KR102608195B1 - 소결로장치 - Google Patents

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KR102608195B1
KR102608195B1 KR1020230109075A KR20230109075A KR102608195B1 KR 102608195 B1 KR102608195 B1 KR 102608195B1 KR 1020230109075 A KR1020230109075 A KR 1020230109075A KR 20230109075 A KR20230109075 A KR 20230109075A KR 102608195 B1 KR102608195 B1 KR 102608195B1
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Abstract

본 발명에 따른 소결로장치는, 가루 상태의 광석을 높은 온도로 가열하여 엉기게 하여 제품을 성형하는 소결로(10)와, 상기 소결로(10) 내부에 진공을 형성시키는 진공어셈블리(20)와, 상기 소결로(10)에 냉각매체를 제공하는 냉각어셈블리(400)와, 상기 소결로(10), 진공어셈블리(20), 냉각어셈블리(400)를 제어하는 제어패널(40)을 포함하고, 상기 소결로(10)는, 상기 진공어셈블리(20) 및 냉각어셈블리(400)와 연결되는 아우터바디(100); 상기 아우터바디(100)의 내부에 배치되고, 제품이 성형되는 이너바디(200); 상기 이너바디(200) 내부에 배치되고, 인가된 전원을 통해 열을 발생시키는 히터(300); 및 상기 아우터바디(100) 및 이너바디(200) 사이에 형성된 충진공간(105);을 포함하고, 상기 냉각어셈블리(400)는, 상기 아우터바디(100) 내부에 배치된 순환팬을 통해 상기 충진공간(105)에 저장된 냉각매체를 순환시킬 수 있다. 본 발명은 아우터하우징 내부에 제 1 순환어셈블리가 냉각매체를 수평방향으로 순환시키고, 제 2 순환어셈블리가 냉각매체를 상하 방향으로 회전시키기 때문에, 충진공간 전체의 온도편차를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

Description

소결로장치{Sintering furnace apparatus}
본 발명은 진공소결로를 포함하는 소결로장치에 관한 것이다.
진공열처리에 사용하는 진공로는 친환경적이면서 비교적 저에너지로 고급 제품을 성형하거나 열처리하기 위한 용도로 사용이 증가하는 추세이다. 진공로의 일종인 진공소결로는 고진공 상태에서 고온을 제공하고, 고속으로 냉각하여 초경금속, 서멧(Cermet), 세라믹, 텅스텐 등을 비롯한 각종 소재로 성형되는 인발/압출용 금형, 공작기계용 절삭공구, 광산용 공구들을 소결하는데 사용된다.
특히 한번의 장입으로 예비소결에서 본소결을 진행하는 것은 냉각매체론 반소결/본소결을 선택할 수 있고, 다품종 소량생산 방식에 무난히 대처하도록 다양한 공정을 소화할 수 있는 방식이 선호된다.
진공소결로의 경우, 제품의 소결 후에 소결로를 냉각시켜야만 성형된 제품을 인출할 수 있기 때문에, 생산수율을 향상시킬 수 있다.
대한민국 공개실용신안공보 제1998-0009168호 일본 특허공개공보 특개평 제7-300296호 대한민국 등록실용신안 20-0383775호
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 냉각매체의 배수를 최소화하고 신속하게 냉각시켜 생산수율을 향상시킬 수 있는 소결로장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 가루 상태의 광석을 높은 온도로 가열하여 엉기게 하여 제품을 성형하는 소결로(10)와, 상기 소결로(10) 내부에 진공을 형성시키는 진공어셈블리(20)와, 상기 소결로(10)에 냉각매체를 제공하는 냉각어셈블리(400)와, 상기 소결로(10), 진공어셈블리(20), 냉각어셈블리(400)를 제어하는 제어패널(40)을 포함하고, 상기 소결로(10)는, 상기 진공어셈블리(20) 및 냉각어셈블리(400)와 연결되는 아우터바디(100); 상기 아우터바디(100)의 내부에 배치되고, 제품이 성형되는 이너바디(200); 상기 이너바디(200) 내부에 배치되고, 인가된 전원을 통해 열을 발생시키는 히터(300); 및 상기 아우터바디(100) 및 이너바디(200) 사이에 형성된 충진공간(105);을 포함하고, 상기 냉각어셈블리(400)는, 상기 아우터바디(100) 내부에 배치된 순환팬을 통해 상기 충진공간(105)에 저장된 냉각매체를 순환시키는 소결로장치를 제공한다.
상기 아우터바디(100)는, 원통형으로 형성된 아우터하우징(150); 상기 아우터하우징(150)의 전방을 개폐하는 제 1 도어(110); 상기 아우터하우징(150)의 후방을 개폐하는 제 2 도어(120); 상기 아우터하우징(150)의 하측을 지지하는 아우터프레임(130);을 포함할 수 있다.
