KR101606549B1

KR101606549B1 - 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치

Info

Publication number: KR101606549B1
Application number: KR1020140029693A
Authority: KR
Inventors: 장경복
Original assignee: 주식회사 진성이앤지
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2016-03-25
Also published as: KR20150107173A

Abstract

마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치는, 유체를 공급받아 마이크로미터 단위로 분사하도록 마련되는 마이크로노즐이 연결되며, 분사되는 유체가 상호 충돌되도록 정렬되어 배치되는 한 쌍의 마이크로제트유닛; 및 분사되는 유체가 상호 충돌되도록 한 쌍의 마이크로제트유닛이 미리 설정된 각도로 정렬되어 배치되며, 분사되는 유체의 충돌공간이 마련되는 분사본체유닛을 포함하며, 유체를 분사하는 마이크로제트유닛 및 충돌공간 중 적어도 하나 이상을 냉각시키도록 분사본체유닛에는, 냉각유체가 순환 가능한 냉각로가 마련된다.

Description

마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치{NANO PARTICLE PRODUCT APPARATUS USING MICRO JET COLLISION}

본 발명은 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상호 대향하는 마이크로노즐로부터 유체를 분사시켜 충돌시킴으로써 유체에 있는 물질을 나노단위로 쪼갤 수 있는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치에 관한 것이다.

물질이 마이크로 단위에서 나노 단위로 변화되는 경우에는, 물성이 개선되어 나아진 기능을 제공할 수 있다. 이에 따라 최근에는 금속 또는 비금속 물질을 나노입자 단위로 제조할 수 있는 기술들이 개발되어 있다.

나노입자를 제조하는 방법으로는, 대부분 화학적 제조법이 사용된다. 이러한 화학적 제조법으로는, 기상에서 나노입자를 제조하는 기상법이 있으며, 환원제를 함유한 용액에 해당 금속이온을 혼합하여 환원반응에 의해 부산물로서 원하는 금속입자를 침전시키는 공침법 등이 있다.

또한 나노입자를 제조하는 방법으로는, 오븐소스를 이용한 기상법이 있으며, 고에너지의 펄스 레이저를 타겟에 조사하여 기상의 나노입자를 형성한 후 냉각시키는 스퍼터링 방법이 있다.

이러한 나노입자를 제조하는 방법에는 물리적인 방법이 사용될 수 있다. 물리적인 방법을 이용한 장치로서는 분사충돌식 분쇄분산장치가 있다. 이러한 분사충돌식 분쇄분산장치는, 분쇄하고자 하는 입자가 포함된 유체를 고압으로 가압하고, 가압된 유체를 용기 내에서 상호 충돌, 전단, 캐비테이션 등에 의해 분쇄 및 분산시킴으로써 유체에 포함되어 있는 입자를 나노단위로 형성한다.

이처럼 나노입자를 제조할 수 있는 종래의 분사충돌식 분쇄분산장치는, 상호 유체가 충돌될 때, 고압에 의한 상당한 열이 발생되므로, 유체에 대한 냉각이 수행된다.

이때 냉각은 유체가 충돌공간과 연결되어 있는 별도의 냉각공간으로 이송된 후, 냉각공간이 별도의 냉각유닛에 의해 냉각되는 방식으로 진행된다.

그러나 이러한 유체에 대한 냉각은, 냉각유닛으로 유체를 직접 순환시키므로 냉각유닛 측에 이물질이 쌓이거나 혹은 유체의 순환로가 오염되어 유체의 순환이 원활하지 못해 냉각효율이 갑자기 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 마이크로제트로 분사되는 유체의 교환 시에는, 교환된 유체에 대한 불순물의 혼합을 방지하기 위해서 냉각유닛 자체를 별도로 세척해야 하는 문제점이 있었다.

대한민국 특허출원 제10-2003-0039539호 대한민국 특허출원 제10-2012-7027398호

본 발명의 일 실시 예는, 유체의 충돌장소와 별도의 냉각장소로 유체를 순환시키지 않으면서, 유체의 분사 충돌 시에 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있으며, 유체의 순환이 원활하지 못한 현상을 방지하여 장치의 작동이 정지 또는 과열되는 현상을 방지할 수 있으며, 유체의 교환 시에 별도의 냉각유닛에 대한 세척이 불필요한 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유체를 공급받아 마이크로미터 단위로 분사하도록 마련되는 마이크로노즐이 연결되며, 상기 분사되는 유체가 상호 충돌되도록 정렬되어 배치되는 한 쌍의 마이크로제트유닛; 및 상기 분사되는 유체가 상호 충돌되도록 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛이 미리 설정된 각도로 정렬되어 배치되며, 상기 분사되는 유체의 충돌공간이 마련되는 분사본체유닛을 포함하며, 상기 유체를 분사하는 상기 마이크로제트유닛 및 상기 충돌공간 중 적어도 하나 이상을 냉각시키도록 상기 분사본체유닛에는, 냉각유체가 순환 가능한 냉각로가 마련되는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치가 제공될 수 있다.

