KR20140084255A - 용융기 - Google Patents

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KR20140084255A
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조셉 이. 틱스
폴 알. 쾀
다니엘 피. 로스
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그라코 미네소타 인크.
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Abstract

본 발명에 따른 액체로 고온 용융 펠릿을 가열할 수 있는 용융 시스템은 본체, 챔버, 수집부, 채널 및 히터를 포함하는 용융기를 포함한다. 열 전도성 본체는 표면적을 갖는 내부를 형성한다. 챔버는 펠릿을 수용하도록 본체의 상부 단부에 있다. 수집부는 본체 내에 있고, 용융 펠릿으로부터 액체를 수용하도록 챔버 아래에 위치된다. 채널은 내부의 표면적을 증가시키도록 챔버와 수집부 사이에서 연장되고, 채널의 벽은 열 교환 표면을 형성한다. 히터는 본체로 열을 전달한다.

Description

용융기{MELTER}
본 발명은 일반적으로 고온 용융 접착제를 분배하는 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고온 용융체 분배 시스템을 위한 용융기에 관한 것이다.
고온 용융체 분배 시스템은 전형적으로 박스, 카톤 등의 포장 재료의 구성물에서 사용되는 접착제를 자동적으로 분산하도록 제조 조립 라인에서 사용된다. 고온 용융체 분배 시스템은 종래로부터 재료 탱크, 가열 요소, 펌프 및 분배기를 포함한다. 고체 중합체 펠릿이 펌프에 의해 분배기로 공급되기 전에 가열 요소를 사용하여 탱크 내에서 용융된다. 용융 펠릿은 냉각되게 되면 고체 형태로 재-응고되기 때문에 탱크로부터 분배기까지 소정 온도에서 유지되어야 한다. 이것은 전형적으로 탱크, 펌프 및 분배기 내로의 가열 요소의 배치 그리고 또한 이들 구성 요소를 연결하는 임의의 튜빙 또는 호스의 가열을 요구한다. 나아가, 종래의 고온 용융체 분배 시스템은 전형적으로 그 내에 수용된 펠릿이 용융된 후에 긴 시간의 분배가 일어날 수 있도록 큰 체적을 갖는 탱크를 이용한다. 그러나, 탱크 내의 큰 체적의 펠릿은 완전히 용융시키는 데 긴 시간을 요구하고, 이것은 시스템에 대한 시동 시간을 증가시킨다. 예컨대, 전형적인 탱크는 직사각형의 중력-급송 탱크의 벽에 덧댄 복수개의 가열 요소를 포함하고, 그에 의해 벽을 따른 용융 펠릿은 가열 요소가 용기의 중심에서 펠릿을 효율적으로 용융시키는 것을 방해한다. 이들 탱크 내에서 펠릿을 용융시키는 데 요구되는 긴 시간은 긴 열 노출로 인해 접착제의 "탄화(charring)" 또는 암화(darkening)의 가능성을 상승시킨다.
본 발명에 따르면, 액체로 고온 용융 펠릿을 가열할 수 있는 용융 시스템은 본체, 챔버, 수집부, 채널 및 히터를 포함하는 용융기를 포함한다. 열 전도성 본체는 표면적을 갖는 내부를 형성한다. 챔버는 펠릿을 수용하도록 본체의 상부 단부에 있다. 수집부는 본체 내에 있고, 용융 펠릿으로부터 액체를 수용하도록 챔버 아래에 위치된다. 채널은 내부의 표면적을 증가시키도록 챔버와 수집부 사이에서 연장되고, 채널의 벽은 열 교환 표면을 형성한다. 히터는 본체로 열을 전달한다.
또 다른 실시예에서, 고온 용융체 분배 시스템은 용기, 용융기, 급송 시스템 및 분배 시스템을 포함한다. 용기는 고온 용융 펠릿을 저장한다. 열 전도성 용융기는 액체로 고온 용융 펠릿을 가열할 수 있고, 용융기는 표면적을 갖는 내부를 한정하고, 용융기의 표면적을 상승시키도록 채널을 갖는 내부에 위치되는 분할부(divider)를 포함한다. 급송 시스템은 용기로부터 용융기로 고온 용융 펠릿을 운반한다. 분배 시스템은 용융기로부터 액화된 고온 용융 펠릿을 분배한다.
또 다른 실시예에서, 액체로 고온 용융 펠릿을 용융시키는 방법은 용융기의 챔버 내로 고온 용융 펠릿을 전달하는 단계 그리고 용융기를 가열하여 용융 액체로 펠릿을 액화시키는 단계를 포함한다. 추가로, 이 방법은 용융기 내의 복수개의 채널을 통해 용융 액체를 유동시키는 단계 그리고 용융기의 수집부 내에 용융 액체를 수집하는 단계를 포함한다.
도 1은 고온 용융 접착제를 분배하는 시스템의 개략도이다.
도 2a는 용융 시스템의 측면도이다.
도 2b는 용융 시스템의 분해도이다.
도 3은 용융기를 포함하는 부분 조립된 용융 시스템의 사시도이다.
도 4는 용융기를 포함하는 부분 조립된 용융 시스템의 평면도이다.
도 5는 도 4의 선 5-5를 따른 용융 시스템의 단면도이다.
