KR20240055995A - 일체형 커넥터 및 이를 포함한 열교환기 - Google Patents

일체형 커넥터 및 이를 포함한 열교환기 Download PDF

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KR20240055995A
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신승학
김운식
노대성
조현우
서민원
신성홍
이종두
조정현
허욱
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한온시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 하나의 관을 가압하여 커넥터 본체가 형성되고, 커넥터 본체의 내부에 캡이 압입되어 커넥터 본체의 내부가 캡에 의해 막혀있는 형태로 일체형 커넥터가 형성되어, 헤더탱크와 기액분리기를 연결하면서 견고하게 결합되도록 하는 커넥터를 제조하기 위한 부품 수가 줄어들고 제조가 용이하며, 일체형 커넥터가 열교환기의 헤더탱크 및 기액분리기와 접합되는 부분에서 브레이징 불량을 줄일 수 있는 일체형 커넥터 및 이를 포함한 열교환기에 관한 것이다.

Description

일체형 커넥터 및 이를 포함한 열교환기 {All­in­one connector and heat exchanger having the same}
본 발명은 콘덴서 등의 열교환기에서 헤더탱크와 기액분리기를 연결하여 고정하는 커넥터 및 이를 포함한 열교환기에 관한 것이다.
열교환기는 온도차가 있는 두 환경 사이에서 한쪽의 열을 흡수하여 다른 쪽으로 열을 방출시키는 장치로서, 이 중 콘덴서는 냉매를 공기나 냉각수 등과 열교환시켜 냉각시키는 열교환기이다.
도 1은 종래의 콘덴서를 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이 종래의 콘덴서는 서로 이격되어 배치되며 내부에 냉매가 유동되는 제1헤더탱크(11) 및 제2헤더탱크(12), 제1헤더탱크(11)와 제2헤더탱크(12)에 양단이 연결되어 연통되는 복수의 튜브 및 핀을 포함하는 코어부(10C), 제1헤더탱크(11)와 이격 배치되며 제1헤더탱크(11)에 이송 커넥터(70) 및 블라인드 커넥터(80)로 결합된 기액분리기(60)를 포함하여 이루어질 수 있다. 그리고 이송 커넥터(70)는 제1헤더탱크(11)와 기액분리기(60)를 연결하며 열교환매체가 연통되도록 하는 역할을 한다. 또한, 블라인드 커넥터(80)는 제1헤더탱크(11)와 기액분리기(60)를 연결하여 고정하기 위한 목적으로 사용되며, 블라인드 커넥터(80)는 이송 커넥터(70)와 유사한 형태이되 내부가 막혀있는 형태로 형성되어, 블라인드 커넥터의 일측이 헤더탱크에 접합되고 타측이 기액분리기에 접합된다. 도 2는 이송 커넥터(70)를 나타낸 단면도이고, 도 3은 블라인드 커넥터(80)를 나타낸 단면도이다. 도시된 바와 같이 이송 커넥터(70)는 냉간 단조 등으로 연결 블록(71)을 성형한 후 외면에 클래드층이 형성된 클래드 파이프(72)를 연결 블록(71)에 삽입하여 제조한다. 반면, 블라인드 커넥터(80)는 금속 블록을 냉간 단조 등을 통해 연결부(81)와 파이프부(82, 83)를 일체의 형상으로 가공하여 내부가 막혀 있는 형태로 성형한 후 브레이징을 위해 파이프부(82, 83)의 외측에 클래드링을 삽입하여 만든다.
이에 따라 종래에는 제조해야하는 커넥터의 부품수가 증가하여 복잡해지고 제조가 어려우며, 블라인드 커넥터가 헤더탱크 및 기액분리기와 브레이징되는 부분에서 접합 불량이 발생하는 문제점이 있다.
KR 10-2022-0113273 A (2022.08.12)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열교환기 중 콘덴서와 같이 헤더탱크와 기액분리기를 연결하면서 견고하게 결합되도록 하는 커넥터를 제조하기 위한 부품 수를 줄이고 제조가 용이한 일체형 커넥터 및 이를 포함한 열교환기를 제공하는 것이다.
또한, 일체형 커넥터가 헤더탱크 및 기액분리기와 접합되는 부분에서의 브레이징 불량을 줄일 수 있는 일체형 커넥터 및 이를 포함한 열교환기를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일체형 커넥터는, 관 형태로 형성된 제1파이프부 및 제2파이프부; 및 상기 제1파이프부 및 제2파이프부 사이에 위치하고 상기 제1파이프부 및 제2파이프부의 대향되는 단부에서 각각 외측으로 관이 중첩되어 겹쳐진 형태로 형성된 제1플랜지부 및 제2플랜지부; 를 포함하고, 상기 제1파이프부, 제2파이프부, 제1플랜지부 및 제2플랜지부가 일체로 형성되어 내부가 연통된 커넥터 본체, 및 상기 커넥터 본체의 내부에 삽입되어 결합되며 상기 커넥터 본체의 연통된 내부를 막아 연결을 차단하는 캡, 을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 커넥터 본체는, 상기 제1파이프부와 제1플랜지부, 제2파이프부와 제2플랜지부를 각각 연결하는 제1절곡부; 상기 제1플랜지부의 겹쳐진 반경방향 바깥쪽 부분, 제2플랜지부의 겹쳐진 반경방향 바깥쪽 부분을 연결하는 제2절곡부; 및
상기 제1플랜지부와 제2플랜지부를 연결하는 연결부; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 캡은 적어도 일부가 제1플랜지부 또는 제2플랜지부와 길이방향으로 중첩되는 위치에 배치될 수 있다.
