JP2024504180A - 加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置 - Google Patents

Abstract

本発明は加圧液体によって被加工物を加圧するためのものであり、より具体的には、加圧液体を加圧または冷却して被加工物を冷却または加熱して等方圧成形することができる、加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置に関するものである。本発明の実施例による加圧液循環ファンによる加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置は、加圧液体の圧力によって被加工物を加圧成形する圧力容器、前記圧力容器の内部に設けられ、前記加圧液体と熱交換して前記加圧液体を加熱するかまたは冷却させる熱交換器、及び前記熱交換器を加熱するかまたは冷却させるための熱媒体を選択的に加熱するかまたは冷却させて前記熱交換器に供給する加熱冷却供給部を含む等方圧プレス装置であって、前記圧力容器の内部に位置し、前記圧力容器の内部で前記加圧液体を循環させる加圧液循環ファンと、前記加圧液循環ファンを回転させる循環ファンモーターと、前記圧力容器に区画され、前記循環ファンモーターを収容するモーター収容部と、前記圧力容器と前記モーター収容部との間の圧力差によって前記加圧液体が前記モーター収容部に漏洩することを遮断するために、前記圧力容器の内部圧力に対応して前記モーター収容部の内部圧力を増減させる均圧調整部とを含む。【選択図】 図１

Description

本発明は加圧液体によって被加工物を加圧するためのものに関するものであり、より具体的には、加圧液体を加圧または冷却させて被加工物を冷却または加熱しながら等方圧成形することができる、加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置に関するものである。

一般的に、等方圧プレス装置は圧力容器の内部に高圧で流体を供給して流体の圧力で被加工物を成形する。

等方圧プレス装置は、加熱した状態で加工するＷＩＰ（Ｗａｒｍ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓ）またはＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓ）と、冷却した状態で加工するＣＩＰ（Ｃｏｌｄ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓ）とに区分される。ここで、ＨＩＰはガス状の流体を使用し、ＷＩＰ及びＣＩＰは液体を使用する。特に、ＨＩＰはガス状の流体を３００℃から２５００℃までの高温に加熱する製品に使用されるものであり、２５０℃以下の液体で加圧するＷＩＰ、及び常温の液体で加圧するＣＩＰとは使用先が区分される。

前述したＷＩＰは、通常加熱または冷却するのに長い時間がかかるだけでなく、被加工物を圧縮加工した後、搬出するときには、高温にした状態で搬出しなければならないので、高温状態で変形がある製品には冷却の後に搬出しなければならなく、このような作業状況では被加工物が圧縮された後に原状に復帰するスプリングバック現象が発生して圧縮加工の意味が減少する。

これを解決するために、本出願人は、韓国登録特許第１０－１７０８４９０号公報（以下、「従来技術１」という）、及び韓国登録特許第１０－２１３８３５４号公報（以下、「従来技術２」という）を開発したことがある。

従来技術１は、選択供給部によって熱交換器を冷却または加熱して冷間等方圧と熱間等方圧を選択的に実行するように構成され、先行技術２は、トレイによって流体を循環させるように構成され、加圧流体の温度を迅速に変化させて被加工物を迅速に均一な品質に加工することができた。

これに関連して、韓国登録特許第１０－１３１１５６３号公報（以下、「従来技術３」という）は、強制循環手段によって媒体ガスの循環量を調整することができた。

しかし、従来技術１及び従来技術２は加圧媒体を別に循環させる構成がないので、加圧媒体の加熱及び冷却に長時間がかかり、従来技術３は強制循環手段によって加圧媒体を強制的に循環させることはできるが、加圧媒体がファンを駆動するモーターに流入してモーターの損傷が発生し、圧力差によってモーターが損傷される問題点があった。

大韓民国登録特許第１０－１７０８４９０号公報 大韓民国登録特許第１０－２１３８３５４号公報 大韓民国登録特許第１０－１３１１５６３号公報

本発明は前述した問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ヒーター及び冷却器を有する加熱冷却供給部で熱媒体を加熱または冷却して熱交換器に供給することで、加圧流体を加熱または冷却させて冷間等方圧及び熱間等方圧加工を実行することができるので、スプリングバック現象または高温状態での変形が発生する被加工物を迅速に冷却させて搬出することができる、加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置を提供することを目的とする。

また、循環ファンモーターをモーター収容部に収容した状態で均圧調整部によって、圧力容器の変化する圧力に対応してモーター収容部の圧力を均等に調整することで、圧力差によって加圧液体がモーター収容部に浸透することによる循環ファンモーターの損傷を防止することができる、加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置を提供することを目的とする。

また、加圧液循環ファンが回転するとともにトレイによって加圧液体の循環流を形成して加圧液体を迅速に加熱及び冷却させるとともに均一な温度を長時間維持して被加工物の成形不良を防止し、迅速に加工作業することができる、加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置を提供することを目的とする。

