KR101082830B1 - 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치 - Google Patents

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Abstract

탄소 나노튜브를 합성하는 반응로에 합성된 탄소나노튜브의 회수를 신속하게 함과 아울러 포장등을 용이하게 할 수 있는 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치가 제공된다. 그 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치는, 반응로(51)의 저면에 형성되어 탄소나노튜브(CNT)가 낙하될 수 있도록 구성된 배출공(1)과, 상기 배출공(1)에 형성되어 배출공(1)을 개폐시키도록 설치된 게이트(2)와, 상기 배출공(1)에서 낙하되는 탄소나노튜브(CNT)가 저장되도록 형성된 저장통(3)과, 상기 저장통(3)에 낙하되어 저장되는 탄소나노튜브(CNT)를 이송하도록 저장통(3)의 저면 위치에 설치된 회수관(4) 및 회수관(4)에 내재되고 일정 속도로 회전하는 제1스크류(6)로 구성한다.
탄소나노튜브 회수장치, 탄소 나노튜브 합성 장치, 촉매, CNT

Description

탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치{Collecting device in a producing device of carbon nanotubes}
본 발명은 탄소나노튜브 회수 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소 나노튜브를 합성하는 반응로에 합성된 탄소나노튜브의 회수를 신속하게 함과 아울러 포장등을 용이하게 할 수 있는 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 탄소 나노튜브(Carbon nano-tube)는 탄소원자 하나가 주위의 다른 탄소원자 3개와 결합을 하여 육각형 벌집무늬를 형성하여 구성되고, 그 전기적, 열적, 기계적 특성이 종래의 소자에 비하여 우수하여 전계방출소자, 전기화학 및 에너지 저장, 초미세 메카트로닉스 시스템, 유기 및 무기 복합소재 등 다양한 산업분야에 응용될 수 있다.
상기 탄소 나노튜브를 합성하는 방법으로는 레이저를 이용하여 금속과 흑연 가루를 일정 비율로 섞어 만든 시편을 기화시켜 합성하는 레이저 어블레이션(ablation)법, 직경이 다른 두 개의 탄소봉에 전압을 가하여 아크방전을 일으켜 합성하는 아크방전법(Arc discharge), 기체 상태의 원료가스를 반응로 안으로 주입 하여 열이나 플라즈마에 의하여 탄소 나노튜브를 성장시키는 화학기상증착법(Chemical vapor deposition; CVD), 액상 또는 기상의 탄화수소를 전이금속과 함께 가열된 반응관 안으로 공급하여 탄화수소를 분해시켜 기상상태에서 탄소 나노튜브를 생성하는 열분해법(Pyrolysis of hydrocarbon) 등이 있다.
이 중에서도 촉매를 사용하여 탄소 나노튜브의 성장을 유도하는 화학기상증착법과 같은 탄소 나노튜브의 합성 방법에서, 촉매는 반응 속도를 조절하는 역할을 하게 된다.
상기한 바와 같이 촉매를 반응로에 공급하여 탄소나노튜브를 합성한 후에는 반응로에서 탄소나노튜브를 회수해야 하는 바, 상기 탄소나노튜브의 회수를 위해서는 별도의 회수 장치가 필요하게 된다.
이는 도4에 도시된 바와 같이 합성된 탄소나노튜브(CNT)가 내부에 위치되어 있고 교반기(50)가 설치된 반응로(51)와, 상기 반응로(51)의 저면에 밸브(52)를 개재한 상태로 연결되어 있는 콜렉터(53)와, 상기 콜렉터(53)에 부압을 인가하여 콜렉터(53)가 반응로(51)의 저면에서 탄소나노튜브(CNT)를 흡입하도록 설치된 펌프(54)로 구성되어 있다.
즉, 상기 펌프(54)를 통해 콜렉터(53)에 부압이 형성되면, 반응로(51)의 저면에서 합성된 탄소나노튜브(CNT)가 부압에 의해 흡입되면서 콜렉터(53)로 회수되도록 구성된 것이다.
그러나, 상기한 바와 같이 반응로의 저면에 콜렉터를 연결한 상태에서 콜렉터에 형성되는 부압으로 반응로의 탄소나노튜브를 흡입하도록 구성하게 되면, 탄소 나노튜브의 흡입량을 대용량화하기가 어려울 뿐만 아니라 흡입량을 정량화하기도 매우 어렵게 되는 문제점이 있다.
또한, 펌프에 의해 콜렉터에 부압이 충분하게 형성되면서 탄소나노튜브를 흡입하기 위해서는 콜렉터가 대형화되어야 하기 때문에 이에 따른 설비 공간의 비효율적인 낭비가 발생된다.
또한, 콜렉터에 회수된 탄소나노튜브를 포장하기 위해서는 콜렉터의 작동을 정지시키고 탄소나노튜브를 취출하여 포장해야 하기 때문에 포장 작업도 매우 불편하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반응로에서 합성된 탄소나노튜브를 회수할 때 회수량을 정량화할 수 있을 뿐만 아니라 연속적인 탄소나노튜브의 신속한 회수가 가능하고 포장을 용이하게 한 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반응로의 저면에 형성되어 탄소나노튜브가 낙하될 수 있도록 구성된 배출공과, 상기 배출공에 형성되어 배출공을 개폐시키도록 설치된 게이트와, 상기 배출공에서 낙하되는 탄소나노튜브가 저장되도록 형성된 저장통과, 상기 저장통에 낙하되어 저장되는 탄소나노튜브를 이송하도록 저장통의 저면 위치에 설치된 회수관 및 회수관에 내재되고 일정 속도로 회전하는 제1스크류로 구성함을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이상과 같이 본 발명은 반응로에서 합성된 탄소나노튜브를 회수할 때 정량화할 수 있을 뿐만 아니라 탄소나노튜브의 포장을 용이하게 하고 설비 공간을 감축시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치를 도시한 절개사시도이고, 도 2는 도1의 단면도이며, 도 3은 도2에서 게이트가 열려서 탄소나노튜브가 낙하되어 이송되는 상태를 도시한 개략 단면도이다.
