KR102035633B1 - Die cooling apparatus - Google Patents

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KR102035633B1
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Abstract

금형 냉각장치는 액체와 기체 상태가 함께 존재하는 2상 상태의 냉매를 상기 금형의 내부에 형성된 냉각채널에 공급하여 냉매의 잠열을 이용하여 상기 금형을 냉각하도록 구성된다. 냉매의 잠열을 이용하여 금형을 냉각시킴으로써 금형의 냉각채널 내에서의 냉매 온도를 동일하게 유지할 수 있어 금형을 균일하게 냉각할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. The mold cooling apparatus is configured to supply a refrigerant in a two-phase state in which a liquid and a gas state exist together to a cooling channel formed in the mold to cool the mold by using latent heat of the refrigerant. By cooling the mold by using the latent heat of the refrigerant, the temperature of the refrigerant in the cooling channel of the mold can be kept the same, thereby achieving the effect of uniformly cooling the mold.

Description

금형 냉각장치{DIE COOLING APPARATUS}Mold Cooling Device {DIE COOLING APPARATUS}

본 발명은 금형(die) 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핫스탬핑용 금형을 보다 균일하고 효과적으로 냉각시킬 수 있는 냉각장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a die cooling device, and more particularly, to a cooling device capable of more uniformly and effectively cooling a die for hot stamping.

일반적으로, 자동차에 사용되는 소재는 차량의 경량화를 통한 환경규제 대응을 위해 고강도 강이 적용된 부품 비율이 증가하고 있다.In general, the proportion of parts to which high-strength steel is applied to materials used in automobiles is increased in order to cope with environmental regulations by lightening the vehicle.

이러한 고강도 강판 소재는 낮은 상온 성형성 및 성형 후 치수 변형 등이 발생하며, 이는 자동차 바디 부품의 제조에 고강도 강의 적용 확대를 제한하는 요인이 된다.The high-strength steel sheet material has low room temperature formability and dimensional deformation after molding, which is a factor that limits the expansion of the application of high-strength steel in the manufacture of automotive body parts.

최근 차량 경량화 및 고강도화를 위해 바디 부품의 제조에 핫스탬핑을 적용하는 비율이 높아져 가고 있다.Recently, the ratio of applying hot stamping to the manufacture of body parts for increasing weight and strength of vehicles is increasing.

핫스탬핑을 위해 스틸 블랭크는 Ac3, 예로서 850~950℃ 범위로 가열된다. 가열된 블랭크는 수초 이내로 프레스 금형으로 이송되어 성형과 동시에 급냉된다. 금형에는 금형의 냉각을 위한 냉각채널이 마련된다.For hot stamping the steel blank is heated to Ac3, eg in the range of 850-950 ° C. The heated blank is transferred to the press mold in a few seconds and quenched at the same time as the molding. The mold is provided with a cooling channel for cooling the mold.

핫스탬핑은 고온의 강판을 성형하기에 성형성 및 치수 정확도가 우수하다. 그리고 핫스탬핑에 의해 1,500MPa 이상의 인장강도를 갖는 차량 부품을 얻을 수 있다.Hot stamping is excellent in formability and dimensional accuracy for forming hot steel sheets. And by hot stamping it is possible to obtain a vehicle component having a tensile strength of more than 1,500MPa.

핫스탬핑용 금형의 냉각채널에 냉각수가 공급된다. 냉각수는 냉각채널을 따라 흐르면서 금형의 열을 빼앗아, 점차 온도가 상승한다. 금형의 냉각수 유입부에서 냉각수 온도가 가장 낮고 냉각수 배출부에서 가장 높다. 달리 표현하자면 유입부 부근에서는 냉각효율이 좋은 반면, 배출부로 갈수록 냉각효율이 떨어진다. 이는 금형의 불균일한 냉각을 야기하며, 결국 핫스탬핑 부품의 품질 저하를 야기한다.Cooling water is supplied to the cooling channel of the hot stamping die. As the coolant flows along the cooling channel, it takes away the heat from the mold and gradually increases the temperature. Coolant temperature is lowest at the coolant inlet of the mold and highest at the coolant outlet. In other words, the cooling efficiency is good near the inlet, while the cooling efficiency decreases toward the outlet. This leads to non-uniform cooling of the mold, which in turn leads to deterioration of the hot stamped part.

한편 경량화 및 충돌 안전성 향상을 위한 차량 부품의 제조에 적용되고 있는 기술로 맞춤식 재단용접(Tailor Welded Blanks, TWB) 공법이 있다. TWB는 두께나 재질이 서로 다른 강판을 적절한 크기와 형상으로 절단한 후 레이저로 용접하여, 원하는 형태의 제품을 만드는 기술이다.Meanwhile, the Tailor Welded Blanks (TWB) method is a technology applied to the manufacture of vehicle parts for light weight and improved crash safety. TWB is a technology for making products of the desired shape by cutting steel plates of different thicknesses or materials into appropriate sizes and shapes and then welding them with a laser.

