KR20160123381A - 곡관 구조 - Google Patents

Abstract

굴곡부(14)의 굴곡방향 내측의 내주면(15)에 있어서의 휨부(14A)는 원호형상으로 되어 있다. 휨부(14A)를 원호형상으로 함으로써, 굴곡부(14)의 굴곡방향 내측의 내주면(15)에는 축선(13)방향을 따라서 관체(12)의 유로의 단면적을 확대하는 단면적 확대부의 일례로서의 오목부(16)가 형성되어 있다.

Description

곡관 구조{BENT PIPE STRUCTURE}

본 발명은 유체의 유로를 구성하는 배관의 휨(bend) 부분에 이용되는 곡관 구조에 관한 것이다.

특허문헌 1(일본국 특개 2001-219453호 공보)에 기재된 곡관 성형용 금형은 외측 금형 및 내측 금형으로 이루어지며, 곡관의 외면을 형성하는 외측 금형은 곡관의 외면을 2 분할하여 성형하는 구조로 되어 있다. 한편, 곡관의 내면을 형성하는 내측 금형은 곡관의 축선방향으로 상대적으로 접근 또는 이간(離間)하는 방향으로 서로 분리ㆍ합체 가능한 구조로 되어 있다.

그러나, 특허문헌 1에 기재된 구성에서는, 관체의 굴곡부의 굴곡방향 내측의 휨부는 원호형상으로 되지 않고 핀각(즉, R=0)으로 된다. 이 때문에, 굴곡부를 흐르는 유체에 대한 압력 손실이 커지게 된다.

본 발명의 과제는, 관체의 굴곡부에 있어서, 굴곡부를 흐르는 유체에 대한 압력 손실이 커지게 되는 것을 억제하는 것이다.

본 발명의 제 1 형태의 곡관 구조에서는, 굴곡부를 가지는 관체와, 상기 굴곡부의 굴곡방향 내측의 내주면에 있어서의 휨부를 원호형상으로 함으로써 형성되며 상기 관체의 유로의 단면적을 확대하는 단면적 확대부를 가지며, 상기 단면적 확대부는 상기 관체의 축선에 대해서 직교하는 직교방향에 있어서 대향하는 1쌍의 측면부와 상기 측면부의 하단을 연결시키는 저면부를 포함하며, 상기 축선방향에서 보면 상기 관체의 외주 측으로 볼록하게 되는 만곡형상으로 되고, 상기 관체의 내경을 P[㎜]라 하고, 상기 축선방향에서 보았을 때의 1쌍의 측면부의 이간 거리를 H[㎜]라 하고, 상기 휨부의 반경을 R[㎜]이라 하였을 경우에, 하기 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.

P=6이고 H=1인 경우에, R=1

P=6이고 H=2인 경우에, R=1

P=6이고 H=3인 경우에, R=1 이상 R=2 이하

P=6이고 H=4인 경우에, R=1

P=16이고 H=5인 경우에, R=3 이상 R=5 이하

P=16이고 H=7인 경우에, R=3 이상 R=5 이하

P=16이고 H=9인 경우에, R=3 이상 R=7 이하

P=16이고 H=11인 경우에, R=3 이상 R=7 이하

P=16이고 H=13인 경우에, R=3 이상 R=5 이하

P=16이고 H=15인 경우에, R=3

P=23이고 H=8인 경우에, R=7

P=23이고 H=10인 경우에, R=7

P=23이고 H=12인 경우에, R=7

P=23이고 H=14인 경우에, R=7

P=23이고 H=16인 경우에, R=7 이상 R=10 이하

P=23이고 H=18인 경우에, R=7

P=23이고 H=20인 경우에, R=7

상기 구성에 의하면, 관체의 굴곡부에 있어서 굴곡방향 내측의 내주면에는, 내주면에 있어서의 휨부를 원호형상으로 함으로써 관체의 유로의 단면적을 확대하는 단면적 확대부가 형성되어 있다. 또, 단면적 확대부는 축선방향에서 보면, 관체의 외주 측으로 볼록하게 되는 만곡형상으로 되어 있다.

그리고, 관체의 내경을 P[㎜]라 하고, 축선방향에서 보았을 때의 1쌍의 측면부의 이간 거리를 H[㎜]라 하고, 휨부의 반경을 R[㎜]이라 하였을 경우에, 소정의 관계가 만족되어 있다.

