KR20120011549A - Separation device for nano particles - Google Patents

Separation device for nano particles Download PDF

Info

Publication number
KR20120011549A
KR20120011549A KR1020100073425A KR20100073425A KR20120011549A KR 20120011549 A KR20120011549 A KR 20120011549A KR 1020100073425 A KR1020100073425 A KR 1020100073425A KR 20100073425 A KR20100073425 A KR 20100073425A KR 20120011549 A KR20120011549 A KR 20120011549A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plate
classifier
adjusting
size
height
Prior art date
Application number
KR1020100073425A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101170996B1 (en
Inventor
이동진
박중학
김주명
성낙승
권태원
정재희
박승호
이승복
배귀남
Original Assignee
(주) 나노기술
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 나노기술 filed Critical (주) 나노기술
Priority to KR1020100073425A priority Critical patent/KR101170996B1/en
Publication of KR20120011549A publication Critical patent/KR20120011549A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101170996B1 publication Critical patent/KR101170996B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B13/00—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices
    • B07B13/10—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices using momentum effects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B13/00—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices
    • B07B13/04—Grading or sorting solid materials by dry methods, not otherwise provided for; Sorting articles otherwise than by indirectly controlled devices according to size
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B9/00—Combinations of apparatus for screening or sifting or for separating solids from solids using gas currents; General arrangement of plant, e.g. flow sheets
    • B07B9/02—Combinations of similar or different apparatus for separating solids from solids using gas currents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)

Abstract

PURPOSE: A classifying apparatus for producing nano powder of uniform size is provided to separate powder of predetermined size by difference of inertia. CONSTITUTION: A classifying apparatus for nano particles comprises: a nozzle plate(10) for controlling the intensity of gas flow by the size of the nozzle hole; a height control plate(20) which is separately placed from the nozzle plate and controls the intensity of the gas flow by adjusting the height; and a virtual collision plate(30) which is attached at the lower portion of the height control plate.

Description

나노 입자용 분급 장치{SEPARATION DEVICE FOR NANO PARTICLES}Classifier for Nanoparticles {SEPARATION DEVICE FOR NANO PARTICLES}

본 발명은 균일한 크기의 나노분말을 양산하기 위한 분말 분급장치에 대한 것으로서, 본 발명의 분말 분급장치를 나노분말을 제조하는 장치의 채취단계 이전에 추가로 삽입하여, 분말 크기에 따른 관성의 차이를 이용하여 일정 크기의 분말을 분리할 수 있는 장치에 관련된 발명이다.
The present invention relates to a powder classification device for mass production of nano-powder of uniform size, by inserting the powder classification device of the present invention before the extraction step of the device for producing nano-powder, the difference in inertia according to the powder size It is an invention related to an apparatus capable of separating a certain size of powder using.

나노분말 소재는 기존의 벌크 소재와 다른 특이하고 유용한 성질을 가지고 있어, 다양한 산업 및 과학기술 분야에 광범위하게 사용되고 있다. Nanopowder materials have unique and useful properties that are different from conventional bulk materials and are widely used in various industrial and scientific fields.

나노분말은 화학적인 방법으로 액상공정을 이용하여 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 플라즈마, 증발/응축, 전기폭발법과 같은 물리적인 방법으로 기상공정을 이용하여 제조할 수도 있다. Nanopowders may be prepared using a liquid phase process in a chemical method, or may also be prepared using a vapor phase process in a physical method such as plasma, evaporation / condensation, and electric explosion.

일반적으로 화염법 또는 전기폭발법과 같은 기상공정은 고순도 및 고수율이 요구되는 나노분말 소재의 양산에 널리 사용되고 있다. 그러나, 기상법의 종류와 재료, 양산조건 등에 따라 제조되는 분말의 크기가 균일하지 않고, 수 나노미터에서 수 마이크론까지의 넓은 크기분포를 갖는 문제가 발생한다. 특히 서브마이크론 이상인 큰 분말의 발생은 반도체 패키징 또는 자동차 엔진 윤활유 첨가제 등의 소재로 사용될 때 제품의 품질을 저하시키는 원인이 되고 있다. In general, gas phase processes such as flame or electric explosion are widely used for mass production of nanopowder materials requiring high purity and high yield. However, the size of the powder produced according to the type, material, mass production conditions, etc. of the gas phase method is not uniform, and there is a problem of having a wide size distribution from several nanometers to several microns. In particular, the generation of large powders larger than the submicron has been a cause of deterioration of the product quality when used as a material for semiconductor packaging or automotive engine lubricant additives.

기본적으로 기상공정으로 금속 나노분말을 제조하는 장치에는 수 마이크론 이상의 분말을 중력침강법으로 제거하기 위한 버퍼트랩과 서브마이크론 이상의 분말을 채취 또는 제거하기 위한 사이클론이 장착되어 있을 수 있으나, 그 효과는 좋지 않은 실정이다.
Basically, the apparatus for manufacturing metal nanopowders by vapor phase process may be equipped with a buffer trap for removing a powder of several microns or more by a gravity settling method and a cyclone for collecting or removing powders of a submicron or more, but the effect is good. It is not true.

