KR101942003B1

KR101942003B1 - 인공경량골재용 소결장치 및 이를 포함하는 인공경량골재 제조시스템

Info

Publication number: KR101942003B1
Application number: KR1020180088590A
Authority: KR
Inventors: 박종봉; 박화순
Original assignee: 라이트쎄라믹스 주식회사
Priority date: 2018-07-30
Filing date: 2018-07-30
Publication date: 2019-01-24
Also published as: WO2020027438A1

Abstract

본 발명은, 상기한 바와 같이, 종래의 기술의 문제점을 감안한 것으로, 대차를 이용하여 연속적으로 대량 생산이 가능하면서도 규격이나 품질이 양호한 인공경량골재를 제조하기 위한 소결장치를 제공하기 위한 것으로, 상기 소결장치는, 레일을 따라 이동하는 대차와, 상기 대차에 성형체를 공급하는 호퍼와, 상기 레일의 하측에 마련되어, 상기 대차에 장입된 성형체를착화하는 점화로와, 상기 레일의 하측에 마련되어, 상기 점화로에 의해 착화된 성형체에 외부공기를 공급하는 복수의 윈드박스를 포함하되, 상기 점화로는, 상기 대차에 장입된 성형체의 하부면을 착화하고, 상기 복수의 윈드박스는, 하부면이 착화된 성형체를 장입한 상기 대차의 하부로 외부공기를 불어 넣는 것을 특징으로 한다.

Description

인공경량골재용 소결장치 및 이를 포함하는 인공경량골재 제조시스템{Sintering Apparatus For Manufacturing Artificial Lightweight Aggregate, And Manufacturing System For Artificial Lightweight Aggregate Comprising The Same}

본 발명은, 인공경량골재용 소결장치 및 이를 포함하는 인공경량골재 제조시스템으로서, 특히 미연탄소나 유기물을 포함하는 무기 고체 페기물을 이용하여 인공경량골재를 제조하기 위한 인공경량골재용 소결장치 및 이를 포함하는 인공경량골재 제조시스템에 관한 것이다.

경량골재란 콘크리트의 무게를 경감하기 위해 보통 사용하는 골재보다 비중이 작은(2.0 이하) 골재를 말하는 것으로, 경량골재의 종류에는 팽창성 혈암, 팽창성 점토, 플라이 애쉬 등을 주원료로 하여 불에 구워서 만든 인공경량골재와 화산암, 응회암, 용암 등의 천연경량골재가 있다.

최근 인공경량골재는 주로 폐자원을 활용하여 제조되는데, 예를 들어, 화력발전 과정에서 배출되는 석탄회(coal ash), 제지슬러지 탈수Cake, 하수슬러지 탈수Cake, 정수장 슬러지 탈수Cake, 레미콘 시설에서 발생하는 석분 세척 슬러지 탈수Cake 등 폐자원을 재활용하여 인공경량골재를 제조하기 위한 다양한 연구가 활발히 진행되고 있다.

또한, 이러한 인공경량골재를 제조하기 위한 장치에 대한 개발이 이루워지고 있는데, 예를 들면, 한국등록특허 제10-0943243호(이하, "특허문헌 1"이라 함)는 인공경량 세골재 제조를 위한 유동층 수직로 소성장치를 개시하고 있으며, 한국공개특허 제10-2017-0116928호(이하, "특허문헌 2"라 함)는 미연탄소를 포함하는 석탄회를 이용한 인공경량골재 제조장치를 개시하고 있고, 한국등록특허 제10-1187280(이하, "특허문헌 3"이라 함)는 석탄재를 이용한 인공골재 제조 장치를 개시하고 있다.

상기 특허문헌 1 내지 3은 모두 수직형 소결 또는 소성장치를 개시하고 있는데, 이러한 수직형 소결 또는 소성장치는 구조의 특성상 인공경량골재의 연속적인 대량생산이 어렵다는 문제점이 존재하였다.

이에 대해, 본 발명자들은, 무한궤도 형태의 주행레일 위를 이동하는 대차를 이용하여 연속적으로 소결광을 생산하기 때문에, 소결광의 대량 생산을 가능하게 하는 드와이트 로이드 방식의 소결기를 인공경량골재 제조용 소결장치에 적용함으로써 종래의 인공결량골재용 제조장치가 가지는 제한점을 극복할 수 있다는 점에 착안하여 본 발명에 대한 연구를 시작하게 되었다.

이러한 드와이트 로이드 방식은 철광석 소결하여 고로의 제선 공정에서 원료로 사용되는 소결광을 생산하기 위한 소결장치에 주로 이용되어 왔는데, 일례로서, 한국 특허공개 제10-2018-0047213호(이하, "특허문헌 4"라 함)는, 소결원료의 장입하여 소결 공정 진행 방향으로 이동하는 대차와, 상기 대차 내 장입된 원료의 상측에서 원료층으로 화염을 분사하도록 설치된 점화로와, 대차를 이송시키는 컨베이어의 하측에 설치되어 외기를 대차 내로 흡인하는 복수의 윈드박스를 포함하는 소결장치를 개시하고 있다.

다만, 상기 특허문헌 4에 개시된 소결장치는 소결광을 생산하기 위한 소결장치로서, 이를 인공경량골재 제조를 위한 소결장치로 이용하는 경우, 다음과 같은 문제가 발생하였다.

첫째, 특허문헌 4의 경우, 점화로가 대차 내 장입된 원료의 상측에서 화염을 분사하고, 대차의 하측에 설치된 복수의 윈드박스가 대차의 상측으로부터 외기를 흡인하기 때문에, 상기 대차 내 장입된 원료의 상측부터 하측으로 소결이 진행되게 된다. 따라서, 상기 대차 내 상층에 장입된 원료가 함유하는 수분이 아직 미소결된 하층에 장입된 원료 쪽으로 증발이 일어나는 한편, 하층에 장입된 원료층은 소결되기 전의 무른 상태에서 소결과정 내내 상부층에 장입된 원료의 하중과, 장입된 원료를 소결시키기 위해 윈드박스가 상측으로부터 하측으로 흡인하는 외기에 의한 풍압을 받게 된다.

즉, 상기 대차 내의 하부층에 장입된 원료층은, 상부층의 원료가 소결되는 과정에서 증발한 수분, 상부에 장입된 원료층에 의한 하중, 및 윈드박스의 흡인에 의한 풍압에 의한 영향을 받아, 소결이 되기도 전에 이미 변형이 일어나거나 파손이 일어나기 때문에, 고른 규격의 인공경량골재를 얻는 것이 어렵게 되는 문제가 있다.

둘째, 특허문헌 4의 경우, 복수의 윈드박스가 대차의 하측에 설치되어 대차의 상측으로부터 원료층으로 외기를 흡인할 뿐만 아니라, 대차 내에 장입된 원료의 소결과정에서 배기가스의 배출 통로를 겸하게 된다. 즉, 윈드박스가 원료층에 공기를 공급하기 위해 흡인하는 과정에서, 원료의 소결과정에서 발생하는 배기가스를 윈드박스로 빨아드리게 된다.

따라서, 대차 내에 장입된 원료의 소결과정에서 발생하는 배기가스에 포함된 분진이나 소결체의 부스러기가 윈드박스로 빨려들어가 윈드박스 내에 눌러붙는 문제가 발생하게 되는데, 이에 의해 윈드박스의 흡인기능이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

즉, 인공경량골재의 성형체를 적정한 품질로 소결하기 위해서는 각 소결 단계에서의 풍량이 적정량으로 제어되어야 할 필요가 있는데, 원료의 소결과정에서 발생하는 배기가스에 포함된 분진이나 소결체의 부스러기에 의해 윈드박스가 막혀 공기의 흐름이 원활하지 않은 경우, 윈드박스의 흡인기능이 저하되어 미연소 또는 불균일 연소에 의한 불량이 발생할 염려가 있게 된다.

이러한 문제들로 인하여, 상기 특허문헌 4에 개시된 소결장치는, 대차를 이용하여 연속적으로 대량 생산이 가능하다는 장점에도 불구하고, 그동안 균일한 크기나 품질이 요구되는 인공경량골재의 제조에는 전혀 이용되지 못하고 있다.

특허문헌 1: 한국등록특허 제10-0943243호 공보 특허문헌 2: 한국 공개특허 제10-2017-0116928호 공보 특허문헌 3: 한국등록특허 제10-1187280 공보 특허문헌 4: 한국 특허공개 제10-2018-0047213호 공보

