WO2018117348A1 - 필터유닛 및 이를 포함하는 도금장치 - Google Patents

필터유닛 및 이를 포함하는 도금장치 Download PDF

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WO2018117348A1
WO2018117348A1 PCT/KR2017/005327 KR2017005327W WO2018117348A1 WO 2018117348 A1 WO2018117348 A1 WO 2018117348A1 KR 2017005327 W KR2017005327 W KR 2017005327W WO 2018117348 A1 WO2018117348 A1 WO 2018117348A1
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WO
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filter unit
section
fluid
plating
discharge member
Prior art date
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PCT/KR2017/005327
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French (fr)
Inventor
남경훈
김상준
고경필
김태엽
엄문종
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주식회사 포스코
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C1/00—Apparatus in which the main direction of flow follows a flat spiral ; so-called flat cyclones or vortex chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/16—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/12—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits
    • B04C5/13—Construction of the overflow ducting, e.g. diffusing or spiral exits formed as a vortex finder and extending into the vortex chamber; Discharge from vortex finder otherwise than at the top of the cyclone; Devices for controlling the overflow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/243—Crucibles for source material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases

Definitions

  • the present invention relates to a filter unit and a plating apparatus including the same.
  • Vacuum deposition is a technique of heating and evaporating a solid coating material into a vapor by various methods in a vacuum atmosphere, and spraying it on a plated body such as a steel sheet to form a thin film. Coating methods are mainly classified according to heating methods. .
  • Representative vacuum deposition methods include thermal evaporation, electron beam evaporation and electro-magnetic levitation evaporation.
  • the vapor pressure and heating temperature of the coating material that determine the coating rate in this vacuum deposition method. Since the vapor pressure is inherent in the material, it cannot be arbitrarily controlled. Therefore, in order to increase the coating speed, the heating temperature of the coating material must be increased.
  • the power of the resistance heating heater, the electron beam, or the electromagnetic coil must be increased.
  • the temperature of the coating material and the crucible increases, causing the coating material contained in the crucible to evaporate and boil. do.
  • the coating material should be heated to a high temperature, but coarse particles are released due to boiling of the molten metal, which degrades the coating surface quality, which causes a limitation in the high-speed coating.
  • An example of a technique for separating and removing such coarse particles is a technique for mounting a filter unit between a steam generator and a steam outlet.
  • An object of the present invention is to provide a filter unit and a plating apparatus including the same, while supplying the plating steam in which the coarse particles are separated and supplying the plating steam at a uniform density by lowering the rotational flow of the plating steam.
  • the filter unit according to an embodiment of the present invention is a fluid is introduced in one direction, the inner cross-section is provided in a circular shape is formed in the cyclone body member and the central upper end of the cyclone body member to form a rotational flow of the fluid
  • At least a portion of the cross section may include a discharge member for discharging the fluid by reducing the rotational flow by forming a non-circular shape.
  • the discharge member of the filter unit according to an embodiment of the present invention, the lower end coupled to the cyclone body member forms a circular cross section, the upper end portion of the fluid discharge is characterized in that forming a non-circular cross section You can do
  • the discharge member of the filter unit may be characterized in that to form an elliptical cross section.
  • the discharge member of the filter unit may be characterized in that it is provided in a cylindrical shape of the cross section.
  • oval of the cross section formed by the discharge member of the filter unit according to an embodiment of the present invention may be characterized in that the short axis length is 0.2 ⁇ 0.8 times the long axis length.
  • the discharge member of the filter unit is provided on the central upper end of the cyclone body member, the cross section of the hose and the outer surface of the hose portion formed of a flexible (flexible) material It is provided in contact with, and may include a tongs for pressing a portion of the hose portion to form at least a portion of the hose portion in a non-circular shape.
  • the coupling shaft is coupled to the cyclone body member, the coupling shaft is provided in a horizontal direction with the hose, one end is pin-coupled to the coupling shaft, the hose It may include a pair of swing fingers provided on both sides of the outer surface and the driving motor is fixed to the cyclone body member, the driving motor is screwed with the screw groove of the other end of the swing finger formed with a thread in different directions.
  • the central portion in contact with the hose may be characterized in that it is provided to form a curved surface.
  • the plating apparatus is connected to the filter unit, the crucible unit which is connected to the filter unit to supply the plating vapor, which is a fluid to the filter unit and the discharge member of the filter unit, the filter unit It may include a nozzle unit for injecting the plating vapor discharged from the steel sheet.
  • the filter unit of the present invention and the plating apparatus including the same have an effect of supplying the plating steam with uniform density by reducing the rotational flow of the plating steam while supplying the plating steam in which the coarse particles are separated.
  • the coarse particles can be removed, the plating vapor can be sprayed on the steel sheet in a uniform distribution, it can have the advantage of producing a coated steel sheet with excellent coating uniformity.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a plating apparatus of the present invention.
  • FIG 2 and 3 are perspective views showing the discharge member in the filter unit of the present invention.
  • Figure 4 is a plan view showing an embodiment in which the discharge member in the filter unit of the present invention includes a hose portion, tongs.
  • Figure 5 is a side view showing an embodiment in which the discharge member in the filter unit of the present invention includes a hose portion, tongs.
