KR102428670B1 - 3차원 프린터의 집진장치 및 이를 포함하는 3차원 프린터 - Google Patents

3차원 프린터의 집진장치 및 이를 포함하는 3차원 프린터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3차원 프린터의 집진장치와 관련된다. 본 발명은 실시예로 3차원 프린터의 챔버부의 공기로부터 미세먼지를 걸러 포집하기 위한 장치로서, 내부에 공간이 형성되고 유입구와 유출구가 형성되는 하우징부, 상기 하우징부 내부에 설치되고 유입구로부터 유입된 공기를 필터링하여 유출구로 배출하는 필터부, 상기 유입구와 상기 챔버부에 각각 연결되고 챔버부로부터 배출된 공기를 통과시켜 상기 유입구로 유입시키는 제1배관부, 상기 유출구와 상기 챔버부에 각각 연결되고 상기 필터부를 통해 필터링되어 상기 유출구로 유출되는 공기를 상기 챔버부로 유입시키는 제2배관부 및 상기 제1배관부와 상기 제2배관부에 결합되고 전기적 신호에 의해 개폐되는 밸브를 구비하여 상기 제1배관부와 상기 제2배관부를 개폐하는 개폐부를 포함하는 집진장치를 제시한다.

Description

3차원 프린터의 집진장치 및 이를 포함하는 3차원 프린터{Dust collecting device of 3D printer and 3D printer including the same}
본 발명은 집진장치에 관한 것으로서 상세하게는 3차원 프린터의 챔버 내의 공기에서 흄 등의 미세먼지를 제거하는 집진장치 및 이를 포함하는 3차원 프린터와 관련된다.
현재 금속 3차원 프린터는 4차산업의 한 축으로서 고도의 기술집적 장비와 프로세스로 이루어진 성형기기이다. 하지만 이러한 실정에 어울리지 않게 운용 및 관리의 어려운 점 중 하나는 2주에서 6개월마다 필터가 교체되는 집진기이다.
일반적인 금속 3차원 프린터는 15-45㎛의 성형의 원재료로서 금속 분말을 사용하는데 이 정도의 분말 크기는 안전하다. 하지만 가공 중에 챔버 내부에서 수 마이크로미터에서 나노미터 크기의 흄(fume) 등의 미세먼지가 발생하고 챔버 가스의 정화를 위한 집진장치에서 필터에 의해 걸러지게 된다.
시간의 경과에 따라 집진장치의 필터는 흄 및 미세먼지에 의해 막힐 수 있고 2주에서 6개월마다 필터를 교체할 필요가 있다. 이때 필터 내부에 있던 미세먼지들이 집진장치를 여는 순간 급격한 산화로 산화열이 발생할 수 있고 작업자의 주변에서도 정전기로 인한 발화가 발생할 수 있다. 또한 챔버에 일반 공기가 들어 있는 적층 가공의 초기 상태에서 필터 순화 시스템이 구동할 때도 발화가 발생할 수 있다.
이 경우 미세먼지의 발화는 일반 화재에 비해서 발열량이 높아서 소화가 어려운 점이 있다. 따라서 이에 대한 대비가 필요하다.
대한민국 등록특허 제10-1646773호 (2016.08.02) 대한민국 등록특허 제10-1697117호 (2017.01.11) 대한민국 공개특허 제10-2020-0028935호 (2020.03.17)
본 발명은 집진장치로 공기가 유입되는 유로와 유출되는 유로를 자동으로 개방 또는 폐쇄할 수 있도록 하여 산소 농도가 특정 농도 이하일 때 유로를 개방할 수 있도록 하고, 3차원 프린터가 구동하는 동안에는 발화를 방지할 수 있게 하는 집진장치를 제시한다.
또한 이러한 집진장치를 구비하는 3차원 프린터를 제시한다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 3차원 프린터의 챔버부의 공기로부터 미세먼지를 걸러 포집하기 위한 장치로서, 내부에 공간이 형성되고 유입구와 유출구가 형성되는 하우징부, 상기 하우징부 내부에 설치되고 유입구로부터 유입된 공기를 필터링하여 유출구로 배출하는 필터부, 상기 유입구와 상기 챔버부에 각각 연결되고 챔버부로부터 배출된 공기를 통과시켜 상기 유입구로 유입시키는 제1배관부, 상기 유출구와 상기 챔버부에 각각 연결되고 상기 필터부를 통해 필터링되어 상기 유출구로 유출되는 공기를 상기 챔버부로 유입시키는 제2배관부 및 상기 제1배관부와 상기 제2배관부에 결합되고 전기적 신호에 의해 개폐되는 밸브를 구비하여 상기 제1배관부와 상기 제2배관부를 개폐하는 개폐부를 포함하는 집진장치를 제시한다.
