KR20150029815A

KR20150029815A - 분말 연속공급장치

Info

Publication number: KR20150029815A
Application number: KR20130108209A
Authority: KR
Inventors: 박동수; 류정호; 안철우
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2015-03-19

Abstract

본 발명은 분말 연속공급장치에 관한 것으로, 분말이 투입되면서 이송가스가 공급되어 투입된 분말을 이송가스의 이송압력을 통해 설정된 용량으로 배출하는 정량토출기; 및 상기 정량토출기에 연결되어 분말이 저장되고, 저장된 분말을 진공상태로 상기 정량토출기에 투입하는 피더;를 포함하며, 상기 피더는, 분말이 저장되는 호퍼; 상기 호퍼의 상단을 개폐가능하게 밀폐시키는 커버; 상기 호퍼의 하단에 연통상태로 구비되어 상기 정량토출기에 소통가능하게 연결되는 분말 투입관; 상기 분말 투입관을 단속하는 제1 단속 밸브; 상기 호퍼의 일측에 소통가능하게 구비되어 진공펌프와 연결되거나 상기 정량토출기에 연결되어 진공부압이 공급되는 진공연결관; 상기 진공 연결관을 단속하면서 상기 호퍼의 내부에 진공부압을 형성시키는 제2 단속밸브; 및 상기 호퍼에 대기압을 제공하여 상기 호퍼 내부의 진공부압을 해제시키는 압력 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 피더를 구성하는 호퍼에 진공펌프가 연결되어 진공부압이 제공되므로 호퍼에 저장된 분말이 정량토출기와의 기압 차에 의한 급속한 유입이나 유실됨이 없이 안정적으로 정량토출기로 투입될 수 있으며, 특히, 호퍼에 형성된 진공부압이 압력 컨트롤러에 의해 해제됨에 따라 커버가 용이하게 개방될 수 있으므로 분말을 용이하게 호퍼에 재공급할 수 있다.

Description

분말 연속공급장치{APPARATUS FOR CONTINUOUS POWDER FEEDING}

본 발명은 분말 연속공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분말을 진공상태에서 공급하면서 정량의 분말을 연속적으로 공급할 수 있는 분말 연속공급장치에 관한 것이다.

일반적으로 크기가 수십 마이크로미터 이하의 미세한 분말들은 정전기적 인력으로 인하여 서로 붙어서 더 큰 크기의 응집체 덩어리를 형성한다. 이러한 응집체 덩어리는 그 내부에 다수의 1차 입자들이 약하게 결합된 상태로 이루어지는데, 이들 응집체의 크기와 형태가 불규칙적이기 때문에 분말의 유동성이 극히 악화되어 통상의 방법으로는 분말을 연속적으로 일정하게 이송시키는 것이 지극히 어렵다.

분말을 분사하여 세라믹 코팅막을 성막하는 데포지션, 플라즈마, 콜드 스프레이 등의 방법은 균일하고 효율적인 성막을 하기 위해 원료 분말을 연속적으로 공급하는 것이 바람직하다.

특히, 에어로졸 데포지션 코팅에서와 같이 미세 분말 또는 상온진공과립분사 코팅에서와 같이 과립을 사용하여야 하는 경우에 있어서 분말의 연속적인 이송 및 공급은 매우 중요하며 분말의 이송 상태에 따라 분말의 소모량뿐만 아니라 코팅의 속도, 코팅의 균일도도 달라진다.

종래에는 에어로졸 데포지션을 이용한 코팅 등에서 사용되는 진공장치로의 분말을 공급하기 위해서 사용된 방법은 스크류방식과 진동인가방식이 있었다.

여기에서, 상기 스크류방식은 스크류를 통해 분말을 이송하는 방식이다. 이와 같은 방식에 의하는 경우 분말이 수 마이크로미터 크기 이하가 될 때에는 분말의 뭉침 현상 발생하고 또한 뭉친 분말은 스크류와 관 내부에서 다져지는 문제가 있어서 미세분말을 이송시키는 경우에는 실제로 적용하기 곤란하다는 문제점이 있다.

또한, 진동인가방식은 진동을 분말통에 인가하여 분말을 부유시키고 이송가스를 이용하여 부유된 분말을 진공장치로 공급하는 방식이다.

이와 같이 진동인가와 이송가스를 사용할 경우 진동에 의해 분말의 공급이 불균일하고 더불어 용기벽에 분말이 다져지는 바 연속적으로 미세한 분말을 제공하는데 문제가 있으며 사용할 수 있는 분말의 양도 한계가 있다는 문제점이 있었다.

이에 따라, 최근에는 저장된 분말을 진공상태에서 공급 및 이송시켜 분말의 유실을 최소화시킬 수 있는 분말공급장치가 요구되고 있다.

그런데, 상기와 같이 분말을 진공상태에서 공급하기 위해서는 분말이 저장되는 분말용기에 진공부압을 제공하여야 함은 물론, 분말의 추가 저장을 위하여 분말용기에 제공된 진공부압을 해제시켜야만 분말용기를 개방할 수 있는 문제점이 있다.

예컨대, 대한민국 등록특허공보 제10-1267848호나 대한민국 등록특허공보 제10-1282607호에 제안된 분말 연속공급장치를 살펴보면 분말이 수용되는 분말용기에 진공부압을 제공하는 구성이 결여되어 있어서 분말의 원활한 공급이 어려운 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1267848호 대한민국 등록특허공보 제10-1282607호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 분말을 설정된 용량으로 배출하는 정량토출기로 분말을 공급하는 피더에 진공부압을 제공함으로써 분말이 안정적으로 공급됨은 물론, 피더에 제공된 진공부압을 해제시킴으로써 분말이 저장된 호퍼를 용이하게 개방할 수 있는 분말 연속공급장치를 제공하기 위함이 하나의 목적이다.

