KR19980033572U - 관체 접합구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉동기의 어큐물레이터 등 통체나 판체에 관체를 관통설치할 때의 신규한 접합구조을 개시한다.

관체의 관통설치에 필요한 유격게 따라 브레이징 접합이 곤란하여 종래에는 수동용접에 의해 용접하게 되므로 여러 가지 용접방법을 다단계로 수행하였다.

본 고안에서 관체와 보스 중 적어도 어느 하나에 작은 크기의 연장돌기 또는 연장홈을 형성함으로써 필러재의 퍼짐통로를 확보하여 확실한 브레이징 접합을 보장한다.

Description

관체 접합구조

제 1 도는 냉방기의 어큐물레이터의 구성과 작용을 보이는 단면도,

제 2 도는 종래의 접합방법을 보이는 단면도,

제 3 도는 본원인의 선출원 접합방법에 채용된 구조를 보이는 단면도,

제 4 도 및 제 5 도는 본 고안에 의한 한 접합구조를 보이는 분해사시도 및 결합상태 단면도,

제 6 도는 본 고안의 다른 접합구조를 보이는 분해사시도,

제 7 도는 본 고안의 또 다른 접합구조를 보이는 결합상태 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

P : 관체(管體)

P1, P2 : 유입관 및 유출관

5 : 5A, 5B : 보스(boss)

1 : 연장돌기

2, 2' : 연장홈

본 고안은 관체(管體)의 접합에 관한 것으로, 특히 통체(桶體)나 판체(板體)에 대해 관체를 접합하는 구조에 관한 것이다.

냉난방 등 각종 배관설비에 있어서 각 구성요소들을 소정직경의 배관이 연결하게 되는 바, 이에 따라 관체로 된 배관을 통체 또는 판체로 된 구성요소들에 연결하는 작업에 필요하게 된다.

제 1 도에는 본 고안의 적용대상의 일례로서 컴프레서(compressor)방식 냉동기의 어큐물레이터(accumulator)를 도시하고 있다. 어큐물레이터는 냉방기의 증방기에서 냉각을 수행하고난 냉매(冷媒)를 압축기로 회수하는 과정에서 기체와 액체상태가 혼합된 냉매를 기액( 氣液) 분리함으로서 냉매압력을 안정화시키게 된다.

그 구성을 살펴보면 상반체(上半體 : 1A)와 하반체(1B)가 결합구성된 몸체(1)의 상부에는 증발기 등에 연결되는 유입관(P1)이 하부에는 압축기 등에 연결되는 유출관(P2)이 결합되고, 몸체(1)의 내측 상부에는 분리망(3)을 지지하는 지지판(2)이 접합된다.

유입관(P1)으로 유입된 냉매는 분리망(3)을 통해 기액분리되어 기상의 냉매는 압축기로 회수되고 액상의 냉매(F)는 몸체(1)의 하부에 고이게 된다.

이때 냉방기의 냉각 사이클에는 냉매와 함께 압축기의 윤활을 위한 작동유가 함께 순환되는 바, 몸체(1)의 하부에는 액상의 냉매(F)와 함께 작동유(W)가 고여 유출관(P2)에 형성된 회수구멍(H)를 통해 압축기로 회수된다.

이와 같은 구성의 어큐물레이터의 제작을 위해서는 상반체(1A)내에 지지판(2)을 접합하고 상반체(1A)와 하반체(1B)를 접합하여 통체인 몸체(1)를 구성하며, 이 몸체(1)에 관체인 유입관(P1)과 유출관(P2)을 결합하는 과정이 필요하게 된다.

그런데 종래에는 상반체(1A)에 대한 지지판(2)의 결합과 상하반체(1A, 1B)간의 결합은 한꺼번에 브레이징(brazing) 접합을 행하지만 유입관(P1)과 유출관(P2)은 브레이징 접합에 의한 몸체(1)의 구성후 몸체(1) 상하부의 관통구멍(4A, 4B)에 형성된 보스(boss; 5A, 5B)에 대해 각각 CO₂용접 등 수동용접으로 접합하는 3단계의 용접작업으로 제조하고 있다.

