KR20120007799A - 이중관의 연결구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 외부파이프와, 외부파이프의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하는 내부파이프와, 내부파이프와 외부파이프를 연결하는 리브들을 포함하는 이중관의 연결구조에 있어서, 단부에 내부파이프가 외부로 노출되게 외부파이프와 리브들이 길이방향으로 소정 길이만큼 절취되어 형성된 연결부와, 연결부의 단부에서 내부파이프를 확관하여 형성된 확관부를 포함하는 이중관, 내주면으로 이중관의 확관부와 외부파이프의 외주면이 각각 접촉되게 삽입되고, 확관부와 외부파이프 사이의 외주면에 삽입홀이 관통되게 형성되어 삽입홀을 통하여 내부파이프와 외부파이프 사이의 공간과 연통되게 하는 연결관, 이중관의 확관부에 삽입되어 내부파이프와 연통되게 연결되는 내부연결파이프 및 연결관의 삽입홀에 삽입되어 내부파이프와 외부파이프의 사이의 공간과 연통되게 연결되는 외부연결파이프를 포함하는 이중관의 연결구조를 제공한다.
따라서, 팽창밸브를 막히게 하거나 압축기를 파손할 수 있는 칩이 생성되지 않아 공조기의 성능저하를 초래할 수 있는 요인을 차단할 수 있으며, 연결관을 통하여 다른 파이프와의 연결이 용이할 뿐만 아니라, 연결되는 파이프에 크기에 따라 그때마다 이중관 자체를 가공할 필요 없이 연결관만을 제조하면 되기 때문에 비용낭비 및 가공상의 번거로움 등을 방지할 수 있다.

Description

이중관의 연결구조 {Connection structure of double-wall pipe with rib}

본 발명은 이중관의 연결구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차용 공조기에서 증발기로 유입하는 냉매의 과냉도를 증가시켜 냉방성능을 향상시키는 리퀴드 과냉시스템에 적용되는 이중관의 연결구조에 관한 것이다.

일반적으로 이중관은, 내부파이프와, 상기 내부파이프에 대하여 외주면상으로 이격되게 둘러싸면서 상기 내부파이프와의 사이에 유로를 형성하도록 하는 외부파이프를 포함하여 이루어졌으며, 이러한 구조의 이중관은 내부파이프 내에 흐르는 제1유체와 상기 내부파이프와 외부파이프 사이의 유로를 흐르는 제2유체 간의 열교환을 실행할 수 있다. 이 때문에, 상기 이중관은 자동차용 공조기에서 증발기출구의 저온 저압의 냉매와 응축기 출구의 고온 고압의 냉매를 상호 열교환함으로써, 증발기로 들어가는 냉매의 과냉도를 증가시켜 에어콘의 냉방성능을 향상시키는 리퀴드 과냉시스템에 적용된다. 도 1은 이중관이 적용되는 리퀴드 과냉시스템의 구성을 나타낸 도면으로, 도1에서 부호 1은 압축기를 나타내고 부호 3은 팽창밸브를 나타내며, 냉매는 압축기(1) → 응축기(2) → 팽창밸브(3) → 증발기(4) → 압축기(1)로 순환하며 흐른다.

한편, 상기한 이중관은 상기 내부파이프와 외부파이프가 일정공간에 의해 분리되어 있기 때문에, 외부파이프에 외력이 가해질 경우, 진동, 공지(resonate), 서로의 충격(strike) 및 소음 등이 발생할 수 있는 문제점이 있었다. 이에, 이러한 문제점을 해결하기 위해 도 2와 같은 내부파이프(11)와 외부파이프(12) 사이에 리브(13)를 일체로 형성하여 제조된 이중관(10)이 개발되었다.

한편, 상기한 리브를 갖는 이중관(10)을 리퀴드 과냉시스템 등에 적용하기 위해서는 상기 이중관(10)이 외부의 다른 연결파이프들과 연통되게 결합되는 구조로 형성하기 위한 일련의 가공공정을 거치며, 이러한 이중관(10)의 연결구조를 갖기 위한 가공공정은 주로 상기 이중관(10)을 설계에 맞추어 형상을 변경(밴딩)하거나 상기 연결파이프들과 연결되는 부분에 상기 리브(13)를 절취하는 포밍공정을 포함한다.