前述した課題を達成するための本発明の実施例による加圧液循環ファンによる加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置は、加圧液体の圧力によって被加工物を加圧成形する圧力容器、前記圧力容器の内部に設けられ、前記加圧液体と熱交換して前記加圧液体を加熱するかまたは冷却させる熱交換器、及び前記熱交換器を加熱するかまたは冷却させるための熱媒体を選択的に加熱するかまたは冷却させて前記熱交換器に供給する加熱冷却供給部を含む等方圧プレス装置であって、前記圧力容器の内部に位置し、前記圧力容器の内部で前記加圧液体を循環させる加圧液循環ファンと、前記加圧液循環ファンを回転させる循環ファンモーターと、前記圧力容器に区画され、前記循環ファンモーターを収容するモーター収容部と、前記圧力容器と前記モーター収容部との間の圧力差によって前記加圧液体が前記モーター収容部に漏洩することを遮断するために、前記圧力容器の内部圧力に対応して前記モーター収容部の内部圧力を増減させる均圧調整部とを含む。

前記均圧調整部は、前記圧力容器と前記モーター収容部との間に位置し、前記圧力容器の圧力の増減によって前記モーター収容部の容積を拡張または縮小させて前記モーター収容部の圧力を調節するベローズ部材を含むことができる。

前記ベローズ部材は、金属から形成された複数のリング形板が積層された状態で、互いに隣接した内周と外周が交互に接合されることによって形成されることができる。

前記均圧調整部の作動によって前記モーター収容部の内部圧力が容易に変更されるように前記モーター収容部に充填される絶縁液体を含むことができる。

前記熱交換器は、前記熱媒体が通過する媒体流路と前記加圧液体が通過する循環流路とが互いに連結されないように前記媒体流路及び前記循環流路が形成された複数の熱伝導性プレートが積層されて構成されることができる。

前記熱交換器は、前記加圧液循環ファンによって前記循環流路から加圧液体が供給されるかまたは前記循環流路に加圧液体を供給するように前記交換器の中央に形成され、前記加圧液循環ファンが位置し、前記循環流路の一端と連通する中央供給部と、前記循環流路を通過した前記加圧液体を前記被加工物が着座したトレイに供給するかまたは前記加圧液体を前記トレイを通して前記循環流路に供給するように前記トレイと前記循環流路の他端とが連通するようにする着座供給部とを含むことができる。

前記被加工物を前記圧力容器に搬入するかまたは前記圧力容器から搬出するために前記被加工物が着座するトレイを含み、前記トレイは、前記加圧液体が前記被加工物の周囲に循環する気流を形成するように上部及び下部にそれぞれ形成され、前記加圧液体が前記トレイの内部に流出入する流出入口と、前記流出入口の周囲を取り囲み、前記圧力容器を前記被加工物を収容する着座空間と前記着座空間と前記圧力容器との間の空間とに区画するトレイ壁とを含むことができる。

本発明によれば、加熱冷却供給部によって熱交換器を加熱または冷却させることができるので、温度の急変化が可能なＷＩＰを提供することができ、高温高圧の加圧液体の下で圧力を維持した状態で迅速に冷却させることにより、加工作業の時間を縮めることができ、特に気孔がなく、プリングバック現象を抑制した高品質の製品を生産することができる。

また、加圧液循環ファンによって加圧液体を循環させ、トレイによって加圧液体が循環する循環流を形成することにより、加圧液体の均一な温度を長時間維持することができるだけでなく、加圧液体の迅速な温度変化が可能であるので、迅速な加工作業を実行することができるだけでなく、被加工物の不良発生を最小化することができる。

また、循環ファンモーターが圧力容器とは区画されるモーター収容部に設けられ、モーター収容部には均圧調整部が設けられることで、圧力容器の圧力に応じてモーター収容部の圧力を調節するので、軸シールの損傷を防止し、モーター収容部の加圧流体の流入による循環ファンモーターの損傷を防止することができる。

本発明の実施例による加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置を概略的に示す側断面図である。 本発明の実施例による加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置を構成する熱交換器を概略的に示す側断面図である。 本発明の実施例による加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置を構成するモーター収容部の作動状態を概略的に示す側断面図である。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

図１に示すように、本発明の実施例による加圧液循環ファン１５０によって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置１００は、圧力容器１１０を含むことができる。

この圧力容器１１０は加圧液体で充填されることで、加圧液体によって内部に収容された被加工物を被加工物の周囲で均一に加圧する方式で被加工物を加工することができる。

実施例で、加工とは、被加工物に圧力をかけて形状を変形させるか、パウダーを任意の形状に圧縮して形成するか、被加工物の組職が緻密になるように加圧するか、加圧力によって組職を変化させるか、加圧によって拡散接合するなどの被加工物のすべての変形を意味する。

圧力容器１１０は、上部及び下部のいずれか一方が開放するかまたは上部及び下部の両方が開放した円筒状に形成されることができ、圧力容器１１０には、開放した上部または下部、または上部及び下部の両方を開閉する蓋１１５が設けられることができる。

圧力容器１１０に設けられる蓋１１５は蓋開閉機構によって開閉するように設けられることができ、蓋１１５は、圧力容器１１０の内部に一部が挿入されて圧力容器１１０の開放部分を密閉し、圧力容器１１０の内径に対応する外径を有する挿入部を含むことができる。

蓋と圧力容器１１０との間には高圧シール１１１が設けられることで、圧力容器１１０の内部に充填される加圧液体が外部に漏洩することを遮断することができる。高圧シール１１１は、圧力容器１１０の内部圧力によって弾性変形して気密に密封するか、または傾斜面に圧力が作用する場合、傾斜面に沿ってガイドされながら気密性を向上させることができる多様な形態の公知の高圧シール１１１が適用可能である。

