)
copper pipe
(C1220T)
100
100
270
270
100
100
45이상
45 or more
비교에 2-5
2-5 in comparison
(입도번호 7.5이상)stainless steel
(Grade number 7.5 or more)
200 내외
200 or so
500 내외
500 or so
130 내외
130 or so
50이상
50 or more
본 발명
the present invention
(입도번호 5.0 ~ 7.0)stainless steel
(Particle size 5.0 ~ 7.0)
160 내외
160 or so
480 내외
around 480
120 이하
120 or less
60 이상
over 60
정리하면, 본 발명에서 정의되는 연성 스테인리스강은, 상기에서 설명된 바와 같은 구성 요소들이 설정 비율만큼 함유되고, 99%의 오스테나이트와 1%이하의 델타 페라이트를 가지는 스테인리스 강을 의미한다고 할 수 있다. In summary, the ductile stainless steel defined in the present invention can be said to mean a stainless steel containing the components as described above as much as a set ratio, and having 99% austenite and 1% or less delta ferrite. .
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉매배관의 외경 및 내경을 보여주는 도면이다.4 is a view showing an outer diameter and an inner diameter of a refrigerant pipe according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 압축기(110)가 구동하면, 상기 압축기(110)로 흡입된 냉매는 압축 후 온도 변화를 수반하게 된다. 이러한 온도의 변화로 인해 흡입 배관(51)과 토출 배관(52)측에서 응력의 변화가 다른 배관에 비해 심하게 발생된다. 1 and 4 together, when the
본 실시예는 도 4에서와 같이 냉매의 상태 변화시 압력 및 진동이 가장 심하게 나타나는 흡입 배관(51) 및 토출 배관(52)을 연질화 과정을 거친 연성 스테인리스 강관으로 형성하여 허용 응력을 높이는 점에 특징이 있다. 그러나, 흡입 배관 및 토출 배관에만 한정되는 것은 아니며 응력의 변동 상황에 따라 실외기 및 실내기를 연결하는 어느 하나 이상의 배관을 상기 연성 스테인리스 강관으로 구성할 수 있다.In this embodiment, as shown in FIG. 4, the
본 실시예에 따른 공기 조화기의 공조능력은 23kW~35kW 범위에서 선택될 수 있다. 상기 선택된 공기 조화기의 공조능력에 기초하여, 상기 연성 스테인리스 강관의 외경이 결정될 수 있다. The air conditioning capacity of the air conditioner according to the present embodiment may be selected in the range of 23 kW to 35 kW. The outer diameter of the flexible stainless steel pipe may be determined based on the selected air conditioning capability of the air conditioner.
그리고, 본 발명의 공기 조화기에서 사용될 수 있는 냉매에는, 상기한 바와 같이 R32, R134a, R401a, 또는 R407c가 포함될 수 있다. 특히, 본 발명에서 상기 연성 스테인리스 강관의 두께는 상기 냉매의 종류에 따라 상이하게 결정될 수 있다. Further, the refrigerant that can be used in the air conditioner of the present invention may include R32, R134a, R401a, or R407c as described above. In particular, in the present invention, the thickness of the flexible stainless steel pipe may be determined differently depending on the type of the refrigerant.
[연성 스테인리스 강관의 두께 설정방법][How to set the thickness of ductile stainless steel pipe]
상기 연성 스테인리스 강관의 두께는 다음과 같은 수학식에 따라 결정될 수 있다. 하기의 수학식은 배관에 관한 규격 및 지침에 관한 코드를 제공하는 ASME B31.1 및 가스관계법령에서 정한 시설, 기술, 검사 등의 기술적 사항을 코드화한 KGS Code에 근거하여 산출된 것이다.The thickness of the flexible stainless steel pipe may be determined according to the following equation. The following equations are calculated based on ASME B31.1, which provides codes for standards and guidelines for piping, and KGS Code, which codes for technical matters such as facilities, technology, and inspections stipulated in gas-related laws and regulations.
여기서, tm은 스테인리스 배관의 최소 두께, P는 설계압력(MPa), D0는 스테인리스 배관의 외경(mm), S는 허용 응력(M/mm2), Textra는 부식, 나사산가공 등에 따른 여유두께를 의미한다. 상기 Textra는 배관의 재질이 구리, 알루미늄 또는 스테인리스 강으로 구성되는 경우 0.2로 결정된다. Here, t m is the minimum thickness of the stainless steel pipe, P is the design pressure (MPa), D 0 is the outer diameter of the stainless pipe (mm), S is the allowable stress (M/mm2), T extra is the allowance for corrosion, threading, etc. means thickness. The T extra is determined to be 0.2 when the material of the pipe is made of copper, aluminum, or stainless steel.
[배관 관경의 정의][Definition of pipe diameter]
도 4에 도시된 바와 같이, 흡입배관(51) 또는 토출배관(52)에 사용되는 연성 스테인리스 강관의 외경은 a이고, 그 내경은 b로 정의될 수 있다. 수학식 1을 살펴보면, 배관의 최소 두께는 배관의 외경에는 비례하고, 허용 응력에는 반비례함을 알 수 있다.4, the outer diameter of the flexible stainless steel pipe used for the
[허용 응력, S][permissible stress, S]
허용 응력은 기준 강도를 안전율로 나눈 것으로, 배관에 외력이 가해지는 경우 배관의 변형 또는 파손이 발생하지 않고 견딜만하다고 인정되어 중량을 가하도록 허용되어 있는 응력(변형력)의 최대값을 의미한다. The allowable stress is the standard strength divided by the safety factor, and when an external force is applied to the pipe, the pipe is not deformed or damaged, and it is recognized as bearable and means the maximum value of the stress (strain force) allowed to apply the weight.
본 실시예에서 연성 스테인리스 강관의 허용응력 기준은 ASME SEC. VIII Div. 1에 기재된 코드를 만족하도록 도출된 것으로, 허용 응력(S)은 배관의 인장 강도를 3.5로 나눈 값 또는 배관의 항복 강도를 1.5로 나눈 값 중에 작은 값으로 설정될 수 있다. 허용 응력은 배관의 재질에 의해 변화되는 값이며, SME SEC. VIII Div. 1 기준 93.3Mpa로 결정될 수 있다.In this embodiment, the allowable stress standard for ductile stainless steel pipe is ASME SEC. VIII Div. It is derived to satisfy the code described in 1, and the allowable stress (S) may be set as the smaller of the value obtained by dividing the tensile strength of the pipe by 3.5 or the yield strength of the pipe divided by 1.5. The allowable stress is a value that varies depending on the material of the pipe, and is SME SEC. VIII Div. 1 can be determined as 93.3Mpa.
배관에 동일한 응력이 가해지는 경우, 구리에 비해 스테인리스는 응력의 마진이 크게 형성될 수 있으므로, 배관의 설계 자유도가 증가될 수 있다. 결국, 배관에 전달되는 응력을 줄이기 위하여, 배관의 길이를 길게 형성하여야 하는 제한에서 벗어날 수 있다. 일례로, 압축기(110)로부터 전달되는 진동을 저감하기 위하여, 제한된 설치공간 내에서, 루프(loop) 형태로 배관을 여러 번 절곡(bending)하여 배치할 필요가 없게 된다. When the same stress is applied to the pipe, the stainless steel may have a large stress margin compared to copper, so that the design freedom of the pipe may be increased. As a result, in order to reduce the stress transmitted to the pipe, it is possible to escape from the limitation of forming the length of the pipe to be long. For example, in order to reduce the vibration transmitted from the
[연성 스테인리스 강관의 외경][Outer diameter of ductile stainless steel pipe]
압축기(110)의 능력에 기초하여, 상기 공기 조화기의 공조능력, 즉 냉방능력 또는 난방능력이 결정될 수 있다. 그리고, 연성 스테인리스 강관의 외경은 압축기의 냉동 능력에 따라 그 크기가 결정될 수 있다. 즉, 압축기의 용량이 상기 연성 스테인리스 강관의 외경을 결정하는 기준이 될 수 있다. Based on the capability of the
일례로, 23kW 이상 35kW 이하의 공조 능력을 갖는 공기 조화기에 있어서, 상기 흡입배관(51) 및 토출배관(52)을 상기 연성 스테인리스 강관으로 구성하는 경우, 흡입 배관(51)의 외경은 22.20㎜, 토출 배관(52)의 외경은 15.88㎜일 수 있다. For example, in an air conditioner having an air conditioning capacity of 23 kW or more and 35 kW or less, when the
[냉매의 종류에 따른 설계압력, P][Design pressure according to refrigerant type, P]
설계압력은 냉매의 압력으로서, 냉매 사이클의 응축압력에 대응될 수 있다. 일례로, 상기 응축압력은 실외 열교환기(120) 또는 실내 열교환기에서 응축되는 냉매의 온도값(이하, 응축온도)에 기초하여 결정될 수 있다. 그리고, 상기 설계압력은 상기 응축온도에서 냉매의 포화 증기압을 의미할 수 있다. 일반적으로, 공기 조화기의 응축온도는 약 65℃ 내외로 형성된다.The design pressure is the pressure of the refrigerant and may correspond to the condensing pressure of the refrigerant cycle. For example, the condensing pressure may be determined based on a temperature value (hereinafter, condensed temperature) of the refrigerant condensed in the
냉매의 종류에 따른 포화증기압은 [표 3]에 개시된다.The saturated vapor pressure according to the type of refrigerant is shown in [Table 3].
(Mpa)R134a
(Mpa)
(Mpa)R410a
(Mpa)
(Mpa)R32
(Mpa)
[표 3]을 참조하면, R134a를 냉매로 사용한 경우 65℃에서의 포화증기압이 1.79로 나타나므로 상기 설계압력(P)을 1.79(MPa)로 결정될 수 있다. Referring to [Table 3], when R134a is used as a refrigerant, the saturated vapor pressure at 65°C is 1.79, so the design pressure (P) can be determined to be 1.79 (MPa).
[냉매 R134a가 흐르는 연성 스테인리스 강관의 최소 두께 계산][Calculation of minimum thickness of ductile stainless steel pipe through which refrigerant R134a flows]
상기한 바와 같이, 허용 응력(S)은 ASME SEC. VIII Div. 1을 기준으로 93.3 MPa이며, 설계 압력(P)은 냉매가 R134a이고 냉매의 온도가 65도 일 때 1.79 MPa로 결정된다. 결정된 허용 응력(S)과 설계 압력(P)을 수학식 1에 적용하여 배관의 외경에 따라 계산된 배관의 최소 두께를 다음과 같은 [표 4]를 통해 확인할 수 있다.As noted above, the allowable stress (S) is ASME SEC. VIII Div. It is 93.3 MPa based on 1, and the design pressure (P) is determined to be 1.79 MPa when the refrigerant is R134a and the temperature of the refrigerant is 65 degrees. The minimum thickness of the pipe calculated according to the outer diameter of the pipe by applying the determined allowable stress (S) and the design pressure (P) to
표준 배관
외경
standard piping
outside diameter
(연성 스테인리스 강관)Example
(ductile stainless steel pipe)
비교예
(동배관)
comparative example
(copper pipe)
(R134a)Calculated Minimum Thickness
(R134a)
R134a
R134a
(tm)ASME B31.1
(t m )
(tm-texrta)JIS B 8607
(t m -t exrta )
[표 4]를 참조하면, ASME B31.1에 근거하여 도출된 연성 스테인리스 강관의 최소 두께와 JIS B 8607에 근거하여 도출된 연성 스테인리스 강관의 최소 두께를 확인할 수 있다. 여기서, 실시예는 연성 스테인리스 강관을 적용한 것이고 비교예는 기존의 동 배관을 적용한 것이다. Referring to [Table 4], the minimum thickness of ductile stainless steel pipe derived based on ASME B31.1 and the minimum thickness of ductile stainless steel pipe derived based on JIS B 8607 can be confirmed. Here, in the example, a flexible stainless steel pipe is applied, and in the comparative example, a conventional copper pipe is applied.