이것에 의해서, 관체의 굴곡부에 있어서, 굴곡부를 흐르는 유체에 대한 압력 손실이 커지게 되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 제 2 형태의 곡관 구조에서는, 굴곡부를 가지는 관체와, 상기 굴곡부의 굴곡방향 내측의 내주면에 있어서의 휨부를 원호형상으로 함으로써 형성되며 상기 관체의 유로의 단면적을 확대하는 단면적 확대부를 가지며, 상기 단면적 확대부는 상기 관체의 축선에 대해서 직교하는 직교방향에 있어서 대향하는 1쌍의 측면부와 상기 측면부의 하단을 연결시키는 저면부를 포함하며, 상기 축선방향에서 보면 상기 측면부는 직선이 되고, 상기 저면부는 상기 관체의 외주 측으로 볼록하게 되는 만곡형상으로 되고, 상기 관체의 내경을 P[㎜]라 하고, 상기 축선방향에서 보았을 때의 1쌍의 측면부의 이간 거리를 H[㎜]라 하고, 상기 휨부의 반경을 R[㎜]이라 하였을 경우에, 하기 관계를 만족하는 것을 특징으로 한다.

P=6이고 H=1인 경우에, R=2 이상 R=3 이하

P=6이고 H=2인 경우에, R=2

P=16이고 H=5인 경우에, R=7 이상 R=11 이하

P=16이고 H=7인 경우에, R=7 이상 R=9 이하

P=23이고 H=6인 경우에, R=7 이상 R=16 이하

P=23이고 H=8인 경우에, R=10 이상 R=13 이하

P=23이고 H=10인 경우에, R=10 이상 R=13 이하

P=23이고 H=12인 경우에, R=10 이상 R=13 이하

P=23이고 H=14인 경우에, R=10

상기 구성에 의하면, 관체의 굴곡부에 있어서 굴곡방향 내측의 내주면에는, 내주면에 있어서의 휨부를 원호형상으로 함으로써 관체의 유로의 단면적을 확대하는 단면적 확대부가 형성되어 있다. 또, 단면적 확대부는 축선방향에서 보면, 측면부는 직선이 되고 저면부는 관체의 외주 측으로 볼록하게 되는 만곡형상으로 되어 있다.

이것에 의해서, 관체의 굴곡부에 있어서, 굴곡부를 흐르는 유체에 대한 압력 손실이 커지게 되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 관체의 굴곡부에 있어서, 굴곡부를 흐르는 유체에 대한 압력 손실이 커지게 되는 것을 억제할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 나타낸 사시 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 나타낸 확대 사시 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 나타낸 측방 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체의 굴곡부를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 성형하기 위해서 이용하는 금형을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 성형하기 위해서 이용하는 금형을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 성형하기 위해서 이용하는 금형을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 성형하기 위해서 이용하는 금형을 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 성형하기 위해서 이용하는 금형을 나타낸 단면도이다.
도 10a는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체의 해석결과를 표로 나타낸 도면이다.
도 10b는 비교형태에 관한 관체의 해석결과를 표로 나타낸 도면이다.
도 11a는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체의 해석결과를 표로 나타낸 도면이다.
도 11b는 비교형태에 관한 관체의 해석결과를 표로 나타낸 도면이다.
도 12a는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체의 해석결과를 표로 나타낸 도면이다.
도 12b는 비교형태에 관한 관체의 해석결과를 표로 나타낸 도면이다.
도 13a는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조에 대한 비교형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 나타낸 사시 단면도이다.
도 13b는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조에 대한 비교형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 나타낸 확대 사시 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조에 대한 비교형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 나타낸 측방 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조에 대한 비교형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 나타낸 단면도이다.
도 16a는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 나타낸 사시 단면도이다.
도 16b는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 나타낸 확대 사시 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체를 나타낸 측방 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체의 굴곡부를 나타낸 단면도이다.
도 19a는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체의 해석결과를 표로 나타낸 도면이다.
도 19b는 비교형태에 관한 관체의 해석결과를 표로 나타낸 도면이다.
도 20a는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체의 해석결과를 표로 나타낸 도면이다.
도 20b는 비교형태에 관한 관체의 해석결과를 표로 나타낸 도면이다.
도 21a는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 곡관 구조를 구비한 관체의 해석결과를 표로 나타낸 도면이다.
도 21b는 비교형태에 관한 관체의 해석결과를 표로 나타낸 도면이다.

＜제 1 실시형태＞

본 발명의 제 1 실시형태에 관한 곡관 구조의 일례에 대해서 도 1∼도 15에 따라서 설명한다.

(곡관 구조)

도 4에 나타낸 바와 같이, 곡관(10)의 관체(12)는 축선(13)을 따라서 단면 원형의 유로가 형성되어 있으며, 일부에 축선(13)이 대략 직각으로 굴곡된 굴곡부(14)를 가지고 있다. 즉, 축선(13)은 관체(12)의 입구 측에서 직선형상으로 연장되는 제 1 직선부(13A)와, 관체(12)의 출구 측에서 직선형상으로 연장되는 제 2 직선부(13B)와, 제 1 직선부(13A)의 단부와 제 2 직선부(13B)의 단부를 연결하는 원호형상의 원호부(13C)로 구성되어 있다.

