KR101454481B1 - 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 순환식 냉각 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몰드 본체 내부에 몰드의 길이방향으로 하부에는 냉각수 유입공이 형성되고, 상부에는 냉각수 배출공이 형성되는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드에 있어서, 상기 냉각수 유입공과 냉각수 배출공은 다수개의 냉각수 순환관에 의해 서로 연통되도록 하되, 상기 냉각수 순환관은 냉각수 유입공으로 부터 시작되어 수평 또는 경사지게 측방향으로 연장되었다가 안쪽으로 꺾여 냉각수 유입공 상부에 위치한 냉각수 배출공에 연결되도록 구성되는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 순환식 냉각 구조를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 효과로는 냉각수 순환관에 의해 상당한 냉각 표면적을 가지면서도 상기 냉각수 순환관 내부에 냉각수가 고여있거나, 정체되지 않도록 함으로써 냉각 효과를 극대화할 수 있도록 제품의 품질 향상은 물론 스트랩 냉각대기 사이클을 종래 몰드에 비해 약 4초 정도를 줄여 엄청난 배터리 생산수율의 향상을 기대할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

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

본 발명은 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 순환식 냉각 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부에 몰드 공동을 구비하는 몰드의 내부에 냉각수 관로를 형성하되 냉각수가 몰드 내부에서 가장 바람직한 순환구조를 가질 수 있도록 냉각수 관로를 형성함으로써 몰드 냉각이 신속하게 이루어지도록 하고, 이로 인해 배터리 생산수율을 극대화시킬 수 있는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 순환식 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 형성된다.

이처럼 상기 런너블럭을 통해 공급되는 납물은 몰드의 상부에 형성된 몰드 공동(空洞)에 채워져 스트랩을 형성하게 된다.

그런데 상기 스트랩을 형성함에 있어 종래의 몰드는 런너블럭으로 부터 공급되는 납물이 보를 넘쳐 몰드공동에 채워진 다음 납물의 공급을 차단하게 되면 천천히 냉각되면서 클램핑된 상태의 배터리 셀 플레이트의 러그에 스트랩을 캐스팅하게 된다.

이때 납물을 공급하는 런너블럭의 온도는 약 440℃에 이르고 납물을 공급받는 몰드의 온도는 90~140℃여서 몰드를 신속하게 냉각시키지 않고는 캐비티를 배출시킬 수 없는 구조여서 상기 몰드의 냉각속도에 따라 제품의 품질은 물론 캐비티의 배출시간이 늦어질수록 생산성은 필연적으로 낮아질 수밖에 없어 몰드의 냉각효율의 향상은 배터리 생산수율과 직결되는 것이어서 매우 중요한 요소라 할 것이다.

종래에도 몰드를 신속하게 냉각하기 위해 다양한 냉각수단이 강구되고 있으며, 참고로 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같은 종래의 몰드(10)의 냉각 구조는 다음과 같다. 즉 상기 종래의 몰드(10) 내부에는 길이방향으로 상부와 하부를 지나는 냉각수 관로가 형성되고, 상부에는 스트랩을 성형하기 위한 몰드공동(13)이 형성되는데, 이때 하부를 지나는 냉각수 관로는 냉각수가 들어오는 냉각수 유입공(11)이며, 상부를 지나는 냉각관로는 냉각수가 배출되는 냉각수 배출공(12)이다.

상기 냉각수 유입공(11)과 냉각수 배출공(12)은 수직으로 형성되는 연결공(10a)에 의해 연결되어 서로 통하게 되는데, 이때 상기 각각의 냉각수 유입공(11)과 냉각수 배출공(12)의 양측에는 냉각효과를 높이기 위하여 보조냉각공(14,15)이 몰드(10) 내부에 수평으로 형성된다.

[관련기술문헌]

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

그러나 상기와 같은 냉각 구조를 갖는 종래의 몰드(10)의 문제는 냉각수 유입공(11)을 통해 유입된 냉각수가 연결공(10a)을 통해 냉각수 배출공(12)으로 곧바로 빠져나가 버리게 되어 냉각 효과가 현저히 떨어진다는 것이다.

물론 냉각 표면적을 넓혀 냉각 효율을 보다 좋게 하기 위하여 냉각수 유입공(11)과 냉각수 배출공(12)의 양측에 형성한 보조냉각공(14,15)이 있긴 하나, 상기 보조냉각공(14,15)으로 유입된 냉각수는 한번 유입되면 순환이 곤란하여 몰드(10)를 냉각함에 있어 그다지 효과적이지 못하다.