본 발명은 나노분말을 양산할 수 있는 기상공정법의 하나인 전기폭발법으로 제조된 다양한 크기 범위의 분말을 대상으로, 관성의 차이를 이용하여 서브마이크론 크기 이상의 분말을 분리할 수 있는 가상 임팩터 방식의 분급장치를 제공하기 위한 것이다. The present invention is a virtual impactor method that can separate powders of sub-micron size or more by using the difference of inertia for powders of various sizes manufactured by an electroexplosive method, which is one of the vapor phase processes that can produce nano powders. It is to provide a classifier.

일반적으로 기상에 부유되어 있는 금속분말의 거동을 지배하는 메커니즘으로는 중력침강, 관성에 의한 충돌, 브라운 운동에 의한 확산, 온도차에 의한 열 영동, 하전된 분말의 정전기력에 의한 전기적 이동 등이 있다. 관성에 의한 충돌의 경우 관성력이 커지는 좁은 직경의 노즐 가속 구간 직후에 충돌판을 위치시켜 공기의 흐름이 직각으로 꺾이게 함으로써 특정 크기 이하의 분말은 작은 관성으로 인해 공기의 흐름을 따라 이동하는 반면, 특정 크기 이상의 큰 분말은 관성이 크기 때문에 직각으로 꺾이는 부분에서 공기의 흐름을 따라가지 못하고 벗어나면서 충돌판 표면에 충돌, 부착되어 제거되는 현상을 의미하며, 이것은 통상적인 임팩터의 원리로 설명된다. In general, mechanisms governing the behavior of metal powder suspended in the gas phase include gravitational sedimentation, collision due to inertia, diffusion due to Brownian motion, thermophoresis due to temperature difference, and electrophoretic movement of charged powder. In the case of collision due to inertia, the impact plate is positioned immediately after the narrow-diameter nozzle acceleration section where the inertia force is increased, so that the air flow is bent at right angles. The large powder over size means the phenomenon of colliding and adhering to the surface of the collision plate while leaving the flow of air at a right angle due to the inertia, and being removed, which is explained by the principle of a conventional impactor.

그러나 통상적인 임팩터의 경우 충돌판 표면에 큰 입자가 지속적으로 누적되어 유로가 막히는 문제가 발생할 수 있고, 충돌판 표면에 충돌했으나 부착되지 않거나 또는 부착되었던 입자가 시간이 지난 후 다시 떨어져 나오는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 충돌판에 누적된 분말을 다른 용도로 활용하지 못하고 폐기할 수밖에 없다. However, in the case of a conventional impactor, large particles accumulate on the surface of the collision plate, which may cause a problem of clogging the flow path, and a problem may occur in which the particles collide with the collision plate surface but do not adhere or the particles which have been attached fall off again after a period of time. Can be. In addition, the powder accumulated on the impingement plate can not be used for other purposes and can only be discarded.

이러한 통상적인 임팩터의 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 충돌판 위치에 물리적인 충돌판 대신 좁은 유로를 만들어 임팩터의 문제를 해결할 수 있는 가상 임팩터의 원리를 적용하였다. 즉, 기상공정을 이용하는 금속 나노분말 제조설비에 서브마이크론 분말 분리용 가상 임팩터 장치를 삽입하여 관성의 차이로 금속분말 중 서브마이크론 이상의 큰 분말을 분리하는 것을 본 발명의 목표로 한다. In order to solve the problem of the conventional impactor, the present invention applies the principle of the virtual impactor that can solve the problem of the impactor by making a narrow passage in place of the physical impact plate in the impact plate position. That is, it is an object of the present invention to insert a sub-micron powder separation virtual impactor device into a metal nanopowder manufacturing facility using a gas phase process to separate a large powder of sub-micron or more in the metal powder by the difference of inertia.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular embodiments that are described. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention, There will be.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 나노 입자용 분급장치의 기술적 수단은, 가스 흐름의 세기를 노즐 구멍의 크기를 통해 조절하는 노즐판과, 상기 노즐판에서 하방으로 이격되어 위치하고, 높이를 조절하여 가스 흐름의 세기를 조절하는 높이조절판과, 상기 높이조절판의 하방에 부착되고, 가스 흐름의 주 유동통로와 부 유동통로로 구성된 가상 충돌판을 포함한다. Technical means of the classification apparatus for nanoparticles of the present invention for achieving the above object, the nozzle plate for controlling the intensity of the gas flow through the size of the nozzle hole, and is located spaced downward from the nozzle plate, by adjusting the height It includes a height adjustment plate for adjusting the intensity of the gas flow, and a virtual collision plate attached to the lower side of the height adjustment plate, consisting of the main flow passage and the secondary flow passage of the gas flow.

상기 노즐판은 압력손실이 적으면서 가스 흐름을 빠르게 유지하기 위하여, 중앙을 중심으로 대칭이 되도록 원주 방향으로 상기 노즐 구멍을 형성할 수 있다. The nozzle plate may form the nozzle hole in the circumferential direction so as to be symmetric about the center in order to maintain the gas flow quickly while reducing the pressure loss.

상기 노즐판은 압력손실이 적으면서 가스 흐름을 빠르게 유지하기 위하여, 상부는 기체 흐름을 원활하게 상기 노즐판 쪽으로 유도하기 위하여 원뿔 형태로 할 수 있다. The nozzle plate may have a conical shape to guide the gas flow smoothly to the nozzle plate in order to maintain the gas flow quickly while reducing the pressure loss.

