KR102001231B1

KR102001231B1 - 초음파를 이용한 감압방식의 셀룰로오스 나노화 장치

Info

Publication number: KR102001231B1
Application number: KR1020170027278A
Authority: KR
Inventors: 이승진; 신민용; 윤면근
Original assignee: 주식회사 지에스나노셀
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2019-07-17
Also published as: KR20180100886A

Abstract

본 발명은 세척된 나노 셀룰로오스 원료를 감압 챔버 내에서 초음파를 이용하여 분해하되 최적의 진동 및 온도 조건을 형성하여 균질한 나노 셀룰로오스를 높은 수율로 획득할 수 있도록 하는 초음파를 이용한 감압 셀룰로오스 나노화 장치에 관한 것이다.

Description

초음파를 이용한 감압방식의 셀룰로오스 나노화 장치 {APPARATUS FOR PRESSURE-REDUCED TYPE CELLULOSE NANO CONVERSION USING ULTRASONIC WAVE}

본 발명은 셀룰로오스 나노화 장치에 관한 것으로, 자세하세는 세척된 나노 셀룰로오스 원료를 감압 챔버 내에서 초음파를 이용하여 분해하되 최적의 진동 및 온도 조건을 형성하여 균질한 나노 셀룰로오스를 높은 수율로 획득할 수 있도록 하는 초음파를 이용한 감압 셀룰로오스 나노화 장치에 관한 것이다.

나노기술(NT: nanotechnology)이란, 나노 크기 입자의 재료가 가진 특유의 특성을 이용하여 원하는 특성을 얻는 기술로, 최근 나노기술의 활발한 연구과 함께 친환경적인 고분자에 대한 관심이 높아지고 있다. 이는 종래의 화석 연료를 바탕으로 하는 고분자의 환경적인 문제점 해결을 위한 대체재인 친환경 고분자로, 이러한 천연 고분자 중에서도 셀룰로오스는 지구상에 있는 유기물 가운데 가장 많은 양을 차지하고 있다.

이러한 셀룰로오스는 천연의 물질로부터 공급이 용이하여 비용을 낮출 수 있는 장점과 더불어 재생산이 가능하며 이용 시 자연에 대한 부하를 비교적 적게 주는 재료로 폐기시에도 자연적으로 분해가 되는 장점이 있다.

셀룰로오스로부터 나노 셀룰로오스를 얻는 단리방법은 크게 화학적 처리와 물리적 처리로 나눌 수 있다. 화학적 처리방법은 강산을 이용하여 셀룰로오스의 비결정영역을 제거하여 나노 크기의 셀룰로오스를 만드는 산 가수분해 방법이 있으며, 물리적인 방법으로는 고강도 초음파 처리, 고압 refiner 처리, grinder 처리, 고압 homogenizer 처리가 있고, 그밖에 효소를 이용하여 나노 셀룰로오스를 단리 할 수 있다.

이중 초음파 처리방식은 나노 셀룰로오스 원료 내에 침지된 혼(HORN)에 초음파를 가함으로 셀룰로오스를 나노화하는 방식으로 균질한 나노 셀룰로오스를 얻을 수 있는 장점이 있으나, 초음파 진동의 영향에 의해 발산부분에서 움푹 패는 침식현상이 발생하였으며 이러한 침식부가 발생함에 따라 진동주파수가 변화하여 성능저하 및 에너지 소모가 많아지는 문제가 발생한다. 또한, 장시간 초음파 발진에 따른 열이 발생하여 온도가 상승함에 따라 원료가 변질될 수 있음에 따라 사용시간의 제약을 받는 어려움이 있어 이에 대한 해결방안이 요구되었다.

