KR102430598B1 - 저동력 분말 공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저동력 분말공급장치로서, 더욱 상세하게는 이너 튜브의 외주면에 나선형으로 감긴 원통형코일부를 접합함으로써, 기존 스크류 타입에 비해 분말과의 접촉면적을 줄이고, 튜브의 재질을 마찰계수가 매우 작고 매끄러운 표면을 가지는 비점착 특성의 PFA(PerFluoro Alkoxy) 불소 수지로 제작하여 이너 튜브 표면에 분말이 달라붙거나 고착되지 않으며 분말의 흐름성을 크게 개선하여 적은 동력만으로도 분말 이송 효율을 높일 수 있고, 소형화를 구현할 수 있는 저동력 분말공급장치에 관한 것이다.
본 발명은 상면에 결합홀이 형성되고, 상기 결합홀에 결합하는 통 형상의 커넥터가 내장된 본체와; 상기 커넥터에 결합하는 호퍼와; 상기 본체의 일측에 결합하는 모터와; 상기 커넥터에 수평하게 관통하여 설치되며 상기 모터에 회전가능하게 결합하는 이너 튜브와; 상기 커넥터의 일측에 결합되며 상기 이너 튜브가 삽입되는 아우터 튜브;를 포함하되, 상기 이너 튜브의 외주면에는 나선 형태로 감아서 접합된 원통형코일부가 형성되는 것을 특징으로을 특징으로 한다.

Description

저동력 분말 공급장치{low powered powder dispenser}
본 발명은 저동력 분말공급장치로서, 더욱 상세하게는 PFA(PerFluoro Alkoxy) 불소 수지로 제작된 아우터튜브에 내장되어 회전하는 PFA(PerFluoro Alkoxy) 불소 수지로 제작된 이너 튜브 외주면에 나선형으로 감긴 원통형코일부를 접합함으로써, 기존 스크류 타입 기술에 비해 분말과 접촉면적을 줄이면서 이너 튜브 표면에 분말이 달라붙거나 고착되지 않도록하여 저동력으로도 효과적으로 분말 이송이 가능하도록 개선한 것으로 분말공급장치를 소형화할 수 있는 저동력 분말공급장치에 관한 것이다.
설탕이나 밀가루 등 식품가공에 활용되는 분말이나 입자는 식품 가공산업 현장에서 대량으로 이동시킬 필요성이 높아 산업계 요구가 많았음에도 대부분 풍력을 이용한 방법 외에 효과적인 기술이 알려지지 않았고, 시멘트나 모래 등 토목, 건설현장에서도 또한 분말상 물건을 대량 이송해야할 필요가 많지만 분말을 효과적으로 이송하는 효과적 기술은 지금까지 개발되지 못하고 있다.
즉 선행기술로 개발된 등록특허 제10-1282607호 분말 연속공급장치는 2015년 특허로 제안된 것이나 압축공기를 이용한 점에서 종래 기술과 크게 다르지않았다.
공개특허 제10-2015-0107486호 미세분말 공급장치는 정량토출기가 분말의 자중을 통해 분말이송관으로 분말을 배출하는 동시에 제1이송 가스관이 분말이송관에 분말의 이송방향으로 이송가스를 공급하게 하여 분말 비산이 최소화되도록 함으로써 가스압력으로 인해 미세분말이 정량토출기에 잔여하는 손실을 최소화시킬 수 있으나, 가스를 이용함으로써 시설이 복잡하며 고비용과 산업현장 적응성이 낮아 실제 산업현장에 설치하는데 제약이 많았다.
또 다른 방식의 기술로 독일에서 제안된 공개특허 제10-2014-0007938호는 격막펌프를 이용한 미세분말 이송방법은 작업체적을 마감하는 전달공간, 흡입 위치와 펌프 위치로 이동될 수 있는 적어도 하나의 변형가능한 격막과 격막 펌프의 흡입측에 배치된 주입부와 격막펌프 압력측에 배치된 배출 밸브를 포함하도록 격막 펌프를 제안함으로써 마치 자동차 엔진활동과 같이 모터의 회전력을 격막 개폐와 연계한 특징이 있으나 이 또한 압력을 이용한 기술이 복잡하고 제조비용이 높고 다양한 상황에 효과적으로 제공되는 데 많은 문제가 있었다.
