KR101857535B1

KR101857535B1 - 가스발생기의 탑조류 내로 유입된 흡착제의 조밀충진 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101857535B1
Application number: KR1020170019563A
Authority: KR
Inventors: 백민; 최지웅
Original assignee: (주)원하이테크
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2018-05-15

Abstract

가스발생기 내로 유입된 흡착대상 가스가 골고루 고상의 흡착제에 접촉할 수 있도록 고상의 흡착제를 가스발생기 내에서 조밀하게 충진하는 흡착제의 조밀충진 장치 및 방법이 개시된다. 이를 위하여 가스발생기의 탑조류가 안착되는 진동패드와, 상기 진동패드의 하부에 설치되어 진동패드에 안착된 탑조류가 흔들리도록 진동패드에 진동을 부여하는 복수개의 바이브레이터, 및 상기 진동패드에 안착된 상태로 흡착제가 충진되는 탑조류가 흔들리도록 각 바이브레이터를 제어하되 흡착제의 투입레벨이 변경됨에 따라 바이브레이터의 주파수를 조절하는 제어부를 포함하는 흡착제의 조밀충진 장치를 제공한다. 본 발명에 의하면, 가스발생기의 탑조류 내로 유입된 흡착제가 탑조류의 내부 공간을 조밀하게 충진하므로, 탑조류 내에서의 유체의 편류를 막을 수 있고, 흡착대상 가스가 흡착제에 골고루 접촉하여 목표가스의 생성효율이 향상된다.

Description

가스발생기의 탑조류 내로 유입된 흡착제의 조밀충진 장치 및 방법{FILLING APPARATUS AND FILLING METHOD OF ADSORBENT FLOWING INTO TOWERS OF GAS GENERATOR}

본 발명은 가스발생기 내로 유입된 고상의 흡착제를 조밀하게 충진하는 흡착제의 조밀충진 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스발생기 내로 유입된 흡착대상 가스가 골고루 고상의 흡착제에 접촉할 수 있도록 고상의 흡착제를 가스발생기 내에서 조밀하게 충진하는 흡착제의 조밀충진 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 가스발생기는 한 쌍의 흡착타워가 흡착 및 재생을 교번함으로서 연속적으로 압축공기에서 질소를 흡착하여 산소를 발생시키거나 또는 산소를 흡착하여 질소를 발생시키도록 구성되는 것인데, 여기서 생산된 산소나 질소를 다양한 용도로 널리 사용되고 있다.

예를 들면, 산소를 발생시키는 가스발생기는 제올라이트(Zeolite)라 불리는 흡착제가 소정의 기체분자를 흡착시키는 성질을 이용한다. 대기 중 약 80%를 차지하는 질소는 산소보다 제올라이트에 잘 흡착되므로 공기를 흡착제가 충전된 흡착베드에 유입시키게 되면 질소성분은 흡착되고, 질소성분이 줄어든 기체는 베드상단 출구로 배출된다. 결과적으로 이렇게 배출된 기체의 주성분으로 산소를 얻게 된다.

전술한 질소흡착과정은 가압기체를 소정의 흡착제를 통과시킴으로써 질소만이 흡착되고 나머지 기체는 통과시켜 공기 중의 산소를 분리하여 얻는 과정으로, 이때 흡착제인 제올라이트는 질소가 흡착되어 성능이 격감하므로 질소를 그로부터 분리(탈착)하여 원래의 성능을 회복시켜 주어야 된다. 이 과정이 탈착과정으로 흡착제에 흡착된 흡착기체를 통과하는 기체 중 일부를 저압상태에서 재순환시켜 탈착함으로써 흡착제를 세정하여 흡착능을 회복시키게 된다.

구체적으로, 가스발생기는 일반적으로 외부의 공기를 흡착탑 내부로 전송해 주는 공기압축기나 송풍기, 그리고 압축공기의 온도와 습기를 조절해 주는 냉각기와 건조기, 공기나 산소를 저장할 수 있는 저장탱크 및 압축공기로부터 산소와 질소를 분리해 주는 흡착탑 등으로 이루어져 있다.

이러한 가스발생기는 장비 구성이나 배치 및 운용방법에 따라 PSA(Pressure Swing Adsorption) 방식, VSA(Vacuum Swing Adsorption) 방식, VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsoption) 방식 등을 사용한다. 여기서, PSA 방식의 가스발생기는 나트륨(Sodium) 계열의 흡착제(Zeolite Molecular Sieve : ZMS)를 사용하여 산소를 농축한다.

