KR101527530B1 - 원료공급장치 및 이를 구비한 전기방사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 원료공급장치는 본체와, 상기 본체에 인출 가능하게 수납되는 제1원료탱크 및 제2원료탱크와, 상기 제1원료탱크 및 제2원료탱크에 저장된 원료를 펌핑하는 펌핑유닛과, 상기 제1원료탱크와 제2원료탱크 중 어느 하나를 선택적으로 방사노즐과 연결된 원료공급라인과 연결하고 제1원료탱크와 제2원료탱크 중 교체되는 원료탱크로 방사노즐에 인가되는 고압의 전류가 전달되는 것을 차단하는 밸브 어셈블리로 구성되어, 전기방사장치가 작동 중인 상태에서 원료탱크 교체작업이 가능하도록 하여 원료탱크 교체작업을 할 때 전기방사장치를 정지시킬 필요가 없어 연속생산이 가능하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

원료공급장치 및 이를 구비한 전기방사장치{Material Supply System and Electrospinning Device having the same}

본 발명은 전기방사장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 방사노즐로 방사용액을 공급하는 원료공급장치 및 이를 구비한 전기방사장치에 관한 것이다.

전기방사장치는 한국 등록특허공보 10-1060224(2011년 08월 23일)에 개시된 바와 같이, 전기방사용 분사 노즐의 원료액 공급 유로로 연결되며 섬유 원료액을 일시적으로 저장하여 전압을 인가하는 전압 인가부재와, 상기 전압 인가부재에 섬유 원료액을 공급하는 원료 공급부와, 분사노즐로부터 토출된 방사 섬유를 웹상태로 포집하는 콜렉터를 포함한다.

상기 원료 공급부는 섬유 원료액을 저장하는 원료 저장 탱크와, 원료 저장 탱크에서 전압 인가부재로 연결된 제 1 호스 및 전압 인가부재에서 원료액 공급 유로로 연결되는 제 2 호스와, 1 호스 또는 제 2 호스에 설치되어 섬유 원료액의 공급량을 제어하는 유량 제어 밸브로 구성된다.

이와 같은 전기방사장치는 전기방사용 전압 인가부재로부터 분사 노즐에 고전압이 인가되고, 원료공급부에서 원료가 분사 노즐로 공급되면 분사 노즐에서 나노 섬유를 방사한다. 그리고, 분사노즐에서 방사되는 나노 섬유는 콜렉터에 축적되어 나노 웹을 형성한다.

하지만, 이와 같은 전기방사장치는 분사 노즐에 고전압이 인가되기 때문에 방사용액에도 고압의 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 저장 탱크에도 고압의 전류이 흐르게 된다.

따라서, 저장탱크에 원료를 보충하거나 저장탱크를 교체할 경우 감전사고의 위험으로 인하여 전기방사장치의 작동을 정지시킨 후 작업을 수행해야된다. 이 경우 전기방사장치의 연속생산이 어려워 생산성이 저하되는 문제가 있다.

특허문헌1:한국 등록특허공보 10-1060224(2011년 08월 23일)

따라서, 본 발명의 목적은 전기방사장치가 작동 중인 상태에서 원료탱크 교체작업이 가능하도록 하여 원료탱크 교체작업을 할 때 전기방사장치를 정지시킬 필요가 없어 연속생산이 가능하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 원료공급장치 및 이를 구비한 전기방사장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원료탱크 교체작업을 자동화하여 교체작업시 쉽고 편리하며, 원료탱크를 교체할 때 방사노즐과 원료탱크 사이에 흐르는 고압의 전류를 차단함으로써, 감전사고를 방지할 수 있는 원료공급장치 및 이를 구비한 전기방사장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 원료공급장치는 본체와, 상기 본체에 인출 가능하게 수납되는 제1원료탱크 및 제2원료탱크와, 상기 제1원료탱크 및 제2원료탱크에 저장된 원료를 펌핑하는 펌핑유닛과, 상기 제1원료탱크와 제2원료탱크 중 어느 하나를 선택적으로 방사노즐과 연결된 원료공급라인과 연결하고 제1원료탱크와 제2원료탱크 중 교체되는 원료탱크로 방사노즐에 인가되는 고압의 전류가 전달되는 것을 차단하는 밸브 어셈블리를 포함한다.

상기 제1원료탱크 및 제2원료탱크에는 원료의 수위를 감지하는 수위 감지부가 구비되고, 상기 수위 감지부에서 인가되는 신호에 따라 상기 밸브 어셈블리를 작동시키는 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.

상기 밸브 어셈블리를 제어하는 제어유닛을 더 포함하고, 상기 제어유닛에는 타이머가 구비되어 제1원료탱크 및 제2원료탱크의 교체시간을 체크하여 교체시간에 도달되면 밸브 어셈블리를 작동시킬 수 있다.

상기 제1원료탱크는 제1테이블에 안착되고, 상기 제1테이블은 본체에 슬라이드 이동가능하게 설치되며, 상기 제1테이블은 제1테이블 구동부에 의해 이동되고, 상기 제2원료탱크는 제2테이블에 안착되고, 상기 제2테이블은 본체에 슬라이드 이동가능하게 설치되며, 상기 제2테이블은 제2테이블 구동부에 의해 이동될 수 있다.

상기 제1테이블 구동부와 제2테이블 구동부는 제어유닛에 의해 제어되고, 상기 제어유닛은 제1원료탱크 및 제2원료탱크 중 어느 하나를 교체할 때 교체되는 원료탱크가 안착된 테이블이 인출될 수 있다.

