KR101342049B1 - 사출성형용 금형의 고온수 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출성형용 금형의 고온수 공급장치에 관한 것으로서, 특히, 사출성형용 금형에 고온수를 공급하는 장치를 개선하여 장기간 사용 시에도 스케일의 발생 없이 높은 열효율을 유지하여 사출성형용 금형에 고온수를 안정적으로 공급하기 위한 장치에 관한 것으로서, 고온수(H)의 순환이 가능하도록 워터재킷(110)이 성형된 사출성형용 금형(100)과; 열매체(O)를 수용하며, 상기 열매체(O)를 가열하는 히터(210)가 마련된 열매체 탱크(200)와; 물(W)을 수용하며, 상기 열매체 탱크(200) 내에 위치하여 상기 열매체(O)와 열교환하여 물(W)을 고온으로 가열시키는 열교환기(300)와; 밸브(410)를 포함하여 상기 열교환기(300)의 고온수(H)를 상기 사출성형용 금형(100)의 워터재킷(110)에 공급하는 관로(400)로 구성되어, 사용자의 유지보수성과 제품의 상품성 및 내구성을 극대화시킬 수 있도록 하는 것이다.

Description

사출성형용 금형의 고온수 공급장치{Apparatus for supplying hot water of injection mold}

본 발명은 사출성형용 금형의 고온수 공급장치에 관한 것으로서 특히, 사출성형용 금형에 고온수를 공급하는 장치를 개선하여 장기간 사용 시에도 스케일의 발생 없이 높은 열효율을 유지하여 사출성형용 금형에 고온수를 안정적으로 공급하기 위한 장치로써, 사용자의 유지보수성과 제품의 상품성 및 내구성을 극대화시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 사출성형이란 가열에 의해 녹은 플라스틱 재료를 금형 속으로 사출시켜 경화시킴으로써 성형품을 만드는 가공방법으로, 압출성형과 함께 열가소성수지의 중요한 성형법의 하나이며, 열경화성수지에 대해서도 압축성형법에 비해 생산 속도가 빨라 대량생산이 가능하다는 이점을 지니고 있어 널리 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 사출성형을 도시하는 도로서, 일반적인 사출성형은 도 1에 도시한 바와 같이, 호퍼(1)로 공급되는 원료는 가열 실린더(2)에서 혼합시켜 가면서 실린더(2) 선단의 스크루(3)로 이송하고 그 과정에서 재료는 균일한 가소화 상태로 된다.

상기 스크루(3)의 선단부에 일정량의 재료가 축적되면 스크루(3)가 정지하고 밀폐된 사출성형용 금형(4)내에 용융된 원료가 사출 실린더(5)에 의해서 고압으로 사출된다.

이에 따라, 용융된 원료가 금형(4) 내에 사출되어 소망하는 형상의 사출성형물을 얻을 수 있는 것이다.

이때, 상기 금형(4)에는 고온수(H)가 순환하는 워터재킷(4a)과 저온수(C)가 순환하는 워터재킷(4b)이 각각 독립적으로 형성되어 있다.

상기 금형(4)에 저온수(C)를 순환시킬 경우, 사출성형이 완료된 후 금형(4)을 빠르게 냉각시켜 사출성형물을 사출성형용 금형(4)으로부터 신속하게 분리할 수 있다는 이점을 지닌다.

또한, 상기 금형(4)에 대략 300℃ 내외의 고온수(H)를 순환시킬 경우, 성형된 사출성형물의 표면에 광택을 낸 듯한 효과를 얻을 수도 있는 것이다.

도 2는 종래의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치를 도시하는 도로서, 상술한 바와 같이, 사출성형물의 표면에 광택을 낸 듯한 효과를 얻기 위하여 상기 금형(4)의 워터재킷(4a)에 고온수(H)를 공급하는 데에는 도 2와 같은 종래의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치가 사용되고 있다.

종래의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 고온수(H)의 순환이 가능하도록 워터재킷(11)이 성형된 사출성형용 금형(10)과; 물(W)을 수용하며, 상기 물(W)을 가열하는 히터(21)가 마련된 물탱크(20)와; 상기 물탱크(20)의 고온수(H)를 상기 사출성형용 금형(10)의 워터재킷(11)에 공급하는 관로(30)로 구성된다.

이러한 구성에 따라, 종래의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치는 물탱크(20) 내의 물(W)이 히터(21)에 의하여 가열되어 고온수(H)가 되면, 가열된 고온수(H)를 관로(30)를 통해 사출성형용 금형(10)에 형성된 워터재킷(11)으로 공급하게 되는 것이다.