등록특허공보 제10-1550442호(2015.08.31)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 내구성 및 증폭을 위한 최적의 형상의 혼을 통해 장시간 운용이 가능하며 이에 따라 균질한 나노 셀룰로오스를 높은 수율로 획득할 수 있는 초음파를 이용한 감압 셀룰로오스 나노화 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 본 발명은 셀룰로오스 나노화 장치에 있어서, 상부 측면에 공급탱크 및 공급펌프에 연결되어 원료를 공급받는 제1공급관 및 제1공급밸브를 구비하고, 하부 중앙으로 좁아지며 제1연결관이 결합된 통 형상의 분해탱크; 상기 분해탱크 내부의 압력을 측정하는 제1센서부와, 감압관 및 감압밸브를 통해 연결되어 상기 분해탱크 내부를 감압하는 감압기를 구비하는 감압부; 설정된 주파수의 초음파를 생성하여 출력하는 발진부 및 진동자와, 상기 진동자와 결합하여 상기 분해탱크 내측을 따라 위치하되 상기 주파수에 대응한 초음파 증폭이 이루어지도록 측면이 돌출된 증폭부와 단부가 상기 분해탱크의 하측면에 대응한 원뿔형상으로 돌출하되 나선형홈이 형성된 돌출부를 구비한 초음파혼으로 구성되는 분해부; 상기 분해탱크 측면에서 원료를 흡입하여 상기 제1연결관을 통해 분해탱크 내부로 배출 및 순환시키는 순환배관 및 순환펌프와, 광학센서를 통해 상기 순환배관을 통과하는 원료의 나노 셀룰로오스의 분해상태를 확인하는 제2센서부와, 상기 순환배관에 설치되어 순환하는 원료를 냉각하는 열교환부를 구비한 순환부; 상기 제1연결관에 제1배출밸브를 통해 연결되어 분해작업이 이루어진 원료를 수용하는 저장탱크; 상기 제1센서부의 감지결과에 따라 상기 감압기를 제어하고, 상기 제2센서부의 확인결과에 따라 상기 발진부와 순환펌프와 열교환부를 제어하는 제어부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때 상면에 원료탱크 및 원료펌프에 연결되어 원료를 공급받는 제2공급관 및 제2공급밸브와, 증류수탱크에 연결되어 증류수를 공급받는 제3공급관 및 제3공급밸브와,
상기 제2공급관을 통해 공급된 원료 및 제3공급관을 통해 공급된 증류수가 혼합된 혼합 원료의 pH를 감지하는 제3센서부 및 혼합 원료의 레벨을 감지하는 제4센서부를 구비하고, 하부 중앙으로 좁아지며 희석 및 세척된 혼합 원료를 상기 공급탱크로 이송하는 제2연결관 및 제3배출밸브가 결합된 통 형상의 세척탱크; 상기 세척탱크 내측에 수직으로 형성된 회전축 및 상기 회전축에 형성된 복수의 교반날개와, 상기 회전축을 회전시키는 구동부를 구비하는 교반부; 제2배출밸브 및 나노필터부를 구비한 배출관을 통해 상기 세척탱크와 연결되는 폐액탱크; 를 더 포함하되, 상기 제어부는 상기 제3센서부 및 제4센서부의 측정결과에 따라 상기 제2공급밸브 및 제3공급밸브와 제3배출밸브를 개폐제어하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명을 통해 초음파혼의 장시간 운용에도 침식 등의 파손이 발생하지 않으면서 최적의 분산효율을 얻을 수 있으며, 원료의 냉각 및 나노화 수준 모니터링을 통해 변질되지 않으면서도 균질한 나노 셀룰로오스를 취득할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분해탱크의 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세척탱크의 구조를 나타낸 부분 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파혼의 구조를 나타낸 부분 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기적인 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 초음파를 이용한 감압 셀룰로오스 나노화 장치의 구조를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분해탱크의 구조를 나타낸 단면도로서, 본 발명은 셀룰로오스를 초음파 분산시켜 나노화 장치로서 이를 위한 처리조인 분해탱크(110)를 나타내고 있다.

상기 분해탱크(110)는 하부가 중앙으로 좁아지는 원통 형상의 탱크로서, 상부 측면에 공급탱크(101) 및 공급펌프(102)에 연결되어 액상의 나노 셀룰로오스 원료를 공급받는 제1공급관(111) 및 제1공급밸브(112)가 형성되고, 하부 중앙으로 좁아지는 단부에는 나노화된 셀룰로오스의 배출 내지는 원료의 순환을 위한 제1연결관(113)이 결합된다. 즉 상기 공급탱크(101)에 저장된 나노 셀룰로오스의 원료가 상기 제1공급밸브(112)가 개방됨과 함께 공급펌프(102) 및 제1공급관(111)을 통해 분해탱크(110)로 정량 주입된다.

더불어 본 발명에서는 초음파를 통해 셀룰로오스 원료를 분산함과 동시에 상기 분해탱크(110)에 수용된 원료의 유동성을 증대시키기 위해 내부 감압환경을 조성하게 되며 이를 위해 제1센서부(121)와, 감압기(124)로 이루어지는 감압부(120)가 구비된다.

