KR102615741B1

KR102615741B1 - 유수수산화리튬 가공시스템

Info

Publication number: KR102615741B1
Application number: KR1020230082245A
Authority: KR
Inventors: 김도권; 이남걸
Original assignee: 주식회사 강원에너지; 주식회사 강원이솔루션
Priority date: 2023-06-26
Filing date: 2023-06-26
Publication date: 2023-12-20

Abstract

본 발명은, 저장호퍼(5000A)에 유수수산화리튬분말을 공급하고;
상기 저장호퍼(5000A)에 저장된 상기 유수수산화리튬분말을 에어제트밀(5000B)에 공급하여 유수수산화리튬분말을 분쇄하고;
상기 에어제트밀(5000B)에서 분쇄된 유수수산화리튬분말을 집진하는 백필터(6000)를 포함하며;
상기 백필터(6000)에 집진된 유수수산화리튬분말은 배관을 통하여 이송되어 여과기(7000)에서 이물질과 불량품이 여과되고;
상기 여과기(7000)에서 이물질과 불량품이 여과된 유수수산화리튬분말은 배관을 통하여 탈철기(8000)로 이송되어 철성분과 자성이물질이 제거되며;
상기 탈철기(8000)에서 철성분과 자성이물질이 제거된 유수수산화리튬분말은, 배관을 통하여 포장기(9000)로 이송되어, 상기 포장기(9000)에서 포장되고;
상기 포장기(9000)에는, 에어공급관(9000A)으로부터 에어를 공급받아 팽창할 수 있는 척킹마스터(9000C)가 구비된 것을 특징으로 하는 유수수산화리튬 가공시스템에 관한 것이다.

Description

유수수산화리튬 가공시스템{Lithium hydroxide processing system with water of crystallization}

본 발명은 2차전지에 사용되는 유수수산화리튬을 능률적으로 가공하기 위한 시스템에 관한 것이다.

유수수산화리튬이란, 수산화리튬속에 일정량의 수분이 결정수로 존재하는 수산화리튬을 말한다.

본 발명의 출원인이 기출원한 무수수산화리튬 가공시스템에서는, 리튬 분말이, 투입구, 건조기, 쿨러, 공송이송장치, 저장호퍼, 에어제트밀, 백필터, 여과기, 탈철기, 포장기 순으로 연속적으로 통과되면서 리튬이 가공된다.

본 발명의 유수수산화리튬 가공시스템은, 유수수산화리튬이 건조기, 쿨러, 공송이송장치를 거치지 않고, 유수수산화리튬이 바로 저장호퍼로 공급되어, 에어제트밀, 백필터, 여과기, 탈철기, 포장기 순으로 연속적으로 통과되면서 유수수산화리튬이 가공된다.

이는 이차 전지에 사용되는 양극 활물질로는, 무수수산화리튬도 필요하지만, 유수수산화리튬도 필요하기 때문이다.

아래 선행기술문헌의 종래발명에는 이차 전지에 사용되는 양극 활물질을 제조하는 방법이 개시되어 있다.

구체적으로 상기 종래발명에는, 양극 활물질 혼합물을 건조 또는 분쇄하는 단계; 및 상기 건조 또는 상기 분쇄된 양극 활물질 혼합물의 평균 입경이 400㎛ 이하가 되도록 분급하는 단계를 포함하는, 리튬 이차 전지용 활물질을 제조하는 방법이 기재되어 있다.

상기 종래발명과 같이, 리튬 분말 가공과정에서 리튬분말이 공기와 직접 접촉하면, 수산화리튬이 탄산리튬으로 변화되어 리튬 분말의 품질이 저하될 수 있다.

아울러, 종래발명에는, 제조된 리튬 분말로부터 철분 등을 제거하는 공정이 포함되어 있지 않다. 리튬 분말에 철분 등 자성 물질이 포함되어 있는 리튬 분말을 활물질로 하여 이차전지를 제조하면, 이차전지를 구성하고 있는 분리막이 상기 철분 등에 의해 파괴되어, 제조된 이차전지가 발화 또는 폭발될 수 있는 치명적인 문제점을 내포하고 있다.

그리고, 종래발명에는 가공된 리튬분말 입자를 자동적으로 포장하는 단계를 포함하고 있지 않아서, 리튬 분말 제조공정이 비효율적인 문제점을 내포하고 있다.

또한, 종래발명에는, 분쇄하는 단계; 및 상기 상기 분쇄된 양극 활물질 혼합물의 평균 입경이 400㎛ 이하가 되도록 분급하는 단계 등의 각 공정이, 자동적으로 수행되고 있지 못해, 가공 효율이 매우 저하된다는 문제점이 있다.

특허공개번호 10-2022-0126485 (2022년 9월 16일,공개)

본 발명은, 상기 종래 발명의 문제점을 해결하기 위해, 유수수산화리튬 분말 제조의 과정이 자동적이고 연속적으로 수행된다.

구체적으로 본 발명은, 가공대상물인 유수수산화리튬분말이, 저장호퍼, 에어제트밀, 백필터, 여과기, 탈철기 순으로 통과되면서 가공 된 후 연속적으로 포장기에서 포장된다.

즉, 상기와 같이 본 발명은 가공과정에서, 유수수산화리튬분말이 외부 공기와의 접촉이 최소화되도록 하여, 고품질의 유수수산화리튬 분말을 생산하고자 한다.

아울러, 본 발명은, 유수수산화리튬 분말에 포함된 철분 등을 제거하는 공정을 리튬 가공시스템에 포함시키고 있다. 따라서, 유수수산화리튬 분말에 철분 등 자성 물질이 포함되어 있는 유수수산화리튬 분말을 활물질로 하여 이차전지를 제조하면, 이차전지를 구성하고 있는 분리막이 상기 철분 등에 의해 파괴되어, 제조된 이차전지가 발화 또는 폭발할 수 있는 치명적인 문제점을 본 발명은 사전에 방지하고자 한다.

그리고, 본 발명에는 가공된 유수수산화리튬분말을 자동적으로 포장하는 단계를 포함시켜, 유수수산화리튬 분말 입자의 품질 저하를 최소화하고자 한다.

본 발명의 유수수산화리튬 가공시스템은,

저장호퍼(5000A)에 유수수산화리튬분말을 공급하고;

상기 저장호퍼(5000A)에 저장된 상기 유수수산화리튬분말을 에어제트밀(5000B)에 공급하여 유수수산화리튬분말을 분쇄하고;

상기 에어제트밀(5000B)에서 분쇄된 유수수산화리튬분말을 집진하는 백필터(6000)를 포함하며;

상기 백필터(6000)에 집진된 유수수산화리튬분말은 배관을 통하여 이송되어 여과기(7000)에서 이물질과 불량품이 여과되고;

상기 여과기(7000)에서 이물질과 불량품이 여과된 유수수산화리튬분말은 배관을 통하여 탈철기(8000)로 이송되어 철성분과 자성이물질이 제거되며;

상기 탈철기(8000)에서 철성분과 자성이물질이 제거된 유수수산화리튬분말은, 배관을 통하여 포장기(9000)로 이송되어, 상기 포장기(9000)에서 포장되고;

상기 포장기(9000)에는, 에어공급관(9000A)으로부터 에어를 공급받아 팽창할 수 있는 척킹마스터(9000C)가 구비된 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 저장호퍼(5000A), 에어제트밀(5000B), 백필터(6000), 여과기(7000), 탈철기(8000), 포장기(9000) 순으로 각 단위장치는 모두 배관으로 서로 연통 연결되어 있고,

상기 연통 연결된 배관을 통하여 유수수산화리튬분말이 공기압 또는 중력에 의해 이송될 수 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 백필터(6000)에는 송풍기(6018)가 연통 연결되어 있고, 상기 송풍기(6018)의 회전수 제어에 의해, 백필터(6000) 내부와 에어제트밀(5000B) 챔버(5002) 내부 압력을 음압으로 할 수 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 백필터(6000) 내부에는 펄스발생장치(6001)가 구비되어 있고, 백필터(6000) 내부에 설치된 필터에 유수수산화리튬분말이 설정치까지 집진되면, 상기 펄스발생장치(6001)가 구동되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 척킹마스터(9000C) 연직 하부에는 바이브레이터 컨베이어(9000BC)가 구비되어 있고, 상기 바이브레이터 컨베이어(9000BC) 상부에는 파레트(9000P)가 배치되며, 상기 파레트(9000P)에 톤백(9000TB)이 삽입 고정되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 척킹마스터(9000C)를 상기 톤백(9000TB) 상부에 형성된 톤백입구(9000E)에 삽입한 후, 상기 척킹마스터(9000C)를 팽창시켜서, 상기 톤백입구(9000E)와 척킹마스터(9000C)가 서로 밀착·결합되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 톤백(9000TB)은 외부가 PP재질이고, 톤백 내부는 알루미늄으로 되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 톤백(9000TB)에 유수수산화리튬분말을 설정량 충진 후에, 상기 톤백입구(9000E)를 가열실링기(9000S)로 압착하여 밀봉하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 탈철기(8000)에는, 내부에 어뎁터 파이프, 전자석플레이트, 전기코일이 내재된 하우징; 전자석플레이트 몸체에 진동을 전달하는 진동수단; 양극재 출구와 금속재 출구가 형성된 댐퍼수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 진동수단은 진동을 발생하는 바이브레이터;

상기 바이브레이터의 진동을 전달하는 진동브라켓;

상기 양극재 원료 및 금속성 이물질을 흡착없이 통과시키고,상기 진동브라켓에 의하여 진동하는 실리콘 조인트;

상기 전자석플레이트 몸체 상,하,좌,우에서 상기 바이브레이터에서 발생하는 진동을 돕는 상단 진동스프링; 및 하단 진동스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 전자석플레이트는 원판형태로 된 것으로, 상기 전자석플레이트의 중앙에 관통형성된 통과구멍;이 형성되고, 상기 통과구멍은 상기 어뎁터 파이프의 구멍과 연통되며, 상기 어뎁터 파이프의 구멍으로 투입된 양극재 원료중에서 금속성의 이물질은, 상기 전자석플레이트의 통과구멍에 자력으로 흡착되어, 상기 양극재 원료에 섞여있는 금속성 이물질이 선별되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 유수수산화리튬 가공시스템에, 건조기(2000), 쿨러(3000), 공송이송장치(4000)가 더 포함되어, 무수수산화리튬 가공시스템으로 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 에어제트밀은,

원기둥형상의 중공 챔버(5002);

상기 챔버 외주에 설치된 보급관(5001);

상기 챔버 외주를 감싸면서 설치된 링형에어공급관(5006);

상기 링형에어공급관에서 분기된 수직에어배분관(5007);

상기 수직에어배분관에 수평에어배분관(5008)이 연통연결되고;

상기 수평에어배분관에는 다수개의 필터(5010)가 설치되어 있으며;

상기 챔버(5002)를 지지하기 위한 다이(5012)가 구비되고;

상기 챔버(5002)에는 투시용유리(5080)가 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 유수수산화리튬분말 제조의 과정이 자동적이고 연속적으로 수행되어, 고성능의 유수수산화리튬분말을 최단 시간 내에 다량 생산이 가능한 효과가 있다.

구체적으로 본 발명은, 가공대상물인 유수수산화리튬 분말이, 저장호퍼로 투입되어, 저장호퍼에서 에어제트밀, 백필터, 여과기, 탈철기 순으로 통과되면서 가공 된 후 연속적으로 포장기에서 포장된다.

즉, 상기 가공과정에 의해 본 발명은, 유수수산화리튬 분말이 외부 공기와의 접촉이 최소화되도록 하여, 고품질의 리튬분말 생산이 가능한 효과가 있다.

그리고, 본 발명에는 가공된 유수수산화리튬분말 입자를 자동적으로 포장하는 단계를 포함시켜, 고품질 유수수산화리튬 분말의 생산를 매우 고능률적으로 수행 가능한 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 무수수산화리튬가공 시스템 및 유수수산화리튬가공 시스템을 도시한 것이다.
도 3는 공송이송장치의 주요 요부를 도시한 정면도 및 단면도이다.
도 4는 본 발명의 백필터 단면도이다.
도 5는 본 발명의 포장기의 단면도이다.
도 6는 본 발명의 여과기 단면도이다.
도 7은 쿨러 단면도이다.
이하 도 8 및 내지 도 19은 건조기에 관한 도면이다.
도 8 및 도 9은 건조기에 적용되는 제1 실시예(링형) 세라믹전기히터모듈(SM)의 개념도이다.
도 10은 건조기에 적용되는 세라믹전기히터모듈(SM)의 주요 구성요소인 세라믹소자(SS)의 사진이다.
도 11는 도 8 에 개시된 세라믹전기히터모듈(SM)의 단면도이다.
도 12는 건조기 적용되는 세라믹전기히터모듈(SM)의 주요 구성요소인 세라믹소자(SS)의 사시도, 평면도, 정면도, 측면도 및 세라믹소자(SS)의 오목면과 볼록면의 결합관계를 도시한 것이다.
도 13는 건조기에 적용되는, 다수의 세라믹소자(SS)가 결합되어 유니트화된 띠형세라믹소자유니트이다.
도 14는 건조기에 적용되는 세라믹전기히터모듈(SM)의 제2 실시예(초승달형)로 사시도이다.
도 15는 건조기의 장치본체 원통부에 설치될 세라믹전기히터모듈, 단열재, 외측커버를 분해하여 도시한 사시도이다.
도 16은 건조기의 장치본체 원통부에 세라믹전기히터모듈, 단열재, 외측커버가 설치된 형상을 도시한 사시도이다.
도 17는 건조기의 장치본체 원통부를 절단하여 내부 형상을 도시한 사시도이다.
도 18는 건조기의 장치본체 원통부에 본 발명의 세라믹전기히터모듈(SM)을 설치한 것을 개념적으로 도시한 사시도이다.
도 19은 건조기의 세라믹전기히터모듈(SM)이 설치된 장치본체 원통부를 절단한 단면도이다.
이하 도 20 내지 도 31은 쿨러에 적용되는 분체혼합기에 관한 도면이다.
도 20은 분체 혼합기를 도시한 도면이다.
도 21는 분체 혼합기의 평면도면이다.
도 22는 일 실시예에 따른 분체 혼합기의 정면 도면이다.
도 23은 일 실시예에 따른 분체 혼합기의 측면 도면이다.
도 24는 일 실시예에 따른 분체 혼합기의 압축공기 관련 공압부 설명도면이다.
도 25는 일 실시예에 따른 비상 이젝터부의 설명도면이다.
도 26은 일 실시예에 따른 공압 씰링부의 설명도면이다.
도 27은 일 실시예에 따른 공압 씰링부의 2분할 예시도면이다.
도 28은 일 실시예에 따른 교반부의 설명도면이다.
도 29는 일 실시예에 따른 벤트 필터부의 설명도면이다.
도 30은 일 실시예에 따른 제어 시스템의 설명도면이다.
도 31은 일 실시예에 따른 제어부의 설명도면이다.
이하 도 32 내지 도 47은 본 발명의 에어제트밀에 관한 도면이다.
도 32는 본 발명의 사시도이다.
도 33은 도 1에서 노즐연결 부분의 확대 단면도이다.
도 34는 본 발명을 다른 방향에서 본 사시도이다.
도 35는 본 발명을 또 다른 방향에서 본 사시도이다.
도 36은 발명의 도34에서 A-A라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 37은 발명의 도34에서 B-B라인을 따라 절단한 단면도이다.
도 38은 발명의 분급기 케이싱 카바를 제거한 후, 상부에서 본 평면도이다.
도 39는 본 발명의 정면도이다.
도 40은 본 발명의 측면도이다.
도 41은 본 발명을 상부에서 본 평면도이다.
도 42는 본 발명의 사프트를 정밀 도시한 것이다.
도 43, 44는 본 발명의 주요부 분해도이다.
도 45는 본 발명의 배관도이다.
도 46은 본 발명의 로타와 토출헤드간의 틈새를 도시한 단면도이다.
도 47은 챔버에 에어분사노즐의 설치 관계를 나타낸 개념도이다.
도 48은 에어제트밀 종래발명이다.
이하 도 49 내지 도 58은 본 발명의 탈철기에 관한 도면이다.
도 49은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자석을 이용한 양극재 원료의 금속성 이물질 선별장치의 전체 구성을 도시한 정면도이다.
도 50는 도 49을 위에서 바라 본 평면도이다.
도 51은 도 49의 내면을 나타내는 것으로 정면도이다.
도 52는 도 49의 내면을 나타내는 것으로 정면도이다.
도 53는 본 발명의 아이너트 형 조임볼트의 동작을 나타내는 부분도이다.
도 54은 본 발명의 에어 공급관을 나타내는 부분도이다.
도 55은 본 발명의 실리콘 조인트를 나타내는 상세도이다.
도 56은 본 발명의 전자석플레이트 및 어뎁터 파이프의 연결구조를 나타내는 부분도이다.
도 57는 본 발명의 전자석플레이트의 평면도이다.
도 58은 도 57의 단면도이다.

