KR20140099144A

KR20140099144A - 오목부가 형성된 회전 냉각 장치를 구비한 과냉각 분말 제조 장치

Info

Publication number: KR20140099144A
Application number: KR1020130012040A
Authority: KR
Inventors: 최영필; 강종구; 이승철; 김향연; 성민석
Original assignee: 일진전기 주식회사
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2014-08-11

Abstract

본 발명은 오목부가 형성된 회전 냉각 장치를 구비한 과냉각 분말 제조 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분말을 제조하기 위한 과냉각 분말 제조 장치는, 분말을 제조하기 위한 원재료를 용융하여 액적을 분사시켜 1차적으로 냉각하는 아토마이저(atomizer)와, 상기 아토마이저에서 분사된 액적을 2차적으로 냉각하는 회전 냉각 장치를 포함하는 과냉각 분말 제조 장치에 있어서, 상기 회전 냉각 장치는, 회전축을 중심으로 회전하는 회전체를 포함하고, 상기 회전체는, 상기 회전축의 일 방향 측에서 타 방향 측으로 갈수록 상기 회전축으로부터 거리가 멀어지도록 형성된 외주면으로부터 내측으로 패인 오목부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

오목부가 형성된 회전 냉각 장치를 구비한 과냉각 분말 제조 장치{SUPERCOOLED POWDER PRODUCTION APPARATUS HAVING ROTATING COOLING APPARARTUS WITH RECESSED PORTION}

본 발명은 과냉각 분말 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 오목부가 형성된 회전 냉각 장치를 구비한 과냉각 분말 제조 장치에 관한 것이다.

리튬 이차 전지의 응용 분야는 휴대용 기기의 전원뿐만 아니라 전기 자전거, 전동 공구 등의 기존 시장 외에 최근에는 하이브리드 자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle), 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV; Plug-in Hybrid Electric Vehicle), 전기 자동차(EV; Electric Vehicle) 등 수송용 응용 분야 및 스마트 그리드(Smart Grid) 적용 전력 저장 장치까지 확대되고 있다.

특히, 최근 들어 전력의 소비가 많은 부분에까지 리튬 이차 전지가 적용되고 있어, 종래의 리튬 이차 전지의 한계가 확실히 보이기 시작하고 있다. 리튬 이차 전지의 에너지 밀도를 향상시키기 위한 수단으로서는 전극재료의 변경, 도포기술의 향상, 패킹(packing) 기술의 향상, 음극의 리튬 흡수율 향상 등이 있으나, 전극재료의 변경 이외의 수단은 종래의 내부공간 최적화 및 설계에 의해 발전되어 왔고 현재에는 그 한계에 이르렀다고 알려져 있다.

이에 따라, 최근에는 리튬 이차 전지의 에너지 밀도의 향상을 위해 음극 활물질로서, Si 계열, Sn 계열의 합금을 사용하는 연구가 진행되고 있다. 음극 소재로서 Si 계열을 사용하면, 흑연의 이론 용량(372Ah/Kg)에 대비하여, 10배 이상의 이론 용량(4010Ah/Kg)을 기대할 수 있어 에너지 밀도 측면에서 상당히 우수하다.

그러나, 흑연의 이론적 체적변화율이 12%인데 비하여, Si의 경우 그 20배 이상인 3~400%의 체적변화율을 보인다. 그러므로, Si 계열의 합금을 음극활물질로 활용할 경우, 반복적인 충방전에 의해 리튬 이온이 음극재료 내로 들어오고 나오는 과정에서 부피 변화에 의한 팽창으로 기인하여 입자들이 점차 떨어져 나가게 되므로, 사이클 특성이 저하되는 단점이 발생한다. 활물질의 부피변화가 크면 활물질 입자의 균열, 활물질과 집전체와의 접촉 불량 등이 생기기 때문에, 충방전 사이클 수명이 단축된다는 문제도 발생한다. 특히 활물질 입자에 균열이 생겼을 경우, 활물질 입자의 표면적이 증가되기 때문에, 활물질 입자와 비수 전해질과의 반응이 증대되는 결과, 비수 전해질의 분해 생성물로 이루어지는 피막이 활물질 표면에 형성되기 쉬워진다. 이러한 피막이 형성되면, 활물질과 비수 전해질 사이의 계면 저항이 증대되고, 그것이 충방전 사이클 수명을 짧게 하는 큰 원인이 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 음극활물질로 사용되는 물질의 조직이 균일해야 할 필요가 있는데, 이러한 조직의 균일성은 그 제조 방법에 의해 영향을 받는다.

