KR100957823B1 - 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노콜로이드 생성 장치 및 스틱형상의 액체 주입형 카트리지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 플라즈마 발생을 유도하여 금속 나노 콜로이드를 제조하는 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 수중 플라즈마 방식으로 금속 나노 콜로이드를 생성하는 장치로서, 고전압 전기 에너지를 발생시키고 스틱형 카트리지가 장착되는 홀더부에 마련된 내부전극으로 상기 발생된 전기 에너지를 제어수단의 제어에 따라 공급하는 본체부; 및 내부에 액체를 수용할 수 있는 공간이 형성된 스틱형상의 몸체부와, 상기 몸체부의 일 측면에 뚜껑 형태로 결합되고 상기 본체부의 홀더부에 장착되어 상기 내부전극과 접속하는 전극과 상기 전극의 일 측면에 부착되는 금속 와이어를 구비한 카트리지 뚜껑부로 이루어진 카트리지부;를 포함하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치가 개시된다.

나노콜로이드, 카트리지, 금속와이어, 수중플라즈마, 백금나노콜로이드

Description

스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치 및 스틱형상의 액체 주입형 카트리지{Apparatus for generating metal nano colloid using stick-type pouring liquid cartridge and stick-type pouring liquid cartridge}

본 발명은 금속 콜로이드 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수중 플라즈마 발생을 유도하여 금속 나노 콜로이드를 제조하는 장치에 관한 것이다.

귀금속 가공 등에 이용하기 위하여 금속 콜로이드를 제조하는 방식 중 수중 플라즈마 방식이 최근에 많이 이용되고 있다. 이러한 기존 수중 플라즈마 방식은 충전된 고밀도 에너지를 물 용매 내부로 삽입한 금속 와이어에 인가하여, 1 ~ 50㎲(micro second)의 짧은 시간에 저항 발열에 따른 수증 플라즈마 발생을 유도하여 나노 콜로이드를 제조하는 기술이다. 이 방식을 이용한 종래의 나노콜로이드 제조장치의 경우, 고밀도 에너지가 인가되는 각 고압 전극부에 금속 와이어를 사용자가 손으로 연결하거나 또는 그리퍼(gripper)로 직접 이송해서 사용하는 방식이었다. 이는 금속 와이어의 직경에 따라 고압부 전극이 금속 와이어를 잡는 힘이 일정하지 않기 때문에, 접촉저항이 변하면서 저항발열 특성이 달라져, 생성되는 나노 콜로이 드 농도 재현성이 현저히 떨어지게 되고, 심지어는 접촉특성이 좋지 않아서 고밀도 전류가 물속으로 누설되어 나노콜로이드가 생성되지 않는 문제점이 있다.

또한, 다른 방식으로 천공되어 있는 필름에 금속 와이어가 코팅된 카세트 타입 방식이 있다. 이 경우, 필름에 고정되어 있는 금속 와이어를 고전압 전극에 공급시 전극과 접촉되는 금속 와이어와의 접촉저항이 커서, 고밀도 전류의 일부분만 인가되는 문제와 나노 콜로이드 제조시 발생 되는 압력에 의해 필름이 느슨해지거나 풀릴 경우 고전압 전극과 접촉이 거의 이루어지지 않아, 물 용매로 고밀도 전류가 누설되어, 나노 콜로이드가 제조되지 않는 등의 많은 문제점이 있다.