본 발명은 일정량의 결정수를 내포하고 있는 400 ∼ 500μm 크기의 유수수산화리튬을 가공하여, 5 ∼ 50μm 크기의 유수수산화리튬 분말을 생산하는 시스템에 관한 것이다.

도 1에 도시된 전체 도면은 본 출원인이 기출원한 무수수산화리튬 가공시스템(10-2023-0048162, 2023년4월12일 출원)을 도시한 것이다.

기출원한 무수수산화리튬 가공시스템은, 도1에 도시된 바와 같이, 외부에서 차량 등으로 운송된 리튬 분말을 가공하기 위해 투입포트(2131)로 리튬 분말이 공급된다. 상기 투입포트(2131)를 통하여, 건조기(2000)의 원통부(2110) 내부 공간인 챔버 내부로 리튬분말을 투입할 수 있는 건조기 장치본체가 구비된다.

상기 건조기 챔버 내부에는 블레이드가 설치되어 회전축을 중심으로 회전되어 투입된 리튬 분말이 혼합 될 수 있다.

그리고, 기출원한 무수수산화리튬 가공시스템은, 상기 건조기 장치본체의 원통부(2110) 표면을 가열하여 챔버 내부에 적재된 리튬분말을 가열시킬 수 있는 건조기(2000)와;

상기 건조기(2000)의 배출 배관을 통하여 배출된 리튬분말을 입구 배관으로 입력 받아 리튬분말을 냉각시키는 쿨러(3000)와;

상기 쿨러(3000)에서 냉각된 리튬분말을, 공송이송장치(4000)에 의해서 저장호퍼(5000A)로 이송시키고;

상기 저장호퍼(5000A)에 저장된 리튬분말을 에어제트밀(5000B)에 공급하여 리튬분말을 분쇄하며;

상기 에어제트밀(5000B)에서 분쇄된 리튬분말을 집진하는 백필터(6000)를 포함하고,

상기 백필터(6000)에 집진된 리튬분말은 배관을 통하여 이송되어 여과기(7000)에서 이물질과 불량품이 여과되며;

상기 여과기(7000)에서 이물질과 불량품이 여과된 리튬분말은 배관을 통하여 탈철기(8000)로 이송되어, 철성분과 자성이물질이 제거되고;

상기 가공과정을 거친 리튬분말은 포장기(9000)에서 포장되는 것을 특징으로 하는 무수수산화리튬가공시스템이다.

위에서도 언급한 바와 같이, 상기 무수수산화리튬가공시스템은, 도 1에 도시된 전체 도면에 개시된 모든 단위 기계장치를 모드 포함하는 발명으로, 도 1은 본 출원인이 기출원한 무수수산화리튬 가공시스템(10-2023-0048162, 2023년4월12일 출원)을 도시한 것이다.

본 발명의 유수수산화리튬가공시스템은, 기출원한 무수수산화리튬 가공시스템에서, 건조기(2000), 쿨러(3000), 공송이송장치(4000)의 단위 가공장치가 필요없게 된다.

즉, 도 1에서, 본 발명의 유수수산화리튬 가공시스템은, 유수수산화리튬이 상기 건조기(2000), 쿨러(3000), 공송이송장치(4000)를 거치지 않고, 바로 유수수산화리튬이 저장호퍼(5000A)로 바로 투입되어, 상기 저장호퍼(5000A), 에어제트밀(5000B), 백필터(6000), 여과기(7000), 탈철기(8000)를 거치면서 가공되어 포장기(9000)에 유수수산화리튬이 포장되며, 각 단위 장치는 모두 배관으로 서로 연통 연결되어 있다.

따라서, 본 발명의 유수수산화리튬 가공시스템은, 기존의 무수수산화리튬 가공시스템을 겸용하여 활용할 수 있다. 기출원한 무수수산화리튬 가공시스템에서 건조기(2000), 쿨러(3000), 공송이송장치(4000)의 가공 공정을 생략시키면 되기 때문이다.

유수수산화리튬 가공시스템은 결정수를 포함하고 있는 유수수산화리튬을 건조시키지 않고, 유수수산화리튬을 가공하는 시스템이다.

그리고, 투입구, 건조기(2000), 쿨러(3000), 공송이송장치(4000)를 설치하지 않고,

저장호퍼(5000A), 에어제트밀(5000B), 백필터(6000), 여과기(7000), 탈철기(8000), 포장기(9000)만을 연속 설치하여, 유수수산화리튬 가공만 하는, 전용의 유수수산화리튬 가공시스템을 별도로 설치할 수도 있다.

유수수산화리튬을 투입구를 통하여 건조기로 투입하면, 건조기(2000), 쿨러(3000), 공송이송장치(4000), 저장호퍼(5000A), 에어제트밀(5000B), 백필터(6000), 여과기(7000), 탈철기(8000)를 거치면서 가공되어 포장기(9000)에서, 가공된 무수수산화리튬이 포장되어서, 무수수산화리튬 가공시스템이 될 수 있다.

상기 건조기(2000), 쿨러(3000), 공송이송장치(4000), 저장호퍼(5000A), 에어제트밀(5000B), 백필터(6000), 여과기(7000), 탈철기(8000), 포장기(9000) 순으로 각 단위장치는 모두 배관으로 서로 연통 연결되어 있고, 상기 연통 연결된 배관을 통하여 리튬분말이 공기압 또는 중력에 의해 이송될 수 있다.

그리고, 상기 백필터(6000)에는 송풍기(6018)가 연통 연결되어, 백필터(6000) 내부와 에어제트밀(5000B) 챔버(5002) 내부 압력을 음압으로 할 수 있고,

건조기(2000)에는 진공펌프(2133)가 설치되어 있어서, 건조기 내부도 진공으로 할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 공송이송장치(4000)는, 상부가 넓고 하부로 갈수록 그 폭이 점점 축소되는 중공통형 탱크(4000T)이고, 상기 탱크 상부에는 탱크내부로 고압의 공기를 주입할 수 있는 제1에어주입노즐(4001)이 형성되어 있고, 탱크 하부에도 탱크내부로 고압의 공기를 주입할 수 있는 제3에어주입노즐(4003)이 형성되어 있으며,

상기 제1에어주입노즐과 상기 제3에어주입노즐 사이의 탱크 중간부위에 제2에어주입노즐(4002)이 형성될 수 있다.

즉, 상기 공송이송장치(4000)는 쿨러(3000) 배출배관에서 배출된 리튬분말을 저장호퍼(5000A)로 이송시키는 수단을 포함하고 있다.

공송이송장치(4000)는, 중공통형 탱크(4000T) 내부로, 고압의 에어를 다수의 주입노즐을 통하여 주입하여 리튬분말을 이송하는 장치이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 백필터(6000) 내부에는 펄스발생장치(6001)가 구비되어 있고, 백필터(6000) 내부에 설치된 필터에 리튬분말이 설정치까지 집진되면, 상기 펄스발생장치(6001)가 구동될 수 있다.

즉, 백필터(6000) 내부에 설치된 필터에 리튬분말이 설정치까지 집진되면, 백필터 내부에 설치된 펄스발생장치(6001)에 의해 진동을 발생시켜, 필터에 집진된 리튬분말이 하부로 낙하하고, 배출배관을 통하여 이송되어, 다음 가공기계인 여과기(7000)로 들어갈 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 포장기(9000)는, 에어공급관(9000A)으로부터 에어를 공급받아 팽창할 수 있는 척킹마스터(9000C)가 구비될 수 있다.

그리고, 척킹마스터(9000C) 연직 하부에는 바이브레이터 컨베이어(9000BC)가 구비되어 있고, 상기 바이브레이터 컨베이어(9000BC) 상부에는 파레트(9000P)가 배치되며, 상기 파레트(9000P)에 톤백(9000TB)이 삽입 고정될 수 있다.

상기 컨베이어(9000BC)는 다수의 롤러가 연속되어 구비된 롤러식 컨베이어이다. 상기 롤러식 컨베이어 상부에 올려진 파레트(9000P)는 슬라이딩하면서 이동될 수 있다.

그리고, 상기 컨베이어(9000BC)는 진동할 수 있어서, 상기 파레트와 함께 톤백도 진동하므로, 진동에 의해 톤백에 담겨진 리튬가루가 톤백 자루에 더 잘 담아질 수 있도록 한다.

상기 톤백(9000TB)은 리튬 분말을 담는 일종의 자루이며, 외부가 PP재질이고, 톤백 내부는 알루미늄으로 되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 척킹마스터(9000C)를 상기 톤백입구(9000E)에 삽입한 후, 상기 척킹마스터(9000C)를 팽창시켜서, 상기 톤백입구(9000E)와 척킹마스터(9000C)가 서로 밀착·결합된다.

그리고, 리튬 가루를 톤백에 설정량 투입한 후, 척킹마스터(9000C)를 수축시키고, 톤백을 척킹마스터로부터 분리한다.

분리된 톤백(9000TB)은 가열실링기가 설치된 것으로 이송되어, 톤백입구(9000E)를 가열실링기(9000S)로 압착하여 밀봉할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 여과기(7000)는, 모터(7000M)에 의해 언발런스웨이트(7000W)가 설치된 회전축(7000S)을 회전시켜, 여과기 몸체와 여과기 몸체 내부에 설치된 복수의 메시망(7000N)에 진동을 가하고,

상기 복수의 메시망(7000N)에는 초음파발생장치(7000P)을 설치하며, 몸체 상부에는 인넷(7000I)이 몸체와 연통되어 설치되며, 몸체의 측면에는 복수의 아웃넷(7000T)이 몸체와 연통하여 설치되고, 몸체 상부에는 검사창(7000E)이 설치되어 있다.

인넷으로 투입된 리튬 분말이, 진동되는 복수의 메시망에 의해 이물질과 불량품이 여과되어, 배출배관을 통하여 탈철기(8000)로 이송된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 쿨러(3000)는, 분체혼합기의 케이싱(3110) 외부 하반부에 냉각자켓(3000Z)을 설치하고, 상기 케이싱(3110)과 상기 냉각자켓(3000Z)의 사이에는 냉각수가 유동할 수 있는 냉각로가 형성된다.

즉, 유동하는 냉각수에 의해 케이싱(3110)이 냉각되고, 분체혼합기의 케이싱 내부에서 회전하는 블레이드에 의해 혼합되는 리튬 분말이 냉각되는 구조이다.

다음으로, 이하에는 건조기에 대해 기술한다.

상기 건조기는, 열매체유, MI 히팅케이블, 또는 세라믹전기히터모듈을 적용한 건조기가 적용될 수 있다.

열매체유를 적용한 건조기란, 건조기 케이싱 외부에 워터자켓을 설치하고, 워터자켓 내부로 고온으로 가열된 오일을 유동시켜, 건조기 챔버 내부를 가열하는 방식이다.

상기 열매체유를 적용한 건조기는, 건조기를 가열시킬 수 있는 온도가 150℃ ∼300℃까지만 가열할 수 있어서, 건조 효율이 낮다는 문제점이 있다.

그리고, MI 히팅케이블을 적용한 건조기란, 건조기 케이싱 외부에 MI 히팅케이블을 부착·설치하여, 건조기 챔버 내부를 가열하는 방식이다.

MI히팅케이블 (Mineral Insulated Heating Cable)은, 산화마그네슘(MgO)으로 절연된 금속관 내부에 동 또는 니켈-크롬 합금선을 사용한 발열선을 내장시킨 것으로, 전기를 사용하여, 가열시킬 수 있다

그러나, 상기 MI 히팅케이블을 적용한 건조기는, 건조기 케이싱에 MI 히팅케이블을 부착·설치하는 제작 기간이 많이 소요되어, 제작 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

상기와 같은, 문제점을 해결하기 위해서, 아래에서 상세히 기술되는 세라믹전기히터모듈을 적용한 건조기가 적용될 수 있다.

이하에서는 세라믹전기히터모듈을 이용한 분말 원료 건조장치(또는 건조기)를 설명한다.

세라믹전기히터모듈을 이용한 분말 원료 건조장치는, 도 17에 도시된 바와 같이, 분말원료가 수용되는 챔버를 형성하는 장치 본체(2100); 상기 장치 본체의 내부에 회전 가능하게 제공되며, 상기 분말원료의 교반을 위하여 블레이드(2156)가 장착되는 회전축(2155)이 구비될 수 있다.

상기 챔버란, 상기 블레이드(2156)가 장착되는 회전축(2155)이 수용되고 있고, 분발원료가 수용될 수 있는 원통부(2110)의 원통 내부 중공 공간을 말한다.

