KR102173003B1 - 미세분말 집진 장치 - Google Patents

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KR102173003B1
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pellets
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KR1020200034256A
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김영환
조용준
이주호
홍석민
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한국원자력연구원
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Abstract

본 발명은 미세분말 집진 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세분말 집진 장치는, 소정의 크기를 갖도록 성형된 성형 펠릿과 미세분말이 혼합된 혼합 펠릿이 공급되어 상기 혼합 펠릿에서 미세분말을 진동으로 분리하여 1차 분말제거 펠릿을 배출하고, 상기 분리된 미세분말이 포집되는 제1 분말 포집부를 포함하는 분리기; 상기 1차 분말제거 펠릿에서 미세분말이 에어로 분리되도록 상기 1차 분말제거 펠릿에 에어를 분사하는 분사기를 포함하고, 미세분말이 분리된 2차 분말제거 펠릿을 배출하는 에어샤워기; 상기 2차 분말제거 펠릿을 수납하는 펠릿 수납기; 및 상기 에어샤워기에서 분리된 미세분말을 포집하는 제2 분말 포집부를 포함할 수 있다. 본 발명에 의하면, 진동을 통해 미세분말을 펠릿에서 제거하고, 에어샤워를 통해 초미세분말을 제거하여 펠릿이 깨지지 않으면서 미세분말을 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

미세분말 집진 장치{COLLECTING APPARATUS OF FINE POWDER}
본 발명은 미세분말 집진 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정의 크기를 갖는 펠릿에 부착된 미세분말을 분리하여 집진할 수 있는 미세분말 집진 장치에 관한 것이다.
핵연료 주기 공정 중 핵연료를 재활용하는 공정이 이루어지는데, 핵연료 원료물질인 U3O8을 원료로 성형된 펠릿이 이용된다. U3O8의 성형 펠릿을 재활용하기 위해서는 성형된 펠릿의 표면이 깨끗한 상태를 유지할 필요가 있다. 펠릿의 표면이 깨끗하지 않은 경우, 후속 공정인 전해환원공정에서 바스켓 형태의 반응 필터 안에서 펠릿이 원료와 반응할 때, 펠릿의 표면에 부착된 미세분말들이 바스켓 표면의 미세 구멍을 통해 외부로 반출될 수 있다. 그에 따라 펠릿과 원료 사이의 반응이 저하되는 문제가 있다.
따라서 펠릿의 표면에 부착된 미세분말을 제거하기 위해 탈분기 등과 같은 장치를 이용하여 펠릿을 제거하는데, 탈분기는 진동으로 펠릿의 표면에 부착된 미세분말을 제거한다. 하지만, 이렇게 탈분기와 같은 장치를 이용하여 진동으로 미세분말을 제거하는 경우 미세분말의 일부는 제거되지만, 미세분말에 포함된 초미세분말에 대한 제거가 이루어지지 않는 문제가 있다.
그렇다고 초미세분말을 제거하기 위해 진동을 더 하는 경우, 펠릿이 깨지는 경우가 발생할 수 있다. U3O8의 성형 펠릿은, 소결(sintering) 전에 다공성 펠릿(porous pellet)이기 때문에 내부에 다량의 기포가 분포되어 있고, 또한, 결합도가 크지 않다. 따라서 미세분말을 제거하기 위해 일정 이상의 진동을 가하는 경우, 펠릿이 깨질 수 있다.
이렇게 펠릿이 깨지는 경우가 발생하면, 오히려 펠릿이 깨지면서 주변의 다른 펠릿에 미세분말이 더 부착되는 문제가 발생할 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-1442736호 (2014.09.15.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, U3O8을 원료로 하는 성형 펠릿에서 미세분말을 제거할 수 있는 미세분말 집진 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세분말 집진 장치는, 소정의 크기를 갖도록 성형된 성형 펠릿과 미세분말이 혼합된 혼합 펠릿이 공급되어 상기 혼합 펠릿에서 미세분말을 진동으로 분리하여 1차 분말제거 펠릿을 배출하고, 상기 분리된 미세분말이 포집되는 제1 분말 포집부를 포함하는 분리기; 상기 1차 분말제거 펠릿에서 미세분말이 에어로 분리되도록 상기 1차 분말제거 펠릿에 에어를 분사하는 분사기를 포함하고, 미세분말이 분리된 2차 분말제거 펠릿을 배출하는 에어샤워기; 상기 2차 분말제거 펠릿을 수납하는 펠릿 수납기; 및 상기 에어샤워기에서 분리된 미세분말을 포집하는 제2 분말 포집부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세분말 집진 장치는, 소정의 크기를 갖는 펠릿과 미세분말이 혼합된 혼합 펠릿이 공급되어 상기 혼합 펠릿에서 미세분말을 분리하고, 미세분말이 분리된 1차 분말제거 펠릿을 배출하는 분리기; 상기 분리기에서 배출된 상기 1차 분말제거 펠릿에서 미세분말이 에어로 분리되도록 상기 1차 분말제거 펠릿에 에어를 분사하는 분사기를 포함하고, 미세분말이 분리된 2차 분말제거 펠릿를 배출하는 에어샤워기; 상기 에어샤워기에서 배출된 상기 2차 분말제거 펠릿을 수납하는 펠릿 수납부; 및 상기 에어샤워기에서 분리된 미세분말을 포집하기 위해 상기 에어샤워기에서 에어를 흡입하기 위한 블로어를 포함하고, 상기 블로어에서 에어가 흡입됨에 따라 상기 에어샤워기 내에 배치된 상기 1차 분말제거 펠릿이 상기 에어샤워기 내에 소정의 시간동안 정지될 수 있다.
