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KR102702884B1 - 에어컨 배관 시스템 및 이의 제작 방법 - Google Patents

에어컨 배관 시스템 및 이의 제작 방법 Download PDF

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KR102702884B1
KR102702884B1 KR1020210165099A KR20210165099A KR102702884B1 KR 102702884 B1 KR102702884 B1 KR 102702884B1 KR 1020210165099 A KR1020210165099 A KR 1020210165099A KR 20210165099 A KR20210165099 A KR 20210165099A KR 102702884 B1 KR102702884 B1 KR 102702884B1
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KR
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refrigerant pipe
charging port
refrigerant
air conditioner
piping system
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임덕현
김운배
심재원
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주식회사 화승알앤에이
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Abstract

본 발명의 에어컨 배관 시스템은 플라스틱 재질로 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 연결 플랜지; 및 상기 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 냉매파이프의 내부로 냉매를 주입하기 위한 충전밸브가 구비되는 적어도 하나의 충전포트를 포함한다.

Description

에어컨 배관 시스템 및 이의 제작 방법{PIPING SYSTEM FOR AIR CONDITIONER AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 에어컨 배관 시스템 및 이의 제작 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 에어컨 배관인 냉매파이프와 냉매파이프에 결합되는 연결 플랜지 및 충전포트를 플라스틱 재질로 제작하고, 냉매파이프와 연결 플랜지 및 충전포트 간을 레이저 융착을 통해 연결함으로써, 경량화 및 진동 절연 효과를 제공함은 물론 냉매 유체의 압력손실을 최소화할 수 있는 에어컨 배관 시스템 및 이의 제작 방법에 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.
한편, 냉매파이프에는 냉매를 충전, 보충, 또는 빼내는 구성인 충전밸브가 장착된다. 충전밸브는 알루미늄과 같은 금속 재질로 제작된 충전포트의 내부에 구비되며, 충전포트를 매개로 냉매파이프에 장착된다.
이때, 충전포트의 하부에는 냉매파이프에 끼워진 상태에서 충전포트를 고정시키는 고정부가 형성되며, 냉매파이프에 고정부를 끼운 상태에서 서로 간의 용접을 통해 결합된다.
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 연결 플랜지 및 충전포트 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 연결 플랜지 및 충전포트 간을 브레이징 용접할 때의 충격이 냉매파이프에 과다하게 전달되거나 또는 브레이징을 위한 적정 온도를 초과 하는 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 결합되는 연결 플랜지 및 충전포트를 진동절연 효과를 가지는 플라스틱 재질로 제작하고, 플라스틱 재질의 냉매파이프와 연결 플랜지 및 충전포트 간의 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 시스템 및 이의 제작 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템은 플라스틱 재질로 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 연결 플랜지; 및 상기 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 냉매파이프의 내부로 냉매를 주입하기 위한 충전밸브가 구비되는 적어도 하나의 충전포트를 포함하고, 상기 연결 플랜지는 상기 냉매파이프의 일측단부가 결합된 상태에서 레이저 융착에 의해 접합되고, 상기 충전포트는 상기 냉매파이프의 외주면 상부측에 안착된 상태에서 레이저 융착에 의해 접합되며, 상기 충전포트는, 상기 냉매파이프에 형성된 냉매 주입홀로 상기 냉매를 주입하기 위한 상기 충전밸브가 배치되는 본체부; 및 상기 본체부의 하단부측에 연장 형성되어 상기 본체부를 냉매파이프의 외주면에 결합시키기 위한 고정부;를 포함하고, 상기 고정부는, 상기 냉매파이프의 외주면 하부측 일부를 제외하고 결합되도록 형성되며, 상기 냉매파이프의 외주면에 상기 고정부를 결합 시, 탄성복원력이 유연하게 발생하도록 상단부측에서 하단부측으로 갈수록 두께가 감소하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어컨 배관 시스템 제작 방법은 플라스틱 재료를 이용하여, 상기 냉매파이프, 상기 연결 플랜지, 및 상기 충전포트를 각각 제작하는 구성품 제작단계; 상기 냉매파이프의 적어도 하나의 단부측에 연결 플랜지를 결합한 후, 레이저 장치를 이용한 레이저 융착에 의해 상호 간을 접합시키는 제1 접합단계 상기 냉매파이프 외주면 상에 드릴 장치를 이용하여 상기 냉매 주입홀을 형성하는 홀 형성단계; 및 상기 냉매파이프의 상기 냉매 주입홀이 형성된 위치에 상기 충전포트의 고정부를 결합시킨 후, 상기 레이저 장치를 이용한 상기 레이저 융착에 의해 상호 간을 접합시키는 제2 접합단계;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 및 이의 제작방법은, 냉매파이프, 연결 플랜지 및 충전포트를 