KR102470143B1 - 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치 - Google Patents

플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용하여 용액 속에서 촉매로 활용될 수 있는 물질을 합성할 수 있는 합성장치에 관련되는 기술로서, 소정의 반응용액이 수용될 수 있는 반응기 몸체; 상기 반응기 몸체의 좌우 양측면으로 상호 마주보도록 장착되며, 상기 반응기 몸체 내부로 돌출되는 복수의 전극을 갖추되, 상호 대응하는 상기 전극간 간극 조정이 이루어질 수 있는 전극홀더세트; 상기 반응기 몸체의 상측에 마련되어 승하강 동작하게 되되, 최하단에 소정두께를 갖는 판상의 세팅플레이트가 구비되어 상기 상호 대응하는 전극간 간극을 일정하게 셋팅할 수 있도록 하는 전극세팅 실린더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치이다.

Description

플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치{Catalyst Composites Synthetic apparatus Using Plasma}
본 발명은 플라즈마를 이용하여 용액 속에서 촉매로 활용될 수 있는 물질을 합성할 수 있는 합성장치에 관련되는 기술이다.
나노 기술의 발전으로 각종 산업용 제품들은 더욱 소형화, 고성능화되고 있으며, 이런 현상은 향후 더욱 가속화될 것이 자명하다. 그리고 이러한 나노 기술을 산업적으로 적용함에는 극미세분말 재료 제조기술이 뒷받침되어야 한다.
극미세분말 재료는 재료 구조의 미세화(100nm 이하)와 이에 따른 표면적의 증가로 인하여 기존의 재료에서는 얻을 수 없는 특이한 전ㆍ자기적, 기계적 및 촉매 특성을 나타낼 수 있으므로, 초고강도 부품, 자성 부품, 열전, 센서, 필터, 촉매 등의 차세대 기능성 소재로서 산업 전반에 걸쳐 많은 수요가 예상된다.
어떠한 재료를 나노 분말로 제조하는 방법은 다양한 방법이 알려져 있지만, 그 중에서 펄스파워를 이용한 전기 폭발법에 의한 금속 나노분말 제조 기술이 널리 알려져 있으며 지금도 활발히 연구중에 있다. 펄스파워를 이용한 나노 분말 제조 방법은 산업응용 측면에서 매우 중요한 의의를 갖고 있을 뿐만아니라 경제적으로도 나노 분말의 다른 제조방법에 비하여 매우 유리하다.
본 발명과 관련한 종래기술로 대한민국 등록특허 제10-0726713호의 "액중 전기폭발에 의한 나노분말 제조 방법 및 장치"가 알려져 있으며, 도 1은 종래기술에 따른 액중 전기폭발에 의한 나노분말 제조 장치를 나타내는 구성도를 보여준다.
도시된 것처럼, 종래기술에 의한 전기폭발에 의한 나노분말 제조 장치는, 절연체에 의하여 상부공간과 하부공간으로 분리된 구조의 챔버와; 상기 하부공간에 채워지는 액체와; 상기 상부공간에 설치되는 구성으로서, 금속와이어가 감겨진 와이어 롤과, 상기 와이어 롤로부터 전개되는 와이어를 상기 와이어 가이드를 통하여 하부공간으로 피딩시키는 한 쌍의 피딩용 롤러와, 상기 와이어 롤 및 한 쌍의 피딩용 롤러의 회전축과 연결된 전기모터를 포함하는 와이어 피딩장치와; 상기 하부공간에서 그 바닥쪽에 장착되는 구성으로서, 상기 챔버의 하부공간의 바닥면에 장착되는 고전압 전극과, 상기 고전압 전극과 연결되는 트리거 스위치와, 상기 스위치와 연결되는 캐패시터와, 상기 캐패시터를 고전압으로 충전시키는 충전장치와, 상기 피딩모터의 회전각을 감지하여 상기 스위치에 트리거 신호를 발생시키는 제어부를 포함하는 전기폭발장치와; 상기 하부공간의 바닥쪽 구석 위치와 연통되게 배열되는 구성으로서, 소정체적의 액체저장탱크와, 상기 챔버의 하부공간과 상기 액체저장탱크의 상부공간을 연통되게 연결하는 밸브 포함형 파이프와, 상기 파이프의 끝단에 일체로 장착되어 상기 액체저장탱크의 상단부 공간에 배치되는 스프레이와, 상기 액체저장탱크의 내부공간에서 스프레이의 아래쪽에 상하 등간격으로 장착되는 다수개의 포집필터를 포함하는 나노분말 포집장치와; 상기 나노분말 포집장치로부터 상기 하부공간으로 액체를 재순환시키기 위한 구성으로서, 상기 액체저장탱크의 하단부와 상기 챔버의 하부공간 상단부간을 연통되게 연결하는 순환파이프와, 상기 순환파이프상에 장착되는 개폐밸브 및 액체순환용 펌프를 포함하는 재순환 장치;를 포함하는 구성된 것을 특징으로 한다.
