KR20150124903A - 나노분말 제조장치 - Google Patents

Abstract

나노분말 제조 장치가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 나노분말 제조장치는 반응챔버; 상기 반응챔버에 결합되고 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마를 통해 공급된 원료를 기화시켜 나노분말로 생성시키는 플라즈마 발생부; 상기 플라즈마 발생부로부터 이송된 나노분말을 포함하는 기체로부터 소정 크기 이상의 나노분말을 분리하는 사이클론; 및 상기 사이클론으로부터 이송된 기체로부터 나노분말을 포집하는 포집부;를 포함하고, 상기 플라즈마 발생부는, 캐리어 가스 및 원료 분말을 상기 반응챔버 측으로 분사하기 위한 노즐을 갖는 주입관과, 상기 반응챔버의 상부측에 결합되고 상기 주입관을 둘러싸도록 배치되는 유도관과, 상기 유도관의 외주면에 감겨지는 유도코일 및 상기 주입관으로부터 발생되는 누설전류를 차단할 수 있도록 상기 주입관의 외측에 배치되는 누설전류 차단부재;를 포함하고, 상기 누설전류 차단부재는 세라믹재질로 이루어지고 내부에 공기가 채워지는 에어공간이 구비된다.

Description

나노분말 제조장치{Apparatus of manufacturing nano powder}

본 발명은 나노분말 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주입관으로부터 발생되는 누설전류를 차단시켜 플라즈마의 밀도를 증대시킬 수 있는 나노분말 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 나노 사이즈의 크기를 갖는 구형의 미세 분말은 부피당 표면적이 매우 크기 때문에 항공, 전자, 요업, 의학 등과 같은 다양한 분야에서 광범위한 용도로 이용되고 있다. 따라서 최근에는 미세 분말의 크기를 나노 크기의 분말로 더욱 최소화하여 그 특성을 보다 적극적으로 이용하기 위한 연구, 개발이 계속되고 있다.

미세 분말을 제조하는 기술로는 마이크로 사이즈의 벌크 분말을 기계적으로 분쇄하는 방식이 알려져 있으나, 기계적인 분쇄 방식의 경우 미세 분말의 크기를 500nm 이하로 줄이는 데 한계가 있기 때문에 최근 들어서는 플라즈마를 이용한 나노 분말 제조 방식이 널리 이용되고 있다.

플라즈마를 이용한 나노 분말 제조 방식은 반응기 내에 원료 물질과 플라즈마 가스를 주입하여 플라즈마를 발생시키고, 이러한 플라즈마에 의해 원료 물질을 용융, 증발시킨 후 냉각하여 나노분말을 제조하는 방식으로 고상, 액상, 기상의 원료 물질을 선택적으로 사용 가능한 장점이 있다.

이러한 나노 분말 제조 방식은 나노 분말의 제조를 위한 초고온의 열 플라즈마가 주로 이용되는데, 균일한 나노 분말을 얻기 위해서는 반응기 내에 플라즈마를 균일하게 발생시키고 유지할 수 있어야 한다.

구체적으로, 도 1a에 도시된 바와 같이 플라즈마 토치 전극(10)은 유도관(11)과, 상기 유도관(11)의 내측 상부에 배치되는 캐리어 가스 주입관(12)과, 유도관(11)의 외주면에 설치되는 유도코일(13)로 구성되며, 상기 유도관(11)으로 공급되는 플라즈마 가스가 유도코일(13)에 의해 가열됨으로써 플라즈마를 생성하게 된다.

그러나 상술한 플라즈마 토치 전극(10)에 의하면 중앙에 위치하는 금속 재질의 캐리어 가스 주입관(12)에서 발생되는 누설전류가 유도코일(13)에 의해 형성되는 자기장을 방해하여 플라즈마의 밀도를 감쇄시키는 문제가 있다. 즉, 도 1b에 도시된 바와 같이 벽면의 고밀도 플라즈마(P1) 대비 밀도와 세기가 낮은 저밀도의 플라즈마(P2)가 중앙부에 집중적으로 분포하게 된다.

이는, 전극부 내부에 위치한 접지된 금속은 플라즈마의 전하를 배출시키는 전극 역할을 하기 때문에 전류 누설의 원인이 될 수 있으며, 이러한 전류 누설이 플라즈마의 강도를 저하시키는 것이다. 이는 플라즈마에 의해 생성되는 나노 분말의 생산성을 떨어뜨리게 된다.

