KR101034552B1 - 절연유리 유닛용의 용해가능한 커넥터를 구비한 스페이서기구 - Google Patents

Abstract

절연유리 유닛의 스페이서 프레임용 커넥터(31)가 제공된다. 상기 커넥터(31)는 용해가능한 재료로 이루어진다. 상기 커넥터(31)가 중공의 스페이서 프로파일 몸체(1)로 삽입되는 경우, 상기 커넥터(31)는 탄성적인 돌출부(31t, 31f, 32r, 32t, 32u)에 의해 적합한 위치에 유지되며 최종적으로 용해에 의해 적어도 부분적으로 연결된다. 상기 커넥터(31)는 스페이서 프로파일의 리니어 및 코너 연결에 이용될 수 있다. 또한, 상기 커넥터 부품을 용해시킴으로써 스페이서 프레임을 제조하는 방법 및 상기 방법을 수행하는 장치가 제공된다.

절연유리 유닛, 스페이서, 커넥터, 스페이서 프로파일, 용해

Description

절연유리 유닛용의 용해가능한 커넥터를 구비한 스페이서 기구{SPACER ARRANGEMENT WITH FUSABLE CONNECTOR FOR INSULATING GLASS UNITS}

본 발명은 절연유리 유닛용의 용해가능한 커넥터를 구비한 스페이서 기구에 관한 것이다.

절연유리 유닛(insulating glass unit; 이하 "IG 유닛"으로 나타냄)의 분야에 있어서, IG 유닛을 형성하는 판유리(panes of glass, 또는 창유리)를 분리하기 위하여 관형의 스페이서 바가 창호 업계에서 수년 동안 계속적으로 이용되어 왔다. 일반적으로, 직사각형의 IG 유닛을 제조하는 경우, 상기 IG 유닛의 스페이서 바 기구(프레임)의 코너부를 형성하기 위하여 상기 스페이서 바를 특정한 길이로 컷팅하고 4부분의 스페이서를 커넥터 기기의 종류인 코너 키로 연결한다. 직각의 코너 또는 다른 각도의 코너일 수 있는 코너부를 형성하기 위하여 여러 부분의 스페이서를 연결하는데 이용되는 기기를 코너 키(corner key)라 한다. 스페이서 재료를 절약하기 위하여, 여러 길이의 스페이서 바는 리니어(linear) 스페이서 키 기구로 연결된다. 상기 코너 키의 구조 및 상기 코너 키의 재료 선택은 수년 동안 변화되어 왔 다. 전형적으로, 상기 코너 키는 스템핑된 금속 부품, 주조합금 부품 또는 사출성형된 가소성(플라스틱) 재료이다. 다른 재료들도 시도되었지만, 상기와 같은 재료의 선택이 가장 일반적이다. 이러한 코너 키의 구조와 관련하여, 각각의 설계자들은 코너 키의 삽입을 용이하게 하며 당겼을 때 저항성을 갖는 최적의 상태를 조사하였고, 이에 의해 상기 코너 키의 형상 및/또는 단면적은 변화되어 왔다. 또한, 일부의 스페이서 키는 건조제(desiccant)가 통과할 수 있도록 형성되고, 다른 스페이서 키는 스페이서를 키에 기계적으로 용이하게 크림핑할 수 있도록 형성된다. 또한, 스틸의 스페이서 코너부에 대해 고온의 용접이 이용된다.

스페이서 커넥터는 IG 유닛의 중요한 구성요소이다. 기능적인 관형의 스페이서 또는 유리 분리기가 완성된 IG 유닛의 완전한 부품으로서 이용되도록 형성하기 위하여 상기 스페이서 커넥터는 리니어 스페이서 부분 사이에서 기계적 연결의 역할을 한다. 전형적으로, 상기 스페이서 바 부분이 폐쇄된 직사각형의 프레임을 형성하도록 연결된 후, 상기 건조제가 충전된 스페이서를 유리 표면에 접합시키는데 밀봉제(sealant)가 이용된다. 창호 산업계에서 가장 효율적인 IG 제조공정의 비용을 찾기 위하여 상기 IG 유닛 조립 공정에서의 변화가 있어 왔다. 예를 들어, 상기 스페이서 형성 공정이 리니어 공정일 수 있도록 접을 수 있는 코너 키가 개발되었다. 또한, 상기 코너 키를 제거하기 위하여 "코너 벤딩" 기술이 개발되었다. 그러나, 이 경우, 상기 스페이서 프레임을 완성시키기 위해서는 여전히 리니어 키가 필요하다. 또한, 인라인(in-line) 스페이서 제조 상에서의 인터셉트(intercept) IG 기술은 경제적인 측면에서 볼 때 상당히 효과적인 비용으로 스페이서를 제조하게 된다. 이러한 스페이서 기술의 대부분은 지난 70년에 걸쳐서 발전되어 왔고, 상기 스페이서 제조공정을 계속 향상시키기 위한 연구가 지속되고 있다.

본 출원인인 Technoform사의 TGI 스페이서(예를 들어, US 2005/0100691 A1 또는 EP 1 529 920 A2 참조)는 가소성 물질(플라스틱)-금속 복합물의 스페이서이고, 이러한 스페이서 프로파일의 내측은 가소성 재료(플라스틱)로 이루어진다.

스페이서 프로파일의 내측이 금속으로 이루어지도록 종래의 금속 스페이서(예를 들어, US 6,339,909의 도 16 참조)는 알루미늄 또는 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수 있다.

