KR100298401B1 - 벨로우즈형호스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용 목적에 따라 유체의 흐름을 안내하는 유로의 형태를 자유자재로 가변시키는 벨로우즈형(Bellows type) 호스에 관한 것으로 호스의 구조를 개선하여 사출 성형된 산의 살 두께가 비교적 균일하지 않거나, 경도차이가 발생되더라도 용이하게 접히도록 한 것이다.

이를 위해, 산(3)의 꼭지점을 기준으로 양측의 길이비(A)(B)를 다르게 하여 산(3)과 골(4)을 연속적으로 사출 성형하여서 된 벨로우즈형 호스에 있어서, 호스(2)의 중심축(H)을 기준으로 상,하부에 위치하는 산의 꼭지점이 연결되는 연결선(G2)이 중심축(H)에 대하여 경사지게 형성되어 있어 중공 성형법으로는 극복하기 어려운 산부위 두께의 불균일한 문제점을 극복할 수 있게 되고, 이에 따라 불량률을 현저히 감소시키게 된다.

Description

벨로우즈형 호스{Bellows type hose}

본 발명은 유체의 이송을 안내하는 호스에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 사용 목적에 따라 유체의 흐름을 안내하는 유로의 형태를 자유자재로 가변시키는 벨로우즈형 호스(Bellows-type hose)에 관한 것이다.

일반적으로 유체의 이송을 안내하는 합성수지재의 호스는 그 형상에 따라 압출 성형법(extrud molding) 또는 중공 성형법(blow molding)에 의해 성형된다.

상기 압출 성형법은 호스의 단면이 연속적으로 이루어지는 형태, 즉 호스가 원통관인 경우 대량 생산에 유리하므로 유용하게 적용되고 있다.

그러나 호스의 단면이 연속적으로 이루어지지 않고 구부러져 있거나, 불연속적으로 이루어진 형태, 즉 벨로우즈 형태인 경우에는 압출 성형이 곤란하므로 융융수지를 금형내에 주입시 압축공기를 동시에 주입하여 수지가 금형내에 달라 붙어 성형이 이루어지는 중공 성형법을 이용하고 있다.

상기 벨로우즈형 호스는 배수되는 유로구조에 적합하도록 "??"형, "S"형 등 여러 가지 형태로 용이하게 변형가능한 잇점이 있어 세탁기 또는 식기 세척기 등에 널리 적용되고 있다.

도 1 및 도 2는 중공 성형법에 의해 생산되는 종래 호스를 나타낸 종단면도이다.

이러한 구조의 벨로우즈 호스는 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이 세탁기(1) 등의 배수 호스(2)로 널리 적용되고 있다.

그 구조를 살펴보면, 배수 호스(2)의 길이방향(중심축)에 대하여 수직방향으로 산(3)과 골(4)이 각각 독립되게 반복 형성되어 있다.

즉, 도 1 및 도 2와 같이 호스의 외경인 산(3)과, 내경인 골(4)의 꼭지점이 동일 수직선(G1)상에 위치되게 형성되어 있다.

따라서, 도 3의 좌측에 나타낸 바와 같이 배수 호스(2)가 펼쳐진 상태에서 외력을 가해 길이방향의 부피를 축소시키면 산(3)과 골(4)을 중심으로 우측과 같이 접혀지게 되므로 배수 호스(2)의 길이가 최소화된다.

상기한 바와 같이 벨로우즈 형태의 배수호스(이하 "호스"라 함)가 접혀지는 원리에 대하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

도 1과 같이 산(3)의 좌,우에 위치하는 골(4)까지의 거리(A)(B)를 동일하게 형성하면 호스(2)를 접기 위해 일측으로 힘을 가할 때 가해지는 힘에 비례하여 동일한 반발력(F1, F2)이 작용되므로 접혀지지 않게 된다.

이에 따라, 도 2에 도시한 바와 같이 산(3)의 좌,우에 위치하는 골(4)까지의 거리(A)(B)를 달리하고 산(3)의 꼭지점까지의 높이(C)를 적정한 수준으로 형성하고 있다.