Si 계열의 음극활물질을 제조하는 방법으로는 멜트 스피닝(melt spinning) 법이 사용될 수 있는데, 멜트 스피닝 법에 의한 제조 장치에 대한 개념도가 도 7에 도시되어 있다. 또한, 도 8은 도 7의 제조 장치에 의해 얻어진 산출물의 외형을 나타낸다.

도 7을 참조하면, 멜트 스피닝 법에 의한 제조 장치는, 원재료가 되는 합금을 용융시키고 수용하는 도가니(201)와, 이 도가니(201)로부터 배출된 용융 합금(202)과 접촉하는 회전 롤러(203)를 구비한다. 도가니(201)에서 배출된 용융 합금(202)은 회전 롤러(203)에 접촉하여 냉각되며, 이에 의한 산출물은 도 8에 도시된 것 같은 리본 타입(ribbon type)으로 형성된다.

이러한 리본 타입의 산출물에 대해서는 특허문헌 1에 개시되어 있다. 특허문헌 1에는 멜트 스피닝 법에 의해 제조된 리본 타입의 산출물이 개시되어 있는데, 두께는 10~20 ㎛ 로 두꺼워 볼밀기를 사용하여 별도의 분쇄과정을 행하여야 한다.

리본 타입의 산출물은 회전 롤러(203)에 접촉하여 냉각되는 과정에서 회전 롤러(203)와 접촉하는 부분과 그 반대측의 공기와 노출된 부분의 두께 차이가 10~20 ㎛ 로 두꺼워, 냉각 속도가 10³ K/s 정도로 낮고, 또한 이러한 낮은 냉각 속도로 인해 국소적으로 냉각 속도의 차이가 발생하게 되므로, 응고된 조직이 균일하지 못하다는 문제점이 있다.

따라서, 조직을 균일하게 형성하기 위해서는 냉각 속도를 높이는 것이 필요한데, 냉각 속도를 높이기 위해서는 얇은 두께의 디스크 형태의 분말 형태로 Si 계 합금 분말을 산출함과 함께, 회전 롤러 자체의 온도를 낮출 필요가 있다.

이에 응용될 수 있는 장치는 비특허문헌 1에 도시된 과냉각 분말 제조 장치로서, 도 9는 비특허문헌 1에 개시된 과냉각 분말 제조 장치의 개략도를 나타낸다. 또한, 도 10은 도 9의 과냉각 분말 제조 장치에 의해 얻어진 분말의 외형을 나타낸 전자현미경의 이미지이다.

도 9를 참조하면, 비특허문헌 1에 도시된 과냉각 분말 제조 장치는, 제1단 냉각을 위한 아토마이저(atomizer, 310)와, 제2단 냉각을 위한 원뿔 모양의 회전체(321)로 이루어진다.

아토마이저(310)는 용융된 합금 용액(301)에 아르곤과 같은 비활성 가스(302)를 분사하여 구형의 액적(303)을 만들어 제1단 냉각을 행하고, 이러한 제1단 냉각에 의해 생성된 구형의 액적(303)을 회전하는 회전체(321)에 충돌시켜 열이 외부로 유출되기 쉬운 디스크 형태의 분말로 만들어 제2단의 냉각을 행한다. 이러한, 2단의 급랭 과정을 거치면, 도 10과 같은 5 ㎛ 이하의 두께를 가진 디스크 형태의 분말이 얻어진다.

