KR20190058010A - 납축전지의 브리지 주조몰드 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 납축전지의 브리지 주조몰드 구조로서, 상기 주조몰드는 냉각탱크에 가설될 수 있는 적어도 하나의 몰드블록을 포함하며, 상기 몰드블록 저부에 냉각탱크 내에 위치하는 적어도 하나의 돌출블록이 하향 연장되고, 상면에 상기 돌출 블록 두께 내부까지 함몰된 적어도 한 세트의 몰드 캐비티가 설치되며, 또한 돌출블록의 외주에 고주파 가열 코일이 권취되어, 상기 고주파 가열 코일을 통해 그 내측의 돌출블록 및 몰드 캐비티의 외주를 납의 용융점 이상의 온도로 신속하게 가열함으로써, 몰드 캐비티에 후속 주입되는 열용융 납용액을 액체 상태로 유지시켜, 배터리 극군의 러그가 몰드 캐비티에 하향 감입될 수 있도록 하며; 탈형 시, 냉각탱크에 냉각액을 주입하여, 돌출블록의 저부 외표면을 냉각액과 접촉시켜 열교환 면적을 확대시킴으로써, 열용융 납용액을 신속하게 냉각, 고형화하여, 극군의 러그에 브리지를 형성한 후 탈형하며, 전력을 절감하고, 공정 시간을 단축하며, 나아가 생산능력을 제고시키는 효과를 달성한다.

Description

납축전지의 브리지 주조몰드 구조{Bridge Mold Structure for Pb Battery}
본 발명은 납축전지의 브리지 주조몰드 구조로서, 기술 내용은 납축전지 극군의 러그에 브리지를 주조하는 공정에 관한 것이며, 상기 주조몰드 구조에 고주파 집중 급속 가열 및 몰드블록과 냉각액의 열교환 면적을 확대시킨 장점을 결합하여, 신속한 가열 및 냉각 효과를 달성할 수 있도록 한 납축전지의 브리지 주조몰드 구조에 관한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 납축전지(100)는 내부에 복수 세트의 극군(101)이 설치되고, 각 세트의 극군(101)은 각각 복수의 극판으로 구성되며, 또한 각 극판에 러그(102)가 각각 돌출 설치되고, 상기 극판의 러그(102)는 출력 전류의 정, 부극에 따라 각각 브리지(103)가 설치되어, 상기 브리지(103)의 연결 도통을 통해 정, 부 전극을 형성한다.
전술한 브리지(103)는 주조 방식으로 러그(102)에 용접된다. 그 제조과정은 주조 몰드(주형이라고도 칭한다)의 금형 캐비티 내에 열용융 납용액을 담은 후, 열용융 납용액을 용융점 이상의 온도로 유지한 상태에서, 극군(101)의 러그(102)를 몰드 캐비티 내에 감입하여, 러그(102)와 납용액을 용융 접합하고, 몰드 캐비티 내의 납용액 온도를 용융점 이하로 낮추어 고정 성형한 후, 탈형하면 각각 상기 러그(102)에 브리지(103)가 형성된다.
이상의 브리지 주조 성형 과정을 통해 알 수 있듯이, 주조몰드는 한편으로는 반드시 몰드 캐비티에 열용융 납용액을 담을 때 납의 용융점(일반적으로 327.5℃) 이상의 온도를 유지해야만 납용액이 용액 상태를 유지하여 러그를 몰드 캐비티에 감입할 수 있고; 다른 한편으로, 러그가 몰드 캐비티에 감입된 후, 또한 반드시 주조몰드를 냉각시켜야만 열용융 납용액을 경화시켜 브리지를 형성한 후 탈형할 수 있다. 이로써 알 수 있듯이, 주조몰드의 가열 및 냉각 시간은 확실히 브리지 주조의 생산 효율과 관련이 있으며, 가열 및 냉각 시간이 길수록, 생산 효율이 떨어지고, 생산 능력이 저하된다.
