特許 6883178 加熱冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6883178

(24)【登録日】2021年5月12日

(45)【発行日】2021年6月9日

(54)【発明の名称】加熱冷却装置

(51)【国際特許分類】

   B22F 3/16 20060101AFI20210531BHJP

   B22F 3/105 20060101ALI20210531BHJP

   B33Y 30/00 20150101ALI20210531BHJP

【ＦＩ】

   B22F3/16

   B22F3/105

   B33Y30/00

【請求項の数】7

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2019-504907(P2019-504907)

(86)(22)【出願日】2016年11月9日

(65)【公表番号】特表2019-526703(P2019-526703A)

(43)【公表日】2019年9月19日

(86)【国際出願番号】CN2016105200

(87)【国際公開番号】WO2018086009

(87)【国際公開日】20180517

【審査請求日】2019年1月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】515306378

【氏名又は名称】東台精機股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＴＯＮＧＴＡＩ ＭＡＣＨＩＮＥ ＆ ＴＯＯＬ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(74)【代理人】

【識別番号】110002262

【氏名又は名称】ＴＲＹ国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】盧 宣伊

(72)【発明者】

【氏名】陳 益智

(72)【発明者】

【氏名】陳 馨寶

(72)【発明者】

【氏名】嚴 瑞雄

【審査官】 池田 安希子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−１８６１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１０４５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３０７８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−００１７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１７−５１２３８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｆ ３／１６

Ｂ２２Ｆ ３／１０５

Ｂ３３Ｙ ３０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱冷却装置であって、レーザー金属溶融プロセス装置中に配置され、前記加熱冷却装置は、
本体、前記本体上に形成された凹陥部、及び前記凹陥部内に収容された断熱シートを有するベースと、
前記ベース上に配置され、加熱板及び前記加熱板内に貫入され延伸する加熱コイルを有する加熱ユニットと、
前記加熱ユニット上に配置された案内ユニットと、
板体を有し、前記案内ユニット内に挿脱可能に配置され、前記加熱ユニットから離隔された温度調節ユニットと、
前記加熱ユニット又は前記温度調節ユニットの温度を前記レーザー金属溶融プロセス装置の作業台に伝導するために、前記案内ユニット上に配置された伝導底板と、
前記板体と前記伝導底板との間に碁盤状に配列して配置され、前記伝導底板に前記作業台を冷却又は加熱させるための複数の冷却チップとを含む、
ことを特徴とする加熱冷却装置。

【請求項2】

前記加熱冷却装置は、前記ベース及び前記加熱ユニットを収容するための遮熱カバーを更に含み、前記遮熱カバーは、底壁及び取囲み壁を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の加熱冷却装置。

【請求項3】

前記案内ユニットは、前記加熱ユニットの対向する両側に配置された２つのスライドレールを有し、それにより、前記温度調節ユニットは前記スライドレール内で移動する、ことを特徴とする請求項１に記載の加熱冷却装置。

【請求項4】

前記案内ユニットは、前記２つのスライドレールにそれぞれ組み合わされた２つの固定柱を更に有し、前記温度調節ユニットは、前記２つの固定柱に合わせてスライドする２つのスライド溝を有する、ことを特徴とする請求項３に記載の加熱冷却装置。

【請求項5】

前記温度調節ユニットは、更に流路管を有し、前記流路管は、前記板体内に嵌設される、ことを特徴とする請求項１に記載の加熱冷却装置。

【請求項6】

前記伝導底板は、前記冷却チップにそれぞれ対応する複数の底板ブロックを有し、それにより各冷却チップは単独して対応する底板ブロックに対して温度伝導を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の加熱冷却装置。

【請求項7】

前記板体は、前記冷却チップがそれぞれ対応して配置された複数の板体ブロックを有し、前記温度調節ユニットは、前記板体ブロック内にそれぞれ配置された複数の流路管を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の加熱冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加熱冷却装置に関し、特に、金属三次元（３Ｄ）プリント装置に適用される加熱冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