TWB 블랭크를 이용한 핫스탬핑 시, 두께가 두꺼운 부위와 상대적으로 두께가 얇은 부위 간에는 냉각속도에 차이가 발생한다. 이 경우 금형의 냉각성능은 두께가 두꺼운 부위를 기준으로 설계되어야 하는데, 과도한 냉각수 유량이 요구되며, 두께가 두꺼운 부위에서의 냉각성능이 만족할만큼의 수준으로 향상되지 않는 문제가 있다.When hot stamping with TWB blanks, there is a difference in cooling rate between thick and relatively thin sections. In this case, the cooling performance of the mold has to be designed based on a thick portion, excessive cooling water flow rate is required, and there is a problem that the cooling performance in the thick portion is not improved to a satisfactory level.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 금형을 보다 균일하고 효과적으로 냉각시킬 수 있는 금형 냉각장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object thereof is to provide a mold cooling apparatus capable of cooling the mold more uniformly and effectively.

위 목적을 달성하기 위한 방안 중 하나로 본 출원인은 냉매를 이용한 금형 냉각장치를 개발하고 이에 대해 한국특허출원 제2017-0046830호로 출원을 한 바 있다. 이 냉각장치는 액체와 기체 상태가 함께 존재하는 상태의 냉매가 금형의 내부에 형성된 냉각채널을 따라 흐르며 냉매의 잠열을 이용하여 금형을 냉각하도록 구성된다.As one of the methods for achieving the above object, the present applicant has developed a mold cooling apparatus using a refrigerant and has filed it with Korean Patent Application No. 2017-0046830. The cooling device is configured to cool the mold by using the latent heat of the coolant while a coolant in a liquid and gaseous state flows along the cooling channel formed inside the mold.

상기 금형의 냉각채널에 유입되는 냉매는 매우 정확하게 2상 공존 조건 혹은 포화상태에 있지 않을 수 있다. 냉각채널에 공급되는 냉매의 온도는 냉매의 증발온도보다 조금 낮은 온도, 바람직하게는 냉매 증발온도의 97~99.5% 범위에 있을 수 있다. 이 온도 조건은 금형에 공급되는 냉매 온도와 금형으로부터 배출되는 냉매 간의 온도 차이가 작으면서도, 금형의 냉각에 냉매의 증발 엔탈피, 즉 잠열이 충분히 사용될 수 있도록 한다.The refrigerant flowing into the cooling channel of the mold may not be in very precise two-phase coexistence conditions or saturated conditions. The temperature of the refrigerant supplied to the cooling channel may be a temperature slightly lower than the evaporation temperature of the refrigerant, preferably 97 to 99.5% of the refrigerant evaporation temperature. This temperature condition allows the evaporation enthalpy of the refrigerant, i.e., latent heat, to be sufficiently used for cooling the mold while the temperature difference between the refrigerant temperature supplied to the mold and the refrigerant discharged from the mold is small.

한국특허출원 제2017-0046830호의 금형 냉각장치가 제안된 것은 냉매의 잠열 엔탈피를 이용한 냉각성능이 냉각수의 현열 엔탈피를 이용한 냉각성능보다 우수하다는 것에 기초한다. 금형 냉각채널 입구에서 냉각수와 냉매의 온도가 동일하고 냉각채널에 동일 유량이 공급된다고 할 때, 잠열이 이용되는 냉매의 냉각성능이 냉각수에 비해 3~5배 이상 우수한 결과를 보인다.The mold cooling apparatus proposed by Korean Patent Application No. 2017-0046830 is based on the fact that the cooling performance using latent heat enthalpy of refrigerant is superior to the cooling performance using sensible heat enthalpy of cooling water. When the temperature of the cooling water and the refrigerant is the same at the inlet of the mold cooling channel and the same flow rate is supplied to the cooling channel, the cooling performance of the refrigerant using latent heat is 3 to 5 times better than that of the cooling water.

참고로 냉각채널 입구에서의 냉각수 온도가 40℃, 냉각수 유로 출구에서의 냉각수 온도가 50℃일 때, 냉각채널을 통과하면서 냉각수가 금형으로부터 빼앗은 열은, 엔탈피로 나타내면 42kJ/kg 정도이다. 이와 비교하여, 40℃에서 R-134a의 증발 엔탈피 차는 163kJ/kg이고, R-245fa의 증발 엔탈피 차는 181kJ/kg, 그리고 R-1234yf의 증발 엔탈피 차는 132kJ/kg 정도가 된다. 물과 비교하였을 때 냉매에 증발 엔탈피 차가 3배 이상으로 크게 차이가 난다. 냉매를 사용하는 경우 냉각수를 사용하는 경우보다 유량을 줄일 수 있고 전체적인 시스템의 에너지 소모를 절감할 수 있다.For reference, when the temperature of the cooling water at the inlet of the cooling channel is 40 ° C and the temperature of the cooling water at the outlet of the cooling water flow path is 50 ° C, the heat taken by the cooling water from the mold while passing through the cooling channel is about 42 kJ / kg. In comparison, the evaporation enthalpy difference of R-134a is 163kJ / kg, the evaporation enthalpy difference of R-245fa is 181kJ / kg, and the evaporation enthalpy difference of R-1234yf is about 132kJ / kg at 40 ° C. Compared with water, the difference in evaporation enthalpy is more than three times in the refrigerant. The use of refrigerants can reduce flow rates and reduce the energy consumption of the overall system compared with the use of cooling water.

