KR20190143643A

KR20190143643A - 카본 블록 필터 제조 설비 및 카본 블록 필터 제조 방법

Info

Publication number: KR20190143643A
Application number: KR1020180071379A
Authority: KR
Inventors: 임성택; 홍현기
Original assignee: 주식회사 피코그램
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2019-12-31
Also published as: US20230339156A1; WO2019245222A1; KR102521560B1; CN112334288A; US11717999B2; US20210252752A1

Abstract

본 발명은 카본 블록 필터 제조 설비 및 카본 블록 필터 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비는 내부 공간을 구비하는 금형, 상기 금형에 결합되어 상기 금형을 가열하는 히터, 상기 히터에 의해 가열된 금형으로 원료를 주입하는 원료 주입기, 상기 원료를 가압하는 원료 가압기 및 상기 히터에 의해 가열된 금형에서 열처리된 필터를 분리하는 필터 분리기를 포함할 수 있다.

Description

카본 블록 필터 제조 설비 및 카본 블록 필터 제조 방법 {FACILITY FOR PRODUCING CARBON BLOCK FILTER AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 카본 블록 필터 제조 설비 및 카본 블록 필터 제조 방법에 관한 것이다.

카본 블록 필터는 정수기 등에 설치되어, 물 속 염소, 유기물, 각종 냄새 등을 제거하는 용도로 널리 사용되고 있다.

이러한 카본 블록 필터는 흔히 압출 성형기에 필터 제조용 활성탄과 바인더를 투입하여, 특정한 온도와 압력으로 압출하는 방식으로 제조하고 있다.

하지만 이에 의하면 압출 과정에서 그 압력으로 인해 활성탄의 기공이 바인더에 의해 폐색되어, 필터의 성능(예컨대 활성탄의 VOC 제거 성능)이 저하될 수 있는 문제가 있다.

본 발명은 제조 시간과 비용을 절감할 수 있는 카본 블록 필터 제조 설비 및 카본 블록 필터 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비는 내부 공간을 구비하는 금형, 상기 금형에 결합되어 상기 금형을 가열하는 히터, 상기 히터에 의해 가열된 금형으로 원료를 주입하는 원료 주입기, 상기 원료를 가압하는 원료 가압기 및 상기 히터에 의해 가열된 금형에서 열처리된 필터를 분리하는 필터 분리기를 포함할 수 있다.

또한 상기 금형의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하여, 상기 히터는 상기 온도 센서에 의한 온도가 미리 정해진 범위보다 높으면 작동을 중단하고, 상기 온도 센서에 의한 온도가 상기 미리 정해진 범위보다 낮으면 다시 작동하도록 제어될 수 있다.

또한 상기 히터는 복수 개로 분할되어 서로 독립적으로 제어될 수 있다.

또한 닫힌 도형의 둘레를 따라 연장되어 상기 금형을 어느 한 방향으로 이송하는 이송기를 더 포함하여, 상기 원료 주입기, 상기 원료 가압기 및 상기 필터 분리기는 상기 이송기상에서 이송되고 있는 금형에 대해 그 역할을 각각 수행할 수 있도록 설치되되, 상기 금형이 이송되는 방향을 기준으로 할 때, 상기 필터 분리기, 상기 원료 주입기 및 상기 원료 가압기가 순서대로 이웃하게 배치되며, 상기 금형이 상기 원료 가압기로부터 상기 필터 분리기로 이송되는 거리는 상기 원료가 열처리되는 데 소요되는 시간에 상응하도록 이격될 수 있다.

또한 닫힌 도형의 둘레를 따라 연장되어, 상기 금형을 어느 한 방향으로 이송하는 이송기를 더 포함하여, 상기 원료 주입기, 상기 원료 가압기 및 상기 필터 분리기는 상기 이송기상에서 이송되고 있는 금형에 대해 그 역할을 각각 수행할 수 있도록 설치되되, 상기 금형이 이송되는 방향을 기준으로 할 때, 상기 원료 가압기, 상기 필터 분리기 및 상기 원료 주입기가 순서대로 이웃하게 배치되며, 상기 금형이 상기 원료 주입기로부터 상기 원료 가압기로 이송되는 거리는 상기 원료가 열처리되는 데 소요되는 시간에 상응하도록 이격될 수 있다.

또한 상기 원료 주입기의 주입구는 상기 금형의 상단을 통해 내부 공간으로 삽입되어 상기 금형의 하부에 위치하게 된 후, 원료를 주입해 나감에 따라 점차 상방으로 인출될 수 있다.

