KR102518649B1 - Nano Tube Collecting Apparatus - Google Patents

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KR102518649B1
KR102518649B1 KR1020210103150A KR20210103150A KR102518649B1 KR 102518649 B1 KR102518649 B1 KR 102518649B1 KR 1020210103150 A KR1020210103150 A KR 1020210103150A KR 20210103150 A KR20210103150 A KR 20210103150A KR 102518649 B1 KR102518649 B1 KR 102518649B1
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문세연
유희일
안석훈
장세규
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한국과학기술연구원
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Abstract

본 발명은 탄소 나노튜브, 질화붕소 나노튜브 등의 나노튜브를 합성 후 대량으로 손상 없이 수집하기 위한 나노튜브 수집장치에 관한 것으로 일측에 형성되어 나노튜브 합성장치로부터 합성된 나노튜브가 포함된 운반가스가 투입되는 투입구와 상기 운반가스가 배출되도록 상기 투입구의 방향과 평행한 방향으로 타측에 형성되는 배출구를 포함하여 내부 공간이 형성되는 수집챔버, 상기 수집챔버의 일측에 설치되는 구동부 및 상기 수집챔버 내에서 상기 구동부에 의하여 상기 운반가스의 흐름 방향과 직교하는 방향의 축을 중심으로 회전하는 적어도 1개 이상의 팬을 포함한다.The present invention relates to a nanotube collecting device for collecting nanotubes such as carbon nanotubes and boron nitride nanotubes in large quantities without damage after synthesis, and a carrier gas formed on one side and containing nanotubes synthesized from the nanotube synthesizing device. A collection chamber in which an internal space is formed including an inlet into which the gas is injected and an outlet formed on the other side in a direction parallel to the direction of the inlet so that the carrier gas is discharged, a driving unit installed on one side of the collection chamber, and the inside of the collection chamber. includes at least one fan rotating about an axis in a direction perpendicular to the flow direction of the carrier gas by the driving unit.

Description

나노튜브 수집장치{Nano Tube Collecting Apparatus}Nano Tube Collecting Apparatus

본 발명은 나노튜브 수집장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 탄소 나노튜브, 질화붕소 나노튜브 등의 나노튜브를 합성 후 대량으로 손상 없이 수집하기 위한 나노튜브 수집장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nanotube collecting device, and more particularly, to a nanotube collecting device for collecting nanotubes such as carbon nanotubes and boron nitride nanotubes in large quantities without damage after synthesis.

일반적으로 나노튜브(nanotube)라 함은 지름이 수 나노미터에서 수백 나노미터 크기의 터널 구조를 가진 통 모양의 분자나 분자 집합체를 의미하며 구성 성분에 따라 탄소 나노튜브(CNT, Carbon Nanotube), 질화붕소 나노튜브(BNNT, Boron Nitride Nanotube) 등이 있다.In general, a nanotube refers to a tubular molecule or molecular assembly having a tunnel structure with a diameter of several nanometers to hundreds of nanometers, and depending on the composition, carbon nanotube (CNT), There is a boron nanotube (BNNT, Boron Nitride Nanotube), etc.

이러한 나노튜브는 초강력 섬유, 정화용 촉매, 초고속 반도체 등 다양한 분야에 적용될 수 있는 신소재로서 점차 활용이 증대되고 있다.These nanotubes are increasingly being used as new materials that can be applied to various fields such as ultra-strong fibers, catalysts for purification, and ultra-high-speed semiconductors.

이러한 나노튜브를 합성하기 위한 방법으로는 전기방전법(arc-discharge), 레이저 증착법(laser vaporization), 열분해법(pyrolysis) 등이 주류를 이루었으나, 이러한 방법들은 고순도의 나노튜브를 대량으로 합성하기에 적합치 않다.Arc-discharge, laser vaporization, and pyrolysis have been the mainstream methods for synthesizing these nanotubes, but these methods are difficult to synthesize high-purity nanotubes in large quantities. not suitable for

이를 해결하기 위하여 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0074226호에서는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 반응챔버(10)의 상부와 수직으로 연결되어 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치(11), 상기 플라즈마 토치(11)의 상부에 연결되어 분말 형태의 원료와 반응 가스 등이 주입되는 원료 공급부(12), 상기 반응 챔버의 측면에 형성되며 온도 구배를 제어하는 내화 라이너(13) 및 상기 반응 챔버(10)의 하부와 연결되어 냉각 가스가 주입되는 냉각 가스 주입구(14)를 포함하는 나노튜브 제조장치가 개시되어 있다.In order to solve this problem, Korean Patent Publication No. 10-2018-0074226 discloses a plasma torch 11 that is vertically connected to the upper part of the reaction chamber 10 to generate plasma as shown in FIG. 1, the plasma torch ( 11) connected to the upper part of the raw material supply unit 12 into which raw materials in powder form and reaction gas are injected, a fireproof liner 13 formed on the side of the reaction chamber and controlling the temperature gradient, and the reaction chamber 10 Disclosed is a nanotube manufacturing apparatus including a cooling gas inlet 14 connected to a lower portion and into which cooling gas is injected.

