KR20220067712A - 에어컨 배관 시스템 - Google Patents

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KR20220067712A
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Abstract

본 발명의 에어컨 배관 시스템은 플라스틱 재질로 형성되되 외층과 내층을 포함하는 다층배관 구조으로 형성되며, 에어컨 시스템을 구성하는 부품들 사이의 유체 흐름을 제공하는 냉매파이프; 상기 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 냉매파이프와 상기 에어컨 시스템을 구성하는 부품들 간의 연결을 제공하는 적어도 하나의 제1 플랜지 및 상기 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 냉매파이프의 내부로 냉매를 주입하기 위한 충전밸브가 연결되는 적어도 하나의 제2 플랜지를 포함한다.

Description

에어컨 배관 시스템{PIPING SYSTEM FOR AIR CONDITIONER}
본 발명은 에어컨 배관 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 에어컨 배관인 냉매파이프 및 냉매파이프에 장착되는 각각의 플랜지를 플라스틱 재질로 제작하고, 냉매파이프와 각각의 플랜지 간을 레이저 융착을 통해 연결함으로써, 경량화 및 진동 절연 효과를 제공함은 물론 냉매 유체의 압력손실을 최소화할 수 있는 에어컨 배관 시스템 에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 에어컨 작동을 위한 냉동사이클은 압축기，응축기，팽창밸브 및 증발기 등을 냉매가 순환하여 이루어진다.
이를 위해, 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기 등은 에어컨 배관 시스템을 구성하는 냉매파이프와 플랜지 등에 의하여 순차적으로 연결되어 하나의 냉매 순환회로를 형성한다.
종래의 에어컨 배관 시스템을 구성하는 냉매파이프와 플랜지는 알루미늄과 같은 금속 재질을 이용하여 제작되고 있고, 냉매파이프와 플랜지 간을 코킹(Caulking) 방식, 브레이징(Blazing) 방식, 솔더링(Soldering) 방식 등을 이용하여 연결시키고 있다.
참고로, 코킹 방식은 냉매파이프를 확관 또는 축관시키는 포밍을 한 후 플랜지의 체결홀에 압입 체결시키는 공법을 말하고, 브레이징 및 솔더링 방식은 모재와 모재 사이(냉매파이프와 플랜지 사이)에 납과 같은 용가재 만을 녹여서 모재와 모재가 서로 금속 결합되도록 한 공법을 말한다.
그러나, 종래의 에어컨 배관 시스템은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 냉매파이프가 알루미늄 재질로 만들어짐에 따라 차량 주행 진동 및 엔진 진동에 취약하여, 냉매파이프의 국부적인 부분을 진동 절연용 호스로 커버하고 있고, 그에 따라 에어컨 배관 시스템의 구조가 복잡해지고 부품수 증가로 인한 원가 상승이 초래되는 문제점이 있다.
둘째, 냉매파이프와 플랜지 간을 코킹 방식 또는 브레이징 방식으로 연결할 때의 충격으로 인하여 냉매파이프의 단부(플랜지와 체결되는 부분) 직경이 변형되거나 단차가 발생함으로써, 냉매파이프의 전체 길이에 대한 직경이 일정하지 않게 되어, 결국 냉매파이프 내를 흐르는 냉매 유체의 압력손실이 초래되는 문제점이 있다.