각각의 산소발생 방식은 별도의 장비구성에 따른 운용방법 및 질소와 산소의 분리 압력조건에 따라서 각각의 명칭을 구분해 놓았을 뿐 흡착탑 내부에 공급된 압축공기로부터 흡착제를 이용하여 산소와 질소를 분리해 내는 공기분리방식이라는 점에서는 서로 같고, 그 분리공정 또한 가압→가압·생산→균압→탈착→세정→균압→가압의 형태로써 대동소이하다.

이와 같이, 가스발생장치의 핵심요체인 흡착제는 장비의 성능을 결정하는 중요한 요소이며, 탑조류 내에 흡착제를 조밀하게 충진하여야만 탑조류 내에서의 유체의 편류를 막을 수 있고, 흡착대상 가스가 흡착제에 골고루 접촉하게 된다.

이러한 조밀 충진방법을 찾기 위하여 기계류를 이용하던지 인력에 의한 충진법을 이용하게 되는데, 이 경우 충진물질들 간의 공극이 생겨 탑조류 내에서 충진재가 서로 부딪혀 깨지거나 유체가 골고루 퍼지지 않게 되어 가스분리 장치로서의 기능 저하가 일어나는 문제가 발생된다.

대한민국 공개특허 제10-2016-0064113호(2016.06.07 공개) 대한민국 등록특허 제10-0451805호(2004.11.20 공고) 대한민국 등록특허 제10-1355161호(2014.01.28 공고)

따라서, 본 발명의 제1 목적은 고상의 흡착제가 가스발생장치 내로 유입되는 과정 중에 고상의 흡착제가 미세하게 이동될 수 있도록 가스발생기의 탑조류를 흔들어주는 흡착제 조밀충전 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 제2 목적은 고상의 흡착제가 가스발생장치의 탑조류 내로 유입되는 과정 중에 탑조류를 간접적으로 흔들어 고상의 흡착제를 미세하게 이동시킴으로써 고상의 흡착제들 간에 공극을 줄여주는 흡착제 조밀충전 방법에 관한 것이다.

상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 을 가스발생기의 탑조류가 안착되는 진동패드와, 상기 진동패드의 하부에 설치되어 진동패드에 안착된 탑조류가 흔들리도록 진동패드에 진동을 부여하는 복수개의 바이브레이터, 및 상기 진동패드에 안착된 상태로 흡착제가 충진되는 탑조류가 흔들리도록 각 바이브레이터를 제어하되 흡착제의 투입레벨이 변경됨에 따라 바이브레이터의 주파수를 조절하는 제어부를 포함하는 흡착제의 조밀충진 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 을 진동패드와, 상기 진동패드에 진동을 부여하는 복수개의 바이브레이터, 및 상기 바이브레이터의 주파수를 조절하는 제어부를 포함하는 흡착제의 조밀충진 장치를 이용한 흡착제의 조밀충진 방법에 있어서, 가스발생기의 탑조류를 진동패드에 안착시키는 단계와, 상기 탑조류 내부로 흡착제가 제1 레벨까지 충진되는 동안, 상기 제어부가 탑조류를 제1 강도로 흔들기 위해 제1 주파수로가 인가된 복수개의 바이브레이터로 진동패드를 진동시키는 1차 진동단계와, 상기 탑조류 내부로 흡착제가 제2 레벨까지 충진되는 동안, 상기 제어부가 탑조류를 제2 강도로 흔들기 위해 제2 주파수가 인가된 복수개의 바이브레이터로 진동패드를 진동시키는 2차 진동단계, 및 상기 탑조류 내부로 흡착제가 제3 레벨까지 충진되는 동안, 상기 제어부가 탑조류를 제3 강도로 흔들기 위해 제3 주파수가 인가된 복수개의 바이브레이터로 진동패드를 진동시키는 3차 진동단계를 포함하는 흡착제의 조밀충진 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 가스발생기의 탑조류 내로 유입된 흡착제가 탑조류의 내부 공간을 조밀하게 충진하므로, 탑조류 내에서의 유체의 편류를 막을 수 있고, 흡착대상 가스가 흡착제에 골고루 접촉하여 목표가스의 생성효율이 향상된다.

또한, 본 발명에 의하면 탑조류 내로 유입된 고상의 흡착제들 간의 공극이 줄어들기 때문에 흡착제가 서로 부딪치더라도 파손이 억지될 뿐만 아니라, 동일한 탑조류 크기에도 더 좋은 성능을 가진 가스발생장치의 생산이 가능하다.