그런데 이러한 제조방법은 상당한 제조공수를 소모할 뿐 아니라 유입관(P1)과 유출관(P2)이 각각 제살용접방법인 CO₂용접으로 몸체(1)이 접합되므로 완전한 용접이 어려워 유입관(P1) 또는 유출관(P2)의 타단에 다른 배관을 접합할 때 용접부위가 분리되어 사용할 때 냉매가 유출되는 리이크(leak)의 문제도 빈발하며 냉방기 작동시 소음을 유발하기도 한다.

여기서 브레이징 접합이란 접할될 두 부재의 사이, 예를들어 상반체(1A)와 하반체(1B)의 사이나 상반체(1A)와 지지판(2)의 사이 등에 필러재의 페이스트(paste)를 바르거나 판 또는 와이어 형태로 구성된 필러(filler)재(M1, M2)를 삽입 또는 감은 상태로 브레이징로(furnace)에 투입하여 가열함으로써 필러재(M1, M2)가 두 부재 사이의 틈새에 모세관현상에 의해 퍼짐(wetting)으로써 두 부재를 접합하는 방법이다.

그런데 필러재(M1, M2)는 동(Cu) 또는 동계합금으로 구성되므로 용융시 모세관현상에 의해 퍼지기 위해서는 두 부재간의 틈새가 매우 좁고 균일해야만 한다.

그러나 몸체(1)의 양 보스(5A, 5B)에 관체로 된 유입관(P1)과 유출관(P2)을 삽입하기 위해서는 보스(5A, 5B)와의 사이에 상단한 유격(play)이 존재해야 한다. 그 이유는 억지끼움의 경우 유출관(P2)의 회수구멍(H)이 함몰되거나 긴 유출관(P2)에 휨 등 변형이 일어나게 된다.

따라서 유입관(P1)과 유출관(P2)을 브레이징 접합에 필요한 미세간격이 되도록 보스(5A, 5B)에 끼워 맞출 수 없게 되어, 결국 유입관(P1)과 유출관(P2)은 브레이징 접합이 불가능하며, 충분한 유격으로 삽입한 뒤 별도의 용접방법에 의해 접합시킬 수 밖에 없게 된다.

이와 같은 문제는 유입관(P1)과 유출관(P2) 등의 관체를 어큐물레이터의 몸체(1) 등 통체나 판체의 관통구멍(4A, 4B)에 삽입하여 접합하고자 하는 경우는 공통적으로 발생되는 문제여서, 서로 다른 다단계의 접합방법을 통해 접합할 수 밖에 없어 많은 공수를 소모하고 접합의 품질을 기대하기도 어려웠다.

이에 따라 본원인은 제 3 도에 도시된 바와 같이, 몸체(1)의 상반체(1A) 및 하반체(1B)의 관통구멍(4A, 4B) 주위에 형성된 보스(5A, 5B)를 유입관(P1) 및 유출관(P2)에 대해 축경(縮徑)시키거나, 유입관(P1) 및 유출관(P2)을 확관(擴管)시켜 보스(5A, 5B)와 밀착시킴으로써, 상하반체(1A, 1B)의 접합과 함께 1회으 브레이징로(爐) 통과로 접합할 수 있는 구성을 1996년 특허출원 제42782호 관체접합방법으로 출원한 바 있다.

이러한 방법은 낮은 제조공수로 높은 접합품질을 제공하는 이점이 있는바, 이를 실제 어큐물레이터의 생산에 적용하다보니 적은 비율이지만 어느 정도 접합불량이 발생됨이 발견되었다.

이러한 문제의 해결을 위해 본 고안자는 접합물의 절단관찰이나 수밀(水密) 시험 등 여러가지로 고찰한 결과, 확관이나 축경이 적용가능한 공정방법의 특성상 보스(5A, 5B)와 유입관(P1) 및 유출관(P2)간에 균일한 틈새를 보장하지 않으므로 부분적으로 최소한의 틈새가 형성되지 않아 그 부분에 용융된 필러재가 충분히 퍼지지 못하기 때문인것으로 판단된다.