상기 커넥터 또는 키는 용이하게 삽입되고 추출이나 당겨지기가 어렵도록 형성된 바브형 치(barbed teeth)를 갖는 금속이나 나일론 등으로 이루어진 부품이다. 상기 코너 키 및 리니어 키 모두는 이용가능하다. 이러한 커넥터는 적절하게 작동하지만, 이들은 단가가 비싸며 각 스페이서 프레임에 수개의 부품이 필요할 수 있다. 또한, 상기 커넥터는 특정 조건/환경하에서 스페이서 부분(부품)들을 함께 유지시키는데 효과적이지 않을 수 있다. 상기 스페이서 단면의 내면을 따라 또는 그 내면으로 그립핑 치(gripping teeth)를 밀어야 하기 때문에 상기 커넥터는 삽입하기 어려울 수 있다.

따라서, 본 발명은 종래의 스페이서 커넥터의 문제점을 해결하는데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같이, 상기 스페이서는 금속의 내측면 또는 가소성 재료의 내측면을 가질 수 있다. 스페이서 커넥터는 다음과 같이 이용된다.

(1) 상기 스페이서 커넥터는 스페이서 캐비티에 용이하게 삽입하기 위하여 형상 및 크기 공차를 갖는다.

(2) 상기 스페이서 커넥터는 저가의 가소성(플라스틱) 재료로 이루어지며 TGI 스페이서의 내층과 유사하다.

(3) 상기 스페이서 커넥터는 스페이서 단면의 내면에 용해된다.

마지막 특징인 (3)은 접합 강도 및 편의성을 향상시키기 위해 스페이서에 커넥터를 접합하는 개념으로 인하여 매우 우수하다. 이로 인하여, 상대적으로 낮은 온도의 용해 공정을 발생시킨다. 즉, 상온으로부터 약 600°F(대략 315℃)까지의 온도 범위를 갖는다. 가소성(플라스틱)의 내측면을 갖는 스페이서의 경우, 용해(fusing)는 용융 재료가 혼합되고 냉각 후에 비가역적으로 재료가 연결되도록 스페이서의 가소성 재료의 내측면과 커넥터의 가소성 재료의 외측면을 용융시킴으로써 재료의 연결에 의해 이루어진다. 또한, 금속의 내측면을 갖는 스페이서의 경우, 스페이서의 금속의 내측면에 강한 접착 및/또는 접합이 냉각 후에 존재하도록 강한 접착은 커넥터의 가소성의 외측면을 용융시킴으로써 이루어진다.

오랜 시간이 지나면, 종래의 스페이서 키는 기계적 연결부위가 헐거워지게 되고 상기 스페이서 부품들은 서로 분리된다.

이에 따라, 연결부위(조인트)의 개방부로 습기가 침투하기 때문에 IG 유닛은 고장나게 된다. 그러나, 본 발명에서 제안된 접합에 의해, 스페이서 연결부위는 함께 용해되어 강한 접합 연결부(조인트)로 형성되므로 연결부위가 개방되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 IG 스페이서에 대해 "접합 구성요소"로서 저가의 커넥터가 이용된다.

코너 키나 리니어 키 같은 키와 스페이서 사이에 용해된 연결부를 형성하는데에는 몇가지 방법이 있다.

다음과 같은 방법을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

(1) 열가소성 커넥터와 열가소성이나 금속 스페이서 리니어를 용해시키기 위하여 전도성의 열을 통해 열을 직접 이용하는 방법이 있다. 상기 전도성 열은 가열기와 조인트 영역 사이에 직접적인 접촉으로 적용될 수 있다.

(2) 상기 조인트를 가열하기 위하여 플레임(flame)이나 IR 램프로부터 방사열을 이용하는 방법이 있다.

(3) 강렬한 헤어 드라이어 같은 기기로부터 고온의 공기 열을 이용하는 방법이 있다.

(4) 마찰 용접을 이용하는 방법이 있다. 용접 설비는 조인트 부분에 대하여 서로 빠르게 이동시킬 수 있기 때문에 마찰 열로 용해된 조인트를 형성할 수 있다.

(5) 초음파나 RF(마이크로웨이브 포함) 용접을 이용하는 방법이 있다. 이에 의하여 재료 분자는 진동되고, 이러한 운동이 열을 발생시켜서 상기 열이 재료를 연화시키게 되어 서로 접합된다.

(6) 표면이 서로 용해되도록 구성요소의 표면에 화학물질을 이용하는 방법이 있다. 가소성 파이프의 연결부는 상기 방법의 일예이다.

(7) 원하는 조인트를 달성하기 위하여 접착제, 아교나 밀봉제를 이용하는 방법이 있다.

전술한 방법은 상기 스페이서 커넥터를 스페이서 바에 용해시킬 수 있는 몇가지 방법을 예시한 것이다. 전술한 바를 정리하면, 본 발명은 낮은 온도를 이용하며 용해된 스페이서 연결부는 매우 우수한 방법으로서, 이는 종래의 커넥터의 문제점을 해결하기 위한 것이다.

다시 정리하면, 본 발명은 -커넥터와 스페이서의 조인트 강도를 증가시킬 수 있고, - 제조 라인상에서 삽입에 대한 노력을 경감시킬 수 있고, - IG 유닛 분야의 문제점을 줄일 수 있고, - IG 구성요소의 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 US 2005/0100691 A1의 도 2에 대응하는 것으로, IG 유닛의 부분 단면도에 있어서 TGI 스페이서 프로파일(1)의 단면을 나타낸 단면도이다.

