KR20120001491A - 사출금형용 온도조절기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사출금형용 온도조절기 등에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 펌프의 펌핑에 의해 일정한 순환 경로 상을 순환하는 유체로부터 발생하는 거품을 포집하여 배출시킴으로써 순환 경로 상을 순환하는 유체 내에서 거품을 제거시켜 사출금형의 온도조절에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 기술이 개시된다.

Description

사출금형용 온도조절기{TEMPERATURE CONTROLLER FOR INJECTION MOLD}
본 발명은 사출금형용 온도조절기에 관한 것이다.
대개의 경우 수지제의 제품은 사출금형을 통해 생산된다.
사출금형을 통해 생산되는 제품에 따라서 다양한 수지재가 사용되는 데, 수지재의 종류에 따라서 고체화 시간이 빨라도 요구되는 질이 담보되거나 그렇지 않은 경우(즉, 불량이 발생하는 경우)도 있다.
또한, 질보다는 빠른 시간 내에 대량 생산해야 될 필요성이 있는 제품과 반드시 질이 담보되어야 할 제품이 있다.
따라서 근래에는 수지 종류나 제품이 담보하여야 질 또는 제품의 생산량에 따라 사출금형의 온도를 조절할 수 있도록 하기 위한 온도조절기가 개발되어 사용되고 있다.
즉, 온도조절기는, 제품의 질보다는 빠른 시간 내에 다량의 제품을 생산하여야 할 경우(PP수지나 PE수지 등이 사용되는 경우)에는 사출금형의 온도를 낮추어 사출성형 시간을 줄여 주고, 빠른 고체화에 따른 제품의 불량 발생이 많은 수지제(엔지니어링 플라스틱 수지 등)가 사용되거나 고온에서 고체화시켜야 질이 담보될 경우에는 사출금형의 온도를 일정 온도 이상으로 유지시켜 제품의 불량 발생을 억제할 수 있도록 한다.
이러한 사출금형용 온도조절기와 관련하여서는 국내 실용신안등록 출원 제 25871호 및 국내 공개특허 특2002-0041165호 등을 통해 개시되어 있다.
종래의 온도조절기(100)는, 도1에서 참조되는 바와 같이, 히터(111), 냉각기(112), 분배기(120) 및 펌프(130) 등을 포함하여 구성된다.
히터(111)는 사출금형(M)을 일정 온도 이상으로 유지시키기 위해 온도조절용 물을 요구되는 온도로 가열하기 위해 마련되고, 냉각기(112)는 사출금형(M)의 온도를 낮추는 데 사용되는 온도조절용 물을 요구되는 온도로 낮추기 위해 마련되며, 실시하기에 따라서는 히터(111)와 냉각기(112) 중 어느 하나만 구비될 수도 있다.
분배기(120)는, 펌프(130)로부터 이동되어 오는 온도조절용 물을 사출금형(M) 측으로 나누어 공급시키기 위해 마련되는 것으로서, 일반적으로 물이 유입되는 하나의 유입구와 물이 유출되는 다수의 유출구를 가진다.
펌프(130)는, 히터(111) 또는 냉각기(112)와 분배기(120) 사이에 구비되며, 히터(111) 또는 냉각기(112)를 거쳐 오는 온도조절용 물을 분배기(120)로 강제 펌핑(Pumping)하여 사출금형(M) 측으로 이동시킴으로써, 궁극적으로 히터(111) 또는 냉각기(112) -> 펌프(130) -> 분배기(120) -> 금형(M) -> 히터(111) 또는 냉각기(112)로 이어지는 순환경로 상에서 유체가 강제로 순환되도록 하는 역할을 수행한다.
그런데, 온도조절기(100)의 지속적 가동에 따라 거품이 발생하게 되고, 발생된 거품은 순환하는 온도조절용 물에 섞여 함께 순환하게 되는 데, 이러한 거품으로 인하여 사출금형의 온도조절에 대한 신뢰성이 하락된다.
