KR102354747B1 - 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러 - Google Patents

히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러 Download PDF

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Abstract

본 발명은 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러에 관한 것으로서,
상세하게는 지지축과, 상기 지지축에 결합되는 보스부와, 상기 보스부의 외주면으로부터 방사상으로 형성되는 지지리브들과, 상기 지지리브들에 의해 지지되는 드럼과, 상기 드럼의 외주면에 벨트와의 마찰력을 증가시키기 위한 다수의 돌기부가 형성되는 롤러본체와, 상기 롤러본체의 내부에 매립되게 형성되어 상기 드럼과 상기 벨트와의 마찰력에 의해 발생되는 열을 방출하기 위한 히트파이프를 구비하는 것을 특징으로 하는 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러에 관한 것이다.

Description

히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러{Insert molding roller having radiated heat construction by heat-pipe}
본 발명은 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러에 관한 것으로서, 더 상세하게는 롤러 컨베이어를 작동하는 경우에, 벨트와 롤러의 접촉시 마찰에 의해 롤러에 발생되는 열을 방열시키기 위해 롤러에 히트파이프를 인서트 성형하여 제조된 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러에 관한 것이다.
통상적으로 롤러 컨베이어에 이용되는 롤러는 주로 주철로 주조형성 된다. 상기와 같이 주조 형성된 종래의 롤러는 별도로 제작된 축과의 결합을 위하여 성형 후 축과 보스부의 결합을 위한 결합볼트가 결합되는 홀을 정밀하게 가공하여야 하며, 벨트가 걸리는 외주면에도 벨트와의 마찰력을 증가시키기 위해 요철을 형성하기 위한 별도의 후가공이 필요하다.
한편, 상기와 같은 롤러 컨베이어가 회전함에 따라 벨트와 롤러의 접촉시 마찰에 의해 롤러에 발생되는 열로 인한 온도의 상승은 컨베이어의 오작동 및 파손이 발생하고 벨트 및 롤러의 수명을 단축시키거나 화재로 이어지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 대한민국 등록특허 제10-1799824호에는 인서트 몰딩 롤러가 제안되어 있다.
상기 선출원 발명은 롤러의 일측으로부터 타측으로 관통하는 방열통로가 형성되고, 방열통로와 연통되는 통기공들이 형성되며, 롤러의 양측에 각각 방열통로 측으로 공기를 유도하기 위한 유도깃을 통해 벨트와 롤러의 접촉시 마찰에 의해 발생되는 열을 외부로 효과적으로 배출할 수 있는 효과를 제공한다.
하지만, 열을 방출하기 위한 상기 통기공들이 마찰열이 발생하는 롤러의 외주면에 형성되어 있다.
이러한 구조적인 특징으로 인해 벨트와 롤러의 접촉시 열이 발생하는 롤러의 외주면에 형성된 통기공들을 통해 열이 방출되는 과정에서 공기 흐름에 저항이 발생하고 되어 열을 외부로 신속하게 배출하지 못함으로써 방열효과가 기대에 미치지 못하는 문제점이 있다.
또한, 롤러내부의 일부에 형성된 방열통로에서 이루어지는 공기흐름에 따른 열교환으로는 롤러 외주면 전체에 발생하는 열을 신속하게 방열하기에는 효과가 충분하지 못한 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1799824 : 인서트 몰딩 롤러)
본 발명의 해결 하고자 하는 기술적 과제는 롤러에 히트파이프 및 방열촉진수단을 구비하여 방열면적을 최대화함으로써 벨트와 롤러의 접촉시 마찰에 의해 롤러에 발생되는 열의 방열효과를 높여 롤러 컨베이어의 운전효율과 롤러의 내구성을 향상시킬 수 있는 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩 롤러는 지지축과; 상기 지지축에 결합되는 보스부와, 상기 보스부의 외주면으로부터 방사상으로 형성되는 지지리브들과, 상기 지지리브들에 의해 지지되는 드럼과, 상기 드럼의 외주면에 형성되어 벨트와의 마찰력을 증가시키기 위한 다수의 드럼 돌기부를 포함하는 롤러본체와; 상기 롤러본체의 내부에 매립되게 형성되어 상기 드럼과 상기 벨트와의 마찰력에 의해 발생되는 열을 방출하기 위한 히트파이프를; 구비한다.
