KR102704961B1 - 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치 - Google Patents
히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명에 의한 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치는 일측으로 2차전지의 제조에 사용되는 원료금속분말이 투입되며, 상부가 반구형인 돔 구조로 이루어지는 건조로; 복수의 플레이트를 포함하고, 건조로의 일측에 마련되어 건조로를 가열시키는 가열부; 건조로의 상부와 연결되며, 건조로 내에 원료금속분말을 투입하는 원료투입부; 건조로 내에 설치되며, 건조로 내에 투입되는 원료금속분말을 교반하는 교반부; 금속분말 건조장치의 상부에 설치되며, 교반부에 속도를 제공하는 구동부; 및 가열부, 교반부, 구동부를 제어하기 위한 제어부;를 포함하되, 플레이트는 플레이트 내부에 마련되어 전원을 공급받아 발열하기 위한 히터; 및 플레이트 내부에 마련되어 플레이트의 온도를 측정하여 측정값을 제어부로 전달하기 위한 온도센서;를 포함하고, 가열부는 건조로의 저면 중심에 복수의 플레이트를 포함하는 제1 가열부; 건조로의 저면에서 제1 가열부의 외측을 따라 복수의 플레이트를 포함하는 제2 가열부; 및 건조로의 둘레방향 외측면에 복수의 플레이트를 포함하는 제3 가열부;를 포함하며, 제어부는 각각의 온도센서의 측정값에 기초하여 복수의 플레이트의 발열량을 각각 제어한다.
Description
본 발명은 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건조로의 일측에 마련되어 히터와 온도센서를 포함하는 복수의 플레이트를 이용하여 건조로를 가열시키는 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치에 관한 것이다.
2차전지를 생산하기 위해서는 리튬, 니켈, 코발트 및 알루미늄 등의 금속분말이 필요하다. 이때, 금속분말에 수분이나 불순물이 많이 포함될수록 2차전지의 품질이 저하된다.
따라서, 2차전지의 생산 시설에서는 금속분말에 수분 및 불순물이 혼입되는것을 방지하기 위한 기술이 게시되어 왔다.
본 출원인의 등록특허인 대한민국 등록특허 10-2069461(등록일자 2020.01.16)의 '2차전지 제조를 위한 금속분말 건조장치 및 건조방법'은 건조로의 일측에 마련되고 스팀으로 건조로의 온도를 상승시키는 가열부를 포함하고, 건조로에 진공압을 형성하여 낮은 온도의 스팀과 핫 보일러로 금속분말의 수분을 제거할 수 있다.
그러나, 종래의 금속분말 건조장치는 건조로 주위에 구비된 스팀 파이프 또는 핫오일 파이프를 가열하여 일정 온도를 유지하기 위해 승온하는데 시간이 오래 걸리며 일정 온도를 유지하는데 어려워 온도 제어가 어려운 문제점이 있으며, 200℃ 이상으로 승온이 어렵고, 화재의 위험이 있는 문제점이 있었고, 보일러 및 배관설비로 인해 공간을 많이 차지하며 유지 및 보수의 어려움이 있었다.
또한 구동부가 저속회전(0.5 ~ 1 RPM)과 고속회전(5 ~ 10 RPM)의 2개의 모터로 운전하고 있어 운전에 불편함이 있었고 2개의 모터를 연결하는 축에 에어클러치를 사용하여 동력을 차단하고 또는 연결하였으나 에어공급의 불균형으로 인하여 고장이 잦고, 축의 연결과 차단시 축이 파단되는 문제가 발생하였다. 또한 단결정과 소립자 건조시에는 저속운전시 2 ~ 5 RPM 정도의 회전수가 필요하나 현재의 회전속도는 건조시간이 오래 걸리는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 건조로의 일측에 마련되어 히터와 온도센서를 포함하는 복수의 플레이트를 이용하여 건조로를 가열시키고, 단일모터를 사용하여 운전의 편리성과 건조시간을 단축시킬 수 있는 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치는 일측으로 2차전지의 제조에 사용되는 원료금속분말이 투입되며, 상부가 반구형인 돔 구조로 이루어지는 건조로; 복수의 플레이트를 포함하고, 건조로의 일측에 마련되어 건조로를 가열시키는 가열부; 건조로의 상부와 연결되며, 건조로 내에 원료금속분말을 투입하는 원료투입부; 건조로 내에 설치되며, 건조로 내에 투입되는 원료금속분말을 교반하는 교반부; 금속분말 건조장치의 상부에 설치되며, 교반부에 속도를 제공하는 구동부; 및 가열부, 교반부, 구동부를 제어하기 위한 제어부;를 포함하되, 플레이트는 플레이트 내부에 마련되어 전원을 공급받아 발열하기 위한 히터; 및 플레이트 내부에 마련되어 플레이트의 온도를 측정하여 측정값을 제어부로 전달하기 위한 온도센서;를 포함하고, 가열부는 건조로의 저면 중심에 복수의 플레이트를 포함하여 마련되는 제1 가열부; 건조로의 저면에서 제1 가열부의 외측을 따라 복수의 플레이트를 포함하여 마련되는 제2 가열부; 및 건조로의 둘레방향 외측면에 복수의 플레이트를 포함하여 마련되는 제3 가열부;를 포함하며, 제어부는 각각의 온도센서의 측정값에 기초하여 복수의 플레이트의 발열량을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치가 제공된다.