이러한 문제점들에 따라 최근에는 금속와이어가 본딩된 소모성 카트리지를 적용한 금속 콜로이드 생성 방식이 이용되고 있다. 이러한 방식의 경우, 기존 방식의 문제점인 전극과 금속 와이어의 접촉성이 동일하게 유지되지 않는 현상을 개선함으로써, 나노콜로이드 재현성을 확보할 수 있게 되었다. 하지만, 카트리지와 액체가 별도로 구성되어 있어서, 카트리지를 탈부착하는 카트리지 구성부와 이를 상하로 이동시키는 상하이동부, 그리고 물컵을 넣고 물이 일정량이 이상 채워져 있는지 감지하는 물컵 감지부 등이 복잡하게 구성되어 있어서, 잦은 고장의 원인이 되고 있다. 또한, 물컵 상부를 밀폐하는 컵 커버를 적용하여도 수중 플라즈마 소음을 완전히 소거하기에는 한계가 있으며, 물컵의 위치가 한쪽으로 치우칠 경우 소거되지 못한 날카로운 소음이 발생하게 되고, 이는 사용자에게 불쾌감과 스트레스를 지속적으로 제공하는 심각한 문제를 초래하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 수중 플라즈마 방식으로 나노 콜로이드의 제조시에 액체를 포함한 전극 및 금속 와이어가 카트리지 내부에 모두 존재하도록 배치하여 별도의 액체를 담는 물컵 및 무게 감지부와 상하 이동하는 전극을 구성할 필요가 없도록 한 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 카트리지 내부가 밀폐되도록 하여 수중 플라즈마 발생시 생성되는 소음 문제를 완전히 해결할 수 있도록 하는 데 다른 목적이 있다.

나아가, 고전압 전극부위는 플러그 형상으로 카트리지 전극부위는 콘센트 형상으로 하여 고전압 전극과 카트리지 전극의 탈부착이 손쉽고 확실하게 접촉되도록 하고, 다용도로 희석해서 쓸 수 있는 소량(최소 2ml)의 고농도 나노 콜로이드 제조가 가능하도록 하여, 누구나 손쉽게 나노 콜로이드를 제조할 수 있는 금속 나노 콜로이드 생성기를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 첨부된 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치는, 수중 플라즈마 방식으로 금속 나노 콜로이드를 생성하는 장치로서, 고전압 전기 에너지를 발생시키고 스틱형 카트리지가 장착되는 홀더부에 마련된 내부전극으로 상기 발생된 전기 에너지를 제어수단의 제어에 따라 공급하는 본체부; 및 내부에 액체를 수용할 수 있는 공간이 형성된 스틱형상의 몸체부와, 상기 몸체부의 일 측면에 뚜껑 형태로 결합되고 상기 본체부의 홀더부에 장착되어 상기 내부전극과 접속하는 전극과 상기 전극의 일 측면에 부착되는 금속 와이어를 구비한 카트리지 뚜껑부로 이루어진 카트리지부;를 포함한다.

바람직하게, 상기 카트리지부의 상기 몸체부 내부에는 액체가 주입되어 있고, 상기 카트리지부의 상기 몸체부 내부에는 2 ml 내지 200 ml의 액체가 주입된 다.

또한, 상기 카트리지부의 상기 뚜껑부에 구비된 전극은 양극과 음극으로 구분된 2개의 전극으로 이루어진 것이 바람직하다.

나아가, 상기 카트리지부의 상기 뚜껑부에 구비된 전극은 외부의 수컷형 전극에 삽입될 수 있는 암컷형 콘센트 타입의 인서트형 전극인 것이 바람직하다.

대안으로, 상기 카트리지부의 상기 뚜껑부에 구비된 전극은 섭씨 150도 이상에서 용융(melting)되지 않는 폴리카보네이트, 테프론계열, 에폭시 등의 플라스틱 또는 세라믹 재질의 절연체에 양극과 음극의 전극이 삽입되어 있는 회로기판형 전극인 것이 바람직하다.

추가로, 상기 카트리지부의 상기 뚜껑부에 구비된 전극은, 두께 1 내지 2mm의 원형 형상의 절연재를 준비하여 전극을 형성할 부위에 전도성 금속을 리벳 접합하여 이루어진 회로기판형 전극인 것이 바람직하다.

아울러, 상기 카트리지부의 상기 뚜껑부에 구비된 금속 와이어는, 상기 전극 면 중 상기 몸체부가 결합된 측면에 노출된 면에 본딩되어 상기 2 개의 전극을 연결하도록 부착되는 것이 바람직하며, 상기 금속 와이어의 본딩은 웨지 본더(wedge-bonder) 또는 볼 본더(ball-bonder)를 이용한 와이어 본딩인 것이 바람직하다.