플라스틱 재질로 제작함으로써, 에어컨 시스템 전체의 경량화는 물론 주행 및 엔진 진동을 자체적으로 절연하는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템 및 이의 제작방법은, 플라스틱 재질의 냉매파이프와 연결 플랜지 및 충전포트 간을 레이저 에너지에 의한 열을 이용하는 레이저 융착법으로 서로를 접합함으로써, 냉매파이프와 연결 플랜지 및 충전포트가 어떠한 손상(변형, 단차, 타공 등이 발생하는 것)없이 서로 강건하게 결합될 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템 및 이의 제작방법은, 레이저 융착법에 의하여 어떠한 손상없이 냉매파이프와 연결 플랜지 및 충전포트가 서로 접합됨에 따라, 냉매파이프의 전체 길이에 대한 직경이 동일한 직경으로 유지되어 냉매 유체의 압력손실을 최소화시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템 및 이의 제작방법은, 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 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템 및 이의 제작방법은, 충전포트의 고정부를 이용하여 냉매파이프에 안착시킨 상태로 접합시킴에 따라, 냉매파이프의 상부에 충전포트를 간결하게 결합시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템 및 이의 제작방법은, 충전포트의 고정부를 탄성복원력이 제공되도록 제작함에 따라, 냉매파이프와 충전포트 사이에 갭이 발생하지 않도록 결합시킬 수 있어, 상호 간의 접합불량을 방지할 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 충전포트의 구조를 정면에서 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전포트의 구조를 측면에서 나타낸 일측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프와 충전포트가 접합된 상태를 나타낸 측면에서 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프와 충전포트가 접합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치결정수단에 의해 충전포트와 냉매파이프가 결합된 상태의 단면을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프의 다른 예로 단층관 구조의 냉매파이프가 적용된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 배관 시스템의 제작 과정을 순서대로 나타낸 블록도이다.
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 6을 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 충전포트의 구조를 정면에서 나타낸 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 충전포트의 구조를 측면에서 나타낸 일측면도이다.
그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프와 충전포트가 접합된 상태를 나타낸 측면에서 나타낸 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프와 충전포트가 접합된 상태를 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치결정수단에 의해 충전포트와 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 5를 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 612은 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.
한편, 차량용 에어컨 시스템에 사용되는 냉매는 프레온계 냉매가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 냉매 R－12, R－22 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한하지 않는다는 점에 유의하여야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프(100)는 플라스틱 재질로 형성된 연결 플랜지(110)를 매개로 에어컨 시스템을 구성하는 부품에 냉매의 흐름이 가능하도록 연결된다.
좀 더 구체적으로, 연결 플랜지(110)는 냉매파이프(100)와 압축기, 팬창밸브, 및 응축기 등을 연결시키게 된다.
따라서, 에어컨 시스템을 구성하는 부품인 압축기, 응축기, 팽창밸브 및 증발기 등은 플라스틱 재질로 형성된 냉매파이프(100)와 연결 플랜지(110)에 의해 연결되어 하나의 냉매 순환회로를 형성하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉매파이프(100)의 외주면 상부측에는 냉매파이프(100)의 내부로 부족한 냉매를 충전하는 부품과 연결시키기 위한 충전포트(120)가 결합될 수 있으며, 충전포트(120)는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 일 예로, 충전포트(120)는 냉매파이프(100)의 내부로 냉매를 충전하기 위한 충전밸브(미도시)가 마련될 수 있다. 본 발명의 이리 실시예에 따른 충전포트(120)에 대해서는 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 냉매 배관 시스템은 에어컨 시스템을 구성하는 여러 부품들을 연결하는 냉매파이프(100)와, 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)를 플라스틱 재질로 제작함으로써, 종래의 알루미늄 재질로 제작된 냉매 파이프에 비해 전체 에어컨 시스템의 경량화가 가능하다.
또한, 냉매파이프(100)와, 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)를 플라스틱 재질로 제작함으로써, 주행 및 엔진 진동을 자체적으로 절연하는 효과를 향상시킬 수 있다.
