KR100801634B1

KR100801634B1 - 사출성형 팬의 냉각장치

Info

Publication number: KR100801634B1
Application number: KR1020060110066A
Authority: KR
Inventors: 송윤섭; 김금석
Original assignee: 송윤섭
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2008-02-11

Abstract

본 발명은 사출성형 팬의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각수가 채워지는 내부 공간이 형성된 하부플레이트와 상부플레이트에 사출성형 팬의 테두리 변형을 최소화하도록 그 형태를 지지하는 테두리끼움홈과 테두리지지홈을 각각 대응되게 형성하고 하부플레이트와 상부플레이트 사이에 사출성형된 팬을 안착시킴으로써, 테두리끼움홈과 테두리지지홈의 지지에 의해 사출성형 팬의 변형을 최소화하여 런아웃(Run-Out)값을 크게 줄여서 진동밸런스를 최소화하고 냉각시간을 현저히 단축시킨 사출성형 팬의 냉각장치에 관한 것이다.

팬, 런아웃값, 진동밸런스, 냉각장치

Description

사출성형 팬의 냉각장치{COOLING UNIT OF INJECTION MOLDING FAN}

도 1은 본 발명에 따른 사출성형 팬의 냉각장치의 분리 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 사출성형 팬의 냉각장치의 상부플레이트 저면 사시도,

도 3은 본 발명에 따라 팬 성형물이 끼워진 냉각장치의 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 사출성형 팬의 냉각장치 일 실시예를 나타내는 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 - 팬 110 - 블레이드

120 - 테두리 130 - 보스

200 - 하부플레이트 210 - 테두리끼움홈

220 - 에어홀 230, 330 - 유입공

240, 340 - 유출공 300 - 상부플레이트

310 - 테두리지지홈 320 - 보스수납홈

400 - 쿨링타워 500 - 에어 콤프레셔

600 - 고정테이블 610 - 공압실린더

620 - 이동가이드 630 - 유압지지봉

자동차를 비롯한 산업용 팬(fan)은 플라스틱 제품이 주를 이루는데, 이러한 플라스틱 사출성형 제품의 경우 성형후에 냉각과정을 겪으면서 제품에 변형이 발생되는 것이 일반적이다.

종래에 생산되던 사출성형 팬은 성형후 일정시간 대기 중에 방치하여 자연 냉각하는 것이 주로 이용되었는데, 팬의 크기가 증가할수록 냉각시의 형태변형이 크게 발생하여 팬을 평면에 놓았을 때 테두리의 높이 차이를 나타내는 런아웃(Run-Out)값이 1.5~2.0㎜에 이르고, 테두리를 0~360°까지 이르면서 발생되는 각 지점의 무게차이를 나타내는 밸런스값(BLance)값이 6~7g/㎝에 이르게 되었다. 이러한 자연냉각상태에서의 런아웃값은 통상적으로 최대1.5㎜, 평균1.3㎜에 이르게 되어 팬의 회전시 떨림과 진동을 쉽게 느끼게 되는 문제점이 있었다.