이러한 호스(2)를 접기 위해 일측으로 힘을 가하면 반발력(F1, F2)이 존재하지만, 산(3)의 좌,우에 위치하는 골(4)까지의 거리(A)(B)비가 다르고, (A)부위의 거리가 (B)부위의 거리보다 크게 형성되어 있어, 산(3)에서 중심선(H)에 대해 그은 수선에 의해 양분된 각인 θ1이 θ2에 비해 크기 때문에, 반발력은 F2가 작기 때문에 길이비가 작은쪽인 (B)부위가 먼저 접히게 된다.

이와 같이 접힐 때 지속적으로 외력을 가하면 호스(2)는 동일형상이 연속적으로 이루어져 있어 길이비가 작은쪽이 내측으로 차례 차례 접히게 되므로 도 3의 우측에 나타낸 바와 같이 길이방향의 부피가 최소화되고, 이에 따라 보관 및 취급이 용이해지게 된다.

그러나, 종래에는 호스(2)를 절첩가능한 벨로우즈 구조로 제조하는데 있어 여러 가지 조건을 만족시켜야 되며, 이에 따라 제조상에 여러 가지 문제점을 나타내는 단점이 있었다.

첫째, 산(3)부위의 두께가 적정치 이상으로 두꺼우면 접히지 않는데, 산의 원주방향을 따른 일부분이 두꺼울 경우에도 용이하게 접히지 않는다.

즉, 종래의 호스(2)는 거리가 짧은 (B)부위가 내측으로 차례 차례 접힐 때, 호스의 골(4)과 산(3)에 있어 원주방향 전면에 걸쳐 동일한 힘이 동시에 걸리게 되고, 골의 원주방향 전면에 걸쳐 작용하는 힘이 산의 원주방향 전면에 걸쳐 발생하는 반발력(F2)을 극복해야만 거리가 짧은 (B)부위가 접혀지게 된다.

따라서, 종래에는 힘이 호스(2)의 원주방향 전체로 분산되어 작용하므로 산의 원주방향 부위중 임의의 부분의 두께가 적정치 이상 두꺼울 경우, 그쪽 산부분에서의 반발력이 커서 그에 해당하는 (B)부위가 접혀지지 않게 되고 이에 따라 (B)부위의 원주방향 상의 다른 부분도 쉽게 접히지 않게 되는 문제점이 있었다.

둘째, 소재인 합성수지가 일정 이상의 경도를 갖으면 굴곡되지 않으며, 이와는 반대로 너무 부드러우면 (B)부분이 (A)부위 내측으로 접히지 않게 된다.

한편, 중공 성형법을 이용하여 벨로우즈형 호스를 성형시 상기한 문제점이야기되지 않도록 산부위에서의 경도관리 및 두께의 관리가 용이치 않게 됨은 후술하는 바와 같다.

호스(2)가 적정 경도를 유지하고 요구되는 기본 성능을 달성하기 위해 호스의 재질로 여러 가지의 재료를 혼합하여 사용하는데, 원재료의 혼합비를 항상 일정하게 유지할 수 없음을 감안하여 쇼어 경도(Shore hardness) ±5의 공차를 두고 있다.

이에 따라, 호스의 전체에 있어서 어느 한 곳에서 산(3)의 경도 차이를 나타내면 경도차이를 나타낸 부위가 접히지 않게 되거나, 굴곡되지 않으므로 불량처리된다.

상기한 중공 성형법은 도 5에 나타낸 바와 같이 일정 궤도를 따라 순환하는 상,하 금형(5)(6)이 일정 지점에서 닫힐 때 사출기(7)로부터 용융된 수지를 금형내에 압출 공급함과 동시에 공기를 분사하여 용융 수지가 금형내에 달라 붙도록 하여 호스(2)가 성형되도록 하는 방법이다.

이러한 방법으로 성형된 호스(2)는 살의 두께에 있어서도 금형이 이동하면서 용융 수지 및 공기가 분사되기 때문에 진행하는 산(3)이 두껍게 성형되는 문제점을 나타낸다.

특히, 일반적인 사출 금형인 경우에는 금형내에 용융 수지가 충진되므로 원재료의 수축률 관리만 하면 치수를 관리할 수 있으나, 중공 성형법은 사출 완료 후 금형내부가 비어 있으므로 치수(두께) 관리가 무척 어려워 두께 불량에 따른 불량품이 빈번히 발생된다.

