KR101630985B1 - 고체금속 용해장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전해액을 공급하는 전해액공급수단; 및 상기 전해액공급수단과 연계되며, 수용된 복수 개의 고체금속이 균일하게 용해되도록, 복수 개의 상기 고체금속 사이에서 전해액을 유입시키는 공급연결수단을 가진 용해조;를 포함하고, 상기 공급연결수단은, 복수 개의 상기 고체금속을 분할하면서 전해액을 분사하도록, 분사구가 형성된 노즐기둥인 것을 특징으로 하는 고체금속 용해장치를 제공한다.
이와 같이 본 발명은, 복수 개의 고체금속 사이에서 전해액을 유입시키는 공급연결수단을 구비하는데, 특히 복수 개의 고체금속을 분할하면서 전해액을 분사하도록 분사구가 형성된 복수 개의 노즐기둥을 구비함으로써, 수용된 복수 개의 고체금속이 균일하게 용해되고 아울러 용해속도를 증대시킬 수 있다.
아울러, 상기 노즐기둥이 상측으로 갈수록 테이퍼짐으로써 분사속도를 상측으로 갈수록 높이고, 가스공급수단에 의해 고압의 가스를 공급함으로써, 전해액과 반응하는 고체금속의 표면적을 증가시켜 용해속도를 증대시킬 수 있다.

Description

고체금속 용해장치{Apparatus for dissolving solid metal}

본 발명은 고체금속 용해장치로서, 전해조에 공급되는 전해액에 복수 개의 고체금속을 용해시키는 고체금속 용해장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전해 금속박을 제조하기 위해서는, 금속이온이 함유된 전해액을 양극과 음극 사이에 공급하면서 동시에 전자를 공급하여, 금속이온을 환원 석출시키는 공정을 수행하게 된다.

이러한 전해액 내의 금속이온이 석출됨에 따라 전해액에 함유된 금속이온의 농도가 감소하므로, 작업자가 직접 고체금속을 전해조 내에 공급하였는데, 전해액 내의 금속이온 농도를 일정하게 유지하는 것에는 어려움이 따르며, 또한 고체금속의 용해속도를 제어하는 것도 많은 어려움이 따른다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래기술에 따른 고체금속 용해장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공급관(11)에 장착된 펌프(12)를 이용하여 용해조(20) 하부에 전해액(1)을 공급하고, 이러한 전해액(1)을 고체금속(2) 사이에 존재하는 공급구(20a)을 통과시켜 용해조(20) 내에 유입시키면, 고체금속(2) 표면과 전해액(1)이 반응하여 금속이온으로 용해되며, 이와 같이 금속이온이 용해된 전해액(1)을 배출관(13)을 통해 전해조(미도시)에 공급하도록 구성된다.

여기에서, 용해조(20)의 내부에 펌프(12)를 통하여 전해액(1)이 공급되는 과정에서, 고체금속(2) 사이의 공급구를 통하여 전해액(1)이 흘러가는 유동장이 형성된다.

그런데, 이때 고체금속(2) 사이의 공극이 상대적으로 큰 곳을 통하여 대부분의 전해액(1)이 흘러가기 때문에, 고체금속(2)을 균일하게 용해하는 데에는 어려움이 있으며, 나아가 용해조(20) 내부의 불균일한 유동장으로 인하여 고체금속(2)의 용해속도를 균일하게 유지할 수 없는 한계점이 있다.

구체적으로 살펴보면, 고체금속(2)은 전해액(1)과 반응하여 금속이온으로 용해되는데, 이때 고체금속(2)의 용해속도는 전해액(1)에 대한 고체금속(2)의 반응면적 크기와, 고체금속(2)에 공급되는 전해액(1)의 유동속도에 의해 결정된다.

상기 용해조(20)에 수용된 복수 개의 고체금속(2)에서 전해액(1)의 유동과 만나지 못하고 단순히 전해액(1)에 침지된 부분은 용해속도가 느리기 때문에, 전해액(1) 내부에서 금속이온농도를 높이는 것에는 참여하지 못하는 문제점을 가진다.

