KR101278667B1 - 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양측에는 용융된 납물을 공급하기 위한 런너블럭이 형성되고 상부에는 납물을 채우기 위한 스트랩 공동이 형성되며, 내부에는 냉각을 위한 중앙 냉각관로 및 공동 하부 냉각관로를 구비하는 몰드 본체와, 상기 몰드 본체 하부에 결합되어 모든 냉각관로를 연결하기 위한 냉각관로 연결관을 구비하는 몰드하판으로 이루어지는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드에 있어서, 상기 런너블럭에 인접한 몰드 본체 측면에 확장부를 형성하되, 상기 확장부 내부에 경계냉각관로를 형성하고, 몰드중앙 냉각관로와 공동 하부 냉각관로의 사이에 중간냉각관로를 형성하여 스트랩 각 부분의 균일한 냉각과 보다 빠른 냉각을 가능하게 구성되는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조를 제공하기 위한 것이며, 본 발명의 효과로는 스트랩 성형시 스트랩 각 부분의 냉각온도를 균일화함으로써 스트랩 각 부분의 결정조직의 차이를 줄여 스트레스로 인한 크랙 발생을 최소화할 수 있는 것이다. 또한 본 발명은 대기시에도 균일한 온도를 유지하게 되어 스트랩 공동에 납물이 유입되더라도 전체적으로 밸런스를 유지하면서 스트랩의 냉각을 유도하게 되며, 특히 스트랩의 냉각시간을 최소화시켜 엄청난 생산성 효과(본 발명의 경우 스트랩 냉각소요시간이 약 12초정도여서 동일한 시간에 거의 두세배 이상의 생산성 증대를 기대할 수 있음)를 기대할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조{Cooling arrangement of mould for a battery cast on strap}

본 발명은 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스트랩 성형시 스트랩 각 부분의 냉각온도를 균일화함으로써 스트랩 각 부분의 결정조직의 차이를 줄여 스트레스로 인한 크랙 발생을 최소화할 수 있으며, 스트랩의 냉각시간을 최소화시켜 생산성을 배가시킬 수 있는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 연축전지(납배터리)는 캐스트-온-스트랩(COS; Cast-On-Strap) 몰드에 의해 제조되고 있으며, 상기 캐스트-온-스트랩 몰드(이하 '몰드'라 한다)의 양측에는 용융된 납(Pb) 또는 납 합금, 즉 납물을 공급하기 위한 런너블럭이 형성되어 몰드의 상부에 형성된 스트랩 공동(空洞)에 납물을 채워 클램핑된 배터리 셀 플레이트의 러그 주위에 도 2에 도시한 바와 같은 형태의 스트랩(B)을 캐스팅하게 된다.

이처럼 상기 스트랩(B)은 도 1에 도시된 바와 같은 몰드(10)에 의해 성형되는 바, 상기 종래 몰드(10)에는 스트랩(B)의 냉각을 위한 냉각관로가 형성되되 몰드(10)의 중앙을 지나는 중앙 냉각관로(12)와 스트랩 공동(11)의 하단에 형성되는 공동 하부 냉각관로(13)가 형성되는 구조이다.

따라서 대개 가로부(B1)와 세로부(B2), 수직부(B3)로 이루어지는 스트랩(B)은 몰드(10)의 상부에 형성된 스트랩 공동(11) 내에서 캐스팅됨에 있어 수직부(B3)는 런너블럭(A)에 인접한 곳에서 냉각되며, 가로부(B1)는 몰드(10)의 중앙냉각관로(12)에 가장 인접한 상태이며, 세로부(B2)는 런너블럭(A)과 몰드(10) 사이에서 냉각되는 구조를 갖는다.

그런데 납물이 유입되는 런너블럭(A)은 온도가 약 420~480℃에 이르는 반면, 냉각관로가 형성된 몰드(10)는 약 90~140℃의 낮은 온도여서 결국 스트랩(B)의 가로부(B1)와 세로부(B2), 수직부(B3)는 각각 다른 온도에서 냉각이 이루어지게 된다.

즉 가로부(B1)는 가장 차가운 몰드(10)의 중앙냉각관로(12)에 인접한 상태여서 가장 빨리 냉각되고, 수직부(B3)는 가장 뜨거운 런너블럭(A)에 인접한 상태여서 가장 느리게 냉각되며, 세로부(B2)는 그 중간 정도의 온도에서 냉각된다.