위와 같은 한국특허출원 제2017-0046830호에 소개된 금형 냉각장치에 관한 사항은 본 발명에서도 참조되며, 본 발명의 한 측면을 구성할 수 있다.Matters related to the mold cooling apparatus introduced in Korean Patent Application No. 2017-0046830 as described above are also referred to in the present invention, and may constitute one aspect of the present invention.

한편, 한국특허출원 제2017-0046830호에서는 냉각장치의 사이즈를 한정하지는 않았지만, 이 장치를 컴팩트하게 구성할 때 얻을 수 있는 장점에 대해서까지 구체적으로 언급되지 못했다.On the other hand, Korean Patent Application No. 2017-0046830 did not limit the size of the cooling device, but did not specifically mention the advantages that can be obtained when the device is compactly configured.

또한 한국특허출원 제2017-0046830호에서 실시예로 보인 금형 냉각장치는, 수리를 위해 금형을 프레스 장치로부터 탈거해야 하는 경우 금형과 냉각장치 간의 연결을 분리해야 할 것으로 생각될 수 있다. 이렇게 금형과 냉각장치 간의 연결을 일단 분리한 후, 다시 연결하기 위해서는 금형의 냉각채널과 냉각장치의 적어도 일부 실제로는 저장탱크를 제외한 냉매라인을 거의 모두 진공상태로 만들어야 한다. 이는 공정시간을 지연은 물론 냉매 손실, 환경오염 등의 문제를 야기한다.In addition, the mold cooling apparatus shown as an example in the Korean Patent Application No. 2017-0046830, it may be considered that if the mold must be removed from the press apparatus for repair, it is necessary to disconnect the connection between the mold and the cooling apparatus. Once the connection between the mold and the chiller is disconnected and reconnected, almost all of the coolant line except for the storage tank and at least some of the chillers in the mold is actually vacuumed. This not only delays the process time but also causes problems such as refrigerant loss and environmental pollution.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 반드시 위에 언급된 사항에 국한되지 않으며, 미처 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하 기재되는 사항에 의해서도 이해될 수 있을 수 있을 것이다.The problem to be solved in the present invention is not necessarily limited to the above-mentioned matters, and other problems not mentioned above may be understood by the matters described below.

본 발명에 따른 금형 냉각장치는 금형의 냉각채널 출구로부터 배출되는 냉매의 냉각을 위한 응축부; 응축부에서 냉각된 냉매가 유입되는 리시버; 및 리시버로부터 금형의 냉각채널 입구로 공급되는 냉매를 가열하기 위한 가열부;를 포함한다. 이 냉각장치는 액상과 기상의 2상이 공존하는 냉매가 금형의 냉각채널을 따라 흐르면서 냉매의 잠열에 의해 금형을 냉각시킬 수 있도록 구성될 수 있다.Mold cooling apparatus according to the present invention comprises a condensation unit for cooling the refrigerant discharged from the cooling channel outlet of the mold; A receiver into which the coolant cooled in the condenser is introduced; And a heating unit for heating the refrigerant supplied from the receiver to the inlet of the cooling channel of the mold. The cooling device may be configured to cool the mold by latent heat of the refrigerant while the refrigerant in which the two phases of the liquid phase and the gas phase coexist along the cooling channel of the mold.

통상적인 에어컨은 압축기, 응축기, 팽창 밸브 및 증발기로 구성된다. 본 발명에 따른 금형 냉각장치는 온도 변화를 최소화하면서 냉매의 잠열을 이용하여 금형을 냉각할 수 있도록 구성된다. 팽창밸브가 아닌 가열기가 사용되며, 압축기는 사용되지 않는다. 냉매의 순환 흐름을 위한 펌프가 사용될 수 있다.Typical air conditioners consist of a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator. Mold cooling apparatus according to the present invention is configured to cool the mold using the latent heat of the refrigerant while minimizing the temperature change. A heater is used, not an expansion valve, and no compressor is used. Pumps for the circulating flow of refrigerant can be used.

핫스탬핑용 금형은 상부 금형과 하부 금형을 구비한다. 본 발명에 따른 냉각장치는 상부 금형 또는 하부 금형에 설치되어, 금형 탈거 시 함께 탈거될 수 있도록 구성될 수 있다. 이에 의하면 금형 탈거 시, 냉각장치를 금형으로부터 분리할 필요가 없다.The hot stamping mold has an upper mold and a lower mold. The cooling apparatus according to the present invention may be installed in the upper mold or the lower mold, and may be configured to be removed together when the mold is removed. This eliminates the need to remove the chiller from the mold when removing the mold.

