KR100995002B1

KR100995002B1 - 분말 자동분쇄혼합장치

Info

Publication number: KR100995002B1
Application number: KR1020080105863A
Authority: KR
Inventors: 한상도; 곽지혜; 전일수; 조태연; 박자일
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2010-11-18
Also published as: KR20100046835A

Abstract

본 발명은 분말의 분쇄 및 혼합공정이 자동으로 이루어지도록 함으로써 공정시간을 단축하고 공정효율을 향상시킬 수 있는 분말 자동분쇄혼합장치에 관한 것으로서, 본체; 상기 본체의 상면에 위치하며, 바닥 중앙에 돌기가 형성되는 유발; 상기 유발의 한쪽 측면에 구비되는 거치대; 상단이 상기 거치대에 결합되며 하단은 상기 유발의 내측 면에 접촉하여 분말을 분쇄 및 혼합하는 유봉을 포함하여 구성된다.

따라서 분쇄 및 혼합 시 분말들이 유발의 바닥 중앙으로 모여 뭉치는 것을 방지하고, 분말들이 유발의 표면에 부착됨을 방지하며, 분말 사이의 전자기적 응집력으로 인한 뭉침 현상도 해결할 수 있다. 또 분쇄 및 혼합 공정을 자동화하여 대량 작업이 용이하게 된다.

분말, 분쇄, 혼합, 유발, 유봉

Description

분말 자동분쇄혼합장치{AUTOMATIC MORTAR}

본 발명은 분말 자동분쇄혼합장치에 관한 것으로, 구체적으로는 분말의 분쇄 및 혼합공정이 효과적으로 이루어지도록 함으로써 공정시간을 단축하고 생산성을 높일 수 있는 분말 자동분쇄혼합장치에 관한 것이다.

교류 분산형 전계 발광 소자(Alternating Current Powder Electro Luminescence; ACPEL, 이하 ACPEL 이라 함)는 유전층 사이에 교류를 인가하여 발생하는 전계에 의해 형광체가 발광하는 소자로, 다양한 크기 및 모양의 성형이 가능하고 효율이 우수하며, 경량화 및 제작이 용이한 장점이 있다. 이러한 ACPEL은 개인 휴대 단말기, 가전제품, 자동차 및 항공기의 계기판 백라이트로 사용되고 있으며, 그 사용범위가 점차 확대되고 있는 추세이다.

ACPEL에 대해서는 일반적으로 피셔(Fischer) 모델이 인용되고 있으며, ZnS 형광체 분말의 입자크기는 대략 5~30㎛이므로, 보통 1개의 ZnS 입자 내에는 점결함 또는 선결함이 존재한다. 따라서 전계는 ZnS 입자 내에서 고르게 인가되지 않고 그 결과 발광 역시 고르게 나타나지 않는다.

이러한 ACPEL용 형광체의 EL 특성을 향상시키기 위해서는 ZnS의 상전이를 조 절하여 발광중심인 CuxS가 잘 형성되도록 하는 것이 중요하다. ZnS의 이론적인 상전이 온도는 1020℃로 그 이하의 온도에서 소성하면 고온상인 육방정(hexagonal) 상에서 저온상인 입방정(cubic) 상으로 상전이가 이루어진다.

하지만 이러한 온도조건만으로는 완벽한 상전이가 이루어지지 않는 바, 효과적인 상전이를 위하여 1차 소성이 끝난 시료에 대해 밀링공정을 거치게 된다. 즉, 1차 소성이 끝난 시료를 2차 소성하기 전에 ZnS 결정에 스트레스를 가하여 상전이를 시키는데 도움을 주게 된다. 이때, ZnS 결정에 스트레스를 가하는 방법으로는 밀링 또는 프레싱의 방법이 이용되고 있다.

그런데 종래의 밀링 또는 프레싱은 형광체 분말의 분쇄 및 혼합공정이 자동으로 이루어지지 않으므로 공정시간이 많이 소요되고, 공정효율도 저하는 문제를 안고 있다.

본 발명은 상술한 종래 분쇄 및 혼합 공정의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 분쇄 및 혼합이 효율적으로 이루어질 수 있는 구조의 자동분쇄혼합장치를 제공하는 것이 목적이다. 또 본 발명의 다른 목적은 분말의 분쇄 및 혼합공정이 자동으로 이루어지도록 함으로써 공정시간을 단축하고 공정효율을 향상시키며, 더욱이 대량 작업이 용이한 분말 자동분쇄혼합장치를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치는, 본 체; 상기 본체의 상면에 위치하며, 바닥 중앙에 돌기가 형성되는 유발; 상기 유발의 한쪽 측면에 구비되는 거치대; 상단이 상기 거치대에 결합되며 하단은 상기 유발의 내측 면에 접촉하여 분말을 분쇄 및 혼합하는 유봉을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치는, 분쇄 및 혼합효율을 향상시킬 수 있도록 상기 유발을 회전시키는 회전수단과, 상기 유발에 상하 또는/및 좌우방향으로 진동을 인가하는 진동수단을 더 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 유봉의 상단에 설치되어 유방에 하방으로 압력을 가하는 압력수단을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 또 유봉 자체도 회전하는 방식으로 결합될 수도 있다.

