KR101069979B1 - 공조시스템의 배관 연결구조 - Google Patents

공조시스템의 배관 연결구조 Download PDF

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    • F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
    • F24F1/06—Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
    • F24F1/26—Refrigerant piping
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Abstract

본 발명은 제1 관(60-1)이 삽입되는 통공(217)이 형성되며 외경면에 수나사부(213)를 구비하는 니플(210)과 제2 관(60-2)이 삽입되는 통공(227)이 형성되며 상기 수나사부(213)와 치합하는 암나사부(223)가 형성되어 상기 니플(210)에 나사 체결되는 플래어너트(220)로 이루어져 제1 관(60-1)과 제2 관(60-2)을 연결하며, 상기 니플(210)은 플래어너트(220)를 향하는 단부에 제1 성형면(215)을 구비하고, 상기 플래어너트(220)는 니플(210)을 향하는 단부에 상기 제1 성형면(215)과 마주하는 제2 성형면(224)을 구비하여, 제1 관(60-1)의 확관부(62-1)와 제2 관(60-2)의 확관부(62-2)는 제1 성형면(215)과 제2 성형면(224) 사이에서 변형되어 서로 접하는 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2)로 형성되며; 상기 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2)가 서로 접하는 제1 접선(67)은 상기 제1 관(60-1)의 반경 방향으로 연장되거나, 반경 방향에 대하여 15°보다 작은 각도를 가지도록 연장되는 것을 특징으로 하며, 니플(210)과 플래어너트(220)의 체결 토크에 의하여 과도하게 압착되어 확관부에 크랙이 발생하지 않으며, 체결 토오크를 엄격하게 관리할 필요가 없고, 누설은 발생하지 않고 체결 토크에 대한 압착 저항은 증가시킬 수 있다.
공조기, 냉매, 연결

Description

공조시스템의 배관 연결구조{Joint Structure of Refrigerants Pipe of Air Conditioning System}
본 발명은 공조시스템의 배관 연결구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 체결 토크를 엄격하게 관리할 필요가 없으므로 조립이 간단하며, 다양한 재질의 배관에 대하여도 사용할 수 있는 공조시스템의 배관 연결구조에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 공조시스템을 도시한 구조도이다. 도 1에 도시한 바와 같이 공조시스템은 고온 고압 액체 상태인 냉매로부터 열을 방출시켜 중온 저압의 액체 상태로 하는 콘덴서(10)와, 상기 콘덴서(10)를 통하여 온 냉매를 저온 저압의 액체로 하는 캐필러리 튜브(20)와, 상기 캐필러리 튜브(20)를 통과하여 온 냉매와 열교환시키면서 저온 저압의 액체로 하는 냉각기(30)와, 상기 냉각기(30)로부터 온 저온 저압의 냉매를 고온 고압으로 가압하는 압축기(40)로 이루어지며, 상기 구성들은 냉매가 흐르는 냉매 배관(60)으로 연결된다. 도 1은 공조시스템을 설명하기 위한 예로서, 본 발명에 따르는 배관 연결구조나 연결 방법은 도 1과 같은 공조시스템에 한정되는 것이 아니다.
냉각 시스템에서 상기 콘덴서(10)는 실외기로 이용되며, 상기 냉각기(30)는 실내기로 이용되어 실내의 온도를 낮추는데 사용된다.
상기 구성들에 배관을 연결하거나 배관에 배관을 연결하는 종래의 방법에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 2 내지 도 5에 도시한 방법은 도 1에 도시한 공조시스템의 특정 부분에 한정되는 것은 아니며 종래에는 배관의 연결 부분에 도 2 내지 도 5에 도시한 방법으로 연결을 하였다. 이하의 설명에서 제1 연결부와 제2 연결부는 도 1에 도시한 배관(60)에서 서로 연결되는 부분을 의미하는 것이며 특정 부분에 한정되는 것은 아니다.