이탈리아에서 개발되고 한국에서 2019년3월 공개된 공개특허 제10-2019-0028469호는 4행정 작용을 가진 4개의 펌핑 챔버를 이용하여 서로 2개의 쌍의 챔버시스템을 구성함으로써 연통 용기의 유체-동적원리를 이용하여 전체 분말저장 부피를 증가시키고 속도를 개선한 점에 의의가 있으나, 이 기술은 더 복잡하고 고비용 기술로 산업현장에 적용하는데 더욱 큰 문제가 있었다.
한편, 대한민국 등록실용신안 제20-0181276호에는 분쇄기로부터 분쇄된 분쇄물을 필요로 하는 입자까지 연속적으로 이송시켜 분쇄할 수 있도록 한 이송장치에 있어서, 상기 분쇄기(1)의 하부에 분쇄기(1)로 부터 분쇄된 분쇄물을 공급받아 이송시킬 수 있도록 설치된 수용부재(11)와 이 수용부재(11)의 일면으로 설치되는 송풍기(10a)로 구성되는 공급부(10)와; 상기 수용부재(11)의 타면으로 설치되는 이송관(20)과; 상기 이송관(20)의 끝단이 연결되고 상기 분쇄기(1)의 프레임 상부에 설치되어 분쇄기(1)의 투입호퍼로 공급받은 분쇄물을 공급할 수 있도록 상측에 수용 호퍼부(25)가, 그 하부에는 연통된 공급호퍼부(30)를 설치하되, 상기 공급호퍼부(30)의 하부에는 밑면으로 배출관(41)과 투입공(42)이 형성되고 작동모터에 의해 회전되는 이송스크류(45)가 내장된 안내관(40)를 구비하여서 된 것을 특징으로 하는 식품 분말가루의 이송장치가 개시되어 있으나, 이송스크류의 경우 플라스틱이나 금속을 성형하여 제조되기 때문에 분말과 접촉면이 커 분말 뭉침 현상이나 스크류 표면에 들러붙어 고착되고, 분말과 스크류의 마찰로 인하여 큰 동력이 요구되어 모터 용량을 크게 설계해야 하는 문제가 있었다.
따라서, 저동력 모터를 이용하여 협소한 공간에서도 전천후 사용할 수 있도록 소형화하고 분말 특성을 고려하여 동력 소모를 줄일 수 있는 저동력 분말이송장치의 개발이 요구되어 왔다.
대한민국 등록실용신안 제20-0181276호 대한민국 등록특허 제10-1282607호 대한민국 공개특허 제10-2019-0028469호 대한민국 공개특허 제10-2014-0007938호 대한민국 공개특허 제10-2015-0107486호
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 분말이 달라붙거나 고착되지 않고, 분말 흐름성을 개선하여 적은 동력만으로도 분말 이송 효율을 높일 수 있고, 소형화를 구현할 수 있는 저동력 분말 이송장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 하나의 모터를 이용하여 여러 종류의 분말을 혼합하거나, 각각 별개로 이송할 수 있는, 다채널 저동력 분말 이송장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치는 상면에 결합홀이 형성되고 상기 결합홀에 결합하는 통 형상의 커넥터가 내장된 본체와; 상기 커넥터의 상부에 결합하는 호퍼와; 상기 본체의 일측에 결합하며 회전력을 제공하는 모터와; 상기 커넥터 내부에 수평하게 관통하여 설치되되 커넥터의 일측에 설치된 모터의 회전력을 이용하여 회전하는 이너 튜브와; 상기 커넥터의 타측에 결합하며 상기 이너 튜브를 내장하는 아우터 튜브;를 포함하며, 상기 이너 튜브의 외주면에는 내부가 빈 공간인 소형 원통형튜브를 나선 형태로 감아서 접합한 원통형코일부를 형성하여 스크류로 활용하는 저동력 분말공급장치에 있어서, 상기 이너 튜브, 아우터 튜브 및 원통형코일부는 PFA(PerFluoro Alkoxy) 불소 수지로 이루어지고, 상기 커넥터는, 상기 이너 튜브가 삽입될 수 있도록 일측면 및 타측면에 제1관통홀 및 제2관통홀이 각각 형성되며 상부는 개방된 몸체부와; 상기 몸체부의 개방된 상부에 배치되고, 테두리에는 상기 호퍼와 결합하기 위한 복수의 체결홀이 형성되며 중앙에는 호퍼와 연통되는 투입구가 형성되는 상부 브라켓부와; 일단은 상기 제2관통홀에 결합하고 타단은 상기 아우터 튜브가 결합하는 연결관;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 저동력 분말공급장치를 제공할 수 있다.
