WO2015156448A1 - 등방압 프레스장치 - Google Patents

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WO2015156448A1
WO2015156448A1 PCT/KR2014/005937 KR2014005937W WO2015156448A1 WO 2015156448 A1 WO2015156448 A1 WO 2015156448A1 KR 2014005937 W KR2014005937 W KR 2014005937W WO 2015156448 A1 WO2015156448 A1 WO 2015156448A1
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WO
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heat
medium
heat exchange
exchange member
vessel
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/005937
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English (en)
French (fr)
Inventor
황인기
장진숙
Original Assignee
에너진(주)
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/001—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a flexible element, e.g. diaphragm, urged by fluid pressure; Isostatic presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/04—Compacting only by applying fluid pressure, e.g. by cold isostatic pressing [CIP]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/001—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a flexible element, e.g. diaphragm, urged by fluid pressure; Isostatic presses
    • B30B11/002—Isostatic press chambers; Press stands therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/34—Heating or cooling presses or parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to an isotropic pressure press device for compression molding by pressing the workpiece under isotropic pressure.
  • an isotropic press apparatus is a device for performing compression molding by injecting a gas or a fluid into the pressure vessel while the workpiece is put in the pressure vessel, the pressure of the gas or fluid, in order to manufacture a chip component It is used a lot.
  • the conventional isotropic pressure pressurizing apparatus includes a heat insulator 3 forming a processing chamber R for receiving a work W, a pressure vessel 2 covering the heat insulator 3, And a heating device 25 for heating the pressure vessel 2, and a pressure medium supply device 5 capable of supplying a pressure medium to the inside of the pressure vessel 2, the insulator 3 and the pressure vessel.
  • the pressure medium introduction space S which can introduce a pressure medium is provided
  • the process chamber R communicates with a pressure medium introduction space S via the communication hole formed in the upper part of the heat insulation body 3
  • the pressure medium supply device 5 is configured to communicate with the pressure medium introduction space S via the pressure medium introduction port 18 formed in the lower portion of the pressure vessel.
  • the isotropic pressure pressurizing device having such a configuration is heated by supplying a pressure medium to the pressure medium introduction space S by heating the pressure medium with the heating device 25 and supplying the heated pressure medium to the pressure vessel 2 as well. Compression molding of the workpiece W can be performed at.
  • the conventional isotropic pressure pressurization device must seal the upper lid 8 and the lower lid 9 to seal the pressure vessel 2, and the upper lid 8 and the lower lid 9 are pressure vessels 2.
  • the outer vessel (not shown) having a fastening structure to be fastened to each other so as not to be separated from each other, or separately installed to support them to be separated from each other, the structure is complicated and the production cost increases, and due to this structure the pressure vessel (2) There was a problem that it takes a long time to bring in or take out the workpiece (W).
  • the conventional isotropic pressure pressurization device can only heat the pressure medium and cannot perform the cooling function, and thus, the workpiece W cannot be processed to have a dense structure through firing and hardening.
  • the present invention has been made to solve the above problems, the problem to be solved by the present invention is easy to carry in and out of the workpiece, can reduce the manufacturing cost with a relatively simple structure, and performs isostatic compression molding It is an object of the present invention to provide an isostatic press capable of cooling a pressurized medium at the same time as heating in a short time, as well as obtaining a dense workpiece and minimizing heat loss.
  • An isotropic pressure press device for achieving the above object is an inner vessel formed in a columnar shape and the receiving groove through which the workpiece is accommodated in the middle portion is formed through the width direction, the inner vessel is sliding movement
  • An outer vessel for inserting the insertion hole is formed to seal the portion of the receiving groove of the inner vessel.
  • An isostatic press device comprising a sealing member for hermetically sealing the inner vessel and the outer vessel, and a pressurizing medium supplying mechanism for supplying a pressurizing medium pressurizing a workpiece accommodated in the receiving groove to the receiving groove.
  • It may include a drive mechanism for moving the inner vessel in the outer vessel, or the outer vessel in the inner vessel to open or close the receiving groove.
  • the outer vessel may include a wire wound around the outer vessel to increase the rigidity of the outer vessel.
  • It may include a heat exchanger provided in the receiving groove and including the pressure medium and the heat exchange member to heat or cool the pressurized medium supplied to the receiving groove.
  • the heat exchange member may be heated or cooled by a heat medium supplied to the heat exchange member.
  • the heat exchanger may include a heating unit for heating the heat medium, and a cooling unit for cooling the heat medium.
  • the heat exchanger may include a selective supply unit for selectively supplying the heat medium heated or cooled in the heating unit and the cooling unit to the heat exchange member.
  • the heat exchanger may include a heat medium storage tank for storing the heat medium.
  • the heat exchange member may include an inlet through which a heat medium for cooling or heating the heat exchange member is introduced, an outlet through which the heat medium introduced into the inlet is discharged, and a microchannel connecting the inlet and the outlet to zigzag the heat exchange member. Can be.
  • the heat medium may include water.
  • the heat exchange member may include a heater heated by electricity.
  • the heat exchange member may include a cooling unit that is cooled by a refrigerant.
  • the heat exchange member may be formed in any one of a plate shape, a cylindrical shape or a spiral shape.
  • the heat exchange member may include a plurality of through holes penetrating through the heat exchange member or a plurality of protrusions protruding from an outer surface of the heat exchange member so that the contact area with the pressurized medium is widened.
  • Is provided on the inner surface of the receiving groove may include a heat insulating material to prevent the heat of the heat exchange member is transferred to the outside of the receiving groove.
  • the heat insulating material may include any one of a resin and a ceramic.
  • the receiving groove can be opened or closed in a form of inserting a cylindrical inner vessel having an accommodating groove into the outer vessel, a configuration of an upper cap and a lower cap sealing the pressure vessel as in the prior art is provided. Not only is it unnecessary, and there is no need to construct a fastening structure for fastening the pressure vessel with the upper cap and the lower cap, thereby lowering the manufacturing cost of the isotropic pressure press device, and quickly and easily accepting and removing the workpiece. have.
  • the workpiece can be heated or cooled within a short time to minimize compression molding time and heat loss.
  • the fired workpiece can be directly cured in a state where pressure is maintained, thereby obtaining a workpiece having a dense structure, thereby minimizing a defective rate.
  • the heat insulating material is installed to prevent heat from being transferred to the vessel, thereby preventing damage to the packing to improve pressure loss and airtightness.
  • the workpiece since the workpiece is cooled or heated by the pressurized medium, the workpiece can be heated or cooled to a uniform temperature.
  • FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a conventional isotropic pressure pressurizing device.
  • FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing an isotropic pressure press device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a configuration diagram schematically showing an isotropic pressure press device according to an embodiment of the present invention, showing a state in which the receiving groove is opened.
  • Figure 4 is a perspective view showing a combined state of the inner vessel and the outer vessel of the isotropic pressure press apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a cross-sectional view of the inner vessel and the outer vessel coupled state of the isotropic pressure press apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 is a schematic diagram showing a heat exchanger of the isotropic pressure press apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a heat exchange member of a heat exchanger constituting an isotropic pressure press device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a front sectional view of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a modification of the heat exchange member of the heat exchanger constituting the isotropic pressure press device according to the embodiment of the present invention, showing a cylindrical heat exchange member.
  • FIG. 10 is a perspective view showing another modified example of the heat exchange member of the heat exchanger constituting the isotropic pressure press device according to the embodiment of the present invention, showing a spiral heat exchange member.