셋째, 냉매파이프와 플랜지 간을 브레이징 용접할 때의 충격이 냉매파이프에 과다하게 전달되거나 또는 브레이징을 위한 적정 온도를 초과하는 경우, 예기치 않게 냉매파이프가 손상되거나 뚫리게 되는 등의 품질 불량이 발생하는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1510160호
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 냉매파이프 및 냉매파이프에 장착되는 각각의 플랜지를 진동절연 효과를 가지는 플라스틱 재질로 제작하고, 플라스틱 재질의 냉매파이프와 플랜지 간을 손상을 방지할 수 있는 레이저 융착을 통해 연결하도록 함으로써, 경량화 및 진동 절연 효과를 제공함은 물론 냉매파이프의 전체 길이에 대한 직경이 동일한 직경으로 유지되어 냉매 유체의 압력손실을 최소화할 수 있는 에어컨 배관 시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템은 플라스틱 재질로 형성되되 외층과 내층을 포함하는 다층배관 구조로 형성되며, 에어컨 시스템을 구성하는 부품들 사이의 유체 흐름을 제공하는 냉매파이프; 상기 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 냉매파이프와 상기 에어컨 시스템을 구성하는 부품들 간의 연결을 제공하는 적어도 하나의 제1 플랜지, 및 상기 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 냉매파이프의 내부로 냉매를 주입하기 위한 충전밸브가 연결되는 적어도 하나의 제2 플랜지를 포함하고, 상기 제1 플랜지는 상기 냉매파이프의 일측단부가 결합된 상태에서 레이저 융착에 의해 접합되고, 상기 제2 프랜지의 하부가 상기 냉매파이프의 외주면 상부에 밀착되게 안착된 상태에서 레이저 융착에 의해 접합되며,
상기 제1 플랜지는, 중공형상의 몸체부; 상기 몸체부의 일측부에서 축방향으로 연장 형성되며, 상기 냉매파이프의 일측단부가 결합되는 결합홀이 마련되며 상기 결합홀에 결합된 상기 냉매파이프의 위치를 결정하는 위치결정턱이 마련된 제1 연결파이프; 및 상기 제1 연결파이프의 내측과 상기 위치결정턱 외측 사이에 형성되며 상기 냉매파이프와 상기 제1 플랜지 간의 레이저 융착 시 발생하는 칩이 모이도록 하는 칩 저장용 홈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템, 냉매파이프 및 각각의 플랜지를 플라스틱 재질로 제작함으로써, 에어컨 시스템 전체의 경량화는 물론 주행 및 엔진 진동을 자체적으로 절연하는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템, 플라스틱 재질의 냉매파이프와 각각의 플랜지 간을 레이저 에너지에 의한 열을 이용하는 레이저 융착법으로 상호 접합함으로써, 냉매파이프와 각각의 플랜지가 어떠한 손상(변형, 단차, 타공 등이 발생하는 것)없이 서로 강건하게 결합될 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템, 레이저 융착법에 의하여 어떠한 손상없이 냉매파이프와 각각의 플랜지가 상호 접합됨에 따라, 냉매파이프의 전체 길이에 대한 직경이 동일한 직경으로 유지되어 냉매 유체의 압력손실을 최소화시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템, 냉매파이프를 외층 및 내층을 포함하는 다층배관 구조로 제작함으로써, 냉매파이프의 내부로 흐르는 냉매가 외부로 투과되는 것을 방지하고, 냉매파이프가 외부에서 받는 외적 요인에 대한 강성 및 전기적 절연성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템, 제1 플랜지의 내부에 칩 저장용 홈부가 형성됨에 따라, 칩이 제1 플랜지의 내부에 존재하여 냉매와 섞이는 것을 방지할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템, 제2 플랜지의 안착부를 이용하여 냉매파이프에 안착시킨 상태로 접합시킴에 따라, 냉매파이프의 상부에 제2 플랜지를 간결하게 장착시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어컨 배관 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 제1 플랜지의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 플랜지의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 플랜지에 냉매파이프가 접합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 저장 홈에 칩이 모인 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 플랜지의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 시시예에 따른 제2 플랜지와 냉매파이프가 접합된 상태의 단면을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치결정수단에 의해 제2 플랜지와 냉매파이프가 결합된 상태의 단면을 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프의 다른 예로 단층관 구조의 냉매파이프가 적용된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 배관 시스템에 소음기가 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 그리고 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 11을 참조로 본 발명의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어컨 배관 시스템을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 제1 플랜지의 구조를 개략적으로 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 플랜지의 단면 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 플랜지에 냉매파이프가 접합된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 칩 저장 홈에 칩이 모인 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 플랜지의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 시시예에 따른 제2 플랜지와 냉매파이프가 접합된 상태의 단면을 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치결정수단에 의해 제2 플랜지와 냉매파이프가 결합된 상태의 단면을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 일 실시예에 따른 에어컨 배관 시스템의 냉매파이프(100)는 전체가 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
냉매파이프는 예들 들어, 차량의 에어컨 시스템을 구성하는 부품인 압축기와 팽창밸브 간을 연결시키거나 팽창밸브와 응축기 간을 연결시킬 수 있다. 이때, 에어컨 배관 시스템의 냉매파이프(100)는 압축기와 팽창밸브 간을 연결시키는 냉매파이프(100a)와 응축기와 팽창밸브 간을 연결시키는 냉매파이프(100b)를 포함할 수 있으며, 두 개의 냉매파이프(100a,100b)는 직경 및 길이만 다를 뿐 동일한 구조로 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프(100)는 일 예로, 외층(101) 및 내층(102)을 포함하는 다층배관 구조로 형성될 수 있다.
