KR101971939B1

KR101971939B1 - 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101971939B1
Application number: KR1020160178783A
Authority: KR
Inventors: 김세용
Original assignee: 주식회사 큐비에스
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2019-04-24
Also published as: KR20180074966A

Abstract

본 발명은 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음용을 목적으로 하는 수처리장치에 구성되어 음용수를 저장하는 수탱크를 제작함에 있어, 용접과정에서 수탱크의 내부면에 산화가 발생하지 않도록 함으로써, 음용수가 오염되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 한 것이다.
특히, 본 발명은 TIG(Tungsten Inert Gas) 용접에 의해 수탱크를 용접하는 과정에서, 수탱크의 내부를 비활성기체로 충진하여 산소를 모두 제거한 후, 수탱크의 외부를 용접함으로써, 맞대기 용접에 의한 산화발생을 미연에 방지할 수 있다.
이러한 장점으로 인해, 본 발명은 정수기와 같은 음용을 목적으로 하는 수처리장치 이외에도, 다양한 분야에서의 용접에 활용이 가능하다.
따라서, 음용수 관련 분야, 특히 정수기 분야 및 정수기용 수탱크 분야와 더불어, 수탱크 용접 분야 및 산화방지 용접 분야는 물론, 이와 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

Description

용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법 및 장치{Welding method and equipment of water tank for water purifier to prevent oxidation inside the weld zone}

본 발명은 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음용을 목적으로 하는 수처리장치에 구성되어 음용수를 저장하는 수탱크를 제작함에 있어, 용접과정에서 수탱크의 내부면에 산화가 발생하지 않도록 함으로써, 음용수가 오염되는 것을 미연에 방지할 수 있도록 한 것이다.

특히, 본 발명은 TIG(Tungsten Inert Gas) 용접에 의해 수탱크를 용접하는 과정에서, 수탱크의 내부를 비활성기체로 충진하여 산소를 모두 제거한 후, 수탱크의 외부를 용접함으로써, 맞대기 용접에 의한 산화발생을 미연에 방지할 수 있도록 한 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법 및 장치에 관한 것이다.

금속재료를 접합하는 방법은 크게 기계적 접합법과 야금적 접합법이 있으며, 흔히 말하는 용접은 야금적 접합방법을 말하는 것으로, 특히 아크용접(Arc welding)은 열원으로 아크를 사용하는 융접법(Fusion welding)을 말하며 현재 가장 널리 사용되고 있는 방법 중 하나이다.

아크용접 중 하나인 TIG(Tungsten Inert Gas)용접은, 전극을 텅스텐으로 사용하고 비활성기체인 헬륨이나 아르곤 등을 분사하면서 용접하는 방법으로, 금속산화물의 발생이나 불순물의 혼입이 적다는 장점이 있어 널리 사용되고 있다.

특히, TIG용접은 비활성기체에 의해 아크 및 용융부위가 보호되므로, 아크의 안정성이나 용착금속의 특성이 좋다는 장점이 있으며, 현재 사용하는 아크용접은 거의 대부분 TIG용접을 의미한다고 할 수 있다.

한편, 비활성기체는 단일원자로 안정된 상태를 유지하는 단원자분자를 말하는 것으로, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈이 이에 해당하며, 질소의 경우 단원자분자는 아니지만 분자상태로 안정된 상태를 유지할 수 있기 때문에 비활성기체에 포함될 수 있다.

하기의 선행기술문헌인 대한민국 등록특허공보 제10-0266939호 '스테인레스 메쉬를 용접하는 산화방지장치'는, 용접시 용접부분을 캡형태인 별도의 기구를 이용하여 그 내부에 비활성기체인 아르곤을 정체시켜 공기와의 접속을 차단함으로써, 접속부에 산화를 방지할 수 있도록 한 것이다.

그러나, 이러한 아크용접은 다음과 같은 단점이 있다.

용접대상이 되는 금속재료를 가공하는 과정에서 필수적으로 발생되는 가공오차로 인해 용접부에 틈이 발생되고, 이러한 틈을 통해 용접부의 반대측으로 용접열이 전달되어 용접부의 반대측면에 산화가 발생된다.

