KR20220169593A - 고점도 물질용 복합 건조장치 및 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 복합 건조장치는 내부에 열풍이 관통하는 열풍관이 형성된 회전실린더, 노즐을 통해 상기 회전실린더의 표면에 피 건조물을 공급하는 공급유닛, 상기 회전실린더의 표면을 따라 내부에 열풍이 통과하는 열풍공간이 형성되는 열풍챔버 및 상기 회전실린더의 표면과 접촉하여 상기 회전실린더 또는 상기 열풍챔버에 의해 건조된 상기 피 건조물을 회수하는 스크레이핑 유닛을 포함할 수 있다.

Description

고점도 물질용 복합 건조장치 및 제어방법 {Hybrid dryer and control method for high viscosity materials}
본 발명은 복합 건조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점착성과 점도가 높은 고점도 물질을 정밀하게 공급할 수 있으며 열풍 건조가 가능한 고점도 물질용 복합 건조장치 및 제어방법에 관한 것이다.
고점도 물질은 산업 제품의 원료물질에서 흔하게 보이는 성상으로 정밀화학 원료, 식품, 제약, 건설소재 등에서 관찰되며 건조는 수분 또는 솔벤트가 제거된 후 최종제품 또는 중간가공품 생산을 위해 필수적인 공정이다. 이에 따라, 상기와 같은 고점도 물질의 건조장치는 다양하게 개발되고 있다.
예를 들어, 일본국 공개특허공보 특개2002-250589호에서는 교반날개의 회전에 의해 교반날개 사이로 점성물질이 이동되어 교반되면서 건조되는 건조장치에 관한 기술을 개시한다. 그러나, 이러한 건조장치에서는, 피 건조물이 교반날개에 점착되어 주기적인 세척작업이 필요하거나 건조효율이 저하되는 문제가 있었으며, 이를 개선하여 일본국 공개특허공보 특개2007-113809호에서는 건조드럼의 내부에 자유회전이 가능한 교반 홀더를 추가로 포함하는 기술을 개시하고 있다.
그러나, 상기 교반 홀더를 추가로 포함시키는 경우, 상기 교반 홀더가 자유회전을 함에 따라 일률적인 제어가 어려우며 이에 따른 교반의 효율, 즉 건조의 효율이 저하되는 문제가 있다.
이에, 대한민국 등록특허 제10-1668781호 등을 통해 회전실린더의 외면에 물질의 점착을 유도하고, 열풍을 통해 건조를 수행하는 기술을 개시하고 있으나, 공급되는 열풍만으로 효과적인 건조가 제한적인 한계가 있다.
또한, 종래의 건조장치는 고점도 물질을 건조장치로 공급하는 과정에서 균일한 두께로 피 건조물을 도포하기 어렵고, 코팅의 안정성과 재현성이 떨어지므로 건조가 완료된 피 건조물의 두께, 밀도 등의 표면 특성이 균일하지 않게 되는 문제가 발생하게 된다.
또한, 종래의 건조장치는 경우에는 외부 공기나 작업 환경에 따라 표면온도가 불안정하게 변동하게 되므로 피 건조물이 과도하게 건조되거나 부족하게 건조되는 현상이 발생하게 된다.
또한, 종래의 건조장치는 고점도 물질의 종류와 무관하게 설계조건이 정해지게 되므로 획득하고자 하는 피 건조물의 특성이나 건조장치의 제어조건을 실시간으로 변경할 수 없는 한계점이 있다.
일본국 공개특허공보 특개2002-250589호 일본국 공개특허공보 특개2007-113809호 대한민국 등록특허 제10-1668781호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은, 고점도 물질을 균일하고 안정적으로 공급할 수 있는 공급유닛을 포함하는 고점도 물질용 복합 건조장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 온도측정장치를 이용하여 외기나 작업상태 등의 외부환경의 변화에 따른 건조장치의 온도변화를 측정할 수 있고, 획득한 온도 변화 데이터에 기초하여 열풍의 출력을 변경하여 고점도 물질의 건조 상태를 안정적으로 유지하고 제어할 수 있는 복합 건조장치 및 제어방법을 제공하는 것이다,
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 획득되는 제어장치와 스크레이핑 유닛을 제어하여 피 건조물의 두께를 조절할 수 있고, 전체적인 건조시스템의 최적화를 구현한 고점도 물질용 열풍 복합 건조장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 제1 실시예는, 내부에 열풍이 관통하는 열풍관이 형성된 회전실린더; 노즐을 통해 상기 회전실린더의 표면에 피 건조물을 공급하는 공급유닛; 상기 회전실린더의 표면을 따라 내부에 열풍이 통과하는 열풍공간이 형성되는 열풍챔버; 및 상기 회전실린더의 표면과 접촉하여 상기 회전실린더 또는 상기 열풍챔버에 의해 건조된 상기 피 건조물을 회수하는 스크레이핑 유닛을 포함하는, 복합 건조장치를 제공할 수 있다.