상기 분사본체유닛은, 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛이 미리 정해진 각도로 상호 대향하여 결합되는 분사충돌본체; 및 상기 냉각유체를 상기 분사충돌본체로 제공하도록 상기 분사충돌본체에 결합되는 냉각유체 공급부를 포함하며, 상기 냉각로는, 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛 중 어느 하나로부터 다른 하나까지 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛과 상기 충돌공간에 인접하게 배치될 수 있다.

상기 냉각로는, 상호 직각을 이루면서 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛과 상기 충돌공간을 감싸도록 배치되는 다수의 냉각구간을 포함할 수 있다.

상기 분사충돌본체에는, 상기 유체를 공급받아 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛으로 공급하도록 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛에 분기되어 연결되는 분사유체공급부가 마련될 수 있다.

상기 분사유체공급부는, 상기 분사충돌본체의 상부에 수평으로 마련되는 수평공급유로; 및 상기 수평공급유로의 양쪽 단부에 각각 연결되어 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛에 각각 연결되는 수직공급유로를 포함할 수 있다.

상기 수평공급유로와 상기 수직공급유로는, 외부로부터 상기 분사충돌본체에 대한 드릴링 가공으로 마련되며, 상기 드릴링 가공에 의해 상기 분사충돌본체에는 상기 수평공급유로와 상기 수직공급유로로 연결되는 개구가 형성되며, 상기 개구에는, 외부로 누설이 방지되도록 유로 수밀부가 결합되되, 상기 유로 수밀부는, 상기 개구를 차단하도록 상기 개구 속으로 배치되는 구 형상의 수밀부재; 및 상기 수밀부재를 상기 개구 속으로 가압하여 상기 수밀부재에 의해 상기 개구가 차단되도록 상기 개구 영역에 결합되는 수밀가압부재를 포함할 수 있다.

상기 분사본체유닛에는, 상기 마이크로노즐을 제공하도록 그리고 상기 충돌공간에 연결되도록 상기 마이크로노즐에 해당되는 마이크로통로와 상기 마이크로제트유닛이 배치되는 배치통로가 마련되며, 상기 마이크로제트유닛은, 상기 유체가 유입되어 상기 마이크로노즐로 유동되도록 상기 배치통로에 배치되며, 상기 유체가 가압되는 가압공간이 마련되는 마이크로 가압모듈; 상기 마이크로 가압모듈과 상기 배치통로의 내벽부 사이로 누수되는 유체를 차단하도록 상기 배치통로에 배치되며, 상기 마이크로 가압모듈을 가압함과 동시에 상기 배치통로를 형성하는 내벽부로 가압되어 접촉 배치되는 실링모듈; 및 상기 실링모듈을 가압하도록 상기 분사본체유닛에 결합되는 실링가압모듈을 포함할 수 있다.

상기 마이크로 가압모듈은, 상기 배치통로의 내벽부에 접촉하도록 배치되는 환형의 외부환형부재; 상기 외부환형부재에 삽입되도록 배치되며, 환형으로 마련되는 내부환형부재; 및 상기 내부환형부재의 내벽부에 접촉하도록 상기 내부환형부재에 삽입되며, 상기 마이크로노즐에 연결되는 유체통로가 마련되는 가압노즐본체를 포함할 수 있다.

상기 가압노즐본체는, 상기 배치통로의 내벽부에 접촉되는 제1 접촉부; 상기 제1 접촉부와 이격되어 상기 상기 배치통로의 내벽부에 접촉되며, 상기 실링모듈에 의해 가압되는 제2 접촉부; 상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부 사이로 상기 유체가 유입되도록 그리고 상기 마이크로노즐에 연결되도록 환형홈이 마련되는 환형부; 및 상기 내부환형부재로 삽입되도록 상기 제1 접촉부로부터 돌출되며, 상기 환형홈과 연결되는 유체통로가 마련되는 돌출부를 포함할 수 있다.

