KR100734608B1

KR100734608B1 - 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치

Info

Publication number: KR100734608B1
Application number: KR1020060038996A
Authority: KR
Inventors: 이주동; 정하국
Original assignee: 익스프레스랩 주식회사
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-07-03

Abstract

미세분말 특히 나노 분말을 포집하여 제조하는 장치가 제공된다.

본 발명은 고온다습한 캐리어 가스와 상기 캐리어 가스에 의하여 운반되는 분체를 배출하는 분체 생성 부; 상기 분체 생성 부의 출구 측에 연결되고, 내부에 수냉 재킷을 구비하여 상기 캐리어 가스 중의 수분을 응축시켜 분체로부터 분리하는 수분 제거 부; 및 상기 수분 제거 부의 출구 측에 연결되고, 그 내부에는 집진 유닛과, 필터를 내장하여 상기 캐리어 가스로부터 분체를 분리 수거하는 집진 부;를 포함한다.

본 발명에 의하면, 무기산화물 제조를 위하여 금속염 수용액을 원료용액으로 하는 분무 열 분해장치에서 발생되는 다량의 함유 수분을 연속 제거하고, 수분이 제거된 나노 분체를 전기 집진 방식으로 수거함으로써 나노 분체의 회수율이 매우 높고 작업 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 얻어지는 것이다.

미세분말, 나노 분말, 캐리어 가스, 나노 분체, 전기 집진, 분체 제조장치

Description

고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치{APPARATUS FOR PRODUCING FINE POWDER CARRIED BY HOT AND HUMID CARRIER GAS}

제 1도는 본 발명에 따른 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치를 전체적으로 도시한 구성도.

제 2도는 본 발명에 따른 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치에 갖춰진 집진 부를 상세히 도시한 단면도.

제 3도는 도 2에 도시된 집진 부의 집진 유닛이 동작하는 원리를 도시한 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1..... 본 발명에 따른 분체 제조장치

10.... 분체 생성 부 12.... 분체 생성 부 출구

20.... 수분 제거 부 22.... 수분제거 부 입

30.... 흡입 관 40,50.... 수증기 응축 유닛

41,51.. 내벽 43.... 수분 포집기

53.... 가스 도입 구 54.... 수분배출구

55.... 관로 70.... 집진 부

72.... 케이싱 74.... 분체 회수 관

76.... 배출관 80.... 유도관

90.... 가열 수단 100.... 집진 유닛

102... 방전 부 104.... 텅스텐 와이어

106... 접지 판 112.... 집전 부

114... (-)극 판 116.... (+)극 판

120.... 필터 130.... 진동 발생 부

132.... 진동 모터 140.... 공기 분사 부

142.... 공기 분사 관 144.... 공기 분사 노즐

146.... 개폐밸브 K....나노 분체

본 발명은 미세분말 특히 나노 분말을 포집하여 제조하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 무기산화물의 미세한 분말, 특히 반응 중에 바로 결정화되어 추가 열처리 없이 사용할 수 있는 나노 사이즈의 분말을 제조함에 있어서 고온운전 중에 다량으로 발생되는 수분을 운전라인 상에서 직접 제거하여 응집이 없고, 미세 입자들도 모두 포집하여 회수함으로써 분말 성이 우수한 분말의 연속제조를 가능케 하고 또한 그 분말의 회수율을 크게 향상시킨 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이 송되는 분체의 제조장치에 관한 것이다.

세라믹 원료 분체의 합성법에는 고상 법, 액상 법, 기상 법이 있으며 이 중 액상 법의 일종인 용액 법은 목적하는 화학 종을 함유한 용액을 침전 여과, 용매추출 여과, 용매 기화 및 용액연소 등의 방법을 통하여 조성이 균일하며 미세한 분체를 얻을 수 있는 방법이다.

