KR101986420B1 - 금속 나노입자 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 모듈화가 가능한 금속 나노입자 발생장치에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자 발생장치에는, 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 적어도 한 쌍 이상의 전극이 포함되며, 방전에 의해 적어도 한 쌍 이상의 전극으로부터 금속 나노입자가 발생되는 방전부, 방전부와 연결되고, 발생된 금속 나노입자가 포함된 기체가 통과하는 채널부, 방전부와 연결되어 적어도 한 쌍 이상의 전극의 동작을 제어하기 위한 제어부와 방전부, 채널부 및 제어부가 수용된 하우징 및 전원부가 포함될 수 있다.

Description

금속 나노입자 발생장치{AN APPARATUS FOR PRODUCING METAL NANOPARTICLE}
본 발명은 금속 나노입자의 생성에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극의 방전을 통해 금속 나노입자를 발생시킬 수 있는 금속 나노입자 발생장치에 관한 것이다.
나노입자를 안정적으로 발생시킬 수 있는 나노입자 발생장치는 나노기술의 연구 및 개발 등을 위해 필요한 장비로서 다양한 형태 및 기술로 현재까지 개발되어 왔다.
특히, 최근에는 필요 시 즉시 원하는 나노입자를 발생시켜 나노소재를 제조할 수 있는 온디맨드(On-Demand) 방식의 제조공정이 주목을 받기 시작하면서, 전극의 방전를 이용하여 나노입자를 발생시키는 기술에 대한 관심이 증가하고 있다.
이러한 전극의 방전을 이용한 나노입자 발생장치로는 대표적으로 현재 독일 Palas 사의 제품이 있다. 독일 Palas 사의 제품은 기본적으로 제조 가능한 나노물질이 흑연, 금, 은 또는 구리로 한정되어 있으며, 필요한 목적에 따라 나노입자 발생을 위한 금속을 지정하여 제품을 제작해야하며, 제작한 이후에는 변경이 불가능하다는 문제점이 있다.
또한, 제한적인 나노입자 발생 및 금속의 변경이 불가능할 뿐만 아니라 고가의 가격으로 인한 장치의 보급화가 어렵고, 고장 등의 문제가 발생 시 수리하기 힘든 문제점이 있다.
미국 등록특허공보 US 4967958 A (1990.11.06.)
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전극의 방전을 확인하고 전극의 간격을 조절할 수 있도록 함으로써, 동작의 오류 여부를 확인하고 대처하도록 하며 전극의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 하는데 목적이 있다.
또한, 장치의 각 구성이 상호 분리 또는 결합될 수 있도록 모듈화함으로써, 사용자의 목적에 맞는 금속 나노입자의 생성을 가능하게 하고 고장 등에 대한 대처가 용이하도록 하는데 목적이 있다.
더불어, 여러 쌍의 전극을 선택적으로 사용할 수 있도록 함으로써, 금속 나노입자 생성의 효율을 향상시키고 장시간 동작이 가능하도록 하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화가 가능한 금속 나노입자 발생장치에는, 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 적어도 한 쌍 이상의 전극이 포함되며, 방전에 의해 적어도 한 쌍 이상의 전극으로부터 금속 나노입자가 발생되는 방전부, 방전부와 연결되고, 발생된 금속 나노입자가 포함된 기체가 통과하는 채널부, 방전부와 연결되어 적어도 한 쌍 이상의 전극의 동작을 제어하기 위한 제어부와 방전부, 채널부 및 제어부가 수용된 하우징 및 전원부가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자 발생장치에는 소정의 간격을 좁히거나 넓히기 위한 전극간격 조절부가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방전부에는 적어도 한 쌍 이상의 전극의 마모 여부를 확인하기 위한 제 1 관측창이 포함되며, 제 1 관측창에는 적어도 한 쌍 이상의 전극의 배치 형태에 따라 눈금이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하우징에는 적어도 한 쌍 이상의 전극의 마모 여부를 확인하기 위한 제 2 관측창이 포함되며, 제 2 관측창은 제 1 관측창의 상측 방향으로 형성되며, 제 2 관측창의 크기는 제 1 관측창의 크기와 같거나 제 1 관측창의 크기보다 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부에 의해 적어도 한 쌍 이상의 전극이 선택적으로 방전이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방전부, 채널부, 제어부 및 전원부는 상호 결합이 용이하도록 모듈화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로서 제공되는 금속 나노입자 발생장치에 따르면, 전극의 방전 여부를 확인할 수 있도록 관측창을 구비하고 눈금을 표시함으로써, 장치의 동작 여부를 용이하게 확인할 수 있고 전극의 마모 상태를 확인하여 정확하게 전극 간의 간격을 조절 및 유지할 수 있고 이에 따라 금속 나노입자 생성의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 종래 기술과 달리 각 구성을 모듈화하여 용이하게 분리 및 결합이 가능하므로 사용자가 원하는 목적에 맞게 나노입자 발생을 위한 금속을 변경할 수 있고 유지 및 구입 비용이 감소하며 장치의 보급성 및 휴대성을 확보할 수 있다.