圧力容器１１０には、加圧液体を圧力容器１１０の内部に充填するかまたはこれから放出するための充填口及び放出口が形成されることができ、充填口及び放出口は蓋１１５に形成されることができ、圧力容器１１０の下部に蓋１１５が設けられて下部を開放するように構成された場合、別に放出口を形成しなくてもよい。

圧力容器１１０の充填口には加圧液供給手段１２０が連結されることで、加圧液供給手段１２０によって加圧液体を圧力容器１１０の内部に高圧で供給することができる。

ここで、加圧液供給手段１２０は、加圧液体を高圧で供給することができるように、ポンプまたはピストンによって具現されることもできる。

一方、圧力容器１１０は、高圧に耐えるために、圧力容器１１０の周囲にメタルワイヤを巻き取って圧力容器１１０の剛性を補強することができ、メタルワイヤはピアノ線によって具現されることもできる。

ここで、圧力容器１１０がメタルワイヤによって補強された場合、６０００ｂａｒ以上の超高圧に耐えることができるので、被加工物を超高圧で加工することができる。

圧力容器１１０の内部には、圧力容器１１０の内部の熱が外部に放出されるか、または外部と熱交換して温度の変化が発生することを防止するために、断熱材１１３が設けられることができる。

断熱材１１３は圧力容器１１０の内部だけでなく、圧力容器１１０の蓋１１５にも設けられることにより、圧力容器１１０の全体内部空間を断熱することができる。

ここで、断熱材１１３は、圧力容器１１０の温度を保温するよりは、圧力容器１１０の内部で加熱または冷却される加圧液体の温度を保温して被加工物の加熱性及び冷却性を向上させるための目的で使用される。

圧力容器１１０に充填されて被加工物を加圧する加圧液体は水またはオイルであり得る。

ここで、気体によって被加工物を加圧する場合、気体は液体に比べて圧縮率が高いので、被加工物を圧縮するための時間が長くかかるだけでなく、液体に比べて多くの容積を占めるので、保管が難しく、漏洩する場合、回収が難しいだけでなく取扱が容易でないという問題がある。

したがって、実施例では、圧力容器１１０に加圧液体を充填して被加工物を加圧するので、気体よりは保管が容易であり、漏洩の際に回収が容易であるだけでなく、取扱が容易である。

図１に示すように、本発明の実施例による加圧液循環ファン１５０によって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置１００は、トレイ１７０を含むことができる。

このトレイ１７０は被加工物を収容して圧力容器１１０の内部に搬入するか、または圧力容器１１０から搬出することができる。

トレイ１７０には複数の棚１７５が設けられることで、それぞれの棚１７５に被加工物を着座させて圧力容器１１０に搬入するかまたは圧力容器１１０から搬出することができる。

トレイ１７０は被加工物を圧力容器１１０に搬入するかまたは搬出することができるだけでなく、圧力容器１１０の内部に加圧液体の循環流を形成することができる。

トレイ１７０は、被加工物が位置する内部空間と前記内部空間と圧力容器１１０との間の空間とに区画するトレイ壁１７１を含むことができ、トレイ壁１７１は円筒状に形成されることができる。

トレイ壁１７１には、トレイ１７０の内部に被加工物を搬入するかまたは搬出することができるようにトレイ壁１７１を開閉する開閉ドアが設けられることができる。

トレイ１７０は、内部空間を加圧液体が通過するように上部及び下部に流体が流入及び流出する流出入口１７３が形成されることができ、流出入口１７３はトレイ１７０の上部及び下部に貫通された形態に形成されるか、または流出入口１７３はトレイ１７０の上部及び下部を完全に開放する形態に形成されることができる。

棚１７５には、加圧液体が内部空間を通過することができるように、複数の棚１７５が貫設されることができる。

実施例で、トレイ１７０は、トレイ１７０の上部の流出入口１７３を通して加圧液体がトレイ１７０の内部に流入し、トレイ１７０の下部の流出入口１７３を通してトレイ１７０の外部に排出され、排出された加圧液体は加圧液循環ファン１５０によってトレイ壁１７１の外部で上昇して再びトレイ１７０の上部に移動し、トレイ１７０の上部に位置する流出入口１７３を通してトレイ１７０の内部に流入する方式で循環するように構成される。

しかし、加圧液体は、トレイ１７０の下部に形成された流出入口１７３を通してトレイ１７０の内部に流入し、トレイ１７０の上部に形成された流出入口１７３を通して排出され、トレイ壁１７１の外部で下降し、再びトレイ１７０の下部に形成された流出入口１７３を通して流入する方式で、実施例とは反対に循環することもできる。

トレイ１７０は圧力容器１１０を密閉する蓋１１５に取り付けられることにより、蓋１１５を開放するとき、圧力容器１１０からトレイ１７０が一緒に搬出されることができ、圧力容器１１０を蓋１１５で密閉するとき、圧力容器１１０の内部にトレイ１７０が一緒に搬入されることができる。

図１及び図２に示すように、本発明の実施例による加圧液循環ファン１５０によって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置１００は、熱交換器１３０を含むことができる。

熱交換器１３０は圧力容器１１０の内部に設けられ、圧力容器１１０の内部に充填される加圧液体と熱交換することにより、加圧液体を加熱するかまたは冷却させることができる。