배관이 서로 연결되는 부분에서는 주로 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같은 니플(110)과 플래어너트(120)를 사용하여, 연결하려는 제1 관(60-1)과 제2 관(60-2)을 서로 연결한다.
도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이 상기 니플(110)은 내측으로 통공(119)과 상기 통공(119)에 연통되며 단턱을 가지는 삽입공(117)이 형성된다. 따라서 상기 니플(110)은 중공체이다. 상기 니플(110)의 외측으로는 다각형으로 이루어진 다각형부(111)가 형성되며, 상기 다각형부(111)에 이웃하게 수나사부(113)가 형성된다. 상기 수나사부(113)의 일측으로 끝단으로 갈수록 외경이 감소하는 제1 경사부(115)가 형성된다. 종래에는 상기 니플(110)의 삽입공(117)에 제1 관(60-1)을 삽입하고, 상기 경사부(115)의 반대쪽 단부와 제1 관(60-1)의 외경을 용접하여 용접부(130)를 형성함으로써 니플(110)에 제1 관(60-1)을 연결 고정시켰다.
도 2 내지 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 플래어너트(120)는 관통된 중공체로서 상기 니플(110)의 수나사부(113)에 나사 체결되는 암나사부(123)가 내경면에 형성되고, 상기 암나사부(123)의 일측으로 끝단으로 갈수록 내경이 감소하는 제2 경사부(125)가 형성된다. 그리고 상기 제2 경사부(125)와 끝단 사이에는 원통형의 통공(127)이 형성된다.
도 2 내지 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 관(60-2)을 상기 통공(127)을 통하여 삽입하고 암나사부(123)를 통하여 노출시키고 노출된 부분의 끝단 일부를 나팔 형태로 확관하여 제2 관(60-2)의 끝단 일부에 확관부(62)를 형성한다.
상기와 같이 제2 관(60-2)에 확관부(62)를 형성한 상태에서, 플래어너트(120)의 암나사부(123)와 니플(110)의 수나사부(113)를 나사 결합시킨다. 나사 결합되면 상기 제1 경사부(115)와 제2 경사부(125) 사이에서 제2 관(60-2)의 확관부(62-2)가 압착된다. 따라서 상기 니플(110)과 플래어너트(120)를 매개로 제1 관(60-1)과 제2 관(60-2)이 서로 연결되는 것이다.
상기와 같은 공조시스템의 배관 연결구조는 니플(110)과 제1 관(60-1)을 용접 결합하여야 하므로 일반적으로 고가인 용접 설비가 필요하고 고도의 숙력된 용접공이 필요하였다. 그리고 용접부는 크랙이 발생하기 쉬우며 용접하는 작업자에 따라 품질의 차이가 있으므로 용접부의 내구성을 담보할 수 없는 문제점이 있었으며, 용접이 어려운 재질은 배관으로 사용할 수 없는 문제점이 있었다. 그리고 동파이프보다 전성이 부족한 알루미늄과 같은 재질을 사용하면 확관부에서 플래어너트의 가압에 의하여 크랙이 발생하게 되므로 니플과 플래어너트의 체결 토오크를 엄격하게 관리하여 하였으며 과도한 체결 토오크가 작용하지 않도록 하는 구조의 니플과 플래어너트를 사용하기도 하였고 확관부의 두께를 크게 하여야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 용접을 하지 않는 구조이므로 고가의 용접 설비가 필요하지 않으며 용접이 어려운 재질을 냉매 배관을 사용하는 것이 가능해지며, 니플과 플래어너트의 체결 토오크에 의하여 확관부에 크랙이 발생할 가능성이 현저하게 낮으며, 체결 토오크를 엄격하게 관리할 필요가 없어 제작이 용이한 공조시스템의 배관 연결구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 공조시스템의 배관 연결구조는 제1 관이 삽입되는 통공이 형성되며 외경면에 