KR20160034664A - 오일을 이용한 사출금형 가열 및 냉각 시스템의 냉각탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오일을 이용한 사출금형 가열 및 냉각 시스템의 냉각탱크에 관한 것으로 상기 냉각탱크의 상부에 설치되며 금형을 냉각시키고 회수되는 오일이 유입되는 유입구와; 상기 냉각탱크의 하부에 설치되며 금형을 냉각시키기 위해 탱크내부에서 냉각된 오일이 외부로 공급되는 공급구와; 상기 냉각탱크의 하부에 설치되며 냉각시 탱크 내부에서 발생하여 탱크 하부에 수집되는 수분을 배출하기 위해 솔레노이드밸브가 설치된 배출구와; 상기 냉각탱크의 내부에 설치되며 말단이 노출된 두개 이상의 전선으로 이루어져 수분이 모이면 통전되어 수분의 수위를 확인할 수 있도록 하는 수위센서와; 상기 수위센서로부터 수분의 양을 전달받고 상기 배출구의 솔레노이드밸브를 제어하여 자동으로 수분을 제거하도록 하는 제어회로;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

오일을 이용한 사출금형 가열 및 냉각 시스템의 냉각탱크{Cooling tank of mold heating and cooling system using oil}

본 발명은 사출금형과 같은 금형을 가열 및 냉각시키기 위한 시스템에 관련되는 기술이다.

일반적으로 사출성형에 의해 제품을 생산하기 위한 방법은 금형에 액체로된 고온의 플라스틱수지를 투입한 후 금형에서 제품 모양이 형성되면 금형을 분리하여 제품을 금형으로부터 이탈시켜 제품을 생산하게 된다.

상기와 같은 방법으로 제품을 생산할 시 금형에 고온의 플라스틱수지가 투입된 후 금형을 냉각시켜 플라스틱수지가 굳게 하여 제품을 생산하게 되는데, 상기와 같이 금형을 냉각시키기 위해 냉각기가 사용되어 진다.

한편, 상기와 같이 금형을 냉각시켜 제품을 생산하는 방식 이외에 사출전 금형을 고온으로 가열한 후 사출하고 다시 금형을 냉각하게 되면 제품의 표면에 매끄럽고 광택이 나 별도의 도장작업을 하지 않아도 되는 스팀사출기가 개발되어 사용되고 있다. 스팀사출기는 물을 끓여 증기를 발생시킨 후 고압의 증기를 금형내부로 공급하여 금형을 고온으로 가열하여 사출한 후 냉각을 위해 수도물을 금형으로 공급하도록 구성되어 있다.

이러한 스팀사출기를 가동하기 위해서는 스팀을 발생시키기 위하여 대용량의 전기가 필요하며 스팀과 수돗물을 재활용하지 않고 배출하므로 많은 양의 물이 필요하게 된다. 또한 스팀과 물을 사용함에 따라 금형내부에 녹이 발생하는 등의 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 스팀대신 가열 및 냉각된 오일을 순환시켜 금형의 가열과 냉각 작업을 수행하도록 하는 시스템이 개발되었다. 이 시스템은 오일을 사용하여 금형의 가열과 냉각을 수행하므로 금형의 부식을 방지할 수 있으며 오일을 순환시켜 사용하므로 경제적으로 운영할 수 있다는 특징이 있다. 그러나 오일은 물에 비해 비열이 낮아 물과 동일한 냉각효과를 발생시키려면 보다 많은 양의 오일을 순환시키거나 오일의 온도를 낮춰 공급할 필요가 있다. 그러나 오일은 물에 비해 점도가 높아 유량을 증가시키기는 곤란하므로 냉각을 하여 온도를 낮추는 방법을 사용하게 된다.

금형을 냉각시킨 오일은 금형의 열을 흡수하여 온도가 상승된 상태로 냉각탱크로 회수되므로 냉각탱크에서는 냉각장치에서 냉각된 냉매를 냉각탱크 둘레로 통과시켜 냉각탱크 내부의 오일을 상온보다 낮추게 된다.

이렇게 오일을 냉각하게 되면 냉각 탱크 내부의 온도가 낮아지므로 공기중의 수분을 응축시켜 물이 발생하게 되고 이 물은 오일위로 떨어지게 된다. 물이 오일보다 비중이 커 가라앉게 되므로 냉각탱크하부에는 점점 물이 모이게 된다.

물이 냉각탱크의 공급구를 통해 금형으로 전달되면 금형의 부식이 발생할 수 있으며 금형 내부에 존재하는 물이 사출전 가열을 위해 금형 내부로 공급되는 고온오일과 접촉하여 끓어 올라 기포가 발생하면 가열 효과가 떨어져 제품의 품질이 저하될 우려가 있다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 스팀 대신 오일을 이용하여 금형의 가열과 냉각이 이루어지도록 하되, 가압펌프 대신 석션펌프를 이용하여 노킹 현상을 없애고자 하고, 금형에 녹이 발생되지 않도록 하고, 구조를 단순화하고, 삼방밸브와 체크밸브를 적절히 조합하여 선택적으로 고온 오일 또는 저온 오일을 금형으로 공급할 수 있도록 하고자 한다.

