KR20240008198A

KR20240008198A - 냉각 기능을 가진 교반 장치 및 이를 이용한 교반 방법

Info

Publication number: KR20240008198A
Application number: KR1020220085290A
Authority: KR
Inventors: 구재필; 신성종; 방웅주; 손재형
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2024-01-18
Also published as: WO2024014765A1

Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치는, 내면과 외면 사이에 마련된 용기 냉각 공간과, 내면이 포함된 교반 공간이 마련된 교반 용기; 적어도 하나의 교반봉을 포함하고, 교반 공간에 수용된 교반 대상물을 교반하는 교반부; 교반 용기의 내면에서 교반 공간으로 각각 돌출되며, 용기 냉각 공간과 유체 이동 가능하게 연결된 복수의 냉각봉; 및 교반 용기에 연결되어, 용기 냉각 공간으로 냉각수를 공급하도록 마련된 냉각 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각 기능을 가진 교반 장치 및 이를 이용한 교반 방법{mixer with cooling function and a mixing method using thereof}

본 발명은 냉각 기능을 가진 교반 장치 및 이를 이용한 교반 방법에 관한 것이며, 상세하게는 교반 대상물을 교반하고, 교반 중에 발생된 열을 냉각하여, 교반 대상물의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 냉각 기능을 가진 교반 장치 및 이를 이용한 교반 방법에 관한 것이다.

2차 전지는 전극 제조 공정, 전극 조립 공정과, 화성 단계를 순차적으로 거쳐 제작된다. 전극 제조 공정을 다시 세분화하면, 슬러리 제조 공정, 집전체에 슬러리를 코팅하는 공정, 압연 공정, 슬리팅 공정과 건조 공정으로 구분된다.

슬러리는 활물질, 도전제, 바인더 및 용매가 혼합된 물질이다. 활물질 및 도전제는 분체 형태로 건식 혼합된다. 이후, 활물질 및 도전제는 바인더를 녹인 용매에 습식 혼합되어, 슬러리를 형성한다.

2차 전지의 제품 종류에 따라 다양한 활물질이 사용되는데, 활물질의 종류에 따라 각각의 다른 특성을 가진다. 음극 활물질 및 양극 활물질은 분체 형태로 사용된다.

슬러리 제조시, 슬러리의 원료는 교반 장치로 투입되어 교반된다. 도 1을 참조하면, 종래의 교반 장치는 교반 용기(10)와 교반봉(20)을 포함한다. 교반 용기(10)에는 냉각 유로(11)가 마련된다.

여기서, 냉각 유로(11)는 교반 용기(10)의 내면과 외면 사이에 마련된 공간으로, 냉각수가 유동한다. 냉각수는 냉각 유로(11)를 따라 유동하면서, 교반 용기(10)의 내면이 포함된 교반 공간(12)의 외곽부에서, 슬러리와 열교환된다. 교반 공간(12)의 외곽부는 냉각 유로(11)가 마련된 부분을 지칭한다. 그리고, 교반 공간(12)의 중앙부는 교반봉(20)이 설치된 교반 공간(12)의 중앙 부분을 지칭한다.

슬러리의 믹싱 작업시 슬러리의 분산을 위해, 교반봉(20)은 고속으로 회전된다. 다만, 교반봉(20)의 고속 회전시, 슬러리와의 마찰로 인해, 교반봉(20)의 주변에서 슬러리의 온도가 급격히 상승하게 된다.

종래의 교반 용기(10)는 냉각 유로(11)가 교반 공간(12)의 외곽부에만 마련되어, 교반봉(20)의 고속 회전시, 교반 공간(12)의 중앙부와 교반 공간(12)의 외곽부 간의 슬러리의 온도 편차가 발생한다.

즉, 교반 공간(12)의 중앙부는, 교반봉(20)과 슬러리 간의 마찰력으로 인해 슬러리의 온도가 상승하는 반면, 교반 공간(12)의 외곽부는 냉각수와 슬러리 간의 열교환에 의해 슬러리의 온도가 낮아지면서, 교반 공간(12)의 중앙부와 외곽부 간의 온도 편차가 발생한다.