또한, 상기 캡은, 상기 커넥터 본체의 내부를 막아 차단하는 차단부; 및 상기 커넥터 본체의 내부에 삽입되는 방향으로 상기 차단부에서 연장 형성되며, 상기 커넥터 본체에 접촉되어 결합된 접촉부; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 캡은 상기 차단부와 접촉부를 완만하게 연결하는 곡면 형태의 라운드부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 커넥터 본체의 연결부 내측은 제1파이프부의 내주면 또는 제2파이프부의 내주면보다 내측으로 돌출된 돌출부가 형성되고, 상기 캡은 상기 돌출부에 걸려 접촉될 수 있다.
또한, 상기 커넥터 본체의 연결부의 중앙선을 기준으로 상기 캡의 차단부의 적어도 일부가 길이방향 일측에 배치되고 상기 캡의 접촉부는 커넥터 본체의 길이방향 타측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 커넥터 본체의 연결부의 중앙선을 기준으로 상기 캡의 차단부는 길이방향 일측에 배치되고 상기 캡의 접촉부는 커넥터 본체의 길이방향 타측에 배치될 수 있다.
또한, 상기 연결부의 중앙선을 기준으로 상기 캡의 차단부가 길이방향 일측에 배치된 두께는 0.3mm 내지 0.4mm 일 수 있다.
또한, 상기 캡은, 상기 커넥터 본체의 내부를 막아 차단하는 차단부; 상기 커넥터 본체의 내부에 삽입되는 방향으로 상기 차단부에서 연장 형성되며, 상기 커넥터 본체에 접촉되어 결합된 접촉부; 및 상기 차단부와 접촉부를 완만하게 연결하는 곡면 형태의 라운드부; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 캡은 접촉부의 외측면에 돌기 또는 홈이 형성되거나 접촉부의 외측면이 주름진 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 캡은 외면에 클래드층이 형성될 수 있다.
또한, 상기 커넥터 본체는 외면에 클래드층이 형성될 수 있다.
또한, 상기 커넥터 본체는 하나의 관을 압착하여 절곡되어 중첩된 형태로 제1플랜지부 및 제2플랜지부를 형성하는 포밍 가공을 통해 제1파이프부, 제2파이프부, 제1플랜지부 및 제2플랜지부가 하나로 연결된 형태의 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 커넥터 본체는 제1파이프부와 제2파이프부는 서로 외경이 다르게 형성될 수 있다.
또한, 상기 커넥터 본체의 제1파이프부와 제2파이프부 중 외경이 상대적으로 큰 쪽에 캡이 삽입되어, 상기 캡의 접촉부는 상대적으로 외경이 큰 쪽을 향하고 캡의 차단부는 외경이 작은 쪽을 향하게 배치될 수 있다.
그리고 본 발명의 일체형 커넥터를 포함한 열교환기는, 열교환매체가 저장 및 유동되는 하나 이상의 헤더탱크; 상기 헤더탱크에 연결되어 열교환매체가 유동되며 열교환되는 코어부; 상기 헤더탱크에 인접하여 이격 배치된 기액분리기; 및 상기 헤더탱크에 일측이 결합되고 타측이 기액분리기에 결합되는 상기 일체형 커넥터; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 일체형 커넥터는 제1파이프부가 헤더탱크의 구멍에 삽입되고 제1플랜지부가 헤더탱크의 외면에 면 접촉되어 결합되며, 상기 제2파이프부가 기액분리기의 구멍에 삽입되고 제2플랜지부가 기액분리기의 외면에 면 접촉되어 결합될 수 있다.
또한, 본 발명의 일체형 커넥터를 제조하는 일체형 커넥터 제조방법은, 성형 대상물인 관의 길이방향 중앙부를 고정한 상태에서 상기 관의 길이방향 양측에서 관을 가압하여, 상기 관의 길이방향 중앙부를 중심으로 일측에 관이 외측으로 중첩되어 겹쳐진 형태로 제1플랜지부 및 타측에 관이 외측으로 중첩되어 겹쳐진 형태로 제2플랜지부를 일체로 형성하며, 길이방향으로 제1플랜지부의 바깥쪽에 일체로 제1파이프부가 연장 형성되어 있고 제2플랜지부의 바깥쪽에 일체로 제2파이프부가 연장 형성되어 있는 커넥터 본체 형성단계; 및 상기 커넥터 본체의 내측에 캡을 압입하여, 상기 캡에 의해 커넥터 본체의 내부가 막혀 연결이 차단되도록 하는 캡 결합단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 캡 결합단계에서는, 상기 커넥터 본체에 캡이 삽입되는 반대측에 커넥터 본체의 내부로 스토퍼를 삽입하고, 캡을 커넥터 본체에 삽입하여 결합할 수 있다.
또한, 상기 커넥터 본체 형성단계를 통해 제조된 커넥터 본체는 제1파이프부와 제2파이프부의 외경이 서로 다르게 형성되고, 상기 캡 결합단계에서는 제1파이프부와 제2파이프부중 상대적으로 외경이 작은 쪽에 상기 스토퍼가 삽입되며 상대적으로 외경이 큰 쪽을 통해 캡이 삽입될 수 있다.
또한, 본 발명의 일체형 커넥터를 제조하는 일체형 커넥터 제조방법은, 성형 대상물인 관의 내측에 캡을 압입하여, 상기 캡에 의해 관의 내부가 막혀 연결이 차단되도록 하는 캡 조립단계; 및 상기 관의 내부에 캡이 압입된 상태에서 성형 대상물인 관의 길이방향 중앙부를 고정한 후 상기 관의 길이방향 양측에서 관을 가압하여, 상기 관의 길이방향 중앙부를 중심으로 일측에 관이 외측으로 중첩되어 겹쳐진 형태로 제1플랜지부 및 타측에 관이 외측으로 중첩되어 겹쳐진 형태로 제2플랜지부를 일체로 형성하며, 길이방향으로 제1플랜지부의 바깥쪽에 일체로 제1파이프부가 연장 형성되어 있고 제2플랜지부의 바깥쪽에 일체로 제2파이프부가 연장 형성되어 있는 커넥터 본체 형성단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일체형 커넥터 및 이를 포함한 열교환기는, 헤더탱크와 기액분리기를 연결하면서 견고하게 결합되도록 하는 커넥터를 제조하기 위한 부품 수가 줄어들고 제조가 용이한 장점이 있다.