또다른 실시예로 상기 호퍼는 하부에 결합용 브라켓이 더 구비되며 상기 커넥터가 내장된 본체 상면의 결합홀에 끼움 결합하는 것을 특징으로 저동력 분말공급장치를 제공할 수도 있다.
본 발명에 따른 저동력 분말공급장치에 의하면, PFA(PerFluoro Alkoxy) 불소 수지 소재의 내부가 빈 공간인 이너 튜브는 외주면에 소형 원통형튜브를 나선형으로 감은 원통형코일부를 접합함으로써 아우터 튜브 내에서 이너튜브가 회전시 기존 스크류 타입에 비해 분말과 접촉면적을 줄이고, 튜브 표면에 분말이 달라붙거나 고착되지 않도록 함으로써 적은 동력으로도 이송 효율을 높일 수 있는, 소형화된 저동력 분말공급장치를 구현할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치는 이너튜브의 휨성이 좋아 굴곡진 곡면에 대응하기 용이한 저동력 분말공급장치를 구현할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치는 하나의 모터로 서로다른 종류의 분말을 혼합 또는 각각 이송할 수 있는 다채널 저동력 분말공급장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들도 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치의 제1실시예를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 저동력 분말공급장치의 본체 내에 내장된 커넥터를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 호퍼와, 커넥터 및 튜브의 결합관계를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 연결관과 이너튜브 및 아우터튜브의 결합관계를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치의 제2실시예를 도시하는 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치의 제3실시예를 도시하는 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치의 제4실시예를 도시하는 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치의 실험예에 사용된 커넥터 내부에 설치되는 이너 스크류의 형태를 도시한 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치의 제1실시예를 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 저동력 분말공급장치의 본체 내에 내장된 커넥터를 도시하는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 호퍼와, 커넥터 및 튜브의 결합관계를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3의 연결관과 이너튜브(inner tube) 및 아우터튜브(outer tube)의 결합관계를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치(100)는 상면에 결합홀(112)이 형성되고, 상기 결합홀(112)에 결합하는 통 형상의 커넥터(120)가 내장된 본체(110)와, 상기 커넥터(120)에 상부에 결합하는 호퍼(130)와, 상기 본체(110)의 일측에 결합하며 회전력을 제공하는 모터(140)와, 상기 커넥터(120) 내부에 수평하게 관통하여 설치되되 커넥터의 일측에 설치된 모터(140)의 회전력을 이용하여 회전하는 이너 튜브(150)와, 상기 커넥터(120)의 타측에 결합되며 상기 이너 튜브(150)를 내장하는 아우터 튜브(160)를 포함하여 이루어지되, 상기 이너튜브의 외주면에는 소형 원통형튜브를 나선형태로 감아서 접합한 원통형코일부가 형성된 것을 특징으로 한다.
즉 본 발명의 본체(110) 상면에는 결합홀(112)이 마련되는데, 상기 결합홀을 통해 상측의 호퍼(130)와 커넥터(120)가 서로 연통하여 결합한다.
그리고 상기 본체(110)의 좌,우측면에는 각각 상기 모터(140)의 회전축 내지 이너 튜브(150)가 삽입될 수 있도록 삽입홀(111)이 마련된다. 일예로서 도 1에서 본체의 좌측면에는 모터(140)가 설치되어 이너 튜브(150)와 결합하며, 우측면에는 삽입홀(111)을 통해 이너 튜브(150)가 외부로 인출된다.
상기 모터(140)는 이너 튜브의 회전력을 제공하는 것으로서 일방향으로만 회전하거나, 정역회전이 모두가능한 것으로 설치할 수 있다.
또한 모터는 그 일측에 마련된 제어장치(115)를 통해 회전 속도와 분말 이송량 및 회전 방향 등을 제어할 수 있어, 상기 모터를 정회전시켜 이너 튜브를 통해 분말을 이송할 수도 있고, 막힘 현상 등 아우터튜브 막힘이 발생하였을 경우 역회전시켜 분말이 본체 쪽으로 되돌아 오도록 하여 막힌 부분을 뚫거나 물청소를 용이하게 지원할 수 있다.