도 6은 도 4의 선 6-6을 따른 용융 시스템의 단면도이다.
도 7은 대체 실시예의 용융기의 평면도이다.
도 8은 대체 실시예의 용융기의 사시도이다.
도 1은 고온 용융 접착제를 분배하는 시스템인 시스템(10)의 개략도이다. 시스템(10)은 저온 섹션(12), 고온 섹션(14), 공기 공급원(16), 공기 제어 밸브(17) 및 제어기(18)를 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 저온 섹션(12)은 용기(20) 그리고 진공 조립체(24), 급송 호스(26) 및 입구(28)를 포함하는 급송 조립체(22)를 포함한다. 도 1에 도시된 실시예에서, 고온 섹션(14)은 용융 시스템(30), 펌프(32) 및 분배기(34)를 포함한다. 공기 공급원(16)은 저온 섹션(12) 및 고온 섹션(14)의 양쪽 모두에서 시스템(10)의 구성 요소로 공급되는 압축 공기의 공급원이다. 공기 제어 밸브(17)는 공기 호스(35A)를 거쳐 공기 공급원(16)에 연결되고, 공기 호스(35B)를 통한 진공 조립체(24)로의 그리고 공기 호스(35C)를 통한 펌프(32)의 모터(36)로의 공기 공급원(16)으로부터의 공기 유동을 선택적으로 제어한다. 공기 호스(35D)가 분배기(34)에 공기 공급원(16)을 연결하고, 그에 의해 공기 제어 밸브(17)를 우회한다. 제어기(18)는 시스템(10)의 동작을 제어하도록 공기 제어 밸브(17), 용융 시스템(30), 펌프(32) 및/또는 분배기(34) 등의 시스템(10)의 다양한 구성 요소와 통신 가능하게 연결된다.
저온 섹션(12)의 구성 요소는 가열되지 않으면서 실온에서 동작될 수 있다. 용기(20)는 시스템(10)에 의해 사용될 소정량의 고체 접착제 펠릿을 수용하는 호퍼일 수 있다. 적절한 접착제는 예컨대 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 또는 메탈로센 등의 열가소성 중합체 글루를 포함할 수 있다. 급송 조립체(22)는 용기(20)로부터 고온 섹션(14)으로 고체 접착제 펠릿을 전달하도록 고온 섹션(14)에 용기(20)를 연결한다. 급송 조립체(22)는 진공 조립체(24) 및 급송 호스(26)를 포함한다. 진공 조립체(24)는 용기(20) 내에 위치된다. 공기 공급원(16) 및 공기 제어 밸브(17)로부터의 압축 공기가 진공을 생성하도록 진공 조립체(24)로 전달되고, 그에 의해 진공 조립체(24)의 입구(28) 내로의 그리고 그 다음에 급송 호스(26)를 통한 고온 섹션(14)으로의 고체 접착제 펠릿의 유동을 유도한다. 급송 호스(26)는 고체 접착제 펠릿이 급송 호스(26)를 통해 자유롭게 유동되게 하도록 고체 접착제 펠릿보다 상당히 큰 직경을 갖는 크기로 형성되는 튜브 및 다른 통로이다. 급송 호스(26)는 고온 섹션(14)에 진공 조립체(24)를 연결한다.
고체 접착제 펠릿은 급송 호스(26)로부터 용융 시스템(30)으로 전달된다. 용융 시스템(30)은 액체 형태로 고온 용융 접착제를 형성하도록 고체 접착제 펠릿을 용융시키는 용기 및 저항 가열 요소를 포함할 수 있다. 용융 시스템(30)은 비교적 작은 접착제 체적 예컨대 약 0.5 리터를 갖도록 된 크기로 형성될 수 있고, 비교적 짧은 시간 내에 고체 접착제 펠릿을 용융시키도록 구성될 수 있다. 펌프(32)는 용융 시스템(30)으로부터 공급 호스(38)를 통해 분배기(34)로 고온 용융 접착제를 펌핑하도록 모터(36)에 의해 구동된다. 모터(36)는 공기 공급원(16) 및 공기 제어 밸브(17)로부터의 압축 공기의 펄스에 의해 구동되는 공기 모터일 수 있다. 펌프(32)는 모터(36)에 의해 구동되는 선형 변위 펌프일 수 있다. 도시된 실시예에서, 분배기(34)는 매니폴드(40) 및 분배 모듈(42)을 포함한다. 펌프(32)로부터의 고온 용융 접착제는 매니폴드(40) 내에 수용되고, 분배 모듈(42)을 거쳐 분배된다. 분배기(34)는 고온 용융 접착제를 선택적으로 방출할 수 있고, 그에 의해 고온 용융 접착제는 포장재, 용기 또는 시스템(10)에 의해 분배되는 고온 용융 접착제로부터 이익을 얻는 또 다른 물체 등의 물체 상으로 분배 모듈(42)의 출구(44) 외부로 분무된다. 분배 모듈(42)은 분배기(34)의 일부의 다수개의 모듈 중 하나일 수 있다. 대체 실시예에서, 분배기(34)는 핸들형 건-타입 분배기 등의 상이한 구성을 가질 수 있다. 용융 시스템(30), 펌프(32), 공급 호스(38) 및 분배기(34)를 포함하는 고온 섹션(14) 내의 구성 요소의 일부 또는 모두가 분배 공정 중에 고온 섹션(14) 전체에 걸쳐 액체 상태로 고온 용융 접착제를 유지하도록 가열될 수 있다.
