KR102472215B1 - 전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치 - Google Patents

전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치 Download PDF

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KR102472215B1
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이남걸
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Abstract

본 발명은 전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는, 다수의 가열영역이 정의되는 장치 본체에 독립적으로 제어되는 다수의 히터를 장착하고, 상기 다수의 히터의 제어를 통하여 가열영역별로 공급되는 열량을 제공함으로써 내부 챔버의 온도 편차를 줄일 수 있다.
상기 장치 본체는 분말원료가 수용되는 원통부 및 상기 원통부 양측의 측벽을 포함하고, 상기 원통부 및 측벽에 각각 히터를 설치함으로써 장치 본체를 정의하는 전체 영역을 고르게 가열할 수 있다.

Description

전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치 {A dryer for a powder raw material for manufacturing secondary cell with an electric heater}
본 발명은 전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치에 관한 것이다.
이차전지는 충전을 통해 반영구적으로 사용할 수 있는 장치로서 가볍고 고용량 구현에 유리하여, 전동 공구로부터 가전제품, 전기 자동차 및 발전소 등에 사용될 수 있다.
상기 이차전지는 음극재와 양극재, 분리막 및 전해질등을 포함하며, 이 중 상기 양극재와 음극재는 배터리의 용량, 수명, 충전속도를 결정하는 가장 핵심이 되는 소재이다.
상기 양극재는 리튬, 코발트 및 망간등의 활물질과, 흑연과 같은 도전재, 바인더 및 집전체등을 포함하며, 상기 집전체에 활물질, 도전재 및 바인더를 혼합한 분말원료를 건조 후 압착하여 제작될 수 있다.
상기 음극재는 그래파이트등의 활물질과, 도전재, 바인더 및 집전체등을 포함하며, 상기 집전체에 활물질, 도전재 및 바인더를 혼합한 분말원료를 건조 후 압착하여 제작될 수 있다.
상기 분말원료의 건조공정은 분말원료에 함유된 수분을 제거하여 양극재의 품질을 개선하기 위한 중요한 공정으로 이해될 수 있다.
종래에는, 양극재 또는 음극재의 건조를 위하여 열원으로서 가열된 열매체유가 순환하는 건조장치가 사용되었다.
상기 건조장치에 열매체유가 사용되는 경우, 가열재킷 내 탄화현상을 개선하기 위한 보수작업이 필요하고, 주기적으로 열매체유를 교체해야 하므로 유지 보수가 번거롭고 비용이 많이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 열매체유의 특성으로 인하여 최대 가열온도가 약 340˚C로 제한되어 건조공정의 수행시간이 너무 길게 되고 이에 따라 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 순환하는 열매체유가 건조장치에서 누설되는 현상도 빈번하게 발생되었다.
종래의 열매체유를 사용한 건조장치의 선행기술 문헌정보는 아래와 같다.
1. 한국 등록특허 번호 (등록일자) : 10-2028654 (2019년 9월 27일)
2. 발명의 명칭 : 이차전지의 양극재 제조를 위한 분말원료 건조장치 및 이를 이용하는 분말원료 처리방법
본 발명은 사용온도 범위를 높일 수 있도록 전기히터를 이용하여 건조를 수행하는 이차전지 제조용 분말원료 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 전기히터를 장치 본체의 외주면에 배치하고 전도 및 복사열을 통하여 건조장치 내부의 챔버를 가열할 수 있는, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 장치 본체의 외주면을 다수의 가열영역으로 구획하고 상기 구획된 가열영역에 독립적으로 제어되는 히터를 배치함으로써 챔버의 전 영역을 고르게 가열하고 온도 편차를 줄일 수 있는, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 챔버의 외부와 내부에 각각 온도 센서를 배치하고, 상기 온도 센서에서 감지된 온도값에 기초하여 히터의 출력을 제어할 수 있는 이차전지 제조용 분말원료 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 챔버 내부에는 챔버의 온도를 감지할 수 있는 제1온도센서를 배치하고, 챔버의 외부에는 히터의 온도를 감지할 수 있는 제2온도센서를 배치하며, 상기 제1,2온도센서에서 감지된 온도값에 기초하여, 다수의 히터 전체 또는 일부의 히터의 출력을 조절할 수 있는, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 건조장치 중 분말원료가 수용되는 장치 본체뿐만 아니라, 건조된 분말원료가 배출되는 배출포트 또는 배기가 이루어지는 배기포트에도 히터를 장착하여 건조 성능을 개선할 수 있는, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 장치 본체의 외주면에 충분한 열량이 공급될 수 있도록 케이블 타입의 히터가 상기 외주면에 감겨지거나 벤딩되어 배치될 수 있는, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 히터가 상기 장치 본체의 외주면에 접촉하거나 근접하게 위치할 수 있도록 상기 히터를 상기 외주면에 고정하는 고정장치를 제공하는, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 히터의 온도를 용이하게 감지할 수 있도록 히터의 외면에 온도센서가 접촉하거나 근접하에 배치될 수 있는, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 다수의 히터의 온도값과, 챔버 내부의 온도값을 실시간으로 모니터링 하고 상기 온도값이 설정범위에 벗어나는 경우 알람을 제공하고 건조장치의 온/오프를 제어할 수 있는 컨트롤 패널이 구비되는, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는, 다수의 가열영역이 정의되는 장치 본체에 독립적으로 제어되는 다수의 히터를 장착하고, 상기 다수의 히터의 제어를 통하여 가열영역별로 공급되는 열량을 제공함으로써 내부 챔버의 온도 편차를 줄일 수 있다.
상기 장치 본체는 분말원료가 수용되는 원통부 및 상기 원통부 양측의 측벽을 포함하고, 상기 원통부 및 측벽에 각각 히터를 설치함으로써 장치 본체를 정의하는 전체 영역을 고르게 가열할 수 있다.
상기 장치 본체에 제공되어 건조된 분말원료를 배출하는 배출포트 또는 챔버 내의 수분 및 공기를 배출하는 배기포트에 히터를 설치함으로써, 분말원료가 이동할 수 있는 경로에도 히터 열량을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 케이블 타입의 히터를 장치 본체의 외주면에 배치함으로써 상기 외주면을 효과적으로 가열할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 상기 케이블 타입의 히터를 상기 장치 본체의 외주면에 감거나 벤딩하여 배치함으로써 히터의 면적을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예는, 다수의 열로 배열되는 히터를 장치 본체의 외면에 고정하도록 히터 고정장치를 포함하고, 상기 히터 고정장치는 2개 이상의 열을 구성하는 히터를 상기 장치 본체의 외면측으로 한번에 가압할 수 있도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예는, 장치 본체 내부의 챔버온도를 감지할 수 있는 제1온도센서(챔버 온도센서)를 챔버의 내부에 설치하여 챔버의 온도를 제어할 수 있는 인자값으로 활용할 수 있다.
상기 제1온도센서는 다수 개가 구비되어, 상기 챔버의 위치별 온도를 감지하고 감지 결과 설정온도에서 벗어난 챔버의 영역에서, 공급되는 히터의 열량을 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 히터의 온도를 감지할 수 있는 제2온도센서(히터 온도센서)를 장치 본체의 외면에 설치하고 상기 제2온도센서에서 감지된 온도값과 상기 제1온도센서에서 감지된 온도값을 이용하여, 다수의 히터 전체 또는 일부의 히터의 출력을 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 상기 제2온도센서가 히터의 외면에 접촉하거나 근접하게 배치될 수 있도록 센서를 고정하는 센서 고정장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기히터를 구비한 이차전지 제조용 분말원료 건조장치는, 분말원료가 수용되는 챔버를 형성하는 장치 본체; 상기 장치 본체의 내부에 회전 가능하게 제공되며, 상기 분말원료의 교반을 위하여 블레이드가 장착되는 회전축; 및 상기 장치 본체의 외면에 설치되며, 상기 분말원료가 건조되도록 열을 제공하는 전기 히터를 포함할 수 있다.
상기 장치 본체는, 상기 회전축을 수용하며 원통형 형상을 가지는 원통부 및 상기 원통부의 양 측벽을 형성하는 제1,2측벽을 포함하고, 상기 원통부 및 상기 제1,2측벽은 상기 전기 히터에 의하여 가열되도록 구분되는 다수의 가열 영역을 포함할 수 있다.
상기 전기 히터는 상기 다수의 가열 영역에 배치되어 서로 다른 출력으로 독립적으로 제어될 수 있는 다수의 히터를 포함할 수 있다.
상기 원통부는, 상기 다수의 가열 영역 중 일부의 가열영역을 정의하며, 상기 회전축의 하부에 위치하는 하부 가열영역; 및 상기 다수의 가열 영역 중 다른 일부의 가열영역을 정의하며, 상기 회전축의 상부에 위치하는 상부 가열영역을 포함할 수 있다.
상기 다수의 히터는, 상기 하부 가열영역에 설치되는 히터 및 상기 상부 가열영역에 설치되는 히터가 독립적으로 제어되도록 구성될 수 있다.
상기 원통부는, 상기 다수의 가열 영역 중 일부의 가열영역을 정의하며 상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제2측벽보다 상기 제1측벽에 인접하게 위치한 우측 가열영역; 및 상기 다수의 가열 영역 중 다른 일부의 가열영역을 정의하며, 상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제1측벽보다 상기 제2측벽에 인접하게 위치한 좌측 가열영역을 포함할 수 있다.
상기 다수의 히터는, 상기 우측 가열영역에 설치되는 히터 및 상기 좌측 가열영역에 설치되는 히터가 독립적으로 제어되도록 구성될 수 있다.
상기 다수의 가열영역은 상기 원통부에 형성되는 적어도 2개 이상의 원통부 가열영역과, 상기 제1측벽에 형성되는 제1측벽 가열영역 및 상기 제2측벽에 형성되는 제2측벽 가열영역을 포함할 수 있다.
상기 다수의 히터는 상기 원통부 가열영역과, 상기 제1측벽 가열영역 및 상기 제2측벽 가열영역에 설치될 수 있다.
상기 원통부 가열영역은, 상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제2측벽에 인접하고 상기 회전축보다 높은 위치에 형성되는 제1가열영역; 및 상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제1측벽에 인접하고 상기 회전축보다 높은 위치에 형성되는 제2가열영역을 포함할 수 있다.
상기 원통부 가열영역은, 상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제2측벽에 인접하고 상기 회전축보다 낮은 위치에 형성되는 제3가열영역; 및 상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제1측벽에 인접하고 상기 회전축보다 낮은 위치에 형성되는 제4가열영역을 포함할 수 있다.
상기 제3,4가열영역에 배치되는 히터의 출력량은 상기 제1,2가열영역에 배치되는 히터의 출력량보다 크게 형성될 수 있다.
상기 제1~4가열영역은 상기 원통부의 전방부를 형성하고, 상기 원통부의 후방부에 형성되는 원통부 가열영역은, 상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제1측벽에 인접하고 상기 회전축보다 높은 위치에 형성되는 제5가열영역; 및 상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제2측벽에 인접하고 상기 회전축보다 높은 위치에 형성되는 제6가열영역을 포함할 수 있다.