상기 본체에는 제1원료탱크를 개폐하는 제1도어 및 제2원료탱크를 개폐하는 제2도어가 장착되고, 상기 제1도어를 자동으로 개폐하는 제1도어 작동부 및 제2도어를 자동으로 개폐하는 제2도어 작동부가 설치될 수 있다.

상기 밸브 어셈블리는 상기 본체에 고정되는 제1바디와, 상기 제1바디에 직선 이동 가능하게 지지되고 원료공급라인이 연결되는 제1이동밸브와, 상기 제1바디에 설치되어 제1이동밸브를 직선 이동시키는 제1밸브 구동부와, 상기 제1이동밸브와 마주보게 배치되어 제1원료탱크와 제1라인으로 연결되는 제1고정밸브와, 상기 본체에 고정되는 제2바디와, 상기 제2바디에 직선 이동 가능하게 지지되고 원료공급라인이 연결되는 제2이동밸브와, 상기 제2바디에 설치되어 제2이동밸브를 직선 이동시키는 제2밸브 구동부와, 상기 제2이동밸브와 마주보게 배치되어 제2원료탱크와 제2라인으로 연결되는 제1고정밸브를 포함할 수 있다.

상기 제1이동밸브와 제1고정밸브가 서로 분리되면, 제1고정밸브와 제1이동밸브 사이를 막아 고압의 전류를 차단하는 제1절연블럭과, 상기 제1절연블럭를 직선 이동시키는 제1블럭 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1이동밸브 및 제2이동밸브는 전방에 내경이 좁아지는 시트부가 형성되는 밸브 바디와, 상기 밸브 바디의 후방에 고정되고 밸브 바디의 내부에 배치되는 지지로드와, 상기 지지로드에 슬라이드 이동 가능하게 삽입되고 상기 시트부에 밀착되는 밸브체와, 상기 밸브체와 지지로드 사이에 배치되어 밸브체에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함할 수 있다.

상기 제1고정밸브 및 제2고정밸브는 제1바디 및 제1바디에 나사 결합되는 제2바디와, 상기 제1바디의 내면에 고정되는 캡 부재에 고정되고 제1바디 및 제2바디의 내부에 배치되는 지지부재와, 상기 지지부재의 외면에 일정 갭을 두고 배치되어 원료가 통과하는 통로를 형성하는 가이드 부재와, 상기 제2바디의 내면과 가이드 부재의 외면 사이에 슬라이드 이동 가능하게 배치되고 그 전방이 지지부재의 외면과 제2바디의 내면 사이에 밀착되어 밀봉 작용을 하는 밸브체, 상기 밸브체와 가이드 부재 사이에 배치되어 밸브체에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함할 수 있다.

본 발명의 원료공급장치는 전기방사장치가 작동 중인 상태에서 원료탱크 교체작업이 가능하도록 하여 원료탱크 교체작업이 가능하므로, 전기방사장치를 정지시킬 필요가 없어 연속생산이 가능하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 원료공급장치는 원료탱크 교체작업을 자동화하여 교체작업시 쉽고 편리하며, 원료탱크를 교체할 때 방사노즐과 원료탱크 사이에 흐르는 고압의 전류를 차단함으로써, 감전사고를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치가 적용된 전기방사장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 펌핑 유닛의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 슬라이드 유닛의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 구동부를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 밸브 어셈블리의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 밸브 어셈블리의 정면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 밸브 어셈블리의 작동 상태도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 이동밸브의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 고정밸브의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 이동밸브와 고정밸브가 상호 연결된 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 제어유닛의 블럭도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 원료공급장치가 적용된 전기방사장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 전기방사장치는 고전압 발생기와 연결되어 원료를 나노섬유 형태로 방사하는 복수의 방사노즐(10)과, 방사노즐(10)에서 방사되는 나노 섬유가 축적되어 나노 웹을 형성하는 콜렉터(20)와, 방사노즐(10)과 원료공급라인(12)으로 연결되어 원료를 공급하는 원료공급장치(30)를 포함한다.

이러한 전기방사장치는 원료공급장치(30)에서 원료가 방사노즐(10)로 공급되고, 콜렉터(20)와 방사노즐(10) 사이에는 고전압 정전기력이 인가되어 방사노즐(10)에서 나노섬유가 방사되고 나노섬유가 콜렉터(20)에 축적되어 나노 웹이 형성된다.

원료공급장치(30)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 전방에 도어(42,44)가 개폐 가능하게 장착되는 본체(40)와, 본체(40)에 인출 가능하게 수납되는 제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52)와, 본체(40)에 설치되어 제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52)에 저장된 원료를 펌핑하는 펌핑유닛(60)과, 제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52)와 방사노즐(10) 사이에 설치되어 제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52) 중 어느 하나를 선택적으로 방사노즐(10)과 연결함과 아울러 원료탱크 교체시 방사노즐(10)에서 발생되는 고압의 전류가 제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52)로 전달되는 것을 차단하는 밸브 어셈블리(70)를 포함한다.

본체(40)는 이동을 용이하게 할 수 있도록 그 하면에 복수의 바퀴(46)가 회전 가능하게 설치되고, 이동된 위치에 고정될 수 있도록 바닥면에 지지되는 복수의 지지다리(48)가 구비된다.

