KR102418218B1 - 슬러리 제조용 혼합장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬러리 제조용 혼합장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 슬러리 제조용 혼합장치는 상측이 개구되고, 슬러리를 수용할 수 있는 수용공간과 냉각수통로를 구비한 회전용기; 상기 냉각수통로에 냉각수를 공급하는 공급부 및 상기 냉각수통로를 통과한 냉각수를 회수하는 회수부를 구비한 냉각부; 기 수용공간 내에 배치되고 회전하면서 슬러리를 혼합하는 회전날개; 및 상기 회전용기의 상측 개구를 통해 수용공간 내부로 배치되고, 혼합된 슬러리를 배출하기 위해 일단부는 상기 수용공간의 하부영역에 위치하고 타단부는 수용공간 외부로 연장되는 배출통로 및 상기 배출통로에 연결되고 슬러리의 흡입을 위한 압력을 제공하는 펌프를 구비한 배출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

슬러리 제조용 혼합장치 {Mixing apparatus for manufacturing of slurry}
본 발명은 슬러리 제조용 혼합장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전용기의 냉각수통로에 냉각수를 원활하게 공급/회수하면서도 냉각수의 누설로 인한 슬러리의 오염을 방지할 수 있는 슬러리 제조용 혼합장치에 관한 것이다.
최근, 전기의 재충전을 통하여 지속 사용 가능한 전지의 사용은, 화석 연료의 사용 절감과 재생 에너지의 재활용에 적극적으로 대응하여 환경오염의 해결 방안으로 제시되고 있으며, 핸드폰, 노트북 등의 휴대 전자기기의 동력으로 2차 전지의 활용이 보편화 되고, 특히 전기 자동차의 적극적인 개발로 2차 전지 생산량이 큰 폭으로 증가하고 있다.
이러한 2차 전지의 제조방법 중, 도포법을 이용한 전극의 형성은, 예를 들면, 전극활물질, 도전재, 바인더 및 바인더를 용해시키는 용제로 구성되는 전극용 슬러리를 집전체 상에 도포하여 건조시킴으로써 이루어지며, 전극용 슬러리를 제조할 때에는 전극활물질, 도전재, 바인더 및 용제 등으로 이루어지는 액상과 분말상의 혼합재료를 물리적으로 균일하게 분산시켜 혼합해야 전지용 전극으로서 사용 가능한 재료적 특성을 가지면서 도포에 적합한 유동성 및 점성을 가지는 슬러리 혼합물을 제조할 수 있다.
이러한 슬러리를 제조하는 믹서는 슬러리를 믹싱하기 위해 회전하는 구조로 이루어져 있다. 상기 믹서가 회전하면 마찰에 의해 발열이 일어나게 되고, 상기 믹서의 발열에 의해 슬러리가 겔화 또는 응집되는 현상이 발생한다. 이러한 발열을 최소화하기 위해 믹싱 시간 및 교반부의 RPM을 낮추면 충분하지 못한 믹싱 공정으로 인해 슬러리의 불량이 야기된다.
따라서, 종래에는 대한민국 공개특허 10-2018-0007190 '슬러리 제조용 믹서 냉각장치'(2018.01.22. 공개)와 같이 회전용기를 내부용기와 외부용기로 구성하고, 내부용기와 외부용기 사이에 마련되는 냉각수통로에 냉각수를 유동시킴으로써 슬러리의 온도 상승을 방지하고 있다.