그런데, 상기한 종래의 이중관의 연결구조는, 상기 이중관(10)의 리브(13)를 포밍하는 공정 시 상기 리브의 칩들이 발생하는데, 이러한 리브의 칩들로 인하여 팽창밸브를 막히게 하거나 압축기를 파손할 수 있는 등 공조기의 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은, 칩의 생성을 방지할 수 있어 상기한 칩으로 인한 공조기의 성능저하를 방지할 수 있는 이중관의 연결구조를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 외부파이프와, 상기 외부파이프의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하는 내부파이프와, 상기 내부파이프와 상기 외부파이프를 연결하는 리브들을 포함하는 이중관의 연결구조에 있어서, 단부에 상기 내부파이프가 외부로 노출되게 상기 외부파이프와 상기 리브들이 길이방향으로 소정 길이만큼 절취되어 형성된 연결부와, 상기 연결부의 단부에서 상기 내부파이프를 확관하여 형성된 확관부를 포함하는 이중관, 내주면으로 상기 이중관의 확관부와 상기 외부파이프의 외주면이 각각 접촉되게 삽입되고, 상기 확관부와 상기 외부파이프 사이의 외주면에 삽입홀이 관통되게 형성되어 상기 삽입홀을 통하여 상기 내부파이프와 상기 외부파이프 사이의 공간과 연통되게 하는 연결관, 상기 이중관의 확관부에 삽입되어 상기 내부파이프와 연통되게 연결되는 내부연결파이프 및 상기 연결관의 삽입홀에 삽입되어 상기 내부파이프와 상기 외부파이프의 사이의 공간과 연통되게 연결되는 외부연결파이프를 포함하는 이중관의 연결구조를 제공한다.

따라서, 본 발명은, 다른 파이프와의 연결을 위하여 리브를 직접 가공하는 포밍방식이 아닌 리브를 절취한 다음 별도의 연결관을 구비하여 다른 파이프와 연결하기 때문에, 팽창밸브를 막히게 하거나 압축기를 파손할 수 있는 칩이 생성되지 않아 공조기의 성능저하를 초래할 수 있는 요인을 차단할 수 있으며, 연결관을 통하여 다른 파이프와의 연결이 용이할 뿐만 아니라, 연결되는 파이프에 크기에 따라 그때마다 이중관 자체를 가공할 필요 없이 연결관만을 제조하면 되기 때문에 비용낭비 및 가공상의 번거로움 등을 방지할 수 있다.

도 1은 이중관이 적용되는 냉동시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 종래의 이중관을 나타내는 사시도이다.
도 3a 내지 도 3h는 이중관이 다른 파이프와의 연결을 위하여 실시되는 이중관의 연결구조를 형성하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3h의 이중관의 연결구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 3c의 과정에서 이중관의 리브에 칩이 융착된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이중관의 연결구조를 나타내는 단면도이다.
도 7은 도 6의 이중관의 냉매유동을 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 6의 이중관의 연결구조에서 연결관에 외부연결파이프를 연결하는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 6의 이중관에 연결관을 연결하는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 6에서 A부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 11a 내지 도 11e는 도 6의 이중관의 연결구조를 형성하는 과정을 나타내는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

우선, 본 발명의 실시예에 따른 이중관의 연결구조를 설명함에 앞서, 도 3a 내지 도 5를 참조하여, 이중관의 연결구조를 형성하는 과정과 그 연결구조를 살펴보기로 한다.

도 3a 내지 도 3h는 리브(13)를 갖는 이중관(10)을 리퀴드 과냉시스템에 적용하기 위하여, 이중관(10)의 양측에 내부파이프(11)와 외부파이프(12) 사이에 흐르는 제2유체의 방향을 변환시키기 위한 유로방향전환부를 형성하고 그런 다음 상기 유로방향전환부에 다른 파이프를 연결하는 과정을 나타낸 도면이다.