현재 주조몰드의 설계는 가열, 냉각 방법 및 장치가 상이함에 따라, 대체로 두 가지 제조 공정으로 발전하였다. 하나는 비교적 간편한 이동식 주조몰드를 사용하는 것이고, 다른 하나는 고정식 주조몰드를 사용하는 것이다, 단 본 발명자가 다년간 관련 업계에 종사한 실무 경험에 따르면, 이러한 두 가지 주조몰드는 사용 시 모두 신속한 가열 및 냉각을 달성할 수 없다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 이동식 주조몰드(200)는 대략 플레이트 형상이며, 그 상방에 몰드 캐비티 이외에, 인출 및 승강하도록 제공되는 손잡이(201)가 설치되어, 제조 공정에서 대체로 손잡이(201)를 이용하여 이동식 주조몰드(200) 전체를 열용융 납용액이 담긴 연욕로(202)에 침지한 후, 직접 이동식 주조몰드(200)를 상향 인출하면 몰드 캐비티 내부에 납용액을 채울 수 있으며, 이후 러그를 몰드 캐비티에 감입 후, 공냉 또는 수냉장치를 이용하여 냉각시킨다.
가열 방면에서, 전술한 바와 같이, 이동식 주조몰드의 몰드 캐비티 내에 납용액을 채울 때, 그 온도는 반드시 납의 용융점 이상을 유지해야 하며, 따라서 연욕로(202) 내의 열용융 납용액은 반드시 납의 용융점보다 훨씬 높은 온도를 유지해야 한다. 이동식 주조몰드(200)를 연욕로(202)에 침지 후, 반드시 대략 1분 정도 기다렸다가, 이동식 주조몰드(200)가 열용융 납용액에 침지되어 납의 용융점 이상의 온도로 가열된 후 상향 인출해야 하며, 이러한 이동식 주조몰드(200)는 연욕로(202)에 침지한 후 가열하는 대기 과정이 종종 생산 효율의 병목점이 될 수 있다.
이밖에, 가능한 한 신속하게 열을 받을 수 있도록 하기 위하여, 이동식 주조몰드(200)는 하나의 납축전지 내의 극군보다 약간 큰 크기의 플레이트 형상으로만 제작될 수 있으며, 다시 말해 하나의 주조몰드는 한 세트의 납축전지 내의 극군의 브리지만 주조할 수 있다. 이와 같은 방식은, 장치에 각각 다수의 이동식 주조몰드(200)를 이동하기 위한 로봇암 또는 기타 지그를 많이 설치해야 할 뿐만 아니라, 보다 많은 이동식 주조몰드(200)를 동시에 안치할 수 있도록 연욕로(202)를 확대해야만 비로소 생산 능력이 제고될 수 있다.
그러나, 연욕로(202)를 확대한 결과는 종종 연욕로의 고온을 유지하기 위해 보다 많은 전력이 필요하게 되어, 에너지를 낭비할 뿐만 아니라, 납용액의 표면과 공기의 접촉면적 또한 따라서 확대되므로, 납용액의 액면이 쉽게 산화되어 다량의 납 찌꺼기 폐기물이 발생될 수 있으며, 이는 친환경적이지 않을 뿐만 아니라, 제조비용이 증가할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 고정식 주조몰드(300) 구조는 대체로 일반적으로 가열과 냉각 기능을 구비한 종래의 금형과 동일하며, 몰드블록 상방에 다수의 몰드 캐비티가 설치되고, 내부에 다수의 전열플레이트(301)가 설치되며, 또한 몰드블록 내에 냉각액이 흐르도록 제공되는 통로(302)가 설치된다. 브리지 주조를 실시하기 전, 먼저 전열플레이트(301)를 이용하여 전체적인 주조몰드(300)를 납의 용융점 이상으로 가열한 후, 열용융 납용액을 몰드 캐비티 상방으로부터 몰드 캐비티로 주입한 다음, 러그 감입 및 냉각 공정을 실시해야 한다.
이러한 고정식 주조몰드(300)는 비록 다수의 납축전지의 극군을 동시에 주조할 수 있어 공정이 단축되나, 단 금형의 비용이 비교적 높고, 또한 가열은 다량의 전열플레이트(301)를 이용하여 고정식 주조몰드(300) 전체를 가열하는 설계 방식이므로, 가열 속도가 느릴 뿐만 아니라, 전력이 소모된다. 또한, 냉각 시 통로(302)를 이용하여 냉각액을 흐르게 하므로, 열교환 면적이 작고, 냉각 효율이 나쁘며, 설사 한 번에 다수 세트의 극군의 브리지를 주조할 수 있으나, 그 생산 능력은 여전히 효과적으로 높일 수 없다.