여기에서 상기 하우징부 또는 상기 필터부에는, 시트 형태로 이루어지고 일정 온도에 도달하면 내재되어 있는 소화액을 자동 분사하는 스티커형 소화기가 부착될 수 있다.
또한 상기 제1배관부와 상기 제2배관부에는 배관 내부와 연통되는 연결부재가 결합되고, 상기 연결부재에는 물공급관이 연결되어 상기 하우징부 내부로 물을 공급할 수 있다.
한편 상기 하우징부에는 배기밸브와 압력감지센서가 장착되고, 상기 하우징부의 내부의 압력이 일정 압력에 도달한 것으로 압력감지센서에서 감지되면, 상기 배기밸브가 개방되어 상기 하우징부의 폭발을 방지할 수 있다.
또한 상기 하우징부의 내부에는 일정량의 무기질 분말이 충진될 수 있다.
또한 상기 제2배관부에는 불활성 가스가 공급되는 가스공급관이 연결되고 상기 가스공급관으로부터 공급되는 불활성 가스에 의해 필터 카트리지에 고착된 미세먼지를 제거할 수 있다.
한편 위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 원재료 분말을 이동시키면서 상기 원재료 분말의 적층과 성형이 이루어지는 챔버부, 적층된 상기 원재료 분말에 광빔을 조사하여 성형하는 광빔가공부 및 상기 챔버부로부터 배출되는 공기로부터 불순물을 필터링하고 다시 챔버부로 공급하는 상술한 집진장치를 포함하는 3차원 프린터를 제시한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 집진장치로 공기가 유입되는 유로와 유출되는 유로에 각각 전기적으로 작동하는 개폐 밸브를 장착하여 평소에는 필터로 유입되는 공기를 차단하고, 3차원 프린터의 적층 가공시 산소 농도가 특정 농도 이하로 떨어졌을 때 가공을 멈춘 후 밸브를 열고 집진장치를 작동시킬 수 있으므로 3차원 프린터가 구동하는 동안에는 집진장치의 구동에 의한 발화를 방지할 수 있다.
한편 집진장치의 하우징 내부에 시트 형태로 이루어진 스티커형 소화기를 부착함으로써 발화 등으로 인해 하우징 내부의 온도가 높아지는 경우 스티커형 소화기가 작동하여 하우징 자체 내에서 소화가 가능하다.
한편 집진장치의 공기 유입배관과 유출배관에 연결부재가 구비되고 이 연결부재에 물공급관이 연결됨으로써 필터를 교체하기 전에 먼저 필터가 장착된 하우징 내부로 물을 공급할 수 있다. 이에 따라 필터 하우징의 개폐시 미세먼지의 급속한 산화를 방지할 수 있고 이로 인한 폭발을 방지할 수 있다.
또한 필터 하우징에 방폭밸브를 장착하여 발화로 인해 집진장치 내의 압력이 급격하게 증가하는 것을 방지할 수 있고 폭발을 방지할 수 있다.
한편 필터 하우징 내부에 탄산 칼슘이나 모래와 같은 무기질 분말을 일정량 충진하여 미세먼지들이 쌓일 때 탄산 칼슘이나 모래가 중간 중간 섞이게 함으로써 미세먼지의 전체적인 농도를 낮출 수 있다.
한편 공기 유출배관에 가스공급관이 연결되고 필터 내부로 역방향의 고압의 불활성 가스를 공급함으로써 필터에 고착된 흄 등의 미세먼지를 제거할 수 있다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 집진장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 따른 집진장치를 나타내는 분해사시도.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 따른 집진장치의 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 집진장치에서 미세 먼지를 필터링하는 과정을 나타내는 개념도.
도 5는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 진동기구를 나타내는 단면도.
도 6은 도 1에 도시된 실시예에 따른 집진장치를 구비한 3차원 프린터를 나타내는 사시도.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 집진장치와 이를 구비하는 3차원 프린터에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일유사한 구성에 대해서는 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
본 발명의 실시예에 따른 집진장치(10)는, 3차원 프린터의 챔버부의 공기로부터 미세먼지를 걸러 포집하기 위한 장치로서, 하우징부(1), 필터부(2), 제1배관부(3), 제2배관부(4) 및 개폐부(5)를 포함한다.