또, 관체(12)의 양 단부(12B)는 개구로 되어 있으며, 양 단부(12B)에는 각각 일례로서의 호스(18)가 연결되도록 되어 있다.

도 1a, 도 1b, 도 2에 나타낸 바와 같이, 굴곡부(14)의 굴곡방향 내측의 내주면(15)에 있어서의 휨부(14A)는 원호형상으로 되어 있다. 그리고, 휨부(14A)를 원호형상으로 함으로써, 굴곡부(14)의 굴곡방향 내측의 내주면(15)에는 축선(13)방향을 따라서 관체(12)의 유로의 단면적을 확대하는 단면적 확대부의 일례로서의 오목부(16)가 형성되어 있다.

이 오목부(16)에 의해서 굴곡부(14)의 유로의 단면적이 확대됨으로써, 굴곡부(14)의 내부를 액체 등의 유체{즉, 도 1a의 화살표 W방향으로 흐르는 유체}가 통과할 때에, 이 오목부(16)에 있어서 유체에 대한 압력 손실이 커지게 되는 것을 억제하도록 되어 있다. 또한, "굴곡방향 내측"이란, 굴곡방향(즉, 휨방향)에 있어서 관체(12)가 축소되는 측이다.

이하, 비교형태(즉, 종래형태)의 곡관(100)의 관체(102)와 비교하면서 관체(12)의 오목부(16)에 대해서 설명한다.

우선, 비교형태에 관한 곡관(100)의 관체(102)에 대해서 설명한다.

비교형태에 관한 곡관(100)의 관체(102)는, 도 13a, 도 13b, 도 14에 나타낸 바와 같이, 굴곡부(104)의 굴곡방향 내측의 내주면(105)에 있어서의 휨부(104A)는 핀각(즉, 원호형상으로 되어 있지 않은 상태)으로 되어 있다. 그러므로, 곡관(100)의 굴곡부(104)의 굴곡방향 내측의 내주면(105)에는 관체(102)의 유로의 단면적을 확대하는 오목부가 형성되어 있지 않다.

그리고, 굴곡부(104)를 축선(13)방향에 대해서 직교하는 직교방향{제 1 직선부(13A) 및 제 2 직선부(13B)에 직교하는 방향이며, 도 2, 도 14의 지면 안길이 방향: 이하 "축선직교방향"이라 기재한다}에서 보고 절단한 굴곡부(104)의 단면(즉, 도 14의 D-D선 단면)은 도 15에 나타낸 바와 같은 형상이 된다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 굴곡부(104)의 단면에 있어서, 유로는 축선(13)을 중심으로 하는 타원형상으로 되어 있다. 환언하면, 굴곡부(104)의 유로를 축선(13)방향에서 보면, 유로가 축선(13)을 중심으로 하는 타원형상으로 되어 있다.

한편, 도 2에 나타낸 바와 같이, 곡관(10)의 관체(12)에 있어서, 굴곡부(14)의 내측의 휨부(14A)는 상기한 바와 같이 원호형상으로 되어 있다. 그리고, 도 2에 나타내는 반경 'R'을 휨부(14A)의 휨(R)이라 칭한다.

또한, 축선직교방향에서 보고 절단한 굴곡부(14)의 단면(도 2의 J-J선 단면)은 도 3에 나타낸 바와 같은 형상이 된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 굴곡부(14)에 있어서는 상기한 오목부(16)가 형성됨으로써, 유로가 축선(13)을 중심으로 하는 타원형상에 대해서 확대되어 있다.

구체적으로는, 오목부(16)는 축선직교방향(도 3의 화살표 Y방향)에 있어서 대향하는 1쌍의 측면부(16B)와, 각각의 측면부(16B)의 하단을 연결하는 저면부(16A)로 구성되며, 관체(12)의 외주면으로 볼록하게 되는 만곡형상으로 되어 있다. 환언하면, 굴곡부(14)의 유로를 축선(13)방향에서 보면, 오목부(16)가 관체(12)의 외주 측으로 볼록하게 되는 만곡형상으로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 굴곡부(14)의 유로를 축선(13)방향에서 보면, 1쌍의 측면부(16B)는 대칭형상으로 되는 원호형상으로 되어 있고, 저면부(16A)는 1쌍의 측면부(16B)와 매끄럽게 연결되는 원호형상으로 되어 있다. 그리고, 도 3에 나타내는 치수 'H'를 오목부(16)의 폭(H)이라 칭한다.

