KR20130133296A - 부시 장치 및 통수 기구와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

금형의 냉각공에 대해 냉각 장치의 밀착성을 간이한 구성으로 향상시킬 수 있는 냉각 부시 장치 등을 제공한다. 칼라(12)는 냉각공(82) 및 냉각 부시(14)에 개재된다. 칼라의 내면은 테이퍼이고, 그 외경은 냉각공의 구멍 직경과 동일하다. 냉각 부시의 외면을 칼라의 테이퍼에 대응하는 테이퍼로 한다. 냉각 부시 및 칼라(냉각 부시 장치(10))의 장착시, 냉각 부시가 칼라를 눌러 벌린다는 테이퍼의 쐐기 효과에 의해 칼라가 냉각공에 밀착한다. 즉, 냉각 부시 및 칼라의 테이퍼끼리를 끼워맞춤시키는 조합 구조로 냉각 부시 장치 및 냉각공을 밀착시키므로, 열전달 효율을 저하시키지 않고 금형의 온도 조정을 할 수 있다. 또한, 밀착성을 냉각 부시 및 칼라의 테이퍼끼리를 끼워맞춤시키는 간이한 기계 구조이므로, 종래예의 냉각공 및 금형용 용탕 냉각 핀 사이의 간극에 용해 금속을 개재시키는 구성에 비해 교환시 등의 노력을 경감할 수 있고 사용하기 편리해진다.

Description

부시 장치 및 통수 기구와 그 제조 방법{Bushing device, water conduction mechanism, and production method therefor}

본 발명은, 장치 본체 예를 들면 금형으로 형성되는 통수공(通水孔; 냉각공)에 통수 매체(냉각 매체)를 유동시켜 금형을 예를 들면 냉각하는 부시 장치 및 통수 기구와 그 제조 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 냉각공 내에 삽입한 케이싱 및 냉각공 내면 사이의 간극에 저융점 금속으로 이루어지는 용융 금속재가 충전 고화된 전열층을 형성하는 금형 냉각 구조 및 그 제조 방법이 개시되어 있다(「특허청구범위」 참조). 구체적으로 케이싱의 외주면과 냉각공의 내주면 사이에 저융점 합금 예를 들면 용융시킨 땜납 재료가 흘러들어가 양자 간에 공기층이 개재하지 않도록 되어 있음과 동시에, 동일한 저융점 합금이 냉각되어 고화됨으로써 냉각공 내에 케이싱을 고정하도록 하고 있다(단락번호「0012」 참조).

특허문헌 2에는, 금형의 용탕 냉각 부위에 삽입 통과 배치된 끝이 막힌 형상의 외통체 및 내통체에 의해 이중화 구조로 형성되어 이루어진 금형용 용탕 냉각 핀이 개시되어 있다(「특허청구범위」 참조). 구체적으로 외통체는 예를 들면 합성 공구강에 의해 제작되고, 내통체는 예를 들면 스테인레스강이나 구리 합금에 의해 제작되며, 이 경우 외통체에 내통체를 서로 내면 및 외주면으로 이루어지는 압입면에서 냉각 끼워맞춤 또는 수축 끼워맞춤 등의 압입 수단에 의해 압입한 구조로 되어 있다(단락번호「0007」 참조).

또한, 특허문헌 2에서는, 외통체와 내통체 사이의 간극에 용융 금속재가 주입 고화되어 있는 밀착 전열재를 형성하는 금형용 용탕 냉각 핀이 개시되어 있다(특허청구범위 「청구항 5」 참조). 또, 특허문헌 1 및 2에 관한 발명의 전제로서, 금형의 캐비티(제품면) 등은 유입되는 용탕 금속(예를 들면, 열원이 되는 용융 알루미늄 등)으로 급격한 온도 상승에 따른 열충격을 받고, 한편으로 금형 이형시에 도포하는 이형제에 의한 기화열의 영향에 의해 급격한 온도 저하가 된다. 그 때문에, 금형은 그 캐비티 등에 무수의 갈라짐(이하, 「형 갈라짐」이라고도 함)이 발생하는 경우가 있다.

또, 금형으로 형성된 냉각공은 그 구멍면에 냉각 매체(예를 들면, 냉각수 등)가 부착됨으로써 녹이 발생하여 금형을 침식하는 원인이 된다. 그리고, 이 녹에 의한 침식 및 상술한 열충격 등은, 함께 형 갈라짐을 더욱 진행시킨다. 그 때문에, 냉각공과 캐비티가 연통하는 것과 같은 형 갈라짐을 발생시키는 경우에는, 용탕 금속에 의해 제조되는 제조 품질이 소정 수준 이하로 저하되는 등의 우려가 있다. 그래서, 이들 문제를 해결하고자 특허문헌 1 및 2에 관한 발명과 같은 이른바 내막(케이싱 및 내통체)을 마련하도록 하고 있다.

특허문헌 1: 일본공개특허 2006-289382호 공보 특허문헌 2: 일본공개특허 평9-29416호 공보

그런데, 특허문헌 1과 같이 저융점 금속을 케이싱과 냉각공 사이의 간극에 유입하여 고화시킴으로써 냉각공 및 케이싱의 밀착성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에서는, 예를 들면 케이싱을 교환할 때에 금형을 그 저융점 합금의 융점 이상(600도 전후)의 온도로 올리고 저융점 합금을 취출하는 작업이 필요하게 된다(단락번호「0019」 참조). 즉, 특허문헌 1에서는, 공기층이 개재하지 않도록 저융점 합금을 적량으로 고화시키거나 용융시키는 데에 노력 등을 필요로 하므로 사용하기 불편하다.

또한, 특허문헌 1에 있어서, 금형의 비틀림 교정 등의 유지보수를 행하는 경우에는 금형을 가열할 때에 저융점 합금이 녹기 때문에, 케이싱 및 저융점 합금의 밀착 상태를 저해할 가능성이 있다. 그리고, 케이싱이 금형(냉각공의 벽)에 고착하는 경우, 형 갈라짐과 동시에 케이싱도 파손될 가능성이 있으므로 상술한 내막으로서의 기능을 손상시키게 된다. 또, 특허문헌 2에 관한 밀착 전열재를 형성하는 금형용 용탕 냉각 핀도 특허문헌 1에 든 과제를 가진다.

특허문헌 2에서는, 예를 들면 스테인레스강이나 구리 합금으로 성형되는 원통형 내통체와 외통체를 압입한다는 간이한 구조가 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 2에서는, 탄성 변형하는 내통체가 외통체에 압입될 때의 스프링백의 영향으로 완전히 내통체가 외통체에 밀착하지 않는 것에 기초하여 열전도 효율이 낮아지는 경우가 있다. 이 경우, 냉각시에서의 금형의 온도 조정을 양호하게 할 수 없는 사태가 된다. 한편, 압입한 내통체는 외통체로부터 분리하기가 어려우므로, 결과적으로 내통체의 착탈은 어렵다.

본 발명의 목적은, 장치 본체의 통수공에 대한 밀착성을 간이한 구성으로 향상시킬 수 있는 부시 장치 및 통수 기구와 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 관한 부시 장치는, 장치 본체에 형성된 통수공에 배치되고, 통수 매체가 공급되는 부시와, 상기 부시 및 상기 통수공의 사이에 배치되고, 상기 부시가 상기 통수공에 장착 완료된 후에 외경이 상기 통수공과 동일 직경이 되는 부시 칼라를 구비하고, 상기 부시의 외면을 테이퍼로 함과 동시에, 상기 부시 칼라의 내면을 상기 부시의 외면에 대응하도록 테이퍼로 하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 장치 본체의 개념은 금형 또는 엔진 등을 포함한다. 금형의 개념은, 예를 들면 용탕에 직접 접촉하는 용탕 냉각 핀(종래예에서는 외통체) 등을 포함한다. 이 용탕 냉각 핀은 금형 주조시에서의 형의 일부를 구성하는 것이 되고, 또한 냉각공을 가지기 때문이다. 즉, 본 발명에서는 그 부시 장치를 용탕 냉각 핀의 냉각공 내에 삽입하도록 해도 된다. 또한, 금형은 예를 들면 고정측 금형에 배치되는 탕구 장치 또는 가동측 금형에 배치되는 분류자(分流子; flow divider) 등을 포함하는 개념이다. 즉, 본 발명에서는 부시 장치를 금형 본체 또는 분류자 등에 형성되는 냉각공에 장착하도록 해도 된다.