또한 상기 금형은 상하로 연장된 파이프 형태로 형성되고, 상기 금형의 상단에서 내부 공간을 폐색하도록 배치될 수 있되, 하방으로 이동 가능하게 설치되는 상판, 상기 금형의 하단에서 내부 공간을 폐색하도록 배치되되, 상방으로 이동 가능하게 설치되는 하판, 상기 상판을 하방으로 가압하기 위한 상부 펀치 및 그와 동시에 상기 하판을 상방으로 가압하기 위한 하부 펀치를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 원료는 활성탄과 바인더를 포함하고, 상기 바인더는 LDPE, HDPE 또는 UHMWPE로 이루어질 수 있으며, 상기 히터는 상기 바인더가 LDPE로 이루어질 경우에는 100 내지 140[℃]로 상기 금형을 가열하고, 상기 바인더가 HDPE로 이루어질 경우에는 120 내지 180[℃]로 상기 금형을 가열하며, 상기 바인더가 UHMWPE로 이루어질 경우에는 130 내지 250[℃]로 상기 금형을 가열할 수 있다.

또한 상기 활성탄은 50 내지 325[mesh]의 입도를 가질 수 있다.

또한 상기 바인더는 상기 활성탄에 상응하는 입도를 가질 수 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 방법은 히터를 이용하여 금형을 가열하는 금형 가열 단계, 상기 히터에 의해 가열된 금형을 원료 주입기로 이송하여, 상기 히터에 의해 가열된 금형으로 원료를 주입하는 원료 주입 단계, 상기 히터에 의해 가열된 금형을 원료 가압기로 이송하여, 상기 원료를 가압하는 원료 가압 단계 및 상기 히터에 의해 가열된 금형을 필터 분리기로 이송하여, 상기 히터에 의해 가열된 금형에서 열처리된 필터를 분리하는 필터 분리 단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 금형 가열 단계 이후, 상기 금형의 온도가 미리 정해진 범위보다 높으면 상기 히터가 작동을 중단하고, 상기 금형의 의한 온도가 상기 미리 정해진 범위보다 낮으면 상기 히터가 다시 작동하도록, 상기 히터를 지속적으로 제어할 수 있다.

또한 상기 필터 분리 단계 이후, 상기 히터에 의해 가열된 금형을 상기 원료 주입기로 이송하여, 상기 원료 주입 단계를 진행할 수 있다.

또한 상기 금형이 상기 원료 가압기로부터 상기 필터 분리기로 이송되는 거리는 상기 원료가 열처리되는 데 소요되는 시간에 상응하도록 이격될 수 있다.

또한 상기 금형이 상기 원료 주입기로부터 상기 원료 가압기로 이송되는 거리는 상기 원료가 열처리되는 데 소요되는 시간에 상응하도록 이격될 수 있다.

또한 상기 원료 주입 단계에서, 상기 원료 주입기의 주입구를 상기 금형의 상단을 통해 내부 공간으로 삽입하여 상기 금형의 하부에 위치하도록 한 후, 원료를 주입해 나감에 따라 점차 상방으로 인출할 수 있다.

또한 상기 원료 가압 단계에서, 상기 원료를 양쪽에서 서로 가까워지는 방향으로 동시에 함께 가압할 수 있다.

또한 상기 원료는 활성탄과 바인더를 포함하고, 상기 바인더는 LDPE, HDPE 또는 UHMWPE로 이루어질 수 있으며, 상기 원료 가열 단계에서, 상기 바인더가 LDPE로 이루어질 경우에는 100 내지 140[℃]로 상기 금형을 가열하고, 상기 바인더가 HDPE로 이루어질 경우에는 120 내지 180[℃]로 상기 금형을 가열하며, 상기 바인더가 UHMWPE로 이루어질 경우에는 130 내지 250[℃]로 상기 금형을 가열할 수 있다.

또한 상기 활성탄은 50 내지 325[mesh]의 입도를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 카본 블록 필터 제조 설비 및 카본 블록 필터 제조 방법은 히터를 이용해 금형을 사전 가열하여, 가열된 히터로 필터 제조용 원료를 주입함으로써, 원료가 열처리되는 데 소요되는 시간을 절감할 수 있다.