상기 여러 문제들을 감안하여, 본 발명자는 다년간의 실무 경험을 바탕으로, 본 발명인 납축전지의 브리시 주조몰드 구조를 연구 개발하게 되었으며, 상기 주조몰드에 고주파 집중 급속 가열, 및 몰드블록과 냉각액 열교환 면적을 확대시킨 장점을 결합시킴으로써, 신속한 가열 및 냉각 수요를 만족시킬 수 있다.
본 발명은 납축전지의 브리지 주조몰드 구조로서, 상기 주조몰드는 냉각탱크에 가설될 수 있는 적어도 하나의 몰드블록을 포함하며, 상기 몰드블록 저부에 냉각탱크 내에 위치하는 적어도 하나의 돌출블록이 하향 연장되고, 상면에 상기 돌출 블록 두께 내부까지 함몰된 적어도 한 세트의 몰드 캐비티가 설치되며, 또한 돌출블록의 외주에 고주파 가열 코일이 권취되어, 상기 고주파 가열 코일을 통해 그 내측의 돌출블록 및 몰드 캐비티의 외주를 납의 용융점 이상의 온도로 신속하게 가열함으로써, 몰드 캐비티에 주입되는 열용융 납용액을 액체 상태로 유지시켜, 배터리 극군의 러그가 몰드 캐비티에 하향 감입될 수 있도록 하며; 상기 고주파 가열 코일의 가열을 중지하고, 냉각탱크에 냉각액을 주입한 후, 돌출블록의 저부 외표면을 냉각액과 접촉시켜 열교환 면적을 확대시킴으로써, 열용융 납용액을 신속하게 냉각, 고형화하여, 극군의 러그에 용융 결합되는 브리지를 형성한 후 탈형한다.
이하 각 소자의 실시방식을 좀 더 구체적으로 설명한다.
실시 시, 상기 냉각탱크에 냉각액이 유통되는 급수구 및 배수구가 설치된다.
실시 시, 상기 급수구 및 배수구는 각각 냉각액이 저장된 냉각장치에 연통되며, 상기 냉각장치는 급수구 및 배수구에 설치되는 적어도 하나의 밸브, 및 냉각액을 냉각탱크에 주입하거나 또는 냉각탱크 내의 냉각액을 배출할 수 있는 적어도 하나의 펌프를 더 포함한다.
실시 시, 상기 냉각탱크에 복수 세트의 몰드블록이 배열 설치된다.
실시 시, 상기 몰드블록의 상면에 복수 세트의 몰드 캐비티가 설치된다.
실시 시, 상기 몰드블록의 저부에 복수개의 돌출블록이 설치된다.
종래 기술과 비교하여, 본 발명은 고주파 가열 코일이 그 내측의 돌출블록을 향해 전자기를 이용하여 가열하는 방식이므로, 에너지를 집중시켜 몰드블록 저부의 돌출블록을 가열할 수 있어, 에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 신속한 가열 요구를 달성할 수 있다. 또한, 고주파 가열 코일의 가열을 중지한 후에는, 고주파 가열 코일이 비접촉식 가열이므로, 냉각탱크에 주입된 냉각액이 돌출블록 저부의 외표면과 접촉될 수 있어 열교환 면적이 확대되어, 돌출블록 및 몰드 캐비티 내의 열용융 납용액을 신속하게 냉각, 고형화시킬 수 있으며, 브리지 주조에 소요되는 시간을 효과적으로 단축시키고, 생산 능력을 제고시킬 수 있다.
이하 본 발명의 기술수단에 의거하여, 본 발명에 적용되는 실시방식을 열거하고, 도면과 결합하여 설명한다.
도 1은 납축전지의 구조도이다.
도 2는 종래의 이동식 주조몰드의 가열 설명도이다.
도 3은 종래의 고정식 주조몰드의 가열 및 냉각 구조도이다.