또, 도 1a, 도 1b, 도 2, 도 3에서는 비교형태에 관한 관체(102)의 형상을 2점 쇄선으로 나타내고 있다. 이것에 의해서, 굴곡부(14)에 오목부(16)를 형성함으로써, 관체(12)의 굴곡부(14)에서는 비교형태에 관한 관체(102)의 굴곡부(104)에 비해서 굴곡부(14)의 유로의 단면적이 확대되어 있는 것을 알 수 있다.

또한, 상기한 휨(R)에 대해서는, 도 1b에 나타낸 바와 같이 축선직교방향에 있어서의 오목부(16)의 단부(16C)에서 0[㎜]가 되도록, 곡율이 서서히 변화하도록 되어 있다.

(곡관 성형용 금형)

이어서, 관체(12)를 성형하는데 이용하는 금형에 대해서 설명한다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 곡관 성형용 금형(20)은 외측 금형(22)과 내측 금형(24)을 구비하고 있다. 외측 금형(22)은 2분할의 분할 금형 구조로 되어 있으며, 사출성형에 의해서 성형되는 합성 수지제의 관체(12)의 외주면을 형성하도록 되어 있다. 한편, 내측 금형(24)은 관체(12)의 내주면(15)을 성형하도록 되어 있다. 내측 금형(24)은 동일 형상의 1쌍의 메인 코어(30)와, 동일 형상의 1쌍의 서브 코어로서의 힌지 코어(34)(서브 코어)를 가지고 있다. 각 메인 코어(30)와 각 힌지 코어(34)는 관체(12)의 축선(13)방향을 따르는 장척(長尺)형상으로 되어 있다. 또, 각 메인 코어(30)와 각 힌지 코어(34)는 관체(12)의 축선(13)방향으로 접근시키는 접근이동 및 떼어내는 인발(引拔)이동을 함으로써, 굴곡부(14)에 있어서의 축선(13)방향의 중앙부에 있어서, 축선(13)방향에서 서로 합체ㆍ분리 가능하게 되어 있다.

도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 각 메인 코어(30)에 있어서의 굴곡부(14)의 굴곡방향 내측의 내주면(15)(도 1 참조)에 대응하는 부위에는 관체(12)의 축선(13)방향을 따라서 홈부(32)가 형성되어 있다. 따라서, 각 메인 코어(30)의 선단부(30A)는 관체(12)의 굴곡부(14)의 굴곡방향 내측의 내주면(15)에 있어서의 오목부(16)의 언더컷부에 걸어 맞춰지지 않는 형상으로 되어 있다.

각 힌지 코어(34)는 각 메인 코어(30)의 홈부(32)에, 이 메인 코어(30)에 대해서 관체(12)의 축선(13)방향을 따라서 상대적으로 슬라이드 가능하게 삽입되어 있다. 또한, 관체(12)의 내주면(15)은 메인 코어(30)의 만곡된 성형면(30B)과 힌지 코어(34)의 만곡된 성형면(34A)에 의해서 성형되도록 되어 있다. 또, 각 힌지 코어(34)는 길이방향의 일측의 기부(基部)(36)와 길이방향의 타측의 회동부(38)가 힌지부(40)에 의해서 연결되어 있다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 힌지 코어(34)의 힌지부(40)에서는, 축선(13)방향에 직교하는 측방에서 보았을 때에 반원형상으로 형성된 기부(36)의 오목부와 회동부(38)의 볼록부가 걸어 맞춰져 있다. 그리고, 힌지부(40)의 축심(P1)을 중심으로 하여 기부(36)에 대해서 회동부(38)가 축선(13) 측으로 접근하는 방향(도 5의 화살표 B방향)과 축선(13)으로부터 이간되는 방향(도 5의 화살표 B의 반대방향)으로 회동하도록 되어 있다. 또, 힌지부(40)는 탄지수단으로서의 코일 스프링(41)을 내장하고 있으며, 코일 스프링(41)의 탄지력에 의해서 기부(36)에 대해서 회동부(38)가 축선(13) 측으로 접근하는 방향(도 5의 화살표 B방향)으로 회동하도록 되어 있다. 즉, 회동부(38)는 힌지부(40)에 의해서 도 5의 화살표 B방향으로 탄지되어 있으며, 홈부(32)의 저부에 눌려 붙여져 있다.

각 힌지 코어(34)의 회동부(38)의 선단(38A)은, 관체(12)의 굴곡부(14)의 굴곡방향 내측의 내주면(15)에 형성되는 오목부(16)의 언더컷부에 대응하고 있으며, 오목부(16)에 걸어 맞춰지는 만곡형상으로 되어 있다.