  • Figure 6 is a graph showing a comparison of the uniform density effect of the plating vapor discharged from the filter unit of the present invention.
  • the filter unit 100 and the plating apparatus including the same of the present invention are based on the premise that the coarse particles generated during the heating of the metal solid or liquid plating material for high speed plating are separated by centrifugal force due to the rotation of the fluid. .
  • the filter unit 100 and the plating apparatus including the same of the present invention mitigate the bias of the plating vapor density that may occur when the plating steam separating the coarse particles maintains the rotational flow to provide the plating vapor with a uniform density. Can supply.
  • the coarse particles are removed and the plating vapor can be sprayed onto the steel sheet S with a uniform distribution, so that the coated steel sheet S having excellent coating uniformity can be produced.
  • Figure 1 is a perspective view showing a plating apparatus of the present invention
  • Figure 6 is a graph showing a comparison of the uniform density effect of the plating vapor discharged from the filter unit 100 of the present invention.
  • the plating apparatus is a crucible for connecting the filter unit 100 and the filter unit 100 to supply the plating vapor, which is a fluid, to the filter unit 100. It may be connected to the unit 200 and the discharge member 120 of the filter unit 100, and may include a nozzle unit 300 for injecting the plating vapor discharged from the filter unit 100 to the steel sheet (S). .
  • the crucible unit 200 serves to form a plating vapor for plating on the steel sheet (S).
  • the crucible unit 200 is provided with a metal solid or a liquid plating material therein, and a heating means for heating the plating material is provided.
  • the heating means may be oral for applying power to the resistance heating heater, the electron beam or the electromagnetic coil.
  • the present invention is not limited thereto, and may be heating means provided in the crucible unit 200 according to the present invention as long as the plating material can be heated to form the plating vapor.
  • the crucible unit 200 supplies plating vapor to the nozzle unit 300 via the filter unit 100 to spray and coat the plating vapor on a plated body such as steel sheet S. It becomes possible.
  • the nozzle unit 300 When the nozzle unit 300 receives the plating steam from the crucible unit 200 via the filter unit 100, the nozzle unit 300 serves to spray the plating steam onto the plated body such as the steel sheet S.
  • the nozzle unit 300 receives the plating vapor from the crucible unit 200 via the filter unit 100, coarse particles are removed and the plating vapor is delivered at a uniform density.
  • the nozzle unit 300 may spray the plating vapor with a uniform density on the steel sheet (S), thereby increasing the coating uniformity on the steel sheet (S).
  • 900K zinc (Zn), 900K magnesium (Mg), 900K zinc magnesium mixed metal (Zn-Mg), and 800K zinc magnesium mixed metal (Zn-Mg) were used as the plating metal.
  • the plating steam spraying effect of uniform density was determined by using a deviation value obtained by subtracting the minimum thickness from the maximum thickness of the plating layer in the steel sheet S on which the plating steam was sprayed and dividing it by the average value.
  • the steel sheet (S) used a steel sheet (S) having a width of about 1600mm.
  • the plating apparatus of the present invention using the elliptical discharge member 120 has an approximate maximum deviation of the plating vapor in the width direction of the steel sheet S compared with the conventional technique using the circular discharge pipe. It can be seen that about 1/3 to 1/2 is reduced.
  • the filter unit 100 serves to discharge the fluid at a uniform density while separating coarse particles with respect to a fluid such as plating vapor.
  • the filter unit 100 may include a cyclone body member 110, the discharge member 120.
  • the filter unit 100 the fluid is introduced in one direction, the inner cross section is provided with a circular shape of the cyclone body member 110 and the cyclone to form a rotational flow of the fluid It is provided on the central upper end of the body member 110, at least a portion of the cross-section may include a discharge member 120 to discharge the fluid by reducing the rotational flow to form a non-circular.
  • the cyclone body member 110 induces centrifugal force on the fluid to separate the coarse particles mixed in the fluid by the difference in specific gravity, and the discharge member 120 discharges only the fluid from which the coarse particles are separated.
  • the fluid can be discharged with a uniform density with respect to the discharge cross section.
  • the cyclone body member 110 serves to separate the coarse particles by centrifugal force by transforming the flow into a rotational flow with respect to the fluid, such as the plated vapor flow.
  • the cyclone body member 110 is configured such that the fluid is introduced in one direction, the cross-sectional shape is preferably provided in a circular shape.
  • the fluid flows in one direction of the cyclone body member 110 as described above, the fluid is changed into a rotational flow while moving along the inner wall of the cyclone body member 110. Accordingly, the coarse particles having a relatively high specific gravity are pushed out by the centrifugal force applied to the fluid, and only a fluid such as plating vapor having a relatively low specific gravity is collected at the gown portion of the cyclone body member 110.
  • the coarse particles pushed outward are slowed down by friction with the inner wall portion of the cyclone body member 110, whereby the coarse particles are collected at the lower portion of the cyclone body member 110 by gravity. It can be separated from the plating steam.
  • the discharge member 120 serves to discharge only the fluid such as plating vapor separated from the coarse particles in the cyclone body member 110 to the outside.
  • the discharge member 120 is provided at the central upper end of the cyclone body member 110, it is possible to discharge only the fluid such as plating vapor concentrated in the central portion of the cyclone body member 110 to the outside.