상술한 부시 장치는, 상기 부시 칼라를 강철에 비해 열전도율이 높고 전성이 큰 재질인 것을 특징으로 한다. 여기서, 상술한 재질은 예를 들면 구리 또는 알루미늄 등이 양호하다. 또한, 상술한 각 부시 장치는 상기 부시 칼라를 축방향을 따라 복수로 분할하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 분할하는 개소는 최대경 부분(직경 부분과 같은 뜻)을 축방향을 따라 절삭하고, 분할한 부시 칼라를 통수공에 삽입하기 쉽게 해도 된다. 또, 복수란 2분할 이상을 의미하고, 3~4 등으로 분할해도 된다. 한편, 분할한 부시 칼라는 그 선단끼리를 용접 등으로 접합시켜도 된다.

상술한 각 부시 장치는, 상기 부시 칼라에 기단(基端) 테두리부터 선단 근방까지 잘라낸 부분을 마련함과 동시에, 상기 부시 칼라의 선단 근방을 얇은 두께 박육(薄肉) 형상 또는 노치 형상으로 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상술한 각 부시 장치는, 상기 부시는 통체 및 이 통체의 개방구에 장착되는 플랜지부를 구비하고, 상기 플랜지부와 상기 통체를 용접·납땜 등의 용융 수단에 의해 고착시켜도 된다. 또, 상술한 각 부시 장치는 상기 부시의 통체와 플랜지부를 금형 등으로 일체 성형시켜도 된다. 또, 상술한 각 부시 장치는, 상기 부시는 통체 및 이 통체의 개방구에 장착되는 플랜지부를 구비하고, 상기 플랜지부를 상기 통체에 시일재·O링·나사 등의 밀폐 수단을 개재하여 착탈 가능하게 연결시켜도 된다. 또한, 상술한 부시 장치는 상기 통체의 개방구에 나사 등의 걸림 수단을 마련해도 된다. 또, 상술한 각 부시 장치는, 상기 부시 및 상기 부시 칼라의 사이에 변형 가능한 금속 섬유·아연 등의 금속 페이스트 등의 충전재(충전제)를 충전시켜도 된다. 여기서, 변형은 예를 들면 금속 섬유가 소성 변형 또는 금속 페이스트가 유동하는 개념 등도 포함한다.

본 발명에 관한 통수 기구는, 장치 본체에 형성된 통수공에 배치되고, 통수 매체가 공급되는 외면이 테이퍼인 부시와, 상기 부시 및 상기 통수공의 사이에 배치되고, 내면이 상기 부시의 외면에 대응하는 테이퍼이고, 또한 상기 부시가 상기 통수공에 장착 완료된 후에 외경이 상기 통수공과 동일 직경이 되는 부시 칼라와, 상기 부시에 장착되고, 통수 매체를 상기 부시 내에 연속적으로 공급하는 통수 수단을 구비한다. 상술한 통수 기구는, 상기 통수공 및 상기 부시의 사이에 충전하는 제1의 변형 가능한 충전재 또는 상기 부시 및 상기 부시 칼라의 사이에 충전하는 제2의 변형 가능한 충전재를 적절히 간극에 충전시키도록 해도 된다. 본 발명에 관한 통수 기구의 제조 방법은 장치 본체에 형성된 통수공에 통수 매체를 공급하는 통수 기구의 제조 방법으로서, 외경이 상기 통수공과 동일 직경이 되고, 또한 내면이 테이퍼인 부시 칼라를 상기 통수공에 삽입하는 칼라 삽입 공정과, 외면이 상기 부시 칼라의 내면에 대응하는 테이퍼인 부시를 상기 부시 칼라에 삽입하는 부시 삽입 공정과, 상기 부시를 상기 통수공에 소정량 밀어넣어, 상기 부시 칼라가 상기 통수공의 벽면으로 눌러 벌려져 밀착하는 밀착 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 통수 기구의 제조 방법은, 상기 밀착 공정 후에, 통수 매체를 상기 부시 내에 연속적으로 공급하는 통수 수단을 배치함과 동시에, 상기 통수 수단을 개재하여 통수 경로를 설치하는 통수 공정을 더 마련해도 된다. 여기서, 통수 공정이란, 통수 수단을 개재하여 수원(水源)(예를 들면 수도의 수도꼭지 등)에 접속하거나 열 변환된 배수를 배수원에 보내게 하여 통수 경로(냉각 회로와 같은 뜻)가 되도록 구성한다. 또, 상술한 각 통수 기구의 제조 방법에 있어서, 상기 칼라 삽입 공정 전에 제1의 변형 가능한 충전재를 충전시키는 제1 충전 공정 또는 상기 부시 삽입 공정 전에 제2의 변형 가능한 충전재를 충전시키는 제2 충전 공정 중에서 적어도 하나의 충전 공정을 더 마련해도 된다.

본 발명에 관한 부시 장치 및 통수 기구와 그 제조 방법에서는, 외면이 부시 칼라의 내면에 대응하는 테이퍼인 부시를 외경이 통수공과 동일 직경인 부시 칼라에 삽입하여 소정량 밀어넣으면, 테이퍼를 따라 부시 칼라가 통수공의 내벽으로 눌러 벌려지도록 밀착한다. 즉, 본 발명에서는 부시가 부시 칼라를 눌러 벌린다는 테이퍼의 쐐기 효과에 의해 부시 칼라가 통수공에 밀착한 상태로 부시 및 통수공을 구획하므로, 개재물인 부시 칼라가 부시 및 통수공을 확실히 분단한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 부시 및 부시 칼라의 테이퍼끼리를 끼워맞춤시킨다는 조합 구조로 부시 장치 및 통수공을 밀착시키므로, 열전달 효율을 저하시키지 않고 장치 본체 예를 들면 금형의 온도 조정을 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 부시 장치 및 통수공의 밀착성을 부시 및 부시 칼라의 테이퍼끼리를 끼워맞춤시킨다는 간이한 기계 구조로 되어 있으므로, 예를 들면 종래예와 같이 통수공 및 금형용 용탕 냉각 핀 사이의 간극에 용해 금속을 개재시키는 구성에 비해 교환(유지보수를 포함함)시 등의 노력을 경감할 수 있고 사용하기 편리해진다. 또, 본 발명에 따르면, 부시의 삽입에 따라 부시 칼라를 통수공의 벽면에 압접시킨다는 간이한 기계 구조로 되어 있으므로, 예를 들면 종래예와 같은 수축 끼워맞춤 등의 압입 구성에 비해 스프링백의 영향이 없어 밀착성이 향상된다. 또, 본 발명에 따르면, 테이퍼의 쐐기 효과에 의해 부시 칼라가 통수공에 밀착한 상태로 부시 칼라가 부시 및 통수공을 확실히 분단하므로, 부시가 통수공에 접촉하는 일이 없고, 비록 금형이 형 갈라짐되어도 통수 매체가 통수공으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

