KR102264099B1 - 나노 필터 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세 조정부와 상부 롤러 승강부를 이용하여 상하부 롤러 사이의 간격을 매우 정밀하게 조정하여 균일한 두께의 나노 필터 모재를 제조할 수 있는 나노 필터 제조장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 나노 필터 제조장치는, 고정된 높이에서 회전하는 하부 롤러; 상기 하부 롤러의 상측에서 일정 간격 이격된 상태로 회전하는 상부 롤러; 상기 상부 롤러의 양측단에 각각 결합되어 설치되며, 상기 상부 롤러의 양측단을 각각 독립적으로 승하강시키는 상부 롤러 승강부; 상기 상부 롤러의 양측단의 하부에 결합되어 설치되며, 상기 상부 롤러가 상기 하부 롤러에 최대한 접근한 상태에서 상기 상부 롤러와 하부 롤러 사이의 간격을 미세 조정하는 미세 조정부; 상기 하부 롤러와 상부 롤러 사이에 설치되며, 상기 하부 롤러와 상부 롤러 사이의 간격을 측정하는 간격 측정부; 상기 간격 측정부에 의하여 측정되는 상기 하부 롤러와 상부 롤러 사이의 간격이 상기 상하부 롤러의 길이 방향으로 균일한 간격을 유지하도록 상기 미세 조정부를 조정하여 상기 상부 롤러를 초기 세팅하는 제어부; 상기 상하부 롤러의 일측에 설치되며, 상기 상하부 롤러 사이로 나노 필터 모재를 연속적으로 공급하는 모재 공급 롤러; 상기 상하부 롤러의 타측에 설치되며, 상기 상하부 롤러 사이를 통과하여 압연된 상기 나노 필터 모재를 권취하는 모재 회수 롤러;를 포함한다.

Description

나노 필터 제조장치{A APPARATUS FOR MANUFACTURING A NANO-FILTER}
본 발명은 나노 필터 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 조정부와 상부 롤러 승강부를 이용하여 상하부 롤러 사이의 간격을 매우 정밀하게 조정하여 균일한 두께의 나노 필터 모재를 제조할 수 있는 나노 필터 제조장치에 관한 것이다.
PTFE 멤브레인(membrane)은 미세한 다공질 구조로 되어 있고, 얇고 하얀 막으로써, 막을 구성하는 소재가 PTFE(Poly Tetra Fluoro Ethylene) 일명, 테프론이다.
이 PTFE 멤브레인은 1 평방 인치당 90억개 이상의 미세한 기공으로 이루어져 있으며, 기공 하나의 크기는 0.2㎛ 이며, 가볍고 얇으며, 온도 변화에 대한 내성이 강해서 -250 ~ 260℃까지 견딜수 있으며, 물리적인 자극에도 강한 장점이 있다. 이러한 장점을 가지는 PTFE 멤브레인은 다양한 고기능성 필터에 소재로 널리 사용되고 있다.
상기 PTFE 멤브레인은 긴 가래떡 형상의 반죽을 다수번 압연하고 연신하고 시트 형태로 제조되어 필터 제조에 사용되는데, 종래의 압연 장치들은 상하 롤러 사이의 간격을 미세하게 조정할 수 없어서 균일한 두께를 가지는 소재를 제조하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 미세 조정부와 상부 롤러 승강부를 이용하여 상하부 롤러 사이의 간격을 매우 정밀하게 조정하여 균일한 두께의 나노 필터 모재를 제조할 수 있는 나노 필터 제조장치를 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 나노 필터 제조장치는, 고정된 높이에서 회전하는 하부 롤러; 상기 하부 롤러의 상측에서 일정 간격 이격된 상태로 회전하는 상부 롤러; 상기 상부 롤러의 양측단에 각각 결합되어 설치되며, 상기 상부 롤러의 양측단을 각각 독립적으로 승하강시키는 상부 롤러 승강부; 상기 상부 롤러의 양측단의 하부에 결합되어 설치되며, 상기 상부 롤러가 상기 하부 롤러에 최대한 접근한 상태에서 상기 상부 롤러와 하부 롤러 사이의 간격을 미세 조정하는 미세 조정부; 상기 하부 롤러와 상부 롤러 사이에 설치되며, 상기 하부 롤러와 상부 롤러 사이의 간격을 측정하는 간격 측정부; 상기 간격 측정부에 의하여 측정되는 상기 하부 롤러와 상부 롤러 사이의 간격이 상기 상하부 롤러의 길이 방향으로 균일한 간격을 유지하도록 상기 미세 조정부를 조정하여 상기 상부 롤러를 초기 세팅하는 제어부; 상기 상하부 롤러의 일측에 설치되며, 상기 상하부 롤러 사이로 나노 필터 모재를 연속적으로 공급하는 모재 공급 롤러; 상기 상하부 롤러의 타측에 설치되며, 상기 상하부 롤러 사이를 통과하여 압연된 상기 나노 필터 모재를 권취하는 모재 회수 롤러;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 상부롤러 승강부는, 상기 상부 롤러의 양측단 상부에 각각 결합되어 설치되며, 상기 상부 롤러의 양측단을 각각 정밀하게 승강시킬 수 있는 한 쌍의 서보 