종래기술과 같이 액상에서 인위적으로 플라즈마를 발생시켜서 원하는 물질을 합성하는 경우 대응하는 전극간 간극이 소정범위내에서 일정하게 유지되도록 해야 하는데, 플라즈마 방전이 이루어지는 동안 전극이 마모되기도 하고, 생성되는 물질이 전극에 달라붙게 됨에 따라 초기 셋팅한 두 전극간 거리가 달라지게 됨에 따라 지속적인 플라즈마 방전을 일으킬 수 없다는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0726713호
따라서 본 발명에서는 플라즈마 발생에 있어 중요한 전극간 거리 셋팅이 용이하고 복수개의 전극들을 동시에 셋팅할 수 있어 촉매물질 합성을 위한 플라즈마의 발생 지속시간을 연장하여 생산성을 극대화할 수 있도록 하는 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치를 제공하고자 한다.
더불어 본 발명에서는 촉매물질 합성 중 보조가스를 액상에 공급하여 원활한 순환이 일어나게 하여 전극에 합성물질이 들러붙는 것을 방지하며, 보다 안정적으로 촉매물질의 합성이 가능하도록 하는 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명에서는 반응기 몸체에 초음파 발진기를 장착하여 초음파 진동을 통한 액상이 고르게 섞여 촉매물질 합성효율을 향상시킬 수 있도록 하고자 한다.
제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치는, 소정의 반응용액이 수용될 수 있는 반응기 몸체; 상기 반응기 몸체의 좌우 양측면으로 상호 마주보도록 장착되며, 상기 반응기 몸체 내부로 돌출되는 복수의 전극을 갖추되, 상호 대응하는 상기 전극간 간극 조정이 이루어질 수 있는 전극홀더세트; 상기 반응기 몸체의 상측에 마련되어 승하강 동작하게 되되, 최하단에 소정두께를 갖는 판상의 세팅플레이트가 구비되어 상기 상호 대응하는 전극간 간극을 일정하게 셋팅할 수 있도록 하는 전극세팅 실린더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 전극홀더세트는, 상기 반응기 몸체와 밀폐되게 고정되게 플럭바디; 상기 플럭바디의 외측에서 내측을 향해 수평방향으로 배치되는 복수의 전극모듈; 상기 전극모듈을 구성하는 전극을 좌우로 이동시킬 수 있도록 상기 플럭바디 외측에 구비되는 전극조정모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 전극모듈은, 상기 플럭바디의 외측에서 내측으로 수평방향으로 관통되게 형성되는 복수의 관통홀의 소경부에 삽입되는 세라믹절연체; 상기 소경부에 연이어 형성되는 대경부에 끼워지는 오링; 상기 오링을 가압하도록 상기 대경부에 체결되는 오링스토퍼; 상기 세라믹절연체, 오링, 오링스토퍼의 센터라인을 따라 형성되는 센터홀을 통해 삽입되는 전극; 상기 플럭바디 외측으로 돌출되는 상기 전극의 일단에 연결되어 전기를 공급할 수 있도록 하는 케이블 커넥터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 전극조정모듈은, 소정의 실린더; 상기 실린더에 장착되는 피스톤; 상기 피스톤과 연결되는 피스톤로드에 결합되는 커넥팅 브라켓; 상기 커넥팅 브라켓 입구측에 결합되며, 상기 전극의 일단이 연결되는 전극홀더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 피스톤에는 좌우로 관통되는 하나 이상의 균압홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 전극세팅 실린더는, 소정의 실린더; 상기 실린더에 장착되는 피스톤; 상기 피스톤에 연결되어 상기 실린더 외부로 돌출되며 상기 반응기 몸체의 내부로 삽입되는 피스톤로드; 상기 피스톤로드의 단부에 수직 하방으로 돌출되게 연결되는 판상의 세팅플레이트;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 반응기 몸체의 하단에 배출구가 구비되며, 상기 반응기 몸체 내부로 보조가스를 공급할 수 있는 보조가스주입구가 구비되어 상기 반응기 몸체 내부에 수용되는 상기 반응용액을 균일하게 혼합시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 반응기 몸체의 하단측에 진동을 유발할 수 있는 초음파 발진기가 부착되며, 상기 반응기 몸체의 일측으로 생성된 합성물을 체크할 수 있도록 샘플을 채취하기 위한 시료채취 연결구가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치는 플라즈마 발생을 위해 필수적으로 요구되는 마주보게 배치되는 양 전극간 거리 세팅을 보다 정확하면서도 신속하게 수행할 수 있도록 함으로써 생산성 향상을 달성할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 복수개의 전극들을 갖추어 첫번째 전극쌍에서 방전이 종료되는 경우 연이어 두번째, 세번째, 네번째 전극쌍에서 플라즈마를 발생시켜서 지연시간을 최소화하면서 연속적인 물질합성이 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 액중 전기폭발에 의한 나노분말 제조 장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치의 개략적인 구성도.
