KR102571480B1 - 탈포 장치 - Google Patents

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장정기
송영수
임예훈
신현진
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주식회사 엘지화학
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0031—Degasification of liquids by filtration

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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Abstract

본 발명은 탈포 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 진공펌프와 연결되는 진공홀 및 배출홀을 갖는 챔버; 표면을 따라 원료가 유동하며 막이 형성되도록 기둥 형상을 갖는 막 형성 부재; 및 챔버 내에 막 형성 부재의 상방에 배치되며, 막 형성 부재의 상부면으로 원료를 공급하도록 마련된 원료 공급부를 포함하는 탈포 장치가 제공된다.

Description

탈포 장치{Apparatus for removing bubbles}
본 발명은 탈포 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 탈포 장치를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 탈포 장치(10)는 챔버(11), 분산부재(12), 원료 공급부(20), 및 진공홀(17)을 포함한다. 상기 진공홀(17)은 진공 펌프와 연결된다.
분산부재(12)는 원료가 저장되며, 링 형상을 갖는 베이스부(13) 및 베이스부(13)의 내경 측에 배치되는 내벽(16) 및 베이스부(13)의 외경 측에 배치되는 외벽(14)을 포함한다. 이때, 상기 분산부재(12)의 베이스부(13)의 중앙영역에는 진공홀(17)과 연결되는 관통홀(16)이 형성된다.
상기 원료 공급부(20)로부터 상기 분산부재(12)로 원료가 공급되면, 베이스부(13)에 원료가 수용되어, 원료의 레벨이 분산부재(12)의 소정 높이에 도달할 때까지 원료가 분산부재(12)에 체류하게 되고, 외벽(14)을 범람하여 원료가 챔버(11) 내측으로 도포된다.
그러나 분산 부재 내에 원료가 정체됨에 따라, 파울링(fouling)이 발생하는 문제를 갖는다.
본 발명은 중력을 이용하여 막 형성 부재의 표면에 균일한 막을 형성할 수 있는 탈포 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 챔버, 막 형성 부재 및 원료 공급부를 포함하는 탈포 장치가 제공된다.
구체적으로, 상기 탈포 장치는 진공펌프와 연결되는 진공홀 및 배출홀을 갖는 챔버, 표면을 따라 원료가 유동하며 막이 형성되도록 기둥 형상을 갖는 막 형성 부재, 및 챔버 내에 막 형성 부재의 상방에 배치되며, 막 형성 부재의 상부면으로 원료를 공급하도록 마련된 원료 공급부를 포함한다.
또한, 상기 막 형성 부재는 원기둥 형상을 가질 수 있다.
또한, 막 형성 부재는, 원료 공급부와 마주하는 원형의 상부면 및 상부면의 가장자리로부터 중심축을 따라 평행하게 하부로 연장된 측면을 가질 수 있다. 이때, 원료가 상부면으로 낙하할 때, 원료는 중력방향을 따라 상부면의 가장자리 및 차례로 측면으로 유동하게 된다.
또한, 막 형성 부재는 원료가 흘러내리는 방향을 따라 직경이 일정한 제1 영역 및 직경이 감소하는 제2 영역을 포함할 수 있다.
또한, 챔버는 막 형성 부재의 중심축 방향을 따라 제1 영역에 대응하는 제3 영역 및 제2 영역에 대응하는 제4 영역을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제3 영역은, 직경이 일정하게 유지되고, 제4 영역은 직경이 감소하도록 마련될 수 있다.
또한, 배출홀은 제4 영역에 마련될 수 있고, 진공홀은 제3 영역에 마련될 수 있다.
또한, 막 형성 부재는 챔버의 내경보다 작은 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 막 형성 부재의 직경은 챔버의 내경의 0.6 내지 0.8일 수 있다. 바람직하게, 막 형성 부재의 직경은 챔버의 내경의 약 0.7일 수 있다.
또한, 진공 홀은 막 형성 부재 및 챔버 내면 사이의 공간과 유체 이동 가능하게 마련될 수 있다.
따라서 막 형성 부재 및 챔버의 내면 사이의 공간, 구체적으로, 막 형성 부재의 측면 및 챔버의 내면 사이의 공간을 통해 가스가 진공홀 측으로 유동될 수 있다.
또한, 진공 홀은 막 형성 부재의 상방에 위치할 수 있다.
또한, 진공 홀은 막 형성 부재의 중심축 방향에서 벗어난 위치에 마련될 수 있다.
또한, 막 형성 부재는 중심축이 챔버의 중심축과 일치하도록 배치될 수 있다.
또한, 원료 공급부는 막 형성 부재의 중심축 상에 위치될 수 있다.
구체적으로, 원료 공급부는 원형의 상부면의 중심 상에 배치될 수 있다. 따라서, 원료 공급부로부터 원료가 공급되면, 막 형성 부재의 상부면의 중앙 영역에서 가장자리 영역으로 원료가 표면을 따라 유동하게 된다. 이에 따라 막 형성 부재의 상부면 및 측면 측에 원료의 균일한 도포가 이루어질 수 있다.
또한, 원료 공급부 및 막 형성 부재 사이의 간격은 15cm 이상일 수 있고, 원료 공급부 및 막 형성 부재 사이의 간격은 15cm 내지 30cm일 수 있다. 또한, 원료 공급부는 원료가 형성하는 필름 두께의 약 10배 이상 높은 곳에 위치할 수 있다. 이와 같이, 원료 공급부의 높이를 제어함에 따라 막힘과 같은 현상을 방지할 수 있다.
또한, 원료 공급부 및 막 형성 부재 사이의 간격은, 원료 공급부 직경의 0.4 내지 0.6일 수 있고, 원료 공급부 및 막 형성 부재 사이의 간격은, 원료 공급부 직경의 약 0.5일 수 있다.
또한, 상부면은, 챔버의 중심축에 직교하는 평탄면일 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 탈포 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
중력을 이용하여 막 형성 부재의 표면에 균일한 막을 형성할 수 있다. 또한, 원료가 막 형성 부재의 표면을 유동할 때, 정체 영역이 없어, 파울링(fouling)을 방지할 수 있다.
