KR20240039317A - 차량 에어컨 냉매배관 - Google Patents

차량 에어컨 냉매배관 Download PDF

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한규익
김시형
맹찬주
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Abstract

본 발명은 플라스틱 재질의 냉매튜브와 플라스틱 재질의 플랜지가 레이저 융착되어 형성되는 차량 에어컨 냉매배관에 있어서 : 플랜지는, 축방향을 따라 제1냉매통로가 형성되는 중앙 몸체부와, 상기 중앙 몸체부의 일측에서 축방향으로 연장되며 내부에 상기 제1냉매통로와 연통되는 제2냉매통로가 형성되며 상기 냉매튜브가 내부에 삽입되어 결합되기 위한 냉매튜브 결합부를 포함하며, 상기 냉매튜브는 레이저 흡수성 플라스틱 재질이며, 상기 냉매튜브 결합부는 레이저 투과성 플라스틱 재질이며, 상기 냉매튜브와 상기 냉매튜브 결합부 간의 결합은, 상기 냉매튜브의 일단부가 상기 냉매튜브 결합부 내에 삽입된 상태에서 상기 냉매튜브 결합부의 외부로부터 투과 조사되는 레이저 에너지가 상기 냉매튜브로 흡수되어 상기 냉매튜브와 상기 냉매튜브 결합부 간의 레이저 융착에 따른 접합이 이루어지며, 상기 냉매튜브 결합부의 내경은 상기 냉매튜브의 외경보다 0.1~0.2mm 작으며 상기 냉매튜브 결합부의 내경은 (-) 공차만 적용되어 상기 냉매튜브가 상기 냉매튜브 결합부 내에 압입되면서 삽입된 후 레이저 융착에 의하여 접합되며, 상기 냉매튜브 결합부는, 상기 냉매튜브가 삽입되면 상기 삽입된 냉매튜브의 외주면에 밀착되는 밀착용 직관부와, 상기 밀착용 직관부의 단부 내주면에서 축방향 외측을 향하면서 점차적으로 직경이 확대되는 안내용 경사 내주면이 형성되는 안내용 경사 단부를 포함하며, 상기 밀착용 직관부의 축방향 길이는 최소 8mm이며, 상기 안내용 경사 단부의 축방향 길이는 2~4mm이며, 상기 안내용 경사 내주면의 축방향 외측의 직경(D2)은 상기 밀착용 직관부의 내경(D1)보다 최소 0.3mm 크게 형성되며, 상기 냉매튜브 결합부의 두께는 3mm 이하이며 레이저 투과율이 20% 이상인 것을 특징으로 한다.

