KR102292706B1 - 합성 반응장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성 반응장치에 대한 것으로서, 디스플레이장치에 적용되는 성분들을 밀폐된 반응기 안에서 교반하고, 동시에 가열하고 냉각할 수 있는 복합 합성 반응장치에 대한 발명이다. 구체적으로 본 발명은 본 발명의 합성 반응장치에 대한 것으로, 안쪽에 반응 성분(400)이 담기는 반응 용기(210); 상기 반응 성분(400)을 교반하는 교반기(105); 상기 반응 용기(210)와 열을 교환하는 열공급기(220); 상기 열공급기(220)를 상기 반응 용기(210) 측으로 밀거나 멀어지도록 당기는 이송 수단(350); 및 상기 반응 용기(210) 측으로 공기를 송풍하는 송풍팬 유닛(120)을 포함한다.

Description

합성 반응장치{SYNTHETIC REACTOR}

본 발명은 합성 반응장치에 대한 발명으로서, 디스플레이장치에 적용되는 성분들을 밀폐된 반응기 안에서 교반하고, 동시에 가열하고 냉각할 수 있는 복합 합성 반응장치에 대한 발명이다.

특허발명 001은 멀티반응모듈용 마그네틱 교반 및 가열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 여러 개의 반응기를 동일한 가열조건에서 독립적으로 교반 속도를 제어할 수 있도록 한 멀티반응모듈용 마그네틱 교반 및 가열장치에 관한 것이다.

이를 위해, 특허발명 001은 내부에 일정한 수용공간을 갖고 내부에 설치된 히터에 의해 가열하는 가열수단; 상기 가열수단 내부에 이격 설치되고, 내부에 반응물을 수용하는 다수의 반응기; 상기 반응기 내부에 삽입된 마그네틱바; 상기 마그네틱바를 자기력에 의해 개별적으로 회전시키기 위해 반응기 하부에 설치된 마그네틱 휠; 상기 마그네틱 휠의 하부에 회전축으로 연결되며 마그네틱 휠을 회전시켜주는 교반용 구동모터; 상기 교반용 구동모터의 회전속도를 독립적으로 제어하는 속도제어부를 포함하고, 상기 반응기는 가열수단에 의해 동일한 가열조건으로 가열되고, 상기 마그네틱바가 마그네틱 휠의 자기력에 의해 회전되어 반응물을 교반시키는 것을 특징으로 하는 멀티반응모듈용 마그네틱 교반 및 가열장치를 제공한다.

특허발명 002는 신규 수소종 및 새로운 형태의 수소를 포함하는 물질의 조성물을 형성하는, 원자 수소의 촉매작용을 위한 반응셀, 수소 원자 공급원, 촉매를 형성하는 원소 또는 원소들을 포함하는 적어도 하나의 반응물 및 적어도 하나의

기타 원소와의 반응 혼합물을 포함하는 수소 촉매의 공급원이 제공되며, 이에 의해, 공급원으로부터 촉매가 형성되고 원자 수소의 촉매작용이 원자 수소의 촉매 작용 중 수소 1 몰당 약 300 kJ이 넘는 에너지를 방출한다.

특허발명 003은 양자점 합성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부에 코일 형상의 관을 갖는 코일형 반응기를 이용한 양자점 합성방법에 관한 것이다. 특허발명 003에 따르면, 혼합용액의 교반이 용이하고, 반응기의 가열시 온도구배가 발생하지 않으며 냉각이 용이하며 연속작업이 가능한 양자점 제조방법이 제공된다.

특허발명 004는 합성실험 자동화 시스템은 반응 용기 래크로부터 합성반응 용기를 취출하여 합성반응 용기를, 분주·분액장치의 분주·분액위치로 반송함과 동시에, 반응장치의 미리 지정된 실험조건에서 반응하는 온도조절유니트의 소정위치로 반송하는 로봇, 이 로봇의 동작을 제어함과 동시에, 분주·분액장치의 동작을 제어하는 컴퓨터를 구비하고 있다. 이로써, 연구자에 의해 통상 실시되는 복잡한 여러 실험을, 동시에 실시할 수 있고, 게다가, 가능한 실험조작이 많아, 시스템의 개량이나 확장을 용이하게 실시할 수 있다.

위에서 언급된 배경기술에 기재된 내용들은 단지 본 발명의 배경기술을 이해시키기 위해서 작성된 것이므로, 이 기술의 당업자에게 이미 알려진 공지기술 외의 내용을 포함할 수 있다.

출원번호 10-2008-0090977 출원번호 10-2015-7026590 출원번호 10-2016-0007469 출원번호 10-1998-0705017

본 발명은 디스플레이장치에 적용되는 성분들을 밀폐된 반응기 안에서 교반하고, 동시에 가열 및 냉각하되, 가열속도와 냉각속도를 정밀하게 제어하여 보다 성분들을 안정적이고 정밀하게 반응시켜 합성하는 복합 합성 반응장치를 제공하는 것이다.