먼저, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 상기한 바와 같이 내부파이프(11)와 외부파이프(12)와 그 사이에 리브(13)가 형성된 이중관(10)의 양단부를 상기 외부파이프(12)부분과 리브(13)부분을 길이방향으로 일정길이 절취가공하여 절취부(14)를 형성한다. 그런 다음 도 3c 및 도 3d와 같이 리브가공공구(6)를 사용하여 상기 이중관(10)의 단부에 소정깊이로 리브(13)를 절취가공하고, 도 3e와 같이 설계에 맞도록 상기 이중관(10)을 밴딩하여 형상을 가공한다. 이후 상기 이중파이프는 도 3f와 같이 리브(13)가 절취 가공 부분의 외부파이프(12)의 외주면에 제2파이프(8a,8b)가 연결되기 위한 삽입홀(15)을 형성하며, 그리고 이중관(10)의 내부파이프(11)와 제1파이프(7a,7b)가 연통되게 연결되도록 절취부(14)의 내부파이프(11)를 확관공구를 사용하여 확관하여 확관부(16)를 형성하고(도 3g참조), 상기 확관부(16)에 제1파이프(7a,7b)를 연결한다. 그런 다음 마무리공정으로 상기 이중관(10)의 내부파이프(11)와 외부파이프(12)가 다른 파이프와 연결되는 부분을 용접 등을 통하여 마무리하며, 결과적으로 도 4와 같이 이중관(10)의 내부파이프(11)는 제1파이프와 연결되어 제1유체가 상기 내부파이프(11)를 통하여 상기 제1파이프(7a,7b)로 유동하고, 외부파이프(12)는 삽입홀(15)을 통하여 제2파이프(8a,8b)와 연통되게 연결되어 상기 내부파이프(11)와 외부파이프(12) 사이에 유동하는 제2유체가 상기 제2파이프(8a,8b)로 유동하도록 한다.

그런데, 상기한 이중관의 연결구조는, 도 3c와 같이 내측의 리브(13)를 가공할 때 리브(13)의 끝단에 칩(13a)이 용착된 상태로 말려서 칩(13a)이 잔존하거나(도 5참조), 발생한 칩(13a)들이 내부파이프(11)와 외부파이프(12) 사이 공간으로 들어가는 문제가 있었으며, 게다가 이러한 칩(13a)들은 이후 공조기가 작동하면서 팽창밸브를 막히게 하거나 압축기(Compressor)를 파손하는 등 공조기의 성능저하를 야기 시켰다. 때문에 본 실시예는 하기의 내용과 같이 상기한 리브의 칩(13a)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 이중관의 연결구조를 제공한다.

먼저, 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이중관의 연결구조는, 자동차 공기조화장치의 증발기 출구의 냉매와 응축기 출구의 냉매를 상호 열교환함으로써 상기 증발기로 유입되는 냉매의 과냉도를 증가시키는 리퀴드 과냉시스템에 적용되는 것으로서, 이중관(100)과, 연결관(200)과, 내부연결파이프(300)와, 외부연결파이프(400)를 포함한다.

상기 이중관(100)은, 외부파이프(110)와, 상기 외부파이프(110)의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하는 내부파이프(120)와, 상기 내부파이프(120)와 상기 외부파이프(110)를 연결하는 복수개의 리브(130)들을 포함하는 구조로 되어 있다. 상기 이중관(100)은, 상기 내부파이프(120)의 내부로 저온저압의 냉매(10)가 유동하고, 상기 내부파이프(120)와 상기 외부파이프(110) 사이의 공간으로는 고온고압의 냉매(20)가 유동하여, 상기 제1냉매(10)와 상기 제2냉매(20)가 서로 열교환 한다(도 7참조). 한편, 본 실시예의 경우 상기 이중관(100)이 리퀴드 과냉각시스템에 적용되어, 상기 내부파이프(120)는 증발기출구에서 내부일측으로 상기 저온저압의 냉매(10)가 유입되어 내부타측에서 압축기 입구로 유출시키고, 상기 외부파이프(110)는 응축기 출구에서 상기 내부파이프(120)와의 사이 타측으로 고온고압의 냉매(20)가 유입되어 내부 일측에서 팽창밸브입구로 유출시켜, 상기 이중관(100)내에서 상기 제1냉매(10)와 상기 제2냉매(20)의 열교환이 이루어지도록 할 수 있다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 이중관(100)은, 단부에 상기 내부파이프(120)가 외부로 노출되도록 상기 외부파이프(110)와 상기 리브(130)들이 형성된 부분을 길이방향으로 소정 길이만큼 절취되어 형성된 연결부(140)와, 상기 연결부(140)의 단부에서 상기 내부파이프(120)를 확관하여 형성된 확관부(150)를 포함하고 있다. 여기서, 상기 연결부(140)와 상기 확관부(150)는 후술되는 내부연결파이프(300)와 외부연결파이프(400)의 직경 및 전체적인 연결구조의 레이아웃 등에 따라서 그 형성된 길이를 달리할 수 있음은 물론이다.