더욱이 거치대가 수직부재와 수평부재를 포함하여 이루어지고, 본체와 수직부재 사이에 수평이동수단이 마련되며, 수직부재와 수평부재 사이에 수직이동수단이 구비될 수도 있다.

본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치는 상술한 바와 같이 유발의 바닥 중앙에 돌기가 형성됨으로써, 분쇄 및 혼합 시 분말들이 유발의 바닥 중앙으로 모여 뭉치는 것을 방지할 수 있다. 또 모든 작업이 자동화되어 있어, 생산성이 향상되고, 대량생산에 적합한 효과가 있다. 또 유발에 진동을 인가하는 바이브레이터와 유봉에 압력을 가하는 압력수단 등에 의해서는 분말들이 유발의 표면에 부착됨을 방지하고 분말 사이의 응집으로 인한 뭉침 현상도 해결할 수 있다. 뿐만 아니라, 분쇄 및 혼합될 분말의 양에 따라 유봉의 높이와 좌우 위치를 조절함으로써 분쇄 및 혼합효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치를 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치를 도시하는 단면도이다. 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치(100)를 살펴보도록 한다.

이때, 분쇄 및 혼합되는 분말은 본 실시예에서는 상술한 재료 중 교류 분산형 전계 발광 소자(ACPEL)용 형광체를 예를 들어 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 형광체, 합성수지, 금속, 화학물질, 안료, 약제 등 다양한 대상일 수 있다.

본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치(100)는 유발(120), 거치대(130) 및 유봉(140)이 설치되는 본체(110)를 포함한다.

본체(110)는 소정의 넓이와 두께의 플레이트(112) 및 이 플레이트(112)의 위쪽에 위치하는 하우징(114, 116)으로 구성된다. 또 하우징(114, 116)은 본체(110)의 회전수단(150)이 내장되는 제1하우징(114)과, 제1하우징(114)에 회전 가능하게 결합되며 진동수단(160)을 내장하는 제2하우징(116)으로 구성된다.

회전수단(150)과 진동수단(160)은 ACPEL용 형광체의 분쇄 및 혼합 시 분말들이 모여 뭉치는 것을 방지하고 분말들이 유발(120)의 표면에 부착됨을 방지한다. 따라서 분말 사이의 전자기적 응집력으로 인한 뭉침 현상을 해결하여 분쇄 및 혼합 효율을 향상시킨다.

회전수단(150)은 진동수단(160)에 연결되는 회전축(152)과, 회전축(152)을 지지하는 다수의 베어링(154)과, 동력을 발생하는 모터(156)와, 모터(156)에서 발생된 동력으로 회전축(152)을 회전시키는 기어(158)로 구성되어, 모터(156)의 작동 시 유발(120)을 회전시킨다. 또 진동수단(160)은 진동을 발생시키는 바이브레이터(162)와, 여진을 흡수 및 저감하기 위한 스프링(164)으로 구성된다. 바이브레이터(162)의 작동 시 상기 유발(120)에 상하 또는 좌우방향으로 진동이 전달된다.

한편, 본체(110)는 장치의 안정성을 확보하고 형광체의 분쇄 및 혼합 시 발생되는 진동이 외부로 전달되는 것을 방지할 수 있어야 한다. 이를 위하여 플레이트(112)는 중량의 금속재로 제작되는 것이 바람직하며, 제2하우징(116)과 유발(120) 사이에 고무패드(118)를 추가로 설치할 수도 있다.

유발(mortar, 120)은 형광체를 담아 분쇄 및 혼합하는 용기로서, 마노, 자기, 유리 등으로 제작되는 것이 일반적인데, 본 실시예에서는 알루미나 유발을 사용했다.

도 3은 본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치의 유발을 도시하는 사시도이다. 도면에서 유발(120)은 내부에 형광체 분말을 담을 수 있도록 상부가 개방된 반구형상이며, 바닥 중앙에 원뿔형상의 돌기(122)가 형성된다. 돌기(120)는 형광체의 분쇄 및 혼합 시 분말들이 유발(120)의 바닥 중앙으로 모여 뭉치는 것을 방지하여 분쇄 및 혼합효율을 향상시킨다. 이때, 돌기(120)는 분쇄 및 혼합될 분말의 양과 크기에 따라 다양한 형상 및 크기(도 4 참조)로 제작될 수 있으며, 적합한 형 상 및 크기의 돌기(120)를 사용하여 분말의 분쇄 및 혼합효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

유발(120)은 제2하우징(116)에 안착된 상태에서 회전 및 진동하며 형광체 분말을 분쇄 및 혼합하게 되므로 제2하우징(116)에서 이탈될 우려가 있다. 이를 방지하기 위하여 유발(120의 둘레에 다수의 고정수단(124, 126)이 마련되는데, 고정수단(124, 126)은 유발(120)의 상단 둘레를 걸어 고정하는 클립(124)과, 상기 클립(124)을 제2하우징(116)에 고정하는 고정볼트(126)로 구성된다.