도 3은 도 2에서 전극홀더세트의 확대도.
도 4는 반응기 몸체의 일측면도.
도 5는 세팅플레이트를 이용한 전극간 간극 조정 예시도.
도 6은 전극 간극 셋팅이 이루어진 후 세팅플레이트가 상승하는 예시도.
도 7은 반응기 몸체 내부에 플라즈마 방전이 이루어지는 것을 보여주는 예시도.
도 8은 반응기 몸체가 높이를 달리하면서 다수개 순차적으로 설치되는 것을 보여주는 예시도.
이하, 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치의 개략적인 구성도이며, 도 3은 도 2에서 전극홀더세트의 확대도이며, 도 4는 반응기 몸체의 일측면도이며, 도 5는 세팅플레이트를 이용한 전극간 간극 조정 예시도이며, 도 6은 전극 간극 셋팅이 이루어진 후 세팅플레이트가 상승하는 예시도이며, 도 7은 반응기 몸체 내부에 플라즈마 방전이 이루어지는 것을 보여주는 예시도이며, 도 8은 반응기 몸체가 높이를 달리하면서 다수개 순차적으로 설치되는 것을 보여주는 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치는 주요한 구성요소로 반응기 몸체(9), 전극홀더세트(S), 전극세팅 실린더(3)를 포함하여 이루어질 수 있다.
반응기 몸체(9)는 소정의 반응용액이 수용될 수 있도록 내부에 빈 공간이 형성되는 것으로서, 본 실시예에서는 하단측이 오목한 꼬깔 형상을 이루는 것으로 한다. 반응기 몸체(9)의 최하단부에 선택적 개폐가 이루어지는 배출구(11)가 형성된다.
반응기 몸체(9)의 좌우 양측면으로 상호 마주보는 형태로 한 쌍의 전극홀더세트(S)가 장착되며, 각 전극홀더세트(S)는 반응기 몸체(9) 내부로 돌출되는 복수의 전극(51)을 갖추게 되며, 각 전극들은 반대측의 전극과 마주보는 형태로 쌍을 이루게 되고, 상호 대응하는 전극간 간극 조정이 이루어질 수 있도록 한다.
좌우로 서로 마주보게 배치되는 한 쌍의 전극홀더세트(S)에 구비되는 서로 대응하는 전극간 간극 조정의 정확도를 기하며 간단한 셋팅을 위해 반응기 몸체(9)의 상측으로 전극세팅 실린더(3)가 구비된다.
전극세팅 실린더(3)는 반응기 몸체(9)의 상측으로 배치되어 승하강 동작하게 되며, 최하단에 판상의 세팅플레이트(34)가 구비되어 전극간 간극을 셋팅할 때에는 세팅플레이트(34)가 하강되어 마주보는 전극 사이로 진입되고, 전극홀더세트(S)가 작동되어 좌우 전극이 세팅플레이트(34)에 접촉되게 제어됨으로써 간단하게 전극간 간극을 일정하게 셋팅할 수 있도록 한다.
보다 구체적으로 전극홀더세트(S)는 플럭바디(53), 전극모듈(5), 전극조정모듈(4)로 이루어질 수 있으며, 플럭바디(53)는 반응기 몸체(9)의 좌우측면에 밀폐되게 고정되는 요소이다.