또한, 피더에 분말을 재공급하는 부재가 추가 구성됨으로써 분말의 재공급이 원활한 분말 연속공급장치를 제공하기 위함이 또 하나의 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 분말 연속공급장치는, 분말이 투입되면서 이송가스가 공급되어 투입된 분말을 이송가스의 이송압력을 통해 설정된 용량으로 배출하는 정량토출기; 및 상기 정량토출기에 연결되어 분말이 저장되고, 저장된 분말을 진공상태로 상기 정량토출기에 투입하는 피더;를 포함하며, 상기 피더는, 분말이 저장되는 호퍼; 상기 호퍼의 상단을 개폐가능하게 밀폐시키는 커버; 상기 호퍼의 하단에 연통상태로 구비되어 상기 정량토출기에 소통가능하게 연결되는 분말 투입관; 상기 분말 투입관을 단속하는 제1 단속 밸브; 상기 호퍼의 일측에 소통가능하게 구비되어 진공펌프와 연결되거나 상기 정량토출기에 연결되어 진공부압이 공급되는 진공연결관; 상기 진공 연결관을 단속하면서 상기 호퍼의 내부에 진공부압을 형성시키는 제2 단속밸브; 및 상기 호퍼에 대기압을 제공하여 상기 호퍼 내부의 진공부압을 해제시키는 압력 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

예컨대, 상기 압력컨트롤러는, 상기 제2 단속밸브와 인접상태로 상기 진공 연결관에 설치되고, 상기 제2 단속밸브를 통해 상기 진공펌프와 상기 호퍼를 연통시키거나 상기 호퍼를 외부와 연통시키는 3방향 밸브;를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 달리, 상기 압력컨트롤러는, 상기 커버에 관통형성되어 상기 호퍼를 외부와 소통시키는 대기압포트; 및 상기 대기압포트에 개폐가능하게 설치되어 상기 대기업포트를 폐쇄하거나 개방시키는 대기압밸브;를 포함하여 구성될 수도 있다.

또한, 상기 피더는, 상기 진공 연결관의 단부를 소통가능하게 필터링하면서 분말이 상기 진공펌프로 유입되는 것을 방지하는 호퍼 필터;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이에 더하여, 상기 피더는, 상기 호퍼에 수용된 분말이 소진됨에 따라 상기 호퍼에 분말을 추가로 공급하는 추가피더;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 추가피더는, 상기 호퍼의 상부에 적층상태로 설치되어 분말이 저장되는 추가호퍼; 상기 추가호퍼의 하단에 연통상태로 구비되어 상기 커버에 소통가능하게 연결되는 추가 투입관; 및 상기 추가 투입관을 단속하는 제3 단속밸브;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피더는, 상기 호퍼의 내부 또는 외부에 설치되거나 상기 추가피더의 내부 또는 외부에 설치되어 열기를 제공하면서 분말을 건조시키는 히터;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 피더는, 상기 호퍼의 외부 또는 상기 분말 투입관의 외부 중 적어도 하나에 설치되어 미세진동을 상기 호퍼나 상기 분말 투입관에 제공하는 진동기;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 정량토출기는, 상기 피더를 구성하는 상기 분말 투입관에 착탈가능하게 연결되어 분말이 투입되는 분말 장입공간을 가지며, 상기 분말 장입공간과 분리된 상태를 이루면서 분말이 상기 이송가스에 의해 이동하는 분말 이동공간이 형성된 분말 용기; 상기 분말 용기에 형성된 상기 분말 장입공간 및 분말 이동공간의 하단부에 회전가능하게 설치되고, 상기 분말 장입공간으로 투입된 분말을 설정된 용량으로 수용하는 분말 수용홀을 가지며, 상기 분말 수용홀을 회전시키면서 상기 분말 수용홀에 수용된 분말을 상기 분말 이동공간으로 이동시키는 회전판; 상기 회전판을 회전시키는 회전수단; 상기 회전판의 하단부에 설치되며, 상기 분말 수용홀을 통해 상기 분말 이동공간에 연통하는 개구부가 형성된 고정판; 상기 분말 용기의 상부에 소통가능하게 설치되어 상기 분말 이동공간으로 상기 이송가스를 투입하거나, 상기 분말 용기의 하부에 설치되어 상기 고정판의 개구부를 통해 상기 분말 이동공간으로 상기 이송가스를 투입하는 이송가스 투입구; 및 상기 이송가스 투입구와 대향된 상태로 상기 분말 용기에 소통가능하게 구비되어 상기 이동공간의 분말을 상기 분말 용기의 외부로 토출하는 분말 토출구;를 포함하는 것이 바람직하다.