상기 높이 조절판은 높이 조절수단을 구비할 수 있다. The height adjustment plate may be provided with a height adjustment means.

상기 높이 조절판은 높이 조절을 통해 분리시키고자 하는 입자의 크기를 조절할 수 있다.The height control plate can adjust the size of the particles to be separated by adjusting the height.

상기 가상 충돌판은 가스의 유동을 주유동과 부유동으로 분리할 수 있는 주 유동통로와 부 유동통로로 구성한다. The virtual impingement plate is composed of a main flow passage and a secondary flow passage that can separate the flow of gas into the main flow and floating flow.

상기 가상 충돌판에 형성된 구멍의 크기를 조절하여 분리되는 입자의 크기를 조절할 수 있다.The size of the particles to be separated may be adjusted by adjusting the size of the hole formed in the virtual impingement plate.

상기 가상 충돌판은 원주 방향으로 서로 다른 반경에서 2열의 구멍이 뚫려 있고, 각 열의 구멍을 통해 서로 다른 크기의 입자를 채집할 수 있다. The virtual impingement plate has two rows of holes drilled at different radii in the circumferential direction, and particles of different sizes may be collected through the holes of each row.

상기 가상 충돌판의 안쪽 1열의 흐름을 채집용기에 별도로 연결시킨다. The inner one row flow of the virtual impingement plate is separately connected to the collecting container.

상기 나노 입자용 분급장치는 버퍼트랩 이후에 설치될 수 있다.
The classifier for nanoparticles may be installed after the buffer trap.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 나노분말의 양산공정에서 제조되는 분말 중 특정 크기 이상의 분말을 효과적으로 분리하여 일정한 크기 이하의 나노분말을 양산할 수 있다. 즉, 제품의 품질을 저하시키는 원인이 되는 서브마이크론 이상의 큰 분말을 사전에 분리함으로써 제품의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 나노분말을 입도별로 채취할 수 있어 고품질의 나노분말을 양산할 수 있다.
As described above, the present invention may effectively separate the powder of a specific size or more from the powders produced in the mass production process of the nanopowder to produce a nanopowder of a predetermined size or less. That is, the quality of a product can be improved by separating beforehand the large powder of submicron or more which becomes the cause of quality deterioration. In addition, the nano powder can be harvested by particle size to produce high quality nano powder.

도 1은 본 발명의 장치를 기상공정에 의한 금속 나노분말 제조설비에 적용한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 분말 분리용 나노 입자용 분급장치의 상세도이다.
도 3a는 본 발명의 가상 충돌판의 평면도이고, 도 3b는 본 발명의 가상 충돌판의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 분말 분리용 나노 입자용 분급장치의 상류와 하류에서 측정한 금속분말의 입경분포 비교 그래프이다.
도 5a와 5b는 본 발명의 나노 입자용 분급장치의 상류(도5a)와 하류(도5b)에서 채취한 금속분말의 SEM 비교사진이다.1 is a block diagram of the apparatus of the present invention applied to a metal nanopowder manufacturing equipment by a vapor phase process.
Figure 2 is a detailed view of the classification device for nanoparticles for powder separation of the present invention.
3A is a plan view of the virtual collision plate of the present invention, and FIG. 3B is a sectional view of the virtual collision plate of the present invention.
Figure 4 is a graph of particle size distribution comparison of the metal powder measured upstream and downstream of the classification device for nanoparticles for powder separation of the present invention.
5A and 5B are SEM comparison photographs of metal powders taken upstream (FIG. 5A) and downstream (FIG. 5B) of the classifier for nanoparticles of the present invention.

본 발명은 일정 크기 범위의 금속 나노분말을 양산하기 위한 분말 분급장치에 관한 것으로, 분말의 관성을 이용하여 제조되는 분말의 거동을 제어하여 특정 크기 이상인 분말을 분리하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a powder classifier for mass-producing a metal nanopowder in a certain size range, and to a technique for separating a powder having a specific size or more by controlling the behavior of the powder produced using the inertia of the powder.

본 발명의 분급장치를 통해 넓은 범위의 입자 크기로 양산되는 분말 중 품질 저하의 원인이 되는 서브마이크론 크기 이상인 분말을 분리할 수 있다. 따라서 제조되는 분말을 크기 그룹별로 분리하여 고품질의 나노분말의 양산을 가능하게 하고, 크기 그룹별로 적절한 용도의 제품으로 활용할 수 있다. Through the classifier of the present invention it is possible to separate the powder of the sub-micron size or more to cause the quality degradation of the powder mass produced in a wide range of particle size. Therefore, the powder to be produced can be separated by size group to enable mass production of high quality nanopowders, and can be utilized as a product for an appropriate use by size group.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like elements in the figures are denoted by the same reference numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 장치를 기상공정에 의한 금속 나노분말 양산용 제조설비에 적용한 구성도이다. 나노 입자 발생장치(600)(여기서, 전기 폭발 챔버)에서 생성되는 나노 입자가 장치 내부의 가스의 흐름을 따라 버퍼트랩(100)을 통과한 후, 본 발명의 나노 입자용 분급장치인 가상 임팩터 장치(200)를 통과한다. 여기서, 송풍기(500)는 가스의 흐름을 발생시킨다. 가스는 불활성 가스인 아르곤이나 질소를 사용할 수 있다. 나노 입자용 분급장치 후에는 최종적으로 금속분말 채취장치(400)가 위치한다. 1 is a configuration diagram applying the apparatus of the present invention to a production facility for mass production of metal nanopowder by a vapor phase process. After the nanoparticles generated in the nanoparticle generator 600 (here, the electric explosion chamber) passes through the buffer trap 100 along the flow of gas inside the device, a virtual impactor device which is a classifier for nanoparticles of the present invention. Pass 200. Here, the blower 500 generates a flow of gas. As the gas, argon or nitrogen, which are inert gases, may be used. After the classifier for nanoparticles finally the metal powder collecting device 400 is located.