본 발명은, 상기한 바와 같이, 종래의 기술의 문제점을 감안한 것으로, 대차를 이용하여 상향식 연소에 의해 연속적으로 대량 생산이 가능하면서도 규격 및 품질이 양호한 인공경량골재를 제조하기 위한 소결장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 소결장치와 상기 소결장치에 공급되는 성형체를 생성하는 성형장치를 포함하는 인공경량골재 제조시스템를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 인공경량골재용 소결장치는, 레일을 따라 이동하는 대차와, 상기 대차에 성형체를 공급하는 호퍼와, 상기 레일의 하측에 마련되어, 상기 대차에 장입된 성형체를 착화하는 점화로와, 상기 레일의 하측에 마련되어, 상기 점화로에 의해 착화된 성형체에 외부공기를 공급하는 복수의 윈드박스를 포함하되, 상기 점화로는, 상기 대차에 장입된 성형체의 하부면을 착화하고, 상기 복수의 윈드박스는, 하부면이 착화된 성형체를 장입한 상기 대차의 하부로 외부공기를 불어 넣는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 인공경량골재용 소결장치는 상기 레일을 따라 이동하는 상기 대차에 장입된 성형체에서 발생하는 분진이나 가스를 모아 베출하기 위한 배출덕트를 더 포함하되, 상기 배출덕트는, 적어도 상기 점화로 및 복수의 윈드박스가 설치된 구간에서 상기 레일의 상측으로 이격하여 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 인공경량골재용 소결장치의 상기 호퍼의 하측에, 상기 호퍼의 하측으로 들어온 빈 대차 내의 성형체 수납공간을 구획하기 위한 칸막이부재를 마련하되, 상기 칸막이부재에 의해, 상기 대차 내 공간의 양측으로는 세골재용 성형체가 장입되고, 가운데에는 조골재용 성형체가 장입되도록 가이드 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 인공경량골재용 소결장치의 상기 대차는, 전면, 후면 및 상면이 개방된 상태로, 좌/우 측벽부와 저면부로 이루어지고, 상기 칸막이부재는, 상기 대차 내의 우측 공간을 구획하기 위한 판상의 제1 칸막이부재와, 상기 대차 내의 좌측 공간을 구획하기 위한 판상의 제2 칸막이부재와, 상기 대차의 후면을 일시 폐쇄하기 위한 판상의 제3 칸막이부재와, 상기 제1 칸막이부재와 제2 칸막이부재의 전측 상면을 가로질러 마련된 봉형상의 제4 칸막이부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 인공경량골재 제조시스템은, 성형장치와 소결장치를 포함하되, 상기 소결장치는, 상기한 인공경량골재용 소결장치이고, 상기 성형장치는, 미분쇄된 혼합분체를 이용하여 성형체의 씨드로 성형하기 위한 씨드 성형부와, 상기 씨드 성형부로부터 성형된 씨드를 성형체로 육성하기 위한 성형체 육성부를 포함하는 인공경량골재용 성형장치인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 인공경량골재 제조시스템의 상기 씨드 성형부는, 원형 단면이 수평방향으로 연장된 원통형의 본체부와, 상기 본체부 내부의 중심을 가로질러 마련되고 일정 방향으로 회전가능한 회전축부를 포함하되, 상기 본체부 내부는 일측으로부터 타측으로 교반영역과 성형영역로 나누어지고, 상기 교반영역이 형성된 부분의 상기 본체부 상면에 관통구로 형성된 분체원료 투입구 및 점결용수 투입노즐이 형성되며, 상기 회전축부 중 상기 교반영역에 대응하는 부분에, 상기 분체원료와 점결용수를 혼합 및 반죽하기 위한 복수의 블레이드가 상기 회전축부를 따라 일정한 간격으로 떨어져 마련되며, 상기 회전축부 중 상기 성형영역에 대응하는 부분에, 상기 교반영역에서 이동해 온 상기 분체원료와 점결용수의 반죽을 잘게 쪼개고, 쪼개진 상태의 입자를 접촉시켜 결합시키는 과정을 반복시켜 성형체 씨드로 성형하기 위한 복수의 핀부가 상기 회전축부를 따라 일정한 간격으로 떨어져 마련된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 인공경량골재 제조시스템의 상기 성형체 육성부는, 원형의 측벽 및 저면으로 이루어고, 상기 씨드 성형부에서 성형된 성형체 씨드를 회전에 의하여 성형체로 육성하는 디스크와, 상기 디스크를 일정한 방향으로 회전시키는 회전축을 포함하되, 상기 디스크의 저면에, 상기 성형체 씨드와 동일한 성분의 분체 재료와 점결용수를 도포하여 바닥부가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 대차를 이용하여 연속적으로 대량 생산이 가능하면서도 규격 및 품질이 양호한 인공경량골재를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 인공경량골재 제조시스템의 정면을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 인공경량골재 제조시스템의 평면을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 씨드(seed) 성형부를 나타낸 도면
도 4는 도 3에서 블레이드를 나타낸 도면
도 5는 도 3의 씨드(seed) 성형부의 다른 실시예를 나타낸 도면
도 6은 도 5에서 스크레퍼의 구성을 나타낸 도면
도 7은 도 5에서 블레이드 및 스크레퍼의 배치에 대한 다른 실시예를 나타낸 도면
도 8은 도 3 및 도 5에서 핀부의 구성을 나타낸 도면
도 9는 본 발명의 성형체 육성부를 나타낸 도면
도 10은 도 9의 성형체 육성부의 다른 실시예를 나타낸 도면
도 11은 도 9 및 도 10에서 회전 칼부의 구성를 나타낸 도면
도 12은 도 9 및 도 10에서 성형체 씨드의 점적범위를 나타낸 도면
도 13은 본 발명의 소결장치를 나타낸 도면
도 14는 본 발명의 소결장치에 사용되는 대차를 나타낸 도면
도 15는 상향식 소결방식의 문제점과 해결책을 설명하기 위한 도면
도 16은 상향식 소결방식의 문제점을 해결하는 과정에서 산출된 결과물의 사진
도 17은 본 발명의 호퍼와 칸막이부재를 나타낸 도면
도 18은 본 발명의 호퍼와 칸막이부재에 의한 성형체의 장입을 설명하기 위한 도면

이하에서, 본 발명의 인공경량골재 제조시스템에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 인공경량골재 제조시스템은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 원료저장부(110)와 혼합분쇄부(120)를 포함하는 원료공급장치(100)와, 상기 원료공급장치(100)로부터 공급된 원료를 이용하여 성형체의 씨드(seed)를 성형하기 위한 씨드 성형부(200) 및 상기 씨드 성형부(200)로부터 성형된 성형체 씨드를 성형체로 육성하기 위한 성형체 육성부(300)를 포함하는 성형장치와, 상기 성형장치에서 성형된 성형체를 인공경량골재로 소결하기 위한 소결장치(400), 및 상기 소결장치(400)에 의해 제조된 인공경량골재를 배출하여 분리, 이송 및 분류하는 인공경량골재 배출장치를 포함한다.

[원료공급장치(100)]

상기 원료공급장치(100)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 인공경량골재의 원료를 저장하는 원료저장부(110)와, 상기 원료저장부(110)로부터 공급된 원료들을 혼합하여 분쇄하는 혼합분쇄부(120)를 포함한다.

상기 원료저장부(110)는, 상기 인공경량골재의 원료를 저장하는 복수의 저장탱크로 이루어지며, 각 저징탱크에는 상기 인공경량골재를 제조하기 위한 원료, 예를 들면, 화력발전 과정에서 배출되는 석탄회(coal ash), 제지슬러지 탈수Cake, 하수슬러지 탈수Cake, 정수장 슬러지 탈수Cake, 레미콘 시설에서 발생하는 석분 세척 슬러지 탈수Cake, 점토 또는 기타 첨가제 등이 저장될 수 있다.

또한, 상기 원료저장부(110)에 저장된 원료들은 상기 인공경량골재 제조에 적합한 비율로 계량되어 상기 혼합분쇄부(120)에 공급되고, 상기 혼합분쇄부(120)에 공급된 상기 원료들은 상기 혼합분쇄부(120)에서 고르게 혼합 및 미분쇄 된다.

[성형장치]

상기 성형장치는, 상기 혼합분쇄부(120)에서 미분쇄된 혼합분체를 상기 인공경량골재용 성형체로 성형하기 위한 장치로서, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 혼합분쇄부(120)에서 미분쇄된 혼합분체를 이용하여 성형체 씨드로 성형하기 위한 씨드 성형부(200)와, 상기 씨드 성형부(200)로부터 성형된 성형체 씨드를 성형체로 육성하기 위한 성형체 육성부(300)를 포함한다.

먼저, 상기 씨드 성형부(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 원형 단면이 수평방향으로 연장된 원통형의 본체부(210)와, 상기 본체부(210) 내부의 중심을 가로질러 마련된 회전축부(220)와, 상기 회전축부(220)의 일측과 연결되어 상기 회전축부(220)를 정/역회전시키는 모터부(230)와, 상기 본체부(210)의 타측에 마련된 배출부(260)를 포함한다.

상기 본체부(210)는 속이 비어 있는 원통형으로, 그 내부는 일측으로부터 타측으로 교반영역(A)과 성형영역(B)으로 나누어지며, 상기 교반영역(A)이 형성된 부분의 상기 본체부(210) 상면에는 관통구로 형성된 분체원료 투입구(211)와 점결용수 투입노즐(212)이 형성된다.

또한, 상기 회전축부(220)는, 상기 모터부(230)에 의해 회전가능하도록, 상기 본체부(210) 내부의 중심을 가로질러 마련되는 회전축으로, 상기 회전축부(220) 중 상기 교반영역(A)에 대응하는 부분에는 복수의 블레이드(240)가 상기 회전축부(220)를 따라 일정한 간격으로 떨어져 마련되고, 상기 회전축부(220) 중 상기 성형영역(B)에 대응하는 부분에는 복수의 핀부(250)가 상기 회전축부(220)를 따라 일정한 간격으로 마련되어 있다.

먼저, 상기 블레이드(240)는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 샤프트(242)와, 상기 샤프트(242)의 일단(상단)에 마련된 날개(244)와, 상기 날개(244) 하측(상기 회전축부(220) 쪽)의 상기 샤프트(242)에 마련된 압력흡수부(243)를 포함하며, 상기 샤프트(242)의 타단(하단)은 상기 회전축부(220)에 마련된 홀더(241)에 삽입되어 탈부착이 가능하게 마련된다.

이때, 상기 날개(244)는, 상기 성형영역(B)에 대향하는 오목한 주걱형상으로, 상단면(b)은, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 회전축부(220)의 상기 성형영역(B)을 향하는 길이방향(a)에 대해 θ( = 20 ~ 40°)만큼 기울어져 있다. 즉, 상기 날개(244)가, 상기 회전축부(220)의 상기 성형영역(B)을 향하는 길이방향(a)에 대해 θ만큼 기울어지도록 마련된다.

이와 같이, 상기 날개(244)가 상기 회전축부(220)의 길이방향(a)에 대해 일정 각도(θ)로 기울어지게 마련됨으로써, 상기 회전축부(220)에 의해 상기 날개(244)가 회전할 때, 상기 성형영역(B) 방향으로 공기의 흐름을 유도하는 선풍효과가 발생하게 된다.

따라서, 상기 블레이드(240)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 블레이드(240)가 상기 회전축부(220)를 따라 하나씩 일정 간격으로 떨어져 배치되는 경우, 서로 이웃하는 블레이드(240)는 상기 회전축부(220)의 둘레를 따라 서로 반대위치(180°회전한 위치)에 마련되는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에서는, 상기한 바와 같이 상기 회전축부(220)를 따라 회전하는 복수의 상기 블레이드(240)를 마련함으로써, 상기 교반영역(A)에 상기 분체원료 투입구(211)를 통해 공급되는 분체원료와 상기 점결용수 투입노즐(212)로 공급된 점결용수는, 복수의 상기 블레이드(240)의 날개(244)에 의해 상기 성형영역(B) 쪽으로 이동하는 한편, 복수의 상기 블레이드(240)의 날개(244)에 의해 반복적인 교반이 이루어지게 된다.