  • the discharge member 120 is provided in a non-circular shape rather than a circular cross section, it is possible to reduce the rotational flow of the fluid, such as the plating vapor.
  • the fluid When the fluid maintains the rotational flow, the fluid is concentrated to the periphery than the central portion of the discharge cross-section to increase the density, while the central portion of the discharge cross-section is relatively low, resulting in density imbalance.
  • the discharge member 120 of the present invention is to form a discharge cross-section non-circular, by reducing the rotational flow of the fluid, it is possible to reduce the fluid density imbalance for the discharge cross-section.
  • the non-circular shape may be a polygonal shape such as a rectangle or a triangle, but an ellipse is preferable in order to prevent plating vapor aggregation due to vortex generation as much as possible. Detailed description thereof will be described later with reference to FIG. 2 or FIG. 3.
  • Figure 2 is a perspective view showing the discharge member 120 in the filter unit 100 of the present invention, it shows an embodiment in which only the upper end of the discharge member 120 is elliptical.
  • the discharge member 120 of the filter unit 100 according to an embodiment of the present invention, the lower end coupled to the cyclone body member 110 forms a circular cross section, the fluid is
  • the discharged upper end may be characterized by forming a non-circular cross section.
  • the discharge member 120 of the present invention forms a discharge cross section of the upper end in a non-circular shape, thereby reducing the rotational flow of the fluid, thereby reducing the fluid density imbalance with respect to the discharge cross section.
  • the discharge member 120 has a lower end portion having a circular cross section, and the upper end portion having a discharge end has a non-circular cross section, thereby reducing progressive rotational flow.
  • the non-circular shape may be a polygonal shape such as a rectangle or a triangle, but an ellipse is preferable in order to prevent plating vapor aggregation due to vortex generation as much as possible.
  • the discharge member 120 of the filter unit 100 may be characterized in that to form an oval cross section.
  • the discharge member 120 when the upper end of the discharge member 120 is a square, the flow is stagnant in the angular portion, the flat portion between the angular portion there is a problem of vortex generation due to the flow difference while the flow is formed relatively fast, the discharge It is preferable to form the upper end of the member 120 in an elliptical shape.
  • FIG 3 is a perspective view showing the discharge member 120 in the filter unit 100 of the present invention, showing an embodiment in which the discharge member 120 is configured in an elliptical cylinder shape.
  • the discharge member 120 of the filter unit 100 may be characterized in that the cross-section is provided in an elliptical cylinder shape.
  • the oval of the cross section formed by the discharge member 120 of the filter unit 100 may be characterized in that the length of the short axis (L1) is 0.2 ⁇ 0.8 times the length of the long axis (L2). have.
  • the upper limit of the numerical range is insignificant in the elliptical limitation because the effect of reducing the rotational flow is insignificant compared to the circular cross section when the upper limit is exceeded. Agglomeration problems such as this may occur, which is not preferable.
  • Figure 4 is a plan view showing an embodiment in which the discharge member 120 in the filter unit 100 of the present invention includes a hose portion 121, tongs 122
  • Figure 5 is a filter unit 100 of the present invention
  • the discharge member 120 of the filter unit 100 is provided in the central upper end of the cyclone body member 110, the cross section is circular, It is provided in contact with the hose portion 121 and the outer surface of the hose portion 121 formed of a flexible material, by pressing a portion of the hose portion 121 to at least a partial cross section of the hose portion 121 It may include a tong portion 122 formed in a non-circular shape.
  • the discharge member 120 includes a hose part 121 and a tong part 122 in order to form a non-circular cross section.
  • the discharge member 120 includes the hose part 121 and the tongs 122, it is only one embodiment to form a non-circular cross section, and the discharge member 120 has a non-circular cross section.
  • the formed body may be a rigid body which is not deformed.
  • the hose part 121 serves to connect the cyclone body member 110 and the external nozzle unit 300.
  • the hose portion 121 forms a non-circular cross section when the forceps 122 pressurizes the outer surface, so that fluid such as plating steam introduced from the cyclone body member 110 may reduce rotational flow.
  • the shape may be deformed so that
  • the hose part 121 may be formed of a flexible material.
  • a rubber material there may be a rubber material, and a metal material or a plastic material, which decreases rigidity at a high temperature, may be used.
  • the inner side may be formed of a ceramic material resistant to high temperature, and the outer side may be formed of a wool material inducing shape deformation.
  • the tongs 122 pressurizes the hose part 121 to serve to induce a cross section of the hose part 121 to form a non-circular shape.
  • the forceps 122 may include a coupling shaft 122a, a swing finger 122b, and a driving motor 122c.
  • the forceps 122 of the filter unit 100 are coupled to the cyclone body member 110 and the coupling shaft is provided in a horizontal direction with the hose portion 121.
  • One end is pin-coupled to the coupling shaft 122a and is fixed to the pair of swing fingers 122b and the cyclone body member 110 provided on both sides of the outer surface of the hose part 121.
  • the swing finger 122b having a thread formed in a different direction may include a driving motor 122c that is screwed with the screw groove of the other end.