또한, 적어도 한 쌍 이상의 전극을 선택적으로 사용할 수 있으므로, 금속 나노입자의 시간당 생성량을 증대시킬 수 있으며, 사용 목적에 따라 장시간 구동 시 생길 수 있는 열 발생 등의 문제를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자 발생장치의 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자 발생장치의 내부 사시도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 금속 나노입자 발생장치의 평면도, (b) 전극이 한 쌍인 경우 제 1 관측창의 확대도, (c) 전극이 여러 쌍인 경우 제 1 관측창의 확대도, (d) 눈금표시부 및 제 1 관측창의 확대도를 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자 발생장치의 블록도를 나타내며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자 발생장치의 내부 사시도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화가 가능한 금속 나노입자 발생장치에는, 소정의 간격으로 이격되어 배치되는 적어도 한 쌍 이상의 전극(110)이 포함되며, 방전에 의해 적어도 한 쌍 이상의 전극(110)으로부터 금속 나노입자가 발생되는 방전부(100), 방전부(100)와 연결되고, 발생된 금속 나노입자가 포함된 기체가 통과하는 채널부(200), 방전부(100)와 연결되어 적어도 한 쌍 이상의 전극(110)의 동작을 제어하기 위한 제어부(300)와 방전부(100), 채널부(200) 및 제어부(300)가 수용된 하우징(400) 및 전원부(600)가 포함될 수 있다.
전술한 소정의 간격은 수 밀리미터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 전극(110) 간의 간격은 좁을수록 점화요구 전압값이 작아지나, 스파크로 인한 실제 화재가 발생하는 문제가 발생할 수 있으므로, 사용 목적에 맞게 적정 거리를 설정하는 것이 필요하다.
방전부(100)에서 일어나는 방전은 스파크 방전, 코로나 방전 등일 수 있다. 이때, 스파크 방전은 고전압 저전류 상태에서 수행되는 고주파 방전을 말하며 코로나 방전은 두 전극(110) 간의 전압 상승에 의해 발생하는 고전압 방전을 말한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전원부(600)는 축전지의 형태로 금속 나노입자 발생장치의 하우징(400) 내부에 미리 설치되어 있거나, 외부의 콘센트 등과 결합 가능한 유선의 라인 형태의 변압장치 형태를 이루어 하우징(400) 내부에 장착되어 있을 수 있다. 제어부(300)는 적어도 하나의 수동소자(예컨대, R, L, C) 또는 능동소자 등과 같은 소자로 구성된 회로(예컨대, PCB 등)일 수 있다.
하우징(400)의 상단부는 하우징(400)의 측면부으로부터 분리 또는 결합될 수 있다. 예를 들어, 하우징(400)의 상단부 및 하우징(400)의 측면부 각각의 단면이 요철형태로 형성되어 서로 분리 또는 결합될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 나노입자 발생장치에는 소정의 간격을 좁히거나 넓히기 위한 전극간격 조절부(500)가 더 포함될 수 있다. 즉, 전극간격 조절부(500)를 통해 전극(110)의 끝이 마모되더라도 한 쌍의 전극(110) 간 소정의 간격을 유지할 수 있다.
