KR102462282B1 - 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기 - Google Patents

냉각이 가능한 온간 등방압 성형기 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는, 상하측이 개방된 원통 형상을 이루되 내부에 측방유로가 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 상측을 덮도록 장착되되 내부에 상측유로가 형성되는 상측도어와, 상기 몸체의 하측을 덮도록 장착되되 내부에 하측유로가 형성되는 하측도어와, 상기 몸체의 외측면을 둘러싸는 고장력 와이어로 구성되어, 내부에 압력매체가 채워지는 압력용기; 열매체가 저장되는 열매체 저장탱크; 상기 열매체 저장탱크에 저장된 열매체를 상기 압력용기의 측방유로와 상측유로와 하측유로로 공급하는 순환펌프; 상기 순환펌프에 의해 상기 압력용기로 공급되는 열매체를 가열하는 가열기와, 상기 순환펌프에 의해 상기 압력용기로 공급되는 열매체를 냉각시키는 냉각기를 구비하는 열교환기;를 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는, 열매체의 유로구조가 간단하여 제작 및 유지 보수가 용이하고, 압력용기의 내부공간을 최대한 넓게 확보할 수 있어 크기가 큰 제품의 성형도 가능하며, 압력용기 내부의 압력매체가 고르게 가열 및 냉각될 수 있어 고장력 와이어의 열팽창 방지 효과가 우수하다는 장점이 있다.

Description

냉각이 가능한 온간 등방압 성형기 {Warm isostatic press possible having colding function}
본 발명은 원료분말을 성형틀에 넣어 압력용기에 인입시킨 후 상기 압력용기 내부의 압력매체를 고압으로 가압하여 제품을 제작하는 등방압 성형기에 관한 것으로, 더 상세하게는 압력용기 내부의 압력매체를 가열 및 냉각시키는 기능을 구비하되 압력용기를 감싸는 고장력 와이어가 압력매체의 온도에 의해 열팽창하는 현상을 방지할 수 있는 온간 등방압 성형기에 관한 것이다.
등방압 성형기는 분말 형태의 세라믹이나 금속 등과 같은 원료분말을 성형틀 내부에 장입한 후, 고압의 압력매체를 이용하여 상기 성형틀에 압력을 가함으로써 상기 원료분말을 치밀한 구조의 성형체로 제조하거나, 세라믹이나 금속 분말을 이용하여 1차로 압축, 압출, 적층 등의 공정을 통해 제작된 1차 성형체의 외부를 진공포장 등의 수단으로 밀봉한 후 압력매체를 이용하여 고압을 가함으로써 상기 1차 성형체를 치밀한 구조의 성형체로 제조하는 장비이다.
특히 온간 등방압 성형기는 압력매체를 약 100℃로 가열한 후 1차 성형체에 고압을 가할 수 있는 장치로 근래에는 적층세라믹콘덴서 제조에 많이 사용되어지고 있다. 일반적으로 온간 등방압 성형기는 압력용기 외부에 자켓을 설치하고 외부의 자켓에 가열된 열매체유를 순환시키거나 히터를 장착하여 압력용기 전체를 가열시키는 구조가 주로 사용되고 있다.
한편, 온간 등방압 성형기가 대형화되고 사용 압력이 높아짐에 따라 압력용기의 크기 감소와 안전을 위하여 압력용기 외부를 고강도 와이어로 감싸는 Wire-winding 형식의 온간 등방압 성형기가 대중화 되고 있다. Wire-winding 기술은 두께가 얇은 내부의 압력용기를 압력용기보다 허용응력이 높은 고강도 와이어를 여러 겹으로 감아서 압력용기 전체의 허용응력을 높이는 기술이다. 이때 내부의 압력용기에 고강도 와이어를 감을 때 복잡한 계산식에 의해 도출된 장력을 일정하게 유지하면서 감는 것이 중요하다.
상기 언급한 바와 같이 압력용기 외부에 자켓을 설치해서 압력용기 전체를 가열할 경우 고강도 와이어의 온도가 상승하게 되는데, 고강도 와이어의 온도가 상승할 경우 와이어가 팽창되면서 일정하게 유지된 고강도 와이어의 장력이 느슨해져 압력용기의 허용응력이 감소하게 된다. 이는 고압으로 사용되는 등방압 성형기의 치명적인 결함이 될 수 있다.