KR 10-1296112 B1

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 캐리어 가스가 주입되는 주입관 측에 세라믹재질로 이루어진 누설전류 차단부재를 배치함으로써 주입관으로부터 발생되는 누설전류를 차단할 수 있는 나노분말 제조장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 나노분말을 포집하기 위한 포집부를 복수 개의 단위모듈로 구성함으로써 필터부재가 내장되는 챔버의 공간을 줄일 수 있어 챔버내부의 압력 전환이 용이하게 이루어질 수 있는 나노분말 제조장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

더욱이, 본 발명은 밸브의 작동을 통하여 서로 병렬 연결된 복수 개의 단위모듈이 직렬 연결방식으로 변경될 수 있어 한 번의 공정을 통하여 서로 다른 크기의 나노분말을 순차적으로 획득할 수 있는 나노분말 제조장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 반응챔버; 상기 반응챔버에 결합되고 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마를 통해 공급된 원료를 기화시켜 나노분말로 생성시키는 플라즈마 발생부; 상기 플라즈마 발생부로부터 이송된 나노분말을 포함하는 기체로부터 소정 크기 이상의 나노분말을 분리하는 사이클론; 및 상기 사이클론으로부터 이송된 기체로부터 나노분말을 포집하는 포집부;를 포함하고, 상기 플라즈마 발생부는, 캐리어 가스 및 원료 분말을 상기 반응챔버 측으로 분사하기 위한 노즐을 갖는 주입관과, 상기 반응챔버의 상부측에 결합되고 상기 주입관을 둘러싸도록 배치되는 유도관과, 상기 유도관의 외주면에 감겨지는 유도코일 및 상기 주입관으로부터 발생되는 누설전류를 차단할 수 있도록 상기 주입관의 외측에 배치되는 누설전류 차단부재;를 포함하고, 상기 누설전류 차단부재는 세라믹재질로 이루어지고 내부에 공기가 채워지는 에어공간이 구비되는 나노 분말 제조장치를 제공한다.

또한, 상기 누설전류 차단부재는 상기 에어공간을 갖추고 상기 주입관을 둘러싸는 중공형의 몸체를 포함하고, 상기 주입관과 접하는 몸체의 접촉면 측에는 상기 에어공간을 개방시키는 적어도 하나의 개구부가 구비될 수 있다.

또한, 상기 개구부는 상기 주입관의 둘레를 감싸도록 소정의 폭을 갖는 호형으로 구비되고, 상기 개구부는 상기 몸체의 길이방향을 따라 복수 개가 서로 이격배치될 수 있다.

또한, 상기 사이클론은, 유입구를 통해 유입되는 기체가 내벽면을 따라 하강하면서 상기 기체에 포함된 소정 크기 이상의 나노분말이 상기 기체로부터 분리되는 내부공간을 갖는 몸체; 및 상기 몸체의 내벽면에 높이방향을 따라 나선형으로 구비되어 상기 기체가 나선형으로 선회하강할 수 있도록 상기 기체의 흐름방향을 안내하는 가이드판;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 가이드판은 상기 유체로부터 원심력에 의해 분리된 입자가 하방으로 낙하할 수 있도록 관통형성되는 장공의 통과공이 구비될 수 있다.

또한, 상기 몸체의 외측에는 상기 내부공간 측으로 기체를 분사하여 상기 몸체의 내벽면을 따라 선회하는 기체의 속도를 증가시키기 위한 기체공급관이 구비될 수 있다.

또한, 상기 기체공급관 및 몸체는 복수 개의 연결관을 매개로 연결되어 상기 기체공급관으로부터 내부공간 측으로 기체가 주입되고, 상기 복수 개의 연결관은 상기 몸체의 외주면을 따라 상기 나노분말을 포함하는 기체의 유동방향과 일치하는 방향으로 배열될 수 있다.

또한, 상기 몸체의 바닥면에는 상기 유입구로부터 내부공간의 높이방향을 따라 하강하는 기체를 유입하여 상방으로 안내하는 중공형의 격관이 배치되고, 상기 격관은 하부단이 상기 바닥면에 접하도록 배치되고, 상기 격관의 일측에는 상기 몸체의 바닥면으로 하강한 기체를 상기 격관의 내부로 유입하기 위한 개구부가 하부단으로부터 상방으로 일정높이 절개형성될 수 있다.

또한, 상기 격관은 하부에서 상부로 갈수록 내경이 서서히 증가하는 제1부분과 하부에서 상부로 갈수록 내경이 서서히 감소하는 제2부분을 포함하고, 상기 제2부분이 상기 제1부분의 하부에 배치될 수 있다.