본 발명에 의하면 적어도 상기 응축부, 리시버는 케이싱 내에 함께 장착되며, 금형 탈거 시 케이싱이 장착된 금형과 함께 탈거될 수 있도록 구성될 수 있다.According to the present invention, at least the condensation unit and the receiver may be mounted together in the casing, and may be configured to be removed together with the mold in which the casing is mounted.

본 발명에 의한 금형 냉각장치는, 케이싱을 금형에 장착 시, 응축부, 리시버 및 가열부를 연결하는 냉매라인과 금형의 냉각채널이 냉매의 순환을 위한 폐회로를 형성할 수 있도록 구성될 수 있다. 가열부는 케이싱 내에 함께 장착되거나, 혹은 케이싱과 금형의 냉각채널 입구 사이에 배치될 수 있다.The mold cooling apparatus according to the present invention may be configured such that when the casing is mounted on the mold, the refrigerant line connecting the condenser, the receiver, and the heating unit and the cooling channel of the mold may form a closed circuit for circulation of the refrigerant. The heating portion may be mounted together in the casing or disposed between the casing and the cooling channel inlet of the mold.

본 발명에 의하면 금형 냉각장치는 케이싱에 의해 컴팩트하게 패킹된 유닛일 수 있고, 일부의 구성은 케이싱 내에 다른 일부는 케이싱 외부에 마련될 수 있으며, 또한 냉각채널을 갖는 금형을 포함하는 넓은 의미로 이해될 수도 있다.According to the present invention, the mold cooling device may be a unit compactly packed by a casing, and a part of the configuration may be provided in the casing, and another part may be provided outside the casing, and in a broad sense including a mold having a cooling channel. May be

냉매는 물 이외의 냉각 매체로서, 할로겐화 탄소, 탄화수소, 유기화합물, 무기화합물 등이 그 예가 될 수 있다. 냉매는 금형의 냉각채널을 흐를 때의 온도 및 압력 조건에서 액체와 기체의 2상 공존 영역에 있을 수 있어야 한다. 환경적인 문제만 없다면, 냉매의 증발 엔탈피가 클수록 좋을 것이다.The refrigerant is a cooling medium other than water, and examples thereof include halogenated carbon, hydrocarbons, organic compounds, inorganic compounds, and the like. The refrigerant should be able to be in a two-phase coexistence zone of liquid and gas at the temperature and pressure conditions of the cooling channel of the mold. Without environmental problems, the greater the evaporation enthalpy of the refrigerant, the better.

본 발명에 의한 금형 냉각장치에 따르면, 냉매의 잠열을 이용하여 금형을 냉각시킴으로써 금형의 냉각채널 내에서의 냉매 온도를 동일하게 유지할 수 있어 금형을 균일하게 냉각할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the mold cooling apparatus according to the present invention, by cooling the mold by using the latent heat of the refrigerant, it is possible to maintain the same refrigerant temperature in the cooling channel of the mold, thereby obtaining the effect of uniformly cooling the mold.

또한 본 발명에 의하면, 증발 엔탈피가 큰 냉매를 이용함으로써 적은 유량으로 금형을 효과적으로 냉각할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.In addition, according to the present invention, an effect of effectively cooling the mold at a small flow rate can be obtained by using a refrigerant having a large evaporation enthalpy.

또한 본 발명에 의하면, 금형과 냉각장치를 순환하는 냉매의 온도가 구간별로 큰 차이가 나지 않으므로, 냉각장치의 운영 과정에 에너지 소비가 크지 않도록 할 수 있다.In addition, according to the present invention, since the temperature of the refrigerant circulating in the mold and the cooling device does not vary significantly between sections, it is possible to prevent the energy consumption of the cooling device from being large.

또한 본 발명에 의하면, 냉각장치는 컴팩트하게 구성되어 냉각이 필요한 금형 부위를 효과적으로 냉각할 수 있다.In addition, according to the present invention, the cooling device is compactly configured to effectively cool the mold portion requiring cooling.

또한 본 발명에 의하면, 기존의 수냉각 시스템에 부가적으로 장착되어 불균일한 금형의 냉각으로 인한 성형 품질의 저하를 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is additionally installed in the existing water cooling system can prevent the deterioration of the molding quality due to the cooling of the non-uniform mold.