본체(40)의 상측에는 펌핑유닛(60)이 수납되는 제1수납부(102)가 형성되고, 제1수납부(102)의 하측에 제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52)가 수납되는 제2수납부(104)가 형성되며, 제2수납부(104)의 하측에 제3원료탱크(80) 및 제4원료탱크(82)가 수납되는 제3수납부(106)가 형성된다.

전기방사장치에서 제1나노 웹과 제1나노 웹과 다른 제2나노 웹을 적층하여 제조할 경우 제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52)에 저장되는 원료는 제3원료탱크(80) 및 제4원료탱크(82)에 저장되는 원료와 다르게 된다.

도어(42,44)는 제1원료탱크(50)가 인출 및 인입되도록 개폐하는 제1도어(42)와, 제2원료탱크(52)가 인출 및 인입되도록 개폐하는 제2도어(44)를 포함한다.

제1도어(42)의 힌지축에는 제1도어(42)를 자동으로 개폐하는 제1도어 구동부(110)가 장착되고, 제2도어(44)의 힌지축에는 제2도어(44)를 자동으로 개폐하는 제2도어 구동부(112)가 장착된다.

여기에서, 제1도어 구동부(110) 및 제2도어 구동부(112)는 제1도어(42) 및 제2도어(44)가 회전 가능하게 지지되는 힌지축에 설치되어 전원이 인가되면 힌지축을 회전시키는 스텝모터가 사용되는 것이 바람직하다.

펌핑유닛(60)은 도 4에 도시된 바와 같이, 회전력을 발생시키는 모터(62)와, 모터(62)의 구동축과 제1연결 조인트(65)로 연결되는 제1회전축(64)과, 제1회전축(64)의 끝부분에 고정되는 구동기어(63)와, 구동기어(62)와 기어 물림되는 피동기어(61)와, 피동기어(61)가 고정되는 제2회전축(66)과, 제2회전축과 제2연결 조인트(67)에 의해 연결되어 펌핑력을 발생시키는 기어펌프(68)를 포함한다.

이러한 펌핑유닛(60)은 제1원료탱크(50)와 제2원료탱크(52)에 저장된 원료를 펌핑하는 제1펌핑유닛과, 제2원료탱크(80)와 제4원료탱크(82)에 저장된 원료를 펌핑하는 제2펌핑유닛으로 구성될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 펌핑유닛은 기어펌프가 사용되므로 설치공간을 작게 할 수 있고, 정량 공급이 가능하다.

제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52)는 본체(40)의 제2수납부(104)에 인출 가능하게 설치되는 제1테이블(120) 및 제2테이블(122)에 각각 안착된다.

제1테이블(120) 및 제2테이블(122)의 상면에는 제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52)가 안착되는 다수의 지지부재(124)가 원주방향으로 간격을 두고 고정된다. 그리고, 제1테이블(120) 및 제2테이블(122)의 전방에는 테이블이 인출될 때 테이블의 전방을 지지해주는 한 쌍의 지지다리(126)가 설치되고, 지지다리(126)의 하면에는 롤러(128)가 장착된다.

그리고, 제1테이블(120) 및 제2테이블(122)은 도 5에 도시된 바와 같이, 본체(40)의 제2수납부(104)에 설치된 슬라이드 유닛(130)에 의해 슬라이드 이동되고, 테이블 구동부(140,142)에 의해 자동으로 인출 및 인입된다.

슬라이드 유닛(130)은 본체(40)에 고정되는 지지판(132)에 일정 간격을 두고 수평하게 고정되는 한 쌍의 슬라이드 레일(134)과, 제1테이블(120) 및 제2테이블(122)의 하면에 고정되고 슬라이드 레일(134)을 따라 이동되는 슬라이드 부재(136)를 포함한다.

테이블 구동부(140,142)는 제1테이블(120)의 하면에 설치되어 제1테이블(120)을 직선 이동시키는 제1테이블 구동부(140)와, 제2테이블(122)의 하면에 설치되어 제2테이블(122)을 직선 이동시키는 제2테이블 구동부(142)를 포함한다.

제1테이블 구동부(140) 및 제2테이블 구동부(142)는 고압의 전류에 영향을 받지않도록 공기압에 의해 작동되는 공압 실린더가 사용되는 것이 바람직하다.

이러한 제1테이블 구동부(140) 및 제2테이블 구동부(142)도 6에 도시된 바와 같이, 지지판(132)의 하면에 고정되고 압축공기가 공급되는 실린더 바디(144)와, 실린더 바디(144)에서 인출되어 제1테이블(120) 및 제2테이블(122)에 고정되는 실린더 로드(146)를 포함한다.

이와 같이, 구성되는 제1테이블(120) 및 제2테이블(122)의 작용을 살펴보면, 제1테이블(120)을 인출할 경우, 제1테이블 구동부(140)를 작동시키면 실린더 로드(146)가 직선 이동되고, 이에 따라 제1테이블(120)이 본체(40)의 외부로 인출된다. 이때, 제1테이블(120)은 슬라이드 유닛(130)에 의해 가이드되고, 지지다리(126) 및 롤러(128)에 의해 지지되어 본체(40)의 외부로 인출된다.

제1테이블(120)이 본체(40) 외부로 인출되면 작업자는 제1테이블(120)에 안착된 제1원료탱크(50)를 교체한다. 그리고, 제1원료탱크(50)의 교체작업이 완료되면, 제1테이블 작동부(140)가 작동되어 제1테이블(120)이 본체(40) 내부로 인입된다. 제2테이블 (122) 역시 제1테이블(120)과 동일한 방식으로 작동된다.

