KR20210086271A - Apparatus for cooling mold - Google Patents

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KR20210086271A
KR20210086271A KR1020190180091A KR20190180091A KR20210086271A KR 20210086271 A KR20210086271 A KR 20210086271A KR 1020190180091 A KR1020190180091 A KR 1020190180091A KR 20190180091 A KR20190180091 A KR 20190180091A KR 20210086271 A KR20210086271 A KR 20210086271A
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cooling
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diameter
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KR1020190180091A
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윤성호
진홍교
이현우
권준호
김용찬
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주식회사 엠에스 오토텍
고려대학교 산학협력단
명신산업(주)
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Abstract

Disclosed is a mold cooling device, which cools by using latent heat of a cooling means, thereby maximizing cooling efficiency. The mold cooling device comprises: a cooling channel unit provided inside a mold; a supply flow passage unit supplying the cooling means to the cooling channel unit; and a discharge flow passage unit recovering the cooling means from the cooling channel unit. The cooling channel unit comprises: a supply unit formed from a point branched from a single channel to a plurality of channels in multiple stages as a start from a point extended from the supply flow passage unit; a heat exchange unit formed to be extended from a final branching point of the supply unit to cool a cooling target processed by the mold; and a discharge unit formed to be extended from the heat exchange unit to be connected to the discharge flow passage unit.

Description

금형 냉각 장치{APPARATUS FOR COOLING MOLD}Mold cooling device {APPARATUS FOR COOLING MOLD}

본 발명은 금형 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각 매체의 잠열을 이용하여 냉각함으로써, 냉각 효율을 극대화할 수 있는 금형 냉각 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a mold cooling device, and more particularly, to a mold cooling device capable of maximizing cooling efficiency by cooling using latent heat of a cooling medium.

종래의 금형 냉각 장치의 경우, 냉각 효율을 높이기 위해 냉각 대상과 냉각 매체가 흐르는 냉각 채널 사이의 간격을 일정한 크기 이상으로 줄이게 되면 금형의 내구성이 낮아져서 금형의 수명이 현저히 줄어드는 문제로 인해, 냉각 대상과 냉각 매체가 흐르는 냉각 채널 사이에 상당한 간격이 존재하도록 구성되었다. 따라서 냉각 대상과 냉각 매체가 흐르는 냉각 채널 사이에 상당한 열저항이 발생하여 냉각 효율을 높이는데 한계가 있었다.In the case of a conventional mold cooling device, if the interval between the cooling target and the cooling channel through which the cooling medium flows is reduced to a certain size or more in order to increase cooling efficiency, the durability of the mold is lowered and the lifespan of the mold is significantly reduced. It is configured such that there is a significant gap between the cooling channels through which the cooling medium flows. Therefore, significant thermal resistance is generated between the cooling target and the cooling channel through which the cooling medium flows, and there is a limit to increase the cooling efficiency.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2017-0046830호에 개시되어 있다.Background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 2017-0046830.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 냉각 매체의 잠열을 이용하여 냉각함으로써, 냉각 효율을 극대화할 수 있는 금형 냉각 장치에 관한 것이다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and relates to a mold cooling apparatus capable of maximizing cooling efficiency by cooling using latent heat of a cooling medium.

본 발명에 따른 금형 냉각 장치는 내부에 냉각 매체가 유동하며, 냉각 대상을 냉각하도록 금형의 내부에 설치되는 냉각 채널부와, 냉각 채널부로 냉각 매체를 공급하는 공급 유로부와, 냉각 채널부로부터 냉각 매체를 회수하는 배출 유로부를 포함하며, 냉각 채널부는 공급 유로부로부터 연장되는 지점을 시작으로 단일의 채널에서 복수의 채널로 다단계로 분기되도록 형성되는 공급부와, 공급부의 마지막 분기 지점으로부터 연장되도록 형성되어 금형에 의해 가공되는 냉각 대상을 냉각하는 열교환부와, 열교환부로부터 연장되도록 형성되어 배출 유로부에 연결되는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the mold cooling apparatus according to the present invention, a cooling medium flows therein, a cooling channel unit installed inside a mold to cool a cooling target, a supply flow path unit supplying a cooling medium to the cooling channel unit, and cooling from the cooling channel unit It includes a discharge passage for recovering the medium, and the cooling channel portion is formed to branch from a single channel to a plurality of channels in multiple steps starting from a point extending from the supply passage, and is formed to extend from the last branching point of the supply It is characterized in that it comprises a heat exchange part for cooling the cooling target processed by the mold, and a discharge part formed to extend from the heat exchange part and connected to the discharge flow path part.