  • pipe connection 120 outer vessel
  • sealing member 140 drive mechanism
  • pressurized medium supply mechanism 151 pressurized medium storage tank
  • microchannel 214 through hole
  • cooling unit 240 optional supply
  • heat medium discharge pipe 280 heat medium storage tank
  • the isostatic pressure press apparatus 100 of the present invention is a chip component made of ceramic such as a workpiece, for example, a chip capacitor, a chip varistor, a chip resistor, a chip inductor, a chip antenna, a chip EMI filter, and a substrate such as an FPCB or a PCB.
  • a chip component made of ceramic such as a workpiece, for example, a chip capacitor, a chip varistor, a chip resistor, a chip inductor, a chip antenna, a chip EMI filter, and a substrate such as an FPCB or a PCB.
  • a substrate such as an FPCB or a PCB.
  • the isostatic pressure press apparatus 100 may include an inner vessel (110, inner vessel).
  • the inner vessel 110 may accommodate the workpiece.
  • the inner vessel 110 may be formed in a columnar shape, the receiving groove 111 to accommodate the workpiece can be formed in the middle portion formed in the columnar shape.
  • the receiving groove 111 may be formed to penetrate in the width direction of the inner vessel 110 in the middle portion of the inner vessel (110).
  • the inner vessel 110 may be formed in a cylindrical shape to uniformly distribute the pressure of the pressurized medium to be filled into the receiving groove 111.
  • the inner vessel 110 is formed with a medium supply port 113 in communication with the receiving groove 111 so that the pressurized medium to be filled into the receiving groove 111 is a pressure medium which is located outside the inner vessel 110.
  • the pressurized medium for pressurizing the workpiece from the supply mechanism 150 may be supplied to the receiving groove 111.
  • the inner vessel 110 has a pipe connection hole through which the heat medium supply pipe 260 and the heat medium discharge pipe 270 for supplying and discharging the heat medium to the heat exchange member 210 installed in the receiving groove 111 to be described below ( 115) may be formed.
  • the medium supply port 113 is formed in the lower portion of the inner vessel 110, and the pipe connection hole 115 is formed in the upper portion of the inner vessel 110, but the medium supply port 113 is the inner vessel 110.
  • the isotropic pressure press apparatus 100 may include an outer vessel 120.
  • the outer vessel 120 may enclose a portion of the receiving groove 111 of the inner vessel 110 to seal the receiving groove 111.
  • the outer vessel 120 may have an insertion hole 121 into which the inner vessel 110 is inserted to allow the inner vessel 110 to be slidably moved in the center portion thereof.
  • the insertion hole 121 in the embodiment is formed in the transverse direction of the outer vessel 120, but the inner vessel 110 is configured to be movable up and down sliding in the standing state in the outer vessel 120, the insertion hole
  • the inner vessel 110 may be formed in the longitudinal direction of the outer vessel 120 so that the inner vessel 110 may be slidably moved left and right in a state of being separated from the outer vessel 120.
  • the outer vessel 120 may be formed to have a height or width that can sufficiently cover the insertion groove when the inner vessel 110 is inserted into the outer vessel 120.
  • the inner vessel 110 is configured to be slidably movable in the insertion hole 121 of the outer vessel 120 in the embodiment, the inner vessel 110 is fixed and the outer vessel 120 is the inner vessel 110. It can also be configured to be movable sliding around.
  • the portion corresponding to the portion where the receiving groove 111 of the outer vessel 120 is located is provided with a reinforcing rod for increasing the rigidity of the outer vessel 120, or this portion thicker than other portions, for example, As shown in FIG. 5, the cross-sectional shape of the outer vessel 120 may be formed in an elliptical shape.
  • the outer vessel 120 may be wound around the portion corresponding to the receiving groove 111 in order to increase the rigidity, the wire 123, the wire 123 may be a piano wire with increased rigidity.
  • the isotropic pressure press apparatus 100 may include a driving mechanism 140.
  • the drive mechanism 140 may move the outer vessel 120 from the inner vessel 110 or the inner vessel 110 inserted into the insertion hole 121 of the outer vessel 120.
  • the inner vessel 110 is configured to be movable sliding in the insertion hole 121.
  • the driving mechanism 140 may be implemented by a pneumatic or hydraulic cylinder, and configured to push the inner vessel 110 to the upper or pulled downward from the lower portion of the inner vessel 110, or the inner vessel 110 In the gripping state of the upper portion of the inner vessel 110 may be configured to push or pull to the bottom.
  • the isotropic pressure press apparatus 100 may further include a sealing member 130.
  • the sealing member 130 is an inner vessel 110 is inserted into the insertion hole 121 of the outer vessel 120 is a pressurized medium supplied to the receiving groove 111 in the receiving groove 111 is sealed state Outflow between the inner vessel 110 and the outer vessel 120 can be prevented.
  • the sealing member 130 is formed in a ring shape and the inner vessel 110 is formed in the upper and lower portions of the accommodating groove 111 in a standing state to form a mounting groove and the inner vessel in the form to be seated in the mounting groove ( It is installed in the 110 or the inner vessel 110 is seated in the portion of the outer vessel 120 corresponding to the upper and lower portions of the receiving groove 111 in the state inserted into the insertion hole 121 of the outer vessel 120 It may be installed in the outer vessel 120 in the form to form, and seated in the seating groove.
  • a plurality of sealing members 130 may be installed at upper and lower portions of the receiving groove 111 to improve airtightness.
  • the sealing member 130 may be formed of a material having excellent elasticity and airtightness such as urethane, silicone, Teflon, synthetic resin, rubber, etc. so that the inner vessel 110 can be easily inserted into the outer vessel 120. .
  • the isotropic pressure press apparatus 100 may include a pressurized medium supply mechanism 150.
  • the pressurized medium supply mechanism 150 may supply a pressurized medium for pressurizing the workpiece to the receiving groove 111 of the inner vessel 110.
  • the pressurized medium supply mechanism 150 may supply the pressurized medium stored in the pressurized medium storage tank 151 to the receiving groove 111 through the medium supply port 113 formed in the inner vessel 110, the pressurized medium supply
  • the instrument 150 may include a pressure pump 153.
  • the pressurized medium when the pressurized medium is water, the pressurized medium may be directly connected to the water supply facility without the pressurized medium storage tank 151 and supplied to the receiving groove 111.
  • the pressure pump 153 may pressurize the pressure medium to a high pressure and supply the pressure medium to the receiving groove 111.
  • the pressurized medium may be a fluid such as water or oil, or a gas, but is most preferably a fluid water, and includes components other than water to rapidly heat, cool, or increase pressure. It may be configured.
  • the pressurized medium supply mechanism 150 may include a pressurized pump 153 and a medium supply line 155.
  • the pressurized pump 153 may increase the pressure of the pressurized medium and supply the pressurized medium, and the medium supply line 155 connects the press supply medium 113 to the pressurized medium storage tank 151 and the inner vessel 110 to store the pressurized medium.
  • the pressure medium stored in the tank 151 may be supplied to the receiving groove 111 by increasing the pressure through the pressure pump 153.
  • a check valve may be installed in the medium supply line 155, and the check valve may supply the pressurized medium to the accommodation groove 111 or block the supply.
  • the isotropic pressure press apparatus 100 may include a heat exchanger 200.
  • the heat exchanger 200 may heat or cool the pressurized medium filled in the receiving groove 111, and the heat exchanger 200 may include a heat exchange member 210.
  • the heat exchange member 210 is located inside the receiving groove 111 can directly heat or cool the pressurized medium filled in the receiving groove 111, the heat exchange member ( A plurality of 210 may be installed in the accommodation groove 111.
  • the heat exchange member 210 may be configured to include a cooling member and a heating member.
  • the heat exchange member 210 is divided into two parts, a cooling member and a heating member.
  • the cooling member cools the pressurized medium filled in the accommodating groove 111
  • the heating member is pressurized medium filled in the accommodating groove 111. It may be configured to heat.