상기 이너바디(200)는, 하측을 향하게 배치되는 로어월(210); 상기 로어월(210)의 좌측단에서 상측으로 연장된 제 1 사이드월(220); 상기 로어월(210)의 우측단에서 상측으로 연장된 제 2 사이드월(230); 상기 제 1 사이드월(220) 및 제 2 사이드월(230)의 상단을 연결하는 어퍼월(240);을 포함하고, 상기 충진공간(105)은, 상기 로어월(210)의 하측에 배치된 로어충진공간(101); 상기 제 1 사이드월(220)의 좌측에 배치된 제 1 사이드충진공간(102); 상기 제 2 사이드월(230)의 우측에 배치된 제 2 사이드충진공간(103); 상기 어퍼월(240) 상측에 배치된 어퍼충진공간(104);을 포함할 수 있다.
상기 이너바디(200)의 상부 좌측 모서리에 배치되고, 상기 어퍼충진공간(104) 및 제 1 사이드충진공간(103)을 구획하는 제 1 구획부재(250); 상기 이너바디(200)의 상부 우측 모서리에 배치되고, 상기 어퍼충진공간(104) 및 제 2 사이드충진공간(103)을 구획하는 제 2 구획부재(260); 상기 이너바디(200)의 하부 좌측 모서리에 배치되고, 상기 제 1 사이드충진공간(102) 및 로어충진공간(101)을 구획하는 제 3 구획부재(270); 상기 이너바디(200)의 하부 우측 모서리에 배치되고, 상기 로어충진공간(101) 및 제 2 사이드충진공간(103)을 구획하는 제 4 구획부재(280);를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각어셈블리(400)는, 냉각매체를 상기 아우터바디(100)의 충진공간(105)에 공급하는 급수펌프(420); 상기 아우터바디(100)에서 배출된 냉각매체를 저장하는 회수탱크(430); 상기 제 1 도어(110)에 배치되고, 저장된 상기 냉각매체를 수평방향으로 순환시키는 제 1 순환어셈블리(401); 및 상기 제 2 도어(120)에 배치되고, 저장된 상기 냉각매체를 상하 방향으로 순환시키는 제 2 순환어셈블리(402);를 포함하고, 상기 제 1 순환어셈블리(401)는, 제 1 순환팬(461), 제 1 순환모터(451) 및 제 1 모터하우징(441)을 포함하고, 상기 제 2 순환어셈블리(402)는 제 2 순환팬(462), 제 2 순환모터(452) 및 제 2 모터하우징(442)을 포함할 수 있다.
첫째, 본 발명은 아우터하우징 내부에 제 1 순환어셈블리가 냉각매체를 수평방향으로 순환시키고, 제 2 순환어셈블리가 냉각매체를 상하 방향으로 회전시키기 때문에, 충진공간 전체의 온도편차를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 본 발명은 제 1 순환어셈블리 및 제 2 순환어셈블리를 통해 순환되는 냉각매체가 제 1 도어공간 또는 제 2 도어공간에서 혼합되기 때문에 전체 충진공간에 저장된 냉각매체의 온도가 편향되는 것을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 본 발명은 상기 제 1 순환어셈블리가 전방에 냉각매체를 순환시키고, 상기 제 2 순환어셈블리가 후방에 배치되어 냉각매체를 순환시키기 때문에, 냉각매체의 순환에 따른 유동저항을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
넷째, 본 발명은 제 1 순환팬의 제 1 팬토출구 방향과 제 2 순환팬의 제 2 팬토출구 방향이 서로 다르게 배치되기 때문에, 냉각매체의 순환방향을 용이하게 설정할 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 본 발명은 액화질소를 순환되는 냉각매체에 공급하여 이너바디의 온도를 신속하게 하강시킬 수 있는 장점이 있다.
여섯째, 본 발명은 제 1 온도센서 및 제 2 온도센서가 액화질소가 공급되는 어퍼충진공간이 아닌 제 1 도어공간 및 제 2 도어공간에 배치되기 때문에, 액화질소의 직접 공급에 따른 온도 변화을 최소화할 수 있고, 이를 통해 제 1 순환흐름 및 제 2 순환흐름의 온도를 보다 정확하게 감지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소결로장치가 도시된 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 소결로의 측단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 소결로의 정단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제 1 순환어셈블리의 확대도이다.
도 5는 도 2에 도시된 제 2 순환어셈블리의 확대도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등냉각매체 내지 대체냉각매체을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 소결로장치가 도시된 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 소결로의 측단면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 소결로의 정단면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 제 1 순환어셈블리의 확대도이고, 도 5는 도 2에 도시된 제 2 순환어셈블리의 확대도이다.
본 실시예에 따른 소결로장치는, 진공 상태에서 가루 상태의 광석을 높은 온도로 가열하여 엉기게 하여 제품을 성형하는 소결로(10)와, 상기 소결로(10) 내부에 진공을 형성시키는 진공어셈블리(20)와, 상기 소결로(10)에 냉각매체를 제공하는 냉각어셈블리(400)와, 상기 소결로(10), 진공어셈블리(20), 냉각어셈블리(400)를 제어하는 제어패널(40)을 포함한다.