아울러, 본 발명은 탑조류 용량 및 충진량에 따라 충진시간대 별로 적정 진동주파수를 인가하므로, 기존의 흡착제 충진 방법 대비 약 8~15%의 흡착제를 더 충진시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치의 일 실시예를 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치의 다른 실시예를 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치의 전기적 연결관계를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 가스발생기의 탑조류 내로 유입된 흡착제의 조밀충진 장치(이하, '흡착제 조밀충진 장치'라고 약칭함.)를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치의 일 실시예를 나타내는 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치의 다른 실시예를 나타내는 측면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치는 가스발생기의 탑조류가 안착되는 진동패드(10)와, 상기 진동패드(10)의 하부에 설치되는 복수개의 바이브레이터(20), 및 각 바이브레이터(20)를 움직임을 제어하는 제어부를 포함하며, 선택적으로 진동패드(10)를 지면으로부터 이격시켜 바이브레이터(20)의 설치공간을 제공하는 사각 프레임틀(40)을 더 포함할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 각 구성요소별로 보다 구체적으로 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치는 진동패드(10)를 포함한다.

상기 진동패드(10)는 흡착제가 충진되는 흡착탑 등의 탑조류가 안착되는 공간을 제공하는 것으로, 탑조류 내로 충진되는 흡착제들 사이에 형성된 공극이 줄어들도록 탑조류를 흔들어주는 기능을 제공한다.

이러한 진동패드(10)는 자체 진동을 통해 탑조류를 흔들어줄 수 있다면 어떤 구조를 갖도록 형성되어도 무방하나, 사각 평판 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

필요에 따라, 상기 진동패드(10)는 하면의 테두리를 따라 복수개의 제1 지지봉(12)이 고정되도록 설치될 수 있다. 이러한 제1 지지봉(12)은 후술하는 스프링(50)의 설치공간을 제공한다.

또한, 상기 진동패드(10)는 상면에 탑조류의 안정적인 거치를 위해 거치대(미도시)가 구비될 수 있다. 이는, 탑조류가 진동패드(10)의 자체 진동에 의해 흔들리더라도 진동패드(10)를 벗어나지 않도록 하기 위함이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치는 사각 프레임틀(40)을 포함한다.

상기 사각 프레임틀(40)은 상기 진동패드(10)의 하부에 설치되는 것으로, 진동패드(10)의 하부에 복수개의 바이브레이터(20)가 설치될 수 있도록 진동패드(10)를 지면으로부터 이격시켜 주는 기능을 제공한다.

구체적으로, 사각 프레임틀(40)은 바이브레이터(20)의 설치 공간을 제공할 수 있도록 진동패드(10)의 테두리 부분을 제외한 나머지 부분과 마주보는 면에 빈공간이 형성되며, 진동패드(10)의 테두리 부분과 마주보는 제1 프레임, 제2 프레임, 제3 프레임, 제4 프레임으로 구성된다. 이때, 제2 프레임은 제1 프레임에 연결되고, 제3 프레임은 제2 프레임에 연결되며, 제4 프레임은 제3 프레임에 연결되며, 제1 프레임은 제4 프레임에 연결된다. 또한, 제1 프레임 내지 제4 프레임으로는 직육면체형 프레임 또는 90ㅀ로 회전된 H빔을 사용할 수 있다.

아울러, 사각 프레임틀(40)은 그 상면에 복수개의 제2 지지봉(42)이 고정되도록 설치될 수 있다. 이러한 제2 지지봉(42)은 제1 지지봉(12)과 함께 스프링(50)의 설치공간을 제공할 수 있도록 제1 지지봉(12)과 마주보도록 배치된다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치는 복수개의 스프링(50)을 포함한다.

상기 스프링(50)은 서로 마주보는 진동패드(10)의 제1 지지봉(12)과 사각 프레임틀(40)의 제2 지지봉(42) 사이에 설치되는 것으로, 바이브레이터(20)로부터 인가되는 진동에 의해 진동패드(10)가 움직이더라도 사각 프레임틀(40)을 벗어나지 않도록 진동패드(10)와 사각 프레임틀(40)을 연결시켜 준다.

또한, 스프링(50)은 바이프레이터의 정지 시에 진동패드(10)가 초기 위치로 회동할 수 있도록 진동패드(10)를 테두리 부분을 잡아주는 역할을 수행한다.

이러한 스프링(50)으로는 코일 스프링(50)을 사용하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치의 전기적 연결관계를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치는 복수개의 바이브레이터(20)를 포함한다.

