KR101288210B1

KR101288210B1 - 원료 공급 장치

Info

Publication number: KR101288210B1
Application number: KR1020110073519A
Authority: KR
Inventors: 김휘영
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2013-07-19
Also published as: KR20130012367A

Abstract

본 발명은 분말 형태의 고체 원료가 뭉치지 않고 고르게 토출될 수 있는 원료 공급 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 원료 공급 장치는, 내부에 분말 형태의 원료가 투입되며, 하단에 원료가 외부로 토출되기 위한 구멍이 형성된 호퍼; 상기 호퍼의 내부에 체결되어 상기 원료를 지지하며 상기 원료가 수용되는 공간을 형성하는 판 형태의 토출부; 및 상기 원료가 수용되는 공간 내에 배치되어 상기 원료를 교반하는 임펠러;를 포함하며, 상기 토출부는, 상기 토출부의 내부를 가로지르는 형태로 길게 형성되는 토출 영역 내에 배치되고, 상기 원료를 상기 토출부의 하부로 토출하는 다수의 토출구를 구비할 수 있다.

Description

원료 공급 장치{APPARATUS FOR SUPPLYING RAW MATERIAL}

본 발명은 원료 공급 장치에 관한 것으로 특히 분말 형태의 고체 원료가 뭉치지 않고 고르게 토출될 수 있는 원료 공급 장치에 관한 것이다.

최근 전기 전자 제품의 소형화, 경량화 및 다기능화가 급속히 진행되면서 이에 사용되는 적층 세라믹 전자부품, 특히 다층 세라믹 커패시터(Multilayer Ceramic Capacitor, 이하, MLCC)도 소형화 및 고용량화 되고 있다.

일반적으로 MLCC를 형성하는 세라믹층은 유전체 분말을 주성분으로 하여, 이에 유리 분말을 포함한 여러 가지 첨가제 산화물 분말들을 유기 용제와 함께 고르게 혼합하여 슬러리를 제작한 후, 이 슬러리를 이용하여 시트(sheet) 형태로 제작된다.

한편, 소형/초고용량의 MLCC를 제조하기 위해서는 초박층의 유전체를 수백층 이상 적층해야 하므로, 유전체 분말 및 각종 첨가제 분말의 미립화가 필수적이며, 더불어 세라믹층에 투입되는 유리 분말 또한 수십 nm급의 유리(즉, nano glass)가 이용되고 있다.

일반적으로 유리 분말의 경우, 기계적 분쇄법으로 미립화 처리를 하고 있으나, 그 분쇄한계가 약 0.5㎛ 수준에 불과하여 초박층 초고용량 MLCC용으로 사용이 어려운 실정이다. 따라서 수십 nm급의 유리를 합성하기 위해서는, 수㎛ 크기로 분쇄한 유리 분말을 추가로 기상 처리(기화 및 응축)를 하기도 한다.

그런데 상기와 같은 방법으로 양질의 수십 nm급 유리 분말을 합성하기 위해서는, 가급적 작은 크기의 원료를 투입해야 하며, 고온 반응부(기상 처리를 위한)로의 원료 투입 또한 가급적 정속으로 균일하게 유지되어야 한다. 그러나 투입 원료용 유리 분말의 크기가 작아짐에 따라, 원료 투입시 유리 분말이 고르게 분말 형태를 유지하지 않고, 서로 뭉치며 덩어리를 이루는 문제가 발생되고 있다.

특히 종래의 경우, 유리 분말이 덩어리를 이루게 되면 상기 덩어리가 유리 분말 공급 장치의 토출로를 막아버리는 장애물로 작용하여, 유리 분말의 공급이 원활하게 이루어지지 않는 문제가 발생되고 있다. 그리고 이러한 문제는 나노 유리 합성시 수율의 저하 문제로 확대되고 있다.