또한, 일체형 커넥터가 헤더탱크 및 기액분리기와 접합되는 부분에서의 브레이징 불량을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 콘덴서를 나타낸 사시도이다.
도 2 및 도 3은 종래의 콘덴서에서 이송 커넥터 및 블라인드 커넥터를 나타낸 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 커넥터를 나타낸 사진 및 일체형 커넥터를 각각 다른 각도에서 자른 단면도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 일체형 커넥터의 캡의 일실시예를 나타낸 정면 단면도 및 측면 단면도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 따른 일체형 커넥터의 캡의 다른 실시예를 나타낸 측면도이다.
도 10 및 도 10a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형 커넥터를 나타낸 정면 단면도 및 조립되기 전의 사진이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 커넥터를 포함한 열교환기를 나타낸 정면도이다.
도 12는 도 11의 일체형 커넥터 부분을 나타낸 평면 단면도이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 커넥터 제조방법의 제1실시예를 나타낸 정면 단면도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 커넥터 제조방법의 제2실시예를 나타낸 정면 단면도이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일체형 커넥터 및 이를 포함한 열교환기를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
<일체형 커넥터 실시예>
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 커넥터를 나타낸 사진 및 일체형 커넥터를 각각 다른 각도에서 자른 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 커넥터는 크게 커넥터 본체(110) 및 캡(120)을 포함할 수 있다.
커넥터 본체(110)는 제1파이프부(1), 제2파이프부(2), 제1플랜지부(3) 및 제2플랜지부(4)를 포함할 수 있으며, 제1절곡부(5a, 5b), 제2절곡부(6a, 6b) 및 연결부(7)를 더 포함할 수 있다.
제1파이프부(1)와 제2파이프부(2)는 내부가 뚫려있는 관 형태로 형성될 수 있으며, 길이방향으로 일측에 제1파이프부(1)가 배치되고 타측에 제2파이프부(2)가 배치될 수 있다. 제1플랜지부(3)와 제2플랜지부(4)는 제1파이프부(1)와 제2파이프부(2)의 사이에 배치되되, 제1플랜지부(3)가 제1파이프부(1)에 인접 배치되고 제2플랜지부(4)가 제2파이프부(2)에 인접하게 배치될 수 있다. 그리고 제1플랜지부(3) 및 제2플랜지부(4)는 제1파이프부(1)와 제2파이프부(2)의 외주면보다 바깥쪽으로 돌출되어 있는 형태로 형성되며, 제1플랜지부(3) 및 제2플랜지부(4)는 각각 관이 중첩되어 겹쳐져 있는 형태로 형성될 수 있다. 또한, 제1플랜지부(3) 및 제2플랜지부(4)도 내부가 뚫려있는 형태로 형성되어, 길이방향 일측인 제1파이프부(1)에서부터 길이방향 타측인 제2파이프부(2)까지 내부가 관통되어 있는 형태로 형성될 수 있다.
여기에서 커넥터 본체(110)는 하나의 관을 길이방향으로 압착하여 길이방향의 가운데 부분이 중첩되어 겹쳐진 형태로 제1플랜지부(3)와 제2플랜지부(4)가 인접하게 일체로 형성될 수 있으며, 제1플랜지부(3)의 일단에서 일측방향으로 제1파이프부(1)가 일체로 연장 형성되고 제2플랜지부(4)의 타단에서 타측방향으로 제2파이프부(2)가 일체로 연장 형성될 수 있다. 이때, 미리 성형하고자 하는 형상으로 제작되어 있는 금형을 이용해 하나의 관을 압착하는 포밍 가공을 통해 원하는 치수 및 형태로 일체형 커넥터를 제작할 수 있다.
보다 상세하게 커넥터 본체(110)는 제1파이프부(1)의 일단에서부터 시작하여 제1파이프부(1)의 타단까지 직선 형태의 관으로 형성되고, 제1파이프부(1)의 타단에서부터 제1파이프(1)의 외주면 바깥쪽을 향해 대략 "M"자 형태로 제1플랜지부(3)와 제2플랜지부(4)가 연장 형성되며, 제2플랜지부(4)의 일단에서부터 일측방향으로 제2파이프부(2)가 직선 형태의 관으로 연장 형성된 형태가 될 수 있다. 즉, 커넥터 본체(110)는 제1파이프부(1), 제1플랜지부(3), 제2플랜지부(4) 및 제2파이프부(2)가 서로 이웃하여 연결되는 부분에서 이음매가 없이 하나로 연결되어 있는 형태가 될 수 있으며, 양단이 개방되고 내부가 서로 연통되어 있는 형태가 될 수 있다. 그리고 커넥터 본체(110)는 제1파이프부(1)의 타단과 제1플랜지부(3)의 일단의 반경방향 안쪽이 절곡된 형태로 연결된 제1절곡부(5a)가 형성될 수 있고, 마찬가지로 제2파이프부(2)의 일단과 제2플랜지부(4)의 타단의 반경방향 안쪽이 절곡된 형태로 연결된 제1절곡부(5b)가 형성될 수 있다. 또한, 제1플랜지부(3)의 두 겹은 각각 반경방향 바깥쪽이 절곡된 형태로 서로 연결된 제2절곡부(6a)가 형성될 수 있으며, 마찬가지로 제2플랜지부(4)의 두 겹도 각각 반경방향 바깥쪽이 절곡된 형태로 서로 연결된 제2절곡부(6b)가 형성될 수 있다. 또한, 제1플랜지부(3)의 타측의 반경방향 안쪽과 제2플랜지부(4)의 일측의 반경방향 안쪽이 절곡된 형태로 서로 연결된 연결부(7)가 형성될 수 있다. 그리하여 제1절곡부(5a, 5b), 제2절곡부(6a, 6b) 및 연결부(7)의 절곡된 형태에 의해 제1플랜지부(3) 및 제2플랜지부(4)의 구조적인 강성이 향상될 수 있다. 또한, 연결부(7)는 제1플랜지부(3)와 제2플랜지부(4) 사이에 직선 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 커넥터 본체(110)는 외면에 클래드층이 형성되어, 브레이징을 통해 콘덴서와 같은 열교환기의 헤더탱크 및 기액분리기와 용이하게 접합될 수 있다.