이 중에서 용매의 기화를 이용하는 분무 열 분해법(spray pyrolysis method)은 단일 혹은 복합금속염 용액을 조절된 고온분위기 중에 미세한 액적 상태로 분무하여 순간적으로 용매를 증발시킴으로써 금속염의 열분해 및 화학종간의 반응을 단일의 공정으로 목적하는 원료 분체를 제조하는 방법을 말한다.

상기 분무 열 분해법은 액상 법으로 얻을 수 있는 일반적인 장점인 고순도, 초미립, 균일조성의 분말을 얻을 수 있을 뿐만이 아니라 침전법, 동결건조법 및 sol-gel법 등의 타 용액 법에서 필요한 하소 및 분쇄공정이 필요 없다.

뿐만 아니라 다 성분 계에서 용해도 차이에 의한 편석이 미세한 액적 내로 한정되므로 균일한 복합조성의 분말 제조에 적합하여 고온 초전도체의 제조를 위한 전구체 분말의 제조에 사용되는 등 제조공정이 간단하고 연속제조가 가능한 장점을 갖고 있어서 일반적인 세라믹스 제조에 널리 사용되는 방법이다.

이러한 분무 열 분해법은 목적하는 무기산화물의 화학 종을 값싼 금속염의 수용액형태로 원료용액으로 하여 초음파분무기나 2류체 노즐(144)형 분무기를 이용 하여 미세한 액적을 형성하고, 예를 들면, 500~1300℃의 고온의 열분해장치에 분무하여 순간적으로 용매인 물을 증발시키고 금속염의 열분해 및 화학종간의 반응을 통하여 목적하는 무기산화물을 얻을 수 있다.

또한 본원발명은 통상의 분무 열 분해법에만 한정되는 것이 아니라 본 발명자 그룹이 개발한 초음파 분무 열 분해법과 금속질산염과 연료(glycine, urea 또는 citric acid)의 자발착화를 이용한 자발착화법을 융합한 새로운 방법도 그 대상이 될 수 있다.

그러나 상기와 같은 분무 열 분해법을 이용할 경우에는 제조과정에서 필수적으로 수반되는 용액의 증기, 특히 수증기의 생성으로 인하여 제조된 분말과 수증기가 혼합되어 회수되는 현상이 불가피하게 발생될 수 있다.

이러한 수증기는 제조 공정 라인에 부착하여 합성된 무기산화물 미 분말이 회수되는 경로인 파이프나 호스 등과 같은 공정 라인의 벽에 응집되는 것을 유발하여 목적하는 무기산화물 미 분말의 회수율을 저하(서브마이크론 크기의 미분말 회수율은 통상적으로 25% 이하로 알려져 있어 실험실적인 연구로만 진행 중임)시킬 수 있다.

뿐만 아니라 최종 회수부인 백 필터에까지 부착하여 회수된 미분말의 응집 등과 같은 분말성 저하요인이 될 뿐만 아니라 공정진행 중 각 부분에 응집된 미분말의 제거를 위하여 장치의 운전을 중지해야만 하는 등 연속운전을 방해하는 요인이 될 수 있다.

또한, 상기와 같은 문제점은 상기 분무 열 분해법이나 자발착화 연소법과 같은 방식을 실시하는 나노 분체의 제조를 위한 장치뿐만 아니라, 분체를 제조하는 방법에서 고온 다습한 캐리어 가스에 의하여 운반되는 분체의 제조장치에서는 모두 내재되어 있는 문제점이다.

이와 같은 문제점을 해결하고자 2004.04.22 자로 대한민국 특허출원번호 제2004-27940호(명칭: 고온 다습한 캐리어 가스에 의하여 운반되는 미세 분체로부터 수분을 제거하는 장치 및 방법)가 제안되었으며, 2005.11.09 자로 대한민국 특허등록번호 제0529054호로 특허받아 이와 같은 수분에 의한 문제점을 해소한 바 있다.

이와 같은 출원에 의해서 효과적으로 나노 분체를 수분으로부터 분리하고 제조하는 것이지만, 나노 분체의 회수율에는 개선의 여지가 있는 것이었다.