본 발명의 호퍼(130)는 내부에 수용된 분말을 본체 내부에 내장된 커넥터(120)로 공급하는 역할을 하는 것으로서, 상측에는 덮개(131)가 설치되고 하단에는 결합홀(112)을 통해 커넥터의 투입구(125)와 연통되는 토출부(132)가 형성된다.
상기 호퍼(130)는 분말을 균일하게 공급할 수 있도록 교반장치(135)가 더욱 설치되는데, 교반장치(135)의 내부에 탑재된 모터를 통해 교반날개(137)를 회전시키며, 교반기 제어부(136)를 통해 교반 속도 등을 제어할 수 있다.
본 발명의 커넥터(120)는 상부 호퍼와 결합되고, 내부에 수평하게 관통하여 좌우측 방향으로는 이너 튜브(150)와, 아우터 튜브(160)를 결합하는 역할을 하는 것으로서, 호퍼(130)를 통해 공급된 분말을 일시적으로 수용할 수 있도록 내부 공간이 마련되는 통 형상으로 이루어진다.
보다 구체적으로, 상기 커넥터(120)는 상기 이너 튜브가 삽입될 수 있도록 일측면 및 타측면에 제1관통홀(122a) 및 제2관통홀(122b)이 각각 형성되며 상부는 개방된 몸체부(121)와, 상기 몸체부의 개방된 상부에 배치되고, 테두리에는 상기 호퍼와 결합하도록 복수의 체결홀(124)이 형성되며 중앙에는 호퍼와 연통되는 투입구(125)가 형성되는 상부 브라켓부(123)와, 일단은 상기 제2관통홀에 결합하고 타단은 상기 아우터 튜브가 결합하는 연결관(127)으로 이루어진 것을 예시할 수 있다.
그러나 커넥터(120)와 호퍼(130)의 결합부는 브라켓을 서로 교체하여 구성될 수 있다. 즉 커넥터에서는 상부 브라켓부(123)를 생략하는 대신 결합홀이 형성되고, 상기 호퍼는 하부에 결합용 브라켓이 더 구비되며, 상기 커넥터가 내장된 본체 상면의 결합홀에 끼움 결합할 수 있다.
상기 연결관(127)은 커넥터(120)에 상기 아우터 튜브(160)를 연결하기 위한 수단이며 제1연결관(128)과 제2연결관(129)으로 이루어진다.
상기 제1연결관(128)은 링부(128b)와, 상기 링부의 일측 외주면에 마련되고 상기 제2관통홀에 나사 결합하는 제1나사부(128a)와, 상기 링부의 타측 외주면에서 형성되는 제2나사부(128c)로 이루어지며, 더 상세하게 상기 제2연결관(129)은 상기 제2나사부와 나사 결합하도록 일측 내주면에는 제3나사부(129a)가 형성되고 타측 내주면에는 상기 아우터 튜브가 삽입되는 구조로 이루어진다.
본 발명은 상기 이너 튜브(150)가 그 외주면에 소형 원통형튜브를 나선 형태로 감아서 접합한 원통형코일부(151)가 형성된 구조에 특징이 있고, 상기 이너 튜브(150)가 아우터 튜브(160) 내에서 내장된 채 회전할 때 이너 튜브에 접합된 원통형코일부(151)가 함께 회전하면서 스크류 역할을 함으로써 분말을 이송하게 된다.
상기 원통형코일부(151)는 내부가 빈 공간인 원통형튜브 구조일 수 있고, 내부가 채워진 원통형막대 구조일 수 있다. 내부가 빈 구조인 경우에는 휨 특성이나 경량성을 더욱 확보할 수 있는 장점이 있으며, 내부가 채워진 막대 구조인 경우에는 기계적 강도를 더 높이고 용융 접합 또는 초음파 접합 방식으로 이너 튜브 표면에 접합할 때 변형이 적고 접합강도가 우수한 장점이 있다. 따라서 이너 튜브 및 원통형코일부는 두께, 직경 및 피치 간격을 모터 회전 속도를 종합적으로 고려하여 최적화하여 제조할 수 있다.