熱交換器１３０は循環する熱媒体と熱交換することによって加熱または冷却されることができる。

熱交換器１３０には、熱媒体が通過しながら熱交換するための媒体流路１３５ｂが形成されることができ、加圧液体が通過しながら熱交換するための循環流路１３５ａが形成されることができる。

媒体流路１３５ｂ及び循環流路１３５ａは、熱媒体と加圧液体との混合を防止するために、互いに連結されないように熱交換器１３０に形成されることができる。

熱交換器１３０は複数の熱伝導性プレート１３５を積層する方式で構成されることができ、複数の熱伝導性プレート１３５は拡散接合によって接合されることができる。

例えば、熱交換器１３０は、複数の熱伝導性プレート１３５のそれぞれに循環流路１３５ａを形成するための循環流路溝及び媒体流路１３５ｂを形成するための媒体流路溝を形成した後、複数の熱伝導性プレート１３５を互いに重ねた状態で合着する方式で製作されることができる。

ここで、熱伝導性プレート１３５に形成される循環流路１３５ａと媒体流路１３５ｂとは互いに連結されないので、加圧液体と熱媒体とが互いに混合されず、独立的に移動することができる。

そして、複数の熱伝導性プレート１３５は、外力によって加圧して接合する拡散接合によって接合されることができる。

熱交換器１３０は、中央供給部１３１と着座供給部１３３とを含むことができる。

中央供給部１３１は熱交換器１３０の中央に形成されることができ、循環流路１３５ａの一端と連通することができる。

中央供給部１３１には加圧液体を吸入する吸入力が発生する加圧液循環ファン１５０の部分が位置し、加圧液循環ファン１５０の吸入力によって循環流路１３５ａを介して加熱または冷却された加圧液体が加圧液循環ファン１５０に供給されることができる。

着座供給部１３３にはトレイ１７０が着座することができ、着座供給部１３３は、被加工物と熱交換した加圧液体がトレイ１７０を通して熱交換器１３０に流入することができるように、着座供給部１３３にトレイ１７０が着座した状態でトレイ壁１７１の内周と循環流路１３５ａの他端とを連通することができる。

例えば、着座供給部１３３にトレイ１７０が着座すると、トレイ１７０の下端の周囲と着座供給部１３３とが密着することにより、加圧液循環ファン１５０の吸入力によって循環流路１３５ａの他端を通して循環流路１３５ａの一端に加圧液体が移動し、熱交換した後、加圧液循環ファン１５０によって吸入されてトレイ１７０の外部に排出されることができる。

図１に示すように、本発明の実施例による加圧液循環ファン１５０によって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置１００は、加熱冷却供給部１４０を含むことができる。

加熱冷却供給部１４０は、熱交換器１３０を加熱または冷却するように熱媒体を加熱または冷却させて熱交換器１３０に供給することができる。

加熱冷却供給部１４０は、熱媒体を加熱するためのヒーター１４１と熱媒体を冷却するための冷却器１４３とを含むことができる。

例えば、ヒーター１４１は、電気によって加熱されるヒーター１４１または熱電素子によって具現されることができる。

例えば、冷却器１４３は熱電素子を含み、熱電素子の冷却面を用いて熱媒体を冷却させることができる。

他の一例として、冷却器１４３は、冷凍サイクル、例えば、凝縮器、蒸発器、圧縮機、凝縮器、及び膨張器を含むことで、相変化物質が冷凍サイクルを経ながら蒸発器を冷却させ、熱媒体が蒸発器と熱交換しながら冷却されるように構成されることができる。

加熱冷却供給部１４０は媒体循環ポンプ１４５を含むことで、媒体循環ポンプ１４５によって熱媒体が熱交換器１３０、ヒーター１４１及び冷却器１４３を強制的に循環しながら加熱または冷却されることができる。

加熱冷却供給部１４０は、加圧液体を加熱または冷却させるために、ヒーター１４１及び冷却器１４３を選択的に作動することができる。

例えば、加熱冷却供給部１４０は、加圧液体を加熱する場合は、冷却器１４３の作動を停止させ、ヒーター１４１のみを作動し、加圧液体を冷却する場合は、ヒーター１４１の作動を停止させ、冷却器１４３のみを作動することができる。

ここで、加熱冷却供給部１４０は、ヒーター１４１と冷却器１４３とを直列に連結した状態でヒーター１４１及び冷却器１４３のいずれか一方のみを作動させて熱媒体を加熱または冷却させるか、またはヒーター１４１及び冷却器１４３を並列に連結した状態でヒーター１４１及び冷却器１４３のいずれか一方のみを熱媒体が通過するように制御する方式で熱媒体の加熱及び冷却を選択することができる。

図１に示すように、本発明の実施例による加圧液循環ファン１５０によって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置１００は、加圧液循環ファン１５０及び循環ファンモーター１５１を含むことができる。

加圧液循環ファン１５０は、複数のベインが放射状に配置されることにより、回転による遠心力によって吸入力及び吐出力を発生させることができ、加圧液循環ファン１５０は、中央に流体を吸入し、吸入された流体を周囲に吐き出す遠心ファンによって具現することができる。

