KR200487169Y1 - 열피로에 강인한 고내구성 배관 어셈블리 - Google Patents

Abstract

냉수와 온수 중 적어도 하나를 제조하는 기기의 열교환탱크에 장착되는 배관 어셈블리에 있어서, 외경이 변화되는 외걸림턱이 형성되고 외주면에 나사산이 형성된 원통 형태의 연결부가 일단에 형성된 연결배관, 외주면에 주름을 갖는 일단이 주름을 갖는 부위의 직경보다 큰 주름관, 일측은 주름관이 통과될 수 있는 내경을 갖고 타측은 주름관의 직경보다 작은 내경을 갖는 커플링너트를 포함하고, 주름관의 일단에 커플링너트를 끼운 상태에서 연결배관의 연결부의 수나사에 커플링너트의 암나사를 체결함으로써 연결배관에 주름관을 결합시킨다. 이로써, 종래의 연결배관에서 반드시 요구되던 니플부품없이도 연결배관에 커플링너트 및 주름관을 직접 결합시킬 수 있어 필요한 부품을 감소시켜 열피로에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

열피로에 강인한 고내구성 배관 어셈블리{Pipe assembly with high-durability robust to thermal fatigue}

냉수와 온수를 사용자에게 공급하는 냉온수기, 냉수를 사용자에게 공급하는 냉수기, 또는 온수를 사용자에게 공급하는 온수기의 열교환탱크에 장착되는 배관 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 학교, 단체급식소, 고속도로 휴게소 같은 공동시설물에는 여러 사람에게 냉온수를 공급할 수 있는 냉온수기가 설치되어 있다. 이러한 냉온수기는 수돗물과 같은 원수를 공급받아 저온 매체 또는 고온 매체와의 열교환을 통해 원수를 냉수나 온수로 전환하여 사용자에게 공급한다. 냉온수기에서 저온 매체와의 열교환을 통하여 원수를 냉각시키는 장치를 냉각기라 부르고, 고온 매체와의 열교환을 통하여 원수를 가열하는 장치를 가열기라고 부른다. 냉온수기의 냉각기와 가열기는 탱크의 내외부에 각종 배관이 배치되는 구조로 열교환을 수행하는데, 이와 같이 열교환에 사용되는 탱크를 열교환탱크라고 부른다.

종래의 냉각기나 가열기의 열교환탱크 입출구 부분에는 열교환탱크의 내외부에 배치된 다수의 주름관과의 연결을 위해 연결배관, 양단이 동일한 구경의 니플, 양단이 서로 다른 구경의 니플 등 여러 종류의 니플, 커플링너트 등 다양한 부품들이 조립되어 있다. 일반적으로, 연결배관은 냉온수기의 제작사에서 열교환탱크와 함께 제작되고, 니플과 커플링 너트는 기성품을 시장에서 구매하여 사용한다. 그 결과, 열교환탱크에서 냉수나 온수가 배출될 때 서로 다른 재질의 부품들이 열을 받아 팽창되거나 냉각되어 수축하게 된다. 특히, 니플과 연결배관이 별개의 회사에서 제조되어 서로 체결되는 기존의 구조에서는 냉수나 열수에 의해 니플과 연결배관이 서로 달리 수축 내지 팽창되었고, 이러한 수축 내지 팽창에 의한 응력이 반복적으로 작용하면서 배관 부품이 깨지는 즉, 열피로 파괴로 인해 크랙(crack)이 발생되는 문제가 있었다.

대한민국등록실용신안 제20-0187818호의 ‘배관연결 장치’는 배관에 니플을 결합하여 우수한 밀폐성으로 누수를 방지하는 점을 강조하고 있다. 이 종래기술은 기성품인 니플을 사용할 뿐만 아니라 다수의 부품이 요구되어 배관 조립이 복잡하여 생산성이 저하되고 그 내부에 가열수나 냉각수가 반복적으로 유동하게 되면 열피로로 인해 각 부품이 손상될 수 있다는 문제가 있다. 이 종래기술의 모든 배관 부품을 동일 소재로 냉온수기 제작사에서 직접 제작함으로써 이러한 열피로로 인한 부품 손상을 예방할 수도 있으나 제품 단가의 상승을 유발하게 된다는 문제가 있다.

냉각기나 가열기의 열교환탱크의 내외부에 배치된 다수의 주름관의 연결을 위한 배관 부품들에 대해 기성품에 해당하는 니플 등을 사용하지 않고 부품수를 감소시켜 열피로 파괴에 대한 내구성을 향상시킴으로써 종래의 니플과 연결배관의 열 수축팽창 과정에서 발생되는 열피로 파괴을 방지할 수 있는 배관 어셈블리를 제공하는 데 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.