종래발명들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 합성 반응장치는 안쪽에 반응 성분(400)이 담기는 반응 용기(210); 상기 반응 성분(400)을 교반하는 교반기(105); 상기 반응 용기(210)와 열을 교환하는 열공급기(220); 상기 열공급기(220)를 상기 반응 용기(210) 측으로 밀거나 멀어지도록 당기는 이송 수단(350); 및 상기 반응 용기(210) 측으로 공기를 송풍하는 송풍팬 유닛(120);을 포함할 수 있다.

본 발명의 합성 반응장치에서, 상기 열공급기(220)는, 상기 반응 용기(210)의 외면에 배치되는 열교환 부재(222); 상기 열교환 부재(222)의 외면에 배치되고 냉각매체 또는 가열매체가 통과하는 열교환 코일(224); 및 상기 열공급기(220)의 외측을 감싸는 플라스크(230)를 포함할 수 있다.

본 발명의 합성 반응장치에서, 상기 열공급기(220)의 상기 열교환 코일(224)에 가열매체를 공급하는 가열기(330)와 냉각매체 공급하는 냉각기(340)를 포함할 수 있다.

본 발명의 합성 반응장치는, 상기 반응 용기(210)에 배치되어 온도를 감지하는 반응 온도센서(420)를 포함할 수 있다.

본 발명의 합성 반응장치에서, 상기 반응 용기(210) 측으로 송풍되는 공기와 열교환하는 라디에이터(1005)를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 코일을 통해서 가열매체를 공급하여 반응 용기를 신속하게 가열할 수 있는 효과가 있고, 코일을 통해서 냉각매체를 공급하면, 반응 용기를 신속하게 냉각시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 냉각팬 유닛은 반응 용기를 공기 중에서 서서히 냉각시킬 수 있으며, 냉각성능을 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

또한, 이송 수단은 반응 용기와 열공급기(코일) 사이의 거리를 제어하여 가열 및 냉각성능을 효과적으로 제어할 수 있다.

뿐만 아니라, 반응 용기 내부는 진공 또는 가압 상태로 제어되어 반응환경을 다양하게 제어할 수 있고, 반응 용기 내부는 불활성가스 등을 도입하여 다양한 반응환경을 구현할 수 있고, 마그네틱 교반기와 일반 교반기를 적절하게 사용하여 믹싱성능을 향상시킬 수 있다.

위에서 언급된 본 발명의 실시예에 따른 효과는 기재된 내용에만 한정되지 않고, 명세서 및 도면으로부터 예측 가능한 모든 효과를 더 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치의 일부 사시도이다.
도 3의 (a), (b), 및 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치의 가열 및 냉각 상태를 각각 보여주는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치의 온도제어를 위한 개략적인 구성도이다.
도 5 및 6은 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치의 일부 단면도 및 확대도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치에 구비되는 냉각기와 가열기의 연결구조를 보여주는 개략적인 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치에 구비되는 가열기의 연결구조를 보여주는 구성도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치에 구비되는 냉각기의 연결구조를 보여주는 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치에 구비되는 반응 용기의 개략적인 측면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치에 구비되는 송풍팬 유닛의 개략적인 구성도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치에서 여러 개의 반응 용기가 적용된 구성도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치에서 진동을 줄이기 위한 개략적인 구성도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 합성 반응장치에서 원격신호를 통한 제어부의 구성도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.

[실시예 1-1] 본 발명의 합성 반응장치는,

내부에 반응 성분(400)이 수용되는 반응 용기(210);

상기 반용 용기에 형성되며, 상기 반응 성분(400)을 교반하는 교반기(105);

상기 반응 용기(210)에 냉열 또는 온열을 선택적으로 공급하는 열공급기(220);

상기 열공급기(220)를 상기 반응 용기(210)로 이동시키는 이송 수단(350); 및

상기 반응 용기(210) 외부로 공기를 송풍하는 송풍팬 유닛(120);을 포함한다.

본 발명(실시예 1-1, 도3참조)은 퀀텀닷(혼합물질)을 안정적이며, 균질하게 혼합하는 것을 목적으로 한다. 디스플레이 소재로 채용되는 컨텀닷은 혼합과정에서 상당한 품질의 차이가 유발된다. 특히, 혼합압력, 혼합온도, 냉각온도, 혼합시간, 냉각시간, 교반과정의 물리적 접촉에 따른 화학적 변화 등은 품질의 핵심요소로 작용된다.

안정적인 퀀텀닷 혼합을 위해, 본 발명은 반응용기, 교반기, 열공급기, 이송수단, 송풍팬유닛의 구성을 형성한다. 상기 교반기는 진공상태이며, 내부에 퀀텀닷을 수용한다. 반응용기 내부에는 교반기를 수용하며, 상기 교반기는 혼합물질을 물리적으로 혼합한다. 열공급기는 상기 반응용기에 열을 공급한다. 이송수단은 열공급기를 이동시켜, 상기 반응용기의 가열 및 냉각 조건을 신속하게 교번할 수 있다. 송풍팬 유닛은 상온의 공기를 반응용기에 공급한다.