시스템(10)은 예컨대 카드보드 포장재 및/또는 포장재의 용기를 포장 및 밀봉하는 산업 공정의 일부일 수 있다. 대체 실시예에서, 시스템(10)은 특정한 산업 공정 적용 분야를 위해 필요에 따라 변형될 수 있다. 예컨대, (도시되지 않은) 하나의 실시예에서, 펌프(32)는 용융 시스템(30)으로부터 분리될 수 있고, 그 대신에 분배기(34)에 부착될 수 있다. 공급 호스(38)가 그 다음에 펌프(32)에 용융 시스템(30)을 연결할 수 있다.
도 2a에는 용융 시스템(30)의 측면도가 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 용융 시스템(30)은 기부(46), 용융기(48), 밴드 히터(50), 열 차단부(52), 급송 캡(54), 센서 타워(56) 및 높이 센서(58)를 포함한다. 용융기(48)는 기부(46)에 상에 위치되고, 기부(46)에 의해 지지된다. 기부(46)는 (도 1에 도시된) 펌프(32)에 기부(46)를 연결하는 볼트 구멍(60)을 포함한다. 기부(46)는 용융기(48)로부터 펌프(32)로의 유체 유동을 가능케 하는 기부 출구(62)를 또한 포함한다. 밴드 히터(50)는 용융기(48)를 가열하도록 용융기(48)에 부착되고, 기부 히터(63)가 기부(46)를 가열하도록 기부(46)에 부착된다. 기부 히터(63)는 차후에 도 6에 도시된 것과 같이 로드-형태로 된 전기식 저항 가열 요소이다. 밴드 히터(50)는 밴드 히터(50)로부터 용융기(48)로 열을 전도하도록 용융기(48) 주위에 원주 방향으로 포위되고 용융기(48)와 접촉되는 전기식 저항 가열 요소이다. 용융기(48)는 액체 상태로 접착제 펠릿을 용융시키고 액체 상태에서 접착제 펠릿 및 고온 용융 접착제를 보유하는 용기이다. 도시된 실시예에서, 용융기(48)는 실질적으로 원통형이다. 대체 실시예에서, 용융기(48)는 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 적용 분야에 적절한 또 다른 형상 등의 상이한 형상을 가질 수 있다. 열 차단부(52)는 급송 캡(54) 및 용융기(48)를 연결하는 커넥터이다. 열 차단부(52)는 비교적 고온의 용융기(48)로부터 비교적 저온의 급송 캡(54)으로의 열 전도를 감소시킬 수 있다. 열 차단부(52)는 실리콘 또는 비교적 낮은 열 전도도를 갖는 또 다른 재료로 제조될 수 있다. 대체 실시예에서, 열 차단부(52)는 생략될 수 있고, 급송 캡(54)은 직접적으로 또는 또 다른 적절한 기구를 거쳐 중 어느 한쪽의 방식으로 용융기(48)에 연결될 수 있다.
급송 캡(54)은 용융기(48)의 상부에 연결되는 용융기(48) 및 용융 시스템(30)을 위한 커버이다. 하나의 실시예에서, 급송 캡(54)은 중합체 재료로 제조될 수 있다. 대체 실시예에서, 급송 캡(54)은 금속 등의 또 다른 재료로 제조될 수 있다. 급송 캡(54)은 캡 상부(64) 및 캡 측부(66)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 캡 측부(66)는 실질적으로 원통형이고, 캡 상부(64)는 위로부터 관찰될 때에 실질적으로 원형의 형상을 갖는다. 급송 캡(54)은 용융기(48)와 유사한 형상을 가질 수 있거나, 용융기(48)와 상이한 형상을 가질 수 있다.
급송 입구(68)가 캡 상부(64)에 위치되고, 캡 상부(64)로부터 하향으로 연장되는 내향 돌출부(70)를 포함한다. 급송 입구(68)는 캡 상부(64)를 통한 구멍이고, (도 1에 도시된) 급송 조립체(22)에 의해 공급되는 접착제 펠릿 및 공기의 공급물을 수용하도록 급송 호스(26)에 연결된다. 급송 조립체(22)는 (도 1에 도시된) 용기(20)로부터 접착제 펠릿의 공급물을 급송하는 급송 시스템이다. 급송 호스(26)는 급송 입구(68)의 내향 돌출부(70) 내로 연장된다. 급송 캡(54)의 캡 측부(66)는 펠릿이 돌출부(70)로부터 용융기(48) 내로 낙하됨에 따라 접착제 펠릿을 동반한 공기가 대기로 배기되게 하는 창(74)을 포함한다.
센서 연결부(72)가 캡 상부(64)에 위치되고, 센서 타워(56) 및 높이 센서(58)에 연결된다. 센서 타워(56)는 높이 센서(58)가 용융기(48)의 상부를 향해 조준되도록 급송 캡(54)에 높이 센서(58)를 연결한다. 도시된 실시예에서, 높이 센서(58)는 용융기(48) 내에서의 접착제 펠릿의 높이를 감지하는 초음파 센서이다. 대체 실시예에서, 높이 센서(58)는 광학 센서 등의 적용 분야에 적절한 또 다른 타입의 센서일 수 있다.