한편, 기존에 냉매파이프와, 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)를 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)와, 연결 플랜지(110) 및 충전포트(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 연결 플랜지(110)에 압입시킨 상태에서 연결 플랜지(110)와 냉매파이프(100) 간의 접합, 그리고 냉매파이프(100)의 상부에 충전포트(120)가 안착시킨 상태에서 충전포트(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, 연결 플랜지(110) 및 충전포트(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, 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)를 레이저 투과성 플라스틱 재질로 제작하는 과정에 있어서, 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)를 제작하기 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 연결 플랜지(110) 내에 압입된 상태 및 충전포트(120)가 냉매파이프(100)에 결합된 상태에서, 연결 플랜지(110) 또는 충전포트(120)의 외부로부터 조사되는 레이저 빔 에너지가 각 플랜지(110,120)를 투과하여 냉매파이프(100)로 흡수된다.
이에 따라, 냉매파이프(100)와 연결 플랜지(110) 또는 냉매파이프(100)와 충전포트(120) 간의 레이저 융착에 따른 열적 접합이 이루어지게 된다.
이때, 레이저 빔 에너지가 레이저 투과성 플라스틱 재질로 형성된 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)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 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)를 용융시킴으로써, 결국 두 모재인 냉매파이프(100)와 연결 플랜지 및 충전포트(120)가 열적으로 접합된다.
이와 같이, 플라스틱 재질의 냉매파이프(100)와 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120) 간을 레이저 에너지에 의한 열을 이용하는 레이저 융착법으로 상호 접합함으로써, 냉매파이프(100)와 연결 플랜지(110) 및 충전포트(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 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120) 간을 레이저 에너지에 의한 열을 이용하는 레이저 융착법으로 상호 접합함으로써, 냉매파이프(100)와 연결 플랜지 및 충전포트(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 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)가 상호 접합됨에 따라, 냉매파이프(100)의 전체 길이에 대한 직경이 동일한 직경으로 유지되어 냉매 유체의 압력손실을 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어컨 배관 시스템의 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)는 열 안정제가 첨부되어 제작될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)는 시간이 경과하여 냉매 파이프(100)의 외관 색이 변색될 수 있다.
연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)의 외관이 변색되면 미관상 좋지 않은 문제가 발생하게 된다. 따라서, 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)의 외관이 변색되는 것을 방지하기 위하여 충전포트(120)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 제한하지 않는다는 점에 유의하여야 한다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전포트(120)는 냉매파이프(100)에 형성된 냉매 주입홀(103)을 통하여 냉매파이프(100)의 내부로 냉매를 주입하기 위한 충전밸브(미도시)를 연결하기 위한 구성이다.
충전포트(120)는 냉매 주입홀(103)과 연통되는 냉매 이동공간(121a)이 마련된 본체부(121) 및 본체부(121)의 하단부측에 연장 형성되어 본체부(121)를 냉매파이프(100)의 외주면에 결합시키기 위한 고정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고정부(122)는 냉매파이프(100)의 외주면 하부측 일부를 제외하고 결합되도록 형성되며, 냉매파이프의 외주면에 고정부(122)를 결합 시, 탄성복원력이 유연하게 발생하도록 상단부측에서 하단부측으로 갈수록 두께(t)가 감소하도록 형성될 수 있다.
한편, 고정부(122)의 두께(t)를 일정하게 형성할 경우, 냉매파이프(100)의 외주면에 충전포트(120)의 고정부(122)를 결합 시, 후술하는 고정부의 제2 영역(122b)에서 탄성복원력을 발생하기 위해서는 강한 힘이 작용하기 때문에, 고정부(122)가 파손될 수 있는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 고정부(122)에 탄성복원력이 유연하게 발생하도록 상단부측에서 하단부측으로 갈수록 두께(t)가 감소하도록 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 고정부(122)는 제1 영역(122a) 및 제2 영역(122b)을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 고정부(122)의 제1 영역(122a)은 본체부(121)의 하단부측에 반원 형상으로 형성될 수 있으며, 냉매파이프(100)의 중심축선(C)을 기준으로 상부측에 안착될 수 있는 영역일 수 있다.