ここで、加圧液循環ファン１５０は、遠心ファンの他に、液体を移送することができる多様な形態のインペラーによって具現されることもできる。

加圧液循環ファン１５０の吸入力が発生する中央部分は熱交換器１３０の中央供給部１３１に位置し、中央供給部１３１を通して加圧液体を吸入することができ、吸入された加圧液体は熱交換器１３０の外周に吐き出されることができる。

循環ファンモーター１５１は加圧液循環ファン１５０を回転させることができる。循環ファンモーター１５１は、電気によって回転する電気モーターによって具現されることができる。

循環ファンモーター１５１が圧力容器１１０の内部に位置する場合、圧力容器１１０に充填される加圧液体が循環ファンモーター１５１に流入して、循環ファンモーター１５１で短絡が発生するおそれがある。

よって、循環ファンモーター１５１は後述するモーター収容部１６０に収容されることができる。

図１及び図３に示すように、本発明の実施例による加圧液循環ファン１５０によって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置１００は、モーター収容部１６０、及び均圧調整部１６５を含むことができる。

モーター収容部１６０は圧力容器１１０の加圧液体が充填される空間とは別個の空間として区画されて形成されることができる。モーター収容部１６０は循環ファンモーター１５１を収容することができる。

モーター収容部１６０に収容された循環ファンモーター１５１は、モーター軸が圧力容器１１０を貫通し、圧力容器１１０の内部に位置する加圧液循環ファン１５０に結合されることができ、モーター軸が貫通する圧力容器１１０の部分には、加圧液体がモーター収容部１６０に流入することを遮断する軸シール１５３が設けられることができる。

モーター収容部１６０には絶縁液体が充填されることができる。絶縁液体は絶縁性を有することにより、循環ファンモーター１５１に供給される電気によって循環ファンモーター１５１で短絡が発生することを防止することができる。

循環ファンモーター１５１は、モーター収容部１６０に絶縁液体が充填された状態で絶縁液体に漬かるようにモーター収容部１６０に位置することができる。

絶縁液体は、圧力容器１１０に充填される加圧液体に対応するかまたはそれより低い圧縮率を有する液体であり得る。絶縁液体は非硬化性液体であり得る。

均圧調整部１６５は、圧力容器１１０の内部圧力とモーター収容部１６０の内部圧力とが同一であるかまたは内部圧力の差が最小化するように、圧力容器１１０の内部圧力に比例してモーター収容部１６０の圧力を増減させることができる。

均圧調整部１６５はモーター収容部１６０と圧力容器１１０とが連通する部分に設けられることができる。均圧調整部１６５は、圧力容器１１０とモーター収容部１６０との圧力差を減少させることによって圧力差による軸シール１５３の損傷を最小化して、加圧液体がモーター収容部１６０に流入することを遮断するので、循環ファンモーター１５１の損傷を最小化することができる。

均圧調整部１６５は、モーター収容部１６０の一部に圧力容器１１０と連通するように形成された圧力室１６６に設けられるか、またはモーター収容部１６０から離隔した部分に圧力室１６６が形成され、圧力室１６６とモーター収容部１６０とが連結流路を介して互いに連結される方式で設けられることができる。

均圧調整部１６５は、ベローズ部材１６７を含むことができる。

ベローズ部材１６７は、圧力容器１１０に充填される加圧液体によって容積が膨張または収縮してモーター収容部１６０の絶縁液体を加圧または加圧解除する方式でモーター収容部１６０の圧力を増減させることができる。

ベローズ部材１６７は、モーター収容部１６０が位置する方向に容積が膨張するかまたは膨張した状態で収縮するように圧力室１６６に設けられることができる。

ベローズ部材１６７は、一端は開放し、他端は密閉した形態を有することができ、圧力室１６６の開放した一端が圧力容器１１０の方向に位置し、密閉した他端がモーター収容部１６０の方向に位置することができる。

ベローズ部材１６７は、開放した部分に圧力容器１１０の加圧液体が流入することによって容積が膨張することができ、容積が膨張した状態で加圧液体が再び排出される場合、弾性力によって初期の形状に変形して容積が縮小することができる。

ベローズ部材１６７は、圧力容器１１０に充填される加圧液体の高圧に耐えることができるように、金属から形成されることができる。

ベローズ部材１６７は、内部に流体が流入することができるように、複数のリング形金属板が積層された状態で、互いに隣接した内周と外周とを交互に接合する方式で形成することができる。

例えば、ベローズ部材１６７は、複数のリング形板を積層した状態で、互いに隣接したリング形板の内周を接合し、その上側に位置するリング形板は内周同士接合されたリング形板の外周と接合し、外周が接合されたリング形板の上側に位置するリング形板は内周を接合する方式で製作されることができる。

ここで、ベローズ部材１６７の両端のうちのいずれか一端には密閉した板を接合することにより、ベローズ部材１６７の一端は開放し、他端は密閉した形態に製作することができる。

一方、ベローズ部材１６７は、圧力室１６６内で圧力容器１１０の圧力によって容積が膨張すると、圧力室１６６の空間を縮小させながら、圧力室１６６に充填された絶縁液体を加圧してモーター収容部１６０の圧力を増大させる。

一方、ベローズ部材１６７の容積が拡張した状態で圧力容器１１０の圧力が低下すると、圧力室１６６の圧力によって、ベローズ部材１６７に流入した加圧液体が再び圧力容器１１０に移動することによって容積が縮小することができる。