도 15에 도시된 바와 같이, 세라믹전기히터모듈을 이용한 분말 원료 건조장치는, 장치 본체의 원통부(2110) 표면에 부착·설치되며, 상기 분말원료가 건조되도록 상기 챔버 내부로 열을 제공할 수 있는 세라믹전기히터모듈(SM); 상기 세라믹전기히터모듈(SM)의 외부를 감싸서 설치되는 단열재(2182); 상기 단열재(2182)의 외부를 감싸서 설치되는 외측커버(2180)를 포함할 수 있다.

도 8 내지 도 9, 도 19, 도 14, 도 15에는 여러 가지 형상의 세라믹전기히터모듈(SM)이 도시되어 있다.

세라믹전기히터모듈(SM)는, 띠형세라믹소자유니트(700U, 도 13 참조)와; 상기 띠형세라믹소자유니트(700U)의 전방면(700B)을 제외한 모든 표면을 감싸는 스테인레스하우징(2600)을 포함할 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 띠형세라믹소자유니트(700U)는, 다수의 세라믹소자(SS)와 니켈-크롬 합금선(2501, 도 13에는 미도시)을 포함하고 있다.

니켈-크롬 합금선(501)은, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 세라믹소자(SS)를 관통하여 형성된 다수의 구멍(SS-1)속에 삽입 설치된다.

도 12에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹소자(SS) 몸체에 다수 구멍(SS-1)이 상기 몸체를 관통하여 형성되고, 제2 세라믹소자(SS-B) 볼록면(SS-D)이, 상기 제2 세라믹소자와 동일한 형상의 제1 세라믹소자(SS-A) 오목면(SS-C)에 접하여 감합되며,

상기 제1 세라믹소자(SS-A)와 제2 세라믹소자(SS-B)의 상기 다수 구멍들은 서로 대향하여 연통·연결되는 단위결합구조이고,

상기 단위결합구조와 같은 동일한 방식으로 다수의 세라믹소자(SS)들이 서로 결합되는 구조이며, 상기 다수 구멍 속에는 니켈-크롬 합금선(2501)이 삽입·설치될 수 있다.

도 19에 도시된, 세라믹전기히터모듈(SM)의 외부를 감싸서 설치되는 단열재(2182)는 세라크울 압축 내장재이고, 상기 세라크울 압축 내장재는, 시리카, 알루미나를 용융하여 섬유화한 것으로부터 제조될 수 있다.

그리고, 세라믹전기히터모듈(SM)의 최대사용 온도는 섭씨 660도 ~ 850도이고, 와트밀도는 3 ~ 7 W/㎠이며, 최대사용전압은 460 ~ 500V이고, 히터저항공차는 +10% ~ -5%이며, 히터 용량 공차는 +5% ~ -10%으로 할 수 있다.

상기와 같은 세라믹전기히터모듈(SM)의 와트밀도 등 설정 조건을 만족시킬 때, 이차 전지 원료용 리튬 분말의 건조가 가장 효율적으로 진행될 수 있고, 상기 조건을 벗어나면 리튬 분말 건조의 효율성이 급격히 하락할 수 있다.

또한, 상기 조건을 만족시키면서 세라믹전기히터모듈(SM)을 사용할 때에, 세라믹전기히터모듈(SM)의 수명이 연장될 수 있다.

도 12에 개시된 세라믹소자(SS)는 SiO2 와 MgO를 포함시켜 제작될 수 있다.

구체적으로 바람직한 상기 세라믹소자(SS) 성분는, SiO2 50 ~ 65중량%와, Fe2O3 0.05 ~ 0.2중량%와, Al2O3 4.5 ~ 6.5중량%와, CaO 3 ~ 5중량%와, MgO 23 ~ 38중량%와, K2O 0.04 ~ 0.06중량%와, Na2O 0.08 ~ 0.2중량%와, LOI 0.07 ~ 0.2중량%와, TiO2 0.02 ~ 0.04중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 세라믹소자(SS)가 상기와 같은 조성물의 성분비에 의해 제조될 때, 본 발명에서 요구되는 열전달성, 강도, 내열성, 내화학성, 안전성 등을 가장 효과적으로 달성 가능하고, 또한 가열 열화(heat deterioration)가 최소화되어, 본 발명의 세라믹소자(SS) 수명이 획기적으로 증대되는 것을 본 출원 발명인의 장기적 연구결과 발명하였다.

일반적으로 히터에 의해 가열되는 환경에 있는 세라믹소자는 히터의 고열에 의해 가열 열화(heat deterioration)되어, 세라믹소자(SS)의 강도가 약화하게 되고 수명이 매우 짧게 되나, 본 발명의 세라믹소자(SS)는 상기와 같은 조성물 성분비에 의해 제조되어 이를 극복 할 수 있는 것이다.

상기 SiO2 가 50중량% 미만이면 세라믹소자(SS)의 강도가 급격히 하락하고, SiO2 가 65중량%을 초과하면 내열성이 급격히 하락한다.

MgO가 23중량% 미만이면 세라믹소자(SS)의 내열성이 급격히 하락하고, MgO가 38중량%를 초과하면 세라믹소자(SS)의 강도가 급격히 하락한다.

TiO2가 0.02중량% 미만이면 세라믹소자(SS)의 내열성과 내약품성이 급격히 하락하고, TiO2가 0.04중량%를 초과하면 세라믹소자(SS)의 강도가 급격히 하락한다.

도 8 내지 도 9, 도 19, 도 14, 도 15에 도시된, 세라믹전기히터모듈(SM)을 상기 원통부(2110) 표면, 원통부(2110) 배출포트, 필터장치, 필터장치 배기포트에 부착할 수 있고,

상기 세라믹전기히터모듈(SM)은 상기 부착되는 곳의 표면적에 비례하여 1장 내지 다수장 부착될 수 있다.

그리고, 세라믹전기히터모듈(SM)의 가로 세로 길이 또는 세라믹전기히터모듈(SM)의 직경 등 세라믹전기히터모듈(SM)의 형상은 사용자가 임의로 선택하여 제작할 수 있다.

도 12에서 세라믹소자(SS)의 단면은 직사각형이 되어 있으나, 세라믹소자(SS)의 단면은 하부면이 넓고, 상부면이 좁은 사다리형이 될 수도 있고, 세라믹전기히터모듈(SM)의 형상에 따라 다른 형상으로도 할 수 있다.

즉, 세라믹전기히터모듈(SM)은 도 8처럼 링형으로 제작할 수 있고, 도 14와 같이 횡단면이 대략 초승달 모양의 판형으로 제작할 수 있으며, 평평한 판형으로도 제작할 수 있다.

판형 세라믹전기히터모듈(SM)의 경우에도, 본 발명의 세라믹전기히터모듈(SM)은 평면이 아닌 원통부(2110)의 표면에 주로 부착되므로, 도 14에 도시된 판형 세라믹전기히터모듈(SM)도 판형 세라믹전기히터모듈(SM)의 전방면(700B)쪽으로 굴곡되어 초승달 모양이 된다.

도 14에 도시된 바와 같이, 초승달 모양 세라믹전기히터모듈(SM) 경우 세라믹소자(SS)는, 스테인레스하우징(2600)쪽 두께가, 세라믹전기히터모듈(SM) 전방면(700B)쪽 세라믹소자(SS)의 두께보다 더 두껍게 형성되어, 세라믹소자(SS)의 단면이 일면은 넓고 반대면은 좁은 사다리형이 된다.

세라믹전기히터모듈(SM)을 건조 장치에 부착하는 부착구조는 볼트와 너트를 이용하여 설치할 수 있다.

즉, 도 15에 도시된 세라믹전기히터모듈(SM)을 원통부(2110)에 부착하고자 할 때에는, 상기 세라믹전기히터모듈(SM)의 4각형 모퉁이에, 4개의 볼트구멍(미도시)을 형성하고, 상기 4개의 볼트구멍에 대응되게 원통부(2110)에 4개의 볼트를 용접하며, 상기 세라믹전기히터모듈(SM)의 상기 볼트구멍에 볼트를 각각 끼운 후, 볼트에 너트를 체결하여, 세라믹전기히터모듈(SM)을 원통부(2110)에 부착할 수 있다.

또한, 상기 대략 4각형인 세라믹전기히터모듈(SM)의 표면적 크기가 큰 경우에는 4각형 모퉁이와 함께 세라믹전기히터모듈(SM)의 외곽 가장자리를 따라 다수개의 볼트구멍(미도시)을 형성하고,

상기 다수개의 볼트구멍에 대응되게 원통부(2110)에 다수개의 볼트를 용접하며, 상기 세라믹전기히터모듈(SM)의 상기 다수 볼트구멍에, 상기 볼트를 각각 끼운 후, 볼트에 너트를 체결하여, 세라믹전기히터모듈(SM)을 원통부(2110)에 부착할 수 있다.

다음으로 쿨러(3000)에 대해서 기술한다.

상기 쿨러(3000)는, 아래에 기술되는 분체 혼합기 케이싱에, 냉각자켓(3000Z)을 부가적으로 설치한 것이다.

즉, 상기 냉각자켓(3000Z) 관련 구성을 제외하면, 상기 쿨러(3000)와 분체 혼합기는 동일하다.

이하에서는 분체 혼합기(3000B)에 대해서 기술한다.

첨부된 도면들과 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 분체 혼합기(3000B)는 배치식 혼합기로 하우징부(3100), 교반부(3200), 지지부(3300), 공압부(3400), 비상이젝터부(3500), 공압씰링부(3600), 벤트 필터부(3700), 제어시스템부(3800)를 포함한다.

도 20은 본 발명에 따른 분체 혼합기(3000B)의 외관을 설명하는 도면이고, 도 21, 22, 23는 각각 본 발명에 따른 분체 혼합기의 평면도, 정면도, 측면 도면이며, 도 24는 본 발명의 압축공기 관련 공압부 설명도면으로,

도 20 내지 24를 참조하면, 본 발명의 분체 혼합기(3000B)는 분체를 수용하도록 외부 몸체를 이루는 케이싱(3110)을 포함하는 하우징부(3100)와, 케이싱(3110) 내부에서 분체를 혼합하도록 축(3210)에 설치된 임펠러(3212, 3213)를 회전시키는 교반부(3200)와, 케이싱(3110)을 지지하는 지지부(3300) 및 비상이젝터부(3500), 공압씰링부(3600), 벤트 필터부(3700)에 소요되는 압축공기를 공급하는 공압부(3400)를 포함한다.

본 발명의 하우징부(3100)는 수평식 혼합기로 내부에 믹싱챔버(3113)가 형성되고 분체를 혼합하는 교반부(3200)가 배치되는 케이싱(3110)과, 케이싱(3100) 상면을 밀폐하도록 케이싱 상부에 설치되는 상면커버(3120)와, 케이싱의 길이방향 단부면을 밀폐하도록 케이싱 양 단부에 설치되는 측면커버(3130)를 포함한다.

상기 하우징부(3100)의 케이싱(3110)의 상부에는 분체를 투입하는 분체 투입구(3122)가 형성되고, 상기 케이싱(3110)의 하부에는 분체를 배출하는 분체 배출구(3123)가 형성되며, 케이싱(3110)의 길이방향 양 단부에 설치되는 측면커버(3130)에는 교반부(3200)의 축(3210)을 지지하는 축지지부(3131)가 형성되고, 측면커버(3130)와 축지지부(3131) 사이에는 케이싱의 측면커버(3130)와 축(3210)의 간극을 씰링하는 공압 씰링부(3400)가 배치된다.

또한 하우징부(3100)의 케이싱(3110) 측벽에 케이싱 내부의 상태를 점검하는 점검도어(3111)가 설치되고, 케이싱(3110) 상면의 상면커버(3120)에 케이싱 내부의 상태를 점검하는 상면 점검도어(3121)가 설치되며, 상기 점검도어(3111)나 상면 점검도어(3121)에는 도어 개방상태를 감지하고 후술할 제어부(3810)로 전송하는 리미트 스위치(3112)가 설치되고, 각 도어들(3111, 3121)에는 별도의 씰링처리가 되어 분체의 배출을 방지하도록 구성된다.

또한 하우징부(3100)에서 케이싱(3110) 상부의 상면커버(3120)에 케이싱(3110) 내부인 믹싱 챔버(3113)의 공기를 외부로 배출하는 벤트필터 포트(3125)가 형성되고, 벤트필터 포트(3125)에 후술할 벤트필터부(3700)가 설치되며, 케이싱(3110) 상면의 상면커버(3120)에는 믹싱 챔버(3113) 압력이 갑자기 상승하는 경우 내부 공기를 신속하게 외부로 배출하는 비상이젝터부(3500)도 설치된다.

또한 하우징부(3100)의 케이싱(3110)은 지지부(3300)에 의하여 수평으로 지지되는데, 지지부(3300)는 케이싱(3110) 하부를 수평 지지하는 수평의 받침대(3310)와, 받침대(3310)를 지면에 대해 지지하는 수직의 지지대(3320)로 구성된다.

상기 케이싱(3110)과 받침대(3310) 사이에는 복수의 로드셀(3340)이 설치되어 분체 혼합기(3000B)의 케이싱(3110)으로 투입되거나 배출되는 분체 투입량 및 배출량을 측정한다.

또한 복수의 로드셀(3340)을 통해 케이싱(3110)의 수평 밸런스가 유지되는지 확인할 수 있고, 나아가 분체 혼합기(3000B)의 작동시에 분체의 분포 불균일로 인한 케이싱(3110)의 진동도 파악할 수 있다.

물론 로드셀(3340)로 케이싱(3110)의 진동을 파악하면 진동 민감도나 감지범위가 제한되므로, 별도의 진동감지센서를 이용하여 케이싱이나 모터 등의 진동을 감지하여 이상여부를 판별할 수 있다.

복수의 로드셀(3340)은 로드셀 서밍박스(3341)에서 출력이 처리되고 그 결과가 제어부(3810) 및 로드셀 표시박스(3342)로 전송된다.

하우징부(3100)의 분체 배출구(3123)는 별도의 배출구 구동장치(3124)에 의해 작동할 수 있고, 분체 배출구(3123)에는 개방 여부를 감지하도록 리미트 스위치가 설치되며, 배출구 구동장치(3123)는 전동식 또는 공압식 구동장치가 사용되며, 공압식 구동장치가 사용되는 경우에는 별도의 압축공기가 공급된다.

특히 별도의 배출구 구동장치(3124)는 분체 배출구(3123)와 케이싱(3110) 사이의 씰링이 마모되는 경우에 분체 배출구(3123)의 도어를 케이싱(3110)과 밀착하도록 가압하여 분체가 케이싱 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있다.

이를 위하여 별도의 배출구 구동장치(3124)는 공압식 실린더를 사용하는 것이 바람직하고, 분체 누설이 없는 정상시에는 압축공기압을 6 바아로 설정하고 분체 누설이 발생하면 압력을 0.5 내지 3 바아 범위로 더욱 증가시켜 설정한다.