상기 제1센서부(121)는 압력센서로서, 상기 분해탱크(110) 내부의 압력을 측정하게 되며, 상기 감압기(124)는 상기 분해탱크(110) 한쪽에 감압관(122) 및 감압밸브(123)를 통해 연결되어 상기 분해탱크(110) 내부를 감압하는 역할의 구성으로 상기 분해탱크(110) 내부에 진공을 형성할 수 있는 수준인 진공펌프로 이루어지게 된다.

더불어 본 발명의 핵심구성으로 초음파를 통해 분해탱크에 수용된 셀룰로오스 원료를 분산, 분해하는 분해부(150)가 구비된다.

상기 분해부(150)는 설정된 주파수의 초음파를 생성하여 출력하는 발진부(151) 및 진동자(152)와 더불어 상기 진동자(152)와 결합하여 상기 분해탱크(110) 내측을 따라 위치하여 수용된 원료로 초음파를 인가하는 초음파혼(154)으로 구성된다.

이때 상기 발진부(151)는 20 ~ 28㎑ 내외의 주파수를 갖는 초음파를 생성하여 셀룰로오스 원료를 분해하게 되며, 설정된 범위 내에서 주파수의 가변이 이루어질 수 있다. 상기 발진부(151)를 통해 생성된 초음파는 실질적으로 상기 분해탱크(110) 상측에 설치된 상기 진동자(152)를 통해 출력되며 초음파 출력에 따른 진동으로 인해 장시간 운용시 진동자의 온도가 올라감에 따라 이를 냉각할 수 있는 냉각팬(153)의 설치가 함께 이루어지게 된다.

상기 진동자(152) 하측에는 상기 분해탱크(110) 내벽과 간격을 두며 설치되는 원기둥 형상의 초음파혼(154)이 결합되어 원료 내부로 균질하게 초음파를 인가하게 된다. 이때 견고한 고정 및 원활한 초음파 전달을 위해 스터드 볼트를 통해 진동자(152)와 초음파혼(154)이 결합되며 바람직하게는 초음파 진동으로 인한 초음파혼(154)의 침식 및 강도 유지를 위해 티타늄 재질로 초음파혼(154)을 구성하게 된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 초음파혼의 구조를 나타낸 부분 사시도이다.

또한, 상기 초음파혼(154)이 일정 길이를 갖는 기둥 형상으로 이루어지고 상측에서 하측으로 초음파를 전달함에 따라 생성 및 전달되는 주파수에 대응한 초음파 증폭이 이루어지도록 측면이 돌출된 형상의 증폭부(155)가 형성된다. 첨부된 도면에서는 중간 부분에 1개소의 증폭부(155)가 형성되어 초음파 주파수에 따른 증폭이 이루어지면서 원활한 초음파의 인가가 이루어지도록 구성하고 있으며, 해당 증폭부(155)에서 초음파 증폭이 최대화될 수 있도록 상기 발진부(151)를 통한 초음파의 조절도 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 초음파혼(154)의 하단부가 상기 분해탱크(110)의 하측면에 대응한 원뿔형상의 돌출부(156)가 형성되되, 상기 돌출부(156)에 나선형홈(157)을 형성하게 된다.

종래의 초음파혼의 단부는 일자형으로, 본 발명에서는 원뿔형인 V자 단면을 통해 접촉면 확대를 통해 나노화를 빠르게 촉진하게 되며, 상기 돌출부(156)가 분해탱크(110) 바닥면과 동일한 경사각을 갖도록 구성함과 더불어 상기 제1연결관(113)에 근접함으로 후술되는 바와 같이 상기 제1연결관(113)을 통해 순환배출되는 원료가 상기 돌출부(156)와 접촉하여 나선형홈(157)을 따라 유동하여 진동면과 접하는 체류시간이 길어짐에 따라 나노화 효과를 증진시킬 수 있다. 또한, 나노화되지 않은 상대적으로 무거운 함유물이 분해탱크(110) 바닥면과 돌출부(156)의 경사로 인해 하측으로 이동하도록 함에 따라 상대적으로 큰 셀룰로오스 입자가 원활히 분해될 수 있도록 한다.

이와 같은 분해부(150)의 구성과 더불어 수용된 원료의 충분한 나노화가 이루어질 때까지 지속적으로 순환시켜주기 위한 순환부(160)가 구비된다.