캡(120)은 커넥터 본체(120)의 내부에 삽입되어 결합되며, 캡(120)은 커넥터 본체(120)의 연통된 내부를 막아 연결을 차단하는 역할을 할 수 있다. 즉, 본 발명의 일체형 커넥터는 커넥터 본체(120)의 내부가 캡(120)에 의해 막혀있도록 형성하여, 일체형 커넥터를 통해 유체가 연통되는 것이 차단될 수 있는 블라인드 커넥터 역할을 할 수 있다. 블라인드 커넥터는 콘덴서와 같은 열교환기에서 헤더탱크와 기액분리기를 연결하여 서로 고정되도록 하는 역할을 하며, 유체는 연통되지 않도록 막혀있는 형태이다. 캡(120)은 커넥터 본체(110)의 제1플랜지부(3)와 제2플랜지부(4)가 위치하는 영역에 배치되어, 제1플랜지부(3) 및 제2플랜지부(4)의 구조적인 강성이 향상될 수 있다. 또한, 캡(120)은 외면에 클래드층이 형성되어, 브레이징을 통해 커넥터 본체(110)의 내측면에 용이하게 접합될 수 있다.
그리하여 본 발명의 일체형 커넥터는 부품의 수가 적고 제조가 용이하며, 일체형 커넥터가 열교환기의 헤더탱크 및 기액분리기와 접합되는 부분에서 브레이징 불량을 줄일 수 있다. 또한, 커넥터 본체만을 이용해 유체가 연통되도록 연결하는 이송 커넥터로 사용할 수도 있으며, 커넥터 본체에 캡을 결합하여 유체는 연통되지 않도록 하는 블라인드 커넥터로 사용할 수 있어, 부품을 공용으로 사용하거나 호환되도록 할 수 있다.
또한, 캡(120)은 차단부(121), 접촉부(122) 및 라운드부(123)를 포함할 수 있으며, 단면이 대략 "U"자인 컵 형태로 형성될 수 있다. 차단부(121)는 커넥터 본체(110)의 내부를 막아 차단하는 역할을 하며, 차단부(121)는 커넥터 본체(110)의 길이방향에 수직으로 교차하는 방향으로 형성될 수 있다. 접촉부(122)는 원통 형태 또는 링 형태로 형성되어 커넥터 본체(110)에 삽입되는 방향인 길이방향과 나란하게 형성될 수 있다. 그리고 라운드부(123)는 차단부(121)와 접촉부(122)를 완만하게 연결하는 외측으로 볼록한 라운드 형태의 곡면으로 형성될 수 있다. 그리하여 캡(120)을 커넥터 본체(110)의 내부에 삽입할 때 차단부(121)쪽을 먼저 삽입하여 라운드부(123)에 의해 삽입이 보다 용이하도록 할 수 있다. 또한, 접촉부(122)는 커넥터 본체(110)의 내주면에 접촉되어, 브레이징에 의한 접합 전에 캡(120)이 커넥터 본체(110)에 용이하게 조립되어 고정될 수 있다.
또한, 커넥터 본체(110)의 연결부(7)의 중앙선을 기준으로 캡(120)의 차단부(121)의 적어도 일부분은 길이방향 일측에 배치되고 접촉부(122)는 길이방향 타측에 배치될 수 있다. 일례로 캡(120)은 연결부(7)의 중앙선을 기준으로 커넥터 본체(110)에 삽입되는 쪽인 타측에서 중앙선을 넘어서 일측으로 차단부(121)가 넘어가 있도록 배치될 수 있다. 즉, 차단부(121)가 중앙선에서 일측으로 치우쳐 있게 배치될 수 있다. 여기에서 연결부(7)의 중앙선을 기준으로 캡(120)의 차단부(121)가 길이방향 일측에 배치된 두께는 0.3mm 내지 0.4mm 범위로 형성될 수 있다.
그리하여 캡(120)의 접촉부(122)와 라운드부(123)가 커넥터 본체(110)에 최대한 많이 접촉될 수 있어, 브레이징에 의해 커넥터 본체(110)와 캡(120)이 접합되었을 때 구조적인 강성이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 커넥터 본체(110)의 연결부(7) 내측은 제1파이프부(1)의 내주면 또는 제2파이프부(2)의 내주면보다 내측으로 돌출된 돌출부(7a)가 형성될 수 있다. 그리고 캡(120)은 돌출부(7a)에 걸려서 삽입되는 깊이가 제한될 수 있으며, 캡(120)의 라운드부(123)가 돌출부(7a)에 접촉되어 접합됨으로써 결합 강도가 향상될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 커넥터의 캡을 나타낸 정면 단면도 및 측면 단면도이고, 도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 일체형 커넥터의 캡의 다른 실시예를 나타낸 측면도이다.