일 예로, 냉매파이프(100)의 외층(101)은 폴리아미드 6(Polyamide 6, PA 6) 재질로 형성되고, 냉매파이프(100)의 내층(102)은 폴리아미드 612(Polyamide 612, PA 612) 재질로 형성될 수 있다.
폴리아미드 6 및 폴리아미드 612는 지방족 폴리아미드 재질로 형성된 엔지니어링 플라스틱 중 하나이다.
이때, 폴리아미드 6은 인장강도와 충격 강도가 높은 특성 및 케미컬 저항성이 낮고 수분흡수성이 높은 특성을 가지고 있고, 폴리아미드 612는 190℃ 이상의 높은 열변형 온도와, 난연성, 질긴 특성 및 케미컬 저항성이 높고 수분흡수성이 낮은 특성을 가지고 있다.
폴리아미드 6 재질은 물리적 강성이 높고 전기 전도도가 낮은 재질로, 외층(101)을 폴리아미드 6 재질로 형성할 경우, 냉매파이프(100)가 외부에서 받는 외적 요인에 대한 강성을 높일 수 있고, 전기적 절연성을 향상시킬 수 있다.
폴리아미드 612 재질은 냉매에 대한 투과성이 낮은 재질로, 내층(102)을 폴리아미드 612 재질로 형성할 경우, 냉매파이프(100)의 내부로 흐르는 냉매가 외부로 투과되는 것을 방지할 수 있다.
차량용 에어컨 시스템에 사용되는 냉매는 프레온계 냉매가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 냉매 R－12, R－22 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한하지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프(100)는 플라스틱 재질로 형성된 제1 플랜지(110)를 매개로 에어컨 시스템을 구성하는 부품에 냉매의 흐름이 가능하도록 연결된다.
좀 더 구체적으로, 제1 플랜지(110)는 냉매파이프(100)와 압축기, 팽창밸브, 및 응축기 등을 연결시키게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉매파이프(100)의 상부에는 냉매파이프(100)의 내부로 냉매를 부족한 냉매를 충전하는 부품과 연결시키기 위한 플라스틱 재질로 형성된 제2 플랜지(120)가 장착될 수 있다. 일 예로, 제2 플랜지(120)는 냉매파이프(100)의 내부로 냉매를 주입하기 위한 충전밸브가 연결될 수 있다.
한편, 도시되지는 않았지만, 냉매파이프(100)의 배설 경로가 긴 경우에는 두 개의 냉매파이프(100)를 구비하여, 냉매파이프(100)와 냉매파이프(100)를 플라스틱 재질로 형성된 연결 플랜지로 연결시킬 수 있다.
이때, 두 개의 냉매파이프(100)가 연결 플랜지의 양측에 각각 결합된 상태에서 레이저 융착에 의해 연결 플랜지와 두 개의 냉매파이프(100) 각각을 접합하여 연결 시킬 수 있다.
따라서, 에어컨 시스템을 구성하는 부품인 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기 등은 플라스틱 재질로 형성된 냉매파이프(100)와 제1 플랜지(110)에 의해 연결되어 하나의 냉매 순환회로를 형성하게 된다.
본 발명에 따른 냉매 배관 시스템은 에어컨 시스템을 구성하는 여러 부품들을 연결하는 냉매파이프(100) 및 제1 및 제2 플랜지(110,120)를 플라스틱 재질로 제작함으로써, 종래의 알루미늄 재질로 제작된 냉매 파이프에 비해 전체 에어컨 시스템의 경량화가 가능하다.
또한, 냉매파이프(100) 및 제1 및 제2 플랜지(110,120)를 플라스틱 재질로 제작함으로써, 주행 및 엔진 진동을 자체적으로 절연하는 효과를 향상시킬 수 있다.
한편, 기존에 냉매파이프 및 각 플랜지를 알루미늄 재질로 적용할 경우, 주행 및 엔진 진동 저감을 위하여 별도의 부품인 진동절연용 호스 등을 알루미늄 파이프에 연결하여 사용함으로써, 부품수 및 원가가 증가되는 문제점이 있다.
그러나, 본 실시예에서와 같이, 냉매파이프(100) 및 제1 및 제2 플랜지(110,120)를 플라스틱 재질로 제작함으로써, 주행 및 엔진 진동 저감을 위한 별도의 부품이 필요치 않게 되어, 부품수 절감 및 원가를 절감할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉매파이프(100)가 제1 플랜지(110)에 압입된 상태에서 제1 플랜지(110)와 냉매파이프(100) 간의 접합, 그리고 냉매파이프(100)의 상부에 제2 플랜지(120)가 안착된 상태에서 제2 플랜지(120)와 냉매파이프(100) 간의 접합은 레이저 에너지에 의한 열을 이용하여 융착시키는 레이저 융착법에 의하여 이루어질 수 있다.