상기 순환부(160)는 기본적으로 상기 분해탱크(110) 측면에서 원료를 흡입하여 상기 제1연결관(113)을 통해 배출 및 순환시키게 되며, 이를 위한 순환배관(161) 및 순환펌프(162)를 구비한다. 이때 순환되는 원료의 나노화 수준을 모니터링할 수 있도록 상기 순환배관(161)의 일부 내지는 전체를 투명한 재질로 구성하되 광학센서를 통해 상기 순환배관(161)을 통과하는 원료의 나노 셀룰로오스의 분해상태를 확인하는 제2센서부(163)가 구비된다.

구체적으로 상기 제2센서부(163)는 투명한 재질의 순환배관(161) 측으로 설정된 파장 및 색상의 빛을 방출하는 발광수단과, 상기 순환배관(161)을 통과한 빛을 수광하는 수광센서로 이루어져 수광되는 결과에 따른 원료 중 셀룰로오스 물질의 나노화 수준을 모니터링 할 수 있다.

더불어 상기 분해탱크(110) 내에서 원료가 장시간 초음파을 받게 됨에 따라 초음파혼(154)의 온도상승과 더불어 원료의 온도가 상승하여 변질되는 것을 방지하기 위해 상기 순환배관(161)을 순환하는 원료가 설정된 온도범위를 유지할 수 있도록 냉각하는 열교환부(164)가 설치된다.

상기 열교환부(164)는 상기 분해탱크(110) 내부에 설치되어 수용된 원료의 온도를 측정하는 온도센서부와 연계하여 수냉 방식 또는 열전소자와 같은 냉각수단을 통해 순환배관(161)을 통과하는 원료를 냉각시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제1연결관(113)은 상기 순환배관(161)과 더불어 제1배출밸브(114)를 통해 연결되어 분해작업이 이루어진 원료를 수용하는 저장탱크(106)가 연결된다. 즉 상기 제1배출밸브(114)가 닫혀있는 동안에는 셀룰로오스 원료가 충분히 나노화될 수 있도록 순환이 이루어지고 상기 제2센서부(163)를 통해 나노화가 충분히 이루어진 것으로 확인시 상기 제1배출밸브(114)가 개방되면서 나노화된 원료가 상기 저장탱크(106)로 이송된다.

앞서 설명한 구성을 통해 셀룰로오스 원료를 나노화하는 과정을 나타내면 다음과 같다.

먼저, 상기 제1공급밸브(112)를 개방하며 공급펌프(102)를 구동함에 따라 상기 공급탱크(101)에 수용된 셀룰로오스 원료가 분해탱크(110)로 정량 이송된다. 이후 상기 감압밸브(123)를 개방함과 더불어 감압기(124)의 작동을 통해 설정된 압력이 될 때까지 분해탱크(110) 내부의 감압이 이루어지며, 상기 발진부(151)를 가동하여 분해탱크(110)에 수용된 원료의 초음파 분해가 이루어진다. 이때 상기 순환펌프(162)를 통해 원료의 지속적인 순환이 이루어지며 제2센서부(163)를 통한 나노화 수준 모니터링과 열교환부(164)를 통한 원료 냉각이 이루어진다. 상기 제2센서부(163)를 통해 나노화가 충분히 이루어진 것으로 확인됨에 따라 상기 제1배출밸브(114)를 개방하여 나노화된 원료를 상기 저장탱크(106)로 이송하게 된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세척탱크의 구조를 나타낸 부분 단면도이다.

상기 세척탱크(170)는 초음파 분해의 효율을 높이기 위해 원료에 포함된 셀룰로오스 재료를 세척하기 위한 구성으로 고농도의 염을 저농도로 희석하는 역할을 하며 세척된 원료는 상기 공급탱크(101)에 저장된다.

상기 세척탱크(170)는 상기 분해탱크(110)와 마찬가지로 하부가 좁아지는 원통 형상의 탱크로, 상면에 세척 전 상태의 원료가 저장되는 원료탱크(103) 및 원료펌프(104)에 연결되어 원료를 공급받는 제2공급관(171) 및 제2공급밸브(172)가 연결된다.

또한, 세척을 위한 수단으로 증류수가 수용된 증류수탱크(105)에 연결되어 증류수를 공급받는 제3공급관(173) 및 제3공급밸브(174)가 연결되어 세척 시퀀스에 따라 증류수를 공급받게 되며, 내부에는 수용된 원료, 즉 제2공급관(171)을 통해 공급된 원료 및 제3공급관(173)을 통해 공급된 증류수가 혼합된 혼합 원료의 pH를 감지하는 제3센서부(191) 및 공급된 혼합 원료의 레벨을 감지하는 제4센서부(192)가 구비된다.