하우징부(1)는 내부에 공간이 형성되고 유입구(12)와 유출구(13)가 형성된다. 하우징부(1)는 집진장치(10)의 외관을 이룬다. 한편 필터부(2)는 하우징(11) 내부에 설치되고 유입구(12)로부터 유입된 공기를 필터링하여 유출구(13)로 배출한다.
제1배관부(3)는 유입구(12)와 챔버부(20)에 각각 일단이 연결되고 챔버부(20)로부터 배출된 공기를 통과시켜 유입구(12)로 유입시킨다. 한편 제2배관부(4)는 유출구(13)와 챔버부(20)에 각각 일단이 연결되고 필터부(2)를 통해 필터링되어 유출구(13)로 배출되는 공기를 챔버부(20)로 다시 유입시킨다.
이에 따라 챔버부(20)의 공기는 챔버부(20)에서 제1배관부(3)를 거쳐 하우징부(1) 내부로 유입되고 필터부(2)에 의해 공기가 필터링된 후 제2배관부(4)를 거쳐 챔버부(20)로 다시 들어가는 형태로 순환하게 된다.
한편 개폐부(5)는 제1배관부(3)와 제2배관부(4)에 각각 결합되는 자동식 밸브를 구비하여 제1배관부(3)와 제2배관부(4)를 개폐한다. 이때 밸브는 전기적 신호에 의해 개폐될 수 있다.
이와 같이 하우징부로 공기가 유입되는 유로와 유출되는 유로에 각각 자동으로 개폐 가능한 밸브를 장착함으로써 3차원 프린터가 적층 가공을 수행하는 동안에는 필터로 유입되는 공기를 차단하고 챔버부의 산소 농도가 특정 농도 이하로 떨어지면 적층 가공을 멈춘 후 밸브를 열고 집진장치가 작동하도록 제어하는 것이 가능하게 되어 3차원 프린터가 구동하는 동안에 발화가 일어나는 것을 방지할 수 있다.
이하 각 부의 구성에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 집진장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 이러한 집진장치를 나타내는 분해사시도이며, 도 3은 이러한 집진장치의 단면도이다.
하우징부(1)는 내부에 공간이 형성되고 집진장치(10)의 외관을 이루는 하우징(11)에 유입구(12)와 유출구(13)가 형성되어 이루어진다.
하우징(11)은 공기가 유입되는 유입구(12)와 여과된 공기가 유출되는 유출구(13)가 구비되고 내부에 필터 카트리지(21)가 결합되는 장착구(14)가 형성된다. 본 실시예에서 유입구(12)를 통해 유입된 공기는 필터 카트리지(21)를 통해 장착구(14)로 이동되며 장착구(14)와 연결된 유출구(13)를 통해 배출되는 구조로 이루어진다.
유입구(12)와 유출구(13)는 후술하는 제1배관부(3) 및 제2배관부(4)에 각각 연결된다. 하우징(11)는 2개의 파트로 제작되어, 양자가 분리 가능하게 조립될 수 있다. 이에 따라 하우징(11)의 2개의 파트를 분리한 후 필터 카트리지(21)를 장착할 수 있다. 하우징(11)은 금속 재질로 제작될 수 있다.
하우징부(1)에는 배기밸브(15)와 압력감지센서(미도시)가 장착되고, 하우징부(1)의 내부의 압력이 일정 압력에 도달한 것으로 압력감지센서에서 감지되면, 배기밸브(15)가 개방되어 하우징부(1)의 폭발을 방지할 수 있다. 이에 따라 배기밸브(15)는 방폭밸브의 역할을 한다.
구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 집진장치(10)는, 압력감지센서, 배기라인(17), 배기밸브(15)를 포함한다. 압력감지센서와 배기밸브(15)는 후술하는 제어부(6)에 연결된다.
압력감지센서는 하우징(11) 내부에 구비되어 공기 압력을 측정하게 된다. 압력감지센서는 측정된 압력을 전기적인 신호로 변환하여 제어부(6)에 전기 신호를 출력한다. 압력감지센서는 적정한 작동 압력 범위 내에서 비교적 높은 신뢰도로 소결챔버 내부의 공기압을 측정할 수 있는 것이라면, 종류를 가리지 않는다.