또한, 냉각 채널부의 열교환부에서는 냉각 매체의 증발이 이루어져서 냉각 매체의 잠열에 의해 냉각 대상이 냉각될 수 있다.In addition, the cooling medium may be evaporated in the heat exchange unit of the cooling channel, so that the cooling target may be cooled by the latent heat of the cooling medium.

또한, 냉각 채널부의 공급부는 공급 유로부와 연결되는 제1 채널과, 제1 채널로부터 분기되는 한 쌍의 제2 채널과, 제2 채널로부터 분기되는 두 쌍의 제3 채널과, 제3 채널로부터 분기되는 네 쌍의 제4 채널과, 제4 채널로부터 분기되는 여덟 쌍의 제5 채널을 포함할 수 있다.In addition, the supply unit of the cooling channel unit includes a first channel connected to the supply passage unit, a pair of second channels branching from the first channel, a pair of third channels branching from the second channel, and a third channel. It may include four pairs of branched fourth channels and eight pairs of fifth channels branched from the fourth channel.

또한, 제1 채널 내지 제5 채널의 직경은 다음 식을 만족하는 크기로 형성될수 있다.Also, the diameters of the first to fifth channels may be formed to satisfy the following equation.

<식><expression>

0.2≤D1≤2(mm)0.2≤D 1 ≤2(mm)

Di=A×Di+1 D i =A×D i+1

1≤A≤51≤A≤5

여기서, D1,: 제5 채널의 직경, D2,: 제4 채널의 직경, D3,: 제3 채널의 직경, D4,: 제2 채널의 직경, D5,: 제1 채널의 직경, A : 정수where D 1 ,: diameter of the fifth channel, D 2 ,: diameter of the fourth channel, D 3 ,: diameter of the third channel, D 4 ,: diameter of the second channel, D 5 ,: diameter of the first channel diameter, A: integer

또한, 제1 채널을 포함하는 제1 채널 영역 내지 제5 채널을 포함하는 제5 채널 영역의 길이는 다음 식을 만족하는 크기로 형성될 수 있다.Also, the length of the first channel region including the first channel to the fifth channel region including the fifth channel may be formed to have a size satisfying the following equation.

<식><expression>

0.5≤L1≤20(mm)0.5≤L 1 ≤20(mm)

Li=B×Li+1 L i =B×L i+1

1≤B≤101≤B≤10

여기서, L1,: 제5 채널 영역의 길이, L2,: 제4 채널 영역의 길이, L3,: 제3 채널 영역의 길이, L4,: 제2 채널 영역의 길이, L5,: 제1 채널 영역의 길이, B : 정수Here, L 1 ,: the length of the fifth channel region, L 2 ,: the length of the fourth channel region, L 3 ,: the length of the third channel region, L 4 ,: the length of the second channel region, L 5 ,: Length of the first channel region, B: integer

또한, 냉각 채널부는 모세관력을 향상시키는 레티스(Lattice) 구조물을 포함할 수 있다.In addition, the cooling channel unit may include a lattice structure to improve capillary force.

또한, 냉각 채널부에는 모세관력을 향상시키고 열교환 면적을 증가시키는 요철 구조부가 형성될 수 있다.In addition, a concave-convex structure for improving capillary force and increasing a heat exchange area may be formed in the cooling channel unit.

본 발명에 따른 금형 냉각 장치는, 냉각 매체가 흐르는 냉각 채널부의 공급부 직경을 다단계로 축소하여 냉각 채널부의 열교환부에서 적은 유량의 냉각 매체가 흐르도록 함으로써, 냉각 매체의 증발이 유도되어 잠열에 의한 냉각이 이루어지게 되므로, 냉각 효율이 극대화될 수 있다.The mold cooling apparatus according to the present invention reduces the diameter of the supply part of the cooling channel part through which the cooling medium flows in multiple steps so that a small flow rate of the cooling medium flows from the heat exchange part of the cooling channel part, so that evaporation of the cooling medium is induced and cooling by latent heat. Since this is done, cooling efficiency can be maximized.