이에 따라, 도 4a 및 도 4b와 같이 호스(2)를 세탁기 등에 적용할 경우에는, 찌든 때의 제거를 위해 온수를 사용하므로 인해 호스는 열에 대한 변형이 작아야 하며, 부주의로 자주 밟히거나, 거칠은 바닥면에 긁힘에 대한 내구성을 필요로 하므로 비교적 경도가 큰 재질을 사용하여야 되나, 경도가 큰 재질을 사용할 경우에는 사용자가 필요에 따라 호스를 접거나, 펼칠 때 많은 힘을 필요로 하지만, 세탁기의 주 사용자인 주부들은 비교적 힘이 약하므로 호스를 접거나, 펼칠 때 많은 불편함이 수반되었다.

또한, 세탁기의 조립 공정에서도 작업자가 호스를 반복적으로 접거나, 펼치는 작업을 실시하므로 많은 피로를 느끼게 된다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 호스의 구조를 개선하여 사출 성형된 산의 살 두께가 비교적 균일하지 않거나, 경도차이가 발생되더라도 용이하게 접히도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 산의 꼭지점을 기준으로 양측의 길이비를 다르게 하여 산과 골을 연속적으로 사출 성형하여서 된 벨로우즈형 호스에 있어서; 상기 호스의 중심축을 기준으로 상,하부에 위치하는 산의 꼭지점이 연결되는 연결선 및, 골의 꼭지점이 연결되는 연결선이 중심축에 대하여 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 벨로우즈형 호스가 제공된다.

도 1은 종래 호스의 일 실시예를 나타낸 종단면도

도 2는 종래 호스의 다른 실시예를 나타낸 종단면도

도 3은 종래 호스가 세탁기의 배수호스에 적용된 일 예를 나타낸 반단면도

도 4a 및 도 4b는 도 3의 배수호스가 세탁기에 적용된 상태도로서,

도 4a는 호스가 펼쳐진 상태도

도 4b는 호스가 접혀진 상태도

도 5는 벨로우즈 호스를 생산하는 공정을 나타낸 개략도

도 6은 본 발명의 호스구조를 나타낸 종단면도

도 7은 본 발명의 호스가 세탁기의 배수호스에 적용된 상태도

도 8은 종래 구조의 호스에 대한 시험 데이터와 본 발명 구조의 호스에 대한 시험 데이터를 비교하여 나타낸 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 호스 3 : 산

4 : 골 H : 중심축

G2 : 연결선

이하, 본 발명을 일 실시예로 도시한 도 6 내지 도 8을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 호스구조를 나타낸 종단면도이고 도 7은 본 발명의 호스가 세탁기의 배수호스에 적용된 상태도로서, 본 발명은 호스(2)의 중심축(H)을 기준으로 상,하부에 위치하는 산(3)의 꼭지점이 연결되는 연결선(G2)이 및 골의 꼭지점이 연결되는 연결선(G3)이 중심축(H)에 대하여 일정 각도(α) 경사지게 형성되어 있다.

본 발명의 호스(2)에 형성되는 산(3)은 각각 독립되게 형성되어 있고 산(3)의 꼭지점을 기준으로 양측에 위치하는 골(4)까지의 거리비(A)(B)는 (A)부위가 (B)부위에 비해 크게 형성되어 외력을 가하면 길이가 짧은 (B)부위가 (A)부위 내측으로 접혀들어가도록 되어 있는데, 상기 산(3)의 꼭지점은 소성변형이 일어나지 않도록 라운딩 처리하였다.

상기한 바와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 호스는 공지의 중공 성형법에 의해 사출 성형이 가능하다.

도 7의 좌측에 나타낸 바와 같이 사출 성형된 본 발명의 호스(2)가 완전히 펼쳐진 상태에서 길이 방향의 부피를 최소화하기 위해 중심축 방향으로 외력을 가하면 독립되게 형성된 산(3)의 꼭지점을 이은선이 중심축(H)에 대하여 일정 각도 기울어져 있으므로 도 7의 우측과 같이 차례로 접히게 되는데, 이와 같이 펼쳐져 있던 호스(2)가 접히는 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 호스(2) 또한 종래와 마찬가지로, 각각 독립되게 형성된 산(3)이 중심축(H)에 대하여 소정의 각도로 기울어져 있어 산(3)의 꼭지점에서 중심선(H)에그은 수직연장선(G1)과 이루는 각도 θ1이 θ2보다 크다.