또한 교반부의 축과 날개에는 히터열선을 안으로 설치하여 금속분말이 축과 날개에 부착되는 것을 방지하고 건조시간을 줄이는 역할을 한다.
또한 바람직하게는 플레이트는 알루미늄, 철, 구리, 그의 합금 및 세라믹 중 어느 하나로 제작된다.
또한 바람직하게는 플레이트는 주조시 히터와 온도센서가 일체로 주조된다.
또한 바람직하게는 건조로는 히터의 작동으로 건조로의 내부 온도가 200~350℃로 가열된다.
또한 바람직하게는 제3 가열부 보다 제1 가열부 및 제2 가열부의 온도가 더 높도록 제어한다.
또한 바람직하게는 구동부는 교반부에 한 개의 감속 모터를 설치하여 회전속도를 건조시에는 2 ~ 5 RPM으로 운전하고, 배출시에는 6 ~ 11 RPM으로 운전한다.
또한 바람직하게는 제1 가열부의 플레이트는 건조로의 저면 중심으로부터 방사상으로 균등 분할된 3~6개의 플레이트이다.
또한 바람직하게는 제2 가열부의 플레이트는 건조로의 저면 중심으로부터 방사상으로 균등 분할된 4~12개의 플레이트이다.
또한 바람직하게는 제3 가열부의 플레이트는 만곡된 사각형상이고, 건조로의 둘레방향을 따라 균등 분할된다.
그리고 교반부의 축과 날개에는 히터열선을 내장하여 150℃의 온도를 유지한다.
또한, 제3 가열부는, 제2 가열부의 둘레에 원형으로 배치되고, 제2 가열부와 수직을 이루는 제1 사이드 가열부(214); 및 제1 사이드 가열부(214)와 동일한 구성이고, 제 1 사이드 가열부(214) 상에 적층되는 제2 사이드 가열부(216);를 포함한다.
또한 바람직하게는 플레이트는 플레이트를 건조로에 고정하기 위한 볼트공이 더 구비된다.
또한 바람직하게는 플레이트의 외측에는 단열재가 더 구비된다.
또한 바람직하게는 금속분말 건조장치는 케틀 드라이어이다.
또한 바람직하게는 가열부가 교반부의 교반축에 설치되는 축히터; 및 교반부의 교반익에 설치되는 교반익 히터; 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 히터 및 온도센서를 포함하는 복수의 플레이트를 이용하여 건조로를 가열하여 건조로의 온도를 승온하는데 걸리는 시간을 단축할 수 있다.
그리고, 복수의 가열부를 포함하여 각각의 가열부의 온도를 각각 다른 온도로 제어하여 건조로 내부의 온도를 일정하게 제어할 수 있다.
또한, 건조로 내부의 온도를 200~350℃로 가열하여 건조 시간이 단축될 수 있다.
또한, 종래의 핫오일 파이프 가열방식에 비해 화재의 위험이 없다.
그리고, 보일러 및 배관설비가 없어 공간을 적게 차지할 수 있다.
또한, 구조가 간단하여 제조, 유지 및 보수가 용이할 수 있다.
또한, 건조로의 교반축과 교반익도 히터로 가열됨으로서 건조로의 온도를 더욱 신속하고 균일하게 가열할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 도시한 블록도.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치의 가열부를 도시한 사시도.
도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치의 가열부를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 제1 가열부의 플레이트를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 제2 가열부의 플레이트를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 제3 가열부의 플레이트를 도시한 사시도.
도 7a는 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 도시한 단면도.
도 7b는 도 7a 중 상부커버(220)의 사시도.
도 7c는 도 7a 중 측면커버(230)의 사시도.