복합 건조장치에서 상기 공급유닛은, 복수의 금속판 사이에 형성된 통로로 피 건조물을 전달하고, 내부에 포함된 로터로 상기 회전실린더에 전달되는 상기 피 건조물의 두께를 조절할 수 있다.
복합 건조장치 상기 공급유닛은, 피 건조물과 공기를 혼합하여 상기 피 건조물의 입자의 직경을 조절하고, 상기 피 건조물과 상기 공기의 혼합물을 상기 회전실린더의 표면에 분무할 수 있다.
복합 건조장치에서 상기 공급유닛은, 피 건조물을 하나 이상의 회전롤러로 전달하고, 상기 회전롤러와 상기 회전실린더를 접촉시켜 상기 피 건조물을 도포할 수 있다.
복합 건조장치에서 상기 공급유닛은, 상기 노즐과 연결되어 상기 피 건조물을 통과시키는 본체부; 상기 본체부를 관통하여 길이방향으로 연장되는 하나 이상의 레일을 포함할 수 있다.
복합 건조장치에서 상기 스크레이핑 유닛은 상기 회전실린더와 접촉하는 시점을 조절하여 피 건조물의 두께를 조절할 수 있다.
복합 건조장치에서 상기 스크레이핑 유닛을 제어하는 신호를 생성하는 제어장치를 더 포함하고, 상기 제어장치는 상기 스크레이핑 유닛의 움직임을 제어하는 제어신호를 생성하고, 상기 스크레이핑 유닛은 상기 제어신호에 따라 상기 피 건조물의 두께를 조절할 수 있다.
복합 건조장치에서 상기 공급유닛은 상기 스크레이핑 유닛의 구동에 대응하여 상기 회전실린더에서 공급되는 피 건조물의 유량 또는 유속을 변경할 수 있다.
복합 건조장치에서 상기 회전실린더의 표면 온도를 측정하는 온도측정장치를 더 포함할 수 있다.
복합 건조장치에서 상기 열풍챔버로 공급되는 열풍의 출력을 제어하는 제어장치를 더 포함하고, 상기 제어장치는 상기 온도측정장치에서 측정한 상기 회전실린더의 표면온도와 기준온도를 비교하여 상기 열풍챔버로 공급되는 열풍의 출력을 제어할 수 있다.
복합 건조장치에서 상기 온도측정장치의 측정값을 수신하여 연산하는 프로세서를 더 포함하고, 상기 온도측정장치는 복수 개의 위치별 온도를 측정하고, 상기 프로세서는 상기 복수 개의 위치별 온도에 기초하여 상기 회전실린더의 표면온도 변화를 계산할 수 있다.
복합 건조장치에서 상기 열풍챔버는 상기 프로세서가 계산한 상기 회전실린더의 표면온도 변화량에 대응하여 열풍의 출력을 변경할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 제2 실시예는, 회전실린더; 상기 회전실린더의 표면으로 피 건조물을 공급하는 공급유닛; 상기 회전실린더의 표면을 따라 내부에 열풍이 통과하는 열풍공간이 형성되는 열풍챔버; 및 상기 피 건조물을 회수하는 스크레이핑 유닛을 포함하는 복합 건조장치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 회전실린더의 표면온도를 측정하는 단계; 상기 표면온도와 기준온도를 비교하는 단계; 및 상기 표면온도가 상기 기준온도보다 큰 경우 상기 열풍챔버로 공급되는 열풍의 온도 또는 유량을 감소시키는 단계를 포함하는, 복합 건조장치 제어방법을 제공할 수 있다.
복합 건조장치 제어방법에서 상기 스크레이핑 유닛으로 공급되는 공압을 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
복합 건조장치 제어방법에서 상기 피 건조물의 두께를 측정하고, 상기 스크레이핑 유닛과 상기 회전실린더 사이의 거리를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공급장치의 종류에 따라 고점도 물질의 특성을 반영하여 코팅할 수 있고, 건조장치로 고점도 물질을 공급하는 과정에서 균일한 두께, 밀도 등의 표면 특성을 가지도록 피 건조물질을 도포할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 공기나 작업 환경의 변화에 따른 회전실린더의 표면 온도를 실시간으로 측정할 수 있고, 획득되는 건조물질의 조성, 점도, 온도 등을 균질하게 관리하여 보다 효과적인 건조를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 건조장치는 고점도 물질의 종류와 특성을 반영하여 복합 건조장치의 스크레이핑 유닛을 최적화하여 제어할 수 있으므로 건조장치의 고장을 감소시키고, 획득되는 건조물질의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 단면을 나타낸 제1 예시 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 단면을 나타낸 제2 예시 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 고점도 물질의 공급 과정을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 공급장치를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 열풍의 출력을 제어하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 스크레이핑 유닛을 제어하는 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 고점도 물질용 복합 건조장치(10)은 회전유닛(100), 열풍챔버(200), 공급유닛(400), 스크레이핑 유닛(500) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치(10)를 포함하는 건조 시스템은 열풍을 공급하는 파이프라인(미도시), 건조 대상이 되는 고점도 물질을 공급하는 파이프라인(미도시), 고점도 물질을 저장하는 저장장치(미도시), 고점도 물질용 복합 건조장치(10)의 개별 구성요소와 전기적으로 연결되어 제어할 수 있는 제어장치(미도시)-예를 들어, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC: Programmable Logic Controller), 프로세서(Processor) 등의 정보처리가 가능한 제어장치- 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치(10)에 공급되는 열풍은 회전유닛(100)를 관통하여 공급될 수 있고, 회전유닛(100)의 전부 또는 일부의 표면의 주변을 둘러싸며 통과하는 열풍챔버(200)를 포함할 수 있으나, 고점도 물질용 복합 건조장치(10)의 기술적 사상을 구현할 수 있는 것이면 도 1의 배치 및 구조에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 단면을 나타낸 제1 예시 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 단면을 나타낸 제2 예시 단면도이다.