이러한 종래의 나노튜브 제조장치에 있어서, 상기 반응챔버(10)에서 생성 및 성장된 나노튜브는 불순물과 운반가스 등이 포함된 상태로 여과쳄버(30)의 상측에 설치되는 진공펌프(32) 등에 의하여 이송관을 따라 포집부(20) 및 여과챔버(30)를 순차적으로 거치면서 불순물 등이 분리되고 운반가스 등이 배츨되어 상기 여과 챔버(30) 내의 다공성 필터(31) 상에 수집된다.In this conventional nanotube manufacturing apparatus, the nanotubes generated and grown in the reaction chamber 10 are contained in impurities and a carrier gas, etc. While sequentially passing through the collecting unit 20 and the filtration chamber 30 along the transfer pipe, impurities and the like are separated and carrier gas is discharged and collected on the porous filter 31 in the filtration chamber 30.

또한, 이러한 종래의 나노튜브 제조장치는 상기 반응챔버(10)에서 시간당 20g 이상의 나노튜브를 합성할 수 있으나 나노튜브 합성이 계속되면 여과 챔버(30)로 이동된 나노튜브에 의하여 상기 다공성 필터(31)의 구멍이 막히면서 합성된 나노튜브를 운반하기 위한 가스, 고온 플라즈마 발생을 위하여 필요한 가스 등의 흐름을 방해하거나 불순물 등이 누적되어 수집되는 나노필터의 순도가 저하되는 문제점이 있다.In addition, such a conventional nanotube manufacturing apparatus can synthesize 20 g or more of nanotubes per hour in the reaction chamber 10, but when nanotube synthesis continues, the porous filter 31 is moved by the nanotubes moved to the filtration chamber 30. ) has a problem in that the purity of the collected nanofilter is reduced due to obstruction of the flow of gas for transporting the synthesized nanotubes or gas necessary for high-temperature plasma generation, or accumulation of impurities.

또한, 이러한 종래의 나노튜브 제조장치는 상기한 바와 같이 합성된 나노튜브를 운반하기 위한 가스, 고온 플라즈마 발생을 위하여 필요한 가스 등의 흐름이 어려워진 상태로 나노튜브의 합성 공정이 계속되면 상기 반응챔버(10)와 상기 포집부(20) 사이에 형성되는 배관 등에 불순물 등을 포함한 나노튜브가 뭉쳐져 배관이 막히는 경우까지 발생한다.In addition, in this conventional nanotube manufacturing apparatus, when the process of synthesizing the nanotubes continues in a state in which the flow of gas for transporting the synthesized nanotubes and gas necessary for generating high-temperature plasma is difficult, the reaction chamber ( 10) and the collecting unit 20, nanotubes including impurities are agglomerated in the pipe, etc. formed between the collecting unit 20 and the pipe is clogged.

또한, 이러한 종래의 나노튜브 제조장치는 상기 다공성 필터(31)에 수집된 나노튜브를 수거하는 과정에서 튜브 형상의 손상이 빈번히 발생하는 문제점이 있다.In addition, this conventional nanotube manufacturing apparatus has a problem in that the tube shape is frequently damaged in the process of collecting the nanotubes collected in the porous filter 31 .

특히, 나노튜브는 직경에 비하여 길이 방향이 훨씬 길게 형성되므로 일정한 방향성을 갖도록 수집되는 것이 수거 등에 유리하나 상기한 바와 같은 종래의 나노튜브 제조장치는 나노튜브가 일정한 방향성을 갖지 않은 상태로 상기 다공성 필터(31)에 수집됨에 따라 수집된 나노튜브가 일정한 방향성을 갖도록 정렬하는 등의 추가 공정이 필요한 경우도 빈번하다.In particular, since the nanotubes are formed much longer in the length direction than the diameter, it is advantageous to collect the nanotubes to have a certain directionality, but in the conventional nanotube manufacturing apparatus as described above, the nanotubes do not have a certain directionality, and the porous filter As collected in (31), an additional process such as aligning the collected nanotubes to have a certain direction is often required.

대한민국 공개특허공보 제10-2018-0074226호(공개일 2018.07.03.)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0074226 (published on 2018.07.03.)

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 지속적으로 대량의 고순도 나노튜브를 수집할 수 있는 나노튜브 수집장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a nanotube collection device capable of continuously collecting a large amount of high-purity nanotubes, which has been devised to solve the above problems.

또한, 본 발명의 목적은 합성 및 이송이 완료된 나노튜브의 수집 공정 시 발생하는 나노튜브의 손상을 최소화할 수 있는 나노튜브 수집장치를 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide a nanotube collection device capable of minimizing damage to nanotubes occurring during a process of collecting nanotubes after synthesis and transfer.

또한, 본 발명의 목적은 나노튜브가 일정한 방향성을 갖도록 수집되는 나노튜브 수집장치를 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide a nanotube collecting device in which nanotubes are collected to have a certain directionality.

발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned above can be understood by the following description and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention.