도 7d는 도 7a 중 하부커버(240)의 저면도.
도 8은 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 도시한 평면도.
도 9는 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치의 구동부 및 교반부를 도시한 단면도.
도 10은 도 7a에 도시된 축연결부(320)의 내부 단면도이다.
도 1은 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 도시한 블록도.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치의 가열부를 도시한 사시도.
도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치의 가열부를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 제1 가열부의 플레이트를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 제2 가열부의 플레이트를 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 제3 가열부의 플레이트를 도시한 사시도.
도 7a는 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 도시한 단면도.
도 7b는 도 7a 중 상부커버(220)의 사시도.
도 7c는 도 7a 중 측면커버(230)의 사시도.
도 7d는 도 7a 중 하부커버(240)의 저면도.
도 8은 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 도시한 평면도.
도 9는 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치의 구동부 및 교반부를 도시한 단면도.
도 10은 도 7a에 도시된 축연결부(320)의 내부 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
발명의 구성
도 1은 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 도시한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치(이하에서는 "금속분말 건조장치"라 한다.)는 건조로(110)를 중심으로 원료투입부(100), 가열부(120), 교반부(140), 구동부(150), 배출부(170), 이송부(180), 전원부(190) 및 제어부(10)를 포함할 수 있다. 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 건조장치는 추가적으로 필요한 구성이 구비될 수도 있다.
원료투입부(100)는 건조로(110)의 일측에 설치되며, 제어부(10)의 제어명령에 따라 일정량의 2차전지 제조를 위한 원료금속분말(105)을 건조로(110)에 투입할 수 있다. 이때, 원료투입부(100)는 스크류 피더, 로터리 피더, 바이브레이터 피더 등으로 실시될 수 있다. 이때 투입되는 원료금속분말(105)은 리튬, 니켈, 코발트, 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 금속분말일 수 있다.
건조로(110)는 원료투입부(100)로 부터 원료금속분말(105)이 건조로 하부(113)에 투입되고, 건조로 상부(111)에는 원료투입부(100) 및 구동부(150)가 설치될 수 있다. 이때, 건조로 상부(111)와 건조로 하부(113)는 결합부(115)를 통해 결합되며, 건조로(110)는 결합을 통해 밀폐 구조를 가질 수 있다.
도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치의 가열부를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 3a를 참조하면, 가열부(120)는 제1 가열부(121), 제2 가열부(122) , 제3 가열부(123), 축히터(370) 및 교반익 히터(380)을 포함할 수 있다. 이때, 제1 가열부(121)는 건조로(110)의 저면 중심에 마련되고, 4등분된다. 제2 가열부(122)는 건조로(110)의 저면에서 제1 가열부(121)의 외측을 따라 마련되며, 환형이며 12등분된다. 제3 가열부(123)는 건조로(123)의 둘레방향 외측 측면에 수직으로 마련될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치의 가열부를 도시한 사시도이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 가열부(120)는 제1 바닥가열부(210), 제2 바닥가열부(212), 제1 사이드 가열부(214) 및 제2 사이드 가열부(216)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 바닥가열부(210)는 건조로(110)의 저면 중심에 마련되고, 6등분된 삼각형의 구성을 갖는다. 제2 바닥가열부(212)는 건조로(110)의 저면에서 제1 바닥가열부(210)의 외측을 따라 마련되며, 12등분된 원호 형상을 갖는다. 제1 사이드 가열부(214)는 제2 바닥 가열부(212)의 둘레에 수직으로 접한다. 제2 사이드 가열부(216)는 제1 사이드 가열부(214) 상에 적층되도록 구성된다.
도 4는 본 발명에 따른 제1 가열부의 플레이트를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 제2 가열부의 플레이트를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 제3 가열부의 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제1 가열부(121), 제2 가열부(122) 및 제3 가열부(123)는 각각 복수의 플레이트(130)를 포함할 수 있다. 이때, 플레이트(130)는 내부에 히터(131) 및 온도센서(132)를 포함할 수 있다. 그리고, 히터(131)는 제어부(10)의 제어에 의해 전원부(190)에서 전원을 공급받아 발열하는 전열히터이다. 히터(131)는 플레이트(130)의 균일 가열을 위해 플레이트(130)의 내부에서 구불구불하게 교행하는 형태로 배치될 수 있다.