도 2b에는 용융 시스템(30)의 분해도가 도시되어 있다. 더 구체적으로, 용융 시스템(30)의 구성 요소는 선형 적층 축(74)을 따라 분리되었다. 일반적으로, 용융기(48), 판(86) 및 카트리지 히터(82)는 기부(46)에 해제 가능하게 부착되고; 용융기(48) 및 급송 캡(54)은 열 차단부(52)에 해제 가능하게 부착되고; 밴드 히터(50) 및 카트리지 히터(82)는 용융기(48)에 해제 가능하게 부착된다. 이러한 의미에서, "해제 가능하게 부착된"은 2개 이상의 구성 요소가 임의의 구성 요소로의 영구적인 물리적 변형 없이 부착 가능 및 분리 가능하다는 것을 나타낸다. 해제 가능하게 부착된 단편의 2개의 비-제한 예는 구성 요소가 수동으로 또 다른 요소의 구멍 내로 압박되는 예 그리고 구성 요소가 나사산형 체결구를 사용하여 또 다른 구성 요소에 체결되는 예를 포함한다.
도시된 실시예에서, 적층 축(74)은 기부(46)에서 시작되고, 상향으로 연장된다. 기부(46)는 히터 보어(76), 베이슨(basin)(78) 및 레지(ledge)(80)를 포함하는 복수개의 내부 릴리프(internal relief)를 갖는다. 더 구체적으로, 히터 보어(76)는 기부(46)를 통과하는 나사산형 구멍이고, 적층 축(74)과 동심으로 적층 축(74)을 따라 연장된다. 히터 보어(76) 위에는 도 4-6을 참조하여 추가로 논의될 베이슨(78)이 있다. 베이슨(78) 위에는 적층 축(74)과 동심으로 적층 축(74)을 따라 연장되는 얕은 디스크 형상을 갖는 레지(80)가 있다. 히터 보어(76)는 기부(46) 내에 카트리지 히터(82)를 부착한다. 카트리지 히터(82)는 용융기(48)를 가열하도록 로드-형태로 된 전기식 저항 가열 요소이고, 더 구체적으로, 카트리지 히터(82)는 하우징의 내부측에 전기 히터 카트리지를 보유한 알루미늄 열 하우징을 포함한다. 레지(80)는 기부(46) 내에 용융기(48)를 위치시킨다. 구체적으로, 용융기가 기부(46)에 인접할 때에, 용융기(48)의 림(rim)(84)이 레지(80)와 계면을 이룬다.
도시된 실시예의 용융 시스템(30)을 조립하기 위해, 카트리지 히터(82)가 적층 축(74)을 따라 기부(46)를 향해 이동되고, 카트리지 히터(82)가 기부(46) 내에 완전히 장착될 때까지 히터 보어(76) 내로 나사 결합된다. 카트리지 히터(82)가 조작성 목적을 위해 (도 1에 도시된) 제어기(18)에 전기적으로 연결된다. 그 다음에, 용융기(48)가 적층 축(74) 아래로 이동되고, 카트리지 히터(82)가 카트리지 보어(83) 내로 삽입된다. 용융기(48)는 림(84)이 기부(46)의 레지(80) 내에 장착될 때까지 더욱 하향으로 이동된다. 그 다음에, 용융기(48)보다 큰 구멍을 갖는 판(86)이 용융기(48) 위에 위치되고, 적층 축(74) 아래로 이동된다. 판(86)이 그 다음에 복수개의 볼트(88)로써 기부(46)에 체결되고, 그에 의해 레지(80)와 판(86) 사이에 용융기(48)를 포획한다. 용융기(48)는 판(86) 내의 구멍이 (차후에 도 5에 도시된 것과 같이) 림(84)의 외경보다 작기 때문에 포획 상태로 보유된다. 그 다음에, 밴드 히터(50)가 용융기(48) 주위에 위치되고, 래치(51)로써 고정되고, (도 1에 도시된) 제어기(18)에 전기적으로 연결된다. 조립 공정이 이러한 시점에서 정지되면, 이것이 도 3, 4 및 6에 도시되어 있는 용융 시스템(30)의 조립 정도이다.
용융 시스템(30)의 조립을 완료하기 위해, 열 차단부(52)가 용융기(48)의 상부에 위치되고, 장착될 때까지 적층 축(74) 아래로 이동된다. 마지막으로, 급송 캡(54)이 적층 축(74)을 따라 이동되고, 그에 의해 열 차단부(52) 내에 급송 캡(54)을 장착한다.
도시된 실시예에서, 용융 시스템(30)의 구성 요소는 적층 축(74)을 따라 분리 가능하다. 용융 시스템(30)의 구성 요소의 모두가 함께 조립 및 장착되면, 용융 시스템(30)이 적층 축(74)과 대체로 동심으로 적층 축(74)을 따라 연장된다. 이것은 주로 용융 시스템(30)의 구성 요소(또는 그 특징부) 구체적으로 히터 보어(76), 레지(80), 히터 카트리지(82), 용융기(48), 밴드 히터(50), 열 차단부(52) 및 급송 캡(54)의 대체로 원통형의 형상에 기인한다.