그러나, 한정된 회전체(721)의 표면적에 의해 생산 능력이 제한된다는 문제가 있었다.

KR

2012-0012265

A

Flaky amorphous powders in Fe-, Co- and Al-based systems prepared by a two-stage quenching technique, M.Oguchi, A.Inoue and T.Masumoto, Materials Science and Engineering, A133(1991), 688-691.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 오목부가 형성된 회전 냉각 장치를 구비하여 표면적을 넓힌, 과냉각 분말 제조 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 분말을 제조하기 위한 과냉각 분말 제조 장치는, 분말을 제조하기 위한 원재료를 용융하여 액적을 분사시켜 1차적으로 냉각하는 아토마이저(atomizer)와, 상기 아토마이저에서 분사된 액적을 2차적으로 냉각하는 회전 냉각 장치를 포함하는 과냉각 분말 제조 장치에 있어서, 상기 회전 냉각 장치는, 회전축을 중심으로 회전하는 회전체를 포함하고, 상기 회전체는, 상기 회전축의 일 방향 측에서 타 방향 측으로 갈수록 상기 회전축으로부터 거리가 멀어지도록 형성된 외주면으로부터 내측으로 패인 오목부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오목부는, 상기 오목부가 형성된 면의 운동 방향과 일치하도록 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오목부의 단면의 모양은 원형 또는 타원의 일부의 모양으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 오목부의 단면의 모양은 연속된 단(段)의 모양으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전체가 회전하는 동안에, 상기 아토마이저 또는 상기 회전 냉각 장치가 이동하여, 시간 별로 상기 회전체의 서로 다른 부분에 상기 액적이 낙하하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아토마이저는 2개 이상의 배출구를 가지며, 상기 2개 이상의 배출구에서 분출된 액적은 상기 회전체의 서로 다른 부분에 각각 낙하되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아토마이저는 2개 이상으로 이루어지며, 각각의 아토마이저의 배출구에서 분출된 액적은 상기 회전체의 서로 다른 부분에 각각 낙하되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 과냉각 분말 제조 장치에 따르면, 액적이 낙하할 수 있는 회전 냉각 장치의 회전체의 표면적을 넓힘으로써, 단위 시간 당 생산할 수 있는 분말의 양을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과냉각 분말 제조 장치의 개념도이다.
도 2는 도 1의 회전 냉각 장치의 측면도이다.
도 3a는 도 2의 A 부분의 확대도이다.
도 3b 및 도 3c는 다른 실시형태의 도 2의 A 부분에 대응되는 부분의 확대도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 2의 회전 냉각 장치의 변형 실시예이다.
도 5a 및 도 5b는 도 1의 아토마이저 또는 회전 냉각 장치를 이동시켜 시간 별로 회전체의 서로 다른 부분에 액적이 낙하하도록 제어하는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 6a 및 도 6b는 복수 개의 배출구를 가진 과냉각 분말 제조 장치의 개략도이다.
도 7은 멜트 스피닝 법에 의한 제조 장치에 대한 개념도이다.
도 8은 도 7의 제조 장치에 의해 얻어진 산출물의 외형 사진이다.
도 9는 비특허문헌 1에 개시된 과냉각 분말 제조 장치의 개략도이다.
도 10은 도 9의 과냉각 분말 제조 장치에 의해 얻어진 분말의 외형을 나타낸 전자현미경의 이미지이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 일 실시예인 과냉각 분말 제조 장치(100)에 대해 설명하기로 한다. 참고로, 도 1, 도 6a 및 도 6b의 회전체(121)의 외주면에는 오목부(123)가 도시되어 있지는 않으나, 이는 설명의 편의 상 생략한 것이며, 도 2, 도 3a 내지 도 3c에서 예시된 것과 같은 오목부(123)가 형성되어 있는 것으로 이해되어야만 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 과냉각 분말 제조 장치(100)의 개념도이며, 도 2는 도 1의 회전 냉각 장치(120)의 측면도이다. 또한, 도 3a는 도 2의 A 부분의 확대도이며, 도 3b 및 도 3c는 다른 실시형태의 도 2의 A 부분에 대응되는 부분의 확대도이다. 또한, 도 4a 내지 도 4c는 도 2의 회전 냉각 장치의 변형 실시예이다.