플럭바디(9)의 외측에서 내측을 향해 수평방향으로 복수개의 전극모듈(5)이 배치되는데, 본 실시예의 경우 각 전극홀더세트(S)에 4개씩의 전극모듈(5)이 구비되는 것으로 한다. 전극 및 전극모듈의 갯수는 필요에 따라 다양하게 증감될 수 있다.
전극모듈(5)에 대해 보다 상세히 살펴보기로 한다. 전극모듈(5)은 세라믹절연체(52), 오링(54), 오링스토퍼(55), 전극(51), 케이블 커넥터(57)를 포함할 수 있다.
플럭바디(53)의 외측에서 내측으로 수평방향으로 관통되게 복수개의 관통홀이 형성되는데, 본 실시예의 경우 4개의 관통홀이 플럭바디(53)에 형성된다. 그리고 각 관통홀은 소경부와 대경부로 이루어지며 대경부는 소경부에 비해 내경 치수가 크게 형성되는 것이며, 플럭바디(53)의 내측으로부터 소경부가 형성되고 대경부는 플럭바디의 외측에서부터 형성된다.
관통홀의 소경부에 세라믹절연체(52)가 삽입되며, 세라믹절연체(52)의 중심을 따라 센터홀이 형성되어 있다.
소경부에 연이어 형성되는 대경부에 오링(54)이 끼워지며, 오링(54)을 가압할 수 있도록 대경부에 나사 체결되는 오링스토퍼(55)가 결합된다.
세라믹절연체(52), 오링(54), 오링스토퍼(55)는 동축상을 따라 배치되며, 이들의 센터라인을 따라 형성되는 센터홀에 전극(51)이 삽입 설치된다.
전극(51)의 일단은 플럭바디(53) 외측으로 돌출되며, 타단 역시 세라믹절연체(52) 보다 돌출되어 반응기 몸체(9) 내부에 위치하게 된다. 플럭바디(53) 외측으로 돌출되는 전극(51)의 일단에 전기 공급이 가능하도록 케이블 커넥터(57)가 결합된다.
이어서 전극조정모듈(4)에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
전극조정모듈(4)은 전극모듈(5)을 구성하는 전극을 좌우로 이동시킬 수 있도록 하기 위한 것으로서 플럭바디(53) 외측에 구비된다.
구체적으로 전극조정모듈(4)은 실린더(41), 피스톤(42), 커넥팅 브라켓(45) 및 전극홀더(56)로 이루어질 수 있다.
실린더(41)는 액츄에이터로서 본 실시예의 경우 공압에 의해 동작되는 것으로 하며, 소정의 실린더 내부에 피스톤(42)이 설치되고, 피스톤(42)에 연결되는 피스톤로드(43)는 실린더(41) 외부로 돌출되어 있고, 피스톤로드(43) 말단에 커넥팅 브라켓(45)이 연결된다.
커넥팅 브라켓(45)은 내부가 빈 박스형상을 이룰 수 있고, 커넥팅 브라켓(45)의 개구된 입구측에 전극홀더(56)가 결합된다. 전극홀더(56)는 소정두께를 갖는 판상체로서 커넥팅 브라켓(45)의 입구측에 끼워져 고정 연결된다. 그리고 전극홀더(56)에는 전극이 관통될 수 있는 전극홀이 형성되어져 있고, 전극의 일단에 케이블 커넥터(57)가 연결된다.
전극조정모듈(4)의 피스톤(42)이 좌우로 이동함에 따라 전극홀더(56)에 고정 연결된 전극(51)들은 동시에 좌측이나 우측으로 소정량만큼 이동하게 된다.
더욱 바람직하게 전극조정모듈(4)을 구성하는 피스톤(42)에는 좌우로 관통되는 하나 이상의 균압홀(44)이 형성되게 하는데, 균압홀(44)은 후술될 마주보는 전극(51)들이 세팅플레이트(34)의 좌우측면에 접촉된 후 세팅플레이트를 상승시킬 때 전극으로부터 세팅플레이트에 가해지는 압력이 상쇄될 수 있도록 하기 위한 것이다. 즉, 세팅플레이트가 하강된 후 좌우 양측의 전극이 세팅플레이트에 접촉되면 더 이상의 압력이 세팅플레이트에 작용되지 않아야 한다. 다시 말해서 피스톤에 형성된 균압홀로 인해 전극들이 세팅플레이트에 접촉되는 순간 피스톤은 현 위치를 유지하면서 세팅플레이트에 접촉된 전극으로부터 세팅플레이트로 더 이상의 가압력이 작동되지 않도록 한다.