  • the heating member may be implemented as a heater that is electrically heated
  • the cooling member may be implemented as a cooling sink or an evaporator endotherm.
  • the heat exchange member 210 may be implemented as a Peltier device that electrically cools one side and heats the other side.
  • the heat exchange member 210 may be configured to cool or heat the pressurized medium through the heat exchange member 210 while the heat medium that is a fluid or gas passes through the heat exchange member 210, as in the embodiment.
  • the heat exchange member 210 is formed with an inlet 211 through which the heat medium is introduced, and an outlet 212 through which the heat medium is discharged, and the inlet 211 and the outlet 212 pass through the heat exchange member 210 in a zigzag manner.
  • the heat medium connected to each other through the micro channel 213 formed and introduced into the inlet 211 may be configured to circulate the heat exchange member 210 as a whole through the micro channel 213 and discharge through the outlet 212 rule.
  • the heat exchange member 210 may be configured in a form in which two plates formed with a micro flow path 213, an inlet 211, and an outlet 212 on one surface thereof are bonded to each other, and the micro flow path 213 is a pressurized medium.
  • the micro flow path 213 is a pressurized medium.
  • the heat exchange member 210 may be formed in the shape of a plate in order to minimize the volume occupied by the receiving groove 111, or may be formed in a cylindrical shape, as shown in Figure 9, when formed in a cylindrical shape,
  • the micro channel 213 may be formed in a spiral shape therein.
  • the heat exchange member 210 may be formed by bending a tube in a spiral form, as shown in FIG. 10.
  • a plurality of through holes 214 are formed in the heat exchange member 210 such that the pressurized medium accommodated in the accommodation groove 111 moves freely through the heat exchange member 210 and the contact area is widened.
  • a plurality of protrusions may be formed to increase the contact area.
  • the heat exchange member 210 may be provided with a temperature sensor 215 for measuring the temperature of the pressurized medium.
  • the heat exchanger 200 may include a heat medium storage tank 280.
  • the heat medium storage tank 280 may accommodate the heat medium to heat exchange with the pressurized medium through the heat exchange member (210).
  • the heat exchanger 200 may include a heating unit 220 and a cooling unit 230.
  • the heating unit 220 and the cooling unit 230 may be heated or cooled by receiving the heat medium stored in the heat medium storage tank 280.
  • the heating unit 220 may heat the heat medium stored in the heat medium storage tank 280, and the cooling unit 230 may cool the heat medium stored in the heat medium storage tank 280.
  • the heating unit 220 may include a heater 221 that is heated by electricity or heated by a warm medium
  • the cooling unit 230 may include a cooling unit 231 cooled by a refrigerant.
  • the cooling unit 231 may be implemented as an evaporator or a cooling sink
  • the cooling unit 230 may be implemented as a chiller for circulating and cooling a general refrigerant.
  • the heating unit 220 is connected to the heating member, and the cooling unit 230 is connected to the cooling member to cool the cooling unit 230.
  • the heat medium cooled in the cooling medium the pressurized medium is cooled, and the heat medium heated in the heating unit 220 may be configured to heat the pressurized medium through the heating member.
  • the heat exchanger 200 may include a selection supply unit 240.
  • the selective supply unit 240 may selectively supply the heat medium contained in the heat medium storage tank 280 to the heat exchange member 210 through the cooling unit 230 or to the heat exchange member 210 through the heating unit 220. have.
  • the selective supply unit 240 may be implemented by an electromagnetic valve for supplying and blocking the heat medium from the cooling unit 230 or the heating unit 220 to the heat exchange member 210.
  • the selection supply unit 240 may include a supply pump 250.
  • the supply pump 250 supplies the heat medium stored in the heat medium storage tank 280 to the heat exchange member 210 through the cooling unit 230 or the heating unit 220, and supplies the heat medium supplied to the heat exchange member 210 again.
  • the heat medium may be circulated to be stored in the heat medium storage tank 280.
  • the heat medium may be a fluid or a gas, but it is preferable that the heat medium is water, and when the heat medium is water, other additives may be mixed so that heat exchange can be performed quickly.
  • the heat exchanger 200 configured as described above supplies the heat medium stored in the heat medium storage tank 280 to the heating unit 220 when the selective supply unit 240 selects to heat the pressurized medium accommodated in the receiving groove 111.
  • the heat medium stored in the heat medium storage tank 280 is supplied to the cooling unit 230 to cool the heat medium.
  • the pressurized medium can be cooled or heated in a short time.
  • Isotropic pressure press apparatus 100 may include a heat insulating material (300).
  • the heat insulating material 300 is provided on the inner surface of the receiving groove 111 can prevent the heat of the heat exchange member 210 is transmitted to the outside of the outer vessel 120.
  • the heat insulator 300 may block heat from leaking out of the accommodating groove 111 so that the heat exchange member 210 may exchange only heat with the pressurized medium accommodated in the accommodating groove 111.
  • the heat insulator 300 may be formed of any one of materials such as Teflon, a resin such as polyimide, and a ceramic having high hardness and high thermal barrier rate to withstand the high pressure of the pressurized medium, or may be formed of only one material.
  • the heat exchange member 210 is installed in the receiving groove 111 of the inner vessel 110, and the heat insulating material 300 is provided inside the receiving groove 111. It is installed to prevent the heat of the heat exchange member 210 is transferred to the outside of the inner vessel (110).
  • the heat exchange member 210 installed in the receiving groove 111 is connected to the heat medium supply pipe 260 and the heat medium discharge pipe 270 through the pipe connection hole 115 formed in the inner vessel 110 to the inner vessel 110.
  • the heat medium may be supplied or discharged from the heat medium stored in the heat medium storage tank 280 located outside of the heat medium.
  • the heat medium supply pipe 260 connected to the inlet 211 of the heat exchange member 210 is connected to the cooling unit 230 and the heating unit 220 to heat or cool the heat medium stored in the heat medium storage tank 280. 210 can be supplied.
  • the heat medium receiving tank 280 is connected to the heat medium discharge pipe 270 connected to the outlet 212 of the heat exchange member 210, and the heat medium circulated through the fine flow path 213 of the heat exchange member 210 is the heat medium receiving tank 280.
  • Thermal medium receiving tank (280) is connected to the heat medium discharge pipe 270 connected to the outlet 212 of the heat exchange member 210, and the heat medium circulated through the fine flow path 213 of the heat exchange member 210.
  • the heating unit 220 and the cooling unit 230 may selectively supply the heat medium heated in the heating unit 220 or the heat medium cooled in the cooling unit 230 to the heat exchange member 210 by the selective supply unit 240. It is configured to be.
  • the inner vessel 110 is inserted and installed in the insertion hole 121 of the outer vessel 120, by the drive mechanism 140, the inner vessel 110 by sliding upward or downward from the outer vessel 120, 110 ),
  • the receiving groove 111 may be opened or closed.
  • the medium supply port 113 of the inner vessel 110 is connected to the pressurized medium supply mechanism 150 and the media supply line 155 to supply the pressurized medium from the pressurized medium supply mechanism 150 to the receiving groove 111.
  • the isotropic pressure press apparatus 100 configured as described above may first carry out an inner vessel (eg, an outer vessel 120) by using the drive mechanism 140 to carry the workpiece into the receiving groove 111. Move 110) to the top.
  • an inner vessel eg, an outer vessel 120
  • Move 110 to the top.
  • the workpiece is brought into the receiving groove 111, and the inner vessel 110 is again used by using the driving mechanism 140. It moves to the lower portion of the outer vessel 120 to seal the receiving groove (111).