즉, 나노 분체는 그 입자가 너무 미세한 것이기 때문에 단순한 백 필터를 이용하여 회수하는 경우에도 그 회수율이 저조한 것으로서, 더욱더 분체의 회수율을 향상시킬 수 있는 개선안이 당 업계에서는 요구되는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 공정상 필연적으로 고온다습한 캐리어 가스에 의하여 운반 될수 밖에 없는 미세 분 체를 생산하는 제조공정 있어서 다량의 함유 수분을 분체제조 운전 중에 연속적으로 제거될 수 있도록 하고, 더욱더 분체 회수율을 높일 수 있도록 개선된 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 기재된 본 발명에 따른 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치의 특징적인 구성을 살펴보면,

고온다습한 캐리어 가스와 상기 캐리어 가스에 의하여 운반되는 분체를 배출하는 분체 생성 부;

상기 분체 생성 부의 출구 측에 연결되고, 내부에 수냉 재킷을 구비하여 상기 캐리어 가스 중의 수분을 응축시켜 분체로부터 분리하는 수분 제거 부; 및

상기 수분 제거 부의 출구 측에 연결되고, 그 내부에는 집진 유닛과, 필터를 내장하여 상기 캐리어 가스로부터 분체를 분리 수거하는 집진 부;를 포함하는 구성을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 의하면 상기 집진 유닛은 나노 분체를 양 이온화시키는 방전 부;와 상기 양 이온화된 나노 분체를 수거하는 집전 부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 의하면 상기 방전 부는 (-)극의 텅스텐 와이어와 (+)극의 접지 판을 포함하여 코로나 방전을 일으켜 분체를 양 이온화시키고, 상기 집전 부는 판상의 (-)극 판과 (+)극 판들이 다수 일정 간격으로 배열하여 (-)극 판에서 양 이온화된 나노 분체들을 수거하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 의하면 상기 집진 유닛의 전방 측으로 가열 수단을 추가 포함하여 상기 캐리어 가스와 분체로부터 수분을 제거시키는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 의하면 상기 가열 수단은 전기 저항식 히터로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 의하면 상기 집진 유닛의 측방에는 진동을 부여하는 진동 발생 부를 추가 포함하고, 상기 진동 발생 부는 나노 분체에 진동을 부여하는 진동 모터를 구비한 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 의하면 상기 필터의 상부측으로는 고압의 공기에 의해 상기 필터에 부착된 나노 분체 입자들을 하부로 낙하시키기 위한 공기 분사 부를 추가 포함하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 의하면 상기 공기 분사 부는 하부의 필터로 향한 다수의 공기 분사 노즐을 구비한 공기 분사 관과 개폐밸브를 구비하고, 상기 개폐밸브가 선택적으로 열림으로써 공기 분사 노즐로부터 고압의 공기가 상기 필터 측으로 공급되어 상기 필터에 충격을 가하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 의하면 상기 수분 제거 부에는 캐리어 가스의 수분 응축으로 인한 비 체적 감소 및 이에 따른 캐리어 가스 압력 감소를 보상하기 위하여 가스를 공급하는 가스 도입 구를 추가 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 구성요소별로 각각의 기능을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치가 도 1에 전체적으로 도시되어 있다.

본 발명에 따른 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치(1)는 분체 생성 부(10)를 구비하며, 상기 분체 생성 부(10)는 단일 혹은 복합금속염 용액을 조절된 고온분위기 중에 미세한 액적 상태로 분무하여 순간적으로 용매를 증발시켜 원료 분체를 제조하는 장치로서, 고온다습한 캐리어 가스와 나노 분체를 출구(12) 측으로 배출한다.

상기 분체 생성 부(10)의 출구(12) 측에는 수분 제거 부(20)가 연결되고, 상 기 수분 제거 부(20)는 그 내부에 수냉 재킷(42,52)을 구비하여 상기 캐리어 가스 중의 수분을 응축시켜 분체로부터 분리하고, 상기 수분의 응축으로 인한 비 체적 감소 및 이에 따른 캐리어 가스 압력감소를 보상하기 위하여 가스를 공급하는 가스 도입 구(53)를 구비하고 있다.