３Ｄラピッドプロトタイピング（３Ｄプリントとも呼ばれる）の主な技術的内容は、データ資料及び原料を３Ｄプリンターに入れ、粉末敷設装置によって、製品をレイヤ毎にプリントして最終製品を形成することである。３Ｄプリントは主に粉末焼結積層造形法（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｌａｓｅｒ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ、ＳＬＳ）、選択的レーザー溶解（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｌａｓｅｒ Ｍｅｌｔｉｎｇ、ＳＬＭ）、直接金属レーザー焼結（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔａｌ Ｌａｓｅｒ Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ、ＤＭＬＳ）、及び電子ビーム溶解（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ Ｍｅｌｔｉｎｇ， ＥＢＭ）などの技術を含む。ＳＬＳは、低出力レーザーを使用して低融点ポリマー粉末を焼結する。ＳＬＭは、高エネルギービームレーザーを使用して金属粉末を直接溶融する。ＤＭＬＳは、レーザーを使用して二元系金属を焼結する。ＥＢＭは、電子ビームを使用して金属粉末を溶融する。

【0003】

３Ｄプリント分野において、レーザー金属溶融プロセス装置は、異なる粉末を使用するため、粉末特性に応じてプロセス中の作業台を特定の温度で加熱又は冷却しなければならない。しかしながら、すべての既存の加熱又は冷却装置は独立して動作し、特性要求に応じて即時加熱及び冷却することができないため、製品の加工効率に影響を与えやすい。

【0004】

従って、従来技術における問題を解決するために、改善された加熱冷却装置を提供する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

以上のことに鑑み、本発明の主な目的は、加熱ユニット及び温度調節ユニットの設計を利用して、作業台が即時冷却又は即時加熱のプロセスに到達することを可能にする加熱冷却装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明は、金属溶融装置内に配置される加熱冷却装置を提供する。前記加熱冷却装置は、ベースと、加熱ユニットと、案内ユニットと、温度調節ユニットと、伝導底板と、複数の冷却チップとを含む。前記ベースは、本体と、凹陥部と、断熱シートとを有する。前記凹陥部は前記本体上に形成され、前記断熱シートは前記凹陥部内に収容される。前記加熱ユニットは、前記ベース上に配置され、加熱板と、前記加熱板内に貫入されて延伸する加熱コイルとを有する。前記案内ユニットは前記加熱ユニット上に配置される。前記温度調節ユニットは、前記案内ユニット内に挿抜可能に配置され、前記加熱ユニットから離隔される。前記伝導底板は、前記加熱ユニット又は前記温度調節ユニットの温度を前記金属溶融装置の作業台に伝導するために、前記案内ユニット上に配置される。前記冷却チップは、前記板体と前記伝導底板との間に碁盤状に配列して配置される。

【0007】

本発明の一実施例では、前記加熱冷却装置は、前記ベース及び前記加熱ユニットを収容するための遮熱カバーを更に含み、前記遮熱カバーは、底壁及び取囲み壁を有する。

【0008】

本発明の一実施例では、前記案内ユニットは、前記加熱ユニットの対向する両側に配置された２つのスライドレールを有し、それにより、前記温度調節ユニットは前記スライドレール内で移動する。

【0009】

本発明の一実施例では、前記案内ユニットは、前記２つのスライドレールにそれぞれ組み合わされた２つの固定柱を更に有し、前記温度調節ユニットは、前記２つの固定柱に合わせてスライドする２つのスライド溝を有する。

【0010】

本発明の一実施例では、前記温度調節ユニットは、板体及び流路管を有し、前記流路管は、前記板体内に嵌設される。

【0011】

本発明の一実施例では、前記伝導底板は、前記冷却チップにそれぞれ対応する複数の底板ブロックを有し、それにより各冷却チップは対応する底板ブロックに対して温度伝導を行う。

【0012】

本発明の一実施例では、前記板体は、前記冷却チップがそれぞれ対応して配置された複数の板体ブロックを有し、前記温度調節ユニットは、前記板体ブロック内にそれぞれ配置された複数の流路管を有する。

【0013】

このように、本発明の加熱冷却装置の伝導底板は、前記加熱ユニットにより加熱し、前記温度調節ユニットにより冷却することができるので、前記作業台は即時冷却又は即時加熱のプロセスに到達することが可能になる。さらに、前記温度調節ユニットは挿抜可能な設計であるため、前記板体を取り出して交換又は修理することが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明による加熱冷却装置の１つの好適実施例の組合せ図である。