일본특허공개공보 특개2009-120413호

따라서, 본 발명의 목적은 분말 형태의 고체 원료가 뭉치지 않고 고르게 토출될 수 있는 원료 공급 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 실시예에 따른 원료 공급 장치는, 내부에 분말 형태의 원료가 투입되며, 하단에 원료가 외부로 토출되기 위한 구멍이 형성된 호퍼; 상기 호퍼의 내부에 체결되어 상기 원료를 지지하며 상기 원료가 수용되는 공간을 형성하는 판 형태의 토출부; 및 상기 원료가 수용되는 공간 내에 배치되어 상기 원료를 교반하는 임펠러;를 포함하며, 상기 토출부는, 상기 토출부의 내부를 가로지르는 형태로 길게 형성되는 토출 영역 내에 배치되고, 상기 원료를 상기 토출부의 하부로 토출하는 다수의 토출구를 구비할 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 토출 영역은, 상기 토출부의 중심을 가로지르며 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 토출 영역은, 상기 호퍼의 하단에 형성된 구멍의 직경에 대응하는 폭으로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 토출부는, 상기 토출 영역 전체에 균일하게 상기 토출구들이 분산 배치될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 토출부는, 상기 토출 영역의 중심부로 갈수록 상기 토출구의 밀도가 커지도록 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 토출부는, 상기 토출 영역 중심부에서 주변으로 갈수록 상기 토출구들 사이의 간격이 크게 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서 상기 토출구는, 상기 토출 영역의 길이 방향을 따라 적어도 하나의 열을 형성하며 배치될 수 있다 .

본 실시예에 있어서 상기 호퍼의 하단에 형성된 구멍은, 상기 토출 영역에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 토출부의 하부에 체결되고, 상기 호퍼 하단의 구멍을 향하여 가스를 분사하는 가스 주입부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 토출부의 전체 영역이 아닌, 토출 영역에만 토출구가 형성된다. 또한 토출 영역은 호퍼 하단의 구멍과 대응하는 크기의 폭으로 형성된다.

이에, 토출구를 통해 토출되는 원료는 대부분 호퍼의 내벽으로 낙하하지 않고, 호퍼의 외부로 곧바로 토출되므로, 원료가 호퍼의 내벽에 낙하함에 따라 분말이 뭉쳐지는 것을 최소화할 수 있다.

따라서, 분말이 뭉쳐진 덩어리가 아닌, 고른 분말 형태로 원료를 공급할 수 있으므로, 장시간 지속적으로 원료의 원활한 공급이 가능하다. 이에 수율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원료 공급 장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 원료 공급 장치를 부분적으로 절단하여 도시한 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 원료 공급 장치를 도시한 정면도
도 4는 본 실시예에 따른 토출부를 개략적으로 도시한 평면도.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 원료 공급 장치를 개략적으로 도시한 사시도.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원료 공급 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 원료 공급 장치를 부분적으로 절단하여 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 원료 공급 장치를 도시한 정면도이다. 또한 도 4는 본 실시예에 따른 토출부를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원료 공급 장치(100)는 크게 호퍼(10), 임펠러(20), 토출부(30) 및 가스 주입부(40)를 포함하여 구성된다.

호퍼(hopper, 10)는 원통형으로 구성될 수 있다. 특히, 호퍼(10)는 하단이 개방될 수 있으며, 하단으로 갈수록 점차 그 단면이 작아지는 형상으로 이루어질 수 있다. 따라서, 호퍼(10)의 하단에 형성되는 구멍(12)은 상단에 형성되는 구멍(미도시)에 비해 그 직경 또는 단면적이 작게 형성될 수 있다.

호퍼(10)의 상단은 원료가 투입되는 부분으로, 이에 따라 원료의 투입 방식에 대응하여 적합한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어 개방된 형태로 형성될 수 있으며, 밀폐된 형태에 원료 투입을 위한 파이프 등이 연결되는 형태로 형성되는 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.

이러한 호퍼(10)는 상단을 통해 원료가 호퍼(10)의 내부로 투입되고, 개방된 하단를 통해 원료가 호퍼(10)의 외부로 토출된다.

한편, 본 실시예에 따른 호퍼(10)는 하단에 형성되는 구멍(12)의 직경(R)이, 후술되는 토출 영역(32)이 형성하는 전체 폭(W)과 대응하는 크기로 형성될 수 있다. 이에 대해서는 토출구(34)에 대한 설명에서 보다 상세히 살펴보기로 한다.

임펠러(impeller, 20)는 호퍼(10) 내부에 투입된 원료가 분말 형태를 유지하도록 회전력을 이용하여 덩어리진 원료들을 분말 형태로 분쇄한다. 또한 임펠러(20)는 지속적은 회전을 통해 호퍼(10) 내부에 투입된 원료를 일정 방향(즉 회전 방향)으로 이동시킨다. 이로 인해 호퍼(10) 내부의 원료는 후술되는 토출부(30)를 통과하며 외부로 토출될 수 있다.