以上で説明した各構成の間の作用及び効果を説明する。

本発明の実施例による加圧液循環ファン１５０によって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置１００は、圧力容器１１０の内部に、加圧液体を加熱または冷却するための熱交換器１３０が設けられることができ、圧力容器１１０の内部には加圧液体の加熱または冷却による温度変化を最小化するために、断熱材１１３が設けられることができる。

圧力容器１１０の内部には加圧液体が高圧で供給されることにより、圧力容器１１０の内部に収容される被加工物を加圧液体の圧力によって加工することができ、圧力容器１１０には充填口及び放出口が形成されることにより、加圧液体を圧力容器１１０の内部に供給するか、または圧力容器１１０の内部から外部に放出することができる。

加圧液体は加圧液供給手段１２０によって高圧で圧力容器１１０の内部に供給されることができる。

熱交換器１３０には、加圧液体が通過しながら熱交換して加熱または冷却される循環流路１３５ａが形成され、また、熱交換器１３０には、循環流路１３５ａとは連結されず、熱媒体が通過する媒体流路１３５ｂが形成される。

熱交換器１３０には、加圧液体が通過しながら熱交換することができるように、循環流路１３５ａの一端と連結される中央供給部１３１が形成されることができる。

そして、熱交換器１３０には、トレイ１７０が着座する着座供給部１３３が形成されることができる。着座供給部１３３はトレイ１７０の内周と循環流路１３５ａの他端とを連通させることで、加圧液体がトレイ１７０を通過してから熱交換器１３０の循環流路１３５ａに進入するように構成されることができる。

熱交換器１３０は、高圧に耐えることができるように、複数の熱伝導性プレート１３５を重ねて拡散接合する方式で製作されることができる。

着座供給部１３３に着座するトレイ１７０には、被加工物が着座する複数の棚１７５が多段に設けられることができ、棚１７５には、加圧液体が透過することができるように、複数の透過孔が穿孔されることができる。

トレイ１７０には、加圧液体が上部から下部に通過しながら被加工物を加圧するとともに被加工物と熱交換して被加工物を加熱または冷却させるように加圧液体が流出入する流出入口１７３が形成されることができ、トレイ１７０はトレイ壁１７１によって取り囲まれることにより、圧力容器１１０を被加工物が位置する空間と加圧液体が通過する流路とに区画することができる。

トレイ１７０は蓋１１５に結合され、蓋１１５の開閉の際、圧力容器１１０に対してトレイ１７０が搬入または搬出されることができる。

熱交換器１３０には熱媒体を供給する加熱冷却供給部１４０が連結されることができ、加熱冷却供給部１４０はヒーター１４１及び冷却器１４３を含むことで、選択的に熱媒体をヒーター１４１で加熱するかまたは冷却器１４３で冷却した後、熱交換器１３０に供給することができる。

熱交換器１３０の中央供給部１３１には加圧液体を循環させるための加圧液循環ファン１５０が位置することができる。加圧液循環ファン１５０は循環ファンモーター１５１によって回転し、加圧液体を中央供給部１３１から吸入して加圧液循環ファン１５０の周囲に吐き出すことができる。

循環ファンモーター１５１は圧力容器１１０に区画されるモーター収容部１６０に設けられることができ、モーター収容部１６０には絶縁液体が充填され、絶縁液体に循環ファンモーター１５１が漬かった状態で位置する。

そして、モーター収容部１６０には、圧力容器１１０の圧力差によって循環ファンモーター１５１を気密に密封する軸シール１５３が破損されることを防止するために、均圧調整部１６５が設けられることができる。

均圧調整部１６５にはモーター収容部１６０と圧力容器１１０の内部空間とを連通する圧力室１６６が形成されることができ、圧力室１６６には、圧力容器１１０の圧力によって容積が縮小または拡張するベローズ部材１６７が設けられる。

ベローズ部材１６７は圧力室１６６からモーター収容部１６０が位置する方向に容積が縮小または拡張しながら、モーター収容部１６０に充填される絶縁液体を加圧及び加圧解除する方式で、圧力容器１１０の内部圧力に対応してモーター収容部１６０の内部圧力を増減させることができる。

ベローズ部材１６７は、腐食を最小化するとともに高圧に耐えることができるように、金属から形成されることができ、ベローズ部材１６７は、複数のリング形金属板を積層した状態で互いに隣接したリング形板同士外周と内周を交互に接合する方式で形成されることができる。

このように構成される本発明の実施例による加圧液循環ファン１５０によって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置１００は、圧力容器１１０の蓋１１５を開放した状態でトレイ１７０の棚１７５に被加工物を着座させる。

次いで、圧力容器１１０の蓋１１５を閉めると、圧力容器１１０の内部にトレイ１７０が搬入され、圧力容器１１０が蓋１１５によって密閉されると、加圧液供給手段１２０によって加圧液体を圧力容器１１０の内部に注入する。

加圧液体は、被加工物を加圧する設定の圧力を維持するように、圧力容器１１０の内部に注入され、設定の圧力で設定の時間の間に被加工物に圧力をかけて被加工物を加工する。

一方、被加工物を加工するとき、高温で加熱して加工するかまたは冷却させて加工するときには、加熱冷却供給部１４０によってヒーター１４１または冷却器１４３を選択して作動させる。

