KR102403434B1

KR102403434B1 - 이중 파이프

Info

Publication number: KR102403434B1
Application number: KR1020170104767A
Authority: KR
Inventors: 조한용
Original assignee: 조한용
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2022-05-27
Anticipated expiration: 2037-08-18
Also published as: JP6842602B2; CN111213019B; CN111213019A; KR20190019602A; US20200248845A1; US10982796B2; JP2020531789A; WO2019035675A2; WO2019035675A3

Abstract

본 발명에 따른 이중 파이프는 외주면에 요철이 형성된 외측 파이프와, 내주면에 요철이 형성되어 있고 상기 외측 파이프에 삽입된 내측 파이프를 포함한다. 본 발명에 따른 이중 파이프는 외주면에 나선형 요철(Groove and Ridge)이 형성된 내측 파이프와 내주면에 나선형 요철이 형성된 외측 파이프가 나사 결합 되어 있다. 내측 파이프의 내부로는 저압 냉매가 통과된다. 내측 파이프의 외주면과 내측 파이프의 외주면 사이의 공간으로 고압 냉매의 통로를 확보하기 위하여, 내측 파이프의 외주면에 형성된 나선형 요철의 일부는 다중 나선형 요철로 구성하고, 이와 나사 결합되는 외측 파이프의 내주면에 형성된 나선형 요철의 일부는 단일 나선형 요철(정확하게는 내측 파이프의 다중 나선형 요철의 줄 수보다 적은 수의 나선형 요철)로 구성한다. 즉, 내측 파이프의 외주면에 형성된 다중 나선형 요철 중 나사 결합 되지 않는 나선형 요철의 요부(Groove)와 외측 파이프 사이의 공간으로 고압의 냉매가 흐르도록 구성된다.

Description

이중 파이프{DOUBLE WALL PIPE}

본 발명은 냉동사이클에 사용되기 위한 이중 파이프에 관한 것이다. 보다 상세하게는 냉매의 내측 통로를 형성하는 내측 파이프 및 내측 파이프와 함께 냉매의 외측 통로를 형성하도록 내측 파이프를 둘러싸는 외측 파이프를 포함하는 이중 파이프에 관한 것이다.

이중 파이프는 냉동사이클에 사용되는 장치로 내측 통로를 통과하는 냉매와 외측 통로를 통과하는 냉매 사이에 열교환이 효과적으로 일어나도록 하여 냉동 사이클의 효율을 향상시키기 위한 장치이다.

미국 특허 US 7,866,378 B2 (특허문헌 1, 발명의 명칭, DOUBLE-WALL PIPE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND REFRIGERANT CYCLE DEVICE PROVIDED WITH THE SAME) 및 미국 특허 US 9,669,499 B2 (특허문헌 2, 발명의 명칭, DOUBLE-WALL PIPE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND REFRIGERANT CYCLE DEVICE PROVIDED WITH THE SAME) 에는 자동차의 냉동사이클에 사용되는 이중 파이프가 개시되어 있다. 상기 특허문헌에 개시된 이중 파이프는 외측 파이프와 외 측파이프의 내부에 삽입된 내측 파이프를 구비한다. 내측 파이프는 냉매의 내측 통로를 형성하고, 내측 파이프의 외주면과 외측파이프의 내주면에 의해서 한정되는 공간은 냉매의 외측 통로를 형성한다.

내측 파이프의 외주면에는 길이방향으로 나선형으로 연장되는 복수의 요철부가 형성되어 있다. 나선형 요철부는 내측 파이프의 외주면을 길이방향을 따라서 외주면의 일부가 함몰되도록 가압하여 형성한다. 외주면의 함몰된 부분이 요부(Groove)가 되고 함몰되지 않는 부분이 철부(Ridge)가 된다. 외측 파이프의 내주면에는 나선형 요철이 형성되어 있지 않다. 또한, 내측 파이프와 외측파이프는 절곡되어 있고, 직관부(Straight Portion)와 절곡부(Bend Portion)를 구비한다. 직관부의 외측 파이프의 내경은 내측 파이프의 철부에 의해서 형성되는 가상의 외경보가 크게 구성되어 외측 파이프의 내주면과 내측 파이프의 철부는 접촉하지 않는 부분이 있다. 또한, 절곡부의 외측 파이프의 내주면은 내측 파이프의 골들과 접촉하도록 구성되어 있다. 따라서, 상기 특허에 개시된 이중 파이프는 직관부에서 냉매는 내측 파이프의 나선형 골부와 내측 파이프의 산부와 외측 파이프의 내주면 사이의 공간을 통과하여 냉매가 흐르고, 절곡부에서 냉매는 내측파이프의 골부를 통과하여 냉매가 흐르도록 구성되어 있다.

또한, 미국 특허 US 7,886,420 B2 (특허문헌 3, 발명의 명칭, METHOD OF MANUFACTURING DOUBLE PIPE)에는 자동차의 냉동사이클에 사용되는 이중 파이프의 제조방법이 개시되어 있다. 내측 파이프의 양단 외주면에는 원형의 홈이 형성되어 있고, 외측 파이프의 양단부에는 구멍이 형성되어 있다. 상기 특허에 개시된 이중 파이프의 제조 방법은, 외측 파이프의 일단을 내측 파이프에 고정하는 공정과, 다음으로 내측 파이프와 외측 파이프를 동시에 절곡하는 공정과, 외측 파이프의 타단을 내측 파이프에 고정하는 공정을 포함한다. 상기 공정들 중에 내측 파이프의 양단 원형 홈과 외측 파이프의 양단 구멍은 서로 대응하는 위치에 배치되도록 한다.

또한, 미국 특허 US 7,887,099 B2 (특허문헌 4, 발명의 명칭, COMPOUND TUBE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME)에는 이중 파이프에 있어서 외측 파이프를 내측 파이프에 견고하게 고정하기 위한 구성이 개시되어 있다. 즉, 외측 파이프의 양단부 내주면에 테이퍼를 형성하고, 테이퍼가 형성된 양단 근방에 환상의 스웨이지(Swage Portion)를 형성하여, 외측 파이프를 내측 파이프에 블레이징에 의해서 견고하게 고정한 이중 파이프를 개시한다.