이를 위해, 본 실시예에 따른 임펠러(20)는 구동부(도시되지 않음, 예컨대 모터)에 연결되어 회전하는 회전축(24)과, 회전축(24)에 연결되는 회전날(22)을 포함할 수 있다.

토출부(30)는 다수의 구멍(12) 즉 토출구(34)가 형성된 판 형태로 형성될 수 있다. 토출부(30)는 호퍼(10)의 내부에 고정 체결되어 호퍼(10)의 내부 공간을 구획한다.

보다 구체적으로, 토출부(30)는 호퍼(10) 내부에서, 원료가 수용되는 공간의 바닥면을 형성한다. 그리고 토출구(34)를 통해 원료를 분말 형태로 호퍼(10)의 하부로 토출한다.

이러한 본 실시예에 따른 토출부(30)는 호퍼(10)의 형상에 대응하여 원반 형태로 형성될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 토출부(30)는 토출 영역(32) 내에 토출구(34)들이 배치된다.

토출 영역(32)은 원반 형태로 형성되는 토출부(30)의 내부를 가로지르는 형태로 형성될 수 있다.

특히, 토출 영역(32)은 토출부(30)의 중심부를 가로지르며 형성될 수 있다. 또한, 토출 영역(32)은 호퍼(10) 하단에 형성된 구멍(12)의 직경에 대응하는 폭으로 형성될 수 있다. 이에 따라 토출 영역(32)에 형성된 토출구(34)를 통해 토출되는 분말 형태의 원료들은 대부분 호퍼(10) 하단의 구멍(12)을 통해 호퍼(10)의 외부로 직접 토출될 수 있다.

토출구(34)는 토출 영역(32) 내에서 다수 개가 자유롭게 배치되며 형성될 수 있다. 예를 들어 토출구(34)는 토출 영역(32) 내에서 직선 형태로 의 열(列)을 이루며 형성될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 토출구(34)는 다수의 열로 형성될 수 있다. 이 경우, 토출구(34)가 형성하는 다수의 열들은 도 4에 도시된 바와 같이, 토출부(30)의 직경을 따라 형성된 열을 중심으로 대칭되는 형태로 배치될 수 있다. 또한, 토출구(34)가 다수의 열을 형성되는 경우, 각각의 열들은 일정한 간격으로 이격되도록 배치될 수 있다.

본 실시예의 경우, 토출 영역(32) 내에서 3개의 열을 형성하며 토출구(34)가 배치되는 경우를 예로 들고 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 토출부(30)의 크기나, 토출구(34)의 크기 등에 따라 다양한 개수의 토출구(34)가 다양한 개수의 열을 형성하도록 구비될 수 있다. 즉, 토출구(34)는 토출 영역(32) 전체에 걸쳐 균일하게 분산되어 배치될 수 있으며, 어느 한 부분(예컨대 중심부)으로 갈수록 밀도가 주변보다 더 크게 형성될 수도 있다.

가스 주입부(40)는 토출부(30)의 하부에 배치되며, 호퍼(10) 하단의 구멍(12)을 향하여 가스를 분사하도록 구성될 수 있다. 가스 주입부(40)에서 분사되는 가스는 토출구(34)에서 토출되는 분말 형태의 원료를 호퍼(10)의 외부로 이송시키는 데에 이용된다.

따라서, 호퍼(10)의 하단에 관 형태로 형성되는 이송로(50)의 일단이 체결되는 경우, 가스 주입부(40)에서 분사되는 가스는 이송로(50)를 통해 분말 형태의 원료를 이송로(50)의 타단(도시되지 않음)으로 이송하며 외부(또는 분말 혼합 장치 등)로 공급하게 된다.

이하에서는 본 실시예에 따른 원료 공급 장치(100)의 작동을 설명하기로 한다.

원료가 호퍼(10)의 내부로 투입되면, 임펠러(20)가 회전하며 투입된 원료를 지속적으로 교반한다. 이에 따라, 호퍼(10)의 내부에 투입된 분말 형태의 원료는 서로 뭉치며 응고되지 않고 지속적으로 분말 상태를 유지하게 된다.