또한, 상기 포집부는, 다수의 격자를 갖는 메쉬부재로 이루어진 하나의 필터부재가 챔버에 내장된 복수 개의 단위모듈로 구비되고, 상기 복수 개의 단위모듈은 상기 사이클론과 서로 병렬 연결될 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 단위모듈은 상기 격자의 크기가 서로 다른 필터부재가 각각 내장될 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 단위모듈은 각각의 입구와 출구 측에 적어도 하나의 제1밸브 및 제2밸브가 각각 배치되고, 상기 복수 개의 단위모듈 중 서로 인접하는 두 개의 단위모듈은 제3밸브를 갖는 우회라인을 통하여 서로 각각 연결되며, 상기 제1밸브, 제2밸브 및 제3밸브의 개폐작동을 통하여 상기 복수 개의 단위모듈이 직렬연결로 변경될 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 단위모듈은 직렬모드시 상기 기체가 상기 격자의 크기가 점점 작아지는 필터부재를 순차적으로 통과할 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 단위모듈은 수거부와 각각 개별적으로 연결되어 상기 각각의 필터부재에 포집된 나노분말이 개별적으로 수거될 수 있다.

본 발명에 의하면, 주입관의 외부에 세라믹 재질로 이루어진 누설전류 차단부재를 배치하여 주입관으로부터 발생되는 누설전류를 차단함으로써 플라즈마의 밀도를 증대시켜 생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 나노분말을 포집하기 위한 포집부를 복수 개의 단위모듈로 구성함으로써 필터부재가 내장되는 챔버의 공간을 줄일 수 있어 챔버내부의 압력 전환이 용이하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

더욱이, 본 발명은 포집부를 복수 개의 단위모듈로 구성하고, 단위모듈에 구비되는 필터부재의 격자 크기를 다르게 구성할 수 있음으로써 한 번의 공정을 통하여 서로 다른 크기의 나노분말을 동시 또는 순차적으로 획득할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 나노분말 제조장치에 사용되는 플라즈마 발생부를 나타낸 도면으로서, a)는 단면도이고, b)는 플라즈마의 분포도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노분말 제조장치를 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 나노분말 제조장치에 적용되는 플라즈마 발생부를 나타낸 개략도,
도 4는 도 3에서 누설전류 차단부재의 세부구성을 나타낸 절개도,
도 5는 본 발명에 따른 나노분말 제조장치에 적용되는 나노분말 제조장치용 사이클론을 나타낸 사시도,
도 6은 도 5의 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 나노분말 제조장치에 적용되는 다른 형태의 나노분말 제조장치용 사이클론을 나타낸 사시도,
도 8은 도 7의 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 나노분말 제조장치용 사이클론에 적용되는 격관을 나타낸 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 나노분말 제조장치에서 포집부가 복수 개의 모듈로 구비되는 경우를 개략도,
도 11은 도 10에서 직렬모드로 변경되는 경우 각각의 밸브의 개폐상태를 나타낸 개략도, 그리고,
도 12는 본 발명에 따른 나노분말 제조장치에서 포집부를 구성하는 단위모듈을 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노분말 제조장치(100,200)는 도 2 및 도 10에 도시된 바와 같이 반응챔버(110), 플라즈마 발생부(120), 사이클론(130,230) 및 포집부(140,240)를 포함한다.

상기 반응챔버(110)는 파우더 공급기(150)로부터 공급된 원료 분말을 고온의 플라즈마를 통하여 기화시키기 위한 것이다.

여기서, 상기 파우더 공급기(150)로부터 공급된 원료 분말은 마이크로 사이즈의 벌크 분말 형태이며, 20㎛ 이하, 바람직하게는 14㎛의 벌크 분말 형태로 제공되어 캐리어 가스와 함께 플라즈마 발생부(120) 측으로 주입된다.

이러한 반응챔버(110)는 상부측에 상기 플라즈마 발생부(120)가 결합되며, 이송관을 통해 상기 사이클론(130,230)과 연결된다.

여기서, 상기 반응챔버(110)의 내부로는 상기 원료 분말뿐만 아니라 플라즈마에 의해 기화된 나노분말을 운반하기 위한 캐리어 가스, 상기 기화된 나노분말을 냉각하기 위한 냉각가스 등이 주입될 수 있다.

상기 플라즈마 발생부(120)는 상기 반응챔버(110)의 상부측에 결합되어 10,000 ~ 14,000℃의 온도에 이르는 고온의 플라즈마를 발생시킴으로써 상기 파우더 공급기(150)로부터 공급된 원료 분말을 기화시키기 위한 것이다.

이와 같은 상기 플라즈마 발생부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 캐리어 가스 및 원료 분말을 상기 반응챔버(110)(도 2참조) 측으로 분사하기 위한 노즐(121a)을 갖는 주입관(121)과 상기 반응챔버(110)의 상부측에 결합되고 상기 주입관(121)을 둘러싸도록 배치되는 유도관(122) 및 상기 유도관(122)의 외주면에 감겨지는 유도코일(123)을 포함한다.

