KR20220105961A - Rotary kiln - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로웨이브(Microvave) 가열 방식을 적용한 로터리 킬른에 관한 것이다. 특히 본 발명은 마이크로웨이브의 흡수 또는 투과력을 높일 수 있는 로터리 킬른에 관한 것이다.The present invention relates to a rotary kiln to which a microwave heating method is applied. In particular, the present invention relates to a rotary kiln capable of increasing the absorption or transmission power of microwaves.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.In general, a secondary battery refers to a battery capable of charging and discharging unlike a primary battery that cannot be charged, and such secondary batteries are widely used in high-tech electronic devices such as phones, notebook computers, and camcorders.
특히 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 이차전지 중 리튬 이차전지는 높은 에너지 밀도와 전압을 가지며, 사이클 수명이 길고, 자기방전율이 낮기 때문에 상용화되어 널리 사용되고 있다.In particular, as technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as an energy source is rapidly increasing. Among these secondary batteries, a lithium secondary battery has a high energy density and voltage, has a long cycle life, and has a low self-discharge rate, so it is commercialized and widely used.
한편, 상기 리튬 이차전지는 양극활물질로 리튬 전이금속 산화물이 이용되고 있다. 즉, 양극활물질로는 작용전압이 높고 용량 특성이 우수한 리튬 코발트 산화물, 약 200 mAh/g의 높은 가역용량을 가지고 대용량의 전지 구현이 용이한 리튬 니켈 산화물, 니켈의 일부를 코발트로 치환한 리튬니켈코발트산화물, 니켈의 일부를 망간, 코발트 또는 알루미늄으로 치환한 리튬니켈코발트금속 산화물, 열적 안정성이 우수하고 저렴한 리튬 망간계 산화물, 안정성이 우수한 리튬철인산화물 등이 이용되고 있다.Meanwhile, in the lithium secondary battery, a lithium transition metal oxide is used as a positive electrode active material. In other words, lithium cobalt oxide with high operating voltage and excellent capacity characteristics, lithium nickel oxide with high reversible capacity of about 200 mAh/g and easy implementation of large-capacity batteries, and lithium nickel in which a part of nickel is substituted with cobalt, as a positive electrode active material Cobalt oxide, lithium nickel cobalt metal oxide in which a part of nickel is substituted with manganese, cobalt or aluminum, lithium manganese-based oxide having excellent thermal stability and low cost, and lithium iron phosphate having excellent stability are used.
상기한 양극 활물질은 양극 활물질 제조용 전구체와 리튬 원료물질을 혼합한 후, 가열 장치에 투입하여 고온에서 소성하는 방법을 통해 제조된다.The cathode active material is prepared by mixing a precursor for producing a cathode active material and a lithium raw material, then putting it into a heating device and sintering at a high temperature.
이때, 상기 가열장치로는 로터리 킬른이 적용될 수 있다. 상기 로터리 킬른은 양극 활물질 제조용 전구체와 리튬 원료 물질(이하, 분말 원료라 함)을 수용하고, 수평방향으로 회전시켜서 혼합하는 회전튜브, 회전튜브의 외측에 구비되고 회전튜브에 열을 부가하여 상기 분말 원료를 가열하여 반응시키는 발열체를 포함한다.In this case, a rotary kiln may be applied as the heating device. The rotary kiln accommodates a precursor for positive electrode active material production and a lithium raw material (hereinafter referred to as a powder raw material), a rotating tube for mixing by rotating in a horizontal direction, is provided on the outside of the rotating tube and adds heat to the rotating tube to obtain the powder It includes a heating element for heating and reacting the raw material.
즉, 상기 로터리 킬른은 분말 원료에 열이 전달되기 전에 용기 및 외부로부터 가열되는 전도 형식의 열전달 방식이다. 그러나 상기 로터리 킬른은 분말 원료를 반응시키기 위한 열평형(승온 온도)에 이르기까지 많은 시간이 소요되고, 국부적으로 온도 편차가 발생하는 문제점이 있었다.That is, the rotary kiln is a conductive type heat transfer method in which heat is transferred from a container and the outside before heat is transferred to the powder raw material. However, the rotary kiln has a problem in that it takes a lot of time to reach thermal equilibrium (temperature increase) for reacting the powder raw material, and a temperature deviation occurs locally.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 로터리 킬른은 마이크로웨이브(Microwave)파를 적용한 내부 발열 방식을 적용하고 있으며, 이에 따라 분말 원료를 효과적으로 가열할 수 있다. In order to solve such a problem, the rotary kiln uses an internal heating method using microwave waves, and thus the powder raw material can be effectively heated.