본 발명의 나노 입자용 분급장치(일명 가상 임팩터 장치)는 분급을 통해서 희망하지 않는 크기의 입자는 채집용기(300)에 축적되고, 희망하는 입자의 나노크기 입자는 최종적으로 금속분말 채취 장치를 통해 축적된다. 상기 채취용기(300)는 도 2에 상세히 도시되어 있는 가상 충돌판(30)의 안쪽 1열의 부 유동통로(32)를 통해 분리되는 서브마이크론 크기 이상의 금속 분말을 중력침강에 의해 채취하고, 가스는 다시 주 흐름으로 되돌려 보내는 구조를 갖고 있다. 이 채취용기(300)에 채취되는 서브마이크론 이상의 금속 분말은 별도로 채취하여 사용할 수 있다. In the nanoparticle classifier (also known as a virtual impactor device) of the present invention, particles of an undesired size are accumulated in the collecting vessel 300 through classification, and nanoparticles of the desired particles are finally collected through a metal powder collecting device. Accumulate. The collecting container 300 collects the metal powder of submicron size or more separated by gravity sedimentation through the secondary flow passage 32 of the inner one row of the virtual impingement plate 30 shown in detail in FIG. It has a structure that sends it back to the main flow. Submicron or more metal powder to be collected in the sampling container 300 can be collected separately and used.

상기 도 1의 금속 나노분말 양산용 제조설비는 폐쇄회로 형태로 기체가 송풍기(500)에 의해 순환된다. 분말제조설비 속의 금속 와이어를 일정한 시간 간격으로 폭발챔버에 공급하면서 고전압(약 30 kV), 대전류(105 A/mm2)를 순간적으로 챔버 내의 금속 와이어에 방전시키면 고온에 의해 금속 와이어가 금속 증기로 기화된다. 그 후 기화된 나노입자는 상온인 주위 기체(질소가스)에 의해 급속히 냉각되면서 다양한 크기의 금속 분말이 제조된다. 이렇게 제조된 금속 분말은 송풍기에 의해 폭발챔버로부터 배출되어, 1차적으로 버퍼트랩에서 5 ㎛ 이상인 분말이 중력침강에 의해 분리된다. 이후 분리되지 않은 크기의 금속 분말은 순환되는 기체에 의해 제조설비의 하류로 이송되며, 보다 정교하게 서브마이크론 분말을 분리할 수 있는 나노 입자용 분급장치(가상 임팩터 장치)로 이동하게 된다. 분말의 관성력을 이용하는 본 발명의 가상 임팩터 장치는 0.5 ㎛ 이상의 크기를 갖는 분말을 분류할 수 있도록 설계하였다. In the manufacturing apparatus for mass production of metal nanopowder of FIG. 1, gas is circulated by the blower 500 in a closed circuit form. While supplying the metal wire in the powder manufacturing equipment to the explosion chamber at regular intervals, the high voltage (about 30 kV) and the large current (105 A / mm 2 ) are instantaneously discharged to the metal wire in the chamber. Vaporized. The vaporized nanoparticles are then rapidly cooled by ambient gas (nitrogen gas) at room temperature to produce metal powders of various sizes. The metal powder thus prepared is discharged from the explosion chamber by the blower, and the powder having a diameter of 5 μm or more is separated by gravity settling in the buffer trap. The metal powder of the non-separated size is then transported downstream of the manufacturing facility by the circulating gas, and moved to a classifier (virtual impactor device) for nanoparticles that can separate submicron powders more precisely. The virtual impactor device of the present invention using the inertial force of the powder is designed to classify a powder having a size of 0.5 μm or more.

도 2는 본 발명의 나노 입자용 분급장치의 상세도이다. 본 발명의 나노 입자용 분급장치는 노즐판(10)과 높이 조절판(20)과 가상 충돌판(30)으로 구성된다. 가스의 흐름은 노즐판(10)의 노즐 구멍(12)을 먼저 통과하고, 주 유동통로(31)와 부 유동통로(32)가 구비된 가상 충돌판(30)의 상기 두 유동통로를 통해서 가스의 흐름이 통과한다. 노즐 구멍(12)는 부 유동통로(32)와 대응되도록 구멍의 크기를 동일 또는 유사하게 하는 것이 바람직하다.Figure 2 is a detailed view of the classifier for nanoparticles of the present invention. The classifier for nanoparticles of the present invention comprises a nozzle plate 10, a height control plate 20, and a virtual impingement plate 30. The flow of gas first passes through the nozzle hole 12 of the nozzle plate 10, and the gas flows through the two flow passages of the virtual impingement plate 30 provided with the main flow passage 31 and the secondary flow passage 32. Flow through. The nozzle holes 12 preferably have the same or similar size in the holes so as to correspond to the sub-flow passages 32.