상기 수분 제거 부(20)는 복수의 수증기 응축 유닛(40,50)을 포함하며, 그 내부에 구비되어 있는 수냉 재킷(42,52)은 캐리어 가스의 온도를 이슬점 이하로 낮추어서 캐리어 가스에 포함된 수증기를 응축시키는 역할을 한다.

상기 수증기 응축 유닛(40,50)은 하나만 설치되어 있을 경우에는 수분제거효과가 미약하며, 2 이상 복수로 연결되어 있을 경우에 효율적인 수분제거가 가능하다. 각 수증기 응축 유닛(40,50)의 내벽(41,51)의 하부(41a,51a)는 수분을 효과적으로 제거하기 위하여 사이클론 형상으로 제조되는 것이 바람직하다.

따라서 상기 수분 제거 부(20)의 수증기 응축 유닛(40,50)으로 인하여 응축된 수분은 중력으로 인하여 하향으로 제거될 수 있다.

또한 하향으로 이동된 응축수는 대량 생산을 할수록 그 응축되는 양이 증가되므로 한곳에 집적될 수 있는 공간이 필요하거나 외부로 배출되는 수단이 필요하다. 그러므로 상기 수증기 응축 유닛(40,50)의 하단에는 수분을 포집할 수 있는 수분 포집기(43)가 있거나 수분을 배출할 수 있는 수분배출구(54)가 위치될 필요가 있다.

하지만 상기 수분배출구(54)를 설치하여 수분을 배출할 경우에는 수분배출구(54)를 후속되는 관로(55)와 밀폐 결합하여 외부의 공기가 들어오지 않도록 밀봉시키는 것이 보다 효과적이다. 그 이유는 외부의 공기가 수분배출구(54) 또는 이와 연결된 관로(55)를 통하여 수증기 응축 유닛(40,50)의 내부로 들어올 경우에는 응축된 수분의 흐름 방향과 반대방향으로 공기가 유입되어 관로(55) 내의 수분의 흐름을 방해하여 제거효율을 저해시키기 때문이다.

또한 상기 수분 제거 부(20)는 상기 분체 생성 부(10)로부터 분체를 제공받을 수 있는 통로를 구비할 필요가 있는데, 상기 통로는 흡입관(30)의 형태로 관로로 연결될 수도 있으며, 또는 분체 생성 부(10)의 출구(12) 쪽에 흡입관(30) 없이 입구(22)를 통하여 바로 연결될 수도 있다.

즉, 도 1에서 도시된 형태와 달리 흡입관(30)의 형태가 아니라 분체 생성 부(10)측 출구(12)와 분체 및 캐리어 가스의 흐름 방향에서 보아 최전방의 수분 제거 부(20)의 입구(22)가 바로 연결될 수도 있다.

그리고 상기 수분 제거 부(20)는 도시된 것처럼 분체 생성 부(10)의 하단 측면에 설치될 수도 있지만, 분체 생성 부(10)의 직하에 설치될 수도 있다.

또한, 상기 복수의 수증기 응축 유닛(40,50)은 숫자가 많아질수록 수분을 배출할 수 있는 능력은 증대되는데 비하여 후속되는 집진 부(70)에서 나노 분말(분 체)을 회수하기 위한 캐리어 가스의 유속이 감소될 수 있다.

따라서 분말을 가장 용이하게 회수할 수 있고, 집진 부(70)로 공급되는 나노 분말의 양이 감소되지 않도록 그 숫자를 2 또는 3개로 하는 것이 바람직하다.

여기서 상기 수분 배출구(54)는 최 후단으로부터 1개 또는 2개의 수증기 응축 유닛(40,50)에 설치되는 것이 바람직한데, 그 이유는 후단으로 갈수록 응축되는 수분의 양이 증가하는 경향이 있기 때문이다.