나아가, 상기 금속 와이어는 전도성 금속 물질로 이루어지고, 보다 바람직하게 상기 금속 와이어는 백금으로 이루어진다.

바람직하게, 상기 카트리지부의 상기 뚜껑부는, 상기 금속 와이어가 나노 콜로이드로 변하면서 상기 몸체부로 분산될 수 있도록 하는 필터 홀을 더 구비한다.

상기 본체부에는, 상기 카트리지부가 삽입될 수 있는 수납공간이 마련된 카트리지 보관부가 더 구비된 것이 바람직하다.

아울러, 상기 본체부는, 전기에너지의 충전 및 방전과, 상기 카트리지부의 장착 접속시 상기 금속 와이어의 감지 및 프로그램을 제어하는 시스템 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 본체부의 홀더부 내주면에는 적어도 하나의 돌기가 형성되고, 상기 카트리지부의 뚜껑부에는 외주면을 따라 원형 돌기가 형성되어 상기 본체부의 홀더부에 상기 카트리지부가 삽입 장착 시 상기 카트리지부를 고정시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 본체부의 홀더부 내주면에는 탄성을 갖는 재질로 이루어진 카트리지부 지지부가 상기 내주면을 따라 부착 형성된 것이 바람직하다.

바람직하게, 상키 카트리지부의 상기 몸체부와 상기 뚜껑부는 서로 결합 및 분리가 가능하도록 결합면이 나사 결합 구조로 이루어진다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 수중 플라즈마 방식에 따른 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 장착되어 고전압 에너지를 제공받아 금속 나노 콜로이드를 생성하는 일체형 카트리지 장치로서, 내부에 액체를 수용할 수 있는 공간이 형성된 스틱형상의 몸체부; 상기 몸체부의 일 측면에 뚜껑 형태로 결합되고, 상기 몸체부와 결합된 상태로 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 장착되는 뚜껑부; 상기 뚜껑부에 구비되며 상기 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 구비된 고전압 에너지가 인가되는 내부전극과 접속하는 전극부; 상기 전극부의 일 측면에 부착되어 고전압 에너지 인 가시에 금속 나노 콜로이드 입자가 생성되는 금속 와이어; 및 상기 뚜껑부와 상기 몸체부 사이에 구비되어 상기 금속 와이어가 나노 콜로이드 입자로 변하면서 상기 몸체부로 분산될 수 있도록 하는 필터 홀부;를 포함하는 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 이용되는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지 장치가 제공된다.

본 발명에 따른 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치는, 수중 플라즈마 방식으로 금속 또는 백금 나노 콜로이드 제조 시 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 적용함으로써, 액체를 포함한 전극 및 금속 와이어가 카트리지 내부에 모두 존재하도록 배치하여, 별도의 액체를 담는 물컵 및 무게감지부와 상하 이동하는 전극 등의 별도의 구성 없이 간편하게 구성하여, 누구나 부담없는 저가의 가격으로 항산화 및 이온밸런스, 촉매, 항균 등과 우수한 기능을 갖는 백금 나노 콜로이드를 손쉽게 제조하여 일상생활에 다양하게 이용할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 활성이 높은 고농도 백금 나노 콜로이드를 3초 이내에 만들어서 즉시 사용함으로서, 콜로이드 보관시 발생하는 침전이나 응집으로 인한 콜로이드 기능의 저하 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 이용되는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지 장치의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 이용되는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지 장치의 구성을 나타내는 분리 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치의 구성을 설명하기로 한다.