이와 더불어 상기 세척탱크(170) 하부 중앙의 단부에는 희석 및 세척된 혼합 원료를 상기 공급탱크(101)로 이송하는 제2연결관(175) 및 제3배출밸브(179)가 결합된다.

상기 세척탱크(170) 내측에는 증류수와 원료의 원활한 혼합 및 세척을 위해 교반부(180)가 설치된다. 상기 교반부(180)는 상기 세척탱크(170) 상측으로부터 수직으로 형성된 회전축(181) 및 상기 회전축(181)에 형성된 복수의 교반날개(182)와, 상기 회전축(181)을 회전시키는 구동부(183)를 구비하며, 상기 세척탱크(170)의 크기에 따라 형성되는 교반날개(182)의 숫자를 적절히 선택할 수 있다.

또한, 상기 세척탱크(170)의 하부 측벽으로는 제2배출밸브(176) 및 나노필터부(177)를 구비한 배출관(178)을 통해 연결되는 폐액탱크(107)가 설치되어 세척에 따른 폐액을 셀룰로오스 재료를 필터링한 상태로 배출할 수 있도록 한다.

상기 나노필터부(177)는 상기 배출관(178)을 통해 배출되는 세정액 즉 폐액과 함께 원료에 함유된 나노 셀룰로오스 입자가 배출되는 것을 방지하기 위한 필터로 기본적으로 액체성분만 통과시키고 나노 입자의 배출을 방지하는 구조로 이루어진다.

다양한 상용 필터의 적용이 가능하며 일례로 탄소나노튜브의 성장에 따라 직경을 적절히 설정하는 방식으로 나노 크기의 필터를 제작하여 셀룰로오스 입자가 유출되는 것을 방지할 수 있다.

앞서 설명한 구성을 통해 셀룰로오스 원료를 세척하는 과정을 나타내면 다음과 같다.

먼저, 상기 제2공급밸브(172)를 개방하고 원료펌프(104)를 구동함에 따라 상기 원료탱크(103)에 수용된 셀룰로오스 원료가 세척탱크(170)로 정량 이송된다. 이후 상기 제3공급밸브(174)를 개방하여 상기 증류수탱크(105)에 수용된 증류수를 공급받게 되며 상기 제4센서부(192)를 통해 설정된 레벨을 유지하도록 한 후 상기 교반부(180)를 통해 원료와 증류수를 혼합한다.

일정시간 교반 후 상기 제2배출밸브(176)를 개방함에 따라 폐액을 배출하게 되며, 다시 상기 제3공급밸브(174)를 개방하여 증류수를 공급받고 교반하는 작업을 3 내지 5회 반복하여 원료의 pH를 7 수준으로 낮춘 후, 제3배출밸브(179)를 개방하여 세척된 원료를 공급탱크(101)로 이송한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기적인 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 앞서 언급한 밸브들, 즉 제1공급밸브(112)와, 제2공급밸브(172)와, 제3공급밸브(174)와, 제1배출밸브(114)와, 제2배출밸브(176)와, 제3배출밸브(179)와, 감압밸브(123)가 전자적으로 동작하는 밸브로 이루어짐과 동시에 제어부(190)를 통해 제어되며, 언급된 공급펌프(102)와 원료펌프(104)와 순환펌프(162)를 비롯한 전기적인 구성의 제어가 또한 함께 이루어진다.

구체적으로는 나노화 공정에서 상기 제어부(190)는 상기 제1센서부(121)의 감지결과에 따라 상기 감압기(124)를 제어하고, 상기 제2센서부(163)의 확인결과에 따라 상기 발진부(151)와 순환펌프(162)와 열교환부(164) 및 제1배출밸브(114)를 제어하게 된다.