상기 연결관(200)은, 관형상으로 내주면으로 상기 이중관(100)의 확관부(150)와 상기 외부파이프(110)의 외주면이 각각 접촉되게 삽입되며, 상기 확관부(150)와 상기 외부파이프(110) 사이의 외주면에는 삽입홀(210)이 관통되게 형성되어 있다. 상기 삽입홀(210)은 상기 외부연결파이프(400)가 연결되는 부분으로서, 상기 내부파이프(120)와 상기 외부파이프(110) 사이의 공간과 연통되어 상기 제2냉매(20)가 상기 외부연결파이프(400)로 유동하게 한다.

여기서, 상기 연결관(200)은, 상기 외부파이프(110)와 대면접촉하는 내주면에 상기 외부파이프(110)로의 삽입깊이를 한정하는 단차부(220)(t2; 도 6참조)가 형성되어 있다. 상기 단차부(220)는, 바람직하게는 0.2mm가 초과되게 형성하는 것이 좋지만, 상기 이중관(100) 및 연결관(200)의 구조와 설계 등에 따라 상기 단차부(220)의 치수는 다양하게 할 수 있다.

도 10을 참조하면, 상기 연결관(200)은, 내주면 직경이 상기 확관부(150)의 외주면 직경보다 크게 형성하여(d2>d1), 내주면으로 삽입되는 상기 이중관(100)과의 삽입을 용이하게 할 수 있다. 이러한 상기 연결관(200)의 내주면 직경과 상기 확관부(150)의 외주면 직경의 차이는 0.1mm 초과 0.3mm 미만의 범위로 형성되는 것이 좋지만, 이에 한정하지는 않는다.

상기 내부연결파이프(300)는, 상기 이중관(100)의 확관부(150)에 삽입되어 상기 내부파이프(120)와 연통되게 연결되며, 내부로는 상기 내부파이프(120)의 상기 제1냉매(10)가 유동한다.

상기 외부연결파이프(400)는, 상기 연결관(200)의 삽입홀(210)에 삽입되어 상기 내부파이프(120)와 상기 외부파이프(110)의 사이의 공간과 연통되며, 내부로는 상기 제2냉매(20)가 유동한다. 여기서, 상기 외부연결파이프(400)는, 상기 삽입홀(210)에 삽입되어 끼워져 외주면이 상기 삽입홀(210)에 대면접촉하는 삽입단부(410)와, 상기 삽입단부(410)의 반경방향 외측으로 돌출되어 상기 연결관(200)의 외주면에 걸려 상기 외부연결파이프(400)의 삽입깊이를 한정하는 삽입단턱(420)(t1; 도 6참조)이 형성되어 있다. 이때, 상기 삽입단턱(420)의 폭은 0.5mm가 초과되게 형성하는 것이 좋지만, 이에 한정하지는 않는다.

한편, 도 11a 내지 도 11e를 참조하며, 본 실시예에 따른 이중관(100)의 형성과정 및 연결관(200)과의 결합을 살펴보면 다음과 같다. 도 11a를 참조하면, 먼저 본 실시예의 이중관의 구조를 형성하기 위하여, 이중관(100)의 길이를 설정된 길이로 셋팅하여 가공한다. 그런 다음, 상기 이중관(100)의 양단부를 설정된 길이만큼 절삭 가공하되, 상기 이중관(100)에서 상기 내부파이프(120)만이 노출되도록 상기 외부파이프(110)와 상기 리브(130)부분만을 절취하여 연결부(140)를 형성한다(도 11b참조). 이렇게 양측단부를 절취하여 연결부(140)를 형성한 다음에는 상기 이중관(100)을 설치하고자 하는 공간, 레이아웃 등에 맞춰 도 11c와 같이 밴딩(bending)한다. 이후, 도 11d의 상기 이중관(100)과 연결되는 내부연결파이프(300)와의 연결을 위하여 상기 연결부(140)의 단부를 상기 내부연결파이프(300)의 직경에 대응하여 확관을 하여 확관부(150)를 형성한다. 상기한 과정에 의하여 이중관(100)의 전체적인 가공이 끝나게 되면, 상기 연결관(200)을 상기 이중관(100)의 양측단부에 각각 끼워 결합하고(도 11e참조), 그런 다음 상기 연결관(200)으로 외부연결배관 및 상기 확관부(150)로 내부연결배관 등을 밴딩 후 삽입조립하고, 연결되는 부분을 용접하여 마무리한다.