이와 같이, 종래의 사출성형 팬은 아무리 정교하게 성형이 이루어지더라도 냉각시의 변형으로 인해 팬의 런아웃값과 밸런스값이 매우 높아져 회전시 사람이 감지할 수 있는 정도의 떨림과 진동현상이 매우 빈번하게 발생되는 문제점이 있었으며, 이러한 팬의 회전에 의한 소음으로 작업능률을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 사출성형된 고온의 팬을 테두리의 형태 변형을 최소화 할 수 있는 하부플레이트와 상부플레이트 사이에 넣고 냉각시킴으로써, 냉각시 테두리에서의 변형을 최소화하여 런아웃값을 크게 줄여서 진동밸런스를 최소화 할 수 있는 사출성형 팬의 냉각장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사출성형 팬의 냉각장치는, 공기의 흐름을 유도하는 다수의 블레이드와, 상기 다수의 블레이드 외곽부 상호간을 연결하며 둘러싸는 테두리와, 상기 블레이드에 연결되어 동력을 전달하는 보스로 이루어진 사출성형 팬의 냉각장치에 있어서, 상기 테두리 형상을 따라 오목하게 파인 홈으로 형성되어 상기 사출성형 팬의 테두리 하부가 끼워져 냉각시 테두리 형태의 변형을 방지하는 테두리끼움홈이 형성된 하부플레이트; 및 상기 사출성형 팬이 놓인 하부플레이트에 상측으로부터 결합되며, 상기 테두리끼움홈에 대응되는 형상으로 오목하게 파인 홈으로 형성되고 상기 사출성형 팬의 테두리 상부를 잡아 지지하여 냉각시 형태변형을 최소화하는 테두리지지홈이 형성된 상부플레이트가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 상기 하부플레이트와 상부플레이트는 고온으로 사출성형된 팬과의 열교환을 위한 냉각수가 내부 공간에 채워진 케이스로 각각 구성되며, 상기 테두리지지홈 내측에 상기 보스가 형태의 변형 없이 수납되는 오목한 보스수납홈이 형성되는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은, 상기 사출성형된 팬의 블레이드를 냉각시키는 에어를 공급하는 다수의 에어홀이 상기 하부플레이트의 테두리끼움홈 내측에 형성된 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은, 상기 블레이드를 강제 냉각시키는 차가운 공기를 상기 에어홀을 통해 지속적으로 공급하는 에어 컴프레셔가 상기 하부플레이트의 케이스를 통해 에어홀에 연결된 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은, 상기 하부플레이트와 상부플레이트는 상기 케이스 일 측에 쿨링타워에서 공급되는 냉각수가 유입되는 유입공과, 냉각수의 유입압력에 의해 팬과의 열교환과정 중 더워진 냉각수가 다시 쿨링타워로 배출되는 유출공이 형성되어 냉각수가 순환되도록 구성된 것이다.

본 발명의 또 다른 특징은, 상기 하부플레이트는 고정테이블에 고정되고, 상기 하부플레이트에 사출성형된 팬이 놓인 후 상기 상부플레이트를 아래로 이동시키는 동력을 제공하는 공압실린더와, 상기 팬의 테두리 상부를 지지하기 위해 상기 공압실린더에서 발생된 동력으로 상부플레이트를 아래로 이동시키는 이동가이드와, 상기 상부플레이트를 일정 높이에서 지지하는 유압지지봉이 더 포함되어 구성된 것 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 사출성형 팬의 냉각장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 사출성형된 팬(100)의 하부가 끼워지고 케이스 내부 공간에 채워진 냉각수에 의해 팬을 급격히 냉각시키는 하부플레이트(200)와, 상기 하부플레이트 상측에 위치하여 사출성형된 팬의 테두리(120)를 잡아 형태변형을 방지하면서 냉각수에 의해 팬을 냉각시키는 상부플레이트(300)가 포함되어 구성된다.

이때, 상기 사출성형된 팬(100)은 공기의 흐름을 유도하는 날개인 다수의 블레이드(110)와, 상기 블레이드의 외측 일단에 접하며 다수의 블레이드를 연결하는 테두리(120)와, 상기 블레이드의 내측 일단에 연결되어 모터의 동력을 블레이드로 전달하며 회전시키는 중심축인 보스(130)로 사출성형된 통상의 산업용 팬으로 구성된다.