상기 바이브레이터(20)는 진동패드(10)의 하부에 설치되고 제어부(30)에 연결되어 진동패드(10)에 안착된 탑조류가 흔들리도록 진동패드(10)에 진동을 부여하는 것으로, 진동패드(10)에 2개 이상이 설치된다. 이때, 단일의 바이브레이터(20)를 사용하면, 진동패드(10)에 전체적으로 균일한 진동을 인가하기 어려운 문제가 발생될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 바이브레이터(20)는 주파수를 바꾸어 모터의 회전속도를 변경하는 인버터가 설치된다. 이러한 인버터는 제어부(30)의 제어에 따라 바이브레이터(20)가 진동수가 변경될 수 있도록 주파수를 조정하는 기능을 제공한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 바이브레이터(20)는 탑조류 정보와, 흡착제의 투입레벨에 따라 단계(레벨)별로 10Hz 내지 36Hz의 구간에서 선택되는 주파수를 진동패드(10)에 인가한다.

특정 양태로, 본 발명에 따른 바이브레이터(20)는 진동패드(10)의 하부에 2개가 일정간격으로 설치되며, 2개의 바이브레이터(20)는 서로 동일한 주파수를 진동패드(10)에 인가한다. 이때, 상기 바이브레이터(20)는 주파수 변경에 따라 진동횟수 및 세기가 변경된다.

필요에 따라, 복수개의 바이브레이터(20)는 각각 다른 주파수를 진동패드(10)에 인가할 수도 있다. 예컨대, 제1 바이브레이터(20)는 진동패드(10)에 14Hz를 인가하고, 제2 바이브레이터(20)는 진동패드(10)에 17Hz를 인가할 수 있다. 이는, 각 바이브레이터(20)가 진동패드(10)의 일측과 타측에 서로 다른 주파수로 진동을 인가함으로써 진동패드(10)의 흔들림을 보다 크게 형성하기 위함이다. 따라서, 흡착제의 조밀충진 시간이 부족한 경우에는 탑조류의 흔들림을 보다 크게 형성하여 흡착제들 간의 공극을 줄여줄 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 바이브레이터(20)가 직접 탑조류에 진동을 인가하는 방식이 아니라, 탑조류를 진동패드(10)에 안착시킨 후 진동패드(10)에 진동을 인가하여 탑조류를 흔들어 주는 방식을 적용한다. 다시 말해, 탑조류에 진동을 인가하는 방식은 진동이 직접 인가되는 부분에 가장 큰 힘이 작용하여 해당 부분에 위치하는 흡착제가 파손되는 문제가 발생될 수 있으나, 본 발명은 탑조류에 진동을 직접 적용하는 방식이 아니라 진동패드(10)를 이용해 탑조류의 하부를 흔들어주는 방식을 이용하므로, 직접적인 충격에 의해 흡착제가 파손되는 문제가 방지된다.

본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치는 저장부 및 입력부를 더 포함할 수 있다.

상기 저장부는 제어부(30)에 연결된 것으로, 제어부(30)로부터 제공된 탑조류 정보에 따라 투입레벨을 지정하고 상기 투입레벨에 따라 진동패드(10)에 인가될 주파수의 수치를 추출하는 관리 프로그램이 저장된다.

상기 입력부는 제어부(30)에 연결된 것으로, 지름과 높이 등의 탑조류 정보를 입력받아 제어부(30)로 전달한다. 그리고 입력부는 상기 관리 프로그램을 수정하는 수정정보를 입력받아 제어부(30)로 전달할 수도 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 장치는 제어부(30)를 포함한다.

상기 제어부(30)는 각 바이브레이터(20)에 연결되는 것으로, 진동패드(10)에 안착된 상태로 흡착제가 충진되는 탑조류가 흔들리도록 각 바이브레이터(20)를 제어하되, 흡착제의 투입레벨이 변경됨에 따라 바이브레이터(20)의 주파수를 조절한다.

여기서, 흡착제의 투입레벨은 흡착제의 투입시간, 흡착제의 투입부피, 흡착제의 투입높이 중 어느 하나 이상을 포함하여 결정되며, 2 내지 4 레벨로 구분되는 것이 바람직하다. 이때, 흡착제의 투입레벨은 지정된 시간에 도달하거나 탑조류에 충진되는 흡착제가 증가될수록 레벨이 높아진다.

또한, 제어부(30)는 동일한 투입레벨에서 바이브레이터(20)의 주파수가 일정하게 유지되도록 바이브레이터(20)를 제어하며, 흡착제의 투입레벨이 변경됨에 따라 바이브레이터(20)의 주파수가 증가되도록 바이브레이터(20)를 제어한다.

이때, 제어부(30)는 흡착제의 투입레벨이 높아질수록 각 레벨별 주파수의 상승률이 점차 낮아지도록 바이브레이터(20)를 제어한다. 이는, 레벨이 높아짐에 따라 탑조류의 내부로 충진된 흡착제의 총량도 늘어나므로 탑조류에 충진된 모든 흡착제가 개별적으로 원활히 이동할 수 있도록 진동패드(10)에 인가되는 주파수도 높여주는 대신 탑조류에 지나친 흔들림 발생을 억지시켜 충진된 흡착제가 탑조류의 가운데로 몰리는 문제가 발생되지 않도록 하기 위함이다.