제3수납부(106)에는 제3원료탱크(80)가 안착되는 제3테이블(150)과, 제4원료탱크(82)가 안착되는 제4테이블(152)이 인출 가능하게 배치된다. 제3테이블(150) 및 제4테이블(152)의 하면에는 복수의 롤러(154)가 설치되고 제3테이블(150) 및 제4테이블(152)의 전방에는 제3도어(156) 및 제4도어(158)가 힌지 연결된다.

여기에서, 제3도어(156) 및 제4도어(158)의 전면에는 손잡이(159)가 구비되어 작업자가 손잡이(159)를 잡고 당기면 제3테이블(150) 및 제4테이블(152)이 전방으로 인출되면서 제3도어(156) 및 제4도어(158)가 열린다.

제3테이블(150) 및 제4테이블(152)은 수동으로 인출 및 인입되는 구조이나, 위에서 설명한 제1테이블(120) 및 제2테이블(122)과 같이 자동으로 인출 및 인입되는 구조도 적용이 가능하다.

밸브 어셈블리(70)는 제2수납부(104)에 설치되어 제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52)에 저장된 원료가 공급되는 원료공급라인의 개폐작용을 하는 제1밸브 어셈블리와, 제3수납부(106)에 설치되어 제3원료탱크(80)와 제4원료탱크(82)에 저장된 원료가 공급되는 원료공급라인의 개폐작용을 하는 제2밸브 어셈블리를 포함한다.

밸브 어셈블리(70)는 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본체(40)에 장착된 지지판(160)에 고정되는 제1프레임(162)과, 제1프레임(162)에 직선 이동 가능하게 지지되고 원료공급라인(12)이 연결되는 제1이동밸브(164)와, 제1프레임(162)에 설치되어 제1이동밸브(164)를 직선 이동시키는 제1밸브 구동부(166)와, 제1이동밸브(164)와 마주보게 배치되어 제1원료탱크(50)와 제1라인(180)으로 연결되는 제1고정밸브(168)와, 본체(40)에 고정되는 제2프레임(172)와, 제2프레임(172)에 직선 이동 가능하게 지지되고 원료공급라인(12)이 연결되는 제2이동밸브(174)와, 제2프레임(172)에 설치되어 제2이동밸브(174)를 직선 이동시키는 제2밸브 구동부(176)와, 제2이동밸브(174)와 마주보게 배치되어 제2원료탱크(52)와 제2라인(182)으로 연결되는 제2고정밸브(178)를 포함한다.

제1이동밸브(164)의 후방에는 한 쌍의 제1가이드 봉(190)이 고정되고, 제1가이드 봉(190)은 제1프레임(162)에 직선 이동 가능하게 지지된다. 그리고, 제2이동밸브(174)의 후방에는 한 쌍의 제2가이드 봉(192)이 고정되고, 제2가이드 봉(192)은 제2프레임(172)에 직선 이동 가능하게 지지된다.

제1밸브 구동부(166) 및 제2밸브 구동부(176)는 고압의 전류에 영향을 받지않도록 공압 실린더로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1밸브 구동부(166) 및 제2밸브 구동부(176)는 공압이 제공되는 실린더 바디가 제1프레임(162) 및 제2프레임(172)에 고정되고, 실린더 로드가 제1이동밸브(164) 및 제2이동밸브(174)에 연결되어 실린더 바디에 공압이 제공되면 제1이동밸브(164) 및 제2이동밸브(174)가 직선 이동된다.

그리고, 지지판(160)에는 제1이동밸브(164)와 제1고정밸브(168) 사이가 분리되면 제1이동밸브(164)와 제1고정밸브(168) 사이를 기구적으로 막아 고압의 전류를 차단하는 제1차단유닛(210)과, 제2이동밸브(174)와 제2고정밸브(178) 사이가 분리되면 제2이동밸브(174)와 제2고정밸브(178) 사이를 기구적으로 막아 고압의 전류를 차단하는 제2차단유닛(220)이 구비된다.

제1차단유닛(210)은 제1이동밸브(164)와 제1고정밸브(168) 사이에 직선 이동 가능하게 배치되는 제1절연블럭(212)과, 지지판(160)의 상면에 고정되어 제1절연블럭(212)을 직선 이동시키는 제1블럭 구동부(214)를 포함한다.

그리고, 제2차단유닛(220)은 제2이동밸브(174)와 제2고정밸브(178) 사이에 직선 이동 가능하게 배치되는 제2절연블럭(222)과, 지지판(160)의 상면에 고정되어 제2절연블럭(222)을 직선 이동시키는 제2블럭 구동부(224)를 포함한다.

제1블럭 구동부(214)와 제2블럭 구동부(224)는 고압의 전류에 영향을 받지 않도록 공압에 의해 작동되는 공압 실린더로 구성되는 것이 바람직하다.

제1이동밸브(164)는 제1이동부재(230)에 고정되고, 제1이동부재(230)는 제1가이드 봉(190) 및 제1밸브 구동부(166)가 연결된다. 제2이동밸브(174)는 제2이동부재(232)에 고정되고, 제2이동부재(232)는 제2가이드 봉(192) 및 제2밸브 구동부(176)가 연결된다.

제1고정밸브는 제1고정부재(240)에 고정되고, 제1고정부재(240)는 지지판(16)에 고정되고 제1라인(180)이 연결된다. 그리고, 제2고정밸브(178)는 제2고정부재(242)에 고정되고, 제2고정부재(242)는 지지판(160)에 고정되고 제2라인(182)이 연결된다.