수나사부를 구비하는 니플과 제2 관이 삽입되는 통공이 형성되며 상기 수나사부와 치합하는 암나사부가 형성되어 상기 니플에 나사 체결되는 플래어너트로 이루어져 공조시스템 배관의 제1 관과 제2 관을 연결하며, 상기 니플은 플래어너트를 향하는 단부에 제1 성형면을 구비하고, 상기 플래어너트는 니플을 향하는 단부에 상기 제1 성형면과 마주하는 제2 성형면을 구비하여, 제1 관의 확관부와 제2 관의 확관부는 제1 성형면과 제2 성형면 사이에서 변형되어 서로 접하는 제1 성형부와 제2 성형부로 형성되며; 상기 제1 성형부와 제2 성형부가 서로 접하는 제1 접선은 상기 제1 관의 반경 방향으로 연장되거나, 반경 방향에 대하여 15°보다 작은 각도를 가지도록 연장되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 니플은 상기 제1 성형면에 대하여 반경 방향 내측으로 제1 경사면을 구비하고, 상기 플래어너트는 상기 제2 성형면에 대하여 반경 방향 내측으로 제2 경사면을 구비하여; 상기 제1 관의 확관부의 일부와 상기 제2 관의 확관부의 일부는 상기 제1 경사면과 제2 경사면 사이에서 서로 접하는 제1 경사부와 제2 경사부로 형성되며; 상기 제1 경사부와 제2 경사부의 제2 접선은 상기 제1 관의 반경 방향에 대하여 상기 제1 접선보다 더 큰 각을 가지도록 연장되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 니플에 플래어너트가 체결될 때 상기 제1 성형면과 제2 성형면 사이에 형성되는 틈새는 제1 경사면과 제2 경사면 사이에 형성되는 틈새보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 공조시스템의 배관 연결구조(200)에 의하면, 제1 성형면(215)과 제2 성형면(224) 사이에서 서로 접하면서 형성되는 상기 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2)의 제1 접선(67)이 제1 관(60-1)의 반경 방향으로 연장되거나 반경 방향에 대하여 15°보다 작은 각도로 형성되므로 니플(210)에 플래어너트(220)를 나사 체결할 때 나사 체결 토크에 의하여 가압되는 확관부(62-1, 62-2)가 과도하게 압착되어 크랙이 발생하는 문제가 발생하지 않게 되어 동관에 비하여 연성과 인장 강도가 낮은 알루미늄과 같은 재질로 이루어지는 배관의 연결에도 사용이 가능하며, 체결 토크를 제한하기 위하여 니플(210)과 플래어너트(220)의 나사 체결 길이를 제한하는 구성을 구비할 필요가 없으며, 제1 관(60-1)의 반경 방향에 대하여 상기 제1 접선(67)보다 큰 각도를 가지는 제2 접선(69)이 형성된 절곡된 형태인 제1 경사부(61-1)와 제2 경사부(61-2)를 구비함으로써 제1 관(60-1)과 제2 관(60-2)을 이음부 사이에서 누설이 발생하지 않고 체결 토크에 대한 압착 저항은 증가시킬 수 있으며, 특히 상기 제1 성형면(215)과 제2 성형면(224) 사이에 형성되는 틈새(t2)를 제1 경사면(214)과 제2 경사면(225) 사이에 형성되는 틈새(t1)보다 크게 형성함으로써 제1 경사부(61-1)와 제2 경사부(61-2)가 먼저 압착된 후 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2)가 압착되면서 토크에 대하여 저항하게 되어 누설은 충분히 방지하면서 제1 경사부(61-1)와 제2 경사부(61-2)가 체결 토크에 의한 과도 압착이나 크랙 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하에서, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 상세한 설명에 있어서 종래 기술과 동등한 구성에 대해서는 동일한 명칭을 사용한다.