용융 시스템(30)의 구성 요소 및 구성은 용융기(48)가 기부(46), 밴드 히터(50) 및 카트리지 히터(82)에 해제 가능하게 부착되게 한다. 이것은 용융기(48)가 세척을 요구하거나 (도 1에 도시된) 시스템(10)이 상이한 접착제 재료를 취급하도록 변화될 것이 요구되면 용융기(48)가 교환되게 한다. 이러한 용융기(48)의 교환이 일어날 때에, 용융기(48) 내의 임의의 잔류 접착제가 차후의 사용을 위해 보존될 수 있다. 추가로, 밴드 히터(50) 및 카트리지 히터(82)는 기부(46) 및/또는 용융기(48)에 해제 가능하게 부착된다. 이것은 이들 구성 요소 중 어느 한쪽의 고장의 경우에 밴드 히터(50) 및 카트리지 히터(82)의 교체를 가능케 한다.
도 2b에는 본 발명의 하나의 실시예가 도시되어 있고, 그에 대한 대체 실시예가 있다. 예컨대, 용융 시스템(30)의 구성 요소의 모두가 적층 축(74)과 동심인 특징부이거나 이러한 특징부를 가질 필요는 없다. 또 다른 예로서, 용융기(48)는 용융기(48) 상의 외부 나사산 그리고 기부(46) 내의 내부 나사산 등의 대체의 구성 요소 및 특징부를 사용하여 기부(46)에 부착될 수 있다. 추가의 예로서, 용융 시스템(30)은 기부(46)에 연결되는 적어도 2개의 용융기(48)를 가질 수 있고, 이 때에 각각의 용융기(48)는 그 자체의 급송 캡(54)을 갖는다. 이러한 용융기(48)의 병렬 배열은 접착제 재료의 더 큰 출력 속도를 가능케 한다. 또 다른 예로서, 용융 시스템(30)은 상하로 적층되는 적어도 2개의 용융기(48)를 가질 수 있고, 이 때에 단지 1개의 용융기(48)가 기부(46)에 부착되고, 단지 1개의 용융기(48)가 급송 캡(54)에 부착된다. 이러한 직렬 배열에서, 용융된 접착제 재료의 총 체적은 증가되고, 그에 의해 (낮은 출력 속도에서 충분한 회복 시간이 있으면) 짧은 순간의 매우 높고 지속-불가능한 출력 속도를 가능케 한다.
도 3에는 용융기(48)를 포함하는 부분 조립된 용융 시스템(30)의 사시도가 도시되어 있다. 용융기(48)는 용융기(48)의 내부의 상부 단부에서 챔버(90)를 포함하는 내부를 갖는 본체를 한정한다. 도시된 실시예에서, 챔버(90)는 (추후에 도 5에 도시된) 펠릿을 수용하는 원통형 체적부이다. 챔버(90) 아래에는 복수개의 채널(94)을 한정하는 벽을 갖는 분할부(92)가 있다. 이러한 실시예에서, 분할부(92)는 복수개의 원형의 원통형 채널(94)을 포함하는 중실 원통형 본체이다. 각각의 채널(94)은 챔버(90)에 유체 연결되고, 용융기(48)를 통해 하향으로 연장되고, 이 때에 각각의 채널(94)의 높이는 각각의 채널(94)의 폭보다 크다. 분할부(92)는 중공 실린더에 비교될 때에 표면적-체적의 비율을 상승시키도록 용융기(48)를 세분한다. 더 구체적으로, 도 3에 도시된 것과 같은 분할부(92)는 동일한 크기의 중공 실린더보다 대략 5배 큰 4.59의 표면적-체적 비율을 갖는다. 이러한 상승된 표면적-체적 비율은 고체(펠릿) 및 액체 상태의 양쪽 모두에서 용융기(48)와 접착제 사이의 열 교환을 향상시킨다. 추가로, 챔버(90)의 체적은 채널(94) 내의 체적과 대략 동일하다.
카트리지 히터(82)는 카트리지 히터(82)로부터 용융기(48)로 열을 전도하도록 용융기(48)와 접촉된다. 용융기(48)의 내부에서의 카트리지 히터(82)로부터의 열은 용융기(48)의 외부에서의 밴드 히터(50)로부터의 열과 더불어 용융기(48)가 열 전도성 재료로부터 제조되기 때문에 용융기(48) 전체에 걸쳐 분산된다. 도시된 실시예에서, 용융기(48)는 알루미늄 합금 재료로 구성된다. 이러한 배열은 용융기(48) 전체에 걸쳐 실질적으로 균질한 온도를 제공한다.