씰링 마모로 인한 분체 배출구(3123)와 케이싱간의 간극 발생을 파악하기 위하여 별도의 간극 감지센서를 추가로 구비할 수 있고, 간극 감지센서는 분체 배출구(3123)의 씰링에 가해지는 밀착력을 감지하는 압력센서나 분체 배출구(3123) 씰링과 케이싱간의 간극 거리를 측정하는 거리측정 센서가 사용될 수 있다.

상기 케이싱(3110)은 스테인레스강으로 제조되고, 케이싱(3110) 내부는 ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene) 코팅처리를 하여 분체와 접촉하는 케이싱 내면이 비점착성, 내열성, 저마찰성, 저유전율, 고강도성을 갖도록 하고 외부는 산 세척(acid cleaning) 처리를 한다.

또한 케이싱(3110) 외측면에 내부의 믹싱 챔버(3113)를 가열하거나 냉각하도록 별도의 재킷이 설치될 수 있다.

또한 분체혼합기의 교반부(3200)의 모터(3420)는 하부가 설치대(3330)에 의해 지지되며 측면은 측면 지지대(3350)에 의해 지지되고, 감속기(3421)에 의해 감속되어 20 RPM으로 축(3210)을 구동시킨다.

또한 모터(3420)를 지지하는 측면 지지대(3350)와 설치대(3330)에는 우레탄 방진패드(3351)이 배치되어 진동소음을 감소시킨다.

도 24의 공압부(3400)에 대하여 상술하면, 공압부(3400)는 분체 혼합기(3000B)에서 요구되는 압축공기를 공급하는 장치로, 비상이젝터부(3500), 공압씰링부(3600) 및 벤트 필터부(3700)에 소요되는 압축공기를 공급한다(배출구 구동장치(3124)를 위한 압축공기 공급 구성은 필요에 따라 추가되며 도 24에는 미도시됨).

이를 위하여 공압부(3400)는 공기압축기(3410)와, 공기압축기(3410)의 압축공기를 저장하는 헤더(3413)와, 헤더(3413)의 압축공기에서 공급되는 압축공기의 압력을 조절하는 압력 조절기(3432, 3442, 3452, 3462) 및 공기 공급량을 조절하는 밸브(3433, 3443, 3453, 3463)를 구비하는 박스패널(3420)과, 헤더(3413)와 압축공기 수요처( 비상이젝터부(3500), 공압씰링부(3600), 벤트 필터부(3700) )사이를 각각 연결하는 라인들(3430, 3440, 3450, 3460)을 포함한다.

배출구 구동장치(3124)를 위한 밸브나 라인 구성도 위와 동일하게 구성될 수 있다.

또한 공기압축기(3410)와 헤더(3413) 사이를 연결하는 공급관(3411)에는 전체 압축공기 총공급량을 조절하도록 메인 밸브(3412)가 설치되고 메인 밸브(3412)로 볼 밸브가 사용되며, 헤더(3413)와 박스패널(3420) 사이의 각 라인들(3430, 3440, 3450, 3460)에는 각 라인별로 압축공기 공급량을 조절하도록 볼 밸브(3431, 3441,3451, 3461)들이 설치된다.

박스패널(3420)에서 라인 1(3430)에 설치된 필터압 조절기(3432) 및 필터 밸브(3433)는 벤트필터부(3700)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절한다.

박스패널(3420)에서 라인 2(3440)에 설치되는 씰링압 조절기(3442) 및 씰링 밸브(3443)는 일측의 공압 씰링부(3400)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절한다.

박스패널(3420)에서 라인 3(3450)에 설치되는 씰링압 조절기(3452) 및 씰링 밸브(3453)는 타측의 공압 씰링부(3400)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절한다.

박스패널(3420)에서 라인 4(3460)에 설치되는 이젝터압 조절기(3462) 및 이젝터 밸브(3463)는 비상 이젝터부(3500)에 공급되는 압축공기의 압력 및 압축공기량을 조절한다.

또한 상기 라인들에는 압력 및 유량을 감지하는 별도의 센서들이 각각 설치되고, 각 라인들의 압력 조절기(3432, 3442, 3452, 3462) 및 밸브(3433, 3443, 3453, 3463)는 수동으로 조절되거나 제어부(3810)에 의해 제어될 수 있다.

또한 압축공기를 공급하는 라인들에는 압축공기의 수분, 이물질을 제거하기 위한 3패스필터(3414)와 같은 별도의 필터장치가 설치될 수 있다.

배출구 구동장치(3124)를 위한 압력 및 유량을 조절하는 구성도 위와 동일하게 구성될 수 있다.

또한 분체 혼합기의 케이싱(3110) 내부의 압력 및 온도를 측정하는 별도의 온도/압력센서(3114)가 설치되어 믹싱챔버의 상태를 모니터링하고 제어부(3810)로 전송하며, 제어부(3810)는 이상상태를 발견하면 케이싱(3110) 내부의 압력 및 온도를 정상 상태로 회복하는 제어명령을 비상 이젝터나 가열/냉각 재킷이나 모터 구동장치 등과 같은 관련 장치들에 전송할 수 있다.

도 25는 분체혼합기의 일 실시예에 따른 비상 이젝터부(3500)의 설명도면이다. 비상 이젝터부(3500)는 분체 투입시나 분체 혼합시에 케이싱 내부 압력이 비정상으로 상승하면 신속하게 내부공기를 외부로 배출하는 기능을 하고,

압축공기를 공급하는 라인 4(3460)와, 라인 4(3460)와 연결되되 관로 직경이 축소되는 축경관(3511) 및 믹싱챔버(3113)의 내부공기를 배출하도록 축경관(3511)과 연결되는 내부 배출관(3512)을 포함하는 벤츄리부(3510)와, 벤츄리부(3510)와 연결되어 공기를 외부로 배출하는 배출관(3515)을 포함한다.

필요시에 내부 배출관(3512)에는 체크밸브 또는 릴리프 밸브(3513)이 설치되고, 배출관(3515)에는 필터부(3514)가 설치된다.

제어부(3810)가 케이싱(3110) 내부의 압력이 비정상으로 상승하는 것을 온도/압력센서(3114)로 감지하면 비상 이젝터부(3500)를 작동하는 제어신호를 박스패널(3420)의 이젝터 밸브(3463)로 전송하여 압축공기를 벤츄리부(3510)로 공급한다.

벤츄리부(3510)에 압축공기가 흐르면 벤츄리부(3510)의 압력이 강하되어 믹싱챔버(3113)의 내부공기가 벤츄리부(3510)로 유입되어 배출관(3515)으로 배출된다.

도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 공압 씰링부(3600)의 설명도면이고, 도 27은 공압 씰링부(3600)의 2분할 예시도면이다.

공압 씰링부(3600)는 케이싱의 측면커버(3130)와 축(3210) 사이에 설치되어 측면커버(3130)를 관통하는 축(3210)과 측면커버(3130) 사이의 간극을 씰링하여 상기 간극으로 분체가 배출되는 것을 방지하는 기능을 한다.

본 발명의 공압 씰링부(3600)는 측면커버(3130)에 밀착되는 씰 하우징(3610), 내측 플레이트(3620), 로터컵(3630), 엘라스토머 부트(3640), 로터컵(3630), 엔드 플레이트(3650) 순서로 조립된다.

씰 하우징(3610), 내측 플레이트(3620) 및 엔드 플레이트(3650)는 스테인레스강으로 제조되고, 엘라스토머 부트(3640)는 고무나 실리콘 재질의 탄성중합체로 제조되며, 로터컵(630)은 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 재질로 제조된다.

구체적으로 공압 씰링부(3600)에서 씰 하우징(3610)은 측면커버(3130)에 밀착되고 축(3210)이 관통하는 관통공(3611) 및 압축공기가 유입되는 씰링공기 유입구(3612)를 포함하고, 씰 하우징(3610)의 관통공(3611)에 내측 플레이트(3620)가 밀착 설치되며, 로터컵(3630)이 내측 플레이트(3620)와 면 접촉하도록 설치되고, 엘라스토머 부트(3640)가 축(3210)과 억지끼움되도록 설치되며, 로터컵(3630)이 엔드 플레이트(3650)와 면 접촉하도록 설치된다.

이와 같이 구성된 공압 씰링부(3600)는 씰링공기 유입구(3612)에 라인 2(3440) 또는 라인 3(3450)가 연결되어 압축공기가 혼합 공정이 진행되는 동안 지속적으로 유입되고, 유입된 압축공기가 엘라스토머 부트(3640) 양측에 설치된 로터컵(3630) 사이의 간극으로 통해 축 직경 방향으로 흐르다가 일부는 축(3210)과 로터컵(3630) 및 씰 하우징(3610) 사이에 형성된 간극을 통해 축 길이방향으로 흘러 케이싱(3110) 내부로 유입되고, 나머지 일부는 축(3210)과 로터컵(3630) 및 엔드 플레이트(3650) 사이에 형성된 간극을 통해 축 길이방향으로 흘러 외부로 배출된다.

이때 압축공기 압력은 케이싱 내부의 믹싱챔버(3113) 압력보다 0.3바아 내지 0.7바아 높게 설정되고, 압축공기 유량은 시간당 1.5 Nm³ 내지 4.5 Nm³ 범위(1기압, 섭씨 0도씨에서의 부피 기준)로 설정되며, 바람직하게는 압력은 0.5바아 높게, 유량은 시간당 3 Nm³로 설정한다.

이러한 과정을 통해 압축공기가 씰 하우징(3610) 내부 압력을 케이싱(3110) 내부 압력보다 높게 유지하여 축(3210)과 측면커버(3130) 사이의 간극을 통해 분체가 외부로 배출되는 것을 방지한다.

또한 압축공기로 인해 로터컵(3630)과 내측 플레이트(3620)가 가압되고 이로 인해 다시 내측 플레이트(3620)와 밀착하는 씰 하우징(3610)이 가압되어 씰 하우징(3610)과 케이싱 측면커버(3130)가 서로 가압 밀착되며, 씰 하우징(3610)과 케이싱 측면커버(3130) 사이에 별도의 오링(3613)을 설치하여, 씰 하우징(3610)과 케이싱 측면커버(3130) 사이에 씰링 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한 압축공기로 인해 로터컵(3630)이 엔드 플레이트(3620)에 대해 가압되어 씰 하우징(3610)과 엔드 플레이트(3620) 사이에 씰링 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한 압축공기의 압력으로 인해 엘라스토머 부트(3640)가 축(3210) 방향으로 가압되어 축과 엘라스토머 부트(3640) 간의 실링이 향상되며, 압축공기가 씰 하우징(3610)을 통과하면서 축과 같이 회전하는 엘라스토머 부트(3640)와 접촉하는 로터컵(3630)이나 엔드 플레이트(3650)나 내측 플레이트(3620)를 냉각하는 효과도 발생한다.

또한 도 27과 같이 엘라스토머 부트(3640)를 제외한 공압 씰링부(3600)의 다른 구성들, 예를 들어 로터 씰 하우징(3610), 로터컵(3630), 엔드 플레이트(3650) 등은 이분할되도록 구성되어, 공압 씰링부(3600)의 분해 조립성이 향상된다.

다음에는 도 28을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 교반부(3200)를 설명한다.

분체혼합기의 교반부(3200)는 케이싱(3110) 내부에서 설치되는 축(3210)과, 축(3210)에 일정 간격으로 배치되는 지지아암(3211)과, 지지아암(3211)상에 축(3210)과 이격되게 배치되는 내측 임펠러(3212)와, 지지아암(3211)상에서 내측 임펠러(3212)보다 직경방향으로 외측에 배치되는 외측 임펠러(3213)와, 축(3210)을 회전시키는 모터(3220)를 포함한다.

분체혼합기의 내외측 임펠러(3212, 3213)는 리본 타입 임펠러가 사용되고, 내측 임펠러(3212)의 직경은 외측 임펠러(3213)의 직경의 50 내지 70%, 바람직하게는 60% 크기를 갖는 것이 바람직하며, 축(3210), 내외측 임펠러(3212, 3213) 및 지지아암(3211)은 스테인레스강 재질로 제조되고, 축, 지지아암 및 내외측 임펠러의 팁부는 텅스텐 카바이드 처리가 되어 내마모성, 고강성, 내부식성 등을 갖도록 표면처리된다.

분체혼합기의 축(3210)은 베어링이 구비된 축지지부(3131)에 의해 지지되고, 교반부(3200)의 모터(3420)는 하부가 설치대(3330)에 의해 지지되며 측면은 측면 지지대(3350)에 의해 지지되고, 감속기(3421)에 의해 감속되어 10 내지 30 RPM, 바람직하게는 20 RPM의 저속으로 축(3210)을 구동시킨다.

분체혼합기에서 분체 배출구(3124)는 하나 또는 그 이상 설치될 수 있으며, 도 28과 같이 분체 배출구(3124)가 하나만 설치된 경우에 분체 배출구(3124)를 중심으로 내외측 임펠러(3212, 3213)는 분체 이송방향이 서로 반대방향으로 되도록 형성된다.

예를 들어, 분체 배출구(3124)의 우측에 배치되는 내외측 임펠러(3212, 3213)의 나선방향이 분체 배출구(3124)의 좌측에 배치되는 내외측 임펠러(3212, 3213)의 나선방향과 서로 반대방향으로 형성되어, 분체 배출구(3124)의 우측에 존재하는 분체들이 분체 배출구(3123)측으로 이송되고 분체 배출구(3124)의 좌측에 존재하는 분체들이 분체 배출구(3123)측으로 이송되도록 한다.

이와 같은 내외측 임펠러(3212, 3213)의 나선방향으로 인해 분체 혼합시에 분체 배출구(3123)의 좌우측의 분체들이 좌우로 이동하면서 혼합율이 향상되어 분체 혼합의 균일성이 향상되고, 분체 배출시에도 내외측 임펠러(3212, 3213)의 회전으로 분체 배출구(3123)의 좌우측의 분체들이 분체 배출구(3123)측으로 이동되어 분체 배출이 매우 용이하게 되는 효과가 있다.

또한 분체 혼합 성능 향상을 위하여 분체 배출구(3123)를 중심으로 좌우측에 배치되는 지지아암(3211)들이 서로 수직으로 교차하도록 축(3210)상에 배치되며, 내측 임펠러(3212)와 외측 임펠러(3213)도 서로 반대방향으로 나선이 형성된다.

예를 들어, 분체 배출구(3123) 우측의 첫 번째 지지아암(3211)은 축에 수평하게 설치되고 두 번째 지지아암(3211)은 축에 수직하게 설치되며, 다른 지지아암들도 이와 같이 교대로 수직 수평이 되도록 설치된다.