그러나, 종래의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치에 있어서는 장기간 사용 시 히터의 표면에 물에 포함된 이물질이 붙어 스케일이 발생하게 되며, 그 스케일의 두께가 점차적으로 두꺼워짐으로써, 히터로부터 물로의 열전달 효율이 급격히 떨어지기 때문에 불필요한 에너지 소비가 발생하게 되며, 소망하는 광택 효과를 사출성형물에서 균일하게 얻을 수 없을 뿐 아니라, 이러한 스케일을 주기적으로 제거하기 위한 별도의 작업이 요구된다는 기술상의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 장기간 사용 시에도 스케일의 발생 우려가 없어 높은 열효율을 유지할 수 있기 때문에 사출성형용 금형에 고온수를 안정적으로 공급할 수 있음으로써, 사용자의 유지보수성과 제품의 상품성 및 내구성을 극대화시킬 수 있도록 하는 사출성형용 금형의 고온수 공급장치를 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 고온수의 순환이 가능하도록 워터재킷이 성형된 사출성형용 금형과; 열매체를 수용하며, 상기 열매체를 가열하는 히터가 마련된 열매체 탱크와; 물을 수용하며, 상기 열매체 탱크 내에 위치하여 상기 열매체와 열교환하여 물을 고온으로 가열시키는 열교환기와; 밸브를 포함하여 상기 열교환기의 고온수를 상기 사출성형용 금형의 워터재킷에 공급하는 관로로 구성함으로써 달성된다.

이때, 상기 열교환기에는 상기 열매체의 순환을 위한 관통공이 형성되며 급수펌프 및 정수장치가 추가로 연결되고, 상기 열매체 탱크 내에는 열매체 순환 펌프가 마련되는 것이 양호하다.

이와 더불어, 상기 열교환기의 상측에는 별물의 고온수 챔버가 2개 이상의 파이프로 연결되어 상기 관로가 이 고온수 챔버에 연통 설치되며, 상기 고온수 챔버에는 안전밸브가 마련되는 것이 가장 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 장기간 사용 시에도 스케일의 발생 우려가 없어 높은 열효율을 유지할 수 있기 때문에 사출성형용 금형에 고온수를 안정적으로 공급할 수 있음으로써, 사용자의 유지보수성과 제품의 상품성 및 내구성을 극대화시킬 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 일반적인 사출성형을 도시하는 도,
도 2는 종래의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치를 도시하는 도,
도 3은 본 발명의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치에 대한 일 예를 도시하는 도,
도 4는 도 3의 A-A선의 단면도,
도 5는 본 발명의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치에 대한 다른 예를 도시하는 도,
도 6은 도 5의 B-B선의 단면도.

도 3은 본 발명의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치에 대한 일 예를 도시하는 도이며, 도 4는 도 3의 A-A선의 단면도이다.

그리고, 도 5는 본 발명의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치에 대한 다른 예를 도시하는 도이고, 도 6은 도 5의 B-B선의 단면도이다.

본 발명의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치에 대한 일 예는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 고온수(H)의 순환이 가능하도록 워터재킷(110)이 성형된 사출성형용 금형(100)과; 열매체(O)를 수용하며, 상기 열매체(O)를 가열하는 히터(210)가 마련된 열매체 탱크(200)와; 물(W)을 수용하며, 상기 열매체 탱크(200) 내에 위치하여 상기 열매체(O)와 열교환하여 물(W)을 고온으로 가열시키는 열교환기(300)와; 밸브(410)를 포함하여 상기 열교환기(300)의 고온수(H)를 상기 사출성형용 금형(100)의 워터재킷(110)에 공급하는 관로(400)로 구성되는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명에 있어서 사출성형용 금형(100)은 성형하고자 하는 사출성형물의 형상으로 음각된 주형으로, 사출성형물의 표면에 광택 효과를 얻기 위하여 상기 사출성형용 금형(100)의 내부에는 고온수(H)가 순환할 수 있는 워터재킷(110)이 형성되어 있다.

이러한 워터재킷(110)의 직경 및 배열 형태는 상기 사출성형용 금형(100)의 크기나 사출성형물의 원료 등에 따라 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.

다음으로, 상기 고온수(H)를 간접적, 즉 열교환을 통해 가열하기 위한 열매체(O)는 열매체 탱크(200) 내에 수용된다.

이러한 열매체 탱크(200)에는 상기 열매체(O)를 가열하기 위한 히터(210)가 마련되며, 이 히터(210)의 열원이 한정되지는 않지만 온도 조절이 용이한 전기 히터인 것이 본 발명에 있어 바람직하다.