상기 특허 문헌 1 내지 4에 개시된 이중 파이프는 직관부를 구성하는 외측파이프의 내주면과 내측 파이프의 철부가 고정되어 있지 않아서, 이중 파이프에 진동이 전달될 경우 외측 파이프의 내주면과 내측 파이프의 철부가 접촉하여 마찰에 의한 소음이 발생하고 접촉부가 손상될 염려가 있다. 또한, 이중관에 복수의 절곡부를 형성할 경우 제조가 어렵고, 진동에 의한 소음 및 손상의 염려는 더욱 커지게 된다.

한편, 국제 공개 특허 WO 2017/038961 A1 (특허문헌 5, 발명의 명칭, METHOD FOR MANUFACTURING DOUBLE PIPE)에는 이중 파이프의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 특허문헌 5에 개시된 이중 파이프의 제조 방법은, 아래의 특허 문헌 1 내지 4에 개시된 이중 파이프의 제조방법의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 특허문헌 5에 개시된 이중 파이프의 제조 방법은, 외측 파이프의 내경보다 작은 외경을 갖는 내측 파이프를 외측 파이프에 삽입하고, 내측 파이프가 삽입된 상태에서 외측 파이프의 일부를 함몰시켜서 요부를 형성하고, 외측 파이프의 요부가 내측 파이프의 외주면에 접촉되도록 하여 외측 파이프와 내측 파이프를 고정하는 공정을 포함한다. 특허문헌 5에 개시된 공정은 외측 파이프의 내경과 내측 파이프의 외경의 차이를 크게하여 삽입 공정을 용이하게 하고, 내측 파이프가 삽입된 상태에서 외측 파이프의 외주면에 외력을 가하여 요부를 형성하여 내측 파이프와 외측 파이프를 고정하는 점에 특징이 있다. 또한, 절곡부를 형성한 후에 외측 파이프에 요부를 형성하여 외측 파이프와 외측 파이프를 고정하는 방법을 개시하고 있다.

1. 미국 특허 US 7,866,378 B2, 발명의 명칭, DOUBLE-WALL PIPE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND REFRIGERANT CYCLE DEVICE PROVIDED WITH THE SAME 2. 미국 특허 US 9,669,499 B2, 발명의 명칭, DOUBLE-WALL PIPE, METHOD OF MANUFACTURING THE SAME AND REFRIGERANT CYCLE DEVICE PROVIDED WITH THE SAME 3. 미국 특허 US 7,886,420 B2, 발명의 명칭, METHOD OF MANUFACTURING DOUBLE PIPE 4. 미국 특허 US 7,887,099 B2, 발명의 명칭, COMPOUND TUBE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME 5. 국제 공개 특허 WO 2017/038961 A1, 발명의 명칭, METHOD FOR MANUFACTURING DOUBLE PIPE

상기와 같은 선행기술이 개시되어 있으나, 자동차의 냉동 사이클에 사용하기 위한 성능이 우수한 새로운 이중 파이프에 대한 시장의 요구가 있다. 특히, 진동이 전달될 경우에도 소음이 발생하지 않고 손상의 위험이 적은 새로운 구조의 이중 파이프에 대한 시장의 요구가 있다. 또한, 생산성을 향상시키기 위하여 내측 파이프와 외측 파이프를 조립하고 외측 파이프의 양단을 내측 파이프에 브레이징하여 밀봉 고정한 후에도 절곡이 가능한 구조를 갖는 이중 파이프에 대한 시장의 요구가 있다. 또한, 보다 열교환 효율이 우수한 이중 파이프에 대한 시장의 요구가 있다.

본 발명은 상기와 같은 시장의 요구를 충족시키기 위한 새로운 구조의 이중 파이프를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 이중 파이프는 내측 파이프와 외측 파이프가 나선형 요철에 의한 나사 결합으로 견고하게 고정되어 있어서 진동이 전달되는 경우에도 소음이 발생하거나 내측 파이프와 외측 파이프의 마찰로 인한 손상을 방지할 수 있다. 또한, 외측 파이프의 양단부 인접한 부분도 내측 파이프와 나선형 요철에 의해서 견고하게 나사 결합 되어 있다. 따라서, 절곡된 형태의 이중 파이프를 제조할 경우, 외측 파이프의 양단을 내측 파이프에 고정한 후에, 이중 파이프를 절곡하여도 양단의 고정부가 손상될 염려가 적게 된다. 또한, 이중 파이프를 조립한 후에 원하는 각도로 절곡할 경우에도, 절곡부에 나사 결합 되지 않은 내측 파이프의 요부(Groove)에 의해서 냉매의 통로가 확보되고, 동시에 나사 결합 된 요철들이 절곡부 내측 파이프와 외측 파이프를 견고하게 고정한다.

몇몇 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 이중 파이프의 내측 파이프는 외주면에 나선형 요철이 형성되어 있다. 내측 파이프의 나선형 요철은 길이 방향으로 순차로 형성된, 제1 나선형 내측 파이프 요철, 제2 나선형 내측 파이프 요철, 및 제3 나선형 내측 파이프 요철을 포함한다. 상기 제1 나선형 내측 파이프 요철과 제2 나선형 내측 파이프 요철과 제3 나선형 내측 파이프 요철은 동일한 피치를 갖고, 상기 제2 나선형 내측 파이프 요철은 다중 나선형 요철이다. 또한, 상기 내측 파이프는 상기 제1 나선형 내측 파이프 요철과 제2 나선형 내측 파이프 요철 사이에 외경이 수축되어 형성된 제1 환상홈과, 제2 나선형 내측 파이프 요철과 제3 나선형 내측 파이프 요철 사이에 외경이 수축되어 형성된 제2 환상홈을 구비한다.