또한 금형을 한 번 가열한 후, 후속 단계들이 진행되는 동안, 그 온도가 일정한 범위로 유지된다. 따라서 완성된 필터를 분리한 직후, 가열된 히터로 상기 원료를 주입하는 단계를 연이어 다시 수행할 수 있어, 제조 시간과 비용을 더욱 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비의 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비의 필터 성형기의 개요도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비에서, 원료 주입기를 이용하여 금형의 내부 공간으로 원료를 주입하는 모습을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비에서, 원료 가압기를 이용하여 금형의 내부 공간에서 원료를 가압하는 모습을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비의 개요도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 방법의 흐름도이다.

도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비 및 카본 블록 필터 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비(100)의 개요도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비(100)의 필터 성형기(110)의 개요도이다.

도 1을 참조하면 카본 블록 필터 제조 설비(100)는 필터 성형기(110), 이송기(120), 원료 주입기(130), 원료 가압기(140) 및 필터 분리기(150)를 포함한다.

도 2를 함께 참조하면 필터 성형기(110)는 금형(111), 하판(112), 히터(113), 온도 센서(114) 및 코어(115)를 포함한다.

금형(111)은 내부 공간을 구비하며 양단이 개방된 파이프 형태로 형성되는데, 원하는 카본 블록 필터(이하 편의상 "필터"라 한다)의 모양에 따라 예컨대 상하로 연장된 원형의 파이프 형태, 상하로 연장된 사각형의 파이프 형태 등으로 형성될 수 있다.

이 경우 하판(112)은 금형(111)의 하단에서 금형(111)의 내부 공간을 폐색하도록 배치된다. 다시 말해 하판(112)이 금형(111)의 내부 공간에 대한 바닥이 되는 것이다. 이러한 하판(112)은 금형(111)의 내부 공간을 향해 상방으로 이동 가능하게 설치된다.

히터(113)는 금형(111)을 가열하기 위한 것으로, 도 2에 예시된 바와 같이 금형(111)의 벽체에 내장될 수도 있고, 금형(111)의 외면에 부착될 수도 있다.

이때 금형(111)의 내부 공간의 온도가 일정한 범위로 유지될 수 있도록, 히터(113)가 별도의 온도 조절 장치(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 이를테면 금형(111)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(114)가 장착되어, 온도 센서(114)에 의한 온도가 미리 정해진 범위의 상한보다 높아지면 히터(113)가 작동을 중단하고, 이로써 금형(111)의 내부 공간의 온도가 하강하여, 온도 센서(114)에 의한 온도가 미리 정해진 범위의 하한보다 낮아지게 되면 히터(113)가 다시 작동할 수 있다.

나아가 금형(111)의 내부 공간의 온도가 전체적인 영역에 걸쳐 균일하게 유지될 수 있도록, 히터(113)가 복수 개로 분할되어 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 이를테면 히터(113)가 금형(111)의 상부를 주로 가열하기 위한 제1 히터(113-1), 금형(111)의 중간부를 주로 가열하기 위한 제2 히터(113-2) 및 금형(111)의 하부를 주로 가열하기 위한 제3 히터(113-3)로 각각 이루어져, 이들이 서로 독립적으로 작동할 수 있는 한편, 온도 센서(114)도 금형(111)의 상부의 온도를 측정하는 제1 온도 센서(114-1), 금형(111)의 중간부의 온도를 측정하는 제2 온도 센서(114-2) 및 금형(111)의 하부의 온도를 측정하는 제3 온도 센서(114-3)로 각각 이루어질 수 있다. 이에 만약 제1 온도 센서(114-1)에 의한 온도는 미리 정해진 범위의 상한보다 높지만, 제2 온도 센서(114-2)와 제3 온도 센서(114-3)에 의한 온도는 미리 정해진 범위 이내에 있다면, 제1 히터(113-1)만 제1 온도 센서(114-1)에 의한 온도가 미리 정해진 범위의 하한보다 낮아질 때까지 작동을 중단하고, 제2 히터(113-2)와 제3 히터(113-3)는 제2 온도 센서(114-2)와 제3 온도 센서(114-3)에 의한 온도가 미리 정해진 범위의 상한보다 높아질 때까지 계속하여 작동할 수 있다.

더욱이 금형(111)의 내부 공간의 온도가 더욱 효율적으로 유지될 수 있도록, 금형(111)과 히터(113)를 포함하는 계는 그 외부로부터 적절하게 단열되는 것이 바람직하다.

코어(115)는 막대 형태로 형성되어, 금형(111)의 내부 공간에서 그 길이 방향의 실질적인 중심축을 따라 배치될 수 있다. 이러한 코어(115)에 의하면 필터를 중공 구조로 성형할 수 있는데, 만약 경우에 따라 필터를 중실 구조로 성형하고자 한다면 코어(115)가 생략될 수도 있다.