이때, 복수 개의 고체금속(2)에서 실질적으로 용해에 참여되는 부분은, 전해액(1)의 유동이 주로 이루어지는 곳인 용해조(20) 내벽과 인접한 부분에서만 용해가 일어나기 때문에, 용해속도를 증가시키기 위해서는 용해조(20)의 용량을 크게 제작하여야 하는 한계점이 있다.

그리고, 복수 개의 고체금속(2) 사이의 공극이 큰 곳에만 용해가 주로 일어남으로써, 용해조(20) 내부의 고체금속(2) 적층구조가 붕괴하게 되고, 붕괴 중 고체금속(2)이 용해조(20) 벽면에 충격을 가함에 따라, 용해조(20)의 수명이 단축되는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 용해조에 수용된 복수 개의 고체금속을 균일하면서도 빠르게 용해시키는 고체금속 용해장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전해액을 공급하는 전해액공급수단; 및 상기 전해액공급수단과 연계되며, 수용된 복수 개의 고체금속이 균일하게 용해되도록, 복수 개의 상기 고체금속 사이에서 전해액을 유입시키는 공급연결수단을 가진 용해조;를 포함하고, 상기 공급연결수단은, 복수 개의 상기 고체금속을 분할하면서 전해액을 분사하도록, 분사구가 형성된 노즐기둥인 것을 특징으로 하는 고체금속 용해장치를 제공한다.

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또한, 상기 용해조는, 상기 고체금속을 상방지지하면서 상기 케이스를 측방지지하도록, 내측 하부에 지지대가 설치될 수 있다.

그리고, 상기 노즐기둥은, 복수 개의 상기 분사구가 측면에 형성될 수 있다.

아울러, 바람직한 일례로서, 상기 노즐기둥은, 상측으로 갈수록 테이퍼진 구조를 이룰 수 있다.

한편, 상기 전해액공급수단은, 전해액공급부와 상기 노즐기둥을 연결하는 공급관; 및 상기 공급관에 설치된 공급펌프;를 구비할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 상기 용해조의 배출관과 상기 공급관 각각에 설치되어, 전해액의 금속이온농도를 측정하는 농도측정센서; 및 상기 농도측정센서, 공급펌프 각각과 전기적으로 연계되어, 상기 용해조에 유입되는 전해액과 상기 용해조에서 배출되는 전해액의 금속이온농도차에 따라, 전해액의 공급유량을 조절하도록 상기 공급펌프를 피드백제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

이에 더하여, 본 발명은, 복수 개의 상기 고체금속 사이에 전해액의 유로를 형성 및 유지시키도록, 상기 용해조에 가스를 공급하는 가스공급수단;을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 고체금속 용해장치는, 전해액과 반응하는 고체금속의 표면적을 증가시킴으로써, 복수 개의 고체금속을 균일하게 용해하고 나아가 용해속도를 증대시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 종래기술에 따른 고체금속 용해장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체금속 용해장치를 나타낸 도면이다.
도 3(a)는 도 2의 고체금속 용해장치에서의 노즐기둥을 나타낸 도면이고, 도 3(b)는 다른 실시예에 따른 노즐기둥을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고체금속 용해장치를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명은 전해액(1)을 공급하는 전해액공급수단과, 상기 전해액공급수단과 연계된 용해조(120)를 포함한다.

여기에서, 상기 전해액공급수단은 전해액(1)을 공급하도록 구성되는데, 이를 위해, 상기 용해조(120)의 노즐기둥(124)과 전해액공급부를 연결하는 공급관(111)과, 상기 공급관(111)에 설치된 공급펌프(112)를 구비할 수 있다.

이에 따라, 상기 공급펌프(112)가 작동되면 공급관(111)을 통해 전해액(1)이 전해액공급부로부터 유동되어 용해조(120)에 공급되게 된다.