상기 실링모듈은, 상기 가압노즐본체 측으로 점차 단면이 작아지도록 마련되되, 상기 배치통로의 내벽부에 가압되어 접촉되는 실링본체; 및 상기 실링본체에 연결되어 상기 실링가압모듈로 삽입되도록 마련되는 실링삽입부재를 포함할 수 있다.

상기 실링가압모듈은, 상기 분사본체유닛에 결합되는 실링가압본체; 및 상기 실링가압본체를 가압하도록 상기 실링가압본체에 마련되며, 상기 분사본체유닛에 삽입되어 배치되며, 상기 실링삽입부재가 삽입되어 배치되는 실링가압부를 포함할 수 있다.

상기 실링가압모듈은, 상기 실링본체를 상기 배치통로의 내벽부 측으로 가압하도록 상기 실링가압부의 단부에 마련되며, 상기 배치통로의 내벽부에 접촉되도록 마련되는 라운드 실링부을 더 포함할 수 있다.

상기 실링가압본체에는, 상기 실링삽입부재가 배치되는 공간 측으로 연결되는 실링통로가 마련되되, 높은 가압에 의해 상기 실링가압부의 내부공간을 채우고 남는 실링삽입부재는 실링통로를 통하여 배출될 수 있다.

상기 분사본체유닛은, 상기 실링통로를 차단하도록 상기 실링가압본체 측으로 삽입되어 배치되는 구 형상의 수밀부재; 및 상기 수밀부재를 상기 개구 속으로 가압하여 상기 수밀부재에 의해 상기 개구가 차단되도록 상기 개구 영역에 결합되는 수밀가압부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 마이크로노즐에 인접한 영역에 냉각을 위한 냉각로가 배치되는 유체의 냉각구조가 제공되므로, 유체의 충돌장소와 별도의 냉각장소로 유체를 순환시키지 않으면서, 유체의 분사 충돌 시에 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있으며, 유체의 순환이 원활하지 못한 현상을 방지하여 장치의 작동이 정지 또는 과열되는 현상을 방지할 수 있으며, 유체의 교환 시에 별도의 냉각유닛에 대한 세척이 불필요한 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치의 정면도이다.
도 2는, 도 1의 측면도이다.
도 3은, 도 1의 수냉각 관로의 배치도이다.
도 4는, 도 3의 측면도이다.
도 5는, 마이크로분사유닛의 정면도이다.
도 6은, 도 5의 측면도이다.
도 7은, 도 6의 분해도이다.

이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시 예들을 설명한다. 후술되는 본 발명의 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시 예에 관련하여 다른 실시 예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

도 1내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치는, 유체를 공급받아 마이크로미터 단위로 분사하도록 마련되는 마이크로노즐(100)이 연결되며, 분사되는 유체가 상호 충돌되도록 정렬되어 배치되는 한 쌍의 마이크로제트유닛(110)과, 분사되는 유체가 상호 충돌되도록 한 쌍의 마이크로제트유닛(110)이 미리 설정된 각도로 정렬되어 배치되며 분사되는 유체의 충돌공간(156)이 마련되는 분사본체유닛(150)을 포함한다.

이러한 본 실시 예에 따른 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치는, 유체를 분사하는 마이크로제트유닛(110) 및 충돌공간(156) 중 적어도 하나 이상을 냉각시키도록 분사본체유닛(150)에, 냉각유체가 순환 가능한 냉각로(155)가 마련된다.

이에 따라 본 실시 예에 따른 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치는, 분사본체유닛(150)에, 냉각유체가 순환 가능한 냉각로(155)가 마련됨으로써 유체의 충돌장소와 별도의 냉각장소로 유체를 순환시키지 않으면서, 유체의 분사 충돌 시에 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있으며, 유체의 순환로가 막히어 장치의 작동이 정지 또는 과열되는 현상을 방지할 수 있으며, 유체의 교환 시에 별도의 냉각유닛에 대한 세척이 불필요한 이점을 제공한다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치의 구성요소에 대해 상세하게 설명한다.

다시 도 1내지 도 4를 참조하면 본 실시 예에 따른 분사본체유닛(150)은, 한 쌍의 마이크로제트유닛(110)이 미리 정해진 각도로 상호 대향하여 결합되는 분사충돌본체(151)와, 냉각유체를 분사충돌본체(151)로 제공하도록 분사충돌본체(151)에 결합되는 냉각유체 공급부(154)를 포함한다.