또한 분체 배출구(3123) 좌측의 첫 번째 지지아암(3211)은 축에 수직하게 설치되고 두 번째 지지아암(3211)은 축에 수평하게 설치되며, 다른 지지아암들도 이와 같이 교대로 수직 수평이 되도록 설치된다.

또한 예를 들어, 분체 배출구(3123) 우측의 내측 임펠러(3212)가 시계방향으로 나선이 형성되면 외측 임펠러(3213)는 반시계방향으로 나선이 형성되고, 분체 배출구(3123) 좌측의 내측 임펠러(3212)가 반시계방향으로 나선이 형성되면 외측 임펠러(3213)는 시계방향으로 나선이 형성된다.

다음에는 도 29를 통해 분체혼합기의 일 실시예에 따른 벤트 필터부(3700)를 설명한다.

분체혼합기에서 케이싱(3110) 내부에는 분체 혼합과정 중에 공압씰링부(3400)로 압축공기가 지속적으로 유입되므로 케이싱 내부의 압력을 일정하게 유지하기 위하여 내부 공기를 벤트필터 포트(3125)를 통해 외부로 배출할 필요가 있으며, 이때 벤트 필터부(3700)는 벤트필터 포트(3125)에 설치되어 케이싱 내부에서 배출되는 공기 중의 분체나 분진을 필터링하는 구성이다.

또한 분체 투입시에 케이싱 내부압이 상승하여 분체 투입이 방해될 수 있으므로 분체 투입과정에서도 내부 공기를 벤트필터 포트(3125)를 통해 외부로 배출한다.

분체혼합기의 벤트 필터부(3700)는 내부 공간이 형성되는 하우징(3710)과, 하우징(3710) 내부 공간을 수직으로 분리하는 하나 이상의 수직 격벽(3711)과, 수직 격벽(3711)에 의해 형성되는 하나 이상의 격실(3712)과, 하우징(3710) 내부 공간을 상하로 수평 분리하는 수평 격벽(3713)과, 하우징(3710) 상부를 밀폐하는 상부커버(3714)를 포함한다.

또한 벤트 필터부(3700)의 각 격실(3712)에는 하나 이상의 필터백 케이지(3720)가 배치되고, 필터백 케이지(3720)에 필터백(3721)이 설치되어 케이싱 내부에서 배출되는 공기 중의 분체나 분진을 집진한다.

필터백(3721)은 폴리프로필렌 재질로 제조되고 두께 2mm, 비중 556g/m²으로 제조될 수 있다.

필터백(3721)이 장기간 사용되면 필터백(3721) 내부에 분체나 분진이 누적되어 필터링 효과가 저하되므로 압축공기를 사용하여 필터백(3721)의 분진을 제거하는 탈진 작업을 주기적으로 수행한다.

필터백(3721)의 탈진 작업을 위하여 벤트 필터부(3700)에 압축공기를 주기적으로 공급하도록 압축공기 공급장치가 구비되며, 압축공기 공급장치는 라인 1(3430)과 연결되는 헤더(3413)와, 헤더(3413)와 각 격실을 연결하는 분배관(3740) 사이에 배치되는 다이아프램 밸브(3730)와, 헤더(3413)로부터 각 격실(3712)로 압축공기를 분배하는 분배관(3740)과, 분배관(3740)에서 각 필터백(3721)으로 압축공기를 주입하는 공기주입관(3741)과, 공기주입관(3741)의 배출 공기를 필터백(3721)으로 집중하는 나팔관(3742)을 포함한다.

다이아프램 밸브(3730)는 용량에 따라 토출구의 직경이 설정되며 대형 설비인 경우 직경이 80A 내지 100A, OD 89.1 내지 114.3mm가 바람직하고, 헤더(3413)는 450 내지 650 리터 범위의 용량이 바람직하다.

다이아프램 밸브(3730)는 타이머(3760)에 의해 작동주기가 제어되거나제어부(3810)에 의해 제어될 수 있고, 또한 필터백의 탈진을 위한 다이아프램 밸브(3730)의 작동주기는 운전시간이나 분체 혼합물의 특성에 따라 설정된다.

타이머(3760)는 복수의 다이아프램 밸브(3730)를 제어하는 장치로 복수개의 타이머를 연동하여 사용할 수 있고, 각 타이머(3760)는 10 내지 20 개의 다이아프램 밸브(3730)를 작동할 수 있으며, 각 다이아프램 밸브(3730)의 온/오프 시간 및 밸브 갯수를 세팅하여 설정순서에 따라 순차적으로 다이아프램 밸브(3730)의 구동전류를 공급하고, 다이아프램 밸브(3730)의 오프 시간은 1 내지 99초 범위, 온 시간은 0.1 내지 0.9초 범위로 설정되어 작동주기가 조절된다.

필터백(3721)의 교체시기나 분진의 부착 정도를 파악하기 위하여 필터백(3721)의 분체 유입측과 배출측의 차압을 측정하는데, 이를 위하여 하우징(3710)의 내부 공간을 상하로 분리하는 수평 격벽(3713)이 설치되고, 수평 격벽(3713)은 필터백(3721)의 분체 유입측과 배출측을 분리하며, 차압센서(3750)는 수평 격벽(3713)으로 분리된 상하 공간의 차압을 감지하도록 설치된다.

차압센서(3750)는 벨로즈(공기식)나 전자코일(전기식)에 출력신호를 귀환하여 차압에 의한 힘과 균형을 이루게 하는 방식인 힘 평형식이나 정전(靜電)용량식, 반도체 변형 게이지식, 인덕턴스식 등의 센서를 사용하는 변위식이나 액주로 대기압과 공기압 차이를 측정하는 액주형 마노미터 등이 널리 사용되고, 요구 특성에 따라 적합한 방식의 차압센서(3750)가 사용되며, 본 발명에서는 액주형 마노미터가 사용될 수 있다.

분체혼합기에서 차압센서(3750)는 각 격실(3712) 별로 설치되어 각 격실(3712)의 차압을 측정하고 그 측정치를 제어부(8310)로 전송하며, 제어부(3810)는 차압 측정치에 근거하여 각 격실의 필터백(3721) 상태를 판별하고 판별 결과에 따라 다이아프램 밸브(3730)의 작동을 제어한다.

또한 타이머(3760)가 차압센서(3750)의 측정치에 의해 타이머(3760)의 온/오프 작동주기가 조절되도록 함으로써 벤트필터부(3700)의 유출입측 사이에 적정한 차압이 유지되도록 할 수 있다.

이와 같이 제어부(3810)나 타이머(3760)에 의해 차압 측정치나 차압 범위에 따라 다이아프램 밸브(3730)를 작동하여 필터백의 집진 성능이 항상 최적으로 유지되도록 할 수 있고, 이로 인해 적정한 분진이 부착된 시점에 탈진 작업을 수행하여 필터백의 수명을 연장할 수 있다.

또한 제어부(3810)나 타이머(3760)를 이용하여 다이아프램 밸브(3730)의 작동을 적정한 차압이 유지되면서도 필터백의 탈진을 위한 압축공기의 공급 횟수를 감소시키도록 제어할 수 있어 압축 공기의 소모량을 감소할 수 있고, 압축공기 충격으로 인한 필터백의 손상을 감소시켜 필터백의 수명을 연장할 수 있다.

또한 각 분배관(3740)에는 압력/유량 센서가 설치되어 제어부(3810)가 타이머(3760)나 다이아프램 밸브(3730)가 정상적으로 작동하는지 파악할 수 있다.

또한 벤트필터부(3700)에서 탈진에 사용된 공기나 케이싱 내부에서 배출되는 공기는 공기배출구(3715)로 배출되고 별도의 집진장치나 처리장치에 의해 처리되어 분진이나 분체가 외부로 배출되지 않도록 한다.

도 30은 분체혼합기의 일 실시예에 따른 제어 시스템부(3800)의 설명도면이다.

분체혼합기의 제어 시스템부(3800)는 제어부(3810), 표시부(3820), 입력부(3830)를 포함하고 제어 시스템부(3800)의 상기 구성들은 서로 유무선 통신이 되도록 연결되며 본체 혼합기(3000B)의 제어박스부(3801)에 설치된다.

또한 제어부(3810) 및 입력부(3830)는 유무선 통신을 통하여 휴대기기(3840) 및 관리자서버(3850)와 연결되어, 제어부(3810) 및 입력부(3830)의 입출력 정보나 휴대기기(3840) 및 관리자서버(3850)의 제어 명령이 서로 송수신되도록 구성되고, 제어부(3810), 입력부(3830), 휴대기기(3840) 및 관리자서버(3850)의 입출력 정보나 제어 명령이 표시부(3820)에 표시된다.

또한 휴대기기(3840) 및 관리자서버(3850)에도 제어부(3810), 입력부(3830), 휴대기기(3840) 및 관리자서버(3850)의 입출력 정보나 제어 명령이 표시될 수 있다.

도 31은 분체혼합기의 일 실시예에 따른 제어부(3810)의 설명도면이다.

분체혼합기의 제어부(3810)에는 하우징부(3100), 교반부(3200), 공압부(3400), 벤트 필터부(3700) 및 비상이젝터부(3500) 중의 적어도 하나 이상의 상태정보가 입력되고, 제어부(3810)로부터 하우징부(3100), 교반부(3200), 공압부(3400), 벤트 필터부(3700) 및 비상이젝터부(3500) 중 적어도 하나로 제어신호가 출력되어 해당 제어신호와 관련된 장치들을 제어하고, 관련 정보들이 표시부(3820), 휴대기기(3840) 및 관리자서버(3850) 중의 적어도 하나에 전달되어 표시된다.

제어부(3810)에 전달되는 하우징부(3100)나 교반부(3200)의 상태정보는 로드셀(3340)의 출력, 각 점검도어(3111)나 분체 배출구(3123)에 부착된 리미트 스위치(3112)의 출력, 모터(3220)의 온/오프 상태/RPM/구동전류/전압, 믹싱챔버(3113) 내부의 압력/온도, 분체 배출구(3124)의 개방정보를 포함하고,

제어부(3810)는 로드셀(3340)의 출력에 근거하여 분체 투입량/배출량 정보를 표시부(3820), 휴대기기(3840) 및 관리자서버(3850) 중의 적어도 하나에 전달하고, 리미트 스위치(3112)의 출력에 근거하여 각 점검도어(3111)나 분체 배출구(3123)의 개방정보를 표시부(3820), 휴대기기(3840) 및 관리자서버(3850) 중의 적어도 하나에 전달하며, 점검도어(3111) 중 적어도 하나가 개방되면 교반부(3200)의 모터를 정지하는 제어신호를 출력한다.

또한 제어부(3810)는 모터(3220)의 온/오프 상태/RPM/구동전류/전압 출력에 근거하여 모터(3220)의 작동상태나 부하상태가 정상범위인지 판단하고 비정상이면 모터를 정지하는 제어신호를 출력하며, 모터(3220)의 작동상태나 부하상태나 제어신호를 표시부(3820), 휴대기기(3840) 및 관리자서버(3850) 중의 적어도 하나에 전달하여 표시하고, 비정상 상태로 모터 정지 후에 모터(3220)의 온/오프 상태/RPM/구동전류/전압 출력을 미리 저장된 원인분석대비표와 대비 분석하여 비정상의 원인을 파악하고 그 결과를 표시한다.

또한 제어부(3810)는 믹싱챔버(3113) 내부의 압력/온도에 근거하여 분체 혼합작업이나 분체 투입작업의 정상여부를 파악하고, 믹싱챔버(3113) 내부압력이나 온도가 미리 설정된 범위를 초과하면 비상 이젝터부(3500)를 작동하는 제어신호를 출력하거나, 분체 혼합작업이나 분체 투입작업을 중지하도록 제어신호를 출력하거나 표시부(3820), 휴대기기(3840) 및 관리자서버(3850) 중의 적어도 하나에 전달하여 표시할 수 있다.

분체 혼합기에 가열/냉각 재킷이 설치된 경우에는 제어부(3810)가 가열/냉각 재킷의 온도 조절을 위한 별도의 제어신호를 보낼 수도 있다.

또한 제어부(3810)는 분체 배출구(3123)의 리미트 스위치의 출력에 근거하여 분체 배출구(3123)의 개방 상태를 파악하고, 분체 배출구(3123)의 간극 감지센서 출력에 근거하여 분체 배출구(3123)의 씰링 마모상태를 파악하여 배출구 구동장치(3124)를 작동하는 제어신호를 출력할 수 있으며, 분체 배출구(3123)의 개방 상태나 배출구 구동장치(3124)의 작동상태는 표시부(820), 휴대기기(3840) 및 관리자서버(3850) 중의 적어도 하나에 전달하여 표시될 수 있다.

제어부(3810)에 전달되는 공압부(3400)의 상태정보는 메인 밸브(3412)의 개도 정보, 각 라인(3430, 3440, 3450, 3460)의 압력/유량 정보, 각 라인의 밸브들(3443, 3453, 3463)의 개도 정보를 포함하고, 제어부(3810)는 공압부(3400)의 상태정보에 근거하여 각 라인을 통해 공급되는 압축공기의 압력 및 유량을 파악하고, 각 라인별로 압축공기의 압력 및 유량을 조절할 수 있다.

특히 제어부(3810)는 공압 씰링부(3600)로 공급되는 압축공기의 압력 및 유량을 파악하여 분체 혼합공정 중에 공압 씰링부(3600)의 압력이 믹싱챔버(3113) 압력보다 항상 0.3바아 내지 0.7바아 높게 설정되고, 압축공기 유량은 시간당 1.5 Nm³ 내지 4.5 Nm³ 범위(1기압, 섭씨 0도씨에서의 부피 기준)로 설정되도록 씰링압 조절기(3442, 3452) 및 씰링 밸브(3443, 3453)을 제어하는 제어신호를 출력한다.

제어부(3810)에 전달되는 벤트필터부(3700)의 상태정보는 차압센서(3750), 분배관(3740)의 압력/유량 센서, 다이아프램 밸브(3730)의 작동정보, 타이머(3760)의 온/오프 작동정보를 포함하고, 제어부(3810)는 각 분배관(3740)의 압력/유량 센서 출력에 근거하여 타이머(3760)나 다이아프램 밸브(3730)가 정상적으로 작동하는지 파악할 수 있고, 특히 차압센서(3750) 출력에 근거하여 각 격실별로 필터백(3721)의 상태를 판별할 수 있으며, 판별 결과에 따라 다이아프램 밸브(3730)의 작동을 제어하는 제어신호를 출력할 수 있다.

예를 들어, 차압별로 필터백(3721)의 집진 성능에 대한 차압별 집진 성능표를 준비하고 제어부(3810)는 격실별로 측정된 차압에 근거하여 필터백(3721)의 집진 성능을 모니터링하며, 차압 범위가 필터백(3721)의 적절한 집진 성능 범위를 벗어나면 다이아프램 밸브(3730)를 작동시키는 제어신호를 출력할 수 있다.