이때, 상기 전해액공급부는 전해조에서 오버플로우되어 순환하는 전해액(1)이 수용된 순환조일 수 있고, 또는 별도로 새로운 전해액(1)이 공급되는 공급조일 수 있다. 참고로, 상기 공급관(111)에 장착된 안전밸브(111a)는 설비 휴지 시 차단되는 안전차단구성이다.

그리고, 상기 용해조(120)는 전해액공급수단과 연계되며, 복수 개의 상기 고체금속 사이에서 전해액(1)을 유입시키는 공급연결수단을 가질 수 있다.

이와 같이 용해조(120)는, 복수 개의 고체금속(2)을 전체적으로 하나의 적층구조물로서 수용하여 적층구조물의 외부에서 전해액(1)을 유입시키는 구조가 아니라, 적층구조물의 내부에서 전해액(1)을 유입시킴으로써, 수용된 복수 개의 고체금속(2)을 전체적으로 균일하게 용해시킬 수 있다.

이때, 상기 공급연결수단은, 복수 개의 고체금속(2)을 분할하면서 전해액을 분사하도록 분사구(124a)가 형성된 노즐기둥(124)일 수 있다.

이러한 노즐기둥(124)은 복수 개의 고체금속(2) 사이에서 전해액(1)을 유입시켜서 고체금속(2)을 균일하게 용해시킴과 동시에, 각각의 분할된 구역에 전해액(1)을 분사하는 방식을 취함으로써 전해액(1)의 유속을 높여서 고체금속(2)의 전해속도를 증대시킬 수 있다.

구체적으로, 상기 용해조(120)는 고체금속(2)이 수용되는 케이스(121)와, 상기 전해액공급수단과 연결된 노즐기둥(124)을 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 케이스(121)는 고체금속(2)이 수용되게 구성되는데, 일례로서 사각통 형상을 취할 수 있고, 또는 바람직하게 다른 일례로서 내구성을 높이도록 원통 형상, 즉 실린더 형상을 취할 수 있다.

또한, 상기 노즐기둥(124)은 전해액공급수단의 공급관(111)과 연결되며, 케이스(121) 내에서 상하방향으로 복수 개가 배치되고 서로 이격된 구조를 취할 수 있다.

이때, 상기 노즐기둥(124)은 일례로서 케이스(121) 내에서 격벽과 같은 구조로서 복수 개의 고체금속(2)을 일정 부분씩 구획하여 분할하는 구조를 취할 수 있다.

이와 더불어, 상기 노즐기둥(124)은 바람직하게 다른 일례로서 케이스(121) 내에서 서로 떨어져서 배치된 원통형 구조를 취할 수 있다. 이러한 경우 복수 개의 고체금속(2)은 외관상 분할되어 서로 이격된 구조는 아니지만, 전해액(1)을 분사하는 구조가 실질적으로 복수 개의 고체금속(2)을 분할하여 분사하는 구조를 취하게 된다.

아울러, 상기 노즐기둥(124)은 분사구(124a)가 복수 개 형성되되 측면에 형성될 수 있는데, 단순히 고체금속(2)의 하부에서 전해액(1)을 분사하는 것이 아닌, 적층된 고체금속(2)의 측부에서 전해액(1)을 분사함으로써 복수 개의 고체금속(2) 전체에 골고루 전해액(1)을 공급하여 균일하게 용해시킬 수 있다.

그리고, 상기 노즐기둥(124)은 바람직한 일례로서 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 상측으로 갈수록 테이퍼진 구조를 이룰 수 있다.

상기 노즐기둥(124)은 도 2에 도시된 바와 같이 상부와 하부가 일정한 횡단면적을 가질 수 있지만, 이러한 경우 도 3(a)에 도시된 바와 같이 상측으로 갈수록 분사속도가 떨어짐에 따라, 적층된 고체금속(2)을 균일하게 용해하는 데에 한계가 있다. 즉, 전해액(1)의 최초 공급유량이 동일한 상태에서 노즐기둥(124)의 상측으로 갈수록 분사구(124a)를 통해 전해액(1)이 빠져나감으로써 점차적으로 공급유량이 줄어듦에 따라, 상측으로 갈수록 분사속도가 떨어지게 된다.

