KR20100049903A

KR20100049903A - 이형제 희석액 제조 장치

Info

Publication number: KR20100049903A
Application number: KR1020080108938A
Authority: KR
Inventors: 이원희
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2008-11-04
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2010-05-13
Also published as: KR101007643B1

Abstract

본 발명은 이형제 희석액 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 교반기 내부에 공급되는 이형제 원액량에 대응하는 온수량을 공급하여 농도를 균일하게 유지시키는 한편, 공급되는 온수를 시간 차를 두고 분할 공급함과 아울러 분할 공급되는 온수의 온도를 조절하여 대용량 이형제 희석액 교반조 내부서 교반/숙성 온도를 사용자가 원하는 온도로 항상 일정하게 유지하여 제조되는 이형제 희석액의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

이형제 희석액, 이형제 원액, 온수, 열교환기, 스팀, 개폐 밸브, 온도 감지 센서

Description

이형제 희석액 제조 장치{DEVICE OF MANUFACTURING DIPPING SOLUTION}

본 발명은 이형제 희석액 제조 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 교반조 내부에 제조된 이형제 희석액의 농도와 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 하는 이형제 희석액 제조 장치에 관한 것이다.

종래에는 이형제 희석액 교반조의 온도 제어를 위해서 교반조 내부에 직접 스팀(Steam)을 분사하여 내부 이형제 희석액 온도를 올리거나, 교반조 외부에 히팅 케이블(Heating Cable)을 설치함으로써 교반조 내부 온도를 제어하였다.

교반조 내부에 직접 스팀(Steam)을 분사하여 온도 제어를 하는 경우에는 교반 시작시 사용자가 원하는 이형제 희석액 농도(%)에 부합하는 정량의 물과 이형제 원액을 투입하여 교반/숙성하게 되고, 평소 저장중이나 숙성중에 이형제 희석액의 온도가 떨어지게 되면 이를 보정하기 위해 추가로 스팀(Steam)이 자동 유입되어 설정 온도를 맞추도록 되어 있으며, 결과적으로 초기 사용자가 원하는 이형제 희석액 농도(%)보다 낮은 농도의 이형제 희석액이 제조되는 문제점이 발생할 수 있다.

더욱이, 계절적인 요인으로 인해서도 이형제 희석액을 설정 온도를 맞추기 위해 필요한 스팀의 양이 달라지게 되어 매번 이형제 희석액의 농도 역시 달라지게 된다.

또한, 전기적인 가열 케이블(Heating Cable)을 이용하여 이형제 희석액 교반조 내부 온도를 제어할 경우에는 전력 사용에 따른 비용 손실뿐만 아니라, 상시 수분이 많이 존재하는 이형제 희석액 제조 장치에서의 전기적인 사고 위험이 상존하게 된다.

한편, 선출원된 일본특허출원 제2001-215834호 발명에서는 이형제의 점도 및 온도를 일정하게 유지하기 위해서 별도의 가열체(Heater)와 온도 검출 장치를 이용하여, 검출된 온도의 적정 유무를 감지하여 가열체(Heater)의 구동 여부를 제어하는 방법을 개시하고 있다. 그러나 대형화된 교반조에 사용 시에는 많은 전력비용 등의 손실이 예상된다.

또한, 선출원된 일본특허출원 제2005-127608호 발명에서 제시하는 항온 액조의 온도 제어 방법은 교반조를 내조와 외조(이중조)로 구성하고, 내조와 외조 사이에 유입된 액체를 별도의 전류를 이용하는 열공급 장치와 온도 센서를 이용하여 온도를 제어한다.

그러나, 일본특허출원 제2005-127608호 발명 역시 항온이 유지된 액조 내에 별도의 용기(병)에 담긴 대상물을 넣어 온도를 유지하는 것에 관한 것으로 주로 소형 장치에 적합하다.