특히, 열공급기는 열교환 부재(222) 및 열교환 코일(224)로 이루어진다. 상기 열교환코일은 외부에서 공급되는 열원매체를 순환시키며, 상기 열교환부재는 열교환코일에서 전도된 열(가열, 냉열)을 수용한다. 열교환부재가 사용되는 이유는 반응용기 외부로부터 균질하게 열원을 공급받기 위함이다.

또한, 열교환부재 및 열교환코일은 접촉되므로 열이 전도되며, 열교환부재 및 반은용기는 일정한 간격을 유지하므로 열을 대류시킨다. 따라서, 반용용기는 신속하고 균질한 열공급 및 열온도 변화를 얻을 수 있다.

[실시예 1-2] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 반응 용기(210)에는 교반될 퀀텀닷 소재가 담긴다.

[실시예 1-3] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 반응 용기(210)는 원통형이며, 하단은 반구형으로 형성된다.

본 발명(실시예 1-3)은 반응용기의 외부형상을 특정한다. 반용용기 내부의 혼합물질은 후술되는 임펠러에 의해 혼합물질을 교반한다. 교반과정에서 혼합물질의 일정한 유동속도를 유지해야 되며, 와류 등에 의해 불균질한 흐름이 발생될 경우, 불안정한 혼합이 이루어지며, 퀀텀닷의 화학적 변화를 유발할 수 있다. 따라서, 반응용기 하부는 구형상으로 형성됨이 바람직하다.

반응용기는 금속 또는 세라믹으로 제작될 수 있다. 상기 금속은 스테인레스, 구리, 알루미늄 등 중 선택된 어느 하나 또는 2개 이상의 혼합물질로 이루어질 수 있다. 반응용기의 재질은 외부온도를 내부전도의 목적을 가지며, 또한, 혼합물질의 화학적 반응을 최소화 해야 된다.

[실시예 1-4] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 반응 용기(210)의 외면에는 열전달핀(1000)을 형성한다.

본 발명(실시예 1-4, 도 10참조)은 반응용기 외주연에 판형상의 열전달핀을 형성한다. 상기 열전달핀은 반응용기와 동일한 소재로 형성됨이 바람직하다. 상기 열전달핀은 외부의 대류열과 접촉되는 전열면을 넓게 하므로 신속하게 열을 공급받을 수 있다. 상기 열전달핀의 간격은 균일 또는 불균일하게 형성될 수 있다. 상기 열전달핀은 결합수단에 의해 선택적으로 조립가능할 수 있다.

[실시예 1-5] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 반응 용기(210) 상단은 개구부를 개폐하는 덮개(306);를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예 1-5에서, 도 2를 참조하면, 상기 반응 용기(210)의 상부에는 개구부가 형성되고, 이 개구부는 상기 덮개(306)로 실링된다. 상기 덮개(306)는 상기 반응 용기(210)를 밀봉할 수 있다. 아울러, 상기 덮개와 개구부 사이에는 실링부재가 더 구성될 수 있다.

상기 덮개는 혼합과정에서 외부이물질이 투입되는 것을 방지하며, 외부온도의 영향을 차단하는 목적을 가지며, 안정적인 혼합을 위해 반응용기 내부압력 유지의 목적을 가진다.

[실시예 1-6] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 이송 수단(350)은 상기 열공급기(220)가 고정되는 마운팅 플레이트(242); 및 상기 마운팅 플레이트(242)를 이송시키는 리프트 레일(246)을 포함한다.

본 발명(실시예 1-6)은 열공급기에 대한 구체적인 내용을 한정한다. 열공급기는 선택적으로 반응용기와 밀착되거나 분리되어야 한다. 이는 신속한 열변화를 반응용기에 부여하기 위함이다. 이를 구현하기 위해, 열공급기는 판재형상의 마운팅플레이트에 안정적으로 고정되며, 상기 마운팅 플레이트는 리프트레일에 의해 이동되는 구조를 가진다. 상기 리프트 레일은 마운팅플레이트를 이송시키는 역할을 하며, 엑츄에이터와 결합된다. 상기 엑츄에이터는 모터의 회전운동을 직선운동으로 가변시키는 모든 구성을 포함하거나, 유압 또는 공압에 의해 작동되는 실린더 형태의 구성을 포함할 수 있다.

[실시예 1-7] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 송풍팬 유닛(120)은 상기 반응 용기(210)의 양측 또는 일측에 배치된다.

본 발명(실시예 1-7, 도3b 참조)은 송풍팬 유닛을 한정한다. 상기 송풍팬 유닛은 앞에서 제시한 열교환부재와 별도의 열교환 목적을 가진다. 송풍팬은 대기중의 공기를 반응용기에 직접 제공할 수 있다. 상기 송풍팬유닛은 하나 또는 2개 이상이 설치될 수 있으며, 그 배치는 일방향 또는 복수의 방향이 제공될 수 있다.

[실시예 1-8] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 1-5에 있어서, 상기 교반기(105)는 상기 반응 용기(210) 내부에 배치되는 임펠러(304); 및 상기 덮개(306)를 관통하는 교반축(302); 상기 교반축을 회전시키는 교반모터(300);를 포함한다.