도 2는 US 6,339,909의 도 16에 대응하는 것으로, IG 유닛의 부분 단면도에 있어서 금속 스페이서 프로파일(1')의 단면을 나타낸 단면도이다.

도 3은 바브형 치 형상으로 형성된 용해가능한 리니어 커넥터의 실시예를 나타낸 것으로, a)는 평면도이고, b)는 a)의 좌측으로부터 본 측면도이고, c)는 a)의 상부로부터 본 정면도이다.

도 4는 바브형 치 형상의 90°코너 커넥터의 실시예를 나타낸 것으로, a)는 측면도이고, b)는 a)의 상부로부터 본 평면도이다.

도 5는 바브형 치 형상의 용해가능한 리니어 커넥터의 실시예를 나타낸 것으로, a)는 넓은 측의 평면도이고, b)는 a)의 상부로부터 본 측면도이고, c)는 b)의 우측으로부터 본 정면도이고, d)는 b)에서 원 A로 나타낸 부분의 확대도이다.

도 6은 바브형 치 형상의 90°코너 커넥터의 실시예를 나타낸 것으로, a)는 측면도이고, b)는 a)의 우측으로부터 본 평면도이고, c)는 a)에서 원 B로 나타낸 부분의 확대도이다.

도 7은 절연유리(IG) 유닛용 스페이서 프레임 기구를 제조하기 위한 장치의 평면도이다.

도 8은 용해 작동 위치에서 스페이서 고정기기 및 가열기기를 구비한 도 7의 장치를 나타낸 평면도이다.

도 9는 도 8에 나타낸 장치의 측면도이다.

도 10은 스페이서 프레임 기구를 구비한 도 8의 평면도에 대응하는 장치를 나타낸 평면도이다.

도 11은 스페이서 바 프로파일에 용해된 두 가지 실시예를 나타낸 도면이다.

도 12는 용해가능한 커넥터와 함께 이용되는 바람직한 금속 스페이서 프로파일용 단부 연결 형상의 실시예를 나타낸 도면이다.

전술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하 여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 창유리(window pane)(23)는 X 및 Z방향에 평행한 평면에서 창유리 사이의 공간(24)을 제한하도록 평행하게 연장된다. 상기 공간(24)의 외주는 (원통형, 바람직하게는 중공의) 스페이서 프로파일(1, 1') 및 접착재와 실링재(21, 22)로 이루어진 스페이서 프레임에 의해 제한된다. 이에 대한 상세한 설명은 US 2005/0100691 A1에 기재되어 있다.

전술한 스페이서 프로파일 프레임을 제공하기 위해서, 예를 들어 도 3 또는 도 5에 나타낸 바와 같은 하나 또는 복수의 리니어 커넥터 및/또는 도 4 또는 도 6에 나타낸 바와 같은 90°코너 커넥터가 이용될 수 있다.

전술한 바와 같이, TGI 스페이서 프로파일은 가소성 물질(플라스틱)-금속 복합물의 스페이서를 나타내는 스페이서 프로파일의 일예이다. 상기 가소성 물질(플라스틱)-금속 복합물의 스페이서의 다른 예는 US 6,339,909에 기재되어 있다.

이와 같은 프로파일의 내부(내면)은 US 2005/0100691 A1의 [0010], [0011], 및 [0058] 단락에 기재된 탄성적이며 가소성의 변형가능한 재료로 이루어진다. 즉, 상기 프로파일의 내측(내층)의 탄성적이며 가소성의 변형가능한 재료는 굽힘 재료의 탄성 복원력이 극복된 후에 비가역적 변형인 소성을 행하는 합성이나 천연재료를 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 바람직한 재료에 있어서, 항복점을 넘는 스페이서 프로파일의 변형(굽힘) 후에 탄성 복원력은 활성화되지 않는다. 또한, 대표적인 가소성(플라스틱) 재료는 상대적으로 낮은 열전도성을 갖는 것이 바람직하 다(즉, 단열재료인 것이 바람직하다). 전술한 상대적으로 낮은 열전도성이란 그 열전도성이 약 5W/(mK)보다 작고, 약 1W/(mK)보다 작은 것이 바람직하고, 더 바람직하기는 약 0.3W/(mK)보다 작은 것이다. 구체적으로, 상기 프로파일 몸체의 바람직한 재료로는 폴리프로필렌, 폴리에칠렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 및/또는 폴리카보네이트를 포함하는 열가소성 합성재료이나, 상기 열가소성 합성재료는 전술한 물질에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 가소성 재료는 공통적으로 사용되는 충전재(예를 들면, 섬유재), 첨가제, 염색제, UV차단제 등을 포함한다. 선택적으로 상기 프로파일 몸체의 재료의 열전도값은 프로파일의 보강재의 열전도값보다 적어도 약 10배 정도 작은 것이 바람직하고, 더 바람직하기는 보강재의 열전도값보다 약 50배 정도 작고, 상기 보강재의 열전도값보다 약 100배 정도 작은 것이 더욱 바람직하다. 이와 같은 프로파일의 내측은 덴마크 Kongens Lyngby의 Borealis A/S로부터 입수가능한 폴리프로필렌 노보렌(Novolen) 1040K, 또는 20%의 활석(talc)을 포함하는 폴리프로필렌 MC208U, 또는 헤테로페이직 코폴리머(heterophasic copolymer)인 폴리프로필렌 BA110CF, 또는 바셀(Basell) 폴리올레핀(Polyolefins) 회사 NV로부터 입수가능한 폴리프로필렌 호모폴리머인 Adstif^® HA840K로 이루어질 수 있다.