이때, 냉매파이프(100)는 레이저 융착 시 레이저 빔 에너지를 흡수할 수 있는 레이저 흡수성 안료가 첨가된 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 형성되고, 제1 플랜지(110) 및 제2 플랜지(120)는 레이저 빔 에너지를 투과할 수 있는 레이저 투과성 안료가 첨가된 투과성 플라스틱 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉매파이프(100)를 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 제작하는 과정에 있어서, 냉매파이프(100)의 가공 및 압출 성형이 용이하도록 플라스틱 소재에 필러(고분자 사슬에 의해 가공성 또는 압출성을 좋게 하기 위한 약품)를 첨가할 수 있다.
이러한 필러의 첨가량이 많으면 압출 성형성은 좋으나 내열성이 떨어지므로, 필러 함량을 최소화시켜서 압출 성형된 냉매파이프(100)가 레이저 에너지의 열을 흡수하며 견디는 내열성을 가지도록 한다.
또한, 냉매파이프(100)는 레이저 흡수성 안료 또는 색소 재료인 카본 블랙 피그먼트를 첨가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 플랜지(110) 및 제2 플랜지(120)를 레이저 투과성 플라스틱 재질로 제작하는 과정에 있어서, 각 플랜지를 위한 플라스틱 소재에 레이저 투과량에 영향을 미치는 카본 블랙 피그먼트를 배제하고, 레이저 투과가 가능한 안료 또는 색소 재료인 다크 블루 피그먼트 또는 화이트 블루 피그먼트를 첨가할 수 있다.
냉매파이프(100)의 일단부가 제1 플랜지(110) 내에 압입된 상태 및 제2 플랜지(120)가 냉매파이프(100)에 안착된 상태에서, 제1 플랜지(110) 또는 제2 플랜지(120)의 외부로부터 조사되는 레이저 빔 에너지가 각 플랜지(110,120)를 투과하여 냉매파이프(100)로 흡수된다.
이에 따라, 냉매파이프(100)와 제1 플랜지(110) 또는 냉매파이프(100)와 제2 플랜지(120) 간의 레이저 융착에 따른 열적 접합이 이루어지게 된다.
이때, 레이저 빔 에너지가 레이저 투과성 플라스틱 재질로 형성된 각 플랜지(110)를 투과한 다음, 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 형성된 냉매파이프(100)로 흡수되면, 레이저 빔 에너지가 흡수층에서의 분자들을 활성화시키고, 활성화된 분자들의 운동 에너지에 의해서 발생한 열이 플랜지를 용융시킴으로써, 결국 두 모재인 냉매파이프(100)와 제1 및 제2 플랜지(110,120)가 열적으로 접합된다.
이와 같이, 플라스틱 재질의 냉매파이프(100)와 제1 및 제2 플랜지(110,120) 간을 레이저 에너지에 의한 열을 이용하는 레이저 융착법으로 상호 접합함으로써, 냉매파이프(100)와 제1 및 제2 플랜지(110,120)가 어떠한 손상(변형, 단차, 타공 등이 발생하는 것)없이 서로 강건하게 결합될 수 있다.
즉, 기존에는 알루미늄 재질로 된 냉매파이프와 플랜지 간을 코킹 방식 또는 브레이징 방식으로 연결할 때의 충격으로 인하여 냉매파이프(100)와 플랜지 간의 연결 부분에서 변형, 단차, 타공 등과 같은 품질 불량이 발생하였지만, 본 발명에서는 플라스틱 재질의 냉매파이프(100)와 제1 및 제2 플랜지(110,120) 간을 레이저 에너지에 의한 열을 이용하는 레이저 융착법으로 상호 접합함으로써, 냉매파이프(100)와 제1 및 제2 플랜지(110,120)가 어떠한 손상 및 불량(변형, 단차, 타공 등이 발생하는 것)없이 서로 강건하게 결합될 수 있다.
또한, 레이저 융착법에 의하여 어떠한 손상없이 냉매파이프(100)와 제1 및 제2 플랜지(110,120)가 상호 접합됨에 따라, 냉매파이프(100)의 전체 길이에 대한 직경이 동일한 직경으로 유지되어 냉매 유체의 압력손실을 최소화시킬 수 있다.