또한, 본 발명에 따른 금형 냉각 장치는, 냉각 채널부의 열교환부에서 증발된 냉각 매체의 양만큼 모세관력으로 냉각 매체가 이동할 수 있기 때문에, 별도의 순환 장치와 추가적인 제어 장치가 불필요하게 되어 공간 활용성이 높아질 수 있고, 비용이 절감될 수 있다.In addition, in the mold cooling device according to the present invention, since the cooling medium can move by capillary force as much as the amount of the cooling medium evaporated in the heat exchange unit of the cooling channel part, a separate circulation device and an additional control device are unnecessary, so that space utilization is improved. can be increased, and costs can be reduced

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치에 적용된 냉각 채널의 공급부 직경 변화를 나타낸 도면이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치에 적용된 냉각 채널의 공급부구간의 길이 변화를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치에 적용된 냉각 채널의 공급부 내부 구조에 대한 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치에 적용된 냉각 채널의 공급부 내부 구조에 대한 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치에 적용된 냉각 채널의 열교환부를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a mold cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a change in the diameter of the supply part of the cooling channel applied to the mold cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a change in length of a supply section of a cooling channel applied to a mold cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a first embodiment of the internal structure of the supply part of the cooling channel applied to the mold cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a second embodiment of the internal structure of the supply part of the cooling channel applied to the mold cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a view illustrating a heat exchange unit of a cooling channel applied to a mold cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 금형 냉각 장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a mold cooling apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도면들에서 동일한 구성요소 또는 부품들은 설명의 편의를 위해 가능한 한 동일한 참조부호로 표시되며, 도면들은 본 발명의 특징에 대한 명확한 이해와 설명을 위해 과장되게 그리고 개략적으로 도시될 수 있다.In the drawings, the same components or parts are denoted by the same reference numerals as much as possible for convenience of description, and the drawings may be shown exaggeratedly and schematically for a clear understanding and description of the features of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치에 적용된 냉각 채널의 공급부 직경 변화를 나타낸 도면이며, 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치에 적용된 냉각 채널의 공급부구간의 길이 변화를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치에 적용된 냉각 채널의 공급부 내부 구조에 대한 제1 실시예를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치에 적용된 냉각 채널의 공급부 내부 구조에 대한 제2 실시예를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치에 적용된 냉각 채널의 열교환부를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a mold cooling apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing a change in diameter of a supply part of a cooling channel applied to a mold cooling apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is this view It is a view showing the change in the length of the supply section of the cooling channel applied to the mold cooling device according to an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a second view of the internal structure of the supply section of the cooling channel applied to the mold cooling device according to an embodiment of the present invention It is a view showing one embodiment, and FIG. 5 is a view showing a second embodiment of the internal structure of a supply part of a cooling channel applied to a mold cooling apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an embodiment of the present invention. It is a view showing the heat exchange part of the cooling channel applied to the mold cooling device according to .

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 금형 냉각 장치는 내부에 냉각 매체가 유동하며, 냉각 대상(20)을 냉각하도록 금형(10)의 내부에 설치되는 냉각 채널부(200)와, 냉각 채널부(200)로 냉각 매체를 공급하는 공급 유로부(100)와, 냉각 채널부(200)로부터 냉각 매체를 회수하는 배출 유로부(300)를 포함한다.1 to 6 , in the mold cooling device according to an embodiment of the present invention, a cooling medium flows therein, and a cooling channel is installed inside the mold 10 to cool the cooling target 20 . It includes a unit 200 , a supply channel unit 100 for supplying a cooling medium to the cooling channel unit 200 , and a discharge path unit 300 for recovering the cooling medium from the cooling channel unit 200 .

공급 유로부(100)와 배출 유로부(300)는 원형의 관체 형상으로 이루어지며, 일정의 직경을 갖도록 형성되며, 내부에는 냉각 매체가 유동한다.The supply flow passage part 100 and the discharge flow passage part 300 have a circular tubular shape, are formed to have a predetermined diameter, and a cooling medium flows therein.

냉각 채널부(200)는 공급 유로부(100)로부터 연장되는 공급부(210)와, 공급부(210)로부터 연장되고, 금형(10)에 의해 가공되는 냉각 대상(20)을 냉각하는 열교환부(220)와, 열교환부(220)로부터 연장되고, 배출 유로부(300)에 연결되는 배출부(230)를 포함한다.The cooling channel unit 200 includes a supply unit 210 extending from the supply flow path unit 100 and a heat exchange unit 220 extending from the supply unit 210 and cooling the cooling target 20 processed by the mold 10 . ) and a discharge unit 230 extending from the heat exchange unit 220 and connected to the discharge flow path unit 300 .