리니어 커넥터(32) 또는 코너 커넥터(31)의 재료는 적어도 스페이서 프로파일(1)의 내면을 향하는 외면에서 나일론^® 6 또는 스페이서 프로파일의 내측과 같은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 전술한 US 2005/0100691 A1의 설명 부분은 커넥터의 재료 선택에 적용될 수도 있다. 상기 스페이서 프로파일(1)의 내측 재료로 용해된 경계부를 형성할 수 있는 다른 재료는 완전한 커넥터(31, 32)용 재료 또는 적어도 상기 커넥터(31, 32)의 외면용 재료로 선택될 수도 있다. 상기 커넥터(31, 32)는 폴리아미드로 이루어지는 것이 바람직하고, 나일론^® 6나 폴리프로필렌으로 이루어지는 것이 더 바람직하다.

도 4, 도 6, 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 90°코너 커넥터(31)를 형성하기 위하여 서로 연결되는 두 개의 삽입부(31a, 31b)를 상기 90°코너 커넥터(31)가 포함한다. 도 3, 도 5, 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 리니어 커넥터(32)를 형성하기 위하여 서로 연결되는 두 개의 삽입부(32a, 32b)를 상기 리니어 커넥터(32)가 포함한다. 상기 커넥터(31, 32)가 스페이서 프로파일(1a, 1b, 및 1c, 1d)을 연결하는데 각각 이용되는 경우, 상기 삽입부(31a, 31b, 32a, 32b) 각각은 각 스페이서 프로파일 부분(또는 부품)(1a, 1b, 1c, 1d)에 각각 삽입된다.

상기 스페이서 프로파일(1)의 내부 공간(7)에 삽입될 커넥터(31, 32)의 삽입부(커넥터부)(31a, 31b, 32a, 32b)는 스페이서 프로파일의 내부 공간(7)의 단면 형상에 대응하는 삽입방향에 수직한 단면 형상을 갖고, 상기 커넥터(31, 32)의 일부분은 상기 스페이서의 내부 공간(7)에 용이하게 삽입되도록 약간 작은 치수를 갖는 것이 바람직하다. 상기 커넥터의 나머지 부분은 그 단면 치수가 스페이서의 내측에 가까워서(접해서) 전술한 바와 같이 경계부의 용해가 가능하도록, 즉 상기 스페이서의 내측과 적어도 일부분이 접촉되도록 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 X방향으로 15.5mm의 폭을 갖는 TGI 스페이서에 대해서, X방향으로 상기 내부 공간(7)의 최대 폭은 대략 13.5mm이고, Y방향으로 상기 내부 공간(7)의 높이는 대략 4.9mm이다. 이 경우, 상기 내부 공간(7)으로 삽입될 커넥터(31, 32) 단면의 측정한도(undermeasure)는 0.2mm의 범위인 것이 바람직하다. 상기 측정한도는 총 스페이서 치수에 따라 5%에서 0.5%의 범위에 있을 수 있고, 바람직하기는 4%에서 1%의 범위에 있을 수 있다.

바람직하게, 상기 커넥터는 삽입방향으로 약간 테이퍼진 원뿔 형상을 갖는다. 다시 말해서, 상기 커넥터는 스페이서 프로파일에 삽입되는 커넥터의 팁에서 작은 단면을 갖는다. 원뿔 형상과 관련해서, 그 단면 치수는 부분적으로는 적어도 측정한도에 있을 수 있다.

서로 대응하는 단면 형상(치수 맞춤)과 관계된 상기와 같은 원뿔 형상으로 인하여 단면 형상의 제품 공차와 관련된 문제를 해결하게 된다.

도 3 내지 도 6의 커넥터(31, 32)는 커넥터 몸체(31c, 32c)에 제공된 돌출부/치(teeth)(31t, 31f, 32r, 32t, 32u)의 단면 형상을 갖는다.

상기 커넥터(31, 32)는 바브형 치(barbed teeth) 형상을 갖고, 즉 삽입 후에 스페이서의 내측을 향하는 하나 이상의 외면에서 삽입방향에 대하여 경사를 갖는 치 형태의 돌출부가 제공된다. 다시 말해서, 상기 돌출부의 팁은 스페이서에 삽입될 커넥터의 팁으로부터 떨어지는 방향을 가리킨다.

또한, 이러한 형상과 관련해서, 상기 커넥터가 내부 공간에 삽입된 후에 스페이서 프로파일의 내부 공간(7)의 단면 형상에 대략 대응하는 삽입방향에 수직한 단면 형상을 상기 커넥터가 갖는다. 이는 상기 돌출부가 삽입 동안에 삽입방향에 반대방향으로 구부러지도록 상기 돌출부가 탄성을 갖도록 형성되기 때문이다. 상기 커넥터가 내부 공간의 단면 형상에 거의 대응하는 단면을 갖도록 상기 돌출부가 형성되는 경우, 상기 돌출부/치가 대응하게 구부러지는 경우, 상기 커넥터의 단면 형상은 삽입 전의 내부 공간의 단면 형상에 대응하지 않고, 삽입 후의 내부 공간의 단면 형상에 대략 대응하는 단면 형상으로 변형된다.