상기 소결로(10)는, 상기 진공어셈블리(20) 및 냉각어셈블리(400)와 연결되는 아우터바디(100)와, 상기 아우터바디(100)의 내부에 배치되고, 제품이 성형되는 이너바디(200)와, 상기 이너바디(200) 내부에 배치되고, 인가된 전원을 통해 열을 발생시키는 히터(300)를 포함한다.
상기 아우터바디(100) 및 이너바디(200) 사이에 충진공간(105)이 형성되고, 상기 충진공간(105)에 냉각매체가 채워져 상기 이너바디(200)를 냉각시킬 수 있다.
상기 아우터바디(100)는 원통형으로 형성된 아우터하우징(150)과, 상기 아우터하우징(150)의 일측(본 실시예에서 전방)을 개폐하는 제 1 도어(110)와, 상기 아우터하우징(150)의 타측(본 실시예에서 후방)을 개폐하는 제 2 도어(120)와, 상기 아우터하우징(150)의 하측을 지지하는 아우터프레임(130)을 포함한다.
상기 아우터하우징(150)이 이중으로 형성될 수 있다 .
구분이 필요할 경우, 상기 아우터하우징(150)은, 내측에 배치된 제 1 아우터하우징과 외측에 배치된 제 2 아우터하우징이라 한다.
상기 아우터하우징(150) 내부에 상기 이너바디(200)가 배치된다.
상기 제 1 도어(110)가 상기 이너바디(200)의 일측을 개폐할 수 있고, 상기 제 2 도어(120)가 상기 이너바디(200)의 타측을 개폐할 수 있다.
상기 제 1 도어(110) 및 제 2 도어(120)가 닫힐 경우, 상기 이너바디(200)가 밀폐된다. 본 실시예에서 상기 제 1 도어(110) 및 제 2 도어(120)는 구의 일부 형태로 형성된다.
상기 아우터하우징(150)은 상기 제 1 도어(110)에 의해 개폐되는 제 1 개구부(151)와, 상기 제 2 도어(120)에 의해 개폐되는 제 2 개구부(152)를 포함한다.
상기 제 1 개구부(151)는 상기 이너바디(200)의 전면 면적를 제외한 면적이고, 상기 제 2 개구부(152)는 상기 이너바디(200)의 후면 면적을 제외한 면적이다.
상기 제 1 도어(110)가 전방으로 회전되면서 상기 제 1 개구부(151)를 개폐하고, 상기 제 2 도어(120)가 후방으로 회전되면서 상기 제 2 개구부(152)를 개폐한다.
본 실시예에서 상기 이너바디(200)는 직육면체 형상으로 형성되고, 내부에 성형제품이 안치되는 성형공간(205)이 형성된다. 본 실시예에서 상기 성형공간(205)이 직육면체 형상으로 형성된다.
상기 이너바디(200)는 하측을 향하게 배치되는 로어월(210)과, 상기 로어월(210)의 좌측단에서 상측으로 연장된 제 1 사이드월(220)과, 상기 로어월(210)의 우측단에서 상측으로 연장된 제 2 사이드월(230)과, 상기 제 1 사이드월(220) 및 제 2 사이드월(230)의 상단을 연결하는 어퍼월(240)을 포함한다.
상기 이너바디(200)가 이중으로 형성될 수 있다.
구분이 필요할 경우, 상기 로어월(210)은 이너로어월 및 아우터로어월, 상기 제 1 사이드월(220)은 제 1 이너사이드월 및 제 1 아우터사이드월, 상기 제 2 사이드월(230)은 제 2 이너사이드월 및 제 2 아우터사이드월, 상기 어퍼월(240)은 이너어퍼월 및 아우터어퍼월이라 한다.
본 실시예에서 상기 충진공간(105)은 상기 아우터바디(100) 내부의 공간이되, 상기 이너바디(200) 외부의 공간이다.
상기 충진공간(105)은 상기 로어월(210)의 하측에 배치된 로어충진공간(101)과, 상기 제 1 사이드월(220)의 좌측에 배치된 제 1 사이드충진공간(102)과, 상기 제 2 사이드월(230)의 우측에 배치된 제 2 사이드충진공간(103)과, 상기 어퍼월(240) 상측에 배치된 어퍼충진공간(104)을 포함한다.
상기 로어충진공간(101), 제 1 사이드충진공간(102), 제 2 사이드충진공간(103) 및 어퍼충진공간(104)이 상기 이너바디(200)에 의해 구획되게 배치된다.
상기 로어충진공간(101), 제 1 사이드충진공간(102), 제 2 사이드충진공간(103) 및 어퍼충진공간(104)의 전방이 상기 제 1 도어공간(115)과 연통되고, 상기 로어충진공간(101), 제 1 사이드충진공간(102), 제 2 사이드충진공간(103) 및 어퍼충진공간(104)의 후방이 상기 제 2 도어공간(125)과 연통된다.