본 고안의 일 측면에 따른 배관 어셈블리는, 원통의 형태로 외주면에 외경이 변화되는 부위인 외걸림턱이 형성되어 있는 몸체, 및 상기 몸체의 일단이 연장된 원통의 형태로 외주면에 수나사가 형성되어 있는 연결부를 포함하는 연결배관; 외주면에 주름이 형성된 배관으로서 유연성을 가지며 일단은 상기 주름을 갖는 부위의 직경보다 큰 직경을 갖는 주름관; 및 내주면에 연결배관의 연결부의 수나사에 체결되는 암나사가 형성되어 있고 일측은 상기 주름관의 주름 부위가 통과될 수 있는 크기의 내경을 갖고, 타측은 상기 주름관의 일단 직경보다 작은 크기의 내경을 갖는 커플링너트를 포함한다.

상기 주름관의 일단이 상기 커플링너트의 타측에 걸릴 때까지 상기 커플링너트의 일측에 상기 주름관의 주름 부위를 통과시킴으로써 상기 주름관의 일단에 상기 커플링너트를 끼우고, 상기 주름관의 일단에 상기 커플링너트를 끼운 상태로 상기 연결배관의 연결부의 수나사에 상기 커플링너트의 암나사를 체결함으로써 상기 연결배관에 상기 주름관을 결합시킨다.

상기 연결배관의 몸체의 외걸림턱은 열교환탱크의 관통공에 삽입될 수 있는 외경을 갖는 부분과 열교환탱크의 관통공의 직경보다 큰 외경을 갖는 부분의 경계의 형태로서 상기 연결배관의 몸체는 상기 열교환탱크의 관통공 주변에 상기 몸체의 외걸림턱이 걸릴 때까지 상기 열교환탱크의 관통공에 일정 깊이로 삽입될 수 있다.

상기 주름관은 외면 전체가 오목부위와 볼록부위가 교대로 형성된 배관인 주름몸체; 고리일부가 개구된 C형으로 형성되어 상기 주름몸체의 일단의 주름에 끼워지고 상기 커플링너트의 타측의 내경보다 크게 형성되어 일측이 상기 커플링너트의 타측에 밀착되는 압착링; 및 원통의 형태로 탄성을 가지며 내주면에 형성된 볼록한 부분이 상기 주름몸체의 일단의 주름에 끼워지고 상기 연결배관의 연결부의 내경보다 작은 외경을 갖는 부분과 상기 연결배관의 연결부의 내경보다 큰 외경을 갖는 부분 사이에 단차진 턱이 형성되어 일단은 상기 연결배관의 내부에 위치하고 타단은 상기 연결배관의 연결부 외부에 위치하여 상기 압착링에 접촉하는 고무패킹을 포함하고, 상기 압착링은 상기 커플링너트가 상기 연결배관의 연결부에 체결됨에 따라 타측이 상기 고무패킹에 밀착되어 상기 고무패킹을 가압하고, 상기 고무패킹이 가압됨에 따라 상기 고무패킹의 볼록한 부분이 상기 주름의 외주면을 가압할 수 있다.

상기 연결배관의 몸체는 유로가 분기될 수 있도록 T자형으로 형성되어 두 개의 입구 또는 출구를 가짐에 따라 상기 연결배관의 몸체에는 두 개의 주름관이 연결될 수 있다.

상기 커플링너트와 상기 열교환탱크의 내벽 사이에 복원성을 갖는 고리형태의 실링부재가 적어도 하나 배치될 수 있다.

상기 실링부재는 상기 커플링너트와 가까운 일단에서 상기 열교환탱크의 내벽과 가까운 타단으로 갈수록 단면적이 증가하는 테이퍼진 형상으로 형성되어, 상기 커플링너트의 조임에 의해 압착되면서 상기 열교환탱크의 내벽과 접촉되는 면적이 증가할 수 있다.

연결배관의 몸체는 원통의 형태로 외주면에 외경이 변화되는 외걸림턱이 형성되고 원형의 형태로 외주면에 수나사가 형성된 연결부가 몸체의 일단에 연장됨으로써 별도의 니플없이 연결배관을 커플링너트와 직접결합될 수 있다. 또한, 주름관의 일단이 주름을 갖는 부위의 직경보다 큰 직경을 가짐으로써 커플링너트의 타측에 걸리게 되고, 이 상태로 커플링너트의 암나사와 연결배관의 연결부의 수나사가 체결됨으로써 연결배관에 주름관이 견고히 결합될 수 있다.

연결배관의 외걸림턱은 열교환탱크의 관통공에 삽입될 수 있는 외경을 갖는 부분과 열교환탱크의 관통공의 직경보다 큰 외경을 갖는 부분의 경계의 형태로 형성됨으로써 연결배관이 열교환탱크에 일부만 삽입된 상태로 고정될 수 있다.

고리일부가 개구된 C형의 압착링과 원통의 형태의 고무패킹이 주름몸체의 주름에 끼워지고 커플링너트가 연결배관의 연결부에 체결됨에 따라 압착링이 고무패킹에 밀착되어 고무패킹을 가압하고 고무패킹의 볼록한 부분의 주름의 외주면을 가압함으로써, 연결배관의 내주면과 주름관의 외주면 사이의 공극을 밀봉하여 누수를 방지할 수 있다.

연결배관의 몸체는 유로가 분기될 수 있도록 T자형으로 형성되어 두 개의 입구 또는 출구를 가짐으로써 하나의 몸체에 두 개의 주름관이 연결될 수 있다.