상기 원통부 가열영역은, 상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제1측벽에 인접하고 상기 회전축보다 낮은 위치에 형성되는 제7가열영역; 및 상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제2측벽에 인접하고 상기 회전축보다 낮은 위치에 형성되는 제8가열영역을 포함할 수 있다.
상기 제7,8가열영역에 배치되는 히터의 출력량은 상기 제5,6가열영역에 배치되는 히터의 출력량보다 크게 형성될 수 있다.
상기 원통부는, 상기 원통부의 외주면에 돌출하도록 구비되며, 상기 적어도 2개 이상의 원통부 가열영역을 구획하기 위한 구획부재를 포함할 수 있다.
상기 구획부재는, 상기 원통부의 외주면에서 원주 방향으로 연장하여 상기 원통부의 외주면을 좌우 방향으로 이분하는 제1구획부재; 및 상기 제1구획부재와 교차하도록 배치되되며, 상기 원통부의 외주면을 상하 또는 전후 방향으로 이분하는 제2구획부재를 포함할 수 있다.
상기 제2구획부재는 다수 개가 제공될 수 있다.
상기 적어도 2개 이상의 원통부 가열영역 중 적어도 하나는 상기 제1,2구획부재 및 상기 제1측벽에 의하여 정의되는 가열영역이며, 상기 적어도 2개 이상의 원통부 가열영역 중 다른 적어도 하나는 상기 제1,2구획부재 및 상기 제2측벽에 의하여 정의되는 가열영역일 수 있다.
상기 장치 본체의 상단에 구비되며, 상기 챔버내로 분말원료를 투입하기 위한 투입 포트; 상기 장치 본체의 하단에 구비되며, 상기 챔버내에서 건조된 분말원료를 배출하기 위한 배출 포트; 상기 장치 본체의 상단에 구비되며, 상기 챔버의 수분 또는 공기를 배출하기 위한 배기 포트; 및 상기 배기 포트에 연결되며, 상기 배기 포트를 통하여 배출되는 분말 원료를 포집하는 필터장치를 더 포함할 수 있다.
상기 전기 히터는 상기 배출 포트, 배기 포트 및 상기 필터장치 중 적어도 하나에 더 배치될 수 있다.
상기 전기 히터가 설치되는 장치 본체의 설치면에 대하여, 상기 설치면의 단위면적당 설치되는 전기 히터의 양은, 상기 배출 포트, 배기 포트 및 상기 필터장치 중 적어도 하나의 설치면에 대하여, 상기 설치면의 단위면적당 설치되는 전기 히터의 양보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 장치 본체에 설치되는 전기 히터의 출력은, 상기 배출 포트, 배기 포트 및 상기 필터장치 중 적어도 하나에 설치되는 전기 히터의 출력보다 크게 형성될 수 있다.
상기 전기 히터는 케이블 타입의 히터를 포함하고, 상기 히터는 상기 장치 본체의 설치면에 감겨지거나, 벤딩하여 연장되거나 소용돌이 형상을 가지고 라운드지게 설치될 수 있다.
상기 전기 히터는 미네랄 절연히팅 케이블(Mineral insulated heating cable, MI 히팅케이블)로 구성될 수 있다.
상기 전기 히터는 지그재그 형상을 가지도록, 축방향으로 연장되며 다수의 히터라인을 포함하는 제1파트 및 상기 제1파트에서 연장방향을 변화하도록 벤딩되는 벤딩부를 가지는 제2파트를 포함하고, 상기 전기히터를 상기 장치 본체에 고정하기 위한 히터 고정장치를 더 포함할 수 있다.
상기 히터 고정장치는, 상기 장치 본체의 설치면에 삽입되며, 상기 다수의 히터라인 중 서로 이격된 제1,2히터라인의 사이에 배치되는 볼트; 상기 볼트가 삽입되며, 상기 제1,2히터라인의 적어도 일부분을 덮는 와셔; 및 상기 볼트에 체결되어 상기 와셔를 상기 제1,2히터라인측으로 가압하는 너트를 포함할 수 있다.
상기 와셔의 외직경(d1)은 상기 제1히터라인의 외직경(d2) 및 상기 제2히터라인의 외직경(d3)을 합한 값보다 크게 형성될 수 있다.
상기 히터 고정장치는, 상기 장치 본체의 설치면에 삽입되며, 상기 다수의 히터라인 중 서로 이격된 제1,2히터라인의 사이에 배치되는 볼트; 상기 볼트가 삽입되며, 상기 제1히터라인의 적어도 일부분을 덮는 홈부를 형성하는 브라켓; 및 상기 볼트에 체결되어 상기 브라켓을 상기 제1히터라인측으로 가압하는 너트를 포함할 수 있다.
상기 장치 본체의 챔버 내에 배치되어, 상기 챔버의 온도를 감지하는 챔버 온도센서를 더 포함하고, 상기 다수의 히터는 상기 챔버 온도센서에서 감지된 온도값에 기초하여 서로 다른 출력을 낼 수 있도록 상기 다수의 가열영역에 배치될 수 있다.
상기 챔버 온도센서는 상기 챔버의 하부영역의 온도를 감지할 수 있도록, 상기 회전축보다 낮은 위치에 설치될 수 있다.
상기 챔버 온도센서는, 상기 장치 본체의 축방향 중심을 기준으로 상기 제1측벽보다 상기 제2측벽에 더 인접한 좌측 영역에 배치되는 제1챔버 온도센서; 및 상기 장치 본체의 축방향 중심을 기준으로 상기 제2측벽보다 상기 제1측벽에 더 인접한 우측 영역에 배치되는 제2챔버 온도센서를 포함할 수 있다.
상기 다수의 가열영역에 배치되며, 상기 다수의 히터의 온도를 감지하기 위한 다수의 히터 온도센서를 더 포함하고, 상기 다수의 히터는 상기 제1,2챔버 온도센서 및 상기 다수의 히터 온도센서에서 감지된 온도값에 기초하여 서로 다른 출력을 낼 수 있도록 상기 다수의 가열영역에 배치될 수 있다.
상기 히터 온도센서가 상기 히터에 접촉하거나 상기 히터에 인접하게 배치되도록 상기 히터 온도센서를 상기 장치 본체에 고정하는 히터 고정장치를 더 포함할 수 있다.
상기 히터 고정장치는, 상기 히터의 제1히터라인 및 상기 히터 온도센서를 수용하는 제1수용부 및 상기 히터의 제2히터라인을 수용하는 제2수용부를 포함하고, 상기 제1,2수용부는 체결기구를 통하여 상기 장치 본체에 체결될 수 있다.
상기 제1,2챔버 온도센서 및 상기 다수의 히터 온도센서에서 감지된 온도값에 기초하여 상기 다수의 히터를 제어하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 제1챔버 온도센서 또는 상기 제2챔버 온도센서에서 감지된 온도값이 설정범위를 벗어나는 것으로 인식하면, 상기 제1챔버 온도센서 또는 상기 제2챔버 온도센서의 설치위치에 인접한 가열영역에 위치한 히터의 출력값을 변경하도록 제어할 수 있다.
상기 컨트롤러는, 상기 제1,2챔버 온도센서에서 감지된 온도값(T1,T2)의 편차가 설정편차를 벗어나는 것으로 인식하면, 상기 제1,2챔버 온도센서의 감지값 중 높은 온도값을 가지는 가열영역에 인접하게 위치한 히터의 출력을 감소하거나 낮은 온도값을 가지는 가열영역에 인접하게 위치한 히터의 출력을 증가시키도록 제어할 수 있다.
상기 장치 본체의 외부를 커버하는 외측 커버; 상기 외측 커버의 내측에 제공되며, 상기 다수의 히터에서 발생되는 열이 외부로 발산되는 것이 방지되도록 하는 단열재; 및 상기 단열재와 상기 다수의 히터의 사이에 제공되며, 상기 다수의 히터에서 발생되는 열이 상기 장치 본체로 전달되도록 하는 열전달 시트를 더 포함할 수 있다.
상기 열전달 시트의 열전달율이 상기 장치 본체의 열전달율 보다 크도록, 상기 장치 본체는 스테인리스 스틸 소재로 구성되고, 상기 열전달 시트는 알루미늄 소재의 시트로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사용온도 범위를 높일 수 있도록 전기히터를 이용하여 건조를 수행할 수 있으므로, 건조성능 및 효율이 개선될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전기히터를 장치 본체의 외주면에 배치함으로써 전도 및 복사열을 통하여 건조장치 내부의 챔버를 용이하게 가열할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 장치 본체의 외주면을 다수의 가열영역으로 구획하고 상기 구획된 가열영역에 독립적으로 제어되는 히터를 배치함으로써 챔버의 전 영역을 고르게 가열하고 온도 편차를 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 챔버의 외부와 내부에 각각 온도 센서를 배치하고, 상기 온도 센서에서 감지된 온도값에 기초하여 히터의 출력을 용이하게 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 챔버 내부에는 챔버의 온도를 감지할 수 있는 제1온도센서를 배치하고, 챔버의 외부에는 히터의 온도를 감지할 수 있는 제2온도센서를 배치함으로써, 상기 제1,2온도센서에서 감지된 온도값에 기초하여, 다수의 히터 전체 또는 일부의 히터의 출력을 용이하게 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 건조장치 중 분말원료가 수용되는 장치 본체뿐만 아니라, 건조된 분말원료가 배출되는 배출포트 또는 배기가 이루어지는 배기포트에도 히터를 장착하여 건조 성능을 개선할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 케이블 타입의 히터가 상기 외주면에 감겨지거나 벤딩되어 배치되어, 장치 본체의 외주면에 충분한 열량이 공급될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 히터를 상기 외주면에 고정하는 고정장치를 제공하여, 히터가 상기 장치 본체의 외주면에 접촉하거나 근접하게 위치할 수 있고 이에 따라 장치 본체의 가열 성능이 개선될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 히터의 외면에 온도센서가 접촉하거나 근접하에 배치되어, 히터의 온도를 용이하게 감지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 히터의 온도값과, 챔버 내부의 온도값을 실시간으로 모니터링 하고 상기 온도값이 설정범위에 벗어나는 경우 알람을 제공하고 건조장치의 온/오프를 제어할 수 있는 컨트롤 패널이 구비됨으로써, 사용 편의성이 개선되고 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 구성을 보여주는 일부 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장치 본체의 외면에 히터가 배치되는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3의 4-4'를 따라 절개하여, 건조장치의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1의 5-5'를 따라 절개한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 장치 본체의 구성을 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 "A" 부분을 확대한 도면이다.
도 8은 도 7의 8-8'를 따라 절개한 단면도이다.
도 9는 도 6의 "B" 부분을 확대한 도면이다.