본 발명에 따른 이중 파이프의 외측 파이프는 내주면에 상기 내측 파이프의 제1 나선형 내측 파이프 요철, 제2 나선형 내측 파이프 요철, 및 제3 나선형 내측 파이프 요철과 각각 나사 결합 되기 위한 제1 나선형 외측 파이프 요철, 제2 나선형 외측 파이프 요철, 및 제3 나선형 외측 파이프 요철이 형성되어 있다. 또한, 상기 외측 파이프는 제1 나선형 외측 파이프 요철과 제2 나선형 외측 파이프 요철 사이에 형성된 제1 관통구멍과 제2 나선형 외측 파이프 요철과 제3 나선형 외측 파이프 요철 사이에 형성된 제2 관통구멍을 포함한다. 또한, 상기 외측 파이프의 제1 관통구멍에 연결된 제1 연결관과, 상기 제2 관통구멍에 연결된 제2 연결관을 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에 있어서, 상기 외측 파이프의 제1 나선형 외측 파이프 요철, 제2 나선형 외측 파이프 요철, 및 제3 나선형 외측 파이프 요철은 일체로 연장된 단열 나선형 요철로 구성할 수 있다.

몇몇 실시예에 있어서, 상기 내측 파이프의 제1 나선형 내측 파이프 요철 및 제3 나선형 내측 파이프 요철은 다중 나선형 요철로 구성하고, 상기 외측 파이프의 제1 나선형 외측 파이프 요철 및 제3 나선형 외측 파이프 요철은 다중 나선형 요철로 구성하고, 제2 나선형 외측 파이프 요철은 단열 나선형 요철로 구성할 수 있다.

몇몇 실시예에 있어서, 상기 내측 파이프는 제3 나선형 내측 파이프 요철로부터 연장되고, 외주면의 직경이 외측 파이프의 내주면에 형성된 요철의 철부의 내주면에 의해서 정의되는 가상의 실린더의 직경보다 작은 직경을 갖는 소경 연결부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 외측 파이프는 제3 나선형 외측 파이프 요철에서 연장된 고정부를 더 포함하고, 상기 내측 파이프의 소경 연결부와 상기 외측 파이프의 고정부 사이에 삽입된 밀봉 링(Seal Ring)을 더 포함하도록 구성할 수 있다.

몇몇 실시예에 있어서, 상기 내측 파이프는 제3 나선형 내측 파이프 요철로부터 연장되고, 외주면의 직경이 외측 파이프의 내주면에 형성된 요철의 철부의 내주면에 의해서 정의되는 가상의 실린더의 직경보다 작은 직경을 갖는 소경 연결부를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 외측 파이프는 제3 나선형 외측 파이프 요철에서 연장된 고정부를 더 포함하고, 상기 고정부의 내부에 상기 내측 파이프의 소경 연결부가 삽입되도록 구성할 수 있다.

몇몇 실시예에 있어서, 외측 파이프 및 내측 파이프의 나선형 요철들 모두 외주면을 가압하여 형성할 경우, 조립된 이중 파이프를 절곡할 때 외측 파이프의 나선형 요철과 내측 파이프의 나선형 요철이 나사 결합 된 상태에서 변형되도록 하여, 절곡부의 변형이 이중 파이프의 블레이징에 의해서 고정된 양단부로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 절곡되는 부분의 내측은 나선형 요철들의 주름이 접혀지고, 절곡되는 부분의 외측은 나선형 요철들의 주름이 펴지면서 내측 파이프 및 외측 파이프의 절곡에 의한 변형을 흡수하게 된다. 그러므로 이중 파이프를 제조할 때, 블레이징에 의하여 외측 파이프의 양단을 내측 파이프에 고정한 후에 절곡하더라도, 절곡부의 변형이 이중 파이프의 블레이징 된 단부로 전달되는 것을 방지할 수 있어서, 제조 공정을 단순화할 수 있다.

몇몇 실시예에 있어서, 내측 파이프의 외주면에 하나의 다중 나선형 요철을 형성하고, 외측 파이프의 내주면에도 상기 내측 파이프의 다중 나선형 요철 중의 일부 나선형 요철과 나사 결합 되기 위한 나선형 요철 하나만 형성하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 이중 파이프를 구성할 수도 있다. 본 실시예에서, 내측 파이프는 다중 나선형 요철이 형성되어 있고, 상기 다중 나선형 요철의 일측으로부터 외경이 수축되어 형성된 환상홈과, 다중 나선형 요철의 타측으로부터 외경이 수축되어 형성된 소경 연결부와, 상기 환상홈으로부터 연장된 대경 연결부를 포함한다. 또한, 외측 파이프는 대경 고정부와 소경 고정부를 구비하고, 상기 대경 고정부는 내주면에 상기 내측 파이프의 다중 나선형 요철의 적어도 하나의 나선형 요철과 나사 결합 되도록 형성된 외측 파이프 나선형 요철과, 상기 외측 파이프 나선형 요철의 양단에 이웃하게 형성된 제1 및 제2 관통구멍을 포함한다. 또한, 상기 내측 파이프의 소경 연결부의 외주면의 직경은 외측 파이프의 내주면에 형성된 요철의 철부의 내주면에 의해서 정의되는 가상의 실린더의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 또한, 상기 외측 파이프의 대경 고정부의 제1 관통구멍은 내측 파이프의 환상홈과 연통되고, 제2 관통구멍은 내측 파이프의 소경 연결부와 연통되도록 구성된다.

본 발명에 따른 이중 파이프는 내측 파이프와 외측 파이프가 나선형 요철에 의한 나사 결합으로 견고하게 고정되어 있어서 진동이 전달되는 경우에도 소음이 발생하거나 내측 파이프와 외측 파이프의 마찰로 인한 손상을 방지할 수 있다. 또한, 외측 파이프의 양단부 인접한 부분도 내측 파이프와 나선형 요철에 의해서 견고하게 나사 결합 되어 있다. 따라서, 절곡된 형태의 이중 파이프를 제조할 경우, 외측 파이프의 양단을 내측 파이프에 고정한 후에, 이중 파이프를 절곡하여도 양단의 고정부가 손상될 염려가 적게 된다. 또한, 이중 파이프를 조립한 후에 원하는 각도로 절곡할 경우에도, 절곡부에 나사 결합 되지 않은 내측 파이프의 요부(Groove)에 의해서 냉매의 통로가 확보되고, 동시에 나사 결합 된 요철들이 절곡부 내측 파이프와 외측 파이프를 견고하게 고정한다. 또한, 본 발명에 따른 이중 파이프는 고압 냉매가 나선형으로 형성된 통로를 통과하도록 구성되어 있어서, 고압 냉매의 이동 경로가 길어서 저압 냉매와의 열교환 성능이 우수하다.