예컨대, 상기 분말 용기는, 상기 분말 장입공간 및 상기 분말 이동공간이 서로 분리된 상태로 길이방향을 따라 형성되어 하단부에 상기 회전판이 결합되며, 상기 이송가스 투입구나 상기 분말 토출구 중 어느 하나가 하단부에 형성되어 상기 고정판의 개구부와 소통하는 원통형의 용기본체; 상기 용기본체의 상단부에 결합되어 상기 피더의 분말 투입관에 착탈가능하게 연결되고, 상기 분말 토출구나 상기 이송가스 투입구 중 나머지 하나가 구비되는 덮개; 상기 용기본체와 상기 덮개의 사이에 개재되는 진공씰;을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분말 장입공간 및 상기 분말 이동공간은, 상기 분말 용기의 일부분을 관체형으로 구획하는 복수의 분할판에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 분말 용기는, 상기 분할판의 하단에 구비되어 상기 회전판의 표면에 밀착되면서 상기 회전판이 회전함에 따라 상기 분말 장입공간의 분말을 상기 분말 수용홀에 장입시키는 고분자재의 스크레이퍼;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 회전수단은, 상기 회전판의 중앙에 동일체로 구비되어 상기 회전판과 함께 회전하는 회전축; 및 상기 회전축에 회전력을 제공하는 회전모터;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명은, 상기 정량토출기에 연결되어 배출된 분말이 이송되는 분말 이송관; 상기 분말 이송관에 연결되며, 분말이 분사되는 노즐이 결합된 노즐 연결부; 및 상기 노즐 연결부에 구비되어 제2 이송가스를 상기 노즐에 공급하는 제2 이송가스 주입구;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 노즐은, 진공챔버의 내부에 수용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 분말 연속공급장치는, 피더를 구성하는 호퍼에 진공펌프가 연결되어 진공부압이 제공되므로 호퍼에 저장된 분말이 정량토출기와의 기압 차에 의한 급속한 유입이나 유실됨이 없이 안정적으로 정량토출기로 투입될 수 있으며, 특히, 호퍼에 형성된 진공부압이 압력 컨트롤러에 의해 해제됨에 따라 커버가 용이하게 개방될 수 있으므로 분말을 용이하게 호퍼에 재공급할 수 있다.

또한, 진공 연결관의 단부에 호퍼 필터가 구비된 경우에는 진공펌프가 작동할 경우에도 분말이 진공펌프로 유실되는 것을 더욱 용이하게 억제할 수 있다.

이에 더하여, 호퍼의 상부에 추가피더가 적층상태로 설치될 수 있으므로 호퍼의 분말이 소진될 경우, 커버를 개방하는 번거로움이 없이도 추가호퍼에 저장된 분말을 즉시 호퍼에 재공급할 수 있다.

더욱이, 호퍼나 추가피더에 내장되는 히터에 의해 분말이 건조되므로 습기에 의한 분말의 뭉침현상이 방지될 수 있다.

또, 호퍼나 분말 투입관에 진동기가 설치될 경우에는 진동기의 미세진동에 의해 분말의 유동이 더욱 촉진될 수 있다.

그리고, 정량토출기에서 배출된 분말이 분말 이송관 및 노즐 연결부를 통해 노즐로 공급되면서 제2 이송가스와 함께 공급되므로 분말이 원활하게 노즐로 이송되어 분사됨으로써 균일한 코팅을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분말 연속공급장치를 나타내는 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 피더의 구성을 나타내는 정면도.
도 3은 도 2에 도시된 피더의 다른 실시예를 나타내는 정면도.
도 4는 본 발명의 정량토출기를 나타내는 분해사시도.
도 5는 도 4에 도시된 용기본체의 구성을 나타내는 종단면도.
도 6은 도 1에 도시된 정량토출기의 다른 실시예를 나타내는 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 분말 연속공급장치의 추가구성을 나타내는 구성도.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 분말 연속공급장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 정량토출기(20) 및 피더(10)를 포함하여 구성된다.

정량토출기(20)는 피더(10)에 저장된 분말이 투입되고, 이송가스가 공급되어 이송가스의 이송압력을 통해 분말을 설정된 용량으로 배출하는 구성요소이다.

이러한 정량토출기(20)의 세부 구성에 대해서는 후술한다.

피더(10)는 분말을 저장하면서 저장된 분말을 진공상태로 정량토출기(20)에 공급하는 구성요소로써, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 호퍼(110), 커버(120), 분말투입관(130), 제1 단속밸브(140), 진공 연결관(150), 제2 단속밸브(160) 및 압력 컨트롤러(170)를 포함하여 구성될 수 있다.

호퍼(110)는 분말이 저장되는 부재로, 도 2에 도시된 바와 같이 상광하협의 깔대기 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

커버(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 호퍼(110)의 상단에 결합되어 호퍼(110)의 상부를 개폐가능하게 차폐한다.

분말 투입관(130)은 도 2에 도시된 바와 같이 호퍼(110)의 하단에 동일체를 이루면서 연통상태로 형성되며, 도 1에 도시된 바와 같이 후술되는 정량토출기(20)에 연결되어 호퍼(110)에 저장된 분말을 정량토출기(20)로 공급한다.

제1 단속밸브(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 분말 투입관(130)에 설치되어 분말 투입관(130)을 단속하면서 분말의 공급을 제어한다.

진공 연결관(150)은 도 2에 도시된 바와 같이 호퍼(110)의 일측에 연통상태로 연장되고, 진공펌프(VP)와 연결됨에 따라 호퍼(110)의 내부에 진공부압을 제공한다.

이러한 진공 연결관(150)은 도시된 바와 달리 후술되는 정량토출기(20)에 연결되어 정량토출기(20)에서 발생하는 진공부압을 호퍼(110)로 공급할 수도 있다.

제2 단속밸브(160)는 진공 연결관(150)에 설치되어 진공 연결관(150)을 개폐하면서 진공펌프(VP)의 진공부압을 단속한다.

압력 컨트롤러(170)는 호퍼(110)를 차폐하는 커버(120)가 용이하게 개방되도록 호퍼(110)에 대기압을 제공하여 호퍼(110)의 내부에 형성된 진공부압을 해제시키는 구성요소이다.

이러한 압력 컨트롤러(170)는 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 진공 연결관(150)에 설치되는 3방향 밸브(171)를 포함하여 구성될 수 있다.