이어서 전극세팅 실린더(3)에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다.
반응기 몸체(9) 상측으로 배치되는 전극세팅 실린더(3)는 실린더(31), 피스톤(32), 피스톤로드(33) 및 세팅플레이트(34)로 구성된다.
실린더(31)는 고압에 의해 작동되는 소정의 실린더이며, 실린더 내부에 피스톤(32)이 장착되고, 피스톤에 연결되어 실린더 외부로 돌출되면서 반응기 몸체(9)의 내부로 삽입되는 피스톤로드(33)가 구비된다.
피스톤로드(33)의 단부에 수직 하방으로 돌출되는 판상의 세팅플레이트(34)가 결합되고, 세팅플레이트(34)는 마주보는 전극(51)간 이격거리에 상당하는 두께를 갖도록 한다.
예를들어 전극간 셋팅 목표간극이 1.0mm 인 경우라면, 세팅플레이트의 두께도 1mm 인 것으로 한다.
한편, 더욱 바람직하게 반응기 몸체(9)의 하단에 배출구(11)가 구비되며, 반응기 몸체 내부로 보조가스를 공급할 수 있는 보조가스주입구(6)가 구비된다. 즉, 반응기 몸체(9)의 일측면에 외부로부터 반응기 몸체 내부로 연장되는 보조가스주입구(6)는 보조가스출구(7)와 연통되어 외부에서 소정의 보조가스를 반응기 몸체 내부로 강제 공급할 수 있도록 한다.
보조가스주입구(6)의 보조가스출구(7)는 반응기 몸체(9)에 수용되는 반응용액의 수위 보다 낮은 위치에 위치되게 하여 보조가스가 공급되면 반응용액은 보다 균일하게 혼합될 수 있고 플라즈마가 발생되면서 촉매물질의 합성이 이루어지는 작업중에 반응용액을 지속적으로 강제 혼합시켜줌으로써 촉매물질 합성이 더욱 균일하고 효율적으로 이루어질 수 있게 된다. 특히 보조가스는 촉매물질 합성 중 전극 사이에 이물질이 퇴적되는 것을 방지하여 이물질 퇴적에 의한 전극간의 단락으로 플라즈마 방전이 조기에 종료되는 것을 방지하는 작용을 한다.
한편, 반응기 몸체의 하단측에 초음파 발진기(10)가 부착되도록 할 수 있으며, 초음파 발진기는 초음파 진동을 발생시켜서 반응기 몸체 내부에 수용되는 반응용액에 진동을 전달하여 반응용액이 보다 균일하게 혼합될 수 있도록 할 수 있다. 더불어 초음파 발진기의 주파수를 조정하여 촉매물질 합성을 더욱 촉진시킬 수도 있으며, 촉매물질 합성 종료 후 장치의 전체적인 분해없이 반응기 몸체 내부 청소가 가능하도록 한다는 이점도 제공한다.
또한, 반응기 몸체(9)의 일측으로 시료채취 연결구(8)가 구비되어 플라즈마에 의해 합성되는 합성물의 상태를 수시로 체크할 수 있는 샘플을 채취할 수 있도록 한다.
이상으로 본 발명에 의한 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치의 주요 구성 및 이들의 관계에 대해 설명하였으며, 이하 본 발명의 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치의 구체적인 작동예에 대해 설명하도록 한다.
제어기의 시작버튼을 누르게 되면 자동제어에 의해 아래와 같은 전극 셋팅 동작이 순차적으로 이루어지게 된다.
먼저, 좌우 한 쌍으로 마주보게 배치되는 전극홀더세트가 작동하여 반응기 몸체로 노출된 전극을 소정거리만큼 외측방향으로 당겨 이동시킨다.
전극들이 외측방향으로 이동된 후 전극세팅 실린더가 작동되어 세팅플레이트가 전극들 사이로 하강하게 된다.
이어서 전극홀더세트의 피스톤이 내측 방향으로 이동하여 전극을 밀어 각 전극이 세팅플레이트에 접촉되도록 한다. 전극이 이동하여 세팅플레이트에 접촉되면 전기적 신호가 감지되고 전극의 이동은 멈추게 된다.