또한, 온도 센서(132)는 플레이트(130)의 온도를 측정하여 측정값을 제어부(10)로 전달할 수 있다. 이때, 플레이트(130)는 알루미늄, 철 및 구리 또는 그의 합금 중 어느 하나로 주조되어 제작되거나 세라막으로 제조될 수 있다. 또한, 플레이트(130)는 주조시 히터(131)와 온도센서(132)가 일체로 주조될 수 있다. 그리고, 제1 가열부(121)의 플레이트(130_1)는 건조로(110)의 저면 중심으로부터 방사상으로 균등 분할된 형상으로 3~6개의 플레이트(130_1)일 수 있다. 또한, 제2 가열부(122)의 플레이트(130_2)는 건조로(110)의 저면 중심으로부터 방사상으로 균등 분할된 형상으로 4~12개의 플레이트(130_2)일 수 있다. 그리고, 제3 가열부(123)의 플레이트(130_3)는 건조로(110)의 둘레방향으로 균등 분할된 만곡된 사각형상인 플레이트(130_3)일 수 있다. 제1, 2 가열부(121, 122)는 건조로(110)의 저면을 모두 커버하고, 제3 가열부(123)는 건조로(110)의 측면을 모두 커버한다.
선택적으로 동일한 방식의 제4 가열부(미도시)를 건조로(110)의 상면에 설치하여 상면을 모두 커버할 수 있다.
그리고, 플레이트(130)는 일측에 플레이트(130)를 건조로(110)에 고정하기 위한 볼트공(H)이 구비되어, 건조로(110)에 플레이트(130)가 볼트로 결합될 수 있다.
도 7a는 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치를 도시한 평면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치의 구동부 및 교반부를 도시한 단면도이다.
도 7a 내지 도 9를 참조하면, 교반부(140)는 건조로(110)의 상부 중심에 설치되어, 구동부(150)와 축결합되어 구동부(150)에 의해 회전되면서 원료금속분말(105)를 교반할 수 있다. 이를 위해, 교반부(140)는 교반축(141) 및 교반익(143)을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 교반축(141)은 건조로(110) 중심에서 수직으로 설치되어, 하단에 교반축(143)이 설치되고, 상단은 구동부(150)의 구동축(154)과 결합되어 구동부(150)로부터 전달받는 속도를 기반으로 회전할 수 있다.
교반익(143)은 교반축(141)의 하단에 설치되되, 건조로 하부(113)의 내부 바닥과 소정의 높이로 이격되도록 설치될 수 있다. 이때, 교반익(143)은 교반축(141)의 회전을 통해 건조로(110) 내에 투입되는 원료금속분말(105)을 골고루 혼합시킬 수 있다. 또한, 교반익(143)은 회전하면서 원료금속분말(105)을 외주연으로 밀어내는 경사각을 가질 수 있다. 따라서, 교반이 완료된 혼합금속분말의 배출을 용이하게 할 수 있다.
구동부(150)는 원료금속분말(105)의 건조 및 배출을 위해 교반부(140)에 속도를 제공하는 감속 모터 및 구동축(154)이 구비될 수 있다. 여기서, 감속 모터는 원료금속분말(105)을 건조시킬 때의 속도인 제1 속도를 생성할 수 있다. 이때, 제1 속도는 2 ~ 5 rpm이고, 원료금속분말(105)을 교반시키면서 원료금속분말(105)에 포함된 수분을 건조시킬 때 사용될 수 있다. 그리고, 원료금속분말(105)을 배출시킬 때의 속도인 제2 속도를 생성할 수 있다. 이때, 제2 속도는 제1 속도보다 큰 속도로 6 ~ 11 rpm이고, 원료금속분말(105)을 건조로 하부(113)의 외주연으로 밀어내어 외부로 배출시킬 때 사용될 수 있다.
클러치(153)는 제1 모터(151), 제2 모터(152) 및 구동축(154)와 축결합되며, 제1 속도 및 제2 속도가 구동축(154)에 전달되도록 하거나 전달되는 것을 차단하는 장치일 수 있다. 여기서, 클러치(153)는 에어클러치로서 공압 작동식 또는 유압 작동식으로 구비될 수 있다.
구동부(150)는 베어링(155), 오일씰(156), 냉각장치 에어퍼지용 관(157), 지지부재(158) 및 감속기(159)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 베어링(155)은 구동축(154)의 외측을 감싸게 설치되어 제1 속도 또는 제2 속도에 의해 회전되는 구동축(154)을 충격으로부터 지지할 수 있다. 그리고, 오일씰(156)은 구동축(154)과 인접하게 하우징 내에 설치되며, 구동축(154)의 원활한 회전을 위해 투입되는 오일의 누유를 방지할 수 있다. 또한 냉각장치는 구동축의 상부에 별도의 냉각장치를 설치하여 축의 씰을 보존하고 또한, 에어퍼지용 관(157)은 구동축(154)이 내부를 관통하는 하우징 내에 잔존하는 공기 및 수분을 제거하기 위해 하우징 내에 설치될 수 있다. 그리고, 지지부재(158)는 하부에 설치되어 감속모터의 하중을 지지할 수 있다. 또한, 감속기(159)는 이때, 감속이라 함은 변속과 동일한 의미로 이해되는 것이 바람직할 것이다.