또, 플랜지부 및 통체를 착탈 가능하게 연결하는 경우, 중심 맞추기를 할 수 없는 통체라도 통수공에 삽입할 수 있어, 통체에 대한 조립이 용이하게 된다. 또한, 통체의 중심 맞추기 작업 또는 변형 방지용 용접 지그에 의한 작업을 필요 없게 할 수 있으므로, 부시의 양산성이 향상될 수 있다. 여기서, 밀폐 수단을 개재시켜 연결하는 경우, 통체 및 플랜지부끼리가 밀폐되어 누수가 확실히 방지된다. 또, 통체의 개방구에 걸림 수단을 마련하는 경우, 분리 기구를 통체의 걸림 수단에 걺으로써 통체를 통수공으로부터 용이하게 분리할 수 있다. 부시 및 부시 칼라 사이의 간극 등에 변형 가능한 충전재(충전제)를 충전하는 경우, 통수공 또는 부시 장치의 정밀도에 폭이 생기므로 제품 관리가 용이하게 된다. 마찬가지로 상기 각 간극에 아연 등의 금속 페이스트 등을 충전하는 경우, 열전도성을 향상시킬 수 있음과 동시에 녹의 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 일 실시예의 통수 기구의 개요도이다.
도 2는 도 1에 도시된 통수 기구의 통수공의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 통수공에 부시 칼라를 삽입한 상태의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 칼라 삽입 상태로 부시를 삽입하는 상태의 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 부시 장치를 로크 너트로 체결하는 상태의 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 로크 너트를 소정량 더 체결한 장착 완료 상태의 단면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 배관 조인트의 측면도이다.
도 8은 도 4에 도시된 부시 칼라의 변형예 A의 부분 단면도이다.
도 9는 도 4에 도시된 부시 칼라의 변형예 B의 부분 단면도이다.
도 1O은 도 4에 도시된 부시 칼라의 변형예 C의 부분 단면도이다.
도 11은 도 5에 도시된 부시의 변형예 D의 분해 단면도이다.
도 12는 도 5에 도시된 부시의 변형예 E의 분해 단면도이다.
도 13은 도 11에 도시된 부시의 변형예 F의 분해 단면도이다.
도 14는 도 11에 도시된 부시의 변형예 G의 분해 단면도이다.
도 15는 도 13에 도시된 부시의 변형예 H의 분해 단면도이다.
도 16은 도 15에 도시된 부시의 변형예 H의 조립 단면도이다.
도 17은 도 4에 도시된 부시의 변형예 I의 단면도이다.
도 18은 변형예 K를 나타내고, 도 2에 도시된 냉각공 내에 충전재를 충전하는 상태의 단면도이다.
도 19는 변형예 K를 나타내고, 도 5에 도시된 부시 칼라 및 부시의 사이에 충전재를 충전하는 상태의 단면도이다.
도 20은 도 5에 도시된 플랜지부의 변형예 M의 평면도이다.
도 21은 도 20에 도시된 플랜지부의 측면도이다.
도 22는 도 2O에 도시된 플랜지부를 로크 너트로 체결한 상태의 단면도이다.
도 23은 도 6에 도시된 부시 장치를 엔진에 장착된 상태의 평면도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 구체화한 일 실시예를 부시 장치 및 이를 이용하는 통수 기구와 그 제조 방법에 대해 설명한다.

실시예 1

이하, 도 1 내지 도 7에 기초하여 본 발명의 일 실시예인 냉각 부시 장치 및 이를 이용하는 금형 냉각 기구(통수 기구)와 그 제조 방법에 대해 설명한다. 여기서, 본 실시예에 관한 금형 냉각 기구를 적용하는 금형(80)(장치 본체에 포함되는 냉각 대상물)은 주물의 형상을 만드는 캐비티면(81A)과, 이 캐비티면(81A)의 반대면(이하, 형면(型面)이라고도 함)(81B) 측에 금형(80)을 냉각하는 냉각공(통수공)(82)을 구비한다. 이 냉각공(82)에는 도 2에 도시된 바와 같이 그 상부에 나사부(83)가 형성되어 있음과 동시에, 이 나사부(83)에 연속하여 동일 직경의 구멍부(82A)가 형성되어 있다. 또, 냉각공(82)의 바닥부는 반구형의 반구부(82B)로 되어 있다.

(금형 냉각 기구의 개략 구성)

도 1에 도시된 바와 같이, 금형 냉각 기구(S)는 상술한 냉각공(82) 내에 삽입 통과하는 냉각 부시 장치(10)와, 이 냉각 부시 장치(10)를 냉각공(82)의 소정 위치에서 확실히 위치 결정하는 로크 너트(22)와, 냉각 부시 장치(10)에 접속되는 배관 조인트(24)를 구비한다. 이 배관 조인트(24) 및 냉각 부시 장치(10)는 통수 매체인 냉각 매체를 연속적으로 공급 및 배출하는 통수 경로(냉각 회로와 같은 뜻)의 일부를 구성한다.

(냉각 부시 장치, 주로 냉각 부시 칼라의 구성)

도 4에 도시된 바와 같이, 냉각 부시 장치(10)는 냉각 부시 칼라(이하, 단지 「칼라」라고도 함)(12) 및 냉각 부시(14)의 조합이며, 양자 모두 그 외형이 냉각공(82)과 대략 동일 형상이다. 여기서, 칼라(12)는 도 2의 이점쇄선으로 도시된 바와 같이 축방향을 따라 2분할되어 있고, 좌우대칭 형상으로 되어 있다. 또한, 칼라(12)는 도 3에 도시된 바와 같이 그 분할 개소가 최대경 부분(직경 부분과 같은 뜻)에서 한 쌍의 칼라편(12A 및 12B)의 조합이 된다.

이들 칼라편(12A 및 12B)은 냉각공(82) 내에 삽입된 상태로 소정의 간극(T1)이 되도록 상술한 직경 부분이 간극(T1)의 1/2씩 절삭되도록 형성되어 있다(도 3의 실선 참조). 또한, 칼라(12)는 강철 등에 비해 열전도율이 높고 전성이 큰 재질, 예를 들면 구리 또는 알루미늄 등의 재료를 이용하여 프레스 성형하는 것이 적합하다. 또, 동일 형상의 칼라편(12A 및 12B)을 프레스 가공하여 성형하므로, 칼라(12)는 저렴하게 제조할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 칼라(12) 및 냉각 부시(14)가 냉각공(82)에 장착 완료된 후에, 칼라(12)는 냉각공(82)의 축심(P)(도 2의 일점쇄선 참조)과 동일한 바닥이 있는 통형이 된다. 즉, 칼라(12)에는 그 개방되어 있는 삽입구(13)(도 2의 이점쇄선 참조)가 형성되어 있다. 한편, 칼라(12)의 선단은 상술한 바와 같이 냉각공(82)의 반구부(82B)에 대응하는 형상으로 되어 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 칼라(12)에는 그 선단에 반구부(12C)가 형성되어 있다. 또, 칼라(12)의 길이(L1)(도 3 참조)는 구멍부(82A) 및 반구부(82B)의 길이보다 약간 짧게 되어 있다.

칼라(12)는 냉각 부시(14)가 냉각공(82)에 장착 완료된 후(도 6 참조)에, 그 외경이 구멍부(82A)의 직경(D1)(도 2 참조)과 동일하게 되도록 설정되어 있다. 즉, 도 2의 이점쇄선으로 도시된 바와 같이, 칼라(12)의 외면 형상은 축선(P)을 따라 직선형상으로 되어 있고, 칼라(12)의 외주면이 냉각공(82)의 내주면에 밀착하도록 설정되어 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 칼라(12)는 그 내주면이 축선(P)에 대해 경사진 형상의 테이퍼면(12D)으로 되어 있고, 삽입구(13)로부터 반구부(12C)로 향할수록 두께가 두꺼워지도록 설정되어 있다. 즉, 테이퍼면(12D)은 삽입구(13)로부터 반구부(12C)로 향하여 축심(P) 근처로 경사지게 되어 있고, 그 때문에 칼라(12)의 내면 형상은 끝이 좁아지는 형상이다(도 5 참조). 또, 테이퍼면(12D)은 그 테이퍼율이 예를 들면 1/200 등으로 내경 가공되어 있다.

(냉각 부시의 구성)

도 4에 도시된 바와 같이, 냉각 부시(14)는 내막으로서 기능하는 바닥이 있는 통형의 통체(16)와, 통체(16)의 개방구(17)(도 4의 이점쇄선 참조)에 용접(납땜도 포함하는 개념) 등의 용융 수단에 의해 장착(고착과 같은 뜻)되는 플랜지부(18)를 구비한다. 이 플랜지부(18)는, 도 5에 도시된 바와 같이 개방구(17)에 삽입하는 삽입부(19)와, 삽입부(19)보다 직경이 큰 나사부(20)(도 4 참조)를 구비한다. 이 나사부(20)는 냉각공(82)의 나사부(83)에 맞물리도록 형성되어 있다. 또, 도 5에 도시된 바와 같이, 삽입부(19)는 플랜지부(18)가 통체(16)에 장착할 수 있도록 개방구(17)의 직경보다 약간 직경이 작아지도록 형성되어 있다.