상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 이중관의 구조는, 내부연결파이프(300) 및 외부연결파이프(400)를 각각 연통되게 결합하기 위하여 기존의 리브(130)를 포밍가공하여 이중관의 구조를 형성하지 않고, 외부파이프(110)와 리브(130)부분을 절취(절삭)가공하여 연결부(140)를 형성함으로써 가공칩 등이 생성되지 않아 기존의 리브칩(13a)으로 인한 공조기의 파손 및 성능저하를 방지할 수 있으며, 또한 가공공정이 간단하여 제조가 용이하고, 이중관(100)과 착탈가능하게 결합하는 별도의 연결관(200)을 구비하여 상기 연결관(200)을 통하여 외부연결파이프(400)를 연통시키는 구조이기 때문에, 외부연결파이프(400)와의 결합이 용이할 뿐만 아니라 연결되는 외부연결파이프(400)에 다양한 사양에 대하여 그때마다 이중관(100) 자체를 가공할 필요 없이 연결관(200)만을 가공하여 이중관(100)에 삽입결합하면 되기 때문에 비용낭비 및 이중관(100) 가공상의 번거로움 등을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100... 이중관 110... 외부파이프
120... 내부파이프 130... 리브
140... 연결부 150... 확관부
200... 연결관 210... 삽입홀
300... 내부연결파이프 400... 외부연결파이프

Claims (5)

1. 외부파이프와, 상기 외부파이프의 내측에 반경방향으로 이격되게 위치하는 내부파이프와, 상기 내부파이프와 상기 외부파이프를 연결하는 리브들을 포함하는 이중관의 연결구조에 있어서,
   단부에 상기 내부파이프가 외부로 노출되게 상기 외부파이프와 상기 리브들이 길이방향으로 소정 길이만큼 절취되어 형성된 연결부와, 상기 연결부의 단부에서 상기 내부파이프를 확관하여 형성된 확관부를 포함하는 이중관;
   내주면으로 상기 이중관의 확관부와 상기 외부파이프의 외주면이 각각 접촉되게 삽입되고, 상기 확관부와 상기 외부파이프 사이의 외주면에 삽입홀이 관통되게 형성되어 상기 삽입홀을 통하여 상기 내부파이프와 상기 외부파이프 사이의 공간과 연통되게 하는 연결관;
   상기 이중관의 확관부에 삽입되어 상기 내부파이프와 연통되게 연결되는 내부연결파이프; 및
   상기 연결관의 삽입홀에 삽입되어 상기 내부파이프와 상기 외부파이프의 사이의 공간과 연통되게 연결되는 외부연결파이프를 포함하는 이중관의 연결구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 이중관의 연결구조는,
   자동차 공기조화장치의 증발기 출구의 냉매와 응축기 출구의 냉매를 상호 열교환함으로써 상기 증발기로 유입되는 냉매의 과냉도를 증가시키는 리퀴드 과냉시스템에 적용되는 이중관의 연결구조.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결관은,
   상기 외부파이프와 대면접촉하는 내주면에 상기 외부파이프로의 삽입깊이를 한정하는 단차부가 형성된 이중관의 연결구조.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 연결관의 내주면 직경은, 상기 확관부의 외주면 직경보다 0.1mm 내지 0.3mm의 범위로 크게 형성된 이중관의 연결구조.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 외부연결파이프는,
   상기 삽입홀에 삽입되어 끼워지는 삽입단부와, 상기 삽입단부의 반경방향 외측으로 돌출되어 상기 연결관의 외주면에 걸려 상기 외부연결파이프의 삽입깊이를 한정하는 삽입단턱이 형성된 이중관의 연결구조.

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