즉, 상기 분체원료와 점결용수는, 복수의 상기 블레이드(240)의 날개(244)에 의해 상기 성형영역(B) 쪽으로 이동하면서, 순차적이고 반복적인 교반이 이루어지기 때문에, 상기 분체원료와 점결용수가 고르게 섞여 반죽으로 된다.

다만, 상기한 바와 같이, 상기 블레이드(240)가 회전하면서, 상기 날개(244)에 의해 상기 교반영역(A)에 투입된 분체원료와 점결용수를 고르게 혼합 및 반죽을 하고, 또한 상기 날개(244)에 의해 반죽된 원료를 상기 성형영역(B) 쪽으로 이동시키기 때문에, 상기 날개(244)에는 많은 압력이 작용하게 되고, 이는 상기 날개(244)의 파손의 원인이 되기도 한다.

따라서, 본 발명에서는, 상기 날개(244)의 하측(상기 회전축부(220) 쪽)에 압력흡수부(243)을 마련하고 있다.

즉, 상기 압력흡수부(243)는, 상기 날개(244)가 회전하면서 분체원료와 점결용수를 교반 및 반죽하는 과정에서 상기 날개(244)가 받는 압력을 흡수하여, 상기 날개(244)가 받는 압력을 완화시킴으로써, 상기 날개(244)가 분체원료와 점결용수를 교반 및 반죽하는 과정에서 받는 압력에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

다만, 상기 교반영역(A)에 투입된 분체원료와 점결용수는 반죽이 완료된 상태에서, 대부분이 상기 블레이드(240)의 날개(244)에 의해 상기 성형영역(B)으로 이동하지만, 일부는 상기 교반영역(A)에서 혼합및 반죽이 이루어지는 과정에서 상기 교반영역(A) 내 본체부(210)의 내면에 눌러 붙는 문제가 발생하게 된다,

이와 같이 상기 교반영역(A) 내 본체부(210)의 내면에 눌러 붙은 원료는, 상기 교반영역(A) 내 본체부(210)의 내면에 근접하여 회전하는 상기 블레이드(240)의 날개(244)의 상단면에 의해 제거되기는 하지만, 다른 한편으로는, 회전하는 상기 블레이드(240)의 날개(244)에 대한 압력을 가중시켜, 상기 블레이드(240)의 날개(244)에 의한 혼합 및 반죽을 어렵게 할 뿐만 아니라, 상기 블레이드(240) 날개(244)의 파손을 가속시키는 원인이 되기도 한다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 회전축부(220) 중 상기 교반영역(A)에 대응하는 부분에, 상기 교반영역(A) 내 상기 본체부(210)의 내면에 눌러 붙어 있는 반죽된 원료를 긁어 낼 수 있는 복수의 스크레퍼(270)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 회전축부(220) 중 상기 교반영역(A)에 대응하는 부분에, 상기 복수의 블레이드(240)와 복수의 스크레퍼(270)가 상기 회전축부(220)의 길이를 따라 하나씩 교대로 일정 간격으로 떨어져 배치되되, 서로 이웃하는 상기 블레이드(240)와 스크레퍼(270)는 상기 회전축부(220)의 둘레를 따라 서로 반대위치(180°회전한 위치)에 마련된다.

또한, 상기 스크레퍼(270)는, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 샤프트(272)와, 상기 샤프트(272)의 일단에 마련된 날부(274)와, 상기 날부(274)의 하측(상기 회전축부(220) 쪽)에 마련된 압력흡수부(273)을 포함하며, 상기 샤프트(272)의 타단은 상기 회전축부(220)에 마련된 홀더(271)에 삽입되어 탈부착이 가능하게 마련된다.

상기 스크레퍼(270)는, 기본적으로 상기 블레이드(240)와 유사한 구조를 가지고, 다만, 상기 날부(274)에 있어서 상기 블레이드(240)의 날개(244)와 차이가 있다.

즉, 상기 스크레퍼(270)의 샤프트(272), 압력흡수부(273) 및 홀더(271)는, 상기 블레이드(240)의 샤프트(242), 압력흡수부(243) 및 홀더(241)와 그 구조 및 기능이 동일하다.

또한, 상기 스크레퍼(270)의 날부(274)는, 상기 교반영역(A) 내 상기 본체부(210)의 내면에 눌러 붙은 반죽된 원료를 긁어 내기 용이하도록 상단부가 포크형상으로 이루어져 있다는 점에서, 상기 블레이드(240)의 날개(244)와 차이가 있다.

즉, 상기 스크레퍼(270)의 날부(274)도, 상단부만 포크형상으로 되어 있다는 점에서, 상기 블레이드(240) 날개(244)와 마찬가지로 회전에 의하여 선풍효과를 발생시킬 수 있고, 또한, 상단부가 포크형상으로 되어 있다는 점에서, 상기 블레이드(240) 날개(244)보다 상기 교반영역(A) 내 상기 본체부(210)의 내면에 눌러 붙은 반죽된 원료를 긁어 내기 용이하다.

또한, 상기 스크레퍼(270)는, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 날부(274)의 상단면(c)이 상기 회전축부(220)의 상기 성형영역(B)의 반대를 향하는 길이방향(a)에 대해 θ₁만큼 기울어지도록, 즉, 상기 날부(274)가 상기 회전축부(220)의 상기 성형영역(B)의 반대를 향하는 길이방향(a)에 대해 θ₁만큼 기울어지도록, 상기 회전축부(220)에 마련된다.

즉, 상기 블레이드(240) 및 스크레퍼(270)는, 상기 블레이드(240)의 날개(244)의 상단면(b) 및 상기 스크레퍼(270)의 날부(274)의 상단면(c)이 각각 상기 회전축부(220)의 길이방향(a)에 대해 일정 각도 기울어지게 배치되되, 상기 블레이드(240)의 날개(244)의 상단면(b)과 상기 스크레퍼(270)의 날부(274)의 상단면(c)은 각각 상기 회전축부(220)의 길이방향(a)에 대해 서로 반대방향으로 경사지도록 배치되어 있다.

따라서, 상기 회전축부(220)의 회전에 의하여 상기 블레이드(240)와 스크레퍼(270)가 회전할 때, 상기 블레이드(240)의 날개(244)와 상기 스크레퍼(270)의 날부(274)는 서로 반대 방향으로 선풍효과를 유도하게 된다.

즉, 상기 회전축부(220)의 회전시, 상기 블레이드(240)의 날개(244)에 의해 상기 성형영역(B) 방향으로 공기의 흐름을 유도하는 선풍효과가 발생하게 되고, 상기 스크레퍼(270)의 날부(274)에 의해 상기 성형영역(B)과 반대 방향으로 공기의 흐름을 유도하는 선풍효과가 발생하게 된다.

이때, 상기 블레이드(240)의 날개(244)가 상기 회전축부(220)의 길이방향(a)과 이루는 경사각도(θ)가, 상기 스크레퍼(270)의 날부(274)가 상기 회전축부(220)의 길이방향(a)과 이루는 경사각도(θ₁)보다 크게 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 블레이드(240)의 날개(244)의 경사각도(θ)가 상기 스크레퍼(270)의 날부(274)의 경사각도(θ₁)보다 크게 함으로써, 상기 블레이드(240)의 날개(244)에 의한 성형영역(B) 방향으로의 선풍효과가, 상기 스크레퍼(270)의 날부(274)에 의한 상기 성형영역(B)과 반대 방향으로의 선풍효과보다 크게 되고, 전체적으로는 상기 성형영역(B) 방향으로 공기의 흐름을 유도하게 된다.

따라서, 상기 교반영역(A)이 형성된 부분의 상기 본체부(210) 상면에는 관통구로 형성된 상기 분체원료 투입구(211)와 점결용수 투입노즐(212)에 의해 상기 교반영역(A)으로 투입된 분체원료와 점결용수는, 상기 블레이드(240)의 날개(244)와 상기 스크레퍼(270)의 날부(274)에 의해 서로 반대방향으로 형성된 선풍효과에 의해 일시적으로 정체되면서 부유된 상태에서 제자리에서 움직이는 것처럼 보이지만, 전체적으로 상기 성형영역(B) 방향으로 형성된 공기의 흐름에 따라 이동하게 된다.

구체적으로, 상기 교반영역(A)으로 투입된 분체원료와 점결용수는, 먼저, 상기 블레이드의 날개(244)에 의하여 상기 성형영역(B) 방향으로 움직이지만, 다음에 위치하는 상기 스크레퍼의 날부(274)에 의해 반대방향으로 형성된 공기의 흐름으로 인해 상기 분체원료와 점결용수는 부유 상태로 되는 한편, 이동속도가 줄어들면서 정체현상이 일어나게 된다. 물론, 이때 상기 블레이드의 날개(244)에 의한 선풍효과가 반대방향으로 작용하는 상기 스크레퍼의 날부(274)에 의한 선풍효과보다 크기 때문에, 분체원료와 점결용수의 전체적인 흐름은 부유상태를 유지하면서 상기 성형영역(B) 방향으로 이동하게 된다.

즉, 상기 교반영역(A)으로 투입된 분체원료와 점결용수는, 서로 반대방향으로 형성된 공기의 흐름에 의해 부유된 상태에서 정체가 이루어져 혼합 및 반죽이 이루어지는 한편, 반죽된 상태에서 상기 성형영역(B) 방향으로 이동하게 된다.

한편, 도 7은, 상기 블레이드(240)와 상기 스크레퍼(270)의 배치관계를 나타낸 다른 실시예로, 상기 블레이드(240)와 상기 스크레퍼(270)가, 상기 회전축부(220)의 둘레를 따라 90°간격으로 서로 번갈아 가며 위치하도록 배치된 것을 나타낸 것이다.

즉, 상기 블레이드(240)와 상기 스크레퍼(270)는, 상기 회전축부(220)의 길이방향에 일정 간격으로 상기 블레이드(240)와 상기 스크레퍼(270)를 서로 번갈아 배치하되, 이웃하는 상기 블레이드(240)와 상기 스크레퍼(270)는 상기 회전축부(220)의 둘레를 따라 90°간격으로 이동된 위치에 배치할 수 있다.