배기라인(17)은 하우징(11)의 일측에 연결되어 하우징(11) 내의 가스를 외부로 긴급 배출시키는 것에 사용된다.
배기밸브(15)는 배기라인(17)에 연결되어 있어, 정상적인 3차원 프린터의 작동 상황에서는 배기라인(17)을 폐쇄하고, 하우징의 내부 압력이 미리 설정한 기준 이상으로 상승하면 제어부(6)에 의해 개방 작동하여 배기라인(17)을 개방시킨다. 이를 위해 배기밸브(15)는 전자적 제어에 의해 개폐가 단속되는 전자밸브를 채택할 수 있다.
한편 하우징부(1)의 내부에는 일정량의 무기질 분말(M)이 충진될 수 있다. 무기질 분말로서 탄산 칼슘이나 모래를 사용할 수 있다. 또한 다공성의 무기질 분말을 사용할 수 있다. 다공성 무기질 분말은 미세먼지의 포집 능력을 더 향상시킬 수 있다.
무기질 분말은 하우징(11)의 부피의 10 % 정도를 넣을 수 있다. 본 실시예에서 하우징(11)은 원통형으로서 뉘어진 형태로 배치되는데 무기질 분말은 하우징(11)의 측벽에 쌓인 형태로 배치된다.
무기질 분말은 작업자가 수동으로 투입할 수 있다. 이를 위하여 하우징(11)에는 무기질 분말을 투입하기 위한 도어(111)가 마련될 수 있다. 도면을 참조하면 하우징(11)의 원통형 벽에는 홀이 형성되고 도어(111)는 실링부재를 개재하여 홀을 덮도록 결합될 수 있다. 홀은 하우징(11)의 길이 방향으로 장홀로 형성될 수 있다. 이에 따라 넓은 면적에 고르게 무기질 분말을 투입시킬 수 있다. 이러한 구성에 의해 미세먼지(F)들이 무기질 분말(M)과 섞여 미세먼지(F)의 전체적인 농도를 낮출 수 있다.
한편 미세먼지(F)와 무기질 분말(M)이 잘 섞이도록 진동기구(7)가 구비될 수 있다. 여기에서 진동기구(7)는 하우징 내벽에 결합되는 받침판(71)과 받침판(71) 상부에 올려지는 진동판(72) 및 진동판(72)을 진동시키는 구동기(73)를 포함하여 이루어질 수 있다. 받침판(71)은 안착부재(74)를 개재하여 하우징 내벽에 결합될 수 있다. 또한 받침판(71)에는 홀이 형성되고 이 홀에 탄성부재(75)가 결합될 수 있다. 탄성부재(75) 하부에는 직선운동이 가능한 구동기(73)가 구비되어 탄성부재(75)를 가압할 수 있도록 이루어진다. 도 5에 도시한 바와 같이 탄성부재(75)는 테두리가 홀 주변에 결합되고 중심이 하방으로 함몰되도록 이루어져 변형 및 복원이 쉽게 이루어질 수 있다. 이러한 받침판(71) 위에 진동판(72)이 올려지게 된다.
이에 따라 구동기(73)가 구동되면 탄성부재(75)가 상하로 운동하고 이러한 운동이 받침판(71)에 전달되어 받침판(71)이 진동된다. 받침판(71)에는 복수의 홀과 복수의 탄성부재(75)가 구비될 수 있으며 이에 대응하도록 구동기(73)도 복수로 이루어질 수 있다. 받침판(71)과 진동판(72)은 정전기가 발생하지 않도록 고무 또는 합성수지 등의 소재로 이루어질 수 있다.
이러한 구성에 기반하여 작업중 때때로 진동기구(7)를 작동시킴으로써 작업의 중간 중간에 미세먼지가 무기질 분말과 더 잘 섞일 수 있다. 한편 진동기구(7)는 단순한 형태의 진동매트로 이루어질 수도 있고 하우징 내부에 투입된 무기질 분말을 평탄하게 펴주는 기구를 구비할 수도 있다.
한편 하우징(11)에는 시트 형태로 이루어진 스티커형 소화기(19)가 부착될 수 있다. 스티커형 소화기(19)는 일정 온도에 도달하면 내재되어 있는 소화액을 자동 분사하는 구조를 가진다.