  • the workpiece may be seated on a shelf and inserted into the receiving groove 111, and the receiving groove 111 may be provided with a shelf.
  • the pressurized medium is supplied into the accommodating groove 111 through the pressurized medium supply mechanism 150 to perform isotropic pressure molding. At this time, the pressurized medium is supplied to the receiving groove 111 to have a pressure of several tens of bar to several thousand bar.
  • the heat medium stored in the heat medium storage tank 280 for firing the workpiece Is heated through the heating unit 220 and supplied to the heat exchange member 210 to exchange heat between the heat exchange member 210 and the pressurized medium, thereby maintaining the pressure of the pressurized medium through the pressurized medium at a predetermined temperature or more.
  • the heat medium stored in the heat medium storage tank 280 for firing the workpiece Is heated through the heating unit 220 and supplied to the heat exchange member 210 to exchange heat between the heat exchange member 210 and the pressurized medium, thereby maintaining the pressure of the pressurized medium through the pressurized medium at a predetermined temperature or more.
  • the temperature sensor 215 measures the temperature of the pressurized medium being heated. Can be heated while maintaining a uniform temperature.
  • the heat medium stored in the heat medium storage tank 280 may be cooled by a cooling unit ( By cooling through 230 and supplied to the heat exchange member 210 to heat exchange the heat exchange member 210 and the pressurized medium, the workpiece can be cooled to a predetermined temperature or less through the pressurized medium while maintaining the pressure of the pressurized medium. have.
  • the temperature of the pressurized medium to be cooled may be measured by the temperature sensor 215 to maintain a uniform temperature.
  • the pressurized medium filled in the accommodating groove 111 is discharged to the outside, or is recovered from the pressurized medium supply mechanism 150, and the inner vessel 110 is opened so that the accommodating groove 111 is opened. ) Is moved upward through the drive mechanism 140 to finish the isotropic pressure molding in the form of carrying out the workpiece contained in the receiving groove 111.
  • the isotropic pressure press apparatus 100 can open and close the receiving groove 111 in the form of sliding the inner vessel 110 to the driving mechanism 140 as in the prior art. It is not necessary to configure the upper cap and the lower cap for sealing the receiving groove 111, and do not need to have a structure for fastening the upper cap and the lower cap to the pressure vessel, so the manufacturing cost of the isotropic pressure press apparatus 100 By reducing and easily sealing the receiving groove 111, it is possible to quickly and easily carry in and out of the workpiece.
  • the heating medium that isostatically pressurized the workpiece can be directly heated or cooled through the heat exchanger 200, the workpiece can be heated or cooled within a short time to minimize compression molding time and heat loss. .
  • the workpiece since the workpiece is directly heated or cooled by the pressurized medium, the workpiece can be heated or cooled to a uniform temperature.
  • the heat insulator 300 is installed inside the inner vessel 110 and the outer vessel 120 to prevent heat from being transferred to the outside, thereby preventing damage to the sealing member 130 to prevent pressure loss and airtightness. Can be improved.

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Abstract

본 발명은 피가공물을 등방압으로 가압하여 압축성형하는 등방압 프레스장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치는 기둥형상으로 형성되고 중간 부분에 피가공물이 수용되는 수용홈이 폭 방향으로 관통 형성되는 이너베셀, 상기 이너베셀이 슬라이딩 이동 가능하게 삽입되는 삽입공이 형성되어 상기 이너베셀의 수용홈의 부분을 밀폐하는 아웃터베셀. 상기 이너베셀과 상기 아웃터베셀의 사이를 기밀하는 씰링부재, 및 상기 수용홈에 수용된 피가공물을 가압하는 가압매체를 상기 수용홈으로 공급하는 가압매체공급기구를 포함한다. 따라서, 비교적 간단한 구조로 등방압 프레스장치의 제조비용을 낮추고, 단시간 안에 가압매체를 가열 및 냉각하여 조직이 치밀한 피가공물을 얻어 불량률을 최소화할 수 있다.

Description

등방압 프레스장치
본 발명은 피가공물을 등방압으로 가압하여 압축성형하는 등방압 프레스장치에 관한 것이다.
일반적으로 등방압 프레스장치는 압력베셀의 내부에 피가공물을 넣은 상태에서 압력베셀에 기체 또는 유체를 주입하여 기체 또는 유체의 압력에 의해 압축성형을 수행하는 장치로서, 최근에는 칩 부품을 제조하기 위해 많이 사용된다.
종래의 등방압 프레스장치는 한국공개특허 제10-2007-0112718호에 "등방압 가압장치"로 개시된 바가 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 등방압 가압장치는 피가공물(W)를 수용하는 처리실(R)을 형성하는 단열체(3)와, 상기 단열체(3)를 덮는 압력 용기(2)와, 상기 압력 용기(2)를 가열하는 가열 장치(25)과, 상기 압력 용기(2)의 내부에 압력 매체를 공급 가능한 압력 매체 공급 장치(5)를 구비하고, 단열체(3)와 압력 용기(2) 사이에, 압력 매체를 도입 가능한 압력 매체 도입 공간(S)이 마련되며, 단열체(3)의 상부에 형성된 연통 구멍을 거쳐서 처리실(R)이 압력 매체 도입 공간(S)에 연통되고, 압력 용기의 하부에 형성된 압력 매체 도입구(18)를 거쳐서 압력 매체 도입 공간(S)에 압력 매체 공급 장치(5)가 연통되도록 구성된다.
이와 같은 구성의 등방압 가압장치는 압력 매체를 가열 장치(25)로 압력 매체를 가열하여 압력 매체 도입공간(S)로 공급하고, 압력 용기(2)에도 가열된 압력 매체를 공급함으로써, 가열된 상태에서 피가공물(W)의 압축성형을 수행할 수 있었다.
하지만, 종래의 등방압 가압장치는 압력 용기(2)를 밀폐하기 위해 상부 덮개(8)과 하부 덮개(9)를 밀폐해야 하고, 이 상부 덮개(8)와 하부 덮개(9)가 압력 용기(2)에서 이탈되지 않도록 서로 체결하는 체결구조를 가지거나, 이들이 분리되지 않도록 지지하는 아웃터베셀(미도시)을 별도로 설치해야 하기 때문에 구조가 복잡하여 제작비용이 높아지는 동시에, 이러한 구조로 인해 압력 용기(2)에 피가공물(W)을 반입하거나 반출하는데 오랜 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 피가공물(W)를 가열하기 위해서는 압력 용기(2)를 가열해야하기 때문에 피가공물(W)을 가열하는 시간이 오래 소요되고, 이로 인해 열손실의 낭비가 발생할 뿐만 아니라, 피가공물을 균일한 온도로 가열하기 난해한 문제점이 있었다.
또한, 종래의 등방압 가압장치는 압력 매체를 가열할 수 있을 뿐, 냉각하는 기능을 수행할 수 없기 때문에 소성과 경화를 통해 치밀한 조직을 가지도록 피가공물(W)을 가공할 수 없었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 피가공물의 반입 및 반출이 용이하고, 비교적 간단한 구조로 제작비용을 감소시킬 수 있으며, 등방압 압축성형을 수행하는 가압매체를 단시간 내에 가열과 동시에 냉각시킬 수 있을 뿐만 아니라, 조직이 치밀한 피가공물의 얻을 수 있으며, 열손실을 최소화할 수 있는 등방압 프레스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치는 기둥형상으로 형성되고 중간 부분에 피가공물이 수용되는 수용홈이 폭 방향으로 관통 형성되는 이너베셀, 상기 이너베셀이 슬라이딩 이동 가능하게 삽입되는 삽입공이 형성되어 상기 이너베셀의 수용홈의 부분을 밀폐하는 아웃터베셀. 상기 이너베셀과 상기 아웃터베셀의 사이를 기밀하는 씰링부재, 및 상기 수용홈에 수용된 피가공물을 가압하는 가압매체를 상기 수용홈으로 공급하는 가압매체공급기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
상기 수용홈을 개방하거나 폐쇄하도록 상기 아웃터베셀에서 상기 이너베셀을 이동시키거나, 상기 이너베셀에서 상기 아웃터베셀을 이동시키는 구동기구를 포함할 수 있다.