고정부(122)의 제2 영역(122b)은 제1 영역(122a)의 양측에서 냉매파이프(100)의 중심축선(C)을 기준으로 하부측을 행해 연장 형성될 수 있으며, 탄성복원력에 의해 냉매파이프(100)의 하부측 일부를 감싸면서 지지할 수 있도록 형성될 수 있는 영역일 수 있다. 이러한 제2 영역(122b)은 고정부(122)의 제1 영역(122a)이 냉매파이프(100)의 중심축선(C) 상부측에 안착시킨 상태에서 제1 영역(122a)이 이동하는 것을 제한할 수 있는 것과 동시에 제1 영역(122a)의 내측면이 냉매파이프(100)의 외주면에 밀착되게 안착시킬 수 있도록 한다.
예들 들어, 충전포트(120)의 고정부(122)가 제1 영역(122a)으로만 형성되었을 경우, 냉매파이프(100)의 제작 과정에서 발생되는 제작상의 공차로 인하여, 냉매파이프(100)의 외주면과 냉매파이프(100)의 외주면에 안착되는 고정부(122)의 제1 영역(122a) 사이에서 미세한 갭이 발생하게 되며, 이로 인해 상호 간의 접합 불량이 발생하게 된다.
이때, 고정부(122)가 냉매파이프(100)에 결합되는 과정에서 발생되는 탄성복원력에 의해 제2 영역(122b)이 냉매파이프(100)의 하부측 일부를 감싼 상태로 지지함으로써, 고정부(122)의 제1 영역(122a)이 냉매파이프(100)에 안착된 상태에서 이동되는 것을 방지하는 것과 동시에 제1 영역(122a)이 냉매파이프(100)의 외주면에 밀착된 상태로 안착시킬 수 있게 된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매 배관 시스템은 냉매파이프(100)의 상부에 충전포트(120)를 결합 시, 냉매파이프(100)에 형성된 냉매 주입홀(103)의 위치와 본체부(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 고정부(122)를 향해 돌출 형성된 적어도 하나의 위치결정돌기(131) 및 고정부(122)의 하면에 형성되어 위치결정돌기(131)이 결합되는 적어도 하나의 위치결정홈(132)을 포함할 수 있다. 물론 위치결정돌기(131)가 고정부(122)에 형성되고 위치결정홈(132)이 냉매파이프(100)에 형성될 수도 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프의 다른 예로 단층관 구조의 냉매파이프가 적용된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매파이프의 다른 예로, 앞서 상술한 다층관 구조의 냉매파이프(100) 대신 단층관 구조의 냉매파이프(200)가 적용될 수도 있다.
이하에서는, 앞서 상술한 바와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어컨 배관 시스템의 제작 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어컨 배관 시스템의 제작 과정을 나타낸 불록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어컨 배관 시스템은 구성품 제작단계(S110), 제1 접합단계(S120), 홀 형성단계(S130), 및 제2 접합단계(S140)를 포함할 수 있다.
먼저, 구성품 제작단계(S110)에서는 플라스틱 재료를 이용하여, 냉매파이프(100), 연결 플랜지(110), 및 충전포트(120)를 각각 제작하는 과정이 수행된다.
이때, 구성품 제작단계(S110)에서는 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)가 변색되는 것을 방지하기 위하여, 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)에 열 안정제가 추가될 수 있다.
또한, 구성품 제작단계(S110)에서 냉매파이프는 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 제작되고, 연결 플랜지(110) 및 충전포트(120)는 레이저 투과성 플라스틱 재질로 제작될 수 있다.
또한, 구성품 제작단계(S110)에서의 냉매파이프(100)는 외층(101) 및 내층(102)을 포함하는 다층배관 구조로 제작될 수 있다.
다음으로, 제1 접합단계(120)에서는 냉매파이프(100)의 적어도 하나의 단부측에 연결 플랜지(110)를 결합한 후, 레이저 장치(미도시)를 이용한 레이저 융착에 의해 상호 간을 접합시키는 과정이 수행된다.
이때, 냉매파이프(100)와 결합된 연결 플랜지(110) 측으로 레이저 장치를 이용하여 레이저 빔을 조사하면, 레이저 빔 에너지가 레이저 투과성 플라스틱 재질로 형성된 연결 플랜지(110)를 투과하게 된다.
그러면, 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 형성된 냉매파이프(100)로 흡수되어 레이저 빔 에너지가 흡수층에서의 분자들을 활성화시키고, 활성화된 분자들의 운동 에너지에 의해서 발생한 열이 연결 플랜지(120)를 용융시킴으로써, 상호 간의 열적으로 접합된다.