그런데, 상기의 종래 기술은 회전용기의 하부를 회전가능하게 지지하는 몸체를 통해 상기 냉각수통로에 냉각수를 공급/회수하는 동시에, 혼합된 슬러리를 배출하는 구조로 이루어지므로, 몸체와 회전용기 사이에서 누설되는 냉각수가 슬러리에 혼입되어 슬러리를 오염시키는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 10-2018-0007190 (2018.01.22.공개)
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회전용기의 냉각수통로에 냉각수를 원활하게 공급/회수하면서도 냉각수의 누설로 인한 슬러리의 오염을 방지할 수 있는 슬러리 제조용 혼합장치를 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 상측이 개구되고, 슬러리를 수용할 수 있는 수용공간과 냉각수통로를 구비한 회전용기; 상기 냉각수통로에 냉각수를 공급하는 공급부 및 상기 냉각수통로를 통과한 냉각수를 회수하는 회수부를 구비한 냉각부; 기 수용공간 내에 배치되고 회전하면서 슬러리를 혼합하는 회전날개; 및 상기 회전용기의 상측 개구를 통해 수용공간 내부로 배치되고, 혼합된 슬러리를 배출하기 위해 일단부는 상기 수용공간의 하부영역에 위치하고 타단부는 수용공간 외부로 연장되는 배출통로 및 상기 배출통로에 연결되고 슬러리의 흡입을 위한 압력을 제공하는 펌프를 구비한 배출부;를 포함하는 슬러리 제조용 혼합장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 회전용기의 수용공간과 접하는 내벽면에 근접 배치되는 스크레이퍼;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스크레이퍼는 상기 회전용기의 개구를 통해 수용공간 내부로 도입되는 포스트 및 상기 포스트에 지지되고 상기 회전용기의 수용공간과 접하는 내벽면에 대응하는 위치에 배치되는 밀대를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배출통로는 상기 스크레이퍼에 형성되고, 상기 배출통로의 일단부는 상기 스크레이퍼의 저면에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배출부는 상기 일단부를 개폐하는 마개와, 상기 마개를 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 개폐구동부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배출부는 상기 스크레이퍼의 길이방향을 따라 이동 가능하게 배치되고 상기 마개와 구동부를 연결하는 연결샤프트를 포함하고, 상기 구동부는 상기 연결샤프트의 직선운동을 위한 동력을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 회전용기의 냉각수통로에 냉각수를 원활하게 공급/회수하면서도 냉각수의 누설로 인한 슬러리의 오염을 방지할 수 있는 슬러리 제조용 혼합장치가 제공된다.
도 1은 본 발명 슬러리 제조용 혼합장치의 정단면도,
도 2는 본 발명 슬러리 제조용 혼합장치의 평단면도,
도 3은 도 1의 "A"부분 확대도,
도 4는 도 1의 "B"부분 확대도,
도 5는 도 4에 도시된 마개의 개방 상태를 나타낸 작용도이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 슬러리 제조용 혼합장치에 대하여 상세하게 설명한다.
첨부도면 중 도 1은 본 발명 슬러리 제조용 혼합장치의 정단면도, 도 2는 본 발명 슬러리 제조용 혼합장치의 평단면도, 도 3은 도 1의 "A"부분 확대도, 도 4는 도 1의 "B"부분 확대도, 도 5는 도 4에 도시된 마개의 개방 상태를 나타낸 작용도이다.
상기 도면에 도시된 바와 같은 본 발명 슬러리 제조용 혼합장치는 베이스(110), 회전용기(120), 냉각부(130), 회전날개(140), 배출부(150) 및 스크레이퍼(160)를 포함한다.
상기 회전용기(120)는 상측이 개구되고 내부에 슬러리를 수용할 수 있는 수용공간(121)을 구비한 내부용기(122)와, 상기 내부용기(122)의 외측을 감싸는 형태로 배치되는 외부용기(123) 및 상기 내부용기(122)와 외부용기(123) 사이에 마련되고 냉각수가 유동할 수 있는 냉각수통로(124)를 포함하여 구성된다.
이러한 회전용기(120)는 상기 베이스(110) 상에서 회전가능하게 지지되고, 도시하지 않은 구동기구에 의해 동력을 전달받아 회전할 수 있으며, 상기 회전용기(120)의 상측 개구를 마감하는 덮개(170)와 근접하거나 멀어지는 방향으로 승강할 수 있다.