즉 상기 보조냉각공(14,15)으로 유입된 냉각수는 몰드(10)가 런너블럭으로 부터 공급되는 납물에 의해 가열되어 100℃가 넘어야만 끓게 되면서 밖으로 배출가능한 구조이며, 이마저도 보조냉각공(14,15)으로 유입될려는 냉각수들과 부딪쳐 와류를 형성하게 되고, 심지어는 냉각수가 끓으면서 발생하는 기포에 의해서도 배출에 방해를 받게 되는 것이다.

이처럼 가열된 상태의 냉각수들이 보조냉각공(14,15) 속에 정체되어 쉽게 배출되지 못하고 머무른다는 것은 결국 효율적인 냉각이 이루어지지 못함을 의미하고, 효율적이지 못한 몰드(10)의 냉각은 그만큼 제품 제조시간의 지연을 의미하는 것이어서 심각한 생산성 하락으로 이어지는 것이다.

상기한 바와 같은 종래 캐스트-온-스트랩 몰드가 갖는 단점을 해결하기 위한 본 발명은 몰드 내부에 길이방향으로 하부에는 냉각수 유입공을 형성하고, 상부에는 냉각수 배출공을 형성하고, 상기 냉각수 유입공과 냉각수 배출공은 다수개의 냉각수 순환관에 의해 서로 통하도록 연결되도록 하되, 상기 냉각수 순환관은 냉각수 유입공으로 부터 시작되어 수평 또는 경사지게 측방향으로 연장되었다가 안쪽으로 꺾여 냉각수 유입공 상부에 위치한 냉각수 배출공에 다시 연결되도록 구성됨을 특징으로 한다.

상기 냉각수 순환관은 냉각수 유입공과 냉각수 배출공의 양쪽에 한 쌍으로 형성되도록 구성됨을 특징으로 한다.

상기 냉각수 순환관은 단면으로 보아 "ㄷ"자 형상으로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 효과로는 냉각수 순환관에 의해 상당한 냉각 표면적을 가지면서도 상기 냉각수 순환관 내부에 냉각수가 고여있거나, 정체되지 않도록 함으로써 냉각 효과를 극대화할 수 있도록 한다.

또한 본 발명은 냉각수가 유입되는 냉각수 유입공의 상부에 냉각수를 배출하기 위한 냉각수 배출공을 형성하되 상기 냉각수 유입공과 냉각수 배출공을 냉각수 순환관으로만 연결하여 온도가 높아지면 비중이 낮아지는 물의 특성을 이용하여 몰드가 가열되면 냉각수가 대류 되면서 자연스럽게 냉각수의 순환이 이루어지도록 하여 신속한 몰드의 냉각이 가능하게 된다.

이처럼 본 발명은 신속하고 안정적인 몰드 냉각으로 인한 제품의 품질 향상(스트랩의 균일한 결정조직)은 물론 스트랩 냉각대기 사이클을 종래 몰드에 비해 약 4초 정도를 줄여 엄청난 배터리 생산수율의 향상을 기대할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래 몰드의 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 도 1의 냉각수 흐름 상태를 보이기 위한 참고단면도.
도 4는 본 발명 몰드의 사시도.
도 5는 도 4의 W-W선 단면도.
도 6는 도 4의 X-X선 단면도.
도 7은 도 4의 냉각수 흐름 상태를 보이기 위한 참고단면도.
도 8은 본 발명 몰드의 다른 실시예의 단면도.
도 9는 본 발명 몰드의 사용상태 참고도.

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

도 3은 종래 몰드의 냉각수 흐름 상태를 보이기 위한 참고단면도이고, 도 4는 본 발명 몰드의 사시도이며, 도 5는 도 4의 W-W선 단면도이고, 도 6는 도 4의 X-X선 단면도이며, 도 7은 도 4의 냉각수 흐름 상태를 보이기 위한 참고단면도이고, 도 8은 본 발명 몰드의 다른 실시예의 단면도이며, 도 9는 본 발명 몰드의 사용상태 참고도이다.