슬러리는 고점도 물질로서, 교반봉(20)의 고속 회전시 교반 공간(12)의 중앙부에서의 온도 상승으로 인해, 교반 공간(12)의 중앙부에서 슬러리의 겔화(gelation)가 발생한다. 즉, 교반 공간(12)의 중앙부의 슬러리는 겔화되면서 교반 공간(12)의 외곽부의 슬러리와 혼합되지 않아, 슬러리의 품질 저하를 유발할 수 있다.

본 발명은 교반 공간의 중앙부에 복수의 냉각봉을 배치하고, 냉각봉과 교반봉으로 냉각수를 제공하여, 교반 공간의 외곽부와 중앙부에서, 교반 대상물에 대한 열교환이 일어나, 교반 공간의 중앙부와 외곽부 간의 온도 편차를 해소할 수 있는 냉각 기능을 가진 교반 장치 및 이를 이용한 교반 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 교반봉의 회전시, 교반 대상물이 교반봉과 냉각봉을 중심으로 와류를 형성하면서 교반되어, 교반 공간의 전 영역에서 교반 대상물이 냉각수와 열교환되어, 교반봉의 주변에서의 슬러리의 온도 상승으로 인한 교반 대상물의 겔화를 방지할 수 있는 냉각 기능을 가진 교반 장치 및 이를 이용한 교반 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 교반 공간의 전 영역에서의 교반 대상물과 냉각수 간의 열교환을 통해, 교반 대상물의 온도를 균일하게 유지하여, 교반 대상물의 원재료 간의 혼합 효율을 향상시킬 수 있는 냉각 기능을 가진 교반 장치 및 이를 이용한 교반 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 복수의 냉각봉은 교반봉과 나란하되, 교반 용기의 내면에서 교반 공간의 중앙부를 향해 돌출되게 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 복수의 냉각봉은 교반봉을 중심으로 이격 배치되어, 용기 냉각 공간을 유동하는 냉각수가 교반봉의 주변을 경유하여 유동되게 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 냉각 구동부는 용기 냉각 공간으로 공급된 냉각수가 냉각 구동부로 회수되도록 마련된 제1 냉각유로를 포함하고, 제1 냉각유로는 용기 냉각 공간으로 공급된 냉각수가 용기 냉각 공간과 각각의 냉각봉을 경유하면서, 교반 공간의 교반 대상물과 열교환되고, 열교환된 냉각수가 용기 냉각 공간에서 배출되게 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 냉각 구동부는 교반봉의 교반봉 공간으로 공급된 냉각수가 냉각 구동부로 회수되도록 마련된 제2 냉각유로를 포함하고, 제2 냉각유로는 교반봉 공간으로 공급된 냉각수가 교반봉의 길이 방향을 따라 교반봉 공간을 유동하면서, 교반봉의 주변의 교반 대상물과 열교환되고, 열교환된 냉각수가 교반봉 공간에서 배출되게 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 교반봉은 교반봉의 길이 방향으로, 교반봉 공간이 마련된 교반봉 본체; 및 교반봉 본체의 하단부에 결합된 회전 날개를 포함하고, 교반봉 본체의 상단부에는 교반봉 본체로 회전력을 제공하는 교반 모터와, 교반봉 공간으로 냉각수를 공급 및 회수하는 냉각 구동부가 결합된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 냉각봉은 내부가 중공되고, 용기 냉각 공간과 유체 이동 가능하게 연결된 냉각봉 공간이 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 복수의 냉각봉은 교반봉과 각각 평행하게 배열되며, 교반봉을 중심으로 방사형으로 이격 배치되고, 용기 냉각 공간을 따라 공급된 냉각수가 교반 공간의 중앙부를 향하여 배출되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 교반부는 교반 공간에서 나란하게 이격 배치된 복수의 교반봉을 포함하고, 복수의 냉각봉은 서로 인접한 교반봉들 사이에서, 교반봉을 중심으로 이격 배치되어, 용기 냉각 공간을 따라 공급된 냉각수가 교반 공간의 중앙부를 향하여 배출되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치는, 내면과 외면 사이에 마련된 용기 냉각 공간과, 내면이 포함된 교반 공간이 마련된 교반 용기; 냉각수가 유동하는 교반봉 공간이 마련된 교반봉을 포함하고, 교반 공간에 수용된 교반 대상물을 교반하는 교반부; 교반봉과 나란하되, 교반 용기의 내면에서 교반 공간의 중앙부를 향해 돌출되며, 용기 냉각 공간과 유체 이동 가능하게 연결된 복수의 냉각봉; 및 교반 용기에 연결되어, 용기 냉각 공간으로 냉각수를 공급하도록 마련된 냉각 구동부를 포함하고, 교반 용기와 교반봉에 연결되어, 용기 냉각 공간과 교반봉 공간으로 냉각수를 제공하고, 교반 공간과 열교환된 냉각수를 회수하는 냉각 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 냉각 구동부는 용기 냉각 공간으로 공급된 냉각수가 냉각 구동부로 회수되도록 마련된 제1 냉각유로와, 교반봉의 교반봉 공간으로 공급된 냉각수가 냉각 구동부로 회수되도록 마련된 제2 냉각유로를 포함하고, 제1 냉각유로는 용기 냉각 공간으로 공급된 냉각수가 용기 냉각 공간과 각각의 냉각봉을 경유하면서, 교반 공간의 교반 대상물과 열교환되고, 열교환된 냉각수가 용기 냉각 공간에서 배출되게 마련되고, 제2 냉각유로는 교반봉 공간으로 공급된 냉각수가 교반봉의 길이 방향을 따라 교반봉 공간을 유동하면서, 교반봉의 주변의 교반 대상물과 열교환되고, 열교환된 냉각수가 교반봉 공간에서 배출되게 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치를 이용한 교반 방법은 냉각 기능을 가진 교반 장치를 이용하여, 교반 용기에 수용된 교반 대상물을 교반하고, 교반 대상물의 교반시 발생하는 열을 냉각시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 교반 공간의 중앙부에 복수의 냉각봉을 배치하고, 냉각봉과 교반봉으로 냉각수를 제공하여, 교반 공간의 외곽부와 중앙부에서, 교반 대상물(예컨대, 슬러리의 원료)에 대한 열교환이 일어나, 교반 공간의 중앙부와 외곽부 간의 온도 편차를 해소할 수 있다.