커플링너트와 열교환탱크의 내벽 사이에 복원성을 갖는 고리형태의 실링부재가 적어도 하나 배치됨으로써 열교환탱크의 내벽과 커플링너트 사이의 공극을 밀봉하여 누수를 방지할 수 있다.

실링부재는 커플링너트와 가까운 일단에서 열교환탱크의 내벽과 가까운 타단으로 갈수록 단면적이 증가하는 테이퍼진 형상으로 형성됨으로써 커플링너트의 조임에 의해 압착되면서 열교환탱크의 내벽과 접촉되는 면적이 증가하여 밀봉성을 강화시켜 누수를 방지하는 효과를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 배관 어셈블리가 적용된 가열기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 배관 어셈블리와 가열기의 측단면도이다.
도 3은 도 1의 가열기의 입구측에 결합된 배관 어셈블리의 제 1 실시예에 대한 분해도이다.
도 4는 도 1의 가열기의 출구측에 결합된 배관 어셈블리의 제 2 실시예에 대한 분해도이다.
도 5은 본 고안의 다른 실시예에 따른 배관 어셈블리가 적용된 가열기의 측단면도 및 부분확대도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 고안의 실시예들을 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 본 고안의 실시예들은 냉각기 또는 가열기의 열교환탱크에 다수의 주름관을 연결하는 데에 사용되며 열피로에 대한 내구성이 강화된 배관 어셈블리에 관한 것으로, 간략하게 “배관 어셈블리”라 호칭한다. 본 실시예에 따른 배관 어셈블리는 냉수를 제조하는 냉각기나 온수를 제조하는 가열기의 열교환탱크에 적용될 수 있다. 다만, 본 고안의 일 실시예에 따른 배관 어셈블리가 가열기의 열교환탱크에 적용된 것을 기준으로 도면을 도시하였으나, 그 배관 어셈블리가 냉각기의 열교환탱크에도 적용될 수 있음을 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

도 1은 본 고안의 실시예들에 따른 배관 어셈블리가 적용된 가열기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 배관 어셈블리와 가열기의 측단면도이다. 도 1-2에는 본 실시예에 따른 배관 어셈블리(100, 200)가 원수가 저장되어 있는 가열기의 열교환탱크(300)의 일측벽(310)과 타측벽(320)에 장착된 예가 도시되어 있다. 또한, 도 3은 도 1의 열교환탱크(300)의 입구측에 결합된 본 고안의 제 1 실시예에 따른 배관 어셈블리(100)의 분해도이고, 도 4는 도 1의 열교환탱크(300)의 출구측에 결합된 본 고안의 제 2 실시예에 따른 배관 어셈블리(200)의 분해도이다. 도 3-4를 참조하면, 배관 어셈블리(100, 200)는 일자형 또는 T자형의 연결배관(110, 210), 주름관(130, 230), 및 커플링너트(120, 220)로 구성되어 있다. 이하에서는 본 고안의 제 1 실시예에 따른 배관 어셈블리(100)를 “일자형 배관 어셈블리”로 호칭할 수 있고, 제 2 실시예에 따른 배관 어셈블리(200)를 “T자형 배관 어셈블리”로 호칭할 수 있다.

열교환탱크(300)는 외부에서 공급된 물을 저장할 수 있는 사각 박스형태로 형성되고, 일측벽(310)과 타측벽(320)에 각각 관통구멍이 형성되어 있다. 열교환탱크(300)의 일측벽(310)에 형성된 관통구멍으로 일자형 배관 어셈블리(100)가 일정 깊이로 삽입된다. 또, 열교환탱크(300)의 타측벽(320)에 형성된 관통구멍으로 T자형 배관 어셈블리(200)가 일정 깊이로 삽입된다. 각 관통구멍은 대표적으로 원형일 수 있으며, 이 관통구멍을 통과하는 배관 어셈블리(100, 200) 또한 각각 원통형으로 형성되어 있다. 열교환탱크(300)는 내식성이 우수하고 단열성이 높은 스테인리스 스틸 재질로 구성됨이 바람직하다. 추가로, 열교환탱크(300)는 외벽 둘레를 따라 단열폼이 부착되어 단열성이 더욱 향상될 수 있다. 열교환탱크(300)는 온수를 만드는 가열기의 저수조일 수 있고, 가열된 온수를 외부에서 공급받아 저장만하는 저수조일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 도 1-2에 도시된 바와 같이 열교환탱크(300)가 온수를 만드는 가열기의 저수조인 것을 기준으로 기술한다.