도 2는 도 1의 건조장치의 단면을 나타내는 단면도이고, 도 3은 건조장치의 변형 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 열풍 복합 건조장치(10, 이하 ‘복합 건조장치’라고 함)는 회전유닛(100), 열풍챔버(200), 공급유닛(400) 및 스크레이핑 유닛(500) 등을 포함할 수 있다.
회전유닛(100)은 회전 실린더(110), 가이드핀(120), 열풍관(130) 등을 포함할 수 있다.
회전 실린더(110)는 원통형 형상으로 형성될 수 있고, 회전 실린더(110)의 내면에는 회전 실린더(110)의 중앙을 관통하여 열풍관(130)이 형성되어 열풍의 순환에 따라 열에너지를 공급유닛(400) 및 피 건조물(50)으로 전달할 수 있다.
회전 실린더(110)의 내부에 형성된 열풍관(130)과 동일한 축을 가지도록 정렬된 중앙축을 중심으로 회전할 수 있다. 이 경우, 회전 실린더(10)의 구동은 별도의 구동모터(미도시) 및 이와 연결되는 구동 전달벨트(미도시) 등에 의해 수행될 수 있다.
회전 실린더(110)의 외면에는 공급유닛(400)으로부터 공급되는 피 건조물(50)이 박막으로 도포될 수 있다. 회전 실린더(110) 상에 도포되는 피 건조물(50)은 회전 실린더(110)의 회전에 따라 하부방향-예를 들어, 시계방향 또는 반시계방향-으로 이동하며 내부 표면과 외부 표면이 건조될 수 있다.
열풍은 회전 실린더(110)의 내부와 외부 모두에서 건조공정을 수행하므로 내부 또는 외부에만 열풍을 순환시키는 구조보다 건조속도 및 건조 안정성을 향상시킬 수 있다.
가이드 핀들(120)은 회전 실린더(110)의 내주면을 따라 회전 실린더(110)의 내부에 형성될 수 있고, 가이드 핀들(120)을 통해 회전 실린더(110)의 내부를 통과하는 열풍들의 통과 방향이 정의되거나 유도될 수 있다.
열풍관(130)은 중앙이 개구된 중공부(131)를 포함할 수 있고, 중공부(131)를 통과하여 열풍이 공급될 수 있다.
열풍챔버(200)는 인입부(210), 자켓부(220) 및 유출부(230) 등을 포함할 수 있다.
인입부(210)는 자켓부(220)의 일 끝단에 형성되어, 열풍공간(223)으로 제공되는 열풍이 인입되며, 유출부(230)는 자켓부(220)의 타 끝단에 형성되어, 열풍공간(223)을 통과한 열풍이 유출될 수 있다.
인입부(210)로 제공되는 열풍은 열풍관(130)을 통과하며 건조를 수행한 열풍이 재순환하여 공급되는 것일 수 있고, 이러한 열풍의 재순환을 통해 에너지 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 열풍챔버(220)를 통과한 열풍이 재순환되어 열풍관(130)으로 공급될 수 있으며, 이러한 열풍의 순환 메커니즘은 다양하게 설계 변경될 수 있다.
자켓부(220)는 회전 실린더(110)의 외주면을 따라 곡선형 형상으로, 회전 실린더(110)의 외주면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 또한, 자켓부(220)는 열에너지의 전달 효율 및 설계조건에 따라 회전 실린더(110)의 외면과는 소정간격 이격되도록 배치될 수 있다.
자켓부(220)의 내면(221)은 회전 실린더(110)의 외주면을 향하도록 배치되고, 자켓부(220)의 외면(222)은 내면(221)에 반대 방향인 외측을 향하도록 배치될 수 있다.
자켓부(220)의 내부는 열풍이 통과하는 공간인 열풍공간(223)이 형성될 수 있고, 열풍이 열풍공간(223)에서 자켓부(220)를 따라 이동되도록 유도하는 소정의 가이드 핀(미도시)도 열풍공간(221) 상에 형성될 수 있다.