여기서, 상기 유도관(122)은 상부로부터 공급되는 플라즈마 가스를 분포시키기 위한 것으로 세라믹과 같은 절연체로 이루어지며, 하부가 개방된 형태로 구비된다. 더불어, 상기 주입관(121)은 경도가 높은 금속, 예컨대 스테인리스 스틸로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 주입관(121)은 외경이 상기 유도관(122)의 내경보다 작은 크기를 갖도록 구비되어 간극(124)이 형성되며, 상기 간극(124)을 통하여 시스 가스(sheath gas)가 공급됨으로써 원료 분말에 의한 주입관(121) 및 유도관(122)의 흡착을 방지하게 된다.

더불어, 상기 캐리어 가스 및 시스 가스는 아르곤 가스, 질소가스, 수소가스 및 이들이 혼합된 가스가 사용될 수 있다.

상기 유도코일(123)은 고주파의 인가시 유도가열을 통해 플라즈마를 발생시키기 위한 것이다. 즉, 상기 유도코일(123)에 고주파 전원(RF power)을 인가하면 유도관(122) 내부에 유도가열이 발생하여 플라즈마가 생성된다.

이러한 플라즈마 상태에서는 고주파 전류가 상기 유도코일(123)을 흐를 때 발생하는 자기장에 의해 전자가 가속되어 주위의 아르곤 가스와 충돌하여 이온화되고 새로운 전자와 아르곤 이온을 생성한다. 이와 같이 생성된 전자는 다시 아르곤 가스를 전리하여 전자의 증식작용을 하므로 전자밀도가 대단히 큰 플라즈마 상태를 유지하게 된다.

여기서, 상기 유도코일(123)은 구리관으로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 구리관 내부에 냉각수가 유동되도록 함으로써 상기 유도코일(123)에 발생한 열을 냉각시킬 수도 있다.

이에 따라, 상기 주입관(121)을 통해 캐리어 가스와 함께 주입된 원료 분말은 상기 유도코일(123)에 의해 발생되는 플라즈마를 통해 기화된 후 캐리어 가스와 함께 반응챔버(110)의 내부로 하강하고, 상기 반응챔버(110)의 내부로 공급되는 냉각 가스에 의한 급냉을 통해 나노 크기의 분말로 합성된다.

이러한 나노분말은 펌프(160)(도 2 참조)의 펌핑 작동에 의해 상기 반응챔버(110)로부터 배출되어 상기 사이클론(130,230)을 거쳐 포집부(140,240) 측으로 이송된다. 여기서, 상기 나노분말과 함께 상기 반응챔버(110)로부터 배출되는 가스는 나노분말과 분리되어 외부로 배기된다.

여기서, 상기 유도코일(123)에 인가되는 전원은 별도의 전원공급부를 통해 공급될 수 있으며, 상기 전원은 소정의 주파수, 예컨대, 1~4 MHz의 고주파수를 가질 수 있다.

이때, 상기 주입관(121)의 외측에는 상기 주입관(121)으로부터 발생되는 누설전류를 차단할 수 있도록 누설전류 차단부재(125)가 구비된다.

이러한 누설전류 차단부재(125)는 전기적으로 절연이 가능하고 고온의 플라즈마에 대한 열적 내성이 우수한 세라믹 재질로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 세라믹 재질은 Si₃N₄, SiC 또는 실리콘 계열의 성분을 포함하는 반도체물질 등이 사용될 수 있다.

이와 같은 누설전류 차단부재(125)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 몸체(126)가 중공형으로 구비되어 상기 주입관(121)이 중앙부에 삽입됨으로써 주입관(121)의 둘레를 감쌀 수 있도록 한다.

여기서, 상기 몸체(126)는 상기 주입관(121)의 전체 길이가 삽입되도록 구비될 수도 있고, 상기 주입관(121)의 하부단을 포함하는 하부측 일부의 길이를 둘러싸도록 구비될 수도 있다.

이를 통해, 플라즈마 상태에서 금속재질로 이루어진 주입관(121)을 통해 누설전류가 발생하더라도 세라믹 재질로 이루어진 누설전류 차단부재(125)를 통해 누설전류가 차단됨으로써 상기 유도코일(123)에서 발생되는 자기장에 영향을 끼치지 않음으로써 고밀도의 플라즈마 상태를 유지할 수 있도록 한다.

이때, 상기 누설전류 차단부재(125)는 내부에 공기가 채워지는 에어공간(127)이 구비될 수 있으며, 상기 에어공간(127)은 상기 주입관(121)의 외측과 개구부(128)를 통해 연결될 수 있다.

이를 위해, 상기 몸체(126)는 서로 다른 직경을 갖는 내관(126a)과 외관(126b)을 포함하는 이중관의 형태로 구비되며, 상기 내관(126a)과 외관(126a) 사이에 상기 에어공간(127)이 형성된다. 그리고, 상기 주입관(121)과 접하는 상기 내관(126a) 측에는 상기 에어공간(127)을 개방하기 위한 적어도 하나의 개구부(128)가 마련된다.