도면에서와 같이, 본 발명에 따른 금속 나노 콜로이드 생성 장치(1)는 금속 와이어가 장착된 스틱형상의 액체 주입형 카트리지(cartridge)부(10)와, 상기 카트리지부(10)의 탈부착이 가능하고, 상기 카트리지부(10)가 고전압 에너지 전극부와 연결되도록 하는 카트리지 홀더(cartridge holder)부(20); 상기 카트리지를 임시 보관할 수 있는 카트리지 보관부(cartridge keeper)(30); 전기에너지의 충전/방전 을 비롯한 카트리지 전극에 부착된 상기 금속 와이어의 감지 및 프로그램을 제어하는 시스템 제어부(system controller)(40);를 포함하는 본체부로 구성되며, 이를 통해 누구나 손쉽게 금속 특히, 백금 나노 콜로이드(platinum nano colloid)를 만들 수 있도록 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치(1)에 대해 간략히 설명하면, 금속 그 중에서 특히, 백금 와이어가 장착되어 있는 전극뚜껑(14)과 백금 와이어가 나노 입자로 변하면서 카트리지 몸체부(11) 내부로 분산되도록 설계된 필터 홀로 구성되어 있는 필터뚜껑(13)으로 이루어진 카트리지 뚜껑부(12)와 액체가 주입되어 있는 카트리지 몸체부(11)로 구성된 스틱형상의 카트리지부(10)를 카트리지 홀더부(20)에 체결하고 충전된 에너지를 인가하면, 수중 플라즈마에 의해 1 내지 50㎲의 짧은 시간내에 백금 나노 콜로이드 입자가 카트리지 내부에서 생성되게 되어, 백금 나노콜로이드를 용이하게 제조할 수 있게 된다.

도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 이용되는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지 장치(10)는, 전극뚜껑(14)과 필터뚜껑(13)으로 이루어진 카트리지 뚜껑부(12) 및 카트리지 몸체부(11)로 구성된다.

도면을 참조하여, 보다 상세히 설명하면, 상기 전극뚜껑(14)에는 전극(15)이 구비되며, 이 전극(15)은 양극과 음극이 상호 대칭구조를 가지도록 설계되어 있고, 각각의 전극(15)은 인서트(insert) 사출된 콘센트 타입으로 구성된다. 또한, 와이 어본더(웨지본더 또는 볼본더)를 이용하여 상기 전극뚜껑(14) 표면에 노출된 양극과 음극을 금속 와이어(50)로 본딩(bonding)하여 연결한다. 이렇게 준비된 전극뚜껑(14)을 초음파 융착기 혼(horn)에 부착하고 필터뚜껑(13)을 지그(jig)에 고정한 후 융착을 하면, 카트리지 뚜껑(12)이 완성되어 전극에 융착되어 있는 금속 와이어(50)가 외부에 노출되거나 끊어지는 것을 막는다. 또한, 카트리지 몸체부(11)에 사용하고자 하는 액체를 넣고 초음파 융착된 카트리지 뚜껑부(12)로 잠그면 액체가 장입된 카트리지 장치(10)가 구성된다. 이때, 상기 전극뚜껑(14)과 상기 필터뚜껑(13)의 접합면에는 각각 초음파 융착부(19,19')가 돌출된 형태로 형성되어 초음파 융착이 용이하게 수행되도록 한다. 즉, 상기 전극뚜껑(14)에는 상기 필터뚜껑(13)이 접합하는 면에 초음파 융착부(19)가 형성되고, 상기 필터뚜껑(13)에는 상기 전극뚜껑(14)이 접합하는 면에 대응하여 초음파 융착부(19')가 형성된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치의 홀더부 구성을 나타내는 단면도이다.

도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 스틱형상의 액체 주입형 카트리지 장치(10)가 금속 나노 콜로이드 생성 장치(1)의 홀더부(20)에 장착되는 동작을 설명한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 준비된 스틱형상의 액체 주입형 카트리지 장치(10)를 금속 나노 콜로이드 생성 장치(1)의 카트리지 홀더부(20)에 장착하면 고전압 내부전극(21)과 카트리지 장치(10)의 전극(15)이 연결되어, 결국 금속 와이어(50)와 시스템 제어부(40)의 회로와 연결되게 된다. 간단히 설명하자면, 스틱형 상의 액체 주입형 카트리지 장치(10)를 고전압 내부전극(21)을 갖는 카트리지 홀더부(20) 내부로 천천히 삽입하면서 좌우로 맞추어주면 1차적인 체결이 이루어진다. 이때, 카트리지 뚜껑부(12) 바닥면이 카트리지 홀더부(20)의 돌출부와 2차적인 체결이 이루어진다. 또한, 카트리지 필터뚜껑(13) 측면의 원형돌기(18)와 카트리지 홀더부(20) 내부의 3개의 조그마한 돌기(22) 상호간에 3차 체결이 이루어지면서, 사용자가 인지할 수 있을 정도의 체결음이 들리도록 설계하였다. 이상의 3단계 체결방식은 전극 간 접촉의 확실성과 나노 콜로이드 생성 시 발생하는 플라즈마 생성 압력에 의한 카트리지 장치(10)가 외부로 튕겨져나가는 것을 방지하는 역할을 수행한다.