열풍챔버(200)는 회전 실린더(110)의 외면을 따라 배치되어 피 건조물(50)의 외부 표면을 건조할 수 있고, 열풍챔버(200)의 열풍공간(223)의 내부를 통과하는 열풍에 의해 피 건조물(50)의 내부 표면을 추가로 건조시킬 수 있으므로 피 건조물(50)의 건조의 성능 및 효율을 향상시킬 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 열풍챔버(200)의 자켓부(220)가 회전 실린더(110)와 가능하면 넓게 중첩되도록 형성되며, 예를 들어, 자켓부(220)가 회전 실린더(110)의 외주면의 1/2 내지 3/4를 커버하도록 형성될 수 있으나, 설계조건에 따라 다양한 변형 실시예를 가질 수 있다.
인입부(210)는 스크레이핑 유닛(500)과 위치가 중첩되는 것을 방지하기 위해 회전 실린더(110)의 일측 하부쪽에 형성될 수 있고, 유출부(230)는 공급유닛(400)과의 중첩을 방지하기 위해 회전 실린더(110)의 상부쪽에 형성될 수 있다.
유출부(230)는 공급유닛(400)의 위치 및 구조를 고려하여, 공급유닛(400)과 인접하는 위치에 상부를 향하도록 개방될 수 있다.
공급유닛(400)은 회전유닛(100)의 상부에 위치할 수 있고, 도 2와 같이 레일(미도시) 및 레일을 통해 이동하며 공급 위치를 변경할 수 있는 피 건조물 도포 장치(미도시) 등을 포함할 수 있다.
공급유닛(400)은 피 건조물(50)을 회전 실린더(110)의 외면에 박막으로 도포하기 위한, 별도의 슬릿(미도시), 노즐(미도시), 롤러(미도시) 등을 전부 또는 일부로서 포함할 수 있다.
예시적으로, 공급유닛(400)의 슬릿(미도시)을 통해 회전 실린더(110)의 외면으로 토출되는 피 건조물(50)은 노즐(미도시)을 통해 일정한 두께로 유지되며 회전 실린더(110)의 외면상에 박막으로 도포될 수 있다.
공급유닛(400)이 레일과 연결되어 자유롭게 이동할 수 있으므로, 회전 실린더(110)의 임의의 위치에 피 건조물(50)을 도포할 수 있고, 도포 면적을 자유롭게 설정할 수 있다.
또한, 공급유닛(400)은 제어장치(미도시)에 의해 제어될 수 있으므로 회전 실린더(110)의 외면으로 토출되는 피 건조물(50)의 종류 및 특성, 또는 회전 실린더(110)의 회전속도 등에 따라 피 건조물(50)의 공급속도 또는 공급량을 자유롭게 변경할 수 있다.
스크레이핑 유닛(500)은 열풍챔버(200)가 배치되지 않아, 회전 실린더(110)가 외부로 노출된 위치에 배치될 수 있고, 예를 들어, 상기 스크레이핑 유닛(500)은 회전 실린더(110)의 일 측 상부에 위치할 수 있다. 필요에 따라 스크레이핑 유닛(500)은 스크레이퍼로 정의될 수 있다.
스크레이핑 유닛(500)은 끝단이 뾰족하게 연장되어 회전 실린더(110)와 접촉하면서, 회전실린더(110)에 도포되어 건조된 피 건조물(50)을 회전 실린더(110)로부터 제거하거나 회수할 수 있다. 이 경우, 스크레이핑 유닛(500)은 일반적으로 사용되는 칼날일 수 있으며, 피 건조물(50)의 효과적인 제거를 위해 별도의 형상으로 설계될 수도 있다.
스크레이핑 유닛(500)에 의해 제거된 피 건조물(50)은 별도의 회수부(510)를 통해 수거될 수 있다.
스크레이핑 유닛(500)은 회전실린더(110)와 스크레이핑 유닛(500)과의 접촉 시점을 조절하여를 조절하여 획득되는 피 건조물(50)의 두께를 조절할 수 있다.
스크레이핑 유닛(500) 내부에 공압장치(미도시)에 의해 공기압의 변화에 따라 스크레이핑 유닛(500)의 움직임, 스크레이핑 강도가 조절될 수 있으나, 스크레이핑 유닛(500)의 움직임을 발생시킬 수 있는 구성은 모두 채택될 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니다. 예시적으로, 공압장치(미도시)의 공기압이 감소하는 경우 스크레이핑 유닛(500)과 회전실린더(110) 사이의 거리가 증가할 수 있고, 그 역도 성립할 수 있다.
스크레이핑 유닛(500)은 제어장치(미도시)에서 전달하는 다양한 제어신호에 의해 구동이 제어될 수 있고, 제어장치(미도시)가 스크레이핑 유닛(500) 내부의 움직임을 조절하는 제어신호를 생성하고, 스크레이핑 유닛(500)은 제어신호에 따라 스크레이핑 유닛(500)의 작동 타이밍을 변경하여피 건조물(50)의 두께를 조절할 수 있다.