또한, 금속재료의 프레스성형시 불규칙한 형상변형이 발생하게 되며, 이로 인해 앞의 문제와 동일 내지 유사한 문제가 발생할 수 있다.

다시 말해, 두 개의 금속재료를 접합하는 과정에서, 금속재료의 재단 등의 가공과정에서 발생하는 가공오차, 프레스성형이나 롤포밍성형 등 가압방식의 성형에서 부분적으로 발생하는 불규칙한 변형, 등으로 인해 두 금속재료의 맞대기 부분에 틈이 발생하게 되며, 아크용접시 해당 틈을 통해 용접측의 반대측에 영향을 미치게 된다.

결과적으로, 선행기술을 포함하여 지금까지 알려진 아크용접은, 용접부측은 비활성기체로 인해 산화를 방지할 수 있다 하더라도, 반대측에 산화가 발생하는 것을 방지하지는 못한다는 문제점이 있다.

이러한 문제점은, 음용수를 제공하는 장치에서는 매우 중요한 문제가 될 수 있다. 예를 들어, 정수기의 경우 외부로부터 공급된 물을 정수하여 수탱크에 보관한 뒤, 사용자의 조작에 따라 냉수나 온수로 공급하게 되는데, 정수기 제조시 수탱크를 아크용접하는 과정에서 수탱크 내부에 산화가 발생하게 되면, 수탱크 내부에 저장된 음용수가 오염되어 사용자의 건강에 악영향을 미치게 된다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0266939호 '스테인레스 메쉬를 용접하는 산화방지장치'

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 음용을 목적으로 하는 수처리장치에 구성되어 음용수를 저장하는 수탱크를 제작함에 있어, 용접과정에서 수탱크의 내부면에 산화가 발생하지 않도록 함으로써, 음용수가 오염되는 것을 미연에 방지할 수 있는 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.

특히, 본 발명은 아크용접에 의해 수탱크를 용접하는 과정에서, 수탱크의 내부를 진공으로 형성하거나 비활성기체로 충진하여 산소를 모두 제거한 후, 수탱크의 외부를 용접함으로써, 맞대기 용접에 의한 산화발생을 미연에 방지할 수 있는 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법 및 장치를 제공하는데 목적이 있다.