  • the swing finger 122b is provided to be adjacent to the outer surface of the hose part 121 in a pair, and is capable of swinging around the coupling shaft 122a.
  • the swing finger 122b when the swing finger 122b is retracted, the swing finger 122b pressurizes the outer surface of the hose part 121 to form a non-circular cross section of the hose part 121. You can do it.
  • the swing finger 122b forms a shape in contact with the hose part 121 in a curved surface
  • the cross section of the hose part 121 pressed by the swing finger 122b is deformed from circular to elliptical. do.
  • the swing finger 122b of the filter unit 100 may be characterized in that the central portion in contact with the hose portion 121 forms a curved surface.
  • an elliptical hole is formed in the center thereof. It is preferable to form a curved surface.

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛은 일측 방향에서 유체가 유입되며, 내부 단면이 원형인 형상으로 구비되어 상기 유체의 회전 유동을 형성하는 사이클론 바디부재 및 상기 사이클론 바디부재의 중앙 상단부에 구비되며, 적어도 일부 단면이 비원형을 형성하여 회전 유동을 저감시켜 상기 유체를 배출하는 배출부재를 포함할 수 있다.

Description

필터유닛 및 이를 포함하는 도금장치
본 발명은 필터유닛 및 이를 포함하는 도금장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 공개된 종래기술을 구성하는 것은 아님을 밝혀둔다.
진공 증착은 진공 분위기 하에서 여러 가지 방법에 의해 고체의 코팅 물질을 가열 증발시켜 증기로 변화시키고, 이를 강판 등의 피도금체에 분사하여 박막을 형성시키는 기술로써 주로 가열 방법에 따라 코팅방법이 분류된다.
대표적인 진공 증착 방법으로는 열 증착법(thermal evaporation), 전자빔 증착법(electron beam evaporation) 및 전자기 부양 증착법(electro-magnetic levitation evaporation)이 있다.
이러한 진공 증착법에서 코팅 속도를 결정하는 것은 코팅 물질의 증기압력과 가열 온도이다. 증기압력은 물질 고유의 특성이므로 임의로 제어할 수가 없고, 따라서 코팅 속도를 상승시키기 위해서는 코팅 물질의 가열 온도를 높여야 한다.
코팅 물질의 가열 온도를 높이기 위해서는 저항 가열 히터, 전자빔 혹은 전자기 코일의 전력을 상승시켜야 하는데, 이로 인해 코팅 물질 및 도가니의 온도가 상승하면서 도가니에 용탕 형태로 담겨있던 코팅 물질이 증발과 동시에 끓음이 발생한다.
용탕에서 끓음이 발생되면 기포로 인해 용탕 표면이 불안정해지고, 기포가 터지면서 코팅 물질의 덩어리가 방출되어 시편의 표면에 코팅이 되는데 이를 조대입자 혹은 스플래쉬(splash)라고 명명하며 코팅 표면품질 저하의 주원인이 된다.
즉, 고속 코팅을 위해서는 코팅 물질을 고온으로 가열하여야 하나 용탕의 끓음으로 인해 조대 입자가 방출되고 이는 코팅 표면품질을 저하시키므로 고속 코팅에 한계가 발생하게 되는 것이다.
이러한 조대 입자를 분리 제거하는 기술의 일례로는 필터유닛을 증기 발생부와 증기 분출구 사이에 장착하는 기술이 있다.
즉, 조대 입자와 도금 증기의 비중 차이에 의하여, 도금 증기만을 증기 분출구를 통하여 배출하여 공급하게 되는 것이다.
그런데, 이와 같이 필터유닛 내부에서 도금 증기가 배출될 때, 도금 증기는 여전히 회전 유동을 하고 있어서, 도금 증기 밀도차가 발생하게 된다.
이에 따라 필터유닛에서 배출되는 도금 증기를 강판 등의 피도금체에 분사시에 코팅 균일도가 저하되는 문제가 발생하게 된다.
따라서, 전술한 문제를 해결하기 위한 필터유닛 및 이를 포함하는 도금장치에 대한 연구가 필요하게 되었다.
