KR20230079905A - 활물질 공급장치 - Google Patents

Abstract

개시되는 발명은, 활물질이 저장되는 호퍼; 호퍼의 하부에서 양 측으로 소정 거리 이격 배치되고, 호퍼로부터 공급받은 활물질을 믹싱하는 제1 믹서 및 제2 믹서; 호퍼와 제1 믹서 및 제2 믹서를 연결하는 Y형 배관으로서, 호퍼에 직접 연결된 메인 배관과, 메인 배관에서 분기되어 제1 믹서와 제2 믹서에 각각 연결되는 제1 분기관 및 제2 분기관을 포함하고, 제1 분기관 및 제2 분기관은 각각 제1 믹서 및 제2 믹서에 대해 경사를 이루는 연결 배관; 및 메인 배관과 제1 및 제2 분기관의 경계면에 배치되고, 메인 배관으로 투입된 활물질을 제1 분기관과 제2 분기관 중의 어느 하나에 대해서만 선택적으로 연통하는 3-Way 밸브; 를 포함한다.

Description

활물질 공급장치{SUPPLY APPARATUS OF ACTIVE METERIAL}

본 발명은 활물질 공급장치에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 활물질 공급장치에서 활물질을 공급하는 호퍼에 대비 활물질이 투입되는 믹서를 복수 개로 배치하여 믹서의 가동시간 대비 호퍼의 가동률을 향상시킬 수 있는 활물질 공급장치에 관한 것이다.

또한, 하나의 호퍼를 통하여 복수 개의 믹서에 활물질을 선택적 및 교대로 공급함으로써 활물질 공급장치의 전체 가동률을 향상시킬 수 있는 활물질 공급장치에 관한 것이다.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다.

또한, 이차전지는, 핸드폰, 노트북, 캠코더 등과 같은 휴대용 기기뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다.

따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.

이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되며, 전해액의 누액 가능성이 적고, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 증가하고 있다.

일반적으로, 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되는 원통형 전지 및 각형 전지와 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되는 파우치형 전지로 분류된다.

그리고, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 분리막의 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리롤 형태, 및 소정 크기로 형성되는 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재한 상태에서 순차적으로 적층하는 스택 형태로 분류된다.

여기서, 이차전지의 전극은 전극에 활물질을 도포하는 도포공정, 활물질이 도포된 전극을 건조하는 건조공정 및 노칭공정을 수행한다.

이러한 전극의 제조공정 중 활물질의 제조공정은 활물질 공급장치를 통하여 활물질에 바인더 및 용매를 믹싱하여 사용한다.

이때, 활물질 등의 원재료는 호퍼를 통하여 믹서로 공급되고, 믹서로 공급된 활물질 등의 원재료는 믹서에서 고르게 믹싱된 후에 사용된다.

도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 종래의 활물질 공급장치(100)는, 통상 활물질이 저장된 호퍼(110)와 상기 호퍼(110)를 통하여 투입되는 활물질을 믹싱하는 믹서(120) 및 호퍼(110)와 믹서(120)를 연결하는 배관(130)을 포함하여 구성된다.

여기서, 활물질을 투입하는 호퍼와 활물질을 믹싱하는 믹서가 일대일로 연결되는 구성으로서, 호퍼에서 믹서로 활물질 공급 후 믹서를 통해 활물질을 믹싱하는 가동 시간 대비 호퍼의 가동률은 30% 미만에 머무르기 때문에 장비운용이 비효율적이라는 문제점이 있었다.

즉, 호퍼는 믹서로 활물질의 공급 시에만 가동되고, 믹서로 활물질을 공급하는 시간 외, 즉 믹서가 가동되는 시간에는 호퍼가 가동하지 않기 때문에 활물질 공급장치의 전체 가동률이 저하된다는 문제점이 있었다.

이렇게, 믹서의 가동 시간 동안 호퍼는 유휴 상태이기 때문에 믹싱 공정이 전체적으로 비효율적이라는 문제점이 있었다.