상기 아웃터베셀은 상기 아웃터베셀의 둘레에 감겨 상기 아웃터베셀의 강성을 증대시키는 와이어를 포함할 수 있다.
상기 수용홈에 설치되어 상기 수용홈으로 공급된 가압매체를 가열 또는 냉각하도록 상기 가압매체와 열교환부재를 포함하는 열교환기를 포함할 수 있다.
상기 열교환부재는 상기 열교환부재로 공급되는 열매체에 의해 가열 또는 냉각될 수 있다.
상기 열교환기는 상기 열매체를 가열하는 가열부, 및 상기 열매체를 냉각하는 냉각부를 포함할 수 있다.
상기 열교환기는 상기 가열부 및 상기 냉각부에서 가열되거나 냉각되는 열매체를 상기 열교환부재로 선택적으로 공급하는 선택공급부를 포함할 수 있다.
상기 열교환기는 상기 열매체를 저장하는 열매체저장탱크를 포함할 수 있다.
상기 열교환부재는 상기 열교환부재를 냉각하거나 가열하는 열매체가 유입되는 유입구, 상기 유입구로 유입된 열매체가 배출되는 배출구, 및 상기 열교환부재를 지그재그로 순환하도록 상기 유입구와 배출구를 연결하는 미세유로를 포함할 수 있다.
상기 열매체는 물을 포함할 수 있다.
상기 열교환부재는 전기에 의해 가열되는 히터를 포함할 수 있다.
상기 열교환부재는 냉매에 의해 냉각되는 냉각유닛을 포함할 수 있다.
상기 열교환부재는 판 형상 또는 원통 형상 또는 나선 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
상기 열교환부재는 상기 가압매체와의 접촉면적이 넓어지도록 상기 열교환부재를 관통하는 복수 개의 관통공 또는 상기 열교환부재의 외면에서 돌출되는 복수 개의 돌기를 포함할 수 있다.
상기 수용홈의 내면에 구비되어 상기 열교환부재의 열이 상기 수용홈의 외부로 전달되는 것을 방지하는 단열재를 포함할 수 있다.
상기 단열재는 수지, 세라믹 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수용홈이 형성된 원기둥형상의 이너베셀을 아웃터베셀에 삽입하는 형태로 수용홈을 개방 또는 밀폐할 수 있기 때문에, 종래와 같이 압력용기를 밀폐하는 상부캡과 하부캡의 구성을 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라, 압력베셀과 상부캡 및 하부캡을 체결하는 체결구조를 구성할 필요가 없으므로 등방압 프레스장치의 제조비용을 낮출 수 있으며, 피가공물의 반입 및 반출을 빠르고 용이하게 수용할 수 있다.
또한, 단시간 내에 피가공물을 가열 또는 냉각시켜 압축성형 시간 및 열손실을 최소화할 수 있다.
또한, 소성된 피가공물을 압력이 유지된 상태에서 바로 경화시킬 수 있으므로 치밀한 조직을 갖는 피가공물을 얻어 불량률을 최소화할 수 있다.
또한, 단열재가 설치되어 내부에 열이 베셀로 전달되는 것을 방지함으로써, 패킹의 파손을 방지하여 압력손실 및 기밀성을 향상시킬 수 있다.
또한, 가압매체에 의해 피가공물을 냉각 또는 가열하기 때문에 피가공물을 균일한 온도로 가열 또는 냉각시킬 수 있다.
도 1은 종래의 등방압 가압장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치를 개략적으로 도시한 구성도로서, 수용홈을 개방한 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치의 이너베셀과 아웃터베셀이 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치의 이너베셀과 아웃터베셀이 결합된 상태에서의 횡단면을 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치의 열교환기를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치를 구성하는 열교환기의 열교환부재를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 정단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치를 구성하는 열교환기의 열교환부재의 변형예를 도시한 사시도로서, 원통 형상의 열교환부재를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치를 구성하는 열교환기의 열교환부재의 다른 변형예를 도시한 사시도로서, 나선 형상의 열교환부재를 나타낸다.
[부호의 설명]
100: 등방압 프레스장치 110: 이너베셀
111: 수용홈 113: 매체공급구
115: 관연결공 120: 아웃터베셀
121: 삽입공 123: 와이어
130: 씰링부재 140: 구동기구
150: 가압매체공급기구 151: 가압매체저장탱크
153: 가압펌프 155: 매체공급라인
200: 열교환기 210: 열교환부재
211: 유입구 212: 배출구
213: 미세유로 214: 관통공
215: 온도센서 220: 가열부
221: 히터 230: 냉각부
231: 냉각유닛 240: 선택공급부
250: 공급펌프 260: 열매체공급관
270: 열매체배출관 280: 열매체저장탱크
300: 단열재
이하, 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 등방압 프레스장치(100)는 피가공물 예컨대, 칩 캐패시터, 칩 바리스터, 칩 레지스터, 칩 인덕터, 칩 안테나, 칩 EMI필터 등 세라믹으로 제조되는 칩 부품과, FPCB, PCB 등의 기판을 제조할 때, 수행되는 압축성형 공정에서 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 분말재료를 압축성형하는 다양한 분야에서 사용될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치(100)는 이너베셀(110, inner vessel)을 포함할 수 있다.
이 이너베셀(110)은 피가공물을 수용할 수 있다. 한편, 이너베셀(110)은 기둥형상으로 형성될 수 있으며, 기둥형상으로 형성된 중간 부분에는 피가공물이 수용될 수용홈(111)이 형성될 수 있다.
한편, 수용홈(111)은 이너베셀(110)의 중간 부분에 이너베셀(110)의 폭 방향으로 관통하는 형태로 형성될 수 있다.
그리고, 이너베셀(110)은 수용홈(111)으로 충전될 가압매체의 압력을 균일하게 분배시키기 위해 원기둥형상으로 형성될 수 있다.
또한, 이너베셀(110)에는 수용홈(111)으로 충전될 가압매체가 공급되도록 수용홈(111)과 연통된 매체공급구(113)가 형성되어 이너베셀(110)의 외부에 위치되는 가압매체공급기구(150)로부터 피가공물을 가압할 가압매체를 수용홈(111)으로 공급할 수 있다.
그리고, 이너베셀(110)에는 하기에 설명될 수용홈(111)에 설치되는 열교환부재(210)로 열매체를 공급 및 배출하는 열매체공급관(260) 및 열매체배출관(270)이 관통하는 관연결공(115)이 형성될 수 있다.
실시예에서는 매체공급구(113)를 이너베셀(110)의 하부에 형성하고, 관연결공(115)을 이너베셀(110)의 상부에 형성하였지만, 매체공급구(113)를 이너베셀(110)의 상부에 형성하고, 관연결공(115)를 이너베셀(110)의 하부에 형성하거나, 매체공급구(113)와 관연결공(115) 모두를 이너배셀(110)의 상부 또는 하부에 함께 형성할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치(100)는 아웃터베셀(120, outer vessel)을 포함할 수 있다.
이 아웃터베셀(120)은 이너베셀(110)의 수용홈(111)의 부분을 감싸 수용홈(111)을 밀폐할 수 있다.
한편, 아웃터베셀(120)은 중앙부분에 이너베셀(110)이 슬라이딩 이동 가능하도록 이너베셀(110)이 삽입되는 삽입공(121)이 형성될 수 있다.