이에 따라, 상기 노즐기둥(124)이, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 하광상협된 구조로서 상측으로 갈수록 좁아지는 구조를 취함으로써, 상측으로 갈수록 분사속도를 증대시키거나 유사하게 할 수 있으며, 이에 따라 적층된 고체금속(2)을 균일하게 용해할 수 있다. 즉, 전해액(1)의 최초 공급유량이 동일한 상태에서 노즐기둥(124)의 상측으로 갈수록 공급단면적이 줄어듦으로써 분사속도가 빨라지게 된다.

또한, 상기 용해조(120)는 고체금속(2)을 상방지지하면서 케이스(121)를 측방지지하도록, 내측 하부에 지지대(123)가 설치될 수 있다.

이러한 지지대(123)는 수용되는 고체금속(2)이 안착되면 이를 상방지지하고, 나아가 적층된 고체금속(2)의 붕괴 시에도 케이스(121)의 측벽이 안정적으로 형상을 유지할 수 있도록 한다.

한편, 본 발명은 전해액(1)의 금속이온농도를 측정하는 농도측정센서(S)와, 상기 농도측정센서(S)와 전기적으로 연계되어 공급펌프(112)를 작동제어하는 제어부(C)를 더 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 농도측정센서(S)는 용해조(120)의 배출관(122)과 공급관(111) 각각에 설치되어, 전해액(1)의 금속이온농도를 측정하도록 구성되는데, 이에 따라 용해조(120)에 유입되는 전해액(1)의 금속이온농도를 측정하고, 이와 함께 용해조(120)에서 배출되는 전해액(1)의 금속이온농도를 측정할 수 있다.

또한, 상기 제어부(C)는 농도측정센서(S), 공급펌프(112) 각각과 전기적으로 연계되어, 용해조(120)에 유입되는 전해액(1)과 용해조(120)에서 배출되는 전해액(1)의 금속이온농도차에 따라, 전해액(1)의 공급유량을 조절하도록 공급펌프(112)를 피드백제어하는 구성을 취할 수 있다.

즉, 상기 농도측정센서(S)가 용해조(120)의 공급관(111)에서 용해조(120)에 유입되는 전해액(1)의 금속이온농도를 측정하고, 또한 용해조(120)의 배출관(122)에서 용해조(120)에서 배출되는 전해액(1)의 금속이온농도를 측정하고, 이러한 측정치를 상기 제어부(C)가 수신하여 용해조(120)에 유입되는 전해액(1)과 용해조(120)에서 배출되는 전해액(1)의 금속이온농도차를 계산하여, 상기 금속이온농도차에 따라 공급펌프(112)를 피드백제어할 수 있다.

다시 말해, 상기 제어부(C)는 금속이온농도차가 설정된 값보다 높은 경우 공급펌프(112)를 작동제어하여 공급용량을 줄여서 용해도를 낮추며, 금속이온농도차가 설정된 값보다 낮은 경우 공급펌프(112)를 작동제어하여 공급용량을 늘여서 용해도를 높임에 따라, 용해속도를 조절할 수 있다.

나아가, 본 발명은 용해조(120)에 가스를 공급하는 가스공급수단을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 가스공급수단은 고압의 가스가 공급되며 공급관(111)과 연결되는 가스공급관(131)을 구비할 수 있으며, 이때 상기 가스공급관(131)에는 안전차단구성으로서 개폐밸브(131a)가 장착될 수 있다.

이러한 가스공급수단에 의해 고압의 가스가 용해조(120)에 공급되되, 공급관(111)을 통해 공급되는 전해액(1)과 함께 노즐기둥(124)의 분사구(124a)를 통해 분사유입될 수 있다.

이와 같이 분사된 고압의 가스는, 고착화된 전해액(1) 유로를 붕괴시켜 새로운 유로를 생성시켜, 복수 개의 고체금속(2) 사이를 균일하게 유동하여 반응면적을 증대시킬 수 있다.