공급부(210)는 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 공급 유로부(100)로부터 연장되는 지점을 시작으로 단일의 채널에서 복수의 채널로 다단계로 분기되도록 형성된다.As shown in FIGS. 1 and 2 , the supply unit 210 is formed to branch from a single channel to a plurality of channels in multiple stages starting from a point extending from the supply flow path unit 100 .

공급부(210)는 공급 유로부(100)와 연결되는 제1 채널(211)과, 제1 채널로부터 분기되는 한 쌍의 제2 채널(212)과, 제2 채널(212)로부터 분기되는 두 쌍의 제3 채널(213)과, 제3 채널(213)로부터 분기되는 네 쌍의 제4 채널(214)과, 제4 채널(214)로부터 분기되는 여덟 쌍의 제5 채널(215)을 포함할 수 있다.The supply unit 210 includes a first channel 211 connected to the supply flow passage 100 , a pair of second channels 212 branching from the first channel, and two pairs branching from the second channel 212 . a third channel 213 of , four pairs of fourth channels 214 branching from the third channel 213, and eight pairs of fifth channels 215 branching from the fourth channel 214. can

냉각 매체가 흐르는 냉각 채널부(200)의 공급부(210) 직경이 다단계로 축소되도록 구성함으로써, 냉각 채널부(200)의 열교환부(220)에서 적은 유량의 냉각 매체가 흐르도록 할 수 있고, 이에 따라, 도 6에 도시된 것처럼, 금형(10)의 단부와 냉각 대상(20)의 경계부에 위치하는 열교환부(220)에서 냉각 매체의 증발이 유도되어 잠열에 의해 냉각 대상(20)이 냉각될 수 있게 되므로, 냉각 효율이 극대화될 수 있다.By configuring the diameter of the supply unit 210 of the cooling channel unit 200 through which the cooling medium flows to be reduced in multiple steps, a small flow rate of the cooling medium can flow in the heat exchange unit 220 of the cooling channel unit 200, Accordingly, as shown in FIG. 6 , evaporation of the cooling medium is induced in the heat exchange unit 220 positioned at the boundary between the end of the mold 10 and the cooling target 20 so that the cooling target 20 is cooled by latent heat. Therefore, cooling efficiency can be maximized.

냉각 채널부(200)의 열교환부(220)에서 증발된 냉각 매체의 양만큼 모세관력으로 냉각 매체가 이동할 수 있기 때문에, 별도의 순환 장치와 추가적인 제어 장치가 불필요하게 되어 공간 활용성이 높아질 수 있고, 설비 비용이 절감될 수 있다.Since the cooling medium can move by capillary force as much as the amount of the cooling medium evaporated in the heat exchange unit 220 of the cooling channel unit 200, a separate circulation device and an additional control device are unnecessary, so that space utilization can be increased. , equipment cost can be reduced.

공급부(210)가 몇 단계로 분기되는지 또는 어떠한 형태로 분기되는지는 금형(10)의 설치 환경에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 도 1 및 도 2에 도시된 형태로 한정되지는 않지만, 제1 채널(211)로부터 제5 채널(215)까지의 직경의 변화와 길이의 변화는 이하에서 설명하는 사항에 맞게 설정되는 것이 바람직하다.The supply unit 210 may be variously selected depending on the installation environment of the mold 10 in which stages or in what form the supply unit 210 is branched, and is not limited to the form shown in FIGS. 1 and 2 , but the first Changes in diameter and length from the channel 211 to the fifth channel 215 are preferably set according to the matters described below.

도 2를 참조하면, 제1 채널(211)로부터 제5 채널(215)까지의 직경은 조건식(1)을 만족하는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2 , the diameter from the first channel 211 to the fifth channel 215 is preferably formed to a size that satisfies the conditional expression (1).