우선, 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 순환식 냉각 구조는, 몰드(100) 본체 내부에 몰드(100)의 길이방향으로 하부에는 냉각수 유입공(110)이 형성되고, 상부에는 냉각수 배출공(120)이 형성되는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드에 있어서, 상기 냉각수 유입공(110)과 냉각수 배출공(120)은 다수개의 냉각수 순환관(160)에 의해 서로 연통(連通)되도록 하되, 상기 냉각수 순환관(160)은 냉각수 유입공(110)으로 부터 시작되어 수평 또는 경사지게 측방향으로 연장되었다가 안쪽으로 꺾여 냉각수 유입공(110) 상부에 위치한 냉각수 배출공(120)에 연결되도록 구성된다.

상기 냉각수 순환관(160)은 냉각수 유입공(110)과 냉각수 배출공(120)의 양쪽에 단면으로 보아 "ㄷ" 형상으로 이루어져 냉각수 유입공(110)과 냉각수 배출공(120)을 서로 연결되도록 하는 구성이 냉각효율 및 제작의 용이성을 감안했을 때 가장 바람직하다.

이처럼 본 발명은 냉각수 유입공(110)을 통해 유입된 냉각수가 냉각수 순환관(160)을 통해 냉각수 배출공(120)으로 배출되면서 몰드(100)를 냉각하게 된다.

또한 상기 냉각수 순환관(160)은 냉각수 유입공(110)으로 부터 시작되어 도 5에 도시한 바와 같이 수평으로 측방향으로 연장되었다가 안쪽으로 꺾여 냉각수 유입공(110) 상부에 위치한 냉각수 배출공(120)에 다시 연결되는 구조여서 몰드(100) 내부에 상당한 냉각 표면적을 확보할 수 있는 구조이고, 이로 인해 냉각 효율을 좋아져 냉각속도를 빠르게 할 수 있다.

도 8의 경우는 몰드 공동과 몰드 공동의 간격이 좁은 경우에 해당하는 구조로, 인접한 몰드 공동(130)의 간격이 좁을 경우 몰드 공동과 몰드 공동 사이에 냉각수 배출공(120)이 형성될 공간이 부족하여 몰드 공동(130) 사이로 냉각수 순환관(160)의 상부가 지나도록 하되 냉각수를 배출하기 위한 냉각수 배출공(120)은 냉각수 순환관(160)의 상부 보다 아래에 위치하도록 하므로써 몰드의 공간활용도를 높일 수 있도록 한 것이다.

이처럼 본 발명은 몰드(100)가 가열되면 냉각수의 비중이 낮아져 대류하는 원리를 이용해서 냉각수 유입공(110)과 냉각수 순환관(160), 냉각수 배출공(120)을 통해 냉각수의 자연스러운 순환을 유도함으로써 몰드(100)의 빠른 냉각과 균일한 냉각이 가능해지는 구조이다.

또 본 발명은 냉각수가 냉각수 관로 내에서 고이거나 정체되지 않도록 함으로써 신속하고 안정적인 몰드(100) 냉각으로 인한 스트랩이 균일한 결정조직을 갖게되고, 스트랩 냉각대기 시간, 즉 냉각사이클을 종래의 몰드에 비해 현저히 줄일 수 있어 배터리 생산수율의 비약적인 향상을 기대할 수 있게 된다.

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 110: 냉각수 유입공
120: 냉각수 배출공 130: 몰드 공동
160: 냉각수 순환관
A: 와류형성부 B: 크로스블럭
C: 런너블럭

Claims (3)

1. 몰드 본체 내부에 몰드의 길이방향으로 하부에는 냉각수 유입공이 형성되고, 상부에는 냉각수 배출공이 형성되는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드에 있어서,
   상기 냉각수 유입공과 냉각수 배출공은 서로 연결되도록 하되,
   상기 냉각수 순환관은 냉각수 유입공으로 부터 시작되어 몰드 내부에서 수평으로 측방향을 향해 연장되었다가 다시 수직으로 상부방향을 향해 꺾여 연장되고, 다시 냉각수 배출공을 향해 꺾여 연장되어 냉각수 유입공의 끝단과 냉각수 배출공의 끝단이 다수개의 냉각수 순환관에 의해 연통되도록 함으로써,
   상기 냉각수 순환관의 단면이 측면에서 볼 때 "ㄷ" 형상으로 이루어짐 특징으로 하는 배터리용 캐스트 온 스트랩 몰드의 순환식 냉각 구조.
   
2. 삭제
3. 삭제

Images