본 발명에 의하면, 진동을 통해 미세분말을 펠릿에서 제거하고, 에어샤워를 통해 초미세분말을 제거하여 펠릿이 깨지지 않으면서 미세분말을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 펠릿에서 제거된 미세분말은 펠릿과 동일한 원료이므로, 제거된 미세분말을 집진하여 펠릿을 성형하는 성형 장치에 다시 투입할 수 있어, 펠릿을 성형하기 위한 원료를 절약할 수 있다.
더욱이, 에어샤워를 통해 미세분말을 제거할 때, 에어샤워기 내에 에어를 분사함과 동시에 하부에서 에어를 흡입함에 따라 소정의 시간 동안 에어샤워기 내에 펠릿이 정지하여 보다 효과적으로 펠릿에서 미세분말을 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세분말 집진 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세분말 집진 장치의 주요 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세분말 집진 장치의 주요 구성을 다를 각도에서 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세분말 집진 장치의 주요 구성의 내부를 확인하기 위해 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세분말 집진 장치의 주요 구성 내부를 설명하기 위해 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 영역 A를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세분말 집진 장치의 주요 구성을 설명하기 위한 정면도이다.
도 8은 도 7의 영역 B를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세분말 집진 장치의 주요 구성을 설명하기 위한 측면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세분말 집진 장치의 사이클론에서 미세분말이 집진되는 상태를 모델링한 것을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 다음의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명이 명료해지도록 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명한다.
도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세분말 집진 장치(100)에 대해 설명한다. 본 실시예에 따른 미세분말 집진 장치(100)는, U3O8을 원료로 하여 별도의 성형 장치에서 성형된 펠릿에서 미세분말을 제거하고, 제거된 미세분말을 집진하기 위한 장치이다. 본 실시예에서, 집진하고자 하는 미세분말은, 성형 장치에서 펠릿을 성형할 때, 원료로 이용된 U3O8에 대한 분말이며, 분말의 크기에 따라 미세분말 또는 초미세분말을 포함할 수 있다. 따라서 별도로 집진된 미세분말은 다시 성형 장치로 이동되어 펠릿의 성형에 이용될 수 있다.
본 실시예에서, 펠릿은 경도 5.5, 평균밀도 8.3g/㎤dlau, 평균입자 분포가 11㎛인 분말을 약 3ton으로 가압하여 직경 6mm 및 높이 7.4mm의 크기를 가질 수 있다.
이러한 미세분말 집진 장치(100)는, 분리기(110), 에어샤워기(120), 펠릿 수납기(130), 블로어(140), 사이클론(150), 차압계(160) 및 제어부(170)를 포함한다.
분리기(110)는 펠릿이 분리기(110)로 투입되면, 진동을 통해 펠릿에 부착된 미세분말을 분리하는 역할을 한다.
이때, 분리기(110)에는 성형 장치에서 성형된 성형 펠릿에 미세분말이 부착된 혼합 펠릿이 공급될 수 있으며, 이때, 혼합 펠릿과 미세분말이 함께 공급될 수 있다.
본 실시예에서, 분리기(110)는 혼합 펠릿이 깨지지 않을 정도의 진동을 가하여 혼합 펠릿에 부착된 미세분말 중 상대적으로 큰 입자의 미세분말을 혼합 펠릿과 분리한다. 그리고 분리기(110)는 혼합 펠릿에서 미세분말의 일부가 분리된 1차 분말제거 펠릿을 배출한다.
이를 위해 분리기(110)는, 분리 하우징(111), 제1 분리망(113), 제1 이송 가이드(115), 제1 분말 포집부(117), 분리기 커버(119), 제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)를 포함한다.
