KR20190135202A - 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널 - Google Patents

내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널 Download PDF

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KR20190135202A
KR20190135202A KR1020180060370A KR20180060370A KR20190135202A KR 20190135202 A KR20190135202 A KR 20190135202A KR 1020180060370 A KR1020180060370 A KR 1020180060370A KR 20180060370 A KR20180060370 A KR 20180060370A KR 20190135202 A KR20190135202 A KR 20190135202A
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Abstract

본 발명은 내부에 냉각유체가 유동하는 내부 파이프가 용접이나 접합없이 외부 하우징에 고정되도록 한 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널에 관한 것이다.
본 발명에 따른 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널은, 외부 하우징(11)과 상기 외부 하우징(11)의 내부에 구비되는 내부 파이프(12)를 구비한 냉각 채널에 있어서, 상기 내부 파이프(12)에는 상기 내부 파이프(12)의 반경방향으로 돌출되고, 상기 내부 파이프(12)의 길이방향을 따라 지지부(12a)가 형성되고, 상기 지지부(12a)는 상기 내부 파이프(12)에 연결되는 내측 단부로부터 상기 내부 파이프(12)로부터 최대로 이격되는 외측 단부로 갈수록 상기 내부 파이프(12)의 둘레방향의 폭이 넓어지도록 형성되며, 상기 지지부(12a)는 상기 내부 파이프(12)의 둘레방향을 따라 정해진 간격을 두고 형성되고, 상기 내부 파이프(12)가 상기 외부 하우징(11)에 상기 외부 하우징(11)의 길이방향을 따라 삽입되면, 상기 지지부(12a)의 외측 단부가 상기 외부 하우징(11)의 내측면과 외측면 사이에 위치하도록 끼워지는 것을 특징으로 한다.

Description

내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널{COOLING CHANNEL HAVING INNER PIPE WITHOUT MATERIAL JOINING}
본 발명은 내부에 냉각유체가 유동하는 내부 파이프가 용접이나 접합없이 외부 하우징에 고정되도록 한 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널에 관한 것이다.
내부에 고온의 피냉각체를 냉각시키기 위한 냉각유체가 유동하는 냉각채널은 냉각유체의 의해 고온의 피냉각체를 냉각시킨다.
도 1에는 이러한 냉각 채널의 일례가 도시되어 있다.
상기 냉각 채널의 외부는 외부 하우징(111)이 구비되고, 상기 외부 하우징(111)의 내부에 냉각 유체가 유동하는 내부 파이프(112)가 구비된다.
상기 외부 하우징(111)의 내부에서 상기 내부 파이프(112)가 지지되는 구조를 보면, 상기 내부 파이프(112)의 둘레에 상기 내부 파이프(112)의 길이방향을 따라 지지부(112a)가 돌출되게 형성되고, 상기 지지부(112a)의 단부가 상기 외부 하우징(111)의 내측면에 접하도록 구성된다.
이에 따라, 상기 내부 파이프(112)를 유동하는 냉각유체, 예컨대 냉각수가 유동하면서, 고온의 피냉각체를 냉각시킨다.
이때, 상기 냉각유체는 피냉각체로부터 열을 흡수한 상태이고, 피냉각체로부터 흡수한 열에 의한 냉각수의 공동현상(cavitation)을 막기 위해, 상기 냉각유체는 고압으로 공급된다. 또한, 피냉각체도 통상 고압으로 유지되므로, 상기 내부 파이프의 구조적인 강도 향상을 위해, 상기 내부 파이프(112)의 둘레에는 상기 내부 파이프(112)의 반경방향으로 지지부(112a)가 돌출되게 형성되고, 상기 지지부(112a)의 단부가 상기 외부 하우징(111)의 내측면에 접하도록 삽입된다. 상기 지지부(112a)는 상기 내부 파이프(112)의 둘레방향으로 간격을 두고 복수로 형성되고, 이러한 각 지지부(112a)가 각각 상기 내부 파이프(112)의 길이방향으로 따라 형성되어 있다.