즉 기존에 사용되어 왔던 분말 이송용 나선형 스크류의 경우 이송 분말과의 접촉면이 크기 때문에 스크류를 회전하는 모터의 크기가 커지고, 큰 동력이 요구되어 소형경량화가 어렵지만, 본 발명의 원통형코일부가 외주면에 형성된 이너 튜브는 원통형코일부와 분말의 접촉 면적이 상대적으로 작기 때문에 모터의 용량을 줄여 적은 동력으로도 구동할 수 있는 장점이 있다.
또한 이너 튜브(150), 아우터 튜브(160) 및 원통형코일부(151)는 PFA(PerFluoro Alkoxy) 불소 수지로 이루어지는 것을 특징으로 한다. PFA(PerFluoro Alkoy) 불소 수지는 흔히 테프론이라고 불리는 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 수지 보다 표면의 표준조도가 우수하고, 마찰계수가 더 작아서 이송대상 분말이 표면에 달라붙거나 고착되지 않는다. 따라서 튜브를 수시로 세척하여야 하는 금속 소재, 예를 들어 스테인레스스틸 소재의 스크류에 비해 유지, 관리면에서 더욱 유리할 뿐만 아니라, 경량성까지 구비함으로써 분말 이송시 소요되는 동력을 크게 줄일 수 있으며, 그로 인해 모터의 소형화가 가능하다.
또한 PFA(PerFluoro Alkoy) 불소 수지는 내구성, 내후성 및 내약품성 등이 우수하기 때문에 일반적인 유기 소재에 비해 현저히 우수하며 연속 사용온도가 260℃이기 때문에 극저온에서 고온까지 넓은 범위의 온도에서 안정적으로 사용할 수 있다.
또한, PFA(PerFluoro Alkoy) 불소 수지는 테프론 수지보다 더 매끄러운 표면을 가지고 낮은 유전율의 전기적 특성이 있기 때문에 분말 이송시 분말과 튜브 표면과의 접촉에 의한 마찰열 또는 정전기 발생이 다른 소재에 비해 현저히 적게 발생하여 화재 또는 폭발 발생을 예방할 수 있다.
또한 PFA 불소 수지는 투명성이 우수하여 아우터 튜브 내부에서 회전하는 이너 튜브는 물론, 이송되는 분말 상황을 즉시 확인할 수 있기 때문에 현장에서 문제가 발생하였을 때 신속하게 대처할 수 있다.
성형성 면에서도 시중에 알려진 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 불소 수지는 용융온도 380℃에서 1,010~1,011 포이즈이기 때문에 통상의 열가소성 수지(103~104포이즈)에 쓰이는 사출성형이나 용융압출 성형은 적용할 수 없어 본 발명과 같은 이너튜브 소재로 적합하지 않았으나, PFA(PerFluoro Alkoy) 불소 수지는 사출성형 및 압출성형이 가능하기 때문에 관 형상의 이너 튜브 및 아우터 튜브 제작에서도 적합하다.
또한, PFA(PerFluoro Alkoy) 불소 수지로 이루어진 튜브는PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 불소 수지보다 유연성 내지 휨 특성이 더 우수하기 때문에 분말 공급장치가 설치되는 현장 상황에 맞추어 직선 형태는 물론 소정 곡률의 곡선 형태로도 펌프 관로를 배치할 수 있어 다양한 설계가 가능하게 지원한다.
이하에서는 본 발명에서 채택한 불소 소지로 이루어진 이너 튜브 및 아우터 수지와, 다른 소재와 구조를 가진 튜브 또는 스크류의 이송 성능을 비교 실험한 내용을 살펴보도록 한다.
[실험예 1]
1. 실험 설계
시중에 판매중인 분말상태의 백설탕(CJ제일제당)을 저동력 분말공급장치에 투입하여 이송 성능을 테스트 해 보았다.
실험예에 사용된 스크류는 도8과 같이 비교예 1 내지 3과, 실시예 1 등 총 4가지특성의 시제품을 준비하였다. 비교예 1,2는 통상의 스크류 형태이고,비교예3과 실시예1은 내부가 빈 공간인 튜브형태로 이루어진 특징이 있다.