삭제

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법은, 상부케이스 및 하부케이스의 용접부를 밀착시키는 케이스 맞대기 단계; 상기 상부케이스 및 하부케이스를 포함하여 구성되는 하우징 내부에 비활성기체(Inert gas)를 충진하는 비활성기체 충진단계; 및 상기 하우징의 용접부 외측을 비활성기체 분위기 속에서 용접하는 아크용접(Arc welding)단계;를 포함하며, 상기 아크용접단계는, 용접부 외측인 챔버의 내부에 비활성기체를 충진하는 과정에서, 챔버 내부의 기체가 하우징 내부로 유입되지 않고, 외부의 기체가 챔버 내부로 유입되지 않는 최소압력차에 의해, 외부에서 챔버 및 챔버에서 하우징의 순서에 의해 단계적으로 양압이 발생되도록 하여, 외부의 산소가 챔버로 유입되거나 챔버 내부의 잔존 산소가 하우징 내부로 유입되는 것을 방지하도록 유지한 상태에서 용접한다.
또한, 상기 비활성기체 충진단계는, 상기 하우징의 내부 공기를 흡입하여 산소를 제거하는 진공형성과정; 및 상기 하우징의 내부로 비활성기체를 충진하는 비활성기체 충진과정;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 비활성기체 충진단계는, 상기 하우징의 내부에 양압이 발생하도록 하는 하우징내부 양압형성과정;을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 아크용접단계는, 아크용접용 챔버 내부의 압력을, 대기압과 상기 하우징 내부의 압력 사이로 조절하는 챔버내부 양압형성과정; 및 양압이 형성된 챔버내부에서, 상기 하우징의 용접부에 대한 아크용접을 수행하는 용접부 용접과정;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 아크용접단계는, 아크용접된 용접부를 급속냉각하는 용접부 급속냉각과정;을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 장치는, 내부공간이 밀폐가능하도록 구성된 챔버; 상기 챔버 내부에 구성되어, 수탱크용 하우징의 상부케이스를 지지하는 제1 지그; 상기 제1 지그에 마주보도록 구성되어 수탱크용 하우징의 하부케이스를 지지하는 제2 지그; 상기 제1 지그 및 제2 지그 중 적어도 하나를 이동시켜, 상기 상부케이스 및 하부케이스의 용접부가 맞닿도록 하는 이동모듈; 상기 상부케이스 및 하부케이스의 용접부가 밀착되면, 상기 상부케이스 및 하부케이스를 포함하여 구성되는 하우징 내부를 진공으로 만드는 하우징용 진공펌프; 진공의 하우징 내부에 질소를 공급하는 질소공급모듈; 밀착된 상기 상부케이스 및 하부케이스의 용접부를 아크용접하는 용접토치; 상기 챔버의 내부공간이 밀폐되면, 상기 챔버 내부를 진공으로 만드는 챔버용 진공펌프; 및 상기 이동모듈, 하우징용 진공펌프, 질소공급부, 용접토치 및 챔버용 진공펌프의 동작을 제어하여, 상기 상부케이스 및 하부케이스의 용접부를 용접하는 제어부;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 상부케이스 및 하부케이스의 용접부를 용접하는 과정에서, 챔버 내부의 기체가 하우징 내부로 유입되지 않고, 외부의 기체가 챔버 내부로 유입되지 않는 최소압력차에 의해, 상기 챔버 내부는 대기압을 기준으로 양압이 형성되도록 하고, 상기 하우징의 내부에는 상기 챔버 내부의 기압을 기준으로 양압이 형성되도록 하여, 외부의 산소가 챔버로 유입되거나 챔버 내부의 잔존 산소가 하우징 내부로 유입되는 것을 방지하도록 유지한다.
또한, 상기 제어부에 의해 제어되며, 상기 용접토치에 의해 용접된 용접부를 급속냉각하는 냉각노즐;을 더 포함할 수 있다.

삭제

상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 대상 금속재료에 TIG 용접을 하는 과정에서, 용접면에 대한 산화방지는 물론 용접면에 반대면에 대해서도 산화방지가 가능하도록 하는 장점이 있다.

특히, 본 발명은 음용을 목적으로 하는 수처리장치에 구성되는 음용수 저장용 수탱크를 제작함에 있어, 용접과정에서 수탱크의 내부면에 산화가 발생하지 않도록 함으로써, 음용수가 오염되는 것을 미연에 방지할 수 있는 장점이 있다.

다시 말해, 내부와 외부가 차단되도록 구성되는 금속재료의 외부를 아크용접하는 과정에서, 용접부의 내부에도 산화가 발생하지 않도록 하는 장점이 있다.

이러한 장점으로 인해, 본 발명은 정수기와 같은 음용을 목적으로 하는 수처리장치 이외에도, 각종 장치나 건물 및 구조물 등에서도 활용하여 대상물의 산화, 질화 및 부식방지는 물론, 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 수탱크 내부의 산소를 제거하기 위하여, 수탱크 내부를 비활성기체로 충진하는 과정에서 양압형성함으로써, 수탱크 외부에서 내부로 산소가 유입을 차단할 수 있는 장점이 있다.

더불어, 이러한 개념을 챔버까지 확장함으로써, 용접부분에 산소가 유입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있는 장점이 있다.

따라서, 음용수 관련 분야, 특히 정수기 분야 및 정수기용 수탱크 분야와 더불어, 수탱크 용접 분야 및 산화방지 용접 분야는 물론, 이와 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 도 1에 나타난 단계 'S200' 및 단계 'S300'의 구체적인 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 3은 도 2에 나타난 과정 'S330'의 기능을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 의한 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 장치의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 5 내지 도 8은 도 4에 의해 수탱크가 용접되는 과정을 설명하는 도면이다.

본 발명에 따른 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법 및 장치에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.

먼저, 도 1에 나타난 실시예는 정수기용 수탱크에 대한 것으로, 정수기용 수탱크는 내부가 밀폐되는 형태의 하우징으로 구성되며, 해당 하우징은 상부케이스 및 하부케이스를 용접하여 제작할 수 있다.