상기 하부플레이트(200)는 성형틀에서 사출성형된 팬(100)의 형태 변형을 최소화하면서 빠른 시간 내에 냉각하기 위해 냉각수가 채워지는 내부 공간이 구비된 케이스로 구성되며, 그 케이스 내부에 약 10~18℃ 정도의 냉각수가 일정량 채워진다. 또한 상기 하부플레이트(200)는 냉각시 팬의 변형을 저지할 수 있을 정도의 딱딱함과 냉각수를 통한 사출성형 팬과의 열교환이 용이하게 일어나도록 열전도율이 좋은 금속재질로 구성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 하부플레이트(200)는 사출성형된 직후 고온의 팬의 테두리(120) 저면이 끼워져 일시 고정될 수 있도록 상기 테두리 형상을 따라 아래로 약간 오목 하게 형성된 테두리끼움홈(210)이 포함되어 구성된다. 그에 따라 일정한 높이를 갖는 사출성형 팬의 테두리(120) 하부가 상기 테두리끼움홈(210)의 형상에 의해 형태 변형이 최소화되며 상기 케이스 내부에 채워진 냉각수와의 열교환을 통해 빨리 냉각된다.

또한, 상기 하부플레이트(200)의 테두리끼움홈(210) 내측에는 다수개의 에어홀(air hole)(220)이 형성되어 구성된다. 이러한 에어홀(220)을 통해 상기 케이스에 채워진 냉각수와의 열교환이 이루어지지 않는 블레이드(110)에 차가운 공기를 공급하여 빠른 냉각이 이루어지도록 구성된다.

이때, 상기 에어홀(220)은 하부플레이트(200)를 완전히 관통하여 대기중의 공기에 의해 자연 냉각이 이루어지도록 구성될 수 있음은 물론, 도 3에 도시된 바와 같이, 대기상태보다 냉각된 차가운 공기를 상기 블레이드(110)에 지속적으로 공급하는 에어 콤프레셔(500)가 상기 케이스를 통해 상기 에어홀(220)에 연결되어 구성될 수도 있다. 이와 같이 에어 콤프레셔(500)가 연결된 경우 공급되는 공기가 상기 블레이드(110)를 냉각시킨 후 외부로 배출될 수 있도록 일부 에어홀(220)은 하부플레이트(200)를 관통하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 테두리끼움홈(210)의 내측에 상기 사출성형 팬(100)을 수납할 수 있도록 오목하게 형성된 팬수납부가 더 포함되어 구성될 수도 있음은 물론이며, 이 경우 상기 사출성형 팬의 테두리에서의 냉각이 보다 신속하게 이루어지게 된다.

상기 상부플레이트(300)는 하부플레이트와 마찬가지로 냉각수가 채워지는 내부 공간이 구비된 케이스로 구성되고, 그 케이스 내부에 냉각수가 일정량 채워지 며, 상기 하부플레이트(200)에 사출성형 팬(100)이 놓인 후 상측에서 팬(100)을 가볍게 눌러 지지하도록 구성된다.

이때, 상기 상부플레이트(300)의 저면에는 도 2에 도시된 바와 같이, 냉각시 사출성형된 팬의 테두리(120) 상면의 형태가 변형되는 것을 방지하기 위해 상기 하부플레이트(200)에 놓인 팬의 테두리(120) 상부를 잡아서 지지하는 테두리지지홈(310)이 형성된다. 즉, 상기 하부플레이트(200)의 테두리끼움홈(210)에 하부가 일시 끼워진 대략 곡선형상의 테두리(120) 상부가 삽입되도록 테두리끼움홈(210)에 대응되는 형상으로 오목하게 형성된다.

또한, 블레이드(110)보다 두꺼운 두께를 갖는 보스(130)가 팬의 중앙부에 형성되는 통상적인 사출성형 팬의 형태를 고려하여 상기 상부플레이트(300)의 중앙부분에는 돌출된 보스(130)가 형태의 변형없이 수납되는 오목한 보스수납홈(320)이 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 보스수납홈(320)은 상기 팬을 이루는 보스의 형태에 따라 상기 하부플레이트(200)에도 그 형태의 변형을 방지하기 위해 형성될 수 있음은 물론이다.