이와 같이 구성되어, 누구나 안전하고 손쉽게 금속 나노 콜로이드를 제조할 수 있도록 한 본 발명에 따른 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치의 실시예를 도면을 참조하여 보다 상세기 설명하기로 한다.

도 1에서와 같이, 본 발명에 따른 금속 나노 콜로이드 생성 장치(1)는 금속 와이어가 장착된 스틱형상의 액체 주입형 카트리지부(10)와, 상기 카트리지부(10)의 탈부착이 가능하고 카트리지부(10)가 고전압 에너지 내부전극과 연결되도록 하는 카트리지 홀더부(20)와, 상기 카트리지를 임시 보관할 수 있는 카트리지 보관부(30)와, 전기에너지의 충전 및 방전을 비롯한 카트리지부(10)의 전극에 부착된 상기 금속 와이어의 감지 및 프로그램을 제어하는 시스템 제어부(40)로 구성된다.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 도 2, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 상기 카트리지부(10)는 카트리지 몸체부(11)와 카트리지 뚜껑부(12)로 구성되며, 카트리 지 뚜껑부(12)는 필터뚜껑(13)과 금속 와이어(50)가 본딩(bonding)되어 있는 전극뚜껑(14)으로 구성된다. 여기서, 카트리지 뚜껑부(12)의 제조공정은, 우선 윗면이 평평한 갈고리 형상과 원통형 형상이 연결된 콘센트 타입의 인서트형 전극(15)을 마주보도록 놓고, 인서트 사출 공정으로 전극뚜껑(14)을 만든 후 전극뚜껑(14)의 표면에 노출된 양극과 음극을 금속 와이어(50)로 본딩(bonding)하여 연결한다. 이렇게 준비된 전극뚜껑(14)을 혼(horn)에 부착하고 필터뚜껑(13)을 지그(jig)에 고정한 후 초음파융착을 하여 카트리지 뚜껑부(12)를 만든다.

이와 같이, 금속 와이어(50)가 양 전극(15) 사이를 연결하며 본딩된 전극뚜껑(14)과 필터뚜껑(13)을 융착함으로서, 카트리지 몸체부(11)와 체결이 용이하게 하고, 금속 와이어950)가 외부에 노출되어 끊어지는 것을 방지한다.

아울러, 상기 필터뚜껑(13)의 내부에 다수개의 필터 홀을 천공함으로써, 수중 플라즈마 생성 시 순간 발생하는 압력을 고르게 분산시켜 나노 콜로이드가 응집되는 형상 없이 액체에 잘 분산되도록 한다. 이때, 바람직하게는 상기 본딩되는 금속 와이어(50)는 10 ~ 50㎛의 직경에, 3 ~ 20㎜의 길이를 가지도록 하고, 인서트형 전극(15)의 재질은 은(Ag)이나 황동에 금(Au) 또는 백금(Pt)을 코팅한 것을 사용한다.

그리고 상기 금속 와이어(50)의 본딩 시 반도체 공정장비인 볼본더(ball-bonder) 또는 웨지본더(wedge-bonder)를 사용함으로써, 금속 와이어(50)를 빠르고, 손쉽게 핸들링하고, 금속 와이어(50)와 인서트형 전극(15) 간의 본딩 시 온도와 압력 및 초음파 등을 제어함으로써, 두 접촉면에 금속 간의 이동이 이루어져 결합해, 접촉저항이 균일하고, 이물질 및 불순물 등의 유입을 사전에 방지하며, 본딩된 금속 와이어(50) 전체가 수중 플라즈마에 의해 나노 콜로이드로 변하여, 금속 와이어(50)의 손실을 줄일 수 있도록 한다.