이송기(120)는 임의의 닫힌 도형의 둘레를 따라 연장되어, 필터 성형기(110)를 어느 한 방향으로 이송하는 역할을 한다.

도 1에는 이송기(120)가 타원형의 둘레를 따라 연장되는 것으로 예시되어 있는데, 후술할 바와 같이 필터 성형기(110)가 원료 주입기(130), 원료 가압기(140) 그리고 필터 분리기(150)를 순환하도록 필터 성형기(110)를 이송할 수만 있다면, 개별적인 제조 설비의 환경에 따라 달리 구성될 수도 있다.

원료 주입기(130)는 금형(111)의 내부 공간으로 필터 제조용 원료(이하 편의상 "원료"라 한다)를 주입하는 역할을 한다.

여기서 원료는 분말상 또는 섬유상 활성탄과 바인더를 포함하며, 각종 불순물 제거 물질, 항균 물질 등을 더 포함할 수 있다. 이때 분말상 활성탄은 약 50 내지 325[mesh]의 입도를 가질 수 있는데, 특히 약 200 내지 325[mesh]의 입도를 가질 수 있다. 바인더는 예컨대 폴리올레핀(Polyolefin)계로서 폴리에틸렌으로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 등으로 이루어질 수 있다. 또한 바인더는 분말상 활성탄에 상응하는 입도를 가질 수 있다.

원료 주입기(130)의 주입구(131) 측은 도 3에 도시된 바와 같이 금형(111)의 내부 공간으로 삽입되어 상·하방으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.

원료 가압기(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 상판(141), 상부 펀치(142) 및 하부 펀치(143)를 포함한다.

상판(141)은 금형(111)의 상단에서 금형(111)의 내부 공간을 폐색하도록 배치될 수 있다.

또한 상부 펀치(142)는 상판(141)을 금형(111)의 내부 공간을 향해 하방으로 압박하기 위한 것이고, 하부 펀치(143)는 필터 성형기(110)의 하판(112)을 금형(111)의 내부 공간을 향해 상방으로 압박하기 위한 것이다.

필터 분리기(150)는 금형(111)의 내부 공간에서 완성된 필터를 금형(111)으로부터 분리하여 수용하는 역할을 한다.

이러한 필터 분리기(150)의 구성은 공지된 바와 같으며, 그밖에 필터 분리기(150)가 상기 역할을 수행할 수만 있다면 구체적인 구성에 특별한 제한이 없으므로, 이에 대해 추가적인 설명은 생략하기로 한다.

한편 원료 주입기(130), 원료 가압기(140) 및 필터 분리기(150)는 이송기(120)에 인접하게 설치되어, 이송기(120)상에서 이송되고 있는 금형(111)에 대해 원료를 주입하고, 가압하며, 완성된 필터를 분리하여 수용하는 역할을 각각 수행할 수 있다.

또한 필터 성형기(110)가 이송되는 방향을 기준으로 할 때, 도 1에 도시된 바와 같이 필터 분리기(150), 원료 주입기(130) 및 원료 가압기(140)가 순서대로 이웃하게 배치될 수 있다.

이때 필터 성형기(110)가 원료 가압기(140)로부터 필터 분리기(150)로 이송되는 거리(또는 시간)는 후술할 원료가 금형(111)의 내부 공간에서 열처리되기 위한 시간에 상응하도록 결정될 수 있다.

이상으로 설명한 카본 블록 필터 제조 설비(100)의 구성에 기초하여, 이하 카본 블록 필터 제조 방법에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 방법의 흐름도이다.

도 5를 참조하면 카본 블록 필터 제조 방법은 금형 가열 단계(S11), 원료 주입 단계(S12), 원료 가압 단계(S13) 및 필터 분리 단계(S14)를 포함한다. 이 경우 원료 가압 단계(S13)와 필터 분리 단계(S14) 사이에, 필터 성형기(110)가 원료 가압기(140)로부터 필터 분리기(150)로 이송되는 동안, 원료가 열처리되는 과정이 수행된다.

먼저 금형 가열 단계(S11)에서, 히터(113)를 이용하여 미리 정해진 온도로 금형(111)을 전체적으로 가열한다.