본 발명의 목적은 온도조절용 유체의 지속적인 순환에 따라 발생하는 거품을 중력을 이용해 제거할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 태양에 따른 사출금형용 온도조절기는, 공급되는 온도조절용 유체(이하 '유체'라 함)를 저장하기 위한 유체탱크; 상기 유체탱크에 저장된 유체를 일정한 순환 경로로 순환시키기 위해 펌핑하는 펌프; 상기 펌프에 의해 펌핑되는 유체의 순환 경로 상에 위치하여 거품을 포집하며, 유체를 요구되는 온도로 조절하기 위한 온도조절요소; 상기 온도조절요소로부터 요구되는 온도로 조절된 유체를 사출금형 측으로 나누어 분배하기 위한 분배기; 및 상기 온도조절요소에 의해 포집된 거품을 상기 유체탱크로 보내기 위해, 일 측은 상기 온도조절요소에 연결되고 타 측은 상기 유체탱크에 연결되는 거품배관; 을 포함한다.
상기 온도조절요소는 유체를 요구되는 온도로 냉각시키기 위한 냉각기일 수 있다.
상기 온도조절요소는, 내부 공간에 거품을 포집한 후 포집된 거품을 상기 거품배관을 통해 상기 유체탱크로 보내기 위한 거품포집부; 및 유체의 온도를 조절한 후 상기 분배기 측으로 보내기 위한 온도조절부; 를 포함한다.
상기 거품포집부는, 상기 온도조절부의 상측에 위치하고, 유체가 입력되는 입력구와 상기 내부 공간에 포집된 거품을 상기 거품배관으로 보내기 위한 배관구를 가지며, 상기 거품포집부의 내부 공간의 높이는 상기 거품배관이 상기 유체탱크와 연결되는 지점의 높이보다 낮은 것이 바람직하다.
상기 유체탱크는, 공급라인을 통해 상기 유체탱크로 유체가 공급되어질 때, 상기 유체탱크에 수용된 거품을 배출하기 위한 배출구를 가진다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 태양에 따른 사출금형용 온도조절기는, 온도조절용 유체(이하 '유체'라 함)를 일정한 순환 경로로 순환시키기 위해 펌핑하는 펌프; 상기 펌프에 의해 펌핑되는 유체의 순환 경로 상에 위치하며, 유체를 요구되는 온도로 조절하기 위한 온도조절요소; 상기 온도조절요소로부터 요구되는 온도로 조절된 유체를 사출금형 측으로 나누어 분배하기 위한 분배기; 및 상기 순환 경로 상에 위치하며, 유체의 지속적인 순환에 의해 발생하는 거품을 포집한 후 배출시키기 위해 마련되는 거품포집요소; 를 포함한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제3 태양에 따른 사출금형용 온도조절기는, 온도조절용 유체(이하 '유체'라 함)를 일정한 순환 경로로 순환시키기 위해 펌핑하는 펌프; 상기 펌프에 의해 펌핑되는 유체의 순환 경로 상에 위치하며, 유체를 요구되는 온도로 조절하기 위한 온도조절요소; 및 상기 온도조절요소로부터 요구되는 온도로 조절된 유체를 사출금형 측으로 나누어 분배하기 위한 분배기; 를 포함하고, 상기 온도조절요소는, 발생되는 거품을 포집하여 배출시키기 위해 마련되는 거품포집부; 및 유체의 온도를 조절한 후 상기 분배기 측으로 보내기 위해 마련되는 온도조절부; 를 포함한다.
상기 온도조절요소는 유체를 요구되는 온도로 냉각시키기 위한 냉각 기능과 유체를 저장하는 기능을 가진다.
본 발명에 따르면 온도조절기의 지속적인 가동에 의해 발생하는 거품을 중력을 이용해 쉽게 제거함으로써 사출금형의 온도조절에 대한 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
도1은 종래기술에 따른 사출금형용 온도조절기에 대한 구성도이다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출금형용 온도조절기에 대한 구성도이다.