분리 하우징(111)은 대략 사각형 형상을 가질 수 있고, 상부 및 하부가 개방된 형상을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 분리 하우징(111)은 상부 및 하부가 개방된 상태에서 다양한 형상을 가질 수 있다.
분리 하우징(111)의 일 측에 투입부(111a)가 형성될 수 있다. 투입부(111a)는 성형 장치에서 성형된 혼합 펠릿이 분리 하우징(111) 내로 공급되기 구비되며, 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 경사진 면을 포함할 수 있다. 투입부(111a)는 분리 하우징(111)의 일 측에 분리 하우징(111)의 너비보다 작은 너비를 가질 수 있다.
본 실시예에서, 분리 하우징(111)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 수평면에 비해 소정의 각도(θ2)를 가지도록 기울어지게 배치될 수 있다. 즉, 투입부(111a)가 배치된 위치가 상부에 배치되고, 에어샤워기(120) 측이 하부에 배치되도록 분리 하우징(111)이 기울어진 상태로 배치될 수 있다. 따라서 투입부(111a)를 통해 분리 하우징(111)으로 공급된 혼합 펠릿이 분리 하우징(111)이 기울어짐에 따라 에어샤워기(120) 측으로 이동될 수 있다. 예컨대, 분리 하우징(111)은 약 5도 각도로 경사진 상태로 배치될 수 있다.
제1 분리망(113)은 분리 하우징(111)의 개방된 하면에 배치될 수 있다. 제1 분리망(113)은 복수 개의 개구가 형성될 수 있으며, 제1 분리망(113)에 형성된 개구의 크기는 투입부(111a)를 통해 투입되는 혼합 펠릿의 크기보다 작은 크기를 가질 수 있다.
즉, 제1 분리망(113)의 개구는, 제1 분리망(113)의 상부로 공급된 혼합 펠릿이 움직이더라도 제1 분리망(113)의 개구를 통해 혼합 펠릿이 관통하지 못하는 크기를 가질 수 있다. 또한, 제1 분리망(113)의 개구 크기는 혼합 펠릿의 표면에 부착된 미세분말이나 펠릿이 부서진 작은 조각 등이 제1 분리망(113)에 형성된 개구를 통해 분리 하우징(111)의 하부로 배출될 수 있는 크기를 가질 수 있다.
따라서 투입부(111a)를 통해 분리 하우징(111)으로 공급된 복수 개의 혼합 펠릿에서 미세분말이나 조각들이 제1 분리망(113)을 통해 성형 펠릿과 분리될 수 있다.
제1 이송 가이드(115)는 분리 하우징(111)의 내부에 배치되고, 분리 하우징(111) 내부로 공급된 혼합 펠릿이 다른 곳으로 이동하지 않고, 에어샤워기(120) 측으로 이송될 수 있도록 가이드한다.
제1 이송 가이드(115)는, 분리 하우징(111) 내부의 양측에 벽의 형상으로 배치되며, 투입부(111a) 측에서 에어샤워기(120) 측으로 갈수록 폭이 커지도록 배치된다. 투입부(111a)의 폭이 분리 하우징(111)의 너비보다 작은 너비를 가짐에 따라 혼합 펠릿이 분리 하우징(111) 내에서 이동될 때, 제1 이송 가이드(115)에 의해 다른 위치로 이동하지 않고 에어샤워기(120) 측으로 이동할 수 있다. 여기서, 제1 이송 가이드(115)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 분리 하우징(111)의 측면에 비해 소정의 각도(θ1)를 가질 수 있으며, 예컨대, 약 22도의 각도를 가질 수 있다.
이때, 제1 이송 가이드(115)의 높이는 분리 하우징(111)의 높이와 동일한 크기를 가질 수 있고, 또는 필요에 따라 분리 하우징(111)의 높이보다 작을 수 있다. 따라서 분리 하우징(111)의 내부로 투입된 혼합 펠릿이 이동할 때, 제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)에 의해 분리 하우징(111)이 진동함에 따라 미세분말이 튀는 경우가 발생할 수 있다. 이렇게 튄 미세분말이 제1 이송 가이드(115)를 넘어서 이동할 수 있다. 이때, 미세분말이 제1 이송 가이드(115)를 넘어 이동하더라도 분리 하우징(111)의 하부 전체에 제1 분리망(113)이 배치되어 있어 제1 분리망(113)을 통해 분리 하우징(111)의 하부로 배출될 수 있다.
제1 분말 포집부(117)는 도 7에 도시된 바와 같이, 분리 하우징(111)의 하부에 배치된다. 제1 분말 포집부(117)는 분리 하우징(111) 내부로 공급된 혼합 펠릿에 부착된 미세분말 중 제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)의 진동에 의해 혼합 펠릿에서 떨어진 미세분말이 제1 분리망(113)을 통과한 미세분말이 포집될 수 있다.