나아가, 볼본더 또는 웨지본더 사용시 섭씨 150 ~ 180도까지 히터를 이용하여 인서트형 전극(15)에 열을 가해주어야 금속 와이어(50) 본딩이 원활히 이루어지기 때문에, 전극뚜껑(14)과 필터뚜껑(13)은 상기 온도까지 변형이 없고 실온에서 무독성인 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 테프론(teflon)재질을 사용하여, 인체에 무해하도록 한다.

본 발명의 다른 실시예로 도 5에 도시한 바와 같이, 폴리카보네이트, 테프론, 에폭시 등의 플라스틱 또는 세라믹 재질의 절연체에 양극과 음극의 전극이 삽입되어 있는 회로기판형 전극(16)을 만든 후 와이어 본더를 이용하여 금속 와이어(50)를 본딩한 후 인서트 없이 사출한 전극뚜껑(14) 윗면에 고정시키면 전극뚜껑(14) 생산비용을 줄일 수 있다. 다만, 기판에 사용되는 접착제가 용출되었을 때 인체에 무해한 재질을 사용하여야 한다. 또는, 절연재(23)인 두께 1 ~ 2mm를 갖는 폴리카보네이트(23)를 프레스를 이용하여 원형의 형상으로 만든 후 전극부위를 황동 또는 은(Ag) 등의 전도성 금속재질을 이용하여 리벳 접합하여 회로기판형 전극(16)을 만들 수 있다.

특히, 상기 금속 와이어(50)의 본딩 시 인서트형 전극(15) 또는 회로기판형 전극(16)에 금속 와이어(50)와의 접촉면적을 넓히고, 에너지 효율의 극대화를 위해, 30 ~ 50㎛의 직경에 5㎜의 길이를 가지는 금속 와이어(50)를 카트리지부(10)의 전극(15 또는 16)인 음극과 양극에 최소 1㎜씩 일정한 간격을 두고 3번에 나누어 본딩할 수 있다. 이와 같이 만들어진 금속 와이어(50)가 장착된 카트리지 뚜껑부(12)로 카트리지 몸체부(11)에 사용하고자 하는 액체를 넣고 잠그면 액체가 장입된 카트리지(10)가 구성된다. 이때, 상기 카트리지 몸체부(11)와 상기 카트리지 뚜껑부(12)의 결합부분에는 나사 결합 구조가 형성되어 상기 몸체부(11)와 뚜껑부(12)의 결합 및 분리가 용이하도록 한다. 즉, 상기 카트리지 몸체부(11)의 상기 카트리지 뚜껑부(12)와 결합되는 부분의 외주면에는 나사 구조(17)가 형성되며, 상기 카트리지 뚜껑부(12)의 상기 카트리지 몸체부(11)와 결합되는 부분의 내주면에도 나사 구조(17')가 형성된다.

나아가, 상기 카트리지 몸체부(11)에 주입하는 액체의 양은 카트리지부(10)를 카트리지 홀더부(20)에 삽입 장칙시 카트리지 뚜껑부(12) 내부의 전극뚜껑(14)에 장착된 금속 와이어(50)가 액체에 담기는 최소량인 2ml 부터 상기 카트리지 몸체부(11) 용량의 크기 만큼의 용량까지 사용하는 용도에 맞추어 자유롭게 조절이 가능하다. 바람직하게, 상기 카트리지 몸체부(11)에 주입되는 액체의 양은 2ml 내지 200ml 범위이다. 또한, 주입되는 액체의 점도는 5이하인 것이 바람직하다.

