KR100939851B1 - 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터 - Google Patents

초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배관의 사이에 설치되어 정수기, 연수기, 비데, 또는 식기세척기 측으로 급수할 수 있도록 하는 배관 분기용 어댑터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱 재질로 이루어져 초음파 용착으로 연결되는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 어댑터에 관한 것이다.
본 발명은 메인관과 분기관이 일체로 형성되고, 상기 메인관의 일측 내면에 내경이 좁아지는 방향으로 형성된 경사면을 구비하는 플라스틱 재질의 어댑터 몸체; 상기 어댑터 몸체의 일측에 연결되며, 상기 어댑터 몸체의 경사면에 대응하도록 형성되는 결합모서리를 구비하여, 상기 결합모서리가 초음파 용착에 의하여 상기 경사면에 결합되는 링커; 및 상기 링커에 어댑터 몸체의 일측에 회전가능하게 연결되는 결합너트;를 포함하는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터를 제공한다.
배관 분기용 어댑터, 플라스틱, 초음파 용착

Description

초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터{Plastic adapter using ultra sonic welding}
본 발명은 배관의 사이에 설치되어 정수기, 연수기, 비데, 또는 식기세척기 측으로 급수할 수 있도록 하는 배관 분기용 어댑터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱 재질로 이루어져 초음파 용착으로 연결되는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 어댑터에 관한 것이다.
수도관에서 급수를 받아서 동작하게 되는 정수기, 연수기, 비데, 식기세척기등을 설치하기 위해서는, 대략 T자 형상의 배관 분기용 어댑터를 사용한다.
도 1 및 도 2는 종래의 금속재질 배관 분기용 어댑터의 분리사시도 및 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 배관 분기용 어댑터는 메인관(10)과, 메인관(10)의 측면에 나사결합되는 분기관(20)과, 메인관(10)의 일측에 나사결합되는 링커(30)와, 링커(30)에 의하여 메인관(10)의 일측에 회전가능하게 고정되는 결합너트(40) 를 포함한다.
링커(30)는 결합너트(40)의 이탈을 방지하기 위하여 외경측으로 돌출되어 형성되어 있는 머리부(32)와, 메인관(10)에 나사결합되는 볼트부(34)를 포함한다.
결합너트(40)는 링커(30)의 머리부(32)에 대응되도록 내경측으로 돌출되어 형성된 걸림턱부(42)와, 외부배관에 나사결합되는 너트부(44)를 구비하고 있다.
링커(30)가 메인관(10)에 체결되면, 결합너트(40)의 걸림턱부(42)가 링커(30)의 머리부(32)에 걸리게 되어, 결합너트(40)가 메인관(10)의 일측에 회전가능하게 고정된다.
상기 메인관(10)과, 분기관(20)과, 링커(30)와, 결합너트(40)는 모두 금속재질로 제조된다.
도 2를 참조하면, 메인관(10)의 양측은 각각 수도배관(50,60)에 연결되는 것으로, 결합너트(40)는 나사부(52)가 형성된 수도관측에 체결되며, 타측은 결합너트(62)가 구비된 수도관측에 체결된다.
본 발명의 목적은 종래에 금속재질로 제작되던 배관 분기용 어댑터를 플라스틱 재질로 제작함으로써 원가를 획기적으로 절감할 수 있는 플라스틱 재질의 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 어댑터를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 배관 분기용 어댑터를 플라스틱 재질로 제작함에 있어서 누수의 우려가 있는 중공관과 어댑터 몸체의 결합을 초음파 용착으로 접합함으로써 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 어댑터를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 메인관과 분기관이 일체로 형성되고, 상기 메인관의 일측 내면에 내경이 좁아지는 방향으로 형성된 경사면을 구비하는 플라스틱 재질의 어댑터 몸체; 상기 어댑터 몸체의 일측에 연결되며, 상기 어댑터 몸체의 경사면에 대응하도록 형성되는 결합모서리를 구비하여, 상기 결합모서리가 초음파 용착에 의하여 상기 경사면에 결합되는 링커; 및 상기 링커에 어댑터 몸체의 일측에 회전가능하게 연결되는 결합너트;를 포함하는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터를 제공한다.