도 1은 본 발명에 따른 이중 파이프가 사용된 냉동 사이클의 개략도
도 2는 본 발명에 따른 이중 파이프의 일 실시예의 전개 사시도
도 3은 도 1에 도시된 실시예의 조립된 상태의 단면도
도 4는 도 2의 부분 확대 설명도
도 5는 본 발명에 따른 이중 파이프의 다른 실시예의 전개 사시도
도 6은 도 5에 도시된 실시예의 단면도
도 7은 본 발명에 따른 이중 파이프의 또 다른 실시예의 전개 사시도
도 8은 도 7에 도시된 실시예의 단면도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 이중 파이프가 사용된 냉동 사이클의 개략도이다. 본 발명에 따른 이중 파이프는 차량의 냉동 사이클에 사용될 수 있으나, 용도가 이에 한정되는 것은 아니다. 도 1에 도시된 냉동 사이클은 차량(미도시)에 탑재되어 차량의 공조장치의 일부를 구성한다. 냉동 사이클은 냉매를 압축하는 압축기(1)와, 압축기(10)에서 압축된 냉매를 냉각하는 방열기(2)와, 방열기(2)에 의해서 냉각된 냉매를 감압하여 팽창시키는 팽창장치(3)와, 팽창장치(3)에서 감압된 냉매를 증발시키는 증발기(4)를 포함한다. 어큐무레이터(5)는 증발기(4)에서 배출되는 냉매를 기체 상태와 액체 상태로 분리하여 기체 상태의 냉매를 압축기(10)로 보낸다. 이중 파이프(100)은 방열기(2)로부터 팽창장치(3)로 공급되는 고압 냉매와 어큐무레이터(5)로부터 압축기로 순환되는 저압 냉매 사이에 열교환을 위하여 사용되는 내부 열교환기이다.

도 2 내지 도 4에는 본 발명에 따른 이중 파이프(100)의 일 실시예가 도시되어 있다.

도 2을 참조하면, 본 실시예의 이중 파이프(100)는 내측 파이프(10)와 외측 파이프(20)를 포함한다. 내측 파이프(10) 및 외측 파이프(20)는 알루미늄으로 제조되나, 이에 한정되는 것은 아니고, 알루미늄 및/또는 알루미늄 합금, 구리 및/또는 구리합금, 및 엔지니어링 프라스틱 등이 사용될 수도 있다. 내측 파이프(10)는 외주면에 나선형 요철들(12, 13, 14)이 형성되어 있고, 나선형 요철들(12, 13, 14)은 길이 방향으로 순차로 형성된, 제1 나선형 내측 파이프 요철(12), 제2 나선형 내측 파이프 요철(13), 및 제3 나선형 내측 파이프 요철(14)을 포함한다.

내측 파이프(10)의 제1 나선형 내측 파이프 요철(12)과 제2 나선형 내측 파이프 요철(13)과 제3 나선형 내측 파이프 요철(14)은 동일한 피치를 갖고, 모두 3중 나선형 요철로 형성되어 이에 한정되는 것은 아니다. 그러나 제2 나선형 내측 파이프 요철(13)은 반드시 다중 나선형 요철로 형성하여야 한다. 예를 들면, 제1 나선형 내측 파이프 요철(12)과 제3 나선형 내측 파이프 요철(14)은 단일 나선형 요철로 형성하고, 제2 나선형 내측 파이프 요철(13)은 3중 또는 4중 나선형 요철로 형성할 수 있다.

또한, 내측 파이프(10)에는 제1 나선형 내측 파이프 요철(12)과 제2 나선형 내측 파이프 요철(13) 사이에 외경이 수축되어 형성된 제1 환상홈(15)과, 제2 나선형 내측 파이프 요철(13)과 제3 나선형 내측 파이프 요철(14) 사이에 외경이 수축되어 형성된 제2 환상홈(16)이 형성되어 있다. 내측 파이프(10)의 나선형 요철(12, 13, 14)은 내측 파이프(10)를 회전시키면서 볼 등으로 가압하여 형성할 수 있다. 금속으로 된 파이프의 외주면에 나선형 요철이나 환상홈 등을 형성하는 방법은 특허문헌 1 내지 5에 개시되어 있다.

이중 파이프(100)의 외측 파이프(20)는 내주면에 나선형 요철들(22, 23, 24)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는 외측 파이프의 외주면을 가압 변형시켜서 나선형 요철들(22, 23, 24)을 내주면과 외주면에 모두 나선형 요철이 형성되도록 하였으나, 내주면에만 나선형 요철을 형성할 수도 있다. 외측 파이프(20)의 나선형 요철들(22, 23, 24)은 내측 파이프(10)의 나선형 요철들(12, 13, 14)들과 동일한 피치를 갖는다.

또한, 외측 파이프(20)에는 제1 나선형 외측 파이프 요철(22)과 제2 나선형 외측 파이프 요철(23) 사이에 제1 관통구멍(25)이 형성되어 있고, 제2 나선형 외측 파이프 요철(23)과 제3 나선형 외측 파이프 요철(24) 사이에 제2 관통구멍(26)이 형성되어 있다. 또한, 외측 파이프(20)의 제1 관통구멍(25)에는 제1 연결관(30)이 연결되어 있고, 제2 관통구멍(25)에는 제2 연결관(31)이 연결되어 있다.

또한, 내측 파이프(10)의 나선형 요철들(12, 13, 14)과 외측 파이프(20)의 나선형 요철들(22, 23, 24)은 나사 결합이 되기에 적절한 공차를 구비하고 있다. 또한, 내측 파이프(10)의 외주면에 형성된 나선형 요철들(12, 13, 14)의 철부들에 의해서 정의되는 가상의 실린더의 직경은 외측 파이프(20)의 내주면에 형성된 나선형 요철들(22, 23, 24)의 철부들에 의해서 정의되는 가상의 실린더의 직경보다 작은 직경을 갖는다.