또한, 상기 회전축부(220)의 길이방향으로 동일 위치에 상기 회전축부(220)의 둘레를 따라 180°간격으로 2개의 상기 블레이드(240)를 1쌍으로 배치하고, 상기 회전축부(220)의 길이방향으로 일정간격 떨어진 위치에 상기 회전축부(220)의 둘레를 따라 180°간격으로 2개의 상기 스크레퍼(270)를 1쌍으로 배치하되, 이웃하는 1쌍의 블레이드(240)와 1쌍의 스크레퍼(270)를 상기 회전축부(220)의 둘레를 따라 90°의 위상차를 갖도록 서로 교차시켜, 상기 회전축부(220)의 일측 또는 타측에서 볼 때, 상기 블레이드(240)와 상기 스크레퍼(270)가, 상기 회전축부(220)의 둘레를 따라 90°간격으로 서로 번갈아 가며 나타나도록 배치할 수도 있다.

이와 같이, 상기 교반영역(A) 내의 상기 회전축부(220)에 복수의 상기 블레이드(240)와 상기 스크레퍼(270)를 마련함으로써, 상기 교반영역(A)으로 공급된 분체원료와 점결용수를 상기 블레이드(240)에 의해 고르게 반죽하여 상기 성형영역(B)으로 이동시키는 한편, 상기 교반영역(A) 내 본체부(210)의 내면에 눌러 붙은 원료는 상기 스크레퍼(270)로 긁어 내어져 상기 블레이드(240)에 의해 교반을 거듭하면서 상기 성형영역(B)으로 이동하게 된다.

다음으로, 상기 성형영역(B)은 상기 교반영역(A)에서 이동되어 온 반죽된 원료를 일정한 크기의 성형체 씨드(seed)로 성형하는 영역으로, 상기 회전축부(220) 중 상기 성형영역(B)에 대응하는 부분에는 복수의 핀부(250)가 일정한 간격으로 마련된다.

상기 핀부(250)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 헤드(253)가 중간부보다 두툼한 핀(252)을 포함하며, 상기 핀(252)의 하단은 상기 회전축부(220)에 마련된 홀더(251)에 삽입되어 탈부착이 가능하게 마련된다.

또한, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 성형영역(B)에는, 2개의 상기 핀부(250)가 상기 회전축부(220)의 둘레를 따라 서로 반대위치(180°회전한 위치)에 하나의 세트로 마련되고, 복수의 세트가 상기 회전축부(220)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 배치하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 하나의 핀부(250)를 하나의 세트로 구성할 수도 있고, 4개의 핀부(250)를 회전축부(220)의 둘레를 따라 90°간격으로 배치하여 하나의 세트로 마련할 수도 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 상기 교반영역(A)에서 상기 성형영역(B)으로 이동되어 온 반죽된 원료는, 상기 성형영역(B)에서 복수의 상기 핀부(250)에 의하여 작은 입자로 쪼개지고, 또 쪼개진 입자와 입자가 서로 접촉하여 결합하는 과정을 반복하면서 일정한 크기의 성형체 씨드로 성형되게 된다.

이때, 상기 성형영역(B)에서 성형된 성형체 씨드의 크기는, 반죽된 원료의 수분함량, 상기 핀부(250)의 수와 길이방향에서의 간격, 회전축부(220)의 회전 속도 등에 의해 결정된다.

즉, 원료의 수분함량이 높을수록 입자와 입자와 결합력이 높아져 크기가 커지며, 상기 핀부(250)의 수가 적고 길이방향에서의 간격이 넓을수록, 또한 회전축부(220)의 회전 속도가 느릴수록 성형체의 씨드가 커지게 된다.

이와 같이 상기 성형영역(B)에서 성형된 성형체 씨드는, 일정한 크기로 성형이 되기는 하지만 치밀하고 단단한 구성을 갖는 것은 아니다.

따라서, 상기 성형체 씨드는 상기 배출부(260)를 거쳐 상기 성형체 육성부(300)로 공급되어 성형체로 육성된다. 여기서 "육성된다"는 의미는, 상기 성형체 씨드와 성형체 씨드가 결합되어 크기가 커지면서 단단한 성형체로 성형된다는 의미는 물론, 상기 성형체 씨드의 크기가 그대로 유지된 상태에서 단단한 성형체로 성형된다.

상기 성형체 육성부(300)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 원형의 측벽 및 저면으로 이루어진 디스크(310)와, 상기 디스크를 지지하는 프레임(320)과, 상기 디스크(310)를 일정한 방향으로 회전시키는 회전축(330)과, 상기 회전축(330)의 하단에 마련되어 상기 디스크(310)를 일정 각도로 경사시키는 경사조절부(340)와, 상기 프레임(320)의 상단에서 상기 디스크(310)의 상면을 가로지르는 가로대(350)와, 상기 가로대(350)에 마련된 적어도 하나 이상의 회전 칼부(360)를 포함한다.

먼저, 상기 디스크(310)는, 경사진 상태로 회전에 의하여 성형체 씨드(원료)를 성형체로 육성(성형)하기 위한 것으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 원형의 측벽과 측벽으로부터 연장하여 하면을 밀폐하는 저면으로 이루어지고 상면이 개구된 원형의 냄비 형상으로, 상기 저면에는 상기 성형체 씨드의 원료와 동일한 성분으로 이루어진 바닥부(311)가 마련되는데, 이때 상기 바닥부(311)의 상면은 성형체 씨드가 성형체로 육성되는 과정에서 구르게 되는 바닥면으로 기능하게 된다.

즉, 상기 바닥부(311)는, 상기 디스크(310)의 저면에 상기 디스크(310)에 의해 성형체로 성형되는 상기 성형체 씨드의 원료와 동일한 성분의 분체로 된 재료와 점결용수를 도포하여 형성된다.

다만, 이 경우, 상기 성형체 씨드의 원료와 동일한 성분의 분체로 된 재료와 점결용수만을 도포하여 상기 바닥부(311)를 형성하는 경우, 상기 성형체 씨드를 성형체로 육성하기 위하여 상기 디스크(310)를 기울여 회전시킬 때, 상기 디스크(310)의 회전에 의하여 상기 바닥부(311)의 재료에 작용하는 힘이 상기 바닥부(311)의 재료들 간의 결합력보다 큰 경우, 상기 바닥부(311)를 형성하는 재료들이 떨어져 튀어나올 우려가 있다.

따라서, 본 발명의 성형체 육성부(300)에 있어서는, 상기 디스크(310)의 저면에 판상의 헤드를 갖는 못 형상의 스터드(312) 복수 개를 비교적 조밀하게 마련하고 있고, 상기 바닥부(311)는, 복수의 상기 스터드(312)가 비교적 조밀하게 마련되어 있는 상기 디스크(310)의 저면에 상기 성형체 씨드의 원료와 동일한 성분의 분체로 된 재료와 점결용수를 도포하여 형성하고 있다.

즉, 본 발명에서는 복수의 상기 스터드(312)들이 상기 바닥부(311)를 형성하는 재료들 사이에 위치하여, 상기 바닥부(311)의 재료들을 부착시켜 잡아주기 때문에, 상기 디스크(310)가 기울어진 상태에서 회전하는 경우에도 상기 바닥부(311)의 재료들이 상기 디스크(310)로부터 분리되지 않고 안정적으로 상기 바닥부(311)를 유지할 수 있게 된다.

또한, 상기 바닥부(311)의 상면, 즉 바닥면은 상기 성형체 씨드가 성형체로 육성되는 과정에서 상기 성형체 원료가 구르는 면으로 기능하는 것이기 때문에, 상기 바닥부(311)를 형성하는 재료가 상기 스터드(312)의 상단까지 덮도록 도포할 필요가 있으며, 또한 상기 바닥부(311)의 상면, 즉 바닥면은 수평면을 유지할 필요가 있다.

또한, 상기 바닥부(311)는 상기 저면에 도포된 재료들이 서로 결합하여 형성되고, 재료들 간의 결합은 재료에 포함된 수분에 의하여 이루어진다는 점에서, 상기 바닥부(311)를 이루는 재료들은 적정한 비율의 수분을 포함할 필요가 있다.

다만, 이 경우 상기 바닥부(311) 상을 구르면서 성형체로 육성되는 상기 성형체 씨드가 함유하는 수분의 비율, 및 상기 성형체 씨드가 성형체로 육성되는 과정에서 상기 성형체 씨드가 상기 바닥부(311) 위를 구르면서 상기 성형체 씨드와 상기 바닥부(311)를 이루는 재료와의 사이에 수분교환이 이루어진다는 점이 고려되어야 한다.

따라서, 성형체로 육성되는 상기 성형체 씨드가 함유하는 수분의 비율이 상기 바닥부(311)를 이루는 재료가 적절한 결합력을 유지하기 위한 수분의 비율보다 적은 경우, 상기 바닥부(311)를 이루는 재료는 상기 바닥부(311)를 이루는 재료가 적절한 결합력을 유지하기 위해 필요한 수분의 비율보다 높은 비율로 수분을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 성형체로 육성되는 상기 성형체 씨드가 함유하는 수분의 비율이 상기 바닥부(311)를 이루는 재료가 적절한 결합력을 유지하기 위한 수분의 비율과 같거나 높은 경우에는, 상기 바닥부(311)를 이루는 재료는 성형체로 육성되는 상기 성형체 씨드가 함유하는 수분의 비율과 같은 비율로 수분을 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 바닥부(311)를 이루는 재료는, 상기 바닥부(311)에서 성형체로 육성되는 상기 성형체 씨드가 함유하는 수분의 비율과 같거나 높은 비율로 수분을 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 도 9에서와 같이, 상기 디스크(310)의 저면이 평면을 이루는 경우, 상기 바닥부(311) 전체가 동일한 두께로 형성되게 된다.

그러나, 이 경우 상기 성형체 씨드를 성형체로 육성하기 위하여 상기 디스크(310)가 경사진 상태로 회전할 때, 상기 디스크(310)의 측벽과 접하는 상기 바닥부(311)의 테두리 부분에 원심력이 크게 작용하기 때문에, 상기 바닥부(311)의 테두리 부분에서 재료가 탈락되는 경우가 발생할 수 있다.

물론, 상기 바닥부(311)의 테두리 부분의 탈락은 성형체를 성형하기 위한 상기 디스크(310)의 회전 초기에 발생하는 문제로서, 어느 정도 시간이 경과된 후에는 오히려 성형체로 성형하기 위한 원료가 상기 바닥부(311)가 눌러 붙게 되고, 눌러 붙은 원료를 제거하기 위한 평탄화 작업이 반복되기 때문에 상기 바닥부(311)의 테두리 부분에서의 탈락이 크게 문제되지 않는다.