센서(400)는 건조로(110)에 하나 이상 설치되어, 건조로(110) 내의 수분 및 건조로(110)의 온도, 무게를 측정할 수 있다. 이러한 센서(400)는 하나의 센서가 수분, 온도, 무게를 모두 측정하거나 수분센서, 온도센서, 무게센서로 별도로 구비될 수 있다. 그리고, 센서(400)가 측정한 수분신호, 온도신호, 중량신호는 제어부(10)로 전달될 수 있다. 제어부(10)는 측정된 수분량, 온도, 무게에 기반하여 금속분말 건조장치를 제어할 수 있다. 제어부(10)는 센서(400)를 통해 측정된 수분량에 따라 건조공정의 지속 또는 완료를 결정하며, 센서(400)를 통해 측정된 온도에 따라 가열부(120)의 발열량을 제어하고, 센서(400)를 통해 측정된 무게에 따라 건조로(110)의 무게 변화를 감지하여 원료투입부(100)로부터 원료금속분말(105)의 투입을 제어할 수 있다.
그리고, 금속분말 건조장치는 단열재(300)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 단열재(300)는 가열부(120)의 플레이트(130)의 외측 사이드에 마련되어 플레이트(130)의 히터(131)가 발열할 때 금속분말 건조장치 외부로 열이 빠져나가는 것을 차단하여 발열된 열이 건조로(110)로 전달되도록 할 수 있다. 단열재(300)는 건조로(110)의 측면 및 상면을 커버하도록 구성되며, 복수개로 분할되어 설치가 용이하다. 단열재(300)의 일예로는 유리섬유, 카본 아라미드 실리카 글라스, 무기 단열재, 세라믹 울 등이 될 수 있다.
바닥 단열재(310)는 금속분말 건조장치의 저면을 커버하며, 제1,2 바닥 가열부(210, 212)의 열이 외부로 누설되는 것을 차단한다. 바닥 단열재(310)는 단열재(300)와 동일한 소재일 수 있다.
축히터(370)는 교반축(141) 상에 설치되어 교반축(141)을 가열한다. 축히터(370)는 교반축(141)의 축선 방향을 따라 길이방향으로 설치되며, 중공 교반축(141)의 내부에 설치될 수 있다.
교반익 히터(380)는 3개 방사형 교반익(143)에 각각 설치되어 교반익(143)을 가열한다. 교반익 히터(380)는 각 교반익(143)의 길이방향을 따라 내부에 설치된다.
도 7b는 도 7a 중 상부커버(220)의 사시도이다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 상부커버(220)는 결합부(115)의 둘레를 환형으로 커버한다. 상부커버(220)는 결합부(115)를 보호하고, 외부의 이물질이 쌓이거나 부식되는 것을 방지한다. 이러한 상부커버(220)는 8개의 금속편을 볼트, 리벳, 용접 등으로 이음하여 제작한다. 이를 위해 상부커버(220)의 각 금속편에는 복수개의 연결구(225)가 형성된다.
도 7c는 도 7a 중 측면커버(230)의 사시도이다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 측면커버(230)는 단열재(300)의 최외곽 둘레를 커버한다. 측면커버(230)는 단열재(300)의 위치를 고정하고 단열재(300)를 보호한다. 이러한 측면커버(230)는 9개의 금속편을 볼트, 리벳, 용접 등으로 이음하여 제작한다. 이를 위해 측면커버(230)의 각 금속편에는 복수개의 연결구(235)가 형성된다. 특히 측면커버(230) 중 하나는 배출기(171)와 간섭되지 않도록 배출기(171)의 외경과 형상맞춤되는 절개부를 갖는다.
도 7d는 도 7a 중 하부커버(240)의 저면도이다. 도 7d에 도시된 바와 같이, 하부커버(240)는 하부 단열재(310)의 저면을 받치면서 커버한다. 이러한 하부커버(240)는 중심에 6개의 금속편 및 원주에 12개의 금속편을 볼트, 리벳, 용접 등으로 이음하여 제작한다.