3방향 밸브(171)는 도시된 바와 같이 제2 단속밸브(160)와 인접상태를 이루면서 진공 연결관(150)에 설치되어 호퍼(110)를 외부와 연통시키면서 호퍼(110)의 내부에 대기압을 제공하거나, 제2 단속밸브(160)를 통해 호퍼(110)와 진공펌프(VP)를 연통시키면서 호퍼(110)의 내부에 진공부압을 제공한다.

종합하면, 피더(10)는 제2 단속밸브(160)의 개방을 통해 진공펌프(VP)의 진공부압을 호퍼(110)에 제공함으로써 호퍼(110)의 압력을 후술되는 정량토출기(20)와 동일한 진공상태로 형성한다. 그리고, 호퍼(110)에 저장된 분말은 제2 단속밸브(160)의 폐쇄와 함께 제1 단속밸브(140)이 개방되면, 정량토출기(20)와의 압력차로 인하여 분말 투입관(130)으로 급속하게 배출되거나 진공 연결관(150)으로 유실됨이 없이 자중에 의해 안정적으로 배출되면서 정량토출기(20)로 투입된다.

그리고, 압력 컨트롤러(170)를 구성하는 3방향밸브(171)는 호퍼(110)에 저장된 분말이 소진된 경우, 호퍼(110)를 외부와 연통시켜서 호퍼(110)의 내부에 대기압을 공급한다.

따라서, 커버(120)는 호퍼(110)의 진공부압이 해제됨에 따라 호퍼(110)에서 용이하게 개방되고, 호퍼(110)에 분말이 재공급된 후 다시 폐쇄된다.

한편, 압력 컨트롤러(170)는 전술한 바와 달리, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 대기압포트(172) 및 대기압밸브(173)를 포함하여 구성될 수도 있다.

대기압포트(172)는 도 3에 도시된 바와 같이 커버(120)의 일측에 구멍형태로 관통형성되어 호퍼(110)를 외부와 소통시킨다.

대기압밸브(173)는 도 3에 도시된 바와 같이 대기압포트(172)에 개폐가능하게 설치되어 대기압포트(172)를 개폐하면서 대기압의 공급을 단속한다.

즉, 커버(120)는 대기압밸브(173)의 개방에 의해 외부의 대기압이 대기압포트(172)로 유입되면서 호퍼(110) 내부의 진공부압이 해제됨에 따라 용이하게 개방된다.

한편, 피더(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 호퍼 필터(180)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

호퍼 필터(180)는 도 2에 확대 도시된 바와 같이 진공 연결관(150)의 단부에 설치되어 진공 연결관(150)의 단부를 소통가능하게 필터링함으로써 진공펌프(VP)의 작동 시 호퍼(110)에 저장된 분말이 진공 연결관(150)으로 유입되는 것을 방지한다.

이러한 호퍼 필터(180)는 분말 입자의 크기나 종류에 따라 다른 형태로 구성될 수 있으며, 예컨대 분말의 입자보다 촘촘하게 형성되는 망체나 스펀지 형태로 형성될 수 있다.

또한, 호퍼 필터(180)는 도 2에 확대 도시된 바와 같이 호퍼(110)에 마련되는 필터홀더(181)에 끼워지면서 착탈가능하게 결합될 수도 있다.

이에 따라, 피더(10)는 호퍼(110)의 내부에 진공펌프(VP)의 진공부압이 제공될 경우에도 분말이 진공 연결관(150)으로 유입됨이 없이 호퍼 필터(180)에 의해 필터링되므로 분말의 유실이 방지될 수 있다.

한편, 본 발명의 피더(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 추가피더(190)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

추가피더(190)는 호퍼(110)의 내부에 저장된 분말이 정량토출기(20)로 모두 투입되어 소진됨에 따라 호퍼(110)에 분말을 추가로 공급하는 구성요소로써, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 추가호퍼(191), 추가 투입관(192) 및 제3 단속밸브(193)를 포함하여 구성될 수 있다.

추가호퍼(191)는 도시된 바와 같이 용기형태로 형성되어 분말이 저장되며, 호퍼(110)의 상부에 적층상태로 설치된다.

이러한 추가호퍼(191)는 호퍼(110)보다 큰 저장용량으로 형성되는 것이 바람직하다.

추가 투입관(192)은 추가호퍼(191)의 하단에 동일체로 연장형성되어 커버(120)에 소통가능하게 연결되면서 추가호퍼(191)와 호퍼(110)를 연통시킨다.

제3 단속밸브(193)는 추가 투입관(192)에 개폐가능하게 설치되어 분말의 공급을 단속한다.

즉, 추가피더(190)는 호퍼(110)의 분말이 소진된 경우 제3 단속밸브(193)가 개방됨에 따라 추가호퍼(191)의 분말을 호퍼(110)에 공급한다. 이때, 전술한 압력컨트롤러(170)는 개방되어 호퍼(110)의 내부에 대기압을 공급함으로써, 분말의 원활한 공급을 도모한다.

한편, 본 발명의 피더(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 히터(HT)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

히터(HT)는 도 3에 도시된 바와 같이 추가호퍼(191)의 내부 또는 외부에 설치되거나 도시된 바와 달리 호퍼(110)의 내부 또는 외부에 설치되어 열기를 제공함으로써 분말을 건조시키는 구성요소이다.

일반적으로 과립을 포함한 분말은 습기에 민감하며, 특히 상온진공분사나 에어로졸 데포지션에서는 습기에 의해 뭉침현상이 발생할 우려가 있는바 건조된 상태로 공급되는 것이 바람직하다.

여기서, 히터(HT)는 예컨대 전원에 의해 작동하면서 열기를 제공하도록 구성될 수 있으며, 이와 달리 가열된 유체를 순환시키면서 열기를 제공하도록 구성될 수도 있다.