즉 스크류는 각기 다른 형태로 준비하였는데 우선 비교예 1은 현재 업계에서 널리 사용 중인 써스(SUS) 재질의 스크류로서, 길이 100cm, 스크류 직경 16mm, 피치 12mm 및 첨예한 산의 높이 3mm의 구조로 이루어진 것이고, 비교예 2는 현재 업계에서 일반적으로 사용중인 통상의 플라스틱 재질로서, 길이 100cm, 직경 16mm, 피치 10mm, 첨예한 산의 높이 5mm인 것이다.
이에 비해 비교예 3과 실시예 1은 모두 PFA 재질인 점에서 비교예1,비교예2와 다를뿐 아니라 내부가 비어있는 원통형 플라스틱 튜브로 이루어지되 비교예3은 길이 100cm, 외경 16mm, 내경 14mm, 피치 12mm의 나선튜브로서 산 부분이 완만하게 완곡된 원형인 특징이 있고, 실시예 1은 길이 100cm, 외경 13mm, 내경 10m인 원통형 튜브 표면에 외경 3mm의 원통형 튜브를 피치 12mm 간격으로 용융 접합시켜 산 부분이 완만하게 완곡된 점에서 특징이 있다.
또한 도 1 내지 2와 같이 아우터 튜브의 내경은 이너 스크류의 외경에 비해 5mm 더 크게 준비하여 아우터 튜브를 커넥터에 결합하며, 아우터 튜브 내측에는 커넥터를 관통하는 스크류를 모터와 연결하고 커넥터 상부 호퍼로부터 분말을 공급하면서 모터를 작동하여 스크류 회전에 따른 분말 이송효과를 관찰하였다.
또한 실험용 동력으로는 비교예 1에서는 통상적으로 사용되는 1kw, 비교예 2는 400w, 비교예 3 및 실시예 1은 90w 용량의 모터로 설계하였다.
2. 실험 결과
실험 결과, 비교예 1과 비교예 2는 모터 동력이 상대적으로 높은 것이었음에도 분말 설탕이 흐르다가 막히는 현상이 발생하였고, 심지어 모터가 멈추는 현상까지 나타났다. 그러나 비교예 3과 실시예1은 설탕 분말이 잘 흐르면서 이송되었다. 이를 통해 스크류의 재질과 형태 차이는 분말 흐름성(이송 효율)을 좌우한다는 사실을 알 수 있다.
특히 스크류의 외주면 산 부분이 첨예한 구조의 써스 또는 플라스틱 스크류 타입은 밀도가 크고 입자 물질의 이송에 상대적으로 더 큰 동력이 요구된다는 것을 알 수 있었고, 특히 써스 스크류는 입자 이송효율이 좋지 않아 입자와 입자가 근접해지면서 결국 입자들이 뭉치는 결과를 만들기에 뭉친 입자들을 밀어 내는데 큰 동력이 필요하다는 것을 알 수 있었다.
반면에 비교예3과 실시예1의 효율성이 높은 이유는 PFA 재질을 이용하여 내부가 빈 공간인 원통 관상 형태로서, 스크류의 외주면 산 부분이 완만하게 완곡된 특징이 있어 가벼우면서 이송 입자간 및 입자와 아우터 튜브와의 마찰력이 작기 때문인 것으로 추정된다. 즉 비교예 3 및 실시예 1 재질인 PFA 불소 수지는 마찰 계수가 모든 물질 중에 가장 작은 물질로 다른 물질과의 점착성이 작고 흐름성이 좋아 쉽게 흐르는 특성이 있다.
그런데 비교예 3은 단위시간당 이송량에서는 실시예1에 비해 다소 효율이 떨어졌는데, 즉 5분동안 실험에서 이송량은 실시예1에서 비교예 3의 3.5배에 달하였다. 이를 통해 실시예1은 회전 동력이 약한 저속 rpm에서조차 빠르고 균일하게 분말이 이송이 된다는 점을 알 수 있었고, 비교예 3 스크류는 구조상 주름이 접힌 구조인 반면, 실시예 1은 스크류 역할을 하는 원통형코일부가 둥근 원형으로 구성되어 입자와 입자가 마찰하지 않도록 하고 있어 실시예1 이너 튜브가 이송에 훨씬 효과적이었다.