다시 도 2를 참조하면, 제어부(10)는 가열부(120), 교반부(140) 및 구동부(140)를 제어하며, 플레이트(130)의 온도센서(132)에서 측정된 측정값에 기초하여 히터(131)의 발열량을 SCR UNIT에 의하여 각각 제어할 수 있다. 여기서, 히터(131)의 작동으로 건조로(110)의 내부 온도가 200~350℃로 가열될 수 있다. 이때, 제어부(10)는 건조로(110)의 내부 온도 제어를 위해 제3 가열부(123) 보다 제1 가열부(121) 및 제2 가열부(122)의 온도가 더 높도록 제어할 수 있다.
그리고 금속분말 건조장치는 메인서버(500)를 더 포함할 수 있다. 이때, 메인서버(500)는 제어부(10)와 연결되어 제어부에 전달된 플레이트(130)의 온도센서(132)에서 생성된 측정값, 교반부(140)의 교반속도, 센서(400)에서 측정된 수분신호, 온도신호 및 중량신호 등의 정보를 전달받을 수 있다. 그리고, 작업자는 메인서버(500)와 연결된 단말(미도시)을 통해 메인서버로 전달된 정보를 모니터링 할 수 있다.
도 10은 도 7a에 도시된 축연결부(320)의 내부 단면도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 축연결부(320)는 구동부(150)와 건조로 상부(111) 사이에 위치한다. 축연결부(320)는 토오크를 전달하며 축히터(370)와 교반익 히터(380)에 필요한 전력을 공급할 뿐만 아니라 축온도센서(360)의 출력신호를 전달한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 슬립링(340)의 상부와 하부에는 배선(330)이 각각 연결된다. 배선(330)은 히터 케이블(350)과 센서 신호선을 포함한다. 축온도센서(360)는 교반축(141)의 상부 또는 교반축(141) 내에 설치되어 과열여부, 적정온도 등의 온도를 감지한다
실시예의 동작
도 7a 내지 도 9를 참조하면, 금속분말 건조장치는 먼저, 원료투입부(100)에 건조로(110)의 일측으로 2차전지의 제조에 사용되는 원료금속분말(105)을 투입할 수 있다. 여기서, 원료금속분말(105)은 리튬, 니켈, 코발트, 알루미늄 중 적어도 하나를 포함하는 금속분말이며, 제조공정상 통상 4 ~ 12 중량%의 수분을 포함할 수 있다. 이때, 건조로(110)에 원료금속분말(105)이 투입됨에 따라 건조로(110)의 중량이 증가하게 되고, 센서(400)가 이를 감지하여 제어부(10)로 전달할 수 있다. 제어부(10)는 건조로(110)의 중량이 기준중량을 초과하는 경우에 원료투입부(100)를 정지시켜 원료금속분말(105)의 투입을 차단할 수 있다.
그 다음, 건조로(110)내에 설치되는 교반부(140)가 구동부(150)에서 제공되는 제1 속도를 기반으로 회전하여 원료금속분말(105)을 교반하고, 교반하는 동안 원료금속분말(105)이 가열부(120)의 발열로 인해 생성된 열로 인해 건조될 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 가열부(121), 제2 가열부(122), 제3 가열부(123), 축히터(370) 및 교반익 히터(380)가 발열한다. 이때, 건조로는 가열부(120)에서 생성된 열로 인해 200~350℃의 고온으로 가열된다. 투입량이 많거나 수분함유량이 높은 경우(예 : 600ppm 초과) 280℃ ~ 350℃의 범위로 가열되고, 투입량이 적거나 수분함유량이 낮은 경우(예 : 600ppm 이하) 200℃ ~ 240℃ 범위로 가열된다.
또한 투입된 원료가 건조로(110)의 측면에 닿는 면적 보다 건조로(110)의 저면에 닿는 면적이 더 넓다. 따라서, 측면의 제3 가열부(또는 제1,2 사이드 가열부(214, 216)) 보다 저면의 제1 가열부 및 제2 가열부(또는 제1,2 바닥 가열부(210, 212))의 온도를 20℃ ~ 50℃ 더 높도록 제어하는 것이 바람직하다. 20℃ 미만에서는 선별 가열의 효과가 미미하고, 50℃ 초과에서는 상하방향 건조의 불균일성이 심화되기 때문이다.