상기 상부플레이트와 하부플레이트를 이루는 케이스 내부 공간에 채워진 냉각수는 한번 채워진 상태로 계속 사용될 수 있음은 물론, 상기 사출성형 팬의 냉각 효율을 향상시킬 수 있도록 상기 케이스에서 이격되어 설치된 쿨링타워(400)에서 공급되는 냉각수가 케이스로 유입되는 유입공(230,330)과, 사출성형 팬(100)과의 열교환을 통해 더워진 냉각수가 케이스에서 쿨링타워(400)로 배출되는 유츨공(240, 340))이 상기 케이스 일 측에 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 유입공 및 유 출공과 쿨링타워는 호스를 통해 연결되어 구성될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 사출성형 팬의 냉각장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 하부플레이트(200)가 고정되어있는 고정테이블(600)과, 상기 하부플레이트에 사출성형 팬(100)이 놓인 후 상부플레이트(300)를 아래로 이동시키는 동력을 제공하는 공압실린더(610)와, 상기 공압실린더의 동력으로 상부플레이트(300)를 서서히 하강시켜 상기 사출성형 팬의 테두리(120) 상부를 테두리지지홈(310)에 결합시키는 이동가이드(620)와, 상기 상부플레이트(300)를 일정 높이에서 지지하는 유압지지봉(630)이 하나의 장치로 구성되는 것이 바람직하다. 그리고, 이러한 냉각장치는 사출성형 팬의 사출시간(대략 1분)과 냉각시간(대략 2~3분)과의 간격을 최소화할 수 있도록 3개의 냉각장치가 하나의 시스템으로 구성되는 것이 바람직하다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 사출성형 팬의 냉각장치의 작용을 설명한다.

사출성형된 고온의 팬(100)의 테두리(120) 저면을 약 10~18℃의 냉각수가 내부 공간에 채워진 하부플레이트(200)의 테두리끼움홈(210)에 끼워서 일시 고정시킨다.

그리고, 상부플레이트(300)를 공압실린더(610) 등의 동력에 의해 하강시켜 상기 사출성형 팬(100)의 상부에 위치시키고 테두리(120) 상면이 상부플레이트의 테두리지지홈(310)에 끼워져 보다 견고히 고정된다.

이와 같이 하부플레이트(200)와 상부플레이트(300) 사이에 사출성형 팬(100)이 결합된 후 쿨링타워(400)에서 유입공(230, 330)을 통해 공급되는 냉각수가 사출 성형 팬(100)과의 열교환으로 더워진 냉각수를 유츨공(240, 340))으로 배출하면서 상기 사출성형 팬(100)이 급격히 냉각된다.

또한, 상기 테두리끼움홈(210) 내측에 형성된 에어홀(air hole)(220)을 통해 에어 컴프레셔(500)에서 공급되는 차가운 공기를 상기 블레이드(110)로 공급함으로써, 냉각수에 의한 열교환이 발생되기 어려운 블레이드(110)를 냉각시킨다. 이때, 일부 에어홀을 에어 컴프레셔와 연결하지 않고 개방된 상태로 유지함으로써, 상기 에어홀(220)을 통해 공급된 공기가 더워진 후 배출된다.

이와 같이 냉각수와 에어에 의해 강제 냉각되는 사출성형 팬은 사출직후 약 80~120℃의 온도에서 약 20초 ~ 2분 사이에 대기온도인 약 40℃정도로 급속히 냉각된다.

이러한 냉각과정 중 사출성형 팬의 테두리 및 그에 연결된 블레이드 일단에서 형태변형이 발생하지만, 상기 테두리끼움홈과 테두리지지홈에 의한 제약에 의해 변형의 정도가 최소화 된다. 따라서, 팬을 평면에 놓았을 때 테두리 간에 발생되는 높이 차이인 런아웃(Run-Out) 값이 1.0㎜이하로 줄어들게 된다.