구체적으로 스티커형 소화기(19)는 주변 온도가 특정온도(대략 100도)에 도달하면 스티커 내부의 캡슐이 녹아서 프레온 가스를 배출하고 이에 따라 주변 산소 농도가 낮아지면서 소화 기능을 수행하는 것으로서 공지된 여러 가지 형태를 사용할 수 있다.
스티커형 소화기(19)는 하우징(11)의 바닥면 또는 측벽에 부착하는 것이 바람직하다. 이러한 부분은 미세먼지가 쌓이는 공간에 해당하면서 필터 카트리지(21)와 같이 교체가 되지 않는 부분에 해당한다. 이를 위하여 하우징(11)의 바닥면 또는 측벽에는 스티커형 소화기(19)를 장착하기 위해 리브가 형성된 장착자리(16)가 구비될 수 있다.
이러한 스티커형 소화기(19)가 하우징(11) 내부에서 발화가 일어났을 때 하우징(11) 내부 자체에서 소화가 가능하다. 한편 하우징(11) 내부에 스티커형 소화기(19)와 인접하여 온도감지센서(18)를 장착하고 온도감지센서(18)의 온도변화를 감지하여 후술하는 개폐부(5)를 작동시킬 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.
필터부(2)는, 하우징(11) 내부에 설치되고 유입구(12)로부터 유입된 공기를 필터링하여 유출구(13)로 배출하는 구성으로서, 필터 카트리지(21)를 포함하여 이루어진다.
필터 카트리지(21)는 미세먼지를 걸러내는 필터수단(213)을 구비하며, 하우징(11)의 장착구(14)와 분리 가능하게 결합하는 삽입구(215)를 구비한다. 필터 카트리지(21)의 삽입구(215)가 하우징(11)의 장착구(14)와 결합함에 따라 필터 카트리지(21)의 장착이 이루어진다.
필터 카트리지(21)는 하우징(11)의 장착구(14)에 압입하는 방식으로 간단하게 결합시킬 수 있다. 그에 따라 하우징(11) 내부에는 유입구(12)로 들어온 공기가 필터수단(213)을 거쳐 유출구(13)로 이동하는 유로가 형성된다.
도 2와 도 3을 참조하면 필터 카트리지(21)는 필터 카트리지(21)의 일측을 마감하고 삽입구(215)가 형성되는 제1캡(211)과, 필터수단(213) 및 다른 일측을 마감하는 제2캡(212)을 포함하여 구성된다.
필터 카트리지(21)에서 제1캡(211)과 제2캡(212)은 합성수지 재질 또는 금속 재질로 이루어질 수 있고 필터수단(213)은 부직포 등의 필터부재를 포함하여 이루어진다.
한편 제1캡(211)에는 기밀부재(214)가 구비될 수 있다. 기밀부재(214)는 하우징(11)의 장착구(14)와 필터 카트리지(21)의 삽입구(215)가 결합될 때 장착구(14)와 삽입구(215) 사이에 개재되어 결합 부분에 이물질이 침투하는 것을 차단한다. 기밀부재(214)는 고무 등의 탄성이 있으면서 이물질의 침투가 어려운 재질로 제작할 수 있다.
제1배관부(3)는 일단이 하우징부(1)의 유입구(12)와 연결되고 다른 일단이 챔버부(20)와 연결되며 챔버부(20)로부터 배출된 공기가 지나가면서 유입구(12)로 유입되도록 하는 구성으로서, 제1배관(31)과 제1연결부재(32)를 포함하여 이루어지고 제1배관(31)에는 후술하는 개폐부(5)가 장착된다.
제1배관(31)은 챔버부(20)와 집진장치(10)를 연결해주는 배관으로서 연질 또는 경질의 관으로 이루어진다.
제1연결부재(32)는 제1배관(31)의 내부와 연통되도록 이루어지고 물공급관이 연결되어 하우징(11) 내부로 물을 공급할 수 있도록 이루어진다. 제1배관(31)을 통해 유입된 물은 하우징(11)의 유입구(12)를 통해 하우징(11) 내부로 들어간다.
제2배관부(4)는 일단이 하우징부(1)의 유출구(13)와 연결되고 다른 일단이 챔버부(20)와 연결되며, 필터부(2)를 통해 필터링되어 유출구(13)로 배출되는 공기가 챔버부(20)로 유입되도록 하는 구성으로서, 제2배관(41)과 제2연결부재(42)를 포함하여 이루어지고 제2배관(41)에는 제1배관(31)과 마찬가지로 후술하는 개폐부(5)가 장착된다.