도 10은 도 9의 10-10'를 따라 절개한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 제어 구성을 보여주는 블럭도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤 패널의 구성을 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 작동모습을 보여주는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터 및 히터 고정장치의 구성을 보여주는 개략도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 구성을 보여주는 일부 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장치 본체의 외면에 히터가 배치되는 모습을 보여주는 사시도이고, 도 4는 도 3의 4-4'를 따라 절개하여, 건조장치의 구성을 보여주는 단면도이고, 도 5는 도 1의 5-5'를 따라 절개한 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 제조용 분말원료 건조장치(1, 이하, "건조장치"라 칭함)는 이차전지에 구비되는 양극재 또는 음극재를 건조하기 위한 장치로서 이해될 수 있다.
상기 건조장치(1)는 베이스 프레임(10) 상에 설치될 수 있다.
상기 건조장치(1)는 구동력을 발생시키는 구동장치(20,30) 및 상기 구동장치(20,30)와 연동하는 회전축(155)을 포함하고 양극재 또는 음극재의 분말원료가 수용되는 건조 챔버(이하, 챔버)를 형성하는 장치 본체(100)를 포함할 수 있다.
상기 구동장치(20,30)는 구동모터(20) 및 상기 구동모터(20)와 축 연결되어 회전속도를 감소시키는 감속기(30)를 포함할 수 있다.
상기 회전축(155)은 상기 장치 본체(100)의 측방으로 돌출하여 상기 감속기(30)에 연동할 수 있다.
상기 회전축(155)은 상기 장치 본체(100)의 내부에서 축방향, 즉 상기 장치 본체(100)의 제1측벽(121)에서 제2측벽(123)을 향하는 방향으로 연장될 수 있다.
상기 장치 본체(100)의 양 측방에는, 상기 회전축(155)을 지지하는 축지지부(150)가 제공될 수 있다. 상기 축지지부(150)는 상기 회전축(155)의 외주면을 지지하는 베어링을 포함할 수 있다.
상기 축지지부(150)는 상기 장치 본체(100)의 양 측벽으로부터 돌출하도록 구성될 수 있다.
상기 축지지부(150)는 상기 장치 본체(100)의 일 측벽에서 상기 감속기(30)를 향하여 돌출하는 제1축지지부(151)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제1축지지부(151)는 제1측벽(121)에서 돌출할 수 있다. 상기 회전축(155)의 일측부는 제1측벽(121) 및 상기 제1축지지부(151)를 관통하여 상기 감속기(30)에 연결될 수 있다.
상기 축지지부(150)는 상기 장치 본체(100)의 타 측벽에서 외부로 돌출하는 제2축지지부(152)를 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제2축지지부(152)는 제2측벽(123)에서 돌출할 수 있다. 상기 회전축(155)의 타측부는 제2측벽(123)을 관통하여 상기 제2축지지부(152)에 지지될 수 있다.
상기 제1축지지부(151)가 구비되는 일 측벽과 상기 제2축지지부(152)가 구비되는 타 측벽은 서로 마주보는 측벽을 형성할 수 있다.
다른 예로서, 상기 회전축(155)은 별도의 축과 커플링 되고, 상기 별도의 축이 상기 제1축지지부(151)를 관통하여 상기 감속기(30)에 연결하도록 구성될 수도 있을 것이다.
상기 회전축(155)은 장치 본체(100)의 상하 높이를 기준으로, 대략 중앙 높이에 배치될 수 있다.
상기 회전축(155)에는 상기 장치 본체(100)의 내부에 수용된 분말원료를 교반할 수 있는 블레이드(156)가 제공될 수 있다. 상기 블레이드(156)는 상기 회전축(155)의 외면에서 돌출하여, 상기 회전축(155)과 함께 회전할 수 있다.
상기 블레이드(156)는 다수 개가 제공되며, 상기 다수 개의 블레이드(156)는 축 방향으로 이격하여 회전축(155)에 배치될 수 있다.
상기 장치 본체(100)는 원통 형상을 가지는 원통부(110)를 포함할 수 있다. 상기 원통부(110)는 가로 방향으로 누워진 형상을 가지며, 분말원료가 투입 및 배출되는 포트를 가질 수 있다.
상기 장치 본체(100)는 상기 원통부(110)의 양측에 제공되는 측벽(120)을 더 포함할 수 수 있다. 상기 측벽(120)은 상기 구동장치(20,30)를 바라보는 측면을 형성하는 제1측벽(121) 및 상기 제1측벽(121)의 반대면을 형성하는 제2측벽(123)을 포함할 수 있다.
상기 원통부(110) 및 제1,2측벽(121,123)은 분말원료가 수용되는 챔버를 형성할 수 있다. 상기 챔버는 분말원료의 건조를 위한 고온의 환경을 형성하는 건조실로서 이해될 수 있다.
상기 장치 본체(100)는 내식성이 우수하며 고온에서 안정성이 우수한 스테인리스 스틸 소재로 구성될 수 있다. 일례로, 상기 원통부(110) 및 제1,2측벽(121,123)은 스테인리스 스틸 소재로 구성될 수 있다.
상기 장치 본체(100)는 분말 원료가 투입되는 투입 포트(131)를 포함할 수 있다. 상기 투입 포트(131)는 상기 원통부(110)의 상단부에 배치되며, 분말원료는 상기 투입 포트(131)를 통하여 상기 장치 본체(100)의 챔버 내부로 투입될 수 있다.
양극제를 제조하기 위한 분말원료는 리튬, 코발트 및 망간등의 활물질과, 흑연과 같은 도전재, 바인더 및 집전체등을 포함할 수 있다.
상기 장치 본체(100)는 건조된 분말 원료가 배출되는 배출 포트(133)를 포함할 수 있다. 상기 배출 포트(133)는 상기 원통부(110)의 하단부에 배치되며, 건조된 분말원료는 상기 배출 포트(133)를 통하여 상기 장치 본체(100)의 챔버 외부로 배출될 수 있다.
상기 장치 본체(100)는 챔버 내부의 수분 및 공기가 배출되는 배기 포트(135)를 더 포함할 수 있다. 상기 배기 포트(135)는 상기 원통부(110)의 상단부에 배치될 수 있다. 상기 배기 포트(135)는 상기 투입 포트(131)의 측방에 이격하여 배치될 수 있다.
상기 배기 포트(135)에는 필터장치(140)가 연결될 수 있다. 상기 필터장치(140)는 상기 배기 포트(135)의 상방으로 연장되며, 호퍼 형상을 가질 수 있다. 상기 필터장치(140)는 상기 배기 포트(135)에서 공기와 함께 배출되는 분말원료를 포집하며, 포집된 분말원료는 배기 포트(135)를 통하여 챔버 내부로 낙하할 수 있다.
상기 배기 포트(135)는 배기력을 발생시키는 펌프(600, 도 14 참조)에 유동적으로 연결될 수 있다. 상기 펌프(600)는 진공펌프를 포함할 수 있다. 상기 진공펌프에 의하여 장치 본체(100)의 챔버를 진공 분위기로 형성할 수 있으므로 건조시간을 줄이고 수분함유량이 극소화 되도록 조절 가능하다.
상세히, 상기 필터장치(140)에는 펌프(600)가 연결될 수 있다. 상기 펌프(600)가 구동하면, 상기 장치 본체(100)의 챔버로부터 상기 필터장치(140)를 경유하여 상기 펌프(600)를 향하는 배기 유동이 발생할 수 있다.
상기 장치 본체(100)는 도어(160)를 포함할 수 있다. 상기 도어(160)는 원통부(110)에 제공되며 상기 챔버를 개폐하도록 구성된다. 상기 도어(160)를 개방하고, 사용자는 챔버 내로 들어가서 수리등을 할 수 있다.
상기 도어(160)는 상기 원통부(110)의 축방향 양측에 복수 개로 제공될 수 있다.
상기 도어(160)는 상기 챔버의 내부모습을 확인할 수 있도록 투시부(165)를 포함할 수 있다.
도 1을 기준으로, 상기 도어(160)가 배치되는 원통부(110)의 부분을 "전방부"라 하고, 상기 전방부의 반대편 부분을 "후방부"라 정의할 수 있다.
상기 건조장치(1)는 상기 장치 본체(100)의 외부를 둘러싸는 외측 커버(180)를 더 포함할 수 있다. 상기 외측 커버(180)는 상기 건조장치(1)의 외관을 형성할 수 있다.
상기 외측 커버(180)는 다수의 커버로 구성될 수 있다. 상기 다수의 커버 중 일 커버는 상기 원통부(110)의 외주면 중 일부 영역을 커버하며, 타 커버는 상기 원통부(110)의 외주면 중 다른 영역을 커버할 수 있다.
일례로, 상기 다수의 커버 중 상기 도어(150)가 위치하는 원통부(110)의 외면을 덮는 커버에는, 상기 도어(150)가 외부에 노출될 수 있도록 개구된 도어 개구부(181)를 형성할 수 있다.
상기 건조장치(1)는 상기 장치 본체(100)의 외면과 상기 외측 커버(180)의 사이에 제공되며, 상기 장치 본체(100)에 작용하는 열량이 외부로 발산되는 것이 방지되도록 하는 단열재(182)를 더 포함할 수 있다.
일례로, 상기 단열재(182)는 구조적으로 튼튼하고 단열성이 우수한 에어로 겔로 구성될 수 있다. 다만, 단열재의 재질은 이에 한정되지 않을 것이다.
상기 장치 본체(100)의 외면에는 열전달 시트(184)가 배치될 수 있다. 상기 열전달 시트(184)는 상기 장치 본체(100)의 외면에 구비되는 히터(200)를 덮을 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 열전달 시트(184)는 상기 히터(200)를 덮은 상태에서 상기 장치 본체(100)의 외면에 접촉하도록 배치될 수 있다. 일례로, 상기 열전달 시트(184)는 상기 히터(200)의 외면 및 상기 장치 본체(100)의 외면에 접촉하도록 접히거나 구겨지는 형상을 가질 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 상기 히터(200)에서 발생되는 열은 상기 장치 본체(100)로 용이하게 전달될 수 있다.
상기 열전달 시트(184)는 상기 장치 본체(100)의 열전달율보다 높은 금속 재질의 시트로 구성될 수 있다. 일례로, 상기 열전달 시트(184)는 알루미늄 재질의 시트로 구성될 수 있다.
상기 열전달 시트(184)는 상기 장치 본체(100)의 외면과 상기 단열재(182)의 사이에 배치될 수 있다.
상기 외측 커버(180), 단열재(182) 및 열전달 시트(184)를 합하여, "커버 어셈블리"라 이름할 수 있다.
상기 커버 어셈블리(180,182,184)는 상기 원통부(110)의 외면, 그리고 제1,2측벽(121,123)의 외면에 제공될 수 있다. 상기 커버 어셈블리(180,182,184)에 의하여, 상기 장치 본체(100)에 구비되는 히터(200)는 외부로 노출되지 않고 상기 장치 본체(100)의 챔버내로 열을 용이하게 공급할 수 있다.
상기 제1,2측벽(121,123)의 외면에 제공되는 커버 어셈블리(180,182,184)는 도면부호 180'(도 1 참조)로 기재한다. 상기 커버 어셈블리(180')는 축지지부(150)가 관통하는 관통공을 중심부에 형성하는 원통 형상을 가질 수 있다.