또한 본 발명에 의하면 냉각장치가 금형에 장착된 상태에서 냉매가 순환하는 폐회로가 형성될 수 있어, 종래의 문제, 즉 금형 수리 시 냉각장치를 금형으로부터 분리해야 하거나 냉각장치와 금형 간을 다시 연결할 때 냉매 순환라인을 진공으로 만들어야 하는 등의 종래 문제가 방지될 수 있다.In addition, according to the present invention, a closed circuit in which the refrigerant circulates in a state where the cooling device is mounted on the mold may be formed, and thus, a conventional problem, that is, when the cooling device needs to be removed from the mold or when the cooling device and the mold are connected again, Conventional problems, such as making the refrigerant circulation line vacuum, can be avoided.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금형 냉각장치가 적용되는 금형을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금형 냉각장치의 적용 예를 보인 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 금형 냉각장치의 내부 구조를 보인 도면이다.
1 is a view schematically showing a mold to which a mold cooling apparatus according to an embodiment of the present invention is applied;
2 is a view showing an application example of a mold cooling apparatus according to an embodiment of the present invention,
3 is a view showing the internal structure of a mold cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 금형 냉각장치을 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a mold cooling apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도면들에서 동일한 구성요소 또는 부품들은 설명의 편의를 위해 가능한 한 동일한 참조부호로 표시되며, 도면들은 본 발명의 특징에 대한 명확한 이해와 설명을 위해 과장되게 그리고 개략적으로 도시될 수 있다.The same components or parts in the drawings are denoted by the same reference numerals as much as possible for convenience of description, and the drawings may be exaggerated and schematically illustrated for a clear understanding and explanation of the features of the present invention.

도 1에는 실시예에 따른 냉각장치가 적용되는 금형(10)이 도시되어 있다.1 shows a mold 10 to which a cooling apparatus according to an embodiment is applied.

도 1을 참조하면, 금형(10)은 통상적으로 상부 금형(11)과 하부 금형(12)을 구비한다. 각 금형(11,12)에는 그 내부를 흐르는 냉각수 채널(13)이 마련된다. 하나의 예로서 도 1에서 A로 표시된 특정부위에 열이 축적되고 냉각이 불충분할 수 있다. 실시예에 따른 냉각장치는 이러한 부위(A)의 냉각에 사용될 수 있다.Referring to FIG. 1, the mold 10 typically includes an upper mold 11 and a lower mold 12. Each mold 11, 12 is provided with a cooling water channel 13 flowing therein. As one example, heat may accumulate and cooling may be insufficient at a specific portion indicated by A in FIG. 1. The cooling apparatus according to the embodiment can be used for cooling such a portion (A).

도 1에서 A로 표시된 바와 같은 냉각이 불충분한 영역은 두께가 상이한 영역을 갖는 TWB나 패치워크 블랭크를 사용되는 경우 발생될 수 있다. 또한 이러한 영역은 성형품의 형상이 복잡하거나, 냉각수 채널(13)을 금형(10)의 성형면에 충분히 근접하여 형성할 수 없는 등의 여러 이유로 발생될 수 있다.Insufficient cooling as indicated by A in FIG. 1 may occur when TWB or patchwork blanks are used having regions of different thicknesses. In addition, such a region may be generated for a variety of reasons, such as a complicated shape of the molded article or the inability to form the coolant channel 13 in close proximity to the molding surface of the mold 10.

실시예에 의하면 하부 금형(12)의 A 부위에는 냉각수 채널(13) 외에 냉매 채널(14a,14b: 14)이 형성될 수 있다. 14a는 냉매 채널의 입구이며, 14b는 냉매 채널의 출구일 수 있다. 금형(10) 내부에는 입구(14a)와 출구(14b)를 연결하는 냉매 채널(14)이 형성될 수 있다.According to the exemplary embodiment, in addition to the coolant channel 13, the coolant channels 14a and 14b: 14 may be formed in the A portion of the lower mold 12. 14a may be an inlet of the refrigerant channel, and 14b may be an outlet of the refrigerant channel. In the mold 10, a refrigerant channel 14 connecting the inlet 14a and the outlet 14b may be formed.

도 1에서 금형(10)의 표면에 A 표시가 되어 있으나, 실제 냉각이 미흡한 부위는 A에 대응하는 금형(10)의 안쪽에서 발생하는 것일 수 있다.In FIG. 1, the A mark is shown on the surface of the mold 10, but the portion of the mold 10 that is not sufficiently cooled may be generated inside the mold 10 corresponding to A.

도 2를 참조하면, 하부 금형(12)에는 케이싱(20) 내에 컴팩트하게 패킹된 구조의 냉각장치가 설치될 수 있다. 도 2에서 23으로 지시된 것은 케이싱(20) 내부로 냉각수를 공급 및 배출하기 위한 포트이다. 도 2에서 보듯이 냉각장치는 하부 금형(12)에 부속된다.Referring to FIG. 2, the lower mold 12 may be provided with a cooling device having a compactly packed structure in the casing 20. In FIG. 2, reference numeral 23 denotes a port for supplying and discharging cooling water into the casing 20. As shown in FIG. 2, the cooling device is attached to the lower mold 12.

도 3을 참조하면, 케이싱(20) 내에 응축기(30) 및 리시버(40)가 장착될 수 있다. 추가적으로 펌프(50) 또는/및 가열부(60)가 케이싱(20) 내에 함께 장착될 수 있다.Referring to FIG. 3, a condenser 30 and a receiver 40 may be mounted in the casing 20. In addition, the pump 50 and / or the heating part 60 may be mounted together in the casing 20.