또한, 종래의 온간 등방압 성형기는 압력이 가해지는 구간과 압력을 해제하는 구간 모두 높은 온도(약 100℃)를 유지하는데, 압력매체의 온도를 높여 유기물의 결합력이 느슨해졌을 때 가압성형을 진행하여 파우더의 치밀화가 이루어진 후 같은 온도에서 압력이 해제되게 되면 역시 유기물의 느슨해진 결합력 때문에 치밀화가 해제된다는 문제가 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 압력매체를 가열 및 냉각시킬 수 있는 등압압 성형기가 제안된 바 있다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 등방압 성형기에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 등방압 성형기의 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 등방압 성형기는, 속이 빈 원통형상으로 형성되되 개방된 상부 및 하부가 상부캡(13) 및 하부캡(15)에 의해 밀폐되어 내부의 내부공간(11)에 가압매체가 충전되는 압력용기(10)와, 상부캡(13)과 하부캡(15) 중 어느 하나에 설치되어 피수용물이 안착되는 선반(14)과, 압력매체가 저장되는 압력매체 저장탱크(31)와, 상기 압력매체 저장탱크(31)에 저장된 압력매체를 압력매체 공급관(35)을 통해 내부공간(11)으로 공급하는 압력매체 순환펌프(33)와, 상기 내부공간(11) 내부에 설치되는 열교환부재(41)와, 열매체가 저장되는 열매체 저장탱크(48)와, 열매체 저장탱크(48)에 저장된 열매체를 열매체 공급관(46)을 통해 열교환부재(41)로 공급하는 열매체 순환펌프(45)와, 상기 열매체 순환펌프(45)에 의해 열교환부재(41)로 공급되는 열매체를 가열 및 냉각시키는 가열기(42) 및 냉각기(43)와, 열교환부재(41)에서 배출된 열매체를 열매체 저장탱크(48)로 전달하는 열매체 회수관(47)을 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성되는 종래의 등방압 성형기는, 압력용기(10)의 내부공간(11)에 채워진 압력매체를 가열 및 냉각시킬 수 있으므로, 압력용기(10)를 둘러싼 고장력 와이어(미도시)가 가열되어 열팽창되었을 때 상기 내부공간(11)으로 저온의 압력매체를 공급함으로써 상기 고장력 와이어가 늘어나 느슨해지는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
그러나 상기와 같이 구성되는 종래의 등방압 성형기는, 압력용기(10)의 내부공간(11)에 별도의 열교환부재(41)가 설치되어야 하므로 상기 압력용기(10)의 내부 구조가 복잡해질 뿐만 아니라, 원료분말이 장입된 성형틀이 상기 열교환부재(41)에 간섭되어 원료분말의 유출 및 열교환부재(41)의 파손 우려가 있다는 단점이 있다. 또한, 종래의 등방압 성형기는 열교환부재(41)가 위치한 공간의 압력매체가 우선적으로 가열 및 냉각되는바, 압력용기(10)의 내부공간(11)에 채워진 압력매체가 전체적으로 고르게 가열 및 냉각되지 아니한다는 단점도 있다.
KR 10-1708490 B1
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 열매체의 유로구조가 간단하고, 압력용기의 내부공간을 최대한 넓게 확보할 수 있으며, 압력용기 내부의 압력매체가 고르게 가열 및 냉각될 수 있는 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는, 상하측이 개방된 원통 형상을 이루되 내부에 측방유로가 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 상측을 덮도록 장착되되 내부에 상측유로가 형성되는 상측도어와, 상기 몸체의 하측을 덮도록 장착되되 내부에 하측유로가 형성되는 하측도어와, 상기 몸체의 외측면을 둘러싸는 고장력 와이어로 구성되어, 내부에 압력매체가 채워지는 압력용기; 열매체가 저장되는 열매체 저장탱크; 상기 열매체 저장탱크에 저장된 열매체를 상기 압력용기의 측방유로와 상측유로와 하측유로로 공급하는 순환펌프; 상기 순환펌프에 의해 상기 압력용기로 공급되는 열매체를 가열하는 가열기와, 상기 순환펌프에 의해 상기 압력용기로 공급되는 열매체를 냉각시키는 냉각기를 구비하는 열교환기;를 포함하여 구성된다.