제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)는 분리 하우징(111)의 측면 양측에 각각 결합되며, 분리 하우징(111)을 진동하기 위해 배치된다. 본 실시예에서, 제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)는 투입된 혼합 펠릿이 깨지지 않을 정도로 진동을 분리 하우징(111)에 가할 수 있다. 예컨대, 제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)는 진동 범위가 0.4mm/sec 이상일 수 있다.
분리기 커버(119)는 분리 하우징(111)의 상부를 덮도록 배치되고, 이때, 제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)가 분리기 커버(119)의 상부로 돌출될 수 있도록 분리기 커버(119)에 소정의 홀이 형성될 수 있다. 분리기 커버(119)는 제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)에 의해 분리 하우징(111)이 진동될 때, 혼합 펠릿에서 분리된 미세분말이 분리 하우징(111) 외부로 튀는 것을 방지하기 위해 구비된다.
에어샤워기(120)는 분리 하우징(111)에서 배출된 1차 분말제거 펠릿이 공급되고, 내부에 에어가 공급되어 1차 분말제거 펠릿에 부착된 미세분말을 제거할 수 있다. 이때, 에어샤워기(120)는 상부에서 에어가 공급됨과 동시에 하부에서 에어를 흡입하여 에어샤워기(120) 내부에 에어의 이동이 이루어질 수 있다. 따라서 에어샤워기(120) 내부로 이동된 1차 분말제거 펠릿은 소정의 시간동안 머문 상태에서, 1차 분말제거 펠릿에 부착된 미세분말이 제거될 수 있다. 그리고 에어샤워기(120)에서 미세분말이 제거된 2차 분말제거 펠릿이 배출될 수 있다.
이때, 에어샤워기(120)에서 제거되는 미세분말은 분리기(110)에서 제거되는 미세분말보다 작은 크기를 갖는 초미세분말일 수 있다. 따라서 1차 분말제거 펠릿은 성형 펠릿과 초미세분말이 혼합된 상태일 수 있다.
이를 위해 에어샤워기(120)는 샤워기 하우징(121), 제2 분리망(123), 제2 이송 가이드(125), 분말 이송관(127), 샤워기 커버(129) 및 분사기(INJ)를 포함한다.
샤워기 하우징(121)은, 대략 사각형 형상을 가질 수 있고, 상부 및 하부가 개방된 형상을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 샤워기 하우징(121)은 상부 및 하부가 개방된 상태에서 다양한 형상을 가질 수 있다.
샤워기 하우징(121)은, 일 측에 분리 하우징(111)이 배치되고, 분리 하우징(111)으로부터 1차 분말제거 펠릿이 공급될 수 있으며, 타 측에 에어샤워기(120)에서 배출된 2차 분말제거 펠릿이 수납되는 펠릿 수납기(130)가 배치될 수 있다.
샤워기 하우징(121)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 수평면에 비해 소정의 각도(θ2)를 가지도록 기울어진 상태로 배치될 수 있다. 즉, 샤워기 하우징(121)은 경자지게 배치된 분리 하우징(111)에서 연장된 위치에 배치될 수 있다. 따라서 분리기(110)를 거친 1차 분말제거 펠릿은 분리 하우징(111) 및 샤워기 하우징(121)의 경사를 따라 이동될 수 있다.
또한, 샤워기 하우징(121)은, 분리 하우징(111)과 결합될 수 있다. 따라서 분리 하우징(111)이 제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)에 의해 진동할 때, 샤워기 하우징(121)도 함께 진동될 수 있다. 그에 따라 1차 분말제거 펠릿은 제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)에 의해 분리 하우징(111) 및 샤워기 하우징(121)에서도 함께 진동될 수 있다.
제2 분리망(123)은 샤워기 하우징(121)의 개방된 하면에 배치될 수 있다. 제2 분리망(123)은 복수 개의 개구가 형성될 수 있으며, 제2 분리망(123)에 형성된 개구의 크기는 1차 분말제거 펠릿의 크기보다 작은 크기를 가질 수 있다.
즉, 제2 분리망(123)의 개구는 제2 분리망(123)의 상부로 공급된 1차 분말제거 펠릿이 움직이더라도 제2 분리망(123)의 개구를 통해 1차 분말제거 펠릿이 관통하지 못하는 크기를 가질 수 있다. 또한, 제2 분리망(123)의 개구는 1차 분말제거 펠릿의 표면에 부착된 미세분말 등이 제2 분리망(123)에 형성된 개구를 통해 샤워기 하우징(121)의 항부로 배출될 수 잇는 크기를 가질 수 있다.