도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 이는 단면의 대략적인 대응이 삽입 후에 달성되도록 폭(w1, w2)(도 1, 도 2에 나타낸 스페이서 프로파일(1, 1')로의 삽입이 고려되는 경우에 X방향으로의 폭)과 높이(h)(도 1, 도 2의 Y방향으로의 높이)가 선택되는 것을 의미한다. 예를 들어, 도 3에 있어서, 상기 돌출부/치(32t, 32u)는 완전한 높이(h) 이상으로 제공되지 않는다. 그 결과, 상기 커넥터가 도 1과 도 2에 나타낸 단면 프로파일에 삽입되는 경우, 상기 프로파일(1, 1')의 직사각형이 아닌 단면에 더 적합한 형태가 가능할 수 있다.

또한, 도 3 및 도 4에 나타낸 바브형 치 형상의 커넥터는 스페이서 프로파일에 삽입될 원뿔 형상의 팁을 가질 수 있고, 도 3의 코너 커넥터의 경우에서 전방 치(31f)는 삽입 동안에 형성하기 위하여 작은 높이를 갖도록 형성된다.

상기 바브형 치 형상에 의해 가해지는 힘은 종래의 바브형 치 형상에 대해 필수적인 힘보다 더 낮을 수 있다. 상기 힘은 용해 과정으로 용해된 연결이 완료될 때까지 상기 커넥터의 외면과 스페이서 프로파일의 내면 사이에서 충분한 접촉을 일으킬 수 있으면 된다. 상기 IG 유닛을 발생시키는 수명 이상으로 상기 치와 스페 이서 내측 사이의 마찰에 의한 강한 유지력을 확보할 필요가 없다. 왜냐하면 상기 유지력은 용해에 의해 달성되기 때문이다.

도 3에 나타낸 커넥터(32)는 U자 형상 몸체(32c)의 측벽에서의 돌출부(32t, 32u)를 포함한다. 도 1과 도 2의 프로파일의 단면 형상과 도 3c)의 커넥터의 단면 형상의 비교로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 상기 커넥터의 높이(h(y))는 공간에서의 프로파일의 높이에 가깝도록 대응되는 것이 바람직하고, 이에 대해 상기 폭(w₁(x))은 삽입 후에 돌출부가 용해되기 위하여 벤딩되어(구부러져서) 프로파일의 내측과 접촉하도록 공간에서의 프로파일의 폭보다 큰 것이 바람직하다. 도 4에 나타낸 커넥터(31)는 코너 커넥터(31)의 몸체(31c)를 형성하는 바 형상 삽입부(31a, 31b)의 일(하부) 측(도 1과 도 2의 프로파일에 삽입되는 방향에서 본 경우에 하부 측)에서의 돌출부(31t, 31f)를 포함한다. 상기 삽입부(31a, 31b)의 폭(w₁(x))이 프로파일 내부 공간의 폭에 가깝도록 대응되는 것이 바람직하고, 이에 대해 상기 높이(h(y))는 삽입 후에 돌출부(31t, 31f)가 용해되기 위하여 벤딩되어(구부러져서) 프로파일의 내측과 접촉하도록 프로파일 내부 공간의 높이보다 큰 것이 바람직하다는 것은 도 1과 도 2의 프로파일의 단면 형상과 상기 코너 키의 단면 형상의 비교로부터 더욱 명확하게 알 수 있다. 따라서, 상기 돌출부의 돌출방향으로의 커넥터의 치수는 프로파일(스페이서) 내부 공간의 대응 치수보다 커질 수 있고, 상기 돌출부의 돌출방향에 수직한 방향으로의 커넥터의 치수는 프로파일 내부 공간의 치수에 가깝도록 대응되는 것이 바람직하다. 도 5에 나타낸 리니어 커넥터(32)의 실시 예는 도 3에 나타낸 커넥터(32)와 유사한 리니어 커넥터이지만, 측방향 측으로 돌출하는 돌출부 대신에 (도 4의 코너 커넥터와 유사한) 하부 측에서의 돌출부(32)를 구비한다. 도 5의 커넥터(32)의 치수에 대해서, 상기 돌출부의 "방위(orientation)"는 동일하기 때문에 전술한 도 4의 코너 커넥터와 동일하게 적용된다. 도 5의 커넥터는 각각의 삽입부(32a, 32b)에서 6개의 돌출부를 포함한다. 상기 삽입부(32a, 32b)의 팁 단부에서의 돌출부(32t₁)는 프로파일 내부 공간의 높이와 거의 같은 제1높이(h₁)를 갖는 것이 바람직하다. 상기 돌출부의 높이(h₂에서 h₅)는 커넥터의 중앙을 향해 증가한다(h₂ < h₃ < h₄ < h₅). 각 측에서 가장 내부 쪽의 두 개의 돌출부(32t₅, 32t₆)는 동일한 높이(h₅)(가장 높음)를 갖는다. 도 5b)에 나타낸 바와 같이, 상기 커넥터(32)는 그 중앙에 박스 형상의 돌출부(32m)를 포함하고, 상기 돌출부(32m)는 커넥터의 양측의 팁 단부에서의 제1돌출부(32t₁)와 같은 높이(h₁)를 갖는다. 또한, 도 5의 커넥터(32)는 그 상부 측(도 5의 하부 측)에서 (돌출부(32t)보다) 작은 (각 단부에서 길이의 약 1/3을 넘는) 후크 형상의 돌출부(32r)를 포함한다. 도 6에 나타낸 코너 커넥터(31)의 실시예는 도 5의 리니어 커넥터의 돌출부의 기본 형상으로 이루어지지만, 각 삽입부(31a, 31b)에서 6개의 돌출부 대신에 5개의 돌출부(31t₁,...31t₅)를 구비한다. 각 삽입부(31a, 31b)에 가장 내부 쪽의 돌출부로서의 박스 형상의 돌출부(31m)가 제공된다. 도 4의 커넥터와 같은 방법으로 커넥터의 양 측방향 측에 인접 돌출부(31p)가 제공된다.