그러나, 성형체로 성형하기 위한 원료(성형체 씨드)가 충분히 공급되지 않은 상기 디스크(310)의 회전 초기에, 상기 바닥부(311)의 테두리 부분에서 재료들이 탈락되는 경우, 탈락된 부분에 대한 즉시 수선이 어렵기 때문에 후속하는 작업의 진행이 곤란하게 되는 문제가 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 다른 실시예에서는, 도 10에서와 같이, 상기 디스크(310)의 저면을 오목하게 형성하고, 오목한 부분에만 상기 성형체의 씨드와 동일한 성분으로 이루어진 재료를 채워 상기 바닥부(311)를 형성하고 있다.

이때, 상기 바닥부(311)의 상면(바닥면)을 상기 디스크(310)의 측벽의 하단과 일치시키고 있기 때문에, 이 경우 상기 저면에 마련된 복수의 스터드(312)의 상면은 당연히 상기 디스크(310)의 측벽의 하단보다 낮게 위치하게 된다.

이와 같이, 상기 디스크(310) 저면의 오목한 부분에만 상기 성형체의 씨드와 동일한 성분으로 이루어진 재료를 채워 상기 바닥부(311)를 형성함으로써, 상기 바닥부(311) 중 원심력이 작게 작용하는 중심부 쪽은 두껍게 형성되는 반면, 원심력이 크게 작용하는 테두리 부분의 두께를 얇게 형성된다.

즉, 원심력의 영향을 크게 받는 상기 바닥부(311)의 테두리 부분에 적은 양의 재료로 도포되어 있기 때문에, 상기 디스크(310)의 회전시 상기 바닥부(311)의 테두리 부분에 실제 작용하는 원심력의 크기를 저감시킴으로써, 상기 테두리 부분에서 재료의 탈락이 일어날 확률을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 설령 상기 테두리 부분에서의 탈락이 일어나더라도 적은 성형체의 원료로도 탈락된 부분의 수선이 가능하게 되는 이점이 있다.

상기한 바와 같이, 성형체 씨드가 상기 바닥부(311)의 상면, 즉 바닥면 위를 구르면서, 성형체로 육성된다. 이때, 성형체 씨드가 상기 바닥부(311)의 재료들과 접촉하는 과정에서, 성형체 씨드가 상기 바닥부(311)에 접착되어 눌러 붙거나, 상기 바닥부(311)에 과도하게 눌러 붙은 성형체 씨드에 작용하는 힘이 상기 바닥부(311)의 재료들 간에 작용하는 결합력보다 큰 경우 상기 바닥부(311)의 재료들의 일부가 떨어져 나가 상기 바닥부(311)의 바닥면이 고르지 못하게 되는 경우가 발생하게 된다.

따라서, 성형체 씨드를 규격 및 품질이 고른 성형체로 육성하기 위해서는 상기 바닥부(311)의 상면(바닥면)을 수평면으로 유지할 필요가 있다.

즉, 아직 단단하게 육성되지 않은 성형체 씨드가 상기 바닥면 위를 구르면서 성형체로 육성되는 과정에서, 투입된 성형체 씨드의 일부가 상기 바닥부(311)에 눌러붙거나, 상기 바닥부(311)에 눌러붙은 성형체 씨드가 떨어져 나가는 과정에서 상기 바닥부(311)를 이루는 재료의 일부가 탈락하는 문제가 발생할 수 있는데, 이때, 상기 바닥면을 수평면으로 유지하기 위해, 상기 바닥면에 눌러 붙은 성형체 씨드(원료)는 제거하고, 탈락된 부분은 채워주기 위한 평탄화 작업이 필요하다.

이를 위해서, 본 발명에서는, 상기 바닥부(311)의 상면은 수평면을 유지하기 위하여, 상기 프레임(320)의 상단에서 상기 디스크(310)의 상면을 가로지르는 가로대(350)에 마련된 두 개의 회전 칼부(360)를 포함하고 있다.

상기 회전 칼부(360)는, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 모터(363)와, 상기 모터(363)에 의해 회전하는 축(362)과, 상기 축(362)의 하단에 마련된 회전 날(361)을 포함하고 있다.

또한, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 디스크(310)가 시계방향으로 회전하는 경우, 상기 디스크(310) 좌측 상방으로 성형체 씨드(원료)가 투입되기 때문에, 상기 회전 칼부(360)의 회전 날(361)은 상기 디스크(310)의 우측 상방에 위치하도록 마련되는 것이 바람직하다.

상기 회전 칼부(360)의 회전 날(361)은, 그 하면이 상기 바닥부(311)의 상면(바닥면)에 밀착된 상태에서 회전하면서, 성형체의 씨드가 부착되어 튀어 나온 부분은 깍아주고, 상기 바닥부(311)를 형성하는 재료가 탈락된 부분은 메워주기 때문에, 상기 바닥부(311)의 상면(바닥면)을 수평으로 유지할 수 있게 된다.

또한, 상기 회전 칼부(360)의 회전 날(361)의 길이는, 상기 바닥부(311)의 테두리부터 중심까지(반경)을 커버할 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에서와 같이, 상기 회전 칼부(360)를 2개 사용하는 경우, 상기 회전 칼부(360)의 회전 날(361)의 길이를 상기 바닥부(311) 반경의 1/2 정도의 길이로 할 수 있다. 다만, 이 경우 상기 회전 칼부(360)의 회전 날(361)이 상기 디스크(310)의 측벽과 약간의 간극이 필요하고, 이웃하는 회전 칼부(360)의 회전 날(361)과 회전 날(361)의 사이에도 약간의 간극이 필요하다는 점에서 회전 날(361)의 길이를 상기 바닥부(311) 반경의 1/2보다 상기 간극만큼 작게 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상기 가로대(350)에 두 개의 회전 칼부(360)를 고정하고 있는 것으로 도시하고 있으나, 상기 가로대(350)에 이동 레일(미도시)를 마련하여 하나 또는 두 개의 회전 칼부(360)가 상기 이동 레일를 따라 이동하며 상기 바닥부(311)를 평탄화시키는 것으로 할 수도 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 상기 디스크(310)가 회전하면서 상기 바닥부(311)가 상기 회전 칼부(360)가 마련된 위치를 지날 때마다 상기 회전 칼부(360)의 회전 날(361)에 의해 평탄화 작업이 작업이 이루어져 상기 바닥부(311)의 바닥면은 수평면을 유지할 수 있게 된다.

다음은 본 발명의 상기 성형체 육성부(300)에 의해, 성형체 씨드를 성형체로 육성하는 과정에 대해 설명한다.

먼저, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 디스크(310)가 시계방향으로 회전하는 경우, 상기 디스크(310) 좌측 상방으로 성형체 씨드(원료)가 투입된다.

상기 디스크(310)에 투입된 성형체 씨드는, 회전하는 상기 디스크(310)의 바닥부(311)의 바닥면 위를 구르게 되는데, 이 구르는 과정을 통해 성형체 씨드에서 성형체로 육성된다.

이때, 성형체 씨드의 수분비율이 높은 경우 상기 바닥부(311)의 바닥면 위를 구르면서 부딪히거나 접촉하는 과정에서 성형체 씨드가 포함하는 수분에 의해 다른 성형체 씨드와 결합하여 성형체의 크기가 커지면서 강도가 향상되며, 성형체 씨드의 수분비율이 낮은 경우에는 결합력이 낮아 성형체의 크기가 커지지는 않지만, 상기 바닥부(311)의 바닥면 위를 구르면서 강도가 향상되게 된다.

또한, 본 발명에서와 같이, 경사진 상태에서 회전하는 상기 디스크(310)에 의한 성형체의 육성은, 상기 디스크(310)의 바닥부(311)에서 성형체 씨드의 거동에 의한 점적율(占積率, 이용할 수 있는 공간에 대해 실제 쓰이고 있는 부분의 비율)에 관계된다.

즉, 투입된 성형체 씨드를 사용자가 원하는 크기 및 강도의 좋은 품질로 육성하기 위해서는, 경사진 상태에서 회전하는 상기 디스크(310)의 바닥부(311)에서의 성형체 씨드가 거동하는 범위가 넓을수록 바람직하다.

이때, 상기 바닥부(311)에서 성형체 씨드의 거동에는, 도 12에서와 같이, 성형체 씨드와 바닥부(311)사이의 마찰력이 중요한 요소로 작용한다.

도 12에서 "A"는 종래의 바닥부가 금속판으로 이루어진 디스크에서 성형체 씨드의 거동을 나타낸 것이고, "B"는 본 발명에서 바닥부를 성형체 씨드와 동일한 원료로 형성한 디스크에서 성형체 씨드의 거동을 나타낸 것이다.

즉, 위의 "A"에서 보는 바와 같이, 바닥부가 금속판으로 이루어진 디스크의 경우, 경사진 디스크의 아래쪽 모서리에 위치한 성형체 씨드는, 디스크가 회전할 때 원심력에 의해 디스크의 모서리에 붙은 채로 디스크가 회전을 따라 상측으로 이동한다.

이때, 상기 디스크를 따라 상측으로 이동한 성형체 씨드와 금속판으로 이루어진 바닥부의 사이의 마찰력(최대 정지마찰력)이 작기 때문에 낮은 높이에서 성형체 씨드가 상기 디스크의 모서리로부터 빨리 분리될 뿐만 아니라, 상기 디스크의 바닥부를 타고 낙하할 때도 성형체 씨드와 금속판으로 이루어진 바닥부의 사이의 마찰력(운동마찰력)이 작아 빠른 속도로 낙하되기 때문에, 상기 디스크의 바닥부에서의 성형체 씨드의 거동범위가 좁아 덜 구르게 되고, 따라서 성형체 씨드를 단단한 성형체로 육성하는 것이 어렵게 된다.

나아가, 종래의 바닥부가 금속판으로 이루어진 디스크의 경우, 성형체 씨드가 좁은 거동범위 내에서 반복적인 거동으로 성형체로 육성되기 때문에, 성형체 씨드의 거동 횟수를 늘려야 하고, 이러한 좁은 공간에서의 반복되는 성형체 씨드의 거동에 의하여 바닥부를 이루는 금속판이 일그러지거나 파이게 되는데, 이는 성형체 불량의 원인으로 작용하며, 나아가 디스크의 내구성에도 문제가 된다.