또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 나노튜브 수집장치는 일측에 형성되어 나노튜브 합성장치로부터 합성된 나노튜브가 포함된 운반가스가 투입되는 투입구와 상기 운반가스가 배출되도록 상기 투입구의 방향과 평행한 방향으로 타측에 형성되는 배출구를 포함하여 내부 공간이 형성되는 수집챔버, 상기 수집챔버의 일측에 설치되는 구동부 및 상기 수집챔버 내에서 상기 구동부에 의하여 상기 운반가스의 흐름 방향과 직교하는 방향의 축을 중심으로 회전하는 적어도 1개 이상의 팬을 포함한다.In order to solve the above problems, the nanotube collecting device according to the present invention is formed on one side of the inlet into which the carrier gas containing the nanotubes synthesized from the nanotube synthesizer is introduced, and the direction and direction of the inlet so that the carrier gas is discharged. A collection chamber in which an internal space is formed including an outlet formed on the other side in a parallel direction, a drive unit installed on one side of the collection chamber, and a direction orthogonal to the flow direction of the carrier gas by the drive unit in the collection chamber It includes at least one fan rotating around an axis.

이때, 상기 투입구와 상기 배출구는 기체의 흐름 방향과 반경 방향으로 각각 비대칭인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the inlet and the outlet are asymmetrical in the flow direction and the radial direction of the gas, respectively.

보다 구체적으로 상기 구동부는 구동모터, 공전기어와 공전플레이트를 포함하여 상기 구동모터에 의하여 회전하는 공전축 및 상기 공전축의 방사형으로 복수 개가 일정 간격 이격되어 상기 공전기어와 맞물려 회전하는 자전기어를 포함하여 상기 공전축을 중심으로 회전하는 동시에 자전하는 자전축을 포함한다.More specifically, the drive unit includes a drive motor, an orbital gear and an orbital plate, including an orbital shaft rotating by the driving motor and a plurality of radially spaced apart at a predetermined interval from the orbital shaft, including a rotational gear that engages with the orbital gear and rotates It includes a rotation axis that rotates around the revolution axis and rotates at the same time.

또한, 상기 팬은 상기 자전축에 각각 결합되어 상기 공전축을 중심으로 회전하는 동시에 상기 자전축을 중심으로 회전할 수 있다.In addition, the fan may be coupled to the rotation axis to rotate about the revolution axis and simultaneously rotate about the rotation axis.

또한, 상기 구동부는 상기 공전축의 회전속도와 상기 자전축의 회전속도를 변화시키는 변속부를 더 포함할 수 있다.In addition, the driving unit may further include a speed change unit for changing the rotational speed of the revolving shaft and the rotational speed of the rotational shaft.

또한, 상기 수집챔버는 내부 하측에 나노튜브를 제외한 불순물이 낙하되어 저장되는 낙하부를 더 포함할 수 있다.In addition, the collection chamber may further include a drop portion in which impurities other than nanotubes are dropped and stored at an inner lower side thereof.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 나노튜브 수집장치는 고온로 또는 고온 플라즈마 등을 이용하여 대량으로 나노튜브를 합성하는 장치의 후단에 형성되어 기체 흐름의 저하를 방지함으로써 대량의 고순도 나노튜브를 연속적으로 수집할 수 있다.As described above, the nanotube collecting device according to the present invention is formed at the rear end of a device for synthesizing nanotubes in large quantities using a high-temperature furnace or high-temperature plasma to prevent a decrease in gas flow, thereby continuously producing a large amount of high-purity nanotubes. can be collected with

또한, 본 발명에 따른 나노튜브 수집장치는 합성 및 이송이 완료된 나노튜브가 일정한 방향성을 갖도록 수집함으로써 나노튜브 수집 공정에서 발생하는 나노튜브의 손상을 최소화할 수 있다.In addition, the nanotube collecting device according to the present invention collects synthesized and transferred nanotubes to have a certain direction, thereby minimizing damage to the nanotubes occurring in the nanotube collecting process.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the effects described above, specific effects of the present invention will be described together while explaining specific details for carrying out the present invention.

도 1는 종래의 나노튜브 제조장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노튜브 수집장치의 사시도이다.
도 3의 a, b는 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노튜브 수집장치의 구성을 도시한 정면도와 평면도이다.
도 4의 a, b, c는 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노튜브 수집장치에 의하여 수집된 나노튜브를 확대한 사진이다.1 is a diagram showing the configuration of a conventional nanotube manufacturing apparatus.
2 is a perspective view of a nanotube collecting device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3a, b is a front view and a plan view showing the configuration of the nanotube collecting device according to an embodiment of the present invention, respectively.
A, b, and c of FIG. 4 are enlarged photographs of nanotubes collected by the nanotube collecting device according to an embodiment of the present invention, respectively.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.The above objects, features and advantages will be described later in detail with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention belongs will be able to easily implement the technical spirit of the present invention.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, if it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to indicate the same or similar components.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.Hereinafter, the arrangement of an arbitrary element on the "upper (or lower)" or "upper (or lower)" of a component means that an arbitrary element is placed in contact with the upper (or lower) surface of the component. In addition, it may mean that other components may be interposed between the component and any component disposed on (or under) the component.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.In addition, when a component is described as "connected", "coupled" or "connected" to another component, the components may be directly connected or connected to each other, but other components may be "interposed" between each component. ", or each component may be "connected", "coupled" or "connected" through other components.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions used herein include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.In this application, terms such as "consisting of" or "comprising" should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or some of the steps It should be construed that it may not be included, or may further include additional components or steps.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.Throughout the specification, when it says "A and/or B", it means A, B or A and B, unless otherwise specified, and when it says "C to D", it means no particular contrary description As long as there is no, it means C or more and D or less.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 나노튜브 수집장치를 설명하도록 한다.Hereinafter, a nanotube collecting device according to some embodiments of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노튜브 수집장치의 사시도이다.2 is a perspective view of a nanotube collecting device according to an embodiment of the present invention.