즉, 도 7에 나타낸 성형위치에서는, 1쌍의 힌지 코어(34)의 회동부(38)의 선단(38A)은 관체(12)의 굴곡부(14)의 굴곡방향 내측의 내주면(15)인 오목부(16)를 형성하는 위치에 있다. 또, 1쌍의 힌지 코어(34)의 회동부(38)는 성형위치에 있는 각 메인 코어(30)의 홈부(32)에 수용되어 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 1쌍의 메인 코어(30)가 분리되어 각각 성형위치에서 퇴피위치방향(도 8의 화살표 A방향)으로 이동하게 되면, 각 힌지 코어(34)의 회동부(38)가 힌지부(40)에 의해서 도 8의 화살표 B방향으로 회동하도록 되어 있다. 즉, 각 힌지 코어(34)의 회동부(38)가 도 7에 나타낸 성형위치에서, 도 8에 나타낸 바와 같이 메인 코어(30)가 이동함에 따라서 공간으로 된 메인 코어(30)의 성형위치{회동부(38)의 요동위치}로 회동하도록 되어 있다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 1쌍의 메인 코어(30)가 퇴피위치방향(도 9의 화살표 A방향)으로 더 이동하게 되면, 1쌍의 메인 코어(30)의 홈부(32)의 선단에 형성된 걸어맞춤부(50)가 각 힌지 코어(34)의 기부(36)에 형성된 볼록부(52)에 걸어 맞춰지도록 되어 있다. 그리고, 1쌍의 메인 코어(30)와 함께 각 힌지 코어(34)가 각각 도 9의 화살표 A방향으로 이동하게 됨으로써, 내측 금형(24)이 관체(12)로부터 분리되도록 되어 있다.

본 실시형태의 곡관 성형용 금형(20)에 의해서 관체(12)를 성형할 경우에는, 우선 외측 금형(22)과 내측 금형(24)에 의해서 형성된 공간 내에 합성수지를 사출하여 오목부(16)를 가지는 곡관의 관체(12)를 성형한다. 그 후, 외측 금형(22)을 떼어냄과 동시에 내측 금형(24)과 관체(12)를 분리한다.

이때, 각 힌지 코어(34)에 대해서 1쌍의 메인 코어(30)를 각각 홈부(32)를 따라서 도 7에 나타낸 성형위치에서 축선(13)을 따라서 인발방향(도 8의 화살표 A방향)으로 떼어내어 분리한다. 또, 1쌍의 메인 코어(30)가 분리되어 각각 성형위치에서 퇴피위치방향으로 이동하게 되면, 각 힌지 코어(34)의 회동부(38)가 힌지부(40)에 의해서 각 메인 코어(30)가 이동함에 따라서 공간으로 된 각 메인 코어(30)의 성형위치로 회동하게 된다. 따라서, 각 힌지 코어(34)의 회동부(38)가 도 8에 나타낸 회동위치에 위치하게 된다. 그리고, 도 9에 나타낸 바와 같이, 1쌍의 메인 코어(30)를 퇴피위치방향(도 9의 화살표 A방향)으로 더 이동시키면, 1쌍의 메인 코어(30)의 각 홈부(32)의 선단에 형성된 걸어맞춤부(50)가 각 힌지 코어(34)의 기부(36)에 형성된 볼록부(52)에 걸어 맞춰지게 된다. 그리고, 1쌍의 메인 코어(30)와 함께 각 힌지 코어(34)가 각각 도 9의 화살표 A방향으로 이동하게 됨으로서, 관체(12)로부터 내측 금형(24)을 무리없이 빼낼 수 있다.

(평가)

이어서, 본 제 1 실시형태에 관한 관체(12)와 비교형태에 관한 관체(102)를 '해석(解析)'을 이용하여 평가한 평가방법, 평가사양, 평가항목, 평가결과에 대해서 설명한다.

1. 평가방법

* '해석'에는 안시스 재팬 주식회사 제품의 ANSYS FLUENT를 이용하였다.

* 관체의 내부를 흐르는 유체의 유량을 50[L/min]으로 하였다.

* 관체의 내부를 흐르는 유체를 농도 30%의 냉각수(LLC: Long Life Coolant)로 하기 위해서, 유체(매체)의 밀도: 1.046[kg/㎥], 유체(매체)의 점도: 0.00191[Paㆍs]로 하였다.

2. 평가사양

(1) 본 실시형태로서 하기한 사양을 이용하였다.