제1이동밸브(164) 및 제2이동밸브(174)는 제1고정밸브(168) 및 제2고정밸브(178)와 분리된 상태일 경우에는 원료가 유출되는 것을 방지할수 있도록 유로를 차단하는 구조를 갖는다.

이러한 제1이동밸브(164) 및 제2이동밸브(174)는 도 10에 도시된 바와 같이, 양측이 개구된 원통 형태이고, 그 외면에 숫나사산(312)이 형성되며 전방에 내경이 좁아지는 시트부(314)가 형성되는 밸브 바디(310)와, 밸브 바디(310)의 후방에 고정되고 밸브 바디(310)에 내부 중앙에 배치되는 지지로드(340)와, 밸브 바디(310)의 내부에 직선 이동 가능하게 배치되고 시트부(314)에 밀착되어 밀봉 작용을 하고 지지로드(340)에 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 밸브체(320)와, 밸브체(320)와 지지로드(340) 사이에 배치되어 밸브체(320)에 탄성력을 제공하는 스프링(330)을 포함한다.

밸브 바디(310)는 내부에 원료가 통과하는 챔버가 형성되고 그 전방에는 내경이 좁아지게 형성되어 밸브체(320)가 밀착되는 시트부(314)가 형성되며, 그 후방에는 지지로드(340)가 고정되고, 지지로드(340)와 밸브 바디(310) 사이에는 원료가 통과하는 유로(318)가 형성된다.

밸브 바디(310)의 내면과 밸브체(320)의 외면 사이에는 시일 링(350)이 장착되어 기밀 작용을 한다.

밸브체(320)는 그 전방에 시트부(314)에 밀착되는 밀착부(322)가 형성되고, 밀착부(322)의 후방에 외경이 넓어지게 형성되어 시트부(314)의 후면에 걸림되어 밸브 바디(310)에서 이탈되는 것을 방지하는 걸림부(324)가 형성되며, 그 후방에는 스프링(330)이 삽입되는 스프링 삽입부(326)가 형성된다.

이와 같이, 구성되는 제1이동밸브(164) 및 제2이동밸브(174)는 제1고정밸브(168) 및 제2고정밸브(178)와 분리된 상태일 경우 스프링(330)의 탄성력에 의해 밸브체(320)의 밀착부(322)가 시트부(314)에 밀착되어 원료가 유출되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 제1고정밸브 및 제2고정밸브와 연결될 때 제1고정밸브 및 제2고정밸브가 밀면 밸브체(320)가 후퇴되면서 시트부(314)에서 분리되어 유로가 개방된다.

제1고정밸브(168) 및 제2고정밸브(178)는 도 11에 나타낸 바와 같이, 원통형태이고 제1고정부재(240) 및 제2고정부재(242)에 나사 결합되는 제1바디(400)와, 제1바디(400)에 나사 결합되는 제2바디(402)와, 제1바디(400)의 내면에 고정되고 둘레방향으로 유로(432)가 관통되게 형성되는 캡 부재(430)와, 캡 부재(430)에 고정되고 제1바디(400) 및 제2바디(402)의 내부에 배치되는 지지부재(420)와, 지지부재(420)의 외면에 일정 갭을 두고 배치되어 원료가 통과하는 통로(460)를 형성하는 가이드 부재(440)와, 제2바디(402)의 내면과 가이드 부재(440)의 외면 사이에 슬라이드 이동 가능하게 배치되고 전방이 지지부재(420)의 외면과 제2바디(402)의 내면 사이에 밀착되어 밀봉 작용을 하는 밸브체(450)와, 밸브체(450)와 가이드 부재(440) 사이에 배치되어 밸브체(450)에 탄성력을 제공하는 스프링(410)을 포함한다.

제1바디(400)의 외면에는 숫나사부(404)가 형성되어 제1고정부재(240) 및 제2고정부재(242)에 나사 결합되고, 그 내면에는 걸림홈(406)이 형성되어 캡 부재(430)의 플랜지부(434)가 걸림홈(406)에 삽입된다.

제2바디(402)는 밸브체(450)가 밀착되도록 내경이 넓어지는 단차부(408)가 형성되고, 단차부(408)의 끝부분에 밸브체(450)의 걸림턱(454)이 걸림되어 밸브체(450)가 제2바디(402)에서 이탈되는 것을 방지한다.

지지부재(420)는 원봉 형태로 형성되고 그 일단에는 외경이 확장되게 형성되어 밸브체(450)의 내면에 밀착되는 시트부(424)가 형성되고, 그 타단은 캡 부재(430)에 나사 체결되도록 숫나사부(426)가 형성된다.

가이드 부재(440)는 원통 형태로 형성되어 지지부재(420)의 외면에 통로(460)를 형성하도록 일정 갭을 두고 배치되고 그 일단에는 둘레방향으로 유로(442)가 형성되어 통로(460)와 연통된다. 그리고, 가이드 부재(440)의 타단은 외경이 확장되어 제2바디(402)의 내면에 고정된다.

밸브체(450)는 원통 형태이고, 그 하면에는 둘레방향으로 스프링(410)이 삽입되는 스프링 삽입홈(452)이 형성되고, 그 전방 외면은 제2바디(402)의 내면에 밀착되고, 전방 내면은 지지부재(420)의 시트부(424)에 직선 이동 가능하게 밀착되고, 그 후방 외면에는 걸림턱(454)이 형성되어 제2바디(402)의 단차부(408)에 걸림되어 외부로 이탈되는 것을 방지한다.