그러나 종래의 로터리 킬른 구조만으로는 마이크로웨이브파의 흡수 또는 투과력을 높이는데 한계가 있었으며, 이에 따라 분말 원료를 신속하게 가열하는데 한계가 있었다.However, there is a limit in increasing the absorption or transmission power of microwave waves only with the conventional rotary kiln structure, and thus there is a limit in rapidly heating the powder raw material.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 패턴화된 구멍이 형성된 메탈 튜브와 세라믹 튜브를 포함하는 소성부재를 적용함으로써 마이크로웨이브파의 흡수력 또는 투과력을 높일 수 있고, 그 결과 분말 원료을 신속하게 가열할 수 있는 로터리 킬른을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention can increase the absorption or transmission power of microwave waves by applying a plastic member including a metal tube and a ceramic tube having a patterned hole formed therein, and as a result, the powder raw material can be heated quickly. An object of the present invention is to provide a rotary kiln that can be
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로터리 킬른은 분말 원료를 혼합함과 동시에 가열하는 원료 소성장치를 포함하며, 상기 원료 소성장치는, 중공이 형성된 본체와, 상기 본체에 구비되고 마이크로웨이브파를 발생시키는 마이크로웨이브 발생부를 포함하는 가열부재; 및 상기 본체의 중공에 구비되고, 수평방향으로 회전하면서 분말 원료를 혼합하며, 상기 마이크로웨이브 발생부의 마이크로웨이브파에 의해 분말 원료를 가열하는 소성부재를 포함하고, 상기 소성부재는, 상기 본체의 중공에 수평방향으로 회전 가능하게 구비되고 상기 마이크로웨이브 발생부가 반복하여 접하는 둘레면에 관통부가 형성되는 원통형 금속 튜브; 및 상기 금속 튜브의 내측에 구비되고 상기 금속 튜브와 연동하여 회전하면서 분말 원료를 혼합하며 상기 관통부에 노출되는 노출면을 통해 상기 마이크로웨이브 발생부의 마이크로웨이브파를 흡수 또는 투과시켜서 분말 원료를 가열하는 원통형 세라믹 튜브를 포함할 수 있다.The rotary kiln of the present invention for achieving the above object includes a raw material firing device for mixing and heating powder raw materials, and the raw material firing device, a body having a hollow body, and a microwave wave provided in the body A heating member including a microwave generating unit for generating; and a sintering member provided in the hollow of the main body, mixing the powdered raw material while rotating in the horizontal direction, and heating the powdered raw material by the microwave wave of the microwave generating unit, wherein the sintering member is the hollow of the main body a cylindrical metal tube rotatably provided in the horizontal direction and having a through portion formed on a circumferential surface that the microwave generator repeatedly contacts with; And it is provided on the inside of the metal tube and mixes the powder raw material while rotating in conjunction with the metal tube, and absorbs or transmits the microwave wave of the microwave generating part through the exposed surface exposed to the through part to heat the powder raw material. It may include a cylindrical ceramic tube.
상기 관통부는, 상기 금속 튜브의 외주면에서 내주면까지 관통되는 복수개의 관통구멍을 포함하고, 복수개의 관통구멍은 상기 금속 튜브의 둘레면을 따라 규칙적인 패턴을 가질 수 있다.The through portion may include a plurality of through holes penetrating from the outer circumferential surface to the inner circumferential surface of the metal tube, and the plurality of through holes may have a regular pattern along the circumferential surface of the metal tube.
상기 관통구멍은, 삼각형, 사각형, 오각형, 원형 및 타원형 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다.The through hole may have any one shape of a triangle, a square, a pentagon, a circle, and an oval.
상기 관통구멍은, 이등변 삼각형 형태를 가지되, 이등변 삼각형 형태의 관통구멍은 길이가 같은 두 변 사이의 꼭짓점이 서로 바라보는 방향을 향하게 지그재그로 배열된 패턴을 가질 수 있다.The through hole may have an isosceles triangle shape, and the through hole in the isosceles triangle shape may have a zigzag pattern in which vertices between two sides having the same length face each other.
상기 마이크로웨이브 발생부는, 상기 본체에 상기 소성부재의 길이방향을 따라 복수개가 구비되고, 상기 관통부는, 복수개의 마이크로웨이브 발생부와 대응되게 상기 금속 튜브에 복수개가 형성될 수 있다.A plurality of the microwave generator may be provided in the body along the longitudinal direction of the plastic member, and a plurality of the through portions may be formed in the metal tube to correspond to the plurality of microwave generators.
상기 금속 튜브는, 전체 면적 중 50~90%의 면적에 관통부가 형성될 수 있다.The metal tube may have a penetration portion formed in an area of 50 to 90% of a total area.
상기 본체에는 마이크로웨이브 발생부가 결합되는 결합구멍이 형성되고, 상기 결합구멍은 상기 본체의 외측에서 중공까지 관통되게 형성될 수 있다.A coupling hole to which the microwave generator is coupled is formed in the body, and the coupling hole may be formed to penetrate from the outside of the body to the hollow.
상기 마이크로웨이브 발생부는 상기 중공에 위치한 결합구멍의 출구 밖으로 돌출되지 않게 상기 결합구멍의 출구 안쪽에 위치할 수 있다.The microwave generating unit may be located inside the outlet of the coupling hole so as not to protrude out of the outlet of the coupling hole located in the hollow.
상기 본체는 단열성 소재로 마련될 수 있다.The body may be made of a heat insulating material.