본 발명은 교반봉의 회전시, 교반 대상물이 교반봉과 냉각봉을 중심으로 와류를 형성하면서 교반되어, 교반 공간의 전 영역에서 교반 대상물이 냉각수와 열교환되어, 교반봉의 주변에서의 슬러리의 온도 상승으로 인한 교반 대상물의 겔화를 방지할 수 있다.

본 발명은 교반 대상물의 교반시, 교반 대상물의 온도를 균일하게 유지하여,교반 대상물의 원재료 간의 혼합 효율을 향상시킬 수 있고, 궁극적으로, 교반 대상물의 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 냉각봉이 교반봉과 이격되되, 교반봉의 축 방향과 나란하게 배치되어, 교반 대상물의 제조 공정 후 교반 용기의 세척시, 교반 용기의 세척을 용이하게 수행할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 슬러리 교반 장치의 예시를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교반 용기의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 x-x 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치의 구성도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치에서, 냉각수의 흐름을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 출원을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 출원의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 출원의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 출원을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 출원의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 출원의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.

또한, 본 출원에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치 및 이를 이용한 교반 방법에 대해 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 예시적인 것으로, 본 출원의 냉각 기능을 가진 교반 장치 및 이를 이용한 교반 방법의 범위가 첨부된 도면에 의해 제한되는 것은 아니다.

● 제1 실시예

이하에서는 도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치에 대해 설명하기로 한다.