열교환탱크(300)의 내부에는 도 1-2에 도시된 바와 같이 코일형태의 원수관(11)이 배치될 수 있다. 원수관(11)은 열전달의 효율성을 높이기 위해 접촉면적이 넓도록 코일형태로 형성되고 외면이 오목부위와 볼록부위가 교대로 형성된 주름관으로 형성될 수 있다. 또한, 원수관(11)은 내식성이 우수하고 단열성이 높은 스테인리스 스틸 재질로 구성될 수 있다. 원수관(11)의 내부는 외부에서 공급받은 원수가 유동하는 관으로, 열교환을 위해 가열수에 침수되도록 열교환탱크(300)의 내부에 설치된다. 원수관(11)의 입구는 열교환탱크(300)의 일측벽(310)에 형성된 관통구멍에 삽입된 일자형 연결배관(110)에 연결되고, 원수관(11)의 출구는 열교환탱크(300)의 타측벽(320)에 형성된 관통구멍에 삽입된 T자형 연결배관(210)과 연결된다.

코일형태의 원수관(11)에 인접하게 고온 매체, 예를 들어 고온의 물이 유동하는 가열관(12)이 배설되어 있다. 가열관(12)은 열교환탱크의 외부에서 가열된 고온 매체가 유동하는 관으로, 열전달성이 좋은 금속재질로 구성됨이 바람직하다. 가열관(12)은 열교환 면적을 최대화하기 위해 열교환탱크(300) 내에서 복수회 절곡되어 지그재그 형태를 가지는 것이 바람직하다. 열교환탱크(300)는 원수관(11)에 흐르는 원수와 가열관(12)에 흐르는 고온 매체 사이에 열교환이 원활하게 이루어질 수 있도록 그 사이에 채워지는 물을 외부로부터 공급받는다. 열전달 매개체인 물은 공급시 상온 또는 그 이하의 온도를 가진 상태이지만, 열교환탱크(300) 내에 배치된 가열관(12)의 고온 매체로부터 열을 받아 그 온도가 상승되어 원수관(11)에 유동하는 원수에 열을 전달하게 된다.

상술한 가열기 구조에 의해, 열교환탱크(300) 외부의 원수는 입구배관(100)을 통과하여 원수관(11)으로 유입된다. 그 후, 원수관(11)의 코일형태의 내부를 유동하면서 고온 매체에 의해 온도가 상승된다. 그 후, 원수관(11)의 출구를 지나 출구배관(200)을 통과하여 열교환탱크(300)의 외부로 배출되는 과정을 거친다.

연결배관(110, 210)은 원통의 형태로 외주면에 외경이 변하는 부위인 외걸림턱(111, 211)이 형성되어 있는 몸체, 몸체의 일단이 연장된 원통의 형태로 외주면에 수나사가 형성되어 있는 연결부(112, 212)로 구성된다. 몸체는 대표적으로 일자형 또는 T자형의 파이프로 형성될 수 있다. 몸체의 외주면에 열교환탱크(300)의 측벽에 형성된 관통구멍보다 큰 직경을 가진 외걸림턱(111, 211)이 형성되어 있다. 연결배관(110, 210)은 스테인리스 스틸 재질로 구성될 수 있다.

상세히 설명하면, 연결배관(110, 210)의 몸체에 형성된 외걸림턱(111, 211)은 열교환탱크(300)의 관통공에 삽입될 수 있는 외경을 갖는 부분과 열교환탱크(300)의 관통공의 직경보다 큰 외경을 갖는 부분의 경계의 형태로서 연결배관(110, 210)의 몸체는 열교환탱크(300)의 관통공 주변에 몸체의 외걸림턱(112, 212)이 걸릴 때까지 열교환탱크(300)의 관통공에 일정 깊이로 삽입될 수 있다. 즉, 연결배관(110, 210)은 열교환탱크(300)에 형성된 관통구멍을 연결배관(110, 210)이 완전하게 통과하지 못하도록 스토퍼 역할을 수행한다. 연결배관(110, 210)의 몸체 양단 중 적어도 하나에는 나사산이 외주면에 형성된 연결부(112, 212)가 몸체와 일체로 연장 형성되어 있다. 이러한 구조로 인해 연결배관(110, 210)은 별도의 니플 없이도 커플링너트(120, 220)를 사용하여 주름관(130, 230)에 직접 결합할 수 있다.

종래의 연결배관은 커플링너트와의 사이와 열교환탱크에 용접된 배관과의 사이에 반드시 니플이 삽입되어야 주름관과 결합될 수 있는 구조를 갖고 있었다. 이로 인해 연결배관의 끝단에 나사산이 형성되어야 하고, 이 부분의 두께가 특히 얇아 외력에 의한 꺾임 등 응력에 쉽게 버티지 못하는 취약한 단점이 있었다. 가열기에 사용되어 열수가 흐르게 되면 열에 의하여 팽창하면서 열응력을 받게 되고, 이러한 열응력이 반복되면서 두께가 특히 얇은 부분에 크랙이 발생되는 문제가 있었다.

본 실시예는 이러한 문제를 해결하고자, 연결배관(110, 210)에 연결부(112, 212)를 일체로 형성함으로써 커플링너트(120, 220)를 사용하여 주름관(130, 230)에 직접 결합될 수 있고, 종래에 비해 두께가 더욱 두꺼운 외걸림턱(111, 211)을 형성하여 열피로나 외력에 의한 내구성을 향상시켜 크랙 발생을 방지할 수 있다.