상기 원료 소성장치에 분말 원료를 공급하는 원료 공급장치를 더 포함하며, 상기 원료 공급장치는, 분말 원료가 저장되는 호퍼와, 호퍼에 저장된 분말원료를 상기 원료 소성장치에 공급하는 이송부, 상기 이송부와 상기 원료 소성장치 사이로 마이크로웨이브파가 누설되지 않게 차단하는 공급 차단부를 포함할 수 있다.and a raw material supply device for supplying a powder raw material to the raw material firing device, wherein the raw material supply device includes: a hopper in which the powder raw material is stored; It may include a supply blocking unit that blocks the microwave wave from leaking between the raw material firing apparatus.
상기 원료 소성장치를 통해 소성이 완료된 분말 원료를 회수하는 원료 회수장치를 더 포함하며, 상기 원료 회수장치는, 원료 소성장치를 통해 소성이 완료된 분말 원료를 회수하는 회수부와, 상기 회수부와 상기 원료 소성장치 사이로 마이크로웨이브파가 누설되지 않게 차단하는 회수 차단부를 포함할 수 있다.and a raw material recovery device for recovering a powder raw material that has been fired through the raw material firing device, wherein the raw material recovery device includes a recovery unit configured to recover a powdered raw material that has been fired through the raw material firing device, the recovery unit and the It may include a recovery blocking unit that blocks the microwave wave from leaking between the raw material firing apparatus.
상기 금속 튜브는, 상기 세라믹 튜브 보다 얇은 두께를 가질 수 있다.The metal tube may have a thinner thickness than the ceramic tube.
상기 중공에 위치한 결합구멍의 내주면에는 상기 마이크로웨이브 발생부가 상기 중공에 위치한 결합구멍의 출구 밖으로 돌출되지 않게 지지하는 지지돌기가 형성될 수 있다.A support protrusion may be formed on the inner circumferential surface of the coupling hole located in the hollow to support the microwave generator so as not to protrude out of the outlet of the coupling hole located in the hollow.
본 발명의 로터리 킬른은 분말 원료를 혼합함과 동시에 가열하는 원료 소성장치를 포함하되, 상기 원료 소성장치는 마이크로웨이브파를 발생시키는 가열부재, 마이크로웨이브파를 흡수 또는 투과시키고 분말 원료를 발열시켜서 가열하는 소성부재를 포함하며, 소성부재는 관통부가 형성된 금속튜브와, 상기 관통부를 통해 노출된 노출면이 마이크로웨이브파를 흡수 또는 투과시켜서 분말 원료를 발열시키는 세라믹 튜브를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 마이크로웨이브파의 흡수력 또는 투과력을 높일 수 있고, 이에 따라 분말 원료를 신속하게 가열할 수 있다.The rotary kiln of the present invention includes a raw material firing device for mixing and heating powder raw materials at the same time, wherein the raw material firing device is heated by a heating member generating microwave waves, absorbing or transmitting microwave waves, and heating the powder raw materials The firing member is characterized in that it includes a metal tube having a through-portion formed therein, and a ceramic tube whose exposed surface exposed through the through-portion absorbs or transmits microwave waves to heat the powder raw material. Due to such a characteristic, it is possible to increase the absorption or transmission power of microwave waves, and accordingly, the powder raw material can be quickly heated.
또한, 본 발명에서 로터리 킬른의 관통부는 복수개의 관통구멍을 포함하되, 복수개의 관통구멍은 금속튜브의 둘레면를 따라 규칙적인 패턴을 가지는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 세라믹 튜브는 마이크로웨이브파를 균일하게 흡수 또는 투과할 수 있으며, 그 결과 분말 원료를 효과적으로 가열할 수 있다.In addition, in the present invention, the through portion of the rotary kiln includes a plurality of through holes, and the plurality of through holes have a regular pattern along the circumferential surface of the metal tube. Due to these characteristics, the ceramic tube can absorb or transmit microwave waves uniformly, and as a result, the powder raw material can be effectively heated.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른을 도시한 정면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른이 원료 공급장치를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 원료 소성장치에 포함된 소성부재를 도시한 조립사시도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 원료 소성장치에 포함된 소성부재를 도시한 분리사시도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 원료 소성장치를 도시한 일부 단면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 원료 소성장치에 포함된 소성부재를 도시한 전체 단면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른에 포함된 소성부재의 다른 예를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른이 원료 회수장치를 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른을 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른을 도시한 단면도.1 is a perspective view showing a rotary kiln according to a first embodiment of the present invention.
Figure 2 is a front view showing the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention.
Figure 3 is a sectional view showing a rotary kiln raw material supply device according to the first embodiment of the present invention.
Figure 4 is an assembly perspective view showing a firing member included in the raw material firing apparatus of the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention.
Figure 5 is an exploded perspective view showing a firing member included in the raw material firing apparatus of the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention.
6 is a partial cross-sectional view showing a raw material firing apparatus of the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention.
7 is an overall cross-sectional view showing a firing member included in the raw material firing apparatus of the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention.
8 is a perspective view showing another example of a plastic member included in the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view showing a rotary kiln raw material recovery device according to the first embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view showing a rotary kiln according to a second embodiment of the present invention.