본 발명의 실시예 1-7에서, 도 3을 참조하면, 교반모터(300)는 교반축(302)과 교반 임펠러(304)를 통해서 반응 용기(210) 내부의 반응물질을 교반한다.

상기 교반 임펠러(304)의 형태는 다양하게 변경될 수 있고, 상기 교반축(302)에 설정된 간격을 두고 다단으로 배열될 수 있다.

상기 교반모터는 제어장치에 의해 정회전 및 역회전을 수행할 수 있으며, 회전속도를 제어할 수 있다. 이는 반응물질의 종류에 따라 선택적으로 채용가능하다.

[실시예 1-9] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 1-5에 있어서, 상기 덮개(306)에 의해서 형성된 상기 반응 용기(210)의 밀폐공간은 진공압으로 제어된다.

[실시예 1-10] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 1-5에 있어서, 상기 덮개(306)에 의해서 형성된 상기 반응 용기(210)의 밀폐공간 안쪽에 불활성가스가 충진된다.

본 발명의 실시예 1-9 및 10에서, 상기 반응 용기(210)의 상부 개구부는 반응 성분(400)이 투입되는 통로이며, 상기 개구부는 덮개(306)로 커버되고, 상기 덮개(306)는 상기 반응 용기(210)를 실링하며, 상기 반응 용기(210)의 내부는 진공압으로 제어되거나, 반대로 가압될 수 있으며, 반응을 제어하기 위한 불활성가스가 더 채워질 수 있다.

[실시예 1-1１] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 1-6에 있어서, 상기　마운팅 플레이트(242)에　형성되며, 상기　반응 용기(210)　내부를　자력으로 교반하는　마그네틱 교반기(360);를　더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예 1-11에서, 상기 반응 용기(210)의 내부에 투입된 반응 성분(400)을 교반시키기 위해서 별도의 마그네틱 교반기(360)가 더 설치될 수 있다.

반응물질은 외부 자력에 의한 화학적 변화를 가질 수 있다. 이를 구현하기 위해, 외부에 마그네틱 교반기를 형성하며, 상기 마그네틱 교반기는 외부의 제어장치에 의해 자력의 크기와 자력의 공급사이클을 제어할 수 있다.

[실시예 2-1] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 1-1에 있어서,

상기 열공급기(220)는 상기 반응 용기(210)의 외면에 배치되는 열교환 부재(222); 상기 열교환 부재(222) 외주연에 접촉되며, 냉각매체 또는 가열매체가 유동하는 열교환 코일(224); 및

상기 열공급기(220) 외측을 수용하는 플라스크(230);를 포함한다.

본 발명의 실시예 2-1에서, 열공급기(220)에서 열교환 부재(222)는 상기 반응 용기(210)의 외면을 둘러싸도록 배치되는 용기 구조를 가질 수 있고, 상기 열교환 코일(224)은 상기 반응 용기(210)의 외면을 따라서 감기는 구조를 가지며, 상기 열교환 코일(224)을 따라서 가열매체 또는 냉각매체가 흐르는 구조를 갖는다. 또한, 플라스크(230)는 투명한 유리재질로 만들어질 수 있고, 다른 실시 예로서, 단열재로 만들어질 수 있다. 상기 열교환 부재(222)와 상기 열교환 코일(224)은 구리나 알루미늄 같은 금속재질로 만들어져서 열교환 효율을 향상시킨다. 아울러, 상기 열교환 코일(224)을 통해서 기체, 액체가 지날 수 있고, 기체는 공기일 수 있고, 액체는 오일일 수 있다. 상기 열교환 코일은 전기가 통전되는 니크륨선으로 대체될 수 있다.

[실시예 2-2] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 열교환 부재(222) 내주연은 상기 반응 용기(210) 외주연의 형상과 동일 하다.

[실시예 2-3] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 열교환 부재(222)는 금속재질이다.

[실시예 2-4] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 냉각매체 또는 상기 가열매체는 공기, 냉각수, 또는 오일일 수 있다.

[실시예 2-5] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 열교환 코일(224)은 구리재질을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예 2-2 내지 2-5에서, 상기 열교환 부재는 상기 반응 용기의 측면 및 하면과 대응하도록 원통형으로 형성되고, 내부 하단부는 반원형으로 형성되며, 상기 열교환 부재는 상기 반응 용기의 외면에 전체적으로 밀착되거나, 일정간격 유지될 수 있다. 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 열교환 부재 및 열교환 코일은 열교환 효율이 높은 금속 즉, 구리나 알루미늄으로 만들어질 수 있고, 가열과 냉각에 저항성이 높은 재질로 만들어진다. 아울러, 상기 열교환 코일로는 공기, 냉각수, 또는 오일이 공급될 수 있는데, 이들은 각각 가열기나 냉각기에 의해서 가열 또는 냉각된 상태로 공급될 수 있다.

[실시예 2-6] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 열교환 코일(224)의 단면은 원형, 또는 다각형 구조를 가질 수 있다.

[실시예 2-7] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 플라스크(230)는 투명한 유리소재를 포함할 수 있다.