도 5 및 도 6의 리니어 및 코너 커넥터의 하부 측의 돌출부들(31t₁...)은 대략 30°의 경사각을 갖는다.

도 3 내지 도 5에 나타낸 4개의 커넥터의 특징이 조합되는 경우에도, 도 5 및 도 6에 나타낸 실시예는 프로파일과 커넥터를 용해시키는데 더 바람직하다. 이러한 관점에서, 상기 IG 유닛을 발생시키는 수명 이상으로 상기 치(돌출부)와 스페이서 내측 사이의 마찰에 의한 강한 유지력을 확보할 필요는 없지만, 용해시키고 용해를 달성하는 것은 마찬가지로 필요하다. 본 발명에 있어서, 도 5 및 도 6에 나타낸 돌출부를 형성하는 것이 바람직하다.

이하, 절연유리(IG) 유닛용 스페이서 프레임 기구를 제조하기 위한 장치 및 방법을 설명한다. 도 7 내지 도 10은 스페이서 프레임 기구를 제조하기 위한 장치(100)를 나타낸 것이다. 상기 장치(100)는 베이스 플레이트(101)를 포함한다(도 9 참조). 본 실시예에서 스페이서 지지블럭(스페이서 유지블럭)으로서 구현되는 스페이서 지지수단(110)은 홀더(102)를 통해 베이스 플레이트(101)에 장착된다. 용해 과정 동안에 스페이서 프로파일을 유지하기 위한 스페이서 유지기(스페이서 유지수단)(120) 및 가열기(가열수단)(130)는 화살표 F방향으로 선형적으로 이동할 수 있도록 리니어 가이드(140a, 140b)를 통해 베이스 플레이트(101)에 장착된다. 각각의 리니어 가이드는 바 홀더(142)에 의해 베이스 플레이트에 고정되는 가이드 바(141)를 포함한다.

공압 실린더(152)를 포함하는 액츄에이팅 수단(150)은 베이스 플레이트(101) 에 장착된다. 상기 액츄에이팅 수단이 화살표 F방향으로 가열기(130)를 왕복운동시키기 위한 액츄에이터로 되기에 적합하도록 상기 공압 실린더(152)의 실린더 로드(151)는 가열기(130)에 연결된다. 상기 액츄에이팅 수단의 또 다른 부품으로서 가압기(155)가 제공되고, 상기 가압기(155)는 헬리컬 스프링(156) 및 스프링 가이드 바(157)를 포함한다. 상기 스프링 가이드 바(157)가 도 7에 나타낸 스페이서 유지기(120)와 가열기(130) 사이의 최대 거리(D)로부터 상기 헬리컬 스프링(156)의 완전 압축 상태까지의 범위에서 화살표 F방향으로 가열기(130)에 대하여 이동할 수 있도록 상기 스프링 가이드 바(157)는 스페이서 유지기(120)에 고정되며 상기 가열기(130)를 관통한다. 상기 최대 거리(D)에 대한 거리의 제한은 스프링 가이드 바(157)의 자유단에서의 인접 돌출부(157a)에 의해 달성된다.

상기 스페이서 지지블럭(스페이서 유지블럭)(110)은 상부로부터 본 경우의 정사각형 형상 및 높이(h₁₁₀)를 갖는다. 두 인접한 측방향 측에 후술할 스페이서 프로파일 형상에 적합한 형상을 갖는 홈(111)이 제공된다.

상기 스페이서 유지기(120)는 화살표 F방향으로 가이드 바(141)에서 선형적으로 이동가능한 지지블럭(121)을 포함한다. 상기 지지블럭(121)의 상부 측에 두 개의 유지롤(122)이 장착된다. 상기 유지롤들(122, 122)은 서로 사이에서 화살표 F에 수직한 수평방향으로의 거리를 갖는다. 상기 스페이서 지지블럭(110)이 상부로부터 봤을 때 정사각형 형상으로 간주한 경우, 상기 스페이서 지지블럭(110)은 그 정사각형 형상의 사선 중의 하나가 두 개의 유지롤(122, 122) 사이의 연결선과 중 앙에서 교차하도록 배치된다. 그 결과, 상기 스페이서 유지기가 화살표 F방향으로 이동되는 경우, 상기 유지롤(122)은 스페이서 지지블럭(110)으로부터 항상 같은 거리를 갖는다. 도 7의 평면도에서, 상기 홈(111)은 유지롤(122)을 향하는 두 인접한 측방향 측에 제공된다.

상기 가열기(130)는 화살표 F방향으로 가이드 바(141)에서 선형적으로 이동가능한 지지블럭(131)을 포함한다. 상기 지지블럭(131)의 상부 측에 가열기(130)가 제공된다. 상기 가열기는 구리몸체(133)를 포함한다. 상기 구리몸체는 열전달부가 스페이서 유지기를 향해 돌출할 수 있는 형상을 갖는다. 본 실시예에서, 상기 열전달부는 열전달 에지(133h)를 갖는 두 돌출부 사이에 리세스(133r)를 구비한 포크 같은 형상을 갖고, 도 7의 상부로부터 본 경우에 90°각도로 둘러싼다.