그 다음, 교반부(140)가 제1 속도로 회전하면서 원료금속분말(105)을 교반할 수 있다. 이때, 교반부(140)의 교반축(141)은 구동부(150)의 감속모터로부터 제1 속도를 전달받으며, 제1 속도는 상술한 바와 같이 2 ~ 5 rpm일 수 있다. 또한, 교반익(143)은 교반축(141)에 의해 제1 속도로 회전하면서 원료금속분말(105)을 교반할 수 있다. 그리고, 교반에 의해 원료금속분말(105)은 천천히 건조로 하부(113)의 외주연으로 균일하게 밀려나게 될 수 있다.
그 다음, 센서(400)에서 측정된 건조로(110) 내부 원료금속분말(105)의 수분함유량이 600ppm이하인 경우, 교반부(140)가 구동부(150)에서 제공되는 제2 속도를 기반으로 회전하여 혼합금속분말을 건조로(110)로 부터 배출시킬 수 있다. 여기서, 교반부(140)는 교반축(141)이 구동부(150)의 감속모터(152)로부터 제2 속도를 전달받으며, 제2 속도는 상술한 바와 같이 6 ~ 11 rpm일 수 있다. 이와 같이, 제2 속도로 회전하는 교반익(143)은 제1 속도로 회전할때보다 빠른시간 내에 혼합금속분말(185)을 건조로(110)의 외주연으로 밀어내며, 혼합금속분말을 외주연으로 밀어내면서 건조로(110)의 측면 하부로 배출되도록 할 수 있다. 혼합금속분말은 건조 및 교반 과정을 거쳐 생성되는 분말이고, 건조로(110)의 측면 하부에 구비되는 배출부(170)의 배출기(171)로 낙하되면서 배출관(172)과 연결된 이송부(180)로 이송되어 외부로 배출될 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10: 제어부 100: 원료투입부
105: 원료금속분말 110: 건조로
111: 건조로 상부 113: 건조로 하부
115: 결합부 120: 가열부
121: 제1 가열부 122: 제2 가열부
123: 제3 가열부 130: 플레이트
131: 히터 132: 온도센서
140: 교반부 141: 교반축
143: 교반익 150: 구동부
151: 감속모터 152: 냉각수관,
153: 클러치 154: 구동축
155: 베어링 156: 오일씰
157: 에어퍼지용 관 158: 지지부재
159: 감속기 170: 배출부
171: 배출기 172: 배출관
180: 이송부 190: 전원부
210: 제 1 바닥가열부, 212: 제 2 바닥가열부,
214: 제 1 사이드 가열부, 216: 제 2 사이드 가열부,
220: 상부커버, 225: 연결구,
230: 측면커버, 235: 연결구,
240: 하부커버, 300: 단열재,
310 : 바닥 단열재, 320 : 축연결부,
330 : 배선, 340 : 슬립링,
350 : 히터 케이블, 360 : 축온도센서,
370 : 축히터, 380 : 교반익히터,
400: 센서, 500: 메인서버,
H : 볼트공.
105: 원료금속분말 110: 건조로
111: 건조로 상부 113: 건조로 하부
115: 결합부 120: 가열부
121: 제1 가열부 122: 제2 가열부
123: 제3 가열부 130: 플레이트
131: 히터 132: 온도센서
140: 교반부 141: 교반축
143: 교반익 150: 구동부
151: 감속모터 152: 냉각수관,
153: 클러치 154: 구동축
155: 베어링 156: 오일씰
157: 에어퍼지용 관 158: 지지부재
159: 감속기 170: 배출부
171: 배출기 172: 배출관
180: 이송부 190: 전원부
210: 제 1 바닥가열부, 212: 제 2 바닥가열부,
214: 제 1 사이드 가열부, 216: 제 2 사이드 가열부,
220: 상부커버, 225: 연결구,
230: 측면커버, 235: 연결구,
240: 하부커버, 300: 단열재,
310 : 바닥 단열재, 320 : 축연결부,
330 : 배선, 340 : 슬립링,
350 : 히터 케이블, 360 : 축온도센서,
370 : 축히터, 380 : 교반익히터,
400: 센서, 500: 메인서버,
H : 볼트공.