본 발명은 교반 대상물(S)(예컨대, 슬러리의 원료)을 교반하고, 교반 중에 발생된 열을 냉각하여, 교반 대상물(S)의 온도를 일정하게 유지하기 위한 기술이다.

이를 구현하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치(100)는, 교반 용기(110), 복수의 냉각봉(114), 교반부(120)와 냉각 구동부(130)를 포함한다.

교반 용기(110)는 교반 대상물(S)이 교반되는 용기이다. 교반 용기(110)에는 용기 냉각 공간(111)과 교반 공간(112)이 마련된다.

교반 공간(112)은 교반 용기의 내면(113a)이 포함된 공간이다. 교반 공간(112)에는 교반 대상물(S)이 수용된다. 교반 공간(112)에는 복수의 냉각봉(114)과 교반봉(121)이 설치된다.

용기 냉각 공간(111)은 교반 용기의 내면(113a)과 외면 사이에 마련된 공간이다. 용기 냉각 공간(111)은 냉각수가 유동되는 공간이다. 용기 냉각 공간(111)은 교반 용기(110)의 둘레 방향을 따라, 교반 용기의 내면(113a)을 둘러싸게 마련된다.

냉각봉(114)은 냉각봉(114)의 길이 방향으로, 내부가 중공된 냉각봉 공간(115)이 마련된다. 냉각봉 공간(115)은 용기 냉각 공간(111)과 유체 이동 가능하게 연결된다. 냉각봉 공간(115)은 용기 냉각 공간(111)에서 분기된 냉각 유로로서, 냉각수가 유동한다.

복수의 냉각봉(114)은 교반봉(121)과 나란하되, 교반 용기(110)의 내면에서 교반 공간(112)의 중앙부를 향해 돌출되게 마련된다. 냉각봉(114)은 교반 용기(110)의 바닥면에서 교반 공간(112)으로 돌출되게 마련된다. 냉각봉(114)은 교반봉(121)의 축 방향과 나란하게, 교반 공간(112)의 하부 영역에 마련된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 복수의 냉각봉(114)은 교반봉(121)과 각각 평행하게 배열되되, 교반봉(121)을 중심으로 방사형으로 이격 배치된다. 복수의 냉각봉(114)은 교반봉(121)을 중심으로 이격 배치되어, 용기 냉각 공간(111)을 유동하는 냉각수가 교반봉(121)의 주변을 경유하여 유동되게 마련될 수 있다. 복수의 냉각봉(114)은 용기 냉각 공간(111)을 따라 공급된 냉각수가 교반 공간(112)의 중앙부를 향하여 배출되도록, 냉각수의 흐름을 안내한다.

교반부(120)는 적어도 하나의 교반봉(121)과 구동 모터를 포함한다. 적어도 하나의 교반봉(121)은 교반 공간(112)의 내부에 배치된다. 교반부(120)는 교반 공간(112)에서 수용된 교반 대상물(S)을 교반한다.

교반부(120)는 교반봉(121)과 교반 모터(122)를 포함한다. 교반 모터(122)는 교반봉(121)에 결합되어, 교반봉(121)으로 회전력을 제공한다. 교반봉(121)은 교반봉 본체(121a), 교반봉 공간(121b)과 회전날개로 구성된다.

교반봉(121)은 냉각 구동부(130)에 순환 구조로 연결되어, 냉각수가 냉각 구동부(130)와 교반봉 공간(121b)을 순환하는 제2 냉각유로(F2)를 형성한다.

교반봉 본체(121a)는 내부가 중공된 원통형 구조를 가진다. 교반봉 공간(121b)은 교반봉 본체(121a)의 길이 방향으로, 교반봉 본체(121a)에 마련된 공간을 지칭한다. 교반봉 공간(121b)에는 냉각수가 수용된다.

교반봉 본체(121a)의 상단부에는 교반봉 본체(121a)로 회전력을 제공하는 교반 모터(122)와, 교반봉 공간(121b)으로 냉각수를 공급 및 회수하는 냉각 구동부(130)가 결합된다.