또한, 도 3의 a, b는 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노튜브 수집장치의 구성을 도시한 정면도와 평면도이다.In addition, a and b of FIG. 3 are a front view and a plan view respectively showing the configuration of the nanotube collecting device according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 3을 참고하면 본 발명에 따른 나노튜브 수집장치는 수집챔버(100)와 구동부(200) 및 팬(300)을 포함한다.Referring to FIGS. 2 and 3 , the nanotube collecting device according to the present invention includes a collecting chamber 100 , a driving unit 200 and a fan 300 .

보다 구체적으로 상기 수집챔버(100)는 전체적으로 내부 공간이 형성되는 원통 형상으로 일측에 형성되는 투입구(110)와 타측에 형성되는 배출구(120)와 내측 하부에 형성되는 낙하부(130)를 포함한다.More specifically, the collection chamber 100 has a cylindrical shape in which an internal space is formed as a whole, and includes an inlet 110 formed on one side, an outlet 120 formed on the other side, and a drop portion 130 formed on the lower inner side. .

또한, 상기 수집챔버(100)는 분순물과 운반가스 등을 포함한 나노튜브의 흐름에 방해되지 않도록 적당한 크기로 형성된다.In addition, the collection chamber 100 is formed in an appropriate size so as not to obstruct the flow of nanotubes including impurities and carrier gas.

또한, 상기 수집챔버(100)는 원통 형상인 것이 바람직하나 이에 국한되지 않고 다양한 형상으로 형성될 수도 있다.In addition, the collection chamber 100 preferably has a cylindrical shape, but is not limited thereto and may be formed in various shapes.

또한, 상기 투입구(110)는 나노튜브 합성장치(G) 측에 형성되어 나노튜브 합성 시 발생한 분순물과 운반가스 등을 포함한 나노튜브가 상기 수집챔버(100) 측으로 투입되는 통로로서 지면과 수평인 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the inlet 110 is formed on the side of the nanotube synthesizer G, and is a passage through which nanotubes, including impurities and carrier gas generated during nanotube synthesis, are introduced into the collection chamber 100, which is horizontal to the ground It is preferable to form in the direction.

이때, 상기 나노튜브 합성장치(G)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 반응챔버(10)의 상부와 수직으로 연결되어 플라즈마를 생성하는 플라즈마 토치(11), 상기 플라즈마 토치(11)의 상부에 연결되어 분말 형태의 원료와 반응 가스 등이 주입되는 원료 공급부(12), 상기 반응 챔버의 측면에 형성되며 온도 구배를 제어하는 내화 라이너(13) 및 상기 반응 챔버(10)의 하부와 연결되어 냉각 가스가 주입되는 냉각 가스 주입구(14)를 포함하는 종래의 나노튜브 제조장치의 합성부와 동일하거나 이외에 기 공지되어 있는 고온로, 플라즈마 발생수단 등을 포함하여 기체의 흐름을 이용하여 나노튜브를 이동시키는 다양한 나노튜브 합성장치가 적용될 수 있다.At this time, as shown in FIG. 1, the nanotube synthesis device G is vertically connected to the upper part of the reaction chamber 10 to generate plasma, and the plasma torch 11 is located on the upper part of the plasma torch 11. A raw material supply unit 12 connected to which raw materials in powder form and reaction gas are injected, a refractory liner 13 formed on the side of the reaction chamber and controlling the temperature gradient, and connected to the lower portion of the reaction chamber 10 for cooling A high-temperature furnace, plasma generating means, etc., which are the same as or other than the synthesizing part of the conventional nanotube manufacturing apparatus including the cooling gas inlet 14 through which gas is injected, move the nanotubes using gas flow A variety of nanotube synthesizers can be applied.

또한, 상기 배출구(120)는 진공펌프 등의 기체 순환 수단 측에 형성되어 상기 수집챔버(130) 내에서 수집된 나노튜브를 제외한 운반가스 등이 배출되는 통로로서 상기 투입구(110)의 방향과 수평 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the outlet 120 is formed on the side of a gas circulation means such as a vacuum pump, and is a passage through which carrier gas other than the nanotubes collected in the collection chamber 130 is discharged, and is horizontal to the direction of the inlet 110. It is preferable to form in the direction.