본 실시예에 있어서, 호퍼(10)에 투입되는 분말 상태의 원료는 나노(nano) 수준의 유리(glass) 분말일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

상기의 과정에서, 임펠러(20)는 회전날(22)이 회전하면서, 회전 방향을 따라 원료를 이동시킨다. 그리고 이동되는 원료는 토출구(34)를 통해 토출부(30)의 하부로 토출된다.

그리고 토출된 분말 상태의 원료는 가스 주입부(40)에서 분사되는 가스에 의해 호퍼(10)의 외부로 토출되며 이송된다.

여기서, 전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 토출구(34)는 토출부(30)에 전체적으로 형성되지 않고, 전술한 토출 영역(32)에만 형성된다. 이에 따라, 호퍼(10)의 내부에 투입된 원료는 토출부(30) 전체 면을 통해 토출되지 않고, 토출 영역(32)을 통해서만 토출된다.

이처럼 토출구(34)가 토출 영역(32) 내에만 형성되는 경우, 토출구(34)를 토출부(30)의 전체 면에 형성하는 경우에 비해, 단위 시간당 토출되는 양이 적을 수 있다.

그러나 토출구(34)를 토출부(30)의 전체 면에 형성하는 경우, 토출된 분말은 호퍼(10)의 경사진 내벽(11)으로 낙하하게 된다. 그리고 호퍼(10)의 경사진 내벽(11)에 낙하한 분말들은 내벽(11)과의 마찰력 때문에 쉽게 호퍼(10)의 외부로 토출되지 않게 된다. 더하여 지속적으로 낙하하는 분말들이 쌓이게 되어 분말이 덩어리로 뭉쳐질 수 있다.

따라서 본 발명은 토출구(34)를 통해 토출된 분말이 호퍼(10)의 경사진 내벽(11)에 낙하하는 것을 최소화하기 위해, 토출 영역(32)을 호퍼(10) 하단의 구멍(12) 직경에 대응하는 폭으로 한정한다.

이에, 토출구(34)를 통해 토출된 분말은 대부분 호퍼(10)의 경사진 내벽(11)에 낙하하지 않고, 곧바로 호퍼(10)의 하단 구멍(12)을 통해 호퍼(10)의 외부로 토출된다. 따라서 토출구(34)를 통해 토출된 분말이 덩어리 형태로 뭉쳐지는 것을 최소화할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 토출 영역(32)은 호퍼(10) 하단의 구멍(12)과 대응하는 형상(예컨대, 원형)으로 토출 영역(32)이 형성되지 않고, 일정한 폭을 가지며 토출부(30)를 가로지르는 띠 형태로 길게 형성된다. 이에 따라, 토출부(30)의 외경(즉 호퍼의 내주면)에 인접하게 배치되는 토출구(34)에서 토출되는 분말은 호퍼(10)의 경사진 내벽(11)으로 낙하될 수 있다.

그러나, 토출부(30)의 외경과 인접한 위치에 토출구(34)를 형성하지 않는 경우, 토출부(30)의 외경 방향 즉, 호퍼(10)의 내주면과 인접한 위치에 수용된 원료들은 임펠러(20)의 회전에 의해 지속적으로 호퍼(10)의 내주면을 따라 이동할 뿐, 토출구(34)를 통해 호퍼(10)의 외부로 토출되기 어렵다.

따라서 본 실시예에 따른 토출부(30)는 호퍼(10) 내의 원료가 고르게 토출될 수 있도록 호퍼(10) 하단의 구멍(12)과 대응하는 원 형상으로 토출 영역(32)이 형성되지 않고, 토출부(30)의 직경을 따라 길게 형성된다.

그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 후술되는 실시예들과 같이 다양한 응용이 가능하다.

도 5 내지 도 7은 각각 본 발명의 다른 실시예들에 따른 원료 공급 장치(100)를 개략적으로 도시한 사시도이다.