회전 날개(121c)는 교반봉 본체(121a)의 하단부에 마련된다. 교반 모터(122)의 작동시, 회전 날개(121c)는 교반봉 본체(121a)와 함께 회전되면서, 교반 공간(112)에 수용된 교반 대상물(S)을 교반한다.

냉각 구동부(130)는 용기 냉각 공간(111)으로 공급된 냉각수가 냉각 구동부(130)로 회수되도록 마련된 제1 냉각유로를 포함한다. 제1 냉각유로(F1)는 용기 냉각 공간(111)으로 공급된 냉각수가 용기 냉각 공간(111)과 각각의 냉각봉(114)을 경유하면서, 교반 공간(112)의 교반 대상물과 열교환되고, 열교환된 냉각수가 용기 냉각 공간(111)에서 배출되게 마련된다.

냉각 구동부(130)는 제1 배관(131) 및 제2 배관(132)에 의해 교반 용기(110)에 순환 연결된다. 제1 배관(131)은 냉각 구동부(130)와 교반 용기(110)를 연결하는 배관으로서, 냉각수가 유동하는 배관을 지칭한다. 제2 배관(132)은 냉각 구동부(130)와 교반 용기(110)를 연결하는 배관으로, 열교환된 냉각수가 유동되는 배관을 지칭한다.

냉각 구동부(130)는 교반봉(121)의 교반봉 공간(121b)으로 공급된 냉각수가 냉각 구동부(130)로 회수되도록 마련된 제2 냉각유로(F2)를 포함한다. 제2 냉각유로(F2)는 교반봉 공간(121b)으로 공급된 냉각수가 교반봉(121)의 길이 방향을 따라 교반봉 공간(121b)을 유동하면서, 교반봉(121)의 주변의 교반 대상물과 열교환되고, 열교환된 냉각수가 교반봉 공간(121b)에서 배출되게 마련된다.

냉각 구동부(130)는 제3 배관(133) 및 제4 배관(134)에 의해 교반봉(121)에 순환 연결된다. 본 실시예에서, 제3 배관(133)은 냉각 구동부(130)와 교반봉(121)을 연결하는 배관으로서, 냉각수가 유동하는 배관을 지칭한다. 제4 배관(134)은 냉각 구동부(130)와 교반봉(121)을 연결하는 배관으로서, 열교환된 냉각수가 유동하는 배관을 지칭한다.

냉각 구동부(130)는 제1 배관(131) 및 제3 배관(133)으로 냉각수를 배출하고, 열교환된 냉각수가 제2 배관(132) 및 제4 배관(134)을 통해 냉각 구동부(130)로 회수되게 작동된다.

도 3 및 도 6을 참조하면, 냉각 구동부(130)에서 배출된 냉각수는 제1 냉각유로(F1)와 제2 냉각유로(F2)를 따라 유동하면서, 교반 공간(112)의 교반 대상물(S)과 열교환된다.

여기서, 제1 냉각유로(F1)는 냉각수가 용기 냉각 공간(111)과 각각의 냉각봉 공간(115)을 유동하는 유로를 지칭한다. 그리고, 제2 냉각유로(F2)는 냉각수가 교반봉 공간(121b)을 유동하는 유로를 지칭한다.

구체적으로, 냉각 구동부(130)에서 배출된 냉각수는 제1 배관(131)을 통해 용기 냉각 공간(111)으로 유입된다. 냉각수는 제1 냉각유로(F1)를 따라 용기 냉각 공간(111)과 복수의 냉각봉 공간(115)을 유동하면서, 교반 공간(112)의 교반 대상물(S)과 열교환된다. 열교환된 냉각수는 용기 냉각 공간(111)에서 제2 배관(132)으로 배출된다. 열교환된 냉각수는 냉각 구동부(130)에서 냉각되어, 제1 배관(131)으로 배출된다.

그리고, 냉각 구동부(130)에서 배출된 냉각수는 제3 배관(133)을 통해 교반봉 공간(121b)으로 유동한다.