도 8 및 도 9와 같이 캡(120)은 접촉부(122)의 외주면에 오목한 홈(124)이 형성될 수 있다. 또는 도 9a와 같이 접촉부(122)의 외주면에 돌출된 돌기(125)가 형성되거나 도 9b 또는 도 9c와 같이 접촉부(122)의 외주면이 주름진 형태의 요철면(126) 형태로 형성될 수 있다. 그리하여 커넥터 본체(110)와 캡(120) 간의 결합 강도를 높일 수 있고, 커넥터 본체(110)와 캡(120)의 브레이징 시 서로 접하는 면의 사이에서 기포가 잘 빠져나올 수 있어 용융물의 유동이 원활해져 브레이징에 의한 접합성이 향상될 수 있다.
도 10 및 도 10a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형 커넥터를 나타낸 정면 단면도 및 조립되기 전의 사진이다.
상기 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 커넥터 본체(110)는 제1파이프부(1)와 제2파이프부(2)의 외경이 서로 같게 형성될 수도 있고, 도 10 및 도 10a와 같이 제1파이프부(1)의 외경(D1)과 제2파이프부(2)의 외경(D2)이 서로 다르게 형성될 수도 있다. 일례로 커넥터 본체(110)의 제1파이프부(1)의 외경(D1)보다 제2파이프부(2)의 외경(D2)이 크게 형성되는 경우, 상대적으로 외경이 큰 쪽인 제2파이프부(2)를 통해 캡(120)이 삽입되어 커넥터 본체(110)의 내부에 캡(120)을 삽입하기 용이할 수 있으며, 캡(120)이 삽입되는 깊이를 용이하게 제한할 수 있다. 여기에서 캡(120)의 접촉부(122)는 커넥터 본체(110)에서 상대적으로 외경이 큰 쪽을 향하고 차단부(121)는 상대적으로 외경이 작은 쪽을 향하게 배치될 수 있다.
또한, 제1플랜지부(3)와 제2플랜지부(4)는 적어도 하나의 지점 이상에서 서로 접할 수 있다. 일례로 제1플랜지부(3)와 제2플랜지부(4)는 대칭인 위치의 두 지점에서 서로 접촉되어 있는 형태로 형성될 수 있으며, 이에 따라 일체형 커넥터의 구조적인 강성이 향상될 수 있다. 또한, 제1플랜지부(3)는 적어도 일부분이 제1파이프부(1)쪽을 향해 기울어진 형태로 형성될 수 있으며, 제2플랜지부(4)는 적어도 일부분이 제2파이프부(2)쪽을 향해 기울어진 형태로 형성될 수 있다.
여기에서 제1파이프부(1)와 인접한 제1플랜지부(3)의 외측 우측면인 제1안착면(3a)은 면 접촉되어 결합될 하나의 대상물 외면에 대응되는 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 제1안착면(3a)은 원통 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 마찬가지로 제2파이프부(2)와 인접한 제2플랜지부(4)의 외측 좌측면인 제2안착면(4a)은 면 접촉되어 결합될 다른 하나의 대상물 외면에 대응되는 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 제2안착면(4a)도 원통 형태에 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 도시된 바와 같이 제1안착면(3a)과 제2안착면(4a)은 서로 곡률 반경이 다르게 형성될 수 있다. 이외에도 제1안착면(3a)과 제2안착면(4a)은 면 접촉되어 결합될 대상물들의 외형에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
또한, 제1플랜지부(3)는 원주방향으로 제1파이프부(1)의 외주면 360도 범위를 둘러싸는 형태인 환형으로 형성될 수 있으며, 제2플랜지부(4)는 원주방향으로 제2파이프부(2)의 외주면 360도 범위를 둘러싸는 형태인 환형으로 형성될 수 있다.
<열교환기 실시예>
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 커넥터를 포함한 열교환기를 나타낸 정면도이고, 도 12는 도 11의 일체형 커넥터 부분을 나타낸 평면 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 커넥터를 포함한 열교환기는 콘덴서가 될 수 있다. 그리고 일례로 제1헤더탱크(200), 제2헤더탱크(300), 실질적으로 열교환이 일어나는 부분인 복수의 튜브(4000)와 방열핀(500)을 포함한 코어부, 기액분리기(600) 및 일체형 커넥터(100)를 포함하여 이루어질 수 있다.
제1헤더탱크(200) 및 제2헤더탱크(300)는 열교환매체가 저장 및 유동될 수 있도록 양단이 막힌 관 형태로 형성될 수 있으며, 일례로 제1헤더탱크(200)와 제2헤더탱크(300)는 서로 이격되어 나란하게 배치될 수 있다. 그리고 제1헤더탱크(200)와 제2헤더탱크(300)는 각각 하프 파이프 형태의 헤더와 탱크가 결합되어 내부에 열교환매체의 유동 공간이 형성될 수 있으며, 제1헤더탱크(200)의 헤더와 제2헤더탱크(300)의 헤더가 서로 마주보는 방향쪽에 배치되고 탱크는 바깥쪽 방향에 배치될 수 있다. 또한, 제1헤더탱크(200)의 탱크는 헤더에 삽입되어 결합되는 부분을 제외하고 나머지 부분은 단면이 원호형인 원통 형태가 될 수 있다. 또한, 제2헤더탱크(300)에는 열교환매체가 유입되는 입구 파이프 및 열교환매체가 배출되는 출구 파이프가 형성될 수 있으며, 제1헤더탱크(200) 및 제2헤더탱크(300)에는 내부에 공간을 구획하는 배플이 형성되어 배플에 의해 열교환매체의 유동 경로가 정해질 수 있다.