또한 아우터 튜브의 굴곡부 처리에 있어, 실시예1은 이너 튜브가 쉽게 휘어지는 반면 비교예3은 직선형 장치에만 사용할 수 있는 점에서 산헙현장 적응성 면에서도 실시예1이 비교예3에 비해 더 효과적이었다.
상기 실험결과를 종합하면, 실시예 1의 이너 튜브 스크류는 모터의 소형화를 통한 소형 분말이송장치를 지원할 수 있는 기술이며, 특히 원통형 PFA 튜브의 외주면에 직경이 작은 소형 원통형 PFA튜브를 용융 점착시켜 만든 코일형 이너 튜브를 통해 더욱 효과적으로 구현할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 다른 실시예를 살펴보도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치의 제2실시예를 도시하는 개략적으로 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치의 제3실시예를 도시하는 개략적으로 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치의 제4실시예를 도시하는 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예는 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치의 제2실시예로서, 하나의 모터로 서로 다른 종류의 분말을 혼합하여 공급할 수 있는 구조인 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 저동력 분말공급장치(100)는 모터(140)와, 상기 모터(140)의 일측에 배치되고 제1커넥터(120a)가 내장된 제1본체와, 상기 제1커넥터(120a) 상부에 결합하며 제1분말을 공급하는 제1호퍼(130a)와, 상기 제1본체의 일측에 배치되고 제2커넥터(120b)가 내장된 제2본체와, 상기 제2커넥터(120b) 상부에 결합하며 제2분말을 공급하는 제2호퍼(130b)와, 일단은 상기 모터(140)에 회전가능하게 결합한 상태에서 상기 제1커넥터(120a)와 제2커넥터(120b)에 순차로 관통하여 설치되며, 외주면에 소형 원통형튜브를 나선 형태로 감아서 접합된 원통형코일부가 형성된 이너 튜브(150)와, 일단은 상기 제1커넥터(120a)에 연결되고 타단은 상기 제2커넥터(120b)에 연결되며 내부에는 상기 이너 튜브(150)가 삽입되며, 중앙 하단에는 상기 제1분말과 제2분말이 혼합하여 배출되는 혼합 토출구(161)가 형성된 아우터 튜브(160)를 포함하여 구성되는 것을 예시할 수 있다.
여기서, 상기 이너튜브의 원통형코일부(151)는 상기 제1커넥터(120a)에서부터 혼합 토출구(161) 일측까지 제1나선방향으로 감긴 제1코일부(151a)와, 상기 혼합 토출구(161)의 타측에서부터 제2커넥터(120b)까지 상기 제1나선방향과 반대의 제2나선방향으로 감긴 제2코일부(151b)로 이루어지고, 상기 제1코일부(151a)와 제2코일부(151b) 사이에는 원통형코일부가 형성되지 않는 코일 단절부(151c)가 마련되는 것을 특징으로 한다. 이를 통해 하나의 모터에 연결되어 회전하는 이너 튜브(150)는 원통형코일부가 정방향으로 회전하는 제1코일부(151a)와, 역방향으로 회전하는 제2코일부(151b)가 20~30mm 간격의 코일 단절부(151c)로 구획되기 때문에 상기 제1호퍼(130a) 및 제2호퍼(130b)에 공급되는 분말의 혼합이 가능한 다채널 저동력 분말공급장치를 제공할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 실시예는 본 발명에 따른 저동력 분말공급장치의 제3실시예로서, 하나의 모터로 서로 다른 종류의 분말을 각각 공급할 수 있는 구조인 것을 특징으로 한다. 즉 본 실시예에 따른 저동력 분말공급장치(100)는 모터(140)와, 상기 모터(140)의 일측에 배치되고 제1커넥터(120a)가 내장된 제1본체와, 상기 제1커넥터(120a) 상부에 결합하며 제1분말을 공급하는 제1호퍼(130a)와, 상기 제1본체의 일측에 배치되고 제2커넥터(120b)가 내장된 제2본체와, 상기 제2커넥터(120b) 상부에 결합하며 제2분말을 공급하는 제2호퍼(130b)와, 일단은 상기 모터(140)에 회전가능하게 결합한 상태에서 상기 제1커넥터(120a)와 제2커넥터(120b)에 순차로 관통하여 설치되며, 외주면에 소형 원통형튜브를 나선 형태로 감아서 접합된 원통형코일부가 형성된 이너 튜브(150)와, 일단은 상기 제1커넥터(120a)에 연결되고 타단은 상기 제2커넥터(120b)의 일단에 연결되며 내부에는 상기 이너 튜브(150)가 삽입되고 제1토출구(161)가 형성된 제1아우터튜브(160)와, 일단이 상기 제2커넥터(120b)의 타단에 연결되며 제2토출구(162)가 형성된 제2아우터튜브(160)를 포함하여 이루어진다.