이와 같이, 밸브체(450)는 지지부재(420)의 시트부(424)와 제2바디(402) 사이에 밀착되어 원료가 유출되는 것을 차단하고, 밸브체(450)가 후퇴되면 지지부재(420)와 제2바디(402)의 사이의 공간이 유로(442)와 연통되어 밸브가 개방된다.

이와 같이, 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 어셈블리의 작용을 다음에서 설명한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치의 고정밸브와 이동밸브가 상호 연결된 상태의 단면도이다.

제1원료탱크(50)가 방사노즐(10)과 연결되어 제1원료탱크(50)에 저장된 원료가 방사노즐(10)로 공급되는 상태에서, 제1원료탱크(50)에 저장된 원료가 설정치 이하가 되면 밸브 어셈블리(70)가 작동되어 제1원료탱크(50)와 방사노즐(10) 사이의 연결은 차단하고, 제2원료탱크(52)와 방사노즐(10) 사이를 연결한다.

즉, 제1밸브 구동부(166)가 작동되면, 제1이동밸브(164)가 후퇴되면서 제1고정밸브(168)와 분리된다. 이때, 제1이동밸브(164)는 스프링(330)의 탄성력에 의해 밸브체(320)가 전진되어 밸브 바디(310)의 시트부(314)에 밀착되어 제1이동밸브(164)에서 원료가 유출되는 것을 방지한다. 그리고, 제1고정밸브(168)는 스프링(410)의 탄성력에 의해 밸브체(450)가 전진되면서 제2바디(402)와 지지부재(420)의 시트부(424) 사이에 밀착되어 제1고정밸브(168)에서 원료가 유출되는 것을 방지한다.

제1이동밸브(164)와 제1고정밸브(168) 사이가 분리되면 제1블럭 구동부(214)가 작동되어 제1절연블럭(212)이 전진되어 제1이동밸브(164)와 제1고정밸브(168) 사이에 배치되고 이에 따라, 방사노즐(10)에 인가되는 고압의 전류가 제1원료탱크(50)로 흐르는 것을 차단한다.

그리고, 제2밸브 구동부(176)가 작동되면, 제2이동밸브(174)가 전진되어 제2고정밸브(178)에 삽입된다. 그러면, 제2이동밸브(174)와 제2고정밸브(178) 사이가 연결되고 제2원료탱크(52)에 저장된 원료가 방사노즐(10)로 공급된다.

제2이동밸브(174)가 전진되면, 제2이동밸브(174)의 밸브체(320) 전면에 제2고정밸브(178)의 지지부재(420) 전면이 접촉된다. 그러면 밸브체(320)가 지지부재(420)의 미는 힘에 의해 후퇴되면서 밸브 바디(310)의 시트부(314)에서 분리되고 제2이동밸브(174)가 개방된다. 그리고, 제2이동밸브(174)의 밸브 바디(310) 전면이 제2고정밸브(178)의 지지부재(420)와 제2바디(402) 사이의 공간으로 삽입되면서 밸브체(450)를 밀어준다. 그러면 밸브체(450)가 후퇴되면서 제2고정밸브(178)가 개방된다.

따라서, 제2이동밸브(174)와 제2고정밸브(178) 사이가 상호 연결된 상태로 되어 제2원료탱크(52)에 저장된 원료가 방사노즐(10)로 공급된다.

이와 같이, 구성되는 밸브 어셈블리의 작용을 다음에서 설명한다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 원료공급장치를 제어하는 제어유닛의 블럭도이다.

본 실시예에 따른 원료공급장치는 제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52)의 교체시기가 되면 밸브 어셈블리(70)를 제어하는 제어유닛(500)이 구비된다.

일 예로, 현재 제1원료탱크(50)가 방사노즐(10)과 연결된 상태이고, 제1원료탱크(50)에 저장된 원료의 수위가 설정치 이하로 저하되면 제어유닛(500)은 밸브 어셈블리(70)를 제어하여 제1원료탱크(50)와 방사노즐(10) 사이의 연결을 차단하고, 제2원료탱크(52)와 방사노즐(10) 사이를 연결하여 전기방사장치의 정지없이 연속적으로 공정이 수행될 수 있도록 한다.

제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52)에는 원료의 수위를 감지하는 수위 감지부(520)가 구비되고, 상기 수위 감지부(520)에서 인가되는 신호에 따라 제어유닛(500)은 밸브 어셈블리(70)를 작동시킨다.

여기에서, 수위 감지부(520)는 고압의 전류에 영향을 받지 않는 센서가 사용될 수 있고, 기구적으로 원료의 수위가 설정치 이하로 저하되면 스위치가 온(ON)되는 스위치 타입이 사용될 수 있다.

그리고, 제어유닛(500)에 타이머(510)가 구비되어 제1원료탱크(50) 및 제2원료탱크(52)의 사용시간이 설정시간에 도달되면 제어유닛(500)은 밸브 어셈블리(70)를 작동시킬 수 있다.

다음에서 본 발명의 원료공급장치의 작용을 상세하게 설명한다.

제1원료탱크(50)가 방사노즐(10)과 연결된 상태에서 제1원료탱크(50)에 저장된 원료의 수위가 설정치 이하가 되면, 제1원료탱크(50)에 설치된 수위 감지부(520)에서 제어유닛(500)으로 신호가 인가되거나, 타이머(510)에 의해 설정시간이 경과되면, 제어유닛(500)은 제1블럭 구동부(214) 및 제2밸브 구동부(216)를 작동시킨다.