반응로(51)의 저면에 형성되어 탄소나노튜브(CNT)가 낙하될 수 있도록 구성된 배출공(1)과, 상기 배출공(1)에 형성되어 배출공(1)을 개폐시키도록 설치된 게이트(2)와, 상기 배출공(1)에서 낙하되는 탄소나노튜브(CNT)가 저장되도록 형성된 저장통(3)과, 상기 저장통(3)에 낙하되어 저장되는 탄소나노튜브(CNT)를 이송하도록 저장통(3)의 저면 위치에 설치된 회수관(4) 및 여기에 내재되고 모터(5)에 의해 일정 속도로 회전하는 제1스크류(6)로 구성되어 있다.
상기 게이트(2)는 회전축(7)을 중심으로 날개부(8)가 회전하면서 배출공(1)을 개폐시키도록 구성되어 있는 바, 게이트(2)의 회전은 모터 또는 작업자가 수작업으로 회전시키는 구성을 취할 수 있다.
상기 게이트(2)는 날개부(8)가 수평 상태일 때는 배출공(1)을 차폐하도록 구성되고, 날개부(8)가 수직 상태로 위치되면 배출공(1)이 개방되도록 구성하게 된다.
즉, 상기 탄소나노튜브(CNT)가 반응로(51)에서 합성되어 일정량이 되면 작업자가 게이트(2)를 회전시켜서 배출공(1)이 개방되도록 하는 바, 상기 개방된 게이트(2)를 통해 탄소나노튜브(CNT)가 낙하되어 저장통(3)에 쌓이게 되고, 이는 제1스 크류(6)에 의해 일정량씩 연속적으로 이송되면서 취출되는 것이다.
또한, 상기 회수관(4)의 종단에 연결되어 수직 방향으로 설치됨과 아울러 상부 종단에 취출공(9)이 형성되어 있는 연장관(10)과, 상기 연장관(10)에 내장됨과 아울러 회수관(4)으로 이송된 탄소나노튜브(CNT)를 다시 상향시키도록 모터(11)에 의해 일정 속도로 회전하는 제2스크류(12)가 설치되어 있다.
상기 제1스크류(6)에 의해 이송된 탄소나노튜브(CNT)는 다시 제2스크류(12)에 의해 연장관(10)의 상부로 이송되고, 연장관(10)의 상부로 이송된 탄소나노튜브(CNT)는 연장관(10)에 형성된 취출공(9)을 통해 아래로 낙하되게 된다.
취출공(9)을 통해 낙하되는 탄소나노튜브(CNT)는 도시되지 않은 저장탱크에 저장하거나 또는 탄소나노튜브(CNT)의 낙하 시 직접 포장할 수 있다.
즉, 상기 취출공(9)에서 낙하되는 탄소나노튜브(CNT)를 도시되지 않은 포장재에 직접 낙하되도록 하여 저장하면, 별도의 포장 공정 및 이에 관련된 장치등이 필요없게 되어 작업이 매우 단순화될 수 있게 된다.
여기서, 상기 연장관(10)과 제2스크류(12)를 사용하여 탄소나노튜브(CNT)를 높은 위치로 끌어 올리는 것은, 탄소나노튜브(CNT)를 낙하시키면서 저장하거나 또는 포장하기 용이하도록 하기 위한 것이다.
물론, 연장관(10) 및 제2스크류(12)를 설치하지 않고, 회수관(4) 및 제1스크류(6)를 통해 배출되는 탄소나노튜브(CNT)를 포장 및 저장해도 되는 것이다.
상기 저장통(3)에는 모터(13)에 의해 회전하는 교반기(14)가 설치되어 있는 바, 배출공(1)을 통해 낙하되는 탄소나노튜브(CNT)가 응집되었을 때 이를 쉽게 분 리시킬 수 있도록 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치 의 작동 및 그 작용모드를 설명하면 다음과 같다.
상기 반응로(51)에서 촉매를 공급하면서 탄소나노튜브(CNT)를 합성한 후에는, 합성된 탄소나노튜브(CNT)를 회수해야 하는 바, 이를 위해 작업자가 반응로(51)의 저면에 형성된 게이트(2)를 개방시키게 된다.
즉, 게이트(2)를 개방시키면서 반응로(51)의 저면에 형성된 배출공(1)으로 탄소나노튜브(CNT)가 낙하될 수 있도록 하는 것이다.
반응로(51)의 저면에 형성된 게이트(2)가 개방되면 배출공(1)을 통해 탄소나노튜브(CNT)가 연속적으로 낙하되고, 이는 저장통(3)에 쌓이게 된다.
이때, 상기 저장통(3)의 교반기(14)가 회전하면서 낙하되는 탄소나노튜브(CNT) 및 저장된 탄소나노튜브(CNT)를 교반하게 된다.
탄소나노튜브(CNT)가 교반기(14)에 의해 교반되면 서로 응집되어 있는 탄소나노튜브(CNT)가 분리되고, 탄소나노튜브(CNT)가 응집되는 것을 방지할 수 있게 된다.
저장통(3)에 탄소나노튜브(CNT)가 낙하되면서 적재되면 작업자가 모터(5, 11)를 작동시켜서 제1스크류(6) 및 제2스크류(12)를 회전시키게 되는 바, 탄소나노튜브(CNT)는 제1스크류(6)와 회수관(4)을 타고 연장관(10) 및 제2스크류(12) 위치까지 이동하게 된다.
제2스크류(12) 위치까지 탄소나노튜브(CNT)가 이송되면 이는 수직으로 설치 된 제2스크류(12)를 타고 연장관(10)의 상부로 이송됨과 아울러 연장관(10)의 상부에 형성되어 있는 취출공(9)을 통해 외부로 낙하된다.
취출공(9)을 통해 외부로 탄소나노튜브(CNT)가 낙하되는 위치에 별도의 저장탱크 또는 포장재를 위치시키면 쉽게 저장 및 포장이 이루어질 수 있게 된다.
상기 제1, 2스크류(6, 12)를 타고 탄소나노튜브(CNT)가 이송될 때에는 정량 이송 및 연속적인 이송이 이루어지기 때문에 탄소나노튜브(CNT)의 회수가 신속하게 이루어지게 된다.
또한, 제1, 2스크류(6, 12)에 의해 연속적으로 탄소나노튜브(CNT)가 취출되기 때문에 종래와 같이 콜렉터(53) 또는 저장통의 크기가 클 필요가 없어 설비 공간을 최소화할 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명에 따른 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치를 도시한 절개 사시도이다.
도 2는 도1의 단면도이다.
도 3은 도2에서 게이트가 개방되어 저장탱크로 탄소나노튜브가 낙하되는 것을 도시한 단면도이다.
도 4는 일반적인 탄소 나노튜브 합성 장치의 탄소나노튜브 회수 장치를 도시한 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 설명*
1: 배출공 2: 게이트
3: 저장통 4: 회수관
5, 11, 13: 모터 6: 제1스크류
7: 회전축 8: 날개부
9: 취출공 10: 연장관
12: 제2스크류 14: 교반기