한편, 상기 외부 하우징(111)과 상기 내부 파이프(112)는 서로 다른 재질로 형성된다. 예컨대, 외부 하우징(111)은 상기 냉각유체의 압력을 지지할 수 있는 재질로 이루어지고, 상기 내부 파이프(112)는 상기 피냉각체의 효율적인 냉각을 위해 열전달 효율이 좋은 재질로 이루어지는 바, 상기 외부 하우징(111)의 내부에서 상기 내부 파이프(112)를 고정시키기 위해서 용접과 같은 접합기술이 적용되어야 한다.
그러나, 상기 외부 하우징(111)과 상기 내부 파이프(112)는 이종 재질이기 때문에, 용접, 브레이징과 같은 접합기술이 적용되더라도, 실패가능성이 높고, 접합공정의 적용에 따라 제조원가가 향상되는 문제점이 있다.
또한, 상기 지지부(112a)의 단부가 상기 외부 하우징(111)과 충분히 접촉하지 않아, 상기 내부 파이프(112)로부터 상기 외부 하우징(111)으로 충분한 열전달이 이루어지지 않았다.
한편, 하기의 선행기술문헌에는 '스파이럴핀을 지닌 다중냉각관의 제조방법'에 관한 기술이 개시되어 있다.
KR 10-1120560 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 내부 파이프를 외부 하우징에 접합하는 공정이 없이도, 내부파이프가 외부 하우징에 견고히 체결되도록 하는 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은 다른 목적은 내부 파이프를 외부 하우징으로부터 분리가능하도록 한 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널은, 외부 하우징과 상기 외부 하우징의 내부에 구비되는 내부 파이프를 구비한 냉각 채널에 있어서, 상기 내부 파이프에는 상기 내부 파이프의 반경방향으로 돌출되고, 상기 내부 파이프의 길이방향을 따라 지지부가 형성되고, 상기 지지부는 상기 내부 파이프에 연결되는 내측 단부로부터 상기 내부 파이프로부터 최대로 이격되는 외측 단부로 갈수록 상기 내부 파이프의 둘레방향의 폭이 넓어지도록 형성되며, 상기 지지부는 상기 내부 파이프의 둘레방향을 따라 정해진 간격을 두고 형성되고, 상기 내부 파이프가 상기 외부 하우징에 상기 외부 하우징의 길이방향을 따라 삽입되면, 상기 지지부의 외측 단부가 상기 외부 하우징의 내측면과 외측면 사이에 위치하도록 끼워지는 것을 특징으로 한다.
상기 내부 파이프가 상기 외부 하우징에 삽입되면, 상기 지지부는 상기 외측 단부가 상기 외부 하우징의 내측면과 외측면 사이에 위치되는 것을 특징으로 한다.
상기 지지부는 상기 내측 단부로부터 상기 외측 단부로 갈수록 상기 지지부의 폭이 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 지지부는 외측 단부로부터 상기 내부 파이프의 둘레방향을 따라 돌출되게 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 돌출부는 상기 외측 단부로부터 상기 내부 파이프의 둘레방향을 따라 시계방향과 반시계방향으로 각각 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 돌출부는, 상기 외부 하우징의 내측면과 외측면 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널에 따르면, 내부 파이프와 외부 하우징 사이에 용접 또는 접합과 같은 공정이 없이도, 상기 내부 파이프를 외부 하우징에 견고히 체결할 수 있고, 상기 내부 파이프의 내부에 고압이 작동하더라도, 상기 외부 하우징에 의해 지지된다.
또한, 상기 내부 파이프가 상기 외부 하우징에 영구적으로 결합되는 것이 아니므로, 필요시 상기 내부 파이프를 축방향으로 이동시켜 상기 외부 하우징으로부터 분리시키고, 정비 또는 교체후 재장착할 수 있다.