[실시예 2-8] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 플라스크(230)는 단열소재를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예 2-1에서, 열공급기(220)의 열교환 코일(224)은 원형, 직사각형, 정사각형 등 다양한 형태로 변경될 수 이고, 상기 열교환 코일(224)은 상기 열교환 부재(222)에 접촉되는 구조를 가질 수 있다. 아울러, 상기 플라스크(230)는 단열을 위한 단열소재(단열폼, 유리섬유) 등으로 만들어질 수 있으며, 내부가 보이는 투명한 유리나 아크릴소재로도 만들어질 수 있다. 아울러, 상기 플라스크(230)에 적용 가능한 재질에 대한 제한은 없다.

[실시예 2-9] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 열교환 코일(224)에는 온도변화에 대한 수축 팽창을 흡수하도록 상기 플라스크(230)에 인접하여 벨로우즈부(600);가 구성된다.

본 발명의 실시예 2-9에서, 냉각매체와 가열매체가 상기 열교환 코일(224)에 공급됨에 따라서 상기 열교환 코일(224)은 수축과 팽창을 반복한다. 따라서, 수축과 팽창에 따른 변위 변화를 허용하며, 내부가 기밀되어 연통되는 벨로우즈부(600)가 형성된다.

[실시예 3-1] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 2-1에 있어서,

상기 열공급기(220)의 상기 열교환 코일(224)에 가열매체를 공급하거나 냉각매체 공급하는 가열기(330); 및 냉각기(340);를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예 3-1에서, 도 7을 참조하면, 냉각기(340)와 가열기(330)가 상기 열공급기(220)의 상기 열교환 코일(224)에 연결되고, 연결라인 상에는 제어밸브(700)가 더 설치되어, 냉각매체와 가열매체의 흐름을 제어할 수 있다. 상기 가열기(330)는 전기적으로 가열매체를 가열할 수 있고, 상기 냉각기(340)는 냉각시스템을 통해서 냉매를 냉각시킬 수 있다.

[실시예 3-2] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 3-1에 있어서, 상기 가열기(330)는, 단열 함체(830) 내부에 위치하는 히터(840); 상기 단열 함체(830) 내에 배치되어 상기 히터(840)의 열을 흡수하는 열흡수코일(850); 상기 열흡수코일(850) 및 상기 열교환 코일(224)을 연통하는 순환관로(812); 상기 순환관로에 설치되는 가열매체 펌프(800); 상기 순환관로에 설치되는 제어밸브(810);를 포함한다.

[실시예 3-3] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 3-2에 있어서, 상기 가열기(330)는, 상기 단열 함체(830) 내의 온도를 감지하는 가열기 온도센서(820); 및 상기 가열기 온도센서(820)에서 감지되는 온도신호에 따라서 상기 가열매체 펌프(800), 상기 가열매제 제어밸브(810), 및 상기 히터(840)의 작동을 제어하는 제어부(410);를 포함한다.

본 발명의 실시예 3-2 및 3에서, 도 8을 참조하면, 단열 함체(830) 내부에 히터(840), 열흡수코일(850), 및 가열기 온도센서(820) 등이 배치되고, 상기 열흡수코일(850)은 관로(812)를 통해서 상기 열교환 코일(224)과 연결되며, 상기 관로(812) 상에는 가열매체 펌프(800)와 가열매제 제어밸브(810)가 각각 배치된다. 상기 히터(840)가 작동되며, 상기 열흡수코일(850)이 열을 흡수하여 가열매체를 가열시키고, 관로(812)를 통해서 가열매체가 상기 열교환 코일(224)로 순환된다. 제어부(410)는 가열기 온도센서(820)로부터 온도신호를 수신하여 상기 히터(840), 상기 가열매체 펌프(800), 및 가열매제 제어밸브(810)를 통해서 가열매체의 흐름을 제어할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서, 제어부(410)는 제어프로세스와 제어패널을 포함할 수 있다.

[실시예 3-4] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 3-1에 있어서, 상기 냉각기(340)는, 냉각매체를 압축, 응축, 및 팽창시키는 압축기(900), 응축기(905), 및 팽창기(910)를 포함하여 냉각매체를 상기 열공급기(220)에 공급할 수 있다.

본 발명의 실시예 3-4에서, 도 9를 참조하면, 냉각기(340)는 일반적인 에어컨과 같은 압축기(900), 응축기(905), 및 팽창기(910)를 포함할 수 있고, 상기 열교환 코일(224) 전단에 별도의 증발기가 더 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 냉각기(340)가 냉각매체를 생성하는 것으로 설명하였으나, 상기 냉각기(340)는 외부로부터 냉각매체를 공급받을 수도 있으며, 냉각매체는 냉각수, 냉매, 또는 냉각공기일 수도 있으며, 냉각매체의 온도는 설계사양에 따라서 가변될 수 있다.

[실시예 3-5] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 3-1에 있어서, 상기 반응 용기(210)는 복수로 형성되며, 각각의 반응용기는 상기 냉각기(340) 또는 상기 가열기(330)로부터 선택적으로 냉각매체 또는 가열매체를 공급받을 수 있다.