모터로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 제어부는, 상기 미세 조정부에 의하여 세팅된 상태에서의 상기 상부 롤러 양측단의 높이를 기준점으로 하여 상기 한 쌍의 서보 모터를 제어하여 상기 상부 롤러와 하부 롤러 사이의 간격을 조정하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 미세 조정부는, 상기 상부 롤러의 일측단 하부에 고정된 높이에 설치되며, 일측 방향으로 기울어지는 제1 빗면을 가지는 고정 빗면부; 상기 고정 빗면부와 상기 상부 롤러의 일측단 사이에 설치되며, 상기 제1 빗면에 접촉한 상태로 상기 제1 빗면을 타고 슬라이딩하는 제2 빗면을 가지는 이동 빗면부; 상기 이동 빗면부의 측부에 결합되어 상기 이동 빗면부를 전후진 구동시키는 전후진 구동부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 모재 공급 롤러와 상기 상하부 롤러 사이에는, 상기 모재 공급 롤러에 의하여 공급되는 나노필터 모재의 장력을 조절하는 장력 조절부가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 장력 조절부는, 상기 나노필터 모재의 장력을 약하게 유지하는 저장력부와 상기 나노필터 모재의 장력을 강하게 유지하는 고장력부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노 필터 제조장치에 의하면 미세 조정부와 상부 롤러 승강부를 이용하여 상하부 롤러 사이의 간격을 매우 정밀하게 조정하여 균일한 두께의 나노 필터 모재를 제조할 수 있는 현저한 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 필터 제조장치의 구성을 도시하는 정면 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 롤러와 하부 롤러의 상호 관계를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 조정부의 구성을 도시하는 모식도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 나노 필터 제조장치(100)는, 도 1 ,2에 도시된 바와 같이, 하부 롤러(110), 상부 롤러(120), 상부롤러 승강부(130), 미세 조정부(140), 간격 측정부(도면에 미도시), 제어부(도면에 미도시), 모재 공급 롤러(150) 및 모재 회수 롤러(160)를 포함하여 구성된다.
먼저 상기 하부 롤러(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 고정된 높이에서 회전하는 롤러이며, 상기 상부 롤러(120)와 함께 나노 필터 모재(1)를 압연하는 구성요소이다. 그리고 상기 상부 롤러(120)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 하부 롤러(110)의 상측에서 상기 하부 롤러(110)와 일정 간격 이격된 상태로 설치되어 회전하는 구성요소이다. 이때 상기 상부 롤러(120)와 하부 롤러(110) 사이의 이격 간격에 의하여 상기 나노 필터 모재(1)의 두께가 결정된다.
다음으로 상기 상부 롤러 승강부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 롤러(120)의 양측단에 각각 결합되어 설치되며, 상기 상부 롤러(120)의 양측단을 각각 독립적으로 승하강시키는 구성요소이다. 따라서 상기 상부 롤러 승강부(130)는 상기 상부 롤러(120)의 양측단(122)에 각각 동일하게 한 쌍으로 설치되며, 상기 상부 롤러의 양측단(122)을 각각 정밀하게 승강시킬 수 있는 한 쌍의 서보 모터(SERVO MOTOR)로 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 가지는 상부 롤러 승강부(130)는 상기 상부 롤러의 양측단(122)을 제어부의 조작에 의하여 매우 미세하고 정확하게 승하강시킬 수 있는 장점이 있다.
다음으로 상기 미세 조정부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 롤러(120)의 양측단의 하부에 결합되어 설치되며, 상기 상부 롤러(120)가 상기 하부 롤러(110)에 최대한 접근한 상태에서 상기 상부 롤러(120)와 하부 롤러(110) 사이의 간격을 미세 조정하는 구성요소이다. 상기 상부 롤러(120)와 하부 롤러(110) 사이의 간격은 롤러 전체 길이에 대하여 동일하게 유지되는 것이 바람직하지만, 기계적인 공차 또는 조립 및 가공 상의 오차 등에 의하여 미세한 차이가 발생한다. 이렇게 발생하는 상하부 롤러(110, 120) 사이 간격의 미세한 차이를 상기 미세 조정부(140)에 의하여 조정하는 것이다.