도3은 도2의 온도조절기의 특징부분을 개략적으로 도시한 특징도이다.
도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 온도조절기에 대한 구성도이다.
도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 온도조절기에 대한 구성도이다.
도6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 온도조절기에 대한 구성도이다.
이하 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 설명의 간결함을 위해 중복되는 설명은 가급적 생략하거나 압축한다.
<제1 실시예>
도2는 본 발명의 실시예에 따른 사출금형용 온도조절기(200, 이하 '온도조절기'라 약칭 함)에 대한 구성도이다.
본 실시예에 따른 온도조절기(200)는, 도2에서 참조되는 바와 같이, 유체탱크(210), 감지기(220), 개폐밸브(230), 펌프(240), 온도조절부분(250), 거품배관(260), 분배기(270), 콘트롤러(280) 등을 포함하여 구성된다.
유체탱크(210)는 공급라인(PL)을 통해 공급되는 온도조절용 유체(이하 '유체'로 약칭 함)를 일정량 이상 저장하기 위해 마련된다. 여기서 유체로서 물을 사용하는 것이 일반적이나, 사출금형(M) 측으로 제공되어 사출금형(M)의 온도를 조절할 수 있는 매체라면 어느 것이든지 바람직하게 적용될 수 있다.
감지기(220)는 유체탱크(210)에 저장된 유체의 양을 감지하기 위해 마련되는 것으로, 통상의 수위감지센서 등이면 바람직하게 적용될 수 있다.
개폐밸브(230)는 유체탱크(210)로 유체를 공급하기 위한 공급라인(PL)을 개폐하기 위해 마련된다.
펌프(240)는, 유체탱크(210) -> 펌프(240) -> 온도조절부분(250) -> 분배기(270) -> 사출금형(M)을 순차적으로 거친 후 다시 유체탱크(210)로 이어지는 유체의 순환 경로 상에서 유체를 강제로 순환시키기 위해서 마련된다.
온도조절부분(250)은, 유체를 요구되는 온도로 조절하기 위해 마련되는 것으로, 냉각기(251) 및 히터(252)를 포함한다.
냉각기(251)는 사출금형(M)의 온도를 낮추기 위해 유체를 요구되는 온도로 낮추기 위한 온도조절요소로서 마련된다. 또한, 냉각기(251)는 지속적인 온도조절기(200)의 가동에 의해 발생되는 거품을 포집하게 되는 데, 이에 대해서는 후에 자세히 설명한다.
히터(252)는 사출금형(M)을 일정 온도 이상으로 유지시키기 위해 유체를 요구되는 온도로 가열하기 위한 온도조절요소로서 마련된다.
거품배관(260)은 냉각기(251)에서 포집한 거품을 유체탱크로 보내기 위해, 일 측은 냉각기에 연결되고 타 측은 유체탱크에 연결되어진다.
분배기(270)는 온도조절부분(250)에서 온도가 조절된 유체를 사출금형(M) 측으로 나누어 분배하기 위해 마련된다. 이러한 분배기(270)는 실시하기에 따라서는 히터(252)와 일체로 구성될 수도 있다.
콘트롤러(280)는 사용모드에 따라 상기한 냉각기(251)와 히터(252) 중 어느 하나만을 수동 또는 자동으로 작동시키기 위해 마련된다.
또한, 콘트롤러(280)는 감지기(220)로부터 감지된 유체의 양이 일정 수준 이하이면 개폐밸브(230)를 제어하여 공급라인(PL)을 개방시켜 유체가 유체탱크(210)로 공급되게 하고, 감지기(220)로부터 감지된 유체의 양이 일정 수준 이상이면 개폐밸브(230)를 제어하여 공급라인(PL)을 폐쇄시킴으로써 유체의 공급을 차단한다. 그리고 더 나아가 실시하기에 따라서는 콘트롤러(280)를 통해 사용자가 의도하는 온도로 유체의 온도가 조절될 수 있도록, 사용자로부터 입력된 명령에 따라 콘트롤러(280)에 의해 히터(252)의 가열 정도나 냉각기(251)의 냉각 정도를 제어하도록 하는 것도 얼마든지 가능하다.