이러한 히터(HT)는 약 50~330℃의 온도로 분말을 가열할 수 있으며, 바람직하게는 80~140℃의 온도로 분말을 가열할 수 있다.

또한, 본 발명의 피더(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 진동기(115)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

진동기(115)는 도 2에 도시된 바와 같이 호퍼(110)의 외부나 분말 투입관(130)의 외부 중 적어도 한 곳에 설치되어 미세진동을 제공함으로써 분말의 유동을 촉진시키는 구성요소이다.

이러한 진동기(115)는 예컨대 공압식이나 자기식 또는 기계식으로 작동하면서 미세진동을 제공한다.

한편, 진동기(115)는 도 3에 도시된 바와 같이 전술한 추가호퍼(191)의 외부에도 설치될 수도 있다.

전술한 정량토출기(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 피더(10)를 구성하는 분말 투입관(130)에 연결되어 분말을 공급받으며, 공급된 분말을 설정된 용량으로 토출하여 예컨대 기판에 코팅막을 형성한다.

이러한 정량토출기(20)는 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이 분말용기(210), 회전판(220), 회전수단(230), 고정판(240), 이송가스 투입구(250) 및 분말 토출구(260)를 포함하여 구성될 수 있다.

분말용기(210)는 전술한 분말 투입관(130)에 연결되는 투입구(210c)를 통해 피더(10)의 분말이 투입되는 분말 장입공간(210a)이 구비되고, 분말 장입공간(210a)과 분리된 상태를 이루면서 분말이 이송가스에 의해 외부로 배출되는 분말 이동공간(210b)이 형성된다.

이러한 분말용기(210)는 도 1에 도시된 바와 같이 원통형으로 형성되어 내부에 분말 장입공간(210a) 및 분말 이동공간(210b)을 가지면서 후술되는 이송가스 투입구(250)나 분말 토출구(260) 중 어느 하나가 하단부에 구비되는 용기본체(211)와, 용기본체(211)의 상단부에 결합되면서 분말 토출구(260)나 이송가스 투입구(250) 중 나머지 하나가 형성된 덮개(212)로 구성되며, 용기본체(211)와 덮개(212)의 사이에 개재되어 실링하는 진공씰(213)을 포함하여 구성될 수 있다.

진공씰(213)은 예컨대 O링으로 구성될 수 있으며, 분말용기(210)와 고정판(240)의 사이에도 개재되어 외부공기의 유입을 방지한다.

여기서, 분말 장입공간(210a) 및 상기 분말 이동공간(210b)은 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 분말용기(210)를 관체형으로 구획하는 복수의 분할판(215)에 의해 형성될 수 있다.

이러한 분할판은 용기본체(211)의 내벽에 고정되거나 덮개(212)의 하단에 고정될 수 있으며, 후술되는 회전축(231)과는 분리된 상태로 고정된다.

한편, 분말용기(210)는 예컨대 도 6에 도시된 바와 같이 하부가 깔대기 형태로 형성될 수도 있다.

회전판(220)은 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 분말용기(210)의 하단에 회전가능하게 설치되어 후술되는 회전수단(230)에 의해 회전하며, 복수의 분말 수용홀(221)이 관통형성됨에 따라 분말 장입공간(210a)에 투입된 분말을 수용한 상태로 회전하면서 분말 이동공간(210b)으로 분말을 이동시킨다.

회전수단(230)은 회전판(220)에 동일체로 고정되어 분말용기(210)의 외측으로 연장되는 회전축(231)과, 회전축(231)에 회전력을 제공하는 회전모터(232) 및 회전모터(232)의 속도를 제어하는 속도제어기(233)를 포함하여 구성될 수 있다.

회전축(231)은 도 6에 도시된 바와 같이 회전축(231)의 말단에 설치된 풀리 나 스프로킷에 벨트 또는 체인과 같은 동력전달부재(230a)를 통해 회전모터(232)에 연결되거나, 회전모터(232)에 직접 연결될 수 있고, 회전모터(232)는 정속모터를 사용함으로써, 회전축(231)에 따라 회전하는 회전판(220)이 정속 회전가능하게 한다.

속도제어기(233)는 회전모터(232)의 회전속도를 고속으로 제어하여 분말 토출을 빠르게 진행할 수도 있고, 회전모터(232)의 회전속도를 저속으로 제어함으로써 분말 토출 속도를 늦출 수도 있다.

시간당 토출되는 분말의 양은 회전모터(232)의 회전속도와 회전판(220)의 분말 수용홀(221)의 부피나 수량에 의해 결정된다.

한편, 분말용기(210)는 회전축(231)의 연결부위에 미도시된 베어링이 구비되어 회전축(231)을 회전가능하게 센터링시킬 수 있으며, 적어도 하나의 진공씰이 구비되어 외부 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

고정판(240)은 도 1에 도시된 바와 같이 회전판(220)의 하단에 설치되며, 회전판(220)의 분말 수용홀(221)을 통해 분말용기(210)의 분말 이동공간(210b)에 연통하는 개구부(241)가 형성된다.

여기서, 고정판(240)에 형성된 개구부(241)는 분말 수용홀(221)들과 연통하는 장공형태 또는 부채꼴의 형태로 형성될 수 있으며, 이와 달리 복수의 구멍형태로 형성될 수도 있다.

이송가스 투입구(250)는 분말용기(210)의 분말 이동공간(210b)으로 이송가스를 공급하기 위한 것으로, 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이 분말용기(210)의 하부에 형성되어 고정판(240)의 개구부(241)를 통해 이송가스를 분말 이동공간(210b)으로 투입시킬 수 있다.

이와 달리, 이송가스 투입구(250)는 예컨대 도 6에 도시된 바와 같이 분말용기(210)의 상부, 즉 덮개(212)에 소통가능하게 형성되어 이송가스를 분말 이동공간(210b)으로 투입시킬 수도 있다.