본 발명의 목적은 조대 입자가 분리된 도금 증기를 공급하면서도, 도금 증기의 회전 유동을 저하시켜 도금 증기를 균일한 밀도로 공급할 수 있는 필터유닛 및 이를 포함하는 도금장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛은 일측 방향에서 유체가 유입되며, 내부 단면이 원형인 형상으로 구비되어 상기 유체의 회전 유동을 형성하는 사이클론 바디부재 및 상기 사이클론 바디부재의 중앙 상단부에 구비되며, 적어도 일부 단면이 비원형을 형성하여 회전 유동을 저감시켜 상기 유체를 배출하는 배출부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛의 상기 배출부재는, 상기 사이클론 바디부재와 결합되는 하단부는 원형의 단면을 형성하고, 상기 유체가 배출되는 상단부는 비원형의 단면을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛의 상기 배출부재는, 상기 유체가 배출되는 상단부는 타원형의 단면을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛의 상기 배출부재는, 단면이 타원형인 실린더 형상으로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛의 상기 배출부재가 형성하는 단면의 타원형은 단축 길이가 장축 길이의 0.2 ~ 0.8 배인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛의 상기 배출부재는, 상기 사이클론 바디부재의 중앙 상단부에 구비되며, 단면이 원형이고, 플렉시블(flexible)한 소재로 형성되는 호스부 및 상기 호스부의 외면에 접하게 구비되며, 상기 호스부의 일부를 가압하여 상기 호스부의 적어도 일부 단면을 비원형으로 형성하는 집게부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛의 상기 집게부는, 상기 사이클론 바디부재에 결합되며, 상기 호스부와 수평한 방향으로 구비되는 결합축, 상기 결합축에 일단부가 핀결합되며, 상기 호스부의 외부면 양측에 구비되는 한 쌍의 스윙핑거 및 상기 사이클론 바디부재에 고정되고, 서로 다른 방향으로 나사산이 형성된 상기 스윙핑거 타단부의 나사홈과 나사결합되는 구동모터를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛의 상기 스윙핑거는, 상기 호스부와 접하는 중앙부가 곡면을 형성하게 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도금장치는 상기 필터유닛, 상기 필터유닛과 연결되어 유체인 도금증기를 상기 필터유닛으로 공급하는 도가니유닛 및 상기 필터유닛의 배출부재와 연결되며, 상기 필터유닛에서 배출되는 도금증기를 강판에 분사하는 노즐유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 필터유닛 및 이를 포함하는 도금장치는 조대 입자가 분리된 도금 증기를 공급하면서도, 도금 증기의 회전 유동을 저하시켜 도금 증기를 균일한 밀도로 공급할 수 있는 효과가 있다.
이에 따라, 조대 입자가 제거되고, 균일한 분포로 도금 증기를 강판에 분사할 수 있어서, 코팅 균일도가 우수한 코팅 강판을 생산할 수 있는 이점을 가질 수 있다.
다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 도금장치를 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 필터유닛에서 배출부재를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 필터유닛에서 배출부재가 호스부, 집게부를 포함하는 실시예를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 필터유닛에서 배출부재가 호스부, 집게부를 포함하는 실시예를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 필터유닛에서 배출되는 도금 증기의 균일 밀도 효과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 필터유닛(100) 및 이를 포함하는 도금장치는 고속 도금 등을 위한 금속 고체 또는 액체의 도금물질을 가열하는 과정 중에 발생하는 조대 입자를 유체의 회전에 의한 원심력으로 분리하는 것을 전제로 합니다.
더하여, 본 발명의 필터유닛(100) 및 이를 포함하는 도금장치는 조대 입자를 분리한 도금 증기가 회전 유동을 유지하는 경우에 발생할 수 있는 도금 증기 밀도의 편중을 완화하여 균일한 밀도로 도금 증기를 공급할 수 있습니다.
이에 따라, 조대 입자가 제거되고, 균일한 분포로 도금 증기를 강판(S)에 분사할 수 있어서, 코팅 균일도가 우수한 코팅 강판(S)을 생산할 수 있게 됩니다.
구체적으로, 도 1은 본 발명의 도금장치를 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명의 필터유닛(100)에서 배출되는 도금 증기의 균일 밀도 효과를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 도금장치는 필터유닛(100), 상기 필터유닛(100)과 연결되어 유체인 도금증기를 상기 필터유닛(100)으로 공급하는 도가니유닛(200) 및 상기 필터유닛(100)의 배출부재(120)와 연결되며, 상기 필터유닛(100)에서 배출되는 도금증기를 강판(S)에 분사하는 노즐유닛(300)을 포함할 수 있다.
상기 도가니유닛(200)은 강판(S)에 도금하기 위한 도금 증기를 형성하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 도가니유닛(200)은 내부에 금속 고체 또는 액체의 도금물질이 제공되며, 상기 도금물질을 가열할 수 있는 가열수단이 제공된다. 여기서, 상기 가열수단은 저항 가열 히터, 전자빔 또는 전자기 코일에 전력을 인가하는 경구가 있을 수 있다. 다만, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 상기 도금물질을 가열하여 도금 증기로 형성할 수 있으면, 본 발명의 도가니유닛(200)에 구비되는 가열수단일 수 있다.
그리고, 상기 도가니유닛(200)은 상기 필터유닛(100)을 매개로 하여 상기 노즐유닛(300)으로 도금 증기를 공급하여, 강판(S) 등의 피도금체에 상기 도금 증기를 분사하여 코팅할 수 있게 된다.
상기 노즐유닛(300)은 상기 필터유닛(100)을 매개로 상기 도가니유닛(200)에서 도금 증기를 전달받으면, 도금 증기를 강판(S) 등의 피도금체에 분사하는 역할을 하게 된다.
특히, 상기 노즐유닛(300)은 상기 필터유닛(100)을 매개로 상기 도가니유닛(200)에서 도금 증기를 전달받기 때문에, 조대 입자가 제거되고 균일한 밀도로 도금 증기를 전달받게 된다.
이에 따라 상기 노즐유닛(300)은 상기 강판(S)에 대하여 균일한 밀도로 도금 증기를 분사할 수 있어, 상기 강판(S)에 대한 코팅 균일도를 높일 수 있게 된다.