그리고 상기 복수의 수증기 응축 유닛(40,50) 중 최전방의 수증기 응축 유닛(40)은 흡입관(30)에 의하여 분체 생성 부(10)와 바로 연결되는데, 분체 생성 부(10)의 말단으로부터 캐리어 가스와 분체의 배출 즉시, 회수되도록 하는 것이 바람직하다.

그 이유는 분체 생성 부(10)로부터 생산되어 배출되는 분체는 수분을 다량 함유하고 있는 캐리어 가스에 의하여 운반되기 때문에 이들이 즉시 회수되지 않으면 분체 생성 부(10)의 바닥에 침적되어 분체끼리 응집될 우려가 있기 때문이다.

그러나, 제조되는 분체의 응집된 크기가 상당히 큰 경우에는 수분과 함께 포집되도록 하고 이를 바로 건조하여 약간 입자가 큰 분체로서의 이용도 가능하다.

또한, 회수되는 분체는 캐리어 가스에 의하여 운반되어 서로 어느 정도의 간격을 가지고 있으나 난류가 발생되면 입자들의 진행방향이 서로 평행하지 않아 입 자끼리의 충돌이 발생할 우려가 있으므로 층류 흐름을 유지시키는 것이 바람직하다.

상기 층류 흐름을 유지하기 위해서는 흡입관(30) 또는 흡입구로 캐리어 가스이외의 다른 가스가 출입할 수 없도록 밀폐시키는 것이 필요하다. 그 이유는 가스가 여러 가지 경로를 통하여 도입될 경우 가스의 흐름이 일정한 방향으로 되지 않고 중간에서 소산되어 버릴 우려가 있기 때문이다.

상기 수증기 응축 유닛(40,50)에 구비된 수냉 재킷(41,51)에 의하여 수증기가 응축할 경우, 캐리어 가스 중 수증기가 차지하고 있던 비율만큼 비 체적이 증가하여 가스의 압력이 감소하기 때문에 2차 수증기 응축 유닛(50)에 후속될 수 있는 백 필터 등의 회수 장치로 캐리어 가스 및 분체가 용이하게 운반될 수 없으며, 압력감소로 인하여 수증기의 응축도 어렵다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 수증기의 응축으로 인한 비 체적 감소 및 이에 따른 캐리어 가스의 압력감소를 보상하는 역할을 하도록 가스를 공급하는 가스 도입 구(53)를 상기 2차 수증기 응축 유닛(50)에 설치하고 있다.

상기 가스 도입 구(53)는 수분배출구(54)의 상부 벽에 설치되는 것이 수분제거에 효과적이다. 상기 가스 도입 구(53)에 의하여 도입되는 가스는 미리 관로 내에 실리카 겔 등의 흡습제 등이 설치된 수분제거장치(미 도시)를 통과하는 것이 추 가적인 수분유입방지를 위하여 바람직하다.

상기 가스 도입 구(53)에 의하여 도입되는 가스의 적정량은 캐리어 가스의 양 및 회수되는 수증기의 양에 의하여 변하므로 상기의 적정량에 상응하는 양으로 공급하여 줄 필요가 있다. 따라서 가스 도입 구(53)의 구경을 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치(1)는 상기 수분 제거 부(20)의 출구(24) 측에 연결되고, 그 내부에는 집진 유닛(100)과, 필터를 내장하여 상기 캐리어 가스로부터 분체를 분리 수거하는 집진 부(70)를 포함한다.

상기 집진 부(70)는 수분 제거 부(20)의 출구(24) 측에 연결된 유도 관(80)을 통하여 연결될 수도 있고, 상기 유도 관(80) 없이 직접 연결될 수도 있다.

상기 집진 부(70)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 2차 수증기 응축 유닛(50)의 출구(24)에 입구가 연결된 중공형 케이싱(72)을 갖추고, 상기 케이싱(72)의 내부에는 집진 유닛(100)과 필터(120)를 내장하고 있다.