이를 위해, 상기 이너바디(200)의 상부 좌측 모서리에 배치되고, 상기 어퍼충진공간(104) 및 제 1 사이드충진공간(103)을 구획하는 제 1 구획부재(250)와, 상기 이너바디(200)의 상부 우측 모서리에 배치되고, 상기 어퍼충진공간(104) 및 제 2 사이드충진공간(103)을 구획하는 제 2 구획부재(260)와, 상기 이너바디(200)의 하부 좌측 모서리에 배치되고, 상기 제 1 사이드충진공간(102) 및 로어충진공간(101)을 구획하는 제 3 구획부재(270)와, 상기 이너바디(200)의 하부 우측 모서리에 배치되고, 상기 로어충진공간(101) 및 제 2 사이드충진공간(103)을 구획하는 제 4 구획부재(280)를 더 포함한다.
상기 제 1 구획부재(250), 제 2 구획부재(260), 제 3 구획부재(270) 및 제 4 구획부재(280)가 상기 아우터하우징(150) 및 이너바디(200) 사이에 끼워지게 배치되고, 상기 아우터하우징(150)의 길이 방향으로 길게 연장된다.
상기 제 1 구획부재(250), 제 2 구획부재(260), 제 3 구획부재(270) 및 제 4 구획부재(280)가 내열재질로 형성된다.
상기 로어월(210), 제 1 사이드월(220), 제 2 사이드월(230) 및 어퍼월(240) 상에 상기 성형공간(205)이 형성된다. 상기 로어월(210), 제 1 사이드월(220), 제 2 사이드월(230) 및 어퍼월(240)은 고온을 견딜 수 있는 세라믹과 같은 내열재질로 형성된다.
상기 성형공간(205)은 전방으로 개구되고, 상기 제 1 도어(110)에 의해 개폐되는 제 1 이너입구(201)와, 후방으로 개구되고, 상기 제 2 도어(120)에 의해 개폐되는 제 2 이너입구(202)를 포함한다.
상기 제 1 도어(110)는, 상기 제 1 이너입구(201)를 개폐하는 제 1 이너도어(111)와, 상기 아우터하우징(150)의 전면을 커버하는 제 1 아우터도어(112)와, 상기 제 1 이너도어(111)에서 반경방향 외측으로 연장되어 상기 제 1 아우터도어(112)에 연결되고, 상기 제 1 개구부(151)에 배치되는 제 1 연결판(113)과, 상기 제 1 연결판(113) 및 제 1 아우터도어(112) 사이에 형성된 제 1 도어공간(115)을 포함한다.
상기 제 1 이너도어(111)는 고열에 견딜 수 있는 세라믹과 같은 내열재질이고, 상기 제 1 아우터도어(112) 및 제 1 연결판(113)은 금속재질일 수 있다.
상기 제 1 연결판(113)에 제 1 연결개구부(미도시)들이 형성되어 이 상기 제 1 도어공간(115) 및 충진공간(105)을 연통시킬 수 있다.
상기 제 2 도어(120)는, 상기 제 2 이너입구(202)를 개폐하는 제 2 이너도어(121)와, 상기 아우터하우징(150)의 후면을 커버하는 제 2 아우터도어(122)와, 상기 제 2 이너도어(121)에서 반경방향 외측으로 연장되어 상기 제 2 아우터도어(122)에 연결되고, 상기 제 2 개구부(152)에 배치되는 제 2 연결판(123)과, 상기 제 2 연결판(123) 및 제 2 아우터도어(122) 사이에 형성된 제 2 도어공간(125)을 포함한다.
상기 제 2 이너도어(121)는 고열에 견딜 수 있는 세라믹과 같은 내열재질이고, 상기 제 2 아우터도어(122) 및 제 2 연결판(123)은 금속재질일 수 있다.
상기 제 2 연결판(123)에 제 2 연결개구부(미도시)들이 형성되어 이 상기 제 2 도어공간(125) 및 충진공간(105)을 연통시킬 수 있다.
상기 제 1 도어(110)가 닫힐 때, 상기 제 1 연결판(113)이 상기 제 1 구획부재(250), 제 2 구획부재(260), 제 3 구획부재(270) 및 제 4 구획부재(280)의 각 전단에 지지될 수 있고, 이를 통해 냉각매체의 순환 시 상기 제 1 연결판(113)의 진동을 억제할 수 있는 특징이 있다.
마찬가지로 상기 제 2 도어(120)가 닫힐 때, 상기 제 2 연결판(123)이 상기 제 1 구획부재(250), 제 2 구획부재(260), 제 3 구획부재(270) 및 제 4 구획부재(280)의 각 후단에 지지될 수 있고, 이를 통해 냉각매체의 순환 시 상기 제 2 연결판(123)의 진동을 억제할 수 있는 특징이 있다.
상기 히터(300)는, 상기 제 1 사이드월(220)의 내측에 상하 방향으로 수직하게 배치되는 제 1 히터(301)와, 상기 제 2 사이드월(230)의 내측에 상하 방향으로 수직하게 배치되는 제 2 히터(302)를 포함한다.