상기 건조장치(1)는 상기 배기 포트(135) 및 필터장치(140)의 외면에 제공되는 커버 어셈블리(180a,182a,184a)가 제공될 수 있다. 상기 커버 어셈블리(180a,182a,184a)는 외측 커버(180a), 단열재(182a) 및 열전달 시트(184a)를 포함할 수 있다.
상기 외측 커버(180a), 단열재(182a) 및 열전달 시트(184a)에 관한 설명은 상기 외측 커버(180), 단열재(182) 및 열전달 시트(184)에 관한 설명을 원용할 수 있다.
상기 장치 본체(100)에 제공되는 커버 어셈블리(180,182,184)를 "제1커버 어셈블리", 상기 배기 포트(135) 및 필터장치(140)에 제공되는 커버 어셈블리(180a,182a,184a)를 "제2커버 어셈블리"라 이름할 수 있다.
상기 건조장치(1)는 분말원료의 건조 공정을 수행하기 위하여 열량을 제공하는 히터(200)를 포함할 수 있다.
상기 히터(200)는 상기 장치 본체(100), 배출 포트(133) 및 상기 배기 포트(135) 중 적어도 하나에 제공될 수 있다.
상기 히터(200)는 상기 장치 본체(100)의 외면에 배치될 수 있다. 일례로, 상기 히터(200)는 상기 장치 본체(100)의 외면에 감겨지거나, 지그재그 형상(또는 미앤더(meander) 형상)을 이루도록 배치되거나 소용돌이 형상(팽이가 회전하는 형상)을 가지도록 배치될 수 있다.
상기 장치 본체(100)는, 히터(200)로부터 공급되는 열량이 독립적으로 또는 개별적으로 제어되는 다수의 가열영역을 포함할 수 있다.
상기 다수의 가열영역은 원통부(110)에 정의될 수 있다. 상기 다수의 가열영역에는, 독립적으로 발열량이 제어되는 다수의 히터가 설치될 수 있다.
상기 다수의 가열영역 중 일부의 가열영역은 상기 회전축(155)의 하부에 위치하는 하부 가열영역을 형성하고, 다른 일부의 가열영역은 상기 회전축(155)의 상부에 위치하는 상부 가열영역을 형성할 수 있다.
다른 관점에서, 상기 다수의 가열영역 중 일부의 가열영역은 상기 원통부(110)의 축방향 중심을 기준으로, 상기 제2측벽(123)보다 상기 제1측벽(121)에 인접하게 위치한 우측 가열영역을 형성하고, 다른 일부의 가열영역은 상기 제1측벽(121)보다 상기 제2측벽(123)에 인접하게 위치한 좌측 가열영역을 형성할 수 있다.
상기 원통부(110)는 상기 다수의 가열영역이 구분되도록 구획부재(171,173)를 포함할 수 있다. 상기 구획부재(171,173)는 히터(200)에 의하여 서로 다른 온도로 장치 본체(100)가 가열될 때, 상기 장치 본체(100)의 변형 또는 뒤틀림을 방지하기 위한 변형방지 기능을 수행할 수 있다.
상기 구획부재(171,173)는 상기 원통부(110)의 외면에서 돌출하며 원주 방향으로 연장하는 제1구획부재(171)를 포함할 수 있다.
상기 제1구획부재(171)는 상기 원통부(110)의 축방향 길이를 기준으로 대략 중앙부에 배치될 수 있다.
상기 제1구획부재(171)에 의하여, 상기 원통부(110)의 가열영역은 축방향(좌우 방향)으로 서로 인접한 다수의 가열영역으로 구획될 수 있다. 상기 "축방향"은 상기 제1측벽(121)에서 상기 제2측벽(123)을 향하는 방향, 즉 회전축(155)이 연장하는 방향으로 이해될 수 있다.
상기 구획부재(171,173)는 상기 원통부(110)의 외면에서 돌출하며 상기 축방향으로 연장하는 제2구획부재(173)를 포함할 수 있다.
상기 제2구획부재(173)는 상기 제1구획부재(171)와 교차하도록 배치될 수 있다. 상기 제2구획부재(173)에 의하여, 상기 원통부(110)의 가열영역은 원주 방향으로 서로 인접한 다수의 가열 영역, 즉 전방 가열영역 및 후방 가열영역, 또는 상부 가열영역 및 하부 가열영역으로 구획될 수 있다.
일례로, 상기 제2구획부재(173)는 다수 개가 제공될 수 있다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 상기 제2구획부재(173)는 상기 원통부(110)의 상단부에 제공되는 상단 구획부재(173a)와, 상기 원통부(110)의 하단부에 제공되는 하단 구획부재(173b) 및 상기 원통부(110)의 외주면 양 측방에 제공되는 2개의 측방 구획부재(173c,173d)를 포함할 수 있다.
상기 2개의 측방 구획부재(173c,173d)는 제1측방 구획부재(173c) 및 제2측방 구획부재(173d)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 4개의 제2구획부재(173)가 제공되는 경우, 상기 제1,2구획부재(171,173)에 의하여 상기 원통부(110)의 외주면은 8개의 가열영역으로 구획될 수 있다.
다만, 이에 한정되지는 않으며, 상기 제1,2구획부재(171,173)가 제공되는 개수에 따라 상기 원통부(110)의 외주면은 적어도 2개 이상의 가열 영역으로 구분될 수 있다.
물론, 상기 제1구획부재(171)만 제공되고, 상기 제2구획부재(173)가 생략되는 경우, 상기 가열 영역은 상기 제1구획부재(171)를 중심으로 좌우 양측으로 구획되는 2개의 가열 영역을 포함하도록 구성될 수도 있다.
이하에서는, 상기 원통부(110)의 외주면이 8개의 가열영역(원통부 가열영역)으로 구분되는 실시예를 기준으로 설명한다.
상기 8개의 가열영역 중, 제1가열영역에는 제1히터(201)가 설치될 수 있다.
상기 제1가열영역은 상기 도어(160) 중 제1도어의 적어도 일부분이 위치하는 영역으로서 상단 구획부재(173a), 제1측방 구획부재(173c), 제1구획부재(171) 및 제2측벽(123)에 의하여 정의되는 가열영역으로서 이해된다.
상기 8개의 가열영역 중, 제2가열영역에는 제2히터(202)가 설치될 수 있다.
상기 제2가열영역은 상기 도어(160) 중 제2도어의 적어도 일부분이 위치하는 영역으로서 상단 구획부재(173a), 제1측방 구획부재(173c), 제1구획부재(171) 및 제1측벽(121)에 의하여 정의되는 가열영역으로서 이해된다.
상기 8개의 가열영역 중, 제3가열영역에는 제3히터(203)가 설치될 수 있다.
상기 제3가열영역은 상기 도어(160) 중 제1도어의 다른 일부분이 위치하는 영역으로서 하단 구획부재(173b), 제1측방 구획부재(173c), 제1구획부재(171) 및 제2측벽(123)에 의하여 정의되는 가열영역으로서 이해된다.
상기 8개의 가열영역 중, 제4가열영역에는 제4히터(204)가 설치될 수 있다.
상기 제4가열영역은 상기 도어(160) 중 제2도어의 다른 일부분이 위치하는 영역으로서 하단 구획부재(173b), 제1측방 구획부재(173c), 제1구획부재(171) 및 제1측벽(121)에 의하여 정의되는 가열영역으로서 이해된다.
상기 8개의 가열영역 중, 제5가열영역에는 제5히터(205)가 설치될 수 있다.
상기 제5가열영역은 상단 구획부재(173a), 제2측방 구획부재(173d), 제1구획부재(171) 및 제1측벽(121)에 의하여 정의되는 가열영역으로서 이해된다.
상기 8개의 가열영역 중, 제6가열영역에는 제6히터(206)가 설치될 수 있다.
상기 제6가열영역은 상단 구획부재(173a), 제2측방 구획부재(173d), 제1구획부재(171) 및 제2측벽(123)에 의하여 정의되는 가열영역으로서 이해된다.
상기 8개의 가열영역 중, 제7가열영역에는 제7히터(207)가 설치될 수 있다.
상기 제7가열영역은 하단 구획부재(173b), 제2측방 구획부재(173d), 제1구획부재(171) 및 제1측벽(121)에 의하여 정의되는 가열영역으로서 이해된다.
상기 8개의 가열영역 중, 제8가열영역에는 제8히터(208)가 설치될 수 있다.
상기 제8가열영역은 하단 구획부재(173b), 제2측방 구획부재(173d), 제1구획부재(171) 및 제2측벽(123)에 의하여 정의되는 가열영역으로서 이해된다.
상기 제1,2,5,6가열영역은 상부 가열영역을 형성하며, 상기 3,4,7,8가열영역은 하부 가열영역을 형성할 수 있다.
상기 제1~8히터(208)는 상기 원통부(110)의 각 가열영역에 충분한 면적으로 제공될 수 있도록, 지그재그 형상으로 벤딩하여 배치될 수 있다.
상기 장치 본체(100)는 상기 원통부(110) 이외의 영역으로서 히터가 배치되는 추가 가열영역을 더 포함할 수 있다. 상세히, 상기 추가 가열영역은 상기 제1,2측벽(121,123)에 정의될 수 있다.
상기 추가 가열영역은 상기 제1측벽(121)에 정의되는 제9가열영역(제1측벽 가열영역)을 포함하고, 상기 제9가열영역에는 제9히터(209)가 설치될 수 있다.
상기 추가 가열영역은 상기 제2측벽(123)에 정의되는 제10가열영역(제2측벽 가열영역)을 포함하고, 상기 제10가열영역에는 제10히터(210)가 설치될 수 있다.
상기 제1측벽(121)에는 제1축지지부(151)가 돌출되고, 상기 제2측벽(123)에는 제2축지지부(152)가 돌출된다.
일례로, 상기 히터(200)는 제1,2축지지부(151,152)의 둘레를 따라 소용돌이 형상을 가지고 연장하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제9히터(209)는 상기 제9가열영역에 충분한 면적으로 제공될 수 있도록, 상기 제1축지지부(151)의 외주면을 둘러싸고 소용돌이 형상을 가지도록 배치될 수 있다.
다만, 이에 한정되지 않으며, 상기 히터(200)는 상기 제1,2축지지부(151,152)를 회피하여 지그재그 형상으로 배치될 수도 있을 것이다.
상기 제10히터(210)는 상기 제10가열영역에 충분한 면적으로 제공될 수 있도록, 상기 제2축지지부(152)의 외주면을 둘러싸고 소용돌이 형상을 가지도록 배치될 수 있다.
상기 건조장치(1)는 상기 장치 본체(100) 이외의 영역으로서 히터가 배치되는 추가 가열영역을 더 포함할 수 있다. 상기 추가 가열영역은 분말원료가 상기 장치 본체(100)의 챔버로부터 외부로 배출되거나 외부에서 상기 챔버 내로 유입되는 경로상에 형성될 수 있다.
상세히, 상기 추가 가열영역은 상기 필터장치(140)의 외면에 정의되는 제11가열영역을 포함하고, 상기 제11가열영역에는 제11히터(211)가 설치될 수 있다.