또한, 본 실시예에 있어서, 내측 파이프(10)는 제1 나선형 내측 파이프 요철(12)로부터 연장된 대경 연결부(11)와 제3 나선형 내측 파이프 요철(14)로부터 연장된 소경 연결부(17)를 구비한다. 대경 연결부(11)는 내측 파이프(10)의 나선형 요철들(12, 13, 14)의 철부(Ridge)의 외주면에 의해서 정의되는 실린더의 직경보다 약간 작은 직경을 갖는다. 또한, 소경 연결부(17)의 외주면의 직경은 외측 파이프(20)의 내주면에 형성된 요철들(22, 23, 24)의 철부(Ridge)의 내주면에 의해서 정의되는 가상의 실린더의 직경보다 작은 직경을 갖는다. 따라서, 내측 파이프(10)의 소경 연결부(17)가 외측 파이프(10)를 관통하여 삽입될 수 있게 된다.

또한, 외측 파이프(20)는 제1 나선형 외측 파이프 요철(22)에서 연장된 대경고정부(21)와 제3 나선형 외측 파이프 요철(24)에서 연장된 소경 고정부(27)를 구비한다. 대경 고정부(21)의 내경은 상기 내측 파이프(10)의 대경 연결부(11)의 외경보다 약간 크게 되어 있다. 또한, 외측 파이프(20)는 제3 나선형 외측 파이프 요철(24)에서 연장된 소경 고정부(17)를 구비한다. 소경 고정부(27)의 내경은 소경 연결부(17)의 외경 보다 약간 크게 되어 있다.

본 실시예의 이중 파이프(100)를 조립하기 위하여, 내측 파이프(10)의 소경 연결부(17)를 외측 파이프(20)의 대경 고정부(21) 측으로 삽입하고, 외측 파이프(20)를 회전시키면 외측 파이프(20)가 전진하면서, 외측 파이프(20)의 제1 나선형 외측 파이프 요철(22)은 내측 파이프(10)의 제1 나선형 내측 파이프 요철(12)과 나사 결합되고, 제2 나선형 외측 파이프 요철(23)은 제2 나선형 내측 파이프 요철(13)과 나사 결합되고, 제3 나선형 외측 파이프 요철(24)은 제3 나선형 내측 파이프 요철(14)과 각각 나사 결합 된다. 또한, 내측 파이프(10)의 대경 연결부(11)는 외측 파이프(20)의 대경 고정부(21)에 내부로 삽입되고, 내측 파이프(10)의 소경 연결부(17)는 외측 파이프(20)의 소경 고정부(27) 내부로 삽입된다. 확실한 밀봉과 결합을 위해서, 내측 파이프(10)의 대경 연결부(11)와 외측 파이프(20)의 대경 고정부(21) 단부를 블레이징하여 고정하고, 내측 파이프(17)의 소경 연결부(17)와 외측 파이프(20)의 소경 고정부(27) 단부를 블레이징하여 고정한다.

본 실시예의 이중 파이프(100)에 있어서, 내측 파이프(10)의 양단에 대경 연결부(11)와 소경 연결부(17)가 형성되어 있고, 외측 파이프(20)의 양단에는 대경 고정부(21)와 소경 고정부(27)가 형성되어 있으나, 다른 실시예에 있어서는 연결부와 고정부를 다른 형태로 구성할 수 있다. 예를 들면, 양단의 연결부를 구비한 내측 파이프와 양단의 고정부가 제거된 외측 파이프를 구비한 이중 파이프의 나사 결합 된 양단부를 직접 블레이징에 의해서 밀봉되도록 고정할 수도 있다. 예를 들면, 양단의 연결부가 제거된 내측 파이프와 양단의 고정부가 제거된 외측 파이프를 구비한 이중 파이프의 나사결합 된 양단부를 직접 블레이징에 의해서 밀봉되도록 고정할 수도 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 내측 파이프(10)의 제2 나선형 내측 파이프 요철(13)은 3중 나선형 요철이고, 외측 파이프(20)의 제2 나선형 외측 파이프 요철(23)은 단일 나선형 요철로 되어 있다. 제2 나선형 내측 파이프 요철(13)과 제2 나선형 외측 파이프 요철(23)이 내측 파이프(10)의 제2 나선형 요철(13)의 제1 요부(13g-1)와 나사 결합 될 경우, 제2 나선형 내측 파이프 요철(13)의 나머지 2개열 요부들(13g-2, 13g-3)는 제2 나선형 외측 파이프 요철(23)과 나사 결합 되지 않는다. 따라서, 내측 파이프(20)의 제2 나선형 내측 파이프 요철(13) 중 나사 결합 되지 않는 요부들(13g-2, 13g-3)과 외측 파이프(20)의 제2 나선형 외측 파이프 요철부(23)의 내주면 사이에 고압 냉매의 통로(40)가 형성된다. 본 발명에 따른 고압 냉매의 통로(40)는 제2 나선형 내측 파이프 요철(13)의 요부(13g-2, 13g-3)로 이루어져서 나선형으로 통로의 길이가 길게 된다. 또한 통로(40)를 통과하는 고압 냉매는 내측 파이프(10)와 접촉하는 면적이 외측 파이프(20)와 접촉하는 면적보다 크게 되어 내측 파이프(10)와의 열교환 성능이 우수하게 된다.

또한, 내측 파이프(10)의 제1 환형홈(15) 및 제2 환형홈(16)은 내측 파이프(10)의 제2 다중 나선형 내측 파이프 요철(13)의 나사 결합 되지 않은 요부들(13g-2, 13g-3)과 연통 되도록 직경이 감소되어 있다. 따라서, 제1 환상홈(15)과 외측 파이프(20)의 제1 관통구멍(25) 사이에 고압 냉매의 통로(50)가 형성되고, 제2 환상홈(16)과 외측 파이프(20)의 제2 관통구멍(26) 사이에 고압 냉매의 통로(51)가 형성된다.