본 발명은 종래에 금속재질을 제작되던 배관 분기용 어댑터를 플라스틱 재질로 제작함으로써 원가를 획기적으로 절감할 수 있는 플라스틱 재질의 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 어댑터를 제공한다.
본 발명은 배관 분기용 어댑터를 플라스틱 재질로 제작하고 링커를 초음파 용착을 이용하여 어댑터 몸체에 연결함으로써 제조공정을 개선함과 동시에 신뢰성을 확보할 수 있는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 어댑터를 제공한다.
또한, 본 발명은 분기관의 유로를 단독으로 개폐할 수 있도록 함으로써 사용 및 관리에 편리한 효과를 가져온다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터의 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 밸브를 구비하는 배관 분기용 플라스틱 어댑터의 분리사시도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 밸브를 구비하 는 배관 분기용 플라스틱 어댑터의 결합사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 배관 분기용 어댑터(100)는 메인관(112)과 분기관(114)이 일체로 형성되어 있는 어댑터 몸체(110)와, 상기 어댑터 몸체(110)의 일측에 링커(160)로 회전가능하게 연결되는 결합너트(140)와, 상기 결합너트(140)와 링커(160) 사이에 삽입되는 탄성링(180)을 포함한다.
종래의 금속 재질을 사용하는 경우 링커(160)가 어댑터 몸체(110)에 나사결합으로 체결되었으나, 플라스틱 재질을 사용하는 경우 재질의 특성상 나사결합시에 크랙으로 인한 파손이 발생하기 쉽고, 또한 누수가 발생할 우려도 있기 때문에, 본 발명은 링커(160)를 어댑터 몸체(110)에 초음파 용착을 이용하여 결합시킨다.
또한, 링커(160)를 어댑터 몸체(110)에 체결하는 작업이 수작업으로 이루어지기 때문에 정확한 작업성이 좋지 못하며, 체결의 신뢰성을 확보하는데 문제점을 가지고 있었다.
이를 개선하기 위하여, 본 발명에 따른 배관 분기용 어댑터는 어댑터 몸체(110)와, 링커(160)를 초음파 용착으로 결합시킨다.
어댑터 몸체(110)의 내측면에는 내경이 좁아지는 방향으로 경사지게 형성되어 있는 경사면(116)이 형성된다.
링커(160)는 어댑터 몸체(110)의 내경에 대응하여 외경이 감소하도록 형성되어 있으며, 상기 경사면(116)에 대응하는 위치에 각이지게 형성된 결합모서리(164)를 구비하고 있다.
링커(160)를 어댑터 몸체(110)에 끼우면, 결합모서리(164)가 경사면(116)에 접촉하게 되며, 이 상태에서 결합모서리(164)가 경사면(116)에 밀착되는 방향으로 압력을 가하면서 초음파를 발생하면, 결합모서리(164)가 용융되면서 경사면(116)에 용착된다.
링커(160)와 체결너트(140)의 연결관계를 살펴보면, 링커(160)는 일측에 돌출형성된 머리부(162)를 구비한다. 머리부(162)는 체결너트(140)의 내경보다는 작은 외경을 가지며, 체결너트(140)는 머리부(162)보다 작은 내경을 가지는 걸림턱부(142)를 일측에 형성한다.
따라서, 링커(160)를 체결너트(140)에 삽입하면, 링커(160)의 머리부(162)가 체결너트(140)의 걸림턱부(142)에 걸리게 되므로, 링커(160)를 어댑터 몸체(110)에 고정하면, 체결너트(140)는 어댑터 몸체(110)의 일측에 제자리에서 회전 가능하도록 고정된다.