또한, 플랜지부(18)에는 그 나사부(20)에 대응하는 중앙에 육각 렌치공(이하, 「렌치공」이라고 함)(18A)이 형성되어 있다. 이 렌치공(18A)에는 도시하지 않은 육각 렌치가 삽입된다. 또한, 플랜지부(18)에는 렌치공(18A)에 연통하는 암나사의 나사부(18B)가 형성되어 있다. 이 나사부(18B)는, 도 1에 도시된 바와 같이 배관 조인트(24)의 나사부(34A)가 맞물리도록 형성되어 있다. 즉, 나사부(18B)는 나사부(34A)에 대응하도록 형성되어 있다. 또, 플랜지부(18) 및 통체(16)의 용접 개소는 나사부(20)의 하방에서 삽입부(19)에 대응하는 통체(16)의 외주면 주변이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 통체(16)는 플랜지부(18)를 장착하는 스트레이트부(16A)와, 칼라(12)(즉, 칼라편(12A 및 12B))를 냉각공(82)의 내주면으로 눌러 벌리는 테이퍼부(16B)와, 칼라(12)의 반구부(12C)에 대응하는 반구부(16C)를 구비한다. 이 통체(16)는 예를 들면 연철(軟鐵)로 성형된 고장력 강판 등으로, 일체 성형 예를 들면 프레스 성형하고 있다. 즉, 통체(16)는 프레스 성형 이외에 예를 들면 스웨이징 가공 또는 보링 가공 등으로 성형시켜도 된다. 스트레이트부(16A)는, 통체(16)의 개방구(17)부터 소정 길이(구체적으로 도 5의 일점쇄선까지의 길이)(L2)까지의 범위에서 동일 직경이 되도록 형성되어 있다.

테이퍼부(16B)는, 도 4에 도시된 바와 같이 그 외형(외면과 같은 뜻)이 칼라(12)의 테이퍼면(12D)에 대응하도록 끝이 가늘어지는 테이퍼 형상(스트레이트부(16A)의 연장선(Y) 참조)으로, 대응하는 테이퍼면(12D)의 내면보다 약간 직경이 크게 되어 있다. 즉, 테이퍼부(16B)는 냉각 부시(14)가 칼라(12)에 삽입됨에 따라 칼라(12)의 외주면을 냉각공(82)의 벽면(내주면과 같은 뜻)으로 눌러붙이기 위한 것이다.

(로크 너트의 구성)

도 6에 도시된 바와 같이, 로크 너트(22)는 나사부(20)의 이완 방지용 너트로, 냉각공(82)의 나사부(83)에 맞물리도록 형성되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 로크 너트(22)에는 그 중앙에 육각 렌치공(이하, 「렌치공」이라고 함)(22A)이 형성되어 있다. 이 렌치공(22A)은 플랜지부(18)의 렌치공(18A)과 동일 형상으로 되어 있다. 그 때문에, 냉각 부시(14) 및 로크 너트(22)를 체결하는 경우, 도시하지 않은 육각 렌치를 렌치공(18A 및 22A)에 삽입하고, 동시에 체결할 수 있다.

(배관 조인트의 구성)

도 7에 도시된 바와 같이, 통수 수단인 배관 조인트(24)는 냉각 매체 예를 들면 물을 냉각 부시(14)(도 1 참조) 내에 연속적으로 급수하는 급수 커넥터(28)와, 이 급수 커넥터(28)에 연통하는 급수 파이프(30)와, 열 변환된 배수를 배수원에 보내는 배수 커넥터(32)와, 이 배수 커넥터(32)에 연통하는 배수 파이프(34)를 구비한다. 급수 커넥터(28)에는, 도시하지 않은 수원(예를 들면, 수도의 수도꼭지 등)으로부터 도출되는 통수 배관(도시생략)이 접속된다. 또, 급수 파이프(30)는 도 1에 도시된 장착 후의 배관 조인트(24)에 있어서 통체(16)의 반구부(16D) 부근까지 연장 설치되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 배관 조인트(24)에는 렌치공(18A 및 22A)(도 5 참조)에 삽입하여 지지하는 원기둥형 지지 파이프(26)가 배치되어 있다. 상술한 배수 파이프(34)는 지지 파이프(26)의 하부에서 지지 파이프(26)보다 직경이 작게 되어 있다. 그리고, 배수 파이프(34)에는 그 외주면에 나사부(34A)가 형성되어 있다. 즉, 배관 조인트(24)는 그 지지 파이프(26)가 렌치공(18A 및 22A)(도 5 참조)에 삽입할 수 있는 원기둥으로 되어 있다.

(본 실시예의 작용)

도 1에 도시된 금형 냉각 기구(S)의 제조 방법(구체적으로 조립 순서)을 설명한다. 이 제조는 칼라(12)를 냉각공(82)에 삽입하는 칼라 삽입 공정, 냉각 부시(14)를 더 삽입하는 부시 삽입 공정, 냉각 부시(14)를 냉각공(82)에 조여 넣어 밀착시키는 밀착 공정(여기까지가 냉각 부시 장치(10)의 조립)을 거쳐, 이 조립 후의 냉각 부시 장치(10)에 배관 조인트(24) 등을 장착시키는 통수 공정으로 종료한다.

칼라 삽입 공정은, 도 3에 도시된 바와 같이 예를 들면 칼라편(12A 및 12B)을 맞춘 상태(도 3의 이점쇄선 참조)로 냉각공(82)에 삽입하여 칼라편(12A 및 12B)을 각각 냉각공(82)의 벽면에 접촉시킨다. 본 실시예에서는, 냉각공(82)에 대한 칼라(12)의 삽탈시에, 칼라(12)를 2분할하고 칼라편(12A 및 12B)의 직경 부분이 약간 절삭되어 있으므로(즉, 냉각공(82)의 구멍 직경보다 작아지므로), 냉각공(82)에 대한 칼라(12)의 삽탈이 용이하게 된다. 즉, 본 실시예는 칼라(12)의 삽탈시에 냉각공(82)(의 둘레벽과 같은 뜻)의 손상을 방지한다.

부시 삽입 공정은, 도 4에 도시된 바와 같이 냉각 부시(14)를 칼라(12)의 삽입구(13)에 끼워넣고, 도시하지 않은 육각 렌치 등으로 나사부(20)를 나사부(83)에 조여 넣는다. 도 5에 도시된 바와 같이, 로크 너트(22)의 조임 표면이 금형(80)의 형면(81B)과 동일 평면이 될 때까지 로크 너트(22) 및 냉각 부시(14)를 더 조인다. 이 동일 평면까지의 조임에서는, 냉각 부시(14)에서의 반구부(16C)의 정점부터 칼라(12)에서의 반구부(12C)의 내면 정점까지의 거리(L3)가 간극이 된다.

밀착 공정은, 냉각 부시(14)를 냉각공(82)에 추가로 간극분인 소정량(구체적으로 거리(L3))까지 체결하면, 도 6에 도시된 바와 같이 로크 너트(22)가 금형의 형면(81B)보다 거리(L3)까지 들어가고, 칼라(12)가 냉각공(82)의 내벽으로 눌러 벌려져 밀착한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각 부시(14)는 그 테이퍼부(16B)가 칼라(12)의 테이퍼면(12D)에 가이드되면서 칼라(12)를, 냉각공(82)의 둘레벽에 눌러붙인다. 또, 냉각 부시(14)를 도 6에 도시된 소정 위치에서 위치 결정하기 위해 로크 너트(22)만을 더 조인다.

여기서, 칼라(12)는 냉각공(82)의 둘레벽으로 눌러 벌려지는데, 도 3에 도시된 바와 같은 반으로 자른 형상의 칼라(12)는 강철 등에 비해 열전도율이 높고 전성이 큰 재질 예를 들면 구리재로 성형되어 있으므로, 전성 등의 변형 흡수 작용에 의해 칼라편(12A 및 12B)끼리의 간극은 없어지고 밀착된다. 또한, 용탕 입탕시에 금형(80)이 고온이 되므로, 칼라(12)가 금형(80) 및 냉각 부시(14)보다 열팽창하여 칼라편(12A 및 12B)끼리는 밀착된다.

본 실시예에서는, 냉각 부시(14)가 칼라(12)를 눌러 벌린다는 테이퍼의 쐐기 효과에 의해 칼라(12)가 냉각공(82)에 밀착되는 구성으로 되어 있으므로, 금형(80)의 냉각공(82) 및 냉각 부시 장치(10)의 밀착성을 간이한 구성으로 향상시킨다. 또한, 본 실시예에서는 이 칼라 밀착 상태로 냉각 부시(14) 및 냉각공(82)을 구획하므로, 개재물인 칼라(12)가 냉각 부시(14) 및 냉각공(82)을 확실히 분단한다. 즉, 본 실시예에서는 냉각공(82)에 접촉하지 않도록 구성하고 있으므로, 막으로서의 냉각 부시에 의해 누수가 확실히 방지된다.