Claims (14)
- 2차전지를 제조하기 위한 금속분말 건조장치에 있어서,
일측으로 2차전지의 제조에 사용되는 원료금속분말이 투입되며, 상부가 반구형인 돔 구조로 이루어지는 건조로;
복수의 플레이트를 포함하고, 상기 건조로의 일측에 마련되어 상기 건조로를 가열시키는 가열부;
상기 건조로의 상부와 연결되며, 상기 건조로 내에 상기 원료금속분말을 투입하는 원료투입부;
상기 건조로 내에 설치되며, 상기 건조로 내에 투입되는 상기 원료금속분말을 교반하는 교반부;
상기 금속분말 건조장치의 상부에 설치되며, 상기 교반부에 속도를 제공하는 구동부; 및
상기 가열부, 상기 교반부, 상기 구동부를 제어하기 위한 제어부;를 포함하되,
상기 플레이트는
상기 플레이트 내부에 마련되어 전원을 공급받아 발열하기 위한 히터; 및
상기 플레이트 내부에 마련되어 상기 플레이트의 온도를 측정하여 측정값을 상기 제어부로 전달하기 위한 온도센서;를 포함하고,
상기 가열부는
상기 건조로의 저면 중심에 복수의 상기 플레이트를 포함하는 제1 가열부;
상기 건조로의 저면에서 상기 제1 가열부의 외측을 따라 복수의 상기 플레이트를 포함하는 제2 가열부; 및
상기 건조로의 둘레방향 외측면에 복수의 상기 플레이트를 포함하는 제3 가열부;를 포함하며,
상기 제어부는 각각의 상기 온도센서의 측정값에 기초하여 복수의 상기 플레이트의 발열량을 각각 제어하되, 상기 제3 가열부 보다 상기 제1 가열부 및 상기 제2 가열부의 온도가 더 높도록 제어하고,
상기 플레이트는 주조시 상기 히터와 상기 온도센서가 일체로 주조되며,
상기 건조로는 상기 히터의 작동으로 상기 건조로의 내부 온도가 200~350℃로 가열되고, 그리고
상기 구동부는 상기 교반부에 건조시 제 1 속도와 배출시 제 2 속도를 제공하는 감속 모터를 포함하고, 상기 제 1 속도는 2 ~ 5 rpm이고, 상기 제 2 속도는 6 ~ 11 rpm인 것을 특징으로 하는 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 플레이트는 알루미늄, 철, 구리, 그의 합금 및 세라믹 중 어느 하나로 제작되는 것을 특징으로 하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 제1 가열부의 상기 플레이트는
상기 건조로의 저면 중심으로부터 방사상으로 균등 분할된 3~6개의 상기 플레이트인 것을 특징으로 하는 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제2 가열부의 상기 플레이트는 상기 건조로의 저면 중심으로부터 방사상으로 균등 분할된 4~12개의 상기 플레이트인 것을 특징으로 하는 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제3 가열부의 상기 플레이트는 만곡된 사각형상이고, 상기 건조로의 둘레방향을 따라 균등 분할된 것을 특징으로 하는 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 제3 가열부는,
상기 제2 가열부의 둘레에 원형으로 배치되고, 상기 제2 가열부와 수직을 이루는 제1 사이드 가열부(214); 및
상기 제1 사이드 가열부(214)와 동일한 구성이고, 상기 제 1 사이드 가열부(214) 상에 적층되는 제2 사이드 가열부(216);를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 플레이트는 상기 플레이트를 상기 건조로에 고정하기 위한 볼트공이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트의 외측에는 단열재 또는 바닥단열재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 금속분말 건조장치는 케틀 드라이어인 것을 특징으로 하는 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 가열부는,
상기 교반부의 교반축에 설치되는 축히터; 및
상기 교반부의 교반익에 설치되는 교반익 히터; 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230130395A KR102704961B1 (ko) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230130395A KR102704961B1 (ko) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102704961B1 true KR102704961B1 (ko) | 2024-09-09 |
Family
ID=92759125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230130395A KR102704961B1 (ko) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 히터를 포함하는 복수의 플레이트를 이용한 금속분말 건조장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102704961B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102069462B1 (ko) | 2019-02-08 | 2020-02-11 | 하임테크(주) | 부압을 이용하여 개선된 2차전지 제조를 위한 금속분말 건조 시스템 및 건조 방법 |
| KR102069461B1 (ko) | 2019-02-07 | 2020-02-11 | 하임테크(주) | 2차전지 제조를 위한 금속분말 건조장치 및 건조방법 |
| KR102236406B1 (ko) * | 2020-10-31 | 2021-04-02 | 이예순 | 전기 히터가 구비된 분체 건조기 |
| KR20210109195A (ko) * | 2020-02-27 | 2021-09-06 | 이예순 | 가열용 패드가 구비된 분체 건조기 |
| KR102472215B1 (ko) * | 2022-01-11 | 2022-11-30 | 주식회사 강원이솔루션 | 전기히터를 구비한, 이차전지 제조용 분말원료 건조장치 |
-
2023
- 2023-09-27 KR KR1020230130395A patent/KR102704961B1/ko active IP Right Grant
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