KR102642399B1 - 열매체유 순환방식의 히팅롤러 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열매체유 순환방식의 히팅롤러 장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 원통형 내부통체를 갖는 고정드럼과, 상기 내부통체의 바깥둘레면에 감겨져 있는 오일순환관과, 상기 오일순환관으로 열매체유를 공급하고 회수하는 오일공급관 및 오일회수관과, 상기 내부통체와 오일순환관을 둘러싸는 원통형 외부통체를 갖는 회전드럼과, 상기 회전드럼을 회전 가능하게 지지하는 베어링부재와, 상기 오일회수관으로 배출되는 열매체유를 가열 및 순환시키는 오일가열부를 포함하여 구성되는 라미네이팅용 히팅롤러 장치에 관한 것이다.

Description

열매체유 순환방식의 히팅롤러 장치{Heating roller apparatus with circulation type of heat medium oil}

본 발명은 열매체유 순환방식의 히팅롤러 장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 원통형 내부통체를 갖는 고정드럼과, 상기 내부통체의 바깥둘레면에 감겨져 있는 오일순환관과, 상기 오일순환관으로 열매체유를 공급하고 회수하는 오일공급관 및 오일회수관과, 상기 내부통체와 오일순환관을 둘러싸는 원통형 외부통체를 갖는 회전드럼과, 상기 회전드럼을 회전 가능하게 지지하는 베어링부재와, 상기 오일회수관으로 배출되는 열매체유를 가열 및 순환시키는 오일가열부를 포함하여 구성되는 라미네이팅용 히팅롤러 장치에 관한 것이다.

일반적으로 라미네이팅(lamination)은 판지나 평판 형태의 모재(母材) 위에 열과 압력을 이용하여 합성수지 필름을 적층하는 공법으로서, 각종 인쇄물이나 팜플렛, 포장지 제작은 물론, 각종 플라스틱 제품이나 디스플레이 패널의 제작 등에도 널리 사용되고 있다.

이러한 라미네이팅 장치에서는 서로 밀착되어 있는 2개의 히팅롤러(heating roller) 사이로 모재, 즉 피코팅물과 코팅필름을 함께 통과시킨다. 이때 상기 히팅롤러를 가열하는 용도로는 열효율이 우수하고 온도제어가 용이한 열매체유(heat medium oil)를 사용할 수 있다.

종래에 열매체유를 이용한 히팅롤러 장치는 상기 열매체유(이하, ‘오일’이라고도 함)의 순환 여부에 따라 비순환 방식과 순환 방식으로 구분할 수 있다. 먼저 특허 제10-1184042호(2012년 09월 12일) 및 특허 제10-1403490호(2014년 05월 28일) 등에는 비순환 방식, 즉 롤러 내부에 설치된 가열수단을 이용하여 열매체유를 가열하는 히팅롤러가 소개되어 있다.

첨부 도 1은 상기 특허 제10-1403490호의 히팅 압력롤러인 제1 롤러(20)를 인용한 것으로, 고정드럼(21)와 외통부재(22) 및 양쪽 측통부재(23) 사이의 공간에는 열매체유(25)가 채워져 있고, 상기 고정드럼(21)의 내부에는 열매체유(25)를 가열하는 히팅부재(26)가 설치되어 있다. 그리고 외통부재(22)의 일측에는 열매체유 주입구(22a)가 설치되어 있고, 그 외면에는 탄성부재(24)가 덮여져 있다.

다음으로 공개특허 제10-1983-5440호(1983년 08월 13일) 및 특허 제10- 2061076호(2019년 12월 24일) 등에는 열매체유를 롤러 외부에서 가열하여 롤러 내부로 순환시키는 열매체유 순환방식의 히팅롤러가 소개되어 있다.

첨부 도 2는 상기 특허 제10-2061076호의 라미네이터에 설치되는 가열롤러(210)를 예시한 것으로, 내통(211)과 외통(212), 유입관(213)과 배출관(214) 및 히팅부(220)를 포함하여 구성된다. 상기 히팅부(220)의 보일러(221)에서 가열된 열매체유는 내통(211)과 외통(212) 사이의 히팅공간(215)으로 유입된 다음, 배출관(214)을 통해서 히팅부(220)로 회수된다.