제2배관(41)은 챔버부(20)와 집진장치(10)를 연결해주는 배관으로서 연질 또는 경질의 관으로 이루어지고 제1배관(31)과 다른 지점에서 챔버부(20)와 연결된다. 제1배관(31) 또는 제2배관(41)에는 공기를 순환시키기 위한 공기펌프가 결합될 수 있다.
제2연결부재(42)는 제2배관(41)의 내부와 연통되도록 이루어지고 이 또한 물공급관이 연결되어 하우징(11) 내부로 물을 공급할 수 있도록 이루어진다. 제2배관(41)을 통해 유입된 물은 하우징(11)의 유출구(13)를 통해 하우징(11) 내부로 들어간다.
제1연결부재(32)와 제2연결부재(42)는 커넥터 형태로 이루어질 수 있다. 이러한 구성에 의해 하우징(11) 내부로 물을 공급하는 것이 가능해지고 필터 카트리지(21)의 교체시나 하우징(11)의 청소시 미리 물을 공급하여 미세먼지의 급속한 산화를 방지할 수 있다.
한편 제2배관부(4)에는 유출구(13) 방향으로 개구되고 불활성 가스가 공급되는 가스공급관(43)이 연결될 수 있다. 가스공급관(43)의 개구로부터 유출되는 불활성 가스에 의해 필터링 방향과는 역방향으로 강한 공기 흐름을 만들 수 있고, 이에 따라 필터에 고착된 흄과 같은 미세먼지를 제거할 수 있다. 불활성 가스의 공급은 복수 회 이루어질 수 있다.
추가적으로 제어에 따른 물공급 및 불활성 가스의 공급을 위해 제1연결부재(32)와 제2연결부재(42)에 연결되는 물공급관 및 제2배관부(4)에 연결되는 가스공급관(43)에는 전기적으로 작동하는 밸브(미도시)가 각각 설치될 수 있다.
개폐부(5)는 제1배관부(3)와 제2배관부(4)에 각각 결합되고 전기적 신호에 의해 개폐되는 밸브를 구비하여 제1배관부(3)와 제2배관부(4)를 개폐하는 구성으로서 제1배관부(3)를 개폐하는 제1개폐부(51)와 제2배관부(4)를 개폐하는 제2개폐부(52)를 포함하여 이루어지고, 밸브는 솔레노이드 밸브로 이루어질 수 있다.
개폐부(5)는 제1배관(31)의 제1연결부재(32) 외측(챔버부(20)와 가까운 방향)과 제2배관(41)의 제2연결부재(42) 및 가스공급관(43)의 외측(챔버부(20)와 가까운 방향)에 각각 결합되어 각 개폐부(5) 사이에 제1연결부재(32), 하우징(11), 제2연결부재(42) 및 가스공급관(43)이 순차적으로 위치하도록 결합될 수 있다. 이때 제2연결부재(42)와 가스공급관(43)의 위치는 서로 바뀔 수 있다. 이러한 배치에 의해 제1연결부재(32) 또는 제2연결부재(42)를 통해 물이 유입되거나 가스공급관(43)을 통해 불활성 가스가 유입될 때 물이나 가스가 챔버부(20)로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
한편 하우징부로 공기가 유입되는 유로와 유출되는 유로에 각각 전기적 신호에 의해 개폐 가능한 밸브를 장착함으로써, 챔버부의 산소 농도 저하에 따라 3차원 프린터의 적층 조형 가공을 멈추고 밸브를 개방한 후 필터링을 수행하는 것이 가능하여 적층 조형 가공과 필터링 수행을 구분하여 진행하는 것이 가능하다.
한편 개폐부(5)의 작동과 물공급 및 가스공급은 제어부(6)에 의해 제어될 수 있다.
먼저 적층 가공시에는 제1개폐부(51), 제2개폐부(52), 물공급관(미도시) 및 가스공급관(43)을 폐쇄한 상태로 가공이 이루어지고 챔버 내부의 산소 농도가 특정 농도 이하(약 3% 내외)로 떨어지면 제1개폐부(51)와 제2개폐부(52)를 개방하고 챔버 내부의 공기가 순환이 이루어지도록 한다. 도 4에 도시된 바와 같이 챔버 내부의 공기는 집진장치(10)에서 미세먼지가 걸러지고 다시 챔버로 돌아오게 된다.