ヒーター１４１または冷却器１４３が作動すると、熱媒体がヒーター１４１によって加熱されるかまたは冷却器１４３によって冷却され、冷却または加熱された熱媒体は熱交換器１３０に供給される。

熱交換器１３０に供給される熱媒体は媒体流路１３５ｂを循環し、熱媒体によって加熱または冷却された熱交換器１３０の循環流路１３５ａを加圧液体が通過しながら熱交換して加圧液体を加熱または冷却する方式で被加工物を加熱するかまたは冷却させることで加工することができる。

一方、熱交換器１３０によって加熱または冷却される加圧液体は加圧液循環ファン１５０によって圧力容器１１０で循環して圧力容器１１０の温度を迅速に変更することができ、変更された温度を均一に維持することができる。

加圧液循環ファン１５０が回転すると、熱交換器１３０の中央供給部１３１で吸入力が発生することにより、熱交換器１３０の着座供給部１３３を通して加圧液体が熱交換器１３０の循環流路１３５ａの他端に吸入されながら熱交換器１３０と熱交換し、熱交換によって加熱または冷却された加圧液体は循環流路１３５ａの一端が位置する中央供給部１３１に供給される。

一方、循環流路１３５ａの他端に位置する着座供給部１３３では、加圧液体が吸入力によってトレイ壁１７１の上部に形成された流出入口１７３を通してトレイ１７０の内部に流入し、トレイ１７０の内部に流入した加圧液体は被加工物を加圧するとともに被加工物と接触して被加工物を加熱または冷却させる。

次いで、被加工物を冷却または加熱させた加圧液体はトレイ１７０の下部に形成された流出入口１７３を通して排出され、着座供給部１３３を通して循環流路１３５ａの他端に流入し、加圧液循環ファン１５０によって吐き出される流体はトレイ壁１７１の外部で上昇し、トレイ１７０の上部に形成された流出入口１７３を通してトレイ１７０の内部に流入する。

すなわち、加圧液循環ファン１５０によって熱交換器１３０を通過しながら加熱されるかまたは冷却された加圧液体はトレイ壁１７１と圧力容器１１０との間空間に吐き出され、圧力容器１１０の上部に移動し、トレイ１７０の上部に形成された流出入口１７３を通してトレイ１７０の内部に流入し、トレイ１７０の内部を通過しながら被加工物を加圧するとともに熱交換によって加熱するかまたは冷却させる。

被加工物を加熱するかまたは冷却させた加圧液体は熱交換器１３０の着座供給部１３３を通して中央供給部１３１に供給され、加圧液循環ファン１５０によって吸入された後、再び加圧液循環ファン１５０の周囲に吐き出され、トレイ壁１７１と圧力容器１１０との間に移動する方式で循環する。

実施例では、熱交換器１３０を経た加圧液体がトレイ壁１７１と圧力容器１１０との間に吐き出されて上昇し、再びトレイ１７０の内部を通して熱交換器１３０に循環する方式を説明した。

しかし、加圧液循環ファン１５０によって吐き出される流体が熱交換器１３０を経てトレイ１７０の内部に流入して被加工物と熱交換した後、トレイ１７０の上部の流出入口１７３に吐き出され、圧力容器１１０とトレイ壁１７１との間を通して下降し、再び加圧液循環ファン１５０によって熱交換器１３０を経てトレイ１７０の内部に流入する方式で循環するように構成されることもできる。

このように、加圧液循環ファン１５０によって加圧液体が循環すると、熱交換器１３０との迅速な熱交換によって加圧液体の迅速な冷却または加熱が可能であるので、加工作業を迅速に実施することができる。

例えば、被加工物が加熱された状態で搬出するときには、火傷事故を防止するかまたは被加工物の変形を最小化するために、被加工物を冷却させてから搬出しなければならないが、加圧液体を冷却させるのには長い時間がかかるので、冷却器１４３を作動させて熱交換器１３０を冷却させて加圧液体を冷却させることにより、被加工物の迅速な搬出が可能である。

また、熱交換器１３０が加熱冷却供給部１４０によって加熱または冷却されることができるので、焼入のように被加工物を加熱する途中急速に冷却させるか、または冷却して加工する途中急速に加熱して加工することもできる。

また、高温に加熱された被加工物を急速冷却させることができるので、高温に加熱された被加工物で発生するスプリングバック現象を抑制することができる。

一方、加圧液体によって圧力容器１１０の圧力が増加すると、均圧調整部１６５のベローズ部材１６７が膨張する。ベローズ部材１６７が膨張すると、圧力室１６６に流入した絶縁液体が加圧されるのに伴ってモーター収容部１６０の圧力も一緒に増加する。

一方、圧力容器１１０の圧力が低下すると、膨張したベローズ部材１６７が再び収縮し、ベローズ部材１６７が収縮すると、絶縁液体の加圧力が低下するのに伴ってモーター収容部１６０の圧力も一緒に低下する。

このように、均圧調整部１６５は圧力容器１１０とモーター収容部１６０の圧力を均等に調整するので、圧力差によるモーター軸を気密に密封する軸シール１５３の損傷によって加圧液体がモーター収容部１６０に流入することによる循環ファンモーター１５１の短絡事故を防止することができる。