이러한 효과는 도 6의 그래프에서 확인할 수 있다. 즉, 도 6에서는 종래의 원형 배출파이프를 이용한 필터유닛(100)를 매개로 도금 증기를 전달받는 경우와, 본 발명과 같이 타원형의 배출부재(120)를 이용한 필터유닛(100)을 매개로 도금 증기를 전달받는 경우를 비교하여 나타내었다.
여기서, 도금 금속은 900K의 아연(Zn), 900K의 마그네슘(Mg), 900K의 아연 마그네슘 혼합 금속(Zn-Mg), 800K의 아연 마그네슘 혼합 금속(Zn-Mg)이 사용되었다.
그리고, 균일한 밀도의 도금 증기 분사 효과는 도금 증기가 분사된 강판(S)에서 도금층의 최대 두께에서 최소 두께를 빼고 이를 평균 값으로 나눈 편차값을 이용하여 판단하였다. 상기 강판(S)은 약 1600mm의 폭을 가지는 강판(S)을 사용하였다.
이러한 조건으로 실험한 결과에 의하면, 대략적으로 강판(S)의 폭 방향 도금 증기의 최대 편차는 원형의 배출파이프를 이용한 종래 기술과 비교하여 타원형의 배출부재(120)를 이용한 본 발명의 도금장치가 약 1/3 ~ 1/2 정도 감소됨을 확인할 수 있다.
상기 필터유닛(100)은 도금 증기 등의 유체에 대하여 조대 입자를 분리하면서도 균일한 밀도로 유체를 배출하는 역할을 하게 된다. 이를 위해서, 상기 필터유닛(100)은 사이클론 바디부재(110), 배출부재(120)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛(100)은 일측 방향에서 유체가 유입되며, 내부 단면이 원형인 형상으로 구비되어 상기 유체의 회전 유동을 형성하는 사이클론 바디부재(110) 및 상기 사이클론 바디부재(110)의 중앙 상단부에 구비되며, 적어도 일부 단면이 비원형을 형성하여 회전 유동을 저감시켜 상기 유체를 배출하는 배출부재(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 사이클론 바디부재(110)는 유체에 대한 원심력을 유도하여, 유체 내에 섞여있는 조대 입자 등을 비중 차이에 의해서 분리하게 되고, 상기 배출부재(120)는 조대 입자가 분리된 유체만을 배출하되, 유체의 회전 유동을 저감하여 배출함으로써, 배출 단면에 대하여 균일한 밀도로 유체를 배출할 수 있게 된다.
상기 사이클론 바디부재(110)는 유입된 도금 증기 등의 유체에 대하여 유동을 회전 유동으로 변형하여 원심력에 의해 조대 입자를 분리하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 사이클론 바디부재(110)는 일측 방향에서 유체가 유입되게 구성되고, 단면 형상은 원형으로 구비됨이 바람직하다.
이와 같이 유체가 상기 사이클론 바디부재(110)의 일측 방향으로 유입되면, 상기 사이클론 바디부재(110)의 내벽부를 따라 이동하면서 회전 유동으로 변경된다. 이에 따라 상기 유체에 부여된 원심력에 의해서 비중이 비교적 큰 조대 입자는 외측으로 밀려나고, 비교적 비중이 작은 도금 증기 등의 유체만이 상기 사이클론 바디부재(110)의 가운 부분에 모이게 된다.
여기서, 외측으로 밀려난 조대 입자는 상기 사이클론 바디부재(110)의 내벽부와의 마찰에 의해서 속도가 느려지게 되며, 이에 따라 중력에 의해서 조대 입자는 상기 사이클론 바디부재(110)의 하부에 모이게 되면서 도금 증기와 분리될 수 있게 된다.
이에 반하여 도금 증기는 속도가 느려지지 않고, 또한 자전하기 때문에 양력이 발생하여 중력 반대 방향인 위로 상승하게 됨에 따라 조대 입자와는 반대로 상기 사이클론 바디부재(110)의 상부로 배출되게 된다.
그리고, 상기 사이클론 바디부재(110)의 중앙 상단부에 구비된 배출부재(120)를 통하여 가운데 모여 있는 도금 증기 등의 유체만이 상기 노즐유닛(300) 등의 외부 구성으로 전달되게 된다.
상기 배출부재(120)는 상기 사이클론 바디부재(110)에서 조대 입자와 분리된 도금 증기 등의 유체만이 외부로 배출하는 역할을 하게 된다.
이를 위해서, 상기 배출부재(120)는 상기 사이클론 바디부재(110)의 중앙 상단부에 구비되어, 상기 사이클론 바디부재(110)의 중앙부에 집중된 도금 증기 등의 유체만을 외부로 배출할 수 있게 된다.
특히, 상기 배출부재(120)는 단면이 원형이 아닌 비원형으로 제공됨으로써, 상기 도금 증기 등의 유체의 회전 유동을 저하시킬 수 있게 된다.
이는 상기 도금 증기 등의 유체가 회전 유동을 유지하게 되면, 상기 배출부재(120)를 통하여 배출되는 배출 단면을 기준으로 판단할 때, 배출되는 유체의 밀도 불균형이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.
상기 유체가 회전 유동을 유지하게 되면, 상기 배출 단면의 중앙부보다 주변부로 유체가 밀집되어 밀도가 높아지게 되는 반면에, 상기 배출 단면의 중앙부는 비교적 밀도가 낮아져서 밀도 불균형이 발생하게 된다.