다음으로, 도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이 스틱형상의 액체가 주입된 카트리지부(10)를 금속 나노 콜로이드 생성 장치(1)의 카트리지 홀더부(20)에 삽입하면 고전압 내부전극(21)과 카트리지부(10)의 전극(15)이 연결 접속되어, 결국 금속 와이어(50)와 시스템 제어부(40)의 회로가 연결되게 된다. 좀더 상세히 설명하자면, 콘센트 타입의 한쌍의 전극(15 또는 16)을 갖는 스틱형상의 카트리지부(10)를 플러그 타입의 한쌍의 고전압 전극(21)을 갖는 카트리지 홀더부(20) 내부로 천천히 삽입하면서 좌우로 맞추어주면, 상호 전극 간에 손쉽게 체결이 이루어지게 된다. 전극간 확실한 체결을 위해서 카트리지 전극뚜껑(14)의 바닥면이 필터뚜껑(13)의 바닥면보다 상부에 위치하도록 설계하고, 카트리지부(10)와 연결되는 카트리지 홀더부(20)의 고전압 내부전극(21) 주변이 약간 돌출되도록 설계하여 전극 간 체결은 물론 요철부분과의 이중 체결이 이루어지도록 한다. 또한, 사용자가 완전한 체결이 되었음을 인지하도록 하기 위해서, 카트리지 필터뚜껑(13) 측면에 원형 돌기(18)가 생성되도록 설계 및 카트리지 홀더부(20) 내부에도 이와 동일한 위치에 120도 간격으로 3개의 조그마한 돌기(22)를 설계하여 카트리지부(10)와 카트리지 홀더부(20)가 완전히 체결되었을 때, 락(lock) 되는 소리가 들리도록 구성하였다. 상기 언급한 락(lock) 구조는 사용자가 완전 체결을 인지할뿐 아니라 나노 콜로이드 생성시 순간 발생하는 압력에 의해 카트리지부(10)가 외부로 튕겨져 나가는 것을 방지하는 역할도 동시에 수행한다.

추가로, 상기 카트리지 홀더부(20)의 내주면에는 탄성을 갖는 재질로 이루어진 카트리지부 지지부(24)를 상기 홀더부(20) 내주면을 따라 링 형상으로 부착 형성하여 상기 카트리지부(10)가 상기 홀더부(20)에 삽입 장착되었을 때, 상기 카트리지부(10)가 측면으로 기울어지거나 흔들리는 현상을 방지 방지하도록 한다. 즉, 상기 카트리지부 지지부(24)는 상기 카트리지부(10)가 상기 홀더부(20)에 삽입 장착되어 체결된 후에, 상기 카트리지부(10)의 측면을 지지하여 고정시키는 역할을 수행한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 카트리지부(10)의 전극뚜껑(14)에 장착되는 금속 와이어(50)는 10 ~ 50㎛의 직경에, 3 ~ 20㎜의 길이로 이루어지는 것이 바람직하며, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 리튬(Li), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 바나듐(V), 철(Fe), 니켈(Ni), 구리(Cu), 아연(Zn), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 팔라듐(Pd), 인듐(In), 주석(Sn), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 납(Pb) 등과 같은 전도성 금속중에서 선택하여 사용할 수 있으며, 귀금속 종류에 따라 차이는 있지만, DC 800 ~ 1,500V의 전압에 10 ~ 100㎌의 콘덴서 충전용량 내에서 선택하는 것이 바람직하다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치를 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 이용되는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 이용되는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지 장치의 구성을 나타내는 분리 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트형 전극뚜껑의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회로기판형 전극뚜껑의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치의 홀더부 구성을 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>

10 : 카트리지부 20 : 카트리지 홀더부

30 : 카트리지 보관부 40 : 시스템 제어부

Claims (18)

1. 수중 플라즈마 방식으로 금속 나노 콜로이드를 생성하는 장치로서,

   고전압 전기 에너지를 발생시키고 스틱형 카트리지가 장착되는 홀더부에 마련된 내부전극으로 상기 발생된 전기 에너지를 제어수단의 제어에 따라 공급하는 본체부; 및