따라서, 활물질을 믹싱하는 믹서 대비 호퍼의 가동률을 향상시키고, 이로 인해 투자비를 절감할 수 있는 활물질 공급장치가 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1462028호

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 만들어진 것으로서, 활물질 공급장치에서 활물질을 공급하는 호퍼 대비 활물질이 투입되는 믹서를 복수 개로 배치하여 믹서의 가동시간 대비 호퍼의 가동률을 향상시킬 수 있는 활물질 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 하나의 호퍼를 통하여 복수 개의 믹서에 활물질을 선택적 및 교대로 공급하여 활물질 투입장치의 가동률 향상 및 활물질의 흐름성을 확보할 수 있는 활물질 공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 활물질이 저장되는 호퍼; 호퍼의 하부에서 양 측으로 소정 거리 이격 배치되고, 호퍼로부터 공급받은 활물질을 믹싱하는 제1 믹서 및 제2 믹서; 호퍼와 제1 믹서 및 제2 믹서를 연결하는 Y형 배관으로서, 호퍼에 직접 연결된 메인 배관과, 메인 배관에서 분기되어 제1 믹서와 제2 믹서에 각각 연결되는 제1 분기관 및 제2 분기관을 포함하고, 제1 분기관 및 제2 분기관은 각각 제1 믹서 및 제2 믹서에 대해 경사를 이루는 연결 배관; 및 메인 배관과 제1 및 제2 분기관의 경계면에 배치되고, 메인 배관으로 투입된 활물질을 제1 분기관과 제2 분기관 중의 어느 하나에 대해서만 선택적으로 연통하는 3-Way 밸브; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로서, 제1 분기관 및 제2 분기관이 제1 믹서 및 제2 믹서에 대해 이루는 각도는 수직선을 기준으로 30°이하이다.

하나의 예로서, 3-Way 밸브는, 메인 배관과 제1 및 제2 분기관의 경계면에 배치되고, 제1 및 제2 분기관의 입구를 선택적으로 개폐하도록 회동되는 댐핑 밸브, 및 댐핑 밸브를 회동시키는 댐퍼 실린더를 포함한다.

구체적인 예로서, 댐핑 밸브는, 제1 분기관을 개방하는 동시에 제2 분기관을 폐쇄하는 제1 위치, 및 제1 분기관을 폐쇄하는 동시에 제2 분기관을 개방하는 제2 위치 사이를 왕복한다.

다른 구체적인 예로서, 댐퍼 실린더의 로드는 댐핑 밸브의 회동축 중심으로부터 연장된 암에 대해 링크로 연결되고, 댐퍼 실린더는 로드의 신축운동에 따라 암에 대해 작용하는 힘의 방향이 변동하는 것에 대응하여 요동운동을 할 수 있도록 지지된다.

다른 하나의 예로서, 3-Way 밸브는, 메인 배관의 안쪽면에 회전가능하도록 밀착되고, 어느 한쪽의 반원면에 형성된 토출공을 구비하는 회전판과, 메인 배관의 안쪽면에 밀착 고정되고 회전판에 대한 회전중심을 제공하고, 양쪽 반원면에 각각 토출공에 대응하는 한 쌍의 배출공을 구비하며, 제1 분기관 및 제2 분기관의 입구가 연통하지 않도록 격리하는 격벽을 구비하는 고정판, 및 회전판을 회전시키는 모터를 포함한다.

구체적인 예로서, 메인 배관과 회전판의 접촉면에는, 회전판의 회전을 가이드하면서 활물질에 대한 밀봉 상태를 유지하는 환상의 안착면이 형성된다.

다른 구체적인 예로서, 토출공과 배출공은 각각 반원 형상이다.

구체적인 예로서, 회전판의 테두리에는 링 기어가 구비되고, 모터는 링 기어에 치합되는 피니언 기어를 구비한다.