한편 필터 청소시에는 제2개페부와 물공급관을 폐쇄한 상태에서 가스공급관(43)으로 불활성 가스를 공급할 수 있다. 공급된 가스는 하우징(11)의 유출구(13)를 통해 이동하여 필터 주변에 부착되어 있는 미세먼지를 제거하여 하우징(11) 내벽으로 떨어뜨리게 되고 하우징(11) 내의 무기질 분말과 섞이게 된다. 이를 여러 차례 수행함으로써 필터를 청소할 수 있다.
또한 필터 교체시에는 미세먼지와 정전기가 접촉하는 것에 따른 폭발의 위험성이 있으므로 우선 가스공급관(43)을 폐쇄한 상태에서 제1개폐부(51)와 제2개폐부(52)를 개방상태로 하고 물공급관을 개방하여 물을 하우징(11)으로 공급하고 미세먼지와 섞이게 함으로써 하우징(11)의 개방시 미세먼지의 급속한 산화를 방지할 수 있다.
이때 물은 미세먼지(미세 금속 분말)와 흄이 산소와 결합되는 것을 방지한다. 다만, 성형 대상 분말이 알루미늄인 경우 미세먼지의 성분도 이와 같아 물과 접촉시 수소가 일부 발생할 수 있으므로 이 경우에는 물을 투입하지 않는 것이 바람직하다.
한편 스티커형 소화기(19)와 온도감지센서(18)가 하우징(11) 내부에 장착되었을 때 하우징(11) 내부에서 화재가 발생했을 경우에는 개폐부(5)의 제어에 따라 집진장치(10)를 밀폐한 상태에서 소화가 가능하다.
즉 하우징(11) 내부에서 화재가 발생하여 하우징(11) 내부의 온도가 스티커형 소화기(19)의 작동온도(예를 들어 100도)에 도달한 경우 스티커형 소화기(19)가 작동한다. 제어부(6)는 온도감지센서(18)의 온도를 모니터링하여 작동온도에 도달했음을 인식한다. 이후 스티커형 소화기(19)가 작동하여 하우징(11) 내부의 온도가 내려가게 되면(예를 들어 90도) 제어부(6)는 스티커형 소화기(19)가 작동한 것으로 인식하고 제1개폐부(51)와 제2개폐부(52)를 폐쇄한다. 이에 따라 소화성분이 누출되는 것을 방지할 수 있고 신속한 진화가 가능하며 집진장치의 폭발을 방지할 수 있다. 한편 하우징 내부의 온도가 일정 온도 이상이 되는 경우 스티커형 소화기의 작동과 병행 또는 단독으로 물공급관을 통해 물을 공급하도록 할 수도 있다.
또한 하우징(11) 내부의 압력이 일정 압력을 초과하게 되면 배기방지 밸브가 작동하여 하우징(11) 내부의 압력을 낮춤으로써 하우징(11)의 폭발을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 집진장치를 구비하는 3차원 프린터에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 집진장치를 구비한 3차원 프린터를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 3차원 프린터(100)는 챔버부(20), 광빔가공부(30) 및 상술한 집진장치(10)를 포함한다.
챔버부(20)는 형상 가공이 이루어지는 챔버를 구비한다. 챔버에서는 원재료 분말을 이동시키면서 원재료 분말의 적층과 성형이 이루어지게 되고, 광빔가공부(30)에서 적층된 원재료 분말에 광빔을 조사하여 성형이 이루어진다. 한편 공기순환부(미도시)를 통해 챔버부(20) 내의 공기가 집진처리를 거쳐 다시 챔버부(20)로 공급된다. 또한 챔버부(20) 내부에는 산소 농도를 감지하기 위한 산소감지센서를 구비할 수 있다. 이와 같은 3차원 프린터(100)의 구성은 이미 널리 알려진 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
한편 집진장치(10)는 챔버부(20)로부터 배출되는 공기로부터 불순물을 필터링하고 다시 챔버부(20)로 공급하게 된다. 이때 상술한 집진장치(10)를 채용할 수 있다. 집진장치(10)는 공기순환부의 에어공급배관에 제2배관부(4)가 연결되고 공기배출구에 제1배관부(3)가 연결되어 챔버부(20) 내부의 공기를 순환시킨다. 또한 집진장치(10)에는 상술한 특징들이 구비될 수 있다.