【図2】本発明による加熱冷却装置の１つの好適実施例の分解斜視図である。

【図3-7】図２の加熱冷却装置の底板ブロックが加熱されるか又は冷却される模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、各実施例と図面を用いて、例を挙げる方法で本発明の実施可能な実施例を説明する。また、本発明で言及される方向の用語、例えば、上、下、頂、底、前、後、左、右、内、外、側面、周囲、中央、水平、横方向、垂直、縦方向、軸方向、径方向、最上層又は最下層などは、本発明の添付の図面を参照するための方向である。そのため、本明細書で使用される方向の用語は、本発明を説明、理解させるためのものであり、本発明を制限するものではない。

【0016】

図１及び２を参照すると、本発明の加熱冷却装置１００の１つの好適実施例は、金属溶融装置内に配置され、前記加熱冷却装置１００は、ベース２と、加熱ユニット３と、案内ユニット４と、温度調節ユニット５と、伝導底板６と、遮熱カバー７と、複数の温度センサ８と、複数の冷却チップ９とを含む。以下、各構成要素の詳細な構成、組み立て関係、及び動作原理について詳細に説明する。

【0017】

図１及び２に示されるように、前記ベース２は、本体２１と、凹陥部２２と、断熱シート２３とを有する。前記凹陥部２２は前記本体２１上に形成される。前記断熱シート２３は前記凹陥部２２内に収容される。本実施例では、前記凹陥部２２は矩形を呈する。前記断熱シート２３を前記凹陥部２２内に置くと、前記本体２１の表面と前記断熱シート２３の表面とは面一になる。

【0018】

図１及び２に示されるように、前記加熱ユニット３は前記ベース２上に配置され、前記加熱ユニット３は加熱板３１及び加熱コイル３２を有し、前記加熱コイル３２は前記加熱板３１内に貫入され延伸する。本実施例では、前記加熱板３１は複数の貫通路を有し、前記加熱コイル３２は前記通路内に貫入される。

【0019】

図１及び２に示されるように、前記案内ユニット４は前記加熱ユニット３上に配置され、前記案内ユニット４は２つのスライドレール４１及び２つの固定柱４２を有する。前記２つのスライドレール４１は、前記加熱ユニット３の対向する両側に配置される。それにより、前記温度調節ユニット５は前記スライドレール４１内で移動し、前記温度調節ユニット５は前記加熱ユニット３から離隔される。前記２つの固定柱４２はそれぞれ前記２つのスライドレール４１の内側に組み合わされる。

【0020】

図１及び２に示されるように、前記温度調節ユニット５は、前記案内ユニット４内に挿脱可能に配置され、前記加熱ユニット３から離隔される。前記温度調節ユニット５は、板体５１、流路管５２及び２つのスライド溝５３を有する。前記流路管５２は、冷却液体を流すために前記板体５１内に嵌設され、前記スライド溝５３は、前記板体５１の対向する両側に形成され、前記スライド溝５３はそれぞれ前記２つの固定柱４２に合わせてスライドする。なお、他の実施例では、前記流路管５２に熱流路及び冷流路を同時に設けることができる。熱流路は、前記加熱板３１を迅速に補助し前記加熱板３１の熱を平均的に受けることができ、冷流路は、即時の降温又は冷却の効果を達成することができる。

【0021】

図１及び２に示されるように、前記伝導底板６は前記案内ユニット４上に配置され、前記加熱ユニット３の加熱板３１の温度を前記金属溶融装置の作業台１０１に伝導して昇温を行うか、又は前記温度調節ユニット５の板体５１の温度を前記作業台１０１に伝導して降温を行う。

【0022】

図１及び２に示されるように、前記遮熱カバー７は、前記ベース２及び前記加熱ユニット３を収容するために使用され、前記遮熱カバー７は底壁７１及び取囲み壁７２を有し、前記取囲み壁７２は前記底壁７１の周縁から上方に延伸する。本実施例では、前記底壁７１及び取囲み壁７２は、内部熱エネルギーの漏出を防止するために、前記ベース２及び前記加熱ユニット３を完全に覆うことができる。