상기 히트파이프는 상기 드럼의 길이 방향을 따라 형성된 흡열부와, 상기 흡열부와 연결되어 상기 지지리브의 길이 방향을 따라 형성된 제 1 방열부와, 상기 제 1 방열부와 연결되어 상기 보스부의 길이 방향을 따라 형성된 제 2 방열부를 구비한다.
상기 흡열부는 상기 제 1 방열부의 일측에서 좌우로 갈라지게 형성되어 상기제 1 방열부를 기준으로 대칭되게 형성되고, 상기 제 2 방열부는 상기 제 1 방열부의 타측에서 좌우로 갈라지게 형성되어 상기 제 1 방열부를 기준으로 대칭되게 형성된다.
상기 롤러본체에는 상기 보스부의 외주면으로부터 돌출되는 방열 돌기부가 형성되고, 상기 히트파이프는 상기 제 2 방열부와 연결되어 상기 방열 돌기부의 길이 방향을 따라 형성된 제 3 방열부를 더 구비한다.
상기 롤러본체에는 상기 보스부 외주면에 형성되어 상기 히트파이프의 방열을 촉진시키기 위한 방열촉진수단을 더 구비한다.
상기 방열촉진수단은 상기 보스부의 외주면에 일정한 간격으로 돌출되어 형성된 다수의 방열판 수용 돌기부와, 상기 방열판 수용 돌기부 사이에 형성된 방열판 수용홈과, 상기 방열판 수용홈에 끼움 결합되는 방열판을 구비한다.
본 발명에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러는 롤러본체의 드럼, 지지리브, 보스부의 외주면을 따라 히트파이프를 인서트 매립하여, 롤러 컨베이어 작동과정에서 벨트와 드럼의 마찰력에 의해 발생되는 열을 열원으로부터 열을 배출하는 곳으로 빠르게 이동시킴으로써 신속한 방열효과를 얻을 수 있다.
이로 인해, 열에 의해 롤러본체가 손상되는 것을 방지할 수 있으며 컨베이어의 운전효율과 롤러의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러 사시도
도 2는 도 1에 도시된 히트파이프 방열구성을 갖는 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러의 일부 절제 사시도
도 3은 도 2에 도시된 히트파이프 방열구성을 갖는 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러의 단면도
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러의 단면도
도 5는 본 발명의 제3실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러의 단면도
도 6은 본 발명의 제4실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러의 단면도
도 7은 본 발명의 제5실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러의 일부 절제 사시도
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러(1)는 지지축(11)과, 롤러본체(27)와 히트파이프(31)를 구비한다.
지지축(11)은 롤러본체(27)와 별도의 가공공정으로 제작하되, 통상적인 원형 바(bar)의 형상을 갖는다.
롤러본체(27)는 Nylon글라스(PA66) 등과 같이 우수한 합성수지재로 인서트 사출에 의해 제조될 수 있다.
이러한 롤러본체(27)는 지지축(11)에 결합되는 보스부(23)와, 보스부(23)의 외주면으로부터 방사상으로 연장되는 지지리브(24)들과, 지지리브(24)들에 의해 지지되는 드럼(25)과, 드럼(25)의 외주면에 길이방향에 따라 형성되는 드럼 돌기부(26)를 구비한다.
보스부(23)는 지지축(11)의 외주면으로부터 소정간격 이격되어 지지축(11)에 고정되게 설치된다.
지지리브(24)는 보스부(23)의 외주면에 대해 방사상으로 드럼(25)과 연장되게 설치된다.
드럼(25)의 외주면에는 길이 방향을 따라 외주면에 일정간격으로 드럼 돌기부(26)가 형성된다.
드럼 돌기부(26)는 드럼(25)에 걸리는 벨트(100)와 마찰력이 크게 줄지 않은 상태에서 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
또한, 보스부(23)와 이의 외주면으로부터 연장되는 지지리브(24)와 드럼(25) 및 드럼 돌기부(26)는 사출금형의 성형공간에 지지축(11)이 지지된 상태에서 동시에 성형됨으로써 일체로 이루어진다.