또 다른 구체적인 예로서, 회전판의 회전 위치에 따라, 제1 분기관의 입구를 전부 개방하거나, 또는 제2 분기관의 입구를 전부 개방하거나, 또는 제1 분기관 및 제2 분기관의 입구를 각각 부분 개방할 수 있다.

구체적인 예로서, 회전판의 회전각도를 검출하는 각 센서를 구비한다.

다른 하나의 예로서, 메인 배관 내부에는 3-Way 밸브를 향해 공기를 분사하는 에어 퍼지장치가 더 구비된다.

본 발명에 의하면, 활물질 공급장치에서 활물질을 공급하는 호퍼 대비 활물질이 투입되는 믹서를 복수 개로 배치하여 믹서의 가동시간 대비 호퍼의 가동률을 향상시킬 수 있다.

그리고, 하나의 호퍼를 통하여 복수 개의 믹서에 활물질을 선택적 및 교대로 공급하여 활물질 투입장치의 가동률 향상과 함께 활물질의 흐름성을 확보할 수 있으므로 활물질 공급장치를 효율적으로 가동시킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 활물질 공급장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 활물질 공급장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 활물질 공급장치의 일 실시형태에 포함된 3-Way 밸브를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 의한 활물질 공급장치의 일 실시형태에 따른 3-Way 밸브의 동작과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 활물질 공급장치의 일 실시형태에서 3-Way 밸브에 에어 퍼지가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 의한 활물질 공급장치의 다른 실시형태에 따른 3-Way 밸브를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 활물질 공급장치의 다른 실시형태에 의한 3-Way 밸브의 회전판과 고정판을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 의한 활물질 공급장치의 다른 실시형태에 의한 3-Way 밸브에 에어 퍼지가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 명세서 전체에서 사용되는, "포함하다" 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, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 발명의 명세서에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치 된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.

(제1 실시형태)

도 2는 본 발명에 의한 활물질 공급장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명에 의한 활물질 공급장치의 일 실시형태에 포함된 3-Way 밸브를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 4 내지 도 6은 본 발명에 의한 활물질 공급장치의 일 실시형태에 따른 3-Way 밸브의 동작과정을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7은 본 발명에 의한 활물질 공급장치의 일 실시형태에서 3-Way 밸브에 에어 퍼지가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 활물질 공급장치(1)는 활물질이 저장되는 호퍼(10)와 상기 호퍼(10)의 하부에 구비되어 활물질을 믹싱하는 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)와 상기 호퍼(10)와, 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)를 연결하는 연결 배관(50), 및 상기 연결 배관(50)에 설치되는 3-Way 밸브(70)를 포함한다.

상기 호퍼(10)는 상부에서 하부를 향하여 직경이 작아지는 역원뿔대 형태로 형성되고, 내부에는 활물질이 저장된다.

상기 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)는 호퍼(10)의 하부에서 양 측으로 소정 거리 이격되게 배치되고, 상기 호퍼(10)로부터 공급되는 활물질을 믹싱한다.

이를 위하여, 상기 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)에는 활물질을 믹싱하기 위한 교반기(미도시)와 상기 교반기를 구동시키기 위한 구동모터(미도시)가 더 포함될 수 있다.

상기 연결 배관(50)은 상기 호퍼(10)와 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)를 연결하기 위한 것으로서, Y형 배관으로 형성된다.

구체적으로는, 상기 연결 배관(50)은 상기 호퍼(10)의 하단부에 직접 연결된 메인 배관(51)과 상기 메인 배관(51)에서 분기되어 상기 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)에 각각 연결되는 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)을 포함한다.

이때, 상기 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)은 상기 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)에 대하여 각각 경사지게 형성된다.

즉, 상기 메인 배관(51)에서 분기형성되는 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)은 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)의 측면에 연결된다. 이는, 상기 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)의 상부에는 기타 설비들이 설치되기 때문에 상기 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)은 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)의 측면에 연통된다.