도 6은 본 발명에 따르는 공조시스템의 배관 연결구조를 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따르는 공조시스템의 배관 연결구조를 도시한 단면도이며, 도 8은 도 7의 A부를 확대 도시한 것이며, 도 9는 본 발명 공조시스템의 배관 연결구조에 구비되는 니플을 도시한 단면도이며, 도 10은 본 발명 공조시스템의 배관 연결구조에 구비되는 플래어너트를 도시한 단면도이며, 도 11 및 도 12는 본 발명에 따르는 공조시스템의 배관 연결구조의 연결되는 과정을 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 본 발명에 따르는 공조시스템의 배관 연결구조(200)는 서로 연결되는 제1 관(60-1)과 제2 관(60-2)을 니플(210)과 플래어너트(220)로 연결한다.
도 7 및 도 9에 도시한 바와 같이 상기 니플(210)은 상기 제1 관(60-1)이 삽입되는 통공(217)이 형성되며, 외경면에 수나사부(213)를 구비한다. 상기 플래어너트(220)를 향하는 단부에는 제1 성형면(215)을 구비한다. 그리고 상기 제1 성형면(215)에 대하여 반경 방향 내측으로 경사지게 형성되는 제1 경사면(214)을 구비한다. 도 9에서 도면부호 211은 니플(210)에 구비되는 다각형부를 도시한 것이다.
도 7 및 도 10에 도시한 바와 같이 상기 플래어너트(220)는 제2 관(60-2)이 삽입되는 통공(227)이 형성되며, 상기 통공(227)에 대하여 반경 방향으로 단차를 가지고 형성된 내경면에 상기 니플(210)의 수나사부(213)에 나사 체결되는 암나사부(223)를 구비한다. 상기 통공(227)과 수나사부(213) 사이의 단차에는 니플(210)의 제1 성형면(215)과 마주하는 제2 성형면(224)이 형성된다. 그리고 상기 제2 성형면(224)에 대하여 반경 방향 내측으로 경사지게 형성되는 제2 경사면(225)을 구비한다. 도 10에서 도면부호 221은 플래어너트(220)에 구비되는 다각형부를 도시한 것이다.
상기 제1 경사면(214)은 플래어너트(220)를 향하여 돌출되는 방향으로 경사기게 형성되고 상기 제2 경사면(225)은 니플(210)로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 그리고 이와 반대로 상기 제1 경사면(214)은 플래어너트(220)로부터 멀어지는 방향으로 경사지게 형성되고 상기 제2 경사면(225)은 니플(210)을 향하여 돌출되는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다.
도 7, 도 8, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 관(60-1)의 확관부(62-1)와 제2 관(60-2)의 확관부(62-2)는 니플(210)과 플래어너트(220)가 나사 체결될 때 상기 제1 성형면(215)과 제2 성형면(224) 사이에서 변형되어 서로 접촉하는 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2)로 형성된다. 상기 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2)가 접촉하여 형성하는 제1 접선(67)은 제1 관(60-1)의 반경 방향으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 제1 접선(67)을 제1 관(60-1)의 반경 방향으로 형성함으로써 제1 관(60-1)과 제2 관(60-2)을 동보다 전성이 떨어지며 인장강도가 작은 알루미늄과 같은 재질로 하는 경우에도 니플(210)과 플래어너트(220)의 나사 체결시 체결 토오크에 의하여 과도하게 압착되는 문제가 발생하지 않게 된다. 그리고 과도한 압착에 의하여 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2)에 크랙이 발생하는 문제도 없게 된다. 발명자는 반복 실험을 하였는바, 상기 제1 접선(67)과 제1 관(60-1)의 반경 방향 사이에 형성되는 각도가 15°보다 작은 경우에는 나사 체결시 과도한 압착이나 압착에 의한 크랙 발생을 방지할 수 있음을 확인하였다. 따라서 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2) 사이에 형성되는 제1 접선(67)의 연장 방향은 제1 관(60-1)의 반경 방향에 대하여 15°보다 작은 각도를 가지도록 하는 것이 바람직하다.