용융 시스템(30)의 구성 요소 및 구성은 용융기(48)가 신속하게 그리고 균일하게 가열되게 한다. 도시된 실시예에서, 용융기(48) 그리고 용융기가 수용하는 임의의 재료는 대략 10 분 내에 충분한 동작 온도까지 가열될 수 있다. 추가로, 이러한 가열은 밴드 히터(50)가 (도 5에 도시된) 접착제와 접촉되게 하지 않으면서 성취된다.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예가 도시되어 있고, 그에 대한 대체 실시예가 있다. 예컨대, 용융기(48)는 더 크게 또는 더 작게 제조될 수 있다. 이러한 실시예에서, 채널(94)의 절대 크기는 실질적으로 변화되지 않을 수 있다. 그러므로, 용융기(48)가 커지면, 채널(94)의 상대 크기가 감소될 수 있고, 용융기(48)가 감소되면, 채널(94)의 상대 크기가 증가될 수 있다. 또 다른 예로서, 각각의 채널(94)의 형상은 원형 실린더 이외의 임의의 적절한 형상일 수 있다.
도 4에는 용융기(48)를 포함하는 부분 조립된 용융 시스템(30)의 평면도가 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 각각의 채널(94)은 실질적으로 수직으로 연장되고, 그에 따라, 각각의 채널(94)은 다른 채널(94)과 실질적으로 평행하다. 채널(94) 바로 아래에는 (도 2b에 도시된) 베이슨(78)이 있다. 베이슨(78)은 (도 5로써 추가로 논의되는 것과 같이) 복수개의 채널(94)에 간접적으로 유체 연결된다.
도시된 실시예에서, 채널(94)이 없는 용융기(48)의 중실 부분이 있다. 여기에 (단지 1개가 도 4의 점선으로 관찰 가능하지만) 복수개의 센서 포트(96)가 있다. 센서 포트(96)는 분할부(92)의 온도의 측정을 가능케 한다. 이러한 데이터는 채널(94) 외부측의 온도를 추정하는 데 사용될 수 있다.
도 5에는 도 4의 선 5-5를 따른 용융 시스템(30)의 단면도가 도시되어 있다. 도시된 실시예에서, 용융기(48)는 3개의 센서 포트(96)를 포함한다. 도 4는 최하부 센서 포트(96) 내에 위치되는 단지 1개의 온도 센서(98)를 도시하고 있지만, 온도 센서(98)는 요구에 따라 상이한 센서 포트(96)에 위치될 수 있거나, 추가의 온도 센서(98)가 채용될 수 있다.
이전에 언급된 것과 같이, 챔버(90)는 펠릿(102)을 수용하도록 용융기(48)의 상부에 위치되고, 채널(94)은 챔버(90)에 유체 연결되고, 그로부터 하향으로 연장된다. 채널(94)의 저부 단부에는 수집부(100)가 있다. 도시된 실시예에서, 수집부(100)는 채널(94)로부터 용융 액체(104)를 수용하도록 위치되는 평탄한 원통형 체적부이다. 추가로, 수집부(100)는 카트리지 보어(83)와 동축으로 카트리지 보어(83)를 포위하는 카운터보어이다. 수집부(100)는 또한 저부측에서 기부(46)의 베이슨(78)에 유체 연결된다. 베이슨(78) 및 출구(62)가 유체 연결되도록 출구(62)가 베이슨(78)의 후방측 내로 절단되지만, 베이슨(78)이 또한 평탄한 원통형 체적부이다.
(도 1에 도시된) 시스템(10)의 일부로서의 용융 시스템(30)의 동작 중에, 펠릿(102)이 (도 1에 도시된) 용기(20)로부터 급송 호스(26)를 통해 그리고 급송 캡(54)의 급송 입구(68)를 통해 (도 1에 도시된) 급송 조립체(22)에 의해 압축 공기로써 운반된다. 펠릿(102)은 중력에 의해 용융기(48) 내로 하향으로 낙하되고, 챔버(90) 내에 실질적으로 균일하게 분포된다.
펠릿(102)이 그 다음에 용융기(48)에 의해 액화된다. 더 구체적으로, 용융기(48)가 용융 액체(104)로 펠릿(102)을 용융시키도록 밴드 히터(50) 및 히터 카트리지(82)에 의해 가열된다. 용융 액체(104)는 분할부 상부(93)[그에 따라 채널(94)의 상부 단부]에 근접한 용융체 높이부(106)를 갖는다. 용융 액체(104)가 챔버(90)로부터 채널(94)을 통해 수집부(100) 내로 유동된다. 수집부(100)로부터, 용융 액체가 베이슨(78)을 통해 기부 출구(62) 내로 유동된다. 용융 액체(104)가 그 다음에 (도 1에 도시된) 펌프(32) 내로 인출되고, 예컨대 포장재, 케이스 또는 다른 물체를 부착할 수 있는 적용 분야를 위해 (도 1에 도시된) 분배기(34)로 펌핑된다.
도시된 실시예에서, 센서 빔(108)이 높이 센서(58)로부터 챔버(90) 내의 용융체 높이부(106)를 향해 연장된다. 높이 센서(58)가 초음파 센서인 실시예에서, 센서 빔(108)은 초음파 펄스의 빔이다. 높이 센서(58)로부터 용융체 높이부(106)로 그리고 재차 높이 센서(58)로 이동되는 데 소요되는 시간은 (그 위치가 알려져 있는) 높이 센서(58)와 용융체 높이부(106) 사이의 거리의 표시이다. 높이 센서(58)는 제어기(18)로 높이 데이터를 보내고, 데이터는 그 다음에 용융 시스템(30)이 충분한 양의 용융 액체(104)를 갖는 지 또는 추가의 펠릿(102)이 추가되어야 하는 지를 결정하는 데 사용될 수 있다.