따라서, 상기한 종래 방법들로는 대용량이고 교반조 내부의 용액이 서로 다른 온도로 수시로 투입/배출을 반복하며, 내부에 액체가 아닌 고형분을 함유한 용액에 대해서는 온도 제어에 곤란하고, 전기를 이용한 별도의 가열 장치를 사용함에 따른 비용 손실 및 위험성을 갖는다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 스팀 응축수 유입에 따른 제조 농도 불균일을 방지하고, 별도의 전기 가열체를 사용하지 않음으로써 전기적인 위험성 및 전력 비용 손실 등의 문제점을 해결하여, 대용량 이형 용액 교반조 내부의 이형 용액 온도를 일정하게 유지하고 제조 농도가 균일한 이형 용액 제조 및 비용이나 안전성 측면에서 유리한 이형제 희석액 제조 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이형제 희석액 제조 장치는, 내부 교반기가 구비되는 교반조; 교반조와 이형재 원액 공급 배관을 통해 연결되는 이형제 원액 저장 탱크; 교반조와 온수 공급 배관을 통해 연결되며, 냉수 공급 배관을 통해 공급된 냉수를 스팀 공급 배관을 통해 공급된 고온의 스팀과 열교환시켜 기설정된 온도로 가열하여 교반조에 공급하는 열교환기; 교반조에 설치되어 이형제 희석액의 온도를 측정하는 제1 온도 감지 센서; 이형제 공급 배관 상에 설치되어 교반조로 공급되는 이형재 원액량을 제어하는 제1 개폐 밸브; 온수 공급 배관 상에 설치되는 교반조로 공급되는 온수량을 제어하는 제2 개폐 밸브; 제1 개폐 밸브를 조절하여 교반조로 공급된 이형제 원액에 대해 기설정된 이형제 희석액 농도를 갖도록 제2 개폐 밸브를 조절하여 온수를 공급하되, 교반조로 공급되는 온수를 시차를 두고 분할 공급되도록 하고, 제1 온도 감지 센서에 의해 감지된 교반기 내부의 온도에 따라 각각 분할 공급되는 온수의 온도를 열교환기로 조절하여 교반조 내부의 이형제 희석액의 온도가 기설정 온도를 유지하도록 제어기를 포함하여 구성된다.

냉수 공급 배관 상에 설치되는 열교환기로 공급되는 냉수량을 조절하는 제3 개폐 밸브; 냉수 공급 배관을 통해 열교환기로 공급되는 냉수의 온도를 측정하는 제3 온도 감지 센서; 및 스팀 공급 배관상에 설치되어 열교환기로 공급되는 스팀 공급량을 조절하는 제4 개폐 밸브를 더 포함하고, 제어기는 제3 개폐 밸브를 통해 열교환기로 공급되는 냉수량을 제어하고, 제3 온도 센서에 의해 감지된 냉수의 온도에 따라, 제4 개폐 밸브를 통해 열교환기로 공급되는 스팀 공급량을 제어하여 교반기로 공급되는 온수의 온도를 제어하도록 구성된다.

온수 공급 배관상에 설치되어, 교반기로 공급되는 온수의 온도를 측정하는 제2 온도 감지 센서; 스팀 공급 배관상에 설치되어 열교환기로 공급되는 스팀 온도를 측정하는 제4 온도 감지 센서; 및 스팀 공급 배관상에 설치되어 열교환기로 공급되는 스팀의 압력을 측정하는 압력 감지 센서를 더 포함할 수 있다.

제1 온도 감지 센서는, 교반조의 수직 방향을 따라 높이 차이를 두고 다수 개가 설치될 수 있다.

교반기에 하부에 설치되어 공급된 이형제 액 및 온수의 중량을 측정하는 로드셀을 더 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 이형제 희석액 제조 장치 그 제조 방법에 따르면, 교반기 내부에 공급되는 이형제 원액량에 대응하는 온수량을 공급하여 농도를 균일하게 유지시키는 한편, 공급되는 온수를 시간 차를 두고 분할 공급함과 아울러 분할 공급되는 온수의 온도를 조절하여 대용량 이형 용액 교반조 내부의 이형 용액 교반/숙성 온도를 사용자가 원하는 온도로 항상 일정하게 유지하여 제조되는 이형제 희석액의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이형제 희석액 제조 장치를 도시한 개략도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 이형제 희석액 제조 장치(1)는 교반조(10), 이형제 원액 저장 탱크(20), 열교환기(30), 이형재 원액 공급 배관(40), 온수 공급배관(50), 냉수 공급 배관(60, 스팀 공급 배관(70), 및 제어기(80)를 포함하여 구성된다.

교반조(10)는 이형재 원액 공급 배관(40)을 통해 이형재 원액이 공급되도록 이형재 원액 저장 탱크(20)와 연결되고, 온수 공급 배관(50)을 통해 기설정된 온도 로 가열된 온수가 공급되도록 열교환기(30)에 연결된다.