상기 냉각부(130)는 회전하는 회전용기(120)에 마련되는 냉각수통로(124)에 냉각수를 공급/회수할 수 있는 것으로서, 상기 베이스(110) 상에서 상기 냉각수통로(124)에 냉각수를 공급하는 공급부(131) 및 베이스(110) 상에서 상기 냉각수통로(124)를 통과한 냉각수를 회수하는 회수부(132)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 냉각수 공급부(131)는 상기 베이스(110)와 회전용기(120)의 조립면 상에서 한 쌍의 씰링부재에 의해 밀폐된 링형의 공간으로 냉각수를 공급하도록 구성되고, 상기 냉각수통로(124)의 일단은 상기 냉각수 공급부(131)와 연결되는 링형의 공간에 대응하는 위치에 배치된다. 또한, 상기 냉각수 회수부(132)는 상기 베이스(110)와 회전용기(120)의 조립면 상에서 한 쌍의 씰링부재에 의해 밀폐된 링형의 공간으로 회수되는 냉각수를 외부로 배출할 수 있도록 구성되고, 상기 냉각수통로(124)의 타단은 상기 냉각수 회수부(132)와 연결되는 링형의 공간에 대응하는 위치에 배치된다.
예컨대, 상기 베이스(110)와 회전용기(120)의 조립면 상에는 상측으로부터 하측 방향으로 제1씰링부재(S1), 제2씰링부재(S2) 및 제3씰링부재(S3)가 차례로 이격 배치되고, 상기 제1씰링부재(S1)와 제2씰링부재(S2)의 사이에 형성되는 밀폐된 링형의 공간에는 냉각수 공급부(131)가 연결되고, 상기 제2씰링부재(S2)와 제3씰링부재(S3) 사이에 형성되는 밀폐된 링형의 공간에는 상기 냉각수 회수부(132)가 연결될 수 있다.
상기와 같은 회전용기(120), 베이스(110) 및 냉각부(130)의 구성은, 공개특허 10-2018-0007190의 냉각수 유입구 및 배출구가 형성된 몸체와 상기 몸체 상에 회전가능하게 지지되는 회전용기의 조립구조와 유사하고, 이러한 회전용기(120)의 회전 지지구조나, 회전용기(120)의 회전 구동에 관한 구성은 일반적인 공지기술에 해당하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 회전날개(140)는 상단부가 상기 덮개(170)에 회전 가능하게 지지된 상태에서 상기 수용공간(121) 내에 배치되고, 도시하지 않은 구동기구로부터 회전구동력을 전달받아 회전하면서 슬러리를 혼합하는 것으로서, 슬러리의 특성에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 이러한 회전날개(140)의 구성은 공지기술에 해당하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 스크레이퍼(160)는 상기 회전용기(120)의 수용공간(121)과 접하는 내벽면에 달라붙어 있는 슬러리를 박리하기 위한 것으로서, 중공 파이프 형태로 이루어지고 상기 덮개(170)에 지지된 상태에서 하단부가 상기 회전용기(120)의 개구를 통해 수용공간(121) 내부로 도입되는 포스트(161) 및 상기 포스트(161)에 지지되고 상기 회전용기(120)의 수용공간(121)과 접하는 내벽면에 대응하는 위치에 배치되는 밀대를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 밀대는 상기 포스트(161)의 하단에서 수평방향으로 연장되어 회전용기(120)의 내벽면 중 바닥면에 근접배치되는 제1밀대(162)와 상기 포스트(161)의 일측에서 수직방향으로 연장되어 회전용기(120)의 내벽면 중 측면에 근접배치되는 제2밀대(163)를 포함할 수 있으며, 상기 제1밀대(162)의 저면에는 상기 포스트(161)의 중공과 연통하는 유입구(164)가 마련된다.
상기 배출부(150)는, 상기 스크레이퍼(160)의 포스트(161)의 중공을 경유하여 상기 회전용기의 수용공간(121) 내부로 배치되고, 혼합된 슬러리의 배출을 위해 일단부는 상기 유입구(164)와 연결되고 타단부는 수용공간(121) 외부로 연장되는 배출통로(151), 상기 배출통로(151)의 타단부 측에 연결되고 슬러리의 흡입을 위한 압력을 제공하는 펌프(152), 상기 일단부를 개폐하는 마개(153) 및 상기 마개(153)를 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 개폐구동부(154)를 포함하여 구성된다. 한편, 본 실시예에서는 상기 배출통로(151)가 상기 포스트(161)의 중공을 포함하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 상기 포스트(162)와 별도의 구성으로 배치되는 것도 가능할 것이다.