케이싱(20)의 냉매 인렛(21a)은 하부 금형(12)의 냉매 채널의 출구(14b)에 연결되며, 케이싱(20)의 냉매 아웃렛(21b)은 냉매 채널의 입구(14a)에 연결된다. 냉매 인렛(21a)으로부터 냉매 아웃렛(21b)에 이르는 냉매라인은, 인렛(21a)으로부터 리시버(40)에 이르는 냉매 회수라인(101,102), 리시버(40)에서 아웃렛(21b)에 이르는 냉매 공급라인(102,103)으로 구분될 수 있다.The refrigerant inlet 21a of the casing 20 is connected to the outlet 14b of the refrigerant channel of the lower mold 12, and the refrigerant outlet 21b of the casing 20 is connected to the inlet 14a of the refrigerant channel. The refrigerant line from the refrigerant inlet 21a to the refrigerant outlet 21b is a refrigerant recovery line 101, 102 from the inlet 21a to the receiver 40, and a refrigerant supply line from the receiver 40 to the outlet 21b. 102, 103).

응축기(30)는 냉매 채널의 출구(14b)를 통해 배출된 냉매를 냉각하고 나아가 액화하기 위한 요소이다.The condenser 30 is an element for cooling and further liquefying the refrigerant discharged through the outlet 14b of the refrigerant channel.

금형의 냉매 채널 출구(14b)로부터 배출되는 냉매의 건도는 0.5~1.0 범위에 있도록 제어된다. 알려진 바와 같이 건도는 포화액선을 0, 포화증기선을 1로 하여 냉매의 건조한 정도를 나타낸 것이다. 실시예에 의하면 출구(14b)에서의 냉매 건도가 1.0을 초과하면 과열기체가 되어 온도와 압력이 급격히 증가하여 냉각장치의 안정성에 악영향을 미칠 수 있으며, 금형의 균일한 냉각이 보장되지 않는다. 또한 출구(14b) 건도가 0.5 이하가 되면 냉각장치의 효율이 감소한다.The dryness of the refrigerant discharged from the refrigerant channel outlet 14b of the mold is controlled to be in the range of 0.5 to 1.0. As is known, dryness represents the dryness of the refrigerant with a saturated liquid line as 0 and a saturated steam line as 1. According to the embodiment, when the coolant dryness at the outlet 14b exceeds 1.0, it becomes a superheated gas, and the temperature and the pressure increase rapidly, which may adversely affect the stability of the cooling apparatus, and uniform cooling of the mold is not guaranteed. In addition, when the outlet 14b dryness is 0.5 or less, the efficiency of the cooling device decreases.

응축기(30)는 금형의 냉매 채널 출구(14b)로부터 배출되는 건도 0.5~1.0의 냉매를 냉각, 나아가 액상으로 응축시킨다. 금형(10)을 통과하면서 열을 흡수한 냉매는 포화증기 혹은 기상이되면서 압력이 증가하게 되는데, 이는 급격한 압력 변동을 야기하고 금형 냉각장치의 안정적인 운영을 해치는 요인이 될 수 있다. 응축기(30)에서 기상의 냉매를 액화함으로 압력 변동을 흡수할 수 있고, 장치의 부피도 줄일 수 있다.The condenser 30 cools the refrigerant having a dryness of 0.5 to 1.0 discharged from the refrigerant channel outlet 14b of the mold and further condenses it into the liquid phase. The refrigerant absorbing heat while passing through the mold 10 increases in pressure as it becomes saturated steam or gaseous phase, which may cause rapid pressure fluctuations and impair stable operation of the mold cooling apparatus. By liquefying the gaseous refrigerant in the condenser 30 can absorb the pressure fluctuations, it is also possible to reduce the volume of the device.

응축기(30)는 금형(10)의 냉각을 위한 냉각수에 의해 냉각될 수 있다. 예로서 응축기(30)는 냉각수 채널(13)에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 라인으로부터 분기된 라인에 연결될 수 있다. 냉각수는 케이싱(20)의 냉각수 인렛(23a)으로부터 유입되고, 응축기(30)에서 연교환 후 냉각수 아웃렛(23b)로 배출될 수 있다.The condenser 30 may be cooled by cooling water for cooling the mold 10. By way of example, the condenser 30 may be connected to a line branching from a coolant line for supplying coolant to the coolant channel 13. Cooling water may flow from the cooling water inlet 23a of the casing 20, and may be discharged to the cooling water outlet 23b after the soft exchange in the condenser 30.

응축기(30)에서 냉각된 혹은 액화된 냉매는 리시버(40)로 유입된다. 리시버(40)는 액상의 냉매를 수용하며, 금형의 냉매 채널 출구(14b)로부터 유입되는 기상의 냉매로 인한 압력 변화를 댐핑하는 역할도 수행한다.The refrigerant cooled or liquefied in the condenser 30 flows into the receiver 40. The receiver 40 accommodates the liquid refrigerant and also serves to damp the pressure change due to the refrigerant in the gas phase flowing from the refrigerant channel outlet 14b of the mold.