사용자가 온도조절기(200)의 전원을 켜면, 콘트롤러(280)는 감지기(220)로부터 감지된 유체탱크(210)에 저장된 유체의 양을 파악한 후, 유체탱크(210)에 유체가 없거나 부족하다면 개폐밸브(230)를 개방시켜 유체를 공급한 후 유체가 일정 수준 이상이 되었을 때 개폐밸브(230)를 폐쇄한 다음 펌프(240)를 작동시키고, 유체탱크(210)에 일정 수준 이상으로 유체가 존재한다면 개폐밸브(230)를 폐쇄시킨 상태에서 바로 펌프(240)를 작동시킨다.
여기서 초기에는 펌프(240)의 작동으로 지속적으로 순환하는 유체가 냉각기(251)나 히터(252)로부터 요구되는 온도만큼 도달된 상태로 이르기가 곤란할 수 있으므로, 히터(252)로부터 유체탱크(210)로 이어지는 바이패스로(BL)를 구성하여 초기 운전시에는 바이패스로(BL)를 따른 순환 경로 상으로 유체를 순환시키는 것이 바람직하다.
바이패스로(BL)를 경유하여 순환하는 유체가 펌프(240)의 작동에 따른 속도로 냉각기(251)나 히터(252)를 거치는 시간 내에 요구되는 온도로 충분히 도달될 수 있을 만큼 초기 운전이 이루어지면, 바이패스로(BL)를 차단하고 사출금형을 경유하는 정상적인 순환 경로를 통해 유체를 순환시키게 된다.
물론, 지속적인 온도조절기(200)의 작동에 의해 유체탱크(210)에 저장된 유체의 양이 일정한 하한 이하로 줄어들게 되면, 감지기(200)는 이를 감지한 후 감지한 정보를 콘트롤러(280)로 보내고, 콘트롤러(280)는 해당 정보에 따라 개폐밸브(230)를 제어하여 공급라인(PL)을 통해 유체가 유체탱크(210)로 공급되게 한다. 그리고 유체의 지속적인 공급에 의해 유체탱크(210)에 일정한 상한 이상의 유체가 채워지면 감지기(200)가 이를 감지한 후 콘트롤러(280)로 감지된 정보를 보내고, 이에 따라 콘트롤러(280)가 개폐밸브(230)를 제어하여 공급라인(PL)을 차단시키는 작동이 이루어진다.
한편, 도3의 특징도를 참조하여 본 발명의 특징이 있는 유체탱크(210)와 냉각기(251)에 대하여 더 자세히 설명한다.
유체탱크(210)는, 상측 부분에 거품을 배출하기 위한 배출구(211)와 거품배관(260)과 연결되는 연결구(212)를 가진다.
냉각기(251)는 거품포집부(251a)와 온도조절부로서 역할을 하는 냉각부(251b)로 구성된다.
거품포집부(251a)는, 냉각부(251b)의 상측에 위치하며, 펌프(240)로부터 오는 유체가 입력되는 입력구(251a-1)와 내부 공간(S)에 포집된 거품을 거품배관(260)을 통해 유체탱크(210)로 보내기 위해 거품배관(260)과 연결되는 배관구(251a-2)를 가진다. 이러한 거품포집부(251a)의 내부 공간(S)은, 중력에 의해 유체는 하방으로 가라앉고 가벼운 거품은 상승하는 자연법칙을 이용하기 위해, 유체탱크(210)의 연결구(212)보다 하방에 위치한다. 즉, 내부 공간(S)의 높이는 거품배관(260)이 유체탱크(210)에 연결되는 지점의 높이보다 낮다.