다시 말해, 흡착제의 투입레벨이 높아지더라도 각 레벨별 주파수의 상승률이 동일한 경우, 탑조류에 지나친 좌우 흔들림이 발생하게 되어 탑조류 크기대비 안정성이 심하게 결여된다. 또한, 흡착제의 투입레벨이 높아질수록 각 레벨별 주파수의 상승률이 점차 낮아지도록 하더라도, 약간의 주파수 상승만으로도 상부에 전달되는 진동의 크기는 하부쪽에서 발생된 진동의 크기와 비슷하게 유지된다.

아울러, 제어부(30)는 입력부를 통해 탑조류 정보가 입력되면, 상기 탑조류 정보를 저장부에 저장된 관리 프로그램에 제공하고, 상기 관리 프로그램으로부터 추출된 주파수의 수치에 따라 바이브레이터(20)를 제어한다.

일 실시 양태로서, 본 발명에 따른 흡착제의 투입레벨은 탑조류의 내부로 흡착제를 투입하는 흡착제 투입장치가 단위 시간당 흡착제 투입량이 조정되면 흡착제의 투입시간을 기준으로 변경할 수 있다.

예를 들면, 지름(Diameter)이 355㎜ 이하이며 높이가 1,500㎜ 이하인 탑조류 정보가 입력부를 통해 입력되면, 제어부(30)는 관리 프로그램에 따라 흡착제의 총 투입시간을 120분으로 지정하고, 투입레벨로 균등하게 시간을 나누어서 투입레벨 별로 10Hz 내지 34Hz의 구간에서 선택되는 주파수를 진동패드(10)에 인가한다. 구체적으로, 관리 프로그램에 의해 투입레벨이 4 레벨로 분류되는 경우, 제어부(30)는 12Hz 30분(제1 레벨), 17Hz 30분(제2 레벨), 24Hz 30분(제3 레벨), 32Hz 30분(제4 레벨)으로 지정하며, 바이브레이터(20)의 주파수를 각 레벨별로 지정된 시간동안 지정된 수치로 제어한다.

또한, 지름이 406 내지 610㎜이며 높이가 2,000㎜ 이하인 탑조류 정보가 입력부를 통해 입력되면, 제어부(30)는 관리 프로그램에 따라 흡착제의 총 투입시간을 180분으로 지정하고, 투입레벨로 균등하게 시간을 나누어서 투입레벨 별로 18Hz 내지 34Hz의 구간에서 선택되는 주파수를 진동패드(10)에 인가한다. 구체적으로, 관리 프로그램에 의해 투입레벨이 4 레벨로 분류되는 경우, 제어부(30)는 20Hz 45분(제1 레벨), 24Hz 45분(제2 레벨), 28Hz 45분(제3 레벨), 32Hz 45분(제4 레벨)으로 지정하며, 바이브레이터(20)의 주파수를 각 레벨별로 지정된 시간동안 지정된 수치로 제어한다.

아울러, 지름이 660 내지 965㎜이며 높이가 2,500㎜ 이하인 탑조류 정보가 입력부를 통해 입력되면, 제어부(30)는 관리 프로그램에 따라 흡착제의 총 투입시간을 240분으로 지정하고, 투입레벨로 균등하게 시간을 나누어서 투입레벨 별로 20Hz 내지 36Hz의 구간에서 선택되는 주파수를 진동패드(10)에 인가한다. 구체적으로, 관리 프로그램에 의해 투입레벨이 4 레벨로 분류되는 경우, 제어부(30)는 22Hz 60분(제1 레벨), 26Hz 60분(제2 레벨), 30Hz 60분(제3 레벨), 34Hz 60분(제4 레벨)으로 지정하며, 바이브레이터(20)의 주파수를 각 레벨별로 지정된 시간동안 지정된 수치로 제어한다.

다른 실시 양태로서, 본 발명에 따른 흡착제의 투입레벨은 탑조류 내로 충진되는 흡착제의 높이를 기준으로 변경할 수 있다. 이를 위해, 흡착제의 투입정보를 감지하여 제어부(30)로 전송하는 센서부(60)가 탑조류에 설치된다.