본 발명의 실시예 3-5에서, 도 12를 참조하면, 반응 용기(210)는 적어도 2개 이상(도 12에서는 3개)으로 배열될 수 있고, 이들 각각에 제1, 2, 3열교환 코일(224a, b, c)이 각각 배치되고, 열교환 코일들에 각각 가열매체와 냉각매체가 공급될 수 있다. 다만, 본 실시예에서, 하나의 가열기(330)와 하나의 냉각기(340)를 이용하여 여러 개의 반응 용기를 가열 또는 냉각시킬 수 있다. 본 실시예에서, 가열기와 냉각기의 에너지 용량은 반응 용기(210)의 개수에 따라서 변경될 수 있다. 이들을 연결하는 라인, 밸브 등에 대해서는 공지기술을 참조한다. 아울러, 각 반응 용기(210)의 용량과 크기를 달리 설정하고, 밸브의 조절을 통해서 각 반응 용기(210)의 온도를 다르게 제어할 수도 있다.

[실시예 4-1] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 3-1에 있어서,

상기 반응 용기(210)에 배치되어 온도를 감지하는 반응 온도센서(420);를 포함한다.

본 발명의 실시예 4-1에서, 도 4를 참조하면, 반응 용기(210)의 내면측에는 반응 온도센서(420)가 배치되고, 상기 반응 온도센서(420)는 상기 반응 용기(210)의 온도를 감지하거나, 반응물질의 온도를 직접 감지할 수 있는데, 보통의 재료나 전자 소자는 온도에 따라 전기특성이 변화하기 때문에 모두 온도센서가 될 수 있는 것이지만, 공업계측용으로서는 온도측정 저항체,　서미스터(NTC), 금속식 온도계가, 그리고 생활필수품 기기의 센서로써는 서미스터(NTC,　PTC,　CTR)　감온 페라이트, 금속식 온도계가 많이 쓰이고, 특수용도로서　NQR(핵4중극공명), 초음파, 광섬유를 사용한 센서도 있다.

[실시예 4-2] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 4-1에 있어서, 상기 반응 온도센서(420)는 상기 반응 용기(210)의 온도를 감지할 수 있고,

[실시예 4-3] 상기 반응 온도센서(420)는 상기 반응 용기(210)에 담긴 반응 성분(400)의 온도를 직접 감지하도록 배치될 수 있다.

[실시예 4-4] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 4-1에 있어서, 감지된 온도신호에 따라서 상기 교반기(105), 상기 이송 수단(350), 상기 송풍팬 유닛(120), 상기 가열기(330), 및 상기 냉각기(340)의 작동을 제어하여 상기 반응 용기(210)의 온도를 제어하는 제어부(410)를 포함한다.

본 발명의 실시예 4-2 내지 4에서, 도 4를 참조하면, 제어부(410)는 상기 반응 온도센서(420)에서 전송되는 온도신호에 따라서 이송 수단(350), 송풍팬 유닛(120), 가열기(330), 및 냉각기(340)를 각각 제어하여, 상기 반응 용기(210)의 온도 및 반응물질의 온도를 제어할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 제어부(410)는 교반기(105)의 작동도 제어할 수 있다. 예를 들어, 온도변화속도가 높을 경우에는 교반기(105)의 회전속도를 증가시킬 수 있고, 송풍팬의 회전속도, 가열기(330)에서 전송되는 가열매체의 온도와 유량, 상기 냉각기(340)에서 전송되는 냉각매체의 온도와 유량도 각각 제어할 수 있다.

[실시예 4-5] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 4-5에 있어서, 상기 제어부(410)는 온도신호에 따라서 상기 이동수단(350)을 통해 상기 열공급기(220)의 위치를 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예 4-5에서, 도 4를 참조하면, 제어부(410)는 상기 반응 온도센서(420)에서 전송되는 온도신호에 따라서 이송 수단(350)을 제어하여, 상기 반응 용기(210)의 온도 및 반응물질의 온도를 제어할 수 있다. 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 이송 수단(350)이 상기 열공급기(220)를 상기 반응 용기(210)와 멀어지도록 하면, 상기 열공급기(220)의 열이 상기 반응 용기(210)로 전달되지 않을 수 있고, 상기 열공급기(220)를 상기 반응 용기(210)와 가까워지도록 하면, 상기 열공급기(220)의 열이 상기 반응 용기(210)로 용이하게 전달되어 가열성능을 향상시킬 수 있다.

[실시예 4-6] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 4-5에 있어서, 상기 제어부(410)는, 반응 용기(210)의 온도를 제1설정온도(300도)로 가열하고, 다음 제2설정온도(100도)로 급냉시키며, 다음 제3설정온도(250도)로 가열하고, 다음 제4설정온도(상온)로 유지할 수 있다.

본 발명의 실시예 4-6에서, 제어부(410)는 상기 반응 용기(210) 또는 반응물질의 온도를 시간순서대로 가열과 냉각을 반복할 수 있으며, 가열시간과 냉각시간, 가열온도, 및 냉각온도를 각각 제어하여 반응효율을 향상시킬 수 있다. 특히, 가열매체의 온도 및 유량을 제어하고, 냉각매체의 온도 및 유량을 각각 제어하고, 송풍팬의 회전속도도 함께 제어하며, 이송 수단(350)을 통한 열공급기(220)의 위치를 동시에제어할수있다.