물론, 정수기용 수탱크의 형상이나 구성, 제품의 크기 및 용도 등에 의해 그 설계구조가 변경될 수 있으며, 이로 인해 다수의 케이스가 용접되어 하나의 하우징을 구성하는 등과 같이 변형될 수는 있으나, 본 발명은 용접방법에 그 기술적 특징이 있으므로, 이하에서는 앞서 살펴본 바와 같이 상부케이스와 하부케이스가 용접되어 하나의 수탱크용 하우징을 제작하는 것을 예로 하여 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법은 케이스 맞대기 단계(S100), 비활성기체 충진단계(S200) 및 아크용접(Arc welding)단계(S300)를 포함한다.

케이스 맞대기 단계(S100)는, 용접하고자 하는 금속재료의 용접부를 밀착시키는 과정으로, 수탱크로 사용할 하우징을 구성하는 상부케이스 및 하부케이스의 용접부를 밀착시킨다.

비활성기체 충진단계(S200)에서는, 용접부가 밀착된 상부케이스 및 하부케이스의 내부에 비활성기체(Inert gas)를 충진하는 과정으로, 상부케이스 및 하부케이스로 구성된 하우징의 내부에 비활성기체를 충진하게 되면, 하우징 내부에 존재하는 산소가 하우징 외부로 배출될 수 있다. 여기서, 비활성기체는 단원자분자인 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈을 포함할 수 있고, 분자로는 질소를 포함할 수 있다.

아크용접단계(S300)는, 하우징 내부의 산소가 모두 배출된 상태에서, 하우징의 용접부 외측을 비활성기체 분위기 속에서 용접하는 과정이다.

이와 같이, 비활성기체 충진단계(S200)를 거쳐 아크용접을 완료하게 되면, 하우징의 외측은 물론 내측 또한 산화가 방지되도록 용접할 수 있다.

이하에서는, 각 단계에 대하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 2는 도 1에 나타난 단계 'S200' 및 단계 'S300'의 구체적인 일 실시예를 나타내는 흐름도이고, 도 3은 도 2에 나타난 과정 'S330'의 기능을 설명하기 위한 그래프이다.

도 2를 참조하면, 비활성기체 충진단계(S200)는 진공형성과정(S210) 및 비활성기체 충진과정(S220)를 포함할 수 있다.

먼저, 도 1에서 살펴본 바와 같이, 하우징 내부에 비활성기체를 충진하는 경우, 하우징의 내부 구조에 따라 공기중에 포함된 산소의 배출이 원활하지 않을 수 있다. 예를 들어, 내부 구성품들 사이나 하우징 내부의 코너부와 같은 부분에 존재하는 산소는, 외부에서 비활성기체가 공급된다 하더라도 유출되지 못하고 하우징 내부에서 와류되어 잔존할 수 있으며, 이러한 산소는 이후 용접과정에서 하우징의 내부를 산화시킬 수 있다.

진공형성과정(S210)은 하우징의 내부 공기를 흡입하여 하우징 내부에 존재하는 산소를 제거하는 과정으로, 하우징의 내부 압력이 낮아지면 하우징의 내부 구조와는 무관하게 하우징 내부의 공기가 모두 배출되므로, 산소가 잔류하게 되는 문제를 방지할 수 있다.

한편, 이와 같이 하우징 내부에 진공을 형성한 상태에서 용접을 하게 되면, 앞서 설명한 바와 같이 상부케이스와 하부케이스의 밀착부(용접부)에 형성된 틈새를 통해 공기가 재유입 될 수 있으므로 이를 방지해야만 한다.

이에. 하우징 내부를 진공으로 형성한 이후, 하우징 내부에 비활성기체를 충진(S220)함으로써, 압력차에 의해 공기에 포함된 산소가 하우징 내부로 재유입되는 것을 방지할 수 있다.