상기 냉각어셈블리(400)는, 냉각매체를 상기 아우터바디(100)의 충진공간(105)에 공급하는 급수펌프(420)와, 상기 아우터바디(100)에서 배출된 냉각매체를 저장하는 회수탱크(430)와, 상기 제 1 도어(110) 또는 제 2 도어(120)에 배치되고, 상기 충진공간(105)의 냉각매체를 강제로 순환시키는 순환팬(460)과, 상기 순환팬(460)에 구동력을 제공하는 순환모터(450)와, 상기 순환모터(450)를 감싸게 설치되는 모터하우징(440)을 포함한다.
상기 충진공간(105)의 냉각매체을 순환시키는 상기 순환팬(460), 순환모터(450) 및 모터하우징(440)을 순환어셈블리라 정의한다.
본 실시예에서 상기 냉각매체는 물이 사용된다.
본 실시예에서 상기 순환어셈블리는 상기 제 1 도어(110) 및 제 2 도어(120)에 각각 배치된다.
이를 구분할 경우, 상기 제 1 도어(110)에 배치된 것을 제 1 순환어셈블리(401)라 하고, 상기 제 2 도어(120)에 배치된 것을 제 2 순환어셈블리(402)라 한다.
본 실시예에서 상기 제 1 순환어셈블리 및 제 2 순환어셈블리의 구성이 동일하고 좌우 대칭이다.
상기 제 1 순환어셈블리는 제 1 순환팬(461), 제 1 순환모터(451) 및 제 1 모터하우징(441)을 포함하고, 상기 제 2 순환어셈블리는 제 2 순환팬(462), 제 2 순환모터(452) 및 제 2 모터하우징(442)을 포함한다.
상기 제 1 순환팬(461)이 상기 제 1 도어공간(115)에 배치되고, 상기 제 2 순환팬(462)이 상기 제 2 도어공간(125)에 배치된다.
상기 제 1 모터하우징(441)이 상기 제 1 아우터도어(112)의 외부에 설치되고, 상기 2 모터하우징(442)이 상기 제 2 아우터도어(122)의 외부에 설치된다.
상기 제 1 순환모터(451)가 상기 제 1 아우터도어(112)를 관통하여 상기 제 1 순환팬(461)에 결합되고, 상기 제 2 순환모터(452)가 상기 제 2 아우터도어(122)를 관통하여 상기 제 2 순환팬(462)에 결합된다.
본 실시예에서 상기 제 1 순환팬(461)에 의해 유동되는 냉각매체가 상기 로어충진공간(101) 또는 어퍼충진공간(104)으로 토출되어 상하 방향으로 순환될 수 있다.
또한, 상기 제 2 순환팬(462)에 의해 유동되는 냉각매체는 상기 제 1 사이드충진공간(102) 또는 제 2 사이드충진공간(103)으로 토출되어 상기 수평방향으로 순환될 수 있다.
즉, 본 실시예에서 상기 제 1 순환팬(461) 및 제 2 순환팬(462)의 토출방향이 서로 다르게 배치되는 특징이 있다.
상기 순환팬(460)은, 상기 제 1 순환어셈블리(401)에 배치되는 제 1 순환팬(461)과, 상기 제 2 순환어셈블리(402)에 배치되는 제 2 순환팬(462)을 포함한다.
상기 제 1 순환팬(461) 및 제 2 순환팬(462)의 구조가 동일하고, 좌우 대칭으로 배치된다.
상기 순환팬(460)은, 팬하우징(470)과, 상기 팬하우징(470) 내부에 배치되고, 상기 순환모터(450)의 모터축에 결합되어 회전되는 임펠러(480)를 포함한다.
상기 순환팬의 각 구성을 구분할 경우, 제 1 팬하우징(471), 제 2 팬하우징(472), 제 1 임펠러(481) 및 제 2 임펠러(482)라 한다.
상기 제 1 임펠러(481)는 축 중심으로 냉각매체를 흡입하여 원주방향으로 토출하고, 상기 제 1 팬하우징(471)에 의해 냉각매체의 유동방향이 가이드되어 좌측 또는 우측 방향으로 토출될 수 있다.
상기 제 2 임펠러(482)는 축 중심으로 냉각매체를 흡입하여 원주방향으로 토출하고, 상기 제 2 팬하우징(472)에 의해 냉각매체의 유동방향이 가이드되어 상측 또는 하측방향으로 토출될 수 있다.
상기 제 1 팬하우징(471)은, 상기 제 1 아우터도어(112)의 제 1 내측면(112a)에 밀착되어 설치되는 제 1 팬베이스(473)와, 상기 제 1 팬베이스(473)과 이격되어 상기 제 1 이너도어(111) 측에 배치되고, 제 1 팬흡입구(474a)가 형성된 제 1 팬쉬라우드(474)와, 상기 제 1 팬베이스(473) 및 제 1 팬쉬라우드(474)를 연결하고, 제 1 팬토출구(475a)가 형성된 제 1 팬사이드커버(475)를 포함한다.
상기 제 1 팬하우징(471)은 전체적으로 납작한 원통형상으로 형성된다.
상기 제 1 팬사이드커버(475)는 원통형상으로 형성되고, 좌측 또는 우측을 향해 상기 제 1 팬토출구(475a)가 개구된다.