제2 이송 가이드(125)는 샤워기 하우징(121)의 내부에 배치되며, 샤워기 하우징(121) 내부로 공급된 1차 분말제거 펠릿이 다른 곳으로 이동하지 않고, 펠릿 수납기(130) 측으로 이송될 수 있도록 가이드한다. 이를 위해 제2 이송 가이드(125)는 수납 하우징(131)의 제3 이송 가이드(133)의 너비에 대응되도록 일 측에서 타 측으로 갈수록 너비가 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 이때, 제2 이송 가이드(125)의 형상은 일 측에서 타 측으로 갈수록 너비가 점차 좁아지는 형상을 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 타 측의 일부만 너비가 좁아지는 형상을 가질 수 있다.
분말 이송관(127)은 샤워기 하우징(121)의 하부에 배치되며, 샤워기 하우징(121)에 배치된 제2 분리망(123)을 통해 배출된 미세분말을 사이클론(150) 측으로 이송하기 위해 배치된다. 따라서 분말 이송관(127)은 샤워기 하우징(121)의 하부에 샤워기 하우징(121)과 같은 너비를 가질 수 있고, 미세분말의 이송을 위해 너비가 감소하는 형상을 가질 수 있다. 즉, 분말 이송관(127)은 깔때기의 형상을 가질 수 있다.
분말 이송관(127)은 일단은 상기에서 설명한 바와 같이, 샤워기 하우징(121)의 하부에 배치되고, 타단은 사이클론(150)에 결합될 수 있다. 따라서 제2 분리망(123)을 통해 배출된 미세분말은 분말 이송관(127)을 통해 사이클론(150)으로 이송될 수 있다.
분사기(INJ)는 샤워기 하우징(121)의 상부에 배치되고, 샤워기 하우징(121)의 상부에서 에어를 공급할 수 있다. 분사기(INJ)는 소정의 압력으로 에어(air)를 샤워기 하우징(121)에 공급할 수 있으며, 분사기(INJ)를 통해 공급된 에어에 의해 1차 분말제거 펠릿에 부착된 미세분말이 분리될 수 있다.
이를 위해 분사기(INJ)에는 에어가 분사되기 위한 복수 개의 노즐(NZ)이 형성될 수 있다. 그리고 분사기(INJ)는 별도의 에어 공급기(미도시)가 연결될 수 있다. 또한, 분사기(INJ)는 도 7에 도시된 바와 같이, 샤워기 하우징(121)이 경사진 형상과 같은 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 따라서 분사기(INJ)에서 분사된 에어가 샤워기 하우징(121)에 수직한 방향으로 분사될 수 있다.
샤워기 커버(129)는 샤워기 하우징(121)의 상부를 덮도록 배치된다. 이때, 샤워기 커버(129)는 샤워기 하우징(121)의 상부에 배치된 분사기(INJ)를 함께 덮도록 배치된다. 샤워기 커버(129)는 샤워기 하우징(121)이 진동하는 동안 분사기(INJ)에서 분사된 에어에 의해 1차 분말제거 펠릿에서 분리된 미세분말이 외부로 튀는 것을 방지하기 위해 구비된다.
펠릿 수납기(130)는 에어샤워기(120)를 통해 미세분말이 제거된 2차 분말제거 펠릿이 수납되기 위해 구비된다. 이때, 펠릿 수납기(130)는 에어샤워기(120)를 통해 이동된 2차 분말제거 펠릿이 이동과정에서 깨지지 않은 상태에서 이동될 수 있도록 구성된다. 이를 위해 펠릿 수납기(130)는, 수납 하우징(131), 제3 이송 가이드(133) 및 수납기 커버(139)를 포함한다.
수납 하우징(131)은, 일 측에 배치된 샤워기 하우징(121)과 인접하게 배치된다. 이때, 수납 하우징(131)은 샤워기 하우징(121)과 물리적으로 분리된 상태로 배치된다. 따라서 제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)에 의해 분리기(110) 및 에어샤워기(120)가 진동되더라도 수납 하우징(131)은 진동되지 않을 수 있다.
제3 이송 가이드(133)는 수납 하우징(131)의 일 측에 배치되고, 에어샤워기(120)에서 이송된 2차 분말제거 펠릿이 수납 하우징(131)에 수납되도록 가이드 한다. 이를 위해 제3 이송 가이드(133)는 도 4에 도시된 바와 같이, 소정의 경사면을 가질 수 있다. 따라서 제3 이송 가이드(133)의 경사면을 따라 2차 분말제거 펠릿이 수납 하우징(131)의 내부로 이송되어 2차 분말제거 펠릿이 깨지지 않은 상태로 수납 하우징(131)에 수납될 수 있다.