본 발명에 따른 배관 분기용 어댑터는 어댑터 몸체(110)와, 링커(160)는 플라스틱 재질로 이루어지고, 결합너트(140)는 플라스틱 재질 또는 금속재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 초음파 용착은 어댑터 몸체(110)와 링커(160)의 사이에서만 이루어지고, 결합너트(140)는 링커(160)와 어댑터 몸체(110)의 사이에 회전가능하도록 고정되는 것이므로, 결합너트(140)는 재질에 구애받지 않고 플라스틱 재질 또는 금속재질로 이루어질 수 있다.
구체적으로 플라스틱 재질을 살펴보면, ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene), PB(polybutadiene rubber), 나일론(Nylon), MPPO(Modifide Polyphenylene Oxide), MPPE(Modified Polyphenylene Ether), PP(Polypropylene), PPA(phenylpropanolamine), PSU(polysulfone), PPSU(polyphenylsulfone), PC(polycarbonate) 중 어느 하나의 재질로 이루어지거나, 둘 이상 재질의 혼합 조성물로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 요구 강도에 따라 상기 재질 중 어느 하나 또는 혼합 조성물과 함께 GF(Glass Fiber), MF(Mineral Filler) 등 무기 충진재를 혼합하여 강도를 향상시킨 재질의 사용하여 충격강도 및 인장강도를 향상 시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관 분기용 어댑터의 분리된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관 분기용 어댑터의 결합된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명은 어댑터 몸체(110)와 링커(160)의 견고한 초음파 용착을 위하여 다음과 같은 단면구조를 가진다.
먼저 어댑터 몸체(110)를 살펴보면, 내측에 내경이 좁아지도록 다단으로 형성되며, 내경이 좁아지는 위치에 경사지게 형성된 경사면(116)을 구비한다. 이러한 경사면(116)은 별도의 부재로 형성되는 것이 아니라 어댑터 몸체(110)의 성형시에 일체로 형성되는 것이다.
링커(160)는 어댑터 몸체(110)에 결합되는 것으로, 상기 어댑터 몸체(110)의 내경에 대응하여 다단으로 외경이 좁아지도록 형성되며, 상기 경사면(116)에 대응하는 위치에 각이지게 형성된 결합모서리(164)를 구비한다.
도시된 바와 같이, 링커(160)에 결합너트(140)를 끼운후, 링커(160)를 어댑터 몸체(110)에 밀어 넣으면 결합모서리(164)가 경사면(116)에 닿게 된다. 이상태에서 경사면(116)과 결합모서리(164)가 밀착되도록 압력을 가하면서 초음파를 이용하여 결합모서리(164)가 경사면(116)에 용착되도록 한다.
초음파는 모서리부 집중이 되기 때문에, 링커(160)를 어댑터 몸체(110)에 밀착시킨 상태에서 초음파를 가하게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이 결합모서리(164)가 용융되면서 경사면(116)에 용착된다.
또한, 초음파 용착시에 사용되는 초음파는 주파수 10000 ~ 40000 Hz 범위인 것이 바람직하며, 링커(160)에 가해지는 압력은 0.1 ~ 100psi 범위인 것이 바람직하다.
도시된 바와 같이, 링커(160)를 밀착시킨 상태에서 초음파를 가하면 경사면(116)에 맞닿은 결합모서리가 용융되어 경사면에 용착된다. 초음파 용착으로 고정되면 플라스틱 재질이 일체로 녹아 붙기 때문에 크랙 발생의 우려와 누수 발생의 우려가 없다.
도시된 실시예의 경우에는 하나의 경사면과 결합모서리가 용착되는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라서 다단으로 복수개의 경사면과 결합모서리가 형성되도록 할 수도 있다.
도 7은 본 발명에 따른 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 어댑터의 제 3 실시예를 나타낸 분리사시도이다.
도시된 바와 같이, 제 2 실시예는 분기관을 별도로 개폐할 수 있는 밸브를 추가로 구비하는 것이다.