상기 제 1 팬쉬라우드(474)는 링형상으로 형성되고, 그 내측에 상기 제 1 팬흡입구(474a)가 형성된다. 상기 제 1 팬흡입구(474a)는 원형으로 형성된다.
상기 제 1 팬흡입구(474a)의 개구방향과 상기 제 1 팬토출구(475a)의 개구 방향이 직교된다. 그래서 상기 제 1 팬흡입구(474a)를 통해 흡입된 냉각매체는 90도 절곡된 후, 상기 제 1 팬토출구(475a)로 토출된다.
특히, 상기 제 1 내측면(112a)은 상기 제 1 아우터도어(112)의 형상에 대응하여 구 형상의 일부일 수 있다.
본 실시예에서 상기 제 1 내측면(112a)의 곡률중심을 제 1 곡률중심이라 정의 하고, 상기 제 1 곡률중심의 곡률반경을 제 1 곡률반경이라 정의한다.
상기 제 1 곡률중심이 상기 성형공간(205) 내부에 배치된다. 상기 제 1 곡률반경(R1) 및 제 1 곡률중심이 상기 제 1 아우터도어(112)의 곡률반경 및 곡률중심과 동일하다.
상기 제 1 팬베이스(473)가 곡면으로 형성되기 때문에, 상기 임펠러(480)에 의해 유동되는 냉각매체가 상기 제 1 아우터도어(112)의 내측면(112a)을 따라 유동될 수 있고, 이를 통해 저항을 최소화할 수 있다.
본 실시예에서 상기 제 1 팬토출구(475a)는 좌측을 향하도록 배치된다.
상기 제 1 팬토출구(475a)에서 토출된 냉각매체가 상기 제 1 사이드충진공간(102)으로 유동된다.
상기 제 1 순환어셈블리(401)를 통해 유동되는 냉각매체의 흐름을 제 1 순환흐름이라 정의한다. 본 실시예에서 상기 제 1 순환흐름은 상기 제 1 도어공간(115), 제 1 사이드충진공간(102), 제 2 도어공간(125) 및 제 2 사이드충진공간(103)를 거쳐 다시 제 1 도어공간(115)으로 순환될 수 있다.
즉, 본 실시예에서 상기 제 1 순환흐름은 수평방향으로 냉각매체를 순환시킬 수 있다.
상기 제 2 팬하우징(472)은, 상기 제 2 아우터도어(122)의 제 2 내측면(122a)에 밀착되어 설치되는 제 2 팬베이스(476)와, 상기 제 2 팬베이스(476)과 이격되어 상기 제 2 이너도어(121) 측에 배치되고, 제 2 팬흡입구(477a)가 형성된 제 2 팬쉬라우드(477)와, 상기 제 2 팬베이스(476) 및 제 2 팬쉬라우드(477)를 연결하고, 제 2 팬토출구(478a)가 형성된 제 2 팬사이드커버(478)를 포함한다.
상기 제 2 팬하우징(472)은 전체적으로 납작한 원통형상으로 형성된다.
상기 제 2 팬사이드커버(478)는 원통형상으로 형성되고, 하측을 향해 상기 제 2 팬토출구(478a)가 개구된다.
상기 제 2 팬쉬라우드(477)는 링형상으로 형성되고, 그 내측에 상기 제 2 팬흡입구(477a)가 형성된다. 상기 제 2 팬흡입구(477a)는 원형으로 형성된다.
상기 제 2 팬흡입구(477a)의 개구방향과 상기 제 2 팬토출구(478a)의 개구 방향이 직교된다. 그래서 상기 제 2 팬흡입구(477a)를 통해 흡입된 냉각매체는 90도 절곡된 후, 상기 제 2 팬토출구(478a)로 토출된다.
특히, 상기 제 2 내측면(122a)은 상기 제 2 아우터도어(122)의 형상에 대응하여 구 형상의 일부일 수 있다.
본 실시예에서 상기 제 2 내측면(122a)의 곡률중심을 제 2 곡률중심이라 정의 하고, 상기 제 2 곡률중심의 곡률반경을 제 2 곡률반경이라 정의한다.
상기 제 2 곡률중심이 상기 성형공간(205)의 후방 내부에 배치된다. 상기 제 2 곡률반경(R2) 및 제 2 곡률중심이 상기 제 2 아우터도어(122)의 곡률반경 및 곡률중심과 동일하다.
상기 제 2 팬베이스(476)가 곡면으로 형성되기 때문에, 상기 임펠러(480)에 의해 유동되는 냉각매체가 상기 제 2 아우터도어(122)의 제 2 내측면(122a)을 따라 유동될 수 있고, 이를 통해 저항을 최소화할 수 있다.
본 실시예에서 상기 제 2 팬토출구(478a)는 하측을 향하도록 배치된다.
상기 제 2 팬토출구(478a)에서 토출된 냉각매체가 상기 로어충진공간(101)으로 유동된다.
상기 제 2 순환어셈블리(402)를 통해 유동되는 냉각매체의 흐름을 제 2 순환흐름이라 정의한다. 본 실시예에서 상기 제 2 순환흐름은 상기 제 2 도어공간(125), 로어충진공간(101), 제 1 도어공간(115) 및 어퍼충진공간(104)를 거쳐 다시 제 2 도어공간(125)으로 순환될 수 있다.