이를 위하여 본 실시예에서는 상기 미세 조정부(140)를 구체적으로 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 고정 빗면부(142), 이동 빗면부(144) 및 전후진 구동부(146)를 포함하여 구성할 수 있다. 먼저 상기 고정 빗면부(142)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 상기 상부 롤러의 일측단(122) 하부에 고정된 높이에 설치되며, 상기 전후진 구동부(146) 방향으로 기울어지는 제1 빗면(143)을 가지는 구성요소이다.
그리고 상기 이동 빗면부(144)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고정 빗면부(142)와 상기 상부 롤러의 일측단(122) 사이에 설치되며, 상기 제1 빗면(143)에 접촉한 상태로 상기 제1 빗면(143)을 타고 슬라이딩하는 제2 빗면(145)을 가지는 구성요소이다. 따라서 상기 이동 빗면부(144)는 상기 전후진 구동부(146)에 의하여 상기 제1 빗면(143)을 타고 슬라이딩 구동하면서 결과적으로 미세하게 승하강한다.
물론 상기 이동 빗면부(144)의 상면에 설치되는 상기 상부 롤러의 일측단(122)도 수평 위치는 고정된 상태에서 상기 이동 빗면부(144)의 슬라이딩 이동에 의하여 함께 미세하게 승하강하게 된다.
그리고 상기 이동 빗면부와 고정 빗면부 사이 및 상기 이동 빗면부와 상부 롤러의 일측단 사이에는 원활한 슬라이딩을 위하여 윤활유 또는 베어링과 같은 마찰력 감소부재가 더 구비된다.
다음으로 상기 전후진 구동부(146)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 이동 빗면부(144)의 측부에 결합되어 상기 이동 빗면부(144)를 전후진 구동시키는 구성요소이다. 즉, 상기 전후진 구동부(146)는 상기 이동 빗면부(144)를 전후진시키지만, 결과적으로 상기 이동 빗면부(144)의 전후진에 의하여 상기 상부 롤러의 일측단(122)이 상하 방향으로 미세하게 승하강하게 된다.
이러한 상기 미세 조정부(140)는 상기 상부 롤러의 양측단(122)에 각각 독립되어 설치되므로, 상기 상부 롤러(120)와 하부 롤러(110)를 최대한 접근시킨 상태에서 상부 롤러(120)와 하부 롤러(110) 사이의 간격을 후술하는 간격 측정부를 이용하여 측정하여 미세한 차이가 존재하는 경우, 그 차이를 상기 미세 조정부(140)를 사용하여 제거하는 것이다. 그러면 상기 상부 롤러(120)와 하부 롤러(110) 사이의 간격이 일정하게 유지되 상태로 초기 세팅이 완료되는 것이다.
다음으로 상기 간격 측정부는 상기 하부 롤러(110)와 상부 롤러(120) 사이에 설치되며, 상기 하부 롤러(110)와 상부 롤러(120) 사이의 간격을 측정하는 구성요소이다. 상기 간격 측정부는 상기 상부 롤러(120)와 하부 롤러(110)가 최대한 접근한 상태에서 상기 상부 롤러(120)와 하부 롤러(110) 사이의 간격을 측정할 수 있는 다양한 구성을 가질 수 있으며, 상기 상부 롤러(120)와 하부 롤러(110) 사이에 다수개가 일정 간격 이격되어 설치될 수 있다.
다음으로 상기 제어부는 상기 간격 측정부에 의하여 측정되는 상기 하부 롤러(110)와 상부 롤러(120) 사이의 간격이, 상기 상하부 롤러(110, 120)의 길이 방향으로 균일한 간격을 유지하도록 상기 미세 조정부(140)를 조정하여 상기 상부 롤러(120)를 초기 세팅하는 구성요소이다. 즉, 상기 제어부는 1차적으로 상기 한 쌍의 상부롤러 승강부(130)를 조정하여 상부 롤러(120)가 하부 롤러(110)에 최대한 접근되도록하고, 이 상태에서 상기 간격 측정부를 이용하여 상하부 롤러(110, 120) 사이의 간격을 측정한다. 그리고 나서 상하부 롤러(110, 120) 사이의 간격이 일정하지 않은 경우 상기 미세 조정부(140)를 제어하여 상하부 롤러(110, 120) 사이의 간격이 일정해지도록 제어한다.
이렇게 하여 상하부 롤러 사이의 간격이 일정해진 상태가 초기 세팅 상태가 되는 것이며, 이 상태에서의 상부 롤러(120)의 위치가 상기 상부롤러 승강부(130)에 주어지는 기준값이 되는 것이다.
따라서 상기 제어부는 상기 미세 조정부(140)에 의하여 세팅된 상태에서의 상기 상부 롤러(120) 양측단의 높이를 기준점으로 하여 상기 한 쌍의 서보 모터를 제어하여 2차적으로 상기 상부 롤러(120)와 하부 롤러(110) 사이의 간격을 실제 공정에 필요한 간격으로 조정한 후 공정을 진행하게 된다.