예를 들면, 지름이 355㎜ 이하이며 높이가 1,500㎜ 이하(소형)인 탑조류 정보가 입력부를 통해 입력되면, 제어부(30)는 센서부(60)로부터 전송된 센싱정보에 따라 높이 100%(1,500㎜)를 기준으로 흡착제가 초기(0㎜)부터 25%(375㎜)의 높이에 도달할 때까지 12Hz의 주파수를 진동패드(10)에 인가하고, 흡착제가 25%(375㎜)의 높이를 초과한 후 50%(725㎜)의 높이에 도달할 때까지 17Hz의 주파수를 진동패드(10)에 인가하며, 흡착제가 50%(725㎜)의 높이를 초과한 후 75%(1,125㎜)의 높이에 도달할 때까지 24Hz의 주파수를 진동패드(10)에 인가하고, 흡착제가 75%(1,125㎜)의 높이를 초과한 후 100%(1,500㎜)의 높이에 도달할 때까지 32Hz의 주파수를 진동패드(10)에 인가한다.

또한, 지름이 406 내지 610㎜이며 높이가 2,000㎜ 이하(중형)인 탑조류 정보가 입력부를 통해 입력되면, 제어부(30)는 센서부(60)로부터 전송된 센싱정보에 따라 높이 100%(2,000㎜)를 기준으로 흡착제가 초기(0㎜)부터 25%(500㎜)의 높이에 도달할 때까지 20Hz의 주파수를 진동패드(10)에 인가하고, 흡착제가 25%(500㎜)의 높이를 초과한 후 50%(1,000㎜)의 높이에 도달할 때까지 24Hz의 주파수를 진동패드(10)에 인가하며, 흡착제가 50%(1,000㎜)의 높이를 초과한 후 75%(1,500㎜)의 높이에 도달할 때까지 28Hz의 주파수를 진동패드(10)에 인가하고, 흡착제가 75%(1,500㎜)의 높이를 초과한 후 100%(2,000㎜)의 높이에 도달할 때까지 32Hz의 주파수를 진동패드(10)에 인가한다.

또한, 지름이 660 내지 965㎜이며 높이가 2,500㎜ 이하(대형)인 탑조류 정보가 입력부를 통해 입력되면, 제어부(30)는 센서부(60)로부터 전송된 센싱정보에 따라 높이 100%(2,500㎜)를 기준으로 흡착제가 초기(0㎜)부터 25%(625㎜)의 높이에 도달할 때까지 22Hz의 주파수를 진동패드(10)에 인가하고, 흡착제가 25%(625㎜)의 높이를 초과한 후 50%(1,250㎜)의 높이에 도달할 때까지 26Hz의 주파수를 진동패드(10)에 인가하며, 흡착제가 50%(1,250㎜)의 높이를 초과한 후 75%(1,875㎜)의 높이에 도달할 때까지 30Hz의 주파수를 진동패드(10)에 인가하고, 흡착제가 75%(1,875㎜)의 높이를 초과한 후 100%(2,500㎜)의 높이에 도달할 때까지 34Hz의 주파수를 진동패드(10)에 인가한다.

필요에 따라, 제어부(30)는 센서부(60)를 통해 흡착제의 투입정보를 감지되더라도 각 레벨별로 바이브레이터(20)를 통해 진동패드(10)에 진동을 부여하는 시간을 지정할 수 있다.

예컨대, 제어부(30)는 소형에 해당하는 탑조류 정보가 입력되면, 흡착제의 총 투입시간을 120분으로 지정하고, 투입레벨이 4 레벨로 분류되면 각 레벨 당 30분씩 시간을 균등하게 시간을 나눈다. 이때, 제어부(30)는 각 레벨에서 흡착제의 투입시간이 경과되더라도 흡착제가 지정된 높이에 도달할 때까지 지정된 주파수를 진동패드(10)에 인가한다.

또한, 제어부(30)는 각 레벨에서 흡착제의 투입시간이 경과되기 전에 흡착제가 지정된 높이에 도달하면, 흡착제의 투입을 중단시키고 잔여 투입시간을 채운다음 흡착제의 다시 투입하는 후 레벨의 공정을 진행한다. 이때, 흡착제의 지정된 투입시간은 분진발생이나 흡착제의 내려앉음이 발생되지 않는 최소한의 시간이므로, 지정된 투입시간을 유지하는 것이 바람직하다.

이하에서는, 가스발생기의 탑조류 내로 유입된 흡착제의 조밀충진 방법(이하, '흡착제 조밀충진 방법'이라 약칭함.)을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 방법은 전술한 진동패드(10)와, 상기 진동패드(10)에 진동을 부여하는 복수개의 바이브레이터(20), 및 상기 바이브레이터(20)의 주파수를 조절하는 제어부(30)를 포함하는 흡착제의 조밀충진 장치를 이용한다.