상기 케이싱(72)은 그 하부측으로 분체 회수 관(74)이 연결되고, 그 상부 측으로는 배출관(76)을 통하여 흡입 펌프(미 도시)에 연결되어 케이싱(72)의 내부에 흡입 압력, 즉 진공압력이 부여되도록 구성되는 것이다.

그리고 상기 케이싱(72)은 내장된 집진 유닛(100)의 전방 측으로, 즉 케이싱(72)의 입구측 직 후방에 가열 수단(90)을 추가로 구비하고 있다.

상기 가열 수단(90)은 바람직하게는 전기 저항식 히터 등으로 이루어지는 것으로서, 전원이 공급되어 발열작용이 이루어지고, 이와 같은 히터를 통과하는 캐리어 가스와 분체를 가열시켜 더욱더 수분을 증발 제거시킨다.

본 발명은 상기 가열 수단(90)이 단지 전기 저항식 히터만으로 한정되는 것은 아니며, 상기와는 다르게 고온의 스팀 또는 기체가 통과되는 가열 파이프 등으로 이루어질 수 있고, 이들을 모두 포함하는 것이다.

상기 집진 유닛(100)은 도 3에 기본적인 원리가 도시된 바와 같이, 방전 부(102)와 집전 부(112)를 포함하고, 상기 방전 부(102)는 집전 부(112)의 전방 측에서, 즉 상기 가열 수단(90)의 후방 측에서 나노 분체를 양 이온화시킨다.

그리고, 상기 집전 부(112)에서는 상기 양 이온화된 나노 분체를 음전하가 부여된 (-) 전극에서 부착하여 수거하게 된다.

즉, 상기 집진 유닛(100)은 상기 방전 부(102)에서 (-)극의 텅스텐 와이어(104)와 (+)극의 접지 판(106)을 가지고 있으며, 이들은 전원에 전기적으로 연결 되어 예를 들면 10,000~12,000V의 고전압을 인가받아 상기 텅스텐 와이어(104)에서 코로나 방전을 일으키고, 고밀도의 전기장을 형성함으로써 상기 방전 부(102)를 통과하는 나노 분체를 양 이온화시킨다.

그리고 상기 집전 부(112)에는 판상의 (-)극 판(114)과 (+)극 판(116)들이 다수 일정 간격으로 배열되어 있고, 전원에 전기적으로 연결되며 상기 방전 부(102)를 통과하여 양 이온화된 나노 분체들이 캐리어 가스와 함께 상기 집전 부(112)의 (-)극 판(114)과 (+)극 판(116)들 사이를 통과하게 되고, 그 과정에서 (-)극 판(114)에는 양 이온화된 나노 분체들이 부착되어 수거되며, 캐리어 가스는 (-)극 판(114)과 (+)극 판(116) 사이를 통과하여 상승 배출된다.

이와 같이 집전 부(112)에서 (-)극 판(114)에 부착된 나노 분체(K)들은 점차 그 입자들이 성창하게 되고, 일정 크기로 성장되면 자중에 의해서 하부로 낙하되며, (-)극 판(114)으로부터 분리된다.

그리고 상기 집진 유닛(100)의 상부측으로는 필터(120)가 탈착 가능하도록 장착되며, 상기 필터(120)에서는 상기 집진 유닛(100)을 통과하여 상승되고, 집진 유닛(100)을 통과하면서 그 입자 크기가 성장된 나노 분체(K)들을 여과하여 수집한다.

한편, 상기 집진 유닛(100)의 측방에는 상기 집전 부(112)에 진동을 부여하 는 진동 발생 부(130)가 배치되며, 상기 진동 발생 부(130)에서 집전 부(112)로 전달되는 진동은 (-)극 판(114)에 부착하여 성장된 나노 분체(K)들이 (-)극 판(114)으로부터 쉽게 분리되도록 하여 준다.

이와 같은 진동 발생 부(130)는 바람직하게는 진동 모터(132)를 포함하는 것이고, 타이머(미도시)를 내장하여 정해진 시간에 맞추어 정해진 시간 동안 동작할 수 있는 것이다.