다음으로 상기 모재 공급 롤러(150)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 상하부 롤러(110, 120)의 일측에 설치되며, 상기 상하부 롤러(110, 120) 사이로 나노 필터 모재(1)를 연속적으로 공급하는 구성요소이다. 그리고 상기 모재 회수 롤러(160)는 상기 상하부 롤러(110, 120)의 타측에 설치되며, 상기 상하부 롤러(110, 120) 사이를 통과하여 압연된 상기 나노 필터 모재(1)를 권취하는 구성요소이다.
한편 본 실시예에 따른 나노 필터 제조장치(100)에는 장력 조절부(170)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 장력 조절부(170)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모재 공급 롤러(150)와 상기 상하부 롤러(110, 120) 사이에 설치되며, 상기 모재 공급 롤러(150)에 의하여 공급되는 나노필터 모재(1)의 장력을 조절하는 구성요소이다.
본 실시예에서 상기 장력 조절부(170)는 구체적으로 저장력부(172)와 고장력부(174)로 구성될 수 있으며, 상기 저장력부(172)는 상기 모재 공급 롤러(150)와 하부 롤러(110) 사이에 설치되어 상기 나노필터 모재(1)를 상기 하부 롤러(110)의 상단 높이와 동일한 높이로 공급하는 구성을 가진다. 반면에 상기 고장력부(174)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 하부 롤러(110)의 하측에 설치되어, 상기 나노필터 모재(1)가 강하게 당겨진 상태에서 상기 하부 롤러(110)에 넓은 면적이 감긴 상태에서 압연이 이루어지도록 유도한다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 필터 제조장치
110 : 하부 롤러 120 : 상부 롤러
139 : 상부롤러 승강부 140 : 미세 조정부
1 : 나노 필터 모재

Claims (4)

  1. 고정된 높이에서 회전하는 하부 롤러;
    상기 하부 롤러의 상측에서 일정 간격 이격된 상태로 회전하는 상부 롤러;
    상기 상부 롤러의 양측단에 각각 결합되어 설치되며, 상기 상부 롤러의 양측단을 각각 독립적으로 승하강시키는 상부 롤러 승강부;
    상기 상부 롤러의 양측단의 하부에 결합되어 설치되며, 상기 상부 롤러가 상기 하부 롤러에 최대한 접근한 상태에서 상기 상부 롤러와 하부 롤러 사이의 간격을 미세 조정하는 미세 조정부;
    상기 하부 롤러와 상부 롤러 사이에 설치되며, 상기 하부 롤러와 상부 롤러 사이의 간격을 측정하는 간격 측정부;
    상기 간격 측정부에 의하여 측정되는 상기 하부 롤러와 상부 롤러 사이의 간격이 상기 상하부 롤러의 길이 방향으로 균일한 간격을 유지하도록 상기 미세 조정부를 조정하여 상기 상부 롤러를 초기 세팅하는 제어부;
    상기 상하부 롤러의 일측에 설치되며, 상기 상하부 롤러 사이로 나노 필터 모재를 연속적으로 공급하는 모재 공급 롤러;
    상기 상하부 롤러의 타측에 설치되며, 상기 상하부 롤러 사이를 통과하여 압연된 상기 나노 필터 모재를 권취하는 모재 회수 롤러;
    상기 모재 공급 롤러와 상기 상하부 롤러 사이에 구비되며, 상기 모재 공급 롤러에 의하여 공급되는 나노필터 모재의 장력을 조절하는 장력 조절부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 미세 조정부에 의하여 세팅된 상태에서의 상기 상부 롤러 양측단의 높이를 기준점으로 하여 한 쌍의 서보 모터를 제어하여 상기 상부 롤러와 하부 롤러 사이의 간격을 조정하고,
    상기 미세 조정부는,
    상기 상부 롤러의 일측단 하부에 고정된 높이에 설치되며, 일측 방향으로 기울어지는 제1 빗면을 가지는 고정 빗면부;
    상기 고정 빗면부와 상기 상부 롤러의 일측단 사이에 설치되며, 상기 제1 빗면에 접촉한 상태로 상기 제1 빗면을 타고 슬라이딩하는 제2 빗면을 가지는 이동 빗면부;
    상기 이동 빗면부의 측부에 결합되어 상기 이동 빗면부를 전후진 구동시키는 전후진 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 필터 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상부롤러 승강부는,
    상기 상부 롤러의 양측단 상부에 각각 결합되어 설치되며, 상기 상부 롤러의 양측단을 각각 정밀하게 승강시킬 수 있는 한 쌍의 서보 모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 필터 제조장치.
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