이러한 이송가스 투입구(250)는 이송가스가 흐름의 저항을 받지 않도록 개구부(241)와 수직선상에 위치하는 것이 유리하나, 반드시 이와 같이 제한되는 것은 아니며, 개구부(241)와 서로 수직선상에 위치하지 않은 경우라고 하더라도 이 발명의 권리범위에 포함되는 것이다.

분말 토출구(260)는 분말 이동공간(210b)의 분말을 이송가스와 함께 분말용기(210)의 외부로 토출하는 것으로, 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이 분말용기(210)의 상부 즉, 덮개(210)에 형성될 수 있으며, 이와 달리 도 6에 도시된 바와 같이 분말용기(210)의 하부에 소통가능하게 형성되어 분말을 이송가스와 함께 분말용기(210)의 외부로 토출할 수 있다.

즉, 이송가스 투입구(250)와 분말 토출구(260)는 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 서로 대향된 상태를 이루면서 분말용기(210)에 형성될 수 있다.

종합하면, 피더(10)의 분말은 도 3에 도시된 바와 같이 분말용기(210)의 투입구(210c)를 통해 분말 장입공간(210a)으로 투입되어 회전판(220)의 분말 수용홀(221)에 수용되며, 회전판(220)이 회전함에 따라 회전판(220)의 원주방향으로 이동하여 분말 이동공간(210b)으로 이동한다.

즉, 분말 장입공간(210a)의 분말은 분말 수용홀(221)에 수용된 상태로 분말 이동공간(210b)으로 공급된다.

그리고, 분말 이동공간(210b)으로 이동한 분말은 이송가스 투입구(250)를 통해 공급되는 이송가스가 분말 이동공간(210b)에 공급됨에 따라 분말 토출구(260)로 토출되면서 미도시된 분사노즐로 공급된다.

한편, 전술한 분말용기(210)는 도 5에 도시된 바와 같이 전술한 분할판(215)의 하단에 마련되어 회전판(220)에 밀착되는 스크레이퍼(216)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

스크레이퍼(216)는 회전판(220)이 회전함에 따라 회전판(220)에 밀착된 상태로 회전판(220)의 회전을 허용하면서 분말 장입공간(210a)의 분말을 분말 수용홀(221)에 장입시키는 부재이다. 이러한 스크레이퍼(216)는 고분자재로 형성되어 회전판(220)의 표면을 쓸어내는 형태로 밀착되는 것이 바람직하다.

다른 한편, 분할판(215)은 전술한 바와 달리 스크레이퍼(216)가 생략된 상태로 쐐기형으로 형성되어 분말을 분말 수용홀(221)에 장입시킬 수도 있다.

또한, 회전판(220)과 고정판(240) 중 어느 하나는 고분자 소재로 제조하여 회전판(220)의 회전에 의해 고정판(240)과의 접촉 마찰로 인해 마찰력을 감소시켜 마모가 발생하는 것을 감소시킬 수 있다.

또, 복수개의 분말 수용홀(221)에 채워진 분말은 회전판(220)의 회전에 따라 분말 수용홀(221)이 고정판(240)의 개구부(241)와 연통하는 순간 이송가스 투입구(250)로 공급되는 이송가스에 의해 분말 이동공간(210b)의 하부로부터 상부로 이송되거나, 상부로부터 하부로 이송되어 분말 토출구(260)를 통해 배출될 수 있다.

상기와 같이 분말은 분말 토출구(260)를 통해 분말 이동공간(210b)으로부터 분말용기(210)의 외부로 배출되기 때문에, 정량토출기(20)의 상부에 코팅막 형성을 위한 진공챔버가 설치되어 분말 토출구(260)가 진공챔버의 내부에 위치하는 노즐에 어떠한 우회 경로도 거치지 않고 직접 연결될 경우, 그 모멘텀 상실을 최소화하면서 노즐을 통해 분사되어 진공챔버 내에서 고밀도의 균일한 코팅막을 형성할 수 있다.

한편, 전술한 회전판(220)의 분말 수용홀(221)은 원형의 구멍형태나 헬리컬형, 삼각형, 사각형 등 다양한 모양을 가질 수 있으며, 회전판(220)에 위치한 분말 수용홀(221)의 분포는 분말 장입공간(210a) 및 분말 이동공간(210b)의 수평 단면의 위치에 대응해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 분말 장입공간(210a) 및 분말 이동공간(210b)의 수평 단면이 회전판(220)의 반지름 방향 기준으로 회전축(231)에 근접한 지점에서 시작하여 회전판(220)의 외주에 이르도록 형성된 경우에는 이에 대응하여 복수개의 분말 수용홀(221) 각각은 회전축(231)에 근접한 지점으로부터 회전판(220)의 외주에 이르도록 형성되어 회전판(220)의 전체에 걸쳐 분포되는 반면, 분말 장입공간(210a) 및 분말 이동공간(210b)의 수평 단면이 회전판(220)의 반지름 방향 기준으로 회전축(231)에서 다소 멀리 떨어진 지점에서 시작하여 회전판(220)의 외주에 미처 도달하기 전까지 형성된 경우에는 이에 대응하여 복수개의 분말 수용홀(221) 고리 모양의 띠 모양의 분포를 가지면서 형성된다.

또한, 회전판(220)의 두께는 1 mm 이상으로 하여야 복수개의 분말 수용홀(221)에 분말이 효과적으로 장입되고, 이를 통해 정량적으로 연속 토출이 가능해진다.