상기 노즐판에서 하방으로 이격되어 위치하고, 높이를 조절하여 가스 흐름의 세기를 조절하는 높이조절판(20)이 상기 노즐판과 가상 충돌판의 사이에 설치된다. Positioned downwardly spaced from the nozzle plate, the height adjustment plate 20 for adjusting the intensity of the gas flow by adjusting the height is installed between the nozzle plate and the virtual impingement plate.

상기 높이 조절판(20)은 가스 흐름의 압력손실이 낮으면서 서브마이크론 금속분말의 분리가 잘 이루어지도록 상기 노즐판(10)과 가상 충돌판(30)의 간격을 조절할 수 있는 기능을 갖는다. 이를 위한 상기 높이 조절판(20)은 높이 조절수단(21)을 구비한다. 상기 높이 조절수단은 볼트 등의 회전을 통해서 간단히 구현될 수 있다. 이러한 높이 조절을 통해 분리를 희망하는 입자의 크기를 적절하게 조절할 수 있다.The height adjusting plate 20 has a function of adjusting the distance between the nozzle plate 10 and the virtual impingement plate 30 so that the submicron metal powder is separated well while the pressure loss of the gas flow is low. The height adjusting plate 20 for this purpose is provided with a height adjusting means (21). The height adjusting means can be simply implemented through the rotation of the bolt and the like. This height adjustment allows the size of the particles to be separated to be properly adjusted.

상기 노즐판은 압력손실이 적으면서 가스 흐름을 빠르게 유지하기 위하여, 중앙을 중심으로 대칭이 되도록 원주 방향으로 상기 노즐 구멍을 형성할 수 있다. 가스 흐름의 세기는 이러한 노즐 구멍의 크기 및 형상 그리고 노즐판위에 형성된 위치를 통해 조절 가능하다. The nozzle plate may form the nozzle hole in the circumferential direction so as to be symmetric about the center in order to maintain the gas flow quickly while reducing the pressure loss. The intensity of the gas flow is adjustable through the size and shape of these nozzle holes and the position formed on the nozzle plate.

가능한 노즐판의 형상은 압력손실이 적으면서 가스 흐름을 빠르게 유지하기 위하여 중앙을 중심으로 대칭이 되도록 원주 방향으로 8개의 노즐 구멍이 같은 간격으로 뚫려 있고, 중앙 상부는 기체 흐름을 원활하게 노즐쪽으로 유도하기 위하여 원뿔 형태일 수 있다. 노즐의 구멍의 크기나 개수 또는 형상은 입자의 크기를 조절하기 위해 적절하게 변경될 수 있다.The shape of the possible nozzle plate is such that eight nozzle holes in the circumferential direction are drilled at equal intervals so as to be symmetric about the center in order to maintain the gas flow quickly with low pressure loss, and the upper part of the center smoothly guides the gas flow toward the nozzle. It may be in the form of a cone. The size, number or shape of the holes in the nozzle can be changed as appropriate to control the size of the particles.

도 2에서 분말을 포함한 기체 유동이 주 유동과 부 유동으로 나누어지게 되며, 주 유동에는 관성력이 작은 금속 분말이 포함되어 흐르게 되고, 부 유동에는 관성력이 큰 금속 분말이 포함되어 흐르게 되어 별도로 설치된 채집용기(300)에 채취된다. 여기서 기체의 주 유동이 발생하는 곳을 주 유동통로(31)이고, 부 유동이 발생하는 곳을 부 유동통로(32)이다. 상기 노즐판 밑에 위치하는 가상 충돌판(30)에는 큰 금속 분말이 포함된 부 유동을 위해 상기 가상 충돌판(30)의 하단에 부 유동통로(32)에서 연장되는 입자 수집통로(41)가 연결된다. 가상 충돌판의 구멍(주 유동통로와 부 유동통로)의 크기를 조절하여 희망하는 크기의 입자를 분리할 수 있다. In FIG. 2, the gas flow including the powder is divided into a main flow and a sub flow, and the main flow includes a metal powder having a small inertia force, and the sub flow includes a metal powder having a large inertia force. It is collected at 300. Here, the main flow passage 31 is where the main flow of gas occurs, and the secondary flow passage 32 is where the secondary flow occurs. The particle collecting passage 41 extending from the sub-flow passage 32 is connected to the bottom of the virtual collision plate 30 for the secondary flow containing the large metal powder to the virtual impingement plate 30 positioned below the nozzle plate. do. By adjusting the size of the holes in the virtual impingement plate (main flow passage and secondary flow passage), particles of the desired size can be separated.