이때, 상기 개구부(128)는 상기 주입관(121)의 둘레를 감싸도록 소정의 폭을 갖는 호형으로 복수 개가 구비되며, 내관(126a)의 길이방향을 따라 복수 개가 서로 이격되도록 구비된다.

여기서, 도면에는 상기 에어공간(127)이 하나의 공간으로 구비되는 것으로 도시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 에어공간(127)이 서로 분리된 복수 개의 공간으로 구비될 수도 있음을 밝혀둔다. 더불어, 상기 개구부(128)의 개수나 위치는 특별히 한정되는 것은 아니며 상기 에어공간(127)과 연통되도록 상기 내관(126a) 측에 구비되는 것이면 무방함을 밝혀둔다.

이에 따라, 상기 주입관(121)으로부터 누설전류가 발생되는 경우 상기 누설전류는 상기 개구부(128)를 통하여 에어공간(127) 측으로 이동된 후 상기 에어공간(127) 내에서 소멸된다.

즉, 상기 개구부(128)는 상기 주입관(121)으로부터 발생된 누설전류가 상기 에어공간(127) 측으로 이동할 수 있는 경로를 제공하게 되며, 상기 에어공간(127)은 누설전류가 모인 후 소멸되는 장소를 제공하게 된다.

여기서, 상기 내관(126a) 및 외관(126a)은 단부측이 마감판(126c)을 통해 상호 연결됨으로써 일체로 형성된다. 더불어, 상기 마감판(126c)은 상기 내관(126a)의 하부단으로부터 내측으로 연장되어 상기 주입관(121)의 단부측을 덮을 수 있도록 한다. 이는, 금속재질로 이우러진 주입관(121)의 단부측이 플라즈마에 노출됨으로써 상기 주입관(121)의 단부와 플라즈마 사이에서 일어날 수 있는 방전을 방지하기 위함이다.

이와 같이 본 발명에 따른 나노분말 제조장치(100,200)는 주입관(121)의 외측에 세라믹재질로 이루어지고 에어공간(127)을 갖는 누설전류 차단부재(125)가 배치됨으로써 주입관(121)으로부터 발생되는 누설전류를 효과적으로 차단시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 전원공급부와 플라즈마 발생부(120) 사이에는 상기 전원공급부에서 공급되는 전원을 증폭, 일례로 약 80KW로 증폭시킨 후 상기 유도코일(123) 측에 증폭된 전원이 공급될 수 있도록 오실레이터가 연결될 수 있다.

더불어, 상기 오실레이터 및 플라즈마 발생부(120) 사이에는 임피던스 정합부(미도시)가 구비되어 오실레이터와 플라즈마 발생부(120)의 임피던스를 정합시킴으로써 증폭된 전원이 손실 없이 전달되도록 할 수도 있다.

상기 사이클론(130,230)은 상기 반응챔버(110)와 연결되어 상기 반응챔버(110)로부터 이송된 나노분말을 냉각시키면서 일정 크기 이상의 나노분말은 하강시켜 걸러내고 일정범위 내의 나노분말은 상승기류를 통하여 캐리어 가스, 쉬스 가스 등의 각종 가스와 함께 후단에 배치되는 포집부(140,240) 측으로 이송시키는 역할을 한다.

즉, 상기 사이클론(130,230)은 캐리어 가스 등과 함께 유입구(131)를 통해 유입된 나노분말이 내벽면을 따라 하강하면서 크고 무거운 나노분말들은 하부로 집적되고, 일정범위 내의 나노분말은 상승기류에 의해 포집부(140,240) 측으로 이송된다.

이를 위해, 상기 사이클론(130,230)은 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이 몸체(133) 및 가이드판(134)를 포함한다.

상기 몸체(133)는 상기 반응챔버(110)로부터 유입된 나노분말을 포함하는 기체가 선회 하강할 수 있도록 내부공간(138)을 갖는 함체 형상으로 구비된다.

여기서, 상기 몸체(133)의 일측에는 상기 나노분말을 포함하는 기체를 상기 내부공간(138) 측으로 유입하기 위한 유입구(131)가 구비되고, 상기 몸체(133)의 상부측에는 상기 포집부(140)와 연결되는 배출구(132)가 구비되며, 상기 배출구(132)는 몸체(133)의 내부공간(138) 측으로 일정길이 돌출되는 배출관(136)이 연결된다.