또한, 상기 열매체(O)도 물에 비해 비등점이 높은 것으로 특정 재료로 한정되지는 않지만, 본 발명에 있어서는 오일이 바람직하다.

이에 따라, 상기 열매체(O)는 열매체 탱크(200) 내에서 히터(210)에 의하여 직접적으로 가열된다.

다음으로, 물(W)을 수용하는 열교환기(300)는 상기 열매체 탱크(200) 내에 위치하며, 이때 상기 열교환기(300)가 상기 열매체 탱크(200) 내에 완전히 수용되어도 좋고, 도시한 바와 같이 절반 이상을 수용하는 것도 좋다.

이에 따라, 상기 열교환기(300) 내부의 물(W)은 상기 열매체 탱크(200) 내부의 열매체(O)와 열교환을 통해 가열되어 고온수(H)가 되는 것이다.

마지막으로, 상기 열교환기(300)와 상기 사출성형용 금형(100)의 워터재킷(110) 사이에는 관로(400)가 연통 설치되어, 상기 열교환기(300)에서 가열된 고온수(H)가 상기 사출성형용 금형(100)의 워터재킷(110)에 공급되는 것이다.

이때, 상기 관로(400)의 중단에는 밸브(410)가 마련되어 상기 사출성형용 금형(100)의 워터재킷(110)에 공급되는 고온수(H)의 공급 여부를 단속할 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 있어서 상기 열교환기(300)에는 상기 열매체(O)의 순환을 위한 관통공(310)이 형성되며 급수펌프(510) 및 정수장치(520)가 추가로 연결되고, 상기 열매체 탱크(200) 내에는 열매체 순환 펌프(220)가 마련되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 열교환기(300)에는 도 3 및 도 4와 같이 다수의 관통공(310)이 형성되어, 상기 열교환기(300) 내부의 물(W)과 상기 열매체 탱크(200) 내부의 열매체(O) 상호간의 접촉 면적을 넓혀, 상기 물(W)과 상기 열매체(O) 상호간의 열교환 효율을 증대시키는 것이 가능하다.

이와 함께, 상기 열교환기(300)에는 급수펌프(510) 및 정수장치(520)가 추가로 연결되어 있어, 상기 열교환기(300) 내부에 물(W)을 연속적으로 공급하는 것이 가능하며, 별도의 정수장치(520)를 통해 급수되는 물(W)에 포함된 이물질을 여과시켜 혹시나 모르는 스케일의 발생을 미연에 방지할 수도 있게 된다.

더욱이, 상기 열매체 탱크(200) 내에는 열매체 순환 펌프(220)를 두어 상기 히터(210)에 의하여 가열된 열매체(O)가 자연 대류에 의해 상기 열매체 탱크(200) 내에서 순환하는 것에 더하여, 상기 열매체 순환 펌프(220)를 통해 상기 열매체(O)가 열매체 탱크(200) 내에서 강제 순환하도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 열매체 순환 펌프(220)의 열매체(O) 토출 방향을 상기 열교환기(300)의 관통공(310)으로 한다면, 보다 효율적인 열매체(O) 순환이 가능하다.

상기와 같은 구성된 본 발명의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치에 대한 일 예의 작용을 도 3 및 도 4를 참조하여 이하에서 설명한다.

우선, 물(W)은 정수장치(520)를 통과하면서 물(W)에 포함된 이물질을 제거하여 스케일의 발생을 예방하게 되며, 이후, 급수펌프(510)에 의하여 열교환기(300)에 공급된다.

이후, 상기 열교환기(300) 내부의 물(W) 수위가 떨어질 경우 상기 급수펌프(510)를 연동시켜 상기 열교환기(300) 내부에 물(W)의 적정 수위를 유지하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이 물(W)이 열교환기(300)에 채워지면, 열매체 탱크(200)에 마련된 히터(210)가 작동하여 상기 열매체 탱크(200) 내부의 열매체(O)를 직접적으로 가열하게 된다.

이에 따라, 상기 열매체 탱크(200) 내부의 열매체(O)는 자연 대류를 하게 되며, 이와 더불어 별도의 열매체 순환 펌프(220)를 작동시켜 강제 순환이 이루어지게 할 수도 있다.

결과적으로, 상기 열교환기(300) 내부의 물(W)과 상기 열매체 탱크(200) 내부의 열매체(O) 상호간에 열교환이 이루어지며, 특히, 상기 열교환기(300)에 관통공(310)을 형성하여 상호 열교환 효율을 증대시키는 것도 가능하다.

이후, 상기 열교환기(300) 내부의 물(W)이 가열되어 고온수(H)로 변하게 되면, 이러한 고온수(H)를 관로(400)를 통해 사출성형용 금형(100)의 워터재킷(110)에 공급하게 되며, 이때, 상기 관로(400)의 중단에 마련된 밸브(410)를 이용하여 고온수(H)의 공급 여부를 단속할 수도 있다.

이를 통해, 사출성형용 금형(100)의 온도를 높여 사출성형물의 표면에 광택을 낸 효과를 얻을 수 있는 것이다.

다음으로, 상술한 기본적인 실시예에 추가적으로 보다 많은 열교환기(300)의 체적을 확보할 수 있는 반면 기기 전체의 콤팩트화를 실현할 수 있는 본 발명의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치에 대한 다른 예를 이하에서 설명한다.

즉, 본 발명의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치에 대한 다른 예는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 열교환기(300)의 상측에는 별물의 고온수 챔버(600)가 2개 이상의 파이프로 연결되어 상기 관로(400)가 이 고온수 챔버(600)에 연통 설치되며, 상기 고온수 챔버(600)에는 안전밸브(610)가 마련되는 것이다.

이를 통해, 상기 열교환기(300) 및 상기 열매체 탱크(200)의 설치 공간이 좁은 곳에서도 설치 및 운용이 가능하며, 상기 열교환기(300)와 상기 고온수 챔버(600)가 상하로 위치하여 완전히 가열되지 않은 물(W)은 상기 열교환기(300) 쪽으로 내려가고, 물(W)에서 완전히 가열된 고온수(H)는 상기 고온수 챔버(600) 쪽으로 올라가게 되어, 관로(400)가 이 고온수 챔버(600)에 연결됨으로써 사출성형용 금형(100)에 고온수(H)를 보다 효과적으로 공급하는 것이 가능해진다.

이와 더불어, 상기 고온수 챔버(600)에 안전밸브(610)를 두어 고온수(H)에 의하여 발생한 고압에 의하여 상기 고온수 챔버(600) 자체가 손상되는 것 또한 미연에 방지할 수도 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 사출성형용 금형의 고온수 공급장치는 사출성형용 금형(100)의 워터재킷(110)에 공급하기 위한 고온수(H)를 열매체(O)와의 열교환을 통해 가열하고, 별도의 정수장치(520)가 마련되어 있어 스케일의 발생을 미연에 방지하는 효과가 있다.

또한, 열매체 탱크(200) 내에 열매체 순환 펌프(220)를 두어 열매체(O)의 강제 순환을 실시하는 동시에, 열교환기(300)에는 관통공(310)을 두어, 상기 열매체 탱크(200) 내의 열매체(O)와 열교환기(300) 내의 물(W) 상호간에 높은 열교환 효율을 얻을 수 있게 된다.

이뿐 아니라, 기본적인 열교환기(300)에 추가적으로 고온수 챔버(600)를 직립하여 상하로 설치함으로써, 보다 협소한 공간에 콤팩트하게 장치를 구현하는 것도 가능하며, 이러한 고온수 챔버(600)에는 안전밸브(610)를 두어 고압에 의한 장치의 손상 또한 미연에 방지할 수 있다는 탁월한 이점을 지닌 것이다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

100 : 사출성형용 금형 110 : 워터재킷
200 : 열매체 탱크 210 : 히터
300 : 열교환기 310 : 관통공
400 : 관로 410 : 밸브
510 : 급수펌프 520 : 정수장치
600 : 고온수 챔버 610 : 안전밸브
H : 고온수 O : 열매체
W : 물

Claims (3)

1. 고온수의 순환이 가능하도록 워터재킷이 성형된 사출성형용 금형과;
   열매체를 수용하며, 상기 열매체를 가열하는 히터가 마련된 열매체 탱크와;
   물을 수용하며, 상기 열매체 탱크 내에 위치하여 상기 열매체와 열교환하여 물을 고온으로 가열시키는 열교환기와;
   밸브를 포함하여 상기 열교환기의 고온수를 상기 사출성형용 금형의 워터재킷에 공급하는 관로로 구성되되;
   상기 열교환기에는 상기 열매체의 순환을 위한 관통공이 형성되며 급수펌프 및 정수장치가 추가로 연결되고, 상기 열매체 탱크 내에는 상기 열매체를 상기 관통공으로 통과시키기 위한 열매체 순환 펌프가 마련되는 것을 특징으로 하는 사출성형용 금형의 고온수 공급장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 열교환기의 상측에는 별물의 고온수 챔버가 2개 이상의 파이프로 연결되어 상기 관로가 이 고온수 챔버에 연통 설치되며, 상기 고온수 챔버에는 안전밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 사출성형용 금형의 고온수 공급장치.

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