이때 상기 내통(211)과 유입관(213) 및 배출관(214)은 고정되어 있고, 상기 외통(212)은 유입관(213)과 배출관(214)을 중심축으로 하여 회전한다. 그리고 상기 히팅부(220)는 냉각된 열매체유를 회수하여 일정한 온도로 가열한 다음, 다시 상기 히팅공간(215)으로 공급한다.

공개특허 제10-1983-5440호(1983년 08월 13일) 특허 제10-1184042호(2012년 09월 12일) 특허 제10-1403490호(2014년 05월 28일) 특허 제10-2061076호(2019년 12월 24일)

일반적으로 오일 순환식 히팅롤러는 비순환식 히팅롤러에 비해 화재 사고 등의 위험이 적고 작업환경이 안전하다는 장점이 있다. 그러나 도 2와 같은 종래의 오일 순환식 히팅롤러는 히팅공간 내에서 열매체유가 원활하게 순환하지 못하고 머물러 있는 저류공간이 발생하게 되고, 따라서 히팅롤러가 전체적으로 균일한 온도로 가열되지 못하는 문제가 있고, 나아가 열매체유의 누액이 발생할 가능성이 있다.

참고로 히팅롤러의 표면 온도가 부분적으로 편차를 갖게 되면 모재 위에 코팅되는 라미네이팅 필름이 부분적으로 일그러지거나 모재와 필름 사이에 미세한 기포가 잔류하는 등의 라미네이팅 불량이 발생할 가능성이 높다.

이에 본 발명의 목적은 롤러 내부로 공급되는 열매체유를 보다 원활하고 신속하게 순환시켜서 롤러 표면의 온도 편차가 적고, 나아가 열매체유의 누출 가능성이 거의 없는 새로운 구조의 라미네이팅용 히팅롤러 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 열매체유 순환방식의 히팅롤러 장치는,

원통형 내부통체(11)와, 상기 내부통체(11)의 중심축선을 따라 양쪽으로 돌출된 지지관체(12a,12b)를 갖는 고정드럼(10)과;

상기 내부통체(11)의 바깥둘레면에 둘레 방향을 따라 연속적으로 감겨져 있는 오일순환관(20)과;

상기 내부통체(11)의 외부에서 상기 지지관체(12a,12b) 중 어느 한쪽을 통하여 오일순환관(20)의 일측 단부로 열매체유를 공급하는 오일공급관(30)과;

상기 오일순환관(20)을 통과한 열매체유를 오일순환관(20)의 타측 단부에서 상기 지지관체(12a,12b)를 통해 내부통체(11) 밖으로 배출하는 것으로, 상기 오일공급관(30)을 둘러싸는 이중관 구조의 오일회수관(40)과;

상기 지지관체(12a,12b)의 바깥둘레에 각각 설치된 베어링부재(50a,50b)와;

상기 오일순환관(20)에 접촉하지 않도록 내부통체(11)를 둘러싸면서 양쪽이 개방되어 있는 원통형 외부통체(61)와, 상기 외부통체(61)의 양쪽 개방부를 밀폐하면서 그 중심축선을 따라 양쪽으로 돌출되어 상기 베어링부재(50a,50b)에 각각 회전 가능하게 지지되는 베어링커버(62a,62b)와, 상기 외부통체(61)와 베어링커버(62a,62b)를 서로 분리 가능하게 결합하는 결속볼트(63)를 갖는 회전드럼(60)과;

상기 오일회수관(40)으로 배출되는 열매체유를 회수하여 소정의 온도로 가열한 다음, 상기 오일공급관(30)으로 순환시키는 오일가열부(70);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열매체유 순환방식의 히팅롤러 장치는, 히팅롤러를 가열시키는 열매체유가 히팅롤러 밖에서 가열된 다음 다시 히팅롤러 속으로 공급되기 때문에 열 효율이 우수하고, 나아가 불의의 화재 등 안전사고가 발생할 우려가 적다는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 히팅롤러 장치는 상기 열매체유가 고정드럼(10)과 회전드럼(60) 사이에서 코일 형태의 오일순환관(20)를 따라 순환하기 때문에 열매체유의 순환이 원활하고, 누액의 우려가 없으며, 따라서 히팅롤러의 표면에서 온도 편차가 발생하지 않는다는 효과가 있다.