그리고, 분말 수용홀(221) 사이의 간격은 10 mm 이하로 하는 것이 바람직하며, 이는 분말 수용홀(221)에 장입되지 않고, 분말 수용홀(221) 사이의 영역에 위치하게 되는 분말의 양을 최소화함으로써 분말의 손실을 최소화하기 위함이다.

또한, 회전판(220)은 분말 수용홀(221)이 형성된 영역에 미도시된 오목부가 형성되어 분말 수용홀(221)이 형성된 영역이 다른 영역보다 상대적으로 얇은 두께를 가지도록 이루어질 수 있으며, 이에 따라 분말이 분말 수용홀(221)을 벗어나 회전판의 내부나 외측으로 흘러가 분말이 유실되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 분말 연속공급장치는 도 7에 도시된 바와 같이 분말 이송관(270), 노즐 연결부(280) 및 제2 이송가스 주입부(290)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

분말 이송관(270)은 도 7에 도시된 바와 같이 전술한 정량 토출기(20)의 분말 토출구(260)에 연결되어 정량토출기(20)에서 토출된 분말이 이송된다.

노즐 연결부(280)는 분말 이송관(270)에 연결된 상태로 미도시된 노즐에 연결되어 분말을 노즐로 공급한다.

제2 이송가스 주입구(290)는 도 7에 도시된 바와 같이 분말의 진행방향과 일치될 수 있도록 사선으로 노즐 연결부(280)에 결합되어 분말이 노즐까지 원활히 공급될 수 있도록 도와준다. 즉, 제2 이송가스는 분말이 이송되는 도중 노즐까지 원활하게 도달되어 균일한 코팅을 달성할 수 있도록 연속 정량의 분말을 이송할 수 있도록 한다.

노즐 연결부(280)에 구비되는 제2 이송가스 주입구(290)는 분말 이송 균일도를 위하여 복수개로 하는 것이 바람직하나 반드시 복수일 필요는 없다.

노즐 연결부(280)의 말단에 위치하여 분말을 분사하는 노즐(미도시)은 진공챔버(VC) 내부에 수용되어 분말이 분사되어 코팅되는 과정에서 분말이 외부로 비산되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 분말 연속공급장치는, 피더(10)를 구성하는 호퍼(110)에 진공펌프(VP)가 연결되어 진공부압이 제공되므로 호퍼(110)에 저장된 분말이 정량토출기(20)와의 기압 차에 의한 급속한 유입이나 유실됨이 없이 안정적으로 정량토출기(20)로 투입될 수 있으며, 특히, 호퍼(110)에 형성된 진공부압이 압력 컨트롤러(170)에 의해 해제됨에 따라 커버(120)가 용이하게 개방될 수 있으므로 분말을 용이하게 호퍼(110)에 재공급할 수 있다.

또한, 진공 연결관(150)의 단부에 호퍼 필터(180)가 구비되므로 진공펌프(VP)가 작동할 경우에도 분말이 진공펌프(VC)로 유실되지 않는다.

이에 더하여, 호퍼(110)의 상부에 추가피더(190)가 적층상태로 설치되므로 호퍼(110)의 분말이 소진될 경우, 커버(120)를 개방하는 번거로움이 없이도 추가호퍼(191)에 저장된 분말을 즉시 호퍼(110)에 재공급할 수 있다.

더욱이, 호퍼(110)나 추가피더(190)에 내장되는 히터(HT)에 의해 분말이 건조되므로 습기에 의한 분말의 뭉침현상이 방지될 수 있다.

또, 호퍼(110)나 분말 투입관(130)에 진동기(115)가 설치될 경우에는 진동기(115)의 미세진동에 의해 분말의 유동이 더욱 촉진될 수 있다.

그리고, 정량토출기(20)에서 배출된 분말이 분말 이송관(270) 및 노즐 연결부(280)를 통해 노즐로 공급되면서 제 이송가스 주입구(290)에 주입되는 제2 이송가스와 함께 공급되므로 분말이 원활하게 노즐로 이송되어 분사됨으로써 균일한 코팅을 도모할 수 있다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

10 : 피더 20 : 정량토출기
110 : 호퍼 115 : 진동기
120 : 커버
130 : 분말 투입관 140 : 제1 단속밸브
150 : 진공 연결관 160 : 제2 단속밸브
170 : 압력 컨트롤러 171 : 3방향밸브
172 : 대기압포트 173 : 대기압밸브
180 : 호퍼 필터 190 : 추가피더
191 : 추가호퍼 192 : 추가 투입관
193 : 제3 단속밸브 210 : 분말용기
210a : 분말 장입공간 210b : 분말 이동공간
210c : 투입구 211 : 용기본체
212 : 덮개 213 : 진공씰
215 : 분할판 216 : 스크레이퍼
220 : 회전판 221 : 분말 수용홀
230 : 회전수단 230a : 동력전달부재
231 : 회전축 232 : 회전모터
233 : 속도제어기 240 : 고정판
241 : 개구부 250 : 이송가스 주입구
260 : 분말토출구 270 : 분말 이송관
280 : 노즐 연결부 290 : 제2 이송가스 주입구
VP : 진공펌프 HT : 히터