스크레이핑 유닛(500)은 회전실린더로부터 건조된 물질을 깎아내는 시점을 제어함으로써 두께를 조절할 수 있다. 회전실린더의 회전속도, 회전횟수 등을 고려하여 설정된 시점에 회전 실린더(110)과 접촉하여 피 건조물(50)을 회수하고, 다시 이격된 상태로 되돌아갈 수 있다. 예시적으로, 회전실린더(110)가 2회전 하는 경우에 1번 스크레이핑할 수 있고, 회전 횟수 또는 스크레이핑 횟수는 이에 제한되지 않고 다양한 변형 실시예들이 확보될 수 있다.
스크레이핑 유닛(500)의 말단부를 회전 실린더(110)과 지속적으로 접촉한 상태에서 두께를 지속적으로 변경하는 것은 고점도 물질의 회수 과정에서 발생하는 마찰력 또는 저항력에 의해 건조장치의 수명을 감소시킬 수 있으므로, 스크레이핑 유닛(500)의 스크레이핑 시점을 조절하는 것이 보다 바람직하다.
공급유닛(400)과 스크레이핑 유닛(500)의 구동이 연동되어 보다 정교하게 피 건조물의 두께를 조절할 수 있다.
예를 들어, 공급유닛(400)은 스크레이핑 유닛(500)의 구동에 대응하여 회전실린더(110)와 공급유닛(400)은공급되는 피 건조물의 유량 또는 유속을 변경할 수 있다.
도 3을 참조하면, 복합 건조장치(10)은 하나 이상의 온도측정장치(600)를 더 포함할 수 있다.
온도측정장치(600)는 회전실린더(110)의 회전방향을 기준으로 스크레이핑 유닛(500)의 후단에 설치되어 회전실린더(110)의 표면의 온도를 측정할 수 있다.
온도측정장치(600)는 복수 개의 위치에 설치되어 온도 분포에 관한 데이터를 획득하거나, 평균온도 데이터, 온도 변화량 데이터 등을 획득할 수 있다.
온도측정장치(600)에서 획득한 회전실린더(110)의 표면온도에 관한 데이터는 열풍챔버로 공급되는 열풍의 온도를 조절하기 위해 활용될 수 있고, 온도측정장치(600)의 온도측정 주기는 열풍의 온도 조절 주기와 대응될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 고점도 물질의 공급 과정을 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 복합 건조장치의 공급유닛(400)은 레일(452)과 연결될 수 있는 또 다른 형태의 공급유닛(450)을 포함할 수 있다.
공급유닛(450)은 하나 이상의 레일(452)과 연결되어 자유로운 이동-예를 들어, 좌우 방향의 움직임-이 가능할 수 있고, 회전유닛(100)의 전부 또는 일부의 영역을 선택하여 피 건조물(50)을 도포하여 코팅할 수 있다.
공급유닛(450)의 움직임은 외부 동력장치(미도시)에 의한 것이거나 레일 자체의 움직임-예를 들어, 위 또는 아래 방향의 움직임-에 의한 것일 수 있다.
공급유닛(450)은 본체부(451-1), 날개부(451-2), 공급부(453) 등을 포함할 수 있다.
본체부(451-1)는 공급부(453)과 연결되어 고점도 물질을 회전실린더(110)로 전달하여 도포하는 역할을 할 수 있다.
날개부(451-2)는 본체부(451-1)과 물리적으로 연결되어 있지만, 개념적으로 분리된 부분을 의미할 수 있다.
날개부(451-2)는 레일(452)이 통과하도록 일정한 크기의 구멍을 형성할 수 있고, 공급부(453)의 피 건조물(50) 도포 속도 및 도포량을 고려하여 일시적으로 고정된 상태로 유지될 수 있다.
공급부(453)은 고점도 물질을 회전실린더(100)으로 공급하는 역할을 하는 것이면 그 종류는 제한되지 않으나, 금속판 사이의 공간을 통해 물질의 유동성을 제어하며 공급하는 방식, 공기와 피 건조물의 혼합을 통해 물질의 입자를 제어하며 공급하는 방식, 롤러와 회전실린더(100) 사이에 마찰력 또는 압축력을 제공하여 물질의 두께를 제어하며 공급하는 방식 등을 하나 이상 활용할 수 있는 공급장치일 수 있다.
공급유닛(450)은 레일의 말단부와 일정한 거리를 두도록 이격되어 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 공급장치를 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 건조장치의 공급장치(450A, 450B, 450C)의 상면에서 바라본 형상 및 측면에서 바라본 형상을 나타낼 수 있다.