Description

차량 에어컨 냉매배관{REFRIGERANT PIPING OF AIR CONDITIONER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량 에어컨 냉매배관에 관한 것으로, 구체적으로는 플라스틱 재질의 냉매튜브와 플라스틱 재질의 플랜지가 레이저 융착에 의하여 접합되면서 냉매용 배관을 형성하는 차량 에어컨 냉매배관에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 에어컨 작동을 위한 냉동사이클은 압축기，응축기，팽창밸브 및 증발기 등을 냉매가 순환하여 이루어진다.
이를 위하여, 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기 등은 차량 에어컨 냉매배관을 구성하는 냉매튜브와 플랜지 등에 의하여 순차적으로 연결되어 하나의 냉매 순환회로를 형성한다.
종래의 차량 에어컨 냉매배관을 구성하는 냉매튜브와 플랜지는 알루미늄과 같은 금속 재질을 이용하여 제작되는 것이 일반적이다.
한편 차량의 경량화를 위하여 차량 에어컨 냉매배관의 냉매튜브와 플랜지를 플라스틱 소재로 제작하고, 냉매튜브와 플랜지 등을 레이저 융착법으로 연결하기 위한 기술이 한창 개발중이다.
종래 기술의 일예로서 대한민국 공개특허 제10-2021-0125669호 "에어컨 배관 시스템" (2021.10.19. 공개) 등이 제시되어 있으며, 상기 종래 기술은 본 명세서에 일체화된 것으로 본다.
종래 기술에는 플라스틱 소재의 플랜지와 플라스틱 소재의 냉매튜브가 레이저 융착되는 것에 대하여 제시되어 있다.
그러나 종래 기술에는 플라스틱 소재의 플랜지와 플라스틱 소재의 냉매튜브를 접합하기 위한 구체적 기술에 대하여는 아무런 언급이 없다.
대한민국 공개특허 제10-2021-0125669호 "에어컨 배관 시스템" (2021.10.19. 공개)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 플라스틱 재질의 냉매튜브와 플라스틱 재질의 플랜지가 레이저 융착되어 형성되는 차량 에어컨 냉매배관에 있어서, 플라스틱 재질의 냉매튜브와 플라스틱 재질의 플랜지를 레이저 융착하기 위한 구체적 기술을 제시하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 차량 에어컨 냉매배관에 있어서, 냉매튜브 ; 축방향을 따라 제1냉매통로가 형성되는 중앙 몸체부와, 상기 중앙 몸체부의 일측에서 축방향으로 연장되며 내부에 상기 제1냉매통로와 연통되는 제2냉매통로가 형성되며 상기 냉매튜브가 내부에 삽입되어 결합되기 위한 냉매튜브 결합부를 포함하는 플랜지 ; 를 포함하며, 상기 냉매튜브는 레이저 흡수성 플라스틱 재질이며, 상기 냉매튜브 결합부는 레이저 투과성 플라스틱 재질이며, 상기 냉매튜브와 상기 냉매튜브 결합부 간의 결합은, 상기 냉매튜브의 일단부가 상기 냉매튜브 결합부 내에 삽입된 상태에서 상기 냉매튜브 결합부의 외부로부터 투과 조사되는 레이저 에너지가 상기 냉매튜브로 흡수되어 상기 냉매튜브와 상기 냉매튜브 결합부 간의 레이저 융착에 따른 접합이 이루어지며, 상기 냉매튜브 결합부의 내경은 상기 냉매튜브의 외경보다 0.1~0.2mm 작으며 상기 냉매튜브 결합부의 내경은 (-) 공차만 적용되어 상기 냉매튜브가 상기 냉매튜브 결합부 내에 압입되면서 삽입된 후 레이저 융착에 의하여 접합되며, 상기 냉매튜브 결합부는, 상기 냉매튜브가 삽입되면 상기 삽입된 냉매튜브의 외주면에 밀착되는 밀착용 직관부와, 상기 밀착용 직관부의 단부 내주면에서 축방향 외측을 향하면서 점차적으로 직경이 확대되는 안내용 경사 내주면이 형성되는 안내용 경사 단부를 포함하며, 상기 밀착용 직관부의 축방향 길이는 최소 8mm이며, 상기 안내용 경사 단부의 축방향 길이는 2~4mm이며, 상기 안내용 경사 내주면의 축방향 외측의 직경(D2)은 상기 밀착용 직관부의 내경(D1)보다 최소 0.3mm 크게 형성되며, 상기 냉매튜브 결합부의 두께는 3mm 이하이며 레이저 투과율이 20% 이상인 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 본 발명은, 플라스틱 재질의 냉매튜브와 플라스틱 재질의 플랜지를 레이저 융착하기 위한 구체적 기술을 제시함으로써 차량 에어컨 냉매배관에 플라스틱 냉매튜브를 도입하여 차량의 경량화를 달성할 수 있다.
또한 본 발명은 차량 에어컨 냉매배관에 플라스틱 재질의 냉매튜브와 플라스틱 재질의 플랜지를 도입하여 차량 에어컨 냉매배관의 진동 절연 효과를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량 에어컨 냉매배관의 플랜지에 냉매튜브가 삽입된 상태의 단면도,
도 2는 도 1의 분리 단면도,
도 3은 도 2의 분리 사시도,
도 4는 레이저 융착의 모식도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용되는 플라스틱 냉매튜브와 플랜지의 규격,
도 6은 냉매튜브와 냉매튜브 결합부가 레이저 융착되는 상태를 표현한 단면도,