한편, 냉매파이프(100)와 제1 플랜지(110) 간의 레이저 융착 시 냉매파이프(100) 또는 제1 플랜지(110)로부터 칩이 탈락할 수 있고, 이러한 칩은 냉매에 섞여 냉매와 같이 이동될 수 있다.
냉매와 섞여 이동되는 칩에 의해 냉매파이프와 연결된 각 부품 예들 들어, 압축기, 팽창밸브, 및 응축기 등의 성능을 저하시킬 수 있고 더 나아가 각 부품의 고장을 유발시키는 문제점이 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 플랜지(110)에는 후술하는 제1 연결파이프(111)의 내측과 위치결정턱(112b)의 외측 사이에는 레이저 융착 시 발생한 칩이 저장되는 칩 저장용 홈부(114)가 마련될 수 있다.
이때, 칩 저장용 홈부(114)는 제1 연결파이프(111)의 내측과 위치결정턱(112b)의 외측 사이에서 원형의 홈 형태로 형성될 수 있으나, 이에 제한하지는 않는다는 점에 유의하여야 한다.
이러한 칩 저장용 홈부는 제1 플랜지를 금형사출 공정에 의해 제작하는 과정에서 제1 플랜지와 일체로 형성될 수 있다.
제1 플랜지(110)와 냉매파이프(110) 간의 레이저 융착에 의해 접합 과정에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 냉매파이프(100)의 일측단부를 제1 연결파이프(111)의 결합홀(112a)에 결합시킨 다음, 제1 연결파이프(111)의 외부로부터 레이저 빔을 조사하면, 레이저 빔 에너지가 레이저 투과성 플라스틱 재질로 형성된 제1 플랜지(110)를 투과하게 된다.
이때, 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 형성된 냉매파이프(100)로 흡수되어 레이저 빔 에너지가 흡수층에서의 분자들을 활성화시키고, 활성화된 분자들의 운동 에너지에 의해서 발생한 열이 제1 플랜지(110)를 용융시킴으로써, 결국 냉매파이프(100)가 제1 플랜지(110)의 내부에서 제1 플랜지(110)와 열적으로 접합된다.
레이저 융착시 냉매파이프(100) 또는 제1 플랜지(110)로부터 칩이 탈락하여 발생할 수 있으나, 제1 연결파이프(111)의 내측과 위치결정턱(111b) 사이에 형성된 칩 저장용 홈부(114)에 칩이 모이게 되어 제1 플랜지의 내부로 흐르는 냉매와 칩이 섞이게 되는 현상을 방지할 수 있다.
이에 따라, 칩이 냉매와 섞여 이동되는 것을 방지함으로써, 칩에 의해 냉매파이프와 연결된 각 부품 예들 들어, 압축기, 팽창밸브, 및 응축기 등의 성능을 저하시킬 수 있고 더 나아가 각 부품의 고장을 유발시키는 것을 방지할 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템의 구성 중 냉매파이프(100)와 제1 및 제2 플랜지(101,102)의 구체적인 구조 및 그 연결 관계를 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 2 내지 도 5를 참조하면, 제1 플랜지(110)는 냉매파이프(100)와 에어컨 시스템을 구성하는 부품 간을 상호 연결하기 위한 것으로서, 좌우로 관통된 중공형 구조의 몸체부(111)와, 몸체부(111)의 일측부에서 축방향으로 연장 형성되며, 냉매파이프(100)의 일단과 연결되는 제1 연결파이프(112), 및 몸체부(111)의 타측부에서 축방향으로 연장 형성되며, 에어컨 시스템의 부품과 체결되도록 하는 제2 연결파이프(113)를 포함할 수 있다
이때, 제1 연결파이프(112)에는 냉매파이프(100)의 일측단부가 결합되는 결합홀(112a) 및 결합홀(112a)에 결합된 냉매파이프(100)의 위치를 결정하는 위치결정턱(112b)이 마련될 수 있다.
또한, 제2 연결파이프(113)는 몸체부(111)의 타측부에서 축방향을 향해 연장 형성되는 바, 제2 연결파이프(113)는 에어컨 시스템의 부품(압축 기, 응축기 등)과 체결되는 부분이 된다.
한편, 제1 플랜지(110)의 몸체부(111)의 외주면 소정 위치에는 장착홀(115a)을 갖는 거치단(115)이 일체로 더 연장 형성된다.
이에, 제1 플랜지(110)를 차체 소정 위치에 고정시킬 때, 거치단(115)의 장착홀(115a)을 통하여 볼트를 삽입하여 차체에 볼팅을 함으로써, 제1 플랜지(110)가 냉매파이프(100)를 지지하면서 차체에 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 거치단(115)의 장착홀(115a)을 주변을 지나는 냉매파이프(100)를 삽입 고정시키는 용도로도 사용할 수 있다.