반면에, 본 발명에서와 같이, 바닥부(311)를 성형체 씨드와 동일한 원료로 형성한 "B"의 경우, "A"와 마찬가지로, 경사진 디스크의 아래쪽 모서리에 위치한 성형체 씨드가 디스크가 회전할 때 원심력에 의해 디스크의 모서리에 붙은 채로 디스크가 회전을 따라 상측으로 이동하는데, 이때 성형체 씨드와 바닥부(311)의 사이의 마찰력(최대 정지마찰력)이 "A"의 경우보다 크기 때문에, 더 높은 위치까지 성형체 씨드가 끌려 올라가게 된다.

또한, 일정 높이에서 성형체 씨드가 상기 디스크(310)의 모서리로부터 분리되어 상기 디스크(310)의 바닥부(311)를 타고 낙하할 때도 성형체 씨드와 바닥부(311)의 사이의 마찰력(운동마찰력)이 크기 때문에 위의 "A"의 경우보다 느린 속도로 낙하되며, 또한 성형체 씨드가 느린 속도로 낙하하는 동안 작용하는 원심력에 의해 "A"의 경우보다 더 넓은 범위로 거동하게 되어, 더 많이 구르면서 단단한 성형체로 성형된다.

이와 같이, 본 발명에 있어서는 상기 디스크(310)의 바닥부(311)가 성형체의 씨드와 같은 원료로 이루어지기 때문에, 종래의 바닥부가 금속판으로 이루어진 디스크보다, 성형체 씨드와 바닥부(311) 간의 마찰력이 크기 때문에 바닥부 내에서의 점적율이 커지게 된다,

또한, 본 발명의 바닥부(311)는 상기 디스크(310)의 저면에 성형체 씨드의 원료와 동일한 성분의 분체와 점결용수를 도포하여 형성되기 때문에, 상기 바닥부(311)에서 성형체 씨드가 성형체로 육성하는 과정에서 성형체 씨드와 바닥부(311) 사이에서 재료의 교환이 일어나더라도, 성형체의 성분에 변화가 일어나지 않게 된다. 즉, 균일한 품질의 성형체 생산이 가능하게 된다.

또한, 상기 디스크(310)의 저면에 성형체 씨드의 원료와 동일한 성분의 분체와 점결용수를 도포하여 상기 바닥부(311)를 형성하기 때문에, 상기 바닥부(311)에 의해 상기 디스크(310)의 저면이 보호될 수 있다. 즉, 성형체 씨드의 육성과정에서 성형체 씨드의 거동에 의한 상기 디스크(310) 저면의 손상을 방지할 수 있게 된다.

[소결장치(400)]

본 발명의 소결장치에 대해, 도 1, 도 2, 및 도 13 내지 도 18를 참조하여 상세하게 설명한다. 다만 본 발명의 소결장치에서 전/후, 좌/우 방향은 대차의 이동방향을 기준으로 한다. 즉, 대차가 이동하는 쪽의 방향을 전(前) 또는 앞쪽, 그 반대 쪽의 방향을 후(後) 또는 뒤쪽으로 하고, 대차가 이동하는 방향에서 왼쪽을 좌(左) 또는 왼쪽, 오른쪽을 우(右) 또는 오른쪽으로 한다.

상기 성형장치에 의해 성형된 성형체는, 도 1에 도시된 바와 같이, 컨베이어벨트 등의 이송수단에 의해 성형체 저장부(410)에 저장되고, 상기 성형체 저장부(410)에 저장된 성형체는 상기 소결장치(400)의 소결과정을 거쳐 인공경량골재로 제조된다.

상기 소결장치(400)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 레일(440)을 따라 이동하는 대차(430)와, 상기 대차(430)에 성형체를 공급하는 호퍼(420)와, 상기 레일(440)의 하측에 마련되어, 상기 대차(430)에 장입된 성형체의 하부면을 착화하는 점화로(450)와, 상기 레일(440)의 하측에 마련되어, 상기 점화로(450)에 의해 하부면이 착화된 성형체를 장입한 상기 대차(430)의 하부로 외부공기를 불어 넣는 복수의 윈드박스(460)와, 상기 레일(440)의 상측을 따라 마련되어 상기 대차(430)에 장입된 성형체의 소결과정에서 발생하는 가스 및 분진을 모아 배출시키기는 배출덕트(470)를 포함한다.

상기 레일(440)은, 상기 대차(430)가 반복적으로 순환할 수 있는 무한궤도로 구성될 수 있으며, 상기 무한궤도는 수평방향으로 순환하거나 수직방향으로 순환하는 것일 수 있다.

또한, 상기 레일(440) 상에서 상기 대차(430)의 이동은 일정한 속도로 지속적으로 이동하거나, 상기 대차(430)의 길이를 1피치로 하여 1피치씩 단속적으로 이동할 수도 있다. 다만, 본 발명에 있어서는, 특별한 언급이 없는 한, 상기 대차(430)가 1피치씩 단속적으로 이동하는 것을 전제로 설명한다.

상기 대차(430)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 전면, 후면 및 상면이 개방된 상태로, 내화재로 이루어진 좌/우 측벽부와 저면부로 이루어지며, 상기 좌/우 측벽부와 저면부에 의해 성형체 수납공간이 형성된다.

또한, 상기 저면부는, 상변이 하변보다 긴 역사다리꼴 형상의 받침대(431) 복수 개를 좌/우 측벽부의 하단을 가로 지르게 배치하여 형성하되, 상기 받침대(431)와 받침대(431) 사이에 상기 점화로(450)의 불꽃 및 상기 윈드박스(460)에 의해 공급되는 공기가 통과할 수 있는 통공부(432)가 형성되어 있다.

이와 같이, 상기 저면부를 복수의 역사다리꼴 형상의 받침대(431)로 구성함으로써, 상기 대차(430) 내로 장입된 성형체에 대면하는 상기 통공부(432)의 구멍은 작게 하여 장입된 성형체가 빠져나가는 것을 방지하는 한편, 상기 점화로(450) 및 상기 윈드박스(460)에 대면하는 상기 통공부(432)의 구멍은 크게 하여 상기 대차(430) 내로 장입된 성형체로 상기 점화로(450)의 불꽃 및 상기 윈드박스(460)의 공기 효울적으로 공급될 수 있도록 하고 있다.

또한, 상기 대차(430)의 좌/우 측벽부의 하단부에는 상기 대차(430)를 상기 레일(440) 상으로 이동시키기 위한 이동체(미도시)가 마련된다.

상기 레일(440)를 따라 이동한 빈 대차(430)가 상기 호퍼(420)의 하측에 이르면, 상기 호퍼(420)에서 공급되는 성형체가 상기 대차(430)에 장입되고, 성형체가 장입된 상기 대차(430)는 이동하여 상기 레일(440)의 하측에 마련된 상기 점화로(450)의 상측에 이르면, 상기 점화로(450)에서 분사하는 불꽃이 상기 대차(430)의 저면부에 형성된 통공부(432)를 통해 상기 대차(430)에 장입된 성형체의 하부층부터 착화가 이루어진다.

상기 대차(430)에 장입된 성형체의 하부층이 착화되면, 상기 대차(430)는 하측으로 복수의 윈드박스(460)가 설치된 상기 레일(440)를 따라 이동하게 되는데, 이때 상기 윈드박스(460)에서 송풍되는 외부 공기가 상기 대차(430)의 저면부에 형성된 통공부(432)를 통해 상기 대차(430)에 장입된 성형체로 공급되어, 상기 대차(430)에 장입된 성형체에 포함된 미연소 탄소나 유기물들이 연소되면서 전이가 일어나 성형체의 하부층부터 상부층으로 소결이 이루지게 된다.

즉, 본 발명의 소결장치(400)에 의한 인공경량골재용 성형체의 소결은, 상기 점화로(450)를 상기 대차(430)의 하측에 마련하여 상기 대차(430)에 장입된 성형체의 하부층부터 상부층으로 소결하는 상향식 소결방식이라는 점에서, 종래의 소결광을 생산하기 위한 소결장치에 있어서 점화로를 대차의 상방에 위치시켜 대차 내 장입된 원료의 상부층부터 하부층으로 소결시키는 하향식 소결방식을 이용하는 것과 근본적인 차이가 있다.

이와 같은 본 발명의 소결장치(400)에 의한 상향식 소결방식은, 대차 내 장입된 원료의 상부층부터 하부층으로 소결시키는 하향식 소결방식을 이용하는 것에 비해 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 종래의 하향식 소결방식을 이용하는 경우, 대차 내 장입된 성형체의 상부층부터 소결되고 장입된 성형체에 의한 하중을 가장 크게 받는 하부층은 가장 나중에 소결된다. 따라서, 소결이 진행되는 동안에도 하부층 성형체는 아직 소결되기 전의 무른 상태에서 지속적으로 하중을 받아 변형이나 파손될 우려가 매우 높고, 이 때문에 성형체를 높게 적층하는 것이 곤란하다. 반면, 본 발명에 의한 소결장치(400)의 경우, 상기 대차(430)에 장입된 성형체에 의한 하중을 가장 많이 받는 하부층부터 먼저 소결에 의해 경화가 이루어지기 때문에, 적층된 성형체의 하부층에서 발생하는 성형체의 변형이나 파손을 최소화할 수 있으며, 또한 하향식 소결방식보다 높게 적층할 수 있어 대량 생산에 있어서도 더 유리하다.

둘째, 종래의 하향식 소결방식을 이용하는 경우, 대차 내 장입된 성형체의 상부층부터 점화하고 대차의 상측으로부터 하측으로 외기의 흐름을 강제하기 위한 대차의 하측에 설치된 복수의 윈드박스의 흡인에 의하여, 대차 내 장입된 성형체는 상당한 풍압을 받게 되고, 이러한 풍압에 의해 아직 소결에 의한 경화가 이루어지지 않은 성형체(특히, 하부층 성형체)의 변형이나 파손이 일어나게 된다. 반면, 본 발명에 의한 소결장치(400)의 경우 상기 대차(430)에 적층된 성형체의 하층부부터 점화되고, 상기 대차(430)의 하측으로부터 상측으로 자연스러운 공기흐름에 따라 상기 윈드박스(460)에 의한 공기의 공급이 이루지기 때문에, 풍압에 의한 성형체의 변형이나 파손이 발생하지 않는다.