【0023】

図１及び２に示されるように、前記温度センサ８は、前記加熱ユニット３の加熱板３１側に配置される。本実施例では、前記温度センサ８は、前記加熱板３１の一方の側に等間隔に取り付けられ、前記温度センサ８を介して前記加熱板３１と接触して前記加熱板３１の即時の加熱温度を感知することができる。

【0024】

図１及び２に示されるように、前記冷却チップ９は、前記板体５１と前記伝導底板６との間に碁盤状に配列して配置され、電源（図示せず）に電気的に接続されて駆動され得る。また、前記伝導底板６は、前記冷却チップ９の上にそれぞれ対応する複数の底板ブロック６１を有し、それにより、各冷却チップ９は対応する底板ブロック６１に対して温度伝導を行う。前記板体５１は、前記冷却チップ９の下にそれぞれ対応して配置された複数の板体ブロック５１１を含む。前記温度調節ユニット５は、前記板体ブロック５１１内にそれぞれ配置された複数の流路管５２を有する。各流路管５２は、前記板体ブロック５１１が異なる温度（図３〜図７に示されるように）を調節することができるように、実際の必要に応じて熱流路又は冷流路として設定することができる。同時に、各冷却チップ９は、対応する板体ブロック５１１に対して温度伝導を行うことができる。

【0025】

上述の構造によれば、本発明の加熱冷却装置１００は、前記加熱ユニット３の加熱板３１によって加熱し、前記伝導底板６を介して前記作業台１０１に伝導して昇温を行うことができ、また、前記温度調節ユニット５の板体５１によって冷却し、前記伝導底板６を介して前記作業台１０１に伝導して降温を行うこともできる。それにより、前記作業台１０１は即時冷却又は即時加熱のプロセスに到達することができる。さらに、前記温度調節ユニット５は挿脱可能な設計であるため、前記板体５１を取り出して交換又は修理することが容易になる。また、前記冷却チップ９を用いて上方の前記底板ブロック６１及び下方の前記板体ブロック５１１と合わせてマトリクス状に配列することによって、前記伝導底板６は領域別に冷却又は加熱することができ、異なる底板ブロック６１に対して温度を調節することができるので、同一の作業平面上でのレーザー溶融プロセスにおいて同時に冷却又は加熱がある温度差を達成することができる。また、前記伝導底板６を複数の底板ブロック６１に分割することによって、冷却領域と加熱領域とが互いに干渉しないようにすることができ、異なるブロックの温度制御が実現される。

【0026】

上記の設計によれば、前記伝導底板６は、前記加熱ユニット３により加熱し、前記温度調節ユニット５により冷却することができるので、前記作業台１０１は即時冷却又は即時加熱のプロセスに到達することが可能になる。前記温度調節ユニット５は挿脱可能な設計であるため、前記板体５１を取り出して交換又は修理することが容易になる。また、前記冷却チップ９は前記板体５１上に碁盤状に配列され、各冷却チップ９は単独して冷却又は加熱するため、前記冷却チップ９は領域を分けて冷却又は加熱することができ、異なるブロックに対して温度を調節して、前記作業台１０１中に実施されるレーザー溶融プロセスにおいて低温と高温が同時に存在することが実現される。さらに、加工作業の特別な需要を満たすために、前記作業台１０１内において異なるブロックに応じてその低温又は高温を決定してもよい。また、前記伝導底板６を複数の底板ブロック６１に分割することによって、冷却領域と加熱領域とが互いに干渉しないようにすることができ、異なるブロックの温度制御が実現される。

【0027】

上記のように、前記伝導底板６は、前記加熱ユニット３により加熱し、前記温度調節ユニット５により冷却することができるので、前記作業台１０１は即時冷却又は即時加熱のプロセスに到達することが可能になる。前記温度調節ユニット５は挿脱可能な設計であるため、前記板体５１を取り出して交換又は修理することが容易になる。同時に、前記冷却チップ９を碁盤状に配列することによって、異なるブロックを満足させてその低温／高温での加工作業を決定するように、領域を分けて冷却又は加熱することができる。

【0028】

本発明は、上記関連する実施例によって説明したが、上記の実施例は、単に本発明を実施するための一例である。開示された実施例は、本発明の範囲を限定しないことに留意されたい。むしろ、修正及び同等の配置は、本発明の範囲内に含まれることが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】