이렇게, 상기 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)이 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)의 측면에 연결되는 구조 상 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)이 수직되게 배치되기 어렵기 때문에, 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)은 상기 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)에 대하여 각각 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 호퍼(10)와 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)를 연결하는 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)의 경사 각도가 수직선을 기준으로 30°이상일 경우에는, 호퍼(10)에 저장된 분말 형태의 활물질이 자중에 의해 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)로 자연스럽게 낙하되어 공급되기 어렵기 때문에, 상기 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)은 상기 제1 믹서(30a) 및 제2 믹서(30b)에 대하여 수직선을 기준으로 한 적절한 경사 각도를 형성할 필요가 있다.

따라서, 활물질의 자중 낙하를 고려하여 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)은 수직선에 대하여 30°이하의 경사각도로 배치되는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 상기 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)은 수직선에 대하여 20° 내지 25°의 경사각도로 배치된다.

상기 3-Way 밸브(70)는 상기 메인 배관(51)과 상기 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)의 경계면에 배치되고, 상기 메인 배관(51)으로 투입된 활물질을 제1 분기관(53a)과 제2 분기관(53b) 중 어느 하나에 대해서만 선택적으로 연통시킨다.

상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 3-Way 밸브(70)의 동작에 의해 호퍼(10)에 저장된 활물질이 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)을 통하여 선택적으로 제1 믹서(30a)와 제2 믹서(30b) 중 적어도 어느 하나로 공급될 수 있다.

여기서, 상기 3-Way 밸브(70)는, 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 메인 배관(51)과 제1 및 제2 분기관(53a, 53b)의 경계면에 댐핑 밸브(71)가 배치되고, 상기 댐핑 밸브(71)는 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)의 입구를 선택적으로 개폐하도록 회동된다.

그리고, 상기 댐퍼 실린더(73)는 상기 댐핑 밸브(71)에 연결되어 댐핑 밸브(71)를 회동시킨다.

상기 댐핑 밸브(71)는 상기 제1 분기관(53a)을 개방하는 동시에 상기 제2 분기관(53b)을 폐쇄하는 제1 위치와 상기 제1 분기관(53a)을 폐쇄하는 동시에 상기 제2 분기관(53b)을 개방하는 제2 위치 사이를 왕복한다.

즉, 도 4 내지 도 6에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 댐핑 밸브(71)가 제2 분기관(53b)을 향하여 회동되어 제2 분기관(53b)을 폐쇄하는 동시에 제1 분기관(53a)을 개방하는 제1 위치와 상기 댐핑 밸브(71)가 제1 분기관(53a)을 향하여 회동되어 제1 분기관(53a)을 폐쇄함과 동시에 제2 분기관(53b)을 개방하는 제2 위치 사이를 왕복하면서 제1 분기관(53a) 또는 제2 분기관(53b)을 선택적으로 개방 또는 폐쇄한다.

만약, 상기 제1 분기관(53a)을 통해 제1 믹서(30a)로 활물질을 공급함과 동시에 제2 분기관(53b)을 통해 제2 믹서(30b)로 활물질을 동시에 공급할 경우, 메인 배관(51)과 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)의 경계면에 배치되는 댐핑 밸브(71)가 수직되게 위치함으로써 상기 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)을 동시에 개방할 수도 있을 것이다.

한편, 상기 댐퍼 실린더(73)의 로드(73a)는 상기 댐핑 밸브(71)의 회동축(71b)의 중심으로부터 연장된 암(71a)에 대해 링크(73b)로 연결되고, 상기 댐퍼 실린더(73)는 상기 로드(73a)의 신축운동에 따라 상기 암(71a)에 대해 작용하는 힘의 방향이 변동하는 것에 대응하여 요동운동을 할 수 있도록 지지된다.

즉, 상기 댐퍼 실린더(73)의 로드(73a)는 상기 댐핑 밸브(71)의 회동축(71b)을 중심으로 연장되되, 3-Way 밸브(70)의 외부로 노출된 암(71a)에 링크(73b)로 연결되고, 상기 댐퍼 실린더(73)의 로드(73a)는 유압 또는 전기적 신호에 의해 링크(73b)로 연결된 암(71a)의 위치를 변동하고, 이로 인해 상기 댐핑 밸브(71)가 회동축(71b)을 중심으로 제1 분기관(53a) 또는 제2 분기관(53b)을 향하여 회동된다.