상기 추가 가열영역은 상기 배기 포트(135)의 외면에 정의되는 제12가열영역을 포함하고, 상기 제12가열영역에는 제12히터(212)가 설치될 수 있다.
상기 추가 가열영역은 상기 배출 포트(133)의 외면에 정의되는 제13가열영역을 포함하고, 상기 제13가열영역에는 제13히터(213)가 설치될 수 있다.
상기 제11~13히터(211,212,213)는 각 가열영역에 충분한 면적으로 제공될 수 있도록, 각 가열영역의 외주면을 따라 원주 방향으로 감겨지도록 배치될 수 있다.
상기 제1~13히터(201~213)는 독립적으로 제어되며, 서로 다른 발열량 또는 히팅온도를 가지도록 출력이 제어될 수 있다.
상기 히터(200), 즉 상기 제1~13히터(201~213)는 각 가열영역의 형상에 대응하여 벤딩 또는 라운딩 처리등 가공이 용이하도록 케이블 타입의 히터로 구성될 수 있다.
일례로, 상기 히터(200)는 미네랄 절연히팅 케이블(Mineral insulated heating cable, MI 히팅케이블)로 구성될 수 있다. 상기 MI 히팅케이블은 최대 600˚C의 사용온도를 가지며, 안정적인 발열을 이룰 수 있다. 그리고, 상기 MI 히팅케이블은 내열성 및 내식성이 우수하여 응력부식 균열에 대한 보호 기능을 제공할 수 있다.
상기 제1~8가열영역에는 제1~8히터(201~208)의 온도를 감지하기 위한 히터 온도센서(250)가 배치될 수 있다. 상기 히터 온도센서(250)는 다수 개가 제공되며, 다수 개의 히터 온도센서(250)는 상기 제1~13가열영역에 배치될 수 있다.
상기 히터 온도센서(250)는 히터(200)에 접촉하도록, 또는 인접하게 배치되어 상기 히터(200)의 온도를 감지할 수 있다.
상기 히터 온도센서(250)는 각 가열영역의 중심부에 배치될 수 있다. 서로 다른 온도로 출력 제어되는 히터(200)의 작동 특성을 고려할 때, 만약 상기 히터 온도센서(250)가 각 가열영역의 테두리에 가깝게 배치되는 경우, 인접한 가열영역으로부터 영향을 받아, 정확하지 않은 온도 감지될 수 있기 때문이다.
다만, 제1,2가열영역에는 도어(160)가 배치되어 상기 온도센서(250)가 상기 제1,2가열영역의 중심부에 배치되는 것이 용이하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 제1,2가열영역에 배치되는 온도센서(250)는 상기 도어(160)의 상단부 외측에 배치될 수 있다.
상기 장치 본체(100)의 내부에는, 분말원료가 수용되는 챔버의 온도를 감지하기 위한 챔버 온도센서(260)가 배치될 수 있다.
상기 챔버 온도센서(260)는 상기 장치 본체(100)의 하부에 위치할 수 있다. 상기 챔버 온도센서(260)는 상기 회전축(155)보다 낮은 위치에 배치될 수 있다.
일례로, 상기 챔버 온도센서(260)는 상기 원통부(110)의 저면에 배치될 수 있다. 상기 건조장치(1)가 구동하고 분말원료가 챔버 내에서 교반될 때, 상기 분말원료의 대부분은 상기 챔버의 하부에 수용된 상태에 있을 수 있다.
따라서, 상기 분말원료가 위치한 챔버의 하부온도를 감지하고, 감지된 결과값을 활용하는 것이 실질적인 건조 성능을 개선하는 데 유리할 수 있다.
상기 챔버 온도센서(260)는 다수 개가 제공될 수 있다. 상기 다수 개의 챔버 온도센서(260)는 상기 장치 본체(100)의 하부에 축 방향(좌우 방향)으로 이격하여 배치될 수 있다.
상기 다수 개의 챔버 온도센서(260)는 제4가열영역 및 제7가열영역에 인접한 위치에 배치되는 제1챔버 온도센서(261)와, 제3가열영역 및 제8가열영역에 인접한 위치에 배치되는 제2챔버 온도센서(263)를 포함할 수 있다.
상기 제1챔버 온도센서(261)는 상기 원통부(110)의 좌측부에 위치하고, 상기 제2챔버 온도세서(263)는 상기 원통부(110)의 우측부에 위치할 수 있다.
상대적으로 큰 용적을 가지는 챔버를 고려할 때, 상기 챔버의 위치에 따라서 온도 편차가 발생할 수 있다. 상기 온도 편차에 의하여, 상대적으로 낮은 온도의 지점에 위치한 분말원료의 건조 성능은 저하될 수 있다.
이러한 온도 편차를 줄이기 위하여, 상기 챔버내의 다수의 위치에서 내부 온도를 감지함으로써 건조장치의 작동중에 챔버가 전체적으로 골고루 가열되고 있는지 여부를 확인할 수 있다.
그리고, 확인된 온도값에 기초하여, 상기 다수 개의 히터(200) 중 전체 히터, 또는 일부의 히터의 출력을 서로 다르게 제어할 수 있다. 즉, 상대적으로 낮은 온도를 형성하는 챔버의 일 지점에 가까운 히터의 출력을 증가시키고, 상대적으로 높은 온도를 형성하는 챔버의 타 지점에 가까운 히터의 출력을 유지 또는 감소시킬 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 상기 챔버 온도센서(260)를 "제1온도센서", 상기 히터 온도센서(250)를 "제2온도센서"라 이름할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 장치 본체의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 7은 도 6의 "A" 부분을 확대한 도면이고, 도 8은 도 7의 8-8'를 따라 절개한 단면도이고, 도 9는 도 6의 "B" 부분을 확대한 도면이고, 도 10은 도 9의 10-10'를 따라 절개한 단면도이다.
도 6 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 히터(200)는 장치 본체(100)에 설치되는 본체 히터와, 분말 원료 또는 수분이 배출되는 포트에 설치되는 포트 히터를 포함할 수 있다.
상기 본체 히터는 위에서 설명한 제1~10히터(201~210)를 포함할 수 있다.
상기 포트 히터는 상기 배기 포트(135)에 설치되는 제12히터(212) 및 상기 배출 포트(133)에 설치되는 제13히터(213)를 포함할 수 있다.
상기 본체 히터는 상기 장치 본체(100) 내에 수용된 분말 원료를 건조시키기 위히여 열량을 제공하는 메인 히터로서 이해되며, 충분한 열량을 발산할 수 있도록 출력이 제어될 수 있다.
따라서, 상기 본체 히터(201~210)는 상기 제1~10가열영역에 다소 촘촘하게 배치될 수 있다.
반면에, 상기 포트 히터(212,213)는 건조가 완료되어 챔버로부터 배출되는 분말 원료의 경로상에 위치한, 배출 포트(133) 또는 배기 포트(135)에 열량을 제공하는 서브 히터로서, 상기 포트(133,135)에서 외기와의 온도차이에 따른 응축을 방지하는 수준의 열량을 제공할 수 있다.
따라서, 상기 포트 히터(212,213)는 상대적으로 적은 양으로 배치될 수 있다.
정리하면, 상기 본체 히터(201~210)의 설치를 위한 설치면의 단위면적 당 상기 본체 히터(201~210)가 배치되는 면적의 비율은, 상기 포트 히터(212,213)의 설치를 위한 설치면의 단위면적 당 상기 포트 히터(212,213)가 배치되는 면적의 비율보다 클 수 있다.
상기 "설치면"은 각 가열영역에서 히터가 설치되는 표면을 의미할 수 있다.
상기 본체 히터(201~210)는 각 가열영역의 설치면에 지그 재그 형상으로 배치될 수 있다. 상기 본체 히터(201~210)는 다수의 열을 이루도록 배치되는 다수의 히터라인을 포함할 수 있다.
상세히, 상기 본체 히터(201~210)는 제1열을 이루는 제1히터라인(220) 및 상기 제1히터라인(220)에 인접하여 연장되고 제2열을 이루는 제2히터라인(222)을 포함할 수 있다. 상기 제1,2히터라인(220,222)은 제1설정거리(△S1)만큼 이격하여 배치될 수 있다.
상기 포트 히터(212,213) 중 배기 포트(135)에 설치되는 제12히터(212)는 상기 배기 포트(135)의 외면에 원주 방향으로 감겨지도록 배치될 수 있다. 상기 제12히터(212)는 다수의 열을 이루도록 배치될 수 있다.
상세히, 상기 제12히터(212)는 제1열을 이루는 제1히터라인(220a) 및 상기 제1히터라인(220a)에 인접하여 연장되고 제2열을 이루는 제2히터라인(222a)을 포함할 수 있다. 상기 제1,2히터라인(220a,222a)은 제2설정거리(△S2)만큼 이격하여 배치될 수 있다.
상기 포트 히터(212,213) 중 배출 포트(133)에 설치되는 제13히터(213)는 상기 배출 포트(133)의 외면에 원주 방향으로 감겨지도록 배치될 수 있다. 상기 제13히터(213)는 다수의 열을 이루도록 배치될 수 있다.
상세히, 상기 제13히터(213)는 제1열을 이루는 제1히터라인(220b) 및 상기 제1히터라인(220b)에 인접하여 연장되고 제2열을 이루는 제2히터라인(222b)을 포함할 수 있다. 상기 제1,2히터라인(220b,222b)은 제3설정거리(△S3)만큼 이격하여 배치될 수 있다.
상기 본체 히터의 설치량이 상기 포트 히터(212,213)의 설치량보다 많을 수 있도록, 제1설정거리(△S1)는 상기 제2설정거리(△S2) 또는 상기 제3설정거리(△S3)보다 작게 형성될 수 있다.
도 6에 표시되지는 않았으나, 필터장치(140)의 외주면에는 제11히터(211)가 감겨지도록 설치되며, 상기 제11히터(211)의 단위면적당 설치량은 상기 본체 히터201~210)의 단위 면적당 설치량보다 작을 수 있다.
그리고, 상기 제11히터(211)의 제1,2열을 구성하는 제1,2히터라인간의 간격은 상기 본체 히터(201~210)의 제1,2열을 구성하는 제1,2히터라인(220,222)간의 간격(△S1) 보다 크게 형성될 수 있다.
상기 건조 장치(1)는 상기 히터(200)를 각 가열영역의 설치면에 고정하기 위한 히터 고정장치(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 히터(200)에서 발생되는 열이 전도 또는 복사 방식에 의하여 상기 설치면에 효과적으로 전달되도록, 상기 히터(200)는 상기 설치면에 접촉하거나 인접하게 배치될 필요가 있다.
상기 히터(200)가 케이블 타입으로 구성되어 길게 배치되는 경우, 상기 히터(200)는 설치면으로부터 들뜨는 현상이 나타날 수 있다. 따라서, 상기 히터(200)를 상기 설치면측으로 눌러줄 수 있도록 히터 고정장치(300)가 제공될 수 있다.
상기 히터 고정장치(300)는 상기 설치면에 삽입되는 볼트(310) 및 상기 볼트(310)에 끼워지고 상기 히터(200)의 외면을 가압하는 와셔(320)를 포함할 수 있다.