도 3은 본 발명의 가상 충돌판의 상세도이다. 도 3a는 본 발명의 가상 충돌판(30)의 평면도이고, 도 3b는 본 발명의 가상 충돌판(30)의 단면도이다. 상기 가상 충돌판(30)은 가스의 유동을 주유동과 부유동으로 분리할 수 있는 주 유동통로(31)와 부 유동통로(30)로 구성된다. 즉, 상기 가상 충돌판은 원주 방향으로 서로 다른 반경에서 2열의 구멍이 뚫려 있다. 이러한 각 열의 구멍을 통해 입자들의 관성을 이용하여 분리를 희망하는 비정상적으로 큰 입자와 희망하는 크기의 작은 입자를 채집한다. 3 is a detailed view of the virtual collision plate of the present invention. 3A is a plan view of the virtual impingement plate 30 of the present invention, and FIG. 3B is a sectional view of the virtual impingement plate 30 of the present invention. The virtual impingement plate 30 is composed of a main flow passage 31 and a secondary flow passage 30 that can separate the flow of gas into the main flow and floating flow. That is, the virtual impingement plate has two rows of holes at different radii in the circumferential direction. Through each of these rows of holes, the inertia of the particles is used to collect abnormally large particles and small particles of desired size.

도 3a의 가상 충돌판(30)의 평면도에서 볼 수 있듯이, 상기 가상 충돌판(30)은 원주 방향으로 2열의 구멍이 뚫린 형태이다. 가스 흐름에 포함된 서브마이크론 이상의 금속 분말이 관성에 의해 흐름에서 분리될 수 있도록, 가상 충돌판은 부 유동통로(32)를 형성하는 안쪽 1열의 구멍들이 상기 노즐판의 구멍에 대응한 위치에 같은 폭으로 뚫려 있다. 주 유동통로(31)를 형성하는 바깥쪽 1열의 구멍들은 관성이 작은 서브마이크론 이하의 금속 분말을 포함한 가스 흐름이 하류로 이동할 수 있도록 폭이 뚫려 있다. 상기 가상 충돌판의 안쪽 1열의 흐름은 채집용기(300)에 별도로 연결된다. As can be seen in the plan view of the virtual impingement plate 30 of FIG. 3A, the virtual impingement plate 30 has two rows of holes formed in the circumferential direction. The virtual impingement plate is formed so that the inner one row of holes forming the sub-flow passage 32 correspond to the holes of the nozzle plate so that the submicron or more metal powder included in the gas flow can be separated from the flow by inertia. It is open in width. The outer one row of holes forming the main flow passage 31 are widened to allow the flow of gas, including metal powder of sub-micron sub-inertia, to move downstream. The inner one-row flow of the virtual impingement plate is separately connected to the collection container 300.

본 발명의 나노 입자용 분급장치를 이용하여 서브마이크론 이상의 큰 분말을 분리하여 별도의 포집용기인 채집용기(300)에 담겨지고, 이보다 작은 나노분말들은 제조설비에서 가스의 흐름에 따라 하류로 이동하여 최종 채취단계에서 채취할 수 있다. 본 발명의 입자 분급장치를 금속 나노분말 제조설비에서 적용함으로 제품의 품질을 저하시키는 서브마이크론(약 0.5 μm) 크기 이상의 분말을 분리시킬 수 있다. 전술하였지만, 분리시키고자 하는 입자의 크기는 본 장치의 구성들의 형상이나 크기 또는 위치를 변경시키면서 조절할 수 있다.Using the classifier for nanoparticles of the present invention, the large powder of submicron or more is separated and contained in a collection container 300, which is a separate collection container, and smaller nanopowders are moved downstream according to the flow of gas in a manufacturing facility. Can be harvested at the final harvesting stage. By applying the particle classifier of the present invention in a metal nanopowder manufacturing facility, it is possible to separate powders of sub-micron size (about 0.5 μm) or more, which degrades the quality of the product. As mentioned above, the size of the particles to be separated can be adjusted while changing the shape, size or position of the components of the device.

도 4의 x축은 입자의 크기를 나타내고, y축은 입자 크기별 농도를 나타낸다. 도 4는 본 발명의 상기에 따른 기상공정에 의한 금속 나노분말 제조설비에 설치된 서브마이크론 분말 분리용 나노 입자용 분급장치의 상류(상단)와 하류(하단)에서 광학입자계수기를 사용하여 측정한 금속분말의 입경분포를 나타낸 것이다. In FIG. 4, the x axis represents the particle size, and the y axis represents the concentration according to the particle size. Figure 4 is a metal measured using an optical particle counter upstream (upper) and downstream (lower) of the classifier for nanoparticle separation for submicron powder installed in the metal nanopowder manufacturing equipment by the gas phase process according to the present invention The particle size distribution of the powder is shown.

두 데이터 선의 왼편이 높고, 오른편이 낮은 것은 상대적으로 두 경우 모두 입도가 작은 입자들이 많았다는 것을 의미한다. 그리고 금속분말 입경 분포도(도 4)의 우측에서 분급장치 후단의 데이터 선이 분급장치 전단의 데이터 선 아래 놓이는 것은 본 발명의 입자 분급장치를 통해 상대적으로 굵은 입자들의 분리가 이루어졌다는 것을 보여준다. High left side and low right side of both data lines indicate that in both cases there were many particles of smaller particle size. And the data line of the rear end of the classifier on the right side of the particle size distribution map (FIG. 4) of the metal powder lies below the data line of the front of the classifier, indicating that relatively thick particles were separated through the particle classifier of the present invention.