도 1은 종래 오일 비순환 방식의 히팅롤러를 예시한 도면,
도 2는 종래 오일 순환 방식의 히팅롤러를 예시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 히팅롤러 장치의 단면도,
도 4는 도 3에서 회전드럼(60)이 분리된 상태를 나타낸 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 다만, 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 것이므로 이들 실시예에 의해서 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다. 또한 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 종래기술에 소개되어 있거나, 통상의 기술자가 공지기술로부터 용이하게 실시할 수 있는 사항에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

그리고 본 발명에 속하는 구성요소들 중에서 ‘~부’ 또는 ‘~수단’ 이라는 명칭은 적어도 하나의 공통적인 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하는 것으로, 하드웨어나 소프트웨어 또는 이들의 결합에 의해서 구현될 수 있다. 또한 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 명시된 구성요소에 더하여 필요에 따라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 열매체유 순환방식의 히팅롤러 장치는 예컨대 통상적인 라미네이팅 장치에서 모재 위에 필름을 압착시키는 용도로 사용되는 것으로, 첨부 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 고정드럼(10)과 오일순환관(20), 오일공급관(30), 오일회수관(40), 베어링부재(50a,50b), 회전드럼(60) 및 오일가열부(70)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 고정드럼(10)은 원통형 내부통체(11)와 지지관체(12a,12b)로 구성될 수 있다. 즉, 상기 내부통체(11)의 중심축선을 따라 양쪽으로 지지관체(12a,12b)가 돌출된 구조를 갖는다. 상기 지지관체(12a,12b)의 양쪽 단부는 예컨대 통상적인 라미네이팅 장치(도면에는 나타내지 않았음)의 프레임에 지지될 수 있다.

다음으로 오일순환관(20)은 상기 내부통체(11)의 바깥둘레면에 연속적으로 감겨져 있는 것으로, 전체적으로 상기 내부통체(11)의 직경과 거의 동일한 직경을 갖는 코일 형상으로 이루어진다. 상기 오일순환관(20)은 내약품성과 내열성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강(SUS 304)으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 오일공급관(30)은 오일순환관(20)의 일측 단부로 열매체유를 공급하는 통로로서, 상기 내부통체(11)의 외부에서 상기 지지관체(12a,12b) 중 어느 한쪽을 통과하여 상기 오일순환관(20)의 일측 단부로 연결되어 있다.

상기 오일회수관(40)은 상기 오일순환관(20)을 통과한 열매체유를 내부통체(11) 밖으로 배출하는 통로로서, 상기 오일순환관(20)의 타측 단부에서 상기 지지관체(12a,12b)를 통과하여 내부통체(11) 밖으로 연장되어 있다.

상기 오일공급관(30)과 오일회수관(40)은 열매체유를 공급 및 배출할 수 있도록 서로 분리된 통로를 갖는 관체이면 어떤 구조라도 가능하지만, 오일회수관(40) 내부에 오일공급관(30)이 배치되어 있는 이중관 구조인 것이 바람직하다. 그리고 상기 오일공급관(30)과 오일회수관(40)의 재질은 상기 오일순환관(20)과 같은 것이 바람직하다.

상기 오일공급관(30)과 오일순환관(20) 및 오일회수관(40)을 차례로 순환하는 열매체유로는 현재 상용화 되어 있는 열매체유 중 어느 하나, 예를 들면 ‘Hyundai Xteer Therm 46S’ 를 사용할 수 있다.

상기 베어링부재(50a,50b)는 상기 고정드럼(10)의 양쪽 지지관체(12a,12b)에 각각 설치되는 것으로, 통상적인 베어링 중에서 내경이 상기 지지관체(12a,12b)의 외경과 동일한 베어링을 선택하여 사용할 수 있다.

상기 회전드럼(60)은 상기 고정드럼(10)의 내부통체(11)와 오일순환관(20)을 함께 둘러싸는 외부통체(61)와, 상기 외부통체(61)의 중심축선을 따라 양쪽으로 돌출되어 있는 베어링커버(62a,62b)를 갖는다. 상기 외부통체(61)와 베어링커버(62a,62b)는 다수개의 결속볼트(63)에 의해서 서로 분리 가능하게 결합될 수 있다.