보다 바람직하게 도 3의 a에 도시되어 있는 바와 같이 상기 투입구(110)의 길이 방향의 중심은 상기 배출구(120)의 길이 방향의 중심과 일치하지 않도록 형성된다.More preferably, as shown in a of FIG. 3 , the center of the inlet 110 in the longitudinal direction is not coincident with the center of the outlet 120 in the longitudinal direction.

이때, 상기 투입구(110)는 상기 배출구(120) 보다 상측에 형성되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the inlet 110 is formed above the outlet 120 .

또한, 도 3의 b에 도시되어 있는 바와 같이 상기 투입구(110)의 반경 방향의 중심은 상기 배출구(120)의 반경 방향의 중심과 일치하지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.In addition, as shown in b of FIG. 3, it is preferable that the center of the inlet 110 in the radial direction does not coincide with the center of the outlet 120 in the radial direction.

이때, 상기 투입구(110)는 상기 배출구(120) 보다 전방 측에 형성될 수 있다.At this time, the inlet 110 may be formed on the front side of the outlet 120 .

즉, 본 발명에 따른 나노튜브 수집장치는 나노튜브 합성 시 발생한 불순물과 운반 가스 등을 포함한 나노튜브가 상기 투입구(110)를 통하여 상기 수집챔버(100)를 거쳐 상기 배출구(120)로 바로 배출되지 못하고 상기 수집챔버(100)의 내부 공간에서 일정 시간 머물도록 형성되는 것이 바람직하다.That is, in the nanotube collecting device according to the present invention, nanotubes including impurities and carrier gas generated during nanotube synthesis are not directly discharged to the outlet 120 via the collection chamber 100 through the inlet 110. It is preferable to be formed to stay for a certain period of time in the inner space of the collection chamber 100.

이에 따라, 상기 투입구(110)와 상기 배출구(120)는 도 3의 a와 b에 도시되어 있는 바와 같이 상기 수집챔버(100)의 길이 방향(수직축)과 반경 방향(수평축)으로 각각 비 대칭되도록 형성된다.Accordingly, the inlet 110 and the outlet 120 are asymmetrical in the longitudinal direction (vertical axis) and the radial direction (horizontal axis) of the collection chamber 100, as shown in a and b of FIG. is formed

또한, 상기 낙하부(130)는 나노튜브 합성 시 발생한 불순물이 중력 또는 상기 수집챔버(100) 내의 기류에 의하여 낙하되어 저장되는 공간으로 상기 수집챔버(100)로부터 탈착되도록 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the drop portion 130 is preferably formed to be desorbed from the collection chamber 100 into a space in which impurities generated during nanotube synthesis are dropped and stored by gravity or air flow in the collection chamber 100 .

또한, 상기 수집챔버(100)는 사용자가 내부를 확인할 수 있도록 어느 일측에 형성되는 투명 재질의 창(미도시)을 더 포함할 수도 있다.In addition, the collection chamber 100 may further include a transparent window (not shown) formed on one side so that the user can check the inside.

또한, 상기 수집챔버(100)는 상기 나노튜브 합성장치(G)와 상기 진공펌프 등이 체결되어 하나의 나노튜브 제조장치를 이루는 프레임에 체결될 수 있도록 외측면에 적어도 1개 이상의 브라켓(140)을 더 포함할 수도 있다.In addition, the collection chamber 100 has at least one bracket 140 on the outer surface so that the nanotube synthesis device G and the vacuum pump can be fastened to a frame constituting one nanotube manufacturing device. may further include.

한편, 상기 구동부(200)는 상기 수집챔버(100)의 외부 일측에 설치되는 구동모터(210)와 상기 구동모터(210)에 회전하는 1개의 공전축(220)과 복수 개의 자전축(230)을 포함한다.On the other hand, the drive unit 200 includes a drive motor 210 installed on one side of the outside of the collection chamber 100, one revolving shaft 220 and a plurality of rotating shafts 230 rotating on the drive motor 210. include

이때, 상기 공전축(220)과 상기 자전축(230)은 각각 상기 투입구(110)와 상기 배출구(120)를 통하여 흐르는 기체의 흐름 방향에 직교하도록 형성된다.At this time, the revolution axis 220 and the rotation axis 230 are formed to be orthogonal to the flow direction of the gas flowing through the inlet 110 and the outlet 120, respectively.

즉, 상기 투입구(110)와 상기 배출구(120)가 각각 지면과 수평인 방향으로 형성될 때, 상기 공전축(220)과 상기 자전축(230)은 각각 지면과 수직인 방향으로 형성된다.That is, when the inlet 110 and the outlet 120 are formed in a direction horizontal to the ground, respectively, the revolving axis 220 and the rotation axis 230 are formed in a direction perpendicular to the ground, respectively.

또한, 상기 공전축(220)은 외주면에 결합되어 상기 공전축(220)과 함께 회전하는 공전기어(221)와 공전플레이트(222)를 포함한다.In addition, the revolving shaft 220 includes an revolving gear 221 and an revolving plate 222 coupled to an outer circumferential surface and rotating together with the revolving shaft 220 .