여기서, 나노 입자용 분급장치의 하류에서 크기가 0.5 ㎛ 이상인 분말의 농도가 분급장치 상단에서의 농도에 비해 상대적으로 더 낮고, 크기가 커질수록 상류와 하류의 분말 농도의 차이가 증가함을 알 수 있다. 즉, 나노 입자용 분급장치에 의해 0.5 ㎛ 이상인 분말이 분리되는 것을 나타낸다. Here, it can be seen that the concentration of the powder having a size of 0.5 μm or more at the downstream of the classifier for nanoparticles is lower than the concentration at the top of the classifier, and as the size increases, the difference between the powder concentrations of the upstream and downstream increases. have. That is, it shows that the powder which is 0.5 micrometer or more is isolate | separated by the classifier for nanoparticles.

도 5는 본 발명의 분급장치인 가상 임팩터 장치의 상류와 하류에서 필터를 이용하여 채취한 금속 분말을 주사전자현미경(SEM)으로 측정한 사진이다. 상류에서는 큰 분말들이 많이 보이지만, 하류에서는 대부분 작은 분말들만 보인다. 이것은 가상 임팩터 장치를 통과하면서 큰 분말들이 분리되었음을 정성적으로 나타낸다. FIG. 5 is a photograph taken by scanning electron microscopy (SEM) of a metal powder collected using a filter upstream and downstream of a virtual impactor device that is a classification apparatus of the present invention. Many large powders are visible upstream, but only small powders are mostly visible downstream. This qualitatively indicates that large powders have separated while passing through the virtual impactor device.

상기의 본 발명은 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains to the detailed description of the present invention and other forms of embodiments within the essential technical scope of the present invention. Could be. Here, the essential technical scope of the present invention is shown in the claims, and all differences within the equivalent range will be construed as being included in the present invention.

10: 노즐판 11: 원추형 노즐
12: 노즐 구멍 20: 높이 조절판
21: 높이 조절수단 30: 가상 충돌판
31: 주 유동통로 32: 부 유동통로
41: 큰 입자 수집통로 100: 버퍼트랩
200: 나노 입자용 분급장치 300: 채집용기
400: 금속분말 채취장치 500: 송풍기
600: 전기폭발 챔버10: nozzle plate 11: conical nozzle
12: nozzle hole 20: height control plate
21: height adjustment means 30: virtual collision plate
31: Main flow passage 32: Second flow passage
41: Large particle collection passage 100: Buffer trap
200: classifier for nanoparticles 300: collecting container
400: metal powder collecting device 500: blower
600: electric explosion chamber

Claims (9)

가스 흐름의 세기를 노즐 구멍의 크기를 통해 조절하는 노즐판;
상기 노즐판에서 하방으로 이격되어 위치하고, 높이를 조절하여 가스 흐름의 세기를 조절하는 높이조절판;
상기 높이조절판의 하방에 부착되고, 가스 흐름의 주 유동통로와 부 유동통로로 구성된 가상 충돌판을 포함하는, 나노 입자용 분급장치.
A nozzle plate for adjusting the intensity of the gas flow through the size of the nozzle hole;
A height adjusting plate positioned downwardly spaced from the nozzle plate and adjusting the height of the gas flow by adjusting the height;
Attached below the height adjustment plate, comprising a virtual impingement plate consisting of the main flow passage and the secondary flow passage of the gas flow, the classifier for nanoparticles.
제 1항에 있어서, 상기 노즐판은 압력손실이 적으면서 가스 흐름을 빠르게 유지하기 위하여, 중앙을 중심으로 대칭이 되도록 원주 방향으로 상기 노즐 구멍을 형성한, 나노 입자용 분급장치.
The classifier according to claim 1, wherein the nozzle plate has the nozzle holes formed in the circumferential direction so as to be symmetrical about the center in order to maintain the gas flow quickly while reducing the pressure loss.
제 1항에 있어서, 상기 노즐판은 압력손실이 적으면서 가스 흐름을 빠르게 유지하기 위하여, 상부는 기체 흐름을 원활하게 상기 노즐판 쪽으로 유도하기 위하여 원뿔 형태인 것인, 나노 입자용 분급장치.
The apparatus of claim 1, wherein the nozzle plate has a conical shape for guiding a gas flow smoothly to the nozzle plate in order to maintain a gas flow quickly with little pressure loss.
제 1항에 있어서, 상기 높이 조절판은 높이 조절수단을 구비한, 나노 입자용 분급장치.
The classifier of claim 1, wherein the height adjusting plate is provided with a height adjusting means.
제 4항에 있어서, 상기 높이 조절판은 높이 조절을 통해 분리시키고자 하는 입자의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는, 나노 입자용 분급장치.
According to claim 4, wherein the height adjustment plate is characterized in that for adjusting the size of the particles to be separated by adjusting the height, nano-classifier.
제 1항에 있어서, 상기 가상 충돌판은 원주 방향으로 서로 다른 반경에서 2열의 구멍이 뚫려 있고, 각 열의 구멍을 통해 서로 다른 크기의 입자를 채집하는 것을 특징으로 하는, 나노 입자용 분급장치.
The nanoparticle classifier of claim 1, wherein the virtual impingement plate has two rows of holes at different radii in the circumferential direction, and collects particles of different sizes through the holes of each row.
제 6항에 있어서, 상기 구멍의 반경을 조절하여 분리되는 입자의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는, 나노 입자용 분급장치.
According to claim 6, characterized in that to adjust the size of the particles to be separated by adjusting the radius of the hole, the classifier for nanoparticles.
제 1항에 있어서, 상기 가상 충돌판의 안쪽 1열의 흐름을 채집용기에 별도로 연결시킨, 나노 입자용 분급장치.
The classifier according to claim 1, wherein the inner one-row flow of the virtual impingement plate is separately connected to a collecting container.
제 1항에 있어서, 상기 나노 입자용 분급장치는 버퍼트랩 이후에 설치된, 나노 입자용 분급장치. The classifier of claim 1, wherein the classifier for nanoparticles is installed after a buffer trap.
KR1020100073425A 2010-07-29 2010-07-29 Separation device for nano particles KR101170996B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100073425A KR101170996B1 (en) 2010-07-29 2010-07-29 Separation device for nano particles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100073425A KR101170996B1 (en) 2010-07-29 2010-07-29 Separation device for nano particles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120011549A true KR20120011549A (en) 2012-02-08
KR101170996B1 KR101170996B1 (en) 2012-08-08