리시버(40)에서 냉매 아웃렛(21b)에 이르는 냉매 공급라인(102,103)에는 펌프(50)와 가열부(60)가 마련된다. 펌프 및/또는 가열부(60)는 케이싱(20) 외부에 마련될 수도 있다.The pump 50 and the heating unit 60 are provided in the refrigerant supply lines 102 and 103 extending from the receiver 40 to the refrigerant outlet 21b. The pump and / or the heating unit 60 may be provided outside the casing 20.

펌프(50)는 냉매를 일방향 순환시키기 위한 것으로, 펌프(50)의 작동에 의해 리시버(40)에 수용된 액상의 냉매가 냉매 아웃렛(21b)으로 흐른다.The pump 50 is for circulating the refrigerant in one direction, and the liquid refrigerant contained in the receiver 40 flows to the refrigerant outlet 21b by the operation of the pump 50.

가열부(60)는 금형(10)의 냉매 채널 입구(14a)로 공급되는 냉매가 거의 포화액이 될 수 있도록 가열한다. 실시예에 의하면 금형(10)의 냉매 채널 입구(14a)로 공급되는 냉매의 온도는 증발온도의 97~99.5% 범위로 제어될 필요가 있다. 이 온도 조건은 금형(10)에 공급되는 냉매 온도와 금형(10)으로부터 배출되는 냉매 간의 온도 차이가 작으면서도, 금형(10) 냉각에 냉매의 증발 엔탈피, 즉 잠열이 충분히 사용될 수 있도록 한다.The heating unit 60 heats the refrigerant supplied to the refrigerant channel inlet 14a of the mold 10 to become almost saturated liquid. According to the embodiment, the temperature of the refrigerant supplied to the refrigerant channel inlet 14a of the mold 10 needs to be controlled to be 97 to 99.5% of the evaporation temperature. This temperature condition allows the evaporation enthalpy, that is, latent heat, of the refrigerant to be sufficiently used for cooling the mold 10 while the temperature difference between the refrigerant temperature supplied to the mold 10 and the refrigerant discharged from the mold 10 is small.

실시예에 의하면 냉매는 낮은 온도에서도 쉽게 증발될 수 있는 물질이 사용된다. 예를 들어, 냉매로 R-134a, R-245fa, R-1234yf, R-1233zd 등 공지의 냉매가 사용될 수 있다.According to the embodiment, a refrigerant is used, which can be easily evaporated even at low temperatures. For example, known refrigerants such as R-134a, R-245fa, R-1234yf, and R-1233zd may be used as the refrigerant.

이상 설명된 실시예에서는 냉매 온도의 측정을 위한 온도센서, 유량 조절을 위한 밸브 등의 세부적인 구성요소는 언급되지 않았다. 이들 구성요소는 필요에 따라 적절하게 부가될 수 있을 것이다. 또한 센서 등으로부터의 입력 데이터를 이용하여 밸브, 가열부 등의 제어를 수행하기 위한 제어부 또한 마련될 수 있을 것이다.In the embodiments described above, detailed components such as a temperature sensor for measuring the refrigerant temperature and a valve for adjusting the flow rate are not mentioned. These components may be appropriately added as needed. In addition, a control unit for controlling the valve, the heating unit, etc. using the input data from the sensor may be provided.

이상 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 또는 변형될 수 있다는 것이 이해될 필요가 있다.While specific embodiments of the present invention have been shown and described, it should be understood that the present invention may be variously modified or modified without departing from the spirit of the invention as set forth in the claims below.

10, 11, 12: 금형 13: 냉각수 채널
14,14a,14b: 냉매 채널 20: 케이싱
30: 응축부 40: 리시버
50: 펌프 60: 가열부
10, 11, 12: mold 13: coolant channel
14, 14a, 14b: refrigerant channel 20: casing
30: condensation unit 40: receiver
50: pump 60: heating

Claims (8)