복수의 튜브(400)는 나란하게 이격 배치되어 일단부가 제1헤더탱크(200)의 헤더에 삽입되어 결합되고 타단부가 제2헤더탱크(300)의 헤더에 삽입되어 결합되며, 이에 따라 제1헤더탱크(200)와 제2헤더탱크(300)가 튜브(400)들에 의해 연결되어 서로 연통될 수 있다.
방열핀(500)은 튜브(400)들 사이에 개재되어 브레이징 등으로 튜브(400)에 결합될 수 있으며, 방열핀(500)은 튜브(400)의 내부를 통과하는 열교환매체의 열을 전달받아 외부로 열을 방출하여 열교환 효율을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
기액분리기(600)는 원통형으로 형성되어 제1헤더탱크(200)에 인접하되 나란하게 이격 배치될 수 있다. 그리고 기액분리기(600)는 제1헤더탱크(200)로부터 열교환매체가 유입되어 열교환매체에 포함된 수분을 제거하고 액상의 열교환매체와 기상의 열교환매체를 분리한 후 액상 열교환매체를 제1헤더탱크(200)쪽으로 보내는 역할을 할 수 있다.
일체형 커넥터(100)는 제1파이프부(1)가 제1헤더탱크(200)에 형성된 구멍에 삽입되고 제1플랜지부(3)의 우측면인 제1안착면(3a)이 제1헤더탱크(200)의 탱크 외주면에 면 접촉되어 브레이징 등으로 결합될 수 있다. 그리고 제2파이프부(2)는 기액분리기(600)에 형성된 구멍에 삽입되고 제2플랜지부(4)의 좌측면인 제2안착면(4a)이 기액분리기(600)의 외주면에 면접촉되어 브레이징 등으로 결합될 수 있다.
그리하여 본 발명의 일체형 커넥터를 포함한 열교환기는 원하는 형상 및 정확한 치수로 제조된 일체형 커넥터를 이용해 제1헤더탱크와 기액분리기가 연통 및 결합되므로, 제1헤더탱크와 일체형 커넥터와 기액분리기를 조립할 때 조립불량이 방지되며, 조립 후 브레이징 등으로 결합하였을 때 서로 접촉되어 접합되는 부분에서 기밀이 확실하게 유지되어 열교환기에서 열교환매체의 리크를 방지할 수 있다.
또한, 제1헤더탱크의 외주면과 일체형 커넥터가 서로 접촉되는 면의 형상이 일치하고 마찬가지로 기액분리기의 외주면과 일체형 커넥터가 서로 접촉되는 면의 형상이 일치하므로, 결합되는 대상물과 일체형 커넥터 간의 결합 강도가 증대되며, 이에 따라 일체형 커넥터를 제작하기 위한 소재의 두께를 줄일 수 있어 제조 원가를 줄일 수 있다.
<일체형 커넥터 제조방법 - 실시예 1>
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 커넥터 제조방법의 제1실시예를 나타낸 정면 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 일체형 커넥터 제조방법은 커넥터 본체 형성단계 및 캡 결합단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
커넥터 본체 형성단계는 성형 대상물인 관을 길이방향 양측에서 가압하여 커넥터 본체(110)를 만드는 단계이다. 커넥터 본체 형성단계에서는 성형 대상물인 하나의 관(P)을 상부 클램프(1300)와 하부 클램프(1400)의 사이에 위치하도록 한 후, 상부 클램프(1300)와 하부 클램프(1400)를 서로 마주보는 방향으로 이동시켜 관(P)의 길이방향 중앙부를 상부 클램프(1300)와 하부 클램프(1400)로 고정할 수 있다. 이후 관(P)의 길이방향 양측에 배치된 제1금형(1100)과 제2금형(1200)을 서로 마주보는 방향으로 이동시켜 관(P)을 가압할 수 있다. 여기에서 상부 클램프(1300), 하부 클램프(1400), 제1금형(1100) 및 제2금형(1200)은 성형하고자 하는 커넥터 본체(110)의 형태에 대응되는 형상의 가공면을 가질 수 있다. 그리하여 관(P)이 압착되어 원하는 형태의 상기한 바와 같은 커넥터 본체(110)를 만들 수 있다.
캡 결합단계는 캡(120)을 커넥터 본체(110)의 내측에 압입하여 결합하는 단계이다. 캡(120)을 커넥터 본체(110)의 길이방향으로 압입하여, 캡(120)이 커넥터 본체(110)의 내부를 막아 연결이 차단되도록 할 수 있다. 그리하여 내부가 막혀있는 형태의 일체형 커넥터(100)를 제조할 수 있다. 이때, 커넥터 본체(110)를 지그에 고정시킨 상태에서 캡(120)을 커넥터 본체(110)의 내부에 삽입할 수도 있으며, 캡(120)을 지그에 고정시킨 상태에서 커넥터 본체(110)를 캡(120)의 외측에 끼워서 결합할 수도 있다. 커넥터 본체(110)에 캡(120)을 압입하여 결합한 이후에는 브레이징에 의해 서로 접합되어 견고하게 결합될 수 있다.