도 7은 두께에 따른 레이저 투과율 시험 결과.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량 에어컨 냉매배관의 플랜지에 냉매튜브가 삽입된 상태의 단면도이며, 도 2는 도 1의 분리 단면도이며, 도 3은 도 2의 분리 사시도이며, 도 4는 레이저 융착의 모식도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용되는 플라스틱 냉매튜브와 플랜지의 규격이며, 도 6은 냉매튜브와 냉매튜브 결합부가 레이저 융착되는 상태를 표현한 단면도이며, 도 7은 두께에 따른 레이저 투과율 시험 결과이다.
본 차량 에어컨 냉매배관은 플랜지(100)와 냉매튜브(200)를 포함한다.
플랜지(100)는 중앙 몸체부(110)와 냉매튜브 결합부(120)와 장치 결합부(130)를 포함한다.
중앙 몸체부(110)는 축방향을 따라 제1냉매통로(111)가 형성된다.
아울러 중앙 몸체부(110)에는 볼트 등의 장착을 위한 볼트 장착홀(112)이 형성된다.
냉매튜브 결합부(120)는 중앙 몸체부(110)의 일측에서 축방향으로 연장되며 내부에 제2냉매통로(121)가 형성된다.
제2냉매통로(121)는 제1냉매통로(111)와 연통된다.
냉매튜브 결합부(120)는 플라스틱 재질의 냉매튜브(200)가 삽입되어 레이저 융착에 의하여 냉매튜브(200)와 결합되기 위한 부위이다.
냉매튜브 결합부(120)는, 냉매튜브(200)가 삽입되면 삽입된 냉매튜브(200)의 외주면에 밀착되는 밀착용 직관부(122)와, 밀착용 직관부(122)의 단부 내주면에서 축방향 외측을 향하면서 점차적으로 직경이 확대되는 안내용 경사 내주면(123a)이 형성되는 안내용 경사 단부(123)로 이루어진다.
안내용 경사 단부(123)는 냉매튜브(200)의 삽입을 안내하기 위한 부위이다.
장치 결합부(130)는 중앙 몸체부(110)의 타측에서 축방향으로 연장되며 내부에 제3냉매통로(131)가 형성된다.
제3냉매통로(131)는 제1냉매통로(111)와 연통된다.
장치 결합부(130)는 차량 에어컨 시스템의 주요 장치(압축기, 응축기 등)와 결합되는 부분이다.
본 실시예는 중앙 몸체부(110)의 타측에 장치 결합부(130)가 형성되는 구조를 제시하고 있지만, 실시예에 따라서는 중앙 몸체부(110)의 양측에 냉매튜브 결합부(120)가 형성될 수도 있다.
이와 같은 플랜지(100)의 냉매튜브 결합부(120)에 냉매튜브(200)가 삽입되어 레이저 융착에 의하여 접합된다.
본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 4는 레이저 융착의 모식도이며, 레이저 융착을 위하여 냉매튜브(200)는 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 구성되며, 냉매튜브 결합부(120)(혹은 플랜지(100))는 레이저 투과성 플라스틱 재질로 구성된다.
즉 냉매튜브(200)가 레이저 흡수층이며, 냉매튜브 결합부(120)가 레이저 투과층이 된다.
구체적으로 냉매튜브(200)와 냉매튜브 결합부(120) 간의 결합은, 냉매튜브(200)의 일단부가 냉매튜브 결합부(120) 내에 삽입된 상태에서 냉매튜브 결합부(120)의 외부로부터 투과 조사되는 레이저 에너지가 냉매튜브(200)로 흡수되어 냉매튜브(200)와 냉매튜브 결합부(120) 간의 레이저 융착에 따른 접합이 이루어진다.
또한 레이저 융착을 위하여는 투과층과 흡수층이 1:1로 맞닿는 구조를 가져야 한다.
이를 위하여 냉매튜브 결합부(120)의 내경은 냉매튜브(200)의 외경보다 0.1~0.2mm 작으면서 냉매튜브 결합부(120)의 내경은 (-) 공차만 적용되도록 하고(도 5 참조), 냉매튜브(200)가 냉매튜브 결합부(120) 내에 압입된 후 레이어 융착에 의하여 접합된다.
이때 냉매튜브(200)와 밀착되는 밀착용 직관부(122)의 축방향 길이는 최소 8mm이며, 안내용 경사 단부(123)의 축방향 길이는 2~4mm인 것이 바람직하다.
이는 냉매튜브(200)와 냉매튜브 결합부(120)의 레이저 융착을 위한 레이저 빔의 크기는 대략 2~2.5mm 이며, 이와 같은 크기의 레이저 빔이 조사되면 냉매튜브(200)에서 약 5~6mm 정도의 영역이 냉매튜브 결합부(120)와 실제로 융착되며, 실제로 융착된 부위의 양측에 1mm씩의 여유 공간을 확보하기 위하여 밀착용 직관부(122)의 축방향 길이를 최소 8mm로 선정하였다(도 6 참조).
안내용 경사 내주면(123a)의 축방향 외측의 직경(D2)은 밀착용 직관부(122)의 내경(D1)보다 최소 0.3mm 크게 형성되어야 한다.
상기와 같은 안내용 경사 내주면(123a)의 축방향 외측의 직경(D2)은, 냉매튜브(200)의 압출 공차 중에서 (+) 외경 공차를 감안하여 설계한 것이다(도 5 참조).
냉매튜브 결합부(120)의 두께(t)는 3mm 이하이며 레이저 투과율이 20% 이상이어야 한다.(도 7 참조).
도 7에 도시된 바와 같이 냉매튜브 결합부(120)의 두께가 증가하면 레이저 투과율은 급격히 낮아지며, 냉매튜브 결합부(120)의 두께(t)가 3mm 이하일 때 레이저 투과율 20% 이상을 달성할 수 있으며, 이 경우에만 레이저 융착이 가능하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 플랜지
110 : 중앙 몸체부 111 : 제1냉매통로
112 : 볼트 장착홀
120 : 냉매튜브 결합부 121 : 제2냉매통로
122 : 밀착용 직관부 123 : 안내용 경사 단부
123a : 안내용 경사 내주면
130 : 장치 결합부 131 : 제3냉매통로
200 : 냉매튜브