밸브(190)는 분기관(114)의 입구 유로를 승하강 하며 단속하는 개폐편(191) 과, 개폐편(191)에 연결되며 분기관의 내부에 회전가능하게 결합되는 수직봉(192)과, 개폐편(191)이 개방되는 방향, 즉 수직봉이 상승하는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성부재(193)와, 수직봉(192)에 연결되어 외부로 노출되는 손잡이(195)와, 분기관(114)에 결합상기 손잡이를 회전가능하게 고정하며, 내측에 경사면을 구비하여 손잡이의 회전에 따라 수직봉(192)이 상승 또는 하강하도록 하는 마개부(194)를 포함한다.
이렇게 분기관(114)을 별도로 개폐할 수 있는 밸브(190)를 구비하면, 손잡이(195)를 조절하여 분기관(114)의 유로만을 별도로 개폐할 수 있으므로, 분기관(114)에 연결된 설비를 점검, 보수, 교체 등을 하는 경우에 메인관의 흐름을 차단하지 않고도 작업할 수 있는 효과를 가져온다.
도시된 실시예의 경우에는 플러그밸브(plug valve)가 사용되었으나, 볼밸브(ball valve), 글로브밸브(globe valve), 버터플라이 밸브(butterfly valve) 등이 사용될 수도 있다.
상기 링커(160)는 메인관(112)의 일측에 나사결합되는 볼트부(164)와, 상기 볼트부(164)보다 큰 외견을 가지는 머리부(162)를 포함한다.
상기 결합너트(140)는 외부배관에 나사결합되는 너트부(144)와, 상기 링커(160)의 볼트부(164)보다는 크고 머리부(162)보다는 작은 내경을 가지는 걸림턱부(142)를 포함한다.
금속재질을 사용하는 경우 분기관(114)을 메인관(112)과 별도로 형성하여 결합하는 방식을 취하였으나, 플라스틱 재질을 사용할 경우 분기관(114)과 메인 관(112)을 일체로 사출로 제작할 수 있어 제조원가를 절감할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 어댑터의 제 3 실시예를 나타낸 도면이다.
제 3 실시예는 결합너트(140)와 링커(160)의 접촉부의 파손을 방지하기 위해서, 탄성링(180)을 추가로 구비하는 형태를 나타낸 것이다.
플라스틱 재질을 사용하는 경우, 링커(160)와 어댑터 몸체(110)의 접합부분 이외에도, 링커(160)와 결합너트(140)의 접촉 부위에서도 크랙이 발생할 우려가 있다.
이를 방지하기 위하여, 본 실시예에서는 취약부에 형상을 변화시켜 결합너트(140)의 체결시에 발생하는 하중을 경사진 방향으로 전달 받도록하여 인장강도와 충격강도를 확보하는 것을 특징으로 한다.
탄성링(180)은 링커(160)의 외주면에 결합되어, 링커(160) 체결시에 머리부(162)와 걸림턱부(142) 사이에 끼워진다.
탄성링(180)은 고무, 합성고무, 플라스틱, 나일론, 나일론 GF(glass fiber), 테프론 등 자체 탄성력을 가지는 재질로 제작되며, 단면이 원형 또는 타원형의 형태를 가지는 것이 바람직하다.
이렇게 탄성링(180)을 삽입하면 머리부(162)와 걸림턱부(142)가 직접 마찰하지 않게 된다. 탄성링(180)은 고무, 합성수지등 탄성력을 구비하는 재질로 이루어지는 것으로 충격을 흡수하는 기능과 하중을 분산시키는 기능을 수행한다.
배관의 연결시에 결합너트(140)를 과도하게 체결하더라도 상기 탄성링(180) 이 수축하면서 하중을 어느정도 흡수하며 분산시키게 되므로 머리부(162)와 걸림턱부(142)의 크랙 발생이나 파손을 방지해 준다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관 분기용 어댑터는 결합너트(140)와 링커(160)의 접촉면 모서리 형상을 종래의 직각 형태와 달리 라운드 형태로 변경하여 모서리 부분의 두께를 증가시키고 모서리에 가해지는 하중이 분산되도록 한 것이다.
도시된 바와 같이, 결합너트(140)의 걸림턱부(142) 모서리(145)를 라운드 형상으로 형성하여 하중이 집중되는 부분의 두께를 확보하고, 크랙의 발생을 방지할 수 있도록 한 것이다.