한편, 거치단(115)의 장착홀(115a) 내에 중공의 금속 부재(116)가 강제 압입 설치되는 것이 바람직하다.
만일, 거치단(115)의 장착홀(115a)에 금속 부재(116)가 없다면, 장착홀(115a)내로 체결되는 볼트의 체결 토크로 인하여 장착홀(115a) 주변이 손상되거나 크랙 등이 발생할 수 있지만, 거치단(115)의 장착홀(115a) 내에 중공의 금속 부재(116)가 강제 압입 설치됨에 따라 볼트의 체결 토크로 인한 손상 및 크랙 발생을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프(100)의 내경(D1)은 제1 플랜지(110)의 내경(D2)보다 크거나 동일하게 형성될 수 있다. 이때, 냉매파이프(110)의 내경(D1)은 제1 플랜지(110)의 내경(D2)과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 냉매파이프(100)의 내경(D1)과 제1 플랜지(110)의 내경(D2)이 동일한 크기를 가지도록 형성됨에 따라, 냉매파이프(110)를 통해 제1 플랜지(110)를 통과하는 냉매의 유속을 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 플랜지(110)는 열 안정제가 첨부되어 제작될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 제1 플랜지(110)는 시간이 경과하여 냉매 파이프(100)의 외관 색이 변색될 수 있다.
제1 플랜지(110)의 외관이 변색되면 미관상 좋지 않은 문제가 발생하게 된다. 따라서, 제1 플랜지(110)의 외관이 변색되는 것을 방지하기 위하여 제1 플랜지(110)의 제작 시 열 안정제를 첨부하여 제작하는 것이 바람직하다.
열 안정제로는 예를 들어, 아민계, 유기주석계, 카르복실산 금속염계, 납계, 에폭시계, 및 유기아인산염계 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 플랜지(120)는 냉매파이프(100)에 형성된 주입홀을 통하여 냉매파이프(100)의 내부로 냉매를 주입하기 위한 충전밸브(미도시)를 연결하기 위한 구성이다.
이러한 제2 플랜지(120)는 냉매 주입홀(103)과 연통되는 냉매 이동공간(121a)이 마련된 몸체부(121), 및 몸체부(121)의 하단부에 형성되되 몸체부(121)의 하단부로부터 양측으로 연장 형성되며, 몸체부(121)를 냉매파이프(100)와 접합시키기 위해 냉매파이프(100)의 상부에 안착되는 안착부(122)를 포함할 수 있다.
이때, 안착부(122)의 하부는 안착부(122)가 냉매파이프(100)의 외주면에 밀착되게 배치될 수 있도록 라운드 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
안착부(122)의 하부가 라운드 구조를 형성됨에 따라, 원형으로 형성된 냉매파이프(100)의 상부에 안착부(122)의 하부가 밀착되면서 안착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 플랜지(110)와 동일하게 제2 플랜지(120)는 열 안정제가 첨부되어 제작될 수 있다. 제2 플랜지(120)에 열 안정제가 첨부되어 제작된 특징은 제1 플랜지(110)에 열 안정제와 첨부된 특징과 동일하여 상세한 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 배관 시스템은 냉매파이프(100)의 상부에 제2 플랜지(120)를 장착 시, 냉매파이프(100)에 형성된 냉매 주입홀(103)의 위치와 몸체부(121)에 형성된 냉매 이동공간(121a)의 위치를 용이하게 일치시키기 위한 위치결정수단(130)을 더 포함할 수 있다.
위치결정수단(130)은 냉매파이프(100)의 외주면으로부터 안착부(122)를 향해 돌출 형성된 적어도 하나의 위치결정돌기(131) 및 안착부(122)에 형성되어 위치결정돌기(131)이 결합되는 적어도 하나의 위치결정홈(132)을 포함할 수 있다. 물론 위치결정돌기(131)가 안착부(122)에 형성되고 위치결정홈(132)이 냉매파이프(100)에 형성될 수도 있을 것이다.
따라서, 냉매파이프(100)의 상부에 위치결정수단(130)을 통해 제2 플랜지(120)의 안착부(122)를 용이하게 안착시킨 다음, 제2 플랜지(120)의 외부로부터 레이저 빔을 조사하면, 레이저 빔 에너지가 레이저 투과성 플라스틱 재질로 형성된 제2 플랜지(120)를 투과하게 된다.