상기 볼트(310)는 설치면의 내측에서 상기 설치면의 외부를 향하여 끼워질 수 있다. 그리고, 상기 볼트(310)는 제1,2열을 형성하는 제1,2히터라인(220,222)의 사이, 즉 이격된 공간에 위치할 수 있다.
상기 설치면의 외부로 돌출된 볼트(310)에는 와셔(320)가 끼워지며, 상기 와셔(320)는 상기 제1,2히터라인(220,222)의 외측에서 상기 설치면을 향하는 방향으로 가압하도록 배치될 수 있다.
상기 와셔(320)에는, 상기 볼트(310)가 삽입되는 관통공이 형성될 수 있다.
상기 히터 고정장치(300)는 상기 와셔(320)의 외측에 결합되며, 상기 볼트(310)의 나사산에 결합되는 너트(330)를 더 포함할 수 있다.
상기 너트(330)는 상기 볼트(310)에 나사 결합되는 과정에서, 상기 와셔(320)를 상기 설치면 방향으로 가압하므로, 상기 와셔(320)는 상기 히터(200)를 상기 설치면 방향으로 가압할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 와셔(320)의 일면은 상기 제1,2히터라인(220,222)을 접촉 또는 가압하도록 구성된다. 일례로, 상기 와셔(320)의 일면은 가압면으로서 저면을 형성할 수 있다.
상기 와셔(320)의 일면은 상기 제1히터라인(220)을 가압 또는 접촉하는 제1파트(321) 및 상기 제2히터라인(222)을 가압 또는 접촉하는 제2파트(322)를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 와셔(320)의 외직경(d1)은 상기 제1히터라인(220)의 외직경(d2) 및 제2히터라인(222)의 외직경(d3)을 합한 값보다 크게 형성될 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 하나의 히터 고정장치(300)에 의하여, 2개의 열을 구성하는 제1,2히터라인을 안정적으로 고정할 수 있다는 효과가 나타난다.
상기 히터(200)는 다수의 열을 형성하며, 상기 다수의 열의 히터(200)를 건조장치에 고정하기 위하여 상기 고정장치(300)는 다수 개가 제공될 수 있다.
상기 다수의 고정장치(300)는 설치면의 외주 방향으로 정렬될 수 있다.
상기 히터(200)는 축방향으로 연장되며 제1,2히터라인(220,222)을 구성하는 제1파트 및 상기 설치면에 용이하게 배치될 수 있도록 연장방향을 변화시키는 제2파트로서의 벤딩부(215)를 포함할 수 있다. 상기 벤딩부(215)에는, 상기 벤딩부(215)를 설치면에 고정하기 위한 히터 고정장치(300a)가 설치될 수 있다.
상기 히터 고정장치(300a)에 관한 설명은 위에서 설명한 히터 고정장치(300)에 관한 설명을 원용한다.
상기 벤딩부(215)는 인접한 제1,2히터라인을 연결하도록 구성되며, 상기 히터 고정장치(300a)는 상기 벤딩부(215)의 오목한 부분에 배치되어 상기 인접한 제1,2히터라인을 가압하도록 구성될 수 있다.
상기 각 가열영역에는 히터(200)의 온도를 감지하기 위한 히터 온도센서(250)가 배치될 수 있다. 상기 히터 온도센서(250)는 상기 히터(200)에 접촉하거나 인접하게 배치될 수 있다.
상기 히터 온도센서(250)는 제1~13가열영역에 배치되는 제1~13히터(201~213)의 온도를 감지하도록 배치될 수 있다.
일례로, 상기 히터 온도센서(250)는 열전대 온도센서를 포함할 수 있다. 다만, 온도센서의 종류는 이에 한정되지 않을 것이다.
상기 건조 장치(1)는 상기 히터 온도센서(250)를 상기 히터(200)에 인접하게 고정하기 위한 센서 고정장치(350)를 더 포함할 수 있다. 상기 센서 고정장치(350)는 상기 히터(200)와 상기 히터 온도센서(250)를 함께 고정하도록 구성될 수 있다.
상세히, 상기 센서 고정장치(350)는 상기 히터(200)의 제1열을 구성하는 제1히터라인(220) 및 히터 온도센서(250)를 고정하기 위한 제1수용부(351) 및 상기 히터(200)의 제2열을 구성하는 제2히터라인(222)을 고정하기 위한 제2수용부(352)를 포함할 수 있다.
상기 제1수용부(351)는 상기 설치면으로부터 돌출되며 상기 제1히터라인(220) 및 히터 온도센서(250)를 내부에 수용하도록 상방으로 함몰된 형상을 가질 수 있다. 상기 제1수용부(351)는 상기 제1히터라인(220)를 상기 설치면 방향으로 가압하도록 구성될 수 있다.
상기 제2수용부(352)는 상기 설치면으로부터 돌출되며 상기 제2히터라인(222)을 내부에 수용하도록 상방으로 함몰된 형상을 가질 수 있다. 상기 제2수용부(352)는 상기 제2히터라인(222)를 상기 설치면 방향으로 가압하도록 구성될 수 있다.
상기 제1수용부(351) 및 상기 제2수용부(352)는 일체로 구성될 수 있다.
상기 건조장치(1)는 상기 센서 고정장치(350)를 상기 설치면에 체결하기 위한 체결기구(361,363)를 더 포함할 수 있다. 일례로, 상기 체결기구(361,363)는 스크류를 포함할 수 있다.
상기 체결기구(361,363)는 상기 제1수용부(351)와 상기 제2수용부(352) 사이의 연결부분에 체결되는 제1체결기구(361) 및 상기 제2수용부(352)의 외측에 체결되는 제2체결기구(363)를 포함할 수 있다. 상기 제2수용부(352)는 상기 제1,2체결기구(361,363)의 사이에 위치할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 제어 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤 패널의 구성을 보여주는 도면이고, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 제어방법을 보여주는 플로우 챠트이고, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 건조장치의 작동모습을 보여주는 단면도이다.
먼저 도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 건조장치(1)는 건조장치(1)의 작동을 위하여 소정의 명령을 입력할 수 있는 입력부(410)를 포함할 수 있다. 상기 입력부(410)는 일례로 상기 건조장치(1)의 작동 시작명령을 입력하기 위한 스타트 입력부 및 히터(200)의 작동을 시작 또는 정지하는 히터 온/오프 입력부등을 포함할 수 있다.
상기 건조장치(1)는 상기 장치 본체(100)의 외부에 배치되어 히터(200)의 온도를 감지하기 위한 히터 온도센서(250) 및 상기 장치 본체(100)의 내부에 배치되어 챔버 내부의 온도를 감지하기 위한 챔버 온도센서(260)를 포함할 수 있다.
상기 건조장치(1)는 상기 히터 온도센서(250) 및 챔버 온도센서(260)에서 감지된 온도값에 기초하여, 히터(200)의 출력을 조절하는 컨트롤러(400)를 더 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 상기 건조장치(1)는 사용자의 조작이 가능하고 건조장치(1)의 작동정보를 확인할 수 있는 컨트롤 패널(500)을 더 포함할 수 있다.
상기 컨트롤 패널(500)은 제1,2챔버 온도센서(261,263)에서 감지된 온도값 및 제1~13히터(201~213)에 대응하여 히터 온도센서(250)에서 감지된 온도값을 표시하는 디스플레이부(510)를 포함할 수 있다.
도 12의 디스플레이부(510)에 표시된 온도값들은 하나의 예로서 표시되며, 이 온도값에 한정되는 것이 아님을 미리 밝혀둔다.
상기 제1,2챔버 온도센서(261,263)에서 감지된 온도값 또는 히터 온도센서(250)에서 감지된 온도값이 소정시간 이상 동안 설정된 온도범위를 벗어나는 경우, 상기 디스플레이부(510)에는 "비정상 온도상태"를 나타내는 경고 메세지가 음성 또는 시각적으로 출력될 수 있다.
이를 통해, 사용자는 히터(200) 또는 온도센서(250,260)의 고장여부등을 확인할 수 있다.
상기 컨트롤 패널(500)은 상기 제1~13히터(201~213)의 구동을 시작하거나 정지시킬 수 있는 온/오프 입력부(520)를 더 포함할 수 있다. 사용자는 상기 온/오프 입력부(520)를 조작하여, 수동으로 제1~13히터(201~213)의 작동을 제어할 수 있다.
물론, 상기 제1~13히터(201~213)의 온/오프 여부, 그리고 출력량 조절은 미리 설정된 제어로직에 의하여 수행될 수 있다. 이하에서는, 이와 관련된 제어방법을 도면을 참고하여 설명한다.
도 13 및 도 14를 함께 참조하면, 건조장치(1)의 구동이 시작되면 투입포트(131)를 통하여 분말 원료(P)가 투입되고 구동모터(20)가 구동하여 회전축(155)이 회전할 수 있다. 상기 회전축(155)의 회전에 따라 블레이드(156)가 회전하여 장치 본체(100) 내에 수용된 분말원료가 교반될 수 있다.
상기 히터(200)가 온 되어 작동될 수 있다. 일례로, 상기 건조장치(1)의 초기 구동시에는 상기 제1~13히터(201~213)가 설정된 출력으로 작동할 수 있다.
일례로, 상기 제1~13히터(201~213) 중, 장치 본체(100)에 구비되는 제1~10히터(201~210)는 제1출력으로 작동하고, 포트(133,135) 및 필터 장치(140)에 제공되는 제11~13히터(211~213)는 제2출력으로 작동할 수 있다. 상기 제1출력은 상기 제2출력보다 높을 수 있다 (S11).
설정시간이 경과하면, 상기 제1,2챔버 온도센서(261,263)를 통하여 장치 본체(100) 내부의 온도가 감지될 수 있다.
이 때, 설정시간은 히터의 구동후 건조장치 내부의 챔버온도가 원하는 온도범위에 도달할 수 있을 것으로 판단되는, 미리 설정된 시간일 수 있다. 예를 들어, 상기 설정시간은 5~10분일 수 있다 (S12,S13).
상기 장치 본체(10)의 내부 온도가 설정범위 내에 속하는지 여부가 인식될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1,2챔버 온도센서(261,263)에서 각각 감지된 제1온도값이 설정범위 내에 속하는지 여부가 인식될 수 있다. 그리고, 복수의 제1온도값의 편차가 설정 편차내에서 형성되는지 여부가 인식될 수 있다.
일례로, 상기 제1챔버 온도센서(261)에서 감지된 온도값이 T1이고, 상기 제2챔버 온도센서(263)에서 감지된 온도값이 T2라 할 때, 상기 T1 및 T2가 챔버의 설정범위(예를 들어, 450~500˚C) 내에서 속하는 경우, 상기 T1과 T2의 편차를 인식할 수 있다.
상기 T1과 T2의 편차가 설정편차(예를 들어, 20˚C 이내)에서 형성되면, 상기 장치 본체(100)의 내부 챔버온도가 설정범위 내에 속하는 것으로 인식할 수 있다. 이 경우에는, 제1~13히터(201~210)의 출력을 유지하여 건조 장치의 작동을 계속 수행할 수 있다 (S14,S15).
