KR20020076521A

KR20020076521A - 미세분말 제조장치 및 방법

Info

Publication number: KR20020076521A
Application number: KR1020010016421A
Authority: KR
Inventors: 박선순; 정준회
Original assignee: 주식회사 다원시스
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-11

Abstract

본 발명은 미세분말 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 미세분말 제조장치는 전원부(10)의 교류 전원 전압을 승압시키기 위한 변압수단(20), 이 변압수단(20)에 의해 승압된 교류 전압을 정류하고 후단의 전압(콘덴서(C)의 전압)이 역류하지 않도록 하는 역활을 하는 정류수단(30), 액체(100)을 저장하고 있고 전기적인 접지 상태를 유지하기 위한 유체 저장수단(60), 이러한 정류수단(30)에서 정류된 직류 전압을 충전 또는 방전시키기 위한 전하축적수단(C), 이 전하축적수단(C)의 전압이 소정의 설정치 이상으로 되면 통전되는 스위치(40), 이 유체 저장수단(60)의 액체 속에 침수되어 스위치(40)의 통전에 의해 전하축적수단(C)의 전기 에너지를 스파크 형태의 충격파로 변환하기 위한 충격파 발생장치(50)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이렇게 구성함으로써, 본 발명의 미세분말 제조장치는 간단한 장치에 의해 저렴한 가격으로 미세분말을 제조하는 것이 가능해진다.

Description

미세분말 제조장치 및 방법 {Manufacturing Apparatus and Method for Making Minute Powder}

본 발명은 미세분말 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

분말을 제조하는 방법에는 분쇄 또는 절삭 등을 이용한 기계적인 방법과, 응축이나 열분해를 이용한 물리적인 방법과, 전해석출법을 이용한 전기화학적인 방법과, 환원법 등을 이용한 화학적인 방법 등이 사용되어 왔다.

그런데, 최근에 전기 자기 재료나 촉매, 센서, 전지 등과 같은 기능성 분말재료에서는 원료분말의 크기가 수십 마이크로 이하이고 분말의 모양이 둥근 미세분말이 필요하게 된다.

이러한 미세분말을 제조하기 위하여 보편적으로 사용하는 방법은 화학적인 방법이고 그 대표적인 것에는 화학 기상 응축(Chemical Vapor Condensation, CVS)방법과 솔겔(Sol-Gel)방법 등이 있다.

그러나, 이러한 화학적인 방법은 그 공정이 복잡하고, 장치의 구조가 복잡하며, 제조원가가 무척 비싸게 된다는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단하고 저렴한 장치를 사용하여 미세분말을 얻기 위한 장치와 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 미세분말 제조장치의 개략도.

도 2는 본 발명의 미세분말 제조장치에서의 전하축적수단의 출력파형.

도 3은 본 발명의 미세분말 제조장치를 이용하여 실험한 결과를 도시함.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전원부 20 : 변압수단

30 : 정류수단 40 : 스위치

50 : 충격파 발생 장치 C : 전하축적수단

이하에서는 도 1을 통해 이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 미세분말 제조장치를 구체적으로 설명하도록 한다.

본 발명의 제조장치는 전원부(10)의 교류 전원 전압을 승압시키기 위한 변압수단(20), 이 변압수단(20)에 의해 승압된 교류 전압을 정류하고 후단의 전압(콘덴서(C)의 전압)이 역류하지 않도록 하는 역활을 하는 정류수단(30), 액체(100)와 파쇄하고자 하는 분말을 저장하고 있고 전기적인 접지 상태를 유지하기 위한 유체 저장수단(60), 이러한 정류수단(30)에서 정류된 직류전압을 충전 또는 방전시키기 위한 전하축적수단(C), 이 전하축적수단(C)의 전압이 소정의 설정치 이상으로 되면 통전되는 스위치(40), 이 유체 저장수단(60)의 액체 속에 침수되어 스위치(40)의통전에 의해 전하축적수단(C)의 전기 에너지를 스파크 형태의 충격파로 변환하기 위한 충격파 발생장치(50)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 액체(100)는 전기적 도전성이 매우 낮아 전하축적수단(C)에 저장된 전기적인 에너지가 대부분 충격파로 변환 되기에 적합한 액체, 즉 도전성이 매우 낮은 액체가 적합하다. 예를 들면, 도전성을 좋게 하는 도전성 입자가 없는 순수한 물이 가장 바람직하다. 그러나 순수한 물의 경우에는 가격이 비싸기 때문에, 일반적인 물도 가능하고, 절연성질을 갖는 기름성질의 액체도 가능하다. 그러나, 휘발성이 있는 액체는 전기 스파크에 의해 폭발할 위험성이 있기 때문에 이러한 폭발을 방지하기 위한 장치가 마련되지 않는 한 사용할 수 없다.

그리고, 전하축적수단(C)은 전원의 전압에 상당하는 콘덴서를 사용하면 된다. 그러나 변압수단(20)을 거쳐 나오는 전압이 고압이므로 고가의 고전압용 콘덴서(C), 고압용 정류수단(30) 및 고압용 스위치(40)가 필요하게 되므로, 도 1의 변압수단(20)을 스위치(40)와 충격파 발생장치(50) 사이에 두어 저전압용 정류수단(30)과 저전압용 콘덴서(C), 저전압용 스위치(40)를 사용가능하게 한다면 보다 저렴하게 본 발명을 구성하는 것이 가능해 진다. 그리고, 이러한 경우에 변압수단(20)은 도 2와 같은 펄스 형태의 전압을 변압하기에 적합한 펄스 트랜스를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 충격파 발생장치(50)은 도 1에 도시된 바와 같이 철심(51)이 가운데 있고 우레탄 등의 밀봉재(52)로 덮힌 전극봉(50)으로 형성할 수 있다. 스위치(40)는 두 전극 사이에 갭부가 있어 소정의 전압 이상에서는 통전되는 기계적인 방전갭부를 사용하는 것도 가능하고, 사이리스터와 같은 반도체형 스위치도 가능하다.