다음으로, 홀 형성단계(S130)에서는 냉매파이프(100) 외주면 상에 드릴 장치(미도시)를 이용하여 냉매 주입홀(103)을 형성하는 과정이 수행된다.
다음으로, 제2 접합단계(S140)에서는 냉매파이프(100)의 냉매 주입홀(103)이 형성된 위치에 충전포트(120)의 고정부(122)를 결합시킨 후, 레이저 장치(미도시)를 이용한 레이저 융착에 의해 상호 간을 접합시키는 과정이 수행된다.
이때, 냉매파이프(100)의 외주면에 형성된 위치결정돌기(131)를 충전포트(120)의 고정부(122)에 형성된 위치결정홈(132)에 결합시키면서, 고정부(122)의 탄성복원력을 이용하여 냉매파이프(100)의 외주면에 충전포트(120)가 밀착되도록 안착시킨다.
그 다음, 충전포트(120)의 고정부(122) 측에 레이저 장치를 이용하여 레이저 빔을 조사하면, 레이저 빔 에너지가 레이저 투과성 플라스틱 재질로 형성된 충전포트(120)의 고정부(122)를 투과하게 된다.
그러면, 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 형성된 냉매파이프(100)로 흡수되어 레이저 빔 에너지가 흡수층에서의 분자들을 활성화시키고, 활성화된 분자들의 운동 에너지에 의해서 발생한 열이 충전포트(120)를 용융시킴으로써, 냉매파이프(100)의 외주면에 충전포트(120)가 열적으로 접합된다.
이상 상술한 바와 같은 과정을 통하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에어컨 배관 시스템이 제작된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 본 발명에 따른 에어컨 배관 시스템 및 이의 제작방법은 냉매파이프, 연결 플랜지 및 충전포트를 플라스틱 재질로 제작함으로써, 에어컨 시스템 전체의 경량화는 물론 주행 및 엔진 진동을 자체적으로 절연할 수 있다
또한, 플라스틱 재질의 냉매파이프와 연결 플랜지 및 충전포트 간을 레이저 에너지에 의한 열을 이용하는 레이저 융착법으로 서로를 접합함으로써, 냉매파이프와 연결 플랜지 및 충전포트가 어떠한 손상(변형, 단차, 타공 등이 발생하는 것)없이 서로 강건하게 결합될 수 있다.
또한, 레이저 융착법에 의하여 어떠한 손상없이 냉매파이프와 연결 플랜지 및 충전포트가 서로 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 있다.
또한, 충전포트의 고정부를 이용하여 냉매파이프에 안착시킨 상태로 접합시킴에 따라, 냉매파이프의 상부에 충전포트를 간결하게 결합시킬 수 있다.
또한, 충전포트의 고정부를 탄성복원력이 제공되도록 제작함에 따라, 냉매파이프와 충전포트 사이에 갭이 발생하지 않도록 결합시킬 수 있어, 상호 간의 접합불량을 방지할 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: 연결 플랜지 120: 충전포트
121: 본체부 121a: 냉매 이동공간
122: 고정부 122a: 제1 영역
122b: 제2 영역 130: 위치결정수단
131: 위치결정돌기 132: 위치결정홈

Claims (13)

  1. 에어컨 배관 시스템에 있어서,
    플라스틱 재질로 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 연결 플랜지; 및
    상기 플라스틱 재질로 형성되며, 상기 냉매파이프의 내부로 냉매를 주입하기 위한 충전밸브가 구비되는 적어도 하나의 충전포트를 포함하고,
    상기 연결 플랜지는 상기 냉매파이프의 일측단부가 결합된 상태에서 레이저 융착에 의해 접합되고, 상기 충전포트는 상기 냉매파이프의 외주면 상부측에 안착된 상태에서 레이저 융착에 의해 접합되며,
    상기 충전포트는,
    상기 냉매파이프에 형성된 냉매 주입홀로 상기 냉매를 주입하기 위한 상기 충전밸브가 배치되고, 상기 냉매 주입홀과 연통되는 냉매 이동공간이 마련된 본체부; 및 상기 본체부의 하단부측에 연장 형성되어 상기 본체부를 냉매파이프의 외주면에 결합시키기 위한 고정부;를 포함하고,
    상기 고정부는,
    상기 냉매파이프의 외주면 하부측 일부를 제외하고 결합되도록 형성되며, 상기 냉매파이프의 외주면에 상기 고정부를 결합 시, 탄성복원력이 유연하게 발생하도록 상단부측에서 하단부측으로 갈수록 두께가 감소되도록 형성하는 것을 특징으로 하되,