도 1은 종래기수에 따른 냉각 채널을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널을 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널을 도시한 단면도.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널은, 외부 하우징(11)과 상기 외부 하우징(11)의 내부에 구비되는 내부 파이프(12)를 구비한 냉각 채널에서, 상기 내부 파이프(12)에는 상기 내부 파이프(12)의 반경방향으로 돌출되고, 상기 내부 파이프(12)의 길이방향을 따라 지지부(12a)가 형성되고, 상기 지지부(12a)는 상기 내부 파이프(12)에 연결되는 내측 단부로부터 상기 내부 파이프(12)로부터 최대로 이격되는 외측 단부로 갈수록 상기 내부 파이프(12)의 둘레방향의 폭이 넓어지도록 형성되며, 상기 지지부(12a)는 상기 내부 파이프(12)의 둘레방향을 따라 정해진 간격을 두고 형성되고, 상기 내부 파이프(12)가 상기 외부 하우징(11)에 상기 외부 하우징(11)의 길이방향을 따라 삽입되면, 상기 지지부(12a)의 외측 단부가 상기 외부 하우징(11)의 내측면과 외측면 사이에 위치하도록 끼워지도록 한다.
도 2에는 본 발명에 따른 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널의 일 실시예가 도시되어 있다.
외부 하우징(11)은 냉각 채널(10)의 외형을 형성한다. 상기 외부 하우징(11)은 단면이 원통형으로 형성된다. 상기 외부 하우징(11)은 상기 냉각 채널(10)의 구조체를 형성하고, 내부식성을 위해 스테인리스 스틸을 재질로 하는 것이 바람직하다.
내부 파이프(12)는 상기 외부 하우징(11)의 내부에 구비된다. 상기 내부 파이프(12)는 상기 내부 파이프(12)를 유동하는 냉각 유체의 열전달 성능을 높이기 위하여, 구리 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 내부 파이프(12)는 외표면에는 상기 내부 파이프(12)의 반경방향으로 돌출되면서 상기 내부 파이프(12)의 길이방향으로 따라 형성되는 지지부(12a)가 형성된다. 상기 지지부(12a)는 상기 내부 파이프(12)를 둘레를 따라 정해진 간격을 두고 상기 내부 파이프(12)의 둘레를 따라 반복되게 형성된다.
상기 내부 파이프(12)에 형성되는 지지부(12a)는 상기 외부 하우징(11)에 대하여 상기 내부 파이프(12)를 지지하는 역할, 상기 내부 파이프(12)와 외부 하우징(11) 사이에 흐르는 냉각 유체에 의한 내부 파이프(12)의 열전달 증가시키는 역할과 상기 외부 하우징(11)과 상기 내부 파이프(12) 사이에서 열전달하는 통로가 된다.
상기 내부 파이프(12)는 상기 외부 하우징(11)의 내부에 삽입되어 끼워진다.
이때, 상기 내부 파이프(12)가 상기 외부 하우징(11)에 삽입될 때, 용접이나 접합기술이 없이 상기 내부 파이프(12)가 상기 외부 하우징(11)에 끼워지도록 한다.
상기 외부 하우징(11)의 내측면에는 상기 지지부(12a)의 외측단부와 상기 외측 단부에 인접한 부위를 수용하는 삽입홈(도면 부호 미부여)을 형성하고, 각각의 삽입홈에 상기 지지부(12a)가 삽입되도록 상기 내부 파이프(12)를 상기 외부 하우징(11)의 길이방향을 따라 상기 외부 하우징(11)의 내부에 삽입한다.
특히, 상기 내부 파이프(12)의 지지부(12a)의 단면 형상을 살펴보면, 상기 내부 파이프(12)에 인접한 내측 단부의 폭보다 그 반대편인 외측 단부의 폭이 더 넓어지도록 형성된다.
예컨대, 도 2에서는 상기 지지부(12a)의 단면을 보면, 상기 내측 단부로부터 상기 외측 단부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 형성된다.
상기 지지부(12a)의 외측 단부는 상기 외부 하우징(11)의 내표면과 외표면 사이에 위치한다. 상기 외부 하우징(11)의 앞서 언급한 바와 같이, 상기 외부 하우징(11)의 내표면으로부터 정해진 깊이로 삽입홈이 형성되어 있기 때문에, 상기 지지부(12a)의 단부가 상기 삽입홈에 결합됨으로써, 상기 내부 파이프(12)가 상기 외부 하우징(11)에 결합된다.