이와 같은 과제 달성을 위한 오일을 이용한 사출금형 가열 및 냉각 시스템의 냉각탱크는 상기 냉각탱크의 상부에 설치되며 금형을 냉각시키고 회수되는 오일이 유입되는 유입구와; 상기 냉각탱크의 하부에 설치되며 금형을 냉각시키기 위해 탱크내부에서 냉각된 오일이 외부로 공급되는 공급구와; 상기 냉각탱크의 하부에 설치되며 냉각시 탱크 내부에서 발생하여 탱크 하부에 수집되는 수분을 배출하기 위해 솔레노이드밸브가 설치된 배출구와; 상기 냉각탱크의 내부에 설치되며 말단이 노출된 두개 이상의 전선으로 이루어져 수분이 모이면 통전되어 수분의 수위를 확인할 수 있도록 하는 수위센서와; 상기 수위센서로부터 수분의 양을 전달받고 상기 배출구의 솔레노이드밸브를 제어하여 자동으로 수분을 제거하도록 하는 제어회로;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 냉각탱크는 하부가 원뿔형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 오일을 이용한 사출금형 가열 및 냉각 시스템의 냉각탱크는 오일의 냉각시 발생하는 수분을 수집한 후 정해진 양을 초과하면 솔레노이드밸브를 제어하여 수분을 배출하므로 오일의 순환이 원할하고 냉각성능이 우수해 표면 광택이 우수한 제품을 얻을 수 있다는 효과가 있다.

도1 : 본 발명이 실시예에 따른 냉각탱크의 단면도
도2 : 수분층의 수위를 나타낸 도면
도3 : 센서에 수분층이 감지되어 배출을 시작할 때의 상태를 나타낸 도면
도4 : 수분층이 하강하여 배출구를 닫을 때의 수위를 나타낸 도면

이하 본 발명에 따른 오일을 이용한 사출금형 가열 및 냉각 시스템의 냉각탱크에 대한 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하도록 한다. 단, 제시되는 도면은 본 발명의 기술적 사상에 따라 구체화한 하나의 실시예를 보여주는 것임을 지적해둔다.

본 발명에 의한 오일을 이용한 사출금형 가열 및 냉각 시스템의 냉각탱크는 사출금형 등 대량 생산을 위해 금형을 이용하는 시스템에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 오일을 이용한 사출금형 가열 및 냉각 시스템의 냉각탱크의 단면도를 보여준다.

도시된 바와 같이 본 발명의 냉각탱크(100)는 유입구(200)와 공급구(300)와 배출구(400)와 수위센서(500)와 제어회로(도시안됨)를 포함하여 이루어진다.

유입구(200)는 냉각탱크(100)의 상부에 설치되어 금형을 냉각시키고 회수된 오일이 유입된다. 유입구(200)를 통해 유입된 오일은 냉각탱크(100) 내부로 들어와 하측으로 떨어져 냉각탱크(100) 내부에 모이게 된다. 이때 상기 유입구(200)에는 밸브를 설치하여 오일의 흐름을 제어하도록 구성하는 것도 무방하다.

공급구(300)는 냉각탱크(100)의 하부에 설치되며 금형을 냉각시키기 위한 저온으로 냉각된 오일이 배출된다. 상기 공급구(300)는 냉각탱크(100)의 바닥보다 높게 설치하여야 한다. 이는 오일이 순환하는 관로, 금형의 수분이 오일과 함께 냉각탱크(100)로 유입되거나 냉각탱크(100) 내부의 공기 중의 수분이 응축되어 떨어지면 오일보다 비중이 무거워 오일의 하부로 내려가 냉각탱크(100) 바닥에 모이게 되므로 공급구(300)가 냉각탱크(100) 바닥에 위치할 경우 물이 오일과 함께 배출될 우려가 있으므로 공급구(300)를 냉각탱크(100) 바닥보다 높게 형성하여 오일만 외부로 배출될 수 있도록 하기 위함이다.

상기 공급구(300)에도 밸브를 설치하여 오일을 흐름을 제어하도록 구성하는 것도 무방하다.

배출구(400)는 냉각탱크(100)의 바닥에 설치되어있으며 개폐를 위한 솔레노이드밸브(410)가 설치되어 있다. 상기 솔레노이드밸브(410)는 냉각탱크(100) 내부에 모인 수분을 배출할 때 개방된다.

수위센서(500)는 냉각탱크(100) 내부에 설치되어 오일의 하부에 모인 물의 수위가 높아지면 이를 감지하게 된다. 이를 위해 본 발명에서는 냉각탱크(100) 내부에 말단이 노출된 두 개의 전선을 설치하여 수위가 높아져 두 개의 전선이 모두 물에 잠기면 통전되도록 하였다. 여기서 세개의 전선을 사용하여 상한과 하한을 각각 감지할 수 있도록 구성하는 것도 무방하다.