따라서, 본 실시예에 따르면, 냉각 부시(14) 및 칼라(12)의 테이퍼끼리를 끼워맞춤시킨다는 조합 구조로 냉각 부시 장치(10)(냉각 부시(14)와 칼라(12)의 조합) 및 냉각공(82)을 밀착시키므로, 열전달 효율을 저하시키지 않고 금형(80)의 온도 조정을 할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 냉각 부시 장치(10) 및 냉각공(82)의 밀착성을, 냉각 부시(14) 및 칼라(12)의 테이퍼끼리를 끼워맞춤시킨다는 간이한 기계 구조로 되어 있으므로, 예를 들면 종래예와 같이 냉각공 및 금형용 용탕 냉각 핀 사이의 간극에 용해 금속을 개재시키는 구성에 비해 교환시 등의 노력을 경감할 수 있고 사용하기 편리해진다.

또한, 본 실시예에 따르면, 냉각 부시(14)의 삽입에 따라 칼라(12)를 냉각공(82)의 둘레벽에 압접시킨다는 간이한 기계 구조로 되어 있으므로, 예를 들면 종래예와 같은 수축 끼워맞춤 등의 압입 구성에 비해 스프링백의 영향이 없고 밀착성이 향상된다. 또, 본 실시예에 따르면, 테이퍼의 쐐기 효과에 의해 칼라(12)가 냉각공(82)에 밀착한 상태로 칼라(12)가 냉각 부시(14) 및 냉각공(82)을 확실히 분단하므로, 냉각 부시(14)가 냉각공(82)에 접촉하는 일이 없고, 비록 금형(80)이 형 갈라짐되어도 냉각 매체가 냉각공(82)으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

통수 공정은, 상술한 밀착 공정 후(도 6 참조)에 도 7에 도시된 배관 조인트(24)를 냉각 부시(14)에 장착한다. 즉, 배관 조인트(24)의 장착은, 도 1에 도시된 바와 같이 급수 파이프(30)를 냉각 부시(14) 내에 삽입함과 동시에, 지지 파이프(26)를 로크 너트(22) 및 플랜지부(18)의 렌치공(18A 및 22A)(도 5 참조)에 삽입한다. 그 후, 배관 조인트(24)의 나사부(34A)를 냉각 부시(14)의 나사부(18B)에 맞물리게 한다. 또, 나사부(34A)는 나사부(18B)에 체결되기 때문에, 지지 파이프(26)로부터의 누수가 방지된다.

또한, 급수 커넥터(28)는 도시하지 않은 통수 배관을 개재하여 예를 들면 수도의 수도꼭지 등에 접속함과 동시에, 배수 커넥터(32)는 도시하지 않은 통수 배관을 개재하여 예를 들면 배수장으로 도출시킨다. 즉, 통수 경로는 배관 조인트(24)를 냉각 부시 장치(10)에 장착함과 동시에, 급수 커넥터(28) 및 배출 커넥터(32)를 각각의 통수 배관에 접속시킴으로써 완성된다.

여기서, 수도로부터의 물은 도 1에 도시된 바와 같이 급수 커넥터(28) 및 급수 파이프(30)를 개재하여 냉각 부시(14)의 통체(16)에 연속하여 송출되고, 배출 파이프(34) 및 배출 커넥터(32)를 개재하여 배출한다(도 1의 화살표 참조). 즉, 냉각 부시(14) 내로 보내지는 물은 용탕 입탕시 등의 금형(80)을 냉각한다. 또한, 열변환된(즉, 가열된) 물은 냉각 부시(14) 내로부터 배출 파이프(34)를 거쳐 배출된다.

(그 밖의 변형예)

도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 칼라(12)는 분할하지 않고 일체적으로 구성시켜도 된다(변형예 A~C). 즉, 변형예 A에 관한 칼라(12)에는, 도 8에 도시된 바와 같이 그 기단 테두리(도 4에 도시된 삽입구(13) 참조)부터 선단 근방(반구부(12C)의 정점 부분)까지 축방향을 따르는 잘라낸 부분(38) 형성되어 있다. 또한, 칼라(12)는 그 선단 근방을 연결부로서 얇은 두께 형상으로 해도 된다. 이 얇은 두께 부분(40)은, 예를 들면 반구부(12C)의 정점 부분에서의 두께보다 약 1/3 얇은 두께로 되어 있다.

이 변형예 A는 연결부가 얇은 두께 부분(40)으로 되어 있으므로, 냉각공(82)(도 2 참조)에의 칼라(12) 삽입시 등에 예를 들면 칼라(12)의 기단 부분이 휘어진다. 그 때문에, 변형예 A에서도 칼라(12)를 냉각공(82)에 삽탈할 때 그 삽탈이 용이하게 된다. 또한, 변형예 A에서는 단체(單體)의 칼라(12)를 이루고(도 8 참조), 도 3에 도시된 바와 같은 조합편으로 하지 않으므로, 한쪽만의 칼라편 분실 등이 방지된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 변형예 B에 관한 칼라(12)는 그 연결부를 단면 V자형 노치 형상으로 해도 된다. 이 노치(42)는, 예를 들면 반구부(12C)의 정점 부분에서의 두께의 약 1/3까지의 깊이에 걸쳐 형성되어 있다. 그 밖의 구성 및 작용 효과는 변형예 A와 마찬가지이므로, 상세 설명은 생략한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 변형예 C는 2분할한 칼라편(12A 및 12B)(도 3 참조)의 선단을 용접 등으로 접합시킨 예이다. 즉, 변형예 C에 관한 칼라(12)는 그 연결부를 접합시키고 있다. 이 접합(44)은, 예를 들면 반구부(12C)의 정점 부분에서의 두께의 약 1/3의 두께로 되어 있다. 그 밖의 구성 및 작용 효과는 변형예 A와 마찬가지이므로, 상세 설명은 생략한다.

도 11 및 도 12는 도 5에 도시된 냉각 부시(14)의 변형예 D 및 변형예 E로, 변형예 D에 관한 냉각 부시(14)는 통체(16)에 연장 파이프(46)를 접속하는 예이다. 즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 변형예 D는 냉각공의 구멍부가 도 1에 도시된 예보다 긴 경우에 대응시키는 예이다. 또, 연장 파이프(46)의 접속 방법은 용접 등으로 통체(16) 및 플랜지부(18)를 각각 접합시킨다. 그 밖의 구성은 도 4에 도시된 예와 마찬가지이므로, 상세 설명은 생략한다.

도 12에 도시된 바와 같이, 변형예 E에 관한 냉각 부시(14)는 그 플랜지부(18) 상면에 십자형으로 잘라낸 십자 홈(48)을 형성한 예이다. 이 십자 홈(48)은 냉각 부시(14)를 냉각공(82)(도 4 참조)에 조이기 위한 것으로, 도 5에 도시된 렌치공(18A)을 대신하는 예이다. 따라서, 나사부(18B)에 연통하는(즉, 도 12에 도시된 십자 홈(48)에 대응하는) 구멍은 둥근 구멍으로 해도 된다. 그 밖의 구성은 도 4에 도시된 예와 마찬가지이므로, 상세 설명은 생략한다.

도 13 및 도 14는 도 5에 도시된 냉각 부시(14)의 변형예 F 및 변형예 G를 나타내고, 그 플랜지부(18)를 통체(16)에 착탈할 수 있도록 연결하는 예이다. 이들 변형예 F 및 변형예 G는, 플랜지부(18)를 통체(16)에 용융 수단(납땜 등의 개념을 포함하는 용접)으로 용착하는 경우(실시예 1)에 중심 맞추기를 할 수 없는 통부(16)(냉각 부시(14))에서도 냉각공(18)에 삽입할 수 있는 예이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 변형예 F에 관한 냉각 부시(14)의 통부(16)는 예를 들면 드로잉 가공에 의해 성형될 때에 외방으로 대략 직각 방향으로 향하는 플랜지(16D)가 일체 성형되는 예이다. 또, 이 플랜지(16D)는 도 5에 도시된 냉각공(82)의 나사부(83)에 간섭하지 않도록 되어 있다. 또한, 변형예 F에 관한 플랜지부(18)의 삽입부(19)는 그 외경이 통부(16)의 스트레이트부(16A)의 내경보다 약간 직경이 커지도록 설정하고 있다.

또, 변형예 F는 합성 수지제로 링형상의 시일재(밀폐 수단)(50)를 삽입부(19)에 끼워넣고 있다. 이 시일재(50)는 삽입부(19)의 축방향 길이(높이)보다 약간 길어지도록 설정되어 있다(도 13 참조). 또한, 시일재(50)는 그 내경이 삽입부(19)의 외경보다 약간 직경이 작게 되어 있다. 그 때문에, 시일재(50)는 통체(16)와 플랜지부(18)에 밀착된 상태로 도 5에 도시된 바와 같은 플랜지부(18)에서 고정된다.