상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 3-Way 밸브(70)의 외부로 노출된 암(71a)에 대해 링크(73b)로 연결된 상기 댐퍼 실린더(73)의 로드(73a)가 동작하여 상기 암(71a)이 회동되어 위치가 변동되고, 상기 암(71a)에 작용하는 힘의 방향에 대응되게 상기 3-Way 밸브(70) 내의 댐핑 밸브(71)가 회동축(71b)을 중심으로 회동됨으로써 제1 분기관(53a) 또는 제2 분기관(53b)을 개폐하도록 이루어진다.

한편, 상기 메인 배관(51)의 내부에는 상기 3-Way 밸브(70)를 향해 공기를 분사하는 에어 퍼지장치(90)가 더 구비된다.

즉, 도 7에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 메인 배관(51) 내부에는 상기 연결관의 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b), 3-Way 밸브(70), 및 상기 3-Way 밸브(70) 내에 설치되는 댐핑 밸브(71)에 잔존하는 활물질을 제거하기 위하여 공기를 분사하는 메인 배관(51)의 내부에는 에어 퍼지장치(90)가 구비된다.

일 변형예로서, 상기 에어 퍼지장치(90)에서 공기를 토출하는 에어 토출구(도번 미도시)가 다수개로 분기형성되어 상기 3-Way 밸브(70) 내부의 여러 위치에 동시 또는 개별적으로 공기를 분사하여 잔존하는 활물질을 제거하도록 이루어지거나, 또는 상기 에어 퍼지장치(90)에서 공기를 토출하는 에어 토출구가 회동되도록 이루어져 상기 3-Way 밸브(70) 내측면에 원주방향으로 에어를 분사하여 잔존하는 활물질을 제거하도록 이루어지는 것도 가능하나, 이에 한정하지 아니한다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 의한 활물질 공급장치의 동작과정을 도 4 내지 도 6을 참조하여 간략하게 설명한다.

본 발명의 일 실시형태에 의한 3-Way 밸브(70)를 통해 호퍼(10)에 저장된 활물질을 제1 믹서(30a) 다음에 제2 믹서(30b)에 순차적으로 공급하거나, 제2 믹서(30b) 다음에 제1 믹서(30a)에 순차적으로 공급할 수 있다.

이를 위하여, 먼저 상기 호퍼(10)에 저장된 활물질을 제1 믹서(30a)에 공급한 후 제2 믹서(30b)에 순차적으로 공급할 경우, 상기 3-Way 밸브(70)의 댐퍼 실린더(73)를 동작시켜 댐핑 밸브(71)를 제2 믹서(30b)에 연통되는 제2 분기관(53b)으로 회동시킨다.

이렇게, 상기 댐핑 밸브(71)를 회동시켜 제2 분기관(53b)을 폐쇄한 후 제1 분기관(53a)을 개방시킨 상태에서 상기 호퍼(10)에 저장된 활물질을 메인 배관(51)을 통해 제1 분기관(53a)으로 투입하고, 상기 제1 분기관(53a)으로 투입된 활물질을 제1 믹서(30a)로 공급한다.

상기한 바와 같이, 상기 제1 믹서(30a)로 활물질의 공급 후 제1 믹서(30a)를 구동하여 활물질을 믹싱하고, 이때 상기 상기 댐핑 밸브(71)를 회동시켜 제1 믹서(30a)에 연통되는 제1 분기관(53a)을 폐쇄한 후 이로 인해 개방되는 제2 분기관(53b)을 통해 호퍼(10)에 저장된 활물질을 제2 믹서(30b)로 공급한다.

한편, 상기한 과정을 반대로 수행할 경우, 상기 3-Way 밸브(70)를 통해 제2 믹서(30b) 및 제1 믹서(30a)에 순차적으로 활물질을 공급할 수 있다.