한편, 롤러본체(27)에는 롤러본체(27)에 걸리는 벨트(100)와의 마찰력으로 인해 발생되는 열을 방열하기 위한 히트파이프(31)가 구비된다.
히트파이프(31)는 롤러본체(27)의 내부에 매립되게 인서트 형성되고, 롤러본체(27)가 인서트 사출에 의해 제조되는 과정에서 롤러본체(27)와 일체로 형성된다.
본 발명에 따른 히트파이프(31)는 열전도율이 높은 구리, 티타늄 등의 금속 합금재질의 밀폐된 파이프 내부에 증류수나 알코올 등의 작동유체를 충진한 후 진공배기한 구조로 형성된다.
한편, 히트파이프(31)는 드럼(25)의 길이방향을 따라 형성된 흡열부(33)와, 흡열부(33)와 연결되어 지지리브(24)의 길이방향을 따라 형성된 제 1 방열부(35)와, 제 1 방열부(35)와 연결되어 보스부(23)의 길이방향을 따라 형성된 제 2 방열부(37)로 형성된다.
흡열부(33)는 벨트(100)와 드럼(25)의 접촉에 의해 발생되는 열을 최대한 흡수하기 위해 드럼(25)의 회전 방향을 따라 연장되게 매립되어 형성된다.
제 1 방열부(35)는 흡열부(33)의 일측에 연결되어 흡열부(33)에서 흡수된 마찰열을 방열하기 위해 지지리브(24)의 길이 방향을 따라 매립되게 형성된다.
제 2 방열부(37)는 제 1 방열부(35)의 일측에 연결되어 보스부(23)의 길이 방향을 따라 연장되게 매립되어 형성된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시 예에 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러(1)는 벨트(100)가 걸린 상태에서 드럼(25)의 외주면에 형성된 드럼 돌기부(26)와 벨트(100)와의 마찰력이 증가되면서 회전된다.
이때의 마찰력에 의해 발생되는 열이 상기 드럼(25)을 통해 상기 흡열부(33)로 전달되어 상기 제 1 방열부(35)와 상기 제 2 방열부(37)을 통해 방출된다.
구체적으로, 드럼(25)을 통해 흡열부(33)로 전달된 열은 흡열부(33) 내부에 있는 작동유체인 액체로 전달되고, 액체가 마찰열로 인해 기체 또는 증기로 변하여 지지리브(24)의 제 1 방열부(35)로 이동함으로써 1차적으로 열이 방열되며, 제 1 방열부(35)에서 방열되지 못하고 남은 열은 보스부(23)의 제 2 방열부(37)로 이동함으로써 최종적으로 방열된다.
제 2 방열부(37)에서 방열이 끝난 후 히트파이프(31) 내부에 충진된 작동유체는 온도차에 의해 다시 액체로 돌아가게 되고, 중력 또는 모세관력에 의해 흡열부(33)로 이동하는 과정이 반복됨으로써 신속한 방열효과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 롤러 컨베이어의 작동에 따른 벨트와 롤러와의 접촉에 의해 발생되는 열의 신속한 방열을 위해, 히트파이프(31)의 흡열부(33)를 열이 발생하는 드럼(25)의 전영역에 걸쳐 형성되도록 하고, 이 과정에서 확보된 열을 드럼(25)과 멀어지는 지지리브(24)와 보스부(23)에 형성된 방열부로 보내 열교환이 원할히 이루어지게 됨으로 방열효과가 향상된다.
한편, 도 4에는 본 발명의 제2실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러가 도시되어 있다. 앞서 도시된 도면에서와 동일한 구성은 동일 참조부호로 표기한다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러의 히트파이프(310)는 지지리브(24)의 길이 방향을 따라 형성된 제 1 방열부(350)를 기준으로 제 1 방열부(350)의 일측에서 좌우로 대칭되는 형태로 갈라지게 형성되는 흡열부(330)와, 제 1 방열부(350)를 기준으로 제 1 방열부(350)의 타측에서 좌우로 대칭되는 형태로 갈라지게 형성되는 제 2 방열부(370)를 구비한다.