특히 바인더의 녹는점에 상응하는 온도 또는 바인더가 활성탄 입자들을 서로 연결하는 가교 수준에 도달할 수 있는 온도로 금형(111)을 가열한다. 가령 바인더가 LDPE로 이루어질 경우에는 약 100 내지 140[℃]로 금형(111)을 가열할 수 있고, HDPE로 이루어질 경우에는 약 120 내지 180[℃]로 금형(111)을 가열할 수 있으며, UHMWPE로 이루어질 경우에는 약 130 내지 250[℃]로 금형(111)을 가열할 수 있다. 물론 바인더가 상기 가교 수준에 도달할 수만 있다면, 개별적인 바인더의 종류나 분자량 등에 따라 그밖에 다른 온도로 금형(111)을 가열할 수도 있을 것이다.

이처럼 금형(111)을 가열한 후, 후속 단계들(S12, S13, S14)이 진행되는 동안, 금형(111)의 내부 공간의 온도는 앞서 설명한 바와 같이 온도 조절 장치에 의해 일정한 범위로 유지된다.

다음으로 원료 주입 단계(S12)에서, 원료 주입기(130)를 이용하여 금형(111)의 내부 공간으로 원료를 주입한다.

이때 금형(111)은 가열된 상태이기 때문에, 단순히 원료 주입기(130)의 주입구(131)가 금형(111)의 상단에 위치한 상태로 원료가 투하된다면, 금형(111)의 내부 공간의 열대류 현상에 의해 상대적으로 가벼운 원료가 상방으로 비산되고, 이로 인해 원료가 금형(111)에 제대로 충전되지 못 할 수 있는 문제가 있다.

이에 금형(111)의 하부에서부터 원료를 주입할 수 있다. 보다 구체적으로 도 3a에 도시된 바와 같이 주입구(131)를 금형(111)의 상단을 통해 내부 공간으로 삽입하여 금형(111)의 하부에 위치하도록 한 후, 원료를 주입해 나감에 따라 도 3b와 3c에 도시된 바와 같이 주입구(131)를 점차 상방으로 인출할 수 있다.

다음으로 원료 가압 단계(S13)에서, 도 4b에 도시된 바와 같이 원료 가압기(140)의 상판(141)이 필터 성형기(110)의 금형(111)의 상단을 폐색하도록 배치하고, 도 4c에 도시된 바와 같이 상부 펀치(142)를 이용하여 상판(141)을 하방으로 압박함과 동시에, 하부 펀치(143)를 이용하여 필터 성형기(110)의 하판(112)을 상방으로 함께 압박함으로써, 금형(111)의 내부 공간에서 원료를 가압하여 필터의 모양을 성형한다.

이에 의하면 원료가 상판(141)과 하판(112)에 의해 양쪽에서 가압되므로, 필터의 밀도가 어느 한쪽으로 편중되지 않고 전체 체적에 걸쳐 고르게 분포될 수 있다.

또한 이때 상판(141)과 하판(112)이 미리 정해진 거리만큼 각각 이동하였는지 여부를 기준으로 그 가압 정도를 제어할 수 있다. 이에 의하면 상부 펀치(142)와 하부 펀치(143)에 특정한 응력이 작용하는지 여부를 기준으로 제어하는 경우와 비교할 때, 최종적인 필터의 높이를 일정하게 만들 수 있다.

이후 필터 성형기(110)는 필터 분리 단계(S15)를 위해, 원료 주입기(130)로부터 필터 분리기(150)로 이송되는데, 이러한 과정에서 원료는 앞서 언급한 바와 같이 가열된 금형(111)의 열기에 의해 자연스럽게 열처리된다.

특히 금형(111)이 이미 전체적으로 가열된 상태에서 원료가 주입되어 열처리되는 것이기 때문에, 가열되지 않은 금형에 원료를 주입하여 그 금형을 가열하는 경우에 비해, 원료가 외측에서부터 내측까지 균일하게 열처리될 수 있을 뿐만 아니라, 전반적으로 열평형에 도달하여 열처리되는 데 소요되는 시간도 대폭 절감할 수 있다.

이는 아래 비교 실험을 통해서도 확인할 수 있다.

	실시예	비교예
열처리 소요 시간	약 2분	약 30분

상기 표 1에서 "실시예"는 약 150[℃]로 가열된 금형에 분말 활성탄과 LDPE로 이루어진 원료를 주입하고, 상부 펀치(142)와 하부 펀치(143)를 이용하여 약 5[㎏/㎠]으로 약 10초 동안 가압한 후, 원료가 적정한 수준으로 열처리되는 데 소요되는 시간을 측정한 것이다.