이렇게, 본 발명에 의한 활물질 공급장치(1)를 통해 제1 믹서(30a) 또는 제2 믹서(30b)로 활물질을 공급하고, 공급된 활물질이 제1 믹서(30a) 또는 제2 믹서(30b)를 통해 믹싱되는 상태에서, 다시 제2 믹서(30b) 또는 제1 믹서(30a)로 활물질을 공급함으로써 믹서 대비 호퍼(10)의 가동률을 향상시킴과 동시에 호퍼(10)의 유휴 상태를 감소시킬 수 있다.

일 변형예로서, 상기 활물질 공급장치(1)에 구비되는 믹서의 개수는 2개 이상 복수 개로 구비되되, 밸브의 구조를 변경하여 호퍼(10)의 가동률을 향상시키는 것도 가능하며, 기타 다양하게 변경실시가능하다.

(제2 실시형태)

도 8은 본 발명에 의한 활물질 공급장치의 다른 실시형태에 따른 3-Way 밸브를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 9는 본 발명에 따른 활물질 공급장치의 다른 실시형태에 의한 3-Way 밸브의 회전판과 고정판을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 10은 본 발명에 의한 활물질 공급장치의 다른 실시형태에 의한 3-Way 밸브에 에어 퍼지가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 실시형태에 의한 3-Way 밸브(70')는 도 8 및 도 9에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 메인 배관(51)의 안쪽면에 구비되어 회전가능하게 설치되는 회전판(75) 및 상기 회전판(75)의 하부에 구비되는 고정판(76) 및 모터(77)를 포함한다.

상기 회전판(75)은 상기 메인 배관(51)의 안쪽면에 회전가능하도록 밀착되고, 중심부를 기준으로 어느 한쪽의 반원면에 토출공(75a)이 관통형성된다.

상기 고정판(76)은 상기 메인 배관(51)의 안쪽면에 밀착 고정되고, 상기 회전판(75)에 대한 회전 중심을 제공하며, 중심부를 기준으로 양쪽 반원면에 상기 토출공(75a)에 대응하는 형태를 가진 한 쌍의 배출공(76a, 76b)이 관통형성된다.

그리고, 상기 고정판(76)의 하부면 중심부에는 상기 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)의 입구가 연통되지 않도록 제1 분기관(53a)과 제2 분기관(53b)을 격리 및 구획하는 격벽(76c)이 수직되게 형성된다.

상기 모터(77)는 회전판(75)을 회전시키기 위한 것으로서, 상기 모터(77)에는 피니언 기어(77a)가 구비되고, 상기 회전판(75)의 테두리에는 링 기어(75b)가 구비되며, 상기 모터(77)의 피니언 기어(77a)가 회전판(75)의 링 기어(75b)에 치합됨으로써 모터(77)의 구동에 의해 회전판(75)이 회전된다.

상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 모터(77)의 구동에 의해 회전판(75)이 회전되고, 상기 회전판(75)에 관통형성된 토출공(75a)을 상기 고정판(76)에 관통형성되어 있는 배출공(76a, 76b) 중 어느 한 배출공(76a, 76b)과 중첩되게 위치시킴으로써 상기 배출공(76a, 76b) 중 어느 한 배출공(76a, 76b)은 개방되고, 다른 한 배출공(76b, 76a)은 폐쇄된다.

여기서, 상기 토출공(75a) 및 배출공(76a, 76b)은 활물질의 배출면적을 가능한 크게 확보할 수 있게 각각 반원 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서는 상기 토출공(75a) 및 배출공(76a, 76b)이 반원 형상으로 형성되어 있으나, 상기 토출공(75a) 및 배출공(76a, 76b)이 원 형상 또는 타원 형상으로 형성되는 것도 가능하며, 이에 한정하지 아니하고 기타 다양하게 변경실시 가능하다.