다음으로 전극세팅 실린더가 상승 동작되면서 세팅플레이트가 상승되고 이에 따라 마주보는 양 전극은 세팅플레이트의 두께만큼의 간극을 형성하게 된다. 세팅플레이트가 상승되면 양쪽 전극이 떨어진 것이 감지되어 전극 간극 세팅이 완료된다.
이와 같은 전극 간극 셋팅이 완료되면 촉매물질 합성이 시작된다.
본 실시예의 경우 4개의 전극세트가 구비되는 바, 첫번째 전극세트에서 플라즈마 방전이 발생되면서 촉매물질의 합성이 시작되며, 일정 시간이 경과하면 전극의 마모 및 이물질의 퇴적에 의해 전극 간극이 변하여 방전이 종료된다.
첫번째 전극세트의 플라즈마 방전이 종료되며, 연이어 두번째 전극세트에서 플라즈마 방전이 일어나면서 촉매물질 합성이 계속되고, 소정 시간 경과 후 두번째 전극세트의 방전이 종료되면 세번째 전극세트가 작동하여 연이은 플라즈마 방전을 통해 촉매물질을 합성하게 되고, 세번째 전극세트에서의 플라즈마 방전이 종료되면 네번째 전극세트가 작동하게 되는 방식으로 연속적인 플라즈마 방전을 통해 매우 효율적으로 촉매물질 합성이 가능하게 된다.
즉, 본 발명의 경우 복수의 전극세트를 구비하여 연속적인 플라즈마 방전의 지속시간을 늘림으로써 상업적인 촉매물질 합성장치로 매우 적합한 기술이다.
구비된 모든 전극세트에서의 플라즈마 방전이 종료되면 다시 전극들간 간극 조정을 위한 셋팅 절차가 자동 반복된다. 즉, 전극들은 외측으로 소정거리 만큼 이동되며, 이어서 세팅플레이트가 하강되고, 연이어 전극들은 다시 내측으로 이동하여 세팅플레이트에 접촉되고, 이어서 세팅플레이트는 다시 상승하게 되어 플라즈마 방전 준비가 완료되고, 다시 촉매물질 합성을 위한 동작이 순차적으로 이루어진다.
본 발명에 따른 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치에 의하면 액상 플라즈마 방전으로 매우 효율적으로 원하는 촉매물질을 대량 생산할 수 있는 기반을 마련할 수 있다.
도 8과 같이 반응기 몸체를 높이를 달리하면서 복수개를 연이어 배치하여 1차 촉매물질 합성액을 2차 반응기 몸체로 공급하여 2차 촉매물질을 합성하고, 이를 다시 3차 반응기 몸체로 공급하여 3차 촉매물질을 합성하는 것과 같이 단계적으로 보다 높은 농도의 촉매물질 합성액을 생산할 수 있도록 구성할 수 있다.
본 발명은 산업적으로 수요 증가가 예상되는 고기능성 촉매물질을 대량으로 합성할 수 있는 유용한 기술이다.