수납기 커버(139)는 수납 하우징(131)의 개방된 상면을 덮도록 배치되고, 수납 하우징(131) 내로 이송된 2차 분말제거 펠릿이 외부로 이탈되는 것을 방지하는 역할을 한다.
블로어(140)는 외부로부터 에어를 공급받아 사이클론(150) 측으로 분사하는 역할을 한다. 이를 위해 블로어(140)는 에어 공급관(142)을 통해 에어가 공급되며, 에어 배출관(144)을 통해 에어를 분사할 수 있다. 블로어(140)는 소정의 유량으로 에어를 분사하며, 예컨대, 350LPM 내지 400LPM의 유량으로 에어를 분사할 수 있다.
이때, 블로어(140)로 에어를 공급하는 에어 공급관(142)에 제1 필터부(F1)가 배치될 수 있고, 또한, 블로어(140)에서 분사되는 에어 배출관(144)에 제2 필터부(F2)가 배치될 수 있다. 그에 따라 외부에서 블로어(140)로 공급되는 에어에 포함된 이물질이 제1 필터부(F1)에서 제거될 수 있으며, 블로어(140)에서 분사되는 에어에 포함된 이믈질이 제2 필터부(F2)에서 제거될 수 있다. 또한, 블로어(140)의 동작이 정지될 때, 분말 이송관(127)을 통해 이송되는 미세분말이 블로어(140) 측으로 역류하는 것이 제2 필터부(F2)에서 차단될 수 있다.
블로어(140)에서 분사된 에어는 사이클론(150)으로 공급되며, 사이클론(150)에는 분말 이송관(127)이 연결된다. 따라서 블로어(140)에서 분사된 에어에 의해 분말 이송관(127)은 에어가 샤워기 하우징(121)으로부터 사이클론(150) 측으로 이동되고 그에 따라 샤워기 하우징(121)은 에어가 상부에서 하부 방향으로 흐르는 현상이 발생한다. 이때, 분사부에서 분사되는 에어와 함께 블로어(140)의 동작에 따라 에어샤워기(120) 내부에 에어에 의한 압력이 발생할 수 있다.
따라서 에어샤워기(120) 내부에서 1차 분말제거 펠릿은 제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)의 진동과 함께 샤워기 하우징(121)의 경사에 따라 1차 분말제거 펠릿이 펠릿 수납기(130) 측으로 이동하고자 하는 힘과 에어에 의한 압력이 공존한다. 그에 따라 블로어(140)의 동작에 의해 발생된 에어의 유량에 따라 1차 분말제거 펠릿은 에어샤워기(120) 내부에 소정의 시간 동안 정지되는 정지시간이 발생할 수 있다.
표 1은 블로어(140)의 동작에 따라 1차 분말제거 펠릿이 에어샤워기(120)에서 이동하는 이동개수, 이동비율 및 정지시간을 나타낸 실험 예이다.
블로어
(RPM)		 700 1050 1400 1750 2100 2450 2800 3150
유량
(LPM)		 215 250 310 350 380 400 420 435
펠릿
이동개수		 10 10 10 10 10 10 8 6
펠릿
이동비율
(%)		 100 100 100 100 100 100 80 60
정지시간
(sec)		 8 11 12 14 17 21 - -
표 1에 도시된 바와 같이, 10개의 1차 분말제거 펠릿이 에어샤워기(120)에 공급된 상태에서, 블로어(140)의 RPM을 조정하여 에어의 유량을 조정한 결과, 소정의 정지시간 동에 에어샤워기(120) 내에 1차 분말제거 펠릿이 정지해야하는 것을 고려할 때, 에어의 유량이 350LPM 내지 400LPM이 되도록 블로어(140)의 동작을 조절할 수 있다.
상기와 같이, 에어샤워기(120) 내부에 1차 분말제거 펠릿이 소정의 시간 동안(예컨대, 14초 내지 21초) 정지하도록 한 것은, 소정의 시간 동안 에어가 1차 분말제거 펠릿에 공급되도록 하여 1차 분말제거 펠릿에서 미세분말이 분리되도록 하기 위함이다. 즉, 1차 분말제거 펠릿에서 미세분말이 분리되기 위해서는 소정의 시간 동안 에어가 1차 분말제거 펠릿에 분사되도록 할 필요가 있다. 따라서 블로어(140)의 RPM을 조절하여 에어샤워기(120) 내에서 에어의 유량을 조절함으로써, 1차 분말제거 펠릿이 에어샤워기(120)의 내부에 정지하는 시간을 조절할 수 있다.