* 관체(12)의 내경을 6[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 1[㎜]로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 1[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 6[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 2[㎜]로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 1[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 6[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 3[㎜]으로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 1[㎜] 또는 2[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 6[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 4[㎜]로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 1[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 16[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 5[㎜]로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 3[㎜] 또는 5[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 16[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 7[㎜]로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 3[㎜] 또는 5[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 16[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 9[㎜]로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 3[㎜], 5[㎜] 또는 7[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 16[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 11[㎜]로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 3[㎜], 5[㎜] 또는 7[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 16[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 13[㎜]으로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 3[㎜] 또는 5[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 16[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 15[㎜]로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 3[㎜]으로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 8[㎜]로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 7[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 10[㎜]으로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 7[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 12[㎜]로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 7[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 14[㎜]로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 7[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 16[㎜]으로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 7[㎜] 또는 10[㎜]으로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 18[㎜]로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 7[㎜]로 하였다.

* 관체(12)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 오목부(16)의 폭(H)을 20[㎜]으로 하고, 휨부(14A)의 휨(R)을 7[㎜]로 하였다.

(2) 비교형태로서 하기한 사양을 이용하였다.

* 관체(102)의 내경을 6[㎜]으로 하고, 휨부(104A)의 휨(R)을 0[㎜](핀각)으로 하였다.

* 관체(102)의 내경을 16[㎜]으로 하고, 휨부(104A)의 휨(R)을 0[㎜](핀각)으로 하였다.

* 관체(102)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 휨부(104A)의 휨(R)을 0[㎜](핀각)으로 하였다.

3. 평가항목

(1) 유체가 관체(12)에 유입될 때의 유입 압력(in[Pa])과, 유체가 관체(12)로부터 유출될 때의 유출 압력(out[Pa])을 도출하였다.

(2) 압력 손실(Pressure drop[kPa])로서 유입 압력과 유출 압력의 차이를 도출하였다.

(3) 동일한 내경에 있어서, 비교형태에 관한 관체(102)의 압력 손실에 대해서 실시형태에 관한 관체(12)의 압력 손실의 저하율(Pressure drop[%])을 도출하였다.

4. 평가결과

(1) 도 10a에 나타내는 표에는 관체(12)의 내경을 6[㎜]으로 하였을 때의 본 제 1 실시형태의 평가결과가 기재되어 있고, 도 10b에 나타내는 표에는 관체(102)의 내경을 6[㎜]으로 하였을 때의 비교형태의 평가결과가 기재되어 있다.

(2) 도 11a에 나타내는 표에는 관체(12)의 내경을 16[㎜]으로 하였을 때의 본 제 1 실시형태의 평가결과가 기재되어 있고, 도 11b에 나타내는 표에는 관체(102)의 내경을 16[㎜]으로 하였을 때의 비교형태의 평가결과가 기재되어 있다.

(2) 도 12a에 나타내는 표에는 관체(12)의 내경을 23[㎜]으로 하였을 때의 본 제 1 실시형태의 평가결과가 기재되어 있고, 도 12b에 나타내는 표에는 관체(102)의 내경을 23[㎜]으로 하였을 때의 비교형태의 평가결과가 기재되어 있다.

(결론)

이상의 평가결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 관체(12)의 압력 손실의 저하율은 모두 플러스의 수치이다. 즉, 관체(12)에 평가사양에서 설명한 휨(R) 및 폭(H)의 오목부(16)를 형성함으로써, 비교형태에 관한 관체(102)에 비해서, 굴곡부(14)를 흐르는 유체에 대한 압력 손실이 커지게 되는 것을 억제할 수 있다.

＜제 2 실시형태＞

이어서, 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 곡관 구조의 일례에 대해서 도 16∼도 21에 따라서 설명한다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 그 설명을 생략하고, 제 1 실시형태와 다른 부분을 주로 설명한다.

(곡관 구조)

도 16a, 도 16b, 도 17에 나타낸 바와 같이, 제 2 실시형태에 관한 곡관(60)의 관체(62)에 있어서의 굴곡부(64)의 굴곡방향 내측의 내주면(65)에 있어서의 휨부(64A)는 원호형상으로 되어 있다. 그리고, 휨부(64A)를 원호형상으로 함으로써, 굴곡부(64)의 굴곡방향 내측의 내주면(65)에는 축선(13)방향을 따라서 관체(12)의 유로의 단면적을 확대하는 단면적 확대부의 일례로서의 오목부(66)가 형성되어 있다. 이 오목부(66)는 축선직교방향(도 17의 지면 안길이 방향)에 있어서 대향하는 1쌍의 측면부(66B)와, 각각의 측면부(66B)의 하단을 연결하는 저면부(66A)로 구성되어 있다(도 18 참조). 이 측면부(66B)는 평면형상으로 되어 있고, 저면부(66A)는 곡면형상으로 되어 있다. 그리고, 도 17에 나타내는 반경 'R'을 휨부(64A)의 휨(R)이라 칭한다.