그런데, 본 발명의 상기 배출부재(120)는 배출 단면을 비원형으로 형성하여, 상기 유체의 회전 유동을 저감시킴으로써, 상기 배출 단면에 대한 유체 밀도 불균형을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.
여기서, 비원형의 형상은 사각형, 삼각형 등의 다각형 형상일 수도 있으나, 와류 발생에 의한 도금 증기 응집을 최대한 방지하기 위해서 타원형이 바람직하다. 이에 대한 자세한 설명은 도 2 또는 도 3을 참조하여 후술한다.
도 2는 본 발명의 필터유닛(100)에서 배출부재(120)를 도시한 사시도로써, 배출부재(120)의 상단부만이 타원형인 실시예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛(100)의 상기 배출부재(120)는, 상기 사이클론 바디부재(110)와 결합되는 하단부는 원형의 단면을 형성하고, 상기 유체가 배출되는 상단부는 비원형의 단면을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상기 배출부재(120)는 상단부의 배출 단면을 비원형으로 형성하여, 상기 유체의 회전 유동을 저감시킴으로써, 상기 배출 단면에 대한 유체 밀도 불균형을 저감시킬 수 있게 된다.
특히, 상기 배출부재(120)는 하단부는 원형의 단면을 형성하고, 배출 끝단인 상단부는 비원형의 단면을 형성함으로써, 점진적인 회전 유동을 저감시킬 수 있다.
이에 의해서, 갑작스런 회전 유동 저감에 따른 와류 발생 내지 배출 유체의 정체를 방지하여 도금 증기 등의 응집을 방지할 수 있게 된다.
여기서, 비원형의 형상은 사각형, 삼각형 등의 다각형 형상일 수도 있으나, 와류 발생에 의한 도금 증기 응집을 최대한 방지하기 위해서 타원형이 바람직하다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛(100)의 상기 배출부재(120)는, 상기 유체가 배출되는 상단부는 타원형의 단면을 형성하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 배출부재(120)의 상단부가 각형인 경우에는 각진 부분에서 유동이 정체되고, 각진 부분 사이의 평평한 부분은 유동이 비교적 빠르게 형성되면서 유동 차에 의한 와류 발생의 문제가 있기 때문에, 상기 배출부재(120) 상단부를 타원형으로 형성함이 바람직한 것이다.
도 3은 본 발명의 필터유닛(100)에서 배출부재(120)를 도시한 사시도로써, 배출부재(120)를 타원형의 실린더 형상으로 구성한 실시예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛(100)의 상기 배출부재(120)는, 단면이 타원형인 실린더 형상으로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이에 의하면, 유체의 회전 유동을 저감시킬 때, 회전 유동 저감을 위해 유체가 적응할 시간(또는 거리)을 확보시켜줌에 따라, 배출부재(120)의 상단부로 배출되는 유체에서 회전 유동은 안정적으로 제거될 수 있게 된다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛(100)의 상기 배출부재(120)가 형성하는 단면의 타원형은 단축(L1) 길이가 장축(L2) 길이의 0.2 ~ 0.8 배인 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 수치 범위의 상한값은 그 값을 초과하면 원형인 단면과 비교하여 회전 유동 저감의 효과가 미미하여 타원형 한정의 의미가 없으며, 하한값은 그 값 미만으로 하면 회전 유동의 저감이 급작스럽게 발생하여 도금 증기 등의 응집 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다.
도 4는 본 발명의 필터유닛(100)에서 배출부재(120)가 호스부(121), 집게부(122)를 포함하는 실시예를 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명의 필터유닛(100)에서 배출부재(120)가 호스부(121), 집게부(122)를 포함하는 실시예를 도시한 측면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛(100)의 상기 배출부재(120)는, 상기 사이클론 바디부재(110)의 중앙 상단부에 구비되며, 단면이 원형이고, 플렉시블(flexible)한 소재로 형성되는 호스부(121) 및 상기 호스부(121)의 외면에 접하게 구비되며, 상기 호스부(121)의 일부를 가압하여 상기 호스부(121)의 적어도 일부 단면을 비원형으로 형성하는 집게부(122)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 배출부재(120)가 비원형의 단면을 형성하기 위해서, 호스부(121)와 집게부(122)를 포함하는 것이다.
다만, 상기 배출부재(120)가 호스부(121)와 집게부(122)를 포함함으로써, 비원형의 단면을 형성하는 것은 하나의 실시예일뿐이고, 상기 배출부재(120)는 비원형의 단면으로 형성되어 제공되는 형상이 변형되지 않는 강체(rigid body)일 수도 있다.
상기 호스부(121)는 상기 사이클론 바디부재(110)와 외부의 노즐유닛(300) 등을 연결하는 역할을 하게 된다.
특히, 상기 호스부(121)는 상기 집게부(122)가 외면을 가압하면 비원형의 단면을 형성하게 됨으로써, 상기 사이클론 바디부재(110)에서 유입되는 도금 증기 등의 유체가 회전 유동을 저감할 수 있게 형상이 변형될 수 있다.