상기 외부통체(61)는 상기 내부통체(11)에 대응하면서 양쪽이 개방되어 있는 원통 형상으로서, 상기 오일순환관(20)에 접촉하지 않을 만큼 내부통체(11)에서 이격된 구조를 갖는다. 즉, 상기 오일순환관(20)은 상기 내부통체(11)와 외부통체(61) 사이의 공간에 배치되지만, 외부통체(61)와는 접촉하지 않도록 설치된다.

그리고 상기 베어링커버(62a,62b)는 외부통체(61)의 양쪽 개방부를 밀폐하면서 각각 양쪽 베어링부재(50a,50b)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 따라서 상기 회전드럼(60)은 양쪽 베어링부재(50a,50b) 및 지지관체(12a,12b)를 중심으로 하여 자유롭게 회전하는 구조를 갖는다.

마지막으로 오일가열부(70)는 상기 오일회수관(40)으로 배출되는 열매체유를 회수하여 소정의 온도로 가열한 다음, 상기 오일공급관(30)으로 순환시키는 기능을 한다. 상기 오일가열부(70)는 통상적인 가열수단과, 온도센서, 순환펌프, 제어수단 등을 포함할 수 있다.

본 발명에서 상기 회전드럼(60)은 회전동력을 갖지 않는 아이들롤러(idle roller) 일 수도 있고, 회전동력을 갖는 구동롤러(driving rollor) 일 수도 있다. 상기 회전드럼(60)이 구동롤러일 경우, 상기 베어링커버(62a,62b) 중 어느 한쪽에는 회전드럼(60)에 대하여 회전동력을 전달하는 기어(gear) 또는 풀리(pulley)가 설치될 수 있다.

(10) 고정드럼 (11) 내부통체
(12a,12b) 지지관체 (20) 오일순환관
(30) 오일공급관 (40) 오일회수관
(50a,50b) 베어링부재 (60) 회전드럼
(61) 외부통체 (62a,62b) 베어링커버
(63) 결속볼트 (70) 오일가열부

Claims (3)

1. 원통형 내부통체(11)와, 상기 내부통체(11)의 중심축선을 따라 양쪽으로 돌출된 지지관체(12a,12b)를 갖는 고정드럼(10)과;
   상기 내부통체(11)의 바깥둘레면에 둘레 방향을 따라 연속적으로 감겨져 있는 오일순환관(20)과;
   상기 내부통체(11)의 외부에서 상기 지지관체(12a,12b) 중 어느 한쪽을 통하여 오일순환관(20)의 일측 단부로 열매체유를 공급하는 오일공급관(30)과;
   상기 오일순환관(20)을 통과한 열매체유를 오일순환관(20)의 타측 단부에서 상기 지지관체(12a,12b)를 통하여 내부통체(11) 밖으로 배출하는 것으로, 상기 오일공급관(30)을 둘러싸는 이중관 구조의 오일회수관(40)과;
   상기 고정드럼(10)의 지지관체(12a,12b) 바깥둘레에 각각 설치된 베어링부재(50a,50b)와;
   상기 오일순환관(20)에 접촉하지 않도록 내부통체(11)를 둘러싸면서 양쪽이 개방되어 있는 원통형 외부통체(61)와, 상기 외부통체(61)의 양쪽 개방부를 밀폐하면서 그 중심축선을 따라 양쪽으로 돌출되어 상기 베어링부재(50a,50b)에 각각 회전 가능하게 지지되는 베어링커버(62a,62b)와, 상기 외부통체(61)와 베어링커버(62a,62b)를 서로 분리 가능하게 결합하는 결속볼트(63)를 갖는 회전드럼(60)과;
   상기 오일회수관(40)으로 배출되는 열매체유를 회수하여 소정의 온도로 가열한 다음, 상기 오일공급관(30)으로 순환시키는 오일가열부(70);
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 열매체유 순환방식의 히팅롤러 장치
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 회전드럼(60)의 베어링커버(62a,62b) 중 어느 한쪽에는 상기 회전드럼(60)에 대하여 회전력을 전달하는 기어(gear) 또는 풀리(pulley)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열매체유 순환방식의 히팅롤러 장치