따라서, 제2 연결관(31)으로 공급된 고압 냉매는 제2 관통구멍(26)을 통과하여, 제2 환상홈(16)에 의해서 형성된 통로(51)와 제2 나선형 내측 파이프 요철(13)에 의해서 형성된 통로(40)와 제1 환상홈(15)에 의해서 형성된 통로(50)와 제1 관통구멍(25)을 순차로 통과하여 제1 연결관(30)을 통과하여 배출된다. 따라서, 고압 냉매는 내측 파이프(10)의 내부를 통과하는 저압 냉매와 열교환을 하게 된다. 특히 본 발명에 따른 이중 파이프(100)는 고압 냉매가 나선형으로 형성된 통로(40)를 통과하도록 구성되어 있어서, 고압 냉매의 이동 경로가 길어서 저압 냉매와의 열교환 성능이 우수하다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 이중 파이프(100)에 있어서 외측 파이프(20)의 제1 및 제3 나선형 외측 파이프 요철(22, 24)는 3중 나선형 요철이고, 내측 파이프(10)의 제1 및 제3 나선형 내측 파이프 요철(12, 14)도 3중 나선형 요철이다. 따라서, 외측 파이프(10)와 내측 파이프(20)의 양단에 형성된 요철은 모든 열의 요철이 나사 결합되게 된다. 도 4에 도시된 것처럼, 내측 파이프(10)의 제3 나선형 내측 파이프 요철(14)의 요부들(14g-1, 14g-2, 14g-3, grooves)과 외측 파이프(20)의 제3 나선형 외측 파이프 요철(24)의 철부들(24r-1, 24r-2, 24r-3, ridges)이 모두 나사 결합되어 있다. 따라서 이중 파이프(100)의 내측 파이프(10)와 외측 파이프(20)의 단부를 견고하게 고정하고, 고압의 냉매가 누설되는 것을 방지한다. 또한, 이중 파이프(100)를 조립한 후에 이중 파이프(100)를 절곡할 경우에도, 이중 파이프(100)의 나사 결합된 부분들이 절곡부의 변형이 단부로 전달되는 것을 방지한다. 따라서, 이중 파이프(100)의 절곡이나 변형이 이중 파이프(100)를 밀봉 고정하기 위하여 행해진 브레이징 가공 부분으로 전달되는 것을 차단하고 보호하게 된다.

특히, 외측 파이프(10) 및 내측 파이프(10)의 나선형 요철들이 모두 외주면을 가압하여 형성된 요철일 경우, 이중 파이프(100)를 절곡할 때 외측 파이프(20)의 제2 외측 파이프 나선형 요철(23)과 내측 파이프(10)의 제2 내측 파이프 나선형 요철(13)이 나사 결합 된 상태에서 변형된다. 이 경우, 절곡되는 부분의 내측은 나선형 요철들의 주름이 접혀지고, 절곡되는 부분의 외측은 나선형 요철들의 주름이 펴지면서 내측 파이프(10) 및 외측 파이프(20)의 절곡에 의한 변형을 흡수하게 된다. 그러므로 이중 파이프(100)를 제조할 때, 블레이징에 의하여 외측 파이프(20)의 양단을 내측 파이프(10)에 고정한 후에 절곡하더라도, 절곡부의 변형이 이중 파이프(100)의 블레이징 된 단부로 전달되는 것을 방지할 수 있어서, 제조 공정을 단순화할 수 있다.

도 5 및 도 6에는 이중 파이프의 다른 실시예의 이중 파이프(200)가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 이중 파이프(200)가 도 2에 도시된 이중파이프(100)와 다른 점은 외측 파이프(220)의 제1 나선형 외측 파이프 요철(222), 제2나선형 외측 파이프 요철(223), 제3 나선형 외측 파이프 요철(224)이 단열 나선형 요철로 일체로 연결되어 있는 점이다. 또한, 제3 나선형 외측 파이프 요철(224)에서 연장된 고정부(224)의 직경이 축관되지 않고 제1 나선형 외측 파이프 요철(222)에서 연장된 고정부(221)의 직경과 동일하게 구성되어 있는 점이 도 2에 도시된 이중 파이프(100)와 다른 점이다. 미설명 도면부호 212, 213, 214는 내측 파이프(210)의 외주면에 형성된 제1 내지 제3 나선형 내측 파이프 요철들(212, 213, 214)이다.

본 실시예의 이중 파이프(200)는 조립 시에, 직경이 감소된 내측파이프(210)의 소경 연결부(217)의 외경이 외측 파이프(220)의 직경이 감소되지 않은 고정부(227)의 내경보다 작아서, 소경 연결부(217)가 고정부(227)에 삽입될 경우 틈이 생기게 된다. 따라서, 외측 파이프(220)의 고정부(227)와 내측 파이프(210)의 소경 연결부(217) 사이에 밀봉 링(240, Seal Ring)이 삽입되어 있다. 밀봉 링(240)은 고압 냉매의 밀봉을 확실하고, 단부의 블레이징을 용이하게 한다. 물론 밀봉 링(240)을 삽입하지 않고, 도 2에 도시된 실시예와 같이 고정부(227)의 직경을 수축시켜서 고정부와 직접 블레이징을 하여 고정할 수도 있다.

도 7 및 도 8에는 본 발명에 따른 이중 파이프의 또 다른 실시예가 도시되어 있다.

본 실시예의 이중 파이프(300)는 외주면에 나선형 요철(313)이 형성된 내측 파이프(310)와, 상기 내측 파이프(310)가 삽입된 외측 파이프(320)를 구비한다. 본 실시예의 내측 파이프(310)는 외주면에 하나의 삼중 나선형 요철(313)이 형성되어 있다. 외측 파이프(320)의 내주면에는 상기 내측 파이프(310)의 삼중 나선형 요철 (313) 중 하나의 나선형 요철(313g-1)과 나사 결합 되기 위한 단열 나선형 요철(323)이 형성되어 있다.

또한, 내측 파이프(310)는 삼중 나선형 요철(313)의 일측으로부터 외경이 수축되어 형성된 환상홈(315)과 삼중 나선형 요철(313)의 타측으로부터 외경이 수축되어 형성된 소경 연결부(317)와, 상기 환상홈(315)으로부터 연장된 대경 연결부(311)를 구비한다.