조건식(1)Conditional expression (1)

0.2≤D1≤2(mm)0.2≤D 1 ≤2(mm)

Di=A×Di+1 D i =A×D i+1

1≤A≤51≤A≤5

여기서, D1,: 제5 채널의 직경, D2,: 제4 채널의 직경, D3,: 제3 채널의 직경, D4,: 제2 채널의 직경, D5,: 제1 채널의 직경, A : 정수where D 1 ,: diameter of the fifth channel, D 2 ,: diameter of the fourth channel, D 3 ,: diameter of the third channel, D 4 ,: diameter of the second channel, D 5 ,: diameter of the first channel diameter, A: integer

제5 채널(215)의 직경(D1)이 0.2mm 미만인 경우, 냉각 매체의 유량이 부족하게 되고, 제5 채널(215)의 직경(D1)이 2mm를 초과하는 경우, 충분한 모세관력을 얻을 수 없게 된다. 따라서 제5 채널(215)의 직경(D1)은 조건식(1)을 만족하는 범위로 형성되는 것이 바람직하다. If the diameter (D 1 ) of the fifth channel (215) is less than 0.2 mm, the flow rate of the cooling medium becomes insufficient, and when the diameter (D 1 ) of the fifth channel (215) exceeds 2 mm, sufficient capillary force can't get it Therefore, the diameter (D 1 ) of the fifth channel 215 is preferably formed in a range satisfying the condition (1).

또한, 제5 채널(215)로부터 시작하여 제1 채널(211)까지 순차적으로 직경이 증가하도록 구성함에 있어서, 조건식(1)의 범위 내에서 증가하도록 구성될 필요가 있으며, 직경의 증가 비율을 결정하는 정수(A)는 1과 5 사이에서 선택되는 것이 바람직하다. 정수(A)가 5를 초과하는 경우, 직경의 변화가 급격히 이루어지게 되어 모세관력이 부족하게 될 수 있다.In addition, in configuring the diameter to increase sequentially from the fifth channel 215 to the first channel 211, it needs to be configured to increase within the range of conditional expression (1), and determine the increase rate of the diameter It is preferable that the integer (A) to be selected between 1 and 5. When the constant (A) exceeds 5, the change in diameter may be rapidly made, resulting in insufficient capillary force.

또한, 도 3을 참조하면, 제1 채널(211)을 포함하는 제1 채널 영역으로부터 제5 채널(215)을 포함하는 제5 채널 영역까지의 길이는 조건식(2)를 만족하는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, referring to FIG. 3 , the length from the first channel region including the first channel 211 to the fifth channel region including the fifth channel 215 is formed to a size that satisfies conditional expression (2). it is preferable

조건식(2)Conditional expression (2)

0.5≤L1≤20(mm)0.5≤L 1 ≤20(mm)

Li=B×Li+1 L i =B×L i+1

1≤B≤101≤B≤10

여기서, L1,: 제5 채널 영역의 길이, L2,: 제4 채널 영역의 길이, L3,: 제3 채널 영역의 길이, L4,: 제2 채널 영역의 길이, L5,: 제1 채널 영역의 길이, B : 정수Here, L 1 ,: the length of the fifth channel region, L 2 ,: the length of the fourth channel region, L 3 ,: the length of the third channel region, L 4 ,: the length of the second channel region, L 5 ,: Length of the first channel region, B: integer

제5 채널(215)을 포함하는 제5 채널 영역의 길이(L1)이 0.5mm 미만인 경우, 냉각 매체의 유량이 부족하게 되고, 제5 채널 영역의 길이(L1)이 20mm를 초과하는 경우, 충분한 모세관력을 얻을 수 없게 된다. 따라서 제5 채널 영역의 길이(L1)는 조건식(1)을 만족하는 범위로 형성되는 것이 바람직하다. When the length (L 1 ) of the fifth channel region including the fifth channel 215 is less than 0.5 mm, the flow rate of the cooling medium becomes insufficient, and the length (L 1 ) of the fifth channel region exceeds 20 mm , it is impossible to obtain sufficient capillary force. Therefore, the length (L 1 ) of the fifth channel region is preferably formed in a range that satisfies the condition (1).

또한, 제5 채널 영역으로부터 시작하여 제1 채널 영역까지 길이의 증가가 이루어지도록 구성함에 있어서, 조건식(2)의 범위 내에서 점진적으로 증가하도록 구성될 필요가 있으며, 길이의 증가 비율을 결정하는 정수(B)는 1과 10 사이에서 선택되는 것이 바람직하다. 정수(B)가 10을 초과하는 경우, 길이의 변화가 급격히 이루어지게 되어 모세관력이 부족하게 될 수 있다.In addition, in configuring the length increase from the fifth channel region to the first channel region, it needs to be configured to increase gradually within the range of conditional expression (2), and an integer determining the increase rate of the length (B) is preferably selected between 1 and 10. When the constant (B) exceeds 10, the change in length may be rapidly made, resulting in insufficient capillary force.