도 5는 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 방법은 가스발생기의 탑조류를 진동패드(10)에 안착시키는 탑조류 배치단계(S100)와, 상기 탑조류 내부로 흡착제가 제1 레벨까지 충진되는 동안 상기 제어부(30)가 탑조류를 흔들기 위해 복수개의 바이브레이터(20)로 제1 주파수를 인가해 진동패드(10)를 진동시키는 1차 진동단계(S200)와, 상기 탑조류 내부로 흡착제가 제2 레벨까지 충진되는 동안 상기 제어부(30)가 탑조류를 흔들기 위해 복수개의 바이브레이터(20)로 제2 주파수를 인가해 진동패드(10)를 진동시키는 2차 진동단계(S300), 및 상기 탑조류 내부로 흡착제가 제3 레벨까지 충진되는 동안 상기 제어부(30)가 탑조류를 흔들기 위해 복수개의 바이브레이터(20)로 제3 주파수를 인가해 진동패드(10)를 진동시키는 3차 진동단계(S400)를 포함한다.

상기 탑조류 배치단계(S100)에서는 가스발생기를 구성하는 탑조류를 가스발생기로부터 분리한 후, 지면과 수평하게 배치된 진동패드(10)에 장착시킨다.

상기 1차 진동단계(S200)에서는 탑조류 정보가 입력부를 통해 입력되면 제어부(30)가 센서부(60)로부터 전송된 센싱정보에 따라 높이 100%를 기준으로 흡착제가 지정된 높이인 제1 레벨에 도달할 때까지 바이브레이터(20)를 통해 1차 주파수를 진동패드(10)에 인가한다. 이를 통해, 본 단계(S200)에서는 탑조류 내부로 흡착제가 제1 레벨까지 충진되는 동안 진동패드(10)에 장착된 탑조류를 진동패드(10)의 진동을 통해 흔들어준다.

상기 2차 진동단계(S300)에서는 탑조류 정보가 입력부를 통해 입력되면 제어부(30)가 센서부(60)로부터 전송된 센싱정보에 따라 높이 100%를 기준으로 흡착제가 상기 제1 레벨부터 지정된 높이인 제2 레벨에 도달할 때까지 바이브레이터(20)를 통해 2차 주파수를 진동패드(10)에 인가한다. 이를 통해, 본 단계(S300)에서는 탑조류 내부로 흡착제가 제1 레벨부터 제2 레벨까지 충진되는 동안 진동패드(10)에 장착된 탑조류를 진동패드(10)의 진동을 통해 흔들어준다.

상기 3차 진동단계(S400)에서는 탑조류 정보가 입력부를 통해 입력되면 제어부(30)가 센서부(60)로부터 전송된 센싱정보에 따라 높이 100%를 기준으로 흡착제가 상기 제2 레벨부터 지정된 높이인 제3 레벨에 도달할 때까지 바이브레이터(20)를 통해 3차 주파수를 진동패드(10)에 인가한다. 이를 통해, 본 단계(S400)에서는 탑조류 내부로 흡착제가 제2 레벨부터 제3 레벨까지 충진되는 동안 진동패드(10)에 장착된 탑조류를 진동패드(10)의 진동을 통해 흔들어준다.

필요에 따라, 본 발명에 따른 흡착제 조밀충진 방법은 3차 진동단계 이후에 4차 진동단계(S500) 및 탑조류 분리단계(S600)를 더 포함할 수 있다.

상기 4차 진동단계(S500)는 탑조류 내부로 흡착제가 제4 레벨까지 충진되는 동안 제어부(30)가 탑조류를 흔들기 위해 복수개의 바이브레이터(20)로 제4 주파수를 인가해 진동패드(10)를 진동시키는 단계이다.

보다 구체적으로, 상기 4차 진동단계(S500)에서는 탑조류 정보가 입력부를 통해 입력되면 제어부(30)가 센서부(60)로부터 전송된 센싱정보에 따라 높이 100%를 기준으로 흡착제가 상기 제3 레벨부터 지정된 높이인 제4 레벨에 도달할 때까지 바이브레이터(20)를 통해 4차 주파수를 진동패드(10)에 인가한다. 이를 통해, 본 단계(S500)에서는 탑조류 내부로 흡착제가 제3 레벨부터 제4 레벨까지 충진되는 동안 진동패드(10)에 장착된 탑조류를 진동패드(10)의 진동을 통해 흔들어준다.

상기 탑조류 분리단계(S600)는 흡착제의 충진이 완료된 탑조류를 진동패드(10)로부터 분리시키는 단계로, 제어부(30)가 바이브레이터(20)의 동작을 종료시킨 후 진동패드(10)에 장착된 탑조류를 진동패드(10)로부터 분리한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예 및 실험예를 통하여 보다 구체적으로 기술한다. 다만 본 실시예 및 실험예는 상술한 발명의 특정예의 이해를 돕기 위한 것으로 이에 의하여 권리범위 등이 제한적으로 해석되어서는 아니된다.