금형의 냉각채널 출구로부터 배출된 냉매를 액상으로 냉각하기 위한 응축부;
응축부에서 냉각된 냉매가 유입되는 리시버; 및
리시버로부터 금형의 냉각채널 입구로 공급되는 냉매를 가열하기 위한 가열부를 포함하며,
액상과 기상의 2상이 공존하는 냉매가 금형의 냉각채널을 따라 흐르면서 냉매의 잠열에 의해 금형을 냉각시킬 수 있도록 구성되며,
가열부에서 냉매는 증발온도보다 낮은 온도 가열되며, 금형의 냉각채널 출구로부터 배출되는 냉매의 건도가 0.5~1.0 범위에 있도록 제어되는 것을 특징으로 하는 금형 냉각장치.
A condenser for cooling the refrigerant discharged from the cooling channel outlet of the mold to the liquid phase;
A receiver into which the coolant cooled in the condenser is introduced; And
A heating unit for heating the refrigerant supplied from the receiver to the cooling channel inlet of the mold,
It is configured to cool the mold by the latent heat of the refrigerant flows along the cooling channel of the refrigerant flows along the liquid channel and the two phases of the gas phase,
The coolant in the heating unit is heated to a temperature lower than the evaporation temperature, the mold cooling apparatus, characterized in that controlled so that the dryness of the refrigerant discharged from the outlet of the cooling channel of the mold is in the range of 0.5 ~ 1.0.
청구항 1에 있어서, 적어도 상기 응축부, 리시버가 내부에 장착되는 케이싱을 더 포함하며,
케이싱은 금형에 부속되도록 장착되어 금형 탈거 시 함께 탈거될 수 있도록 구성되며,
케이싱을 금형에 장착 시, 응축부, 리시버 및 가열부를 연결하는 냉매라인과 금형의 냉각채널이 냉매의 순환을 위한 폐회로를 형성할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 금형 냉각장치.
According to claim 1, At least the condensation unit, the receiver further comprises a casing mounted therein,
The casing is mounted to be attached to the mold and configured to be removed together when the mold is removed.
When the casing is mounted on the mold, the mold cooling device, characterized in that the refrigerant line connecting the condensation unit, the receiver and the heating unit and the cooling channel of the mold to form a closed circuit for circulation of the refrigerant.
청구항 1에 있어서, 상기 리시버와 금형 간에 일방향의 냉매 흐름을 형성하기 위한 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 냉각장치.The mold cooling apparatus according to claim 1, further comprising a pump for forming a refrigerant flow in one direction between the receiver and the mold. 수냉각을 위한 제1 냉각채널과 냉매에 의한 냉각을 위한 제2 냉각채널을 구비하는 금형;
금형의 제2 냉각채널 출구로부터 배출된 냉매를 액상으로 냉각하기 위한 응축부;
응축부에서 냉각된 냉매가 유입되는 리시버; 및
리시버로부터 금형의 제2 냉각채널 입구로 공급되는 냉매를 가열하기 위한 가열부를 포함하며,
액상과 기상의 2상이 공존하는 냉매가 금형의 냉각채널을 따라 흐르면서 냉매의 잠열에 의해 금형을 냉각시킬 수 있도록 구성되며,
가열부에서 냉매는 증발온도보다 낮은 온도 가열되며, 금형의 냉각채널 출구로부터 배출되는 냉매의 건도가 0.5~1.0 범위에 있도록 제어되는 것을 특징으로 하는 금형 냉각장치.
A mold having a first cooling channel for water cooling and a second cooling channel for cooling by a refrigerant;
A condenser for cooling the refrigerant discharged from the outlet of the second cooling channel of the mold to the liquid phase;
A receiver into which the coolant cooled in the condenser is introduced; And
A heating unit for heating the refrigerant supplied from the receiver to the inlet of the second cooling channel of the mold,
It is configured to cool the mold by the latent heat of the refrigerant flows along the cooling channel of the refrigerant flows along the liquid channel and the two phases of the gas phase,
The coolant in the heating unit is heated to a temperature lower than the evaporation temperature, the mold cooling apparatus, characterized in that controlled so that the dryness of the refrigerant discharged from the outlet of the cooling channel of the mold is in the range of 0.5 ~ 1.0.
청구항 4에 있어서, 적어도 상기 응축부, 리시버가 내부에 장착되는 케이싱을 더 포함하며,
케이싱은 금형의 상부 금형 또는 하부 금형에 장착되며, 금형 탈거 시 케이싱이 장착된 금형과 함께 탈거될 수 있도록 구성되며,
케이싱은 금형에 부속되어 금형 탈거 시 함께 탈거될 수 있으며,
케이싱을 금형에 장착 시, 응축부, 리시버 및 가열부를 연결하는 냉매라인과 금형의 제2 냉각채널이 냉매의 순환을 위한 폐회로를 형성할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 금형 냉각장치.
The method according to claim 4, At least the condensation unit, the receiver further comprises a casing mounted therein,
The casing is mounted on the upper mold or the lower mold of the mold, and when the mold is removed, the casing is detached together with the mounted mold.
The casing is attached to the mold and can be removed together when removing the mold.
When the casing is mounted on the mold, the mold cooling device, characterized in that the refrigerant line connecting the condensation unit, the receiver and the heating unit and the second cooling channel of the mold to form a closed circuit for the circulation of the refrigerant.
청구항 5에 있어서, 상기 응축부는,
금형의 제1 냉각채널에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 라인에 연결되며, 냉각수 라인으로부터 공급된 냉각수에 의해 냉각될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 금형 냉각장치.
The method of claim 5, wherein the condensation unit,
And a coolant line for supplying coolant to the first cooling channel of the mold and configured to be cooled by the coolant supplied from the coolant line.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 금형의 냉각채널 입구로 공급되는 냉매의 온도가 증발온도의 97~99.5% 범위에 있도록 제어되는 것을 특징으로 하는 금형 냉각장치.
The method according to any one of claims 1 to 6,
Mold cooling apparatus characterized in that the temperature of the refrigerant supplied to the inlet of the cooling channel of the mold is controlled to be in the range of 97 ~ 99.5% of the evaporation temperature.
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