도 4는 본 발명의 구조도이다.
도 5는 본 발명을 가열하고 또한 열용융 납용액을 몰드블록에 주입하는 동작 설명도이다.
도 6은 본 발명을 냉각 시의 동작 설명도이다.
도 7은 본 발명의 실시방식 설명도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 브리지 주조몰드 구조는 냉각탱크(10) 및 상기 냉각탱크(10)에 가설되는 적어도 하나의 몰드블록(20)을 포함하며, 상기 몰드블록(20) 저부에 냉각탱크(10) 내에 위치하는 적어도 하나의 돌출블록(21)이 하향 연장되고, 몰드블록(20)의 상면에 적어도 한 세트의 몰드 캐비티(22)가 설치되며, 상기 몰드 캐비티(22)는 오목한 형상으로 상기 돌출블록(21)의 두께 내부까지 함몰된다.
상기 돌출블록(21)의 외주에 고주파 가열 코일(30)이 권취되며, 고주파 가열 기술은 고주파 교류전기가 코일 내부에 전자기를 발생시키는 원리를 이용하여 가열하는 비접촉식 가열 방법에 속하므로, 상기 고주파 가열 코일(30)은 그 내측의 돌출블록(21)으로 에너지를 집중시켜 가열할 수 있어, 에너지를 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 신속한 가열 요구를 달성할 수 있다.
전술한 냉각탱크(10)는 실시 시, 양측에 각각 냉각액이 유통되는 급수구(11) 및 배수구(12)가 설치되며, 수위의 높낮이 낙차 방식을 이용하여, 냉각액을 냉각탱크(10)에 주입하거나 또는 냉각탱크(10)로부터 배출시킬 수 있다. 또는, 상기 급수구(11) 및 배수구(12)는 각각 냉각액이 저장된 냉각장치(40)에 연결될 수도 있으며, 상기 냉각장치(40)에 급수구(11) 및 배수구(12)를 각각 개방 또는 폐쇄할 수 있는 밸브(13a), (13b) 및 적어도 하나의 펌프(14)가 설치된다. 급수구(11) 및 배수구(12)의 밸브(13a), (13b)가 모두 개방 시, 냉각장치(40)의 냉각액이 냉각탱크(10)로 주입되고, 펌프(14)를 통해 냉각장치(40)로 회송되어 순환 냉각되며, 급수구(11)의 밸브(13a)가 폐쇄되고, 배수구(12)의 밸브(13b)가 개방 시, 펌프(14)를 통해 냉각액을 냉각탱크(10)로부터 배출시켜, 냉각장치(40)로 회송하여 냉각시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 축전지의 브리지 주조를 실시하기 전, 냉각탱크(10)는 냉각액이 없는 상태이며, 이때, 먼저 고주파 가열 코일(30)에 고주파 교류전기를 도통시켜, 고주파 가열 코일(30) 내측에 위치한 돌출블록(21), 및 돌출블록(21)의 두께 내부로 함몰된 몰드 캐비티(22) 주변을 신속히 가열하면, 몇 초만에 즉시 납의 용융점 이상의 온도 이상으로 가열할 수 있다. 이때, 몰드 캐비티(22) 상방에 열용융 납용액을 주입하여, 몰드 캐비티(22) 내의 열용융 납용액을 액체상태로 유지시킨 다음, 즉시 전원을 차단하여 고주파 가열 코일(30)의 가열을 중지시키고, 배터리 극군(101)의 러그(102)를 몰드 캐비티(22) 내로 하향 감입할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 배터리 극군(101)의 러그(102)를 몰드 캐비티(22)에 감입 후, 즉시 냉각탱크(10) 내에 냉각액을 주입하며, 이때, 고주파 가열 기술이 비접촉식 가열 방법에 속하여, 고주파 가열 코일(30)의 내측과 돌출블록(21) 외표면 사이가 접촉될 필요가 없으므로, 냉각액이 냉각탱크(10)에 주입된 후에는, 돌출블록(21) 저부의 외표면과 접촉 및 열교환될 수 있어, 열교환 면적이 확대되며, 따라서 돌출블록(21) 및 몰드 캐비티(22) 내의 열용융 납용액을 신속하게 냉각, 고형화하여 극군(101)의 러그(102)에 브리지를 형성한 후 탈형할 수 있다. 탈형 후, 냉각탱크(10) 중의 냉각액을 배출하면 다음 번 브리지 주조 공정을 진행할 수 있으며, 신속한 가열 및 냉각으로 생산 효율을 향상시키는 목적을 달성할 수 있다.