공급장치(450A, 450B, 450C)는 하나 이상의 레일-예를 들어, 2개의 레일- 사이에 배치되어 자유로운 이동이 가능할 수 있고, 공급장치(450A, 450B, 450C)의 움직임은 제어장치(미도시)의 제어에 의해 수행될 수 있다. 다른 변형된 실시예는 레일이 제거된 형태로 각 공급장치(450A, 450B, 450C)는 고정된 형태를 가질 수 있다.
공급장치(450A, 450B, 450C)는 본체(451A, 451B, 451C) 및 공급부(453A, 453B, 453C) 등을 포함할 수 있다.
본체(451A, 451B, 451C)는 레일과 연결되고, 본체의 중앙부에 형성된 공급 노즐로 고점도 물질을 전달할 수 있다.
제1 공급부(453A)는 복수의 금속판 사이에 형성된 통로로 피 건조물을 전달하고, 내부에 포함된 로터(rotor)로 상기 회전실린더에 전달되는 피 건조물의 두께를 조절하여 보다 회전실린더(미도시)의 표면에 보다 균일한 코팅을 수행할 수 있다. 제1 공급부(453A)는 도 5에서 전술한 공급장치(440)의 일부 기능 및 구성요소를 포함할 수 있다.
제1 공급부(453A)는 노즐부(454A), 심(shim)(455A), 블레이드(456A) 등을 포함할 수 있다.
심(455A)은 고점도 물질이 통과하는 통로로서, 복수 개의 금속으로 형성된 노즐부(454A)의 중앙에 형성될 수 있다.
블레이드(456A)는 본체(451)의 일 단부에서 일정한 거리가 이격되어 형성된 구조체를 지칭하는 것일 수 있다.
예시적으로, 제1 공급부(453B)는 슬롯다이 방식의 노즐을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 공급장치(450A)는 슬롯다이 형상의 공급장치가 사용되어 챔버부(미도시), 주입관(미도시), 롤러유닛(미도시), 슬롯유닛(미도시) 및 슬롯 플레이트(미도시)를 포함할 수 있다.
챔버부(미도시)는 전체적으로 유사한 대칭형상으로 형성된 한 쌍의 제1 챔버 및 제2 챔버를 포함하며, 슬롯 플레이트(미도시)가 중간에 형성되어 서로 접착되어 결합될 수 있다. 이 경우, 슬롯 플레이트(미도시)에 의해, 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 중간에 소정의 갭(GAP)을 형성할 수 있다.
롤러유닛(미도시)는 길이방향으로 길게 연장되는 원통형 바(bar) 형상으로 형성되어, 회전 구동력에 의해 주입관(미도시)를 통해 전달한 고점도 물질의 유동성을 제어하고, 피 건조물질(50)의 도포 두께를 제어하여 보다 균일한 두께의 코팅을 수행할 수 있다.
제2 공급부(453B)는 피 건조물과 공기를 혼합하여 피 건조물의 입자의 직경을 다양하게 조절할 수 있고, 피 건조물과 공기의 혼합물을 회전실린더(미도시)의 표면에 분무할 수 있다.
제2 공급부(453B)는 노즐부(454B), 가이드(457B) 등을 포함할 수 있다.
노즐부(454B)는 복수의 도관을 포함하여 공기와 고점도 물질을 통과시킬 수 있고, 공기와 고점도 물질의 혼합 비율을 다르게 조절하여 회전실린더(미도시)에 전달되는 입자의 평균직경, 유동성을 다르게 제어할 수 있다.
예시적으로, 제2 공급부(453B)는 이류체 방식의 노즐을 포함할 수 있다.
제3 공급부(453C)는 노즐부(454C), 회전롤러(458C) 등을 포함할 수 있다.
제3 공급부(453C)는 피 건조물을 하나 이상의 회전롤러(458C)로 전달하고, 회전롤러(458C)와 회전실린더(미도시)를 접촉 또는 마찰시켜 피 건조물의 도포 공정을 제어할 수 있다.
회전롤러(458C)는 노즐부(454C)에 포함되어 일부 영역만이 노출될 수 있고, 상부에서 공급받은 고점도 물질을 회전운동으로 하부로 전달하여 회전실린더(미도시)와 접촉할 수 있다.
제1 내지 제3 공급부(453A, 453B, 453C)는 필요한 피 건조물의 특성-예를 들어, 피 건조물의 두께, 밀도, 표면형상 등-에 따라 교체되거나, 피 건조물의 종류 및 특성에 무관하게 범용성을 가지기 위해 건조장치 내부에 복수 개의 공급부가 설치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 열풍의 출력을 제어하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 복합 건조장치의 열풍의 출력을 제어하는 방법(1000)은 회전실린더의 표면온도를 모니터링하는 단계(S1010), 측정된 회전실린더의 표면온도를 기준온도와 비교하는 단계(S1020), 열풍챔버로 공급되는 열풍의 출력을 제어하는 단계(S1030) 등을 포함할 수 있다.