도 1을 참조하면, 과냉각 분말 제조 장치(100)는, 분말을 제조하기 위한 원재료를 용융하여 액적(3)을 분사시켜 1차적으로 냉각하는 아토마이저(atomizer, 110)와, 이 아토마이저(110)에서 분사된 액적(3)을 2차적으로 냉각하는 회전 냉각 장치(120)를 포함한다.

아토마이저(110)는 제1챔버(131)에 위치하며, 합금 용탕(1)을 제조하기 위한 도가니(111)와 고주파 유도코일(112)을 포함한다. 또한, 아토마이저(110)는 용융된 합금 용탕(1)을 제2챔버(132) 측으로 배출하는 배출구(113)와, 이 배출구(113)로부터 배출된 합금 용탕(1)에 고압의 가스(2)를 분출시켜 액적(3)으로 만드는 가스 노즐(114)을 구비한다.

아토마이저(110)의 도가니(111) 내에는 고주파 유도코일(112)에 의해 용융된 합금 용탕(1)이 들어있고, 제1챔버(131)와 제2챔버(132)에 차압을 가해 합금 용탕(1)을 제2챔버(132) 측으로 유동하도록 하며, 유동량은 제1챔버(131)와 제2챔버(132)의 차압의 크기를 조절하여 제어한다.

제2챔버(132) 측으로 유동된 합금 용탕(1)은 가스 노즐(114)로부터 분출된 고압 가스(2)에 의해 구형의 액적(3) 상태로 흩뿌려진다. 고압 가스로는 헬륨(He) 가스, 아르곤(Ar) 가스 등의 비활성 기체를 사용하는 것이 산화 방지를 위해 바람직하다.

가스 노즐(114)로부터의 고압 가스(2)의 분사 속도 및 분사 각도는 다양하게 설정될 수 있다. 분사 속도를 높일수록, 액적(3)의 크기가 작게 형성되어, 더욱 높은 냉각율을 기대할 수 있다.

아토마이저(110)에 의해 생성된 액적(3)은 회전 냉각 장치(120)에 의해 다시 한번 냉각된다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 회전 냉각 장치(120)는, 회전체(121)와, 샤프트(122)를 포함하여 구성된다.

회전체(121)는 회전축(r)을 중심으로 회전하며, 회전축(r)의 일 방향(도 2에서 상측 방향) 측에서 타 방향(도 2에서 하측 방향) 측으로 갈수록 회전축(r)으로부터 거리가 멀어지도록 형성된 기준면(p)을 가진다. 여기서, 기준면(p)이란 회전체(121)에 실제로 형성되는 면은 아니고, 후술할 오목부(123)가 형성되기 전의 매끈한 가상의 면을 의미한다.

아토마이저(110)에서 분출된 액적(3)은 회전체(121)의 외주면에 닿아 충돌에 의해 디스크 모양으로 납작하게 되며, 회전체(121)에 열을 빼앗기게 된다. 회전체(121)의 회전 속도는 다양하게 설정될 수 있으나, 회전체(121)의 속도가 높을수록 얇은 두께의 분말이 형성될 수 있기 때문에, 고속인 것이 바람직하다. 회전체(121)의 회전 속도는, 분말의 두께를 5 ㎛ 이하로 하기 위해서는 5000 rpm 이상인 것이 바람직하다.

회전체(121)의 재질로는, 열전달 성능이 우수한 구리(Cu)를 사용하는 것이 바람직하며, 표면에 크롬(Cr)을 도금하여 내구성을 높이는 것이 더 바람직하다. 그 외에 회전체(121)로서는, 철판(Fe)이 사용될 수도 있다.

한편, 회전체(121)의 외주면은, 기준면(p)으로부터 내측으로 패인 오목부(123)를 포함하도록 형성된다. 오목부(123)는 매끈한 기준면(p)으로 형성되는 기존의 회전체에 비해 더 넓은 외주면을 제공할 수 있다.