주름관(130, 230)은 외주면에 주름이 형성된 배관으로서 유연성을 가지며 일단은 주름을 갖는 부위의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 주름관(130, 230)은 주름몸체, 압착링(131, 231), 및 고무패킹(132, 232)으로 구성된다. 주름몸체는 외면 전체가 오목부위와 볼록부위가 교대로 형성된 주름을 갖는 배관이다. 주름관(130, 230)의 일단은 주름몸체의 양단 중 적어도 일단에 압착링(131, 231)과 고무패킹(132, 232)이 끼워짐으로써 주름을 갖는 다른 부위보다 큰 직경을 갖는다.

압착링(131, 231)은 고리일부가 개구된 C형으로 형성되어 주름 부위의 일단의 주름에 끼워지고 커플링너트(120, 220)의 타측의 내경보다 크게 형성되어 일측이 커플링너트(120, 220)의 타측에 밀착된다. 압착링(131, 231)은 가공성이 뛰어난 PVC(Polyvinyl Chloride)나 금속재질로 구성될 수 있다. 압착링(131, 231)의 직경은 주름관(130, 230)의 주름보다 작은 외경을 가짐으로써 삽입된 주름관(130, 230)의 배관 외주면에 밀착된다.

고무패킹(132, 232)은 원통의 형태로 탄성을 가지며 내주면에 형성된 볼록한 부분이 배관의 일단의 주름에 끼워지고 연결배관(110, 210)의 연결부(112, 212)의 내경보다 작은 외경을 갖는 부분과 연결배관(110, 210)의 연결부(112, 212)의 내경보다 큰 외경을 갖는 부분 사이에 단차진 턱이 형성되어 일단은 연결배관(110, 210)의 내부에 위치하고 타단은 연결배관(110, 210)의 연결부(112, 212) 외부에 위치하여 압착링(131, 231)에 접촉한다. 고무패킹(132, 232)은 가요성 재질로 구성되어 주름관(130, 230)의 삽입시 그 외면에 밀착함으로써 누수를 방지하는 역할을 한다.

상술한 구조로 인해, 압착링(131, 231)은 커플링너트(120, 220)가 연결배관(110, 210)의 연결부(112, 212)에 체결됨에 따라 타측이 고무패킹(132, 232)에 밀착되어 고무패킹(132, 232)을 가압하고, 고무패킹(132, 232)이 가압됨에 따라 고무패킹(132, 232)의 볼록한 부분이 주름의 외주면을 가압하게 되어, 주름관(130, 230)의 외주면과 연결배관(110, 210)의 내주면 사이의 간극을 밀봉하고 열수축이나 팽창에 의한 간극발생을 방지하여 누수를 방지할 수 있다.

커플링너트(120, 220)는 내주면에 연결배관(110, 210)의 연결부(112, 212)의 수나사에 체결되는 암나사가 형성되어 있고 일측은 주름관(130, 230)의 주름 부위가 통과될 수 있는 크기의 내경을 갖고, 타측은 주름관(130, 230)의 일단 직경보다 작은 크기의 내경을 갖는다. 일반적으로, 커플링너트(120, 220)는 기성품을 구매하여 사용한다. 따라서, 연결배관(110, 210)과 커플링너트(120, 220)는 그 재질이 다를 수 있다. 상술한 바와 같이, 연결배관(110, 210)과 커플링너트(120, 220)의 사이에는 고무패킹(132, 232)이 삽입되기 때문에 서로 다른 부품간의 재질 상이로 인한 열피로 파괴가 발생하지 않는다.

도 1-2에는 열교환탱크(300)의 일측벽(310)에 일자형 배관 어셈블리(100)가 결합되어 있고, 열교환탱크(300)의 타측벽(320)에 T자형 배관 어셈블리(200)가 결합되어 있는 상태를 도시한 것이다. 이는 연결배관(110), 210)에 하나의 주름관(130)이 연결된 제 1 실시예와 두 개의 주름관(230)이 연결된 제 2 실시예를 모두 설명하기 위한 것으로, 열교환탱크(300)에는 본 고안의 제 1 실시예나 제 2 실시예 중 어느 하나가 선택적으로 설치될 수도 있다.

도 3은 본 고안의 제 1 실시예에 따른 일자형 배관 어셈블리(100)의 분해도로서, 연결배관(110)의 몸체는 일자형으로 형성되어 하나의 출구를 가짐에 따라 이것에 하나의 주름관이 연결될 수 있다. 도 3을 참조하여 일자형 배관 어셈블리(100)를 상세히 설명하면, 일자형의 몸체의 입구와 출구가 열교환탱크(300)의 내외부에 서로 달리 위치하도록 열교환탱크(300)에 일정 깊이로 삽입된다. 연결배관(100)은 열교환탱크(300)의 일측벽(310)의 관통구멍에 삽입되어 몸체의 입구가 열교환탱크(300)의 외부에 위치하고 몸체의 출구가 열교환탱크(300)의 내부에 위치한다. 이러한 일자형 배관 어셈블리(100)는 유로가 분기될 필요가 없는 부분에 설치된다. 또는, 필요에 따라 연결배관(110)의 양단 중 열교환탱크(300)의 외부에 위치한 일단에 연결부(112)가 형성되고 열교환탱크(300)의 내부에 위치한 타단은 연결부(112)가 형성되지 않는 단순 관 형태일 수 있다. 이는 열교환탱크(300) 내에서 연결배관(110)과 별도의 관이 연결되지 않는 구조일 경우에 사용될 수 있다.