11 is a cross-sectional view showing a rotary kiln according to a third embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른][Rotary kiln according to the first embodiment of the present invention]
본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른은 도 1 내지 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 분말 원료(1)를 공급하는 원료 공급장치(100), 상기 원료 공급장치(100)를 통해 공급된 분말 원료(1)를 혼합(또는 교반)함과 동시에 가열하는 원료 소성장치(200), 상기 원료 소성장치(200)에 의해 소성이 완료된 분말 원료(1)를 회수하는 원료 회수장치(300)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 8, the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention is a raw
원료 공급장치raw material feeder
원료 공급장치(100)는 분말 원료를 공급하기 위한 것으로, 분말 원료(1)가 저장되는 호퍼(110)와, 상기 호퍼(110)에 저장된 분말 원료(1)를 상기 원료 소성장치(200)에 공급하는 이송부(120), 상기 이송부(120)와 상기 원료 소성장치(200) 사이로 마이크로웨이브파가 누설되지 않게 차단하는 공급 차단부(130)를 포함한다.The raw
한편, 원료 공급장치(100)는 원료 소성장치(200) 내부에 가스를 주입하여 분말 원료와 반응시키는 가스 투입부를 더 포함하며, 상기 가스 투입부는 상기 호퍼(110)를 통해 원료 소성장치(200)에 가스를 주입한다.On the other hand, the raw
한편, 상기 공급 차단부(130)는 내열성을 가지며, 이에 따라 원료 소성장치(200)에서 발생하는 열이 공급 차단부(130)를 통해 호퍼(110)에 전달되는 것을 차단할 수 있고, 그 결과 호퍼(110)를 보호할 수 있다. On the other hand, the supply cut-off
원료 소성장치Raw material firing equipment
원료 소성장치(200)는 원료 공급장치로부터 공급된 분말 원료를 혼합함과 동시에 가열하기 위한 것으로, 마이크로웨이브파를 발생시키는 가열부재(210), 가열부재(210)에 의해 발생한 마이크로웨이브파를 흡수 또는 투과시켜서 분말 원료를 가열함과 동시에 혼합하는 소성부재(220)를 포함한다.The raw
상기 가열부재(210)는 길이방향(도 2에서 보았을 때 가열부재의 좌우방향)으로 관통되는 중공(211a)이 형성된 본체(211)와, 상기 본체(211)에 구비되고 마이크로웨이브파를 발생시키는 마이크로웨이브 발생부(212)를 포함한다.The
상기 본체(211)에는 상기 마이크로웨이브 발생부(212)가 결합되는 결합구멍(211b)이 형성된다. 여기서, 상기 결합구멍(211b)은 본체(211)의 외측(즉, 바깥쪽면)에서 중공(211a)까지 관통되게 형성되며, 이에 따라 결합구멍(211b)에 마이크로웨이브 발생부(212)를 간편하게 결합하거나 또는 분리시킬 수 있다. 그리고 상기 결합구멍(211b)은 본체(211)에 결합된 마이크로웨이브 발생부(212)와 소성부재(220)를 접하게(즉, 최대한 근접하게) 위치시킬 수 있다.A
이때 마이크로웨이브 발생부(212)는 결합구멍(211b)에 나사 결합될 수 있으며, 이에 따라 마이크로웨이브 발생부(212)의 결합성을 높일 수 있다.At this time, the
여기서 마이크로웨이브 발생부(212)와 소성부재의 마찰 발생을 방지하기 위해 상기 마이크로웨이브 발생부(212)는 상기 중공(211a)에 위치한 결합구멍(211b)의 출구 밖으로 돌출되지 않는다. 즉, 마이크로웨이브 발생부(212)는 상기 결합구멍(211b)의 출구 안쪽에 위치한다.Here, in order to prevent friction between the
한편, 본체(211)는 단열성 소재로 마련될 수 있으며, 이에 따라 소성부재(220)에서 발생하는 열의 외부 손실을 방지할 수 있다. 또한 본체(211)는 전원에 의해 발열하는 발열체를 더 포함할 수 있으며, 상기 발열체는 상기 금속 튜브와 세라믹 튜브를 가열하고, 가열된 세라믹 튜브를 통해 분말 원료를 가열할 수 있다.On the other hand, the
한편, 본체(211)의 양쪽 단부와 소성부재(220) 사이에는 마이크로웨이브파가 본체(211)와 소성부재(220) 사이를 통해 밖으로 누출되지 않도록 차단하는 차폐부가 포함될 수 있다.On the other hand, between both ends of the
한편, 마이크로웨이브 발생부(212)는 결합구멍(211b)에 결합되는 결합부(212a)와, 상기 결합부(212a) 보다 큰 직경을 가지고 상기 본체(211)의 외주면에 지지되는 지지부(212b)를 포함한다. 이에 따라 마이크로웨이브 발생부(212)는 결합구멍(211b)에 간편하게 결합할 수 있다.On the other hand, the
한편, 마이크로웨이브 발생부(212)는 전원 인가시 마이크로웨이브파를 발생시키는 발진기를 말한다. On the other hand, the
즉, 마이크로웨이브 발생부(212)는 마이크로웨이브파를 발생시키기 위한 것이다. 여기서 상기 마이크로웨이브(microwave)파는 극초단파라고도 하며, 일반적으로 주파수가 300만 메가사이클, 파장 1m 이하의 전파를 말한다. 보다 상세하게는 마이크로웨이브 발생부(212)는 약 300 MHz ~ 약 300 GHz 의 주파수 범위의 마이크로웨이브파를 방출한다.That is, the
이에 따라 마이크로웨이브 발생부(212)는 마이크로웨이브파가 분말 원료(1)에 흡수되면, 분말 원료(1)에 남아 있는 물을 파동으로 진동시켜서 발열시킬 수 있고, 그 결과 분말 원료(1)를 가열할 수 있다.Accordingly, the