그리고, 본 발명은 상기 필터(120)의 상부측으로, 즉 후류 측으로 공기 분사 부(140)를 구비한다.

상기 공기 분사 부(140)는 하부의 필터(120)로 향한 다수의 공기 분사 노즐(144)을 구비한 공기 분사 관(142)과 개폐밸브(146)를 구비한다. 상기 공기 분사 관(142)으로는 외부로부터 고압의 공기가 제공되고, 선택적으로 개폐밸브(146)가 열림으로써 상기 공기 분사 노즐(144)로부터 고압의 공기가 상기 필터(120)측으로 제공되어 상기 필터(120)에 부착된 나노 분체 입자들을 충격에 의해서 하부로 낙하시킨다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 분체 생성 부(10)로부터 고온다습한 캐리어 가스와 나노 분체(K)가 배출된다.

이와 같은 고온다습한 캐리어 가스와 나노 분체(K)는 수분 제거 부(20)의 복수의 각 수증기 응축 유닛(40,50)들을 통과하면서 그 내부에 구비되어 있는 수냉 재킷(42,52)에 의해서 캐리어 가스는 그 온도가 이슬점 이하로 낮추어서 수증기가 응축제거된다.

그리고 이와 같이 응축된 수분은 상기 수증기 응축 유닛(40,50)의 하단에 위치된 수분 포집 기(43)와 수분 배출구(54)를 통하여 수증기 응축 유닛(40,50)으로부터 제거된다.

또한 상기 수분 제거 부(20)는 캐리어 가스의 수증기가 응축됨에 따라서 캐리어 가스내의 수증기가 차지하고 있던 비율만큼 가스의 압력이 감소하기 때문에 2차 수증기 응축 유닛(50)에 설치되어 있는 가스 도입 구(53)를 통하여 적정량의 가스가 공급되어 낮아진 압력을 보상하는 것이다.

그리고 상기와 같이 수분이 제거된 상태로 상기 수분 제거 부(20)로부터 나온 캐리어 가스와 분체(K)는 집진 부(70)로 유입되고, 집진 유닛(100)과 필터(120)를 통과하게 된다.

이 과정에서 전기 저항식 히터로 이루어진 가열 수단(90)을 통과함으로써 집진 부(70)로 유입된 캐리어 가스와 분체(K)로부터 더욱더 수분을 증발 제거하는 것이다.

상기 가열 수단(90)을 통과한 캐리어 가스와 분체(K)는 방전 부(102)를 통과하게 되고,

상기 방전 부(102)에서 전원으로부터 (-)극의 텅스텐 와이어(104)와 (+)극의 접지판(106)에 고전압을 인가받아 상기 텅스텐 와이어(104)에서 코로나 방전을 일으키고, 고밀도의 전기장을 형성함으로써 상기 방전 부(102)를 통과하는 나노 분체(K)는 양 이온화된다.

그리고 상기 집전 부(112)를 통과하게 되며, 상기 캐리어 가스와 분체(K)는 집전 부(112)의 (-)극 판(114)과 (+)극 판(116)들 사이를 통과하면서 (-)극 판(114)에는 양 이온화된 나노 분체(K)들이 부착되어 수거되고, 캐리어 가스는 (-)극 판(114)과 (+)극 판(116) 사이의 공간을 통과하여 상승 배출된다.

이와 같이 집전 부(112)에서 (-)극 판(114)에 부착된 나노 분체(K)들은 점차 그 입자들이 성창하게 되고, 집전 부(112)의 일측에 마련된 진동 발생 부(130)로부터 진동을 부여받고, 자중에 의해서 하부로 낙하되어 (-)극 판(114)으로부터 분리된다.

그리고 상기 집진 부(70)를 통과하여 상승된 나노 분체(K)들은 집진 부(70)의 상부 측에 배치된 필터(120)를 통하여 수집처리된다.