[관련기술문헌]

배터리 캐스트 온 스트랩용 몰드(Mould for a battery cast on strap) - 특허출원번호 제10-2012-7018887호

상기한 바와 같은 종래 캐스트-온-스트랩 몰드의 문제점은 스트랩(B)의 가로부(B1)와 세로부(B2), 수직부(B3) 각 경계부분에 수지상정(dendrite)에 의한 서로 다른 결정조직이 형성되어 지고, 상기 각각 다른 결정조직의 경계부분(C)는 매우 취약한 상태가 되어 이 부분(C)에 지속적인 스트레스가 가해지면 크랙이 발생할 수밖에 없는 폐단을 갖는다.

또한 차가운 상태의 몰드(10)에 인접한 스트랩(B)의 가로부(B1)는 가장 빨리 냉각(약 25초)되고, 가장 뜨거운 런너블럭(A)에 인접한 스트랩(B)의 수직부(B3)는 가장 느리게 냉각(약 30초)되는데 결국 스트랩(B)의 모든 부분이 완전히 냉각된 상태에서 스트랩 공동에서 배출시키게 되어 수직부(B3)가 완전히 냉각될 때까지 기다려야 한다. 이때 상기 수직부(B3)의 완전히 냉각까지는 약 30초의 시간이 소요되어 상기 냉각소요시간을 더 줄일 수 있다면 더 많은 생산성 향상을 기대할 수 있는 것이다. 따라서 이를 해결하기 위한 방법의 필요성이 절실한 시점이라 할 것이다.

상기한 바와 같은 종래 캐스트-온-스트랩 몰드가 갖는 단점을 해결하기 위해서는 스트랩의 세부분, 즉 가로부와 세로부, 수직부가 균일한 온도 범위 내에서 냉각이 이루어져야 하고, 또한 기존의 냉각소요시간보다 더 빠른 냉각을 가능하게 함으로써 생산성 향상을 도모하여야 하는데, 이를 위해 본 발명은 런너블럭에 인접한 몰드본체 측면에 확장부를 형성하되, 상기 확장부 내부에 경계냉각관로를 형성하여 스트랩의 수직부의 냉각에 도움이 되도록 하고, 또 중앙 냉각관로와 공동 하부 냉각관로의 사이에 중간냉각관로를 형성하여 스트랩의 가로부와 수직부 경계부분의 냉각에 도움이 되도록 함과 동시에 스트랩의 보다 빠른 냉각을 가능하게 함을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 효과로는 스트랩 성형시 스트랩 각 부분의 냉각온도를 균일화함으로써 스트랩 각 부분의 결정조직의 차이를 줄여 스트레스로 인한 크랙 발생을 최소화할 수 있는 것이다.

또한 본 발명은 대기시에도 균일한 온도를 유지하게 되어 스트랩 공동에 납물이 유입되더라도 전체적으로 밸런스를 유지하면서 스트랩의 냉각을 유도하게 되며, 특히 스트랩의 냉각시간을 최소화시켜 엄청난 생산성 효과(본 발명의 경우 스트랩 냉각소요시간이 약 12초정도여서 동일한 시간에 거의 두세배 이상의 생산성 증대를 기대할 수 있음)를 기대할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래의 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조를 보인 참고단면도.
도 2는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드에 의해 성형된 스트랩의 구조를 보이기 위한 참고사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조를 보이기 위한 사시도.
도 4는 도 3의 평면도.
도 5는 도 3의 일부를 절결한 상태의 참고도.
도 6은 도 4의 V-V선 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉각관로의 개략적인 연결 구조를 보이기 위한 단면도.

이하, 본 발명에 따른 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조를 보이기 위한 사시도이고, 도 4는 도 3의 평면도이며, 도 5는 도 3의 일부를 절결한 상태의 참고도이고, 도 6은 도 4의 V-V선 단면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉각관로의 개략적인 연결 구조를 보이기 위한 단면도이다.

우선, 본 발명에서 스트랩의 구조는 가로부, 세로부, 수직부로 기재되어 있으나, 그 형태에 구애받지 않는다, 또한 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조는,

양측에는 용융된 납물을 공급하기 위한 런너블럭(A)이 형성되고 상부에는 납물을 채우기 위한 스트랩 공동(110)이 형성되며, 내부에는 냉각을 위한 중앙 냉각관로(120) 및 공동 하부 냉각관로(130)를 구비하는 몰드 본체(100)와, 상기 몰드 본체(100) 하부에 결합되어 모든 냉각관로를 연결하기 위한 냉각관로 연결관(160)을 구비하는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드에 있어서,

상기 런너블럭(A)에 인접한 몰드 본체(100) 측면에 확장부(101)를 형성하되, 상기 확장부(101) 내부에 경계냉각관로(140)를 형성하고, 또 몰드중앙 냉각관로(120)와 공동 하부 냉각관로(130)의 사이에 중간냉각관로(150)를 형성하여 스트랩(B) 각 부분의 균일한 냉각과 보다 빠른 냉각을 가능하게 하는 구성으로 이루어진다.