[실시예 5-1] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 3-1에 있어서,

상기 반응 용기(210) 측으로 송풍되는 공기와 열교환하는 라디에이터(1005);를 포함한다.

본 발명의 실시예 5-1에서, 도 11을 참조하면, 송풍팬 유닛(120)과 반응 용기(210) 사이에 라디에이터(1005)가 배치되고, 상기 냉각기(340)는 상기 라디에이터로 냉각매체를 공급하여, 냉각된 공기가 상기 반응 용기(210)로 측으로 전달되어 냉각효율을 향상시킨다. 여기서, 상기 냉각기(340)는 상기 열교환 코일(224)로도 냉각매체를 공급할 수 있다.

[실시예 5-2] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 5-1에 있어서, 상기 라디에이터(1005)는 상기 냉각기(340)에 연결되어 냉각매체를 공급받아 공기를 냉각시킬 수 있다.

[실시예 5-3] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 5-1에 있어서, 상기 열공급기(220)는 상기 가열기(330)에 연결되어 가열매체를 공급받아 공기를 가열시킬 수 있다.

본 발명의 실시예 5-2 내지 3에서, 상기 냉각기(340)는 상기 라이에이터로 냉각매체를 공급하여, 냉각된 공기가 상기 반응 용기(210)로 측으로 전달되어 냉각효율을 향상시킬 수 있고, 상기 가열기(330)는 상기 라디에이터로 가열매체를 공급하여 가열된 공기가 상기 반응 용기(210) 측으로 전달되어 가열성능을 더 향상시킬 수 있다.

[실시예 5-4] 본 발명의 합성 반응장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 반응 용기(210); 상기 교반기(105); 상기 열공급기(220); 상기 이송 수단(350); 및 상기 송풍팬 유닛(120)이 설치되는 프레임; 상기 프레임의 진동을 감지하는 진동센서(1300); 및 상기 프레임을 지지하는 가변댐퍼(1310);를 포함하고, 상기 진동센서(1300)에서 감지된 진동특성에 따라서 상기 가변댐퍼(1310)의 댐핑특성을 가변시키는 제어부(410);를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예 5-4에서, 도 13을 참조하면, 교반기(105), 이송 수단(350), 및 송풍팬 유닛(120)은 모터 등으로 구동되므로, 진동이 발생할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 프레임 상에 진동센서(1300)가 설치되고, 제어부(410)는 상기 진동센서(1300)로부터 전송되는 진동신호에 따라서 상기 가변댐퍼(1310)의 댐핑특성을 조절하여 상기 프레임의 진동을 저감시킬 수 있다. 특히, 반응 용기(210)에 담긴 반응물질은 진동에 민감하기 때문에, 프레임의 진동이나 떨림을 저감시키는 것이 바람직하다.

추가하면, 도 1 내지 3을 참조하면, 합성 반응장치는 프레임; 교반모터(300), 교반축(302), 교반 임펠러(304)를 포함하는 교반기(105); 덮개(306); 반응 용기(210); 열교환 부재(222) 및 열교환 코일(224)을 포함하는 열공급기(220); 송풍팬 유닛(120); 마운팅 플레이트(242); 마그네틱 교반기(360); 리프트 레일(246); 플라스크(230); 가열기(330); 냉각기(340); 및 이동수단을 포함하고, 상기 프레임의 하단에는 이동/고정을 위한 풋마스터(125)가 배치된다. 아울러, 프레임의 전면 측에는 컨트롤박스(135)가 구비되고, 여기에는 디스플레이(140)와 리프트스위치(130) 등이 더 배치될 수 있다. 사용자는 디스플레이에 나타나는 정보를 통해서 제어인자들을 제어할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 도 14를 참조하면, 합성 반응장치(100)로부터 떨어져 있는 위치에 서버(1400)를 장착한다. 상기 서버(1400)는 상기 제어부(410)로 입력된 신호 및 작동신호를 실시간으로 전송 받으며, 전송된 데이터를 저장하며, 카테고리 별로 분류되고 분석한다. 상시 데이터 전송은 송 수신장치(1410)에 의해 유무선으로 이루어진다. 상기 서버에 저장된 분석정보는 관리자 및 사용자에 의해 모니터 한다. 관리자 및 사용자는 암호를 통해 서버접근을 허용한다. 관리자 및 사용자는 모니터를 통해 서버에 접근하거나, 인터넷 환경의 휴대용단말기(1420)를 통해 서버에 접근한다. 서버는 실시간으로 공기 조절 시스템의 운전상태를 정상운전상태, 비정상운전상태, 비상사태로 판단한다. 비정상 운전상태 및 비상사태가 발생될 경우, 스스로 제어부에 원격정지신호를 전송해 합성 반응장치의 작동을 정지시키며, 관련정보를 사용자 및 관리자에게 긴급으로 알람을 전송한다. 관리자 및 사용자는 문제의 장치를 직접 수리하거나, 원격으로 수리하는 조치를 취한다. 이러한 정보는 실시간으로 서버에 저장된다. 상기 서버에는 제2프로그램을 내장한다. 상기 제2프로그램은 산소발생량과 운전상태를 감지하여 운전효율을 판단한다. 운전효율판단은 다양한 조건에 따라 실시간으로 얻어지는 데이터를 통해 판단한다. 제2프로그램은 각각의 엑츄에이터 조건을 다양한 변수로 변환한 후, 합성 반응장치를 다양한 조건으로 작동시키며, 변수조건에 따른 효율을 판단하고 학습한다. 이러한 과정은 반복적으로 수행되며, 수행결과로 얻어지는 정보를 연속적으로 학습한다. 학습된 데이터에 의해 최적의 운전조건을 찾아낸다. 최적의 운전조건 달성을 위한 엑츄에이터의 작동프로그램은 제1프로그램으로 개발되어 상기 제어부로 전송시켜 저장하며, 새로운 프로그램에 의해 합성 반응장치를 작동시킨다. 즉, 제2프로그램은 인공지능기능을 통해 제1프로그램을 개발하고, 전송하며, 작동시킨다.