즉 보스(5A, 5B)의 축경은 유입관(P1) 및 유출관(P2)의 삽입 후 보스(5A, 5B)의 주위에 축경 다이(die)를 회전시키는 방식으로, 유입관(P1) 및 유출관(P2)의 확경은 삽입상태에서 그 내부에 콘(cone)형태의 확관헤드를 삽입하여 회전시키거나 먼저 선(先)확관시킨 뒤 보스(5A, 5B)에 억지끼워 맞춤하는 방식으로 각각 이루어진다.

즉 확관과 축경이 전 원주상에서 동시에 이루어지는 것이 아니라 원주방향으로 회전하면서 이루어지므로 전체적으로 균일한 틈새가 형성되기 어렵게 되며, 브레이징 접합을 하기 위한 미세틈새를 형성하기 위해 억지끼워맞춤을 하는 과정에서 부분적으로 과도하게 밀착되어 최소한의 틈새가 형성되지 않게 되므로 필러재의 균일한 퍼짐이 전체적으로 이루어지지 않음으로써 불량이 발생되는 것이다.

이에 따라 본 고안의 목적은 이러한 선출원방법을 보완할 수 있으며 독립적으로도 구현되어 브레이징에 의한 관체접합을 보장할 수 있는 관체 접합구조를 제공하는 것이다.

상술한 목적의 달성을 위해 본 고안에 의한 관체 접합구조는 관체와 보수 중 적어도 어느 하나에 그 접합부의 길이방향으로 연장되는 하나 또는 복수의 연장돌기 또는 연장홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 바람직한 특징에 의하면 연장돌기 또는 연장홈의 높이 또는 깊이나 넓이는 0.01~0.09㎜가 되는데, 관체와 보스간에 용융된 필러재가 균일하게 퍼질 수 있도록 간격을 유지하고 접합부의 길이방향으로 필러재의 퍼짐을 유도하여 관체와 보스간의 확실한 브레이징 접합을 보장하게 된다.

본 고안은 또한 선출원에 의한 확관 또는 축경방법과 함께 사용되어 균일한 간격형성을 보장하게 된다.

이와 같은 본 고안의 구체적 특징과 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

제 4 도에서, 제 1 도 내지 제 3 도를 통해 설명한 어큐물레이터 등 통체나 판체에는 그 관통구멍(4 : 제 1 도 내지 제 3 도의 4A, 4B)을 둘러싸는 보스(5 : 제 1 도 내지 제 3 도의 5A, 5B) 형성되어 유입관(P1) 또는 유출관(P2) 등의 관체(p : P1, P2)가 보스(5)내에 삽입된 뒤 링(ring)형이나 시이트(sheet)형의 필러재(도시안됨)를 감아 브레이징로에 투입가열함으로써 보스(5)와 관체(P)가 접합된다.

본 고안 특징에 따라 보스(5A, 5B)의 내주 또는 관체(P)의 외주에는 필러재가 퍼질 접합부위의 길이에 대응하는 길이로 연장되는 하나 또는 복수의 연장돌기 또는 연장홈(도시된 것은 연장돌기 :1)이 형성된다.

그러면 관체(P)가 보스(5)에 삽입된 상태에서 양자간에는 제 5 도에 도시된 바와 같이 연장돌기(1)에 의해 일정한 간격이 유지될 수 있다.

용융상태의 필러재의 퍼짐(wetting)은 일종의 모세관현상인바, 금속인 필러재의 원활한 퍼짐을 위해서는 관체(P)와 보스(5)간의 간격이 0.05㎜ 내외의 매우 미세한 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

따라서 본 고안의 연장돌기(1)의 높이, 또는 후술하는 연장홈(제 6 도의 2)의 깊이나 넓이는 바람직하기로 0.01 내지 0.9 ㎜, 더욱 바람직하기로 0.05 내지 0.5㎜ 정도로 형성되는 바, 그러면 관체(P)를 보스(5)에 삽입하는 과정이 거의 강제압입(억지 끼워맞춤)에 준하게 되며 연장돌기(1)가 변형 및 손상되는 어려움이 있다.