반면 "비교예"는 동일한 소재 및 크기의 금형과 동일한 성분(분말 활성탄과 LDPE)의 원료를 이용하되, 가열되지 않은 금형에 원료를 주입하여 약 5[㎏/㎠]으로 약 10초 동안 가압한 후, 그 금형을 전기로에서 가열하기 시작하여 원료가 동일한 수준으로 열처리되는 데 소요되는 시간을 측정한 것이다.

이러한 비교 실험의 결과를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 방법에 의하면 약 2분이면 열처리가 완료될 수 있는 반면, 가열되지 않은 금형에 원료를 주입하여 가열하면 무려 약 30분이나 소요되어, 15배 가량 더 많은 시간을 필요로 함을 알 수 있다.

참고로 이 경우 원료 주입기(130)와 필터 분리기(150)는 필터 성형기(110)가 원료 주입기(130)로부터 필터 분리기(150)로 이송되는 데 약 2분이 소요될 수 있는 거리로 이격되어 배치될 것이다.

한편 아래 표 2는 상기 표 1의 실시예에 따른 방법으로 제조된 필터에 대한 실험으로서, 유리 잔류 염소 농도가 2[ppm]인 물이 2[ℓ/min]으로 그 필터를 통과했을 때, 유리 잔류 염소 제거율을 측정한 것이다.

	100ℓ	1,000ℓ	1,500ℓ	2,000ℓ	2,500L	3,000ℓ	3,500ℓ	4,000ℓ	4,500ℓ
제거율	100%	100%	99%	98%	98%	97%	97%	94%	94%

이러한 실험 결과를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 방법에 의하면 제조 시간을 매우 절감할 수 있으면서도, 필터의 성능을 특정한 수준 이상으로 효과적으로 보장할 수 있음을 확인할 수 있다.

다시 도 5를 참조하면, 이후 필터 분리 단계(S14)에서, 필터 분리기(150)를 이용하여, 완성된 필터를 금형(111)으로부터 분리한다.

나아가 앞서 언급한 바와 같이 원료 주입기(130)가 필터 분리기(150)에 이웃하게 배치되고, 금형(111)의 내부 공간의 온도가 일정한 범위로 유지되고 있기 때문에, 필터 분리 단계(S14) 이후 금형 가열 단계(S11)를 재차 거칠 필요 없이, 가열된 금형(111)에 원료를 주입하는 원료 주입 단계(S12)가 곧바로 다시 진행될 수 있다.

다시 말해 필터 분리 단계(S14) 직후, "원료 주입 단계(S12) → 원료 가압 단계(S13) → 필터 성형기(110)가 원료 주입기(130)로부터 필터 분리기(150)로 이송되는 동안, 원료가 가열된 금형(111)에 의해 자연스럽게 열처리되는 과정 → 필터 분리 단계(S14)"로 진행되는 일련의 카본 블록 필터 제조 공정이 연속적으로, 그리고 반복적으로 이루어질 수 있다.

따라서 해당 공정을 자동화하기에 유리한 이점이 있다. 또한 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 필터 성형기(110)가 이송기(120)상에 배열된다면, 원료 주입기(130)가 각 금형(111)으로 원료를 차례로 주입하고, 원료 가압기(140)가 그 원료를 차례로 가압하는 한편, 복수의 필터 성형기(110)가 필터 분리기(150)로 이송되는 과정에서 원료가 자연스럽게 열처리되어, 필터 분리기(150)가 완성된 필터를 각 금형(111)으로부터 분리한 직후, 원료 주입기(130)가 다시 순환하여 온 금형(111)으로 원료를 연달아 주입하는 방식을 통해 필터를 더욱 양산화할 수 있는 이점이 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비(200)의 개요도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 방법의 흐름도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비(200)는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비(100)와 비교할 때, 필터 성형기(210)가 이송되는 방향을 기준으로 할 때, 원료 가압기(240), 필터 분리기(250) 및 원료 주입기(230)가 순서대로 이웃하게 배치되는 차이점이 있다.

이 경우 도 7에 도시된 바와 같이 원료 주입 단계(S22)와 원료 가압 단계(S24) 사이에, 필터 성형기(210)가 원료 주입기(230)로부터 원료 가압기(240)로 이송되는 동안, 원료가 열처리되는 과정이 진행된다.

다시 말해 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 방법에서는 원료가 가압된 후 열처리되어 필터로 완성되었다면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 방법에서는 원료가 열처리된 후 가압되어 필터로 완성된다.

이때 필터 성형기(210)가 원료 주입기(230)로부터 원료 가압기(240)로 이송되는 거리(또는 시간)는 원료가 필터 성형기(210)의 금형의 내부 공간에서 열처리되기 위한 시간에 상응하도록 결정될 것이다.