도 4는 본 고안의 제 2 실시예에 따른 T자형 배관 어셈블리(200)의 분해도로서, 연결배관(210)의 몸체는 유로가 분기될 수 있도록 T자형으로 형성되어 두 개의 입구 또는 출구를 가짐에 따라 이것에 두 개의 주름관(220)이 연결될 수 있다. 도 4를 참조하여 T자형 배관 어셈블리(200)를 상세히 설명하면, T자형의 몸체의 입구와 출구가 열교환탱크(300)의 내외부에 서로 달리 위치하도록 열교환탱크(300)에 일정 깊이로 삽입된다. 연결배관(210)은 열교환탱크(300)의 일측벽(310)의 관통구멍에 삽입되어 몸체의 입구가 열교환탱크(300)의 내부에 위치하고 몸체의 출구가 열교환탱크(300)의 외부에 위치한다. 이러한 T자형 배관 어셈블리(200)는 다수의 코크에 연결되는 다수의 배관 등 유로가 분기될 필요가 있는 부분에 설치된다.

본 실시예는 주름관(130, 230)의 일단이 커플링너트(120, 220)의 타측에 걸릴 때까지 커플링너트(120, 220)의 일측에 주름관(130, 230)의 주름 부위를 통과시킴으로써 주름관(130, 230)의 일단에 커플링너트(120, 220)를 끼우고, 주름관(130, 230)의 일단에 커플링너트(120, 220)를 끼운 상태로 연결배관(110, 210)의 연결부(112, 212)의 수나사에 커플링너트(120, 220)의 암나사를 체결함으로써 연결배관(110, 210)에 주름관(130, 230)을 결합시킨다.

도 3-4를 참조하여 연결배관(110, 210), 주름관(130, 230) 및 커플링너트(120, 220)의 조립방법을 순차적으로 설명하면, 우선 커플링너트(120, 220)의 구멍에 주름관(130, 230)을 통과시켜서 커플링너트(120, 220)를 주름관(130, 230) 중간에 걸쳐 놓는다. 커플링너트(120, 220)를 주름관(130, 230) 중간에 걸쳐 놓은 상태에서, C형의 압착링(131, 231)을 주름관(130, 230)의 끝단에 끼운다. 압착링(131, 231)은 일부가 개구됨으로써 복원성을 가지며 주름관(130, 230)의 주름의 외면에 밀착된다. 이어서, 원통 형태의 고무패킹(132, 232)을 주름관(130, 230)의 일단에 끼운다.

다음으로, 연결배관(110, 210)의 입구측에 커플링너트(120, 220)가 접촉되도록 주름관(130, 230)의 끝단을 연결배관(110, 210)에 끼운다. 여기서, 고무패킹(130, 230)은 연결배관(110, 210)의 연결부(112, 212)의 내경보다 작은 외경을 갖는 부분과 연결배관(110, 210)의 연결부(112, 212)의 내경보다 큰 외경을 갖는 부분 사이에 단차진 턱이 형성되어 있음에 따라 일부만 연결배관(110, 210)에 삽입된다. 이 후, 커플링너트(120, 220)를 회전시켜 커플링너트(120, 220)의 암나사와 연결배관(110, 210)의 연결부(112, 212)의 수나사를 서로 체결시킨다. 이 때, 커플링너트(120, 220)가 회전되어 연결배관(110, 210) 측으로 전진할수록 커플링너트(120, 220)의 타측이 압착링(131, 231)을 밀게되고 압착링(131, 231)은 고무패킹(132, 232)을 가압하게 된다. 고무패킹(132, 232)은 압착에 의해 주름관(130, 230)의 외주면과 더욱 밀착됨으로써 주름관(130, 230)에서 배출되는 유체가 연결배관(110, 210)으로부터 누수되는 현상을 방지할 수 있다.

열교환탱크(300)의 내부에 있는 원수관(11)의 양단 각각에 연결배관(110, 210)이 결합될 수 있다. 원수관(11)은 주름관으로서 원수관(11)과 연결배관(110, 210)의 결합방식은 상술한 연결배관(110, 210)과 주름관(130, 230)의 결합방식과 동일할 수 있다.