또한 차압이 급격히 감소하거나 사라지면 해당 격실에 배치된 필터백(3721)이 터진 것을 의미하므로 제어부(3810)는 필터백(3721)의 이상을 표시부(820)에 표시하고 휴대기기(3840) 및 관리자서버(3850)로 통지하여 관리자가 용이하게 인지할 수 있도록 한다.

이와 같이 제어부(3810)에 의해 차압 측정치나 차압 범위에 따라 다이아프램 밸브(3730)를 작동하여 필터백의 집진 성능이 항상 최적으로 유지되도록 할 수 있고, 이로 인해 적정한 분진이 부착된 시점에 탈진 작업을 수행하여 필터백의 수명을 연장할 수 있다.

또한 제어부(3810)를 이용하여 다이아프램 밸브(3730)의 작동을 적정한 차압이 유지되면서도 필터백의 탈진을 위한 압축공기의 공급 횟수를 감소시키도록 제어할 수 있어 압축 공기의 소모량을 감소할 수 있고, 압축공기 충격으로 인한 필터백의 손상을 감소시켜 필터백의 수명을 연장할 수 있다.

또한 제어부(3810)는 라인 4(3460)에 설치되는 이젝터압 조절기(3462) 및 이젝터 밸브(3463)의 작동정보를 제공받고, 케이싱(3110) 내부의 압력이 비정상으로 상승하는 것을 온도/압력센서(3114)로 감지하면 비상 이젝터부(3500)를 작동하는 제어신호를 이젝터 밸브(3463)로 전송하여 압축공기를 벤츄리부(3510)로 공급한다.

이하에서는 에어제트밀(5000B) 장치를 기술하기로 한다.

도면 32 내지 도면 36에 도시된 바와 같이, 본 발명의 에어제트밀은, 보급관(5001)을 통하여 챔버(5002) 내부로 공급된 피분쇄물(리튬 분말)을, 에어분사노즐(5003)에서 분출된 고압기류에 의해, 상기 피분쇄물을 상호 충돌시켜 미분화하여, 분급기(5004)에서 분급되는 에어제트밀(5000B)에 관한 것이다.

본 발명의 리튬 분말은, 자동차 이차연료의 재료로 사용되는 것으로, 입자의 균일하고도 정밀한 가공이 요구된다. 본 발명은 본 발명의 명세서에 기재되는 여러 가지 정밀한 구성과 제어에 의해 가동되는 에어제트밀에 의해, 리튬 분말의 입경이 10μm ~ 30μm이 되도록 정밀하고도 완벽하게 하면서, 가공 시간을 단축하여 고품질의 제품생산이 가능하게 되었다.

도 36, 도 47에 도시된 바와 같이, 피분쇄물인 리튬 분말이 보급관(5001)을 통하여 들어오면, 챔부 하부에 균일한 간격으로 설치된 4개의 에어분사노즐(5003)에서 고압의 에어가 4방에서 분사되고 있어, 리튬 분말이 고압의 에어에 의해 서로 충돌하여 미세하게 미분화되고, 미분화된 분말 가루는 챔버 내부를 따라 상승하여, 분급기(5004)내에 설치되어 회전하는 로터(5030)의 날개 사이로 통과하게 된다.

상기 에어분사노즐(5003)의 갯수는 발명의 구체적 적용과정에서 변경이 가능하다.

상기 로터 날개를 통과한 미분화된 분말 가루는, 도 45 에 개시된 바와 같이, 백필터(6000) 뒤에 설치된 송풍기(6018)의 흡입력에 의해, 토출헤드(5060)와 토출배관(60p)을 통과하여 백필터(6000) 쪽으로 이동하여 집진하게 되고, 백필터에 부착된 리튬 분말 가루는, 진동을 가하여 낙하시켜서 수거 할 수 있다.

도 32, 도 36에 개시된 바와 같이, 본 발명은, 컴프레셔에서 압축된 에어를 주에어공급관(5005)으로 공급 가능하고; 상기 주에어공급관(5005)으로 공급된 압축에어는 에어분사노즐(5003)로 이송가능하며, 상기 에어분사노즐(5003)은 챔버(5002) 내부로 압축에어를 분사 가능하고; 상기 챔버(5002)의 횡단면은 중공의 원형이다.

도 47에 도시된 바와 같이, 본 발명의 에어분사노즐(5003)은, 상기 중공의 원형 원둘레에, 원주(5002-1)를 관통하여 등간격으로 4개 방사형으로 설치되어 있다.

즉, 본 발명은 에어분사노즐(5003)이 대향되게 위치되어 2쌍이 설치되어 있어, 1개의 에어 분사노즐 입구에서 분사된 고압의 에어는, 대향되어 위치되어 있는 에어 분사노즐 입구에서 분사된 고압의 에어와 서로 부딪치게 되고, 상기 부딪치는 에어 사이에 들어온 리튬 분말들이 서로 부딪치면서 미분화가 효율적으로 가능하게 된다.

상기와 같이 작용하는 에어분사노즐(5003)이 대향되게 2쌍이 설치되어 피분쇄물의 미분화가 신속하게 가능하게 된다.

따라서, 종래 발명의 에어분사노즐이 2∼3개 설치된 에어제트밀보다 본 발명은 그 효과가 배가된다.

한편, 본 발명에서, 상기 에어분사노즐의 갯수는 상기 갯수에 한정되지 않는다.

도 32 내지 도 35에 도시된 바와 같이, 주에어공급관(5005)과 연통 연결된 링형에어공급관(5006) 중앙에 상기 챔버(5002)가 삽입 배치되며; 상기 주에어공급관(5005)은 분기되어, 제1주에어공급관(5005-1)과 제2주에어공급관(5005-2)으로 될 수 있다.

상기와 같이 주에어공급관(5005)이 제1주에어공급관(5005-1)과 제2주에어공급관(5005-2)으로 분기되어 링형에어공급관(5006)에 연통연결됨으로써, 압축에어공급이 원활해지고, 에어제트밀 전체의 구성이 컴팩트해지므로, 에어제트밀 설치공간을 효율적으로 활용가능하다.

상기 제1주에어공급관(5005-1)은 상기 링형에어공급관(5006)의 일측과 연통 결합되며; 상기 제2주에어공급관(5005-2)은, 상기 링형에어공급관(5006)의 일측과 대향되는 위치인 타측에, 링형에어공급관(5006)과 연통 결합된다.

그리고, 링형에어공급관(5006)에는 수직으로 4개의 수직에어배분관(5007)이 등간격으로 연통 결합되며; 상기 각 4개의 수직에어배분관(5007)에 수평에어배분관(5008)이 각각 연통 연결되고; 상기 4개의 수평에어배분관(5008)에는 각각 플렉시블SUS호수(5009)가 연통 결합되며; 상기 플렉시블SUS호스(5009)는 에어분사노즐(5003)에 연통 결합되어 있다.

상기 4개의 수평에어배분관(5008)이 챔버 좌우에 대칭적으로 배치됨으로써, 다수개의 필터(5010)와 레귤레이터(5011)를 효율적으로 설치가능하고, 챔버(5002)가 무게중심을 안정적으로 유지할 수 있다.

아울러, 도 33에 도시된 바와 같이, 플렉시블SUS호수(5009) 단부는 니플배관(5090) 일측과 연통 결합되고, 상기 니플배관 타측은 엘보우배관(5090-1) 일측과 연통 결합되며, 상기 엘보우배관 타측은 에어분사노즐몸체(3M) 상부(3S)에 수직으로 형성된 에어투입관(3P)과 연통 결합된다.

또한, 도 33에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(5002) 하부에 중공의 노즐결합용브라켓(3MB)이 챔버(5002)을 관통하여 설치되고, 상기 챔버 외부에 노출된 노즐결합용브라켓(3MB) 단부 외주에는 다수의 볼트체결구멍(2V)이 형성된 제1플랜지(2F1)가 형성되어 있으며; 상기 에어분사노즐(5003)의 노즐몸체(3M) 외주에도 다수의 볼트체결구멍(2V)이 형성된 제2플랜지(2F2)가 형성되어 있다.

그리고, 챔버(5002) 외부에서 에어분사노즐(5003)을, 상기 노즐결합용브라켓(3MB) 중공속으로 삽입·감합시킨 후, 상기 제1플랜지(2F1)와 제2플랜지(2F2)를 대향시켜 상호 접하게 하여, 상기 다수의 볼트체결구멍(2V)에 각각 볼트(2B)를 체결시켜 제1플랜지(2F1)와 제2플랜지(2F2)가 상호 결합되며; 상기 제1플랜지와 제2플랜지가 접하는 접합면에 O링(2R)이 설치되어 있다.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 에어분사노즐(5003)의 교환을 매우 쉽게 할 수 있다. 에어분사노즐 상태는 에어제트밀에 의해 가공되는 분체의 정밀도에 심대한 영향을 끼치므로, 수시로 분해하여 점검하는 등 유지관리가 필요하다.

상기 본 발명의 구성에 의해, 에어제트밀 관리자는 상기 제2플랜지(2F2)에 체결된 다수의 볼트만 풀고, 에어분사노즐(5003)을 뒤로 당기면 에어분사노즐을 노즐결합용브라켓(3MB)으로부터 쉽게 분리하여, 에어분사노즐(5003)의 점검 수리 및 교체가 가능하다.

도 32에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 수평에어배분관(5008)에는 직렬로 1∼5개의 필터(5010)와 레귤레이터(5011)가 각각 설치되어 있다.

상기와 같은 레귤레이터(5011)에 의해 에어분사노즐로 균일한 압력을 분사가능하게 되어 고정밀도로 피분쇄물인 분체의 균일한 미분화가 가능하다.

또한, 상기 필터(5010)의 설치로 인하여, 공기중에 포함된 먼지 등 오염물질을 필터링하여, 미분화된 분체의 오염을 원천적으로 차단하고, 분체의 품질을 고성능화 할 수 있다.

한편, 도 36, 도 32에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(5002) 하부에는 상기 챔버(5002)를 지지하기 위한 다이(5012)가 설치되고, 상기 다이(5012) 상부에는 3~6개의 로드셀(5013)이 균일한 간격으로 설치되고, 상기 로드셀(5013) 상부에, 챔버(5002) 하부 원주에서 챔버 하부 원주 바깥쪽으로 돌출된 다수의 챔버지지대(5002-1)가 안착·결합되어 있다.

상기 로드셀 설치에 의해 에어제트밀 제어부는, 보급관(5001)을 통하여 투입된 연료가 설정무게에 도달할 때까지 연료를 투입한 후, 투입을 중단하다가, 다시 설정 무게 이하가 되면 연료를 투입하는 등의 제어에 의해 자동적으로 연료투입을 순조롭게 진행할 수 있다.

한편, 도 45에 도시된 바와 같이, 본 발명의 챔버 외부에는 챔버 내부의 압력을 측정하기 위한 압력측정배관(5014)이 챔버(5002) 내부와 외부를 연통하여 설치되어 있고, 상기 압력측정배관(5014)에는 에어흐름방향을 따라 제5솔레노이드밸브(5015), 압력게이지/압력트랜스미터(5016)가 설치 있다.

도 45에서 표시된 분기된 배관 단부ⓐ는 배관 단부 ⓐ와 연통 연결되고, 분기된 배관 단부ⓑ는 배관 단부 ⓑ와 연통 연결됨을 의미한다.

상기 측정된 챔버(5002) 내부의 압력에 근거하여, 제어부(미도시)는 백필터(6000)에 연통하여 연결된 송풍기(6018)를 인버터 모터로 제어하여서, 상기 챔버(5002) 내부를 음압으로 하고, 상기 음압은 -3mmaq ~ -5mmaq로 유지 할 수 있다.

상기와 같이 챔버 내부의 압력을 -3mmaq ~ -5mmaq로 유지함으로써 연료 투입이 순조롭게 진행될 수 있을 뿐만 아니라, 피분쇄물인 분체가 항상 일정 압력하에서 가공되므로, 가공된 분체의 균일화가 가능하고, 제품의 고품질 가공이 가능하게 된다.

상기 음압을 -3mmaq ~ -5mmaq 보다 더 큰 음압을 유지하려면, 송풍기의 과도한 회전이 요구되어, 에너지 소비가 증가하게 되므로 바람직하지 않다.

그리고, 본 발명은 도 45에 도시된 바와 같이, 컴프레셔(5019)에는 수분제거기(5020)와 이산화탄소(CO2)정제기(5021)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

리튬에 함유된 수분과 이산화탄소는 리튬 분체 제품에 높은 악영향을 주는 것으로 연구결과 알게 되었다.

따라서, 에어제트밀 챔버 내부로 공급되는 에어는, 이산화탄소(CO2) 농도가 5ppm이하로 하여야 하고, 수분은 0(zero)상태로 하는 것이 바람직하다.

한편, 도 37, 도 44에 도시된 바와 같이, 챔버(5002) 상부에는 연결단관(5002-2)이 챔버(5002)와 연통하여 설치되고; 상기 연결단관(5002-2)의 상부에는 분급기케이싱(5002-3)이 연결단관(5002-2)과 연통하여 설치되며; 상기 분급기케이싱(5002-3) 내부에는 로타(5030)와 토출헤드(5060) 일부가 내장되고; 상기 로타(5030)에는 평면의 분급날개(30-W)가 방사상으로 80개∼120개 설치되어 있다.

상기 분급날개(30-W)와 분급날개(30-W) 사이로 미분화된 분체가 통과하여 토출헤드로 배출되므로, 상기 분급날개(30-W)가 많을수록, 로터의 회전속도가 빠를수록, 분체가 분급날개(30-W) 사이를 통과하기가 어렵게 된다.

그러나, 분급날개(30-W)가 과도하게 많거나, 로터의 회전속도가 너무 빠르게 회전하면, 분체가 분급날개(30-W) 사이를 통과할 수 없게 되어 분체 가공효율이 저하될 수 있다.

본 발명인들의 장기간 연구결과, 본 발명에서 로타를 구동시키는 모터(50)는 인버터 제어되어, 상기 로타가 200rpm∼5000rpm으로 회전될 수 있는 것이 바람직하고, 로타(5030)에는 평면의 분급날개(30-W)가 방사상으로 80개∼120개 설치하는 것이 바람직한 것으로 연구되었다.