이를 더욱 상세하게 설명하면, 롤러본체(27)가 회전함에 따라 발생되는 열은 제 1 방열부(350)의 일측에서 좌우로 대칭되게 연결된 흡열부(330)를 통해 전달되고, 제 1 방열부(350)를 통해 1차 방열되고 남은 열은 제 1 방열부(350)의 타측에서 좌우로 대칭되게 연결된 제 2 방열부(370)를 통해 최종적으로 방열된다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러는 열을 흡수하는 흡열부(330)와, 남은 열을 최종적으로 방출하는 제 2 방열부(370)의 크기와 면적을 최대화함으로써 방열효율을 높이는 이점이 있다.
한편, 도 5에는 본 발명의 제3실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러가 도시되어 있다. 앞서 도시된 도면에서와 동일한 구성은 동일 참조부호로 표기한다.
본 발명의 제3실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러의 롤러본체(27)에는 보스부(23)의 외주면으로부터 방사상으로 돌출되는 방열 돌기부(29)가 형성되고, 히트파이프(311)는 제 2 방열부(371)와 연결되어 방열 돌기부(29)의 길이 방향을 따라 형성된 제 3 방열부(39)를 더 구비한다.
방열 돌기부(29)는 보스부(23)의 외주면에 상호 인접하게 일정한 간격으로 돌출되며, 보스부(23)와 연결된 지지리브(24)의 일측에서 좌우로 대칭되게 원주방향으로 형성된다. 그리고, 방열 돌기부(29)는 상호 이루는 각도나 보스부(23)의 외주면에 형성되는 방열 돌기부(29)의 개수는 열을 배출하는 구조이면 한정되지 않는다.
제 3 방열부(39)는 보스부(23)의 길이 방향으로 형성된 제 2 방열부(371)와 연결된 제 1 방열부(351)를 기준으로 제 2 방열부(371)의 좌우 양 끝단에 연결되어 방사상으로 돌출되게 형성된다.
본 발명의 제3실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러는 흡열부(331)로 전달된 열이 제 1 방열부(351), 제 2 방열부(371) 및 제 3 방열부(39)까지 분산될 수 있어 방열효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
한편, 도 6에는 본 발명의 제4실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러가 도시되어 있다. 앞서 도시된 도면에서와 동일한 구성은 동일 참조부호로 표기한다.
본 발명의 제4실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러의 히트파이프(312)는 도 6에 나타낸 바와 같이 드럼(25)의 길이방향을 따라 형성된 흡열부(332)와, 흡열부(332)와 연결되어 지지리브(24)의 길이방향을 따라 형성된 제 1 방열부(352)와, 제 1 방열부(352)와 연결되어 보스부(23)의 길이방향을 따라 형성된 제 2 방열부(372)와, 제 2 방열부(372)와 연결되어 제 2 방열부(372)의 길이 방향을 따라 방사상으로 돌출되게 형성되는 제 3 방열부(392)를 구비한다.
본 발명의 제4실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러는 드럼(25) 전영역에 걸쳐 형성된 흡열부(332)로 전달된 열을 방열하기 위한 방열접촉 면적을 크게함으로써 방열효율을 높일 수 있다.
한편, 도 7에는 본 발명의 제5실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러가 도시되어 있다. 앞서 도시된 도면에서와 동일한 구성은 동일 참조부호로 표기한다.
본 발명의 제5실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러의 롤러본체(27)는 보스부(23)의 외주면에 대해 히트파이프(313)의 방열을 촉진시키기 위한 방열촉진수단(40)을 더 구비한다.
방열촉진수단(40)은 보스부(23)의 외주면에 일정한 간격으로 돌출되어 형성된 다수의 방열판 수용돌기부(43)와, 방열판 수용돌기부(43)사이에 형성된 방열판 수용홈(45)과, 방열판 수용홈(45)에 끼움결합되는 방열판(41)을 구비한다.
방열판 수용돌기부(43)는 제 2 방열부(37)에서 방열되지 못한 열이 전달될 수 있도록 보스부(23)의 외주면으로부터 방사상으로 일정한 간격으로 돌출되어 형성된다.
방열판 수용홈(45)은 방열판 수용돌기부(43) 사이에 방열판(41)이 끼움결합으로 수용되도록 제 2 방열부(373)에 인접하는 보스부(23) 외주면에 대해 방열판 수용돌기부(43)에 대응되는 요홈으로 형성된다.