Claims (4)

  1. 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치에 있어서,
    반응로의 저면에 형성되어 탄소나노튜브가 낙하될 수 있도록 구성된 배출공과,
    상기 배출공에 형성되어 상기 배출공을 개폐시키도록 설치된 게이트와,
    상기 배출공에서 낙하되는 탄소나노튜브가 저장되도록 형성된 저장통과,
    상기 저장통에 낙하되어 저장되는 탄소나노튜브를 이송하도록 상기 저장통의 측면에 설치된 회수관 및
    상기 저장통의 내측 저면에 설치되어 일단이 상기 회수관에 내재되고, 일정 속도로 회전하는 제1스크류를 포함하는 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트는 회전축을 중심으로 날개부가 회전하면서 배출공을 개폐시키도록 구성되는 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회수관의 종단에 연결되어 수직 방향으로 설치됨과 아울러 상부 종단에 취출공이 형성되어 있는 연장관과, 상기 연장관에 내장됨과 아울러 회수관으로 이송된 탄소나노튜브를 다시 상향시키도록 일정 속도로 회전하는 제2스크류를 포함하는 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저장통에는 모터에 의해 회전하면서 응집된 탄소나노튜브를 분리시키도록 설치된 교반기가 포함되는 탄소 나노튜브 합성 장치의 회수 장치.
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