한편, 마이크로웨이브 발생부(212)는 본체(211)의 중공(211a) 길이방향과 원주 방향으로 복수개가 구비될 수 있으며, 이에 따라 소성부재를 향해 마이크로웨이브파를 안정적으로 발생시킬 수 있다.On the other hand, the
상기 소성부재(220)는 분말 원료를 혼합함과 동시에 가열하기 위한 것으로, 관통부가 형성된 원통형 금속 튜브(221)와, 원통형 세라믹 튜브(222)를 포함하는 이중 구조를 가진다.The sintering
상기 원통형 금속 튜브(221)는 상기 본체(211)의 중공(211a)에 수평방향으로 회전(도 2에서 보았을 때 금속 튜브의 수평방향 수평 중심축(o)을 중심으로 회전) 가능하게 구비되고, 상기 마이크로웨이브 발생부가 반복하여 접하는 둘레면(도 6에 표시된 A부분)에 관통부가 형성된다.The
여기서 관통부는 상기 금속 튜브(221)의 외주면에서 내주면까지 관통되는 복수개의 관통구멍(221a)을 포함하고, 복수개의 관통구멍(221a)은 상기 금속 튜브(221)의 둘레면을 따라 일정한 패턴을 가진다.Here, the through portion includes a plurality of through-
즉, 복수개의 관통구멍(221a)은 삼각형, 사각형, 오각형, 원형 및 타원형 중 어느 하나의 형태를 가지며, 삼각형, 사각형, 오각형, 원형 및 타원형 중 어느 하나의 형태를 가진 관통구멍(221a)은 금속 튜브(221)의 둘레면에 규직적인 또는 불규칙적인 패턴으로 형성될 수 있다. That is, the plurality of through-
일례로, 상기 관통구멍(221a)은, 도 4를 참조하면, 이등변 삼각형 형태를 가지되, 이등변 삼각형 형태의 관통구멍(221a)은 길이가 같은 두 변 사이의 꼭짓점이 서로 바라보는 방향을 향하게 지그재그로 배열된 패턴을 가진다.For example, the through-
다른 예로, 상기 관통구멍(221a)은, 도 8을 참조하면, 직사각형 형태를 가지고, 금속 튜브(221)의 둘레면을 따라 배열되는 패턴을 가진다.As another example, referring to FIG. 8 , the through-
여기서 관통부는 복수개의 마이크로웨이브 발생부(212)와 대응되게 상기 금속 튜브에 복수개가 형성될 수 있다. 즉, 본체(211)의 길이방향으로 복수개의 마이크로웨이브 발생부(212)가 구비되고, 복수개의 마이크로웨이브 발생부(212)와 대응되게 금속 튜브(221)의 길이방향으로 복수개의 관통부가 형성된다. Here, a plurality of through portions may be formed in the metal tube to correspond to the plurality of
한편, 금속 튜브(221)는 설정 수치 이하로 강도가 약화되지 않도록 전체 면적 중 설정된 면적에 한해 관통부를 형성한다. 즉, 상기 금속 튜브(221)는 전체 면적 중 50~90%의 면적에 관통부가 형성되며, 바람직하게는 상기 금속 튜브(221)는 전체 면적 중 60~70%의 면적에 관통부가 형성된다. 이에 따라 금속 튜브에 관통부를 최대한 확보함과 동시에 강도 약화에 의한 변형을 방지할 수 있다.On the other hand, the
한편, 금속 튜브(221)는 탄소강, 중크롬강, sus강, Ferrite계 강, Martensite계 강 중 하나, 또는 둘 이상을 포함하는 소재로 마련될 수 있다.Meanwhile, the
상기 원통형 세라믹 튜브(222)는 상기 금속 튜브(221)의 내측에 구비되고, 상기 금속 튜브(221)와 연동하여 회전하면서 상기 원료 공급장치로부터 공급된 분말 원료(1)를 혼합하며, 상기 관통부에 노출되는 노출면(222a)이 상기 마이크로웨이브 발생부(212)의 마이크로웨이브파를 흡수 또는 투과하면서 마이크로웨이브파에 의해 분말 원료(1)를 발열시켜서 가열한다.The cylindrical
한편, 세라믹 튜브(222)는 쿼츠, 뮬라이트, 알루미나, 질화알루미늄, 질화 규소로 이루어진 군에서 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 소재로 마련될 수 있다.Meanwhile, the
한편, 세라믹 튜브(222)의 내부에는 마이크로웨이브파에 의해 발열하면서 분말 원료를 가열하는 발열체가 더 포함될 수 있으며, 상기 발열체는 실리콘 카바이드(SiC), 질화붕소(BN), 및 탄소 소재 중 어느 하나 또는 둘 이상의 소재로 제조될 수 있다. 여기서 마이크로웨이브는 실리콘 카바이드(SiC)를 대략 1800℃까지 상승시킬 수 있다. 여기서 상기 발열체는 상기 세라믹 튜브에 함유되거나 또는 세라믹 튜브의 내주면에 코팅되거나 또는 세라믹 튜브의 내주면에 돌출되게 구비될 수 있다.On the other hand, the inside of the
이와 같은 구성을 가진 원료 소성장치(200)는 가열부재(210)의 본체(211)의 중공(211a)에 구비되는 소성부재(220)가 수평방향으로 회전하면서 소성부재(220)에 공급된 분말 원료(1)를 혼합한다. 이때 소성부재(220)에 포함된 금속 튜브(221)의 관통부를 통해 노출되는 상기 세라믹 튜브(222)의 노출면으로 마이크로웨이브 발생부(212)의 마이크로웨이브파를 흡수 또는 투과되고, 상기 세라믹 튜브에 흡수 또는 투과된 마이크로웨이브파가 소성부재(220)에 공급된 분말 원료에 흡수되면서 분말 원료를 신속하게 발열시킬 수 있다. 특히 상기 세라믹 튜브에 흡수 또는 투과된 마이크로웨이브파가 세라믹 튜브(222)에 포함된 발열체를 발열시킴에 따라 분말 원료를 보다 신속하게 가열할 수 있다.In the raw
한편, 원료 소성장치(200)는 소성부재(220)를 수평방향으로 회전시키는 회전장치(230)를 더 포함하며, 회전장치(230)는 소성부재(220)를 감싸는 형태로 결합되는 구동기어(231)와, 상기 구동기어(231)를 회전시켜서 상기 구동기어(231)를 통해 상기 소성부재(220)를 수평방향으로 회전시키는 구동모터(232)를 포함한다.On the other hand, the raw