전술한 장치의 실시예는 코너 커넥터를 구비한 스페이서 프레임 기구를 제조하기에 적합하고, 이는 다음의 작동에 대한 설명으로부터 더 명백해 질 것이다.

또한, 상기 장치는 리니어 커넥터를 구비한 스페이서 프레임 기구를 제조하기에 적합하다. 상기 스페이서 지지블럭(110)의 방위는 상부에서 봤을 때 45°로 변경되어야 한다. 또한, 도 7 내지 도 10에 나타낸 스페이서 지지블럭(110)의 치수를 고려할 때, 상기 유지롤들(122, 122) 사이의 거리는 감소되어야 하고 또는 화살표 F방향에 수직한 방향으로 상기 스페이서 지지블럭(110)의 대응하는 수평 치수는 증가되어야 한다. 또한, 상기 열전달부의 형상은 열전달 에지(133h)가 화살표 F에 수직한 방향으로 수평적으로 연장되도록 적합하게 되어야 한다.

이하, 도 7 내지 도 10에 나타낸 장치의 작동에 대하여 설명한다. 도 7의 평 면도에서, 실린더 로드(151)는 공압 실린더(152)로 리트랙팅되어 상기 가열기(130)는 리트랙팅된 위치에 있게 된다. 상기 헬리컬 스프링(156)의 편향력(biasing force)으로 인하여, 상기 스페이서 유지기(122)는 최대 거리(D)에 놓이게 된다.

도 11에 나타낸 것과 같은 방법으로 코너 커넥터가 삽입되는 두 개의 스페이서 프로파일부(1)로 이루어지는 스페이서 프레임 기구는 도 10에 나타낸 바와 같이 스페이서 지지블럭(110)의 홈(111)에 삽입된다. 상기 스페이서 프로파일이 도 1에 나타낸 바와 같은 단면 형상인 경우, 상기 홈(111)은 스페이서 프로파일을 삽입할 수 있는 단면 형상을 갖는다. 다시 말해서, 높이(h₁₁₁)는 도 1에서 X방향으로의 스페이서 프로파일의 폭보다 약간 크다.

상기 스페이서 프로파일부(1)를 구비한 스페이서 프로파일 기구와 관련해서, 상기 코너 커넥터는 스페이서 지지블럭(110)의 홈(111)에 아직까지는 삽입 및 용해되지 않고, 상기 실린더 로드(151)가 화살표 F1방향으로 밀어지도록 상기 공압 실린더(152)가 작동된다. 이어서, 상기 가열기(130)는 화살표 F1방향으로 밀어지게 되고, 상기 헬리컬 스프링(156)에 의해 상기 스페이서 유지기(120)는 화살표 F1방향으로 밀어지게 된다.

먼저, 상기 스페이서 유지기(120)의 유지롤(122)은 스프링(156)에 의해 가압된 힘에 대응하는 유지력으로 스페이서 프로파일부(1)와 접촉하게 될 것이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 열전달 에지(133h)가 스페이서 프로파일부(1)의 외측과 접촉할 때까지 상기 실린더 로드(151)는 화살표 F1방향으로 이동된다.

이 위치에서, 상기 스페이서 프로파일부(1)에 삽입된 코너 커넥터는 스페이서 프로파일부의 내측과 접촉한다. 상기 가열기가 작동되어 상기 스페이서 프로파일부(1)의 외측으로 열전달 에지(133h)를 통해 열이 전달된다. 이어서, 상기 커넥터 및 스페이서 프로파일부의 내측 재료는 부분적으로 용융된다.

이 후, 상기 가열기는 화살표 F2방향으로 몇 밀리미터 정도 약간 리트랙팅된다. 그러나, 상기 헬리컬 스프링(156)이 스페이서 유지기(120)에 여전히 힘을 부여하고 있기 때문에, 상기 스페이서 프로파일 기구는 유지롤(122)을 통해 상기 스페이서 지지블럭(110)에 계속 유지된다. 몇 초 정도의 짧은 시간 후, 상기 커넥터 및 스페이서 프로파일 내측의 용융 부분이 용해되도록 식게된다.

그리고, 이와 같이 용해된 스페이서 프로파일 기구가 스페이서 지지블럭(110)으로부터 제거될 수 있도록 도 7에 나타낸 위치까지 상기 실린더 로드(151)가 완전히 리트랙팅(retracting)된다.

도 8 및 도 9에서, 상기 장치는 도 10과 같은 위치에 있는 것으로 나타냈지만, 스페이서 프로파일 기구는 없다. 물론 이 상황에서, 당업자라면 상기 지지블럭(121)이 스프링(156)에 의해 가해진 힘에 의하여 홀더(102)에 대해 인접할 때까지 상기 유지기(120)가 더 이동할 것이라는 것은 자명할 것이다. 그러나, 작동 위치를 명확하게 나타내기 위하여 스페이서 프로파일 기구가 도 10에 나타낸 바와 같이 존재했던 것처럼, 도 9 및 도 10에 상기 유지기(120)의 "고정(정지; frozen)" 위치가 나타나 있다.

도 7 내지 도 10에 나타낸 장치의 형태와 무관하게, 스페이서 프로파일 기구 를 제조하기 위하여 상기 스페이서 프로파일부와 커넥터 사이의 연결은 용해(fusing)에 의해 달성되고, 상기 커넥터와 스페이서 프로파일부의 내측은 전술한 방법으로 용해에 의해 결합되는 방법이 적용될 수 있다.