교반조(10)는 내부에 교반기(11)가 구비되며, 교반기(11)는 교반조(10) 상측에 구비된 구동 모터(12)에 의해 구동되도록 구성된다. 따라서, 교반기(11)는 이형재 원액 공급 배관(40)을 통해 공급된 이형재 원액과, 온수 공급 배관(50)을 통해 공급된 온수를 교반시켜 이형제 희석액을 제조한다.

또한, 교반조(10) 하부에는 교반조(10) 내부로 공급된 이형재 원액 및 온수의 중량을 측정할 수 있는 로드셀(16)이 구비되며, 교반조(10) 내부에는 이형재 희석액의 온도를 측정하기 위한 제1 온도 감지 센서(15)가 구비된다.

로드셀(16)과 제1 온도 감지 센서(15)는 제어기(80)에 전기적으로 연결되어 측정된 중량값 및 온도값을 각각 제어기(80)로 전송한다.

여기서, 제1 온도 감지 센서(15)는 교반조(10) 내의 이형제 희석액의 온도를 좀더 정확하게 측정할 수 있도록 교반조(10) 내부에서 수직 방향으로 높이 차를 가지고 다수 개가 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 이형제 공급 배관(40) 상에는 이형제 원액 저장 탱크(20)로부터 교반조(10)로 공급되는 이형재 원액량을 제어하기 위한 제1 개폐 밸브(41)가 설치된다.

온수 공급 배관(50) 상에는 열교환기(30)로부터 교반조(10)로 공급되는 온수량을 제어하는 제2 개폐 밸브(51)와, 교반조(10)로 공급되는 온수의 온도를 측정하는 제2 온도 감지 센서(55)가 설치된다.

열교환기(30)에는 냉수를 공급하기 위한 냉수 공급 배관(60)이 연결되고, 공 급된 냉수를 열교환시켜 기설정 온도로 가열하기 위한 스팀 공급 배관(70)이 연결된다,

냉수 공급 배관(60) 상에는 열교환기(30)로 공급되는 냉수 공급량을 조절하기 위한 제3 개폐 밸브()와, 열교환기(30)로 공급되는 냉수의 온도를 측정하기 위한 제3 온도 감지 센서(65)가 구비된다.

그리고, 스팀 공급 배관(70) 상에는 열교환기(30)로 공급되는 스팀 공급량을 조절하는 제4 개폐 밸브(71), 열교환기(30)로 공급되는 스팀의 온도 및 압력을 측정하는 제4 온도 감지 센서(75), 및 압력 감지 센서(76)가 설치된다.

열교환기(30)는 증기가 통과하는 유로와 냉수가 통과하는 유로를 칸막이 형태로 번갈아서 구획함으로써, 증기와 냉수를 열교환시켜 냉수를 가열하도록 한다.

열교환기(30)를 통과하며, 물의 온도를 높이기 위해 열을 사용한 스팀의 응축수는 응축수 배출 배관(35)를 통해 배출되며, 이는 재사용을 위해 별도의 장소로 이동된다.

그리고, 제3 온도 감지 센서(65), 제4 온도 감지 센서(75), 및 압력 감지 센서(72) 역시 제어기(80)에 전기적으로 연결되어, 측정된 냉수의 온도값, 증기 온도값, 및 증기 압력값을 전송한다.

한편, 제어기(80)는 로드셀(16), 제1 내지 제4 온도 감지 센서(15, 55, 65, 75), 압력 감지 센서(76)으로부터 각각 측정된 중량값, 온도값, 및 압력값을 입력 받아 저장 및 연산하고, 제1 내지 제4 개폐 밸브(41, 51, 61, 71)를 개폐 제어한다.

본 실시예에서 제어기(80)는 제어용 PLC(81)와 제어용 PC(82)로 구성되는 것을 예시한다.