상기 압력용기는, 상기 몸체와 고장력 와이어 사이에 삽입되는 단열재를 더 포함한다.
상기 몸체는, 수직으로 세워진 원통 형상의 1차 내부용기와, 수직으로 세워진 원통 형상으로 형성되어 상기 1차 내부용기가 끼워맞춤 방식으로 내부에 삽입되는 2차 내부용기로 구성되며,
상기 측방유로는 상기 1차 내부용기 외측면과 상기 2차 내부용기 외측면 사이에 형성된다.
상기 측방유로는, 상기 1차 내부용기 외측면과 상기 2차 내부용기 내측면 중 하나 이상에 유로홈을 가공하는 공정에 의해 마련된다.
상기 측방유로는 상기 몸체를 둘러싸는 나선형으로 형성된다.
상기 측방유로는 다줄 나사 형상으로 형성된다.
상기 상측도어의 저면에 적층구조로 결합되는 상측내판을 더 포함하고, 상기 상측유로는, 상기 상측도어의 저면과 상기 상측내판의 상면 사이에 형성된다.
상기 상측유로는, 상기 상측도어의 저면과 상기 상측내판 상면 중 하나 이상에 유로홈을 가공하는 공정에 의해 마련된다.
상기 하측도어의 상면에 적층구조로 결합되는 하측내판을 더 포함하고, 상기 하측유로는, 상기 하측도어의 상면과 상기 하측내판의 저면 사이에 형성된다.
상기 하측유로는, 상기 하측도어의 상면과 상기 하측내판 저면 중 하나 이상에 유로홈을 가공하는 공정에 의해 마련된다.
본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는, 열매체의 유로구조가 간단하여 제작 및 유지 보수가 용이하고, 압력용기의 내부공간을 최대한 넓게 확보할 수 있어 크기가 큰 제품의 성형도 가능하며, 압력용기 내부의 압력매체가 고르게 가열 및 냉각될 수 있어 고장력 와이어의 열팽창 방지 효과가 우수하다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 등방압 성형기의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기에 포함되는 측방유로의 형상을 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기에 포함되는 압력용기의 횡단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기에 포함되는 상측도어의 저면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기의 사용상태도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기의 개략도이고, 도 3은 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기에 포함되는 측방유로의 형상을 도시하는 사시도이며, 도 4는 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기에 포함되는 압력용기의 횡단면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기에 포함되는 상측도어의 저면도이다.
본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는 원료분말을 성형틀에 넣어 압력용기(100)에 인입시킨 후 상기 압력용기(100) 내부의 압력매체를 고압으로 가압함으로써 원료분말을 특정 형상으로 성형하는 등방압 성형기의 일종으로서, 압력용기(100) 내부로 유입되는 압력매체의 온도를 조절함으로써 압력용기(100)를 둘러싸는 고장력 와이어(130)의 인장력이 떨어지는 현상을 방지할 수 있도록 구성된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.
즉, 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는, 압력매체가 채워지는 내부공간을 구비하는 압력용기(100)와, 열매체가 저장되는 열매체 저장탱크(300)와, 상기 열매체 저장탱크(300)에 저장된 열매체를 상기 압력용기(100)로 공급하는 순환펌프(320)와, 가열기(210) 및 냉각기(220)가 내장되어 상기 순환펌프(320)에 의해 상기 압력용기(100)로 공급되는 열매체를 가열하거나 냉각시키는 열교환기(200)를 포함하여 구성된다. 이때 상기 압력용기(100)는, 상하측이 개방된 원통 형상을 이루되 내부에 측방유로(111)가 형성되는 몸체(110)와, 상기 몸체(110)의 상측을 덮도록 장착되되 내부에 상측유로(141)가 형성되는 상측도어(140)와, 상기 몸체(110)의 하측을 덮도록 장착되되 내부에 하측유로(151)가 형성되는 하측도어(150)와, 상기 몸체(110)의 외측면을 둘러싸는 고장력 와이어(130)로 구성된다.
본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기를 이용하여 제품을 성형하고자 할 때에는, 분말 형태의 세라믹이나 금속 등과 같은 원료분말이 장입된 성형틀(미도시)을 몸체(110) 내부에 인입시킨 후, 몸체(110) 내부에 고압의 압력매체를 채워 상기 원료분말의 입자를 치밀화시킴으로써 성형품을 형성한다. 한편, 상기 원료분말의 입자 치밀화가 효과적으로 일어날 수 있도록, 상기 열교환기(200)는 열매체를 가열하여 측방유로(111)와 상측유로(141) 및 하측유로(151)로 공급한다.