JIS B 8607는 일본에서 사용되는 배관의 기준 코드로서 JIS B 8607의 경우에는 ASME B31.1와는 달리 부식, 나사산가공 등에 따른 여유두께인 textra값을 고려하지 않으므로 최소두께가 ASME B31.1보다 작게 도출된다. textra값은 보통 동, 동합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 스테인리스의 경우 0.2(mm)로 설정될 수 있다. JIS B 8607 is a standard code for piping used in Japan. Unlike ASME B31.1, JIS B 8607 does not consider the t extra value, which is an extra thickness due to corrosion and threading, so the minimum thickness is smaller than ASME B31.1. is derived The t extra value can be usually set to 0.2 (mm) for copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, and stainless steel.
실시예에 따른 연성 스테인리스 강관의 최소 두께는 ASME B31.1에 근거하여 도출된 것이지만, R134a의 냉매를 사용하는 경우의 압력을 고려하여 약 0.1~0.2mm 사이에서 결정되는 소정의 마진을 두어 적용 가능한 두께를 결정한 것이다. 즉, 실시예는, 하나의 예로서 마진을 두어 최소 두께를 제안하는 것으로 이해되며, 계산된 최소 두께 이상이라면 상기 마진의 크기는 안전율에 기초하여 변동 가능하다.The minimum thickness of the flexible stainless steel pipe according to the embodiment is derived based on ASME B31.1, but considering the pressure when using the R134a refrigerant, it is applicable with a predetermined margin determined between about 0.1 and 0.2 mm. thickness is determined. That is, it is understood that the embodiment proposes a minimum thickness with a margin as an example, and if it is equal to or greater than the calculated minimum thickness, the size of the margin is variable based on the safety factor.
구체적으로, [표 4]에서 동일한 외경(φ7.94)의 경우를 살펴보면, 실시예는 적용가능한 배관의 두께가 0.40mm 이며 비교예는 0.622mm임을 확인할 수 있다. 즉, 동일한 외경을 갖도록 설계된 배관을 실시예와 같이 연성 스테인리스 강관으로 형성한 경우에는 배관의 두께를 더욱 감소시킬 수 있음을 의미하며, 이는 배관의 내경을 더욱 크게 형성할 수 있음을 의미한다. Specifically, looking at the case of the same outer diameter (φ7.94) in [Table 4], it can be seen that the thickness of the applicable pipe is 0.40mm for the Example and 0.622mm for the comparative example. That is, when a pipe designed to have the same outer diameter is formed of a flexible stainless steel pipe as in the embodiment, it means that the thickness of the pipe can be further reduced, which means that the inner diameter of the pipe can be formed larger.
상기 흡입배관(51)의 외경은 22.20mm이므로, 상기 흡입 배관(51)의 최소 두께는 ASME B31.1의 경우 0.53mm, JIS B 8607의 경우 0.33m이며, 마진을 적용한 실시예의 경우 0.60mm를 형성할 수 있다. Since the outer diameter of the
따라서, 상기 기준들 중, 상기 흡입배관(51)에 적용될 수 있는 한계 두께값은 JIS B 8607을 기준으로, 0.33mm가 된다. 결국, 상기 흡입배관(51)의 내경은 21.54mm(=22.20-2*0.33) 이하로 형성될 수 있다. Therefore, among the standards, the limit thickness value applicable to the
또한, 상기 토출배관(52)의 외경은 15.88mm이므로, 상기 토출배관(52)의 최소두께는, ASME B31.1의 경우 0.45mm, JIS B 8607의 경우 0.25mm이며, 마진을 적용한 실시예의 경우 0.50mm를 형성할 수 있다. In addition, since the outer diameter of the
따라서, 상기한 기준들 중, 상기 토출배관(52)에 적용될 수 있는 한계 두께값은 JIS B 8607을 기준으로, 0.25mm가 된다. 결국, 상기 토출배관(52)의 내경은 15.38mm (=15.88-2*0.25) 이하로 형성될 수 있다. Therefore, among the above criteria, the limit thickness value applicable to the
정리하면, 본 실시예에 따른 압축기(110)에 사용되는 배관의 외경은 압축기의 냉동 능력 또는 공기 조화기의 공조능력에 의하여 결정되며, 설계압력은 사용되는 냉매에 따라 결정될 수 있다. In summary, the outer diameter of the pipe used in the
실시예와 같이 흡입 배관과 토출 배관을 연성 스테인리스 강관으로 구성하는 경우, 스테인리스의 허용응력이 구리의 허용응력에 비하여 크기 때문에, 수학식 1에 이를 적용하면 배관의 두께를 감소시킬 수 있음을 알 수 있다. 즉, 강도 또는 경도가 상대적으로 높은 연성 스테인리스 강관을 사용함으로써 허용응력이 증가될 수 있고, 이에 따라 동일한 배관 외경에서의 두께 감소를 구현할 수 있는 것이다. As in the embodiment, when the suction pipe and the discharge pipe are made of a flexible stainless steel pipe, since the allowable stress of stainless steel is larger than the allowable stress of copper, it can be seen that the thickness of the pipe can be reduced by applying this to
따라서, 본 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관은 종래의 동 배관과 동일한 외경을 가지도록 설계되더라도 내경이 더 커지도록 설계될 수 있으므로, 냉매의 유동저항을 감소시킬 수 있고 냉매의 순환효율이 개선될 수 있다.Therefore, the flexible stainless steel pipe according to the present embodiment can be designed to have a larger inner diameter even though it is designed to have the same outer diameter as a conventional copper pipe, so that the flow resistance of the refrigerant can be reduced and the circulation efficiency of the refrigerant can be improved. there is.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관의 제조방법을 보인 플로우 챠트이고, 도 6은 도 5의 냉간 압연 공정(S1)을 개략적으로 보인 도면이고, 도 7은 도 5의 슬리팅 공정(S2)을 개략적으로 보인 도면이고, 도 8은 도 5의 포밍 공정(S3)을 개략적으로 보인 도면이고, 도 9 내지 도 12는 도 5의 제조방법에 따라 연성 스테인리스 강관을 제조하는 과정을 보인 단면도이고, 도 13은 도 5의 광휘소둔 공정(S7)을 개략적으로 보인 도면이다.5 is a flowchart showing a method of manufacturing a flexible stainless steel pipe according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a view schematically showing the cold rolling process (S1) of FIG. 5, and FIG. 7 is the slitting process of FIG. (S2) is a view schematically, FIG. 8 is a view schematically showing the forming process (S3) of FIG. 5, and FIGS. 9 to 12 show a process of manufacturing a flexible stainless steel pipe according to the manufacturing method of FIG. It is a cross-sectional view, and FIG. 13 is a view schematically showing the bright annealing process ( S7 ) of FIG. 5 .
앞서 설명된 바와 같이, 종래의 스테인리스강은 구리보다 높은 강도 및 경도를 가지므로 가공성의 문제가 제기되었고, 특히 스테인리스강으로 굽힘 가공을 수행하는 것이 제한되는 문제점이 있었다.As described above, since the conventional stainless steel has higher strength and hardness than copper, the problem of machinability has been raised, and in particular, there is a problem in that the bending process with stainless steel is limited.
[요구되는 연성 스테인리스 강관의 성질][Required properties of ductile stainless steel pipe]
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 연성 스테인리스 강관은, 구리를 포함하는 조성, 오스테나이트로 이루어지는 기지조직, 30~60㎛의 평균 입도 크기를 가짐으로써, 종래의 스테인리스강보다 저강도 및 저경도의 물성을 가진다.In order to solve this problem, the flexible stainless steel pipe according to the present invention has a composition containing copper, a matrix structure made of austenite, and an average particle size of 30 to 60 μm, so that it has lower strength and lower strength than conventional stainless steel. It has hardness properties.
특히, 오스테나이트는 페라이트나 마르텐사이트에 비해 저항복강도 및 저경도 특성을 가진다. 따라서, 본 발명에서 요구하는 저강도 및 저경도의 특성을 가진 연성 스테인리스 강관을 제조하기 위해서는, 연성 스테인리스 강관의 입도 면적을 기준으로 99% 이상의 오스테나이트 기지조직을 갖고 1% 이하의 델타 페라이트 기지조직을 가져야 한다.In particular, austenite has resistance to yield strength and low hardness compared to ferrite or martensite. Therefore, in order to manufacture a flexible stainless steel pipe having the characteristics of low strength and low hardness required in the present invention, an austenite matrix having an austenite matrix structure of 99% or more and a delta ferrite matrix structure of 1% or less based on the grain size area of the flexible stainless steel tube should have
이를 위하여, 본 발명에서는 연성 스테인리스 강관의 조성비뿐만 아니라, 추가적인 열처리를 수행하여, 연성 스테인리스 강관의 입도 면적을 기준으로 99% 이상의 오스테나이트 기지조직을 갖고 1% 이하의 델타 페라이트 기지조직을 가지는 것을 특징으로 한다. To this end, in the present invention, not only the composition ratio of the flexible stainless steel pipe, but also an additional heat treatment is performed to have an austenite matrix structure of 99% or more and a delta ferrite matrix structure of 1% or less based on the grain size area of the flexible stainless steel tube. do it with
<연성 스테인리스 강관의 열처리 공정><Heat treatment process of ductile stainless steel pipe>
연성 스테인리스 강관의 열처리 공정에 대하여 구체적으로 설명한다.The heat treatment process of a ductile stainless steel pipe is demonstrated concretely.
구리로 이루어진 배관이 인발이라는 단일 공정으로 형성될 수 있는 것과 달리, 연성 스테인리스강으로 이루어진 배관은 구리보다 높은 강도 및 경도를 갖기 때문에 단일 공정으로는 제조되기 어렵다.Unlike a pipe made of copper that can be formed by a single process called drawing, a pipe made of ductile stainless steel has higher strength and hardness than copper, so it is difficult to manufacture by a single process.
본 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관의 열처리 공정은, 냉간 압연 공정(S1), 슬리팅(Slitting) 공정(S2), 포밍(Forming) 공정(S3), 용접(Welding) 공정(S4), 절삭(Cutting) 공정(S5), 인발(Drawing) 공정(S6) 및 광휘소둔(Bright Annealing)(S7) 공정을 포함할 수 있다.The heat treatment process of the flexible stainless steel pipe according to this embodiment is a cold rolling process (S1), a slitting process (S2), a forming process (S3), a welding process (S4), a cutting ( Cutting) process (S5), a drawing process (S6), and a bright annealing (S7) process may be included.