이러한 분사본체유닛(150)에 마련되는 냉각로(155)는, 한 쌍의 마이크로제트유닛(110) 중 어느 하나로부터 다른 하나까지 한 쌍의 마이크로제트유닛(110)과 충돌공간(156)에 인접하게 배치될 수 있다.

본 실시 예에 따른 냉각로(155)는, 상호 직각을 이루면서 한 쌍의 마이크로제트유닛(110)과 충돌공간(156)을 감싸도록 배치되는 다수의 냉각구간(157, 158)을 포함할 수 있다.

즉 냉각로(155)는, 분사본체유닛(150)에 배치되는 마이크로제트유닛(110)의 후술되는 마이크로 가압모듈(111)과 충돌공간(156)을 감싸도록 배치된다.

이러한 냉각로(155)는, 충돌공간(156)을 중심으로 다수의 블록으로 분해 가능한 분사본체유닛(150)에 수직 또는 수평으로 형성되어 상호 연결되는 다수의 냉각구간(157, 158)을 포함한다. 즉 다수의 냉각구간(157, 158)이 마이크로가압모듈과 충돌공간(156)을 감싸도록 배치된다.

냉각로(155)에는, 고압으로 가압되어 마이크로노즐(100)로 분사되는 유체의 열을 흡열하도록 냉각수 또는 냉매가 유동된다. 이러한 냉각수 또는 냉매는 외부에 별도로 설치되는 냉각장치(미도시)로부터 공급될 수 있으며, 냉각장치에는 냉각수 또는 냉매를 냉각시킬 수 있는 열교환기(미도시)가 배치될 수 있다.

또한 분사충돌본체(151)에는, 유체를 공급받아 한 쌍의 마이크로제트유닛(110)으로 공급하도록 한 쌍의 마이크로제트유닛(110)에 분기되어 연결되는 분사유체공급부(160)가 마련될 수 있다.

분사유체공급부(160)는, 분사충돌본체(151)의 상부에 수평으로 마련되는 수평공급유로(161)와, 수평공급유로(161)의 양쪽 단부에 각각 연결되어 한 쌍의 마이크로제트유닛(110)에 각각 연결되는 수직공급유로(162)를 포함할 수 있다.

분사유체공급부(160)에는, 도시되진 않았으나 나노단위로 쪼개긴 위한 물질이 포함된 유체를 가압하여 공급할 수 있도록 유체탱크(미도시)와 고압펌프(미도시)가 연결될 수 있다.

이때의 물질로는, 여러 가지가 사용될 수 있는데, 본 실시 예와 같이 습식 방법을 사용하는 경우에는 펄프, 약제, 섬유, 도료 등이 사용될 수 있다.

분사유체공급부(160)에는, 유체가 공급되도록 유입구(163)가 마련된다. 분사유체공급부(160)의 반대쪽에는 충돌공간(156)으로부터 유체를 배출시키는 분사유체배출부(미도시)가 마련된다. 이러한 분사유체배출부(미도시)에는, 유체가 외부로 유출 가능토록 유출구(164)가 마련된다.

유체는, 물질을 나노단위로 쪼개는 과정이 반복적으로 진행되도록 유입구(163)로 유입되어 마이크로노즐(100)과 충돌공간(156)을 차례로 거쳐 유출구(164)로 유동될 수 있으며, 다시 고압펌프를 거쳐 유입구(163)로 순환될 수 있다.

본 실시 예에 따른 수평공급유로(161)와 수직공급유로(162)는, 외부로부터 분사충돌본체(151)에 대한 드릴링 가공으로 마련되며, 드릴링 가공에 의해 분사충돌본체(151)에는 수평공급유로(161)와 수직공급유로(162)로 연결되는 개구(165)가 형성된다.

이때 개구(165)에는, 외부로 누설이 방지되도록 유로 수밀부(167)가 결합되며, 유로 수밀부(167)는, 개구(165)를 차단하도록 개구(165) 속으로 배치되는 구 형상의 수밀부재(148)와, 수밀부재(148)를 개구(165) 속으로 가압하여 수밀부재(148)에 의해 개구(165)가 차단되도록 개구 영역에 결합되는 수밀가압부재(149)를 포함할 수 있다.