용융 시스템(30)의 동작 중에, 분할부(92)의 길이에 비교될 때에, 용융체 높이부(106)는 분할부(92)의 높이의 25% 이하인 범위 내에서 유지된다. 도시된 실시예에서, 분할부(92)는 10.2 ㎝(4 인치)의 높이를 갖고, 그에 따라 용융체 높이부(106)는 그 최저 지점에서 분할부 상부(93) 위로 0.635 ㎝(0.25 인치)에서 시작되는 2.54 ㎝(1 인치) 범위 내에서 유지된다. 추가로, 이러한 범위는 분할부(92)의 상부 단부로부터 0.635 ㎝(0.25 인치) 초과이고, 그에 따라 챔버(90)-분할부(92)의 체적 비율은 대략 1:1이지만, 챔버(90)의 체적의 모두가 용융 시스템(30)의 통상의 동작 중에 이용되지는 않는다.
(도 1에 도시된) 시스템(10)이 폐쇄될 때에, 용융 시스템(30)이 또한 오프된다. 더 구체적으로, 밴드 히터(50) 및 카트리지 히터(82)에는 전기가 더 이상 공급되지 않는다. 용융 시스템(30)이 주위 온도까지 냉각됨에 따라, 용융 액체(104)가 용융기(48) 및 기부(46) 내에서 응고된다. 용융기(48)는 그 다음에 상이한 용융기(48)로 교환될 수 있다. 이것은 예컨대 시스템(10)이 동작된 다음에 상이한 재료가 사용될 예정이면 바람직할 것이다. 그렇지 않으면, 용융기(48) 주위에 응고된 재료가 (도 1에 도시된) 출구(44)를 통해 용융 및 제거되어야 할 것이다.
용융기(48)가 교환되지 않으면, 용융기(48) 주위에 응고된 재료가 밴드 히터(50) 및 카트리지 히터(82)에 의해 용융기(48)에 제공된 열에 의해 용융된다. 분할부(92)의 높은 표면적-체적 비율 때문에, 채널(94) 내의 재료가 신속하게 용융된다. 도시된 실시예에서, 냉각 시동으로부터 완전한 기능까지의 시간은 10 분 정도로 짧다. 추가로, 용융기(48)는 히터(50, 82)와 용융 액체(104) 사이에서의 신속한 열 전달로 인해 대량의 펠릿(102)을 용융시킬 수 있다.
도 6에는 도 4의 선 6-6을 따른 용융 시스템(30)의 단면도가 도시되어 있다. 이전에 언급된 것과 같이, 기부 출구(62)는 베이슨(78)과 유체 연결된다. 도시된 실시예에서, 기부 출구(62)는 대체로 원통형의 형상을 갖고, 일단부에서 (도 1에 도시된) 펌프(32)와 유체 연결된다. 기부 출구(62)의 타단부에는 플러그(108)가 있다. 기부 출구(62) 아래에는 기부 히터(63)가 있다. 기부 히터(63)는 기부 출구(62)의 실질적으로 전체의 길이를 따라 연장된다. 이것은 용융 시스템(30)의 시동 및 동작 중에 기부(46) 내의 응고 재료가 가열되게 한다.
도 7에는 대체 실시예의 용융기(248)의 평면도가 도시되어 있다. 도 8에는 대체 실시예의 용융기(248)의 사시도가 도시되어 있다. 도 7-8이 이제부터 동시에 논의될 것이다. (도 3-4에 도시된) 용융기(48)와 기능 면에서 유사한 대체 실시예의 용융기(248)의 요소는 동일한 두-자리 숫자를 갖고, 이 때에 200이 이들의 각각에 가산된다.
도시된 실시예에서, 용융기(248)는 용융기(248)의 내부의 상부 단부에서 챔버(290)를 포함하는 내부를 한정하는 원통형 본체이다. 도시된 실시예에서, 챔버(290)는 (도 5에 도시된) 펠릿을 수용하는 평탄한 원통형 체적부이다. 챔버(290) 아래에는 분할부(292)가 있다. 분할부(292)는 복수개의 웨지형 채널(294)을 한정하는 복수개의 스포크(spoke)(200)로 구성되고, 이 때에 각각의 채널(294)은 챔버(290)에 유체 연결되고, 다른 채널(294)에 실질적으로 평행하게 하향으로 연장된다. 채널(294)은 분할부(292)를 통해 용융기(248)의 저부까지 완전히 연장된다. 분할부(292)는 평탄형 실린더에 비교될 때에 표면적-체적의 비율을 상승시키도록 용융기(248)를 세분한다. 더 구체적으로, 도 7-8에 도시된 것과 같은 분할부(292)는 대략 10배만큼 표면적-체적 비율을 상승시킨다. 추가로, 도시된 실시예에서, 스포크(200)는 1.27 ㎝(0.50 인치) 이하의 폭을 갖는다.