방전 갭부의 갭의 거리와, 충격파 발생장치(50)의 끝단과 유체 저장수단(60)사이의 최단 거리는 전원부(1)의 사용전압, 전하축적수단(C)의 용량, 유체(100)의 종류, 충격파 발생장치(50)의 종류, 미세분말의 종류에 따른 필요한 충격정도에 따라 좌우되는데, 액체(100)로 물을 사용하고 전하축척수단(C)이 캐패시터이며 충격파 발생장치(50)가 전극봉이며 사용전압이 50kv인 경우에는, 전극봉(50)과 유체 저장수단(60)과의 거리는 0.5-5cm가 적당하다.

이제 도 1의 동작을 도 2를 참고로 하여 설명하도록 한다.

도 2a는 콘덴서(C)에 전하가 충전 및 방전되는 전압 파형을 도시한 것이고, 도 2b는 이 콘덴서(C)의 충방전에 따른 전류 파형을 도시한 것이며, 도 2c는 콘덴서(C)의 충방전에 따라 변하는 전기에너지의 파형을 도시한 것이다.

먼저, 전원부(10)으로 인가된 전원 전압은 변압수단(20)에 의해 충분히 큰 전압으로 승압되고, 이 전압이 정류수단(30)에 의해 정류되어 콘덴서(C)에 인가됨으로써, 콘덴서(C)에 전하가 축적되고 콘덴서(C)의 전압이 상승한다. 이 상승된 콘덴서(C)의 전압이 스위치(40)(방전갭부)를 통전시킬 수 있는 전압이 되면 전기 에너지를 방전하여 유체 저장수단(60)의 유체(100)에 있는 충격파 발생 장치(50)(전극봉)에 의해 유체중에서 스파크가 발생하여 충격파가 발생하게 된다. 이러한 과정을 반복하면 유체(100)중에서 반복적으로 충격파가 발생하게 되고, 이 충격파가 유체(100)에 있는 분말을 파쇄시켜 점차 보다 적은 분말입자가 되게 하여, 결국 분말의 크기가 수십마이크로 이하의 미세분말을 얻을 수 있게 된다.

특히, 본 발명에 따른 충격파는 유체(100)을 통해 모든 방향으로 전달되기 때문에 입자의 크기가 고르고, 입자의 모양도 둥글게 되어 산업상 필요로 하는 양질의 미세입자가 얻어질 수 있다.

다음으로 이러한 본 발명의 미세분말 제조장치를 사용하여 미세분말을 얻게 되는 실제 실험결과를 도 3을 참고로 하여 살펴 보도록 한다.

도 3a와 같이 입자 크기의 분포가 넓고 평균입자 크기가 1.788um인 경도가 아주 높은 재질의 페라이트 원료 분말을 본 발명의 장치에서 1시간 정도 분쇄를 해 본 결과, 도 3b에서와 같이 입자크기의 분포가 좁고 평균 입자 크기가 1.370um정도인 미세분말을 얻을 수 있었다. 또한, 도 3c와 같은 입자 크기의 분포가 넓고 평균입자 크기가 11.01um인 경도가 낮은 GCC(활석) 원료 분말을 본 발명의 장치에서 10분간 분쇄해 본 결과, 도 3d와 같이 입자 크기의 분포가 좁고 평균 입자 크기가 7.498um인 미세분말이 얻어졌다.

이상의 실험 결과를 통해 보더라도 본 발명의 장치는 도 1과 같은 간단한 장치에 의해 매우 미세한 분말을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 원리와 개념이 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

본 발명의 미세분말 제조장치를 사용하면, 제조원가가 저렴한 미세분말을 얻을 수 있게 된다.

Claims

유체와 파쇄하고자 하는 분말을 저장하는 유체 저장수단과,

전하를 충방전시키는 전하축적수단과,

상기 전하축적수단에 전하를 공급하는 전원과,

상기 전하축적수단의 전압이 소정값 이상이 되면 상기 전하축적수단에 충전된 전하를 방전시키는 스위치수단과,

상기 유체 저장수단에 침수되어 상기 스위치수단을 거쳐 나온 전하축척수단의 전기에너지를 충격파로 변환하기 위한 충격파 발생장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세분말 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 전하축적수단 이전 단에, 상기 전원을 승압하기 위한 변압수단과, 상기 변압수단에 상기 변압수단의 출력을 정류하기 위한 정류수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세분말 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 전하축적수단 이전단에 전원전압을 정류하기 위한 정류수단, 상기 스위치 이후 단에 승압하기 위한 변압수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 미세분말 제조장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유체는 물인 것을 특징으로 하는 미세분말 제조장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 충격파 발생장치는 전극봉으로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세분말 제조장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스위치는 방전 갭부로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세분말 제조장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스위치는 반도체형 스위치인 것을 특징으로 하는 미세분말 제조장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전하축적수단은 콘덴서인 것을 특징으로 하는 미세분말 제조장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유체는 물이고, 상기 전하축적수단은 콘덴서이며, 상기 충격파 발생장치는 전극봉으로 형성되는 것을 특징으로 하는 미세분말 제조장치.
유체와 파쇄하고자 하는 분말을 저장하는 유체 저장수단을 형성하는 단계와,

전하축적수단의 전하의 충방전에 의해 상기 유체저장수단 내의 유체에 충격파를 발생시켜 상기 분말을 파쇄시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세분말 제조 방법.