이때, 성형품이 고온 고압으로 가압된 상태에서 압력용기(100) 내부의 압력이 해제되면 원료분말의 치밀성이 떨어질 우려가 있다. 따라서 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는 원료분말의 치밀성이 떨어지는 현상을 방지하기 위하여, 상기 압력용기(100)의 내부의 압력이 해제되기 이전에 압력매체를 냉각시키는 과정이 선행될 수 있도록 구성된다는 점에 특징이 있다.
즉, 상기 열교환기(200)는 열매체 저장탱크(300)로부터 인출되는 열매체를 냉각기(220)로 냉각시켜 압력용기(100)로 공급함으로써, 상기 압력용기(100)의 내부 압력을 일정수준 이상으로 유지하면서 압력용기(100) 내부의 열매체 온도를 낮출 수 있게 된다. 이와 같이 압력용기(100) 내부에 채워진 열매체가 고압 상태를 유지하면서 냉각되면 원료분말 내의 바인더가 강하게 결합된 상태가 지속되는바, 성형품의 조직이 치밀한 상태로 유지될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는, 열매체가 유입되는 유로가 압력용기(100) 내부에 별도로 설치되는 것이 아니라 압력용기(100)를 구성하는 몸체(110)와 상측도어(140)와 하측도어(150) 내부에 형성되므로, 압력용기(100)의 내부 공간이 최대한 넓게 확보될 수 있고, 이에 따라 한 번에 많은 양의 성형품을 성형할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 열매체가 유입되는 유로가 압력용기(100) 내부에 형성되면, 압력용기(100)의 내부 구성이 간단해져 압력용기(100) 제조비용 및 제조기간이 줄어들 수 있고, 성형품이 열매체 유로와 간섭될 우려가 없으므로 성형품의 파손 및 열매체 유로의 손상을 방지할 수 있다는 장점도 있다.
한편, 압력용기(100) 내부로 고온의 열매체가 인입되면 상기 몸체(110)가 가열되는데, 몸체(110)를 둘러싸는 고장력 와이어(130)가 상기 몸체(110)에 직접 접촉되면 상기 열매체의 열이 고장력 와이어(130)로 전도되어 상기 고장력 와이어(130)가 늘어나게 되고, 이에 따라 압력용기(100)의 허용응력이 떨어지는 문제가 발생될 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는 몸체(110)가 가열되더라도 고장력 와이어(130)는 가열되지 아니하도록, 상기 몸체(110)와 고장력 와이어(130) 사이에 삽입되는 단열재(120)를 추가로 구비할 수 있다. 본 실시예에 도시된 바와 같이 단열재(120)가 몸체(110)의 외측면을 둘러싸도록 장착되고, 고장력 와이어(130)가 단열재(120)의 외측면을 둘러싸도록 장착되면, 몸체(110)의 열이 고장력 와이어(130)로 전도되는 현상을 방지할 수 있으므로, 고장력 와이어(130)의 열팽창에 의해 압력용기(100)의 허용응력이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기 몸체(110) 내부에 측방유로(111)를 형성하는 작업이 용이해질 수 있도록, 상기 몸체(110)는 2겹으로 제작될 수 있다. 즉, 상기 몸체(110)는, 수직으로 세워진 원통 형상의 1차 내부용기(112)와, 수직으로 세워진 원통 형상으로 형성되어 상기 1차 내부용기(112)가 끼워맞춤 방식으로 내부에 삽입되는 2차 내부용기(113)로 구성될 수 있다. 이와 같이 상기 몸체(110)가 1차 내부용기(112)와 2차 내부용기(113)로 구성되면, 작업자는 측방유로(111)를 상기 1차 내부용기(112) 외측면과 상기 2차 내부용기(113) 외측면 사이에 형성할 수 있으므로, 몸체(110)의 제작이 용이해진다는 장점이 있다.