따라서, 제어기(80)는 제3 개폐 밸브(61)를 통해 열교환기(30)로 공급되는 냉수량을 제어하고, 제3 온도 센서(65)에 의해 감지된 냉수의 온도에 따라, 제4 개폐 밸브(71)를 통해 열교환기로 공급되는 스팀량을 제어하여 교반조(10)로 공급되는 온수의 온도를 제어하다

그리고, 제1 개폐 밸브(51)를 조절하여 교반조(10)로 공급된 이형제 원액에 대해 기설정된 이형제 희석액 농도를 갖도록 제2 개폐 밸브(51)를 조절하여 온수를 공급하되, 교반조로 공급되는 온수를 시차를 두고 분할 공급되도록 하고, 제1 온도 감지 센서(15)에 의해 감지된 교반조(10) 내부의 온도에 따라 각각 분할 공급되는 온수의 온도를 상기한 열교환기(30)에서 조절하여 교반조(10) 내부의 이형제 희석액의 온도가 기설정 온도를 유지하도록 제어한다.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 이형제 희석액 제조 장치를 이용한 이형제 희석액 제조 과정을 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제어기(80)의 제어용 PC상(82)상에 사용자가 제조하고자 하는 이형제 희석액의 농도(%), 설정 온도(섭씨 60±10℃), 열교환기 제어 온도 즉, 온수 공급 온도 등을 입력한다.

그리고, 이형제 희석액 제조가 시작되면 제어용 PC(82)에서 필요한 물의 양과 이형제 원액의 양을 자동으로 계산하고, 우선적으로 일부 온수(일례로, 설정 온수량이 1/3, 설정 온도 + 5℃)를 투입한다. 교반조(10)로 투입된 온수의 중량은 교 반조(10)에 설치된 로드셀(16)을 통해 감지 및 제어된다.

일부 온수량의 투입이 완료된 후, 이형제 원액 역시 제어용 PC(82)에 입력한 양만큼 투입되게 되고, 이 때, 이형제 희석액의 온도는 제1 온도 감지 센서(15)의 측정 평균값을 설정한 이형제 희석액 온도와 실시간으로 비교하게 된다.

그리고, 나머지 온수(일예로, 설정 온수량의 2/3)는 이형제 희석액의 온도가 설정된 사용자 설정 온도와 같으면, 열교환기에서 공급되는 물의 온도는 사용자 설정 온도와 같게 공급되고, 이형제 희석액의 온도가 사용자의 설정 온도보다 낮으면 보다 열교환기(30)로부터 보다 높은 온도로 가열되여 공급되며, 사용자의 설정 온도보다 높으면 보다 낮은 온도로 공급된다.

공급되는 온수의 온도는 제2 온도 감지센서(51)로부터 측정되고, 열교환기(30)로 투입되는 냉수의 온도는 제3 온도 감지 센서(61)에서 측정되며, 이들의 온도차에 따라 열교환기(30)로 공급되는 스팀의 압력 및 온도를 실시간으로 제어함으로써 교반조(10)로 공급되는 온수의 온도를 제어하게 된다.

즉, 사용자의 설정 온도와 교반조(10)내의 이형제 희석액 온도의 차이가 "0" 또는 "+", "-" 가 됨에 따라 공급되는 온수의 온도가 실시간으로 제어됨으로써 사용자가 설정한 이형제 희석액 온도를 유지할 수 있게 된다.

그리고, 열교환기(30)에서 교반조로 공급되는 온수의 온도 제어하기 위해서는, 교반조(1)내 이형제 희석액의 온도 제어를 위해 요구되는 온수의 온도와, 열교환기로 공급되는 냉수(통상 상온)의 온도 차에 따라 열교환기(30)로 투입하는 스팀의 온도를 실시간 제어한다.

여기서, 교반조(10)로 공급되는 온수의 온도는 교반조 내부의 이형제 희석액의 온도에 좌우된다. 즉, 요구된 온수의 온도와 공급되는 냉수의 온도차가 클수록 단위 시간 동안 온도 상승이 커져야 하므로 열교환기로 공급되는 스팀의 온도를 높이고, 상기한 온도차가 작아질수록 스팀 온도를 낮추도록 제어함으로써 온수의 온도를 제어한다.

한편, 이형제 희석액의 온도를 제어하기 위해서는, 이형제 희석액의 설정 온도와 실제 온도와의 차이를 산출하여, 요구되는 온수의 온도를 결정한다.

따라서, 실제 이형제 희석액 온도가 사용자가 설정한 온도보다 높으면, 온수의 온도를 낮추고, 이형제 희석액의 온도가 사용자 요구 온도보다 낮으면 온수의 온도를 높이도록 제어하는 것이다.