도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명에 따르는 공조시스템의 배관 연결구조(200)에 있어서 상기 제1 관(60-1)과 제2 관(60-2)은 상기 제1 경사면(214)과 제2 경사면(225) 사이에서 형성되는 제1 경사부(61-1)와 제2 경사부(61-2)를 구비 한다. 상기 제1 경사부(61-1)는 제1 성형부(63-1)에 대하여 반경 방향으로 내측으로 구비되며, 상기 제2 경사부(61-2)는 제2 성형부(63-2)에 대하여 반경 방향으로 내측으로 구비된다. 상기 제1 경사부(61-1)과 제2 경사부(61-2)는 서로 접하여 제2 접선(69)을 형성한다. 상기 제1 경사부(61-1)와 제2 경사부(61-2)는 제1 관(60-1)과 제2 관(60-2)의 확관부(62-1, 62-2)의 일부가 변형되어 형성된 것이다. 상기 상기 제1 경사부(61-1)와 제2 경사부(61-2)의 경사 각도는 제1 관(60-1)(제1 관(60-1) 중 통공에 삽입된 부분)의 길이 방향에 대하여 30°∼60°의 범위를 갖는 것이 일반적이다.
상기 제2 접선(69)은 제1 관(60-1)의 반경 방향에 대하여 경사지게 형성된다. 제1 관(60-1)의 반경 방향에 대한 상기 제2 접선(69)의 경사 각도는 상기 제1 접선(67)의 경사 각도보다 크게 형성된다.
상기에서 니플(210)에 플래어너트(220)가 체결될 때 상기 제1 성형면(215)과 제2 성형면(224) 사이에 형성되는 틈새(t2)는 제1 경사면(214)과 제2 경사면(225) 사이에 형성되는 틈새(t1)보다 크다. 상기 니플(210)과 플래어너트(220)가 체결될 때 제1 관(60-1)과 제2 관(60-2)의 확관부(62-1, 62-2)는 먼저 제1 경사면(214)과 제2 경사면(225) 사이에서 가압 압착되어 제1 경사부(61-1)와 제2 경사부(61-2)로 형성되고, 시차를 두고 제1 성형면(215)과 제2 성형면(224) 사이에서 가압되어 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2)로 형성된다. 이때 제1 관(60-1)의 반경 방향과 일치하거나 15°보다 작은 각도를 가지는 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2)에서 발생하는 체결 토오크에 대한 저항에 의하여 제1 경사부(61-1)와 제2 경사부(61-2)는 더 이상 압착이 진행되기 어렵게 되므로 과도한 토크로 체결되는 경우에도 제1 경사부(61-1)와 제2 경사부(61-2)에서 압착에 의한 크랙 등의 문제는 발생하지 않게 된다. 따라서 체결 토오크를 제한하는 구조를 구비할 필요가 없으며 체결 시 토오크를 엄격하게 관리할 필요가 없으므로 작업이 신속하고 간단하게 이루어진다.
도 7, 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명에 따르는 공조시스템의 배관 연결구조(200)의 체결 과정에 대하여 간단하게 설명한다.
먼저 도 11에 도시한 바와 같이 제1 관(60-1)을 니플(210)의 통공(217)에 삽입하고, 니플(210)의 통공(217)을 통하여 노출된 끝단부를 확관시켜 확관부(62-1)를 형성한다. 그리고 제2 관(60-2)을 플래어너트(220)의 통공(227)에 삽입하고 플래어너트(220)의 통공(227)을 통하여 노출된 끝단부를 확관시켜 확관부(62-2)를 형성한다. 상기와 같이 확관부(62-1, 62-2)의 형성이 완료되면 니플(210)과 플래어너트(220)를 나사 체결한다.