이때, 상기 측방유로(111)는 별도의 관으로 제작되어 1차 내부용기(112)와 2차 내부용기(113) 사이에 삽입되도록 구성될 수도 있고, 상기 1차 내부용기(112) 외측면과 상기 2차 내부용기(113) 내측면 중 하나 이상에 유로홈을 가공하는 공정에 의해 형성될 수도 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 2차 내부용기(113) 내측면에 나선형의 유로홈을 가공하여 1차 내부용기(112) 외측면과 2차 내부용기(113) 내측면 사이에 측방유로(111)가 형성되도록 할 수 있다.
이와 같이 2차 내부용기(113) 내측면에 나선형의 유로홈을 가공하여 측방유로(111)를 형성하면, 별도의 관을 제작할 필요가 없으므로 측방유로(111) 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 구성이 단순화되어 제작이 용이해진다는 장점이 있다. 이때, 상기 유로홈은 본 실시예에 도시된 바와 같이 2차 내부용기(113) 내측면에 형성될 수도 있고, 1차 내부용기(112) 외측면에 형성될 수도 있으며, 1차 내부용기(112) 외측면과 2차 외부용기 내측면에 모두 형성될 수도 있다.
한편, 열매체와 몸체(110) 간의 접촉 면적 및 접촉 시간을 최대로 확보할 수 있도록, 상기 측방유로(111)는 상기 몸체(110)를 둘러싸는 나선형으로 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 측방유로(111)가 1줄 나사 형상으로 형성되면 측방유로(111)의 길이가 매우 길어지므로, 측방유로(111)로 유입되는 열매체가 유입 당시에는 고온이더라도 출구측에 가까워질수록 온도가 떨어지게 되어 압력매체를 가열시키는 효과가 떨어지게 된다.
물론, 상기 측방유로(111)의 길이를 짧게 형성하면 고온의 열매체가 측방유로(111)를 통과하는 동안 일정 수준 이상의 온도를 유지할 수 있지만, 이와 같은 경우 열매체와 몸체(110) 간의 접촉면적 및 접촉시간이 짧아져 압력매체 가열효율이 떨어지는 문제가 발생된다. 따라서 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는 측방유로(111)의 길이를 짧게 형성하되 열매체와 몸체(110) 간의 접촉면적 및 접촉시간을 증가시킬 수 있도록, 상기 측방유로(111)가 다줄 나사 형상으로 형성될 수 있다.
예를 들어 상기 측방유로(111)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 4줄 나사 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같이 측방유로(111)가 4줄 나사 형상으로 형성되는 경우는 하나의 몸체(110)에 4개의 측방유로(111)가 형성되는 것과 동일하므로, 몸체(110)로 열매체를 공급하는 열매체 유입관(170)의 끝단은 4갈래로 분기되어 각각의 측방유로(111) 입구로 열매체를 공급하게 된다.
상기 언급한 바와 같이 측방유로(111)가 4줄 나사 형상으로 형성되면, 각각의 측방유로(111) 길이는 짧게 하면서 열매체와 몸체(110) 간의 접촉면적 및 접촉시간은 증대시킬 수 있는바, 압력매체의 가열효율을 높일 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 측방유로(111)가 4줄 나사 형상으로 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 측방유로(111)는 2줄 나사나 3줄 나사 등 다양한 형태의 다줄 나사 형상으로 형성될 수 있다.
상측도어(140) 및 하측도어(150)에 형성되는 상측유로(141) 및 하측유로(151) 역시 측방유로(111)와 유사한 구조로 형성될 수 있다. 즉, 상기 상측도어(140)의 저면에 적층구조로 결합되는 상측내판(144)과 상기 하측도어(150)의 상면에 적층구조로 결합되는 하측내판(154)을 더 포함하고, 상기 상측유로(141)는 상기 상측도어(140)의 저면과 상기 상측내판(144)의 상면 사이에 형성되며, 상기 하측유로(151)는 상기 하측도어(150)의 상면과 상기 하측내판(154)의 저면 사이에 형성될 수 있다.
더 나아가, 상기 상측유로(141)는 상기 상측도어(140)의 저면과 상기 상측내판(144) 상면 중 하나 이상에 유로홈을 가공하는 공정에 의해 마련될 수 있고, 상기 하측유로(151)는 상기 하측도어(150)의 상면과 상기 하측내판(154) 저면 중 하나 이상에 유로홈을 가공하는 공정에 의해 마련될 수 있다.