즉, 상기 가스공급수단은 용해조(120) 내에 가스를 공급하여 공급된 가스가 고체금속(2)에 충돌 및 폭발함으로써 충격을 발생시켜, 복수 개의 고체금속(2)에 흡착되어 뭉쳐있는 유기물(전해액(1) 속의 첨가제)에 의해 막힌 유로를 뚫음으로써, 복수 개의 고체금속(2) 사이에 전해액(1)의 유로를 형성 및 유지시킴에 따라, 전해액(1)과 반응하는 고체금속(2)의 표면적을 증가시켜 용해속도를 증대시킬 수 있다.

결과적으로, 상술된 바와 같은 본 발명은, 복수 개의 고체금속(2) 사이에서 전해액(1)을 유입시키는 공급연결수단을 구비하는데, 구체적으로 복수 개의 고체금속(2)을 분할하면서 전해액(1)을 분사하도록 분사구(124a)가 형성된 복수 개의 노즐기둥(124)을 구비함으로써, 수용된 복수 개의 고체금속(2)이 균일하게 용해되고 아울러 용해속도를 증대시킬 수 있다.

아울러, 상기 노즐기둥(124)이 상측으로 갈수록 테이퍼짐으로써 분사속도를 상측으로 갈수록 높이고, 가스공급수단에 의해 고압의 가스를 공급함으로써, 전해액(1)과 반응하는 고체금속(2)의 표면적을 증가시켜 용해속도를 증대시킬 수 있다.

이상과 같이, 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 변형 가능함은 물론이다.

1 : 전해액 2 : 고체금속
111 : 공급관 111a : 안전밸브
112 : 공급펌프 120 : 용해조
121 : 케이스 122 : 배출관
123 : 지지대 124 : 노즐기둥
124a : 분사구 S : 농도측정센서
C : 제어부 131 : 가스공급관
131a : 개폐밸브

Claims (9)

1. 삭제
2. 전해액을 공급하는 전해액공급수단; 및
   상기 전해액공급수단과 연계되며, 수용된 복수 개의 고체금속이 균일하게 용해되도록, 복수 개의 상기 고체금속 사이에서 전해액을 유입시키는 공급연결수단을 가진 용해조;
   를 포함하고,
   상기 공급연결수단은, 복수 개의 상기 고체금속을 분할하면서 전해액을 분사하도록, 분사구가 형성된 노즐기둥인 것을 특징으로 하는 고체금속 용해장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 용해조는,
   상기 고체금속이 수용되는 케이스; 및
   상기 전해액공급수단과 연결되며, 상기 케이스 내에서 상하방향으로 복수 개가 배치되고 서로 이격된 상기 노즐기둥;
   을 구비하는 것을 특징으로 하는 고체금속 용해장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 용해조는, 상기 고체금속을 상방지지하면서 상기 케이스를 측방지지하도록, 내측 하부에 지지대가 설치된 것을 특징으로 하는 고체금속 용해장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 노즐기둥은, 복수 개의 상기 분사구가 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 고체금속 용해장치.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 노즐기둥은, 상측으로 갈수록 테이퍼진 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 고체금속 용해장치.
   
7. 제2항에 있어서,
   상기 전해액공급수단은,
   전해액공급부와 상기 노즐기둥을 연결하는 공급관; 및
   상기 공급관에 설치된 공급펌프;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체금속 용해장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 용해조의 배출관과 상기 공급관 각각에 설치되어, 전해액의 금속이온농도를 측정하는 농도측정센서; 및
   상기 농도측정센서, 공급펌프 각각과 전기적으로 연계되어, 상기 용해조에 유입되는 전해액과 상기 용해조에서 배출되는 전해액의 금속이온농도차에 따라, 전해액의 공급유량을 조절하도록 상기 공급펌프를 피드백제어하는 제어부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체금속 용해장치.
   
9. 제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   복수 개의 상기 고체금속 사이에 전해액의 유로를 형성 및 유지시키도록, 상기 용해조에 가스를 공급하는 가스공급수단;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체금속 용해장치.
   

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