종래 가열기의 열교환탱크의 출구측에 설치되는 배관어셈블리는 열교환탱크의 출구에 원통형 연결배관를 용접하고, 그 일단에 양단의 직경이 동일한 니플을 체결한다. 이어서, 이 니플의 일단에 T자형 배관을 체결한다. 이어서, T자형 배관의 일단에 양단의 직경이 서로 다른 니플을 체결한다. 이어서, 이 니플의 일단에 커플링 너트를 사용하여 주름관을 체결한다. 이와 같이, 종래 가열기의 열교환탱크의 출구측에 설치되는 배관어셈블리는 그 중간 중간에 기성품인 니플이 삽입될 뿐만 아니라 사용되는 부품수가 많아, 열피로에 약하고 조립공정이 번거롭고 누수의 위험성이 높았다. 통상 T자형 배관은 냉온수기 제조사에 의해 스테인리스 스틸 재질로 제작되는 반면, 기성품인 니플은 황동 재질로 이루어지는데, 출구배관은 온도가 높은 온수가 배출됨으로 인한 열팽창에 의해 열하중을 각 부품이 받게 되는 과정에서 각 부품간의 열팽창계수가 상이하여 서로 다른 팽창을 보이게 되었다. 게다가, 니플이 결합되는 연결배관의 끝단은 내경으로 나사산이 형성되어 특히 두께가 얇게 제조되므로 응력에 취약하여 균열이 쉽게 발생하는 문제가 있었다. 종래 가열기의 열교환탱크의 출구측에 설치되는 배관어셈블리는 반복적인 온수의 배출로 인해 열하중을 반복적으로 받게 되면서 피로 파괴가 발생되는 문제도 있었다.

본 실시예는 이러한 문제들을 해결하기 위해, 연결배관(110, 210)에 나사산이 형성된 연결부(112, 212)가 일체로 형성됨으로써 니플과 같은 기성품 체결이 불필요하고, 전체 부품수를 감소시켜 단일한 재질로 연결배관(110, 210)을 제조할 수 있다. 또한, 연결배관(110, 210)의 양단 중 열교환탱크(300)의 내부에 위치하는 연결부(112, 212)에 커플링너트(120, 220)를 조여 연결배관(110, 210)의 외걸림턱(111, 211)과 열교환탱크(300)를 밀착시킴으로써 종래의 용접방식으로 배관을 설치할 필요가 없이 열교환탱크(300)에 연결배관(110, 210)을 안정적으로 장착할 수 있다.

도 5은 본 고안의 다른 실시예에 따른 배관 어셈블리가 적용된 가열기의 측단면도 및 부분확대도이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 가열기는 열교환탱크(300), 열교환탱크(300)의 일측벽(310)과 타측벽(320)에 각각 일부 삽입된 배관 어셈블리(100, 200)로 구성되고, 특히 커플링너트(120, 220)와 열교환탱크(300) 사이에 실링부재(400)가 추가 배치되어 있다. 열교환탱크(300), 연결배관(110, 210), 주름관(130, 230), 및 커플링너트(120, 220)에 대한 설명은 도 1-4에 도시된 실시예의 설명과 동일하므로, 이하에서는 그 차이가 있는 실링부재(400)를 중심으로 설명한다.

열교환탱크(300)에 연결배관(110, 210)이 삽입되는 관통구멍은 개구의 직경과 배관의 직경이 거의 동일하게 제조되어 유격이 발생하지 않도록 함이 바람직하나, 현실적으로 완전한 무(無)공극 가공은 불가능하다. 가열수를 저장하는 열교환탱크의 경우 개구의 크기나 배관을 팽창시키기도 하는데 이러한 팽창으로 간극이 발생되어 누수가 일어나기도 하였다.

도 1-4의 실시예는 연결배관(110, 210)의 연결부에 커플링너트(120, 220)가 결합되어 열교환탱크와 밀착됨으로써 누수를 방지한다. 다만, 커플링너트(120, 220)와 열교환탱크(300)의 내벽이 직접 맞닿아 있는 부분에 완전한 밀봉이 어렵고 가열수에 의한 열팽창으로 인해 누수가 발생될 여지가 있었다.

본 실시예는 커플링너트(120, 220)와 열교환탱크(300)의 내벽 사이에 복원성을 갖는 고리형태의 실링부재(400)가 적어도 하나 배치되어 열교환탱크(300)의 타측벽에 형성된 관통구멍과 출구배관(200) 사이의 간극을 밀봉한다. 실링부재(400)는 압착에 대해 복원성을 갖는 탄성재질인 고무로 구성되며, 연결배관(110, 210)의 연결부(112, 212)의 길이가 길어 커플링너트(120, 220)와 열교환탱크(300)의 내벽간 이격간격이 상당할 경우 복수개의 실링부재(400)가 배치될 수도 있다.

여기서, 실링부재(400)는 커플링너트(120, 220)와 가까운 일단에서 열교환탱크(300)의 내벽과 가까운 타단으로 갈수록 단면적이 증가하는 테이퍼진 형상일 수 있다. 열교환탱크(300) 내부의 가열수가 외부로 유출되지 않는 밀봉효과는 압착된 실링부재(400)와 열교환탱크(300)의 관통구멍 주변 벽이 넓게 접촉할수록 유리하게 된다. 실링부재(400)가 일정한 두께를 갖는 원 고리형태로 형성될 경우, 압착시 가운데 부분이 부풀어 오르게 될 뿐, 열교환탱크(300)의 내벽과 실링부재(400)간 접촉면적은 크게 증가하지 않는다. 이러한 점을 고려하여, 변형된 실시예의 실링부재(400)는 측단면이 전체적으로 사다리꼴 형태, 즉 테이퍼진 형태로 형성되며, 열교환탱크(300)의 내벽과 접촉면적을 극대화시킴으로써 누수방지기능을 더욱 강화시킬 수 있다.