여기서, 실시예에서의 삽입공(121)은 아웃터베셀(120)의 횡방향으로 형성되어 이너베셀(110)이 아웃터베셀(120)에서 세워진 상태로 상,하로 슬라이딩 이동 가능하도록 구성하였지만, 삽입공(121)을 아웃터베셀(120)의 종방향으로 형성하여 이너베셀(110)이 아웃터베셀(120)에서 뉘어진 상태로 좌,우로 슬라이딩 이동 가능하도록 구성할 수도 있다.
이때, 아웃터베셀(120)은 이너베셀(110)이 아웃터베셀(120)에 삽입되었을 때, 삽입홈을 충분히 가릴 수 있는 높이 또는 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 실시예에서는 이너베셀(110)이 아웃터베셀(120)의 삽입공(121)에서 슬라이딩 이동 가능하도록 구성하였지만, 이너베셀(110)이 고정되고, 아웃터베셀(120)이 이너베셀(110)을 중심으로 슬라이딩 이동 가능하도록 구성할 수도 있다.
그리고, 아웃터베셀(120)의 수용홈(111)이 위치되는 부분과 대응되는 부분에는 아웃터베셀(120)의 강성을 증대시키기 위한 보강대가 설치되거나, 이 부분을 다른 부분보다 두께를 더 두껍게 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 아웃터베셀(120)의 횡단면 형상을 타원형상으로 형성할 수도 있다.
또한, 아웃터베셀(120)에는 강성을 증대시키기 위해 수용홈(111)과 대응되는 부분의 둘레에 와이어(123)가 감겨질 수 있으며, 이 와이어(123)는 강성이 증대된 피아노선일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치(100)는 구동기구(140)를 포함할 수 있다.
이 구동기구(140)는 아웃터베셀(120)의 삽입공(121)에 삽입된 이너베셀(110) 또는 이너베셀(110)에서 아웃터베셀(120)을 이동시킬 수 있다.
실시예에서는 삽입공(121)에서 이너베셀(110)이 슬라이딩 이동 가능하도록 구성하였다.
한편, 구동기구(140)는 공압 또는 유압 실린더에 의해 구현될 수 있으며, 이너베셀(110)의 하부에서 이너베셀(110)을 상부로 밀거나 하부로 당기는 형태로 구성되거나, 이너베셀(110)의 상부를 파지한 상태에서 이너베셀(110)을 상부로 밀거나 하부로 당기는 형태로 구성될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치(100)는 씰링부재(130)를 더 포함할 수 있다.
이 씰링부재(130)는 이너베셀(110)이 아웃터베셀(120)의 삽입공(121)의 내부로 삽입되어 수용홈(111)이 밀폐된 상태에서 수용홈(111)으로 공급되는 가압매체가 이너베셀(110)과 아웃터베셀(120)의 사이로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 씰링부재(130)는 링 형상으로 형성되어 이너베셀(110)이 세워진 상태에서 수용홈(111)의 상부 및 하부의 부분에 안착홈을 형성하고 이 안착홈에 안착시키는 형태로 이너베셀(110)에 설치되거나, 이너베셀(110)이 아웃터베셀(120)의 삽입공(121)에 삽입된 상태에서 수용홈(111)의 상부와 하부와 대응되는 아웃터베셀(120)의 부분에 안착홈을 형성하고, 이 안착홈에 안착시키는 형태로 아웃터베셀(120)에 설치될 수도 있다.
그리고, 씰링부재(130)는 기밀성을 향상시키도록 수용홈(111)의 상부 및 하부로 각각 복수 개가 설치될 수도 있다.
또한, 씰링부재(130)는 아웃터베셀(120)에 이너베셀(110)이 용이하게 삽입될 수 있도록 탄성력 및 기밀성이 우수한 재료, 예컨대, 우레탄, 실리콘, 테프론, 합성수지, 고무 등으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치(100)는 가압매체공급기구(150)를 포함할 수 있다.
이 가압매체공급기구(150)는 피가공물을 가압하는 가압매체를 이너베셀(110)의 수용홈(111)으로 공급할 수 있다.
한편, 가압매체공급기구(150)는 이너베셀(110)에 형성된 매체공급구(113)를 통해 가압매체저장탱크(151)에 저장된 가압매체를 수용홈(111)으로 공급할 수 있으며, 가압매체공급기구(150)는 가압펌프(153)를 포함할 수 있다.
이때, 가압매체가 물일 경우에는 가압매체저장탱크(151) 없이 수도설비에 직결되어 수용홈(111)으로 공급될 수도 있다.
가압펌프(153)는 가압매체를 높은 압력으로 가압하여 수용홈(111)으로 공급할 수 있다.
여기서, 가압매체는 물 또는 기름등과 같은 유체, 또는 기체일 수 있으나, 가장 보편적으로 유체인 물인 것이 바람직하고, 물을 빠르게 가열하거나, 냉각하거나 또는 가압력을 증대시키기 위해 물 이외의 다른 성분들이 포함되어 구성될 수도 있다.
그리고, 가압매체공급기구(150)는 가압펌프(153)와 매체공급라인(155)을 포함할 수 있다.
가압펌프(153)는 가압매체의 압력을 증대시켜 공급할 수 있으며, 매체공급라인(155)은 가압매체저장탱크(151)와 이너베셀(110)에 매체공급구(113)를 연결하여 가압매체저장탱크(151)에 저장된 가압매체를 가압펌프(153)를 통해 압력을 증대시켜 수용홈(111)으로 공급할 수 있다.
그리고, 매체공급라인(155)에는 체크밸브가 설치될 수 있으며, 이 체크밸브는 수용홈(111)으로 가압매체의 공급하도록 하거나, 공급을 차단할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치(100)는 열교환기(200)를 포함할 수 있다.
이 열교환기(200)는 수용홈(111)에 충전되는 가압매체를 가열하거나 냉각시킬 수 있으며, 열교환기(200)는 열교환부재(210)를 포함할 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 열교환부재(210)는 수용홈(111)의 내부에 위치되어 수용홈(111)에 충전된 가압매체를 직접적으로 가열하거나 냉각시킬 수 있으며, 열교환부재(210)는 수용홈(111)의 내부에 복수 개가 설치될 수 있다.
한편, 열교환부재(210)는 냉각부재와 가열부재를 포함하여 구성될 수도 있다.
즉, 열교환부재(210)를 냉각부재와 가열부재로 두 가지로 나누어 구성되어 냉각부재는 수용홈(111)에 충전되는 가압매체를 냉각하고, 가열부재는 수용홈(111)에 충전되는 가압매체를 가열하도록 구성될 수도 있다.
여기서, 가열부재는 전기적으로 가열되는 히터로도 구현될 수 있으며, 냉각부재는 흡열하는 냉각싱크 또는 증발기로 구현될 수도 있다.
그리고, 열교환부재(210)는 전기적으로 어느 한 면은 냉각하고 다른 한 면은 가열하는 펠티어소자로도 구현될 수도 있다.
그리고, 열교환부재(210)는 실시예에서와 같이, 유체 또는 기체인 열매체가 열교환부재(210)를 지나면서 열매체가 열교환부재(210)를 통해 가압매체를 냉각 또는 가열하도록 구성될 수 있다.
이때, 열교환부재(210)는 열매체가 유입되는 유입구(211)와, 열매체가 배출되는 배출구(212)가 형성되고, 유입구(211)와 배출구(212)는 열교환부재(210)를 지그재그로 지나도록 형성되는 미세유로(213)를 통해 서로 연결되어 유입구(211)로 유입된 열매체가 미세유로(213)를 통해 열교환부재(210)를 전체적으로 순환하고 배출구(212)룰 통해 배출하도록 구성될 수도 있다.