상기와 같이 집진장치와 이를 구비하는 3차원 프린터는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 하우징부
11 : 하우징 111 : 도어 12 : 유입구 13 : 유출구 14 : 장착구
15 : 배기밸브 16 : 장착자리 17 : 배기라인 18 : 온도감지센서
19 : 스티커형 소화기
2 : 필터부 21 : 필터 카트리지
211 : 제1캡 212 : 제2캡 213 : 필터수단 214 : 기밀부재
215 : 삽입구
3 : 제1배관부 31 : 제1배관 32 : 제1연결부재
4 : 제2배관부 41 : 제2배관 42 : 제2연결부재 43 : 가스공급관
5 : 개폐부 51 : 제1개폐부 52 : 제2개폐부
6 : 제어부
7 : 진동기구 71 : 받침판 72 : 진동판 73 : 구동기 74 : 안착부재
75 : 탄성부재
10 : 집진장치 20 : 챔버부 30 : 광빔가공부
F : 흄 M : 무기질 분말
100 : 3차원 프린터

Claims (7)

  1. 3차원 프린터의 챔버부의 공기로부터 미세먼지를 걸러 포집하기 위한 장치로서,
    내부에 공간이 형성되고 유입구와 유출구가 형성되는 하우징부,
    상기 하우징부 내부에 설치되고 유입구로부터 유입된 공기를 필터링하여 유출구로 배출하는 필터부,
    상기 유입구와 상기 챔버부에 각각 연결되고 챔버부로부터 배출된 공기를 통과시켜 상기 유입구로 유입시키는 제1배관부,
    상기 유출구와 상기 챔버부에 각각 연결되고 상기 필터부를 통해 필터링되어 상기 유출구로 유출되는 공기를 상기 챔버부로 유입시키는 제2배관부 및
    상기 제1배관부와 상기 제2배관부에 결합되고 전기적 신호에 의해 개폐되는 밸브를 구비하여 상기 제1배관부와 상기 제2배관부를 개폐하는 개폐부
    를 포함하고,
    상기 하우징부의 내부에는 일정량의 무기질 분말이 쌓인 형태로 충진되고, 미세먼지와 무기질 분말이 섞이도록 상기 무기질 분말을 진동시키는 진동기구가 구비되며,
    상기 진동기구는, 하우징 내벽에 결합되는 받침판과, 상기 받침판 상부에 올려지고 상기 무기질 분말이 놓여지는 진동판 및 상기 상기 진동판 하부에서 상기 진동판을 진동시키는 구동기를 포함하여 이루어지고,
    상기 받침판에는 홀이 형성되고 상기 홀을 덮도록 상기 받침판 하부에 탄성부재가 결합되며, 상기 구동기는 상기 탄성부재 하부에 직선운동이 가능하도록 구비되어 상기 탄성부재를 가압함으로써 상기 탄성부재가 변형하면서 상기 구동기의 작동이 상기 진동판에 전달되어 상기 진동판을 진동시키는
    집진장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징부 또는 상기 필터부에는,
    시트 형태로 이루어지고 일정 온도에 도달하면 내재되어 있는 소화액을 자동 분사하는 스티커형 소화기가 부착되는 집진장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1배관부와 상기 제2배관부에는 배관 내부와 연통되는 연결부재가 결합되고, 상기 연결부재에는 물공급관이 연결되어 상기 하우징부 내부로 물을 공급하는 것이 가능한 집진장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징부에는 배기밸브와 압력감지센서가 장착되고,
    상기 하우징부의 내부의 압력이 일정 압력에 도달한 것으로 압력감지센서에서 감지되면, 상기 배기밸브가 개방되어 상기 하우징부의 폭발을 방지하는 집진장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2배관부에는 불활성 가스가 공급되는 가스공급관이 연결되고 상기 가스공급관으로부터 공급되는 불활성 가스에 의해 필터 카트리지에 고착된 미세먼지를 제거하는 집진장치.
  6. 원재료 분말을 이동시키면서 상기 원재료 분말의 적층과 성형이 이루어지는 챔버부,
    적층된 상기 원재료 분말에 광빔을 조사하여 성형하는 광빔가공부 및
    상기 챔버부로부터 배출되는 공기로부터 불순물을 필터링하고 다시 챔버부로 공급하는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 집진장치
    를 포함하는 3차원 프린터.
  7. 삭제
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