Claims

분말이 투입되면서 이송가스가 공급되어 투입된 분말을 이송가스의 이송압력을 통해 설정된 용량으로 배출하는 정량토출기; 및
상기 정량토출기에 연결되어 분말이 저장되고, 저장된 분말을 진공상태로 상기 정량토출기에 투입하는 피더;를 포함하며,
상기 피더는,
분말이 저장되는 호퍼;
상기 호퍼의 상단을 개폐가능하게 밀폐시키는 커버;
상기 호퍼의 하단에 연통상태로 구비되어 상기 정량토출기에 소통가능하게 연결되는 분말 투입관;
상기 분말 투입관을 단속하는 제1 단속 밸브;
상기 호퍼의 일측에 소통가능하게 구비되어 진공펌프와 연결되거나 상기 정량토출기에 연결되어 진공부압이 공급되는 진공연결관;
상기 진공 연결관을 단속하면서 상기 호퍼의 내부에 진공부압을 형성시키는 제2 단속밸브; 및
상기 호퍼에 대기압을 제공하여 상기 호퍼 내부의 진공부압을 해제시키는 압력 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 압력컨트롤러는,
상기 제2 단속밸브와 인접상태로 상기 진공 연결관에 설치되고, 상기 제2 단속밸브를 통해 상기 진공펌프와 상기 호퍼를 연통시키거나 상기 호퍼를 외부와 연통시키는 3방향 밸브;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 압력컨트롤러는,
상기 커버에 관통형성되어 상기 호퍼를 외부와 소통시키는 대기압포트; 및
상기 대기압포트에 개폐가능하게 설치되어 상기 대기업포트를 폐쇄하거나 개방시키는 대기압밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 피더는,
상기 진공 연결관의 단부를 소통가능하게 필터링하면서 분말이 상기 진공펌프로 유입되는 것을 방지하는 호퍼 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 피더는,
상기 호퍼에 수용된 분말이 소진됨에 따라 상기 호퍼에 분말을 추가로 공급하는 추가피더;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 5에 있어서,
상기 추가피더는,
상기 호퍼의 상부에 적층상태로 설치되어 분말이 저장되는 추가호퍼;
상기 추가호퍼의 하단에 연통상태로 구비되어 상기 커버에 소통가능하게 연결되는 추가 투입관; 및
상기 추가 투입관을 단속하는 제3 단속밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 5에 있어서,
상기 피더는,
상기 호퍼의 내부 또는 외부에 설치되거나 상기 추가피더의 내부 또는 외부에 설치되어 열기를 제공하면서 분말을 건조시키는 히터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 피더는,
상기 호퍼의 외부 또는 상기 분말 투입관의 외부 중 적어도 하나에 설치되어 미세진동을 상기 호퍼나 상기 분말 투입관에 제공하는 진동기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 정량토출기는,
상기 피더를 구성하는 상기 분말 투입관에 착탈가능하게 연결되어 분말이 투입되는 분말 장입공간을 가지며, 상기 분말 장입공간과 분리된 상태를 이루면서 분말이 상기 이송가스에 의해 이동하는 분말 이동공간이 형성된 분말 용기;
상기 분말 용기에 형성된 상기 분말 장입공간 및 분말 이동공간의 하단부에 회전가능하게 설치되고, 상기 분말 장입공간으로 투입된 분말을 설정된 용량으로 수용하는 분말 수용홀을 가지며, 상기 분말 수용홀을 회전시키면서 상기 분말 수용홀에 수용된 분말을 상기 분말 이동공간으로 이동시키는 회전판;
상기 회전판을 회전시키는 회전수단;
상기 회전판의 하단부에 설치되며, 상기 분말 수용홀을 통해 상기 분말 이동공간에 연통하는 개구부가 형성된 고정판;
상기 분말 용기의 상부에 소통가능하게 설치되어 상기 분말 이동공간으로 상기 이송가스를 투입하거나, 상기 분말 용기의 하부에 설치되어 상기 고정판의 개구부를 통해 상기 분말 이동공간으로 상기 이송가스를 투입하는 이송가스 투입구; 및
상기 이송가스 투입구와 대향된 상태로 상기 분말 용기에 소통가능하게 구비되어 상기 이동공간의 분말을 상기 분말 용기의 외부로 토출하는 분말 토출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 9에 있어서,
상기 분말 용기는,
상기 분말 장입공간 및 상기 분말 이동공간이 서로 분리된 상태로 길이방향을 따라 형성되어 하단부에 상기 회전판이 결합되며, 상기 이송가스 투입구나 상기 분말 토출구 중 어느 하나가 하단부에 형성되어 상기 고정판의 개구부와 소통하는 원통형의 용기본체;
상기 용기본체의 상단부에 결합되어 상기 피더의 분말 투입관에 착탈가능하게 연결되고, 상기 분말 토출구나 상기 이송가스 투입구 중 나머지 하나가 구비되는 덮개; 및
상기 용기본체와 상기 덮개의 사이에 개재되는 진공씰;을 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 9에 있어서,
상기 분말 장입공간 및 상기 분말 이동공간은, 상기 분말 용기의 일부분을 관체형으로 구획하는 복수의 분할판에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 11에 있어서,
상기 분말 용기는,
상기 분할판의 하단에 구비되어 상기 회전판의 표면에 밀착되면서 상기 회전판이 회전함에 따라 상기 분말 장입공간의 분말을 상기 분말 수용홀에 장입시키는 고분자재의 스크레이퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 9에 있어서,
상기 회전수단은,
상기 회전판의 중앙에 동일체로 구비되어 상기 회전판과 함께 회전하는 회전축;
상기 회전축에 회전력을 제공하는 회전모터; 및
상기 회전모터의 속도를 제어하는 속도제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 1에 있어서,
상기 정량토출기에 연결되어 배출된 분말이 이송되는 분말 이송관;
상기 분말 이송관에 연결되며, 분말이 분사되는 노즐이 결합된 노즐 연결부; 및
상기 노즐 연결부에 구비되어 제2 이송가스를 상기 노즐에 공급하는 제2 이송가스 주입구;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.
청구항 14에 있어서,
상기 노즐은, 상기 노즐 연결부에 결합된 상태로 진공챔버의 내부에 수용된 것을 특징으로 하는 분말 연속공급장치.