이를 위해서, 상기 호스부(121)는 플렉시블(flexible)한 소재로 형성될 수 있다. 일례로 고무 재질의 소재가 있을 수 있으며, 고온에서 강성이 저하되는 금속 재질, 플라스틱 재질이 사용될 수도 있다. 또는 내측은 고온에 강한 세라믹 재질로 형성되고 외측은 형상 변형을 유도하는 모직 재질로 형성될 수도 있다.
상기 집게부(122)는 상기 호스부(121)를 가압하여, 상기 호스부(121)의 단면이 비원형을 형성하게 유도하는 역할을 하게 된다. 이를 위해서, 상기 집게부(122)는 결합축(122a), 스윙핑거(122b), 구동모터(122c)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛(100)의 상기 집게부(122)는, 상기 사이클론 바디부재(110)에 결합되며, 상기 호스부(121)와 수평한 방향으로 구비되는 결합축(122a), 상기 결합축(122a)에 일단부가 핀결합되며, 상기 호스부(121)의 외부면 양측에 구비되는 한 쌍의 스윙핑거(122b) 및 상기 사이클론 바디부재(110)에 고정되고, 서로 다른 방향으로 나사산이 형성된 상기 스윙핑거(122b) 타단부의 나사홈과 나사결합되는 구동모터(122c)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 스윙핑거(122b)는 한 쌍으로 상기 호스부(121)의 외면에 인접하여 구비되며, 상기 결합축(122a)을 중심으로 스윙 동작할 수 있게 구비된다.
그리고, 상기 구동모터(122c)가 정방향으로 회전하면 상기 스윙핑거(122b)는 오므리게 동작하고, 상기 구동모터(122c)가 역방향으로 회전하면 상기 스윙핑거(122b)는 서로 멀어지게 동작하게 된다.
이때, 상기 스윙핑거(122b)가 오므리게 동작을 수행하게 되면, 상기 스윙핑거(122b)는 상기 호스부(121)의 외면을 가압하게 되어, 상기 호스부(121)의 단면을 비원형으로 형성할 수 있게 된다.
특히, 상기 스윙핑거(122b)가 상기 호스부(121)와 접하는 형상을 곡면으로 형성하게 되면, 상기 스윙핑거(122b)에 의해서 가압된 상기 호스부(121)의 단면은 원형에서 타원형으로 변형되게 된다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터유닛(100)의 상기 스윙핑거(122b)는, 상기 호스부(121)와 접하는 중앙부가 곡면을 형성하게 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 호스부(121)의 가압된 부분의 단면이 타원형을 형성하기 위하여, 더 구체적으로 한 쌍의 상기 스윙핑거(122b)는 서로 밀착되었을 때, 중앙에 타원형의 홀이 형성되도록 상기 중앙부의 곡면을 형성하는 것이 바람직하다.

Claims (9)

  1. 일측 방향에서 유체가 유입되며, 내부 단면이 원형인 형상으로 구비되어 상기 유체의 회전 유동을 형성하는 사이클론 바디부재; 및
    상기 사이클론 바디부재의 중앙 상단부에 구비되며, 적어도 일부 단면이 비원형을 형성하여 회전 유동을 저감시켜 상기 유체를 배출하는 배출부재;
    를 포함하는 필터유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배출부재는, 상기 사이클론 바디부재와 결합되는 하단부는 원형의 단면을 형성하고, 상기 유체가 배출되는 상단부는 비원형의 단면을 형성하는 것을 특징으로 하는 필터유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배출부재는, 상기 유체가 배출되는 상단부는 타원형의 단면을 형성하는 것을 특징으로 하는 필터유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배출부재는, 단면이 타원형인 실린더 형상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 필터유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 배출부재가 형성하는 단면의 타원형은 단축 길이가 장축 길이의 0.2 ~ 0.8 배인 것을 특징으로 하는 필터유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배출부재는,
    상기 사이클론 바디부재의 중앙 상단부에 구비되며, 단면이 원형이고, 플렉시블(flexible)한 소재로 형성되는 호스부; 및
    상기 호스부의 외면에 접하게 구비되며, 상기 호스부의 일부를 가압하여 상기 호스부의 적어도 일부 단면을 비원형으로 형성하는 집게부;
    를 포함하는 필터유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 집게부는,
    상기 사이클론 바디부재에 결합되며, 상기 호스부와 수평한 방향으로 구비되는 결합축;
    상기 결합축에 일단부가 핀결합되며, 상기 호스부의 외부면 양측에 구비되는 한 쌍의 스윙핑거; 및
    상기 사이클론 바디부재에 고정되고, 서로 다른 방향으로 나사산이 형성된 상기 스윙핑거 타단부의 나사홈과 나사결합되는 구동모터;
    를 포함하는 필터유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스윙핑거는, 상기 호스부와 접하는 중앙부가 곡면을 형성하게 구비되는 것을 특징으로 하는 필터유닛.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 필터유닛;
    상기 필터유닛과 연결되어 유체인 도금증기를 상기 필터유닛으로 공급하는 도가니유닛; 및
    상기 필터유닛의 배출부재와 연결되며, 상기 필터유닛에서 배출되는 도금증기를 강판에 분사하는 노즐유닛;
    을 포함하는 도금장치.
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