이와 같이 상측유로(141)와 하측유로(151)가 형성되면 상측유로(141)와 하측유로(151)를 형성하기 위한 별도의 관이 필요치 아니하게 되므로, 상측유로(141)와 하측유로(151)를 형성하는데 소요되는 비용 및 제작시간이 절감될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 상측유로(141)는 상측도어(140)의 저면 전체에 걸쳐 열매체가 접촉될 수 있도록 도 5에 도시된 바와 같이 소용돌이 형상으로 형성될 수 있다. 마찬가지로 하측유로(151) 역시 하측도어(150)의 저면 전체에 걸쳐 열매체가 접촉될 수 있도록 소용돌이 형상으로 형성될 수 있다. 그러나 상기 상측유로(141) 및 하측유로(151)의 형상은 상측도어(140)의 저면과 하측도어(150)의 상면 전체에 걸쳐 고르게 분포될 수 있다면 도 5에 도시된 형상으로 한정되지 아니하고 다양한 형상으로 변경되어 적용될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기의 사용상태도이다.
본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는 열교환기(200)에 의해 가열 또는 냉각된 열매체가 측방유로(111)로 유입되어 압력용기(100)의 측면에 접촉될 뿐만 아니라 상측유로(141) 및 하측유로(151)로 유입되어 압력용기(100)의 상하면에도 접촉될 수 있도록 구성된다는 점에 특징이 있다.
이때, 열매체가 측방유로(111)로 유입되는 경로와 상측유로(141) 및 하측유로(151)로 유입되는 경로를 구분하여 설명하면 다음과 같다.
압력용기(100)의 측면에 접촉되는 열매체는 도 6에 도시된 바와 같이, 열매체 저장탱크(300)에 저장되어 있다가 열매체 공급관(310)을 통해 인출되어 순환펌프(320)의 압력에 의해 열교환기(200)로 전달되고, 열교환기(200)로 유입된 열매체는 가열기(210)에 의해 가열되거나 냉각기(220)에 의해 냉각된 후 열매체 유입관(170)을 통해 측방유로(111)로 유입된다. 이때, 측방유로(111)가 본 실시예에 도시된 바와 같이 4줄 나사 형상으로 형성되는 경우, 상기 열매체 유입관(170)의 출구는 4갈래로 분기되어 4개의 측방유로(111) 입구에 각각 연결된다.
측방유로(111)로 유입된 열매체는 압력용기(100) 내부에 채워진 압력매체에 열을 전도하여 상기 압력매체를 가열 또는 냉각시킨다. 이때, 상기 몸체(110)의 외측면은 단열재(120)에 의해 감싸져 있는바, 열매체의 열은 압력매체로만 전도되고 고장력 와이어(130)로는 전도되지 아니하게 된다. 따라서 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기를 이용하면, 고장력 와이어(130)가 열팽창되어 압력용기(100)의 허용응력이 떨어지는 문제를 방지할 수 있게 된다. 한편, 측방유로(111)를 지나면서 압력매체를 가열 또는 냉각시킨 열매체는, 열매체 유출관(160)으로 모아진 후 열매체 저장탱크(300)로 회수된다.
또한, 압력용기(100)의 상하면에 접촉되는 열매체는 도 7에 도시된 바와 같이, 열매체 저장탱크(300)에 저장되어 있다가 열매체가 열매체 공급관(310)을 통해 인출되어 순환펌프(320)의 압력에 의해 열교환기(200)로 전달되고, 열교환기(200)로 유입된 열매체는 가열기(210)에 의해 가열되거나 냉각기(220)에 의해 냉각된 후 열매체 유입관(170)을 통해 상측유로(141) 및 하측유로(151)로 유입된다. 이때, 상기 열매체 유입관(170)의 출구는 2갈래로 분기되어 상측유로 입구(142) 및 하측유로 입구(152)에 각각 연결되며, 상측유로(141) 및 하측유로(151)로 유입된 열매체는 압력용기(100) 내부에 채워진 압력매체에 열을 전도하여 상기 압력매체를 가열 또는 냉각시킨다. 이때, 상측도어(140) 및 하측도어(150)에는 고장력 와이어(130)가 권취되어 있지 아니하므로 상기 상측도어(140) 및 하측도어(150)에는 단열재(120)를 부착시킬 필요가 없다.
한편, 상측유로(141) 및 하측유로(151)를 지나면서 압력매체를 가열 또는 냉각시킨 열매체는 상측유로 출구(143) 및 하측유로 출구(153)로 각각 인출된 후 열매체 유출관(160)으로 모아져 열매체 저장탱크(300)로 회수된다.