[제 1 공정 : 냉간 압연 공정(S1)][First step: cold rolling step (S1)]
냉간 압연 공정(S1)은, 주조 공정에서 생산된 연성 스테인리스강을 재결정 온도 이하로 회전하는 2개의 롤 사이를 통과시켜 압연하는 공정으로 이해될 수 있다. 즉, 냉간 압연된 연성 스테인리스강은 박판의 표면 요철이나 주름 등이 교정되고 표면에 금속광택이 부여될 수 있다.The cold rolling process S1 may be understood as a process of rolling the ductile stainless steel produced in the casting process by passing it between two rolls rotating below the recrystallization temperature. That is, the cold-rolled ductile stainless steel may have surface irregularities or wrinkles of the thin plate corrected, and a metallic luster may be imparted to the surface.
도 6에 도시된 바와 같이, 연성 스테인리스강은 시트(steet)(410) 형상으로 이루어지며, 시트(410)는 언코일러(uncoiler)에 의해 코일(Coil) 형상으로 감아져서 제공될 수 있다.As shown in FIG. 6 , the flexible stainless steel is made in the shape of a
상기 시트(410)는 상하로 배치되어 회전하는 2개의 압연 롤(Roll)(420) 사이를 통과하여 연속적인 힘을 받음으로써, 표면적은 넓어지고 그 두께는 얇아질 수 있다. 본 실시예에서, 연성 스테인리스강은 주조 공정에서 1.6mm~3mm의 두께를 가진 시트 형태로 제공되며, 냉간 압연 공정(S1)을 통해 시트의 두께가 1mm 이하로 냉간 가공될 수 있다.The
[제 2 공정 : 슬리팅 공정(S2)][Second process: slitting process (S2)]
슬리팅 공정(S2)은, 냉간 가공된 시트(410)를 슬리터를 이용하여 원하는 폭으로 다수 개로 절단하는 공정으로 이해될 수 있다. 즉, 단일의 시트(410)는 슬리팅 공정(S2)을 거쳐 다수 개로 절단되어 가공될 수 있다.The slitting process ( S2 ) may be understood as a process of cutting the cold-
도 7에 도시된 바와 같이, 냉간 가공된 시트(410)는 언코일러(431)의 외주면에 코일 형태로 감아진 상태에서, 언코일러(431)의 회전에 의해 감아진 코일이 풀리면서 상기 시트(410)가 슬리터(432)를 통과할 수 있다.As shown in FIG. 7 , the cold-
일 예로, 상기 슬리터(432)는 상기 시트(410)의 상하 방향으로 배치되는 축 및 상기 축에 결합되는 회전 커터(432a)를 포함할 수 있다. 상기 회전 커터(432a)는 상기 축에서 상기 시트(410)의 폭 방향으로 다수 개가 이격 배치될 수 있다. 상기 다수 개의 회전 커터(432a)의 이격 간격은 서로 동일할 수 있고 경우에 따라서는 서로 다를 수 있다.For example, the
따라서, 상기 시트(410)가 상기 슬리터(432)를 통과하게 되면, 단일의 시트(410)는 다수 개의 회전 커터(432a)에 의해 다수 개의 시트(410a, 410b, 410c, 410d)로 분리될 수 있다. 이러한 과정을 통해, 상기 시트(410)는 적용될 냉매배관의 적합한 직경 또는 폭을 가질 수 있다. 이때, 상기 시트(410)는 상기 슬리터(432)에 의해 정밀하게 절단되도록, 상하 방향으로 배치되는 다수의 지지 롤러(433, 434)에 의해 가압될 수 있다.Accordingly, when the
한편, 슬리팅 공정(S2)이 완료되면, 상기 시트(410)의 외면에 끝말림부(Bur)가 형성될 수 있는데, 이러한 Bur는 제거될 필요가 있다. 만약, 상기 시트(410)의 외면에 Bur가 잔존하게 되면, 상기 시트(410)로 가공된 배관이 다른 배관과 용접되는 과정에서 용접 불량이 발생할 뿐만 아니라, 용접이 불량한 부분을 통해 냉매가 누수되는 문제를 초래할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 슬리팅 공정(S2)이 완료되면, Bur 제거를 위한 연마 공정이 추가로 이루어질 필요가 있다.On the other hand, when the slitting process (S2) is completed, a curled portion (Bur) may be formed on the outer surface of the
[제 3 공정 : 포밍 공정(S3)][Third process: forming process (S3)]
포밍 공정(S3)은, 시트(410a) 형태의 연성 스테인리스강을 여러 단계의 성형 롤들(440)을 통과시켜 배관(410e) 형태로 성형하는 공정으로 이해될 수 있다.The forming process S3 may be understood as a process of forming the flexible stainless steel in the form of the
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 시트(410a)는 언코일러의 외주면에 코일 형태로 감아진 상태에서, 언코일러의 회전에 의해 감아진 코일이 풀리면서 수직 또는 수평방향으로 교호적으로 배치된 다단의 성형 롤들(440)로 진입된다. 이러한 다단의 성형 롤들(440)로 진입된 시트(410a)는 순차적으로 성형 롤들(440)을 통과하면서 양측단이 서로 인접한 배관(410e) 형상으로 성형될 수 있다.As shown in FIG. 8 , in a state in which the
도 9는 시트 형태의 연성 스테인리스강을 말아 배관(10e)의 형상으로 성형된 것을 보이고 있다. 즉, 시트(10a) 형태의 연성 스테인리스강은 포밍 공정(S3)을 통해 양측단(411a, 411b)이 서로 가까워진 배관(410e)으로 성형될 수 있다.9 shows that the sheet-shaped flexible stainless steel is rolled and formed into the shape of the pipe 10e. That is, the flexible stainless steel in the form of the sheet 10a may be formed into a
[제 4 공정 : 용접 공정(S4)][Fourth process: welding process (S4)]
용접 공정(S4)은, 포밍 공정(S3)에 의해 말려져 서로 가까워진 배관(410e)의 양측단(411a, 411b)을 서로 접합하여 이음매 파이프(welded pipe)로 만드는 공정으로 이해될 수 있다. 용접 공정(S4)에서의 이음매 파이프는 용융 용접기, 예를 들면 통상의 전기 저항 용접기, 아르곤 용접기 또는 고주파 용접기 등에 의해 맞대어진 양측단이 용접됨으로써 구현될 수 있다.The welding process S4 may be understood as a process of forming a welded pipe by joining the both ends 411a and 411b of the
도 10은 연성 스테인리스강으로 이루어진 시트를 말아 용접한 배관을 도시한 것이다. 구체적으로, 상기 배관(410e)의 양측단(411a, 411b)을 배관의 길이 방향으로 용접함으로써 상기 양측단(411a, 411b)을 서로 접합시킨다.10 is a view showing a pipe welded by rolling a sheet made of ductile stainless steel. Specifically, by welding both ends 411a and 411b of the
이때, 용접 과정에서 상기 배관(410e)의 길이 방향을 따라 용접부(weld zone)(413)가 형성된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 용접부(413)에는 배관(410e)의 외주면(11) 및 내주면(412)으로부터 약간 돌출된 비드(413a, 413b)가 형성되기 때문에, 상기 배관의 외주면(411) 및 내주면(412)은 평활면(smooth surface)을 구성하지 않는다.At this time, in the welding process, a
상기 용접부(413)의 양측에는 용접 과정에서의 열에 의해 열영향부(HAZ :heat-affected zone, 414a, 414b)가 더 형성될 수 있다. 상기 열영향부(414a, 414b)도 용접부(413)와 마찬가지로 배관의 길이 방향을 따라 형성된다.Heat-affected zones (HAZ) 414a and 414b may be further formed on both sides of the
[제 5 공정 : 절삭 공정(S5)][Fifth process: cutting process (S5)]
절삭 공정(S5)은, 상기 용접부(413)의 비드(413a)를 부분적으로 잘라내어 배관의 외주면(411)을 평활면으로 만드는 공정으로 이해될 수 있다. 상기 절삭 공정(S5)은 용접 공정(S4)과 연속적으로 이루어질 수 있다.The cutting process ( S5 ) may be understood as a process of partially cutting the
일 예로, 절삭 공정(S5)은 프레스 비드 롤링(press bead rolling)을 통해 배관을 길이 방향으로 이동시키면서 바이트(bite)를 이용하여 비드(413a)를 부분적으로 잘라내는 과정을 포함할 수 있다.For example, the cutting process S5 may include a process of partially cutting the
도 11은 절삭 공정(S5)까지 마친 연성 스테인리스 강관을 보여준다. 즉, 절삭 공정(S5)을 통해 상기 배관(410e)의 외주면(411)에 형성된 비드(413a)가 제거될 수 있다. 경우에 따라서, 절삭 공정(S5)은 용접 공정(S4)과 함께 수행될 수 있으며, 이와는 다르게 절삭 공정(S5)은 생략될 수 있다.11 shows the flexible stainless steel pipe after the cutting process (S5). That is, the
[제 6 공정 : 인발 공정(S6)][Sixth process: drawing process (S6)]
인발 공정(S6)은, 상기 용접부(413)의 비드(413b)에 외력을 가해 배관(410e)의 내주면(412)을 평활면으로 만드는 공정으로 이해될 수 있다.The drawing process ( S6 ) may be understood as a process of making the inner
일 예로, 인발 공정(S6)은 포밍 공정(S3) 및 용접 공정(S4)을 거쳐 제조된 배관(410e)의 외경보다 작은 내경을 가지는 홀(hole)이 형성된 다이스(dies)와, 포밍 공정(S3) 및 용접 공정(S4)을 거쳐 제조된 상기 배관(410e)의 내경보다 작은 외경을 가지는 플러그(plug)를 포함하는 인발기(引拔機)에 의해 수행될 수 있다.As an example, the drawing process S6 includes dies having holes formed therein having an inner diameter smaller than the outer diameter of the
구체적으로, 용접 공정(S4) 및/또는 절삭 공정(S5)을 거친 배관(410e)은 다이스에 형성된 홀과 플러그 사이를 통과하는데, 이때 배관(410e)의 외주면(411)에 형성된 비드(413a)는 배관의 외주면(411)의 중심 외측으로 돌출되어 형성되기 때문에 다이스의 홀을 통과하지 못하고 소성 변형되면서 제거될 수 있다.Specifically, the
마찬가지로, 상기 배관(410e)의 내주면(412)에 형성된 비드(413b)는 배관(410e)의 내주면(412) 중심부 측으로 돌출되어 형성되기 때문에 플러그를 통과하지 못하고 소성 변형되면서 제거될 수 있다.Similarly, since the
즉, 상술한 바와 같은 인발 공정(S6)을 거치면서 상기 배관의 내주면(412) 및 외주면(411) 상의 용접 비드(413a, 413b)가 제거될 수 있다. 그리고, 상기 배관의 내주면(412) 상의 용접 비드(413a)가 제거되기 때문에, 냉매배관을 위한 확관 시 배관의 내주면(412) 상에 턱이 발생하는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.That is, the
도 12는 인발 공정(S6)까지 마친 연성 스테인리스 강관을 보여준다. 즉, 인발 공정(S6)을 통해 상기 배관(410e)의 외주면(411) 및 내주면(412)에 형성된 비드(413a, 413b)가 제거될 수 있다.12 shows the flexible stainless steel pipe after the drawing process (S6). That is, the
절삭과 인발을 통해 배관(410e)의 외주면(411)과 내주면(412)을 평활면으로 만드는 이유는, 배관 내부의 균일한 내경을 형성하고, 타 배관과의 연결을 용이하게 하기 위함이다. 또한, 배관 내부의 균일한 내경을 형성하는 이유는 원활한 냉매의 흐름과 일정한 냉매의 압력을 유지시키기 위함이다. 도시되지는 않았으나, 인발 공정(S6) 이후에 기계 가공을 통해 배관(410e)의 외주면(411)과 내주면(412)에 그루브(미도시)를 형성할 수 있다.The reason for making the outer
[제 7 공정 : 광휘소둔 공정(S7)][Seventh process: Bright annealing process (S7)]
광휘소둔(Bright Annealing) 공정(S7)은, 용접 비드가 제거된 배관(410e)을 가열하여 내부에 남아있는 열이력 및 잔류응력을 제거하는 공정으로 이해될 수 있다. 본 실시예에서는 연성 스테인리스강의 입도 면적을 기준으로 99% 이상의 오스테나이트 기지조직을 갖고 1% 이하의 델타 페라이트 기지조직을 가지도록 함과 동시에, 연성 스테인리스강의 평균 입도 크기를 30~60㎛로 성장시키기 위하여, 본 열처리 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.The bright annealing process ( S7 ) may be understood as a process of removing the heat history and residual stress remaining therein by heating the
특히, 연성 스테인리스강의 평균 입도 크기(또는 입도번호)는 스테인리스강의 저강도 및 저경도 특성을 결정하는 핵심 인자에 해당한다. 구체적으로, 광휘소둔 공정(S7)은 용접 비드가 제거된 배관(410e)을 환원성이나 비산화성 가스의 기류 내에서 소둔을 행하고, 소둔 후에 그대로 냉각시킴으로써 수행된다.In particular, the average grain size (or grain size number) of ductile stainless steel is a key factor in determining the low strength and low hardness characteristics of stainless steel. Specifically, the bright annealing process ( S7 ) is performed by annealing the
도 13에 도시된 바와 같이, 용접 비드가 제거된 배관(410e)은 일정 속도로 소둔로(annealing furnace, 450)를 통과한다. 상기 소둔로(450) 내에는 분위기 가스가 채워지고, 상기 소둔로(450) 내부는 전기히터 또는 가스버너 등에 의해 고온으로 가열된 상태일 수 있다.As shown in FIG. 13 , the
즉, 상기 배관(410e)은 상기 소둔로(450)를 통과하면서 소정 입열량(heat input)을 얻게 되고, 이러한 입열량에 의해서 연성 스테인리스강은 오스테나이트 기지조직과, 30~60㎛의 평균 입도 크기를 갖도록 형성될 수 있다.That is, the
상기 입열량은 금속부재에 들어간 열량을 의미하며, 상기 입열량은 금속학적 미세조직 조절에 대단히 중요한 역할을 한다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 입열량을 제어하기 위한 열처리 방법을 제시한다.The heat input means the amount of heat entered into the metal member, and the heat input plays a very important role in metallurgical microstructure control. Accordingly, in this embodiment, a heat treatment method for controlling the amount of heat input is presented.