그리고 캡 결합단계에서는 커넥터 본체(110)에 캡(120)이 삽입되는 반대측에 커넥터 본체(110)의 내부로 스토퍼를 먼저 삽입한 상태에서 캡(120)을 커넥터 본체(110)에 삽입하여 결합할 수 있다. 여기에서 커넥터 본체(110)가 끼워져 고정되는 지그에는 돌출된 스토퍼가 형성되고 스토퍼가 커넥터 본체(110)의 내부에 삽입된 상태에서 커넥터 본체(110)의 끝단은 지그에 닿아 받쳐질 수 있으며, 이 상태에서 캡(120)을 커넥터 본체(110)에 삽입하여 정확한 위치에 캡(120)이 배치될 수 있다. 또한, 커넥터 본체(110)의 제1파이프부와 제2파이프부의 외경이 다르게 형성되었을 경우, 제1파이프부와 제2파이프부중 상대적으로 외경이 작은 쪽에 상기 스토퍼가 삽입되며 상대적으로 외경이 큰 쪽을 통해 캡이 삽입되는데, 이때 스토퍼에 의해 캡(120)이 커넥터 본체(110)의 내부로 삽입되는 깊이가 제한되므로 커넥터 본체의 상대적으로 직경이 작은 쪽의 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1파이프부와 제2파이프부의 외경이 서로 다른 커넥터 본체(110)를 형성할 때, 한 번에 길이방향 양측에서 관(P)을 가압 코킹하여 커넥터 본체(110)의 제1플랜지부와 제2플랜지부의 형상 및 제1파이프부와 제2파이프부의 외경이 서로 다른 형태가 되도록 제조할 수 있다. 그리고 캡(120)을 커넥터 본체(110)의 내부에 삽입할 때 캡(120)이 최종적으로 배치되는 최적의 위치가 있으며, 이는 스토퍼에 이해 정해질 수 있다. 또한, 커넥터 본체(110)에는 캡(120)이 삽입되는 반대측에 커넥터 본체(110)의 내부로 스토퍼를 삽입하고, 캡(120)을 커넥터 본체(110)에 삽입하여 결합할 수 있다. 즉, 커넥터 본체(110)를 만든 후 먼저 스토퍼를 커넥터 본체(110)에 삽입한 후 캡을 삽입하여 결합할 수 있다. 또는 스토퍼와 캡(120)을 커넥터 본체(110)에 함께 동시에 삽입할 수도 있다. 여기에서 스토퍼와 캡(120)을 커넥터 본체(110)에 함께 동시에 삽입하면 제조 공정의 사이클 타임을 단축시킬 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다. 더 나아가서는 커넥터 본체(110)를 만드는 과정에서 스토퍼와 캡(120)을 커넥터 본체(110)에 삽입할 수 있으며, 스토퍼와 캡(120)은 동시에 삽입될 수 있다.
<일체형 커넥터 제조방법 - 실시예 2>
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 커넥터 제조방법의 제2실시예를 나타낸 정면 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 따른 일체형 커넥터 제조방법은 캡 조립단계 및 커넥터 본체 형성단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
캡 조립단계는 성형 대상물인 하나의 관(P)의 내측에 캡(120)을 압입하는 단계이다. 즉, 관(P)을 가압 성형하기 전에 미리 캡(120)을 관(P)의 내측에 삽입하여 결합하는 것이다. 캡(120)은 관(P)의 길이방향 중앙부에 위치할 수 있다.
커넥터 본체 형성단계는 상기한 일체형 커넥터 제조방법의 제1실시예와 같이 커넥터 본체(110)의 형태를 성형하는 것은 같지만, 관(P)의 내부에 캡(120)이 결합되어 있는 상태에서 커넥터 본체(110)의 형태를 성형하게 된다. 즉, 관(P)의 내부에 캡(120)이 결합되어 있는 상태에서 상부 클램프(1300)와 하부 클램프(1400)의 사이에 관(P)을 고정한 후 가압 성형 작업이 이루어질 수 있다. 마찬가지로 일체형 커넥터 제조방법에서도 결합 후 브레이징을 통해 커넥터 본체(110)와 캡(120)이 접합될 수 있다. 그리하여 캡(120)에 의해 커넥터 본체(110)의 내부가 막혀있는 형태로 일체형 커넥터(100)를 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 일체형 커넥터
110 : 커넥터 본체
P : 관
1 : 제1파이프부 2 : 제2파이프부
3 : 제1플랜지부 3a : 제1안착면
4 : 제2플랜지부 4a : 제2안착면
5a, 5b : 제1절곡부 6a, 6b : 제2절곡부
7 : 연결부 7a : 돌출부
120 : 캡
121 : 차단부 122 : 접촉부
123 : 라운드부 124 : 홈
125 : 돌기 126 : 주름진 형태
200 : 제1헤더탱크 300 : 제2헤더탱크
400 : 튜브 500 : 방열핀
600 : 기액분리기
1100 : 제1금형 1200 : 제2금형
1300 : 상부 클램프 1400 : 하부 클램프

Claims (20)

  1. 관 형태로 형성된 제1파이프부 및 제2파이프부; 및 상기 제1파이프부 및 제2파이프부 사이에 위치하고 상기 제1파이프부 및 제2파이프부의 대향되는 단부에서 각각 외측으로 관이 중첩되어 겹쳐진 형태로 형성된 제1플랜지부 및 제2플랜지부; 를 포함하고, 상기 제1파이프부, 제2파이프부, 제1플랜지부 및 제2플랜지부가 일체로 형성되어 내부가 연통된 커넥터 본체, 및
    상기 커넥터 본체의 내부에 삽입되어 결합되며 상기 커넥터 본체의 연통된 내부를 막아 연결을 차단하는 캡,
    을 포함하여 이루어지는 일체형 커넥터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터 본체는,
    상기 제1파이프부와 제1플랜지부, 제2파이프부와 제2플랜지부를 각각 연결하는 제1절곡부;
    상기 제1플랜지부의 겹쳐진 반경방향 바깥쪽 부분, 제2플랜지부의 겹쳐진 반경방향 바깥쪽 부분을 연결하는 제2절곡부; 및
    상기 제1플랜지부와 제2플랜지부를 연결하는 연결부;
    를 더 포함하는 일체형 커넥터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캡은 적어도 일부가 제1플랜지부 또는 제2플랜지부와 길이방향으로 중첩되는 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 일체형 커넥터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 캡은,
    상기 커넥터 본체의 내부를 막아 차단하는 차단부; 및