원료 회수장치Raw material recovery device
원료 회수장치(300)는 원료 소성장치에 의해 소성이 완료된 분말 원료를 회수하기 위한 것으로, 원료 소성장치(200)를 통해 소성이 완료된 분말 원료(1)를 회수하는 회수부(310)와, 상기 회수부(310)와 상기 원료 소성장치(200) 사이로 마이크로웨이브파가 누설되지 않게 차단하는 회수 차단부(320)를 포함한다.The raw
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른은 마이크로웨이브파의 흡수 또는 투과력을 높일 수 있고, 특히 금속튜브에 형성된 관통부의 크기를 조절하면 마이크로웨이브파의 흡수 또는 투과력을 조절할 수도 있다. 그 결과 분말 원료를 안정적으로 혼합함과 동시에 가열할 수 있다.Therefore, the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention can increase the absorption or transmission power of microwave waves, and in particular, by adjusting the size of the penetrating portion formed in the metal tube, the absorption or transmission power of the microwave wave can be adjusted. As a result, the powder raw material can be stably mixed and heated at the same time.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 작동상태를 설명한다.Hereinafter, the operating state of the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention will be described.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 로터리 킬른의 작동방법][Operating method of the rotary kiln according to the first embodiment of the present invention]
먼저, 회전장치(230)를 통해 소성부재(220)를 회전시킨다. 그러면 소성부재(220)는 가열부재(210)의 본체(211)에 형성된 중공(211a)에서 수평방향으로 회전한다. 그러면 소성부재(220)의 세라믹 튜브(222)는 금속튜브(221)의 관통부를 통해 노출된 노출면(222a)이 가열부재(210)의 본체(211)에 구비된 마이크로웨이브 발생부(212)와 반복하여 접하게 되고, 이때 세라믹 튜브(222)의 노출면(222a)은 마이크로웨이브 발생부(212)에서 발생하는 마이크로웨이브파를 흡수 또는 투과시킨다. 그리고 세라믹 튜브에 흡수 또는 투과된 마이크로웨이브파는 세라믹 튜브에 공급된 분말 원료(1)에 흡수되면서 분말 원료(1)를 발열시키며, 그 결과 분말 원료를 효과적으로 가열할 수 있다. 특히 상기 세라믹 튜브에 흡수 또는 투과된 마이크로웨이브파가 세라믹 튜브(222)에 포함된 발열체를 발열시킴에 따라 분말 원료를 보다 신속하게 가열할 수 있다.First, the
여기서 상기 소성부재(220) 내부에는 가스 투입부를 통해 가스가 투입되면서 분말 원료(1)와 반응하고, 소성부재(220)로부터 배출되는 가스는 원료 회수장치에 마련된 가스 배출부를 통해 회수된다.Here, gas is introduced into the firing
이후, 상기 소성부재(220)에 의해 소성이 완료된 분말 원료(1)는 원료 회수장치(300)를 통해 회수되면서 저장된다.Thereafter, the
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.Hereinafter, in describing another embodiment of the present invention, the same reference numerals are used for components having the same functions as those of the above-described embodiment, and overlapping descriptions will be omitted.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른][Rotary kiln according to the second embodiment of the present invention]
본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른은 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 금속 튜브(221)와 세라믹 튜브(222)를 구비한 소성부재(220)를 포함하되, 상기 금속 튜브(221)는 상기 세라믹 튜브(222) 보다 얇은 두께를 가진다. The rotary kiln according to the second embodiment of the present invention includes a
즉, 상기 금속 튜브(221)의 두께(α)는 상기 세라믹 튜브(222) 두께(β)의 30~60% 두께를 가진다.That is, the thickness α of the
따라서 본 발명의 제2 실시예에 따른 로터리 킬른은 금속 튜브(221)의 관통부를 통해 노출되는 세라믹 튜브(222)의 노출면과 마이크로웨이브 발생부(212) 사이를 보다 근접시킬 수 있고, 그 결과 세라믹 튜브(222)의 노출면은 마이크로웨이브 발생부의 마이크로웨이브파를 보다 안정적으로 흡수 또는 투과시킬 수 있다.Therefore, in the rotary kiln according to the second embodiment of the present invention, the exposed surface of the