여기서, 열교환부재(210)는 일면에 미세유로(213), 유입구(211) 및 배출구(212)가 형성된 두 장의 판을 서로 맞대어 접착하는 형태로 구성될 수 있으며, 미세유로(213)는 가압매체에 의해 등방압 압축성형을 수행할 때, 찌그러지지 않는 구조를 가지도록 판의 두께에 따른 깊이 및 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 열교환부재(210)는 수용홈(111)에서 차지하는 부피를 최소화하기 위해 판의 형상으로 형성되거나, 도 9에 도시된 바와 같이, 원통 형상으로 형성될 수도 있으며, 원통 형상으로 형성될 경우, 미세유로(213)는 내부에 나선형태로 형성될 수 있다.
또한 열교환부재(210)는 도 10에 도시된 바와 같이, 관을 나선 형태로 휘어 형성할 수도 있다.
그리고, 열교환부재(210)에는 수용홈(111)에 수용된 가압매체가 열교환부재(210)를 관통하여 자유롭게 이동하는 동시에 접촉면적이 넓어지도록 복수 개의 관통공(214)이 형성되거나, 도면에는 도시되지 않았지만, 접촉면적을 넓히기 위해 복수의 돌기들이 형성될 수 있다.
그리고, 열교환부재(210)에는 가압매체의 온도를 측정하기 위한 온도센서(215)가 설치될 수 있다.
열교환기(200)는 열매체저장탱크(280)를 포함할 수 있다. 이 열매체저장탱크(280)는 열교환부재(210)를 통해 가압매체와 열교환할 열매체가 수용될 수 있다.
그리고, 열교환기(200)는 가열부(220)와 냉각부(230)를 포함할 수 있다. 이 가열부(220)와 냉각부(230)는 열매체저장탱크(280)에 저장된 열매체를 공급받아 가열하거나, 냉각시킬 수 있다.
즉, 가열부(220)에서는 열매체저장탱크(280)에 저장된 열매체를 가열하고, 냉각부(230)에서는 열매체저장탱크(280)에 저장된 열매체를 냉각시킬 수 있다.
가열부(220)는 전기에 의해 가열되거나 온매에 의해 가열되는 히터(221)를 포함하여 구성될 수 있으며, 냉각부(230)는 냉매에 의해 냉각되는 냉각유닛(231)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 냉각유닛(231)은 증발기 또는 냉각싱크로 구현될 수 있으며, 냉각부(230)는 일반적인 냉매를 순환시켜 냉각시키는 칠러(chiller)로 구현될 수 있다.
그리고, 열교환부재(210)가 냉각부재 및 가열부재, 두 가지로 나누어 구성될 경우에는 가열부(220)는 가열부재와 연결되고, 냉각부(230)는 냉각부재와 연결되어 냉각부(230)에서 냉각된 열매체는 냉각부재를 통해 가압매체를 냉각시키고, 가열부(220)에서 가열된 열매체는 가열부재를 통해 가압매체를 가열하도록 구성될 수도 있다.
그리고, 열교환기(200)는 선택공급부(240)를 포함할 수 있다.
이 선택공급부(240)는 열매체저장탱크(280)에 수용된 열매체를 선택적으로 냉각부(230)를 통해 열교환부재(210)로 공급하거나, 가열부(220)를 통해 열교환부재(210)로 공급할 수 있다.
여기서, 선택공급부(240)는 냉각부(230) 또는 가열부(220)에서 열교환부재(210)로 열매체를 공급 및 차단하는 전자밸브에 의해 구현될 수 있다.
그리고, 선택공급부(240)는 공급펌프(250)를 포함할 수 있다. 이 공급펌프(250)는 열매체저장탱크(280)에 저장된 열매체를 냉각부(230) 또는 가열부(220)를 지나 열교환부재(210)로 공급하고, 열교환부재(210)로 공급된 열매체를 다시 열매체저장탱크(280)에 저장되도록 열매체를 순환시킬 수 있다.
여기서, 열매체는 유체 또는 기체일 수 있으나, 유체인 물인 것이 바람직하고, 열매체가 물일 경우에는 열교환이 빠르게 이루어질 수 있도록 다른 첨가물이 혼합되어 구성될 수 있다.
이와 같이 구성된 열교환기(200)는 선택공급부(240)에서 수용홈(111)에 수용된 가압매체를 가열하도록 선택할 경우에는 열매체저장탱크(280)에 저장된 열매체를 가열부(220)로 공급하여 열매체를 가열시킨 상태에서 열교환부재(210)로 공급하고, 가압매체를 냉각하도록 선택할 경우에는 열매체저장탱크(280)에 저장된 열매체를 냉각부(230)로 공급하여 열매체를 냉각시킨 상태에서 열교환부재(210)를 공급함으로써, 가압매체를 단시간 안에 냉각시키거나 가열할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치(100)는 단열재(300)를 포함할 수 있다. 이 단열재(300)는 수용홈(111)의 내면에 구비되어 열교환부재(210)의 열이 아웃터베셀(120)의 외부로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 단열재(300)는 열교환부재(210)는 수용홈(111)에 수용되는 가압매체와만 열교환할 수 있도록 열이 수용홈(111)의 외부로 새어나가는 것을 차단할 수 있다.
그리고 단열재(300)는 수용홈(111)의 내부 뿐만 아니라, 수용홈(111)을 밀폐하기 위해 아웃터베셀(120)에 이너베셀(110)이 삽입되었을 때, 수용홈(111)과 대응되는 아웃터베셀(120)의 부분에도 단열재(300)가 설치될 수 있다(도 5 참조).
그리고, 단열재(300)는 가압매체의 높은 압력을 견디기 위해 경도와 열차단률이 높은 테프론, 폴리이미드와 같은 수지, 세라믹 중 어느 하나를 포함하여 형성되거나, 어느 하나의 재료만으로 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 등방압 프레스장치(100)는 이너베셀(110)의 수용홈(111)에 열교환부재(210)가 설치되고, 수용홈(111)의 내부에는 단열재(300)가 설치되어 열교환부재(210)의 열이 이너베셀(110)의 외부로 전달되는 것을 방지한다.
이때, 수용홈(111)에 설치되는 열교환부재(210)는 이너베셀(110)에 형성된 관연결공(115)을 통해 열매체공급관(260) 및 열매체배출관(270)이 연결되어 이너베셀(110)의 외부에 위치된 열매체저장탱크(280)로부터 열매체를 공급받거나 공급받은 열매체를 배출할 수 있다.
한편, 열교환부재(210)의 유입구(211)에 연결된 열매체공급관(260)에는 냉각부(230)와 가열부(220)가 연결되어 열매체저장탱크(280)에 저장된 열매체를 가열하거나 냉각하여 열교환부재(210)로 공급할 수 있다.
또한, 열교환부재(210)의 배출구(212)에 연결된 열매체배출관(270)에는 열매체수용탱크(280)가 연결되어 열교환부재(210)의 미세유로(213)를 순환한 열매체가 열매체수용탱크(280)열매체수용탱크(280)다.
그리고, 가열부(220)와 냉각부(230)는 선택공급부(240)에 의해 가열부(220)에서 가열된 열매체 또는 냉각부(230)에서 냉각된 열매체를 선택적으로 열교환부재(210)로 공급할 수 있도록 구성된다.
한편, 이너베셀(110)은 아웃터베셀(120)의 삽입공(121)에 삽입되어 설치되고, 구동기구(140)에 의해, 아웃터베셀(120)에서 상부 또는 하부로 슬라이딩 이동하여 이너베셀(110)의 수용홈(111)을 개방 또는 밀폐할 수 있다.