또한, 축선직교방향에서 보고 절단한 굴곡부(64)의 단면(도 17의 K-K선 단면)은 도 18에 나타낸 바와 같은 형상으로 되어 있으며, 오목부(66)가 형성됨으로써, 유로가 축선(13)을 중심으로 하는 타원형상에 대해서 확대되어 있다.

구체적으로는, 오목부(66)는 상기한 1쌍의 측면부(66B)와 저면부(66A)로 구성되어 있다. 그리고, 도 18에 나타낸 단면에서는, 측면부(66B)는 직선으로 되어 있고, 저면부(66A)는 관체(62)의 외주 측으로 볼록하게 되는 만곡형상으로 되어 있다. 환언하면, 굴곡부(64)의 유로를 축선(13)방향에서 보면, 측면부(66B)는 직선으로 되어 있고, 저면부(66A)는 관체(62)의 외주 측으로 볼록하게 되는 만곡형상으로 되어 있다. 그리고, 도 18에 나타내는 치수 'H'를 오목부(66)의 폭(H)이라 칭한다.

(평가)

이어서, 본 제 2 실시형태에 관한 관체(62)와 비교형태에 관한 관체(102)를 '해석'을 이용하여 평가한 평가사양, 평가결과에 대해서 설명한다.

1. 평가사양

(1) 본 실시형태로서 하기한 사양을 이용하였다.

* 관체(62)의 내경을 6[㎜]으로 하고, 오목부(66)의 폭(H)을 1[㎜]로 하고, 휨부(64A)의 휨(R)을 2[㎜] 또는 3[㎜]으로 하였다.

* 관체(62)의 내경을 6[㎜]으로 하고, 오목부(66)의 폭(H)을 2[㎜]로 하고, 휨부(64A)의 휨(R)을 2[㎜]로 하였다.

* 관체(62)의 내경을 16[㎜]으로 하고, 오목부(66)의 폭(H)을 5[㎜]로 하고, 휨부(64A)의 휨(R)을 7[㎜], 9[㎜] 또는 11[㎜]로 하였다.

* 관체(62)의 내경을 16[㎜]으로 하고, 오목부(66)의 폭(H)을 7[㎜]로 하고, 휨부(64A)의 휨(R)을 7[㎜] 또는 9[㎜]로 하였다.

* 관체(62)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 오목부(66)의 폭(H)을 6[㎜]으로 하고, 휨부(64A)의 휨(R)을 7[㎜], 10[㎜], 13[㎜] 또는 16[㎜]으로 하였다.

* 관체(62)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 오목부(66)의 폭(H)을 8[㎜]로 하고, 휨부(64A)의 휨(R)을 10[㎜] 또는 13[㎜]으로 하였다.

* 관체(62)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 오목부(66)의 폭(H)을 10[㎜]으로 하고, 휨부(64A)의 휨(R)을 10[㎜] 또는 13[㎜]으로 하였다.

* 관체(62)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 오목부(66)의 폭(H)을 12[㎜]로 하고, 휨부(64A)의 휨(R)을 10[㎜] 또는 13[㎜]으로 하였다.

* 관체(62)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 오목부(66)의 폭(H)을 14[㎜]로 하고, 휨부(64A)의 휨(R)을 10[㎜]으로 하였다.

(2) 비교형태로서 하기한 사양을 이용하였다(제 1 실시형태와 같다).

* 관체(102)의 내경을 6[㎜]으로 하고, 휨부(104A)의 휨(R)을 0[㎜](핀각)으로 하였다.

* 관체(102)의 내경을 16[㎜]으로 하고, 휨부(104A)의 휨(R)을 0[㎜](핀각)으로 하였다.

* 관체(102)의 내경을 23[㎜]으로 하고, 휨부(104A)의 휨(R)을 0[㎜](핀각)으로 하였다.

2. 평가결과

(1) 도 19a에 나타내는 표에는 관체(12)의 내경을 6[㎜]으로 하였을 때의 본 제 2 실시형태의 평가결과가 기재되어 있고, 도 19b에 나타내는 표에는 관체(102)의 내경을 6[㎜]으로 하였을 때의 비교형태의 평가결과가 기재되어 있다.

(2) 도 20a에 나타내는 표에는 관체(12)의 내경을 16[㎜]으로 하였을 때의 본 제 2 실시형태의 평가결과가 기재되어 있고, 도 20b에 나타내는 표에는 관체(102)의 내경을 16[㎜]으로 하였을 때의 비교형태의 평가결과가 기재되어 있다.

(2) 도 21a에 나타내는 표에는 관체(12)의 내경을 23[㎜]으로 하였을 때의 본 제 2 실시형태의 평가결과가 기재되어 있고, 도 20b에 나타내는 표에는 관체(102)의 내경을 23[㎜]으로 하였을 때의 비교형태의 평가결과가 기재되어 있다.