도 1은 종래 탈포 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 탈포 장치를 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시된 탈포 장치에서 막이 형성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 탈포 장치를 이용한 시뮬레이션 결과이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 탈포 장치를 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 탈포 장치를 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시된 탈포 장치에서 막이 형성되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 탈포 장치를 이용한 시뮬레이션 결과이다.
본 문서에 기재된 탈포 장치(100, 200)는 원료로부터 기포를 제거하는 탈포 공정에 이용될 수 있고, 예를 들어, 중합된 용액으로부터 파이버(Fiber)를 제조하는 방사 공정 내의 탈포 공정에 사용될 수 있다. 파이버 제조 공정에서, 용액에 기포를 제거함으로써, 파이버가 끊어지는 공정 불안정을 해소할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 탈포 장치(100, 200)는 진공펌프와 연결되는 진공홀(112, 212) 및 배출홀(113, 213)을 갖는 챔버(110, 210), 표면을 따라 원료(F)가 유동하며 막이 형성되도록 기둥 형상을 갖는 막 형성 부재(120, 220), 및 챔버(110, 210) 내에 막 형성 부재(120, 220)의 상방에 배치되며, 막 형성 부재(120, 220)의 상부면으로 원료를 공급하도록 마련된 원료 공급부(130, 140)를 포함한다.
또한, 상기 막 형성 부재(120, 220)는 원기둥 형상을 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 막 형성 부재(220)는, 원료 공급부(230)와 마주하는 원형의 상부면(221) 및 상부면(221)의 가장자리로부터 중심축을 따라 평행하게 하부로 연장된 측면(222)을 가질 수 있다.
이때, 원료가 상부면(221)으로 낙하할 때, 원료는 중력방향을 따라 상부면(221)의 가장자리 및 차례로 측면(222)으로 유동하게 된다. 즉, 원료는 막 형성 부재(220)의 표면만을 따라 소정의 두께를 갖고 유동하며, 균일한 막('필름'이라고도 함)을 형성하게 된다. 이때, 진공 홀(212)과 연결된 진공 펌프(도시되지 않음)에 의하여 챔버(210) 내에는 음압이 형성되며, 상기 막으로부터 기포가 제거된다. 즉, 원료를 얇은 막으로 형성하기 위하여, 별도의 장비 등을 이용하여 외력을 가하지 않고도, 막 형성 부재(220)의 형상을 따라 중력 방향으로 유동하며, 균일한 두께의 필름이 형성될 수 있다.
상기 막 형성 부재(220)는 금속 재질, 예를 들어 SUS 재질로 형성될 수 있고, 바람직하게, 젖음(wetting) 특성이 우수한 재질로 형성될 수 있다.
또한, 막 형성 부재(220)는 원료가 흘러내리는 방향을 따라 직경이 일정한 제1 영역(220a) 및 직경이 감소하는 제2 영역(220b)을 포함할 수 있다.
또한, 챔버(210)는 막 형성 부재의 중심축(C) 방향을 따라 제1 영역(220a)에 대응하는 제3 영역(210a) 및 제2 영역(220b)에 대응하는 제4 영역(210b)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제3 영역(210a)은, 직경이 일정하게 유지되고, 제4 영역(210b)은 직경이 감소하도록 마련될 수 있다.
또한, 배출홀(213)은 제4 영역(210b)에 마련될 수 있고, 진공홀(212)은 제3 영역(212a)에 마련될 수 있다.
또한, 막 형성 부재는 챔버의 내경보다 작은 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 막 형성 부재의 직경은 챔버의 내경의 0.6 내지 0.8일 수 있다. 바람직하게, 막 형성 부재의 직경은 챔버의 내경의 약 0.7일 수 있다.
또한, 진공 홀(212)은 막 형성 부재(220) 및 챔버(210) 내면(211) 사이의 공간과 유체 이동 가능하게 마련될 수 있고, 따라서 막 형성 부재(220) 및 챔버(210)의 내면(211) 사이의 공간, 구체적으로, 막 형성 부재의 측면(222) 및 챔버의 내면(211) 사이의 공간을 통해, 막으로부터 분리된 가스(탈포)가 진공홀(212) 측으로 유동될 수 있다.
또한, 진공 홀(212)은 막 형성 부재(220)의 상방에 위치할 수 있고, 또한, 진공 홀(212)은 막 형성 부재의 중심축(C) 방향에서 벗어난 위치에 마련될 수 있다. 또한, 원료 공급부는 막 형성 부재의 중심축 상에 위치될 수 있다. 즉, 원료 공급부는 막 형성 부재의 중심축(C) 상에 배치되고, 진공 홀(212)은 막 형성 부재의 중심축(C)에서 벗어난 위치에 배치될 수 있다.
또한, 막 형성 부재(220)는 중심축(C)이 챔버(210)의 중심축과 일치하도록 배치될 수 있다.
도 4, 5 및 6을 참조하면, 원료 공급부(230)는 원형의 상부면(221)의 중심 상에 배치될 수 있다. 따라서, 원료 공급부(230)로부터 원료가 공급되면, 막 형성 부재(220)의 상부면(221)의 중앙 영역에서 가장자리 영역으로 원료가 표면을 따라 유동하게 된다. 이에 따라 막 형성 부재(220)의 상부면(221) 및 측면(222) 측에 원료의 균일한 도포가 이루어질 수 있다.
또한, 원료 공급부(230) 및 막 형성 부재(220)(구체적으로, 상부면) 사이의 간격(높이 차이)은 15cm 이상일 수 있고, 원료 공급부(230) 및 막 형성 부재(220) 사이의 간격은 15cm 내지 30cm일 수 있다. 또한, 원료 공급부(230)는 원료가 형성하는 필름 두께의 약 10배 이상 높은 곳에 위치할 수 있다. 이와 같이, 원료 공급부(230)의 높이를 제어함에 따라 막힘과 같은 현상을 방지할 수 있다.
또한, 원료 공급부(230) 및 막 형성 부재(220) 사이의 간격은, 원료 공급부(230) 직경의 0.4 내지 0.6일 수 있고, 원료 공급부(230) 및 막 형성 부재(220) 사이의 간격은, 원료 공급부 직경의 약 0.5일 수 있다.
또한, 상부면(221)은, 챔버(210)의 중심축에 직교하는 평탄면일 수 있다. 상기 상부면(221)을 경사면이 아닌 평탄면으로 형성함에 따라 탈포 공정이 이루어지는 원료의 체류시간을 충분히 확보할 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100, 200: 탈포 장치
110, 210: 챔버
120, 220: 막 형성 부재
130, 230: 원료 공급부