한편, 상기 메인 배관(51)과 상기 회전판(75)의 접촉면에는 상기 회전판(75)의 회전을 가이드하면서 활물질에 대한 밀봉 상태를 유지하기 위한 환상의 안착면(52)이 형성된다.

여기서, 본 실시형태에 의한 3-Way 밸브(70')는 회전판(75)의 회전 위치에 따라, 상기 제1 분기관(53a)의 입구를 전부 개방하거나, 또는 상기 제2 분기관(53b)의 입구를 전부 개방하거나, 또는 상기 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)의 입구를 각각 부분 개방할 수 있다.

즉, 상기 회전판(75)을 회전시켜 회전판(75)에 관통형성되는 토출공(75a)을 상기 고정판(76)에 관통형성되는 배출공(76a, 76b) 중 제1 분기관(53a)측에 위치하는 배출공(76a)과 중첩되게 위치시켜 제1 분기관(53a)측에 위치하는 배출공은(76a) 개방하고, 제2 분기관(53b)측에 위치하는 배출공(76b)은 폐쇄시켜 상기 제1 분기관(53a)이 입구를 전부 개방시킬 수 있다.

그리고, 상기 회전판(75)을 회전시켜 회전판(75)에 관통형성되는 토출공(75a)을 상기 고정판(76)에 관통형성되는 배출공(76a, 76b) 중 제2 분기관(53b)측에 위치하는 배출공(76b)과 중첩되게 위치시켜 제2 분기관(53b)측에 위치하는 배출공(76b)은 개방하고, 제1 분기관(53a)측에 위치하는 배출공(76a)은 폐쇄시켜 상기 제2 분기관(53b)의 입구를 전부 개방시킬 수 있다.

한편, 상기 회전판(75)을 회전시켜 회전판(75)에 형성되는 토출공(75a)의 일부분을 제1 분기관(53a)측에 위치하는 배출공(76a)에 일정 부분 겹쳐지게 형성하는 동시에, 토출공(75a)의 나머지 부분을 제2 분기관(53b)측에 위치하는 다른 배출공(76b)에 일정 부분 겹쳐지게 하여 상기 제1 분기관(53a)측의 배출공(76a) 및 상기 제2 분기관(53b)측의 배출공(76b)을 부분 개방함으로써 상기 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)의 입구를 각각 부분 개방시킬 수 있다.

상기한 바와 같이, 상기 회전판(75)의 회전 위치에 따라 제1 분기관(53a) 또는 제2 분기관(53b)을 전부 개방하거나, 제1 분기관(53a) 및 제2 분기관(53b)을 부분 개방하기 위하여, 상기 회전판(75)에는 회전각도를 검출하기 위한 각 센서(미도시)가 더 구비될 수 있다.

한편, 도 10에 도시하고 있는 바와 같이, 본 실시형태에 의한 3-Way 밸브(70')이 적용되는 연결 배관(50)의 메인 배관(51)에 상기 3-Way 밸브(70')를 향해 공기를 분사하는 에어 퍼지장치(90)가 더 구비될 수 있다. 상기 에어 퍼지장치(90)의 구성과 변형례는 제1 실시형태에서 설명한 바와 중복되므로, 에어 퍼지장치(90)에 대한 상세한 설명은 제2 실시형태에서는 생략한다.

이상, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1 : 활물질 공급장치
10 : 호퍼
30a : 제1 믹서
30b : 제2 믹서
50 : 연결 배관
51 : 메인 배관
52 : 안착면
53a : 제1 분기관
53b : 제2 분기관
70, 70' : 3-Way 밸브
71 : 댐핑 밸브
71a : 암
71b : 회동축
73 : 댐퍼 실린더
73a : 로드
73b : 링크
75 : 회전판
71a : 토출공
75b : 링 기어
76 : 고정판
76a, 76b : 배출공
76c : 격벽
77 : 모터
77a : 피니언 기어
90 : 에어 퍼지장치

Claims (12)