이때, 상기 공전기어(221)는 상기 수집챔버(100)의 상면에 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the revolving gear 221 is preferably formed on the upper surface of the collecting chamber 100 .

또한, 상기 공전플레이트(222)는 전체적으로 원판 형상으로 상기 공전기어(221)의 저면 측을 지지하며 상기 공전축(220)과 함께 회전한다.In addition, the orbiting plate 222 has a disk shape as a whole and supports the bottom side of the orbiting gear 221 and rotates together with the orbiting shaft 220 .

또한, 상기 자전축(230)은 상기 공전축(220)의 방사 상에 동일한 간격으로 복수 개가 형성될 수 있다.In addition, a plurality of rotation shafts 230 may be formed at equal intervals on the radial side of the revolution shaft 220 .

또한, 상기 자전축(230)은 각각 상기 공전기어(221)와 맞물려 회전하도록 상기 자전축(230)의 외주면에 형성되는 자전기어(231)를 포함한다.In addition, the rotation shaft 230 includes a rotation gear 231 formed on an outer circumferential surface of the rotation shaft 230 to rotate in engagement with the rotation gear 221 .

보다 바람직하게 상기 자전축(230)은 상기 자전기어(231)가 상기 공전 플레이트(222)에 의하여 지지되도록 상기 공전플레이트(222) 상에 형성된다.More preferably, the rotation shaft 230 is formed on the revolution plate 222 such that the rotation gear 231 is supported by the revolution plate 222 .

이에 따라, 상기 구동모터(210)에 의하여 상기 공전축(220)이 회전하면, 상기 공전기어(221)는 상기 공전플레이트(222)와 함께 회전하고 상기 자전축(230)은 상기 공전플레이트(222)와 함께 상기 공전축(220)을 중심으로 회전하는 동시에 상기 자전기어(231)에 의하여 자전한다.Accordingly, when the revolving shaft 220 rotates by the drive motor 210, the revolving gear 221 rotates together with the revolving plate 222 and the revolving shaft 230 rotates with the revolving plate 222. It rotates about the revolution axis 220 together with rotates by the rotation gear 231 at the same time.

이때, 상기 구동부(200)는 상기 공전축(220)과 상기 자전축(230)의 회전속도를 각각 변화시키는 변속부(미도시)를 더 포함할 수 있다,At this time, the drive unit 200 may further include a transmission unit (not shown) for changing the rotational speed of the revolution shaft 220 and the rotation shaft 230, respectively.

보다 구체적으로 상기 변속부는 상기 공전기어(221)와 상기 자전기어(231) 사이의 복수 개의 기어 등을 포함하여 상기 공전기어(221)의 회전수에 따라 상기 자전기어(231)의 회전수를 변경할 수 있도록 기 공지되어 있는 다양한 변속 구조가 적용될 수 있다.More specifically, the transmission unit includes a plurality of gears between the orbital gear 221 and the rotational gear 231 to change the rotational speed of the rotational gear 231 according to the rotational speed of the orbital gear 221. Various transmission structures known in the art may be applied.

또한, 상기 구동부(200)는 상기한 바와 같이 상기 공전기어(221)와 상기 자전기어(231)를 대신하여 벨트나 체인 등의 다양한 구동력 전달 수단으로 대체될 수 있음은 물론이다.In addition, as described above, the driving unit 200 may be replaced with various driving force transmission means such as a belt or a chain instead of the orbiting gear 221 and the rotation gear 231, of course.

한편, 상기 수집챔버(100)는 상기 공전기어(221)와 상기 공전플레이트(222) 및 상기 자전기어(231)가 외부로 노출되는 것이 방지되도록 탈착 가능한 커버(150)를 더 포함하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the collection chamber 100 preferably further includes a detachable cover 150 to prevent the orbital gear 221, the orbital plate 222, and the rotation gear 231 from being exposed to the outside. .

또한, 상기 구동모터(210)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상기 커버(150)의 상측에 설치되는 것이 바람직하다.In addition, the driving motor 210 is preferably installed on the upper side of the cover 150 as shown in FIG.

이에 따라, 상기 수집챔버(100) 내에 나노튜브가 상기 구동부(200)의 구동 요소에 점착되어 구동 요소의 움직임이 저하되거나 파손되는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, it is possible to prevent the nanotubes in the collection chamber 100 from being attached to the driving element of the driving unit 200 to prevent the movement of the driving element from deteriorating or being damaged.

한편, 상기 팬(300)은 상기 수집챔버(100) 내부 공간에서 상기 공전축(220)을 중심으로 회전한다.Meanwhile, the fan 300 rotates around the revolving shaft 220 in the inner space of the collecting chamber 100 .

또한, 상기 팬(300)은 나노튜브의 직경보다는 크고 길이보다 작은 메시를 포함하는 플레이트 형상인 것이 바람직하나 이에 국한되지 않고 상기 투입구(110)를 거쳐 상기 배출구(120)로 배출되는 기체의 흐름의 간섭이 최소화될 수 있는 다양한 재질 및 형상을 적용할 수도 있다.In addition, the fan 300 preferably has a plate shape including a mesh that is larger than the diameter and smaller than the length of the nanotubes, but is not limited thereto. It is also possible to apply various materials and shapes in which interference can be minimized.