이때, 상기 유입구(131)는 상기 몸체(133)에 대하여 접선 방향으로 구비됨으로써 상기 내부공간(138)으로 유입된 나노분말을 포함하는 기체가 상기 몸체(133)의 내벽면을 따라 선회하면서 하강할 수 있도록 한다.

이에 따라, 상대적으로 중량이 큰 나노분말은 원심력에 의해 상기 기체로부터 분리되어 상기 몸체(133)의 내벽면을 타고 하측으로 흘러내리게 되고 상대적으로 중량이 작은 기체는 몸체(133)의 내벽면을 따라 하강한 후 몸체(133)의 바닥면에 부딪힌 후 상기 몸체(133)의 중앙부 측에서 상승기류를 형성하면서 상승하여 상기 배출구(132)를 통해 포집부(140,240) 측으로 이송된다.

이때, 상기 몸체(133)의 내벽면에는 상기 유입구(131)를 통해 유입되는 나노분말을 포함하는 기체의 흐름방향을 안내하기 위한 가이드판(134)이 구비될 수 있다.

즉, 상기 가이드판(134)은 일정길이를 갖는 판상으로 구비되고 일측단이 상기 몸체(133)의 내벽면에 접하도록 상기 몸체(133)의 내벽면을 따라 나선형으로 배치된다.

이에 따라, 상기 유입구(131)를 통해 내부공간(138)으로 유입된 나노분말을 포함하는 기체는 상기 가이드판(134)에 의해 유동방향이 안내됨으로써 선회 하강이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

더불어, 상기 가이드판(134)은 상기 몸체(133)의 내벽면을 구획하는 격판의 역할을 수행하게 됨으로써 상기 나노분말을 포함하는 기체가 상기 몸체(133)의 내벽면 전체를 골고루 지나갈 수 있도록 한다.

이로 인해, 상기 기체의 전체적인 유동거리를 증가시킴으로써 상기 기체에 포함된 소정 크기 이상의 나노분말이 상기 기체로부터 분리되지 않은 상태에서 상승기류를 통해 배출구(132) 측으로 배출되는 것을 방지하게 된다.

이때, 상기 가이드판(134)은 상기 기체로부터 원심력에 의해 분리된 소정 크기 이상의 나노분말이 상기 몸체(133)의 내벽면을 따라 하방으로 원활하게 낙하할 수 있도록 장공의 통과공(135)이 관통형성된다.

이와 같은 통과공(135)은 상기 가이드판(134)의 전체 길이에 대하여 형성될 수도 있고 부분적으로 형성될 수도 있다.

여기서, 상기 통과공(135)은 상기 몸체(133)의 내벽면을 따라 낙하하는 소정 크기 이상의 나노분말이 상기 가이드판(134)에 적재되지 않고 원활하게 이동할 수 있도록 일측이 상기 몸체(133)의 내벽면에 접하도록 구비될 수 있다.

한편, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 몸체(133)의 외측에는 상기 내부공간(138) 측으로 기체를 분사하여 상기 몸체(133)의 내벽면, 더욱 자세하게는 가이드판(134)를 따라 하강하는 기체의 속도를 증가시킬 수 있도록 기체공급관(180)이 구비될 수 있다.

이와 같은 기체공급관(180)은 코일스프링과 같이 중심축에 대하여 소정의 회전반경을 갖는 나선형의 구조로 다수 회 절곡된 형태로 구비되며, 상기 몸체(133)의 외측을 둘러싸도록 배치된다.

그리고, 상기 기체공급관(180)은 복수 개의 연결관(182)을 통해 상기 몸체(133)와 연결됨으로써 상기 연결관(182)을 통해 기체(이하, '제2기체'라함)가 상기 내부공간(138) 측으로 주입된다.

이때, 상기 복수 개의 연결관(182)은 상기 몸체(133)의 내벽면을 따라 선회 하강하는 나노분말을 포함하는 기체(이하, '제1기체'라함)의 유동방향과 일치하는 방향으로 배열된다.

일례로, 상기 기체공급관(180)은 상기 몸체(133)의 내벽면에 구비되는 가이드판(134)와 동일한 형상을 갖도록 구비되어 상기 몸체(133)의 외주면을 감싸도록 배치되고, 상기 복수 개의 연결관(182)은 상기 몸체(133)의 내벽면을 따라 선회 하강하는 제1기체의 유동방향과 일치하는 방향으로 배열될 수 있다.

이에 따라, 상기 연결관(182)을 통해 주입된 제1기체는 상기 몸체(133)의 내벽면을 따라 유동하는 제2기체와 동일한 방향으로 주입됨으로써 상기 제2기체의 속도를 증가시킬 수 있게 된다.

이로 인해, 상기 제2기체는 속도의 증가에 의해 원심력이 증가함으로써 상기 제2기체에 포함된 소정 크기 이상의 나노분말의 분리를 촉진하게 된다.