즉, 본 실시예에서 상기 제 2 순환흐름은 냉각매체를 상하 방향으로 유동시켜 순환시킬 수 있다.
상기 제 1 순환흐름 및 제 2 순환흐름이 상기 제 1 도어공간(115) 및 제 2 도어공간(125)에서 혼합될 수 있고, 이를 통해 온도편차를 낮출 수 있다.
온도가 높은 냉각매체가 상측에 위치될 수 있지만, 제 1 순환흐름 및 제 2 순환흐름을 통해 냉각매체를 혼합시키면서 전체온도를 보다 균일하게 하강시킬 수 있다.
본 실시예에서 제 1 순환흐름 및 제 2 순환흐름은 상기 제 1 도어공간(115) 및 제 2 도어공간(125)에서 섞이기 때문에 엄격하게 구분되지는 않는다. 본 실시예와 달리 상기 제 1 도어 및 제 2 도어에 별도의 구획된 유로를 형성시킬 경우, 상기 제 1 순환흐름 및 제 2 순환흐름를 완전히 분리하여 순환시킬 수 있다.
상기 회수탱크(430)는 상기 로어충진공간(101)고 연결되는 매체토출배관(432)과, 상기 매체토출배관(432)을 제어하는 토출제어밸브(미도시)를 더 포함한다.
상기 냉각어셈블리(400)는, 상기 급수펌프(420) 및 소결로(10)를 연결하는 매체공급배관(410)과, 상기 매체공급배관(410)을 제어하는 공급제어밸브(미도시)와, 상기 소결로(10)에 액체질소를 공급하는 질소공급배관(495)과, 상기 질소공급배관(495)에 액체질소를 공급하는 질소탱크(490)과, 상기 질소공급배관(495)을 제어하는 질소제어밸브(491)를 더 포함할 수 있다.
상기 매체공급배관(410)을 통해 상기 충진공간(105)이 냉각매체로 충분히 채워진 후에 상기 질소제어밸브(491)를 제어하여 상기 충진공간(105)에 액화질소를 공급할 수 있다.
상기 액화질소를 통해 상기 냉각매체를 신속하게 냉각시킬 수 있고, 이를 통해 상기 냉각매체를 최소화하여 사용할 수 있다.
특히 상기 냉각매체만을 사용하여 냉각을 실시할 경우, 버려지는 냉각매체의 양이 대량으로 발생될 뿐만 아니라 상기 냉각매체를 추가로 공급하는 시간도 소요된다.
본 실시예에 따른 냉각어셈블리(400)는 충진공간(105)을 냉각매체로 채운 후 액화질소의 공급량, 제 1 순환어셈블리(401) 및 제 2 순환어셈블리(402)를 통해 이너바디(200)의 온도를 신속하게 하강시킬 수 있는 특징이 있다.
본 실시예에서 비교적 온도가 높은 냉각매체가 상기 어퍼충진공간(104)에 모이기 때문에, 상기 질소공급배관(495)은 상기 어퍼충진공간(104)에 연결된다.
상기 매체공급배관(410)은 상기 제 2 도어(120)의 상단에 연결된다.
상기 냉각어셈블리(400)는 상기 제 1 팬하우징(471) 내부에 배치되는 제 1 온도센서(403)와, 상기 제 2 팬하우징(472) 내부에 배치되는 제 2 온도센서(404)를 더 포함한다.
특히, 상기 제 1 온도센서(403)가 상기 제 1 팬베이스(473)에 배치되고, 상기 제 2 온도센서(404)가 상기 제 2 팬베이스(476)에 배치된다.
상기 제 1 온도센서(403)가 상기 제 1 도어공간(115)의 냉각매체 온도를 감지하고, 상기 제 2 온도센서(404)가 상기 제 2 도어공간(125)의 냉각매체 온도를 감지한다.
상기 제 1 온도센서(403)가 상기 제 1 임펠러(481) 및 제 1 팬베이스(473) 사이에 배치되기 때문에, 소결로(10)와 멀리 이격되어 배치되기 때문에, 유동되는 냉각매체의 온도 편차에 따른 영향을 최소화할 수 있다.
상기 제 2 온도센서(404)가 상기 제 2 임펠러(482) 및 제 2 팬베이스(476) 사이에 배치되기 때문에, 소결로(10)와 멀리 이격되어 배치되기 때문에, 유동되는 냉각매체의 온도 편차에 따른 영향을 최소화할 수 있다.