광휘소둔 공정(S7)에서 상기 입열량은 열처리 온도, 분위기 가스 또는 배관(410e)의 이송속도에 따라 정해질 수 있다.In the bright annealing process (S7), the amount of heat input may be determined according to the heat treatment temperature, the atmospheric gas, or the transport speed of the
본 실시예에 따른 광휘소둔 공정(S7)의 경우, 열처리 온도는 1050~1100℃이고, 분위기 가스는 수소 또는 질소이며, 배관(410e)의 이송속도는 180~172mm/min이다. 따라서, 상기 배관(410e)은 소둔로(450)의 소둔 열처리 온도 1050~1100℃에서 180~172mm/min의 이송속도로 소둔로(450)를 통과할 수 있다.In the case of the bright annealing process (S7) according to this embodiment, the heat treatment temperature is 1050 ~ 1100 ℃, the atmosphere gas is hydrogen or nitrogen, the transport speed of the pipe (410e) is 180 ~ 172 mm / min. Accordingly, the
여기서, 소둔 열처리 온도가 1050℃ 미만이면 연성 스테인리스강의 충분한 재결정이 일어나지 않고, 세립조직이 얻어지지 않을 뿐만 아니라 결정립의 편평(扁平)한 가공조직이 되어 크리프강도를 손상시키게 된다. 반대로, 소둔 열처리 온도가 1100℃를 초과하면 고온 입계균열(intercrystalline cracking)이나 연성저하를 초래하게 된다.Here, if the annealing heat treatment temperature is less than 1050° C., sufficient recrystallization of the ductile stainless steel does not occur, and not only a fine grain structure is not obtained, but also a flat processed structure of the crystal grains is obtained, thereby impairing creep strength. Conversely, when the annealing heat treatment temperature exceeds 1100° C., high-temperature intercrystalline cracking or ductility deterioration is caused.
또한, 용접 비드가 제거된 배관(410e)이 소둔로(450)를 180mm/min 미만의 이송속도로 통과할 경우, 장시간에 의해 생산성이 떨어지는 문제가 있다. 반대로, 배관(410e)이 소둔로(450)를 172mm/min을 초과한 이송속도로 통과할 경우, 연성 스테인리스강 내에 존재하는 응력이 충분히 제거되지 않을 뿐만 아니라, 오스트나이트 기지조직의 평균 입도 크기가 30㎛ 이하로 형성된다. 즉, 배관(410e)의 이송속도가 너무 빠르면, 연성 스테인리스강의 평균 입도 크기가 30㎛ 이하로 되어, 본 발명에서 요구하는 저강도 및 저경도의 특성을 가질 수 없게 된다.In addition, when the
상술한 바와 같이, 냉간 압연 공정(S1), 슬리팅 공정(S2), 포밍 공정(S3), 용접 공정(S4), 절삭 공정(S5), 인발 공정(S6) 및 광휘소둔 공정(S7)을 거쳐 제조된 본 발명에 따른 연성 스테인리스강은 스풀(spool) 등에 의해 코일링된 상태로 임시적으로 보관된 후 출하될 수 있다.As described above, the cold rolling process (S1), the slitting process (S2), the forming process (S3), the welding process (S4), the cutting process (S5), the drawing process (S6), and the bright annealing process (S7) The ductile stainless steel according to the present invention manufactured through the process may be temporarily stored in a coiled state by a spool or the like and then shipped.
도시되진 않았으나, 광휘소둔 공정(S7)이 완료된 후에, 형상 교정 및 표면 연마 가공이 추가로 수행될 수 있다.Although not shown, after the bright annealing process (S7) is completed, shape correction and surface polishing may be additionally performed.
<피로 파괴 시험><Fatigue destruction test>
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관과 종래의 동 배관의 피로한도를 비교할 수 있는 S-N 곡선(Curve) 실험 그래프이고, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관의 S-N 곡선을 보여주는 실험 그래프이다. 14 is an SN curve experimental graph that can compare the fatigue limit of a flexible stainless steel pipe according to an embodiment of the present invention and a conventional copper pipe, and FIG. 15 is an SN curve of a flexible stainless steel pipe according to an embodiment of the present invention. is an experimental graph showing
도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관의 피로한도(또는 내구한도)는 약 200.52 MPa 이다. 이는 종래 동 배관의 피로한도 25 MPa에 비해 약 175 MPa (8배) 높은 값이다. 즉, 상기 연성 스테인리스 강관은, 종래 동 배관보다 내구성, 신뢰성, 기대수명, 설계 자유도면에서 향상된 효과를 가질 수 있다. 이하에서는, 상기 연성 스테인리스 강관의 효과에 대해 좀 더 상세히 설명한다. 14 and 15 , the fatigue limit (or durability limit) of the flexible stainless steel pipe according to the embodiment of the present invention is about 200.52 MPa. This is about 175 MPa (8 times) higher than the fatigue limit of 25 MPa for conventional copper pipes. That is, the flexible stainless steel pipe may have an improved effect in terms of durability, reliability, life expectancy, and design freedom compared to the conventional copper pipe. Hereinafter, the effect of the flexible stainless steel pipe will be described in more detail.
[최대 허용응력][Maximum allowable stress]
상기 연성 스테인리스 강관은 상기 피로한도 값에 기초하여, 최대 허용응력 값을 결정할 수 있다. 일례로, 상기 연성 스테인리스 강관의 최대 허용응력은, 공기 조화기의 기동 또는 정지 시에 200MPa로 설정할 수 있으며, 공기 조화기의 운전 시에는 90MPa로 설정할 수 있다. 상기 공기 조화기의 운전 시에 최대 허용응력이 작은 값을 가지는 이유는 운전 상태에서 배관 내부를 유동하는 냉매에 의한 응력을 반영한 것으로 이해할 수 있다.The ductile stainless steel pipe may determine a maximum allowable stress value based on the fatigue limit value. For example, the maximum allowable stress of the flexible stainless steel pipe may be set to 200 MPa when the air conditioner is started or stopped, and may be set to 90 MPa when the air conditioner is operated. The reason that the maximum allowable stress has a small value during operation of the air conditioner may be understood to reflect the stress caused by the refrigerant flowing inside the pipe in the operating state.
상기 최대 허용응력은 배관 등을 안전하게 사용하는데 허용될 수 있는 최대 한도의 응력을 의미한다. 일례로, 배관 등은 사용 중 외력을 받을 수 있으며, 상기 외력에 의하여 배관의 내부에는 응력이 발생한다. 여기서, 상기 내부 응력이 고체재료 등의 요인에 의해 정해지는 어느 한계 응력 값 이상이 되는 경우, 상기 배관은 영구변형을 일으키거나 파괴될 수 있다. 따라서, 최대 허용응력을 정함으로써 상기 배관을 안전하게 사용할 수 있도록 한다.The maximum allowable stress means a maximum stress that can be allowed to safely use a pipe or the like. For example, the pipe may receive an external force during use, and stress is generated inside the pipe by the external force. Here, when the internal stress becomes more than a certain limit stress value determined by factors such as solid material, the pipe may be permanently deformed or destroyed. Therefore, by determining the maximum allowable stress, the pipe can be safely used.
[피로한도][Fatigue limit]
강(Steel) 등과 같은 고체재료에 반복 응력이 연속으로 가해지면, 상기 고체재료는 인장강도보다 훨씬 낮은 응력에서 파괴될 수 있다. 이를 재료의 피로(fatigue)라고 하며, 상기 피로에 의한 파괴를 피로 파괴라 한다. 상기 재료의 피로는 재료가 반복하중을 받으면 발생한다. 그리고 반복하중에 따라 어느 한도를 넘으면 종국적으로 재료가 파단될 수 있는데, 아무리 반복하중을 받아도 파단되지 않는 한도를 피로한도(fatigue limit endurance limit) 또는 내구한도라 정의한다.When a cyclic stress is continuously applied to a solid material such as steel, the solid material may fail at a stress much lower than its tensile strength. This is called fatigue of the material, and the failure caused by the fatigue is called fatigue failure. Fatigue of the material occurs when the material is subjected to repeated loads. And depending on the cyclic load, if a certain limit is exceeded, the material may eventually fracture.