여기서, 상기 개폐구동부(154)는 구동모터(154a), 상기 스크레이퍼(160)의 길이방향을 따라 이동 가능하게 배치되고 상기 마개(153)와 구동모터(154a)를 연결하는 연결샤프트(154b), 상기 구동모터(154a)와 연결샤프트(154b) 사이에 배치되어 구동모터(154a)의 회전운동을 연결샤프트(154b)의 직선운동으로 전환하는 동력전달부(미도시)를 포함할 수 있다.
이러한 동력전달부는 구동모터(154a)의 구동축에 연결되는 피니언과, 상기 연결샤프트(154b)의 일측에 길이방향을 따라 형성되는 래크를 포함할 수 있으며, 상기 마개(153)는 탄성부재(미도시)에 의해 상기 배출통로(151)의 일단부를 폐쇄하는 방향으로 탄성지지되는 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예에서는 구동모터(154a)의 회전력을 동력전달부를 통해서 연결샤프트(154b)의 직선운동으로 전달하는 것을 예를 들어 설명하였으나, 상기 구동모터(154a)는 직선운동하는 실린더나 리니어모터 등으로 대체될 수 있으며, 이러한 경우에는 동력전달부를 생략할 수 있을 것이다.
또한, 본 실시예에서는 상기 배출부(150)의 마개(153)가 상하로 승강하면서 배출통로(151)의 일단부를 개폐하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 마개(153)가 유입구(164)의 상측 또는 하측에서 좌우로 이동하면서 배출통로(151)를 개폐하는 등, 유입구(164)와 연계하여 다양한 형태로 배출통로(151)를 개폐하도록 구성할 수 있을 것이다.
지금부터는 상술한 슬러리 제조용 혼합장치의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스(110) 상에 회전 가능하게 지지되는 회전용기(120)의 내부 수용공간(121)으로 슬러리 제조를 위한 원료를 투입한 다음, 회전용기(120)의 상측 개구를 덮개(170)로 마감하면, 상기 덮개(170)에 지지된 회전날개(140)와 스크레이퍼(160)가 회전용기(120)의 수용공간(121) 내로 진입하게 된다.
이어, 상기 회전용기(120)를 회전시키는 것과 동시에 상기 회전날개(140)를 회전시키면, 수용공간(121) 내에 수용된 원료들이 슬러리 형태로 혼합된다. 이때, 상기 덮개(170)에 지지된 스크레이퍼(160)가 회전용기(120)의 내벽면과 근접한 상태로 위치고정되어 상기 회전용기(120)의 내벽면에 달라붙는 슬러리를 박리하므로, 회전용기(120)의 수용공간(121) 내에 수용된 원료를 골고루 혼합할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 회전용기(120)의 내부용기(122)와 외부용기(123) 사이에 마련된 냉각수통로(124)는 냉각부(130)의 공급부(131) 및 회수부(132)와 각각 연통하므로 베이스(110) 상에서 회전하는 회전용기(120)에 냉각수를 안정적으로 공급 및 회수할 수 있으며, 이에 따라 원료의 혼합과정에서 발생하는 열을 냉각시켜 슬러리의 겔화 또는 응집현상을 방지할 수 있다.
특히, 본 실시예에 따르는 회전용기(120)는 종래기술과 달리 중앙하부에 슬러리를 배출하기 위한 배출구를 구비하지 않으므로, 냉각수의 누설로 인해 슬러리가 오염되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 회전용기(120) 하부 구조를 간소화할 수 있어 씰링부재의 유지보수가 용이하다.
상기와 같이 회전용기(120) 내에서 제조된 슬러리는, 스크레이퍼(160)에 일체로 형성된 배출부(150)를 통해 회전용기(120)의 외부로 배출할 수 있다.