즉, 변형예 F에서는, 시일재(50)가 통체(16)의 플랜지(16D)에 압착함과 동시에 삽입부(19)의 선단도 플랜지(16D)에 접촉한다. 따라서, 변형예 F에 있어서, 시일재(50)를 플랜지부(18)의 삽입부(19)에 장착하여 통체(16)의 플랜지(16D)에 압착시키므로, 통체(16)의 플랜지(16D) 및 플랜지부(18)를 밀폐하여 누수가 확실히 방지된다. 변형예 F에 따르면, 통체(16) 및 플랜지부(18)를 착탈 가능하게 연결하므로, 중심 맞추기를 할 수 없는 통체(16)(냉각 부시(14))라도 냉각공(82)에 삽입할 수 있어 통체(16)에 대한 조립이 용이하게 된다.

마찬가지로 변형예 F에 따르면, 통체(16)의 중심 맞추기 작업 또는 변형 방지용 용접 지그에 의한 작업을 필요 없게 할 수 있으므로, 냉각 부시(14)의 양산성(제조시에서의 작업 능률을 포함함)이 향상될 수 있다. 그 밖의 구성 및 작용 효과는 도 5에 도시된 예와 마찬가지이므로, 상세 설명은 생략한다. 또, 변형예 F에서는 시일재(50)를 삽입부(19)의 축방향 길이보다 짧아지도록 설정하고 또한 삽입부(19)를 통체(16) 내에 삽입하도록 해도 된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 변형예 G에 관한 냉각 부시(14)는 플랜지부(18)의 삽입부(19)에 O링(52)을 끼워넣고 있다. 여기서, 삽입부(19)의 외주에는 O링(52)을 끼워넣는 홈이 둘레방향으로 형성되어 있다. 그리고, 변형예 G는 삽입부(19) 및 O링(52)을 통체(16) 내에 삽입하여 끼워맞춤(연결과 같은 뜻)한다. 또, 변형예 G는 그 통체(16)에 플랜지(16D)(도 13 참조)가 형성되어 있어도 형성되지 않아도(도 14 참조) 마찬가지로 적용할 수 있다. 그 밖의 구성 및 작용 효과는 변형예 F와 마찬가지이므로, 상세 설명은 생략한다.

도 15는 도 5에 도시된 냉각 부시(14)의 변형예 H를 나타내고, 그 플랜지부(18)를 통체(16)에 밀폐 수단인 나사를 개재하여 착탈 가능하게 장착하는 예이다. 이 변형예 H는, 도 13 및 도 14에 도시된 변형예와 마찬가지로, 플랜지부(18)를 통체(16)에 용융 수단에 의해 용착하는 경우에 중심 맞추기를 할 수 없는 통체(16)에서도 냉각공(82)에 삽입할 수 있는 예이다.

변형예 H는, 도 15에 도시된 바와 같이 링형상의 나사 칼라(54)를 통체(16)의 스트레이트부(16A)(개방구(17))에 용착하고 있다. 보강용 나사 칼라(54)에는 그 내주면에 걸림 수단인 나사(54A)가 형성되어 있다. 한편, 플랜지부(18)의 삽입부(19)에는 그 외주면에 나사(18C)가 형성되어 있다. 그리고, 도 16에 도시된 바와 같이, 이들 밀폐 수단인 나사(54A 및 18C)가 체결됨으로써 플랜지부(18)는 나사 칼라(54)를 개재하여 통체(16)에 장착된다.

여기서, 나사 칼라(54)는 그 외경이 스트레이트부(16A)의 내경보다 약간 직경이 크게 되어 있다. 그리고, 변형예 H에서는, 도 15의 가상선으로 도시된 바와 같이 나사 칼라(54)를 통체(16)의 스트레이트부(16A) 끝테두리까지 전체둘레에 걸쳐 압입함과 동시에, 개방구(17)에서의 나사 칼라(54) 및 통체(16)의 접합 부분을 전체둘레에 걸쳐 용접 등으로 용착한다.

여기서, 변형예 H에서는 나사 칼라(54)를 통체(16) 내에 압입하여 용착하는 구성으로 하므로, 비록 용접 등의 고정 수단(용융 수단)을 이용하였다고 해도 통체(16)의 변형 등을 최소한으로 억제할 수 있다. 그 후, 통체(16)를 냉각공(82)(도 4 참조)에 삽입하고, 도 16에 도시된 바와 같이 플랜지부(18)를 나사 칼라(54)에 체결하여 고정한다. 이 체결시에는, 기밀성을 유지하는 내열 시일제를 나사(18C 또는 54A)에 도포해도 된다.

변형예 H에서는, 플랜지부(18)를 나사 칼라(54)를 개재하여 통체(16)에 체결하는 구성으로 하였으므로, 통체(16)의 중심 맞추기 작업 등을 필요 없게 할 수 있다. 즉, 변형예 H에 따르면, 중심 맞추기 작업 등을 필요 없게 할 수 있으므로 작업 능률(양산성)이 향상될 수 있다. 또, 나사(54A 및 18C)의 체결은 도시하지 않은 육각 렌치 및 도 16에 도시된 렌치공(18A)을 이용한다. 그 밖의 구성 및 작용 효과는 변형예 F 또는 G와 마찬가지이므로, 상세 설명은 생략한다.

또, 변형예 H는 플랜지부(18) 및 통체(16)를 가용접해도 된다. 이 가용접은, 도 16에 도시된 바와 같이 나사부(20)의 하방에서 삽입부(19)에 대응하는 통체(16)의 외주면 주변으로, 예를 들면 90도의 각도 범위의 4개소로 한다. 플랜지부(18) 및 통체(16)를 가용접해도 플랜지부(18)를 통체(16)에 고정하는 데에 충분하고 용접에 의한 변형이 적다. 또한, 도 15에 도시된 통체(16)는 도 13에 도시된 바와 같은 플랜지(16D)가 일체 형성되는 것에서도 적용할 수 있다.

도 17은 도 5에 도시된 냉각 부시(14)의 변형예 I를 나타내고, 변형예 H와 같이 플랜지부(18)(도 15 참조)를 통체(16)에 나사를 개재하여 착탈 가능하게 장착하는 예이다. 이 변형예 I는, 도 17에 도시된 바와 같이 밀폐 수단의 일부를 구성하는 나사(16E)를 직접 통체(16)의 스트레이트부(16A) 끝테두리 내주면에 형성하는 것이다. 한편, 도 15에 도시된 바와 같은 플랜지부(18)의 삽입부(19)는 그 외경이 통체(16)의 스트레이트부(16A)(나사(16E))에 대응하고, 또한 걸림 수단 또는 밀폐 수단의 일부를 구성하는 나사(18C)(도 15 참조)가 형성된다.

그리고, 변형예 I에서는, 도 15에 도시된 바와 같은 플랜지부(18)의 나사(18C)를 도 17에 도시된 통체(16)의 나사(16E)에 체결하여 고정한다. 이 체결시에는, 기밀성을 유지하는 내열 시일제를 나사(18C(도 15 참조) 또는 16E)에 도포해도 된다. 또는, 변형예 I에서는, 도 13에 도시된 바와 같은 시일재(50)를 플랜지부(18)의 삽입부(19)의 기단에 장착하도록 해도 된다.

도 17에 도시된 바와 같이, 냉각공(82)에 삽입된 통체(16)를 취출하려면, 우선 도시하지 않은 육각 렌치(도 15에 도시된 렌치공(18A))에서 플랜지부(18)를 통체(16)로부터 분리한다. 다음에, 통체(16)의 취출에는 분리 기구(이른바 노크 빼기 기구)(90)를 이용한다. 이 노크 빼기 기구(90)는 그 선단에 나사(90A)(나사(16E)에 대응하는 바깥나사)를 구비한다. 또, 노크 빼기 기구(90)는 도시하지 않은 슬라이드 가능한 추도 구비하고, 이 추를 슬라이드시킬 때의 충격에 의해 피분리 부품(예를 들면, 통체(16) 등)을 분리한다.