또한, 외측 파이프(320)는 대경 고정부(321)와 소경 고정부(327)를 구비한다. 상기 대경 고정부(321)에는 내주면에 상기 내측 파이프(310)의 삼중 나선형 요철(313) 중 하나의 나선형 요철과 나사 결합 되기 위한 외측 파이프 나선형 요철(323)이 형성되어 있다. 외측 파이프(320)의 나선형 요철(323)은 도 7에 도시된 것과 같이, 외측 파이프(320)의 외주면을 가압하여 변형시켜서 형성하거나, 도시하지는 않았으나 외측 파이프(320)의 내주면에만 나선형 리브를 돌출되도록 형성하여 나선형 요철을 형성할 수 있다. 또한, 대경 고정부(321)에는 외측 파이프 나선형 요철(323)의 양단에 이웃하게 형성된 제1 관통구멍(325) 및 제2 관통구멍(326)이 형성되어 있다. 제1 및 제2 관통구멍(325, 326) 각각에는 연결관(330, 331)이 고정 연결되어 있다.

도 8을 참조하면, 상기 내측 파이프(310)의 소경 연결부(317)의 외주면의 직경은 외측 파이프(320)의 내주면에 형성된 외측 파이프 나선형 요철(323)의 철부의 내주면에 의해서 정의되는 가상의 실린더의 직경보다 작은 직경을 갖도록 구성된다. 또한, 상기 외측 파이프(320)의 대경 고정부(321)의 제1 관통구멍(325)은 내측 파이프(310)의 환상홈(315)과 연통되도록 배치되고, 제2 관통구멍(326)은 내측 파이프(310)의 소경 연결부(317)와 연통되도록 배치된다. 즉, 외측 파이프(320)의 제1 관통구멍(325)으로부터 제2 관통구멍(326) 사이의 길이가 내측 파이프(310)의 환상홈(325)으로부터 삼중 나선형 요철(313)의 단부까지의 길이보다 길게 구성되어 있어서, 외측 파이프(320)의 제2 관통구멍(326)과 내측 파이프(310)의 소경 연결부(317) 사이에 고압 냉매의 통과를 위한 통로 공간(351)이 형성되도록 구성되어 있다. 또한, 내측 파이프(310)의 대경 연결부(311)의 외주면의 직경은 내측 파이프(320)의 대경 고정부(321)의 내주면의 직경보다 약간 작게 구성되어, 내측 파이프(310) 또는 외측파이프(320)를 회전시켜서 나선형 요철들을 나사 결합할 수 있는 공차를 가지고 있다. 또한, 내측 파이프(310)의 소경 연결부(317)의 외주면의 직경이 외측 파이프(320)의 대경 고정부(327)의 내주면의 직경보다 약간 작게 구성되어, 내측 파이프(310) 또는 외측파이프(320)를 회전시켜서 나선형 요철들을 나사 결합할 수 있는 공차를 가지고 있다.

또한, 내측 파이프 대경 연결부(311)의 외주면과 외측 파이프 대경 고정부(321)의 단부는 블레이징에 의하여 고정되고, 내측 파이프 소경 연결부(317)의 외주면과 외측 파이프(320)의 소경 고정부(327)의 단부도 블레이징에 의해서 고정된다. 고압 냉매는 연결관(331)과 ,외측 파이프(320)의 제2 관통구멍(326)을 통과하고, 외측 파이프(320)와 내측 파이프(310) 사이의 통로 공간(351)을 통과한다. 또한, 공간(351)을 통과한 고압 냉매는 내측 파이프(310)의 삼중 나선형 요철(313) 중 나사 결합되지 않은 요철의 요부들(313g-2, 313g-2)과 외측 파이프의 내주면에 의해서 형성되는 통로 공간(340)들을 통과한다. 통로 공간(340)을 통과한 고압 냉매는 내측 파이프(310)의 환상홈(315)과 제1 관통구멍(325) 사이의 통로 공간(351)과 제1 관통구멍(325) 및 연결관(330)을 통과하여 배출된다. 내측 파이프(310)의 대경부(311)로 공급되어 소경부(317)로 통과되는 저압 냉매는 내측 파이프(310)를 사이에 두고서 열교환이 이루어진다.

외측 파이프(320)와 내측 파이프(310) 사이를 통과하는 고압 냉매는 나사결합이 되지 않은 나선형 공간(340)을 통과하도록 되어 있어서, 고압 냉매의 이동 경로가 길어지고, 따라서 열교환이 이루어지기 위한 충분한 시간이 확보되어, 본 발명에 의한 이중관(300)은 열교환 성능이 우수하게 된다. 또한, 이중관(300)의 양단을 블레이징으로 고정한 후에, 필요한 각도로 이중 파이프(300)의 나사 결합된 부분을 절곡할 경우, 내측 파이프(310)와 외측파이프(320)이 절곡되는 부분이 나사 결합되어 있기 때문에 절곡에 의한 내측 파이프(310) 및 외측 파이프(320)의 변형이 외측 파이프(320) 양단의 블레이징 고정된 부분으로 전파되는 것을 방지한다.

특히, 외측 파이프(320) 및 내측 파이프(310)의 나선형 요철들이 모두 외주면을 가압하여 형성된 요철일 경우, 이중 파이프(300)를 절곡할 때 외측 파이프(320)의 나선형 요철(323)과 내측 파이프의 나선형 요철(313)이 나사 결합된 상태에서 변형되고, 절곡되는 부분의 내측은 나선형 요철들의 주름이 접혀지고, 절곡되는 부분의 외측은 나선형 요철들의 주름이 펴지면서 내측 파이프(310) 및 외측 파이프(320)의 절곡에 의한 변형을 흡수하게 된다. 그러므로 절곡된 이중 파이프(300)를 제조할 때, 양단의 블레이징하여 내측파이프(310)와 외측 파이프(320)를 고정한 후에 절곡하더라도, 절곡부의 변형이 이중 파이프(300) 블레이징 된 단부로 전달되는 것을 방지할 수 있어서, 제조 공정을 단순화할 수 있다.