[본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른][Rotary kiln according to the third embodiment of the present invention]
본 발명의 제3 실시예에 따른 로터리 킬른은 도 11에 도시되어 있는 것과 같이, 중공(211a)이 형성된 본체(211)와, 본체(211)의 결합구멍(211b)에 결합되는 마이크로웨이브 발생부(212)를 구비한 가열부재(210)를 포함한다.The rotary kiln according to the third embodiment of the present invention is, as shown in FIG. 11, a
상기 마이크로웨이브 발생부(212)는 상기 중공(211a)에 위치한 결합구멍(211b)의 출구 밖으로 돌출되지 않게 상기 출구 안쪽에 위치할 수 있다. The
특히, 중공(211a)에 위치한 상기 결합구멍(211b)의 출구에는 마이크로웨이브 발생부(212)가 결합구멍(211b) 밖으로 돌출되지 않게 지지하는 지지돌기(211c)가 더 포함될 수 있으며, 이에 따라 마이크로웨이브 발생부(212)와 소성부재(220)가 접촉되는 것을 미연에 방지할 수 있다.In particular, the outlet of the
한편, 지지돌기(211c)는 결합구멍(211b)의 내주면에 하나 또는 둘 이상 형성될 수 있다. On the other hand, one or
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and various embodiments derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts are possible.
100: 원료 공급장치
110: 호퍼
120: 이송부
130: 공급 차단부
200: 원료 소성장치
210: 가열부재
211: 본체
211a: 중공
211b: 결합구멍
212: 마이크로웨이브 발생부
220: 소성부재
221: 금속 튜브
221a: 관통구멍
222: 세라믹 튜브
300: 회수장치
310: 회수부
320: 회수 차단부100: raw material feeder
110: hopper
120: transfer unit
130: supply cut-off
200: raw material firing device
210: heating member
211: body
211a: hollow
211b: coupling hole
212: microwave generating unit
220: plastic member
221: metal tube
221a: through hole
222: ceramic tube
300: recovery device
310: recovery unit
320: return blocking unit
Claims (13)
상기 원료 소성장치는,
중공이 형성된 본체와, 상기 본체에 구비되고 마이크로웨이브파를 발생시키는 마이크로웨이브 발생부를 포함하는 가열부재; 및
상기 본체의 중공에 구비되고, 수평방향으로 회전하면서 분말 원료를 혼합하며, 상기 마이크로웨이브 발생부의 마이크로웨이브파를 통해 분말 원료를 가열하는 소성부재를 포함하고,
상기 소성부재는, 상기 본체의 중공에 수평방향으로 회전 가능하게 구비되고 상기 마이크로웨이브 발생부가 반복하여 접하는 둘레면에 관통부가 형성되는 원통형 금속 튜브, 및 상기 금속 튜브의 내측에 구비되고 상기 금속 튜브와 연동하여 회전하면서 분말 원료를 혼합하며 상기 관통부에 노출되는 노출면을 통해 상기 마이크로웨이브 발생부의 마이크로웨이브파를 흡수 또는 투과시켜서 분말 원료를 가열하는 원통형 세라믹 튜브를 포함하는 로터리 킬른.It includes a raw material firing device for mixing and heating powder raw materials,
The raw material firing device,
a heating member including a hollow body and a microwave generator provided in the body and generating microwave waves; and
It is provided in the hollow of the main body, mixes the powder raw material while rotating in the horizontal direction, and includes a firing member for heating the powder raw material through the microwave wave of the microwave generator,
The plastic member includes a cylindrical metal tube rotatably provided in the hollow of the main body in a horizontal direction and having a penetration portion formed on a circumferential surface in contact with the microwave generator repeatedly, and the metal tube and provided inside the metal tube. A rotary kiln comprising a cylindrical ceramic tube which mixes the powder raw material while rotating in conjunction and absorbs or transmits the microwave wave of the microwave generating part through the exposed surface exposed to the penetrating part to heat the powder raw material.