언급해두어야 할 점으로, 본 발명의 브리지 주조몰드는 실시 시 도 7에 도시된 바와 같이, 전체적인 납축전지 제조 시스템의 수요에 따라, 상기 냉각탱크(10)에 복수 세트의 몰드블록(20)을 배열 설치하고, 각각의 몰드블록(20) 저부의 돌출블록(21)을 복수개로 설치할 수 있으며, 각 돌출블록(21)의 두께 내의 몰드캐비티(22)의 수량 역시 복수 세트로 설치하여, 전체적인 브리지 주조몰드가 다수의 납축전지 극군에 대해 동시에 브리지를 주조할 수 있도록 함으로써 생산 능력을 더욱 확충할 수 있다.
이상의 설명 및 도면은 단지 본 발명의 바람직한 실시예를 예로 들어 설명하는 것일 뿐, 결코 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명의 구조, 특징 및 목적과 유사하거나 또는 동등한 경우, 모두 본 발명의 특허 범위에 속함이 마땅하다.
10: 냉각탱크 11: 급수구
12: 배수구 13a, 13b: 밸브
14: 펌프 20: 몰드블록
21: 돌출블록 22: 몰드 캐비티
30: 고주파 가열 코일 40: 냉각장치
100: 납축전지 101: 극군
102: 러그 103: 브리지
200: 이동식 주조몰드 201: 손잡이
202: 연욕로 300: 고정식 주조몰드
301: 전열 플레이트 302: 통로

Claims (6)

  1. 납축전지의 브리지 주조몰드 구조에 있어서,
    주조몰드는 냉각탱크에 가설될 수 있는 적어도 하나의 몰드블록을 포함하며, 상기 몰드블록 저부에 냉각탱크 내에 위치하는 적어도 하나의 돌출블록이 하향 연장되고, 상면에 상기 돌출 블록 두께 내부까지 함몰된 적어도 한 세트의 몰드 캐비티가 설치되며, 또한 돌출블록의 외주에 고주파 가열 코일이 권취되어, 상기 고주파 가열 코일을 통해 그 내측의 돌출블록 및 몰드 캐비티의 외주를 납의 용융점 이상의 온도로 신속하게 가열함으로써, 몰드 캐비티에 주입되는 열용융 납용액을 액체 상태로 유지시켜, 배터리 극군의 러그가 몰드 캐비티에 하향 감입될 수 있도록 하며; 상기 고주파 가열 코일의 가열을 중지하고, 냉각탱크에 냉각액을 주입한 후, 돌출블록의 저부 외표면을 냉각액과 접촉시켜 열교환 면적을 확대시킴으로써, 열용융 납용액을 신속하게 냉각, 고형화하여, 극군의 러그에 용융 결합되는 브리지를 형성한 후 탈형하는 납축전지의 브리지 주조몰드 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 냉각탱크에 냉각액이 유통되는 급수구 및 배수구가 설치되는 납축전지의 브리지 주조몰드 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 급수구 및 배수구는 각각 냉각액이 저장된 냉각장치와 연통되고, 상기 냉각장치는 상기 급수구 또는 배수구에 설치되는 적어도 하나의 밸브, 및 냉각액을 냉각탱크에 주입하거나 또는 냉각탱크 내의 냉각액을 배출할 수 있는 적어도 하나의 펌프를 더 포함하는 납축전지의 브리지 주조몰드 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각탱크에 복수 세트의 몰드블록이 배열 설치되는 납축전지의 브리지 주조몰드 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몰드블록의 상면에 복수 세트의 몰드 캐비티가 설치되는 납축전지의 브리지 주조몰드 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몰드블록의 저부에 복수의 돌출블록이 설치되는 납축전지의 브리지 주조몰드 구조.
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