Family

ID=45835752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100073425A KR101170996B1 (en) 2010-07-29 2010-07-29 Separation device for nano particles

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101170996B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101410971B1 (en) * 2012-02-27 2014-06-26 충남대학교산학협력단 Continous nanoink producing apparatus
CN113862667A (en) * 2021-09-30 2021-12-31 南京中科煜宸激光技术有限公司 A multistage release device for broadband cladding vibration material disk

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102020615B1 (en) 2018-12-19 2019-11-04 에이블메탈 주식회사 Appratus for classifying pb-free solder particles and method thereof
KR102386053B1 (en) 2020-01-21 2022-04-15 에이블메탈 주식회사 Selective continuous distributing apparatus of fine micro-nano particle

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU4055600A (en) 1999-03-31 2000-10-16 President And Fellows Of Harvard College Impaction substrate and methods of use
KR100464161B1 (en) 2003-01-13 2005-01-03 한국과학기술연구원 A Respirable Aerosol Sampler
KR100571705B1 (en) 2003-08-09 2006-04-17 조명행 The Separation Device of Micro Particles

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101410971B1 (en) * 2012-02-27 2014-06-26 충남대학교산학협력단 Continous nanoink producing apparatus
CN113862667A (en) * 2021-09-30 2021-12-31 南京中科煜宸激光技术有限公司 A multistage release device for broadband cladding vibration material disk
CN113862667B (en) * 2021-09-30 2024-05-14 南京中科煜宸激光技术有限公司 Multistage pressure relief device for broadband cladding additive manufacturing

Also Published As

Publication number Publication date
KR101170996B1 (en) 2012-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11590509B2 (en) Method for manufacturing polycrystalline silicon fragment and polycrystalline silicon block fracture device
KR101170996B1 (en) Separation device for nano particles
Camata et al. Size classification of silicon nanocrystals
US7105041B2 (en) Grid type electrostatic separator/collector and method of using same
US20090071328A1 (en) Grid type electrostatic separator/collector and method of using same
US10814335B2 (en) Selective aerosol particle collecting method and device, according to particle size
Kruis et al. Nanoparticle charging in a twin Hewitt charger
JP2007203282A (en) Device and method of sorting particle size
CN107921443B (en) Aerosol particle collecting device with nano particle concentration and particle size measuring device
US20160339485A1 (en) Device For Producing Cleaned Crushed Product Of Polycrystalline Silicon Blocks, and Method For Producing Cleaned Crushed Product Of Polycrystalline Silicon Blocks Using Same
Hebner et al. Dynamic probe of dust wakefield interactions using constrained collisions
Heitz et al. Characterization of particulates accompanying laser ablation of pressed polytetrafluorethylene (PTFE) targets
KR101210420B1 (en) nanopowder separating device using an electrostatic trap in a metal nanopowder manufacturing equipment based on aerosol process
Chaubey et al. Preservation of a dust crystal as it falls in an afterglow plasma
Böttger et al. Electrospraying of colloidal nanoparticles for seeding of nanostructure growth
US9889450B2 (en) Powder classification system and method
JP3654433B2 (en) Solder ball sorting method and sorting device
JP5750689B2 (en) Method for producing microbeads made of thermoplastic polymer fine particles
EP0040483B1 (en) Method and apparatus for classifying particles of powder material
JPH1121677A (en) Method and equipment for film formation and forming of superfine grain
CN114888307A (en) Recovery device and method for 3D printing waste powder
JP5427141B2 (en) Apparatus and method for measuring particles in liquid
Dhariwal et al. Measurements of collection efficiency of single, charged droplets suspended in a stream of submicron particles with an electrodynamic balance
GB2212075A (en) Thermal classification system for dry powder
KR20080105248A (en) Sampler for ultra-fine particles

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee