KR101372141B1

KR101372141B1 - 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치 및 이를 포함하는 금형

Info

Publication number: KR101372141B1
Application number: KR1020120083733A
Authority: KR
Inventors: 문영배
Original assignee: 문영배
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2014-03-07
Also published as: KR20140016692A

Abstract

본 발명은 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치 및 이를 포함하는 금형에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치는 일단에 연결된 전선을 통해 직류 전류의 공급에 따른 펠티어 효과를 이용하여 일면으로 흡수된 열을 타면으로 방출하는 판형의 열전 소자, 상기 열전 소자의 일면을 접촉 수용하며 금형의 특정 열원으로부터 열을 전달받아 상기 열전 소자의 일면으로 전달하는 상부 케이스, 그리고, 상기 열전 소자의 타면을 접촉 수용한 상태로 상기 상부 케이스와 착탈 가능하게 결합하며, 상기 열전 소자의 타면을 통해 방출되는 열을 전달받아 외부로 열을 방출하기 위한 냉각수가 통과하는 제1 냉각수 채널이 내부에 관통 형성되어 있는 하부 케이스를 포함한다.

Description

열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치 및 이를 포함하는 금형{INJECTION MOLD TEMPERATURE CONTROL DEVICE USING THERMO ELECTRIC MODULE AND INJECTION MOLD COMPRISING OF THE SAME}

본 발명은 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치 및 이를 포함하는 금형에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적어도 하나 이상의 열전 소자를 이용하여 사출 제품의 성형 재료인 용융된 합성 수지가 주입되는 사출용 금형의 캐비티 부근을 냉각시키거나 가열하는데 사용되는 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치 및 이를 포함하는 금형에 관한 것이다.

일반적으로, 합성 수지 재질의 사출 제품을 대량으로 생산하기 위해 사출 금형이 주로 사용되고 있다. 이러한 사출 금형은 한 쌍의 금형이 합체 시 합체 부분 에 사출 제품의 형상에 대응하는 캐비티가 형성되며 여기에 용융된 합성 수지를 주입한 후 용융된 합성 수지를 냉각시켜 고형화함으로써 사출 제품을 생산한다.

이 때 고온으로 융용된 합성 수지를 캐비티에 사출 충전시키면 충전되는 용융수지로 인해 사출 금형 내부 특히 캐비티 주변의 온도도 상승한다. 사출 금형의 온도가 상승하면 금형의 치수 변화 또는 휨 현상 등이 발생하여 정밀한 사출 제품의 생산이 어려운 문제점이 발생한다. 또한 사출 제품을 사출 금형에서 취출하기 위해서는 사출 금형을 충분히 냉각시켜 사출품을 고형화시키는 시간이 필요한데 이러한 사출 금형의 냉각 시간은 용융된 합성 수지의 충전 시간보다 훨씬 길어서 사출 제품의 생산 시간 즉 생산 효율을 좌우하게 된다.

따라서 상술한 문제점을 해결하면서 사출 제품 냉각 시간을 감소시켜 사출 제품의 제조 사이클 타임을 줄이기 위해 종래에는 사출 금형 내부에 냉각 파이프 즉 냉각수 채널을 설치하고 냉각수 채널 내부로 냉각수를 공급하는 방법을 사용하였다.

그러나 부피가 작은 정밀 사출 제품이나 복잡한 형상의 사출 제품의 생산을 위해 설계된 부피가 작거나 형상이 복잡한 캐비티가 형성된 코어를 갖는 사출 금형의 경우 사출 제품의 신속한 냉각이 필요한 캐비티 부근 코어 내부로 냉각 파이프를 삽입 설치하기 곤란한 공간상의 제약이 있어 냉각 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 후술한 [선행기술문헌]의 [특허문헌]인 한국공개특허공보 제10-2009-0090059호에 소개된 “열전소자를 이용한 사출금형기” 발명이 종래 기술로 제안되었다.

제안된 특허문헌 상의 종래 기술은 용융된 합성 수지가 충전되는 사출 금형의 캐비티와 인접한 하형판 등에 소형의 열전 소자와 히트 싱크를 연속적으로 삽입 배치되어 있는 구조로 마련되어 있다. 이러한 구조를 통해 종래 기술은 직류 전원의 공급에 의해 발생하는 열전 소자의 펠티어 효과를 이용하여 캐비티 인접 부근 일단에서 열을 흡수하여 타단에 접촉된 히트 싱크로 열을 방출할 수 있어 냉각 파이프의 설치 제약상의 한계점을 극복하고 보다 효율적인 사출 금형의 냉각이 가능하다고 기술하고 있다.

그러나 상기 특허문헌 상의 종래 기술은 사출 금형 내부에 삽입 설치되는 냉각 파이프의 문제점을 과도하게 해석(상기 특허문헌 배경 기술 식별번호 <6> 참조)하여, 상기 특허문헌 도 2에 도시된 바와 같이 사출 금형 내부에 수냉식 열 교환이 가능한 냉각 파이프를 완전히 제거하고 열전 소자와 히트 싱크로 대체하였다.

이로 인해 상기 특허문헌 상의 종래 기술은 열전 소자에 의해 하형판으로부터 히트 싱크로 전달된 열을 수냉 방식보다 냉각 효율이 떨어지는 금속 재질등의 히트 싱크를 통해 공냉 방식으로 냉각함으로써 냉각 효율이 크게 개선되지 못하는 문제점이 있다.

뿐만 아니라 상기 특허문헌 상의 종래 기술은 냉각 파이프 즉 냉각수 채널이 내부에 삽입 설치된 종래의 금형에는 삽입 설치 및 호환 사용이 불가능한 문제점이 있다.

KR

10-2009-0090059

A

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기의 문제점을 해결하여 부피가 작은 정밀 사출 제품이나 복잡한 형상의 사출 제품의 생산을 위해 설계된 부피가 작거나 형상이 복잡한 캐비티가 형성된 코어를 갖는 사출 금형의 캐비티 인접 부근에 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 부가 설치하고 이를 냉각 파이프 즉 냉각수 채널에 용이하게 연결함으로써 냉각 효율을 향상시켜 사출 제품의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치 및 이를 포함하는 금형을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기의 문제점을 해결하여 종래의 냉각 파이프 즉 냉각수 채널이 내부에 삽입 설치된 사출 금형의 간이한 설계 변경만으로 캐비티 인접 부근과 냉각수 채널 사이의 열교환을 용이하게 할 수 있는 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 내부에 삽입 설치할 수 있어 기존 사출 금형의 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치 및 이를 포함하는 금형을 제공하는 것이다.

상기의 과제 해결을 위한 본 발명에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치는 일단에 연결된 전선을 통해 직류 전류의 공급에 따른 펠티어 효과를 이용하여 일면으로 흡수된 열을 타면으로 방출하는 판형의 열전 소자, 상기 열전 소자의 일면을 접촉 수용하며 금형의 특정 열원으로부터 열을 전달받아 상기 열전 소자의 일면으로 전달하는 상부 케이스, 그리고, 상기 열전 소자의 타면을 접촉 수용한 상태로 상기 상부 케이스와 착탈 가능하게 결합하며, 상기 열전 소자의 타면을 통해 방출되는 열을 전달받아 외부로 열을 방출하기 위한 냉각수가 통과하는 제1 냉각수 채널이 내부에 관통 형성되어 있는 하부 케이스를 포함한다.

상기 제1 냉각수 채널은 기계적 가공 방식을 통해 상기 하부 케이스의 내부에 관통 형성될 수 있다.

상기 제1 냉각수 채널은 냉각수 유입부와 냉각수 유출부를 제외한 나머지 외부와의 연결 부분은 차단 부재에 의해 차단되는 것이 바람직하다.

상기 하부 케이스는 상기 냉각수 유입부와 상기 냉각수 유출부가 상기 열전 소자와의 접촉면의 반대면 또는 측면으로 외부에 노출될 수 있다.

상기 상부 케이스는 일면이 접촉 수용되는 상기 열전 소자를 고정하는 제1 열전 소자 고정부가 형성되어 있을 수 있다.

상기 하부 케이스는 타면이 접촉 수용되는 상기 열전 소자를 고정하는 제2 열전 소자 고정부가 형성되어 있을 수 있다.

상기 제1 열전 소자 고정부 및 상기 제2 열전 소자 고정부는 각각 걸림턱 또는 걸림홈으로 형성되어 있으며, 상호 맞물림 결합되는 것이 바람직하다.

상기 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치는 금형의 외부에 마련되어 있으며, 상기 전선의 타단에 연결되어 상기 전선을 통해 공급되는 전류 및 전압을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 상부 케이스 및 하부 케이스는 각각 열전도성 금속 재질인 것이 바람직하다.

또한, 상기의 과제 해결을 위한 본 발명에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형은 스프루를 통해 주입되는 용융 수지의 주입 경로인 런너가 내부에 수용되어 있는 고정 형판 및 상기 고정 형판의 상부에 결합되어 있는 제1 상부 코어를 포함하는 제1 금형, 상기 제1 금형과 상호 대향되게 배치되어 상기 제1 금형과의 상대 이동에 의해 형개 또는 형폐되며, 내부에 냉각수가 통과하는 제2 냉각수 채널이 형성되어 있는 가동 형판 및 상기 가동 형판의 상부에 결합되어 있으며 형폐 시 상기 제1 상부 코어와의 접촉면에 주입된 상기 용융 수지가 충전되는 캐비티가 형성되어 있는 제2 상부 코어를 포함하는 제2 금형, 그리고, 상기 제2 상부 코어와 상기 가동 형판 사이에 착탈 가능하게 수용 결합되어 있는 상기한 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하며, 상기 금형 온도 조절 장치는 상기 제2 상부 코어에 상기 상부 케이스의 일면이 접촉되어 있으며, 상기 제1 냉각수 채널의 상기 냉각수 유입부 및 상기 냉각수 유출부는 상기 제2 냉각수 채널에 연결되어 있다.

상기 가동 형판은 상기 제1 금형을 향해 개구되어 있으며 상기 금형 온도 조절 장치를 수용 결합하는 금형 온도 조절 장치 수용부가 형성되어 있을 수 있다.

상기 가동 형판은 상기 제1 금형을 향해 개구되어 있으며 후면이 상기 금형 온도 조절 장치 수용부에 수용된 상기 금형 온도 장치의 상기 상부 케이스의 전면과 접촉하도록 상기 제2 상부 코어의 적어도 일부를 수용 결합하는 제2 상부 코어 수용부가 형성되어 있을 수 있다.

상기 가동 형판은 적어도 일부에 상기 열전 소자에 일단이 연결된 상기 전선의 타단이 외부와 연결되도록 통과하는 상기 전선을 수용하는 전선 수용홈이 더 형성되어 있을 수 있다.

상기 제2 금형은 상기 가동 형판의 후면에 결합된 스페이서를 더 포함하며, 상기 전선 수용홈은 상기 가동 형판과 상기 스페이서의 결합면 사이에 형성되어 있을 수 있다.

상기 전선 수용홈은 상기 제2 금형이 종래 제조된 금형인 경우 상기 가동 형판과 상기 스페이서를 분리 후 상기 가동 형판의 상기 스페이서 결합면 상에 기계적 가공에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

상기 전선 수용홈은 상기 금형 온도 조절 장치 수용부의 일부와 관통 형성되어 있을 수 있다.

상기 전선 수용홈은 상기 제2 금형이 종래 제조된 금형인 경우 상기 제2 냉각수 채널과 분리된 상태로 상기 금형 온도 조절 장치 수용부의 일부와 기계적 가공에 의해 관통 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제2 냉각수 채널은 상기 제2 금형이 종래 제조된 금형인 경우 상기 제1 냉각수 채널의 상기 냉각수 유입부 및 상기 냉각수 유출부와의 대응 부분의 상기 가동 형판을 각각 기계적 가공에 의해 상기 제1 냉각수 채널과 상호 연결되는 것이 바람직하다.

상기 금형 온도 조절 장치 수용부는 상기 제2 냉각수 채널과 분리되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 금형 온도 조절 장치 수용부는 상기 제2 금형이 종래 제조된 금형인 경우 상기 제2 냉각수 채널과 분리되도록 기계적 가공에 의해 상기 제2 금형의 소정 영역에 형성되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치 및 이를 포함하는 금형에 의하면, 부피가 작은 정밀 사출 제품이나 복잡한 형상의 사출 제품의 생산을 위해 설계된 부피가 작거나 형상이 복잡한 캐비티가 형성된 코어를 갖는 사출 금형의 캐비티 인접 부근에 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 부가 설치하고 이를 냉각 파이프 즉 냉각수 채널에 용이하게 연결함으로써 냉각 효율을 향상시켜 사출 제품의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치 및 이를 포함하는 금형에 의하면 종래의 냉각 파이프 즉 냉각수 채널이 내부에 삽입 설치된 사출 금형의 간이한 설계 변경만으로 캐비티 인접 부근과 냉각수 채널 사이의 열교환을 용이하게 할 수 있는 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 내부에 삽입 설치할 수 있어 기존 사출 금형의 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치의 결합 사시도 및 분해 사시도,
도 3은 도 1의 반대 방향에서 바라본 본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치의 결합 사시도,
도 4는 도 2에 도시된 하부 케이스의 내부 투시도,
도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형의 결합 사시도 및 분해 사시도,
도 7은 도 5에 도시된 본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형의 내부 투시도,
도 8은 도 5의 A-A 선을 따라 잘라 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형의 단면도, 그리고,
도 9는 도 7의 B-B 선을 따라 잘라 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형의 단면도이다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 기술하는 실시예는 본 발명의 이상적인 사시도, 투시도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치 및 이를 포함하는 금형에 관하여 설명한다.

설명은 본 발명의 한 실시예에 따른 금형 전체 구성을 설명하면서 이에 포함된 본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 장치의 구성 및 이와 금형의 다른 구성과의 구체적인 결합 관계 등을 중심으로 도 1 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 한 실시예에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형(1)은 금형 온도 조절 장치(100), 제1 금형(200) 및 금형 온도 조절 장치(100)를 내부에 수용하고 있으며 제1 금형(200)과의 상대 이동에 의해 형개 또는 형폐되는 제2 금형(300)을 포함한다.

금형 온도 조절 장치(100)는 상부 케이스(110), 하부 케이스(120) 및 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120) 사이에 수용 결합된 열전 소자(130) 및 제어부(140)를 포함하며, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 캐비티(cavity)가 형성되어 있는 제2 상부 코어(340)의 후면에 접촉된 상태로 가동 형판(330)의 금형 온도 조절 장치 수용부(332)에 수용되어 있다. 금형 온도 조절 장치(100)는 금형(1)의 형폐 시 제1 금형(200) 및 제2 금형(300)의 접합면 상의 캐비티(cavity)에 주입된 용융 수지에 의해 발생한 열을 흡수하여 이를 금형(1) 외부로 방출하여 용융 수지를 단시간 내 냉각시켜 사출 제품(10)의 생산 효율을 향상시키며, 금형(1)의 온도를 적절히 유지함으로써 변형 및 파손을 방지하고 이를 통해 사출 제품(10)의 정밀도를 향상시킨다.

상부 케이스(110)는 알루미늄 또는 알루미늄과 구리의 합금 소재 등 열전도도가 우수한 열전도성 금속 재질로 마련되며, 도 2에 도시된 바와 같이 열전 소자(130)의 전면부인 냉각부(‘c’)를 접촉 수용하기 위한 걸림턱 또는 걸림홈으로 마련된 제1 열전 소자 고정부(111)가 형성되어 있으며, 제2 상부 코어(340)의 후면에 접촉되어 있다. 상부 케이스(110)는 캐비티(cavity)에 주입된 용융 수지에 의해 발생한 열을 제2 상부 코어(340)로부터 전달 받아 이를 접촉된 열전 소자(130)의 냉각부(‘c’)로 전달한다.

하부 케이스(120)도 알루미늄 또는 알루미늄과 구리의 합금 소재 등 열전도도가 우수한 열전도성 금속 재질로 마련되며, 도 2에 도시된 바와 같이 열전 소자(130)의 후면부인 가열부(‘h’)를 접촉 수용하기 위한 걸림턱 또는 걸림홈으로 마련되어 제1 열전 소자 고정부(111)와 상호 맞물림 결합하는 제2 열전 소자 고정부(121)가 형성되어 있으며, 소정 위치에 대응 형성된 볼트 체결공(128)에 체결되는 체결 볼트(129)에 의해 상부 케이스(110)에 착탈 가능하게 결합되어 있다. 하부 케이스(120)는 가동 형판(330)의 금형 온도 조절 장치 수용부(332)에 후면이 접촉된 상태로 수용된다.

하부 케이스(120)는 일측에 일단이 열전 소자(130)에 연결된 전선(132)이 통과하는 전선 통과홈(122)이 형성되어 있으며, 내부에 외부로부터 유입되는 냉각수가 통과하는 제1 냉각수 채널(123)이 관통 형성되어 있다.

제1 냉각수 채널(123)은 도 4에 도시된 바와 같이 하부 케이스(120)의 판면의 수평 방향으로 내부에 기계적 가공 등의 방식에 의해 관통 형성되어 있으며, 배면 방향으로 냉각수가 유입 및 유출되는 냉각수 유입부(124) 및 냉각수 유출부(125)가 노출되어 있으며, 기계적 가공에 의해 생긴 외부와의 다른 노출 부분은 냉각수의 누수 차단을 위한 차단 부재(126)가 삽입 설치되어 있다. 차단 부재(126)는 맹전이나 씰링 부재 등의 공지의 구성 요소가 사용될 수 있다.

냉각수 유입부(124) 및 냉각수 유출부(125)는 후술할 제2 냉각수 채널(338)의 배치 위치를 고려하여 하부 케이스(120)의 측면 방향으로 노출될 수도 있다.

천공 공정 등의 기계적 가공 방식으로 제1 냉각수 채널(123)을 형성하고 차단 부재(126)로 불필요한 누수 부분을 차단하면 하부 케이스(120)의 내부에 제1 냉각수 채널(123)을 매우 용이하게 형성할 수 있는 장점이 있다.

열전 소자(130)는 일명 펠티어소자 또는 Thermo Electric Cooler(TEC), Thermo Electric Module(TEM) 등으로 불리우며, 열과 전기가 서로 변환되는 현상을 이용한 소자의 총칭이다. 본 발명에서는 펠티어 효과를 이용함으로써, 열전 소자(130)는 일단에 연결된 전선(132)인 양극선과 음극선으로 외부에 위치한 타단에 연결된 컨트롤러인 제어부(140)에 의해 제어된 전류 및 전압을 제공받아 소위 HEAT PUMP 역할을 한다. 즉, 열원인 제2 상부 코어(340)에 접촉된 상부 케이스(110)로부터 냉각부(‘c’)로 열을 흡수하여 가열부(‘C’)를 통해 접촉된 하부 케이스(120) 내부에 형성된 제1 냉각수 채널(123)을 통과하는 냉각수로 열을 전달해 준다.

제1 금형(200)은 제1 고정판(210), 고정 형판(230) 및 제1 상부 코어(240)를 포함한다.

제1 고정판(210)은 제1 금형(200)을 사출 장치에 고정 부착하기 위한 판으로 후단 중앙부에 용융 수지를 주입하는 사출기 노즐(미도시)이 결합되는 스프루(212)가 형성되어 있다.

고정 형판(230)은 제1 고정판(210)의 상부에 결합되어 있으며 내부에 용융 수지의 주입 경로인 런너(214)가 형성되어 있으며, 모서리부에는 가이드핀 수용홈(235)이 형성되어 있다.

제1 상부 코어(240)는 상부에 사출 제품(10)의 일측 형상에 대응하는 함몰 캐비티가 형성되어 있으며, 이 함몰 캐비티는 제2 상부 코어(340)의 상부에 형성된 사출 제품(10)의 타측 형상에 대응하는 함몰 캐비티와 합쳐져 사출 제품(10)의 형상에 대응하는 캐비티(‘cavity’)를 형성한다.

제2 금형(300)은 제1 금형(200)과 상호 대향되게 배치되어 제1 금형(200)과의 상대 이동에 의해 형개 또는 형폐되며, 제2 고정판(310), 스페이서(315), 밀판(320), 리턴핀(325), 가동 형판(330), 가이드핀(335) 및 제 2 상부 코어(340)를 포함한다.

제2 고정판(310)은 제1 금형(200)에 대향되게 제2 금형(300)을 사출 장치에 고정 부착한다.

스페이서(315)는 제2 고정판(310)의 상부에 결합되어 있으며, 후술할 밀판(320)의 직선 방향 운동 공간을 제공한다.

밀판(320)은 스페이서(315)에 의해 형성된 제2 고정판(310) 상부 공간 내부에 위치하며, 금형(1)의 형개 후 전진 이동시 전단에 연결되어 있으며 캐비티로 연장 돌출되도록 결합된 밀핀(미도시)을 밀어 주어 사출된 사출 제품(10)을 캐비티로부터 취출한다.

리턴핀(325)은 가동 형판(330)으로부터 상부로 연장 돌출 가능하도록 밀판(320)에 결합되어 있으며, 밀판(320)의 전진 이동에 의해 돌출된 경우 금형(1)의 형폐 시에 제1 상부 코어(240)의 전면부에 닿아 후진하여 밀판(320)을 후퇴시킴으로써 돌출된 밀핀(미도시)이 다시 제자리로 후퇴하도록 한다.

가동 형판(330)은 스페이서(315)의 상부에 결합되어 있으며, 금형 온도 조절 장치(100) 및 제2 상부 코어(340)의 일부를 순차로 수용 결합하도록 전면 중앙부에 금형 온도 조절 장치 수용부(332) 및 제2 상부 코어 수용부(334)가 순차적으로 함몰 형성되어 있다. 금형 온도 조절 장치 수용부(332)는 제2 냉각수 채널(338)과 분리 형성되어야 하며, 특히 제2 금형(300)이 금형 온도 조절 장치(100)를 결합을 예정하지 않은 종래 제조된 금형인 경우에도 기계적 가공을 통해 가동 형판(330)과 제2 상부 코어(340) 사이에 제2 냉각수 채널(338)과 분리 상태를 유지하며 간이하게 형성할 수 있다.

가동 형판(330)의 모서리부에는 전면을 향해 돌출되어 있으며, 형폐 시 가이드핀 수용홈(235)에 수용되어 제1 금형(200)과 제2 금형(300)의 위치를 상호 정렬시키는 가이드핀(335)이 결합되어 있다. 또한 가동 형판(330)은 내부에 제1 냉각수 채널(123)과 연결되는 제2 냉각수 채널(338)이 형성되어 있으며, 열전 소자(130)와 제어부(140) 사이에 연결된 전선(132)의 일부를 수용하기 위한 전선 수용홈(336)이 관통 형성되어 있다.

제2 냉각수 채널(338)은 특히 제2 금형(300)이 금형 온도 조절 장치(100)의 결합을 예정하지 않은 종래 제조된 금형인 경우에도 제1 냉각수 채널(123)의 냉각수 유입부(124) 및 냉각수 유출부(125)와의 대응 부분의 가동 형판(330)을 기계적 가공에 의해 간이하게 형성하고 씰링(sealing) 작업을 통해 누수 없이 제1 냉각수 채널(123)과 용이하게 연결할 수 있다.

전선 수용홈(336)은 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이 제 2 냉각수 채널(338)과 분리된 상태를 유지하며, 가동 형판(330)을 판면에 수직 방향으로 금형 온도 조절 장치 수용부(332)의 일부와 관통 형성하고 스페이서(315)와의 결합면 사이에 함몰 홈으로 형성되어 전선(132)의 일부를 수용하는 것이 가공의 편의성 등을 고려하여 바람직하다.

특히 제2 금형(300)이 금형 온도 조절 장치(100)의 결합을 예정하지 않은 종래 제조된 금형인 경우에도 가동 형판(330)과 스페이서(315)를 분리한 후 제 2 냉각수 채널(338)과 분리된 상태를 유지하도록 가동 형판(330)을 판면에 수직 방향으로 관통 형성하고 스페이서(315)와의 결합면 사이에 함몰 홈을 기계적 가공에 의해 간이하게 형성할 수 있다.

제2 상부 코어(340)는 금형 온도 조절 장치 수용부(332)에 수용된 금형 온도 조절 장치(100)의 상부 케이스(110)와 접하도록 제2 상부 코어 수용부(334)에 일부가 수용되어 있으며, 상부에 사출 제품(10)의 타측 형상에 대응하는 함몰 캐비티가 형성되어 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치(100) 및 이를 포함하는 금형(1)에 의하면, 부피가 작은 정밀 사출 제품(10)이나 복잡한 형상의 사출 제품(10)의 생산을 위해 설계된 부피가 작거나 형상이 복잡한 캐비티가 형성된 코어(240, 340)를 갖는 사출 금형의 캐비티 인접 부근에 열전 소자(130)를 이용한 금형 온도 조절 장치(100)를 부가 설치하고 가동 형판(330)의 제2 냉각수 채널(338)에 용이하게 연결함으로써 냉각 효율을 향상시켜 사출 제품(10)의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치(100) 및 이를 포함하는 금형(1)에 의하면 종래의 제2 냉각수 채널(338)이 내부에 삽입 설치된 사출 금형의 간이한 설계 변경만으로 캐비티 인접 부근과 제2 냉각수 채널(338) 사이의 열교환을 용이하게 할 수 있는 열전 소자(130) 및 제1 냉각수 채널(123) 등을 구비한 금형 온도 조절 장치(100)를 내부에 삽입 설치할 수 있어 기존 사출 금형의 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 유리한 효과가 있다.

한편, 상기 실시예에서 금형 온도 조절 장치(100)는 캐비티 등 금형(1)의 특정 부분의 온도를 낮추기 위해 사용하였으나 겨울철 등 외부 기온이 급감하여 금형(1)의 특정 부분의 온도를 상승시킬 필요가 있는 경우 제어부(140)가 전선(132)을 통해 열전 소자에 상기와 반대의 직류 전류를 흘려줌으로써 금형(1)의 특정 부분을 원하는 온도로 상승시킬 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태의 공정 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1 : 금형 10 : 사출 제품
100 : 금형 온도 조절 장치 110 : 상부 케이스
111, 121 : 열전 소자 고정부120 : 하부 케이스
122 : 전선 통과홈 123 : 제1 냉각수 채널
124 : 냉각수 유입부 125 : 냉각수 유출부
126 : 차단 부재 128 : 볼트 체결공
129 : 체결 볼트 130 : 열전 소자
132 : 전선 140 : 제어부
200 : 제1 금형 210 : 제1 고정판
212 : 스프루 214 : 런너
230 : 고정 형판 235 : 가이드핀 수용홈
240 : 제1 상부 코어 300 : 제2 금형
310 : 제2 고정판 315 : 스페이서
320 : 밀판 325 : 리턴핀
330 : 가동 형판 332 : 금형 온도 조절 장치 수용부
334 : 제2 상부 코어 수용부 335 : 가이드핀
336; 전선 수용홈 338 : 제2 냉각수 채널
340 : 제2 상부 코어

Claims

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스프루를 통해 주입되는 용융 수지의 주입 경로인 런너가 내부에 수용되어 있는 고정 형판 및 상기 고정 형판의 상부에 결합되어 있는 제1 상부 코어를 포함하는 제1 금형,
상기 제1 금형과 상호 대향되게 배치되어 상기 제1 금형과의 상대 이동에 의해 형개 또는 형폐되며, 내부에 냉각수가 통과하는 제2 냉각수 채널이 형성되어 있는 가동 형판 및 상기 가동 형판의 상부에 결합되어 있으며 형폐 시 상기 제1 상부 코어와의 접촉면에 주입된 상기 용융 수지가 충전되는 캐비티가 형성되어 있는 제2 상부 코어를 포함하는 제2 금형, 그리고,
상기 제2 상부 코어와 상기 가동 형판 사이에 착탈 가능하게 수용 결합되어 있으며,
일단에 연결된 전선을 통해 전류의 공급에 따른 펠티어 효과를 이용하여 일면으로 흡수된 열을 타면으로 방출하는 판형의 열전 소자, 상기 열전 소자의 일면을 접촉 수용하며 금형의 특정 열원으로부터 열을 전달받아 상기 열전 소자의 일면으로 전달하는 상부 케이스, 및 상기 열전 소자의 타면을 접촉 수용한 상태로 상기 상부 케이스와 착탈 가능하게 결합하며, 상기 열전 소자의 타면을 통해 방출되는 열을 전달받아 외부로 열을 방출하기 위한 냉각수가 통과하는 제1 냉각수 채널이 내부에 관통 형성되어 있는 하부 케이스를 갖는 열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치
를 포함하며,
상기 금형 온도 조절 장치는
상기 제2 상부 코어에 상기 상부 케이스의 일면이 접촉되어 있으며,
상기 제1 냉각수 채널의 상기 냉각수 유입부 및 상기 냉각수 유출부는 상기 제2 냉각수 채널에 연결되어 있는
열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형.
제10항에서,
상기 가동 형판은
상기 제1 금형을 향해 개구되어 있으며 상기 금형 온도 조절 장치를 수용 결합하는 금형 온도 조절 장치 수용부가 형성되어 있는
열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형.
제11항에서,
상기 가동 형판은
상기 제1 금형을 향해 개구되어 있으며 후면이 상기 금형 온도 조절 장치 수용부에 수용된 상기 금형 온도 장치의 상기 상부 케이스의 전면과 접촉하도록 상기 제2 상부 코어의 적어도 일부를 수용 결합하는 제2 상부 코어 수용부가 형성되어 있는
열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형.
제 10항에서,
상기 가동 형판은
적어도 일부에 상기 열전 소자에 일단이 연결된 상기 전선의 타단이 외부와 연결되도록 통과하는 상기 전선을 수용하는 전선 수용홈이 더 형성되어 있는
열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형.
제 13항에서,
상기 제2 금형은
상기 가동 형판의 후면에 결합된 스페이서를 더 포함하며,
상기 전선 수용홈은 상기 가동 형판과 상기 스페이서의 결합면 사이에 형성되어 있는
열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형.
제14항에서,
상기 전선 수용홈은
상기 제2 금형이 종래 제조된 금형인 경우 상기 가동 형판과 상기 스페이서를 분리 후 상기 가동 형판의 상기 스페이서 결합면 상에 기계적 가공에 의해 형성되는
열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형.
제13항에서,
상기 전선 수용홈은
상기 금형 온도 조절 장치 수용부의 일부와 관통 형성되어 있는
열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형.
제16항에서,
상기 전선 수용홈은
상기 제2 금형이 종래 제조된 금형인 경우 상기 제2 냉각수 채널과 분리된 상태로 상기 금형 온도 조절 장치 수용부의 일부와 기계적 가공에 의해 관통 형성되는
열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형.
제 10항에서,
상기 제2 냉각수 채널은
상기 제2 금형이 종래 제조된 금형인 경우 상기 제1 냉각수 채널의 상기 냉각수 유입부 및 상기 냉각수 유출부와의 대응 부분의 상기 가동 형판을 각각 기계적 가공에 의해 상기 제1 냉각수 채널과 상호 연결되는
열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형.
제 10항에서,
상기 금형 온도 조절 장치 수용부는 상기 제2 냉각수 채널과 분리되도록 형성되어 있는
열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형.
제 19항에서,
상기 금형 온도 조절 장치 수용부는
상기 제2 금형이 종래 제조된 금형인 경우 상기 제2 냉각수 채널과 분리되도록 기계적 가공에 의해 상기 제2 금형의 소정 영역에 형성되는
열전 소자를 이용한 금형 온도 조절 장치를 포함하는 금형.