도 6에서 제어되는 복합 건조장치는 회전실린더, 회전실린더의 표면으로 피 건조물을 공급하는 공급유닛, 회전실린더의 표면을 따라 내부에 열풍이 통과하는 열풍공간이 형성되는 열풍챔버, 피 건조물을 회수하는 스크레이핑 유닛 등을 포함하는 복합 건조장치일 수 있으나, 전술한 도 1 내지 도 5의 복합 건조장치일 수 있다.
회전실린더의 표면온도를 모니터링하는 단계(S1010)는 온도측정장치에 의해 측정되는 온도데이터를 획득하고 모니터링하는 단계이다. 획득된 온도데이터는 데이터베이스로 관리될 수 있다.
측정된 회전실린더의 표면온도를 기준온도와 비교하는 단계(S1020)는 온도측정장치가 측정한 회전실린더의 표면온도를 기준온도와 비교하는 단계이다. 만약, 표면온도가 기준온도보다 높지 않은 경우에는 온도 모니터링 단계(S1010)을 다시 수행할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 회전실린더의 표면온도가 기 설정된 오차 범위 내의 정상범위 내인지를 판단하는 단계를 위 단계(S1020) 대신에 수행할 수 있다.
열풍챔버로 공급되는 열풍의 출력을 제어하는 단계(S1030)는 표면온도가 기준온도보다 큰 경우에 열풍의 출력을 제어하는 단계이다. 이 경우 고온의 열풍의 유량을 감소시키거나, 열풍의 온도를 낮추는 방법으로 표면온도를 낮출 수 있도록 열풍의 출력을 감소시킬 수 있다.
전술한 실시예의 모니터링 조건과 반대로, 회전실린더의 표면온도가 기준온도보다 낮은 경우에도 위와 동일한 순서에 따라 열풍의 출력을 제어할 수 있다.
복합 건조장치의 회전실린더의 표면이 외부 공기나 작업 상태에 영향을 받게 되므로, 표면에 도포된 피 건조물의 온도는 지속적으로 변하게 된다. 이 경우, 회수되는 피 건조물이 과도하게 건조되거나 부족하게 건조되도록 방치되는 경우에는 정상으로 판정되는 피 건조물의 수율이 감소되게 되므로 실시간으로 회전실린더의 표면온도를 모니터링하고, 열풍의 상태를 제어하여 피 건조물의 상태를 최적화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 스크레이핑 유닛을 제어하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 고점도 물질용 복합 건조장치의 스크레이핑 유닛을 제어하는 방법(1100)은 피 건조물의 두께를 모니터링하는 단계(S1110), 스크레이핑 유닛의 동작을 제어하는 단계(S1120), 피 건조물의 두께를 조절하는 단계(S1130) 등을 포함할 수 있고, 위 단계들의 순서가 변경되거나 일부 단계가 생략되거나 추가될 수 있다.
피 건조물의 두께를 모니터링하는 단계(S1110)는 회전실린더의 특정 위치에서 피 건조물의 두께를 모니터링하거나, 스크레이핑 유닛에 의해 회수된 피 건조물의 두께를 모니터링하는 단계일 수 있다.
스크레이핑 유닛의 동작을 제어하는 단계(S1120)에서 제어장치(미도시)가 스크레이핑 유닛의 움직임을 제어할 수 있다.
스크레이핑 유닛이 회전실린더 또는 피 건조물의 표면과 접촉하여 회전하는 회전실린더 표면에 도포된 피 건조물을 회수할 수 있고, 피 건조물의 두께는 스크레이핑 유닛의 말단부 접촉위치, 접촉강도, 접촉간격에 따라 정의될 수 있다.
또한, 스크레이핑 유닛은 내부의 공기압에 기초하여 움직임이 발생될 수 있고, 공압이 자연스럽게 감소되거나 전자적으로 제어되어 감소되는 경우 회전실린더와 스크레이핑 유닛의 말단부 사이의 거리는 증가하거나 접촉강도가 감소할 수 있으나, 스크레이핑 유닛의 움직임은 이에 제한되지 않는다.
스크레이핑 유닛이 피 건조물을 회수하기 위하여 회전 실린더(미도시)의 표면과 접촉하는 시점과 간격을 조절하여 건조된 물질의 두께를 변경시킬 수 있다. 공급유닛(미도시)는 지속적으로 피건조물을 회전 실린더(미도시)의 표면에 공급하고, 회전 실린더(미도시)의 회전 속도, 회전 횟수 등의 회전조건에 따라 회전 실린더(미도시)에 적층되는 피건조물의 두께가 변화할 수 았다. 스크레이핑 유닛은 건조 대상이 되는 고점도 물질의 종류와 특성에 대응하여 스크레이피 유닛의 동작 타이밍을 결정할 수 있고, 회전 실린더의 회전 조건에 따라 스크레이핑 동작 타이밍을 변경하여 최종적으로 회수되는 피건조물의 두께를 변경할 수 있다.