분할부(292)는 (도 3에 도시된) 카트리지 히터(82)가 용융기(248) 내로 삽입될 수 있도록 용융기(248)를 통해 하향으로 연장되는 카트리지 보어(283)를 또한 포함한다. 추가로, 용융기(248)는 (도 5에 도시된) 온도 센서(98)가 용융기(248) 내로 삽입될 수 있도록 센서 포트(296)를 포함한다.
본 발명은 예시 실시예를 참조하여 설명되었지만 본 발명이 범주로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변화가 수행될 있고 등가물이 그 요소에 대해 치환될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 추가로, 많은 변형이 그 기본 범주로부터 벗어나지 않으면서 본 발명의 개시 내용에 맞게 특정한 상황 또는 재료를 조정하도록 수행될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 개시된 특정한 실시예에 제한되지 않아야 하고 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 속하는 모든 실시예를 포함하도록 의도된다.

Claims (22)

  1. 액체로 고온 용융 펠릿을 가열할 수 있는 용융 시스템에 있어서,
    용융기
    를 포함하고, 용융기는,
    표면적을 갖는 내부를 형성하는 열 전도성 본체와;
    펠릿을 수용하도록 본체의 상부 단부에서의 챔버와;
    본체 내에 있고 용융 펠릿으로부터 액체를 수용하도록 챔버 아래에 위치되는 수집부와;
    챔버와 수집부 사이에서 연장되는 복수개의 채널로서, 복수개의 채널의 복수개의 벽이 열 교환 표면을 형성하는, 복수개의 채널과;
    본체로 열을 전달하는 제1 히터
    를 포함하는,
    용융 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 복수개의 채널의 각각은 다른 채널에 실질적으로 평행한 용융 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 복수개의 채널은 실질적으로 수직으로 연장되는 용융 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 용융기는,
    챔버와 수집부 사이의 열 전도성 분할부로서, 분할부는 복수개의 채널을 한정하는, 열 전도성 분할부
    를 추가로 포함하는,
    용융 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 제1 히터는 본체의 외부에 위치되는 용융 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 제1 히터는 본체의 내부에 위치되는 용융 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 제1 히터는 본체의 외부에 위치되고, 용융 시스템은,
    본체의 내부에 위치되는 제2 히터
    를 추가로 포함하는,
    용융 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 복수개의 채널의 각각은 실질적으로 원형의 원통형인 용융 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 복수개의 채널의 각각은 웨지형인 용융 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 용융기 아래의 기부로서, 기부는 수집부와 유체 연결되는 베이슨 그리고 베이슨에 유체 연결되는 기부 출구를 포함하는, 기부
    를 추가로 포함하는 용융 시스템.
  11. 고온 용융 펠릿을 저장하는 용기와;
    액체로 고온 용융 펠릿을 가열할 수 있는 열 전도성 용융기로서, 용융기는 내부를 한정하고, 용융기의 열 교환 표면으로서 작용하는 벽에 의해 한정되는 복수개의 채널을 갖는, 열 전도성 용융기와;
    용기로부터 용융기로 고온 용융 펠릿을 운반하는 급송 시스템과;
    용융기로부터 액화된 고온 용융 펠릿을 분배하는 분배 시스템
    을 포함하는 고온 용융체 분배 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 용융기는,
    분할부 위에서 펠릿을 수용하고 복수개의 채널에 유체 연결되는 챔버와;
    복수개의 채널의 아래에 있고 복수개의 채널에 유체 연결되는 수집기
    를 추가로 포함하는,
    고온 용융체 분배 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 복수개의 채널의 각각은 다른 채널에 실질적으로 평행한 고온 용융체 분배 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 복수개의 채널은 실질적으로 수직으로 연장되는 고온 용융체 분배 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 용융기로 열을 전달하도록 용융기의 외부에 위치되는 제1 히터
    를 추가로 포함하는 고온 용융체 분배 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 용융기로 열을 전달하도록 용융기의 내부에 위치되는 제1 히터
    를 추가로 포함하는 고온 용융체 분배 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 용융기로 열을 전달하도록 용융기의 외부에 위치되는 제2 히터
    를 추가로 포함하는 고온 용융체 분배 시스템.
  18. 제11항에 있어서, 복수개의 채널의 각각은 실질적으로 원통형인 고온 용융체 분배 시스템.
  19. 액체로 고온 용융 펠릿을 용융시키는 방법에 있어서,
    용융기의 챔버 내로 고온 용융 펠릿을 전달하는 단계와;
    용융기를 가열하여 용융 액체로 펠릿을 액화시키는 단계와;
    용융기 내의 복수개의 채널을 통해 용융 액체를 유동시키는 단계와;
    용융기의 수집부 내에 용융 액체를 수집하는 단계
    를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 수집부로부터 펌프 내로 용융 액체를 인출하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  21. 제19항에 있어서, 용융 액체를 유동시키는 단계는,
    용융기의 내부에서 용융 액체를 유동시키는 단계로서, 유동 단계는 챔버로부터 복수개의 채널로 수행되고, 복수개의 채널은 열 교환 표면으로서 작용하는 벽에 의해 한정되는, 단계
    를 포함하는,
    방법.
  22. 제19항에 있어서, 용융기를 가열하는 단계는,
    내부 히터 및 외부 히터로써 용융기로 열을 전달하는 단계
    를 포함하는,
    방법.
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