또한, 세척공정에서 상기 제어부(190)는 상기 제3센서부(191) 및 제4센서부(192)의 측정결과에 따라 상기 제2공급밸브(172) 및 제3공급밸브(174)와 제3배출밸브(179)를 개폐제어하도록 구성되며 이러한 일련의 절차는 시퀀스 제어를 통해 순차적인 제어가 이루어질 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

101: 공급탱크 102: 공급펌프
103: 원료탱크 104: 원료펌프
105: 증류수탱크 106: 저장탱크
107: 폐액탱크 110: 분해탱크
111: 제1공급관 112: 제1공급밸브
113: 제1연결관 114: 제1배출밸브
120: 감압부 121: 제1센서부
122: 감압관 123: 감압밸브
124: 감압기 150: 분해부
151: 발진부 152: 진동자
153: 냉각팬 154: 초음파혼
155: 증폭부 156: 돌출부
157: 나선형홈 160: 순환부
161: 순환배관 162: 순환펌프
163: 제2센서부 164: 열교환부
170: 세척탱크 171: 제2공급관
172: 제2공급밸브 173: 제3공급관
174: 제3공급밸브 175: 제2연결관
176: 제2배출밸브 177: 나노필터부
178: 배출관 179: 제3배출밸브
180: 교반부 181: 회전축
182: 교반날개 183: 구동부
190: 제어부 191: 제3센서부
192: 제4센서부

Claims

셀룰로오스 나노화 장치에 있어서,
상부 측면에 공급탱크(101) 및 공급펌프(102)에 연결되어 원료를 공급받는 제1공급관(111) 및 제1공급밸브(112)를 구비하고, 하부 중앙으로 좁아지며 제1연결관(113)이 결합된 통 형상의 분해탱크(110);
상기 분해탱크(110) 내부의 압력을 측정하는 제1센서부(121)와, 감압관(122) 및 감압밸브(123)를 통해 연결되어 상기 분해탱크(110) 내부를 감압하는 감압기(124)를 구비하는 감압부(120);
설정된 주파수의 초음파를 생성하여 출력하는 발진부(151) 및 진동자(152)와, 상기 진동자(152)와 결합하여 상기 분해탱크(110) 내측을 따라 위치하되 상기 주파수에 대응한 초음파 증폭이 이루어지도록 측면이 돌출된 증폭부(155)와 단부가 상기 분해탱크(110)의 하측면에 대응한 원뿔형상으로 돌출하되 나선형홈(157)이 형성된 돌출부(156)를 구비한 초음파혼(154)으로 구성되는 분해부(150);
상기 분해탱크(110) 측면에서 원료를 흡입하여 상기 제1연결관(113)을 통해 분해탱크(110) 내부로 배출 및 순환시키는 순환배관(161) 및 순환펌프(162)와, 광학센서를 통해 상기 순환배관(161)을 통과하는 원료의 나노 셀룰로오스의 분해상태를 확인하는 제2센서부(163)와, 상기 순환배관(161)에 설치되어 순환하는 원료를 냉각하는 열교환부(164)를 구비한 순환부(160);
상기 제1연결관(113)에 제1배출밸브(114)를 통해 연결되어 분해작업이 이루어진 원료를 수용하는 저장탱크(106);
상기 제1센서부(121)의 감지결과에 따라 상기 감압기(124)를 제어하고, 상기 제2센서부(163)의 확인결과에 따라 상기 발진부(151)와 순환펌프(162)와 열교환부(164)를 제어하는 제어부(190); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 감압 셀룰로오스 나노화 장치.
제1항에 있어서,
상면에 원료탱크(103) 및 원료펌프(104)에 연결되어 원료를 공급받는 제2공급관(171) 및 제2공급밸브(172)와, 증류수탱크(105)에 연결되어 증류수를 공급받는 제3공급관(173) 및 제3공급밸브(174)와, 상기 제2공급관(171)을 통해 공급된 원료 및 제3공급관(173)을 통해 공급된 증류수가 혼합된 혼합 원료의 pH를 감지하는 제3센서부(191) 및 혼합 원료의 레벨을 감지하는 제4센서부(192)를 구비하고, 하부 중앙으로 좁아지며 희석 및 세척된 혼합 원료를 상기 공급탱크(101)로 이송하는 제2연결관(175) 및 제3배출밸브(179)가 결합된 통 형상의 세척탱크(170);
상기 세척탱크(170) 내측에 수직으로 형성된 회전축(181) 및 상기 회전축(181)에 형성된 복수의 교반날개(182)와, 상기 회전축(181)을 회전시키는 구동부(183)를 구비하는 교반부(180);
제2배출밸브(176) 및 나노필터부(177)를 구비한 배출관(178)을 통해 상기 세척탱크(170)와 연결되는 폐액탱크(107); 를 더 포함하되,
상기 제어부(190)는 상기 제3센서부(191) 및 제4센서부(192)의 측정결과에 따라 상기 제2공급밸브(172) 및 제3공급밸브(174)와 제3배출밸브(179)를 개폐제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 감압 셀룰로오스 나노화 장치.