그러면, 제2블럭 구동부(216)의 작동에 의해 제2절연블럭(222)이 제2이동밸브(174)와 제2고정밸브(178) 사이에서 이탈된다. 그리고, 제2밸브 구동부(176)가 작동되면, 제2이동밸브(174)가 전진되면서 제2고정밸브(178)와 상호 연결된다.

이와 같은 동작에 의해 제2원료탱크(52)와 방사노즐(10) 사이가 서로 연결되어 제2원료탱크(52)에 저장된 원료가 방사노즐(10)로 공급된다.

이어서, 제어유닛(500)은 제1밸브 구동부(166) 및 제1블럭 구동부(214)를 작동시킨다. 제1밸브 구동부(166)가 작동되면 제1이동밸브(164)가 후퇴되면서 제1고정밸브(168)에서 분리되고, 제1블럭 구동부(214)가 작동되면 제1절연블럭(212)이 전진되면서 제1고정밸브(168)와 제1이동밸브(164) 사이로 이동되어 제1고정밸브(168)와 제1이동밸브(164) 사이를 기구적으로 절연시킨다.

이와 같이, 제1원료탱크(50)와 방사노즐(10) 사이의 연결이 차단된 상태에서, 제1고정밸브(168)와 제1이동밸브(164) 사이를 분리하여 1차로 고압의 전류를 차단하고, 제1고정밸브(168)와 제1이동밸브(164) 사이를 제1절연블럭(212)으로 막아 2차로 고압의 전류를 차단함으로써, 방사노즐(10)에 인가되는 고압의 전류가 제1원료탱크(50)로 흐르는 것을 완벽하게 막을 수 있다.

이러한 동작이 완료되면, 제어유닛(500)은 제1도어 구동부(110)를 작동시켜 제1도어(42)를 개방한다. 그리고, 제1테이블 구동부(140)를 작동시켜 제1원료탱크(50)가 안착된 제1테이블(120)을 본체(40)의 외부로 인출시킨다.

그러면, 작업자가 제1테이블(120)에 안착된 제1원료탱크(50)의 교체작업을 수행한다. 그리고, 제1원료탱크(50)의 교체작업이 완료되면, 제1테이블 구동부(140)가 작동되어 제1테이블(120)은 본체(40) 내부로 인입되고, 제1도어 구동부(110)가 작동되어 제1도어(42)가 닫히게 된다.

그리고, 제2원료탱크(52)의 교체시기가 되면 위와 같은 과정을 반복하여 제1원료탱크(50)를 방사노즐(10)과 연결하고, 제2원료탱크(52)와 방사노즐(10) 사이의 연결을 차단한 후 제2원료탱크(52)를 교체한다.

따라서, 본 실시예에 따른 원료공급장치는 원료탱크를 교체할 때 전기방사장치의 정지할 필요가 없어 연속 공정이 가능하므로 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 원료공급장치는 제어유닛에 의해 원료탱크의 교체 작업이 자동으로 이루어지므로 작업시 쉽고 편리하며 원료탱크를 정확한 시기에 교체할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

10: 방사노즐 12: 원료공급라인
20: 콜렉터 30: 원료공급장치
40; 본체 42: 제1도어
44; 제2도어 50: 제1원료탱크
52: 제2원료탱크 60: 펌핑유닛
70: 밸브 어셈블리 80: 제3원료탱크
82: 제4원료탱크 110; 제1도어 구동부
112: 제2도어 구동부 120: 제1테이블
122: 제2테이블 140: 제1테이블 구동부
142: 제2테이블 구동부 164: 제1이동밸브
168: 제1고정밸브 166: 제1밸브 구동부
174: 제2이동밸브 178: 제2이동밸브
168: 제2밸브 구동부 212: 제1절연블럭
214: 제1블럭구동부 222: 제2절연블럭
224: 제2블럭구동부 500: 제어유닛
510: 타이머 520: 수위 감지부

Claims (19)