[피로한도와 S-N 곡선의 관계][Relationship between fatigue limit and S-N curve]
S-N 곡선은, 어떠한 응력(Stress)을 반복했을 경우, 파괴하기까지의 반복 횟수(N, cycle)를 나타낸 것이다. 상세히, 고체재료는 여러 번 반복해서 작용하는 응력을 받으면 더 빨리 파괴되며, 파괴되기까지의 응력의 반복횟수는 가해지는 응력의 진폭에 영향을 받는다. 따라서, 상기 S-N 곡선을 통해, 상기 고체재료가 파괴되기까지 어느 정도 크기의 응력과 응력의 반복횟수에 영향을 받는지 분석할 수 있다. The S-N curve shows the number of repetitions (N, cycle) until failure when a certain stress is repeated. In detail, a solid material fractures faster when subjected to a stress applied repeatedly several times, and the number of repetitions of the stress until failure is affected by the amplitude of the applied stress. Therefore, through the S-N curve, it is possible to analyze the magnitude of the stress and the number of repetitions of the stress until the solid material is destroyed.
도 14 및 도 15의 S-N 곡선 실험 그래프에서, 세로축은 응력진폭(Stress)을 나타내며, 가로축은 반복횟수의 로그(Log)값을 나타낸다. 그리고 S-N 곡선은, 응력진폭을 가했을 때 재료가 파괴되기까지의 반복횟수의 로그 값을 따라 그어지는 곡선이다. 일반적으로, 금속재료의 S-N 곡선은 응력진폭이 작을수록 파괴까지의 반복횟수는 증가한다. 그리고 응력진폭이 어느 값 이하가 되면 무한히 반복하더라도 파괴되지 않는다. 여기서, S-N 곡선이 수평이 되는 한계의 응력 값은 상술한 재료의 피로한도 또는 내구한도를 의미한다. In the S-N curve experimental graphs of FIGS. 14 and 15 , the vertical axis represents the stress amplitude, and the horizontal axis represents the log value of the number of repetitions. And the S-N curve is a curve drawn along the log value of the number of repetitions until the material is destroyed when a stress amplitude is applied. In general, in the S-N curve of a metallic material, the number of repetitions until failure increases as the stress amplitude decreases. And if the stress amplitude is below a certain value, it will not be destroyed even if it is repeated indefinitely. Here, the stress value of the limit at which the S-N curve becomes horizontal means the fatigue limit or durability limit of the above-described material.
[동 배관의 피로한도 문제점] [Fatigue limit problem of copper pipe]
도 14의 종래 연질 동 배관의 피로파괴 실험데이터에 기초하는 종래 동 배관의 S-N 곡선을 살펴보면, 종래 동 배관의 피로한도는 약 25 MPa인 것을 확인할 수 있다. 즉, 상기 동 배관의 최대 허용응력은 25 MPa이다. 그러나, 공기 조화기의 운전 상태 또는 조건에 따라, 상기 공기 조화기의 기동 또는 정지 시에는 배관의 응력이 약 25 ~ 30 MPa의 값을 가지는 경우가 발생할 수 있다. 결국, 종래 동 배관은 상술한 바와 같이 피로한도 이상의 응력 값으로 인하여, 배관의 수명이 단축되고, 내구성을 떨어지는 문제가 있다. Looking at the S-N curve of the conventional copper pipe based on the fatigue fracture test data of the conventional soft copper pipe of FIG. 14, it can be seen that the fatigue limit of the conventional copper pipe is about 25 MPa. That is, the maximum allowable stress of the copper pipe is 25 MPa. However, depending on the operating state or conditions of the air conditioner, when the air conditioner is started or stopped, the stress in the pipe may have a value of about 25 to 30 MPa. As a result, the conventional copper pipe has a problem in that the lifespan of the pipe is shortened and durability is deteriorated due to the stress value above the fatigue limit as described above.
[연성 스테인리스 강관의 효과] [Effect of ductile stainless steel pipe]
도 14 및 도 15에서, 상기 연성 스테인리스 강관의 피로파괴 실험데이터에 기초하는 본 발명의 S-N 곡선을 살펴보면, 상기 연성 스테인리스 강관의 피로한도는 약 200.52 MPa로, 상기 동 배관 대비 8배의 값을 가진다. 즉, 상기 연성 스테인리스 강관의 최대 허용응력은 약 200 MPa 이다. 공기 조화기의 최대 운전부하를 고려하더라도, 공기 조화기에 구비되는 배관 내의 응력은 상기 연성 스테인리스 강관의 최대 허용응력을 초과하지 않는다. 따라서, 상기 연성 스테인리스 강관이 공기 조화기에 사용될 경우, 배관의 수명이 연장되며, 내구성 및 신뢰성이 향상되는 장점이 있다14 and 15, looking at the SN curve of the present invention based on the fatigue fracture test data of the flexible stainless steel pipe, the fatigue limit of the flexible stainless steel pipe is about 200.52 MPa, which is 8 times that of the copper pipe. . That is, the maximum allowable stress of the flexible stainless steel pipe is about 200 MPa. Even considering the maximum operating load of the air conditioner, the stress in the pipe provided in the air conditioner does not exceed the maximum allowable stress of the flexible stainless steel pipe. Therefore, when the flexible stainless steel pipe is used in an air conditioner, the life of the pipe is extended, and durability and reliability are improved.
상기 연성 스테인리스 강관은, 상기 동 배관의 피로한도에 비해 약 175MPa의 설계 여유가 존재한다. 상세히, 상기 연성 스테인리스 강관의 외경은 종래 동 배관의 외경과 동일하고, 내경은 확장되도록 형성할 수 있다. The flexible stainless steel pipe has a design margin of about 175 MPa compared to the fatigue limit of the copper pipe. In detail, the outer diameter of the flexible stainless steel pipe may be the same as that of the conventional copper pipe, and the inner diameter may be extended.
즉, 상기 연성 스테인리스 강관의 최소 두께는 상기 동 배관의 최소 두께보다 작을 수 있으며, 이러한 경우에도 상대적으로 높은 설계 여유로 인하여 종래 동 배관보다 높은 최대 허용응력을 가질 수 있다. 결국, 상기 연성 스테인리스 강관의 설계 자유도가 향상되는 효과가 있다.That is, the minimum thickness of the flexible stainless steel pipe may be smaller than the minimum thickness of the copper pipe, and even in this case, it may have a higher maximum allowable stress than the conventional copper pipe due to a relatively high design margin. As a result, there is an effect that the design freedom of the flexible stainless steel pipe is improved.
<응력 측정 실험><Stress measurement experiment>
상기 공기 조화기의 운전 조건에 따라 종래 동 배관의 피로한도 이상의 응력이 배관 내에 발생할 수 있다. 반면에, 연성 스테인리스 강관이 공기 조화기에 사용되는 경우, 상기 연성 스테인리스 강관에서 발생되는 최대 응력 값은 상기 연성 스테인리스 강관의 피로한도에 미치지 못한다. 이하에서는, 이와 관련하여 상세히 설명한다.Depending on the operating conditions of the air conditioner, stress above the fatigue limit of the conventional copper pipe may be generated in the pipe. On the other hand, when a flexible stainless steel pipe is used for an air conditioner, the maximum stress value generated in the flexible stainless steel pipe does not reach the fatigue limit of the flexible stainless steel pipe. Hereinafter, it will be described in detail in this regard.
<성능(COP)의 향상><Improvement of performance (COP)>
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관 또는 종래의 동 배관이 가스배관(Gas Pipe)으로 사용되는 경우, 가스배관(Gas Pipe)의 관내 압력손실을 비교하는 실험 그래프이고, 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관과 종래 동 배관의 성능을 보여주는 실험결과 테이블이다. 16 is an experimental graph comparing the pressure loss in a gas pipe when a flexible stainless steel pipe or a conventional copper pipe according to an embodiment of the present invention is used as a gas pipe, FIG. 17 is This is an experimental result table showing the performance of the flexible stainless steel pipe and the conventional copper pipe according to an embodiment of the present invention.
상기 가스배관은, 냉매 사이클을 기준으로, 증발된 저압의 기상 냉매 또는 압축된 고압의 기상 냉매의 유동을 가이드 하는 배관으로서 이해될 수 있다. The gas pipe may be understood as a pipe that guides the flow of the evaporated low-pressure gaseous refrigerant or the compressed high-pressure gaseous refrigerant based on the refrigerant cycle.
보다 상세히, 도 16의 (a) 및 도 17의 (a)는 표준배관(5m)에서의 실험 그래프이고, 도 16의 (b) 및 도 17의 (b)는 장배관(50m)에서의 실험 그래프이다. In more detail, FIGS. 16 (a) and 17 (a) are experimental graphs in a standard pipe (5m), and FIGS. 16 (b) and 17 (b) are experiments in a long pipe (50m) It is a graph.
[관내 압력 손실 비교][Comparison of pressure loss in pipe]
도 16의 (a) 및 도 16의 (b)를 참고하면, 그래프의 세로축은 가스배관에서의 압력변화량 또는 압력손실량(△P= Pin-Pout, 단위 KPa)을 나타내며, 가로축은 공기 조화기의 냉방모드 또는 난방모드를 나타낸다. 16 (a) and 16 (b), the vertical axis of the graph represents the amount of pressure change or pressure loss in the gas pipe (ΔP = Pin-Pout, unit KPa), and the horizontal axis is the air conditioner Indicates cooling mode or heating mode.
본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관은, 상술한 바와 같이 종래 동 배관보다 내구성 및 설계 자유도가 크게 향상된다. 따라서, 상기 연성 스테인리스 강관은, 상기 동 배관과 동일한 외경을 가지며, 상기 동 배관보다 확대된 내경을 가질 수 있다. 상기 확대된 내경에 의하여, 상기 연성 스테인리스 강관은 상기 동 배관보다 냉매의 유동 저항이 감소하고, 냉매유량이 증가할 수 있다. 그리고, 상기 연성 스테인리스 강관은 종래의 동 배관보다 관내 측 압력손실을 저감 시킬 수 있다.As described above, the flexible stainless steel pipe according to the embodiment of the present invention has significantly improved durability and design freedom compared to the conventional copper pipe. Accordingly, the flexible stainless steel pipe may have the same outer diameter as the copper pipe, and an inner diameter larger than that of the copper pipe. Due to the enlarged inner diameter, in the flexible stainless steel pipe, the flow resistance of the refrigerant may be reduced, and the refrigerant flow rate may be increased than that of the copper pipe. And, the flexible stainless steel pipe can reduce the pressure loss inside the pipe than the conventional copper pipe.
[표준배관에서의 관내 압력손실 비교][Comparison of pressure loss in pipe in standard piping]
도 16의 (a)를 참조하면, 가스 배관의 관내 압력손실은, 5m의 길이를 가지는 표준배관에 대하여, 냉방모드일 때 연성 스테인리스 강관의 압력 손실량이 종래 동 배관의 압력 손실량보다 약 2.3 KPa 작게 형성된다. 상세히, 냉방모드에서, 상기 연성 스테인리스 강관의 압력 손실량(△P)은 약 6.55 KPa 이며, 상기 동 배관의 압력 손실량(△P)은 약 8.85 KPa으로 나타난다. 즉, 표준배관(5m) 냉방모드에서, 상기 연성 스테인리스 강관의 압력 손실량은 상기 동 배관의 압력 손실량보다 약 26% 감소한 값을 가진다.Referring to FIG. 16 (a), the pressure loss in the gas pipe is about 2.3 KPa smaller than that of the conventional copper pipe in the pressure loss of the flexible stainless steel pipe in the cooling mode for a standard pipe having a length of 5 m. is formed In detail, in the cooling mode, the pressure loss amount (ΔP) of the flexible stainless steel pipe is about 6.55 KPa, and the pressure loss amount (ΔP) of the copper pipe is about 8.85 KPa. That is, in the standard pipe (5m) cooling mode, the pressure loss of the flexible stainless steel pipe has a value reduced by about 26% compared to the pressure loss of the copper pipe.