오목부(123)의 형상은, 기준면(p)으로부터 내측으로 패여 넓은 외주면을 제공할 수 있는 형상이면 어떠한 형상으로라도 형성될 수 있으나, 오목부(123)의 제작의 용이성 등을 위해 도 3a 내지 도 3c와 같이, 오목부(123)가 형성된 면의 운동 방향과 일치하도록 길게 연속적으로 형성되는 것이 바람직하다.

도 2, 도 3a를 참조하면, 단(段, 124)을 형성함으로써 오목부(123)를 형성할 수 있다. 단(124)은 회전체(121)의 회전 방향을 따라 길게 형성되어 있으며, 상측에서 하측으로 연속되어 형성되어 있다.

특히, 도 2 및 도 3a에는 단(124)이 회전축(r)과 평행한 면을 가지도록 형성되어 있는데, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 3b와 같이 단(124)의 일면이 회전축(r)에 비하여 약간 기울어져 있어도 좋다.

도 3c는 다른 실시형태의 오목부(123)를 나타내고 있는데, 오목부(123)의 단면의 모양이 원형 또는 타원의 일부의 모양으로 이루어질 수 있다. 도 3c와 같이 오목부(123)가 형성될 경우, 도 3a 및 도 3b의 단으로 오목부를 형성할 때에 비해, 오목부(123)를 형성하는 면에서 각이 형성된 부분을 없앨 수 있어, 응고된 분말의 배출이 용이하다.

도 3a 내지 도 3c와 같이 회전체(121)의 외주면에 기준면(p)으로부터 내측으로 패인 오목부(123)가 형성되면, 액적(3)이 충돌할 수 있는 표면적이, 오목부(123)가 형성되지 않은 기준면(p)에 비해 넓어진다. 따라서, 오목부(123)가 형성되어 있지 않은 기존의 원뿔 형상의 회전체에 비해 단위 면적당 더 많은 양의 액적(3)을 분사시켜도 되므로, 단위 시간 당 생산 능력을 증대시킬 수 있다.

샤프트(122)는, 회전체(121)를 회전축(r)을 중심으로 하여 회전시키며, 회전체(121)와 하측 방향 측에서 연결된다.

한편, 도 4a 및 도 4c를 참조하면, 원뿔의 기준면(p)으로부터 오목부(123)를 형성하는 것 뿐만 아니라, 다양한 기준면(p)의 모양으로부터 오목부(123)를 형성하여 회전체(121)의 외주면을 구성할 수도 있다.

또한, 오목부(123)의 너비나 깊이도 본 실시예에서는 등간격으로 설정하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 간격을 다르게 설정할 수도 있으며, 오목부(123)의 수도 다양하게 조정할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 도 1의 아토마이저(110) 또는 회전 냉각 장치(120)를 이동시켜 시간 별로 회전체(121)의 서로 다른 부분에 액적(3)이 낙하하도록 제어하는 것을 설명하기 위한 개략도이다.

도 5a를 참조하면, 아토마이저(110)를 시간 별로 이동시켜 회전체(121)의 서로 다른 부분에 액적(3)이 낙하하도록 제어할 수 있다. 여기서, 아토마이저(110)를 이동한다는 것은 아토마이저(110) 자체를 이동시키는 것 뿐만 아니라, 배출구(113)만을 이동시키는 것도 포함된다.

또한, 도 5b를 참조하면, 아토마이저(110)를 고정하여 두고, 회전 냉각 장치(120)를 시간 별로 이동시켜 회전체(121)의 서로 다른 부분에 액적(3)이 낙하하도록 제어할 수도 있다. 회전 냉각 장치(120)는 상하로만, 좌우로만, 상하좌우로 이동될 수 있다.

한편, 아토마이저(110)와 회전 냉각 장치(120)를 같이 이동시켜 회전체(121)의 서로 다른 부분에 액적(3)이 낙하하도록 제어하는 것도 가능하다.