변형예 I에 따르면, 노크 빼기 기구(90)의 나사(90A)를 통체(16)의 나사(16E)에 체결하고, 상기 추를 슬라이드시킴으로써 통체(16)를 냉각공(82)으로부터 용이하게 분리할 수 있다. 또, 도 5에 도시된 플랜지부(18)가 통체(16)에 용접 등의 용융 수단에 의해 고착되어 있는 경우의 분리는, 플랜지부(18)의 나사부(18B)에 도 17에 도시된 노크 빼기 기구(90)의 나사(90A)(나사부(18B)에 대응하는 바깥나사)를 체결하여 행한다. 또한, 걸림 수단은 나사 이외에 통체(16)를 분리 기구로 걸 수 있는 것이면 좋다. 그 밖의 구성 및 작용 효과는 변형예 H와 마찬가지이므로, 상세 설명은 생략한다.

변형예 K는, 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이 냉각공(82)과 칼라(12) 사이의 간극 또는 칼라(12)와 냉각 부시(14) 사이의 간극에 충전재를 메우도록 충전(이른바 에어 빼기와 같은 뜻)하여 열전도성을 향상시키는 예이다. 즉, 변형예 K는 충전재 예를 들면 시판되고 있는 금속 섬유(60) 또는 충전제가 되는 금속 페이스트(62) 등을 냉각공(82)과 칼라(12) 내 또는 칼라(12)와 냉각 부시(14)의 사이에 충전하는 예이다.

이 금속 섬유(60)는 티탄·구리·황동 등을 조합한 금속 재료로, 섬유 직경이 50μm 정도인 섬유이다. 금속 페이스트(62)는, 방청 효과가 있는 아연분 및 불연성 에폭시 등을 포함하는 페이스트(아연분의 함유량이 96% 정도인 페이스트)이다. 여기서, 일반적으로 아연은 철보다 빨리 이온화하여 산화하므로, 그 산화 피막에 의해 녹의 발생을 방지한다. 또한, 아연은 열전도가 철보다 좋고(구리와 동등한 열전도성이 있고), 알루미늄보다 녹기 어려우므로, 상기 간극에 장전하는 데에 최적이다. 여기서, 충전재(「충전제」와 같은 뜻)는 예를 들면 구리 등의 금속분도 포함한다.

우선, 변형예 K에서는, 도 18에 도시된 바와 같이 금속 섬유(60) 또는 금속 페이스트(62)를 냉각공(82) 내(구체적으로 냉각공(82)과 칼라(12) 사이의 간극)에 장전한다. 다음에, 변형예 K에서는, 도 19에 도시된 바와 같이 금속 섬유(60) 또는 금속 페이스트(62)를 칼라(12)와 냉각 부시(14) 사이의 간극에 장전한다. 그리고, 이들 충전한 충전재(60 또는 62)는 간극 형상에 각각 대응하는 형상으로 변형(「금속 섬유가 소성 변형」 또는 「금속 페이스트가 유동」하는 개념 등도 포함함)되어 상기 간극을 메운다(예를 들면, 금속 페이스트가 소결하여 성형된다). 또, 금속 섬유(60) 또는 금속 페이스트(62)의 충전량은 각각의 간극에서 변동시킨다. 또한, 변형예 K에서는 금속 섬유(60)만·금속 페이스트(62)만·금속 섬유(60) 및 금속 페이스트(62) 둘 다 적절히 혼합시키도록 해도 된다.

또, 변형예 K에서는, 상술한 충전재를 냉각공(82) 및 칼라(12)의 간격만·칼라(12) 및 냉각 부시(14)의 간격만·상기 양자의 간격 각각에 충전시키도록 해도 된다. 변형예 K에 따르면, 상기 각 간극을 변형 가능한 충전재(60 또는 62)로 충전하므로(즉, 충전재(60 또는 62)가 간극 형상에 각각 대응하여 변형되어 간극을 메우므로), 냉각공(82) 또는 냉각 부시 장치(10)의 정밀도 오차에 여유(폭)가 생기고 제품 관리가 용이하게 된다. 또한, 변형예 K에 따르면, 상기 각 간극을 금속 섬유(60) 또는 아연의 금속 페이스트(62) 등의 충전재로 충전하므로, 열전도성을 향상시킬 수 있음과 동시에 녹의 발생을 방지할 수 있다. 그 밖의 구성 및 작용 효과는 실시예 1과 마찬가지이므로, 상세 설명은 생략한다.

변형예 M은, 도 5에 도시된 플랜지부(18) 및 그 로크 너트(22)를 변형시켜 플랜지부(18)의 이완을 더 방지하는 예이다. 도 20 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 플랜지부(18)는 그 나사부(20)의 상면에 걸림 머리부(21)를 돌출 설치하고 있다. 이 걸림 머리부(21)는 나사부(20)보다 약간 직경이 작게 되어 있고, 스트레이트부(21A) 및 테이퍼부(21B)를 구비한다. 이들 스트레이트부(21A) 및 테이퍼부(21B)는, 도 21에 도시된 바와 같이 이들 외연이 각각 연속 형성되어 있다.

도 20 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 스트레이트부(21A)는 체결 공구 예를 들면 스패너 등(도시생략)을 걸도록 각각이 대향하여 직선형상으로 한 쌍 절개 형성되어 있다. 한편, 테이퍼부(21B)는 걸림 머리부(21)의 표면으로부터 나사부(20) 측으로 향하여 테이퍼 형상이고(도 22 참조), 또한 그 평면 형상이 원호 형상으로 되어 있다(도 21 참조). 또한, 테이퍼부(21B)는 상술한 바와 같이 스트레이트부(70A) 간의 외연에 연속하도록 한 쌍 형성되어 있다.

또, 플랜지부(18)에는, 도 21의 점선으로 도시된 바와 같이 원형 구멍(21C)이 나사부(18B)에 연속하도록 형성되어 있다. 이 구멍(21C)은 나사부(18B)보다 직경이 크게 되어 있다. 그리고, 구멍(21C)에는, 도 1에 도시된 배관 조인트(24)의 지지 파이프(26) 선단이 삽입된다. 도 22에 도시된 바와 같이, 로크 너트(70)는 플랜지부(18)의 나사부(20)와 동일 직경으로 되어 있다. 또한, 로크 너트(70)는 육각 렌치용이면서 지지 파이프(26) 삽통용 렌치공(70A)이 관통하여 형성되어 있다.

로크 너트(70)에는, 도 22에 도시된 바와 같이 그 로크면(플랜지부(18)에 대향하는 면)(70C) 측에 테이퍼면(70B)이 전체둘레에 걸쳐 오목 형상으로 형성되어 있다. 이 테이퍼면(70B)은 플랜지부(18)의 테이퍼면(21B)에 대응하도록 테이퍼 형상으로 되어 있다. 또, 로크 너트(7O)는 그 외주에 나사(70D)가 형성되어 있다. 그리고, 이 나사(70D)는 플랜지부(18)의 나사부(20)와 마찬가지로 냉각공(82)의 나사부(83)와 체결한다.

그리고, 로크 너트(70)의 로크면(70C) 및 플랜지부(18)의 나사부(20)와 테이퍼면(70B 및 21B)끼리 등은 그 체결 상태(도 22에 도시된 상태)에서 압착되어 있다. 변형예 M에서는, 도 22에 도시된 바와 같이 우선 냉각 부시(14)를 냉각공(82) 내에 삽입한다. 다음에, 변형예 M에서는, 걸림 머리부(21)의 스트레이트부(21A)(도 20 및 도 21 참조) 간에 도시하지 않은 스패너 등을 걸고 플랜지부(70)(냉각 부시(14))를 회전시킨다. 즉, 냉각 부시(14)는 냉각공(82)에 대해 위치 결정된다.

마지막으로, 변형예 M에서는, 로크 너트(70)를 육각 렌치로 플랜지부(18)에 대해 압착하도록 냉각공(82)의 나사부(83)에 체결한다. 변형예 M에 따르면, 도 22에 도시된 바와 같이 로크 너트(70)의 W너트 효과 및 플랜지부(18)의 테이퍼부(21B) 및 로크 너트(70)의 테이퍼부(70B)끼리의 쐐기 효과에 의해 플랜지부(18)(냉각 부시(14))의 이완을 더 방지할 수 있다. 그 밖의 구성 및 작용 효과는 실시예 1과 마찬가지이므로, 상세 설명은 생략한다.

여기서, 장치 본체의 개념은 실시예 1에 나타내는 금형 또는 엔진 등을 포함한다. 예를 들면, 도 23에 도시된 바와 같이, 3기통 타입 엔진(86)에서는 실린더(87A~87C) 중에서 중앙 실린더(87B)에 대한 냉각이 구성상 어렵다. 그래서, 본 발명에서는 복수개의 냉각 부시 장치를 실린더(87B)의 방향에 집중하여 배치시켜도 된다. 이 경우, 실린더(87A~87C)의 양측에 배치되는 워터자켓(88) 뿐만 아니라 복수개의 냉각 부시 장치에서 실린더(87B)를 집중적으로 냉각할 수 있다. 또, 냉각수의 압송은 2계통 혹은 1계통만으로도 된다.