이러한 전극간격 조절부(500)는 하우징(400) 내부에 수용되어 배치되거나 전극간격 조절부(500)의 일부분이 하우징(400)의 외부로 노출되도록 배치될 수 있다. 전술한 바와 같이 전극간격 조절부(500)의 일부분이 하우징(400)의 외부로 노출되도록 배치될 경우, 사용자는 하우징(400)의 상단부를 하우징(400)의 측면부로부터 분리할 필요없이 전극간격 조절부(500)를 조작하여 용이하게 전극(110)의 간격을 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 금속 나노입자 발생장치의 평면도, (b) 전극(110)이 한 쌍인 경우 제 1 관측창(120)의 확대도, (c) 전극(110)이 여러 쌍인 경우 제 1 관측창(120)의 확대도, (d) 눈금표시부(130) 및 제 1 관측창(120)의 확대도를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방전부(100)에는 적어도 한 쌍 이상의 전극(110)의 마모 여부를 확인하기 위한 제 1 관측창(120)이 포함되며, 제 1 관측창(120)에는 적어도 한 쌍 이상의 전극(110)의 배치 형태에 따라 눈금(121)이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 관측창(120)은 투명한 소재(예컨대, 유리 등)으로 형성될 수 있으며, 사용자가 확인하고자 하는 전극(110)의 배치 형태에 따라 원형, 사각형 등의 형태로 형성될 수 있다.
또한, 도 3의 (c)를 참조하면, 눈금(121)은 전극(110)이 여러쌍인 경우 각각의 전극쌍(110)의 배치 형태에 따라 제 1 관측창(120)에 각각 형성될 수 있다. 또한, 눈금(121)의 간격은 육안으로 용이하게 확인할 수 있도록 수 밀리미터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3의 (d)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방전부(100)에는 눈금표시부(130)가 포함될 수 있다. 눈금표시부(130)는 눈금(131)이 표시되는 눈금막대 및 눈금막대의 일단과 결합하여 눈금막대가 상, 하, 좌, 우 또는 대각선 방향으로 동작가능하도록 하는 이동모듈을 포함한다. 또한, 눈금표시부(130)는 제 1 관측창(120)의 일측에 소정의 간격을 두고 배치될 수 있다. 이때, 소정의 간격은 방전부(100)의 크기에 따라 수 밀리미터 또는 수 센티미터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 이러한 눈금표시부(130)는 방전부(100)의 전극(110)이 여러 쌍일 경우 전극(110)이 배치된 위치에 따라 상, 하, 좌, 우 또는 대각선 방향으로 동작가능하므로, 사용자는 눈금표시부(130)를 통해 각 전극쌍(110)의 간격을 용이하게 확인할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징(400)에는 적어도 한 쌍 이상의 전극(110)의 마모 여부를 확인하기 위한 제 2 관측창(410)이 포함되며, 제 2 관측창(410)은 제 1 관측창(120)의 상측 방향으로 형성되며, 제 2 관측창(410)의 크기는 제 1 관측창(120)의 크기와 같거나 제 1 관측창(120)의 크기보다 클 수 있다. 즉, 하우징(400)의 상단부를 분리하여 제 1 관측창(120)을 통해 전극(110)의 마모 여부 등을 확인할 필요 없이 하우징(400)에 포함된 제 2 관측창(410)을 통해 용이하게 전극(110)의 상태를 확인할 수 있다.
또한, 하우징(400)의 상단부 전체가 제 2 관측창(410)으로 형성될 수 있다. 하우징(400)의 상단부 전체가 제 2 관측창(410)으로 형성되는 경우, 적어도 한 쌍 이상의 전극(110)의 마모 여부를 비롯하여 하우징(400)에 수용된 제어부(300), 방전부(100) 등의 오작동 여부 등의 문제를 육안으로 용이하게 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 관측창(410)은 투명한 소재(예컨대, 유리 등)으로 형성될 수 있으며, 사용자가 확인하고자 하는 전극(110)의 배치 형태에 따라 원형, 사각형 등의 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(300)에 의해 적어도 한 쌍 이상의 전극(110)이 선택적으로 방전이 가능할 수 있다. 즉, 여러 쌍의 전극(110)이 방전부(100)에 배치되는 경우 각 전극(110)의 방전 여부를 사용 목적에 따라 제어부(300)에서 선택적으로 제어가 가능하다. 예를 들어, 순간적으로 많은 양의 금속 나노입자 발생이 필요한 경우 사용자는 제어부(300)를 통해 여러 쌍의 전극(110)을 한꺼번에 방전시킬 수 있으며, 장시간 일정한 양의 금속 나노입자의 발생이 필요한 경우 사용자는 제어부(300)를 통해 각각 한 쌍의 전극(110)을 순차적으로 방전시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방전부(100), 채널부(200), 제어부(300) 및 전원부(600)는 상호 결합이 용이하도록 모듈화될 수 있다.