또한, 상기 팬(300)은 상기 자전축(230)의 개수만큼 구비되어 상기 자전축(230)에 각각 결합되어 상기 공전축(220)을 중심으로 회전하는 동시에 상기 자전축(230)을 중심으로 자전하도록 구성될 수 있다.In addition, the fan 300 is provided as many as the number of rotation shafts 230 are coupled to each rotation shaft 230 to rotate about the rotation shaft 220 and rotate about the rotation shaft 230 at the same time. It can be.

즉, 본 발명에 따른 나노튜브 수집장치는 상기 구동부(200)에서 자전축(230)을 제외하고 공전축(220)에 결합되어 회전하는 1개의 팬(300)으로 구성할 수도 있으며, 상기 자전축(230)을 포함하여 상기 자전축(230)의 개수와 동일한 개수의 팬(300)으로 구성할 수도 있다.That is, the nanotube collecting device according to the present invention may be composed of one fan 300 coupled to the revolving shaft 220 and rotating except for the rotating shaft 230 in the driving unit 200, and the rotating shaft 230 ), it may be configured with the same number of fans 300 as the number of rotation shafts 230.

또한, 상기 팬(300)은 회전 시 발생하는 진동을 최소화하기 위하여 어느 일측으로 편심되지 않도록 길이 방향의 중심부에 상기 공전축(220) 또는 상기 자전축(230)이 결합되는 것이 바람직하다.In addition, in order to minimize vibration generated during rotation of the fan 300, it is preferable that the revolving shaft 220 or the rotating shaft 230 is coupled to the center of the longitudinal direction so as not to be eccentric to one side.

한편, 도 4의 a, b, c는 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노튜브 수집장치에 의하여 수집된 나노튜브를 확대한 사진이다.Meanwhile, a, b, and c of FIG. 4 are enlarged photographs of nanotubes collected by the nanotube collecting device according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 나노튜브 수집장치의 작동 방법은 하기와 같다.Referring to FIGS. 2 to 4 , the method of operating the nanotube collecting device according to the present invention is as follows.

상기 나노튜브 합성장치(G)에서 합성되는 나노튜브는 운반가스 등에 의하여 상기 투입구(110)를 통하여 상기 수집챔버(100) 측으로 공급된다.The nanotubes synthesized in the nanotube synthesizer G are supplied to the collecting chamber 100 through the inlet 110 by a carrier gas or the like.

이때, 나노튜브 합성장치(G)에서 합성되는 나노튜브는 탄소 나노튜브(CNT, Carbon Nanotube), 질화붕소 나노튜브(BNNT, Boron Nitride Nanotube) 등일 수 있다.At this time, the nanotubes synthesized in the nanotube synthesizer G may be carbon nanotubes (CNTs), boron nitride nanotubes (BNNTs), and the like.

또한, 상기 팬(300)은 상기 구동부(200)에 의하여 상기 공전축(220)을 중심으로 회전하는 동시에 상기 자전축(230)에 의하여 각각 자전되어 상기 투입구(110) 측으로부터 공급되는 나노튜브를 수집한다.In addition, the fan 300 rotates around the revolving shaft 220 by the driving unit 200 and at the same time rotates by the rotating shaft 230, respectively, to collect the nanotubes supplied from the inlet 110 side. do.

이때, 상기 투입구(110)와 상기 배출구(120)는 수직축과 수평축으로 각각 비대칭되도록 형성됨에 따라 나노튜브가 팬(300)의 어느 일측에 편중되어 수집되는 것을 방지할 수 있다.At this time, since the inlet 110 and the outlet 120 are formed to be asymmetrical in the vertical axis and the horizontal axis, respectively, it is possible to prevent the nanotubes from being concentrated on one side of the fan 300 and collected.

또한, 상기 공전축(220)과 상기 자전축(230)은 각각 시계 방향 또는 반 시게 방향으로 회전할 수 있으나, 상기 팬(300)에 나노튜브가 일정한 방향성을 갖은 상태로 수집될 수 있도록 나노튜브 수집 공정 중에는 회전 방향이 변경되지 않는 것이 더욱 유리하다.In addition, the revolution shaft 220 and the rotation shaft 230 may rotate clockwise or counterclockwise, respectively, but the nanotubes are collected in the fan 300 in a state with a certain directionality. It is further advantageous that the direction of rotation is not changed during the process.

한편, 상기 운반가스에 포함된 불순물은 중력과 상기 수집챔버(100) 내의 기류 등으로 인하여 상기 낙하부(130)에 수집된다.Meanwhile, impurities included in the carrier gas are collected in the falling part 130 due to gravity and air flow in the collecting chamber 100 .