셋째, 종래의 하향식 소결방식을 이용하는 경우, 소결이 먼저 이루어지는 상부층에 장입된 성형체에서 증발하는 수분이 공기의 흐름에 따라 아직 소결 전인 하부층의 성형체쪽으로 이동하기 때문에, 상기한 대차에 장입된 상부층 성형체의 하중이나 윈드박스의 풍압에 의한 하부층 성형체의 변형이나 파손이 가속화되게 된다. 반면, 본 발명에 의한 소결장치(400)에 있어서는, 먼저 소결이 이루어지는 하부층에서 상부층으로 수분이 증발하기는 하지만, 상부층의 성형체에 작용하는 다른 성형체의 하중이나 풍압이 거의 없기 때문에, 하부층에서 증발한 수분이 상부층의 성형체의 변형이나 파손에 거의 영향을 미치지 않게 된다.

넷째, 종래의 하향식 소결방식을 이용하는 경우, 윈드박스가 대차의 하측에 설치되어 대차의 상측으로부터 하측으로 외기를 흡인하기 때문에, 대차 내에 장입된 원료의 소결과정에서 발생하는 배기가스에 포함된 분진 등이 윈드박스로 빨려 들어가 눌러붙어 윈드박스의 흡인기능이 저하되게 된다. 반면, 본 발명에 의한 소결장치(400)에 있어서는, 상기 윈드박스(460)에서 상기 대차(430) 쪽으로 송풍하기 때문에, 성형체의 소결과정에서 발생하는 배기가스가 상기 윈드박스(460)로 빨려 들어가 상기 윈드박스(460)의 송풍기능을 저해하는 일이 없게 된다.

다만, 본 발명의 소결장치(400)에 의한 상향식 소결방식은, 가열된 공기가 아래에서 위로 흐르는 자연스러운 공기의 흐름에 의한 연소의 전이에 의해 하부층성형체부터 소결이 이루어지기 때문에, 상기한 바와 같은 장점이 있음에도 불구하고, 해결되어야 할 문제점이 발견되었다. 이에 대해, 도 15 및 도 16를 참조하여 설명한다.

도 15는 상향식 소결방식의 문제점과 해결책을 설명하기 위한 도면이고, 도 16은 상향식 소결방식의 문제점을 해결하는 과정에서 산출된 결과물의 사진이다.

먼저, 상기 대차(430)에 비슷한 규격의 성형체를 장입하여 소결하는 경우. 도 15의 (a)에서 도시한 바와 같이, 하부에서 가열된 공기의 흐름(화살표)이 상기 대차(430)의 좌/우 측벽부의 내면을 따라 흐르는 측류가 발생하는 한편, 중심부로는 공기가 거의 흐르지 않기 때문에, 상기 대차(430)의 중심부에 장입된 성형체의 소결이 잘 이루어지지 않는 문제점이 발견되었다.

즉, 도 16의 (a)에서와 같이, 상기 대차(430)의 중심부에 장입된 성형체들이 소결이 이루어지지 않아, 미연소 된 상태로 남아 있을 뿐만 아니라, 성형체들이 뭉개진 상태로 서로 들러 붙어 인공경량골재로 사용할 수 없는 문제점이 확인되었다.

이에 본 발명자들은, 상기 대차(430)에 장입된 성형체 전체에 고르게 공기의 흐름을 유도하기 위한 다양한 시도 끝에, 도 15의 (b)에서 도시한 바와 같이, 상기 대차(430)의 양 측부로는 세골재용 성형체를 장입하여 성형체들 간의 공극을 줄이고, 상기 대차(430)의 중심부에는 조골재용 성형체를 장입하여 성형체들 간의 공극을 크게 함으로써, 상기 대차(430)에 장입된 성형체 전체로 고르게 공기의 흐름(화살표)이 유도되어, 도 16의 (b)에서와 같이, 균질의 인공경량골재를 얻을 수 있음을 확인하였다.

따라서, 본 발명의 소결장치(400)는, 도 17에서와 같이, 상기 호퍼(420)의 하측에, 성형체를 공급받기 위해 상기 호퍼(420)의 하측으로 들어온 빈 대차(430) 내의 성형체 수납공간을 구획하기 위한 칸막이부재(421)를 더 포함하고 있다.

상기 칸막이부재(421)는, 복수의 폴(pole, 421e)에 의해, 상기 호퍼(420)의 하측에 위치하도록 고정되어 마련되되, 상기 대차(430) 내의 우측 공간을 구획하기 위한 판상의 제1 칸막이부재(421a)와, 상기 대차(430) 내의 좌측 공간을 구획하기 위한 판상의 제2 칸막이부재(421b)와, 상기 대차(430)의 후면을 일시 폐쇄하기 위한 판상의 제3 칸막이부재(421c)와, 상기 제1 칸막이부재(421a)와 제2 칸막이부재(421b)의 전측 상면을 가로질러 마련된 봉형상의 제4 칸막이부재(421d)를 포함하되, 일체로 마련되는 것이 바람직하다.

상기 제1 칸막이부재(421a)와 제2 칸막이부재(421b)는, 각각 사각형의 판 형상으로, 전/후 방향의 길이는 상기 대차(430)의 측벽부의 전/후 방향의 길이와 같고, 상/하 방향의 높이는 상기 대차(430)의 측벽부의 높이보다 작은 것이 바람직하다.

상기 제1 칸막이부재(421a)와 제2 칸막이부재(421b)는, 상기 레일(440)를 따라 이동하는 대차(430)가 비어있는 성형체 수납공간에 성형체를 장입하기 위하여 상기 호퍼(420)의 하측에 도달했을 때, 상기 대차(430) 내의 좌/우 측벽부로터 각각 일정 간격 떨어져 위치함으로써, 상기 대차(430) 내의 성형체 수납공간을 3분할하여 좌/우측에는 세골재용 성형체를 장입할 수 있는 공간을, 또한 가운데에는 조골재용 성형체를 장입항 수 있는 공간을 확보하게 된다.

또한, 상기 제3 칸막이부재(421c)는, 상/하 방향의 높이가 상기 제1 칸막이부재(421a) 및 제2 칸막이부재(421b)와 상/하 방향의 높이와 같고, 좌/우 폭은 상기 대차(430)의 개방된 후면 폭과 거의 같게 형성된 사각형의 판 형상으로 이루어지는데, 상기 제3 칸막이부재(421c)는, 상기 대차(430) 내의 성형체 수납공간에 성형체를 장입하는 과정에서, 장입된 성형체가 상기 대차(430)의 뒷쪽으로 무너지는 것을 방지하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 제4 칸막이부재(421d)는, 상기 제1 칸막이부재(421a)와 제2 칸막이부재(421b)의 전측 상면을 가로지르는 봉 형상 으로 마련되는데, 상기 제4 칸막이부재(421d)는, 상기 대차(430)가 성형체 수납공간에 성형체를 장입한 상태로 이동할 때, 상기 대차(430)의 성형체 수납공간에 장입된 성형체들의 상면을 고르게 펴서, 상기 대차(430) 내의 성형체 수납공간에 성형체가 골고루 적재되도록 한다.

이와 같은 상기 칸막이부재(421)에 의한 성형체의 장입과정을, 도 18를 참조하여 설명한다.

먼저, 성형체 수납공간이 비어있는 상기 대차(430)가 상기 호퍼(420)의 하측으로 이동하게 된다. 상기 대차(430)가 상기 호퍼(420)의 하측으로 이동하면, 상기 호퍼(420)의 하측에 설치된 상기 칸막이부재(421)가 상기 대차(430) 내의 성형체 수납공간으로 삽입이 되는데, 상기 대차(430)가 상기 호퍼(420)의 하측으로 완전하게 위치했을 때, 상기 대차(430) 내의 성형체 수납공간은 상기 칸막이부재(421)에 의해 3개의 장입공간, 즉 양측의 세골재용 성형체 장입 공간과 중심부의 조골재용 성형체 장입공간으로 구획이 이루지게 된다.

이와 같이 상기 대차(430) 내의 성형체 수납공간이 3개의 장입공간으로 구획이 된 상태에서 상기 호퍼(420)에 의한 성형체의 장입이 이루어진다.

이때, 상기 호퍼(420)가 상기 대차(430)의 3개의 장입공간으로 성형체 공급 방식에는 특별한 제한이 없으나, 도 18에서와 같이, 상기 호퍼(420)의 공급구멍을 상기 대차(430) 내의 구획된 3개의 장입공간에 대응하도록 3분할 하여, 세골재용 성형체와 조골재용 성형체가 동시에 공급되도록 하는 것이 성형체의 장입에 걸리는 시간을 저감할 수 있다는 점에서 바람직하다.

이와 같이, 상기 대차(430)의 성형체 수납공간에 상기 호퍼(420)에 의한 성형체의 장입이 완료되면 상기 대차(430)는 앞으로 이동하게 된다.

이때, 상기 대차(430)가 앞으로 이동하면서 상기 대차(430) 내의 성형체 수납공간을 구획하던 상기 칸막이부재(421)은 빠져나와, 그 다음 상기 호퍼(420)의 하측으로 들어오는 대차(430)의 비어 있는 성형체 수납공간으로 삽입되어 다시 새로운 대차(430)의 성형체 수납공간을 3개의 장입공간으로 구획하게 된다.

한편, 성형체의 장입이 완료된 상태에서 앞으로 이동하는 대차(430)에서는 상기 칸막이부재(421)가 빠져나가면서, 상기 대차(430)의 성형체 수납공간의 양측으로는 세골재용 성형체가, 중심부에는 조골재용 성형체가 각각 장입된 상태로 상기 점화로(450) 쪽으로 이동하게 된다.

상기 점화로(450) 쪽으로 이동한 상기 대차(430)는, 상술한 바와 같이, 상기 레일(440)의 하측에 마련된 상기 점화로(450)에 의해 상기 대차(430)의 성형체 수납공간에 장입된 하부층 성형체에 착화가 이루어진다.