피 건조물의 두께를 조절하는 단계(S1130)에서는 공압의 변화에 따른 스크레이핑 유닛의 내부 장치의 변화에 대응하여 회수되는 피 건조물의 두께가 증거하거나 감소되도록 조절될 수 있으나, 공압의 변화가 아닌 내부 구동장치 또는 기타 스크레이핑 유닛의 움직임을 발생시킬 수 있는 장치이면 이에 제한되지 않는다.
위와 같은 방법으로 제어장치(미도시)가 스크레이핑 유닛의 타이밍 또는 공압을 조절하는 경우에 복합 건조장치에서 사용되는 고점도 물질의 종류에 따라 회수하는 피 건조물질의 두께를 다르게 변경할 수 있으므로 단일 복합 건조장치로 다양한 물질의 건조공정을 수행할 수 있게 된다.

Claims (15)

  1. 내부에 열풍이 관통하는 열풍관이 형성된 회전실린더;
    노즐을 통해 상기 회전실린더의 표면에 피 건조물을 공급하는 공급유닛;
    상기 회전실린더의 표면을 따라 내부에 열풍이 통과하는 열풍공간이 형성되는 열풍챔버; 및
    상기 회전실린더의 표면과 접촉하여 상기 회전실린더 또는 상기 열풍챔버에 의해 건조된 상기 피 건조물을 회수하는 스크레이핑 유닛을 포함하는, 복합 건조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급유닛은, 복수의 금속판 사이에 형성된 통로로 피 건조물을 전달하고, 내부에 포함된 로터로 상기 회전실린더에 전달되는 상기 피 건조물의 두께를 조절하는, 복합 건조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급유닛은, 피 건조물과 공기를 혼합하여 상기 피 건조물의 입자의 직경을 조절하고, 상기 피 건조물과 상기 공기의 혼합물을 상기 회전실린더의 표면에 분무하는, 복합 건조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급유닛은, 피 건조물을 하나 이상의 회전롤러로 전달하고, 상기 회전롤러와 상기 회전실린더를 접촉시켜 상기 피 건조물을 도포하는, 복합 건조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급유닛은,
    상기 노즐과 연결되어 상기 피 건조물을 통과시키는 본체부;
    상기 본체부를 관통하여 길이방향으로 연장되는 하나 이상의 레일을 포함하는, 복합 건조장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크레이핑 유닛은 상기 회전실린더와 접촉하는 시점을 조절하여 피 건조물의 두께를 조절하는, 복합 건조장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크레이핑 유닛을 제어하는 신호를 생성하는 제어장치를 더 포함하고,
    상기 제어장치는 상기 스크레이핑 유닛의 움직임을 제어하는 제어신호를 생성하고, 상기 스크레이핑 유닛은 상기 제어신호에 따라 상기 피 건조물의 두께를 조절하는, 복합 건조장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급유닛은 상기 스크레이핑 유닛의 구동에 대응하여 상기 회전실린더에서 공급되는 피 건조물의 유량 또는 유속을 변경하는, 복합 건조장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전실린더의 표면 온도를 측정하는 온도측정장치를 더 포함하는, 복합 건조장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 열풍챔버로 공급되는 열풍의 출력을 제어하는 제어장치를 더 포함하고,
    상기 제어장치는 상기 온도측정장치에서 측정한 상기 회전실린더의 표면온도와 기준온도를 비교하여 상기 열풍챔버로 공급되는 열풍의 출력을 제어하는, 복합 건조장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 온도측정장치의 측정값을 수신하여 연산하는 프로세서를 더 포함하고,
    상기 온도측정장치는 복수 개의 위치별 온도를 측정하고, 상기 프로세서는 상기 복수 개의 위치별 온도에 기초하여 상기 회전실린더의 표면온도 변화를 계산하는, 복합 건조장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 열풍챔버는 상기 프로세서가 계산한 상기 회전실린더의 표면온도 변화량에 대응하여 열풍의 출력을 변경하는, 복합 건조장치.
  13. 회전실린더; 상기 회전실린더의 표면으로 피 건조물을 공급하는 공급유닛; 상기 회전실린더의 표면을 따라 내부에 열풍이 통과하는 열풍공간이 형성되는 열풍챔버; 및 상기 피 건조물을 회수하는 스크레이핑 유닛을 포함하는 복합 건조장치를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 회전실린더의 표면온도를 측정하는 단계;
    상기 표면온도와 기준온도를 비교하는 단계; 및
    상기 표면온도가 상기 기준온도보다 큰 경우 상기 열풍챔버로 공급되는 열풍의 온도 또는 유량을 감소시키는 단계를 포함하는, 복합 건조장치 제어방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스크레이핑 유닛으로 공급되는 공압을 변경하는 단계를 더 포함하는, 복합 건조장치 제어방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 피 건조물의 두께를 측정하고, 상기 스크레이핑 유닛과 상기 회전실린더 사이의 거리를 조절하는 단계를 더 포함하는, 복합 건조장치 제어방법.
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