(결론)

이상의 평가결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 관체(62)의 압력 손실의 저하율은 모두 플러스의 수치이다. 즉, 관체(62)에 평가사양에서 설명한 휨(R) 및 폭(H)의 오목부(66)를 형성함으로써, 비교형태에 관한 관체(102)에 비해서, 굴곡부(64)를 흐르는 유체에 대한 압력 손실이 커지게 되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명을 특정한 실시형태에 대해서 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 다른 실시형태가 가능한 것은 당업자에게 있어서 분명하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서 설명한 금형 구성은 일례이며, 인서트 금형 등을 이용하여 관체를 성형하여도 좋다.

12 - 관체 13 - 축선
14 - 굴곡부 14A - 휨부
15 - 내주면 16 - 오목부(단면적 확대부의 일례)
16A - 저면부 16B - 측면부
62 - 관체 64 - 굴곡부
64A - 휨부 65 - 내주면
66 - 오목부(단면적 확대부의 일례)
66A - 저면부 66B - 측면부
102 - 관체 104 - 굴곡부
104A - 휨부 105 - 내주면

Claims (2)

1. 굴곡부를 가지는 관체와; 상기 굴곡부의 굴곡방향 내측의 내주면에 있어서의 휨부를 원호형상으로 함으로써 형성되며, 상기 관체의 유로의 단면적을 확대하는 단면적 확대부;를 가지며,
   상기 단면적 확대부는 상기 관체의 축선에 대해서 직교하는 직교방향에 있어서 대향하는 1쌍의 측면부와 상기 측면부의 하단을 연결시키는 저면부를 포함하며, 상기 축선방향에서 보면 상기 관체의 외주 측으로 볼록하게 되는 만곡형상으로 되고,
   상기 관체의 내경을 P[㎜]라 하고,
   상기 축선방향에서 보았을 때의 1쌍의 측면부의 이간 거리를 H[㎜]라 하고,
   상기 휨부의 반경을 R[㎜]이라 하였을 경우에, 하기 관계를 만족하는 곡관 구조.
   P=6이고 H=1인 경우에, R=1
   P=6이고 H=2인 경우에, R=1
   P=6이고 H=3인 경우에, R=1 이상 R=2 이하
   P=6이고 H=4인 경우에, R=1
   P=16이고 H=5인 경우에, R=3 이상 R=5 이하
   P=16이고 H=7인 경우에, R=3 이상 R=5 이하
   P=16이고 H=9인 경우에, R=3 이상 R=7 이하
   P=16이고 H=11인 경우에, R=3 이상 R=7 이하
   P=16이고 H=13인 경우에, R=3 이상 R=5 이하
   P=16이고 H=15인 경우에, R=3
   P=23이고 H=8인 경우에, R=7
   P=23이고 H=10인 경우에, R=7
   P=23이고 H=12인 경우에, R=7
   P=23이고 H=14인 경우에, R=7
   P=23이고 H=16인 경우에, R=7 이상 R=10 이하
   P=23이고 H=18인 경우에, R=7
   P=23이고 H=20인 경우에, R=7
   
2. 굴곡부를 가지는 관체와; 상기 굴곡부의 굴곡방향 내측의 내주면에 있어서의 휨부를 원호형상으로 함으로써 형성되며, 상기 관체의 유로의 단면적을 확대하는 단면적 확대부;를 가지며,
   상기 단면적 확대부는 상기 관체의 축선에 대해서 직교하는 직교방향에 있어서 대향하는 1쌍의 측면부와 상기 측면부의 하단을 연결시키는 저면부를 포함하며, 상기 축선방향에서 보면 상기 측면부는 직선이 되고, 상기 저면부는 상기 관체의 외주 측으로 볼록하게 되는 만곡형상으로 되고,
   상기 관체의 내경을 P[㎜]라 하고,
   상기 축선방향에서 보았을 때의 1쌍의 측면부의 이간 거리를 H[㎜]라 하고,
   상기 휨부의 반경을 R[㎜]이라 하였을 경우에, 하기 관계를 만족하는 곡관 구조.
   P=6이고 H=1인 경우에, R=2 이상 R=3 이하
   P=6이고 H=2인 경우에, R=2
   P=16이고 H=5인 경우에, R=7 이상 R=11 이하
   P=16이고 H=7인 경우에, R=7 이상 R=9 이하
   P=23이고 H=6인 경우에, R=7 이상 R=16 이하
   P=23이고 H=8인 경우에, R=10 이상 R=13 이하
   P=23이고 H=10인 경우에, R=10 이상 R=13 이하
   P=23이고 H=12인 경우에, R=10 이상 R=13 이하
   P=23이고 H=14인 경우에, R=10
   

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