    상기 냉매파이프의 외주면 상부측에 상기 고정부를 결합 시, 상기 냉매 주입홀의 위치와 상기 냉매 이동공간의 위치를 용이하게 일치시키기 위한 위치결정수단을 더 포함하고,
    상기 위치결정수단은,
    상기 냉매 주입홀을 벗어난 상기 냉매파이프의 외주면 양측에서 상기 고정부 방향을 향해 각각 돌출 형성된 위치결정돌기; 및
    상기 냉매 이동공간을 벗어난 상기 고정부의 하면 양측에서 상측 방향을 향해 각각 오목하게 형성되어 상기 각 위치결정돌기가 각각 결합되는 위치결정홈;을 포함하는, 에어컨 배관 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정부는
    상기 본체부의 하단부측에 반원 형상으로 형성되며, 상기 냉매파이프의 중심축선을 기준으로 상부측에 안착되는 제1 영역; 및
    상기 제1 영역의 양측에서 상기 중심축선을 기준으로 하부측을 향해 라운드지게 연장 형성되며, 상기 탄성복원력에 의해 상기 냉매파이프의 하부측 일부를 감싸면서 지지하는 제2 영역 영역;을 포함하는, 에어컨 배관 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉매파이프는 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 연결 플랜지 및 상기 충전포트는 레이저 투과성 플라스틱 재질로 형성되는, 에어컨 배관 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉매파이프와 상기 충전포트 간의 결합은, 상기 냉매파이프의 외주면 상부측에 상기 충전포트의 고정부가 장착된 상태에서, 상기 충전포트의 외부로부터 투과 조사되는 레이저 에너지가 상기 고정부를 투과 후 상기 냉매파이프로 흡수되어, 상기 냉매파이프와 상기 충전포트 간의 레이저 융착에 의한 접합에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는, 에어컨 배관 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 냉매파이프는 외층과 내층을 포함하는 다층배관 구조로 형성되는, 에어컨 배관 시스템.
  8. 제7항에 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.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연결 플랜지 및 상기 충전포트가 변색되는 것을 방지하기 위하여, 상기 연결 플랜지 및 상기 충전포트에는 열 안정제가 첨가되는, 에어컨 배관 시스템,
  10. 제1항에 기재된 에어컨 배관 시스템의 제작 방법에 있어서,
    상기 플라스틱 재료를 이용하여, 상기 냉매파이프, 상기 연결 플랜지, 및 상기 충전포트를 각각 제작하는 구성품 제작단계;
    상기 냉매파이프의 적어도 하나의 단부측에 연결 플랜지를 결합한 후, 레이저 장치를 이용한 레이저 융착에 의해 상호 간을 접합시키는 제1 접합단계;
    상기 냉매파이프 외주면 상에 드릴 장치를 이용하여 상기 냉매 주입홀을 형성하는 홀 형성단계; 및
    상기 냉매파이프의 상기 냉매 주입홀이 형성된 위치에 상기 충전포트의 고정부를 결합시킨 후, 상기 레이저 장치를 이용한 상기 레이저 융착에 의해 상호 간을 접합시키는 제2 접합단계;를 포함하고,
    상기 제2 접합단계에서는
    상기 냉매 주입홀을 벗어난 상기 냉매파이프의 외주면 양측에서 상기 고정부 방향을 향해 각각 돌출 형성된 위치결정돌기를 상기 냉매 이동공간을 벗어난 상기 고정부의 하면 양측에서 상측 방향을 향해 각각 오목하게 형성된 위치결정홈에 각각 끼워서 상호 간의 접합위치를 결정하는 것을 특징으로 하는, 에어컨 배관 시스템 제작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구성품 제작단계에서는
    상기 연결 플랜지 및 상기 충전포트가 변색되는 것을 방지하기 위하여, 상기 연결 플랜지 및 상기 충전포트에 열 안정제가 추가 되는 것을 특징으로 하는, 에어컨 배관 시스템 제작 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 냉매파이프는 레이저 흡수성 플라스틱 재질로 형성되고, 상기 연결 플랜지 및 상기 충전포트는 레이저 투과성 플라스틱 재질로 형성되는, 에어컨 배관 시스템 제작 방법.
  13. 삭제
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