여기서 이너 튜브(150)의 원통형코일부는 상기 제1커넥터(120a)에서부터 제1토출구(161) 일측까지 제1나선방향으로 감긴 제1코일부(151a)와, 상기 제2커넥터(120b)에서부터 제2토출구(162) 일측까지 제1나선방향으로 감긴 제2코일부(151b)로 이루어지고, 상기 제1코일부(151a)와 제2커넥터(120b) 사이에는 원통형코일부가 형성되지 않는 코일 단절부(151c)가 마련되는 것을 특징으로 한다.
이러한 구조의 본 실시예에 따르면, 호퍼를 2이상으로 병렬식 추가시에는 하나의 모터를 이용하여 서로 다른 종류의 2이상의 분말을 동시에 이송할 수 있는 장치로 활용할 수 있고, 호퍼와 커넥터 등으로 구성되는 단위별 모듈을 착탈방식의 세트로 제작시 설치현장에 맞게 신속하게 적용이 가능한 다채널 저동력 분말공급장치를 제공할 수 있다.
또한 도 7과 같이 본 발명은 하나의 이너 튜브를 이용하여도 두 가지 이상(2n승)의 분말을 혼합하는 이송장치를 2이상 복수개로 구현할 수 있는 다채널 분말 이송공급장치를 제작할 수도 있게 된다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 저동력 분말공급장치 110 : 본체
111 : 삽입홀 112 : 결합홀
115 : 제어장치 120 : 커넥터
121 : 몸체부 122a, 122b : 제1, 2관통홀
123 : 상부 브라켓부 124 : 체결홀
125 : 투입구 127 : 연결관
128 : 제1연결관 128a : 제1나사부
128b : 링부 128c : 제2나사부
129 : 제2연결관 129a : 제3나사부
130 : 호퍼 131 : 덮개
132 : 토출부 135 : 교반장치
136 : 교반기 제어부 137 : 교반날개
140 : 모터 150 : 이너 튜브
151 : 원통형코일부 160 : 아우터 튜브

Claims (2)

  1. 상면에 결합홀이 형성되고 상기 결합홀에 결합하는 통 형상의 커넥터가 내장된 본체와; 상기 커넥터의 상부에 결합하는 호퍼와; 상기 본체의 일측에 결합하며 회전력을 제공하는 모터와; 상기 커넥터 내부에 수평하게 관통하여 설치되되 커넥터의 일측에 설치된 모터의 회전력을 이용하여 회전하는 이너 튜브와; 상기 커넥터의 타측에 결합하며 상기 이너 튜브를 내장하는 아우터 튜브;를 포함하며, 상기 이너 튜브의 외주면에는 내부가 빈 공간인 소형 원통형튜브를 나선 형태로 감아서 접합한 원통형코일부를 형성하여 스크류로 활용하는 저동력 분말공급장치에 있어서,
    상기 이너 튜브, 아우터 튜브 및 원통형코일부는 PFA(PerFluoro Alkoxy) 불소 수지로 이루어지고,
    상기 커넥터는,
    상기 이너 튜브가 삽입될 수 있도록 일측면 및 타측면에 제1관통홀 및 제2관통홀이 각각 형성되며 상부는 개방된 몸체부와; 상기 몸체부의 개방된 상부에 배치되고, 테두리에는 상기 호퍼와 결합하기 위한 복수의 체결홀이 형성되며 중앙에는 호퍼와 연통되는 투입구가 형성되는 상부 브라켓부와; 일단은 상기 제2관통홀에 결합하고 타단은 상기 아우터 튜브가 결합하는 연결관;으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 저동력 분말공급장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 호퍼는 하부에 결합용 브라켓이 더 구비되며,
    상기 커넥터가 내장된 본체 상면의 결합홀에 끼움 결합하는 것을 특징으로 하는, 저동력 분말공급장치.
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