냉각부(251b)는 유체를 냉각시킨 후 하 측에 위치하는 출력구(251b-1)를 통해 분배기(270) 측(더 구체적으로는 히터)으로 출력시킨다.
계속하여 위와 같은 유체탱크(210)와 냉각기(251)에서 이루어지는 거품 포집 및 배출에 대하여 설명한다.
펌프(240)로부터 거품포집부(251a)의 내부 공간(S)으로 입력되는 유체로부터 밀도차에 의한 중력의 영향으로 유체에 섞여있는 거품은 하방으로 내려가지 못하고 거품포집부(251a)의 내부 공간(S)에 포집되며, 유체만이 냉각부(251b)를 거쳐 출력구(251b-1)를 통해 출력될 수 있다. 내부 공간(S)에 포집된 거품은 펌프(240)의 강한 펌핑에 의해 내부 공간(S)으로 입력되는 유체에 밀려 거품배관(260)을 통해 유체탱크(210)로 이동한다.
차후 공급라인(PL)을 통해 유체탱크(210)로 유체가 공급될 때, 배출구(211)를 통해 거품이 배출되는 데, 이 때, 배출구(211)를 개폐하는 배출밸브(290)는 콘트롤러(280)에 의해 제어되어 배출구(211)를 개방시킨다.
설명한 바와 같이, 순환하는 유체에 섞여있는 거품이 지속적으로 제거되기 때문에, 냉각기(251), 히터(252) 및 분배기(270)를 거쳐 사출금형(M)으로 이동하는 유체에는 거품이 거의 섞여있지 않게 된다.
한편, 본 실시예에서는 냉각기(251)에 거품포집기능을 부여하고 있지만, 실시하기에 따라서는 온도조절요소의 다른 하나인 히터에 거품포집기능을 부여하는 것을 바람직하게 고려될 수 있을 것이다.
<제2 실시예>
제1 실시예에 의하면 냉각기(251)가 거품포집요소로서 기능하고 있는 데, 만일 히터만을 구비할 필요가 있는 온도조절기의 경우를 고려할 때, 냉각기의 구성은 불필요하다. 따라서 도4에서 참조되는 바와 같이, 냉각기능이 없는 별도의 거품포집요소(251A)를 히터(252A)와 병렬로 연결하여 거품을 포집하여 유체탱크(210A)로 보내는 구성도 얼마든지 고려될 수 있다.
물론, 냉각기 및 히터가 모두 구비되어야 하는 경우에도, 거품포집요소를 별도를 구성하는 것도 가능할 것이다.
<제3 실시예>
제1 및 제2 실시예에서는 포집된 거품을 유체탱크(210, 210A)로 보낸 후 배출시키도록 구현하고 있지만, 도5에서 참조되는 바와 같이, 온도조절요소(251B)에 의해 포집된 거품을 유체의 공급시점에 맞추어 온도조절요소(251B)로부터 배출로(OL)를 통해 배출시키도록 구현하는 것도 충분히 고려될 수 있다. 그리고 이러한 예는 온도조절과는 무관한 별개의 거품포집요소에 의해 거품을 포집할 경우에도 얼마든지 바람직하게 적용될 수 있다.
<제4 실시예>
도6은 유체탱크(610)에 냉각부(611)를 일체로 구성시키고, 유체탱크(610)에서 자체적으로 거품을 포집한 후 배출로(OL)를 통해 배출시키도록 구현한 예이다.
이러한 실시예에 따르면, 냉각부(611)를 유체탱크(610)에 일체로 구성시켜 유체탱크(610)가 냉각 기능을 가지는 온도조절요소로서의 역할을 할 뿐만 아니라 유체 저장 기능을 가짐으로써, 별도의 냉각기나 거품배관을 구성시킬 필요가 없어서 생산단가의 절감을 가져올 수 있게 된다.
따라서 위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어져야 할 것이다.