여기서, 상기 연결관(182)을 통해 상기 몸체(133)의 내부로 주입되는 제2기체는 상술한 시스 가스 및 캐리어 가스와 동종의 가스가 사용됨으로써 상기 시스 가스 및 캐리어 가스와 반응하여 폭발 등이 일어나는 것을 방지하도록 한다.

더불어, 상기 몸체(133)의 하부측에는 상기 가이드판(134)를 따라 선회 하강하는 기체로부터 분리된 소정 크기 이상의 나노분말을 회수하기 위한 분말 회수함(미도시)이 구비될 수 있다.

한편, 상기 몸체(133)는 상부에서 하부로 갈수록 내경이 서서히 작아지도록 구비될 수 있다. 즉, 상기 몸체(133)는 높이방향을 따라 하부에서 상부로 갈수록 내경이 증가하는 형태로 구비된다.

이는, 상기 가이드판(134)을 통해 선회 하강한 기체가 상기 몸체(133)의 바닥면을 부딪쳐 방향이 전환된 후 상승기류를 형성하게 되는데 상부로 갈수록 내경이 커지게 됨으로써 상기 몸체(133) 내부에서 나선형으로 발달하는 상승기류가 활발하게 형성될 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 상기 플라즈마 발생부(120) 및 반응챔버(110)를 통해 생성된 나노분말은 펌프나 블로어 등으로부터 발생하는 송풍력에 의해 상기 반응챔버(110)로부터 사이클론(130,230) 측으로 유입되어 순환기류를 형성하고, 이러한 순환기류는 하방으로 흐르다가 몸체(133)의 바닥면에 의해 방향이 바뀌면서 상승기류로 전환된다.

이때, 상기 상승기류는 상방으로 갈수록 나선 반경이 증가하기 때문에 몸체(133)의 내경이 동일하게 되면 상승기류가 활발하게 발달할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기 몸체(133)의 내경이 하부에서 상부로 갈수록 서서히 증가하도록 구성하여 상승기류의 발달을 유도함으로써 다량의 나노분말을 이송시킬 수 있게 되므로 전체적인 수율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 몸체(133)의 바닥면에는 상기 몸체(133)의 내벽면을 따라 하강한 제1기체를 유입하여 상방으로 안내하는 격관(137)이 배치될 수 있다.

이러한 격관(137)은 도 9에 도시된 바와 같이 상,하부가 개방된 중공형으로 구비되고, 하부단이 상기 바닥면에 접하도록 배치된다. 이때, 상기 격관(137)의 일측에는 하부단으로부터 상방으로 일정높이 절개형성되는 개구부(137c)가 마련된다.

이러한 개구부(137c)는 상기 몸체(133)의 바닥면으로 하강한 제1기체를 상기 격관(137)의 내부로 유입하기 위한 통로 역할을 수행한다. 이때, 상기 개구부(137c)는 상기 격관(137)의 하부측에 부분적으로 구비될 수 있도록 한다.

이는, 나선형으로 선회하는 제1기체가 몸체(133)의 바닥면으로 하강한 후 상기 개구부(137c)를 통하여 격관(137)의 내부로 유입된 후 밀폐된 부분을 통하여 수평방향으로의 이동이 제한됨으로써 상기 격관(137)의 개방된 상부측으로 이동할 수 있도록 하기 위함이다.

이때, 상기 격관(137)은 하부에서 상부로 갈수록 내경이 서서히 증가하는 제1부분(137a)과 하부에서 상부로 갈수록 내경이 서서히 감소하는 제2부분(137b)으로 구성되며, 상기 제2부분(137b)이 상기 제1부분(137a)의 하부에 배치된다. 여기서, 상기 개구부(137c)는 상기 제2부분(137b)의 일측에 구비된다.

이에 따라, 상기 몸체(133)의 내벽면을 따라 하강한 제1기체는 상대적으로 넓은 내경을 갖는 제2부분(137b)을 통하여 상기 격관(137)의 내부로의 유입이 원활하게 이루어지고, 상부로 갈수록 내경이 서서히 증가하는 제1부분(137a)을 통하여 상승기류의 발달이 유도될 수 있게 된다.

여기서, 본 발명에 적용되는 사이클론은 유입구(131) 및 배출구(132)를 갖는 몸체(133)로만 이루어진 기본구조의 사이클론이 사용될 수도 있음을 밝혀둔다.

상기 포집부(140,240)는 상기 사이클론(130,230)으로부터 이송된 기체에 포함된 나노분말을 포집하기 위한 것이다.