냉각수는 제2 냉각유로(F2)를 따라 교반봉 공간(121b)을 유동하면서, 교반 공간(112)의 교반 대상물(S)과 열교환된다. 교반봉(121)의 회전시, 냉각수는 제2 냉각유로(F2)를 따라, 교반봉 본체(121a)의 내면을 타고 교반봉 공간(121b)을 유동하면서, 교반봉 본체(121a)의 주변의 교반 대상물(S)과 열교환한다.

교반봉(121)에서 배출된 열교환된 냉각수는 제4 배관(134)을 통해 냉각 구동부(130)로 유동한다.

냉각수는 용기 냉각 공간(111)을 따라 유동하면서 교반 용기(110)의 내면이 포함된 교반 공간(112)의 외곽부에서 교반 대상물(S)과 열교환된다. 그리고, 냉각수는 냉각봉 공간(115)과 교반봉 공간(121b)을 유동하면서, 교반 공간(112)의 중앙부에서 교반 대상물(S)과 열교환된다.

본 발명은 교반봉(121)의 회전시, 교반 대상물(S)(예컨대, 슬러리의 원료)이 교반봉(121)과 각각의 냉각봉을 중심으로 와류를 형성하면서 교반되어, 교반 공간(112)의 전 영역에서 교반 대상물(S)이 냉각수와 열교환되어, 교반 공간(112)의 중앙부와 외곽부 간의 온도 편차를 해소하여, 교반 대상물(S)의 원재료 간의 혼합 효율을 향상시킬 수 있고, 궁극적으로, 교반 대상물(S)의 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 교반 공간(112)의 내면 주변 뿐 아니라 교반 공간(112)의 중앙 부분에서도, 교반 대상물(S)과 냉각수 간에 열교환이 일어나, 교반봉(121)의 고속 회전시, 교반봉(121)의 주변에서의 교반 대상물(S)의 온도 상승으로 인한 교반 대상물(S)의 겔화를 방지할 수 있다.

본 발명은 냉각봉이 교반봉(121)과 이격되되, 교반봉(121)의 축 방향과 나란하게 배치되어, 교반 대상물(S)의 제조 공정 후 교반 용기(110)의 세척시, 교반 용기(110)의 세척을 용이하게 수행할 수 있다.

● 제 2 실시예

이하에서는 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치(100a)를 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치(100a)는, 교반 용기(110), 교반부(120), 복수의 냉각봉(114)과 냉각 구동부(130)를 포함한다.

본 실시예에 따른 교반 용기(110), 복수의 냉각봉(114)과 냉각 구동부(130)는 상술한 제1 실시예와 동일한 바, 본 실시예에서는 설명의 반복을 피하기 위해 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.

본 실시예에서, 교반부(120)는 복수의 교반봉(121)을 포함한다. 교반봉(121)의 구조는 상술한 제1 실시예와 동일하다. 복수의 교반봉(121)은 서로 나란하게 이격 배치된다. 본 실시예에서, 제2 냉각유로(F2)는 각각의 교반봉(121)마다 마련된다.

복수의 냉각봉(114)은 서로 인접한 교반봉(121) 사이 사이에 이격 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 복수의 냉각봉(114)은 용기 냉각 공간(111)을 따라 유동하는 냉각수의 흐름을 각각의 교반봉(121)의 주변으로 안내하게 마련된다.

복수의 냉각봉(114)은 교반 용기의 내면(113a)과 교반봉(121) 사이에 이격 배치된다. 도 4를 참조하면, 복수의 냉각봉(114)은 교반봉(121)을 기준으로, 교반 용기(110)의 둘레 방향을 따라 이격 배치될 수 있다. 복수의 냉각봉(114)은 교반봉(121)과 나란하되, 교반봉(121)을 중심으로 방사형으로 이격 배치된다.

냉각 구동부(130)는 용기 냉각 공간(111)으로 공급된 냉각수가 냉각 구동부(130)로 회수되도록 마련된 제1 냉각유로와, 교반봉(121)의 교반봉 공간(121b)으로 공급된 냉각수가 냉각 구동부(130)로 회수되도록 마련된 제2 냉각유로를 포함한다.