1. 본체;
   상기 본체에 인출 가능하게 수납되는 제1원료탱크 및 제2원료탱크;
   상기 제1원료탱크 및 제2원료탱크에 저장된 원료를 펌핑하는 펌핑유닛;
   상기 제1원료탱크와 제2원료탱크 중 어느 하나를 선택적으로 방사노즐과 연결된 원료공급라인과 연결하고 제1원료탱크와 제2원료탱크 중 교체되는 원료탱크로 방사노즐에 인가되는 고압의 전류가 전달되는 것을 차단하는 밸브 어셈블리를 포함하며,
   상기 제1원료탱크는 제1테이블에 안착되고, 상기 제1테이블은 본체에 슬라이드 이동가능하게 설치되며, 상기 제1테이블은 제1테이블 구동부에 의해 이동되고,
   상기 제2원료탱크는 제2테이블에 안착되고, 상기 제2테이블은 본체에 슬라이드 이동가능하게 설치되며, 상기 제2테이블은 제2테이블 구동부에 의해 이동되는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1원료탱크 및 제2원료탱크에는 원료의 수위를 감지하는 수위 감지부가 구비되고, 상기 수위 감지부에서 인가되는 신호에 따라 상기 밸브 어셈블리를 작동시키는 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어유닛에는 타이머가 구비되어 제1원료탱크 및 제2원료탱크의 교체시간을 체크하여 교체시간에 도달되면 밸브 어셈블리를 작동시키는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1테이블 구동부 및 제2테이블 구동부는 공압 실린더로 형성되는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 제1테이블 구동부와 제2테이블 구동부는 제어유닛에 의해 제어되고, 상기 제어유닛은 제1원료탱크 및 제2원료탱크 중 어느 하나를 교체할 때 교체되는 원료탱크가 안착된 테이블을 인출하는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 본체에는 제1원료탱크를 개폐하는 제1도어 및 제2원료탱크를 개폐하는 제2도어가 장착되고, 상기 제1도어를 자동으로 개폐하는 제1도어 작동부 및 제2도어를 자동으로 개폐하는 제2도어 작동부가 설치되는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1도어 작동부 및 제2도어 작동부는 제어유닛에 의해 제어되고, 상기 제어유닛은 제1원료탱크 및 제2원료탱크 중 어느 하나를 교체할 때 교체되는 원료탱크의 도어를 열리는 방향으로 작동하는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 밸브 어셈블리는 상기 본체에 고정되는 제1바디;
   상기 제1바디에 직선 이동 가능하게 지지되고 원료공급라인이 연결되는 제1이동밸브;
   상기 제1바디에 설치되어 제1이동밸브를 직선 이동시키는 제1밸브 구동부;
   상기 제1이동밸브와 마주보게 배치되어 제1원료탱크와 제1라인으로 연결되는 제1고정밸브;
   상기 본체에 고정되는 제2바디;
   상기 제2바디에 직선 이동 가능하게 지지되고 원료공급라인이 연결되는 제2이동밸브;
   상기 제2바디에 설치되어 제2이동밸브를 직선 이동시키는 제2밸브 구동부; 및
   상기 제2이동밸브와 마주보게 배치되어 제2원료탱크와 제2라인으로 연결되는 제2고정밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1이동밸브와 제1고정밸브가 서로 분리되면, 제1고정밸브와 제1이동밸브 사이를 막아 고압의 전류를 차단하는 제1절연블럭과, 상기 제1절연블럭를 직선 이동시키는 제1블럭 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
11. 제9항에 있어서,
    상기 제2이동밸브와 제2고정밸브가 서로 분리되면, 제2이동밸브와 제2이동밸브 사이를 막아 고압의 전류를 차단하는 제2절연블럭과, 상기 제2절연블럭를 직선 이동시키는 제2블럭 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
12. 제9항에 있어서,
    상기 제1이동밸브 및 제2이동밸브는 상기 제1고정밸브 및 제2고정밸브와 분리되면 원료가 유출되는 것을 차단할 수 있도록 밸브가 닫혀지는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
13. 제9항에 있어서,
    상기 제1이동밸브 및 제2이동밸브는 전방에 내경이 좁아지는 시트부가 형성되는 밸브 바디와,
    상기 밸브 바디의 후방에 고정되고 밸브 바디의 내부에 배치되는 지지로드와,
    상기 지지로드에 슬라이드 이동 가능하게 삽입되고 상기 시트부에 밀착되는 밸브체와,
    상기 밸브체와 지지로드 사이에 배치되어 밸브체에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
14. 제9항에 있어서,
    상기 제1고정밸브 및 제2고정밸브는 상기 제1이동밸브 및 제2이동밸브와 분리되면 원료가 유출되는 것을 차단할 수 있도록 밸브가 닫혀지는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
15. 제9항에 있어서,
    상기 제1고정밸브 및 제2고정밸브는 제1바디 및 제1바디에 나사 결합되는 제2바디와,
    상기 제1바디의 내면에 고정되는 캡 부재에 고정되고 제1바디 및 제2바디의 내부에 배치되는 지지부재와,
    상기 지지부재의 외면에 일정 갭을 두고 배치되어 원료가 통과하는 통로를 형성하는 가이드 부재와,
    상기 제2바디의 내면과 가이드 부재의 외면 사이에 슬라이드 이동 가능하게 배치되고 그 전방이 지지부재의 외면과 제2바디의 내면 사이에 밀착되어 밀봉 작용을 하는 밸브체와,
    상기 밸브체와 가이드 부재 사이에 배치되어 밸브체에 탄성력을 제공하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
16. 제1항에 있어서,
    상기 본체에 수납되는 제3원료탱크 및 제4원료탱크;
    상기 제3원료탱크 및 제4원료탱크를 펌핑하는 펌핑유닛;
    상기 제3원료탱크와 제4원료탱크 중 어느 하나를 선택적으로 방사노즐과 연결된 원료공급라인과 연결하고 제3원료탱크와 제4원료탱크 중 교체되는 원료탱크로 방사노즐에 인가되는 고압의 전류가 전달되는 것을 차단하는 밸브 어셈블리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제3원료탱크 및 제4원료탱크에 저장되는 원료는 제1원료탱크 및 제2원료탱크에 저장되는 원료와 다른 원료가 저장되는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
18. 제16항에 있어서,
    상기 제3원료탱크는 제3테이블에 안착되고, 상기 제3테이블은 하면에 복수의 롤러가 장착되고, 전방에 제3도어가 힌지 연결되며, 상기 제3도어에는 손잡이가 장착되는 것을 특징으로 하는 원료공급장치.
19. 고전압 발생기와 연결되어 원료를 나노섬유 형태로 방사하는 방사노즐;
    상기 방사노즐에서 방사되는 나노섬유가 축적되어 나노 웹을 형성하는 콜렉터; 및
    상기 방사노즐로 원료를 공급하는 청구항 1 내지 3, 5 내지 18 중 어느 한 항에 기재된 원료공급장치를 포함하는 전기방사장치.
    
    
    
    
    

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