Claims (16)

  1. 진공펌프와 연결되는 진공홀 및 배출홀을 갖는 챔버;
    표면을 따라 원료가 유동하며 막이 형성되도록 기둥 형상을 갖는 막 형성 부재; 및
    챔버 내에 막 형성 부재의 상방에 배치되며, 막 형성 부재의 상부면으로 원료를 공급하도록 마련된 원료 공급부를 포함하며,
    막 형성 부재는, 원료 공급부와 마주하는 원형의 상부면 및 상부면의 가장자리로부터 중심축을 따라 평행하게 하부로 연장된 측면을 갖고, 원료가 상부면으로 낙하할 때, 원료는 중력방향을 따라 상부면의 가장자리 및 차례로 측면으로 유동하며, 상부면은, 챔버의 중심축에 직교하는 평탄면이고,
    막 형성 부재는 원료가 흘러내리는 방향을 따라 직경이 일정한 제1 영역 및 직경이 감소하는 제2 영역을 포함하며,
    챔버는 막 형성 부재의 중심축 방향을 따라 제1 영역에 대응하는 제3 영역 및 제2 영역에 대응하는 제4 영역을 포함하며, 제3 영역은 직경이 일정하게 유지되고, 제4 영역은 직경이 감소하도록 마련된 탈포 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    배출홀은 제4 영역에 마련된 탈포 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    막 형성 부재는 챔버의 내경보다 작은 직경을 갖는 탈포 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    막 형성 부재의 직경은 챔버의 내경의 0.6 내지 0.8인 탈포 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    진공 홀은 막 형성 부재 및 챔버 내면 사이의 공간과 유체 이동 가능하게 마련된 탈포 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    진공 홀은 막 형성 부재의 상방에 위치하는 탈포 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    진공 홀은 막 형성 부재의 중심축 방향에서 벗어난 위치에 마련된 탈포 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    막 형성 부재는 중심축이 챔버의 중심축과 일치하도록 배치된 탈포 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    원료 공급부는 막 형성 부재의 중심축 상에 위치된 탈포 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    원료 공급부 및 막 형성 부재 사이의 간격은 15cm 이상인 탈포 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    원료 공급부 및 막 형성 부재 사이의 간격은, 원료 공급부 직경의 0.4 내지 0.6인 탈포 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016016382A (ja) * 2014-07-10 2016-02-01 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 脱泡装置、吐出装置および脱泡方法
KR101776556B1 (ko) * 2017-06-09 2017-09-11 김병용 이중구조의 회전체를 이용한 탈포기

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