이에 따라, 상기 호스(2)가 펼쳐진 상태에서 부피를 최소화하기 위해 중심축(H)방향으로 외력을 가하면 산(3)의 수직연장선(G1)과 이루는 각도 θ1이 θ2보다 크므로 결국 외력이 작용될 때 수직연장선과 작은 각도를 이루는 길이비가 작은 면이 먼저 접히게 된다.

즉, 상기한 바와 같이 외력이 의해 산(3)과 골(4)의 연결부위중 어느 한 지점이 접히기 시작하면 이들의 연결부위는 전술한 바와 같이 수직연장선과 이루는 각도 θ1이 θ2보다 크므로 인하여 인접하고 있던 산(3)과 골(4)을 중심으로 순차적으로 접히게 된다.

이 때, 종래에는 산부분중 원주방향에 있어서의 일정 부분의 두께가 적정치 이상일 경우, 호스가 쉽게 접히지 않았으나, 본 발명에서는 그같은 경우에도 종래와는 달리 호스가 쉽게 접히게 된다.

즉, 본 발명은 상기와 같이 길이비가 작은 (B)부위가 접힐 때, 본 발명에 따른 호스에서는 호스의 거리가 짧은 (B)부위의 원주방향 윗쪽(경사 정점 부위)에 먼저 집중적으로 힘이 걸리게 된다.

다시 말해, 본 발명의 호스는, 상기 호스를 접기 위해 가하는 힘이 호스의 거리가 짧은 (B)부위의 원주방향 윗쪽(경사 정점 부위)에 먼저 집중적으로 가해지게 되어 그 부위가 접혀지게 되고, 그 부위가 접혀지면 바로 이웃하는 부위로 힘이 전달되어 일종의 도미노 현상처럼 이웃하는 부위가 순차적으로 접혀지게 됩니다.

따라서, 본 발명에서는 산의 원주방향에 있어서의 일정 부분의 두께가 적정치 이상이더라도 원주방향을 따라 차례로 이웃하는 부위가 접혀짐에 따라 그 부분도 결국 용이하게 접혀지게 된다.

한편, 상기 호스(2)의 중심축(H)방향으로 외력을 가해 접어 놓았던 상태에서 다시 호스(2)를 펼치고자 할 경우에는 전술한 바와 접혀져 있던 호스(2)가 전술한 반대로 변형을 일으키게 되므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

참고로, 본 발명 구조로 성형된 호스(2)를 접었다 펼치는 시험을 반복 실시한 결과, 시험 횟수중 90% 이상이 호스가 거리가 짧은 (B)부위의 원주방향 윗쪽(경사 정점 부위)에서 변형이 일어나기 시작하여 호스가 접혀짐을 알 수 있었다.

한편, 도 8은 종래 구조의 호스에 대한 시험 데이터와 본 발명 구조의 호스에 대한 시험 데이터를 비교하여 나타낸 것으로서, 이를 통해 종래 호스 구조에서는 산의 꼭지점 양측의 길이비·높이·피치등을 변화시키면서 시험한 결과, 조절이 불가능하거나 불량이 많이 발생함을 알 수 있으나, 본 발명에 따른 호스 구조에서는 산의 꼭지점 양측의 길이비·높이·피치등을 변화시키면서 시험한 결과, 조절이 양호하거나 가능하며 불량 발생이 거의 없음을 알 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 반복적으로 형성되는 산을 중심축에 대하여 일정 각도 기울기를 갖도록 하는 구조 변경에 의해 중공 성형법으로는 극복하기 어려운 두께의 불균일한 문제점을 극복할 수 있게 되고, 이에 따라 불량률을 현저히 감소시킴은 물론 사용이 편리해지게 되는 효과를 얻게 된다.

Claims (1)

1. 산의 꼭지점을 기준으로 양측의 길이비(A)(B)를 다르게 하여 산과 골을 연속적으로 사출 성형하여서 된 벨로우즈형 호스에 있어서;

   상기 호스의 중심축을 기준으로 상,하부에 위치하는 산의 꼭지점이 연결되는 연결선(G2) 및 골의 꼭지점이 연결되는 연결선(G3)이 중심축에 대하여 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 벨로우즈형 호스.