그리고, 이너베셀(110)의 매체공급구(113)는 가압매체공급기구(150)와 매체공급라인(155)으로 연결되어 가압매체공급기구(150)로부터 가압매체를 수용홈(111)으로 공급할 수 있다.
이와 같이 구성된 등방압 프레스장치(100)는 등방압 압축성형을 수행하기 위해서는 먼저, 수용홈(111)에 피가공물을 반입하기 위해 구동기구(140)를 이용하여 아웃터베셀(120)에서 이너베셀(110)을 상부로 이동시킨다.
그리고, 이너베셀(110)의 수용홈(111)이 아웃터베셀(120)에서 노출되면, 수용홈(111)에 피가공물을 반입하고, 다시 구동기구(140)를 이용하여 이너베셀(110)을 아웃터베셀(120)의 하부로 이동시켜 수용홈(111)을 밀폐한다.
이때, 피가공물은 선반에 안착되어 수용홈(111)에 삽입될 수 있으며, 수용홈(111)에는 선반이 설치될 수도 있다.
한편, 피가공물이 수용홈(111)에 수용되어 밀폐되면 가압매체공급기구(150)를 통해 수용홈(111)의 내부로 가압매체를 공급하여 등방압 압축성형을 수행한다. 이때, 가압매체는 수십 bar ~ 수천 bar의 압력을 갖도록 수용홈(111)에 공급된다.
한편, 등방압 압축성형의 수행이 완료되거나, 등방압 압축성형을 수행하는 중에 피가공물을 임의의 온도 이상으로 가열이 필요한 때, 예컨대, 피가공물을 소성하기 위해 열매체저장탱크(280)에 저장된 열매체를 가열부(220)를 통해 가열시키고 열교환부재(210)로 공급하여 열교환부재(210)와 가압매체가 열교환함으로써, 가압매체의 압력을 유지한 상태에서 가압매체를 통해 피가공물을 임의의 온도 이상으로 가열할 수 있다.
이때, 열매체가 물이라 하더라도 수용홈(111)의 압력이 높기 때문에 가압매체를 물의 끓는 점이 높아져 가압매체를 100℃ 이상으로 가열할 수 있으며, 가열되는 가압매체의 온도를 온도센서(215)가 측정하여 균일한 온도를 유지한 상태에서 가열할 수 있다.
또한, 등방압 압축성형을 수행하는 중에 피가공물을 임의의 온도 이하로 냉각이 필요한 때, 예컨대, 피가공물을 경화하기 위해 피가공물을 냉각시킬 때에는 열매체저장탱크(280)에 저장된 열매체를 냉각부(230)를 통해 냉각시키고 열교환부재(210)로 공급하여 열교환부재(210)와 가압매체가 열교환함으로써, 가압매체의 압력을 유지한 상태에서 가압매체를 통해 피가공물을 임의의 온도 이하로 냉각할 수 있다.
이때에도 냉각되는 가압매체의 온도를 온도센서(215)가 측정하여 균일한 온도를 유지한 상태에서 냉각시킬 수 있다.
아울러, 등방압 압축성형이 모두 완료되면, 수용홈(111)에 채워진 가압매체를 외부로 배출시키거나, 가압매체공급기구(150)에서 회수하고, 수용홈(111)이 개방되도록 이너베셀(110)을 구동기구(140)를 통해 상부로 이동시켜 수용홈(111)에 수용된 피가공물을 반출하는 형태로 등방압 압축성형 작업을 마무리한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 등방압 프레스장치(100)는 이너베셀(110)을 구동기구(140)로 슬라이딩 이동시키는 형태로 수용홈(111)을 개방 및 밀폐할 수 있기 때문에 종래와 같이 수용홈(111)의 밀폐를 위한 상부캡과 하부캡을 구성할 필요도 없으며, 상부캡과 하부캡을 압력베셀에 체결하는 구조를 가질 필요가 없기 때문에 등방압 프레스장치(100)의 제작비용을 감소시키고, 수용홈(111)을 용이하게 밀폐하여 피가공물의 반입 및 반출을 빠르고 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 피가공물에 등방압으로 압력을 가하는 가열매체를 열교환기(200)를 통해 직접적으로 가열 또는 냉각시킬 수 있기 때문에 단시간 내에 피가공물을 가열 또는 냉각시켜 압축성형 시간 및 열손실을 최소화할 수 있다.
또한, 가압매체에 의해 피가공물을 직접적으로 가열 또는 냉각하기 때문에 균일한 온도로 피가공물을 가열 또는 냉각시킬 수 있다.
또한, 압력이 유지된 상태에서 피가공물을 가열 또는 냉각시킴으로써, 치밀한 조직을 갖는 피가공물을 얻어 피가공물의 불량률을 최소화할 수 있다.
또한, 이너베셀(110)과 아웃터베셀(120)의 내부에 단열재(300)가 설치되어 내부에 열이 외부로 전달되는 것을 방지함으로써, 씰링부재(130)의 파손을 방지하여 압력손실 및 기밀성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
반도체 제조, 세라믹 가공, 압축 성형 등의 산업분야에 이용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 기둥형상으로 형성되고 중간 부분에 피가공물이 수용되는 수용홈이 폭 방향으로 관통 형성되는 이너베셀,
    상기 이너베셀이 슬라이딩 이동 가능하게 삽입되는 삽입공이 형성되어 상기 이너베셀의 수용홈의 부분을 밀폐하는 아웃터베셀.
    상기 이너베셀과 상기 아웃터베셀의 사이를 기밀하는 씰링부재, 및
    상기 수용홈에 수용된 피가공물을 가압하는 가압매체를 상기 수용홈으로 공급하는 가압매체공급기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수용홈을 개방하거나 폐쇄하도록 상기 아웃터베셀에서 상기 이너베셀을 이동시키거나, 상기 이너베셀에서 상기 아웃터베셀을 이동시키는 구동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아웃터베셀은
    상기 아웃터베셀의 둘레에 감겨 상기 아웃터베셀의 강성을 증대시키는 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수용홈에 설치되어 상기 수용홈으로 공급된 가압매체를 가열 또는 냉각하도록 상기 가압매체와 열교환부재를 포함하는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열교환부재는
    상기 열교환부재로 공급되는 열매체에 의해 가열 또는 냉각되는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열교환기는
    상기 열매체를 가열하는 가열부, 및
    상기 열매체를 냉각하는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열교환기는
    상기 가열부 및 상기 냉각부에서 가열되거나 냉각되는 열매체를 상기 열교환부재로 선택적으로 공급하는 선택공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 열교환기는
    상기 열매체를 저장하는 열매체저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 열교환부재는
    상기 열교환부재를 냉각하거나 가열하는 열매체가 유입되는 유입구,
    상기 유입구로 유입된 열매체가 배출되는 배출구, 및
    상기 열교환부재를 지그재그로 순환하도록 상기 유입구와 배출구를 연결하는 미세유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 열매체는
    물을 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 열교환부재는
    전기에 의해 가열되는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 열교환부재는
    냉매에 의해 냉각되는 냉각유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 열교환부재는
    판 형상 또는 원통 형상 또는 나선 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  14. 제4항에 있어서,
    상기 열교환부재는
    상기 가압매체와의 접촉면적이 넓어지도록 상기 열교환부재를 관통하는 복수 개의 관통공 또는 상기 열교환부재의 외면에서 돌출되는 복수 개의 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  15. 제4항에 있어서,
    상기 수용홈의 내면에 구비되어 상기 열교환부재의 열이 상기 수용홈의 외부로 전달되는 것을 방지하는 단열재를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 단열재는
    수지, 세라믹 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 등방압 프레스장치.
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