이제까지 본 고안에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안이 본 고안의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 고안의 범위는 상술한 설명이 아니라 청구범위에 나타나 있으며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 고안에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

11 : 온수관 12 : 가열관
100, 200 : 배관 어셈블리 110, 210 : 연결배관
111, 211 : 외걸림턱 112, 212 : 연결부
120, 220 : 커플링너트 130, 230 : 주름관
131, 231 : 압착링 132, 232 : 고무패킹
300 : 열교환탱크 310 : 일측벽
320 : 타측벽
400 : 실링부재

Claims (6)

1. 냉수와 온수 중 적어도 하나를 제조하는 기기의 열교환탱크에 장착되는 배관 어셈블리에 있어서,
   원통의 형태로 외주면에 외경이 변화되는 부위인 외걸림턱이 형성되어 있는 몸체, 및 상기 몸체의 양단 각각에 원통의 형태로 연장되어 외주면에 수나사가 형성되어 있는 연결부를 포함하는 연결배관;
   외주면에 주름이 형성된 배관으로서 유연성을 가지며 일단은 상기 주름을 갖는 부위의 직경보다 큰 직경을 갖는 주름관; 및
   내주면에 연결배관의 연결부의 수나사에 체결되는 암나사가 형성되어 있고 일측은 상기 주름관의 주름 부위가 통과될 수 있는 크기의 내경을 갖고, 타측은 상기 주름관의 일단 직경보다 작은 크기의 내경을 갖는 커플링너트를 포함하고,
   상기 주름관의 일단이 상기 커플링너트의 타측에 걸릴 때까지 상기 커플링너트의 일측에 상기 주름관의 주름 부위를 통과시킴으로써 상기 주름관의 일단에 상기 커플링너트를 끼우고, 상기 주름관의 일단에 상기 커플링너트를 끼운 상태로 상기 연결배관의 연결부의 수나사에 상기 커플링너트의 암나사를 체결함으로써 상기 연결배관에 상기 주름관을 결합시키고,
   상기 연결배관의 몸체의 외걸림턱은 상기 열교환탱크의 관통공에 삽입될 수 있는 외경을 갖는 부분과 상기 열교환탱크의 관통공의 직경보다 큰 외경을 갖는 부분의 경계의 형태로서 상기 연결배관의 일단의 연결부는 상기 열교환탱크의 관통공 주변에 상기 몸체의 외걸림턱이 걸릴 때까지 상기 열교환탱크의 관통공에 일정 깊이로 삽입되고 상기 연결배관의 타단의 연결부는 상기 주름관과 연결되고,
   상기 열교환탱크에 형성된 관통공의 내주면은 민자면으로 형성되고,
   상기 연결배관의 몸체는 외주면이 라운드지고 원형의 유로가 형성되며 유로가 분기될 수 있도록 T자형의 파이프로 형성되어 두 개의 입구 또는 출구를 가짐에 따라 상기 연결배관의 몸체에 두 개의 주름관이 연결되고,
   상기 주름관은,
   외면 전체가 오목부위와 볼록부위가 교대로 형성된 배관인 주름몸체;
   고리일부가 개구된 C형으로 형성되어 상기 주름몸체의 일단의 주름에 끼워지고 상기 커플링너트의 타측의 내경보다 크게 형성되어 일측이 상기 커플링너트의 타측에 밀착되는 압착링; 및
   원통의 형태로 탄성을 가지며 내주면에 형성된 볼록한 부분이 상기 주름몸체의 일단의 주름에 끼워지고 상기 연결배관의 연결부의 내경보다 작은 외경을 갖는 부분과 상기 연결배관의 연결부의 내경보다 큰 외경을 갖는 부분 사이에 단차진 턱이 형성되어 일단은 상기 연결배관의 내부에 위치하고 타단은 상기 연결배관의 연결부 외부에 위치하여 상기 압착링에 접촉하는 고무패킹을 포함하고,
   상기 압착링은 상기 커플링너트가 상기 연결배관의 연결부에 체결됨에 따라 타측이 상기 고무패킹에 밀착되어 상기 고무패킹을 가압하고, 상기 고무패킹이 가압됨에 따라 상기 고무패킹의 볼록한 부분이 상기 주름의 외주면을 가압하는 배관 어셈블리.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 커플링너트와 상기 열교환탱크의 내벽 사이에 복원성을 갖는 고리형태의 실링부재가 적어도 하나 배치되는 배관 어셈블리.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 실링부재는 상기 커플링너트와 가까운 일단에서 상기 열교환탱크의 내벽과 가까운 타단으로 갈수록 단면적이 증가하는 테이퍼진 형상으로 형성되어, 상기 커플링너트의 조임에 의해 압착되면서 상기 열교환탱크의 내벽과 접촉되는 면적이 증가하는 배관 어셈블리.

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