또한, 상기 가스배관의 관내 압력손실은 표준배관(5m)에서 난방모드일 때, 연성 스테인리스 강관의 압력 손실량(△P)이 종래 동 배관의 압력 손실량(△P)보다 약 1.2 KPa 작다. 즉, 난방모드에서, 상기 연성 스테인리스 강관의 압력 손실량(△P)은 약 3.09 KPa 이며, 상기 동 배관의 압력 손실량(△P)은 약 4.29 KPa이다. 즉, 표준배관(5m) 난방모드에서, 상기 연성 스테인리스 강관의 압력 손실량은 상기 동 배관의 압력 손실량보다 약 28% 감소한 값을 가진다.In addition, the pressure loss in the gas pipe in the standard pipe (5m) in the heating mode, the pressure loss (ΔP) of the flexible stainless steel pipe is about 1.2 KPa less than the pressure loss (ΔP) of the conventional copper pipe. That is, in the heating mode, the pressure loss amount (ΔP) of the flexible stainless steel pipe is about 3.09 KPa, and the pressure loss amount (ΔP) of the copper pipe is about 4.29 KPa. That is, in the standard pipe (5m) heating mode, the pressure loss of the flexible stainless steel pipe has a value reduced by about 28% compared to the pressure loss of the copper pipe.
[장배관에서의 관내 압력손실 비교][Comparison of pressure loss in pipe in long pipe]
도 16의 (b)를 참조하면, 가스배관의 관내 압력손실은, 50m의 길이를 가지는 장배관에서 냉방모드일 때, 연성 스테인리스 강관의 압력 손실량이 종래 동 배관의 압력 손실량보다 약 16.9 KPa 작다. 상세히, 냉방모드에서, 상기 연성 스테인리스 강관의 압력 손실량(△P)은 약 50.7 KPa 이며, 상기 동 배관의 압력 손실량(△P)은 약 67.6 KPa 이다. 즉, 장배관(50m)의 냉방모드에서, 상기 연성 스테인리스 강관의 압력 손실량은 상기 동 배관의 압력 손실량보다 약 26% 감소한 값을 가진다.Referring to FIG. 16 (b), the pressure loss in the gas pipe is about 16.9 KPa smaller than the pressure loss of the conventional copper pipe in the cooling mode in the long pipe having a length of 50 m. In detail, in the cooling mode, the pressure loss amount (ΔP) of the flexible stainless steel pipe is about 50.7 KPa, and the pressure loss amount (ΔP) of the copper pipe is about 67.6 KPa. That is, in the cooling mode of the long pipe 50m, the pressure loss of the flexible stainless steel pipe has a value reduced by about 26% compared to the pressure loss of the copper pipe.
또한, 상기 가스배관의 관내 압력손실은, 장배관(50m)에서 난방모드일 때, 연성 스테인리스 강관의 압력 손실량(△P)이 종래 동 배관의 압력 손실량(△P)보다 약 10.2 KPa 작다. 즉, 난방모드에서, 상기 연성 스테인리스 강관의 압력 손실량(△P)은 약 29.03 KPa 이며, 상기 동 배관의 압력 손실량(△P)은 약 39.23 KPa이다. 즉, 장배관(50m) 난방모드에서, 상기 연성 스테인리스 강관의 압력 손실량은 상기 동 배관의 압력 손실량보다 약 26% 감소한 값을 가진다.In addition, the pressure loss in the pipe of the gas pipe, when the heating mode in the long pipe (50m), the pressure loss (ΔP) of the flexible stainless steel pipe is about 10.2 KPa smaller than the pressure loss (ΔP) of the conventional copper pipe. That is, in the heating mode, the pressure loss amount (ΔP) of the flexible stainless steel pipe is about 29.03 KPa, and the pressure loss amount (ΔP) of the copper pipe is about 39.23 KPa. That is, in the heating mode of the long pipe 50m, the pressure loss of the flexible stainless steel pipe has a value reduced by about 26% compared to the pressure loss of the copper pipe.
[성능계수][Coefficient of performance]
상기 가스배관(Gas Pipe), 압축기(110)의 흡입배관(51) 또는 토출배관(52)의 내부에서는 냉매 압력손실이 발생할 수 있다. 상기 냉매 압력손실은, 냉매 순환량 감소, 체적효율 감소, 압축기 토출가스 온도상승, 단위 냉동 능력당 동력의 증가, 성능계수(COP) 감소라는 악영향을 초래한다. Refrigerant pressure loss may occur in the gas pipe, the
따라서, 상기 도 16에서 나타나는 것과 같이, 상술한 가스배관, 흡입배관 또는 토출배관을 연성 스테인리스 강관으로 구성하는 경우, 종래의 동 배관보다 관내 압력 손실을 저감 시킬 수 있으므로, 냉매유량이 증가하며, 압축기의 압축일 (예를 들어, 소비전력(kW))이 감소되고, 성능계수(COP)를 증가시킬 수 있다. Therefore, as shown in FIG. 16, when the above-described gas pipe, suction pipe, or discharge pipe is made of a flexible stainless steel pipe, the pressure loss in the pipe can be reduced compared to the conventional copper pipe, so that the refrigerant flow rate is increased, and the compressor The compression work (eg, power consumption (kW)) of the can be reduced, and the coefficient of performance (COP) can be increased.
[표준배관에서의 성능 계수 비교][Comparison of performance coefficients in standard piping]
도 17의 (a)를 참고하면, 표준배관(5m)에서 냉방모드일 때, 냉방 능력은 동 배관이 약 9.36(kW)이고, 상기 연성 스테인리스 강관이 약 9.45(kW)이다. 즉, 상기 연성 스테인리스 강관의 열량(Q)는 상기 동 배관의 약 100.9% 증가한 값을 가진다. 그리고 소비전력은 동 배관이 약 2.07 (kW)이고, 상기 연성 스테인리스 강관이 약 2.06 (kW)이다. 따라서, 효율(COP)은, 상기 동 배관에서 4.53이고 상기 연성 스테인리스 강관에서 4.58이므로, 상기 연성 스테인리스 강관이 종래 동 배관의 약 100.9%로 향상된 효율을 가진다. Referring to (a) of FIG. 17, in the cooling mode in the standard pipe (5m), the cooling capacity is about 9.36 (kW) for the copper pipe, and about 9.45 (kW) for the flexible stainless steel pipe. That is, the amount of heat (Q) of the flexible stainless steel pipe is increased by about 100.9% of that of the copper pipe. And the power consumption is about 2.07 (kW) for the copper pipe, and about 2.06 (kW) for the flexible stainless steel pipe. Therefore, the efficiency (COP) is 4.53 in the copper pipe and 4.58 in the flexible stainless steel pipe, so the flexible stainless steel pipe has an improved efficiency of about 100.9% of that of the conventional copper pipe.
또한, 표준배관(5m)에서 난방모드일 때, 난방능력은 동 배관이 약 11.28(kW)이고, 상기 연성 스테인리스 강관이 약 11.31(kW)이다. 즉, 상기 연성 스테인리스 강관의 열량(Q)은 상기 동 배관의 약 100.2% 증가한 값을 가진다. 그리고 소비전력은 동 배관이 약 2.55 (kW)이고, 상기 연성 스테인리스 강관이 약 2.55 (kW)이다. 따라서, 효율(COP)은, 상기 동 배관에서 4.43이고 상기 연성 스테인리스 강관에서 4.44이므로, 상기 연성 스테인리스 강관이 종래 동 배관의 약 100.2%로 향상된 효율을 가진다.In addition, in the heating mode in the standard pipe (5m), the heating capacity is about 11.28 (kW) for the copper pipe, and about 11.31 (kW) for the flexible stainless steel pipe. That is, the amount of heat (Q) of the flexible stainless steel pipe is increased by about 100.2% of that of the copper pipe. And the power consumption is about 2.55 (kW) for the copper pipe, and about 2.55 (kW) for the flexible stainless steel pipe. Therefore, since the efficiency (COP) is 4.43 in the copper pipe and 4.44 in the flexible stainless steel pipe, the flexible stainless steel pipe has an improved efficiency to about 100.2% of that of the conventional copper pipe.
[장배관에서의 성능 계수 비교][Comparison of coefficient of performance in long pipe]
상기 배관의 관내 측 압력손실 저감에 따른 효율(성능계수)의 향상은, 상기 표준배관(5m)보다 장배관(50m)에서 더욱 확연히 드러난다. 즉, 배관의 길이가 길어질수록, 종래 동 배관에 비교하여 개선되는 연성 스테인리스 강관의 성능이 더욱 향상될 수 있다.The improvement of the efficiency (coefficient of performance) according to the reduction of the pressure loss on the inner side of the pipe is more evident in the long pipe 50m than the standard pipe 5m. That is, as the length of the pipe increases, the performance of the improved flexible stainless steel pipe compared to the conventional copper pipe can be further improved.
도 17의 (b)를 참고하면, 장배관(5m)에서 냉방모드일 때, 냉방 능력은 동배관이 약 7.77 (kW)이고, 상기 연성 스테인리스 강관이 약 8.03 (kW)이다. 즉, 상기 연성 스테인리스 강관의 열량(Q)은 상기 동 배관의 약 103.4% 증가한 값을 가진다. 그리고, 동 배관의 소비전력은 약 2.08 (kW)이고, 상기 연성 스테인리스 강관의 소비전력은 약 2.08 (kW)이다. 따라서, 효율(COP)은, 상기 동 배관에서 3.74 이고, 상기 연성 스테인리스 강관에서 3.86이므로, 상기 연성 스테인리스 강관이 종래 동 배관의 약 103.2%로 향상된 효율을 가진다. Referring to (b) of FIG. 17, in the cooling mode in the long pipe (5m), the cooling capacity is about 7.77 (kW) for the copper pipe, and about 8.03 (kW) for the flexible stainless steel pipe. That is, the amount of heat (Q) of the flexible stainless steel pipe is increased by about 103.4% of that of the copper pipe. And, the power consumption of the copper pipe is about 2.08 (kW), and the power consumption of the flexible stainless steel pipe is about 2.08 (kW). Accordingly, the efficiency (COP) is 3.74 for the copper pipe and 3.86 for the flexible stainless steel pipe, so the flexible stainless steel pipe has an improved efficiency of about 103.2% of that of the conventional copper pipe.