1 : 제어기 2 : 전자밸브 박스
3 : 전극세팅 실린더 31 : 실린더
32 : 피스톤 33 : 피스톤로드
34 : 세팅플레이트
S : 전극홀더세트
4 : 전극조정모듈 41 : 실린더
42 : 피스톤 43 : 피스톤로드
44 : 균압홀 45 : 커넥팅 브라켓
46 : 스크류피스
5 : 전극모듈 51 : 전극
51-1 : 첫번째 전극 51-2 : 두번째 전극
51-3 : 세번째 전극 51-4 : 네번째 전극
52 : 세라믹절연체 53 : 플럭바디
54 : 오링 55 : 오링스토퍼
56 : 전극홀더 57 : 케이블 커넥터
6 : 보조가스주입구 8 : 시료채취 연결구
9 : 반응기 몸체 10 : 초음파발진기
11 : 배출구 12 : 보조가스용기

Claims (8)

  1. 소정의 반응용액이 수용될 수 있는 반응기 몸체;
    상기 반응기 몸체의 좌우 양측면으로 상호 마주보도록 장착되며, 상기 반응기 몸체 내부로 돌출되는 복수의 전극을 갖추되, 상호 대응하는 상기 전극간 간극 조정이 이루어질 수 있는 전극홀더세트;
    상기 반응기 몸체의 상측에 마련되어 승하강 동작하게 되되, 최하단에 소정두께를 갖는 판상의 세팅플레이트가 구비되어 상기 상호 대응하는 전극간 간극을 일정하게 셋팅할 수 있도록 하는 전극세팅 실린더;를 포함하되,
    상기 전극홀더세트는,
    상기 반응기 몸체와 밀폐되게 고정되게 플럭바디;
    상기 플럭바디의 외측에서 내측을 향해 수평방향으로 배치되는 복수의 전극모듈;
    상기 전극모듈을 구성하는 전극을 좌우로 이동시킬 수 있도록 상기 플럭바디 외측에 구비되는 전극조정모듈;을 포함하고,
    상기 전극모듈은,
    상기 플럭바디의 외측에서 내측으로 수평방향으로 관통되게 형성되는 복수의 관통홀의 소경부에 삽입되는 세라믹절연체;
    상기 소경부에 연이어 형성되는 대경부에 끼워지는 오링;
    상기 오링을 가압하도록 상기 대경부에 체결되는 오링스토퍼;
    상기 세라믹절연체, 오링, 오링스토퍼의 센터라인을 따라 형성되는 센터홀을 통해 삽입되는 전극;
    상기 플럭바디 외측으로 돌출되는 상기 전극의 일단에 연결되어 전기를 공급할 수 있도록 하는 케이블 커넥터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극조정모듈은,
    소정의 실린더;
    상기 실린더에 장착되는 피스톤;
    상기 피스톤과 연결되는 피스톤로드에 결합되는 커넥팅 브라켓;
    상기 커넥팅 브라켓 입구측에 결합되며, 상기 전극의 일단이 연결되는 전극홀더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치.
  5. 소정의 반응용액이 수용될 수 있는 반응기 몸체;
    상기 반응기 몸체의 좌우 양측면으로 상호 마주보도록 장착되며, 상기 반응기 몸체 내부로 돌출되는 복수의 전극을 갖추되, 상호 대응하는 상기 전극간 간극 조정이 이루어질 수 있는 전극홀더세트;
    상기 반응기 몸체의 상측에 마련되어 승하강 동작하게 되되, 최하단에 소정두께를 갖는 판상의 세팅플레이트가 구비되어 상기 상호 대응하는 전극간 간극을 일정하게 셋팅할 수 있도록 하는 전극세팅 실린더;를 포함하되,
    상기 전극홀더세트는,
    상기 반응기 몸체와 밀폐되게 고정되게 플럭바디;
    상기 플럭바디의 외측에서 내측을 향해 수평방향으로 배치되는 복수의 전극모듈;
    상기 전극모듈을 구성하는 전극을 좌우로 이동시킬 수 있도록 상기 플럭바디 외측에 구비되는 전극조정모듈;을 포함하고,
    상기 전극조정모듈은,
    소정의 실린더;
    상기 실린더에 장착되는 피스톤;
    상기 피스톤과 연결되는 피스톤로드에 결합되는 커넥팅 브라켓;
    상기 커넥팅 브라켓 입구측에 결합되며, 상기 전극의 일단이 연결되는 전극홀더;를 포함하고,
    상기 피스톤에는 좌우로 관통되는 하나 이상의 균압홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치.
  6. 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전극세팅 실린더는,
    소정의 실린더;
    상기 실린더에 장착되는 피스톤;
    상기 피스톤에 연결되어 상기 실린더 외부로 돌출되며 상기 반응기 몸체의 내부로 삽입되는 피스톤로드;
    상기 피스톤로드의 단부에 수직 하방으로 돌출되게 연결되는 판상의 세팅플레이트;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치.
  7. 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 반응기 몸체의 하단에 배출구가 구비되며, 상기 반응기 몸체 내부로 보조가스를 공급할 수 있는 보조가스주입구가 구비되어 상기 반응기 몸체 내부에 수용되는 상기 반응용액을 균일하게 혼합시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치.
  8. 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 반응기 몸체의 하단측에 진동을 유발할 수 있는 초음파 발진기가 부착되며, 상기 반응기 몸체의 일측으로 생성된 합성물을 체크할 수 있도록 샘플을 채취하기 위한 시료채취 연결구가 구비되는 것을 특징으로 하는 플라즈마를 이용한 촉매물질 합성장치.


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