10, 110, 210, 310 내측 파이프
12, 112, 212 제1 나선형 내측 파이프 요철
13, 113, 213 제2 나선형 내측 파이프 요철
14, 114, 214 제3 나선형 내측 파이프 요철
15, 115, 215 제1 환상홈
16, 116, 216 제2 환상홈
20, 120, 220, 320 외측 파이프
22, 122, 222 제1 나선형 외측 파이프 요철
23, 123, 223 제2 나선형 외측 파이프 요철
24, 124, 224 제3 나선형 외측 파이프 요철
25, 125, 225, 325 제1 관통구멍
26, 126, 226, 326 제1 및 제2 관통구멍

Claims

외주면에 나선형 요철이 형성된 내측 파이프와, 상기 내측 파이프가 삽입된 외측 파이프를 포함하는 이중 파이프에 있어서,
상기 내측 파이프의 나선형 요철은 길이 방향으로 순차로 형성된, 제1 나선형 내측 파이프 요철, 제2 나선형 내측 파이프 요철, 및 제3 나선형 내측 파이프 요철을 포함하고, 상기 제1 나선형 내측 파이프 요철과 제2 나선형 내측 파이프 요철과 제3 나선형 내측 파이프 요철은 동일한 피치를 갖고, 상기 제2 나선형 내측 파이프 요철은 다중 나선형 요철이고,
상기 내측 파이프는 상기 제1 나선형 내측 파이프 요철과 제2 나선형 내측 파이프 요철 사이에 외경이 수축되어 형성된 제1 환상홈과, 제2 나선형 내측 파이프 요철과 제3 나선형 내측 파이프 요철 사이에 외경이 수축되어 형성된 제2 환상홈을 더 포함하고,
상기 외측 파이프는 내주면에 상기 내측 파이프의 제1 나선형 내측 파이프 요철, 제2 나선형 내측 파이프 요철, 및 제3 나선형 내측 파이프 요철과 각각 나사 결합 되기 위한 제1 나선형 외측 파이프 요철, 제2 나선형 외측 파이프 요철, 및 제3 나선형 외측 파이프 요철이 형성되어 있고,
상기 외측 파이프는 제1 나선형 외측 파이프 요철과 제2 나선형 외측 파이프 요철 사이에 형성된 제1 관통구멍과 제2 나선형 외측 파이프 요철과 제3 나선형 외측 파이프 요철 사이에 형성된 제2 관통구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 파이프.
제1항에 있어서,
상기 외측 파이프의 제1 나선형 외측 파이프 요철, 제2 나선형 외측 파이프 요철, 및 제3 나선형 외측 파이프 요철은 단열 나선형 요철이고, 일체로 연장되도록 구성된 것을 특징으로 하는 이중 파이프.
제1항에 있어서,
상기 내측 파이프의 제1 나선형 내측 파이프 요철 및 제3 나선형 내측 파이프 요철은 다중 나선형 요철이고,
상기 외측 파이프의 제1 나선형 외측 파이프 요철 및 제3 나선형 외측 파이프 요철은 다중 나선형 요철이고, 제2 나선형 외측 파이프 요철은 단열 나선형 요철인 것을 특징으로 하는 이중 파이프.
제1항에 있어서,
상기 내측 파이프는 제3 나선형 내측 파이프 요철로부터 연장되고, 외주면의 직경이 외측 파이프의 내주면에 형성된 요철의 철부의 내주면에 의해서 정의되는 가상의 실린더의 직경보다 작은 직경을 갖는 소경 연결부를 더 포함하고,
상기 외측 파이프는 제3 나선형 외측 파이프 요철에서 연장된 고정부를 더 포함하고,
상기 내측 파이프의 소경 연결부와 상기 외측 파이프의 고정부 사이에 삽입된 밀봉 링(Seal Ring)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 파이프.
제1항에 있어서,
상기 내측 파이프는 제3 나선형 내측 파이프 요철로부터 연장되고, 외주면의 직경이 외측 파이프의 내주면에 형성된 요철의 철부의 내주면에 의해서 정의되는 가상의 실린더의 직경보다 작은 직경을 갖는 소경 연결부를 더 포함하고,
상기 외측 파이프는 제3 나선형 외측 파이프 요철에서 연장된 고정부를 더 포함하고, 상기 고정부의 내부에 상기 내측 파이프의 고정부가 삽입된 것을 특징으로 하는 이중 파이프.
제1항에 있어서,
상기 내측 파이프의 제1 나선형 내측 파이프 요철, 제2 나선형 내측 파이프 요철, 및 제3 나선형 내측 파이프 요철은 내측 파이프의 외주면을 가압하여 형성된 것이고,
상기 외측 파이프의 제1 나선형 외측 파이프 요철, 제2 나선형 외측 파이프 요철, 및 제3 나선형 외측 파이프 요철은 외측 파이프의 외주면을 가압하여 형성된 것을 특징으로 하는 이중 파이프.
외주면에 나선형 요철이 형성된 내측 파이프와, 상기 내측 파이프가 삽입된 외측 파이프를 포함하는 이중 파이프에 있어서,
상기 내측 파이프의 외주면에 형성된 나선형 요철은 다중 나선형 요철이고,
상기 내측 파이프는 상기 다중 나선형 요철의 일측으로부터 외경이 수축되어 형성된 환상홈과, 다중 나선형 요철의 타측으로부터 외경이 수축되어 형성된 소경 연결부와, 상기 환상홈으로부터 연장된 대경 연결부를 포함하고,
상기 외측 파이프는 대경 고정부와 소경 고정부를 구비하고,
상기 대경 고정부는 내주면에 상기 내측 파이프의 다중 나선형 요철의 적어도 하나의 나선형 요철과 나사 결합 되도록 형성된 외측 파이프 나선형 요철과, 상기 외측 파이프 나선형 요철의 양단에 이웃하게 형성된 제1 및 제2 관통구멍을 포함하고,
상기 내측 파이프의 소경 연결부의 외주면의 직경은 외측 파이프의 내주면에 형성된 요철의 철부의 내주면에 의해서 정의되는 가상의 실린더의 직경보다 작은 직경을 갖고,
상기 외측 파이프의 대경 고정부의 제1 관통구멍은 내측 파이프의 환상홈과 연통되고, 제2 관통구멍은 내측 파이프의 소경 연결부와 연통되도록 구성된 것을 특징으로 하는 이중 파이프.
제7항에 있어서,
상기 내측 파이프의 다중 나선형 요철은 내측 파이프의 외주면을 가압하여 형성된 것이고,
상기 외측 파이프의 대경 고정부에 형성된 외측 파이프 나선형 요철은 외측 파이프의 대경 고정부 외주면을 가압하여 형성된 것을 특징으로 하는 이중 파이프.