105: 교반기 120: 송풍팬 유닛
210: 반응 용기 220: 열공급기
222: 열교환 부재 224: 열교환 코일
230: 플라스크 242: 마운팅 플레이트
246: 리프트 레일 300: 교반모터
302: 교반축 304: 임펠러
306: 덮개 330: 가열기
340: 냉각기 350: 이송 수단
360: 마그네틱 교반기 400: 반응 성분
410: 제어부 420: 반응 온도센서
600: 벨로우즈부 830: 단열 함체
840: 히터 850: 열흡수코일
812: 관로 800: 가열매체 펌프
810: 가열매제 제어밸브 820: 가열기 온도센서
900: 압축기 905: 응축기
910: 팽창기 1000: 열전달핀
1005: 라디에이터 1300: 진동센서
1310: 가변댐퍼

Claims (5)

1. 합성 반응장치에 있어서,
   내부에 반응 성분(400)이 수용되는 반응 용기(210);
   상기 반응 용기(210)의 외면에 형성되는 열전달핀(1000);
   상기 반응 용기에 형성되며, 상기 반응 성분(400)을 교반하는 교반기(105);
   상기 반응 용기(210)에 냉열 또는 온열을 선택적으로 공급하는 열공급기(220);
   상기 열공급기(220)를 상기 반응 용기(210)로 이동시키는 이송 수단(350); 및
   상기 반응 용기(210) 외부로 공기를 송풍하는 송풍팬 유닛(120);
   상기 반응 용기(210) 측으로 송풍되는 공기와 열교환하는 라디에이터(1005);
   상기 열공급기(220)는 상기 반응 용기(210)의 외면에 배치되는 열교환 부재(222); 상기 열교환 부재(222) 외주연에 접촉되며, 냉각매체 또는 가열매체가 유
   동하는 열교환 코일(224); 및
   상기 열공급기(220) 외측을 수용하는 플라스크(230);
   상기 열공급기(220)의 상기 열교환 코일(224)에 가열매체를 공급하는 가열기(330);와 냉각매체를 공급하는 냉각기(340);
   상기 열교환 코일(224)에는 온도변화에 대한 수축 팽창을 흡수하도록 상기 플라스크(230)에 인접하여 설치되는 벨로우즈부(600);
   상기 가열기(330) 및 냉각기(340)와 열교환 코일(224)을 연결하는 연결라인 상에 설치되어 냉각매체 및 가열매체의 흐름을 제어하는 제어밸브(700);
   상기 라디에이터(1005)는 상기 냉각기(340)에 연결되어 냉각매체를 공급받아 공기를 냉각시키거나, 또는 가열기(330)에 연결되어 가열매체를 공급받아 공기를 가열시킬 수 있는 것;
   상기 반응 용기(210)에 배치되어 온도를 감지하는 반응 온도센서(420);
   상기 온도센서(420)에서 감지된 온도 신호에 따라, 교반기(105), 이송 수단(350), 송풍팬 유닛(120), 가열기(330) 및 냉각기(340)의 작동을 제어하여 반응 용기(210)의 온도를 제어하는 제어부(410);
   상기 반응용기(210), 교반기(105), 열공급기(220), 이송수단(350) 및 송풍팬 유닛(120)이 설치되는 프레임;
   상기 프레임의 진동을 감지하는 진동센서(1300);
   상기 프레임을 지지하는 가변댐퍼(1310);
   상기 제어부(410)는 상기 진동센서(1300)에서 감지된 진동특성에 따라 가변댐퍼(1310)의 댐핑특성을 가변시키는 것;
   상기 제어부(410)로 입력된 신호 및 작동 신호를 실시간으로 전송받아 저장하는 서버(1400);
   상기 서버(1400)에 저장된 데이터에 사용자가 접근하도록 하는 휴대용 단말기(1420);를 포함하는 합성 반응장치.
   
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