상기 관통부는, 상기 금속 튜브의 외주면에서 내주면까지 관통되는 복수개의 관통구멍을 포함하고,
복수개의 관통구멍은 상기 금속 튜브의 둘레면을 따라 규칙적인 패턴을 가지는 로터리 킬른.The method according to claim 1,
The through portion includes a plurality of through holes penetrating from the outer circumferential surface to the inner circumferential surface of the metal tube,
A plurality of through holes rotary kiln having a regular pattern along the circumferential surface of the metal tube.
상기 관통구멍은, 삼각형, 사각형, 오각형, 원형 및 타원형 중 어느 하나의 형태를 가지는 로터리 킬른.3. The method according to claim 2,
The through hole is a rotary kiln having any one shape of a triangle, a square, a pentagon, a circle, and an oval.
상기 관통구멍은, 이등변 삼각형 형태를 가지되, 이등변 삼각형 형태의 관통구멍은 길이가 같은 두 변 사이의 꼭지점이 서로 바라보는 방향을 향하게 지그재그로 배열된 패턴을 가지는 로터리 킬른.3. The method according to claim 2,
The through hole has an isosceles triangle shape, the through hole of the isosceles triangle shape is a rotary kiln having a pattern arranged in a zigzag so that the vertices between the two sides of the same length are facing each other.
상기 마이크로웨이브 발생부는, 상기 본체에 상기 소성부재의 길이방향을 따라 복수개가 구비되고,
상기 관통부는, 복수개의 마이크로웨이브 발생부와 대응되게 상기 금속 튜브에 복수개가 형성되는 로터리 킬른.The method according to claim 1,
A plurality of the microwave generating unit is provided in the body along the longitudinal direction of the plastic member,
A rotary kiln in which a plurality of the penetrating portion is formed in the metal tube to correspond to a plurality of microwave generating units.
상기 금속 튜브는, 전체 면적 중 50~90%의 면적에 관통부가 형성되는 로터리 킬른.The method according to claim 1,
The metal tube is a rotary kiln in which a penetration portion is formed in an area of 50 to 90% of the total area.
상기 본체에는 마이크로웨이브 발생부가 결합되는 결합구멍이 형성되고,
상기 결합구멍은 상기 본체의 외측에서 중공까지 관통되게 형성되는 로터리 킬른.The method according to claim 1,
A coupling hole is formed in the body to which the microwave generator is coupled,
The coupling hole is a rotary kiln that is formed to penetrate from the outside of the main body to the hollow.
상기 마이크로웨이브 발생부는 상기 중공에 위치한 결합구멍의 출구 밖으로 돌출되지 않게 상기 결합구멍의 출구 안쪽에 위치하는 로터리 킬른.8. The method of claim 7,
The microwave generating unit rotary kiln positioned inside the outlet of the coupling hole so as not to protrude out of the outlet of the coupling hole located in the hollow.
상기 본체는 단열성 소재로 마련되는 로터리 킬른.The method according to claim 1,
The main body is a rotary kiln provided with an insulating material.
상기 원료 소성장치에 분말 원료를 공급하는 원료 공급장치를 더 포함하며,
상기 원료 공급장치는, 분말 원료가 저장되는 호퍼와, 호퍼에 저장된 분말원료를 상기 원료 소성장치에 공급하는 이송부, 상기 이송부와 상기 원료 소성장치 사이로 마이크로웨이브파가 누설되지 않게 차단하는 공급 차단부를 포함하는 로터리 킬른.The method according to claim 1,
Further comprising a raw material supply device for supplying a powder raw material to the raw material firing device,
The raw material supply device includes a hopper in which powder raw materials are stored, a transfer unit for supplying the powder raw material stored in the hopper to the raw material calcination apparatus, and a supply blocking unit for blocking microwave waves from leaking between the transfer unit and the raw material calcination apparatus rotary kiln.
상기 원료 소성장치를 통해 소성이 완료된 분말 원료를 회수하는 원료 회수장치를 더 포함하며,
상기 원료 회수장치는, 원료 소성장치를 통해 소성이 완료된 분말 원료를 회수하는 회수부와, 상기 회수부와 상기 원료 소성장치 사이로 마이크로웨이브파가 누설되지 않게 차단하는 회수 차단부를 포함하는 로터리 킬른.The method according to claim 1,
Further comprising a raw material recovery device for recovering the powder raw material fired through the raw material firing device,
The raw material recovery device, a rotary kiln comprising a recovery part for recovering the powdered raw material fired through the raw material firing device, and a recovery blocker for blocking the microwave wave from leaking between the recovery part and the raw material firing device.
상기 금속 튜브는, 상기 세라믹 튜브 보다 얇은 두께를 가지는 로터리 킬른.The method according to claim 1,
The metal tube is a rotary kiln having a thinner thickness than the ceramic tube.
상기 중공에 위치한 결합구멍의 내주면에는 상기 마이크로웨이브 발생부가 상기 중공에 위치한 결합구멍의 출구 밖으로 돌출되지 않게 지지하는 지지돌기가 형성되는 로터리 킬른.9. The method of claim 8,
A rotary kiln having a support protrusion formed on the inner circumferential surface of the coupling hole located in the hollow to support the microwave generating unit so as not to protrude out of the exit of the coupling hole located in the hollow.
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