도 12에 도시한 바와 같은 상태에 이르고 니플(210)과 플래어너트(220)의 체결이 계속되면 도 7에 도시한 바와 같이 확관부(62-1, 62-2)는 제1 성형면(215)과 제2 성형면(224) 사이에서 서로 접촉하여 제1 접선(67)을 형성하는 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2)로 형성된다. 그리고 확관부(62-1, 62-2)의 일부는 제1 경사면(214)과 제2 경사면(225) 사이에서 서로 접촉하여 제2 접선(69)을 형성하는 제1 경사부(61-1)와 제2 경사부(61-2)로 형성된다.
이상에서 도면을 참조하여 본원 발명을 설명하였으나, 본원 발명의 권리 범 위는 이에 한정되는 것이 아니며, 본원 발명이 속하는 당업자에게 자명한 범위는 본원 발명의 권리에 속하는 것으로 해석하여야 할 것이다.
도 1은 일반적인 공조시스템의 예를 도시한 구조도이다.
도 2는 종래 기술에 의한 공조시스템의 배관 연결구조를 도시한 사시도이다.
도 3은 종래 기술에 의한 공조시스템의 배관 연결구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 종래 기술에 의한 공조시스템의 배관 연결구조에 있어서, 니플에 제1 연결부가 연결된 상태를 도시한 단면도이다.
도 5는 종래 기술에 의한 공조시스템의 배관 연결구조를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따르는 공조시스템의 배관 연결구조를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따르는 공조시스템의 배관 연결구조를 도시한 단면도이다.
도 8은 도 7의 A부를 확대 도시한 것이다.
도 9는 니플을 도시한 단면도이다.
도 10은 플래어너트를 도시한 단면도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따르는 공조시스템의 배관 연결구조의 연결되는 과정을 도시한 단면도이다.

Claims (3)

  1. 제1 관(60-1)이 삽입되는 통공(217)이 형성되며 외경면에 수나사부(213)를 구비하는 니플(210)과 제2 관(60-2)이 삽입되는 통공(227)이 형성되며 상기 수나사부(213)와 치합하는 암나사부(223)가 형성되어 상기 니플(210)에 나사 체결되는 플래어너트(220)로 이루어져 공조시스템 배관의 제1 관(60-1)과 제2 관(60-2)을 연결하는 공조시스템의 배관 연결구조(200)에 있어서; 상기 니플(210)은 플래어너트(220)를 향하는 단부에 제1 성형면(215)을 구비하고 상기 제1 성형면(215)의 반경 방향 내측으로 제1 경사면(214)을 구비하며, 상기 플래어너트(220)는 니플(210)을 향하는 단부에 상기 제1 성형면(215)과 마주하는 제2 성형면(224)을 구비하고 상기 제2 성형면(224) 반경 방향 내측으로 제2 경사면(225)을 구비하며; 제1 관(60-1)의 확관부(62-1)와 제2 관(60-2)의 확관부(62-2)는 상기 제1 성형면(215)과 제2 성형면(224) 사이에서 변형되어 서로 접하는 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2)로 형성되고 상기 제1 경사면(214)과 제2 경사면(215) 사이에서 서로 접하는 제1 경사부(61-1)와 제 경사부(61-2)로 형성되며; 상기 제1 성형부(63-1)와 제2 성형부(63-2)가 서로 접하는 제1 접선(67)은 상기 제1 관(60-1)의 반경 방향으로 연장되거나 반경 방향에 대하여 15°보다 작은 각도를 가지도록 연장되며, 상기 제1 경사부(61-1)와 제2 경사부(61-2)의 경사 각도는 제1 관(60-1)의 길이 방향에 대하여 30°∼60°의 범위로 형성되며; 상기 니플(210)에 플래어너트(220)가 체결될 때 상기 제1 성형면(215)과 제2 성형면(224) 사이에 형성되는 틈새(t2)는 제1 경사면(214)과 제2 경사면(225) 사이에 형성되는 틈새(t1)보다 큰 것을 특징으로 하는 공조시스템의 배관 연결구조(200).
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