제1 냉각유로는 용기 냉각 공간(111)으로 공급된 냉각수가 용기 냉각 공간(111)과 각각의 냉각봉(114)을 경유하면서, 교반 공간(112)의 교반 대상물과 열교환되고, 열교환된 냉각수가 용기 냉각 공간(111)에서 배출되게 마련된다.

제2 냉각유로는 교반봉 공간(121b)으로 공급된 냉각수가 교반봉(121)의 길이 방향을 따라 교반봉 공간(121b)을 유동하면서, 교반봉(121)의 주변의 교반 대상물과 열교환되고, 열교환된 냉각수가 교반봉 공간(121b)에서 배출되게 마련된다.

본 발명은 교반봉(121)의 회전시, 교반 대상물(S)(예컨대, 슬러리의 원료)이 교반봉(121)과 각각의 냉각봉을 중심으로 와류를 형성하면서 교반되어, 교반 공간(112)의 전 영역에서 교반 대상물(S)이 냉각수와 열교환되어, 교반 공간(112)의 중앙부와 외곽부 간의 온도 편차를 해소할 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 교반 대상물(S)의 원재료 간의 혼합 효율을 향상시킬 수 있고, 궁극적으로, 교반 대상물(S)의 품질을 향상시킬 수 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 냉각 기능을 가진 교반 장치
110: 교반 용기 111: 용기 냉각 공간
112: 교반 공간 114: 냉각봉
115: 냉각봉 공간 120: 교반부
121: 교반봉 121a: 교반봉 본체
121b: 교반봉 공간 121c: 회전 날개
122: 교반 모터 130: 냉각 구동부
131: 제1 배관 132: 제2 배관
133: 제3 배관 134: 제4 배관