반면에, 상기 감지된 온도값(T1) 및 상기 감지된 온도값(T2) 중 적어도 하나의 온도값이 설정범위를 벗어나는 경우, 또는 상기 T1과 T2의 편차가 설정편차를 벗어나는 경우, 히터 온도센서(250)를 통하여 복수의 히터(201~213)의 온도를 감지할 수 있다 (S16).
상기 챔버 온도센서(260) 및 상기 히터 온도센서(250)에서 감지된 온도값에 기초하여, 복수의 히터(201~213) 중 적어도 하나의 히터를 제어할 수 있다. 일례로, 상기 복수의 히터(201~213) 중 적어도 하나의 히터 출력을 변경할 수 있다 (S17).
구체적인 제어방법은 아래와 같다.
(1) 감지된 온도값(T1,T2) 중 적어도 하나의 온도값이 설정범위를 벗어나는 경우
제1챔버 온도센서(261)에서 감지된 온도값(T1)이 설정범위 이하이면 챔버의 좌측 영역의 온도가 낮은 것이므로, 상기 좌측 영역에 인접한 가열영역에 위치한 히터, 일례로 제1,3,6,8히터(201,203,206,208) 및 제2측벽(123)에 위치한 제10히터(210)의 출력을 높이도록 제어할 수 있다.
이 때, 상기 제1,3,6,8,10히터(201,203,206,208,210) 중, 히터 온도센서(250)를 통하여 가장 낮은 온도값을 가지는 것으로 감지된 히터의 출력을 가장 크게 증가시킬 수 있다.
추가적으로, 원료 분말이 대부분 수용되는 챔버의 하부의 온도를 더 높일 수 있도록, 장치 본체(100)의 하부 가열영역에 위치한 제3,8히터(204,207)의 출력을 상부 가열영역에 위치한 제1,6히터(202,205)의 출력보다 크게 제어할 수 있다.
반면에, 제2챔버 온도센서(263)에서 감지된 온도값(T1)이 설정범위 이하이면 챔버의 우측 영역의 온도가 낮은 것이므로, 상기 우측 영역에 인접한 가열영역에 위치한 히터, 일례로 제2,4,5,7히터(202,204,205,207) 및 제1측벽(121)에 위치한 제9히터(209)의 출력을 높이도록 제어할 수 있다.
이 때, 상기 제2,4,5,7,9히터(202,204,205,207,209) 중, 히터 온도센서(250)를 통하여 가장 낮은 온도값을 가지는 것으로 감지된 히터의 출력을 가장 크게 증가시킬 수 있다.
추가적으로, 원료 분말이 대부분 수용되는 챔버의 하부의 온도를 더 높일 수 있도록, 장치 본체(100)의 하부 가열영역에 위치한 제4,7히터(204,207)의 출력을 상부 가열영역에 위치한 제2,5히터(202,205)의 출력보다 크게 제어할 수 있다.
반대로, 상기 온도값(T1,T2)이 설정범위 보다 높은 경우, 위와 같은 로직으로 해당 가열영역에 위치한 히터의 출력을 감소시킬 수 있다.
(2) 감지된 온도값(T1,T2)의 편차가 설정편차를 벗어나는 경우
제1,2챔버 온도센서(261,263)에서 감지된 온도값(T1,T2)이 설정범위 내에 속하지만, 그 편차가 설정편차를 벗어나는 경우, 높은 온도값을 가지는 가열영역에 인접하게 위치한 히터의 출력을 감소하거나 낮은 온도값을 가지는 가열영역에 인접하게 위치한 히터의 출력을 증가시키도록 제어할 수 있다.
즉, 위에서 설명한 내용에서, 좌측영역의 온도가 상대적으로 높고 우측영역의 온도가 상대적으로 낮은 경우 상기 제1,3,6,8,10히터(201,203,206,208,210) 중 적어도 하나의 출력을 낮추거나, 상기 제2,4,5,7,9히터(202,204,205,207,209) 중 적어도 하나의 출력을 높일 수 있다.
반대로, 우측영역의 온도가 상대적으로 높고 좌측영역의 온도가 상대적으로 낮은 경우 상기 제1,3,6,8,10히터(201,203,206,208,210) 중 적어도 하나의 출력을 높이거나, 상기 제2,4,5,7,9히터(202,204,205,207,209) 중 적어도 하나의 출력을 낮출 수 있다 (S16,S17).
한편, 포트(133,135) 및 필터장치(140)에 제공되는 제11~13히터(211~213)의 출력은 일정하게 유지될 수 있다.
이러한 방식으로, 제1,2챔버 온도센서(261,263)에서 감지된 제1온도값과, 히터 온도센서(250)에서 감지된 제2온도값에 기초하여, 건조 챔버의 위치별 온도편차를 줄이고 전체적으로 균일한 온도를 형성할 수 있도록 복수의 히터(201~213)의 출력을 변경할 수 있다.
건조가 완료된 분말(P1)은 배출 포트(133)를 통하여 장치 본체(100)의 외부로 배출될 수 있다. 건조 공정이 수행되는 동안 상기 배출 포트(133)는 개폐기구(미도시)에 의하여 닫혀지고, 건조 완료후 배출 공정이 수행되는 동안 상기 배출 포트(133)는 개방될 수 있다.
공기와 함께 상기 배기 포트(135)로 배출되는 분말 원료(P2)는 필터장치(140)에 의하여 필터링 되고, 자중에 의하여 장치 본체(100)의 챔버 내부로 낙하될 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터 및 히터 고정장치의 구성을 보여주는 개략도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 히터(200)를 건조 장치의 설치면(Is)에 고정하기 위한 다른 구조의 히터 고정장치(300')가 제공될 수 있다.
상기 히터(200)는 리니어하게 연장되는 리니어 파트(220a,222a) 및 상기 히터(200)의 연장방향을 바꾸기 위하여 벤딩되는 벤딩 파트(215)를 포함할 수 있다.
상기 벤딩 파트(215)에는, 도 7~8에서 설명한 히터 고정장치(300)가 제공될 수 있다. 상기 히터 고정장치(300)는 볼트(310), 와셔(320) 및 너트(330)를 포함할 수 있다. 상기 히터 고정장치(300)에 관한 설명은 도 7~8의 설명내용을 원용할 수 있다.
상기 리니어 파트(220a,222a)는 서로 이격되는 제1히터라인(220a) 및 제2히터라인(222a)을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 제1,2히터라인(220a,222a)은 설정거리(S5)만큼 이격되어 나란하게 연장될 수 있다.
상기 건조장치는 상기 리니어 파트(220a,222a)를 설치면(Is)에 고정하기 위한 히터 고정장치(300')를 포함할 수 있다.
상기 히터 고정장치(300')는 설치면(Is)에 삽입되는 볼트(341) 및 상기 볼트(341)에 끼워지고 상기 히터(200)의 외면을 덮는 브라켓(342)을 포함할 수 있다.
상기 볼트(341)는 설치면의 내측에서 상기 설치면의 외부를 향하여 끼워질 수 있다. 그리고, 상기 볼트(341)는 제1,2열을 형성하는 제1,2히터라인(220a,222a)의 사이, 즉 이격된 공간에 위치할 수 있다.
상기 설치면의 외부로 돌출된 볼트(341)에는 브라켓(342)이 끼워지며, 상기 브라켓(342)는 상기 히터(200)의 적어도 일부 및 상기 설치면의 적어도 일부를 덮도록 배치될 수 있다.
상기 브라켓(342)은 브라켓 본체(342a) 및 상기 히터(200)의 적어도 일부를 덮도록 상방으로 함몰된 형상을 가지는 홈부(343)를 포함할 수 있다.
상기 브라켓 본체(342a)가 상기 제1,2히터라인(220a,222a)의 사이에 놓여질 수 있도록, 상기 브라켓 본체(342a)의 폭(S6)은 상기 제1,2히터라인(220a,222a)의 이격된 거리(S5)보다 작을 수 있다.
상기 브라켓(342)에는, 상기 볼트(341)가 삽입되는 관통공(344)이 형성될 수 있다.
상기 히터 고정장치(300')는 상기 브라켓(342)의 외측에 결합되며, 상기 볼트(341)의 나사산에 결합되는 너트(345)를 더 포함할 수 있다.
상기 너트(345)는 상기 볼트(341)에 나사 결합되는 과정에서, 상기 브라켓(342)을 상기 설치면 방향으로 가압하므로, 상기 브라켓(342)은 상기 히터(200)를 상기 설치면 방향으로 가압하거나 안정적으로 고정할 수 있다.