방열판(41)은 제 2 방열부(373)를 통해 방열판 수용돌기부(43)와 방열판 수용홈(45)으로 전달된 열원을 배출하기 위해 방열판 수용홈(45)에 착탈 가능하도록 끼움결합으로 형성된다.
본 발명의 제5실시 예에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러는 히트파이프(31)가 삽입되는 영역에 방열촉진수단(40)을 형성하고, 방열촉진수단(40)을 열원이 마지막으로 배출되는 제 2 방열부(373)에 방사상으로 집중 배치함으로써, 제 2 방열부(373)로 전달된 열이 방열촉진수단(40)을 통한 원활한 열교환으로 방열효과를 높일 수 있다.
이와 더불어, 방열판(41)을 방열판 수용홈(45)에 착탈가능하도록 제작함으로써 사용자의 목적이나 방열량에 따라 조절할 수도 있으므로 발열조건에 따른 효과적인 방열이 가능해지므로 방열 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러는 롤러본체에 히트파이프를 인서트 매립하여, 롤러 컨베이어 작동과정에서 벨트와 드럼 마찰에 의해 발생되는 열을 열원으로부터 멀어지는 곳으로 빠르게 이동시킴으로써 원활한 방열효과를 얻을 수 있다.
이로 인해, 열에 의해 롤러본체가 손상되는 것을 방지할 수 있으며 컨베이어의 운전효율과 롤러의 내구성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러는 도면에 도시된 일 예를 참조로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1 : 롤러 11 : 지지축 100 : 벨트
27 : 롤러본체 23 : 보스부
24 : 지지리브 25 : 드럼
26 : 드럼 돌기부 29 : 방열 돌기부
31 : 히트파이프 33 : 흡열부
35 : 제 1 방열부 37 : 제 2 방열부
39 : 제 3 방열부 40 : 방열촉진수단
41 : 방열판 43 : 방열판 수용돌기부
45 : 방열판 수용홈

Claims (6)

  1. 지지축(11)과;
    상기 지지축(11)에 결합되는 보스부(23)와, 상기 보스부(23)의 외주면으로부터 방사상으로 형성되는 지지리브(24)들과, 상기 지지리브(24)들에 의해 지지되는 드럼(25)과, 상기 드럼(25)의 외주면에 형성되어 벨트(100)와의 마찰력을 증가시키기 위한 다수의 드럼 돌기부(26)를 포함하는 롤러본체(27)와;
    상기 롤러본체(27)의 내부에 매립되게 형성되어 상기 드럼(25)과 벨트(100)와의 마찰력에 의해 발생되는 열을 방출하기 위한 히트파이프(31)를; 구비하며,
    상기 히트파이프(31)는 상기 드럼(25)의 길이 방향을 따라 형성된 흡열부(33)와, 상기 흡열부(33)와 연결되어 상기 지지리브(24)의 길이 방향을 따라 형성된 제 1 방열부(35)와, 상기 제 1 방열부(35)와 연결되어 상기 보스부(23)의 길이 방향을 따라 형성된 제 2 방열부(37)를 구비하며, 상기 제 2 방열부(37)와 연결되어 방열 돌기부(29)의 길이 방향을 따라 형성된 제 3 방열부(39)를 더 구비하며,
    상기 보스부(23)의 외주면에 일정한 간격으로 돌출되어 형성된 다수의 방열판 수용 돌기부(43)와, 상기 방열판 수용 돌기부(43) 사이에 형성된 방열판 수용홈 (45)과, 상기 방열판 수용홈(45)에 끼움결합되는 방열판(41)을 구비한 방열촉진수단(40)을 포함한 것을 특징으로 하는 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡열부(33)는 상기 제 1 방열부의 일측에서 좌우로 갈라지게 형성되어 상기제 1 방열부를 기준으로 대칭되게 형성되고, 상기 제 2 방열부는 상기 제 1 방열부의 타측에서 좌우로 갈라지게 형성되어 상기 제 1 방열부를 기준으로 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 히트파이프 방열구성을 갖는 인서트 몰딩롤러.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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