상기 언급된 바와 같이 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는, 가열기(210)에 의해 가열된 열매체가 압력용기(100) 내부에 채워진 압력매체를 가열할 뿐만 아니라 냉각기(220)에 의해 냉각된 열매체가 압력용기(100) 내부에 채워진 압력매체를 냉각시킬 수 있으므로, 원료분말을 등방압 성형한 이후 압력용기(100) 내부의 압력을 해제하기 이전에 압력매체의 온도를 낮출 수 있으므로, 성형물의 조직을 치밀하게 유지할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의한 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기는, 압력매체를 가열 또는 냉각시키는 열매체가 몸체(110)와 도어(140, 150) 내부에 형성되므로, 한정된 크기의 압력용기(100)로 많은 양의 원료분말을 한 번에 성형할 수 있고, 압력용기(100)의 내부 구조가 단순화되어 압력용기(100)의 제작이 용이해질 뿐만아니라 따라 원료분말의 유출 및 성형품의 손상 등의 사고를 방지할 수 있다는 장점이 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
100 : 압력용기 110 : 몸체
111 : 측방유로 112 : 1차 내부용기
113 : 2차 내부용기 120 : 단열재
130 : 고장력 와이어 140 : 상측도어
141 : 상측유로 142 : 상측유로 입구
143 : 상측유로 출구 144 : 상측 내판
150 : 하측도어 151 : 하측유로
152 : 하측유로 입구 153 : 하측유로 출구
154 : 하측 내판 160 : 열매체 유출관
170 : 열매체 유입관 200 : 열교환기
210 : 가열기 220 : 냉각기
300 : 열매체 저장탱크 310 : 열매체 공급관
320 : 순환펌프

Claims (10)

  1. 상하측이 개방된 원통 형상을 이루되 내부에 측방유로가 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 상측을 덮도록 장착되되 내부에 상측유로가 형성되는 상측도어와, 상기 몸체의 하측을 덮도록 장착되되 내부에 하측유로가 형성되는 하측도어와, 상기 몸체의 외측면을 둘러싸는 고장력 와이어로 구성되어, 내부에 압력매체가 채워지는 압력용기;
    열매체가 저장되는 열매체 저장탱크;
    상기 열매체 저장탱크에 저장된 열매체를 상기 압력용기의 측방유로와 상측유로와 하측유로로 공급하는 순환펌프;
    상기 순환펌프에 의해 상기 압력용기로 공급되는 열매체를 가열하는 가열기와, 상기 순환펌프에 의해 상기 압력용기로 공급되는 열매체를 냉각시키는 냉각기를 구비하는 열교환기;
    를 포함하며,
    상기 몸체는, 수직으로 세워진 원통 형상의 1차 내부용기와, 수직으로 세워진 원통 형상으로 형성되어 상기 1차 내부용기가 끼워맞춤 방식으로 내부에 삽입되는 2차 내부용기로 구성되고,
    상기 측방유로는 상기 1차 내부용기 외측면과 상기 2차 내부용기 외측면 사이에 형성되되, 상기 1차 내부용기 외측면과 상기 2차 내부용기 내측면 중 하나 이상에 유로홈을 가공하는 공정에 의해 마련되는 것을 특징으로 하는 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력용기는, 상기 몸체와 고장력 와이어 사이에 삽입되는 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 측방유로는 상기 몸체를 둘러싸는 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 측방유로는 다줄 나사 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 상측도어의 저면에 적층구조로 결합되는 상측내판을 더 포함하고,
    상기 상측유로는, 상기 상측도어의 저면과 상기 상측내판의 상면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 상측유로는, 상기 상측도어의 저면과 상기 상측내판 상면 중 하나 이상에 유로홈을 가공하는 공정에 의해 마련되는 것을 특징으로 하는 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 하측도어의 상면에 적층구조로 결합되는 하측내판을 더 포함하고,
    상기 하측유로는, 상기 하측도어의 상면과 상기 하측내판의 저면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 하측유로는, 상기 하측도어의 상면과 상기 하측내판 저면 중 하나 이상에 유로홈을 가공하는 공정에 의해 마련되는 것을 특징으로 하는 냉각이 가능한 온간 등방압 성형기.
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