즉, 본 발명에서와 같이 팬의 테두리에서의 변형에 제제를 가한 상태로 제작한 팬의 런아웃 값은 최대 0.8㎜, 평균 0.6㎜정도인데, 이는 지름 460㎜ 팬의 경우에 발생되는 런아웃 값이며, 이보다 작은 크기인 지름 300㎜ 정도의 팬에서는 보다 현저히 개선된 런아웃 값을 갖는 팬을 제작할 수 있게 된다.

이와 같이 사출성형 팬의 런아웃 값이 1.0㎜이하로 낮아지면 밸런스(BLance)값이 7g/㎝이내의 경우에도 사람이 감지할 정도의 떨림은 발생하지 않게 되어 진동 과 그로 인한 소음이 현저히 개선된다.

본 발명은 상술한 특정의 실시예나 도면에 기재된 내용에 그 기술적 사상이 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 내에 있게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 특유한 효과는, 자연 냉각시 변형이 크게 발생하는 블레이드 일단과 테두리를 테두리끼움홈과 테두리지지홈에 의해 지지하여 냉각시의 형태변형을 최소화하고 런아웃값을 크게 줄임으로써 팬의 떨림과 진동밸런스를 최소화할 수 있는 것이다.

Claims

공기의 흐름을 유도하는 다수의 블레이드와, 상기 다수의 블레이드 외곽부 상호간을 연결하며 둘러싸는 테두리와, 상기 블레이드에 연결되어 동력을 전달하는 보스로 이루어진 사출성형 팬의 냉각장치에 있어서,

상기 테두리 형상을 따라 오목하게 파인 홈으로 형성되어 상기 사출성형 팬의 테두리 하부가 끼워져 냉각시 테두리 형태의 변형을 방지하는 테두리끼움홈이 형성된 하부플레이트; 및

상기 사출성형 팬이 놓인 하부플레이트에 상측으로부터 결합되며, 상기 테두리끼움홈에 대응되는 형상으로 오목하게 파인 홈으로 형성되고 상기 사출성형 팬의 테두리 상부를 잡아 지지하여 냉각시 형태변형을 최소화하는 테두리지지홈이 형성된 상부플레이트가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 사출성형 팬의 냉각장치.
제1항에 있어서,

상기 하부플레이트와 상부플레이트는 고온으로 사출성형된 팬과의 열교환을 위한 냉각수가 내부 공간에 채워진 케이스로 각각 구성되며,

상기 테두리지지홈 내측에 상기 보스가 형태의 변형 없이 수납되는 오목한 보스수납홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 사출성형 팬의 냉각장치.
제2항에 있어서,

상기 사출성형된 팬의 블레이드를 냉각시키는 에어를 공급하는 다수의 에어홀이 상기 하부플레이트의 테두리끼움홈 내측에 형성된 것을 특징으로 하는 사출성형 팬의 냉각장치.
제3항에 있어서,

상기 블레이드를 강제 냉각시키는 차가운 공기를 상기 에어홀을 통해 지속적으로 공급하는 에어 컴프레셔가 상기 하부플레이트의 케이스를 통해 에어홀에 연결된 것을 특징으로 하는 사출성형 팬의 냉각장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하부플레이트와 상부플레이트는,

상기 케이스 일 측에 쿨링타워에서 공급되는 냉각수가 유입되는 유입공과, 냉각수의 유입압력에 의해 팬과의 열교환과정 중 더워진 냉각수가 다시 쿨링타워로 배출되는 유출공이 형성되어 냉각수가 순환되도록 구성된 것을 특징으로 하는 사출성형 팬의 냉각장치.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하부플레이트는 고정테이블에 고정되고, 상기 하부플레이트에 사출성형된 팬이 놓인 후 상기 상부플레이트를 아래로 이동시키는 동력을 제공하는 공압실 린더와, 상기 팬의 테두리 상부를 지지하기 위해 상기 공압실린더에서 발생된 동력으로 상부플레이트를 아래로 이동시키는 이동가이드와, 상기 상부플레이트를 일정 높이에서 지지하는 유압지지봉이 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 사출성형 팬의 냉각장치.