이때, 상기 운반가스에 포함된 불순물 중 자중에 의하여 상기 낙하부(130)에 수집되지 않는 경우를 대비하기 위하여 상기 투입구(110)와 상기 배출구(120) 측에 각각 불순물 포집을 위한 필터를 더 포함할 수도 있다.At this time, in order to prepare for a case in which impurities included in the carrier gas are not collected in the falling part 130 due to its own weight, filters for collecting impurities are further included on the side of the inlet 110 and the outlet 120, respectively. You may.

이때, 필터는 나토튜브의 직경과 길이보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the filter is preferably formed larger than the diameter and length of the NATO tube.

한편, 상기한 바와 같이 상기 팬(300)에 수집된 나노튜브는 도 4의 a 내지 c에 나타나 있는 것과 같이 튜브 형상이 온전한 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, as described above, it was confirmed that the nanotubes collected in the fan 300 had intact tube shapes, as shown in a to c of FIG. 4 .

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다.As described above, the present invention has been described with reference to the drawings illustrated, but the present invention is not limited by the embodiments and drawings disclosed in this specification, and various modifications are made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is obvious that variations can be made.

아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.In addition, although the operational effects according to the configuration of the present invention have not been explicitly described and described while describing the embodiments of the present invention, it is natural that the effects predictable by the corresponding configuration should also be recognized.

G. 나노튜브 합성장치
100. 수집챔버
110. 투입구
120. 배출구
130. 낙하부
140. 브라켓
150. 커버
200. 구동부
210. 구동모터
220. 공전축
221. 공전기어
222. 공전플레이트
230. 자전축
231. 자전기어
300. 팬G. Nanotube synthesizer
100. Collection chamber
110. Slot
120. Outlet
130. Drop part
140. Bracket
150. cover
200. Driving part
210. Drive motor
220. Revolution axis
221. orbital gear
222. Idle Plate
230. Spin axis
231. Bicycle gear
300. Pan

Claims (6)

일측에 형성되어 나노튜브 합성장치로부터 합성된 나노튜브가 포함된 운반가스가 투입되는 투입구와 상기 운반가스가 배출되도록 상기 투입구의 방향과 평행한 방향으로 타측에 형성되는 배출구를 포함하여 내부 공간이 형성되는 수집챔버;
상기 수집챔버의 일측에 설치되는 구동부; 및
상기 수집챔버 내에서 상기 구동부에 의하여 상기 운반가스의 흐름 방향과 직교하는 방향의 축을 중심으로 회전하는 적어도 1개 이상의 팬;을 포함하는 나노튜브 수집장치.
An internal space is formed including an inlet formed on one side and into which a carrier gas containing nanotubes synthesized from the nanotube synthesizer is introduced, and an outlet formed on the other side in a direction parallel to the direction of the inlet so that the carrier gas is discharged. a collecting chamber;
a driving unit installed on one side of the collecting chamber; and
A nanotube collecting device comprising: at least one fan rotating around an axis in a direction perpendicular to the flow direction of the carrier gas by the driving unit in the collecting chamber.
 제 1항에 있어서,
상기 투입구와 상기 배출구는 기체의 흐름 방향과 반경 방향으로 각각 비대칭인 나노튜브 수집장치.
According to claim 1,
The inlet and the outlet are each asymmetric in the flow direction and the radial direction of the gas nanotube collector.
 제 1항에 있어서,
상기 구동부는
구동모터;
공전기어와 공전플레이트를 포함하여 상기 구동모터에 의하여 회전하는 공전축; 및
상기 공전축의 방사형으로 복수 개가 일정 간격 이격되어 상기 공전기어와 맞물려 회전하는 자전기어를 포함하여 상기 공전축을 중심으로 회전하는 동시에 자전하는 자전축;을 포함하는 나노튜브 수집장치.
According to claim 1,
the drive unit
drive motor;
an orbital shaft rotated by the drive motor, including an orbital gear and an orbital plate; and
A nanotube collecting device comprising a plurality of rotation shafts spaced radially from the revolution shaft and rotating at the same time as rotating about the orbit axis, including a rotation gear that rotates in engagement with the orbit gear.
 제 3항에 있어서,
상기 팬은 상기 자전축에 각각 결합되어 상기 공전축을 중심으로 회전하는 동시에 상기 자전축을 중심으로 회전하는 나노튜브 수집장치.
According to claim 3,
The fan is coupled to the rotation axis, respectively, and rotates about the rotation axis while rotating about the rotation axis.
 제 3항에 있어서,
상기 구동부는
상기 공전축의 회전속도와 상기 자전축의 회전속도를 각각 변화시키는 변속부를 더 포함하는 나노튜브 수집장치.
According to claim 3,
the drive unit
Nanotube collecting device further comprising a transmission unit for changing the rotational speed of the revolving shaft and the rotational speed of the rotational shaft, respectively.
 제 1항에 있어서,
상기 수집챔버는
내부 하측에 나노튜브를 제외한 불순물이 낙하되어 저장되는 낙하부를 더 포함하는 나노튜브 수집장치.
According to claim 1,
The collection chamber
A nanotube collecting device further comprising a falling part in which impurities other than nanotubes are dropped and stored on the lower side of the inside.
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