예를 들어, 제어부(300)는 방전부(100)의 하면에 장착되거나 하우징(400)의 상단부에 장착될 수 있다. 이에 따라 사용자는 제어부(300)의 조작, 수리 등을 위한 관리에 있어서 종래 대비 보다 편리할 수 있다. 또한, 전원부(600)는 축전지 등과 같은 형태로 구성되어 있고, 제어부(300) 및 방전부(100) 등과 손쉽게 연결될 수 있도록 모듈화 되어 있으므로 사용자는 장치 사용에 대한 숙련도와 무관하게 축전지의 교체 등을 용이하게 수행할 수 있다. 방전부(100), 채널부(200), 제어부(300) 및 전원부(600) 각각이 모듈화되어 있으므로, 사용자는 장치의 사용시간, 활용목적 등에 따라 하우징(400) 내부의 각각의 모듈의 배치 형태를 다양하게 변형시켜 구성할 수 있다. 또한, 모듈의 오작동, 고장 시 문제가 된 해당 모듈만을 교체하여 장치를 구동시킬 수 있으므로, 장치의 활용성이 극대화될 수 있다.
또한, 이러한 모듈화를 통해 각 모듈의 소형화 및 효율적인 배치가 가능하므로 금속 나노입자 발생장치의 제작비용을 절감하여 보급형 장치의 생산이 가능할 수 있으며, 휴대형 장치의 생산 또한 가능할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 방전부 110: 전극
120: 제 1 관측창 121: 제 1 관측창의 눈금
130: 눈금표시부 131: 눈금표시부의 눈금
200: 채널부 300: 제어부
400: 하우징 410: 제 2 관측창
500: 전극간격 조절부 600: 전원부

Claims (6)

  1. 모듈화가 가능한 금속 나노입자 발생장치에 있어서,
    소정의 간격으로 이격되어 배치되는 적어도 한 쌍 이상의 전극이 포함되며, 방전에 의해 상기 적어도 한 쌍 이상의 전극으로부터 상기 금속 나노입자가 발생되는 방전부;
    상기 방전부와 연결되고, 상기 발생된 금속 나노입자가 포함된 기체가 통과하는 채널부;
    상기 방전부와 연결되어 상기 적어도 한 쌍 이상의 전극의 동작을 제어하기 위한 제어부;
    상기 방전부, 상기 채널부 및 상기 제어부가 수용된 하우징;
    전원부; 및
    상기 소정의 간격을 좁히거나 넓히기 위한 전극간격 조절부가 포함되며,
    상기 전극간격 조절부는 상기 하우징의 내부에 완전히 수용되거나 상기 전극간격 조절부의 일부분이 상기 하우징의 외부로 노출되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 발생장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방전부에는 상기 적어도 한 쌍 이상의 전극의 마모 여부를 확인하기 위한 제 1 관측창이 포함되며,
    상기 제 1 관측창에는 상기 적어도 한 쌍 이상의 전극의 배치 형태에 따라 눈금이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 발생장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 적어도 한 쌍 이상의 전극의 마모 여부를 확인하기 위한 제 2 관측창이 포함되며,
    상기 제 2 관측창은 상기 제 1 관측창의 상측 방향으로 형성되며, 상기 제 2 관측창의 크기는 상기 제 1 관측창의 크기와 같거나 상기 제 1 관측창의 크기보다 큰 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 발생장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부에 의해 상기 적어도 한 쌍 이상의 전극이 선택적으로 방전이 가능한 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 발생장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방전부, 상기 채널부, 상기 제어부 및 상기 전원부는 상호 결합이 용이하도록 모듈화된 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 발생장치.
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