이때, 비활성기체가 충진된 하우징 내부의 압력이 외부압력보다 낮은 경우, 외부의 공기가 하우징 내부로 유입되면서, 용접시 하우징 내부에 산화가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명의 비활성기체 충진단계(S200)는, 비활성기체에 의해 하우징의 내부에 양압이 발생하도록 하는 하우징내부 양압형성과정(S230)을 더 포함할 수 있다.

도 2를 참조하면, 아크용접단계(S300)는 챔버(Chamber)내부 양압형성과정(S310) 및 용접부 용접과정(S320)을 포함할 수 있다.

앞서도 설명한 바와 같이, 하우징 내부를 진공으로 만든 후, 비활성기체를 충진하는 이유는 하우징 외부, 다시 말해 용접장치의 챔버 내부에 존재하는 산소가 하우징의 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다.

따라서, 하우징의 내부는 물론 용접장치의 챔버 내부에 존재하는 산소 또한 제거하게 되면, 아크용접시 용접부에 산화가 발생하는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.

이에, 비활성기체 충진단계(S200)에서 하우징 내부에 양압이 형성되면, 아크용접단계(S300)에서 챔버 내부 또한 비활성기체를 이용하여 양압을 형성(S310)한 후, 양압이 형성된 챔버 내부에서 하우징의 용접부에 대한 아크용접을 수행할 수 있다(S320).

이때, 하우징 내부의 압력이 챔버 내부의 압력보다 낮을 경우, 앞서 설명한 바와 같이 챔버 내부 구조나 형상에 의해 외부로 배출되지 못하고 챔버 내부 잔존하던 소량의 산소가 비활성기체가 배출된 하우징의 내부로 유입될 가능성이 있다.

따라서, 본 발명에서는 아크용접단계(S300)에서 아크용접용 챔버 내부에 양압을 형성하는 과정에서, 챔버 내부의 압력이 대기압과 하우징 내부의 압력 사이로 조절하도록 함이 바람직하다.

삭제

한편, 불활성기체 분위기의 아크용접에서 산화가 활발이 발생되는 온도는 약500℃ 내지 600℃이며, 아크용접시 용접온도는 약 1000℃이다.

따라서, 아크용접에 의한 산화는 용접후 온도가 하강하는 과정에서 발생될 수 있다.

도 3을 참조하면, 용접이 시작되면 용접부의 온도는 최소용접온도(T1)이상으로 상승하게 되며, 용접이 완료되면 하강(도 3에서 실선)하게 된다.

이때, 본 발명의 아크용접단계(S300)는 산화가 활발하게 발생하는 구간(T2 내지 T3)을 최단시간으로 통과하기 위하여, 도 2에 나타난 바와 같이 아크용접된 용접부를 급속냉각하는 용접부 급속냉각과정(S330)을 수행할 수 있다.

결과적으로, 산화가 발생하는 구간(T2 내지 T3)의 통과시간을 'Δt2'에서 'Δt1'으로 크게 감소시킴으로써, 산화의 발생을 최소화할 수 있다.

따라서, 본 발명은 도 2에 나타난 각 단계 및 과정들에 의해, 하우징 및 챔버 내부에 산소가 잔류하는 것을 원천적으로 방지함은 물론, 혹시라도 잔존하는 극소량의 산소에 의한 산화발생시간 또한 최소화함으로써, 음용수를 저장하는 수탱크의 제조과정에서 산화가 발생하여 음용수가 오염되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

하기에서는, 앞서 설명한 방법에 의해 정수기용 수탱크를 제작할 수 있는 용접장치에 대해 살펴보기로 한다.

도 4는 본 발명에 의한 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 장치의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.

도 4를 참조하면, 정수기용 수탱크 용접 장치(100)는 챔버(110), 제1 지그(120), 제2 지그(130), 이동모듈(140), 질소공급모듈(150) 및 용접토치(160)를 포함한다.

챔버(110)는 정수기용 수탱크를 용접하기 위한 것으로, 내부공간이 밀폐가능하도록 구성되며, 일측에는 챔버(110) 내부의 장치들을 제어하기 위한 제어부(111) 및 용접을 위한 도어(112)가 구성될 수 있다.