유로 수밀부(167)는, 고압으로 공급되는 냉각유체가 가공 시에 형성되어 있는 개구(165)로 누설되는 현상을 방지할 수 있다. 즉 구슬과 같은 수밀부재(148)가 개구(165)에 삽입되어 냉각로(155)와 연결되어 있는 구멍을 차단하며, 수밀가압부재(149)가 수밀부재(148)를 가압함으로써 수밀부재(148)는 냉각로(155)와 연결된 구멍에 위치 구속될 수 있다. 이때 수밀부재(148)는 수밀가압부재(149)에 일부 인입되어 배치되며, 수밀가압부재(149)는 외부구멍에 나사결합되어 수밀부재(148)를 고정시킬 수 있다.

또한 본 실시 예에 따른 분사본체유닛(150)에는, 마이크로노즐(100)을 제공하도록 그리고 충돌공간(156)에 연결되도록 마이크로노즐(100)에 해당되는 마이크로통로(152)와, 마이크로제트유닛(110)이 배치되는 배치통로(153)가 마련된다.

마이크로노즐(100)과 마이크로통로(152)는 실질적으로 동일한 요소이며, 대략 140~160마이크로미터의 관경으로 마련될 수 있다.

본 실시 예에 따른 한 쌍의 마이크로노즐(100)은, 상호 180도를 이루도록 배치되진 않으며, 상호 경사를 이루도록180보다 작은 범위로 배치된다. 한 쌍의 마이크로노즐(100)이 180도로 배치되는 경우에는, 상호 충돌되는 유체의 충격만 커지고 나노입자의 생성에 대한 효율을 떨어뜨린다.

이러한 도 1과 도 5 내지 도 7을 참조하면, 마이크로노즐(100)에 연결되는 본 실시 예에 따른 마이크로제트유닛(110)은, 유체가 유입되어 마이크로노즐(100)로 유동되도록 배치통로(153)에 배치되며 유체가 가압되는 가압공간이 마련되는 마이크로 가압모듈(111)과, 마이크로 가압모듈(111)과 배치통로(153)의 내벽부 사이로 누수되는 유체를 차단하도록 배치통로(153)에 배치되며 마이크로 가압모듈(111)을 가압함과 동시에 배치통로(153)를 형성하는 내벽부로 가압되어 접촉 배치되는 실링모듈(130)과, 실링모듈(130)을 가압하도록 분사본체유닛(150)에 결합되는 실링가압모듈(140)을 포함할 수 있다.

이처럼 마이크로제트유닛(110)은, 마이크로노즐(100)로 유체가 원활하게 유동되도록, 그리고 외부로 유출이 방지되도록 구성된다. 마이크로 가압모듈(111)은, 후술되는 바와 같이 유체를 받아들여 마이크로노즐(100)로 유동시키는 가압노즐본체(115)와, 가압노즐본체(115) 연결되어 마이크로노즐(100)로 유동 전에 유체가 머물면서 고압을 발생시킬 수 있도록 하는 내부환형부재(113)와 이를 보호하는 외부환형부재(112)를 포함한다.

본 실시 예에 따른 마이크로 가압모듈(111)은, 배치통로(153)의 내벽부에 접촉하도록 배치되는 환형의 외부환형부재(112)와, 외부환형부재(112)에 삽입되도록 배치되며 환형으로 마련되는 내부환형부재(113)와, 내부환형부재(113)의 내벽부에 접촉하도록 내부환형부재(113)에 삽입되며 마이크로노즐(100)에 연결되는 유체통로(117)가 마련되는 가압노즐본체(115)를 포함할 수 있다.

가압노즐본체(115)는, 배치통로(153)의 내벽부에 접촉되는 제1 접촉부(121)와, 제1 접촉부(121)와 이격되어 배치통로(153)의 내벽부에 접촉되며 실링모듈(130)에 의해 가압되는 제2 접촉부(122)와, 제1 접촉부(121)와 제2 접촉부(122) 사이로 유체가 유입되도록 그리고 마이크로노즐(100)에 연결되도록 환형홈(126)이 마련되는 환형부(125)와, 내부환형부재(113)로 삽입되도록 제1 접촉부(121)로부터 돌출되며 환형홈(126)과 연결되는 유체통로가 마련되는 돌출부(128)를 포함할 수 있다.

유체는, 배치통로(153)의 내벽부로 둘러싸인 환형홈(126)으로 유입되어, 환형홈(126)으로부터 돌출부(128)로 이어진 유체통로를 따라 이동되어 내부환형부재(113)를 거쳐 마이크로노즐(100)을 통해 분사된다.