제어회로는 상기 수위센서(500)를 통해 정해진 수위 이상으로 물이 모였음을 감지하면 상기 배출구(400)의 솔레노이드밸브(410)를 개방하여 냉각탱크(100) 하부의 물을 배출하고 일정량이 배출되면 다시 솔레노이드밸브(410)를 폐쇄하여 오일이 배출되는 것을 방지하게 된다.

이때 수분의 양이 적어도 수위가 빨리 올라갈 수 있도록 하기 위하여 냉각탱크(100) 하측은 단면적을 적게하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명에서는 냉각탱크(100)의 하측을 도1에 도시된 것과 같이 원뿔형태로 제작하여 원통형태의 상부보다 단면적을 줄여 수위가 빨리 변화하도록 한다.

이하에서는 구체적인 사용예에 대해 간략히 설명하도록 한다.

냉각탱크(100)는 도시된 바와 같이 냉각탱크(100) 외부에 냉매가 흘러가는 배관(110)이 설치되고 그 외부에 보온재(120)가 설치되어 외부의 열이 냉각탱크(100) 내부로 유입되는 것을 방지하도록 구성되어 있다.

상기 냉각탱크(100) 내벽에는 말단을 노출시킨 세가닥의 전선으로 이루어진 센서(500) 설치된다. 각 전선은 도2에 도시된 것과 같이 노출된 말단의 높이가 서로 다르게 위치된다. 이때 상측 전선(510)과 중앙의 전선(520)은 양극으로 하고 하측전선(530)은 음극으로 하여 전류를 걸어두게 된다.

상기와 같이 설치하고 오일을 냉각탱크 내부에 채운다. 이후 장치를 가동하면 냉각용 냉매가 배관(110)을 순환하여 냉각탱크(100)의 온도를 외부 온도보다 낮아지도록 냉각하게 되고 이에 따라 냉각탱크(100) 내부의 오일도 냉각되어 상온보다 낮은 온도를 유지하게 되며 냉각탱크(100) 내부의 공기 중 수분이 응축되어 냉각탱크(100) 내벽에 맺히게 된다. 또한 금형 및 배관 등에 존재하는 수분도 오일을 따라 냉각탱크(100) 내부로 유입된다.

이때 상기 수분은 오일보다 비중이 무거우므로 오일의 하측으로 내려가게 된다. 이에 따라 냉각탱크의 최하부에는 수분이 모인 수분층(700)이 형성되고 그 상측에는 오일이 모여있는 오일층(600)이 형성된다. 수분이 계속 수집되면 수위가 점차 상승하게 되고 도3에 도시된 것과 같이 전선들의 말단이 모두 잠기게 되면 하측 전선(530)과 상측전선(510) 사이에 전류가 흐르게 되므로 제어회로에서 이를 감지할 수 있게 된다.

이후 제어회로는 배출구(400)의 솔레노이드밸브(410)에 전원을 공급하여 개방하고 이에 따라 냉각탱크(100) 내부의 수분이 외부로 배출된다. 수분이 배출되어 수위가 내려가 도 4에 도시된 것과 같이 중간 전선(520)이하로 내려가면 중간 전선(520)으로 흘러가던 전류가 차단되므로 제어회로에서 이를 감지하여 솔레노이드밸브(410)를 차단하게 된다. 이에 따라 냉각탱크(100) 내부의 수분을 제거할 수 있으므로 수분에 의한 부식발생이나 수증기 발생으로 인하여 금형 내부나 배관에서 발생할 수 있는 녹킹 현상을 방지할 수 있게 된다.

100 : 냉각탱크 110 : 냉매배관
120 : 단열재 200 : 유입구
300 : 공급구 400 : 배출구
410 : 솔레노이드밸브 500 : 센서
600 : 오일층 700 : 수분층

Claims (2)

1. 가열된 금형의 냉각을 위한 오일이 저장되며 설정된 온도 이하로 오일을 냉각시키는 오일을 이용한 사출금형 가열 및 냉각 시스템의 냉각탱크에 있어서,
   상기 냉각탱크의 상부에 설치되며 금형을 냉각시키고 회수되는 오일이 유입되는 유입구와;
   상기 냉각탱크의 하부에 설치되며 금형을 냉각시키기 위해 탱크내부에서 냉각된 오일이 외부로 공급되는 공급구와;
   상기 냉각탱크의 하부에 설치되며 냉각시 탱크 내부에서 발생하여 탱크 하부에 수집되는 수분을 배출하기 위해 솔레노이드밸브가 설치된 배출구와;
   상기 냉각탱크의 내부에 설치되며 말단이 노출된 두개 이상의 전선으로 이루어져 수분이 모이면 통전되어 수분의 수위를 확인할 수 있도록 하는 수위센서와;
   상기 수위센서로부터 수분의 양을 전달받고 상기 배출구의 솔레노이드밸브를 제어하여 자동으로 수분을 제거하도록 하는 제어회로;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 오일을 이용한 사출금형 가열 및 냉각 시스템의 냉각탱크.
2. 제1항에 있어서 상기 냉각탱크는
   하부가 원뿔형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 오일을 이용한 사출금형 가열 및 냉각 시스템의 냉각탱크.

Images