도 5a 및 도 5b와 같이 아토마이저(110) 또는 회전 냉각 장치(120)를 이동시켜 시간 별로 회전체(121)의 서로 다른 부분에 액적(3)이 낙하하도록 제어한다면, 생산 효율을 더욱 높일 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 복수 개의 배출구를 가진 과냉각 분말 제조 장치의 개략도이다.

도 6a를 참조하면, 2개 이상의 아토마이저(110)를 장착하여 회전체(121)의 서로 다른 부분에 액적(3)을 낙하하도록 할 수 있다. 아토마이저(110)의 수 및 배치는 다양하게 설정될 수 있다.

도 6b를 참조하면, 하나의 아토마이저(110')가 2개 이상의 배출구(113')를 가지도록 하여 회전체(121)의 서로 다른 부분에 액적(3)을 낙하하도록 할 수 있다. 배출구(113')의 수 및 배치는 다양하게 설정될 수 있다.

도 6a 및 도 6b와 같이 2개 이상의 아토마이저(110) 또는 2개 이상의 배출구(113')를 가지는 아토마이저(110')를 구비함으로써, 생산 효율을 더욱 높일 수 있다.

상술한 바와 같이 회전체(121)의 외주면에 오목부(123)를 형성하는 경우, 표면적이 증가되어 단위 시간 당 제조할 수 있는 분말의 양을 증대할 수 있다. 본 실시예에 따른 분말 제조 장치(100)로 제조할 수 있는 합금 재질은 제한되는 것은 아니나, Si 계 합금으로 분말을 제조할 경우에는, 리튬 이차 전지의 음극활물질로 활용이 가능하다.

조직이 균일한 Si 계 분말을 사용하여 음극활물질을 제작하는 경우, 전지 반응 시의 체적 팽창율을 낮출 수 있으며, 안정적인 사이클 특성을 얻을 수 있다. 따라서, 상술한 과냉각 분말 제조 장치(100)는 Si 계 음극활물질 제조를 위한 분말 제조에 더욱 적합하게 사용될 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1…합금 용탕 2…고압 가스
3…액적 110, 110'…아토마이저
120…회전 냉각 장치 121…회전체
122…샤프트 123…오목부
124…단
100…과냉각 분말 제조 장치

Claims

분말을 제조하기 위한 원재료를 용융하여 액적을 분사시켜 1차적으로 냉각하는 아토마이저(atomizer)와, 상기 아토마이저에서 분사된 액적을 2차적으로 냉각하는 회전 냉각 장치를 포함하는 과냉각 분말 제조 장치에 있어서,
상기 회전 냉각 장치는, 회전축을 중심으로 회전하는 회전체를 포함하고,
상기 회전체는, 상기 회전축의 일 방향 측에서 타 방향 측으로 갈수록 상기 회전축으로부터 거리가 멀어지도록 형성된 외주면으로부터 내측으로 패인 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 과냉각 분말 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 오목부는, 상기 오목부가 형성된 면의 운동 방향과 일치하도록 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 과냉각 분말 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 오목부의 단면의 모양은 원형 또는 타원의 일부의 모양으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 과냉각 분말 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 오목부의 단면의 모양은 연속된 단(段)의 모양으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 과냉각 분말 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 회전체가 회전하는 동안에, 상기 아토마이저 또는 상기 회전 냉각 장치가 이동하여, 시간 별로 상기 회전체의 서로 다른 부분에 상기 액적이 낙하하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 과냉각 분말 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 아토마이저는 2개 이상의 배출구를 가지며, 상기 2개 이상의 배출구에서 분출된 액적은 상기 회전체의 서로 다른 부분에 각각 낙하되는 것을 특징으로 하는 과냉각 분말 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 아토마이저는 2개 이상으로 이루어지며, 각각의 아토마이저의 배출구에서 분출된 액적은 상기 회전체의 서로 다른 부분에 각각 낙하되는 것을 특징으로 하는 과냉각 분말 제조 장치.