또한, 도 4에 도시된 것처럼, 냉각 채널부(200)는 모세관력을 향상시키는 레티스(Lattice) 구조물(240)을 포함할 수 있다. 도 4는 도 1에 도시된 냉각 채널부(200)의 공급부(210) 중 제2 채널(212)의 단면(A-A선을 따른 절단면)을 일례로 든 것이다.In addition, as shown in FIG. 4 , the cooling channel 200 may include a lattice structure 240 to improve capillary force. FIG. 4 is a cross-section (a cross-section taken along the line A-A) of the second channel 212 of the supply unit 210 of the cooling channel unit 200 shown in FIG. 1 as an example.

레티스 구조물(240)은 입체적인 구조로 이루어지며, 결정 구조와 유사하게 FCC, FCCZ, BCC, BCCZ, Schwarz surface 등 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, 원형, 삼각형, 사각형, 마름모, 타원, 에어포일 등의 형상으로 이루어질 수 있다.The lattice structure 240 has a three-dimensional structure, and similar to the crystal structure, may be formed in various shapes such as FCC, FCCZ, BCC, BCCZ, Schwarz surface, and the like, and shapes such as circle, triangle, square, rhombus, ellipse, airfoil can be made with

냉각 채널부(200)의 공급부(210)에 래티스 구조물을 적용함에 있어서, 3D 프린터로 금속재질의 래티스 구조물을 형성할 수 있으며, 금형 제작 시 EBM(Electron Beam Melting), SLM(Selective Laser Melting), DMLS(Direct metal laser sintering), LC(Laser Cladding), SMD(Shape Metal Deposition), LMF(Laser Metal Forming) 등을 이용하여 제작할 수 있다.In applying the lattice structure to the supply unit 210 of the cooling channel 200, a metal lattice structure can be formed with a 3D printer, and when manufacturing a mold, EBM (Electron Beam Melting), SLM (Selective Laser Melting), It can be manufactured using direct metal laser sintering (DMLS), laser cladding (LC), shape metal deposition (SMD), laser metal forming (LMF), and the like.

냉각 채널부(200)의 공급부(210)에 래티스 구조물(240)을 적용할 경우, 채널 내부의 수력직경이 감소하고 표면적이 증가하기 때문에 모세관력이 증가하게 된다. 모세관력이 증가하면 높은 냉각능력이 필요한 경우에 충분히 냉각 매체의 유량을 확보할 수 있게 되므로, 냉각 대상(20)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.When the lattice structure 240 is applied to the supply part 210 of the cooling channel part 200, the capillary force increases because the hydraulic diameter inside the channel decreases and the surface area increases. When the capillary force is increased, it is possible to sufficiently secure the flow rate of the cooling medium when a high cooling capacity is required, so that the cooling target 20 can be effectively cooled.

래티스 구조물(240)을 적용할 경우, 유로(H))수와 기공도를 조절할 필요가 있으며, 냉각 대상(20)과 맞닿는 곳에서는 제곱 센티미터당 유로(H)의 수를 4 내지 200개로, 기공도는 0.5 내지 50%로, 채널 영역의 수는 3 내지 10개로 설계되는 것이 바람직하다.When applying the lattice structure 240, it is necessary to adjust the number of flow paths (H) and porosity, and in a place in contact with the cooling target 20, the number of flow paths (H) per square centimeter is 4 to 200, and pores The degree is preferably 0.5 to 50%, and the number of channel regions is preferably designed to be 3 to 10.

도 5에 도시된 것처럼, 냉각 채널부(200)에는 모세관력을 향상시키고 열교환 면적을 증가시키는 요철 구조부(250)가 형성될 수 있다. 도 5는 냉각 채널부(200)의 열교환부(220)의 내부 구조를 일례로 든 것이다.As shown in FIG. 5 , the concave-convex structure 250 may be formed in the cooling channel 200 to improve capillary force and increase the heat exchange area. 5 illustrates the internal structure of the heat exchange unit 220 of the cooling channel unit 200 as an example.

요철 구조부(250)는 볼록부(251)와 오목부(252)가 교호로 연속적으로 형성된 구조로 이루어진다.The concave-convex structure portion 250 has a structure in which the convex portions 251 and the concave portions 252 are alternately and continuously formed.