이때, 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 형성된 냉매파이프(100)로 흡수되어 레이저 빔 에너지가 흡수층에서의 분자들을 활성화시키고, 활성화된 분자들의 운동 에너지에 의해서 발생한 열이 제2 플랜지(120)를 용융시킴으로써, 결국 냉매파이프(100)의 상부에 제2 플랜지(120)와 열적으로 접합된다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프의 다른 예로 단층관 구조의 냉매파이프가 적용된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프의 다른 예로, 앞서 상술한 다층관 구조의 냉매파이프(100) 대신 단층관 구조의 냉매파이프(200)가 적용될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 배관 시스템에 소음기가 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 배관 시스템의 진동소음을 저감시키기 위한 소음기(140)가 냉매파이프(100)에 구비될 수 있다.
이때, 소음기(140)는 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며, 소음기(140)는 냉매파이프(100)에 결합된 상태에서 레이저 융착을 통해 접합될 수 있다.
여기서, 냉매파이프(100)와 소음기(140) 간의 레이저 융착 과정은 상술한 냉매파이프(100)와 각각의 플랜지(110,120)를 레이저 융착하는 과정과 동일하여 상세한 설명은 상략한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템은 냉매파이프 및 각각의 플랜지를 플라스틱 재질로 제작함으로써, 경량화는 물론 주행 및 엔진 진동을 자체적으로 절연할 수 있다.
또한, 플라스틱 재질의 냉매파이프와 각각의 플랜지 간을 레이저 에너지에 의한 열을 이용하는 레이저 융착법으로 상호 접합함으로써, 냉매파이프와 각각의 플랜지가 어떠한 손상(변형, 단차, 타공 등이 발생하는 것)없이 서로 강건하게 결합될 수 있다.
또한, 레이저 융착법에 의하여 어떠한 손상없이 냉매파이프와 각각의 플랜지가 상호 접합됨에 따라, 냉매파이프의 전체 길이에 대한 직경이 동일한 직경으로 유지되어 냉매 유체의 압력손실을 최소화시킬 수 있다.
또한, 냉매파이프를 외층 및 내층을 포함하는 다층배관 구조로 제작함으로써, 냉매파이프의 내부로 흐르는 냉매가 외부로 투과되는 것을 방지하고, 냉매파이프가 외부에서 받는 외적 요인에 대한 강성 및 전기적 절연성을 향상시킬 수 있는다.
또한, 제1 플랜지의 내부에 칩 저장용 홈부가 형성됨에 따라, 칩이 제1 플랜지 상에 존재하여 냉매와 섞이는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제2 플랜지의 안착부를 이용하여 냉매파이프에 안착시킨 상태로 접합시킴에 따라, 냉매파이프의 상부에 제2 플랜지를 간결하게 장착시킬 수 있다.
이상으로 본 발명에 관하여 실시예를 들어 설명하였지만 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서는 얼마든지 수정 및 변형 실시가 가능하다.
100: 냉매파이프 101: 외층
102: 내층 103: 냉매 주입홀
110: 제1 플랜지 111: 몸체부
112: 제1 연결파이프 112a: 결합홀
112b: 위치결정턱 113: 제2 연결파이프
114: 칩 저장용 홈부 115: 거치단
115a: 장착홀 116: 금속 부재
120: 제2 플랜지 121: 몸체부
121a: 냉매 이동공간 122: 안착부
130: 위치결정수단 131: 위치결정돌기
132: 위치결정홈 140: 소음기

Claims (11)

  1. 에어컨 배관 시스템에 있어서,
    플라스틱 재질로 형성되되 외층과 내층을 포함하는 다층배관 구조로 형성되며, 에어컨 시스템을 구성하는 부품들 사이의 유체 흐름을 제공하는 냉매파이프;
    상기 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 냉매파이프와 상기 에어컨 시스템을 구성하는 부품들 간의 연결을 제공하는 적어도 하나의 제1 플랜지, 및
    상기 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 냉매파이프의 내부로 냉매를 주입하기 위한 충전밸브가 연결되는 적어도 하나의 제2 플랜지를 포함하고,
    상기 제1 플랜지는 상기 냉매파이프의 일측단부가 결합된 상태에서 레이저 융착에 의해 접합되고, 상기 제2 프랜지의 하부가 상기 냉매파이프의 외주면 상부에 밀착되게 안착된 상태에서 레이저 융착에 의해 접합되며,