또한, 장치 본체에는, 도시하지 않은 슈퍼 컴퓨터(예를 들면, 건물의 원 플로어 내에 수용하는 크기의 장치)의 CPU 등도 포함한다. 즉, 본 발명은 이 CPU 등을 냉각하는 장치 본체에도 적용할 수 있다. 한편, 본 발명에서는 냉각의 경우뿐만 아니라 장치 본체를 예열하는 온난용에도 적용할 수 있다. 금형 교환 후 혹은 금형의 시운전시 등에, 예를 들면 100도 정도의 뜨거운 물을 본 발명의 부시 장치에 통수시켜도 된다.

금형의 개념은, 예를 들면 용탕에 직접 접촉하는 용탕 냉각 핀(종래예에서는 외통체) 등을 포함한다. 이 용탕 냉각 핀은 금형 주조시에서의 형의 일부를 구성하는 것이 되고, 또한 냉각공을 가지기 때문이다. 즉, 본 발명에서는 그 냉각 부시 장치를 용탕 냉각 핀의 냉각공 내에 삽입하도록 해도 된다. 또한, 금형은, 예를 들면 고정측 금형에 배치되는 탕구 장치 또는 가동측 금형에 배치되는 분류자 등을 포함하는 개념이다. 즉, 본 발명에서는 부시 장치를 금형 본체 또는 분류자 등에 형성되는 냉각공에 장착하도록 해도 된다. 또, 온도 상승(변동)이 심한 예를 들면 상기 탕구 장치 등에서 도시하지 않은 뚜껑 등으로 냉각 부시(14)를 냉각공(82)에 가두는 경우 등에서는, 통체(16)와 플랜지부(18)가 용융 수단 등으로 일체 성형된 냉각 부시(14)를 이용하는 것이 적합하다.

본 발명에 있어서, 칼라(12)의 테이퍼면(내면과 같은 뜻)(12D)은 그 테이퍼율을 예를 들면 1/150 등 임의로 설정(변경)할 수 있다. 본 발명에서는, 칼라(12)를 축방향을 따라 2분할 이상의 복수 예를 들면 3~4 등으로 분할해도 된다. 또한, 본 실시예에서는 냉각 부시(14)를 임의의 조임 완료 위치(장착 완료 위치와 같은 뜻)로 해도 되고, 그 이완 방지는 간이한 가용접 등으로 해도 된다. 또, 본 실시예의 냉각 회로는 냉각 부시 장치(10)에서 열 변환된 물을 다시 냉각하여 재사용하는 순환형으로 해도 된다.

또, 본 실시예에 관한 칼라(12)는 분말형 구리(분말 구리)를 형에 넣고 소결하여 성형시켜도 된다. 또한, 본 실시예는 냉각 부시(14), 즉 그 통체(16) 및 플랜지부(18)를 금형 등으로 일체 성형시켜도 된다. 또, 본 실시예는 칼라(12)의 테이퍼면(12D) 및 냉각 부시(14)의 테이퍼부(16B)를 각각 스트레이트로 성형해도 된다. 이 때, 금속 섬유(60) 또는 금속 페이스트(62) 등을 적절히 충전하도록 해도 된다. 그리고, 본 실시예에서는, 실시예 1 또는 변형예 A~K 등의 조합에 있어서, 예를 들면 상기 각 예의 구성 중에서 2가지 예 또는 2가지 이상의 예를 조합하는 패턴으로 해도 된다.

10…냉각 부시 장치, 12…냉각 부시 칼라, 12D…칼라의 테이퍼면, 14…냉각 부시, 16…냉각 부시의 통체, 16B…통체의 테이퍼부, 16E…통체의 나사(밀폐 수단 또는 걸림 수단), 18…냉각 부시의 플랜지부, 18C…플랜지부의 나사(밀폐 수단), 24…배관 조인트(통수 수단), 50…시일재(밀폐 수단), 52…O링(밀폐 수단), 54…나사 칼라(밀폐 수단 또는 걸림 수단), 60…금속 섬유(충전재), 62…금속 페이스트(충전재), 80…금형(장치 본체), 82…냉각공, S…금형 냉각 기구, 86…엔진(장치 본체)

Claims (13)

1. 장치 본체에 형성된 통수공(通水孔)에 배치되고, 통수 매체가 공급되는 부시;
   상기 부시 및 상기 통수공의 사이에 배치되고, 상기 부시가 상기 통수공에 장착 완료된 후에 외경이 상기 통수공과 동일 직경이 되는 부시 칼라;를 구비하고,
   상기 부시의 외면을 테이퍼로 함과 동시에, 상기 부시 칼라의 내면을 상기 부시의 외면에 대응하도록 테이퍼로 하는 것을 특징으로 하는 부시 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 부시 칼라를 강철에 비해 열전도율이 높고 전성이 큰 재질인 것을 특징으로 하는 부시 장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 부시 칼라를 축방향을 따라 복수로 분할하는 것을 특징으로 하는 부시 장치.
4. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부시 칼라에 기단 테두리부터 선단 근방까지 잘라낸 부분을 마련함과 동시에, 상기 부시 칼라의 선단 근방을 얇은 두께(薄肉) 형상 또는 노치 형상으로 하는 것을 특징으로 하는 부시 장치.
5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부시는 통체 및 이 통체의 개방구에 장착되는 플랜지부를 구비하고, 상기 플랜지부와 상기 통체를 용융 수단에 의해 고착시키는 것을 특징으로 하는 부시 장치.
6. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부시는 통체 및 이 통체의 개방구에 장착되는 플랜지부를 구비하고, 상기 플랜지부 및 상기 통체를 착탈 가능하게 연결시키는 것을 특징으로 하는 부시 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 통체의 개방구에 걸림 수단을 마련하는 것을 특징으로 하는 부시 장치.
8. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부시 및 상기 부시 칼라의 사이에 변형 가능한 충전재를 구비하는 것을 특징으로 하는 부시 장치.
9. 장치 본체에 형성된 통수공에 배치되고, 통수 매체가 공급되는 외면이 테이퍼인 부시;
   상기 부시 및 상기 통수공의 사이에 배치되고, 내면이 상기 부시의 외면에 대응하는 테이퍼이고, 또한 상기 부시가 상기 통수공에 장착 완료된 후에 외경이 상기 통수공과 동일 직경이 되는 부시 칼라;
   상기 부시에 장착되고, 통수 매체를 상기 부시 내에 연속적으로 공급하는 통수 수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 통수 기구.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 통수공 및 상기 부시의 사이에 충전하는 제1의 변형 가능한 충전재 또는 상기 부시 및 상기 부시 칼라의 사이에 충전하는 제2의 변형 가능한 충전재 중에서 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 통수 기구.
11. 장치 본체에 형성된 통수공에 통수 매체를 공급하는 통수 기구의 제조 방법으로서,
    외경이 상기 통수공과 동일 직경이 되고, 또한 내면이 테이퍼인 부시 칼라를 상기 통수공에 삽입하는 칼라 삽입 공정;
    외면이 상기 부시 칼라의 내면에 대응하는 테이퍼인 부시를 상기 부시 칼라에 삽입하는 부시 삽입 공정;
    상기 부시를 상기 통수공에 소정량 밀어넣어, 상기 부시 칼라가 상기 통수공의 벽면으로 눌러 벌려져 밀착하는 밀착 공정;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통수 기구의 제조 방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 밀착 공정 후에, 통수 매체를 상기 부시 내에 연속적으로 공급하는 통수 수단을 배치함과 동시에, 상기 통수 수단을 개재하여 통수 경로를 설치하는 통수 공정을 더 마련하는 것을 특징으로 하는 통수 기구의 제조 방법.
13. 청구항 11 또는 12에 있어서,
    상기 칼라 삽입 공정 전에 제1의 변형 가능한 충전재를 충전시키는 제1 충전 공정 또는 상기 부시 삽입 공정 전에 제2의 변형 가능한 충전재를 충전시키는 제2 충전 공정 중에서 적어도 하나의 충전 공정을 더 마련하는 것을 특징으로 하는 통수 기구의 제조 방법.

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