또한 상기 필터(120)는 그 상부측에 배치된 공기 분사 부(140)의 노즐(144)로부터 주기적으로 또는 작업자들의 선택에 의해서 고압의 공기를 받게 되고, 결과적으로 상기 필터(120)에 부착된 나노 분체 입자들은 그 충격에 의해서 하부로 낙 하 수집되는 것이다.

그리고 나노 분체(K)들이 수집처리되어 분체들을 포함하지 않는 캐리어 가스는 케이싱(72) 상부 측의 배출관(76)을 통하여 외부로 배출되고, 상기 집진 유닛(100)과 필터(120)를 통하여 수집처리된 나노 분체(K)들은 케이싱(72) 하부 측에 마련된 분체 회수관(74)을 통하여 별도의 장소로 수거 처리된다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 무기산화물 제조를 위하여 금속염 수용액을 원료용액으로 하는 분무 열 분해장치에 있어서 공정상 필연적으로 발생되는 다량의 함유 수분을 분무 열 분해장치 고온운전 중의 연속적인 제거를 가능케 함으로써 함유수분으로 인하여 발생하는 문제점을 쉽게 해결할 수 있다.

그리고 본 발명은 수분이 제거된 나노 분체를 전기 집진 방식으로 수거함으로써 나노 분체의 회수율이 매우 높고 작업 생산성을 향상시킬 수 있는 것이다.

상기에서 본 발명은 특정한 실시 예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 이는 단지 예시적으로 본 발명을 설명하기 위하여 기재된 것이며, 본 발명을 이와 같은 특정 구조로 제한하려는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이 러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.

Claims

고온다습한 캐리어 가스와 상기 캐리어 가스에 의하여 운반되는 분체를 배출하는 분체 생성 부;

상기 분체 생성 부의 출구 측에 연결되고, 내부에 수냉 재킷을 구비하여 상기 캐리어 가스 중의 수분을 응축시켜 분체로부터 분리하는 수분 제거 부; 및

상기 수분 제거 부의 출구 측에 연결되고, 그 내부에는 집진 유닛과, 필터를 내장하여 상기 캐리어 가스로부터 분체를 분리 수거하는 집진 부;를 포함하는 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 집진 유닛은 나노 분체를 양 이온화시키는 방전 부;와

상기 양 이온화된 나노 분체를 수거하는 집전 부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치.
제2항에 있어서, 상기 방전 부는 (-)극의 텅스텐 와이어와 (+)극의 접지 판을 포함하여 코로나 방전을 일으켜 분체를 양 이온화시키고, 상기 집전 부는 판상의 (-)극 판과 (+)극 판들이 다수 일정 간격으로 배열하여 (-)극 판에서 양 이온화된 나노 분체들을 수거하는 것임을 특징으로 하는 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집진 유닛의 전방 측으로 가열 수단을 추가 포함하여 상기 캐리어 가스와 분체로부터 수분을 제거시키는 것임을 특징으로 하는 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치.
제4항에 있어서, 상기 가열 수단은 전기 저항식 히터로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 집진 유닛의 측방에는 진동을 부여하는 진동 발생 부를 추가 포함하고, 상기 진동 발생 부는 나노 분체에 진동을 부여하는 진동 모터를 구비한 것임을 특징으로 하는 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터의 상부측으로는 고압의 공기에 의해 상기 필터에 부착된 나노 분체 입자들을 하부로 낙하시키기 위한 공기 분사 부를 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치.
제7항에 있어서, 상기 공기 분사 부는 하부의 필터로 향한 다수의 공기 분사 노즐을 구비한 공기 분사 관과 개폐밸브를 구비하고, 상기 개폐밸브가 선택적으로 열림으로써 공기 분사 노즐로부터 고압의 공기가 상기 필터 측으로 공급되어 상기 필터에 충격을 가하는 것임을 특징으로 하는 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 수분제거 부는 캐리어 가스의 수분 응축으로 인한 비 체적 감소 및 이에 따른 캐리어 가스 압력감소를 보상하기 위하여 가스를 공급하는 가스 도입 구를 추가 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 다습한 캐리어 가스에 의해 이송되는 분체의 제조장치.