특히, 상기 지지부(12a)는 외측단부로 갈수록 단면적이 커지도록 형성되어 있고, 상기 지지부(12a)가 상기 내부 파이프(12)의 둘레를 따라 형성되어 있기 때문에, 상기 내부 파이프(12)가 상기 외부 하우징(11)에 견고히 체결될 수 있다. 이러한 체결구조에 의해서, 상기 내부 파이프(12)내에서, 냉각 유체의 압력에 대하여 충분히 내압 성능을 발휘할 수 있다.
또한 냉각 유체가 유동시, 상기 지지부(12a)를 통하여 열전달이 가능해진다. 상기 지지부(12a)의 외측단부는 상기 외부 하우징(11)의 내측면과 외측면 사이에 위치하고 있기 때문에, 상기 지지부(12a)의 외측단부로부터 상기 외부 하우징(11)으로 신속하게 열전달이 가능하도록 한다. 특히, 상기 지지부(12a)는 상기 내부 파이프(11)와 동일한 재질로 형성되기 때문에, 상기 지지부(12a)의 외측단부로부터 상기 외부 하우징(11)으로의 열전달이 촉진된다.
한편, 상기와 같은 본 발명에 따른 냉각 채널(10)에 따르면, 상기 내부 파이프(12)를 상기 외부 하우징(11)에 체결할 때, 용접이나, 브레이징과 같은 접합기술을 하지 않고도, 상기 내부 파이프(12)를 상기 외부 하우징(11)의 길이방향으로 삽입하는 것만으로도 충분히 결합할 수 있다.
특히, 상기 외부 하우징(11)과 상기 내부 파이프(12)가 이종(異種)재질인 상태에서 접합은 기술적으로도 어렵고, 실패할 확률도 높으므로, 상기와 같이, 지지부(12a)의 단면적이 외측단부로 갈수록 넓어지도록 형성한 상태에서, 상기 외부 하우징(11)에 상기 내부 파이프(12)를 삽입하여 체결함으로써, 간단히 냉각 채널(10)을 제조할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 외부 하우징(11)과 상기 내부 파이프(12)가 영구 접합된 상태가 아니므로, 필요시 상기 내부 파이프(12)를 상기 외부 하우징(11)으로부터 분리할 수 있고, 분리한 상태에서, 상기 내부 파이프(12)를 정비하거나 교체하여 다시 체결시킬 수 있다.
도 3에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널이 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 냉각 채널(20)도 기본적으로는 앞서 설명한 바와 같은 구성을 갖는다.
즉, 상기 냉각 채널(20)은 외부 하우징(21)과 상기 외부 하우징(21)의 내부에 내부 파이프(22)가 끼워져 결합된다.
상기 외부 하우징(21)의 내측면에는 삽입공이 상기 외부 하우징(21)의 길이방향을 따라 형성되고, 상기 내부 파이프(22)의 외표면에는 지지부(22a)가 형성된다. 상기 지지부(22a)는 상기 내부 파이프(22)에 인접한 내측 단부의 폭보다 그 반대편이 외측 단부의 폭이 넓게 형성되면서, 상기 내부 파이프(22)의 길이방향을 따라 형성된다. 이러한 지지부(22a)는 상기 내부 파이프(22)의 둘레방향을 따라 복수로 형성된다.
다만, 본 실시예에서는 상기 지지부(22a)의 외측 단부로부터 상기 내부 파이프(22)의 둘레방향을 따라 돌출되는 돌출부(22b)가 형성되도록 한다.