또한, 장배관(50m)에서 난방모드일 때, 동 배관의 난방능력은 약 8.92 (kW)이고, 상기 연성 스테인리스 강관의 난방능력은 약 9.07 (kW)이다. 즉, 상기 연성 스테인리스 강관의 열량(Q)은 상기 동 배관의 약 101.7% 값을 가진다. 그리고 소비전력은 동 배관이 약 2.54 (kW)이고, 상기 연성 스테인리스 강관이 약 2.53 (kW)이다. 따라서, 효율(COP)은, 상기 동 배관에서 3.51이고, 상기 연성 스테인리스 강관에서 3.58이므로, 상기 연성 스테인리스 강관의 효율은 종래 동 배관의 효율 대비 약 102%로 향상된다.In addition, in the heating mode in the long pipe (50m), the heating capacity of the copper pipe is about 8.92 (kW), and the heating capacity of the flexible stainless steel pipe is about 9.07 (kW). That is, the heat quantity (Q) of the flexible stainless steel pipe has a value of about 101.7% of that of the copper pipe. And the power consumption is about 2.54 (kW) for the copper pipe, and about 2.53 (kW) for the flexible stainless steel pipe. Therefore, since the efficiency (COP) is 3.51 in the copper pipe and 3.58 in the flexible stainless steel pipe, the efficiency of the flexible stainless steel pipe is improved to about 102% compared to the efficiency of the conventional copper pipe.
<내식성 시험><Corrosion resistance test>
도 18은 내식성을 시험하기 위한 대상재인 복수개의 연성 스테인리스 강관, 알루미늄(Al) 배관 및 동 배관을 보여주는 도면이고, 도 19는 상기 도 18의 배관별로 부식 깊이를 측정한 결과 테이블이고, 도 20은 도 19의 결과 그래프이다. 18 is a view showing a plurality of flexible stainless steel pipes, aluminum (Al) pipes, and copper pipes as target materials for testing corrosion resistance, FIG. 19 is a table of results of measuring the corrosion depth for each pipe of FIG. 18, and FIG. 20 19 is a graph of the results.
내식성은 어떤 물질이 부식이나 침식에 잘 견디는 성질을 의미한다. 이는 내부식성이라고도 한다. 일반적으로, 스테린리스강이나 티타늄은 탄소강보다 잘 부식되지 않기 때문에 내식성이 강하다. 한편, 내식성 시험은, 염수 분무시험, 가스시험 등의 방식이 있다. 상기 내식성 시험을 통해 염분을 포함한 대기에 대한 제품의 저항성을 판단하고, 내열화성, 보호피막의 품질, 균일성 등을 조사할 수 있다.Corrosion resistance refers to the property of a material to resist corrosion or erosion well. It is also called corrosion resistance. In general, stainless steel or titanium is less corrosive than carbon steel, so it has strong corrosion resistance. On the other hand, the corrosion resistance test includes a salt spray test, a gas test, and the like. Through the corrosion resistance test, it is possible to determine the resistance of the product to the atmosphere including salt, and to investigate the deterioration resistance, the quality of the protective film, the uniformity, and the like.
[복합부식시험] [Composite corrosion test]
도 18 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관, 다른 배관 비교군(Al,Cu)과 함께 복합부식시험(cyclic corrosion test)을 수행한 경우, 부식 깊이(μm)가 비교군에 비해 가장 작은 값을 가지므로 내식성이 가장 우수한 배관인 것을 확인할 수 있다. 이하에서는 이와 관련하여 상세히 상세 설명한다.18 to 20, when a cyclic corrosion test is performed with a ductile stainless steel pipe according to an embodiment of the present invention and other pipe comparison groups (Al, Cu), the corrosion depth (μm) is Since it has the smallest value compared to the comparative group, it can be confirmed that the pipe has the best corrosion resistance. Hereinafter, it will be described in detail in this regard.
상기 복합부식시험(cyclic corrosion test)은, 자연 환경에 근접 또는 촉진시킬 목적으로 염수 분무, 건조, 습윤의 분위기를 반복하여 행하는 부식 시험법을 의미한다. 예를 들어, 1사이클을 8시간으로 하고, 염수 분무 2시간, 건조 4시간, 습윤 2시간으로 하여 30사이클, 60사이클, 90사이클, 180사이클 등, 시험 시간을 정해놓고 실시하여 평가할 수 있다. 상기 복합부식시험 중 염수 분무 시험은, 도금의 내식성을 조사하는 촉진시험법으로 가장 넓게 실시되며, 식염수의 분무 중에서 시료를 폭로시켜 내식성을 조사하는 시험이다. The cyclic corrosion test refers to a corrosion test method in which salt spray, drying, and wet atmospheres are repeatedly performed for the purpose of approaching or accelerating the natural environment. For example, one cycle is 8 hours, salt spray is 2 hours, drying is 4 hours, wet is 2 hours, 30 cycles, 60 cycles, 90 cycles, 180 cycles, etc. can be evaluated by setting the test time. The salt spray test among the composite corrosion tests is the most widely performed as an accelerated test method for investigating the corrosion resistance of plating, and is a test for examining corrosion resistance by exposing a sample in the salt water spray.
도 18을 참조하면, 상기 복합부식시험을 수행하는 복수개의 연성 스테인리스 강관(S1,S2,S3), 복수개의 알루미늄 배관(A1,A2,A3) 및 복수개의 동 배관(C1,C2,C3)을 보여주며, 각각의 배관에서 임의의 위치(D1,D2)를 정하여 부식 깊이(μm)를 측정하였다.Referring to FIG. 18, a plurality of flexible stainless steel pipes (S1, S2, S3), a plurality of aluminum pipes (A1, A2, A3) and a plurality of copper pipes (C1, C2, C3) for performing the composite corrosion test are shown. The corrosion depth (μm) was measured at random positions (D1, D2) in each pipe.
[시험 결과 및 연성 스테인리스 강관의 장점][Test results and advantages of ductile stainless steel pipe]
도 19 및 도 20을 참조하면, 부식 깊이가 가장 깊은 것으로 측정된 배관은 평균 95μm를 가지는 알루미늄 배관이다. 그 다음으로 동 배관이 평균 22μm이고, 연성 스테인리스 강관은 평균 19 μm로 가장 내식성이 우수한 측정 값을 가진다. 또한, 부식 깊이(μm)의 최대치(Max)도 알루미늄 배관이 110μm로 가장 깊으며, 그 다음으로 동 배관이 49μm이고, 상기 연성 스테인리스 강관은 36μm로 가장 최하 값을 가진다. 19 and 20 , the pipe measured as having the deepest corrosion depth is an aluminum pipe having an average of 95 μm. Next, copper pipe has an average of 22 μm, and ductile stainless steel pipe has an average of 19 μm, which has the highest corrosion resistance measurement value. Also, the maximum value (Max) of the corrosion depth (μm) is 110 μm for the aluminum pipe, followed by the copper pipe with 49 μm, and the flexible stainless steel pipe has the lowest value with 36 μm.
종래 동 배관을 대체하기 위해 알루미늄 배관의 사용을 시도하였으나, 상술한 실험 결과와 같이 부식이 쉽게 일어나는 등 내식성이 가장 떨어지므로 큰 단점이 존재한다. 반면에, 상기 연성 스테인리스 강관은 내식성이 가장 우수하며, 앞서 상술하였던 내구성 및 성능면에서도 종래의 배관보다 우수한 효과가 있다. Conventional attempts have been made to use aluminum pipes to replace copper pipes, but as shown in the above experimental results, corrosion resistance is the lowest, such as corrosion easily occurs, so there is a big disadvantage. On the other hand, the ductile stainless steel pipe has the best corrosion resistance, and has an effect superior to the conventional pipe in terms of durability and performance as described above.
<벤딩성 시험><Bendability test>
개별적인 설치환경에 따라 배관을 연결하는 공기 조화기 설치작업의 경우, 상기 배관은, 직관뿐만 아니라 배관을 설치하는 작업자의 외력으로 벤딩을 주어 형성하는 곡관도 사용한다. 그리고 상기 직관 또는 곡관은 실외기와 실내기 등을 연결한다. In the case of an air conditioner installation operation for connecting pipes according to individual installation environments, not only straight pipes but also curved pipes formed by bending with the external force of an operator who installs the pipes are used for the pipes. And the straight pipe or the curved pipe connects the outdoor unit and the indoor unit.
종래 스테인리스 배관은 동 배관보다 강도가 매우 높다. 따라서, 종래 스테인리스 배관의 높은 강도로 인하여, 작업자가 배관에 외력을 가하여 휘어지는 곡관을 형성하는 것은 매우 어렵다. 따라서, 설치작업의 편의성을 위해, 동 배관 또는 알루미늄 배관을 사용해야 하는 문제가 있었다. Conventional stainless steel piping has a very high strength than copper piping. Therefore, due to the high strength of the conventional stainless steel pipe, it is very difficult for an operator to form a bent pipe by applying an external force to the pipe. Therefore, for the convenience of the installation work, there was a problem that a copper pipe or an aluminum pipe should be used.
그러나 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관의 강도는 종래의 스테인리스 강의 강도보다는 낮고 종래의 동 배관의 강도보다는 높은 수준으로 낮아질 수 있다. 따라서, 상술한 곡관 등을 형성할 수 있으므로 종래 스테인리스 배관에 대한 낮은 성형성을 해결할 수 있다. 이와 관련하여, 이하에서 벤딩성 실험에 대해 상세히 설명한다. However, the strength of the flexible stainless steel pipe according to the embodiment of the present invention may be lower than that of the conventional stainless steel and higher than that of the conventional copper pipe. Therefore, since it is possible to form the above-described curved pipe or the like, it is possible to solve the low formability of the conventional stainless pipe. In this regard, the bendability test will be described in detail below.
[곡관의 형상 및 곡률반경][Shape of curved pipe and radius of curvature]
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관이 곡관으로 구성되는 모습을 보여주는 도면이고, 도 22는 상기 곡관의 일 단면을 보여주는 도면이고, 도 23은 연성 스테인리스 강관, 동 배관 및 알루미늄 배관의 변형 길이에 따른 벤딩 하중을 비교하는 실험 그래프이다.21 is a view showing a state in which a flexible stainless steel pipe according to an embodiment of the present invention is composed of a curved pipe, FIG. 22 is a view showing a cross-section of the curved pipe, and FIG. 23 is a flexible stainless steel pipe, a copper pipe, and an aluminum pipe It is an experimental graph comparing the bending load according to the deformation length.
도 21을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관은 벤딩 힘에 의해 곡관으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 연성 스테인리스 강관은 도 21의 (a)에 도시되는 ㄱ자 형상 또는 도 21의 (b)에 도시되는 S자 형상을 가질 수 있다. Referring to FIG. 21 , the flexible stainless steel pipe according to the embodiment of the present invention may be configured as a curved pipe by a bending force. For example, the flexible stainless steel pipe may have an L-shape shown in (a) of FIG. 21 or an S-shape shown in FIG. 21(b).
도 21의 (a) 및 도 21의 (b)를 참조하면, 상기 연성 스테인리스 강관의 중심선은 일 방향에서 타 방향으로 절곡되도록 곡률을 가지는 곡선 부분을 포함할 수 있다. 그리고 상기 곡선은 곡률 반경(R)을 가진다. Referring to FIGS. 21A and 21B , the center line of the flexible stainless steel pipe may include a curved portion having a curvature to be bent from one direction to the other. And the curve has a radius of curvature (R).