그리고, 도 45, 도 46에 도시된 바와 같이, 본 발명의 로타(5030) 끝단과 대향되어 위치되는 토출헤드(5060) 끝단 사이에는 틈새(30-g)가 형성된 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에서 제2에어공급관(5A2)을 통하여, 리듀서(60d)로 공급된 에어는 리듀서커넥터(60C)를 지나, 토출헤드 외주에 형성된 에어배관(60AP)을 따라 이동되어, 로터 끝단과 대향되는 토출헤드 끝단 사이에 형성된 틈새(30-g)에 에어를 공급하여 에어커튼을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 로터(5030)는 회전하고, 대향하여 배치된 토출헤드(5060)는 고정되어 있으므로, 회전하는 로터의 단부 마찰을 회피하기 위해서 상기 틈새(30-g)가 필수적으로 필요하다.

그러나, 가공된 분체가, 상기 틈새로 배출되거나, 틈새를 막는 것을 막기 위해서, 도 46에 도시된 에어배관(60AP)으로 공급된 씰링에어가 틈새(30-g)로 분사되어, 틈새(30-g)에 에어커튼을 형성하므로, 상기 틈새(30-g)로 분체가 진입 할 수 없는 것이다.

한편, 도 45에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 로타 샤프트(40-1)의 과열을 방지하기 위해, 상기 주에어공급관(5005)에서 분기된 에어공급관(5A3)에서 분사된 에어에 의해 로타(5030) 샤프트(5040-1)를 냉각 할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 도 43과 도 37에 도시된 바와 같이, 챔버(5002) 상부에는 연결단관(5002-2)이 챔버와 연통하여 설치되고, 상기 연결단관(5002-2)의 상부에는 분급기(5004)가 설치되며, 상기 분급기 로타(5030)는 모터(5050)에 의해 구동되며, 상기 모터(5050)는 인버터 제어되어 상기 로타가 200rpm∼5000rpm으로 회전될 수 있다.

그리고, 본 발명은, 도43, 도44에 도시된 바와 같이, 분급기(5004)는, 로타부(3040), 모타부(3050), 타임밍벨트(5050-3), 분극기케이싱부(3030), 토출헤드부(3060)를 포함하여 구성되어 있다.

또한, 로타부(3040)는, 타임밍밸트풀리카바(5040-7)가 타임밍벨트풀리(5040-6) 일측 단부에 결합되고, 상기 타임밍벨트풀리(5040-6), 제1하우징카바(5040-5), 리테나(5040-4), 베어링너트(5040-3), 베어링(5040-2) 순으로 샤프트(5040-1)의 일측에 끼워져 결합되고;

상기 로타부(3040)의 베어링하우징(5040), 베어링(5030-7), 베어링너트(5030-6), 리테나(5030-5), 제2하우징카버(5030-4), 분급기내부카바(5030-3), 로타(5030) 순으로 샤프트(5040-1) 타측에 끼워져 결합되며; 상기 로타의 로타축(5030-2) 단부에는 로타카바(5030-1)가 결합된다.

그리고, 상기 모타부(3050)는, 타임밍벨트풀리(5050-1)가 모타축에 설치되고,

상기 타임밍벨트풀리(5050-1) 외측 단부에는 타임밍벨트풀리카바(5050-2)가 설치되며;

상기 분급기케이싱(5002-3) 상부에는 분급기케이싱커버(5002-4)가 설치되고, 상기 분급기케이싱 하부에는 모터지지대(5002-5)가 설치되며;

상기 로타(5030)와 인접되는 방향의 토출헤드(5060) 일단에는 토출헤드카바(5060-1)가 토출헤드 단부에 설치된다.

상기와 같은 본 발명의 분급기(5004)는, 로타부(3040), 모타부(3050), 타임밍벨트(5050-3), 분극기케이싱부(3030), 토출헤드부(3060)를 포함하여 구성되어 있고, 그 구성 부품요소간의 결합관계가 견밀하고도 컴팩트하게 결합되어, 정밀한 분체 가공을 가능하게 한다.

아울러 본 발명에서는, 컴프레셔(19)에서 4bar ∼ 10bar으로 압축된 고압의 에어는 레귤레이터(5011)에서 사용자 요구에 대응하여 1bar ∼ 4bar로 선택·조절할 수 있게 되어, 사용자가 요구하는 분체 가공을 할 수 있고, 가공된 분체 입자의 균일화가 가능하다.

도 45에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 토출헤드(5060) 단부에는 토출배관(60P)의 일측이 연통 결합되고, 상기 토출배관의 타측에는 백필터(6000)가 연통 결합되며, 상기 백필터는 송풍기(6018)와 연통 연결되며, 상기 토출헤드(5060)와 백필터(6000) 사이에는 사이클론 분리기가 미설치 되어 있다.

일반적인 에어제트밀(종래발명 참고)에서는 가공이 완성되지 못한 분체(품질이 불량한 분체)를 선별하기 위해, 토출헤드(5060)와 백필터(6000) 사이에는 사이클론 분리기가 설치된다.

그러나, 본 발명은 상기 기재한 여러 가지 수단에 의해, 챔버 내부에서 정밀하고 균일한 분체 가공이 가능하게 되므로, 종래발명과 같은 사이클론 분리기의 설치는 필요없게 된다.

한편, 도 32, 도 45에 도시된 바와 같이, 챔버(5002)에는 챔버외부에서 챔버내부를 관찰할 수 있도록 하는 투시용유리(5080)가 설치되어 있고, 상기 투시용유리를 챔버 내부에서 세정할 수 있도록, 주에어공급관(5005)에서 분기된 에어공급관에서 분사된 에어가 챔버 내부쪽 투시용유리(5080)를 세정 할 수 있다.

따라서, 작업자는 챔버 내부를 시각으로 직접 확인하며 분체 가공을 실시할 수 있어 정밀 가공을 가능하게 한다.

도 34에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수직에어배분관(5007)은, 상기 링형에어공급관 일체로 형성된 제1수직에어배분관(5007-1)과 나사 결합되는 제2수직에어배분관(5007-2)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의해, 링형에어공급관 일체로 형성된 제1수직에어배분관(5007-1)에 제2수직에어배분관(5007-2)을 쉽게 조립할 수 있으면서, 에어의 누출을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 42, 도 43에 도시된 바와 같이, 샤프트(5040-1)는, 직경이 일정한 센터부(40C)가 형성되고, 상기 센터부의 일측(40L)과 타측(40R)에는 각각 단차(stepped pulley)가 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 샤프트(5040-1)의 좌우에 단차를 형성하여, 로터축, 베어링하우징 등 부품의 조립을 견고하고도 컴팩트하게 조립할 수 있다는 장점이 있고, 견밀하고도 컴팩트한 구성의 결합에 따라 높은 정도의 분체 가공에도 기여한다.

도 45, 도 32에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 보급관(5001)을 통하여 챔버(5002) 내부로 공급된 피분쇄물을, 에어분사노즐(5003)에서 분출된 고압기류에 의해, 상기 피분쇄물을 상호 충돌시켜 미분화하여, 분급기(5004)에서 분급되는 에어제트밀에 있어서;

컴프레셔(5019)에서 압축된 에어를 주에어공급관(5005)으로 공급 가능하고; 상기 주에어공급관(5005)으로 공급된 압축에어는 에어분사노즐(5003)로 이송가능하며,

상기 에어분사노즐은 챔버내부로 압축에어를 분사 가능하고; 상기 챔버(5002)의 횡단면은 중공의 원형이며; 상기 에어분사노즐(5003)은, 상기 중공의 원형 원둘레에, 원주(5002-1)를 관통하여 등간격으로 4개 방사형으로 설치되어 있고;

상기 주에어공급관(5005)과 연통 연결된 링형에어공급관(5006)의 중앙에 상기 챔버(5002)가 삽입 배치되며; 상기 링형에어공급관에는 등간격으로 수직으로 연통 설치되는 4개의 수직에어배분관(5007)이 연결되며; 상기 각 4개의 수직에어배분관에 수평에어배분관(5008)이 각각 연통 결합되고; 상기 4개의 수평에어배분관에는 각각 플렉시블SUS호수(5009)가 연통 결합되며; 상기 플렉시블SUS호스에는 에어분사노즐(5003)이 연통 연결되고; 상기 주에어공급관(5005)은 분기되어 제2에어공급관(5A2)과 연통 연결되며; 상기 제2에어공급관(5A2)은 토출헤드(5060) 상부에 형성된 리듀서(60d)와 연통 연결된다.

도 45에 도시된 바와 같이, 주에어공급관(5005)은 분기되어 제3에어공급관(5A3)과 연통 연결되며; 상기 제3에어공급관(5A3)은 로타(5030) 근접까지 에어공급관을 형성하여 로타 샤프트(5040-1)를 냉각할 수 있고; 상기 주에어공급관(5005)은 분기되어 제4에어공급관(5A4)과 연통 연결되며; 상기 제4에어공급관(5A4)은 상기 챔버 내부의 투시용유리(5080) 근접까지 에어공급관이 형성되어 챔버 내부에서 투시용유리를 청소할 수 있다.

그리고, 챔버(5002) 외부에는 챔버 내부의 압력을 측정하기 위한 압력측정배관(5014)이 챔버 내부와 외부를 연통되어 설치되어 있고, 상기 압력측정배관(5014)에는 에어흐름방향을 따라 제5솔레노이드밸브(5015), 압력게이지/압력트랜스미터(5016)가 설치 있는 것을 특징으로 하는 에어제트밀이 개시되어 있다.

한편 도 46에 도시된 바와 같이, 리듀서(60d)로 공급된 에어는 리듀서커넥터(60C)를 지나, 토출헤드 외주에 형성된 에어배관(60AP)을 따라 이동되어, 로터 끝단과 대향되는 토출헤드 끝단 사이에 형성된 틈새(30-g)에 에어를 공급하여 에어커튼을 형성할 수 있다.

도 45에 도시된 바와 같이, 상기 컴프레셔(5019)에는 수분제거기(5020)와 이산화탄소정제기(5021)가 설치되어 있고, 상기 주에어공급관(5005)에는 에어흐름방향을 따라 볼밸브(5V1), 제1버터플라이밸브(5V2), 압력게이지/압력트랜스미터(5P3) 순으로 설치되어 있다.

그리고, 상기 제2에어공급관(5A2)에서 분기된 제1분기관(B5A)은 제2버터플라이밸브(6V2)에 연통 연결되고, 상기 제1분기관(B5A)에는 제2솔레노이드밸브(6VS)가 설치되어, 상기 제2버터플라이밸브(6V2)는, 상기 제2솔레노이드밸브(6VS)에 의해 온/오프 작동된다.

또한, 상기 제2에어공급관(5A2)에는 에어흐름방향을 따라 볼밸브(5A2B), 레귤레이터(5011), 압력게이지/압력트랜스미터(5A2P), 제2버터플라이밸브(6V2) 순으로 설치되어 있다.

도 45에 도시된 바와 같이, 제3에어공급관(5A3)에는 에어흐름방향을 따라 레귤레이터(5011), 볼밸브(5A3B), 제3솔레노이드밸브(5A3S) 순으로 설치되어 있다.

또한, 제4에어공급관(5A4)에는 에어흐름방향을 따라 레귤레이터(5011), 볼밸브(5A4B), 제4솔레노이드밸브(5A4S) 순으로 설치되어 있다.

상기와 같은 본 발명의 주에어공급관, 제2 내지 제4에어공급관과 압력측정배관 등의 설치와 다수의 압력게이지, 다수의 밸브, 레귤레이터, 필터, 분기관 등의 설치 및 상기 구성들의 제어에 의해 본 발명은 피분쇄물의 효과적인 분체가공과 품질이 우수한 제품 생산이 가능하게 되었다.

아울러, 본 발명은, 모든 밸브에 위치확인스위치를 부착하여, 오퍼레이터 패널에서, 특정 밸브 고장 유무를 확인 가능하고, 실시간 챔버내부 압력의 모니터링이 가능하다.

그리고, 본 발명은 에어제트밀 기동방법이며, 이하의 단계 (가) 내지 (사)를;

<단계 (가)>

에어압력, 에어온도, 에어 CO2농도, 에어 수분함량을 체크하는 단계;

<단계 (나)>

씰링에어 압력을 체크하여, 씰링에어를 공급하는 단계;

<단계 (다)>

분급기(4) 모타 회전수를 체크하여, 분급기(5004) 모터를 작동시키는 단계;

<단계 (라)>

백용 에어압력 체크 및 송풍기(6018) 회전수를 체크하여 송풍기를 작동시키는 단계;

<단계 (마)>

주에어공급관(5005)의 에어압력을 체크한 후, 제1버터플라이브밸브(5V2)를 개통하여 에어를 공급하는 단계;

<단계 (바)>

로타에 냉각에어 공급 및 챔버 내부 압력측정배관(5014) ON시켜 챔버 내부 압력을 체크하는 단계;

<단계 (사)>

챔버 내부에 투입된 연료가 설정 무게 도달시까지 연료투입모터를 ON시키는 단계;

포함하는 에어제트밀 기동방법이다.

상기 가동방법에 의해 본 발명은 피분쇄물의 효과적인 분체가공과 품질이 우수한 제품 생산이 가능하게 되었다.

한편, 도 32에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 원기둥형상의 중공 챔버(5002);

상기 챔버 외주에 설치된 보급관(5001); 상기 챔버 외주를 감싸면서 설치된 링형에어공급관(5006); 상기 링형에어공급관에서 분기된 수직에어배분관(5007); 상기 수직에어배분관에 수평에어배분관(5008)이 연통연결되고; 상기 수평에어배분관에는 다수개의 필터(5010)와, 레귤레이터(5011)가 설치되어 있으며, 상기 레귤레이터와 에어분사노즐(5003)간에는 플렉시블SUS호스(5009)로 연통 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 에어제트밀에 관한 것이다.

이하에서는 금속성 이물질 선별장치인 탈철기에 대해서 기술한다.

도 49은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자석을 이용한 양극재 원료인 리튬분말 속에, 금속성 이물질 선별장치(탈철기)의 전체 구성을 도시한 정면도이고, 도 50는 도 49을 위에서 바라 본 평면도이고, 도 51은 도 49의 내면을 나타내는 것으로 정면도이고, 도 52는 도 49의 내면을 나타내는 것으로 정면도이고, 도 53는 본 발명의 아이너트 형 조임볼트의 동작을 나타내는 부분도이고, 도 54은 본 발명의 에어 공급관을 나타내는 부분도이고, 도 55은 본 발명의 실리콘 조인트를 나타내는 상세도이고, 도 56은 본 발명의 전자석플레이트 및 어뎁터 파이프의 연결구조를 나타내는 부분도이고, 도 57는 본 발명의 전자석플레이트의 평면도이며, 도 58은 도 57의 단면도이다

도 49 내지 도 58에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 전자석을 이용한 양극재 원료의 금속성 이물질 선별장치는 프레임(8070)으로 외곽 골조를 구성하며, 상기 프레임(8070)에 어뎁터 파이프(8020), 전자석플레이트(8030)를 포함하는 하우징(8010), 진동수단(8050,8051,8052,8053), 유입관(8040), 양방향모터(8060) 및 댐퍼(8065)등의 구성들이 설치되도록 구성한다.