이때 환형부(125)의 환형홈(126)은, 전술한 분사유체공급부(160)에 연결된다.

또한 본 실시 예에 따른 실링모듈(130)은, 가압노즐본체(115) 측으로 점차 단면이 작아지도록 마련되며 배치통로(153)의 내벽부에 가압되어 접촉되는 실링본체(131)와, 실링본체(131)에 연결되어 실링가압모듈(140)로 삽입되도록 마련되는 실링삽입부재(133)를 포함할 수 있다.

실링본체(131)는, 배치통로(153)로 내벽부로 고압에 의해 억지끼움 가능토록 경사진 외주면을 가지며, 이와 단턱을 형성하면서 연결되어 있는 실링삽입부재(133)의 단부는 실링가압모듈(140)의 돌출된 단부 측의 경사진 내벽부에 억지끼움된다.

이러한 실링모듈(130)은, 테프론과 같은 실링에 주로 이용되는 재질로 형성됨으로써 고압에 의해 가압될 때 플렉서블하게 유동되어 끼움되는 실링가압모듈(140)의 내벽부 형상으로 변형된다.

도 1과, 도 5와, 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 따른 실링가압모듈(140)은, 분사본체유닛(150)에 결합되는 실링가압본체(141)와, 실링가압본체(141)에 의해 가압되도록 실링가압본체(141)에 마련되며 분사본체유닛(150)에 삽입되어 배치되며 실링삽입부재(133)가 삽입되어 배치되는 실링가압부(142)를 포함할 수 있다.

이러한 실링가압본체(141)는, 체결나사(143)에 의해 분사본체유닛(150)에 결합되며, 실링가압부(142)는 실링가압본체(141)의 중앙부로부터 돌출되도록 형성된다. 실링가압부(142)에는, 전술한 바와 같이 실링삽입부재(133)가 고압부에 의해 내벽부에 끼움된다.

이때 실링삽입부재(133)는, 고압에 의해 유동적으로 실링가압부(142)의 내벽부 형상으로 변형되어 후술되는 실링통로(146) 측으로 삽입된다.

그리고 실링가압본체(141)에는, 실링삽입부재(133)가 배치되는 공간 측으로 연결되는 실링통로(146)가 마련된다. 전술한 바와 같이 실링가압본체(141)는 돌출되며 테프론과 같은 실링삽입부재(133)가 삽입되는 실링가압부(142)가 마련된다.

이때 실링가압부(142)에 실링삽입부재(133)가 삽입될 때, 실링삽입부재(133)는 실링가압부(142)의 내벽부에 거의 밀착되므로 안쪽에 있는 공기가 압축되어 그대로 존재하며, 압축된 공기는 실링삽입부재(133)와 실링가압부(142)의 밀착에 영향을 미치게 된다.

반면에 실링통로(146)는, 실링가압부(142)에 실링삽입부재(133)가 삽입될 때, 실링가압부(142)의 내측 공기가 외부로 빠져나갈 수 있도록 공기통로로서 작용할 뿐만 아니라, 실링삽입부재(133)가 유동적으로 변형되어 삽입될 수 있는 구조를 제공한다.

본 실시 예에 따르면, 실링가압본체(141)의 외벽부에는, 실링통로(146)를 차단할 수 있도록 수밀부재(148)와 수밀가압부재(149)가 배치된다.

즉 본 실시 예에 따른 실링가압본체(141)는, 실링통로(146)를 차단하도록 실링가압본체(141) 측으로 삽입되어 배치되는 구 형상의 수밀부재(148)와, 수밀부재(148)를 개구 속으로 가압하여 수밀부재(148)에 의해 개구가 차단되도록 개구 영역에 결합되는 수밀가압부재(149)를 더 포함할 수 있다.

수밀가압부재(149)에 의해 가압되어 실링가압본체(141)의 실링통로(146)에 연결되는 개구 측에 끼워지는 수밀부재(148)는, 높은 가압에 의해 유동적으로 변형되어 실링통로(146)로 삽입되는 실링삽입부재(133)를 차단한다.

이러한 수밀부재(148)와 수밀가압부재(149)는 전술한 개구(165)에 끼워진 구성요소들과 동일하다.