본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치(100)의 거치대(130)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 플레이트(112)에서 상향으로 돌출되는 수직부재(132)와, 수직부재(132)에 결합되는 수평부재(134)로 구성되며, 유발(120)의 한쪽 측면에 위치된다.

이와 같은 구조를 갖는 상기 거치대(130)는 분쇄 및 혼합효율을 향상시키기 위하여 분말의 양에 따라 유봉(140)의 높이와 좌우 위치를 조절하는데, 이를 위하여 상기 플레이트(112)와 수직부재(132)의 사이에 수평이동수단(136)이 마련되고, 상기 수직부재(132)와 수평부재(134)의 사이에 수직이동수단(138)이 마련된다. 이때, 본 실시예에 적용되는 수평이동수단(136)과 수직이동수단(138)은 이미 공지된 직선왕복운동(linear motion)수단의 일종이며, 수평이동수단(136)은 가이드 레일과 가이드 블록으로 구성되는 LM수단이다. 수직이동수단(138)은 내부에 다수의 볼이 마련되어 상기 수직부재(132)를 따라 이동하는 리니어 부시(linear bush) 형태의 LM수단이 대표적이다.

한편, 거치대(130) 중 수직부재(132)의 자유단에는 회전체(170)가 설치되고, 회전체(170)의 로터(172)에는 압력수단(180)이 마련되며, 압력수단(180)의 하단에는 유봉(140)이 결합된다. 이때, 압력수단(180)과 유봉(140)은 로터(172)를 통해 상기 회전체(170)에 회전 가능하게 결합된다.

회전체(170)는 돌기(122)를 중심으로 유봉(140)을 회전시켜 형광체의 분말을 분쇄 및 혼합하기 위한 것으로 상술한 바와 같이 로터(172)를 포함하여 구성된다. 상기 압력수단(180) 및 유봉(140)을 회전시키기 위한 회전체(170)로는 다양한 모터가 적용될 수 있으나 소비전력이 낮고 사용이 간편한 것이 바림직하다.

압력수단(180)은 분말들의 뭉침을 방지하고 유발의 표면에 부착됨을 방지하여 분쇄 및 혼합효율을 향상시키기 위하여 유봉(140)에 압력을 인가하는 수단이다. 유봉(140)에 압력이 인가되면 유봉(140)의 하단이 상기 유발(120)의 내측 면에 더욱 밀착하여 분쇄 및 혼합을 함으로써, 분말들이 서로 뭉치고 유발의 표면에 부착하는 것을 방지할 수 있다.

유봉(140)은 도 2에 도시된 바와 같이 일정 길이를 가지며 유발(120)과 접촉하는 하단이 반구형상인 것이 일반적이나, 분쇄 및 혼합 시 유발(120)의 내측 면 및 돌기(122)의 측면에 부착된 분말을 긁어낼 수 있도록 반구형상인 유봉(140)의 하단에서 상부로 이격된 위치의 외주면에 요철(142)이 형성된 형상일 수 있다(도 4 참조).

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분말 자동분쇄혼합장치의 구성 및 동작을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경 이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치를 도시하는 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치를 도시하는 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치의 유발을 도시하는 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 분말 자동분쇄혼합장치의 다른 실시예를 도시하는 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 분말 자동분쇄혼합장치 110: 본체

120: 유발 130: 거치대

140: 유봉 150: 회전수단

160: 진동수단 170: 회전체

180: 압력수단

Claims

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본체;

상기 본체의 상면에 위치하며, 바닥 중앙에 돌기가 형성되는 유발;

상기 유발의 하부에 설치되는 바이브레이터와, 상기 바이브레이터의 둘레에 설치되는 스프링과, 상기 유발과 상기 바이브레이터 사이에 개재되는 고무패드로 이루어지고, 상기 유발에 상하 및/또는 좌우방향으로 진동을 인가하는 진동수단;

상기 진동수단의 하부에 설치되는 회전축과, 상기 회전축을 지지하는 베어링과, 동력을 발생시키는 모터와, 상기 회전축과 상기 모터 사이에 맞물려 회전하는 기어로 이루어지고, 상기 유발을 회전시키는 회전수단;

상기 유발의 한쪽 측면에 구비되는 거치대;

상기 거치대에 설치되고, 구동시 로터를 회전시키는 회전체;

상기 로터에 결합되고, 하단이 상기 유발의 내측 면에 접촉하여 분말을 분쇄 및 혼합하는 유봉; 및

상기 로터와 상기 유봉의 상단 사이에 설치되고, 상기 유봉의 하단이 유발의 내측 면에 밀착하도록 압력을 가하는 압력수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 분말 자동분쇄혼합장치.
제5항에 있어서,

상기 거치대가 수평이동수단 및/또는 수직이동수단을 포함하여, 유봉을 상하 및/또는 좌우로 운동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 분말 자동분쇄혼합장치.
제5항에 있어서,

상기 돌기가 원뿔형상인 것을 특징으로 하는 분말 자동분쇄혼합장치.
제5항에 있어서,

상기 유봉의 하단이 반구형상으로 형성되고, 반구형상인 상기 유봉의 하단에서 상부로 이격된 위치의 외주면에 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 분말 자동분쇄혼합장치.