전술한 바와 같이 호퍼(10)의 경사진 내벽(11)으로 분말이 낙하하는 경우, 덩어리가 형성되기 쉽다. 따라서, 호퍼(10)의 경사진 내벽(11)으로 낙하하는 분말들의 양을 줄이기 위해, 도 5에 도시된 바와 같이, 토출 영역(32)의 중심에서 멀어질수록 토출구(34)의 수를 적게 형성하는 것도 가능하다. 즉, 호퍼(10)의 하단 구멍(12)이 수직 투영되는 부분에는 토출구(34)의 수를 많이 형성하고, 호퍼(10)의 경사진 내벽(11)이 수직 투영되는 영역에는 토출구(34)의 수를 적게 형성할 수 있다.

이에 더하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 토출 영역(32)의 중심부에서 주변으로 갈수록 토출구(34)들 사이의 간격을 크게 형성하고, 토출부(30)의 중심에 가까울수록 토출구(34)들 사이의 간격을 좁게 형성하는 등, 위치에 따라 토출구(34)들 사이의 간격을 다르게 형성하는 것도 가능하다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 호퍼(10)의 경사진 내벽(11)으로 분말들이 낙하하는 것을 방지하기 위해, 호퍼(10) 하단의 구멍(12)을 토출 영역(32)의 전체 형상(예컨대, 직사각 형상)에 대응하는 형상으로 형성하는 것도 가능하다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 원료 공급 장치는 토출부의 전체 영역이 아닌, 토출 영역에만 토출구가 형성된다. 또한 토출 영역은 호퍼 하단의 구멍과 대응하는 크기의 폭으로 형성된다.

이에, 토출구를 통해 토출되는 원료는 대부분 호퍼의 내벽으로 낙하하지 않고, 호퍼의 외부로 곧바로 토출되므로, 원료가 호퍼의 내벽에 낙하함에 따라 분말이 뭉쳐져 덩어리를 형성하는 것을 최소화할 수 있다.

따라서, 덩어리가 아닌, 고른 분말 형태로 원료를 공급할 수 있으므로, 장시간 지속적으로 원료의 원활한 공급이 가능하다. 이에 수율을 높일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 원료 공급 장치는 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이 가능하다.

예를 들어, 전술한 실시예에서는 하나의 임펠러를 이용하는 경우를 예로 들었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 다수의 임펠러를 구비하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 토출 영역은 다수의 임펠러가 장착되는 위치에 대응하여 다양한 형태로 형성될 수 있다.

또한 본 실시예에서는 유리 분말을 공급하는 원료 공급 장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 분말 형태의 원료를 공급하기 위한 설비나 장치라면 폭넓게 적용될 수 있다.

100.... 원료 공급 장치
10.....호퍼
20.....임펠러
30.....토출부
32.....토출 영역
34.....토출구
40.....가스 주입부

Claims

내부에 분말 형태의 원료가 투입되며, 하단에 원료가 외부로 토출되기 위한 구멍이 형성된 호퍼;
상기 호퍼의 내부에 체결되어 상기 원료를 지지하며 상기 원료가 수용되는 공간을 형성하는 판 형태의 토출부; 및
상기 원료가 수용되는 공간 내에 배치되어 상기 원료를 교반하는 임펠러;를 포함하며,
상기 토출부는,
상기 토출부의 내부를 가로지르는 형태로 길게 형성되는 토출 영역 내에 배치되고, 상기 원료를 상기 토출부의 하부로 토출하는 다수의 토출구를 구비하는 원료 공급 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 토출 영역은,
상기 토출부의 중심을 가로지르며 형성되는 원료 공급 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 토출 영역은,
상기 호퍼의 하단에 형성된 구멍의 직경에 대응하는 폭으로 형성되는 원료 공급 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 토출부는,
상기 토출 영역 전체에 균일하게 상기 토출구들이 분산 배치되는 원료 공급 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 토출부는,
상기 토출 영역의 중심부로 갈수록 상기 토출구의 밀도가 커지도록 형성되는 원료 공급 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 토출부는,
상기 토출 영역 중심부에서 주변으로 갈수록 상기 토출구들 사이의 간격이 크게 형성되는 원료 공급 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 토출구는,
상기 토출 영역의 길이 방향을 따라 적어도 하나의 열을 형성하며 배치되는 원료 공급 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 호퍼의 하단에 형성된 구멍은,
상기 토출 영역에 대응하는 형상으로 형성되는 원료 공급 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 토출부의 하부에 체결되고, 상기 호퍼 하단의 구멍을 향하여 가스를 분사하는 가스 주입부를 더 포함하는 원료 공급 장치.