상기 제 1 온도센서(403) 및 제 2 온도센서(404)에서 감지된 온도값에 따라 상기 액화질소의 공급량을 제어할 수 있다. 상기 제 1 온도센서(403) 및 제 2 온도센서(404)가 액화질소가 공급되는 어퍼충진공간(104)이 아닌 제 1 도어공간(115) 및 제 2 도어공간(125)에 배치되기 때문에, 액화질소의 직접 공급에 따른 온도 변화을 최소화할 수 있고, 이를 통해 제 1 순환흐름 및 제 2 순환흐름의 온도를 보다 정확하게 감지할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 아우터바디 110 : 제 1 도어
120 : 제 2 도어 150 : 아우터하우징
101 : 로어충진공간 102 : 제 1 사이드충진공간
103 : 제 2 사이드충진공간 104 : 어퍼충진공간
105 : 충진공간 200 : 이너바디
210 : 로어월 220 : 제 1 사이드월
230 : 제 2 사이드월 240 : 어퍼월
250 : 제 1 구획부재 260 : 제 2 구획부재
270 : 제 3 구획부재 280 : 제 4 구획부재
300 : 히터 400 : 냉각어셈블리
410 : 매체공급배관 420 : 급수펌프
430 : 회수탱크 440 : 모터하우징
450 : 순환모터 460 : 순환팬
470 : 팬하우징 480 : 임펠러

Claims (5)

  1. 소결로장치에 있어서,
    가루 상태의 광석을 높은 온도로 가열하여 엉기게 하여 제품을 성형하는 소결로(10)와, 상기 소결로(10) 내부에 진공을 형성시키는 진공어셈블리(20)와, 상기 소결로(10)에 냉각매체를 제공하는 냉각어셈블리(400)와, 상기 소결로(10), 진공어셈블리(20), 냉각어셈블리(400)를 제어하는 제어패널(40)을 포함하고,
    상기 소결로(10)는,
    상기 진공어셈블리(20) 및 냉각어셈블리(400)와 연결되는 아우터바디(100);
    상기 아우터바디(100)의 내부에 배치되고, 제품이 성형되는 이너바디(200);
    상기 이너바디(200) 내부에 배치되고, 인가된 전원을 통해 열을 발생시키는 히터(300); 및
    상기 아우터바디(100) 및 이너바디(200) 사이에 형성된 충진공간(105);을 포함하고,
    상기 냉각어셈블리(400)는, 상기 충진공간(105)에 저장된 냉각매체를 순환시키는 순환어셈블리를 포함하고,
    상기 아우터바디(100)는,
    원통형으로 형성된 아우터하우징(150);
    상기 아우터하우징(150)의 전방을 개폐하는 제 1 도어(110);
    상기 아우터하우징(150)의 후방을 개폐하는 제 2 도어(120);
    상기 아우터하우징(150)의 하측을 지지하는 아우터프레임(130);을 포함하고,
    상기 이너바디(200)는,
    하측을 향하게 배치되는 로어월(210);
    상기 로어월(210)의 좌측단에서 상측으로 연장된 제 1 사이드월(220);
    상기 로어월(210)의 우측단에서 상측으로 연장된 제 2 사이드월(230);
    상기 제 1 사이드월(220) 및 제 2 사이드월(230)의 상단을 연결하는 어퍼월(240);을 포함하고,
    상기 충진공간(105)은,
    상기 로어월(210)의 하측에 배치된 로어충진공간(101);
    상기 제 1 사이드월(220)의 좌측에 배치된 제 1 사이드충진공간(102);
    상기 제 2 사이드월(230)의 우측에 배치된 제 2 사이드충진공간(103);
    상기 어퍼월(240) 상측에 배치된 어퍼충진공간(104);을 포함하고,
    상기 이너바디(200)의 상부 좌측 모서리에 배치되고, 상기 어퍼충진공간(104) 및 제 1 사이드충진공간(103)을 구획하는 제 1 구획부재(250);
    상기 이너바디(200)의 상부 우측 모서리에 배치되고, 상기 어퍼충진공간(104) 및 제 2 사이드충진공간(103)을 구획하는 제 2 구획부재(260);
    상기 이너바디(200)의 하부 좌측 모서리에 배치되고, 상기 제 1 사이드충진공간(102) 및 로어충진공간(101)을 구획하는 제 3 구획부재(270);
    상기 이너바디(200)의 하부 우측 모서리에 배치되고, 상기 로어충진공간(101) 및 제 2 사이드충진공간(103)을 구획하는 제 4 구획부재(280);를 더 포함하되,
    상기 냉각어셈블리(400)는,
    냉각매체를 상기 아우터바디(100)의 충진공간(105)에 공급하는 급수펌프(420);
    상기 아우터바디(100)에서 배출된 냉각매체를 저장하는 회수탱크(430);
    상기 제 1 도어(110)에 배치되고, 저장된 상기 냉각매체를 수평방향으로 순환시키는 제 1 순환어셈블리(401); 및
    상기 제 2 도어(120)에 배치되고, 저장된 상기 냉각매체를 상하 방향으로 순환시키는 제 2 순환어셈블리(402);를 포함하고,
    상기 제 1 순환어셈블리(401)는, 제 1 순환팬(461), 제 1 순환모터(451) 및 제 1 모터하우징(441)을 포함하고,
    상기 제 2 순환어셈블리(402)는 제 2 순환팬(462), 제 2 순환모터(452) 및 제 2 모터하우징(442)을 포함하는 소결로장치.
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