제1 지그(120)는 챔버(110) 내부에 구성되어, 수탱크용 하우징(200)의 상부케이스(210)를 지지하는 것으로, 상부케이스(210)가 안정적으로 끼워질 수 있도록 하는 고정패드(121)와, 용접시 상부케이스(210)를 회동시키기 위한 회동모터(122)를 포함할 수 있다.

제2 지그(130)는 제1 지그(120)에 마주보도록 구성되어 수탱크용 하우징(200)의 하부케이스(220)를 지지하는 것으로, 제1 지그(120)와 동일 내지 유사한 이유로 고정패드(132) 및 회동모터(132)를 포함할 수 있다.

이동모듈(140)은 제1 지그(120) 및 제2 지그(130)에 지지된 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)의 용접부를 맞닿도록 하기 위한 것으로, 제1 지그(120) 및 제2 지그(130) 중 어느 하나 또는 두 지그 모두를 이동시킬 수 있으며, 도 4 및 도 8에서는 제2 지그(130)를 이동시키는 것을 예로 하여 설명하기로 한다.

질소공급모듈(150)은 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)로 구성되는 하우징(200)의 내부에 비활성기체인 질소를 공급하기 위한 것으로, 제1 지그(120) 또는 제2 지그(130)를 거쳐 상부케이스(210) 또는 하부케이스(220)를 통해 내부로 질소를 공급할 수 있다.

용접토치(160)는 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)가 밀착된 상태에서, 용접부를 아크용접하는 것으로, 용접에 필요한 비활성기체(예를 들어, 아르곤)를 저장한 탱크 및 이를 공급하는 파이프 등의 구성은 당업자의 요구에 따라 다양하게 적용할 수 있으므로, 특정한 것에 한정하지 않는다.

또한, 본 발명은 각 장치의 세부구성이 아니라 장치를 운용하는 방법에 기술적 특징이 있으므로, 용접토치(160)와 같이 구성의 제약 등에 대한 조건은 다른 구성에도 동일 내지 유사하게 적용됨은 물론이다.

한편, 본 발명의 용접 장치(100)는 도 2에서 살펴본 바와 같이, 산화가 발생하는 것을 원천적으로 차단하기 위하여 냉각노즐(170), 하우징용 진공펌프(180) 및 챔버용 진공펌프(190)를 더 구성할 수 있다.

냉각노즐(170)은 용접토치(160)에 의해 용접된 고온의 용접부를 급속냉각하기 위한 것으로, 용접토치(160)에 인접하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)가 회동모터(122, 132)에 의해 일측방향으로 회동되면서 용접될 경우, 냉각노즐(170)은 용접토치(160)를 기준으로 다른 일측방향에 배치될 수 있다.

하우징용 진공펌프(180)는 하우징(200) 내부를 진공으로 만들기 위한 것으로, 도 4에 나타난 바와 같이 질소공급모듈(150)과 별도로 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 당업자의 요구에 따라 하나의 장치를 이용하여 진공형성 및 질소공급이 가능함은 물론이다.

챔버용 진공펌프(190)는 하우징(200)을 용접하기 위하여 챔버(110)의 내부공간이 밀폐되면, 챔버(110) 내부를 진공으로 만들기 위한 것으로, 도 4에서는 하우징용 진공펌프(180)와 별도로 나타내었으나, 당업자의 요구에 따라 하나의 진공펌프를 이용하여 하우징(200) 및 챔버(110) 모두의 내부를 진공화할 수 있으며, 그 위치 또한 챔버(110) 내부로 한정하는 것은 아니다.

마지막으로, 챔버(110)에 구성된 제어부(111)는, 도 4에 나타난 바와 같이 회동모터(122, 132), 이동모듈(140), 질소공급모듈(150), 용접토치(160), 냉각노즐(170), 하우징용 진공펌프(180) 및 챔버용 진공펌프(190)와 전기적으로 연결(도 4에서 가는 실선)되어 각 구성들의 동작을 제어하여 도 1 또는 도 2에 나타난 용접 방법에 의해, 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)의 용접부를 용접하는 것으로, 도 4에 나타난 바와 같이 챔버(110)의 일측에 패널형태로 구성될 수 있으며, 당업자의 요구에 따라 별도의 단말기 또는 리모트컨트롤러로 구성될 수 있다.