    상기 커넥터 본체의 내부에 삽입되는 방향으로 상기 차단부에서 연장 형성되며, 상기 커넥터 본체에 접촉되어 결합된 접촉부;
    를 포함하는 일체형 커넥터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캡은 상기 차단부와 접촉부를 완만하게 연결하는 곡면 형태의 라운드부를 더 포함하는 일체형 커넥터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 커넥터 본체의 연결부 내측은 제1파이프부의 내주면 또는 제2파이프부의 내주면보다 내측으로 돌출된 돌출부가 형성되고,
    상기 캡은 상기 돌출부에 걸려 접촉된 것을 특징으로 하는 일체형 커넥터.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 커넥터 본체의 연결부의 중앙선을 기준으로 상기 캡의 차단부의 적어도 일부가 길이방향 일측에 배치되고 상기 캡의 접촉부는 커넥터 본체의 길이방향 타측에 배치된 것을 특징으로 하는 일체형 커넥터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연결부의 중앙선을 기준으로 상기 캡의 차단부가 길이방향 일측에 배치된 두께는 0.3mm 내지 0.4mm 인 것을 특징으로 하는 일체형 커넥터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 접촉부의 외측면에 돌기 또는 홈이 형성되거나 접촉부의 외측면이 주름진 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 커넥터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 외면에 클래드층이 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 커넥터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터 본체는 외면에 클래드층이 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 커넥터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터 본체는 하나의 관을 압착하여 절곡되어 중첩된 형태로 제1플랜지부 및 제2플랜지부를 형성하는 포밍 가공을 통해 제1파이프부, 제2파이프부, 제1플랜지부 및 제2플랜지부가 하나로 연결된 형태의 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 커넥터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터 본체는 제1파이프부와 제2파이프부는 서로 외경이 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 일체형 커넥터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 커넥터 본체의 제1파이프부와 제2파이프부 중 외경이 상대적으로 큰 쪽에 캡이 삽입되어, 상기 캡의 접촉부는 상대적으로 외경이 큰 쪽을 향하고 캡의 차단부는 외경이 작은 쪽을 향하게 배치된 것을 특징으로 하는 일체형 커넥터.
  15. 열교환매체가 저장 및 유동되는 하나 이상의 헤더탱크;
    상기 헤더탱크에 연결되어 열교환매체가 유동되며 열교환되는 코어부;
    상기 헤더탱크에 인접하여 이격 배치된 기액분리기; 및
    상기 헤더탱크에 일측이 결합되고 타측이 기액분리기에 결합되는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 일체형 커넥터;
    를 포함하는 열교환기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 일체형 커넥터는 제1파이프부가 헤더탱크의 구멍에 삽입되고 제1플랜지부가 헤더탱크의 외면에 면 접촉되어 결합되며, 상기 제2파이프부가 기액분리기의 구멍에 삽입되고 제2플랜지부가 기액분리기의 외면에 면 접촉되어 결합된 것을 특징으로 하는 열교환기.
  17. 성형 대상물인 관의 길이방향 중앙부를 고정한 상태에서 상기 관의 길이방향 양측에서 관을 가압하여, 상기 관의 길이방향 중앙부를 중심으로 일측에 관이 외측으로 중첩되어 겹쳐진 형태로 제1플랜지부 및 타측에 관이 외측으로 중첩되어 겹쳐진 형태로 제2플랜지부를 일체로 형성하며, 길이방향으로 제1플랜지부의 바깥쪽에 일체로 제1파이프부가 연장 형성되어 있고 제2플랜지부의 바깥쪽에 일체로 제2파이프부가 연장 형성되어 있는 커넥터 본체 형성단계; 및
    상기 커넥터 본체의 내측에 캡을 압입하여, 상기 캡에 의해 커넥터 본체의 내부가 막혀 연결이 차단되도록 하는 캡 결합단계;
    를 포함하는 일체형 커넥터 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 캡 결합단계에서는,
    상기 커넥터 본체에 캡이 삽입되는 반대측에 커넥터 본체의 내부로 스토퍼를 삽입하고, 캡을 커넥터 본체에 삽입하여 결합하는 것을 특징으로 하는 일체형 커넥터 제조방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 커넥터 본체 형성단계를 통해 제조된 커넥터 본체는 제1파이프부와 제2파이프부의 외경이 서로 다르게 형성되고,
    상기 캡 결합단계에서는 제1파이프부와 제2파이프부중 상대적으로 외경이 작은 쪽에 상기 스토퍼가 삽입되며 상대적으로 외경이 큰 쪽을 통해 캡이 삽입되는 것을 특징으로 하는 일체형 커넥터 제조방법.
  20. 성형 대상물인 관의 내측에 캡을 압입하여, 상기 캡에 의해 관의 내부가 막혀 연결이 차단되도록 하는 캡 조립단계; 및
    상기 관의 내부에 캡이 압입된 상태에서 성형 대상물인 관의 길이방향 중앙부를 고정한 후 상기 관의 길이방향 양측에서 관을 가압하여, 상기 관의 길이방향 중앙부를 중심으로 일측에 관이 외측으로 중첩되어 겹쳐진 형태로 제1플랜지부 및 타측에 관이 외측으로 중첩되어 겹쳐진 형태로 제2플랜지부를 일체로 형성하며, 길이방향으로 제1플랜지부의 바깥쪽에 일체로 제1파이프부가 연장 형성되어 있고 제2플랜지부의 바깥쪽에 일체로 제2파이프부가 연장 형성되어 있는 커넥터 본체 형성단계;
    를 포함하는 일체형 커넥터 제조방법.
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