이때 상기 중간냉각관로(150)는 수직상태이고, 상기 중간냉각관로(150)의 상부과 중간부에는 분기(分岐)형 냉각관로(151a)가 형성될 수도 있다.

또한 상기 분기형 냉각관로(151a)는 보다 효과적인 냉각을 위해 몰드본체(100)를 도 4와 같이 평면으로 볼 때 스트랩(B)의 가로부(B1)와 세로부(B2)의 교차부분을 지나도록 대각방향으로 경사지게 형성함이 바람직하다.

상기 모든 냉각관로는 도 7에 도시한 바와 같은 몰드(100) 하부에 형성되는 냉각관로 연결관(160)에 의해 연결된 구조이며, 냉각관로 연결관(160)은 각각 냉각수유입 및 배출구(170)에 연결되어 냉각수가 모든 냉각관로를 순환가능토록 한다.

상기 몰드하판(100a)은 몰드 본체(100)의 하부에 공지의 체결수단에 의해 결합됨은 당연하다.

이처럼 본 발명은 몰드 본체(100) 측면에 런너블럭(A)과의 간격을 더 벌이기 위한 확장부(101)를 형성하고, 상기 확장부(101) 내부에 경계냉각관로(140)를 형성함으로써 스트랩(B) 수직부(B3)의 냉각에 기여하도록 하고, 중간냉각관로(150)는 스트랩(B)의 가로부(B1)와 세로부(B2) 사이의 냉각에 기여하도록 한 것이다.

따라서 종래 고온의 런너블럭(A)와 저온의 몰드 본체 사이에 존재하던 냉각 취약부를 모두 해결하여 스트랩(B)이 균일한 온도로, 거의 동일한 시간에 신속하게 냉각되도록 함으로써 스트랩(B) 각 부분의 결정조직의 차이를 현저히 줄일 수 있도록 하였고, 이는 결국 스트랩(B)이 스트레스로 인한 크랙 발생을 최소화할 수 있는 것이다.

또한 본 발명은 최적의 냉각조건에 의해 비교적 오랜 시간이 걸리던 스트랩(B) 수직부(B3)의 냉각 속도를 보다 빠르게 함으로써 결과적으로 스트랩(B)의 냉각 속도를 획기적으로 단축시킬 수 있는 것이다.

상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예들에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

100: 몰드 본체 110: 스트랩 공동
120: 중앙 냉각관로 130: 공동 하부 냉각관로
140: 경계냉각관로 150: 중간냉각관로
160: 냉각수 순환관 170: 몰드 하판
A: 런너블럭 B: 스트랩
B1: 가로부 B2: 세로부
B3: 수직부
C: 각각 다른 결정조직의 경계부분

Claims (3)

1. 양측에는 용융된 납물을 공급하기 위한 런너블럭이 형성되고 상부에는 납물을 채우기 위한 스트랩 공동이 형성되며, 내부에는 냉각을 위한 중앙 냉각관로 및 공동 하부 냉각관로를 구비하는 몰드 본체와, 상기 몰드 본체 하부에 결합되어 모든 냉각관로를 연결하기 위한 냉각관로 연결관을 구비하는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드에 있어서,
   상기 런너블럭에 인접한 몰드 본체 측면에 확장부를 형성하되, 상기 확장부 내부에 경계냉각관로를 형성하고, 몰드중앙 냉각관로와 공동 하부 냉각관로의 사이에 중간냉각관로를 형성하여 스트랩 각 부분의 균일한 냉각과 보다 빠른 냉각을 가능하게 구성됨을 특징으로 하는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 중간냉각관로는 수직상태이고, 상기 중간냉각관로의 상부과 중간부에는 분기형 냉각관로가 형성되도록 구성됨을 특징으로 하는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 분기형 냉각관로는 몰드본체를 평면으로 볼 때 스트랩의 가로부와 세로부의 교차부분을 지나도록 대각방향으로 경사지게 형성함을 특징으로 하는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 냉각 구조.
   
   

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