상기 돌출부(22b)는 상기 내부 파이프(22)의 외측단부로부터 상기 내부 파이프(22)의 둘레방향, 바람직하게는 상기 내부 파이프(22)의 둘레방향을 따라 시계방향과 반시계 방향으로 각각 돌출되게 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 돌출부(22b)는 상기 외부 하우징(21)의 내측면과 외측면 사이에 위치하도록 형성되어 있다. 상기 돌출부(22b)가 상기 외부 하우징(21)의 내측면과 외측면 사이에 위치하면서, 상기 내부 파이프(22)의 둘레를 따라 양방향(시계방향과 반시계방향)으로 돌출되게 형성되기 때문에, 상기 내부 파이프(22)의 내부에 냉각수의 기화로 인한 공동현상(cavitation)을 방지하기 위해 높은 압력의 냉각수가 공급되더라도, 상기 지지부(22a)를 통하여 1차적으로 상기 외부 하우징(21)으로 압력이 전달되고, 특히 상기 돌출부(22b)가 상기 외부 하우징(21)의 내측면과 외측면 사이에 위치하고 있어서, 상기 내부 파이프(22)로부터 전달된 압력에 대하여 충분히 지지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 냉각 채널(20)은 상기 내부 파이프(22)에 형성된 지지부(22a)가 내측단부로부터 외측단부로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성되어 있어서, 상기 내부 파이프(22)의 유동 중인 냉각수의 방열에 유리할 뿐만 아니라, 상기 내부 파이프(22)의 압력이 높아지더라도, 이를 충분히 상기 외부 하우징(21)으로 전달하여, 내부 파이프(22)의 내압력이 높아지도록 한다.
또한, 상기 지지부(22a)의 외측 단부가 상기 외부 하우징(21)의 내측면과 외측면 사이에 위치하고 있고, 상기 지지부(22a)는 외측 단부로 갈수록 단면적이 넓어지도록 형성되어 있어서, 상기 지지부(22a)를 통하여 상기 내부 파이프(22) 내부의 열을 신속하게 상기 외부 하우징(21)으로 전달하여, 외부로 방열시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 내부 파이프(22)가 상기 외부 하우징(21)에 결합될 때, 용접, 브레이징 등과 같은 접합기술이 적용되지 않고, 상기 내부 파이프(22)를 상기 외부 하우징(21)에 길이방향을 따라 삽입하는 것만으로도 상기 내부 파이프(22)와 상기 외부 하우징(21)을 결합할 수 있기 때문에, 수리, 내부 검사 등을 위해서 상기 내부 파이프(22)를 상기 외부 하우징(21)으로부터 인출하여 서로 분리할 수 있다.
또한, 상기 내부 파이프(22)를 상기 외부 하우징(21)에 결합하는 과정에서 실패할 수 있는 이종(異種)재질을 접합이 필요 없기 때문에, 제조 공정이 간단해져 제조원가가 낮아진다.
10 : 냉각채널
11 : 외부 하우징
12 : 내부 파이프
12a : 지지부
20 : 냉각 채널
21 : 외부 하우징
22 : 내부 파이프
22a : 지지부
22b : 돌출부
110 : 냉각 채널
111 : 외부 하우징
112 : 내부 파이프
112a : 지지부

Claims (6)

  1. 외부 하우징과 상기 외부 하우징의 내부에 구비되는 내부 파이프를 구비한 냉각 채널에 있어서,
    상기 내부 파이프에는 상기 내부 파이프의 반경방향으로 돌출되고, 상기 내부 파이프의 길이방향을 따라 지지부가 형성되고,
    상기 지지부는 상기 내부 파이프에 연결되는 내측 단부로부터 상기 내부 파이프로부터 최대로 이격되는 외측 단부로 갈수록 상기 내부 파이프의 둘레방향의 폭이 넓어지도록 형성되며,
    상기 지지부는 상기 내부 파이프의 둘레방향을 따라 정해진 간격을 두고 형성되고,
    상기 내부 파이프가 상기 외부 하우징에 상기 외부 하우징의 길이방향을 따라 삽입되면, 상기 지지부의 외측 단부가 상기 외부 하우징의 내측면과 외측면 사이에 위치하도록 끼워지는 것을 특징으로 하는 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 파이프가 상기 외부 하우징에 삽입되면, 상기 지지부는 상기 외측 단부가 상기 외부 하우징의 내측면과 외측면 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 내측 단부로부터 상기 외측 단부로 갈수록 상기 지지부의 폭이 증가하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 외측 단부로부터 상기 내부 파이프의 둘레방향을 따라 돌출되게 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 외측 단부로부터 상기 내부 파이프의 둘레방향을 따라 시계방향과 반시계방향으로 각각 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 돌출부는, 상기 외부 하우징의 내측면과 외측면 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 내부 파이프가 접합없이 고정되는 냉각 채널.
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