도 5 내지 도 8은 도 4에 의해 수탱크가 용접되는 과정을 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 용접될 하우징(200)의 상부케이스(210)와 하부케이스(220)는, 챔버(110)의 도어(112)를 통해 제1 지그(120) 및 제2 지그(130)에 각각 끼워질 수 있으며, 도어(112)는 닫히게 되어 챔버(110) 내부는 밀폐가 될 수 있다.

이후, 도 6에 나타난 바와 같이 이동모듈(140)에 의해 제2 지그(130)가 이동하게 되면, 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)의 용접부는 서로 밀착될 수 있다.

상부케이스(210) 및 하부케이스(220)의 용접부가 밀착되면, 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)의 내부는 하우징용 진공펌프(180)에 의해 공기가 배출되면서 질소공급모듈(150)에 의해 질소로 충진될 수 있다.

이때, 제어부(111)는 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)의 내부가 양압이 걸리도록 질소공급모듈(150)을 제어할 수 있으며, 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)의 내부압력을 측정하기 위한 압력센서 및 측정방법은 당업자의 요구에 따라 다양하게 적용될 수 있으므로, 특정한 것에 한정하지 않음은 당연하다.

또한, 제어부(110)는 챔버용 진공펌프(190)를 제어하여, 챔버(110) 내부가 대기압을 기준으로 양압이 형성되도록 하고, 하우징용 진공펌프(180)를 제어하여 하우징(200)의 내부에는 챔버(110) 내부의 기압을 기준으로 양압이 형성되도록 할 수 있다.

그리고, 도 7에 나타난 바와 같이 용접토치(160)가 용접부에 접근하게 되고, 회동모터(122, 132)에 의해 제1 지그(120) 및 제2 지그(130)가 회전되면서, 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)의 용접부에 대한 용접이 이루어질 수 있다.

이때, 도 2에 나타난 바와 같이 용접이 완료된 용접부는 냉각노즐(170)에 의해 냉각될 수 있으며, 용접부를 냉각시키기 위한 냉매는 저온(액화온도보다는 높은 온도)의 비활성기체(예를 들어, -5℃ 내지 -20℃의 질소기체)를 사용할 수 있으며, 급격한 온도변화에 의해 용접부에 크랙 등이 발생하지 않도록 하기 위하여 극저온의 비활성기체를 이용하는 것은 피함이 바람직하다.

이와 같은 과정에 의해 상부케이스(210) 및 하부케이스(220)의 용접부에 대한 용접이 완료되면, 이동모듈(140)은 제2 지그(130)를 원래의 위치로 이동시키며, 사용자는 도어(112)를 통해 하우징(200)을 회수할 수 있다.

이때, 회동?터(122, 132)는 제1 지그(120) 및 제2 지그(130)를 용접시 회동방향과 반대방향으로 회동시켜 원위치로 복귀시킬 수 있으며, 용접토치(160) 및 냉각노즐(170) 또한 원래의 위치로 이동할 수 있다.

따라서, 본 발명은 음용수를 저장하는 정수기용 수탱크를 용접하는 과정에서, 하우징(200)의 외부는 물론 내부에도 산화가 발생하지 않도록 함으로써, 정수기 이용시 사용자들이 안심하고 음용수를 마실 수 있도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의한 용접방법 및 용접장치는, 앞서 설명한 본 발명의 기술적 특징을 유지한다면, 다양한 구조적 변경이 가능한 수탱크 등에도 적용이 가능함은 물론이며, 정수기 이외에도 다양한 전자제품이나 기구물, 구조물, 건축물 등에서도 활용은 가능하다.

이상에서 본 발명에 의한 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법 및 장치에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다.