장입된 하부층 성형체가 착화된 상기 대차(430)는, 하측으로 복수의 윈드박스(460)가 설치된 상기 레일(440)를 따라 이동하면서 장입된 성형체의 하부층부터 상부층으로 연소의 전이가 일어나는데, 상기 대차(430)의 성형체 수납공간에 장입된 성형체의 상부층까지 연소과정을 통해 소결이 이루어지고, 소결이 완료된 상기 대차(430)는 하측으로 복수의 윈드박스(460)가 설치된 상기 레일(440)를 따라 계속 이동하면서 소결된 성형체의 냉각이 이루어지게 된다.

따라서, 상기 윈드박스(460)는, 상기 레일(440)의 하측에서 상기 레일(440)을 따라 이동하는 상기 대차(430)에 외부 공기를 공급하도록 마련되되, 상기 대차(430)에 장입된 성형체가 연소에 의해 소결이 이루어지는 소결구간 및 대차(430)에 장입된 성형체가 소결이 완료된 후 냉각 완료시까지의 냉각구간에 걸쳐 복수 개가 연속하여 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 윈드박스(460)는 각각 송풍기(미도시)를 구비하여 상기 레일(440) 위를 이동하는 상기 대차(430)에 외부 공기를 공급하며, 상기 대차(430)에 장입된 성형체의 소결상태 또는 냉각상태에 따라 적절한 양의 외부공기가 공급될 수 있도록 상기 윈드박스(460)에 구비된 송풍기는 제어부(미도시)에 의해 자동으로 제어되는 것이 바람직하다.

특히, 상기 레일(440) 상에서 상기 대차(430)의 이동을, 상기 대차(430)의 전/후 길이를 1피치로 하여 1피치씩 단속적으로 이동하는 것으로 구성하는 경우, 상기 대차(430)의 저면부와 상기 대차(430)의 저면부에 대향하는 상기 윈드박스(460)의 송풍구(미도시)는 같은 크기로 하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 대차(430)가 소결구간이나 냉각구간에서 1피치씩 이동할 때마다 상기 대차(430)의 저면부를 상기 윈드박스(460)의 송풍구와 일치시켜 소결 및 냉각이 효율적으로 이루어지게 할 수 있다.

또한, 상기 대차(430)의 성형체 수납공간에 장입된 성형체가 하부층부터 착화가 이루어지고, 하부층이 착화된 성형체의 상부층까지 소결되는 소결과정 및 소결된 성형체가 냉각되는 냉각과정에서 분진이나 가스가 발생하게 되는데, 이러한 분진이나 가스는 가열된 공기의 흐름을 따라 상측으로 이동하게 된다.

따라서, 본 발명에서는, 상기 레일(440)을 따라 이동하는 상기 대차(430)에 장입된 성형체에서 발생하는 분진이나 가스를 모아 베출하기 위한 배출덕트(470)가, 적어도 소결구간 및 냉각구간(상기 점화로(450) 및 복수의 윈드박스(460)가 설치된 구간)에서 상기 레일(440)의 상측으로 이격하여 설치되어 있다.

상기 배출덕트(470)에 의해 모아진 분진이나 연기는, 외부로 연결된 배출통로(480)를 통해 집진기(490)로 이동한다. 이때, 분진이나 연기의 배출이 용이하도록 상기 집진기(490) 측에 흡인장치(491)를 마련하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 대차(430)에 장입된 성형체가 상기한 소결구간 및 냉각구간을 거쳐 인공경량골재로 제조되면, 제조된 인공경량골재는 배출부(510)로 배출되고, 제조된 인공경량골재를 배출하여 장입공간이 빈 상기 대차(430)는 순환 레일을 따라 처음의 호퍼(420)가 마련된 위치로 되돌아 간다.

[인공경량골재 배출장치]

상기 인공경량골재 배출장치는, 제조된 인공경량골재가 상기 대차(430)로부터 배출되는 배출부(510)와, 상기 배출부(510)를 통해 공급된 인공경량골재를 단위 인공경량골재로 분리하는 분리부(520)와, 상기 분리부(520)에서 단위 인공경량골재로 분리된 인공경량골재를 보관장소로 이송하는 이송부(530) 및 상기 이송부(530)를 통해 이송된 인공경량골재를 크기별로 분류하는 분류부(540)를 포함한다.

상기 배출부(510)를 통해 배출된 인공경량골재는, 인공경량골재로 소결되기 전 성형체로 상기 대차(430)에 장입하는 과정에서, 이웃하는 성형체가 서로 접하는 부분에서 성형체가 함유하는 수분에 의해 결합하는 경우가 발생한다.

이와 같이, 이웃하는 성형체의 접하는 부분에서 서로 결합한 상태에서 소결 및 냉각이 이루지기 때문에 이웃하는 인공경량골재가 서로 붙어 있는 경우가 발생하게 되는데, 서로 붙어 있는 인공경량골재는 상기 분리부(520)에서 단위 인공경량골재로 분리된다.

상기 분리부(520)에서 단위 인공경량골재로 분리된 인공경량골재는, 상기 이송부(530)에 의해 이를 보관하기 위한 장소로 이동하는데, 특히, 본 발명에 의한 소결장치의 특성상, 세골재와 조골재의 적어도 2종류 이상의 인공경량골재가 동시에 생산된다.

따라서, 본 발명의 분류부(540)에서는 제조된 인공경량골재를 크기별로 분류하고, 크기별로 분류된 인공경량골재는 각각 구분된 이송라인(541, 542, 543)에 의해 이송되어 저장된다.

100 원료공급장치 110 원료저장부
120 혼합분쇄부
200 씨드 성형부 210 본체부
220 회전축부 230 모터부
240 블레이드 250 핀부
260 배출부 270 스크레퍼
300 성형체 육성부 310 디스크
320 프레임 330 회전축
340 경사조절부 350 가로대
360 회전 칼부
400 소결장치 410 성형체 저장부
420 호퍼 430 대차
440 레일 450 점화로
460 윈드박스 470 배출덕트
480 배출통로 490 집진기
510 배출부 520 분리부
530 이송부 540 분류부

Claims

레일을 따라 이동하는 대차와,
상기 대차에 성형체를 공급하는 호퍼와,
상기 레일의 하측에 마련되어, 상기 대차에 장입된 성형체를 착화하는 점화로와,
상기 레일의 하측에 마련되어, 상기 점화로에 의해 착화된 성형체에 외부공기를 공급하는 복수의 윈드박스를 포함하되,
상기 점화로는, 상기 대차에 장입된 성형체의 하부면을 착화하고,
상기 복수의 윈드박스는, 하부면이 착화된 성형체를 장입한 상기 대차의 하부로 외부공기를 불어 넣으며,
상기 호퍼의 하측에, 상기 호퍼의 하측으로 들어온 빈 대차 내의 성형체 수납공간을 구획하기 위한 칸막이부재를 마련하되,
상기 칸막이부재에 의해, 상기 대차 내 공간의 양측으로는 세골재용 성형체가 장입되고, 가운데에는 조골재용 성형체가 장입되도록 가이드 되는 것을 특징으로 하는 인공경량골재용 소결장치.
제1항에 있어서,
상기 레일을 따라 이동하는 상기 대차에 장입된 성형체에서 발생하는 분진이나 가스를 모아 베출하기 위한 배출덕트를 더 포함하되,
상기 배출덕트는, 적어도 상기 점화로 및 복수의 윈드박스가 설치된 구간에서 상기 레일의 상측으로 이격하여 설치된 것을 특징으로 하는 인공경량골재용 소결장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 대차는, 전면, 후면 및 상면이 개방된 상태로, 좌/우 측벽부와 저면부로 이루어지고,
상기 칸막이부재는, 상기 대차 내의 우측 공간을 구획하기 위한 판상의 제1 칸막이부재와, 상기 대차 내의 좌측 공간을 구획하기 위한 판상의 제2 칸막이부재와, 상기 대차의 후면을 일시 폐쇄하기 위한 판상의 제3 칸막이부재와, 상기 제1 칸막이부재와 제2 칸막이부재의 전측 상면을 가로질러 마련된 봉형상의 제4 칸막이부재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 인공경량골재용 소결장치.
성형장치와 소결장치를 포함하는 인공경량골재 제조시스템으로서,
상기 소결장치는, 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 하나의 항에 기재된 인공경량골재용 소결장치이고,
상기 성형장치는, 미분쇄된 혼합분체를 이용하여 성형체의 씨드로 성형하기 위한 씨드 성형부와, 상기 씨드 성형부로부터 성형된 씨드를 성형체로 육성하기 위한 성형체 육성부를 포함하는 인공경량골재용 성형장치인 것을 특징으로 하는 인공경량골재 제조시스템.
제5항에 있어서,
상기 씨드 성형부는,
원형 단면이 수평방향으로 연장된 원통형의 본체부와, 상기 본체부 내부의 중심을 가로질러 마련되고 일정 방향으로 회전가능한 회전축부를 포함하되,
상기 본체부 내부는 일측으로부터 타측으로 교반영역과 성형영역로 나누어지고,
상기 교반영역이 형성된 부분의 상기 본체부 상면에 관통구로 형성된 분체원료 투입구 및 점결용수 투입노즐이 형성되며,
상기 회전축부 중 상기 교반영역에 대응하는 부분에, 상기 분체원료와 점결용수를 혼합 및 반죽하기 위한 복수의 블레이드가 상기 회전축부를 따라 일정한 간격으로 떨어져 마련되며,
상기 회전축부 중 상기 성형영역에 대응하는 부분에, 상기 교반영역에서 이동해 온 상기 분체원료와 점결용수의 반죽을 잘게 쪼개고, 쪼개진 상태의 입자를 접촉시켜 결합시키는 과정을 반복시켜 성형체 씨드로 성형하기 위한 복수의 핀부가 상기 회전축부를 따라 일정한 간격으로 떨어져 마련된 것을 특징으로 하는 인공경량골재 제조시스템.
제6항에 있어서,
상기 성형체 육성부는,
원형의 측벽 및 저면으로 이루어고, 상기 씨드 성형부에서 성형된 성형체 씨드를 회전에 의하여 성형체로 육성하는 디스크와,
상기 디스크를 일정한 방향으로 회전시키는 회전축을 포함하되,
상기 디스크의 저면에, 상기 성형체 씨드와 동일한 성분의 분체 재료와 점결용수를 도포하여 바닥부가 형성된 것을 특징으로 하는 인공경량골재 제조시스템.