흡착제 조밀충진 장치

진동패드, 2개의 바이브레이터, 사각 프레임틀, 제어부, 센서부로 구성된 흡착제 조밀충진 장치를 제조하였다.

[실시예]

1. 전술한 흡착제 조밀충진 장치의 진동패드의 흡착탑을 장착하였다.

2. 상기 흡착탑의 높이가 4 레벨로 분류되도록 500㎜ 간격으로 균등하게 4등분하였다.

3. 흡착제 투입장치(Vacuum Conveyor, VMECA, Germany)를 사용해 상기 흡착탑의 내부로 흡착제(Z10-04, Zeochem, Swiss)를 투입하면서 각 레벨별로 서로 다른 주파수를 복수개의 바이브레이터로 인가해 진동패드를 진동시켰다. 이때, 제1 레벨에서는 20Hz, 제2 레벨에서는 24Hz, 제3 레벨에서는 28Hz, 제4 레벨에서는 32Hz의 주파수를 인가하였다.

[비교예 1]

1. 전술한 흡착제 조밀충진 장치의 진동패드의 상부에 흡착탑을 장착하였다.

2. 흡착제 투입장치(Vacuum Conveyor, VMECA, Germany)를 사용해 상기 흡착탑의 내부로 흡착제(Z10-04, Zeochem, Swiss)를 투입하면서 일정한 주파수를 복수개의 바이브레이터로 인가해 진동패드를 진동시켰다. 이때, 바이브레이터서는 26Hz의 주파수를 진동패드에 인가하였다.

[비교예 2]

흡착제 투입장치(Vacuum Conveyor, VMECA, Germany)를 사용해 흡착탑의 내부로 흡착제[Z10-04, Zeochem, Swiss]를 투입하였다.

[실험예]

내용적이 다른 흡착탑을 사용하여 실시예와 비교예 1,2를 통해 흡착제를 충전용량을 평가하는 기능 평가 실험을 실시하였으며, 그 결과를 다음의 표 1에 나타내었다.

표 1을 참조하면, 흡착제를 흡착탑에 충진하면서 흡착탑에 접촉된 진동패드를 이용해 흡착탑을 흔들어 주면, 흡착제의 충진 용량이 8 내지 15% 향상되는 것으로 확인되었다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 진동패드 12 : 제1 지지봉
20 : 바이브레이터 30 : 제어부
40 : 사각 프레임틀 42 : 제2 지지봉
50 : 스프링 60 : 센서부

Claims

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진동패드와, 상기 진동패드에 진동을 부여하며 주파수를 바꾸어 모터의 회전속도를 변경하는 인버터가 설치된 복수개의 바이브레이터, 및 상기 바이브레이터의 주파수를 조절하는 제어부를 포함하는 흡착제의 조밀충진 장치를 이용한 흡착제의 조밀충진 방법에 있어서,
가스발생기를 구성하는 탑조류를 가스발생기로부터 분리한 후, 지면과 수평하게 배치된 진동패드에 안착시키는 탑조류 배치단계;
상기 탑조류 내부로 흡착제가 제1 레벨까지 충진되는 동안, 상기 제어부가 탑조류를 흔들기 위해 복수개의 바이브레이터로 20Hz의 제1 주파수를 인가해 진동패드를 진동시키는 1차 진동단계;
상기 탑조류 내부로 흡착제가 상기 제1 레벨부터 제2 레벨까지 충진되는 동안, 상기 제어부가 탑조류를 흔들기 위해 복수개의 바이브레이터로 상기 제1 주파수보다 증가된 24Hz의 제2 주파수를 인가해 진동패드를 진동시키는 2차 진동단계;
상기 탑조류 내부로 흡착제가 상기 제2 레벨부터 제3 레벨까지 충진되는 동안, 상기 제어부가 탑조류를 흔들기 위해 복수개의 바이브레이터로 상기 제2 주파수보다 증가된 28Hz의 제3 주파수를 인가해 진동패드를 진동시키는 3차 진동단계; 및
흡착제의 충진이 완료된 탑조류를 진동패드로부터 분리시키는 탑조류 분리단계를 포함하는 흡착제의 조밀충진 방법.
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제7 항에 있어서, 상기 제1 레벨, 제2 레벨, 제3 레벨은
흡착제의 투입시간, 흡착제의 투입부피, 흡착제의 투입높이 중 어느 하나 이상을 포함하여 결정되는 것을 특징으로 하는 흡착제의 조밀충진 방법.
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