100 : 용접 장치
110 : 챔버(Chamber) 111 : 제어부
120 : 제1 지그(Jig) 130 : 제2 지그
140 : 이동모듈 150 : 질소공급모듈
160 : 용접토치 170 : 냉각노즐
180 : 하우징용 진공펌프 190 : 쳄버용 진공펌프
200 : 하우징
210 : 상부케이스 220 : 하부케이스

Claims

상부케이스 및 하부케이스의 용접부를 밀착시키는 케이스 맞대기 단계;
상기 상부케이스 및 하부케이스를 포함하여 구성되는 하우징 내부에 비활성기체(Inert gas)를 충진하는 비활성기체 충진단계; 및
상기 하우징의 용접부 외측을 비활성기체 분위기 속에서 용접하는 아크용접(Arc welding)단계;를 포함하며,
상기 아크용접단계는,
용접부 외측인 챔버의 내부에 비활성기체를 충진하는 과정에서, 챔버 내부의 기체가 하우징 내부로 유입되지 않고, 외부의 기체가 챔버 내부로 유입되지 않는 최소압력차에 의해, 외부에서 챔버 및 챔버에서 하우징의 순서에 의해 단계적으로 양압이 발생되도록 하여, 외부의 산소가 챔버로 유입되거나 챔버 내부의 잔존 산소가 하우징 내부로 유입되는 것을 방지하도록 유지한 상태에서 용접하는 것을 특징으로 하는 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법.
제 1항에 있어서,
상기 비활성기체 충진단계는,
상기 하우징의 내부 공기를 흡입하여 산소를 제거하는 진공형성과정; 및
상기 하우징의 내부로 비활성기체를 충진하는 비활성기체 충진과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법.
제 2항에 있어서,
상기 비활성기체 충진단계는,
상기 하우징의 내부에 양압이 발생하도록 하는 하우징내부 양압형성과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법.
제 3항에 있어서,
상기 아크용접단계는,
아크용접용 챔버 내부의 압력을, 대기압과 상기 하우징 내부의 압력 사이로 조절하는 챔버내부 양압형성과정; 및
양압이 형성된 챔버내부에서, 상기 하우징의 용접부에 대한 아크용접을 수행하는 용접부 용접과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법.
제 3항 또는 제 4항에 있어서,
상기 아크용접단계는,
아크용접된 용접부를 급속냉각하는 용접부 급속냉각과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 방법.
내부공간이 밀폐가능하도록 구성된 챔버;
상기 챔버 내부에 구성되어, 수탱크용 하우징의 상부케이스를 지지하는 제1 지그;
상기 제1 지그에 마주보도록 구성되어 수탱크용 하우징의 하부케이스를 지지하는 제2 지그;
상기 제1 지그 및 제2 지그 중 적어도 하나를 이동시켜, 상기 상부케이스 및 하부케이스의 용접부가 맞닿도록 하는 이동모듈;
상기 상부케이스 및 하부케이스의 용접부가 밀착되면, 상기 상부케이스 및 하부케이스를 포함하여 구성되는 하우징 내부를 진공으로 만드는 하우징용 진공펌프;
진공의 하우징 내부에 질소를 공급하는 질소공급모듈;
밀착된 상기 상부케이스 및 하부케이스의 용접부를 아크용접하는 용접토치;
상기 챔버의 내부공간이 밀폐되면, 상기 챔버 내부를 진공으로 만드는 챔버용 진공펌프; 및
상기 이동모듈, 하우징용 진공펌프, 질소공급부, 용접토치 및 챔버용 진공펌프의 동작을 제어하여, 상기 상부케이스 및 하부케이스의 용접부를 용접하는 제어부;를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 상부케이스 및 하부케이스의 용접부를 용접하는 과정에서, 챔버 내부의 기체가 하우징 내부로 유입되지 않고, 외부의 기체가 챔버 내부로 유입되지 않는 최소압력차에 의해, 상기 챔버 내부는 대기압을 기준으로 양압이 형성되도록 하고, 상기 하우징의 내부에는 상기 챔버 내부의 기압을 기준으로 양압이 형성되도록 하여, 외부의 산소가 챔버로 유입되거나 챔버 내부의 잔존 산소가 하우징 내부로 유입되는 것을 방지하도록 유지하는 것을 특징으로 하는 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 장치.
제 6항에 있어서,
상기 제어부에 의해 제어되며, 상기 용접토치에 의해 용접된 용접부를 급속냉각하는 냉각노즐;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부 내측의 산화방지를 위한 정수기용 수탱크 용접 장치.
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