이때, 에어의 유량이 350LPM보다 작으면, 1차 분말제거 펠릿이 에어샤워기(120) 내에 정지하는 시간이 14초보다 작아 1차 분말제거 펠릿에서 미세분말이 전부 분리되지 못하는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 에어의 유량이 400LPM보다 크면, 1차 분말제거 펠릿이 에어샤워기(120) 내에서 펠릿 수납기(130) 측으로 모두 이동하지 못하고 일부가 에어샤워기(120) 내에 계속 정지하는 현상이 발생할 수 있다.
사이클론(150)은 에어샤워기(120)에서 분리된 미세분말을 집진하기 위해 구비된다. 사이클론(150)은 도 2 내지 도 4 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 사이클론(150)은 상부의 입구 측의 에어 유량이 약 350LPM인 경우, 하부의 출구 측의 에어 유량이 약 250LPM일 수 있다. 이때, 사이클론(150)은 입구 측의 에어 유속이 약 250cm/sec일 수 있고, 출구 측의 에어 유속이 약 127.3cm/sec일 수 있다.
그에 따라 도 10에 도시된 바와 같이, 입구 측의 에어 유량이 약 350LPM일 때 모델링한 상태를 확인할 수 있다. 따라서 사이클론(150)을 통해 에어샤워기(120)에서 분리된 미세분말이 안정적으로 포집될 수 있다.
사이클론(150)을 통해 1차 분말제거 펠릿에서 분리된 미세분말을 포집하는 것은, 에어샤워기(120)에서 분리된 미세분말은 분리기(110)에서 분리된 미세분말에 비해 상대적으로 작은 크기를 갖는 초미세분말일 수 있으며, 또한, 블로어(140)에서 분사된 에어의 유량에 의해 제1 분말 포집부(117)에 안정적으로 미세분말이 포집되도록 하기 위함이다. 즉, 사이클론(150)을 통해 에어의 유속 및 유량을 줄여 미세분말이 외부로 날려 퍼지지 않고, 안정적으로 제2 분말 포집부(152)에 미세분말이 집진되도록 하기 위함이다.
제2 분말 포집부(152)는 사이클론(150)의 하부에 배치되고, 사이클론(150)을 통해 하부로 배출된 미세분말을 포집한다. 제2 분말 포집부(152)는 도 4 및 도 9에 도시된 바와 같이, 사이클론(150)의 하부에 분리할 수 있도록 결합되고, 미세분말이 외부로 비산되지 않도록 밀폐된 형상을 가질 수 있다.
따라서 제2 분말 포집부(152)는 블로어(140) 및 분사기(INJ)의 동작이 정지된 상태에서, 사이클론(150)으로부터 분리될 수 있다.
차압계(160)는, 블로어(140)에 공급되는 에어의 압력을 측정하기 위해 구비된다. 따라서 사용자는 차압계(160)에서 측정된 블로어(140)에서 공급되는 에어의 압력을 통해 에어의 유량을 조절할 수 있다.
제어부(170)는, 미세분말 집진 장치(100)의 동작을 제어한다. 즉, 제어부(170)는, 제1 진동기(Va) 및 제2 진동기(Vb)의 동작을 제어하고, 또한, 분사기(INJ)를 통해 분사되는 에어를 조절할 수 있다. 그리고 제어부(170)는 블로어(140)의 동작 및 블로어(140)에서 분사되는 에어의 유량을 조절할 수 있다. 이러한 제어부(170)는 마이크로프로세서를 포함하는 연산 장치, 메모리 등에 의해 구현될 수 있으며, 그 구현 방식은 당업자에게 자명한 사항이므로 더 이상의 자세한 설명을 생략한다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.