Claims (1)

  1. 냉매튜브 ; 축방향을 따라 제1냉매통로가 형성되는 중앙 몸체부와, 상기 중앙 몸체부의 일측에서 축방향으로 연장되며 내부에 상기 제1냉매통로와 연통되는 제2냉매통로가 형성되며 상기 냉매튜브가 내부에 삽입되어 결합되기 위한 냉매튜브 결합부를 포함하는 플랜지 ; 를 포함하며,
    상기 냉매튜브는 레이저 흡수성 플라스틱 재질이며, 상기 냉매튜브 결합부는 레이저 투과성 플라스틱 재질이며,
    상기 냉매튜브와 상기 냉매튜브 결합부 간의 결합은, 상기 냉매튜브의 일단부가 상기 냉매튜브 결합부 내에 삽입된 상태에서 상기 냉매튜브 결합부의 외부로부터 투과 조사되는 레이저 에너지가 상기 냉매튜브로 흡수되어 상기 냉매튜브와 상기 냉매튜브 결합부 간의 레이저 융착에 따른 접합이 이루어지며,
    상기 냉매튜브 결합부의 내경은 상기 냉매튜브의 외경보다 0.1~0.2mm 작으며 상기 냉매튜브 결합부의 내경은 (-) 공차만 적용되어 상기 냉매튜브가 상기 냉매튜브 결합부 내에 압입되면서 삽입된 후 레이저 융착에 의하여 접합되며,
    상기 냉매튜브 결합부는, 상기 냉매튜브가 삽입되면 상기 삽입된 냉매튜브의 외주면에 밀착되는 밀착용 직관부와, 상기 밀착용 직관부의 단부 내주면에서 축방향 외측을 향하면서 점차적으로 직경이 확대되는 안내용 경사 내주면이 형성되는 안내용 경사 단부를 포함하며,
    상기 밀착용 직관부의 축방향 길이는 최소 8mm이며, 상기 안내용 경사 단부의 축방향 길이는 2~4mm이며,
    상기 안내용 경사 내주면의 축방향 외측의 직경(D2)은 상기 밀착용 직관부의 내경(D1)보다 최소 0.3mm 크게 형성되며,
    상기 냉매튜브 결합부의 두께는 3mm 이하이며 레이저 투과율이 20% 이상인 것을 특징으로 하는 차량 에어컨 냉매배관.
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