1 : 건조 장치 10 : 베이스 프레임
20 : 구동모터 30 : 감속기
100 : 장치 본체 110 : 원통부
121,123 : 제1,2측벽 131 : 투입 포트
133 : 배출 포트 135 : 배기 포트
140 : 필터장치 150 : 축지지부
155 : 회전축 156 : 블레이드
180 : 외측 커버 182 : 단열재
184 : 열전달 시트 200 (201~213) : 히터 (제1~13히터)
250 : 히터 온도센서 260 : 챔버 온도센서
300 : 히터 고정장치 350 : 센서 고정장치
400 : 컨트롤러 410 : 입력부

Claims (30)

  1. 분말원료가 수용되는 챔버를 형성하는 장치 본체;
    상기 장치 본체의 내부에 회전 가능하게 제공되며, 상기 분말원료의 교반을 위하여 블레이드가 장착되는 회전축;
    상기 장치 본체의 외면에 설치되며, 상기 분말원료가 건조되도록 열을 제공하는 전기 히터; 및
    상기 전기 히터를 상기 장치 본체에 고정하기 위한 히터 고정장치를 포함하고,
    상기 장치 본체는, 상기 회전축을 수용하며 원통형 형상을 가지는 원통부 및 상기 원통부의 양 측벽을 형성하는 제1,2측벽을 포함하고,
    상기 원통부 및 상기 제1,2측벽은 상기 전기 히터에 의하여 가열되도록 구분되는 다수의 가열영역을 포함하고,
    상기 전기 히터는 다수의 히터라인을 포함하는 제1파트 및 상기 제1파트에서 연장방향을 변화하도록 벤딩되는 벤딩부를 가지는 제2파트를 포함하고,
    상기 히터 고정장치는,
    상기 장치 본체의 외면에 결합되며 상기 다수의 히터라인 중 서로 이격된 제1,2히터라인의 사이에 배치되는 볼트;
    상기 볼트가 삽입되며 상기 제1,2히터라인의 적어도 일부분을 덮는 와셔; 및
    상기 볼트에 체결되어 상기 와셔를 상기 제1,2히터라인측으로 가압하는 너트를 포함하는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원통부는,
    상기 다수의 가열영역 중 일부의 가열영역을 정의하며, 상기 회전축의 하부에 위치하는 하부 가열영역; 및
    상기 다수의 가열영역 중 다른 일부의 가열영역을 정의하며, 상기 회전축의 상부에 위치하는 상부 가열영역을 포함하고,
    상기 전기 히터는 상기 다수의 가열영역에 배치되어 서로 다른 출력으로 제어될 수 있는 다수의 히터를 포함하고,
    상기 다수의 히터는, 상기 하부 가열영역에 설치되는 히터 및 상기 상부 가열영역에 설치되는 히터가 독립적으로 제어되도록 구성되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원통부는,
    상기 다수의 가열영역 중 일부의 가열영역을 정의하며 상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제2측벽보다 상기 제1측벽에 인접하게 위치한 우측 가열영역; 및
    상기 다수의 가열영역 중 다른 일부의 가열영역을 정의하며, 상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제1측벽보다 상기 제2측벽에 인접하게 위치한 좌측 가열영역을 포함하고,
    상기 전기 히터는 상기 다수의 가열영역에 배치되어 서로 다른 출력으로 제어될 수 있는 다수의 히터를 포함하고,
    상기 다수의 히터는, 상기 우측 가열영역에 설치되는 히터 및 상기 좌측 가열영역에 설치되는 히터가 독립적으로 제어되도록 구성되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 가열영역은 상기 원통부에 형성되는 적어도 2개 이상의 원통부 가열영역과, 상기 제1측벽에 형성되는 제1측벽 가열영역 및 상기 제2측벽에 형성되는 제2측벽 가열영역을 포함하고,
    상기 전기 히터는 상기 다수의 가열영역에 배치되어 서로 다른 출력으로 제어될 수 있는 다수의 히터를 포함하고,
    상기 다수의 히터는 상기 원통부 가열영역과, 상기 제1측벽 가열영역 및 상기 제2측벽 가열영역에 설치되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 원통부 가열영역은,
    상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제2측벽에 인접하고 상기 회전축보다 높은 위치에 형성되는 제1가열영역;
    상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제1측벽에 인접하고 상기 회전축보다 높은 위치에 형성되는 제2가열영역;
    상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제2측벽에 인접하고 상기 회전축보다 낮은 위치에 형성되는 제3가열영역; 및
    상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제1측벽에 인접하고 상기 회전축보다 낮은 위치에 형성되는 제4가열영역을 포함하는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3,4가열영역에 배치되는 히터의 출력량은 상기 제1,2가열영역에 배치되는 히터의 출력량보다 크게 형성되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1~4가열영역은 상기 원통부의 전방부를 형성하고,
    상기 원통부의 후방부에 형성되는 원통부 가열영역은,
    상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제1측벽에 인접하고 상기 회전축보다 높은 위치에 형성되는 제5가열영역;
    상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제2측벽에 인접하고 상기 회전축보다 높은 위치에 형성되는 제6가열영역;
    상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제1측벽에 인접하고 상기 회전축보다 낮은 위치에 형성되는 제7가열영역; 및
    상기 원통부의 축방향 중심을 기준으로 상기 제2측벽에 인접하고 상기 회전축보다 낮은 위치에 형성되는 제8가열영역을 더 포함하는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제7,8가열영역에 배치되는 히터의 출력량은 상기 제5,6가열영역에 배치되는 히터의 출력량보다 크게 형성되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 원통부는,
    상기 원통부의 외주면에 돌출하도록 구비되며, 상기 적어도 2개 이상의 원통부 가열영역을 구획하기 위한 구획부재를 포함하는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구획부재는,
    상기 원통부의 외주면에서 원주 방향으로 연장하여 상기 원통부의 외주면을 좌우 방향으로 이분하는 제1구획부재; 및
    상기 제1구획부재와 교차하도록 배치되며, 상기 원통부의 외주면을 상하 또는 전후 방향으로 이분하는 제2구획부재를 포함하는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2구획부재는 다수 개가 제공되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 2개 이상의 원통부 가열영역 중 적어도 하나는 상기 제1,2구획부재 및 상기 제1측벽에 의하여 정의되는 가열영역이며,
    상기 적어도 2개 이상의 원통부 가열영역 중 다른 적어도 하나는 상기 제1,2구획부재 및 상기 제2측벽에 의하여 정의되는 가열영역인,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 장치 본체의 상단에 구비되며, 상기 챔버내로 분말원료를 투입하기 위한 투입 포트;
    상기 장치 본체의 하단에 구비되며, 상기 챔버내에서 건조된 분말원료를 배출하기 위한 배출 포트;
    상기 장치 본체의 상단에 구비되며, 상기 챔버의 수분 또는 공기를 배출하기 위한 배기 포트; 및
    상기 배기 포트에 연결되며, 상기 배기 포트를 통하여 배출되는 분말 원료를 포집하는 필터장치를 더 포함하고,
    상기 전기 히터는 상기 배출 포트, 배기 포트 및 상기 필터장치 중 적어도 하나에 더 배치되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전기 히터가 설치되는 장치 본체의 설치면에 대하여, 상기 설치면의 단위면적당 설치되는 전기 히터의 양은,
    상기 배출 포트, 배기 포트 및 상기 필터장치 중 적어도 하나의 설치면에 대하여, 상기 설치면의 단위면적당 설치되는 전기 히터의 양보다 큰 것을 특징으로 하는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 장치 본체에 설치되는 전기 히터의 출력은,
    상기 배출 포트, 배기 포트 및 상기 필터장치 중 적어도 하나에 설치되는 전기 히터의 출력보다 크게 형성되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 전기 히터는 케이블 타입의 히터를 포함하는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전기 히터는 미네랄 절연히팅 케이블(Mineral insulated heating cable, MI 히팅케이블)로 구성되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 전기 히터는 지그재그 형상을 가지도록, 상기 제1파트가 상기 회전축의 축방향으로 연장되고 상기 제2파트는 상기 제1파트에서 벤딩되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  19. 삭제
  20. 제1항에 있어서,
    상기 와셔의 외직경(d1)은 상기 제1히터라인의 외직경(d2) 및 상기 제2히터라인의 외직경(d3)을 합한 값보다 크게 형성되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  21. 분말원료가 수용되는 챔버를 형성하는 장치 본체;
    상기 장치 본체의 내부에 회전 가능하게 제공되며, 상기 분말원료의 교반을 위하여 블레이드가 장착되는 회전축;
    상기 장치 본체의 외면에 설치되며, 상기 분말원료가 건조되도록 열을 제공하는 전기 히터; 및
    상기 전기 히터를 상기 장치 본체에 고정하기 위한 히터 고정장치를 포함하고,
    상기 장치 본체는, 상기 회전축을 수용하며 원통형 형상을 가지는 원통부 및 상기 원통부의 양 측벽을 형성하는 제1,2측벽을 포함하고,
    상기 원통부 및 상기 제1,2측벽은 상기 전기 히터에 의하여 가열되도록 구분되는 다수의 가열영역을 포함하고,
    상기 전기 히터는 다수의 히터라인을 포함하는 제1파트 및 상기 제1파트에서 연장방향을 변화하도록 벤딩되는 벤딩부를 가지는 제2파트를 포함하고,
    상기 히터 고정장치는,
    상기 장치 본체의 외면에 결합되며, 상기 다수의 히터라인 중 서로 이격된 제1,2히터라인의 사이에 배치되는 볼트;
    상기 볼트가 삽입되며, 상기 제1히터라인의 적어도 일부분을 덮는 홈부를 형성하는 브라켓; 및
    상기 볼트에 체결되어 상기 브라켓을 상기 제1히터라인측으로 가압하는 너트를 포함하는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  22. 제1항 또는 제21항에 있어서,
    상기 장치 본체의 챔버 내에 배치되어, 상기 챔버의 온도를 감지하는 챔버 온도센서를 더 포함하고,
    상기 전기 히터는 상기 다수의 가열영역에 배치되어 서로 다른 출력으로 제어될 수 있는 다수의 히터를 포함하고,
    상기 다수의 히터는 상기 챔버 온도센서에서 감지된 온도값에 기초하여 서로 다른 출력을 낼 수 있도록 상기 다수의 가열영역에 배치되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 챔버 온도센서는 상기 챔버의 하부영역의 온도를 감지할 수 있도록, 상기 회전축보다 낮은 위치에 설치되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 챔버 온도센서는,
    상기 장치 본체의 축방향 중심을 기준으로 상기 제1측벽보다 상기 제2측벽에 더 인접한 좌측 영역에 배치되는 제1챔버 온도센서; 및
    상기 장치 본체의 축방향 중심을 기준으로 상기 제2측벽보다 상기 제1측벽에 더 인접한 우측 영역에 배치되는 제2챔버 온도센서를 포함하는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 다수의 가열영역에 배치되며, 상기 다수의 히터의 온도를 감지하기 위한 다수의 히터 온도센서를 더 포함하고,
    상기 다수의 히터는 상기 제1,2챔버 온도센서 및 상기 다수의 히터 온도센서에서 감지된 온도값에 기초하여 서로 다른 출력을 낼 수 있도록 상기 다수의 가열영역에 배치되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 히터 온도센서가 상기 히터에 접촉하거나 상기 히터에 인접하게 배치되도록 상기 히터 온도센서를 상기 장치 본체에 고정하는 센서 고정장치를 더 포함하고,
    상기 센서 고정장치는, 상기 히터의 제1히터라인 및 상기 히터 온도센서를 수용하는 제1수용부 및 상기 히터의 제2히터라인을 수용하는 제2수용부를 포함하고,
    상기 제1,2수용부는 체결기구를 통하여 상기 장치 본체에 체결되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 제1,2챔버 온도센서 및 상기 다수의 히터 온도센서에서 감지된 온도값에 기초하여 상기 다수의 히터를 제어하는 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1챔버 온도센서 또는 상기 제2챔버 온도센서에서 감지된 온도값이 설정범위를 벗어나는 것으로 인식하면,
    상기 설정범위를 벗어난 상기 제1챔버 온도센서 또는 상기 제2챔버 온도센서의 설치위치에 인접한 가열영역에 위치한 히터의 출력값을 변경하도록 제어하는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1,2챔버 온도센서에서 감지된 온도값(T1,T2)의 편차가 설정편차를 벗어나는 것으로 인식하면,
    상기 제1,2챔버 온도센서의 감지값 중 높은 온도값을 가지는 가열영역에 인접하게 위치한 히터의 출력을 감소하거나 낮은 온도값을 가지는 가열영역에 인접하게 위치한 히터의 출력을 증가시키도록 제어하는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  29. 제1항 또는 제21항에 있어서,
    상기 장치 본체의 외부를 커버하는 외측 커버;
    상기 외측 커버의 내측에 제공되며, 상기 전기 히터에서 발생되는 열이 외부로 발산되는 것이 방지되도록 하는 단열재; 및
    상기 단열재와 상기 전기 히터의 사이에 제공되며, 상기 전기 히터에서 발생되는 열이 상기 장치 본체로 전달되도록 하는 열전달 시트를 더 포함하는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 열전달 시트의 열전달율이 상기 장치 본체의 열전달율 보다 크도록,
    상기 장치 본체는 스테인리스 스틸 소재로 구성되고, 상기 열전달 시트는 알루미늄 소재의 시트로 구성되는,
    전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치.




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