1. 활물질이 저장되는 호퍼;
   상기 호퍼의 하부에서 양 측으로 소정 거리 이격 배치되고, 상기 호퍼로부터 공급받은 활물질을 믹싱하는 제1 믹서 및 제2 믹서;
   상기 호퍼와 상기 제1 믹서 및 제2 믹서를 연결하는 Y형 배관으로서, 상기 호퍼에 직접 연결된 메인 배관과, 상기 메인 배관에서 분기되어 상기 제1 믹서와 제2 믹서에 각각 연결되는 제1 분기관 및 제2 분기관을 포함하고, 상기 제1 분기관 및 제2 분기관은 각각 상기 제1 믹서 및 제2 믹서에 대해 경사를 이루는 연결 배관; 및
   상기 메인 배관과 상기 제1 및 제2 분기관의 경계면에 배치되고, 상기 메인 배관으로 투입된 활물질을 제1 분기관과 제2 분기관 중의 어느 하나에 대해서만 선택적으로 연통하는 3-Way 밸브;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 활물질 공급장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 분기관 및 제2 분기관이 상기 제1 믹서 및 제2 믹서에 대해 이루는 각도는 수직선을 기준으로 30°이하인 것을 특징으로 하는 활물질 공급장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 3-Way 밸브는,
   상기 메인 배관과 상기 제1 및 제2 분기관의 경계면에 배치되고, 상기 제1 및 제2 분기관의 입구를 선택적으로 개폐하도록 회동되는 댐핑 밸브, 및 상기 댐핑 밸브를 회동시키는 댐퍼 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 활물질 공급장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 댐핑 밸브는,
   상기 제1 분기관을 개방하는 동시에 상기 제2 분기관을 폐쇄하는 제1 위치, 및 상기 제1 분기관을 폐쇄하는 동시에 상기 제2 분기관을 개방하는 제2 위치 사이를 왕복하는 것을 특징으로 하는 활물질 공급장치
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 댐퍼 실린더의 로드는 상기 댐핑 밸브의 회동축 중심으로부터 연장된 암에 대해 링크로 연결되고,
   상기 댐퍼 실린더는 상기 로드의 신축운동에 따라 상기 암에 대해 작용하는 힘의 방향이 변동하는 것에 대응하여 요동운동을 할 수 있도록 지지되는 것을 특징으로 하는 활물질 공급장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 3-Way 밸브는,
   상기 메인 배관의 안쪽면에 회전가능하도록 밀착되고, 어느 한쪽의 반원면에 형성된 토출공을 구비하는 회전판과, 상기 메인 배관의 안쪽면에 밀착 고정되고 상기 회전판에 대한 회전중심을 제공하고, 양쪽 반원면에 각각 상기 토출공에 대응하는 한 쌍의 배출공을 구비하며, 상기 제1 분기관 및 제2 분기관의 입구가 연통하지 않도록 격리하는 격벽을 구비하는 고정판, 및 상기 회전판을 회전시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 활물질 공급장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 메인 배관과 상기 회전판의 접촉면에는, 상기 회전판의 회전을 가이드하면서 상기 활물질에 대한 밀봉 상태를 유지하는 환상의 안착면이 형성되는 것을 특징으로 하는 활물질 공급장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 토출공과 배출공은 각각 반원 형상인 것을 특징으로 하는 활물질 공급장치.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 회전판의 테두리에는 링 기어가 구비되고,
   상기 모터는 상기 링 기어에 치합되는 피니언 기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 활물질 공급장치.
   
10. 제6항에 있어서,
    상기 회전판의 회전 위치에 따라,
    상기 제1 분기관의 입구를 전부 개방하거나,
    또는 상기 제2 분기관의 입구를 전부 개방하거나,
    또는 상기 제1 분기관 및 제2 분기관의 입구를 각각 부분 개방할 수 있는 것을 특징으로 하는 활물질 공급장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 회전판의 회전각도를 검출하는 각 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 활물질 공급장치.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 메인 배관 내부에는 상기 3-Way 밸브를 향해 공기를 분사하는 에어 퍼지장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 활물질 공급장치.

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