상기 곡률반경(R)은, 곡선의 각 점에 있어서 만곡의 정도를 표시하는 값으로 정의된다. 한편, 상기 곡관을 형성하는 연성 스테인리스 강관의 곡률반경(R)은, 직관을 곡관으로 성형하여도 주름이 생기지 않으며, 진동이 발생하지 않는 배관에서 사용 가능한 최소 곡률반경(Rmin)을 포함할 수 있다. 그리고 최소 곡률반경(Rmin)은 최대, 최소 외경의 비에 대한 설정기준을 만족하는 곡관에서 측정할 수 있다. The radius of curvature R is defined as a value indicating the degree of curvature at each point of the curve. On the other hand, the radius of curvature (R) of the flexible stainless steel pipe forming the curved pipe may include a minimum radius of curvature (Rmin) that can be used in a pipe that does not generate wrinkles and does not generate vibration even when a straight pipe is formed into a curved pipe. . And the minimum radius of curvature (Rmin) can be measured in a curved pipe that satisfies the setting criteria for the ratio of the maximum and minimum outer diameters.
[연성 스테인리스 강관의 최대/최소 외경의 비][Ratio of maximum/minimum outer diameter of ductile stainless steel pipe]
도 22를 참조하면, 연성 스테인리스 강관은 최대 외경(F)과 최소 외경(E)의 비(E/F)가 0.85를 초과하고 1보다 작은 값을 가지도록, 곡관으로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 22 , the flexible stainless steel pipe may be configured as a curved pipe such that the ratio (E/F) of the maximum outer diameter (F) to the minimum outer diameter (E) exceeds 0.85 and has a value less than 1.
상기 최대, 최소 외경의 비(E/F)는 ASME(American Society of Mechanical Engineers) 및 JIS(Japanese Industrial Standards)의 기준(표 5)을 기초로 보수적으로 산정한 기준이다. The ratio (E/F) of the maximum and minimum outer diameters is a standard calculated conservatively based on the standards (Table 5) of the American Society of Mechanical Engineers (ASME) and Japanese Industrial Standards (JIS).
이하 [표 5]는 최대, 최소 외경의 비에 대한 설정기준을 보여준다.[Table 5] below shows the setting criteria for the ratio of the maximum and minimum outer diameters.
상기 [표 5]에서, D는 직관(기준 배관)에서의 외경 값이며, R는 곡률 반경을 의미한다. In [Table 5], D is the outer diameter value of the straight pipe (reference pipe), and R means the radius of curvature.
[연성 스테인리스 강관, 동 배관 및 알루미늄 배관의 벤딩성 비교][Comparison of bendability of ductile stainless steel pipe, copper pipe and aluminum pipe]
도 23에서는, 상기 설정기준(최대, 최소 외경의 비)을 만족하는 연성 스테인리스 강관의 벤딩성을 시험한 결과를 보여준다. 본 벤딩성 시험에서, 상기 연성 스테인리스 강관의 관경(Ф)은 15.88(mm) 이다. 23 shows the results of testing the bendability of a flexible stainless steel pipe that satisfies the set criteria (ratio of the maximum and minimum outer diameters). In this bendability test, the pipe diameter (Ф) of the flexible stainless steel pipe is 15.88 (mm).
한편, 벤딩(bending)은, 하중이 걸렸을 때 보가 번형하는 상태로 아래 또는 위로 휘는 것을 의미한다. 상기 보가 하방으로 휘는 경우 밑부분은 인장력이 작용하며, 보가 상방으로 휘는 경우 밑부분은 압축력이 작용한다.On the other hand, bending (bending) means bending downward or upward in a deformed state when a load is applied. When the beam bends downward, a tensile force acts on the lower part, and when the beam bends upward, a compressive force acts on the lower part.
도 23을 참조하면, 각각 관경(Ф)이 15.88 (mm)인, 알루미늄 배관, 동 배관 및 연성 스테인리스 강관의 변형 길이(mm)에 따라 가해지는 힘(N)이 도시된다. Referring to FIG. 23 , the force (N) applied according to the deformation length (mm) of the aluminum pipe, the copper pipe, and the flexible stainless steel pipe, each having a pipe diameter (Ф) of 15.88 (mm), is shown.
한편, 상기 관경(Ф)이 15.88 (mm)에서 최소 곡률 반경(Rmin)을 측정하면, 동 배관은 85 mm 이며, 연성 스테인리스 강관은 70 mm 이다. 이에 의하면, 상기 연성 스테인리스 강관은, 동 배관보다 작은 곡률 반경(R)을 가지는 것이므로 상기 동 배관에 비해 동등 또는 그 이상으로 휘어질 수 있다. On the other hand, when the minimum radius of curvature (Rmin) is measured at the pipe diameter (Ф) of 15.88 (mm), the copper pipe is 85 mm, and the flexible stainless steel pipe is 70 mm. According to this, since the flexible stainless steel pipe has a radius of curvature R smaller than that of the copper pipe, it can be bent equal to or more than that of the copper pipe.
따라서, 상기 연성 스테인리스 강관은, 상기 동 배관과 동등한 수준으로 곡관을 형성할 수 있기 때문에, 종래의 스테인리스 배관에 비해 성형성이 향상되는 효과가 있다. 이때, 작업자의 벤딩 가능한 힘은, 동 배관 및 알루미늄 배관의 최대 벤딩 하중으로 가정한다. 본 실시예에서 작업자의 벤딩 가능한 힘은 900N일 수 있다. Therefore, since the flexible stainless steel pipe can form a curved pipe at the same level as that of the copper pipe, there is an effect of improving the formability compared to the conventional stainless steel pipe. In this case, it is assumed that the bending force of the operator is the maximum bending load of the copper pipe and the aluminum pipe. In this embodiment, the bending force of the operator may be 900N.
벤딩성 시험 결과 그래프를 살펴보면, 변형 길이 0~2.5mm 구간에서는 가해지는 힘(N)이 급격히 상승하며, 그 이후 변형 길이에서의 힘은, 점차 기울기가 작아지다가 최대치의 힘(N)으로 점근해 간다. Looking at the bendability test result graph, the applied force (N) rises sharply in the section of 0 to 2.5 mm of deformation length, and after that, the force at the deformation length gradually becomes smaller and asymptotically decreases to the maximum force (N). Goes.
또한, 상기 벤딩성 시험 결과 그래프에서 최대 벤딩 하중을 비교해 보면, 상기 연성 스테인리스 강관의 최대 벤딩 하중은 750 N이며, 구리 배관 및 알루미늄 배관의 최대 벤딩 하중은 900N 이다. 즉, 상기 연성 스테인리스 강관의 최대 벤딩 하중이 다른 종래의 배관보다 가장 작게 나타난다. In addition, comparing the maximum bending load in the bendability test result graph, the maximum bending load of the flexible stainless steel pipe is 750 N, and the maximum bending load of the copper pipe and the aluminum pipe is 900N. That is, the maximum bending load of the flexible stainless steel pipe appears to be smaller than that of other conventional pipes.
따라서, 작업자는 동 배관 및 A알루미늄 배관의 최대 벤딩 하중의 83% 이내의 힘을 사용하여 연성 스테인리스 강관을 휘도록 성형할 수 있다. 결국, 작업자는 상기 동 배관 및 알루미늄 배관을 곡관으로 만들기 위해 가하는 힘보다 적은 힘을 들여 상기 연성 스테인리스 강관을 곡관으로 만들 수 있다. Therefore, the operator can bend the flexible stainless steel pipe using a force within 83% of the maximum bending load of the copper pipe and the aluminum A pipe. As a result, the operator can make the flexible stainless steel pipe into a curved pipe with less force than the force applied to make the copper pipe and the aluminum pipe into a curved pipe.
정리하면, 본 발명의 실시예에 따른 연성 스테인리스 강관은, 종래의 스테인리스 배관뿐만 아니라, 동 배관 및 알루미늄 배관에 비해 성형성이 향상되는 효과가 있다. 따라서, 설치 작업의 용이성도 향상되는 장점이 있다.In summary, the flexible stainless steel pipe according to the embodiment of the present invention has an effect of improving the formability compared to the conventional stainless steel pipe as well as the copper pipe and the aluminum pipe. Accordingly, there is an advantage in that the ease of installation work is also improved.
Claims (6)
실내 열교환기를 포함하는 실내기 및
상기 실외기와 상기 실내기는 연결배관에 의하여 연결되는 공기 조화기로서,
상기 공기 조화기의 냉동능력은 23kW 이상 35kW 이하를 가지고,
상기 냉매로는 R134a가 사용되며,
상기 냉매배관에는, 입도면적을 기준으로 99% 이상의 오스테나이트 기지조직과, 1% 이하의 델타 페라이트 기지조직을 가지는 연성 스테인리스 강관이 포함되고,
상기 연성 스테인리스 강관은,
ASTM(American Society for Testing and Materials) 입도 번호 5.0~7.0에 해당하는 30~60μm의 평균 입도크기(average diameter)를 가지며,
중량 %로, C: 0.03% 이하, Si: 1.7% 이하, Mn: 1.5~3.5%, Cr: 15.0~18.0%, Ni: 7.0~9.0%, Cu: 1.0~4.0%, Mo: 0.03% 이하, P: 0.04% 이하, S: 0.04% 이하, N: 0.03% 이하를 포함하는 공기 조화기.An outdoor unit including a compressor, an outdoor heat exchanger and a main expansion device, wherein a refrigerant is circulated by a refrigerant pipe connecting the compressor, the outdoor heat exchanger and the main expansion device;
an indoor unit including an indoor heat exchanger; and
The outdoor unit and the indoor unit are air conditioners connected by a connecting pipe,
The refrigeration capacity of the air conditioner has 23kW or more and 35kW or less,
R134a is used as the refrigerant,
The refrigerant pipe includes a flexible stainless steel pipe having an austenite matrix structure of 99% or more and a delta ferrite matrix structure of 1% or less based on the particle size area,
The ductile stainless steel pipe,
It has an average diameter of 30 to 60 μm corresponding to ASTM (American Society for Testing and Materials) particle size number 5.0 to 7.0,
In weight %, C: 0.03% or less, Si: 1.7% or less, Mn: 1.5 to 3.5%, Cr: 15.0 to 18.0%, Ni: 7.0 to 9.0%, Cu: 1.0 to 4.0%, Mo: 0.03% or less, An air conditioner containing P: 0.04% or less, S: 0.04% or less, and N: 0.03% or less.
상기 냉매의 충진량은 7.7kg인 것을 특징으로 하는 공기 조화기.The method of claim 1,
The air conditioner, characterized in that the filling amount of the refrigerant is 7.7 kg.
상기 냉매 배관에는, 상기 압축기로 냉매의 흡입을 가이드하는 흡입 배관이 포함되고,
상기 흡입 배관의 외경은 22.20mm이고, 최대 내경은 21.54mm인 것을 특징으로 하는 공기 조화기.The method of claim 1,
The refrigerant pipe includes a suction pipe for guiding the suction of the refrigerant to the compressor,
The air conditioner, characterized in that the outer diameter of the suction pipe is 22.20mm, and the maximum inner diameter is 21.54mm.
상기 냉매 배관에는, 상기 압축기로부터 냉매의 토출을 가이드하는 토출 배관이 포함되고,
상기 토출 배관의 외경은 15.88mm이고, 최대 내경은 15.38mm인 것을 특징으로 하는 공기 조화기.The method of claim 1,
The refrigerant pipe includes a discharge pipe for guiding the discharge of the refrigerant from the compressor,
The air conditioner according to claim 1, wherein the discharge pipe has an outer diameter of 15.88 mm and a maximum inner diameter of 15.38 mm.
상기 압축기는 인버터 스크롤 압축기인 것을 특징으로 하는 공기 조화기.The method of claim 1,
The compressor is an inverter scroll compressor.
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