그밖에 다른 사항은 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비(100) 및 카본 블록 필터 제조 방법과 실질적으로 동일하며, 혹 상이한 부분이 있더라도 통상의 기술자라면 상기 차이점에 대응하여 당연히 변경할 것으로 예상되는 정도에 불과하므로, 이에 대해 반복적인 설명은 생략한다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비 및 카본 블록 필터 제조 방법은 하나의 실시예에 불과하다. 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예에 한정되지 않는다.

예를 들면 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비(100)는 도 4에서 하판(112)과 코어(115)가 별개로 이루어져, 하판(112)이 코어(115)에 대해 상대적으로 이동 가능한 것으로 도시되어 있으나, 경우에 따라 하판(112)과 코어(115)가 일체로 이루어져 함께 이동하도록 변경될 수도 있다.

또는 본 발명의 일 실시예에 따른 카본 블록 필터 제조 설비(100)는 하판(112)과 하부 펀치(143)가 서로 분리되어 있어, 하부 펀치(143)가 상방으로 이동하여 하판(112)에 접한 후(도 4a와 4b 비교 참조), 하부 펀치(143)가 상방으로 더 이동함으로써 원료를 상방으로 가압할 수 있는 것으로 도시되어 있으나(도 4b와 4c 비교 참조), 경우에 따라 하판(112)과 하부 펀치(143)가 일체로 이루어져 함께 이동하도록 변경될 수도 있다. 마찬가지로 상판(141)과 상부 펀치(142)도 경우에 따라 별개로 이루어져 서로 분리되어 있을 수도 있고, 일체로 이루어져 함께 이동할 수도 있다.

이처럼 청구범위에 기재된 바와 같이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 다양하게 변형할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다 할 것이다.