Claims

내면과 외면 사이에 마련된 용기 냉각 공간과, 상기 내면이 포함된 교반 공간이 마련된 교반 용기;
적어도 하나의 교반봉을 포함하고, 상기 교반 공간에 수용된 교반 대상물을 교반하는 교반부;
상기 교반 용기의 내면에서 상기 교반 공간으로 각각 돌출되며, 상기 용기 냉각 공간과 유체 이동 가능하게 연결된 복수의 냉각봉; 및
상기 교반 용기에 연결되어, 상기 용기 냉각 공간으로 상기 냉각수를 공급하도록 마련된 냉각 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 기능을 가진 교반 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 냉각봉은 상기 교반봉과 나란하되, 상기 교반 용기의 내면에서 상기 교반 공간의 중앙부를 향해 돌출되게 마련된 것을 특징으로 하는 냉각 기능을 가진 교반 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 냉각봉은 상기 교반봉을 중심으로 이격 배치되어, 상기 용기 냉각 공간을 유동하는 냉각수가 상기 교반봉의 주변을 경유하여 유동되게 마련된 것을 특징으로 하는 냉각 기능을 가진 교반 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 구동부는 상기 용기 냉각 공간으로 공급된 냉각수가 상기 냉각 구동부로 회수되도록 마련된 제1 냉각유로를 포함하고,
상기 제1 냉각유로는 상기 용기 냉각 공간으로 공급된 냉각수가 상기 용기 냉각 공간과 상기 각각의 냉각봉을 경유하면서, 상기 교반 공간의 상기 교반 대상물과 열교환되고, 열교환된 냉각수가 상기 용기 냉각 공간에서 배출되게 마련된 것을 특징으로 하는 냉각 기능을 가진 교반 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각 구동부는 상기 교반봉의 교반봉 공간으로 공급된 냉각수가 상기 냉각 구동부로 회수되도록 마련된 제2 냉각유로를 포함하고,
상기 제2 냉각유로는 상기 교반봉 공간으로 공급된 냉각수가 상기 교반봉의 길이 방향을 따라 상기 교반봉 공간을 유동하면서, 상기 교반봉의 주변의 상기 교반 대상물과 열교환되고, 열교환된 냉각수가 상기 교반봉 공간에서 배출되게 마련된 것을 특징으로 하는 냉각 기능을 가진 교반 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 교반봉은
상기 교반봉의 길이 방향으로, 상기 교반봉 공간이 마련된 교반봉 본체; 및
상기 교반봉 본체의 하단부에 결합된 회전 날개를 포함하고,
상기 교반봉 본체의 상단부에는 상기 교반봉 본체로 회전력을 제공하는 교반 모터와, 상기 교반봉 공간으로 상기 냉각수를 공급 및 회수하는 상기 냉각 구동부가 결합된 것을 특징으로 하는 냉각 기능을 가진 교반 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 냉각봉은 내부가 중공되고, 상기 용기 냉각 공간과 유체 이동 가능하게 연결된 냉각봉 공간이 마련된 것을 특징으로 하는 냉각 기능을 가진 교반 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 냉각봉은 상기 교반봉과 각각 평행하게 배열되며, 상기 교반봉을 중심으로 방사형으로 이격 배치되고,
상기 용기 냉각 공간을 따라 공급된 상기 냉각수가 상기 교반 공간의 중앙부를 향하여 배출되도록 마련된 것을 특징으로 하는 냉각 기능을 가진 교반 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 교반부는 상기 교반 공간에서 나란하게 이격 배치된 복수의 교반봉을 포함하고,
상기 복수의 냉각봉은 서로 인접한 교반봉들 사이에서, 상기 교반봉을 중심으로 이격 배치되어, 상기 용기 냉각 공간을 따라 공급된 상기 냉각수가 상기 교반 공간의 중앙부를 향하여 배출되도록 마련된 것을 특징으로 하는 냉각 기능을 가진 교반 장치.
내면과 외면 사이에 마련된 용기 냉각 공간과, 상기 내면이 포함된 교반 공간이 마련된 교반 용기;
냉각수가 유동하는 교반봉 공간이 마련된 교반봉을 포함하고, 상기 교반 공간에 수용된 교반 대상물을 교반하는 교반부;
상기 교반봉과 나란하되, 상기 교반 용기의 내면에서 상기 교반 공간의 중앙부를 향해 돌출되며, 상기 용기 냉각 공간과 유체 이동 가능하게 연결된 복수의 냉각봉; 및
상기 교반 용기에 연결되어, 상기 용기 냉각 공간으로 상기 냉각수를 공급하도록 마련된 냉각 구동부를 포함하고,
상기 교반 용기와 상기 교반봉에 연결되어, 상기 용기 냉각 공간과 상기 교반봉 공간으로 상기 냉각수를 제공하고, 상기 교반 공간과 열교환된 냉각수를 회수하는 냉각 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 기능을 가진 교반 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 냉각 구동부는 상기 용기 냉각 공간으로 공급된 냉각수가 상기 냉각 구동부로 회수되도록 마련된 제1 냉각유로와, 상기 교반봉의 교반봉 공간으로 공급된 냉각수가 상기 냉각 구동부로 회수되도록 마련된 제2 냉각유로를 포함하고,
상기 제1 냉각유로는 상기 용기 냉각 공간으로 공급된 냉각수가 상기 용기 냉각 공간과 상기 각각의 냉각봉을 경유하면서, 상기 교반 공간의 상기 교반 대상물과 열교환되고, 열교환된 냉각수가 상기 용기 냉각 공간에서 배출되게 마련되고,
상기 제2 냉각유로는 상기 교반봉 공간으로 공급된 냉각수가 상기 교반봉의 길이 방향을 따라 상기 교반봉 공간을 유동하면서, 상기 교반봉의 주변의 상기 교반 대상물과 열교환되고, 열교환된 냉각수가 상기 교반봉 공간에서 배출되게 마련된 것을 특징으로 하는 냉각 기능을 가진 교반 장치.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 냉각 기능을 가진 교반 장치를 이용하여, 교반 용기에 수용된 교반 대상물을 교반하고, 상기 교반 대상물의 교반시 발생하는 열을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 냉각 기능을 가진 교반 장치를 이용한 교반 방법.