したがって、本発明の実施例による加圧液循環ファン１５０によって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置１００は、加圧液循環ファン１５０によって加圧液体を循環させて加圧液体を迅速に加熱または冷却させることができるので、迅速な加工作業を実行することができるだけでなく、均一な温度を長時間維持しながら被加工物を加工することにより、加工不良の発生を最小化することができ、初期の形状に復帰するスプリングバック現象を抑制することができる。

また、圧力容器１１０の圧力に対応して均圧調整部１６５がモーター収容部１６０の圧力を増減させるので、圧力差による軸シール１５３の破損によって加圧流体がモーター収容部１６０に流入することによる循環ファンモーター１５１の損傷を防止することができる。

また、均圧調整部１６５の圧力を調整するベローズ部材１６７が金属から形成されるので、高圧の圧力変化にも損傷を最小化することができ、熱交換器１３０を複数の熱伝導性プレート１３５を重ねて製作するので、圧力容器１１０の圧力によって熱交換器１３０の損傷が発生することを防止することができる。

また、トレイ１７０によって加圧液体の循環流路１３５ａを形成するので、加圧液体の循環中に乱流の発生を最小化することができ、よって加圧流体を迅速に加熱または冷却させることができ、圧力容器１１０の内部全体にわたって均一な温度を維持することができる。

以上では本発明の実施例を説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、本発明の実施例から本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者によって容易に変更された均等物と認められる範囲のすべての変更及び修正を含む。

１００ 加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置
１１０ 圧力容器
１１１ 高圧シール
１１３ 断熱材
１１５ 蓋
１２０ 加圧液供給手段
１３０ 熱交換器
１３１ 中央供給部
１３３ 着座供給部
１３５ 熱伝導性プレート
１３５ａ 循環流路
１３５ｂ 媒体流路
１４０ 加熱冷却供給部
１４１ ヒーター
１４３ 冷却器
１４５ 循環ポンプ
１５０ 加圧液循環ファン
１５１ 循環ファンモーター
１５３ 軸シール
１６０ モーター収容部
１６５ 均圧調整部
１６６ 圧力室
１６７ ベローズ部材
１７０ トレイ
１７１ トレイ壁
１７３ 流出入口
１７５ 棚

Claims (7)

1. 加圧液体の圧力によって被加工物を加圧成形する圧力容器、前記圧力容器の内部に設けられ、前記加圧液体と熱交換して前記加圧液体を加熱するかまたは冷却させる熱交換器、及び前記熱交換器を加熱するかまたは冷却させるための熱媒体を選択的に加熱するかまたは冷却させて前記熱交換器に供給する加熱冷却供給部を含む等方圧プレス装置であって、
   前記圧力容器の内部に位置し、前記圧力容器の内部で前記加圧液体を循環させる加圧液循環ファンと、
   前記加圧液循環ファンを回転させる循環ファンモーターと、
   前記圧力容器に区画され、前記循環ファンモーターを収容するモーター収容部と、
   前記圧力容器と前記モーター収容部との間の圧力差によって前記加圧液体が前記モーター収容部に漏洩することを遮断するために、前記圧力容器の内部圧力に対応して前記モーター収容部の内部圧力を増減させる均圧調整部と、を含むことを特徴とする、加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置。
2. 前記均圧調整部は、前記圧力容器と前記モーター収容部との間に位置し、前記圧力容器の圧力の増減によって前記モーター収容部の容積を拡張または縮小させて前記モーター収容部の圧力を調節するベローズ部材を含むことを特徴とする、請求項１に記載の加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置。
3. 前記ベローズ部材は、金属から形成された複数のリング形板が積層された状態で、互いに隣接した内周と外周が交互に接合されることによって形成されたことを特徴とする、請求項２に記載の加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置。
4. 前記均圧調整部の作動によって前記モーター収容部の内部圧力が容易に変更されるように前記モーター収容部に充填される絶縁液体を含むことを特徴とする、請求項１に記載の加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置。
5. 前記熱交換器は、前記熱媒体が通過する媒体流路と前記加圧液体が通過する循環流路とが互いに連結されないように前記媒体流路及び前記循環流路が形成された複数の熱伝導性プレートが積層されて構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置。
6. 前記熱交換器は、
   前記加圧液循環ファンによって前記循環流路から加圧液体が供給されるかまたは前記循環流路に加圧液体を供給するように前記交換器の中央に形成され、前記加圧液循環ファンが位置し、前記循環流路の一端と連通する中央供給部と、
   前記循環流路を通過した前記加圧液体を前記被加工物が着座したトレイに供給するかまたは前記加圧液体を前記トレイを通して前記循環流路に供給するように前記トレイと前記循環流路の他端とが連通するようにする着座供給部と、を含むことを特徴とする、請求項５に記載の加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置。
7. 前記被加工物を前記圧力容器に搬入するかまたは前記圧力容器から搬出するために前記被加工物が着座するトレイを含み、
   前記トレイは、
   前記加圧液体が前記被加工物の周囲に循環する気流を形成するように上部及び下部にそれぞれ形成され、前記加圧液体が前記トレイの内部に流出入する流出入口と、
   前記流出入口の周囲を取り囲み、前記圧力容器を前記被加工物を収容する着座空間と前記着座空間と前記圧力容器との間の空間とに区画するトレイ壁と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の加圧液循環ファンによって迅速な加熱及び冷却が可能な等方圧プレス装置。
   

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