전기코일(8034)이 감겨진 하우징(8010)의 내부에는 전기코일(8034)에 전류가 흐를 때 발생하는 열을 냉각하기 위한 냉각 액체가 채워져 있다. 예를 들면, 전기절연유 등을 고려할 수 있다. 전기절연유는 오일 쿨러(8011)와 오일펌프(8012)를 통해 상기 하우징(8010)의 내부로 순환되도록 되어 있다.

지속적인 운전에 의해 전기코일(8034)의 온도가 올라감에 따라 전기코일(8034)의 전기 저항이 감소하고 이로 인하여 전류가 상승하여 자속 밀도가 지나치게 증가하는 것을 방지하기 위하여, 하우징(8010)에는 온도 센서(8013)를 설치할 수 있다.

하우징(8010)내 공급된 냉각 오일의 양을 알아보기 쉽게 하기 위하여 투명한 절연프라스틱 창을 통하여 하우징(8010) 내의 전기절연유의 양을 점검하는 사이트글라스(8016)를 더 설치할 수 있다.

하우징(8010)과 오일쿨러(8011), 오일펌프(8012) 및 사이트글라스(8016) 등을 연결하는 수단으로서 스텐레스 편조호스(8017)를 사용할 수 있다.

상기 어뎁터 파이프(8020)는 원통의 파이프 형태로 하우징(8010)의 중앙에 수직으로 체결하여 고정되어진다. 상기 어뎁터 파이프(8020)의 중앙에는 구멍(8022)이 관통 형성되고, 상기 구멍(8022)으로는 양극재 원료가 투입되어 통과하게 된다.

상기 어뎁터 파이프(8020)의 아래에는 적어도 하나 이상의 전자석플레이트(8030)가 설치된다.

상기 전자석플레이트(8030)는 하우징(8010) 주변부에 설치되어 있는 전기코일(8034)로 전류가 흐르면 자기화(磁氣化)되며 자기장을 형성시키는 수단으로서, 첨부된 도 57는 하나의 전자석플레이트(8030)를 발췌하여 도시한 평면도이고, 도 58은 도 57의 측단면도이다.

도 57 및 도 58에서 도시하고 있는 바와 같이, 전자석플레이트(8030)는 원판 형태로 중앙으로는 통과구멍(8032)이 관통형성된다. 상기 통과구멍(8032)은 어뎁터 파이프(8020)의 구멍(8022)과 연통하며 상기 어뎁터 파이프(8020)의 구멍(8022)으로 투입된 양극재원료를 통과시키게 된다. 이때 전자석플레이트(8030)의 통과구멍(8032)을 통과하는 양극재 원료중에서 금속성의 이물질은 자력으로 흡착되며 양극재 원료에 섞여있는 금속성 이물질을 선별시키게 된다.

상기한 구조의 전자석플레이트(8030)는 정밀 주조로 성형되는 데, 바람직하게는 전자석플레이트(8030)의 형상에 대응하는 모양의 금형을 제작하고, 상기 금형에 스테인레스중에서 SUS430을 용해시킨 다음, 용해된 SUS430을 금형에 주입하여 주조 성형하도록 한다.

즉, 전자석플레이트(8030)를 종래와 같이 다수개의 플레이트를 일정간격 떨어진 상태로 배치한 상태에서 이들 플레이트를 용접으로 연결 구성하여 제작하지 않고, 정밀 주조로 일체화된 원판 형태의 전자석플레이트(8030)를 제작하도록 함으로서 진동수단에서 전해지는 진동에 의해 전자석플레이트(8030)의 용접부위가 파손될 위험 없이 장기간 안정적으로 사용할 수 있다.

도 49은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자석을 이용한 양극재 원료의 금속성 이물질 선별장치의 전체 구성을 도시한 정면도이고, 도 50는 도 49을 위에서 바라 본 평면도이고, 도 51은 도 49의 내면을 나타내는 것으로 정면도이고, 도 52는 도 49의 내면을 나타내는 것으로 정면도이고, 도 53는 본 발명의 아이너트 형 조임볼트(8047)의 동작을 나타내는 부분도이고, 도 54은 본 발명의 에어 공급관(8042)을 나타내는 부분도이고, 도 55은 본 발명의 실리콘 조인트(8052)를 나타내는 상세도이며,도 56은 본 발명의 전자석플레이트(30) 및 어뎁터 파이프(8020)의 연결구조를 나타내는 부분도이다.

도 49 내지 도 56에서, 상기 댐퍼(8065)는 전자석플레이트(8030)의 통과구멍(8032)을 통과한 양극재 원료를 양극재 출구(8061)를 통하여 원료저장부로 배출시킴과 더불어 전기코일(8034)의 전류가 중단되면 양방향회전모터(8060)가 작동하고 양방향회전모터(8060)에 의하여 댐퍼(8065)를 "B"위치로 회전시켜 양극재 출구(8061)를 막으면 전자석플레이트(8030)가 자성을 잃고 전자석플레이트(8030)에 흡착되었던 금속성의 이물질들을 내려보내면, 금속재 출구(8062)로 상기 양극재 원료에서 선별된 금속성 이물질들을 선별 배출시키게 된다.

상기 댐퍼(8065)는 상기 전자석플레이트(8030)중에서 제일 아래쪽의 전자석플레이트(8030)에 결합되어 있는 연결구(8036)와 실리콘 조인트(8052)로 연결 구성되는 데, 상기 실리콘 조인트(8052)는 신축이 있는 탄력성을 가진 표면이 매끄러운 실리콘제로서 양방향회전모터(8060)의 동작으로 댐퍼(8065)가 당겨지거나 밀려날 때, 어뎁터 파이프(8020)에서 이탈하지 않고 댐퍼(8065)의 틸팅 동작이 이루어질 수 있도록 할 뿐 아니라, 매끄러운 표면을 통과하는 양극재 원료 및 금속성 이물질들을 통로 벽면에 침착됨이 없이 통과시켜 잔류없이 제거하여, 침착된 이물질들을 떨어내거나 하는 불편함을 줄일 수 있다.

상기 양방향회전모터(8060)는 전기코일(8034)의 전류가 시작되면 다시 반대방향으로 작동하고 양방향회전모터(8060)에 의하여 댐퍼(8065)를 "A"위치로 회전시켜 금속재 출구(8062)를 막으면 전자석플레이트(8030)가 자기화되어 통과하는 양극재 원료중의 금속재 이물질들을 흡착하고 순수한 양극재 원료만을 양극재 출구(8061)로 보내게 된다.

본 발명에서, 전자석플레이트(8030)의 통과구멍(8032) 내면에 흡착되어 있는 금속성 이물질을 외부로 배출시켜야 할 때 진동수단과 에어 분사수단을 이용한다.

상기 진동수단은 전술한 틸팅수단인 실리콘 조인트(8052)의 외경에 결합되는 진동브라켓(8055), 상기 진동브라켓(8055)에 지지되며 외부에서 인가된 전원으로 진동하는 바이브레이터(8050), 하우징(8010) 상,하에서 하우징(8010)을 지지하는 상단 및 하단 진동스프링(8051,8053)으로 구성한다.

상기 바이브레이터(8050)의 진동으로 진동브라켓(8055)은 실리콘 조인트(8052)와, 상기 실리콘 조인트(8052)에 연결되어 있는 전자석플레이트(8030)를 진동시키고, 이때의 진동으로 인해 전자석플레이트(8030)의 통과구멍(8032) 내면에 흡착되어 있는 금속성 이물질은 떨어져 아래의 댐퍼(8065)로 배출된다.

상기 에어 분사수단은 유입관(8040) 내에 원자재 공급관(8044)을 중심으로 둘레에 위치하는 에어 공급관(8042), 다수의 에어 분사공(8046)이 형성된 분사판(8043)으로 구성된다.

에어 공급관(8042)을 통하여 압축공기를 주입하여 분사판(8043)에 다수로 형성된 에어 분사공(8046)을 통하여 압축된 공기를 분사하면 전자석플레이트(8030)의 통과구멍(8032) 내면에 흡착되어 있는 금속성 이물질은 떨어져 역시 아래의 댐퍼(8065)로 배출된다.

이때 댐퍼(8065)는 양방향회전모터(8060)의 틸팅동작을 통해 한쪽방향으로 제쳐진 즉, "B"위치로 회전하여 양극재 출구(8061)를 막은 상태에서 금속성 이물질을 공급받게 된다.

전자석플레이트(8030)의 통과구멍(8032)의 점검 등 보다 빠른 확인을 위하여 유입관(8040)은 아이너트형 조임볼트(8047)를 이용하여 U자형 볼트공(8048)에 체결하므로서, 응급 시, 아이너트형 조임볼트(8047)를 풀어 축볼트(8047')를 축으로 하여 화살표 방향으로 젖히고 신속하고 편리하게 점검 등 확인을 할 수 있는 장점이 있다.

건조기 : 2000
쿨러(냉각기) : 3000
공송이송장치 : 4000
저장호퍼 : 5000A
에어제트밀 : 5000B
백필터 : 6000
여과기 : 7000
탈철기 : 8000
포장기 : 9000

Claims

저장호퍼(5000A)에 유수수산화리튬분말을 공급하고;
상기 저장호퍼(5000A)에 저장된 상기 유수수산화리튬분말을 에어제트밀(5000B)에 공급하여 유수수산화리튬분말을 분쇄하고;
상기 에어제트밀(5000B)에서 분쇄된 유수수산화리튬분말을 집진하는 백필터(6000)를 포함하며;
상기 백필터(6000)에 집진된 유수수산화리튬분말은 배관을 통하여 이송되어 여과기(7000)에서 이물질과 불량품이 여과되고;
상기 여과기(7000)에서 이물질과 불량품이 여과된 유수수산화리튬분말은 배관을 통하여 탈철기(8000)로 이송되어 철성분과 자성이물질이 제거되며;
상기 탈철기(8000)에서 철성분과 자성이물질이 제거된 유수수산화리튬분말은, 배관을 통하여 포장기(9000)로 이송되어, 상기 포장기(9000)에서 포장되고;
상기 포장기(9000)에는, 에어공급관(9000A)으로부터 에어를 공급받아 팽창할 수 있는 척킹마스터(9000C)가 구비되며;

상기 여과기(7000)에는, 초음파발생장치(7000P)가 설치된 복수의 메시망(7000N)이 구비되고;

상기 에어제트밀(5000B)은, 제2에어공급관(5A2)을 통하여, 리듀서(60d)로 공급된 에어는 리듀서커넥터(60C)를 지나, 토출헤드 외주에 형성된 에어배관(60AP)을 따라 이동되어, 로터 끝단과 대향되는 토출헤드 끝단 사이에 형성된 틈새(30-g)에 에어를 공급하여 에어커튼을 형성하는 것을 특징으로 하는 유수수산화리튬 가공시스템.
제1항에 있어서, 저장호퍼(5000A), 에어제트밀(5000B), 백필터(6000), 여과기(7000), 탈철기(8000), 포장기(9000) 순으로 각 단위장치는 모두 배관으로 서로 연통 연결되어 있고,
상기 연통 연결된 배관을 통하여 유수수산화리튬분말이 공기압 또는 중력에 의해 이송될 수 있는 것을 특징으로 하는 유수수산화리튬 가공시스템.
제1항에 있어서, 상기 백필터(6000)에는 송풍기(6018)가 연통 연결되어 있고, 상기 송풍기(6018)의 회전수 제어에 의해, 백필터(6000) 내부와 에어제트밀(5000B) 챔버(5002) 내부 압력을 음압으로 할 수 있는 유수수산화리튬 가공시스템.
제1항에 있어서, 상기 백필터(6000) 내부에는 펄스발생장치(6001)가 구비되어 있고, 백필터(6000) 내부에 설치된 필터에 유수수산화리튬분말이 설정치까지 집진되면, 상기 펄스발생장치(6001)가 구동되는 것을 특징으로 하는 유수수산화리튬 가공시스템.
제1항에 있어서, 상기 척킹마스터(9000C) 연직 하부에는 바이브레이터 컨베이어(9000BC)가 구비되어 있고, 상기 바이브레이터 컨베이어(9000BC) 상부에는 파레트(9000P)가 배치되며, 상기 파레트(9000P)에 톤백(9000TB)이 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 유수수산화리튬 가공시스템.
제5항에 있어서, 상기 척킹마스터(9000C)를 상기 톤백(9000TB) 상부에 형성된 톤백입구(9000E)에 삽입한 후, 상기 척킹마스터(9000C)를 팽창시켜서, 상기 톤백입구(9000E)와 척킹마스터(9000C)가 서로 밀착·결합되는 것을 특징으로 하는 유수수산화리튬 가공시스템.
제5항에 있어서, 상기 톤백(9000TB)은 외부가 PP재질이고, 톤백 내부는 알루미늄으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 유수수산화리튬 가공시스템.
제6항에 있어서, 상기 톤백(9000TB)에 유수수산화리튬분말을 설정량 충진 후에, 상기 톤백입구(9000E)를 가열실링기(9000S)로 압착하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 유수수산화리튬 가공시스템.
제6항에 있어서, 상기 탈철기(8000)에는, 내부에 어뎁터 파이프, 전자석플레이트, 전기코일이 내재된 하우징; 전자석플레이트 몸체에 진동을 전달하는 진동수단; 양극재 출구와 금속재 출구가 형성된 댐퍼수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유수수산화리튬 가공시스템.
제9항에 있어서, 상기 진동수단은 진동을 발생하는 바이브레이터;
상기 바이브레이터의 진동을 전달하는 진동브라켓;
상기 양극재 및 금속성 이물질을 흡착없이 통과시키고,상기 진동브라켓에 의하여 진동하는 실리콘 조인트;
상기 전자석플레이트 몸체 상,하,좌,우에서 상기 바이브레이터에서 발생하는 진동을 돕는 상단 진동스프링; 및 하단 진동스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유수수산화리튬 가공시스템.
제10항에 있어서,
상기 전자석플레이트는 원판형태로 된 것으로, 상기 전자석플레이트의 중앙에 관통형성된 통과구멍;이 형성되고, 상기 통과구멍은 상기 어뎁터 파이프의 구멍과 연통되며, 상기 어뎁터 파이프의 구멍으로 투입된 양극재 원료중에서 금속성의 이물질은, 상기 전자석플레이트의 통과구멍에 자력으로 흡착되어, 상기 양극재 원료에 섞여있는 금속성 이물질이 선별되는 것을 특징으로 하는 유수수산화리튬 가공시스템.
제1항에 있어서, 상기 유수수산화리튬 가공시스템에, 건조기(2000), 쿨러(3000), 공송이송장치(4000)가 더 포함되어, 무수수산화리튬 가공시스템으로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 유수수산화리튬 가공시스템.
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