이러한 요철 구조부(250)를 형성함에 있어서, 종래에는 레이져(Laser) 빔을 계속해서 노광(exposure)하는 선형 노광(Linear exposure) 방식을 이용하였지만, 본 발명에서는 모세관력을 증가시키고 냉각 매체와 금형(20) 사이의 표면적을 증가시키기 위해 다음의 방법을 이용하여 레이져 빔을 노광하는 것이 바람직하다.In forming the concave-convex structure 250, conventionally, a linear exposure method of continuously exposing a laser beam was used, but in the present invention, capillary force is increased and the cooling medium and the mold ( 20), it is preferable to expose the laser beam using the following method to increase the surface area between

스텝 노광(Step exposure) 방식: 레이져 빔을 노광한 후 멈춘 후 일정 길이(50 μm 내지 500 μm)만큼 이동시킨 후 다시 레이져 빔을 노광하는 방식이다. 이러한 방식을 적용할 경우, 요철 구조부(250)의 표면의 거칠기가 높아지고 모세관력과 표면적이 증가한다.Step exposure method: This is a method of exposing the laser beam again after exposing the laser beam, stopping it, and moving the laser beam by a certain length (50 μm to 500 μm). When this method is applied, the roughness of the surface of the concave-convex structure part 250 is increased, and capillary force and surface area are increased.

멀티 노광(Multi exposure) 방식: 한 위치에서 여러 번 레이져 빔을 노광하여 표면에 볼록부(251)가 형성되도록 하는 방식이다. 이러한 멀티 노광 방식의 경우, 뒤 따르는 노광의 에너지 양이 앞선 노광의 에너지 양보다 같거나 낮도록 설정되는 것이 바람직하다.Multi exposure method: This is a method of exposing a laser beam several times at one location to form the convex portion 251 on the surface. In the case of such a multi-exposure method, it is preferable that the amount of energy of the subsequent exposure is set to be equal to or lower than that of the previous exposure.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 냉각 매체가 흐르는 냉각 채널부의 공급부 직경을 다단계로 축소하여 냉각 채널부의 열교환부에서 적은 유량의 냉각 매체가 흐르도록 함으로써, 냉각 매체의 증발이 유도되어 잠열에 의한 냉각이 이루어지게 되므로, 냉각 효율이 극대화될 수 있다. 또한, 냉각 채널부의 열교환부에서 증발된 냉각 매체의 양만큼 모세관력으로 냉각 매체가 이동할 수 있기 때문에, 별도의 순환 장치와 추가적인 제어 장치가 불필요하게 되어 공간 활용성이 높아질 수 있고, 비용이 절감될 수 있다.As described above, according to the present invention, by reducing the diameter of the supply part of the cooling channel part through which the cooling medium flows in multiple steps to allow a small flow rate of the cooling medium to flow from the heat exchange part of the cooling channel part, evaporation of the cooling medium is induced and cooling by latent heat. Since this is done, cooling efficiency can be maximized. In addition, since the cooling medium can move by capillary force by the amount of the cooling medium evaporated in the heat exchange unit of the cooling channel part, a separate circulation device and an additional control device are unnecessary, so space utilization can be increased and costs can be reduced. can

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it is understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible by those of ordinary skill in the art. will understand Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

10: 금형 20: 냉각 대상
100: 공급 유로부 200: 냉각 채널부
210: 공급부 211: 제1 채널
212: 제2 채널 213: 제3 채널
214: 제4 채널 215: 제5 채널
220: 열교환부 230: 배출부
240: 레티스 구조물 250: 요철 구조부
300: 배출 유로부 H: 유로10: mold 20: cooling target
100: supply flow passage 200: cooling channel portion
210: supply unit 211: first channel
212: second channel 213: third channel
214: fourth channel 215: fifth channel
220: heat exchange unit 230: discharge unit
240: lettis structure 250: concave-convex structure
300: discharge flow path part H: flow path

Claims (7)