또한 실링가압모듈(140)은, 실링본체(131)를 배치통로(153)의 내벽부 측으로 가압하도록 실링가압부(142)의 단부에 마련되며, 배치통로(153)의 내벽부에 접촉되도록 마련되는 라운드 실링부(145)을 더 포함할 수 있다.

이러한 라운드 실링부(145)는, 실링본체(131)와 실링삽입부재(133) 사이의 단턱영역으로 끼움 배치되며, 외면부가 배치통로(153)의 내벽부에 가압 접촉된다. 이에 따라 전술한 가압노즐본체(115)로부터 실링본체(131) 측을 통과하도록 고압으로 가압되는 유체의 누설이 충분히 방지될 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.

100: 마이크로노즐 110: 마이크로제트유닛
111: 마이크로 가압모듈 112: 외부환형부재
113: 내부환형부재 115: 가압노즐본체
117: 유체통로 121: 제1 접촉부
122: 제2 접촉부 125: 환형부
126: 환형홈 128: 돌출부
130: 실링모듈 131: 실링본체
133: 실링삽입부재 140: 실링가압모듈
141: 실링가압본체 142: 실링가압부
143: 체결나사
145: 라운드 실링부 146: 실링통로
148: 수밀부재 149: 수밀가압부재
150: 분사본체유닛 151: 분사충돌본체
152: 마이크로통로 153: 배치통로
154: 냉각유체 공급부 155: 냉각로
156: 충돌공간
157, 158: 다수의 냉각구간 160: 분사유체공급부
161: 수평공급통로 162: 수직공급통로
163: 유입구 164: 유출구
165: 개구 167: 유로 수밀부