그리고, 링커(160)의 머리부(162) 모서리(165)도 동일한 걸림턱부(142) 모서리(145)와 마찬가지로 라운드 형상을 가지도록 한다.
이렇게 라운드 형상으로 형성된 모서리들(145, 165) 사이에서 탄성링(180)이 압축되는데, 탄성링(180)은 라운드로 형성된 모서리들(145, 165)의 중앙부분에 접촉하게 된다.
따라서, 결합너트(140)의 체결시에 길이방향으로 가해지는 하중은 모서리들(145, 165)과 탄성링이 접촉하는 법선방향으로 변경되므로, 하중이 반지름 방향으로 분산되어 크랙이 발생하지 않게된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
도 1은 종래의 금속재질 배관 분기용 어댑터의 분리사시도,
도 2는 종래의 금속재질 배관 분기용 어댑터의 사시도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 밸브를 구비하는 배관 분기용 플라스틱 어댑터의 분리사시도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 밸브를 구비하는 배관 분기용 플라스틱 어댑터의 결합사시도,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관 분기용 어댑터의 분리된 상태를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 배관 분기용 어댑터의 결합된 상태를 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 어댑터의 제 3 실시예를 나타낸 분리사시도,
도 8은 본 발명에 따른 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 어댑터의 제 3 실시예를 나타낸 단면도임.
* 도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명 *
100 : 배관 분기용 어댑터 110 : 어댑터 몸체
112 : 메인관 114 : 분기관
116 : 경사면 140 : 결합너트
142 : 머리부 160 : 링커
162 : 걸림턱부 164 : 결합모서리
180 : 탄성링 190 : 밸브

Claims (10)

  1. 메인관과 분기관이 일체로 형성되고, 상기 메인관의 일측 내면에 내경이 좁아지는 방향으로 형성된 경사면을 구비하는 플라스틱 재질의 어댑터 몸체;
    상기 어댑터 몸체의 일측에 연결되며, 상기 어댑터 몸체의 경사면에 대응하는 위치에 직각의 단면을 가지도록 형성되는 결합모서리를 구비하여, 상기 직각의 단면을 가지는 결합모서리가 초음파 용착에 의하여 용융되면서 상기 경사면에 대응하는 형태로 변형되어 결합되는 링커;
    상기 링커에 어댑터 몸체의 일측에 회전가능하게 연결되는 결합너트; 및
    상기 링커와 상기 체결너트의 사이에 끼워지는 탄성링;을 포함하고,
    상기 링커 머리부의 모서리와 상기 체결너트의 걸림턱부 모서리 중 적어도 어느 한쪽 모서리는 라운드 형상을 가지며,
    상기 분기관에 볼밸브, 글로브 밸브, 플러그 밸브, 버터플라이 밸브 중의 어느 하나의 밸브를 구비하는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 어댑터 몸체와, 상기 링커는 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene), PB(polybutadiene rubber), 나일론(Nylon), MPPO(Modifide Polyphenylene Oxide), MPPE(Modified Polyphenylene Ether), PP(Polypropylene), PPA(phenylpropanolamine), PSU(polysulfone), PPSU(polyphenylsulfone), PC(Polycarbonate) 중 어느 하나의 재질이 포함되거나, 둘 이상 재질-의 혼합 조성물이 포함된 플라스틱 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 초음파 용착은 10000 ~ 40000 Hz 주파수로, 0.01 ~ 10 초 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 초음파 용착은 링커에 0.1 ~ 100 psi 범위의 압력을 가하면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터.
  5. 삭제
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 플라스틱 재질은 GF(Glass Fiber) 또는 MF(Mineral filler)와 같은 무기충진재를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성링은 고무, 합성고무, 플라스틱, 나일론, 나일론 GF(glass fiber), 테프론 중의 어느 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성링은 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 초음파 용착을 이용한 배관 분기용 플라스틱 어댑터.
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