100: 미세분말 집진 장치
110: 분리기
111: 분리 하우징 111a: 투입부
113: 제1 분리망 115: 제1 이송 가이드
117: 제1 분말 포집부 119: 분리기 커버
120: 에어샤워기
121: 샤워기 하우징 123: 제2 분리망
125: 제2 이송 가이드 127: 분말 이송관
129: 샤워기 커버
130: 펠릿 수납기
131: 수납 하우징 133: 제3 이송 가이드
139: 수납기 커버
140: 블로어
142: 에어 공급관 144: 에어 배출관
150: 사이클론 152: 제2 분말 포집부
160: 차압계 170: 제어부
F1: 제1 필터부 F2: 제2 필터부
INJ: 분사기 NZ: 노즐
Va: 제1 진동기 Vb: 제2 진동기

Claims (10)

  1. 소정의 크기를 갖도록 성형된 성형 펠릿과 미세분말이 혼합된 혼합 펠릿이 공급되어 상기 혼합 펠릿에서 미세분말을 진동으로 분리하여 1차 분말제거 펠릿을 배출하고, 상기 분리된 미세분말이 포집되는 제1 분말 포집부를 포함하는 분리기;
    상기 1차 분말제거 펠릿에서 미세분말이 에어로 분리되도록 상기 1차 분말제거 펠릿에 에어를 분사하는 분사기를 포함하고, 미세분말이 분리된 2차 분말제거 펠릿을 배출하는 에어샤워기;
    상기 2차 분말제거 펠릿을 수납하는 펠릿 수납기; 및
    상기 에어샤워기에서 분리된 미세분말을 포집하는 제2 분말 포집부를 포함하고,
    상기 1차 분말제거 펠릿은 상기 1차 분말제거 펠릿에서 미세분말이 분리되도록 소정의 시간동안 상기 에어샤워기 내에 정지되는,
    미세분말 집진 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에어샤워기에서 분리된 미세분말을 포집하기 위해 상기 제2 분말 포집부 측으로 에어를 공급하는 블로어를 더 포함하고,
    상기 에어샤워기는,
    상기 1차 분말제거 펠릿이 수용되는 공간이 제공하기 위해 상면 및 하면이 개방된 샤워기 하우징;
    상기 샤워기 하우징의 개방된 하면에 배치되고 복수 개의 개구가 형성된 제2 분리망;
    상기 샤워기 하우징의 하부에 배치되고, 상기 제2 분리망을 통해 배출된 미세분말이 상기 제2 분말 포집부 측으로 이동되는 분말 이송관을 포함하며,
    상기 에어샤워기 내에 배치된 상기 1차 분말제거 펠릿은, 상기 블로어에서 상기 제2 분말 포집부 측으로 에어가 공급됨에 따라 상기 분말 이송관을 통해 상기 샤워기 하우징의 하부로 에어의 압력이 발생하여 소정의 시간 동안 상기 에어샤워기 내에 정지되는,
    미세분말 집진 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 블로어와 상기 제2 분말 포집부 사이에 배치되며, 상기 분말 이송관과 연결된 사이클론을 더 포함하고,
    상기 사이클론은, 상기 분말 이송관을 통해 이송된 상기 미세분말이 상기 제2 분말 포집부에 포집되도록 상기 블로어에서 공급된 에어의 유속을 줄이는,
    미세분말 집진 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 블로어는,
    외부의 에어가 공급되는 에어 공급관;
    에어가 배출되는 에어 배출관;
    상기 에어 공급관에 배치된 제1 필터부; 및
    상기 에어 배출관에 배치된 제2 필터부를 포함하는
    미세분말 집진 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 분리기는,
    상면 및 하면이 개방되고, 성형된 상기 혼합 펠릿이 공급되는 분리 하우징;
    상기 분리 하우징의 개방된 하면에 배치되고, 복수 개의 개구가 형성된 제1 분리망;
    상기 분리 하우징에 결합되고, 상기 분리 하우징을 진동하는 하나 이상의 진동기;
    상기 분리 하우징의 하우에 배치되고, 상기 제1 분리망을 통해 배출된 미세분말이 포집되는 제1 분말 포집부를 포함하는,
    미세분말 집진 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 분리 하우징은 상기 에어샤워기 측으로 갈수록 하강하도록 수평면에서 소정의 각도가 경사지게 배치된,
    미세분말 집진 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 에어샤워기는 상기 분리 하우징에 인접하게 배치되며, 상기 펠릿 수납기 측으로 갈수록 하강하도록 수평면에서 소정의 각도가 경사지게 배치된,
    미세분말 집진 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 에어샤워기는 상기 분리 하우징과 결합된,
    미세분말 집진 장치.
  10. 소정의 크기를 갖는 펠릿과 미세분말이 혼합된 혼합 펠릿이 공급되어 상기 혼합 펠릿에서 미세분말을 분리하고, 미세분말이 분리된 1차 분말제거 펠릿을 배출하는 분리기;
    상기 분리기에서 배출된 상기 1차 분말제거 펠릿에서 미세분말이 에어로 분리되도록 상기 1차 분말제거 펠릿에 에어를 분사하는 분사기를 포함하고, 미세분말이 분리된 2차 분말제거 펠릿를 배출하는 에어샤워기;
    상기 에어샤워기에서 배출된 상기 2차 분말제거 펠릿을 수납하는 펠릿 수납부; 및
    상기 에어샤워기에서 분리된 미세분말을 포집하기 위해 상기 에어샤워기에서 에어를 흡입하기 위한 블로어를 포함하고,
    상기 1차 분말제거 펠릿은 상기 블로어에서 에어가 흡입됨에 따라 상기 1차 분말제거 펠릿에서 미세분말이 분리되도록 소정의 시간동안 상기 에어샤워기 내에 정지되는,
    미세분말 집진 장치.
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