Claims

유체를 공급받아 마이크로미터 단위로 분사하도록 마련되는 마이크로노즐이 연결되며, 상기 분사되는 유체가 상호 충돌되도록 정렬되어 배치되는 한 쌍의 마이크로제트유닛; 및
상기 분사되는 유체가 상호 충돌되도록 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛이 미리 설정된 각도로 정렬되어 배치되며, 상기 분사되는 유체의 충돌공간이 마련되는 분사본체유닛을 포함하며,
상기 유체를 분사하는 상기 마이크로제트유닛 및 상기 충돌공간 중 적어도 하나 이상을 냉각시키도록 상기 분사본체유닛에는, 냉각유체가 순환 가능한 냉각로가 마련되며,
상기 분사본체유닛은,
상기 한 쌍의 마이크로제트유닛이 미리 정해진 각도로 상호 대향하여 결합되는 분사충돌본체; 및
상기 냉각유체를 상기 분사충돌본체로 제공하도록 상기 분사충돌본체에 결합되는 냉각유체 공급부를 포함하며,
상기 냉각로는,
상기 한 쌍의 마이크로제트유닛 중 어느 하나로부터 다른 하나까지 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛과 상기 충돌공간에 인접하게 배치되는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 냉각로는, 상호 직각을 이루면서 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛과 상기 충돌공간을 감싸도록 배치되는 다수의 냉각구간을 포함하는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.
제1 항에 있어서,
상기 분사충돌본체에는, 상기 유체를 공급받아 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛으로 공급하도록 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛에 분기되어 연결되는 분사유체공급부가 마련되는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.
제4 항에 있어서,
상기 분사유체공급부는,
상기 분사충돌본체의 상부에 수평으로 마련되는 수평공급유로; 및
상기 수평공급유로의 양쪽 단부에 각각 연결되어 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛에 각각 연결되는 수직공급유로를 포함하는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.
제5 항에 있어서,
상기 수평공급유로와 상기 수직공급유로는, 외부로부터 상기 분사충돌본체에 대한 드릴링 가공으로 마련되며,
상기 드릴링 가공에 의해 상기 분사충돌본체에는 상기 수평공급유로와 상기 수직공급유로로 연결되는 개구가 형성되며,
상기 개구에는, 외부로 누설이 방지되도록 유로 수밀부가 결합되되,
상기 유로 수밀부는,
상기 개구를 차단하도록 상기 개구 속으로 배치되는 구 형상의 수밀부재; 및
상기 수밀부재를 상기 개구 속으로 가압하여 상기 수밀부재에 의해 상기 개구가 차단되도록 상기 개구 영역에 결합되는 수밀가압부재를 포함하는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.
유체를 공급받아 마이크로미터 단위로 분사하도록 마련되는 마이크로노즐이 연결되며, 상기 분사되는 유체가 상호 충돌되도록 정렬되어 배치되는 한 쌍의 마이크로제트유닛; 및
상기 분사되는 유체가 상호 충돌되도록 상기 한 쌍의 마이크로제트유닛이 미리 설정된 각도로 정렬되어 배치되며, 상기 분사되는 유체의 충돌공간이 마련되는 분사본체유닛을 포함하며,
상기 유체를 분사하는 상기 마이크로제트유닛 및 상기 충돌공간 중 적어도 하나 이상을 냉각시키도록 상기 분사본체유닛에는, 냉각유체가 순환 가능한 냉각로가 마련되며,
상기 분사본체유닛에는,
상기 마이크로노즐을 제공하도록 그리고 상기 충돌공간에 연결되도록 상기 마이크로노즐에 해당되는 마이크로통로와 상기 마이크로제트유닛이 배치되는 배치통로가 마련되며,
상기 마이크로제트유닛은,
상기 유체가 유입되어 상기 마이크로노즐로 유동되도록 상기 배치통로에 배치되며, 상기 유체가 가압되는 가압공간이 마련되는 마이크로 가압모듈;
상기 마이크로 가압모듈과 상기 배치통로의 내벽부 사이로 누수되는 유체를 차단하도록 상기 배치통로에 배치되며, 상기 마이크로 가압모듈을 가압함과 동시에 상기 배치통로를 형성하는 내벽부로 가압되어 접촉 배치되는 실링모듈; 및
상기 실링모듈을 가압하도록 상기 분사본체유닛에 결합되는 실링가압모듈을 포함하는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.
제7 항에 있어서,
상기 마이크로 가압모듈은,
상기 배치통로의 내벽부에 접촉하도록 배치되는 환형의 외부환형부재;
상기 외부환형부재에 삽입되도록 배치되며, 환형으로 마련되는 내부환형부재; 및
상기 내부환형부재의 내벽부에 접촉하도록 상기 내부환형부재에 삽입되며, 상기 마이크로노즐에 연결되는 유체통로가 마련되는 가압노즐본체를 포함하는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.
제8 항에 있어서,
상기 가압노즐본체는,
상기 배치통로의 내벽부에 접촉되는 제1 접촉부;
상기 제1 접촉부와 이격되어 상기 상기 배치통로의 내벽부에 접촉되며, 상기 실링모듈에 의해 가압되는 제2 접촉부;
상기 제1 접촉부와 상기 제2 접촉부 사이로 상기 유체가 유입되도록 그리고 상기 마이크로노즐에 연결되도록 환형홈이 마련되는 환형부; 및
상기 내부환형부재로 삽입되도록 상기 제1 접촉부로부터 돌출되며, 상기 환형홈과 연결되는 유체통로가 마련되는 돌출부를 포함하는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.
제8 항에 있어서,
상기 실링모듈은,
상기 가압노즐본체 측으로 점차 단면이 작아지도록 마련되되, 상기 배치통로의 내벽부에 가압되어 접촉되는 실링본체; 및
상기 실링본체에 연결되어 상기 실링가압모듈로 삽입되도록 마련되는 실링삽입부재를 포함하는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.
제10 항에 있어서,
상기 실링가압모듈은,
상기 분사본체유닛에 결합되는 실링가압본체; 및
상기 실링가압본체를 가압하도록 상기 실링가압본체에 마련되며, 상기 분사본체유닛에 삽입되어 배치되며, 상기 실링삽입부재가 삽입되어 배치되는 실링가압부를 포함하는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.
제11 항에 있어서,
상기 실링가압모듈은,
상기 실링본체를 상기 배치통로의 내벽부 측으로 가압하도록 상기 실링가압부의 단부에 마련되며, 상기 배치통로의 내벽부에 접촉되도록 마련되는 라운드 실링부을 더 포함하는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.
제11 항에 있어서,
상기 실링가압본체에는, 상기 실링삽입부재가 배치되는 공간 측으로 연결되는 실링통로가 마련되되, 가압에 의해 상기 실링가압부의 내부공간을 채우고 남는 실링삽입부재는 실링통로를 통하여 배출되는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.
제13 항에 있어서,
상기 분사본체유닛은,
상기 실링통로를 차단하도록 상기 실링가압본체 측으로 삽입되어 배치되는 구 형상의 수밀부재; 및
상기 수밀부재를 개구 속으로 가압하여 상기 수밀부재에 의해 상기 개구가 차단되도록 상기 개구 영역에 결합되는 수밀가압부재를 더 포함하는 마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치.