금형의 내부에 마련된 냉각 채널부;
상기 냉각 채널부로 냉각 매체를 공급하는 공급 유로부; 및
상기 냉각 채널부로부터 냉각 매체를 회수하는 배출 유로부;를 포함하며,
상기 냉각 채널부는 상기 공급 유로부로부터 연장되는 지점을 시작으로 단일의 채널에서 복수의 채널로 다단계로 분기되도록 형성되는 공급부;
상기 공급부의 마지막 분기 지점으로부터 연장되도록 형성되어 상기 금형에 의해 가공되는 냉각 대상을 냉각하는 열교환부;
상기 열교환부로부터 연장되도록 형성되어 상기 배출 유로부에 연결되는 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.a cooling channel provided inside the mold;
a supply passage for supplying a cooling medium to the cooling channel; and
and a discharge passage for recovering the cooling medium from the cooling channel.
a supply unit formed to branch in multiple stages from a single channel to a plurality of channels starting from a point extending from the supply passage;
a heat exchange unit formed to extend from the last branching point of the supply unit to cool a cooling target to be processed by the mold;
and a discharge part formed to extend from the heat exchange part and connected to the discharge flow path part. 청구항 1에 있어서,
상기 냉각 채널부의 상기 열교환부에서는 상기 냉각 매체의 증발이 이루어져서 상기 냉각 매체의 잠열에 의해 상기 냉각 대상이 냉각되는 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.The method according to claim 1,
In the heat exchange part of the cooling channel part, the cooling medium is evaporated and the cooling target is cooled by the latent heat of the cooling medium. 청구항 2에 있어서,
상기 냉각 채널부의 상기 공급부는,
상기 공급 유로부와 연결되는 제1 채널;
상기 제1 채널로부터 분기되는 한 쌍의 제2 채널;
상기 제2 채널로부터 분기되는 두 쌍의 제3 채널;
상기 제3 채널로부터 분기되는 네 쌍의 제4 채널; 및
상기 제4 채널로부터 분기되는 여덟 쌍의 제5 채널;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.3. The method according to claim 2,
The supply part of the cooling channel part,
a first channel connected to the supply passage;
a pair of second channels branching from the first channel;
two pairs of third channels branching from the second channel;
four pairs of fourth channels branching from the third channel; and
eight pairs of fifth channels branching from the fourth channel;
Mold cooling device comprising a. 청구항 3에 있어서,
상기 제1 채널 내지 상기 제5 채널의 직경은 다음 식을 만족하는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.
<식>
0.2≤D1≤2(mm)
Di=A×Di+1
1≤A≤5
여기서, D1,: 제5 채널의 직경, D2,: 제4 채널의 직경, D3,: 제3 채널의 직경, D4,: 제2 채널의 직경, D5,: 제1 채널의 직경, A : 정수4. The method according to claim 3,
The mold cooling apparatus, characterized in that the diameter of the first channel to the fifth channel is formed to a size that satisfies the following equation.
<expression>
0.2≤D 1 ≤2(mm)
D i =A×D i+1
1≤A≤5
where D 1 ,: diameter of the fifth channel, D 2 ,: diameter of the fourth channel, D 3 ,: diameter of the third channel, D 4 ,: diameter of the second channel, D 5 ,: diameter of the first channel diameter, A: integer 청구항 4에 있어서,
상기 제1 채널을 포함하는 제1 채널 영역 내지 상기 제5 채널을 포함하는 제5 채널 영역의 길이는 다음 식을 만족하는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.
<식>
0.5≤L1≤20(mm)
Li=B×Li+1
1≤B≤10
여기서, L1,: 제5 채널 영역의 길이, L2,: 제4 채널 영역의 길이, L3,: 제3 채널 영역의 길이, L4,: 제2 채널 영역의 길이, L5,: 제1 채널 영역의 길이, B : 정수5. The method according to claim 4,
The length of the first channel region including the first channel to the fifth channel region including the fifth channel is formed to have a size satisfying the following equation.
<expression>
0.5≤L 1 ≤20(mm)
L i =B×L i+1
1≤B≤10
Here, L 1 ,: the length of the fifth channel region, L 2 ,: the length of the fourth channel region, L 3 ,: the length of the third channel region, L 4 ,: the length of the second channel region, L 5 ,: Length of the first channel region, B: integer 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 냉각 채널부는 모세관력을 향상시키는 레티스(Lattice) 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The cooling channel unit mold cooling apparatus, characterized in that it comprises a lattice (Lattice) structure to improve the capillary force. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 냉각 채널부에는 모세관력을 향상시키고 열교환 면적을 증가시키는 요철 구조부가 형성되는 것을 특징으로 하는 금형 냉각 장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The mold cooling device, characterized in that the concave-convex structure portion for improving capillary force and increasing the heat exchange area is formed in the cooling channel portion.
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