    상기 제1 플랜지는, 중공형상의 몸체부; 상기 몸체부의 일측부에서 축방향으로 연장 형성되며, 상기 냉매파이프의 일측단부가 결합되는 결합홀이 마련되며 상기 결합홀에 결합된 상기 냉매파이프의 위치를 결정하는 위치결정턱이 마련된 제1 연결파이프; 및 상기 제1 연결파이프의 내측과 상기 위치결정턱의 외측 사이에 형성되며 상기 냉매파이프와 상기 제1 플랜지 간의 레이저 융착 시 발생하는 칩이 모이도록 하는 칩 저장용 홈부;를 포함하는, 에어컨 배관 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉매파이프는 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 제1 플랜지는 레이저 투과성 플라스틱 재질로 형성되며,
    상기 냉매파이프의 일측단부가 제1 플랜지에 내에 결합된 상태에서, 상기 제1 플랜지의 외부로부터 투과 조사되는 레이저 에너지가 상기 냉매파이프로 흡수되어, 상기 냉매파이프와 상기 제1 플랜지 간의 레이저 융착에 의한 접합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어컨 배관 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉매파이프는 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 제2 플랜지는 레이저 투과성 플라스틱 재질로 형성되며,
    상기 냉매파이프의 상부에 제2 플랜지가 안착된 상태에서, 상기 제2 플랜지의 외부로부터 투과 조사되는 레이저 에너지가 상기 냉매파이프로 흡수되어, 상기 냉매파이프와 상기 제2 플랜지 간의 레이저 융착에 의한 접합이 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어컨 배관 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉매파이프의 외층은 폴리아미드 6(Polyamide6, PA6) 재질로 형성되고, 상기 냉매파이프의 내층은 폴리아미드 612(Polyamide612, PA612) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어컨 배관 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 플랜지는
    상기 몸체부의 타측부에서 축방향으로 연장 형성되며, 상기 에어컨 시스템의 부품과 체결되는 제2 연결파이프; 및
    상기 몸체부의 외주면에 일체로 형성되며, 상기 제1 플랜지를 차체에 고정시키기 위하여 장착홀이 마련된 거치단;
    을 포함하고,
    상기 냉매파이프가 상기 결합홀에 결합된 후 상기 제1 연결파이프의 외부로부터 투과 조사되는 레이저 에너지가 상기 냉매파이프로 흡수되어 상기 냉매파이프가 상기 제1 연결파이프에 레이저 융착되어 서로가 접합되는 것을 특징으로 하는 에어컨 배관 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 장착홀 내에는 중공의 금속 부재가 강제 압입된 것을 특징으로 하는 에어컨 배관 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1플랜지가 변색되는 것을 방지하기 위하여, 상기 제1플랜지에는 열 안정제가 첨가되는 에어컨 배관 시스템,
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 플랜지는,
    상기 냉매파이프에 형성된 냉매 주입홀로 상기 냉매를 주입하기 위한 상기 충전 밸브가 연결되고, 상기 냉매 주입홀과 연통되는 냉매 이동공간이 마련된 몸체부; 및
    상기 몸체부의 하단부에 형성되되 상기 몸체부의 하단부로부터 양측으로 연장 형성되며, 상기 냉매파이프의 상부에 안착되는 안착부;를 포함하고,
    상기 안착부가 상기 냉매파이프의 상부에 안착된 후, 상기 안착부의 외부로부터 투과 조사되는 레이저 에너지가 상기 냉매파이프로 흡수되어 상기 안착부가 상기 냉매파이프의 상부에 레이저 융착되어 서로가 접합되는 것을 특징으로 하는 에어컨 배관 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 안착부의 하부는 상기 냉매파이프의 외주면에 밀착시킬 수 있도록 라운드 구조로 형성되는 에어컨 배관 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 냉매파이프의 상부에 상기 안착부를 장착 시, 상기 냉매 주입홀의 위치와 상기 냉매 이동공간의 위치를 용이하게 일치시키기 위한 위치결정수단을 더 포함하고,
    상기 위치결정수단은,
    상기 냉매 파이프의 외주면으로부터 상기 안착부 방향을 향해 돌출 형성된 적어도 하나의 위치결정돌기 및
    상기 안착부에 오목하게 형성되어 상기 위치결정돌기가 결합되는 적어도 하나의 위치결정홈을 포함하는 에어컨 배관 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 냉매파이프에는 냉매파이프의 내부로 흐르는 냉매에 의한 진동소음을 저감시키기 위한 소음기가 장착되고,
    상기 소음기는 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 소음기는 상기 냉매파이프에 결합된 상태에서 레이저 융착을 통해 접합되는 에어컨 배관 시스템.
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