이처럼, 본 실시예의 이형제 희석액 제조 장치(1)는 대용량 이형 용액 교반조 내부의 이형 용액 교반/숙성 온도를 사용자가 원하는 온도로 항상 일정하게 유지하도록 제조되는 이형제 희석액의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

<주요 도면 부호의 설명>

10: 교반조 15: 제1 온도 감지 센서

16: 로드셀 20: 이형제 원액 저장 탱크

30: 열교환기 35: 응축수 배수 배관

40: 이형제 원액 공급 배관 41: 제1 개폐 밸브

50: 온수 공급 배관 51: 제2 개폐 밸브

55: 제2 온도 감지 센서 60: 냉수 공급 배관

61: 제3 개폐 밸브 65: 제3 온도 감지 센서

70: 스팀 공급 배관 71: 제4 개폐 밸브

75: 제4 온도 감지 센서 76: 압력 감지 센서

80: 제어기 81: 제어 PLC

82: 제어 PC

Claims

내부 교반기가 구비되는 교반조;

상기 교반조와 이형재 원액 공급 배관을 통해 연결되는 이형제 원액 저장 탱크;

상기 교반조와 온수 공급 배관을 통해 연결되며, 냉수 공급 배관을 통해 공급된 냉수를 스팀 공급 배관을 통해 공급된 고온의 스팀과 열교환시켜 기설정된 온도로 가열하여 상기 교반조에 공급하는 열교환기;

상기 교반조에 설치되어 상기 이형제 희석액의 온도를 측정하는 제1 온도 감지 센서;

상기 이형제 공급 배관 상에 설치되어 상기 교반조로 공급되는 이형재 원액량을 제어하는 제1 개폐 밸브;

상기 온수 공급 배관 상에 설치되는 상기 교반조로 공급되는 온수량을 제어하는 제2 개폐 밸브;

상기 온수 공급 배관상에 설치되어, 상기 교반조로 공급되는 온수의 온도를 측정하는 제2 온도 감지 센서;

상기 제1 개폐 밸브를 조절하여 상기 교반조로 공급된 이형제 원액에 대해 기설정된 이형제 희석액 농도를 갖도록 제2 개폐 밸브를 조절하여 온수를 공급하되, 상기 교반조로 공급되는 상기 온수를 시차를 두고 분할 공급되도록 하고,

상기 제1 온도 감지 센서에 의해 감지된 상기 교반기 내부의 온도에 따라 각 각 분할 공급되는 온수의 온도를 상기 열교환기로 조절하여 상기 교반조 내부의 상기 이형제 희석액의 온도가 기설정 온도를 유지하도록 제어기를 포함하는 이형제 희석액 제조 장치.
제1항에서,

상기 냉수 공급 배관상에 설치되는 상기 열교환기로 공급되는 냉수 공급량을 조절하는 제3 개폐 밸브;

상기 냉수 공급 배관을 통해 상기 열교환기로 공급되는 냉수의 온도를 측정하는 제3 온도 감지 센서;

상기 스팀 공급 배관상에 설치되어 상기 열교환기로 공급되는 스팀 공급량을 조절하는 제4 개폐 밸브;

상기 스팀 공급 배관 상에 설치되어 상기 열교환기로 공급되는 스팀의 온도를 측정하는 제3 온도 감지 센서; 및

상기 스팀 공급 배관상에 설치되어 상기 열교환기로 공급되는 스팀의 압력을 측정하는 압력 감지 센서를 더 포함하고,

상기 제어기는,

상기 제3 개폐 밸브를 통해 상기 열교환기로 공급되는 냉수량을 제어하고, 상기 제3 온도 센서에 의해 감지된 냉수의 온도에 따라, 상기 제4 개폐 밸브를 통 해 상기 열교환기로 공급되는 스팀 공급량을 제어하여 상기 교반기로 공급되는 상기 온수의 온도를 제어하는 이형제 희석액 제조 장치.
제1항에서,

상기 제1 온도 감지 센서는,

상기 교반조의 수직 방향을 따라 간격을 두고 다수 개가 설치되는 이형제 희석액 제조 장치
제1항에서,

상기 교반기에 하부에 설치되어 공급된 이형제 및 온수의 중량을 측정하는 로드셀을 더 포함하는 이형제 희석액 제조 장치.