   내부에 액체를 수용할 수 있는 공간이 형성된 스틱형상의 몸체부와, 상기 몸체부의 일 측면에 뚜껑 형태로 결합되고 상기 본체부의 홀더부에 장착되어 상기 내부전극과 접속하는 전극과 상기 전극의 일 측면에 부착되는 금속 와이어를 구비한 카트리지 뚜껑부로 이루어진 카트리지부;를 포함하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 카트리지부의 상기 몸체부 내부에는 액체가 주입되어 있는 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 카트리지부의 상기 몸체부 내부에는 2 ml 내지 200 ml의 액체가 주입되는 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로 이드 생성 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 카트리지부의 상기 뚜껑부에 구비된 전극은 양극과 음극으로 구분된 2개의 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 카트리지부의 상기 뚜껑부에 구비된 전극은 외부의 수컷형 전극에 삽입될 수 있는 암컷형 콘센트 타입의 인서트형 전극인 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 카트리지부의 상기 뚜껑부에 구비된 전극은 섭씨 150도 이상에서도 용융(melting)되지 않는 폴리카보네이트, 테프론계열, 에폭시 중 어느 하나인 플라스틱 재질 또는 세라믹 재질로 이루어진 절연체에 양극과 음극의 전극이 삽입되어 있는회로기판형 전극인 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 카트리지부의 상기 뚜껑부에 구비된 전극은, 두께 1 내지 2mm의 원형 형상의 절연재를 준비하여 전극을 형성할 부위에 전도성 금속을 리벳 접합하여 이루어진 회로기판형 전극인 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 카트리지부의 상기 뚜껑부에 구비된 금속 와이어는, 상기 전극 면 중 상기 몸체부가 결합된 측면에 노출된 면에 본딩되어 상기 2 개의 전극을 연결하도록 부착되는 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 금속 와이어의 본딩은 웨지 본더(wedge-bonder) 또는 볼 본더(ball-bonder)를 이용한 와이어 본딩인 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 금속 와이어는 전도성 금속 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 금속 와이어는 백금으로 이루어진 와이어인 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 카트리지부의 상기 뚜껑부는, 상기 금속 와이어가 나노 콜로이드로 변하면서 상기 몸체부로 분산될 수 있도록 하는 필터 홀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 본체부에는,

    상기 카트리지부가 삽입될 수 있는 수납공간이 마련된 카트리지 보관부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 본체부는,

    전기에너지의 충전 및 방전과, 상기 카트리지부의 장착 접속시 상기 금속 와이어의 감지 및 프로그램을 제어하는 시스템 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하 는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 본체부의 홀더부 내주면에는 적어도 하나의 돌기가 형성되고, 상기 카트리지부의 뚜껑부에는 외주면을 따라 원형 돌기가 형성되어 상기 본체부의 홀더부에 상기 카트리지부가 삽입 장착 시 상기 카트리지부를 고정시키는 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 본체부의 홀더부 내주면에는 탄성을 갖는 재질로 이루어진 카트리지부 지지부가 상기 내주면을 따라 부착 형성된 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
17. 제 1 항에 있어서,

    상키 카트리지부의 상기 몸체부와 상기 뚜껑부는 서로 결합 및 분리가 가능하도록 결합면이 나사 결합 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지를 이용한 금속 나노 콜로이드 생성 장치.
18. 수중 플라즈마 방식에 따른 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 장착되어 고전압 에너지를 제공받아 금속 나노 콜로이드를 생성하는 일체형 카트리지 장치로서,

    내부에 액체를 수용할 수 있는 공간이 형성된 스틱형상의 몸체부;

    상기 몸체부의 일 측면에 뚜껑 형태로 결합되고, 상기 몸체부와 결합된 상태로 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 장착되는 뚜껑부;

    상기 뚜껑부에 구비되며 상기 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 구비된 고전압 에너지가 인가되는 내부전극과 접속하는 전극부;

    상기 전극부의 일 측면에 부착되어 고전압 에너지 인가시에 금속 나노 콜로이드 입자가 생성되는 금속 와이어; 및

    상기 뚜껑부와 상기 몸체부 사이에 구비되어 상기 금속 와이어가 나노 콜로이드 입자로 변하면서 상기 몸체부로 분산될 수 있도록 하는 필터 홀부;를 포함하는 금속 나노 콜로이드 생성 장치에 이용되는 스틱형상의 액체 주입형 카트리지 장치.

Images