금속 프로파일(1')과 관련된 용해가능한 커넥터의 장점에 대해 도 12를 참조하여 설명한다. 스페이서 프레임이 금속 스페이서 프로파일(1')로 형성되는 경우, 적어도 한 위치에서 상기 금속 스페이서 프로파일(1')의 두 단부는, 예를 들어 리니어 커넥터에 의해 연결되어야 한다. 이러한 상황은 도 12a)에 나타나 있고, 상기 금속 스페이서 프로파일(1')의 단면 형상은 도 12b)에 나타나 있으며, 상기 금속 스페이서 프로파일(1')의 두 단부(1e1, 1e2)는 서로 접촉된다. 도 12b)에서 보는 방향은 도 12b)의 화살표 A방향이다. 두 단부 중 하나에서, 이 경우 상기 단부(1e1)에 스페이서 프로파일의 길이방향으로 상기 단부로부터 돌출하는 금속 래츠(latch)(1l)가 제공된다. 이러한 금속 래츠는, 예를 들어 프레싱/펀칭에 의한 제조과정 동안에 용이하게 금속 프로파일의 대응하는 단부에 제공될 수 있다. 상기 래츠(1l)의 팁(1lt)에 가까운 일 섹션(1lw)이 상기 래츠의 줄기(1s)에 가까운 다른 섹션(1ls)보다 넓은 형태를 상기 래츠(11)가 갖는 것이 바람직하다. 상기 래츠(1l)가 웨이브 형상을 갖는 것이 바람직하다. 도 12c)는 도 12b)의 우측으로부터 본 경우의 측면도이다.

상기 래츠(1l)가 다른 단부(1e2)에 용이하게 삽입될 수 있는 것은 명확하게 알 수 있다. 본 발명에 따른 용해가능한 커넥터가 래츠로 두 단부를 연결하는데 이용되는 경우, 상기 용해가능한 커넥터의 용융으로 인해 결합 강도를 증가시키는 래 츠 및 용해가능한 커넥터의 적합한 형태가 생성될 것이다. 또한, 결합 강도를 더 증가시키는 커넥터의 용융 재료를 구비한 더 적합한 형태를 생성하게 되는 결과를 다른 단부(1e2)의 내측에 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명은 절연유리 유닛을 위한 스페이서용 용해가능한 커넥터를 나타내고, 상기 스페이서는 제1방향으로 연장되는 중공의 스페이서 프로파일 몸체를 가지며 제1방향에 수직한 평면에서 소정의 단면을 갖고, 상기 소정의 단면은 제1방향에 수직한 평면에서 소정의 치수를 갖는 스페이서 프로파일 몸체의 중공의 내부 공간을 형성하고, 상기 커넥터는 커넥터부를 포함하고, 상기 커넥터부는 소정의 공차를 가지며 상기 중공의 내부 공간을 제한하는 스페이서 프로파일 몸체의 단면에 대응하는 제1방향에 수직한 단면 형상을 가짐으로써 스페이서 프로파일의 중공의 내부 공간에 제1방향으로 삽입되기에 적합하고, 상기 커넥터부의 적어도 외면은 용해가능한 재료, 바람직하게는 용융에 의해 용해가능한 재료로 이루어진 커넥터부의 삽입 후에 스페이서 프로파일 몸체의 중공의 내부 공간의 내면을 향한다. 상기 커넥터는 삽입방향으로 테이퍼진 원뿔 형상을 가질 수 있다. 상기와 같은 연결부는 커넥터부의 단면 형상을 가질 수 있으며 삽입방향에 수직한 평면에서 소정의 측정한도에 있을 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (10)

1. 제1방향(Z)으로 연장되며 상기 제1방향(Z)에 수직한 평면(X, Y)에서 소정의 단면을 갖는 스페이서 프로파일 몸체(1); 및

   커넥터부(31a, 31b, 32a, 32b)를 포함하는 커넥터(31, 32)

   를 포함하고,

   상기 소정의 단면은 소정 치수를 갖는 스페이서 프로파일 몸체(1)의 중공의 내부 공간(7)을 제1방향(Z)에 수직한 평면(X, Y)에서 형성하고;

   상기 스페이서 프로파일 몸체는 폴리프로필렌으로 내부 공간(7)을 제한하는 내측에 형성되고;

   상기 커넥터부(31a, 31b, 32a, 32b)는 상기 커넥터의 하나 이상의 외면에 형성된 치(teeth) 형상의 탄성 돌기로 형성된 바브형 치(barbed teeth)를 구비하고, 소정의 공차를 가지며 상기 중공의 내부 공간(7)을 제한하는 스페이서 프로파일 몸체의 단면에 대응하는 제1방향에 수직한 단면 형상을 가짐으로써 스페이서 프로파일 몸체의 중공의 내부 공간(7)에 제1방향으로 삽입되며, 상기 커넥터부의 외면은 폴리아미드로 이루어진 커넥터부의 삽입 후에 상기 스페이서 프로파일 몸체(1)의 중공의 내부 공간(7)의 내면을 향하도록 적용되고;

   상기 커넥터부(31a, 31b, 32a, 32b)는 상기 스페이서 프로파일 몸체(1)의 중공의 내부 공간(7)으로 삽입되고, 상기 스페이서 프로파일 몸체(1)의 내면은 상기 바브형 치에 용융 연결되는

   절연유리 유닛용 스페이서 프레임 기구.
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