이에 따라 관체(P)와 보스(5)간에 충분한 유격(clearance)을 주어 삽입한 뒤, 전술한 선출원 방법에 있어서와 같이 관체(P)를 확관하거나 보스(5)를 축경하여 소요간격으로 밀착시키는 것이 바람직하다. 본 고안에 있어서는 최소틈새의 확보가 가능하므로 관체(P)를 선확관하여 보스(5)에 강제압입하는 방법도 적용이 가능함은 물론이다.

이러한 확관 또는 축경시 연장돌기(1)는 관체(P)와 보스(5) 간에 필러재가 퍼질 수 있는 최소간격을 확보해주는 역할을 한다.

한편 제 6 도에 도시된 실시예에서는 제 4 도 및 제 5 도의 연장돌기(1) 대신 복수의 연장홈(2)을 형성하고 있다. 이러한 연장홈(2)은 연장돌기(1)가 관체(P)와 보스(5)간에 최소간격을 확보하여 필러재의 퍼짐을 보장하는 것과는 달리, 접합부위의 길이방향에 따른 필러재의 퍼짐통로를 확보해주어 퍼짐을 원활하게 하고 관체(P)와 보스(5)가 간격없이 밀착되더라도 최소의 퍼짐통로를 확보해줌으로써 접합불량을 방지하게 된다.

연장홈(2)은 돌출부위가 없어 강제 압입도 가능하지만 역시 보스(5)의 축경과 함께 사용되는 경우 더욱 우수한 효과를 발휘할 수 있을 것이다.

한편 연장돌기(1)와는 달리 연장홈(2)은 접합부위의 길이방향 뿐 아니라 원주방향으로도 연장될 수 있으며, 연장돌기(1)와 병행하여 사용될 수도 있다.

예를 들어 제 7 도에 도시된 실시예에서는, 관체(P)에 복수의 연장돌기(1)가 길이방향으로 연장되고, 그 양단부 근처에 원주방향의 연장홈(2')이 각각 형성되어 있다.

이러한 구성은 보스(5)의 단부에 링형의 필러재(F)를 부착하여 브레이징로 등에서 가열할 때, 연장돌기(1)에 의해 최소간격을 유지하면서 연장홈(2')이 관체(P)의 운주둘레에 걸쳐 필러재의 균일한 퍼짐을 유도하게 되므로 더욱 우수한 접합품질을 보장할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 고안은 냉동기의 어큐물레이터 등 관체를 통체나 판체에 삽입 접합하는 경우 브레이징 접합을 가능하게 하여 전체적인 접합을 단 1회로 한꺼번에 수행할 수 있도록 한다.

이에 따라 본 고안은 관체 접합의 공수절감과 생산성 및 품질의 향상의 효과가 있다.

Claims (6)

1. 통체 또는 판체에 보스로 형성된 관통구멍에 관체를 삽입하여 브레이징 접합하는 구조에 있어서,

   상기 관체(P) 또는 보스(5) 중의 적어도 어느 하나의 접합부위에 하나 또는 복수의 연장돌기(1) 또는 연장홈(2, 2')을 형성하는 것을

   특징으로 하는 관체 접합구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 연장돌기(1) 또는 연장홈(2, 2')을 가지는 관체(P)와 보스(5)를 삽입 결합한 뒤,

   상기 관체(P)를 확관시키거나 상기 보스(5)를 축경시켜 밀착시키는 것을

   특징으로 하는 관체 접합구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 연장돌기(1) 또는 연장홈(2, 2')을 가지는 관체(P)의 상기 접합부위를 확관시킨 뒤 상기 보스(5)에 강제압입하는 것을

   특징으로 하는 관체 접합구조.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 연장홈(2')이 상기 관체(P) 또는 보스(5)의 원주방향으로 연장되는 것을

   특징으로 하는 관체 접합구조.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 접합부위에 상기 연장돌기(1)와 연장홈(2, 2')이 함께 형성되는 것을

   특징으로 하는 관체 접합구조.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 연장돌기(1)의 높이 또는 연장홈(2, 2')을 깊이나 넓이가 0.01 내지 0.9㎜인 것을

   특징으로 하는 관체 접합구조.