Claims

내부 공간을 구비하는 금형,
상기 금형에 결합되어 상기 금형을 가열하는 히터,
상기 히터에 의해 가열된 금형으로 원료를 주입하는 원료 주입기,
상기 원료를 가압하는 원료 가압기 및
상기 히터에 의해 가열된 금형에서 열처리된 필터를 분리하는 필터 분리기를 포함하는 카본 블록 필터 제조 설비.
제1항에 있어서,
상기 금형의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하여,
상기 히터는 상기 온도 센서에 의한 온도가 미리 정해진 범위보다 높으면 작동을 중단하고, 상기 온도 센서에 의한 온도가 상기 미리 정해진 범위보다 낮으면 다시 작동하도록 제어되는 카본 블록 필터 제조 설비.
제2항에 있어서,
상기 히터는 복수 개로 분할되어 서로 독립적으로 제어되는 카본 블록 필터 제조 설비.
제1항에 있어서,
닫힌 도형의 둘레를 따라 연장되어 상기 금형을 어느 한 방향으로 이송하는 이송기를 더 포함하여,
상기 원료 주입기, 상기 원료 가압기 및 상기 필터 분리기는 상기 이송기상에서 이송되고 있는 금형에 대해 그 역할을 각각 수행할 수 있도록 설치되되,
상기 금형이 이송되는 방향을 기준으로 할 때, 상기 필터 분리기, 상기 원료 주입기 및 상기 원료 가압기가 순서대로 이웃하게 배치되며,
상기 금형이 상기 원료 가압기로부터 상기 필터 분리기로 이송되는 거리는 상기 원료가 열처리되는 데 소요되는 시간에 상응하도록 이격되는 카본 블록 필터 제조 설비.
제1항에 있어서,
닫힌 도형의 둘레를 따라 연장되어, 상기 금형을 어느 한 방향으로 이송하는 이송기를 더 포함하여,
상기 원료 주입기, 상기 원료 가압기 및 상기 필터 분리기는 상기 이송기상에서 이송되고 있는 금형에 대해 그 역할을 각각 수행할 수 있도록 설치되되,
상기 금형이 이송되는 방향을 기준으로 할 때, 상기 원료 가압기, 상기 필터 분리기 및 상기 원료 주입기가 순서대로 이웃하게 배치되며,
상기 금형이 상기 원료 주입기로부터 상기 원료 가압기로 이송되는 거리는 상기 원료가 열처리되는 데 소요되는 시간에 상응하도록 이격되는 카본 블록 필터 제조 설비.
제1항에 있어서,
상기 원료 주입기의 주입구는 상기 금형의 상단을 통해 내부 공간으로 삽입되어 상기 금형의 하부에 위치하게 된 후, 원료를 주입해 나감에 따라 점차 상방으로 인출될 수 있는 카본 블록 필터 제조 설비.
제1항에 있어서,
상기 금형은 상하로 연장된 파이프 형태로 형성되고,
상기 금형의 상단에서 내부 공간을 폐색하도록 배치될 수 있되, 하방으로 이동 가능하게 설치되는 상판,
상기 금형의 하단에서 내부 공간을 폐색하도록 배치되되, 상방으로 이동 가능하게 설치되는 하판,
상기 상판을 하방으로 가압하기 위한 상부 펀치 및
그와 동시에 상기 하판을 상방으로 가압하기 위한 하부 펀치를 더 포함하는 카본 블록 필터 제조 설비.
제1항에 있어서,
상기 원료는 활성탄과 바인더를 포함하고,
상기 바인더는 LDPE, HDPE 또는 UHMWPE로 이루어질 수 있으며,
상기 히터는 상기 바인더가 LDPE로 이루어질 경우에는 100 내지 140[℃]로 상기 금형을 가열하고, 상기 바인더가 HDPE로 이루어질 경우에는 120 내지 180[℃]로 상기 금형을 가열하며, 상기 바인더가 UHMWPE로 이루어질 경우에는 130 내지 250[℃]로 상기 금형을 가열하는 카본 블록 필터 제조 설비.
제8항에 있어서,
상기 활성탄은 50 내지 325[mesh]의 입도를 갖는 카본 블록 필터 제조 설비.
제8항에 있어서,
상기 바인더는 상기 활성탄에 상응하는 입도를 갖는 카본 블록 필터 제조 설비.
히터를 이용하여 금형을 가열하는 금형 가열 단계,
상기 히터에 의해 가열된 금형을 원료 주입기로 이송하여, 상기 히터에 의해 가열된 금형으로 원료를 주입하는 원료 주입 단계,
상기 히터에 의해 가열된 금형을 원료 가압기로 이송하여, 상기 원료를 가압하는 원료 가압 단계 및
상기 히터에 의해 가열된 금형을 필터 분리기로 이송하여, 상기 히터에 의해 가열된 금형에서 열처리된 필터를 분리하는 필터 분리 단계를 포함하는 카본 블록 필터 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 금형 가열 단계 이후, 상기 금형의 온도가 미리 정해진 범위보다 높으면 상기 히터가 작동을 중단하고, 상기 금형의 의한 온도가 상기 미리 정해진 범위보다 낮으면 상기 히터가 다시 작동하도록, 상기 히터를 지속적으로 제어하는 카본 블록 필터 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 필터 분리 단계 이후, 상기 히터에 의해 가열된 금형을 상기 원료 주입기로 이송하여, 상기 원료 주입 단계를 진행하는 카본 블록 필터 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 금형이 상기 원료 가압기로부터 상기 필터 분리기로 이송되는 거리는 상기 원료가 열처리되는 데 소요되는 시간에 상응하도록 이격되는 카본 블록 필터 제조 방법.
제13항에 있어서,
상기 금형이 상기 원료 주입기로부터 상기 원료 가압기로 이송되는 거리는 상기 원료가 열처리되는 데 소요되는 시간에 상응하도록 이격되는 카본 블록 필터 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 원료 주입 단계에서, 상기 원료 주입기의 주입구를 상기 금형의 상단을 통해 내부 공간으로 삽입하여 상기 금형의 하부에 위치하도록 한 후, 원료를 주입해 나감에 따라 점차 상방으로 인출하는 카본 블록 필터 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 원료 가압 단계에서, 상기 원료를 양쪽에서 서로 가까워지는 방향으로 동시에 함께 가압하는 카본 블록 필터 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 원료는 활성탄과 바인더를 포함하고,
상기 바인더는 LDPE, HDPE 또는 UHMWPE로 이루어질 수 있으며,
상기 원료 가열 단계에서, 상기 바인더가 LDPE로 이루어질 경우에는 100 내지 140[℃]로 상기 금형을 가열하고, 상기 바인더가 HDPE로 이루어질 경우에는 120 내지 180[℃]로 상기 금형을 가열하며, 상기 바인더가 UHMWPE로 이루어질 경우에는 130 내지 250[℃]로 상기 금형을 가열하는 카본 블록 필터 제조 방법.
제18항에 있어서,
상기 활성탄은 50 내지 325[mesh]의 입도를 갖는 카본 블록 필터 제조 방법.
제18항에 있어서,
상기 바인더는 상기 활성탄에 상응하는 입도를 갖는 카본 블록 필터 제조 방법.