200 : 온도조절기
210 : 유체탱크
211 : 배출구
240 : 펌프
250 : 온도조절부분
251 : 냉각기
251a : 거품포집부
251a-1 : 입력구 251a-2 : 배관구
S : 내부 공간
260 : 거품배관
270 : 분배기

Claims (8)

  1. 공급되는 온도조절용 유체(이하 '유체'라 함)를 저장하기 위한 유체탱크;
    상기 유체탱크에 저장된 유체를 일정한 순환 경로로 순환시키기 위해 펌핑하는 펌프;
    상기 펌프에 의해 펌핑되는 유체의 순환 경로 상에 위치하여 거품을 포집하며, 유체를 요구되는 온도로 조절하기 위한 온도조절요소;
    상기 온도조절요소로부터 요구되는 온도로 조절된 유체를 사출금형 측으로 나누어 분배하기 위한 분배기; 및
    상기 온도조절요소에 의해 포집된 거품을 상기 유체탱크로 보내기 위해, 일 측은 상기 온도조절요소에 연결되고 타 측은 상기 유체탱크에 연결되는 거품배관; 을 포함하는 것을 특징으로 하는
    사출금형용 온도조절기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 온도조절요소는 유체를 요구되는 온도로 냉각시키기 위한 냉각기인 것을 특징으로 하는
    사출금형용 온도조절기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 온도조절요소는,
    내부 공간에 거품을 포집한 후 포집된 거품을 상기 거품배관을 통해 상기 유체탱크로 보내기 위한 거품포집부; 및
    유체의 온도를 조절한 후 상기 분배기 측으로 보내기 위한 온도조절부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    사출금형용 온도조절기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 거품포집부는, 상기 온도조절부의 상측에 위치하고, 유체가 입력되는 입력구와 상기 내부 공간에 포집된 거품을 상기 거품배관으로 보내기 위한 배관구를 가지며,
    상기 거품포집부의 내부 공간의 높이는 상기 거품배관이 상기 유체탱크와 연결되는 지점의 높이보다 낮은 것을 특징으로 하는
    사출금형용 온도조절기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유체탱크는, 공급라인을 통해 상기 유체탱크로 유체가 공급되어질 때, 상기 유체탱크에 수용된 거품을 배출하기 위한 배출구를 가지는 것을 특징으로 하는
    사출금형용 온도조절기.
  6. 온도조절용 유체(이하 '유체'라 함)를 일정한 순환 경로로 순환시키기 위해 펌핑하는 펌프;
    상기 펌프에 의해 펌핑되는 유체의 순환 경로 상에 위치하며, 유체를 요구되는 온도로 조절하기 위한 온도조절요소;
    상기 온도조절요소로부터 요구되는 온도로 조절된 유체를 사출금형 측으로 나누어 분배하기 위한 분배기; 및
    상기 순환 경로 상에 위치하며, 유체의 지속적인 순환에 의해 발생하는 거품을 포집한 후 배출시키기 위해 마련되는 거품포집요소; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    사출금형용 온도조절기.
  7. 온도조절용 유체(이하 '유체'라 함)를 일정한 순환 경로로 순환시키기 위해 펌핑하는 펌프;
    상기 펌프에 의해 펌핑되는 유체의 순환 경로 상에 위치하며, 유체를 요구되는 온도로 조절하기 위한 온도조절요소; 및
    상기 온도조절요소로부터 요구되는 온도로 조절된 유체를 사출금형 측으로 나누어 분배하기 위한 분배기; 를 포함하고,
    상기 온도조절요소는,
    발생되는 거품을 포집하여 배출시키기 위해 마련되는 거품포집부; 및
    유체의 온도를 조절한 후 상기 분배기 측으로 보내기 위해 마련되는 온도조절부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    사출금형용 온도조절기.
  8. 상기 온도조절요소는 유체를 요구되는 온도로 냉각시키기 위한 냉각 기능과 유체를 저장하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는
    사출금형용 온도조절기.
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