상기 배출부(150)는 스크레이퍼(160)의 포스트(161) 내부 중공을 따라 형성된 배출통로(151)를 통해 수용공간(121) 내에서 제조된 슬러리를 회전용기(120)의 외부로 배출할 수 있는데, 슬러리의 제조 과정에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 스크레이퍼(160)의 하단에 마련된 유입구(164)가 마개(153)에 의해 폐쇄된 상태가 유지되므로, 원료가 완전히 혼합되지 않은 상태의 슬러리가 배출통로(151)에 유입되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 마개(153)는 포스트(161)의 중공 상에 이동 가능하게 마련된 연결샤프트(154b)에 의해 구동모터(154a)와 연결되는데, 슬러리의 제조 과정에서 상기 구동모터(154a)는 연결샤프트(154b)를 하측 방향으로 미는 상태를 유지하며, 이에 따라 연결샤프트(154b)에 연결된 마개(153)가 유입구(164)를 폐쇄하는 위치로 이동함에 따라, 슬러리가 유입구(164)를 통해 배출통로(151)로 유입되지 않도록 할 수 있다.
이어, 슬러리의 제조가 완료되면, 상기 개폐구동부(154)의 구동모터(154a)는 도 5와 같이 연결샤프트(154b)를 상측 방향으로 이동시켜 유입구(164)를 폐쇄하고 있던 마개(153)를 유입구(164)로부터 이격되는 개방 위치로 이격시킴으로써 배출통로(151)를 개방한 다음, 배출통로(151) 상에 마련된 펌프(152)를 통해 슬러리의 흡입을 위한 압력을 제공함으로써, 수용공간(121) 내의 슬러리를 회전용기(120)의 외부로 배출시킬 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 슬러리의 배출통로(151)를 냉각수통로(124), 냉각수 공급부(131) 및 회수부(132)와 간섭되지 않는 독립적인 형태로 구성함으로써, 냉각수의 누설로 인한 슬러리의 오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
110:베이스, 120:회전용기, 121:수용공간,
122:내부용기, 123:외부용기, 124:냉각수통로,
130:냉각부, 131:공급부, 132:회수부,
S1:제1씰링부재, S2:제2씰링부재, S3:제3씰링부재,
140:회전날개, 150:배출부, 151:배출통로,
152:펌프, 153:마개, 154:개폐구동부,
154a:구동모터, 154b:연결샤프트, 160:스크레이퍼,
161:포스트, 162:제1밀대, 163:제2밀대,
164:유입구, 170:덮개

Claims (6)

  1. 베이스 상에서 회전하며, 상측이 개구되고, 슬러리를 수용할 수 있는 수용공간과 냉각수통로를 구비한 회전용기;
    상기 베이스와 회전용기의 연결부위에 배치되고, 상기 냉각수통로에 냉각수를 공급하는 공급부 및 상기 냉각수통로를 통과한 냉각수를 회수하는 회수부를 구비한 냉각부;
    상기 수용공간 내에 배치되고 회전하면서 슬러리를 혼합하는 회전날개; 및
    상기 회전용기의 상측 개구를 통해 수용공간 내부로 배치되고, 혼합된 슬러리를 배출하기 위해 일단부는 상기 수용공간의 하부영역에 위치하고 타단부는 수용공간 외부로 연장되는 배출통로 및 상기 배출통로에 연결되고 슬러리의 흡입을 위한 압력을 제공하는 펌프를 구비한 배출부; 및
    상기 회전용기의 수용공간과 접하는 내벽면에 근접 배치되는 스크레이퍼;를 포함하며,
    상기 배출통로는 상기 스크레이퍼에 형성되고, 상기 배출통로의 일단부는 상기 스크레이퍼의 저면에 마련되는 유입구와 연결되는 것을 특징으로 하는 슬러리 제조용 혼합장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스크레이퍼는 상기 회전용기의 개구를 통해 수용공간 내부로 도입되는 포스트 및 상기 포스트에 지지되고 상기 회전용기의 수용공간과 접하는 내벽면에 대응하는 위치에 배치되는 밀대를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리 제조용 혼합장치
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 배출부는 상기 일단부를 개폐하는 마개와, 상기 마개를 개방 위치 또는 폐쇄 위치로 이동시키는 개폐구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러리 제조용 혼합장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 배출부는 상기 스크레이퍼의 길이방향을 따라 이동 가능하게 배치되고 상기 마개와 구동부를 연결하는 연결샤프트를 포함하고, 상기 구동부는 상기 연결샤프트의 직선운동을 위한 동력을 제공하는 것을 특징으로 하는 슬러리 제조용 혼합장치.
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