이와 같은 포집부(140,240)는 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 사이클론(130,230)으로부터 이송된 기체에 포함된 나노분말을 포집하기 위한 것이다. 이러한 포집부(140,240)는 챔버(144)의 내부에 적어도 하나의 필터부재(145)가 배치된다. 이에 따라, 상기 사이클론(130,230)으로부터 이송된 기체에 포함된 나노분말은 상기 포집부(140,240)를 통과하는 과정에서 상기 필터부재(145)에 흡착된다.

여기서, 상기 필터부재(145)는 다수의 격자를 갖는 금속 메쉬로 이루어진 필터부재가 사용될 수 있으며, 상기 필터부재(145)의 격자 크기는 포집하고자 하는 나노분말의 크기를 고려하여 적절하게 조절될 수 있다. 이 경우, 상기 필터부재(145)에 의해 포집된 나노분말은 20nm ~ 100nm의 입도의 분포를 가질 수 있으며, 평균 50nm의 크기를 가질 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 포집부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 챔버 내에 복수 개의 필터부재가 배치될 수도 있지만, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이 소정공간을 갖는 챔버(144)에 하나의 필터부재(145)가 내장된 단위모듈 형태로 복수 개가 구비되고, 상기 복수 개의 단위모듈(141,142,143)은 상기 사이클론(130,230)과 병렬연결될 수 있다.

즉, 상기 포집부(240)는 도 12에 도시된 바와 같이 하나의 챔버(144) 내에 하나의 필터부재(145)만이 장착된 복수 개의 단위모듈(141,142,143)이 서로 연결된 형태로 구성될 수 있다.

이를 통해, 상기 챔버(144)의 체적이 줄어들게 되므로 상기 필터부재(145)에 흡착된 나노분말을 분리하기 위한 Back Flushing(순간적인 고압가스 배출, 가압) 공정시 상기 챔버(144) 내부에서의 압력 전환이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

한편, 상기 복수 개의 단위모듈(141,142,143)은 도 10에 도시된 바와 같이 복수 개의 분기라인(146a,146b,146c)을 갖는 하나의 분기관(146)을 통하여 상기 사이클론(130,230)과 각각 병렬 연결되며, 상기 복수 개의 단위모듈(141,142,143)은 제1이송관(147a,147b,147c)을 통해 펌프(160)와 각각 개별적으로 연결된다. 더불어, 상기 복수 개의 단위모듈(141,142,143)은 복수 개의 수거부(149a,149b,149c)와 제2이송관(147d,147e,147f)을 통해 서로 개별적으로 연결된다.

여기서, 상기 복수 개의 단위모듈(141,142,143)이 3개로 구비되는 것으로 도시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 단위모듈의 갯수는 적절하게 조절될 수 있음을 밝혀둔다. 더불어, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 3개의 단위모듈(141,142,143)을 제1단위모듈(141), 제2단위모듈(142) 및 제3단위모듈(143)로 지칭하기로 한다.

이때, 상기 제1,2,3단위모듈(141,142,143)은 챔버(144)의 입구측과 출구측에 상기 챔버(144) 측으로의 유체의 이동을 차단하거나 허용하기 위한 제1밸브(191a,191b,191c) 및 제2밸브(192a,192b,192c)가 각각 구비된다.

즉, 상기 제1밸브(191a,191b,191c)는 상기 분기라인(146a,146b,146c) 상에 구비되어 상기 사이클론(130,230)으로부터 제1,2,3,단위모듈(141,142,143) 측으로 나노분말을 포함하는 기체의 이동을 허용하거나 차단하며, 상기 제2밸브(192a,192b,192c)는 상기 제1이송관(147a,147b,147c) 상에 구비되어 상기 제1,2,3단위모듈(141,142,143)과 상기 펌프(160) 또는 열교환기(170) 상호간의 기체의 이동을 허용하거나 차단하게 된다.

이를 통해, 상기 사이클론(130,230)과 병렬 연결된 제1,2,3단위모듈(141,142,143)은 상기 분기라인(146a,146b,146c) 상에 구비된 제1밸브(191a,191b,191c)의 개폐작동을 통해 개별적으로 작동이 온/오프될 수 있다.

이에 따라, 상기 제1,2,3단위모듈(141,142,143) 모두를 동시에 작동하는 것도 가능할 뿐만 아니라, 상기 제1,2,3단위모듈(141,142,143) 중 일부의 작동을 선택적으로 중지하는 것도 가능하게 된다.

이로 인해, 상기 필터부재(145)를 통해 포집된 나노분말을 수거하는 과정에서 상기 제1밸브(191a,191b,191c)의 작동을 통해 제1,2,3단위모듈(141,142,143) 중 일부의 단위모듈, 일례로 제3단위모듈(143)만을 중지시키고, 작동이 중지된 제3단위모듈(143)과 연결된 수거부(149c)를 통해 개별적인 나노분말의 수거가 가능하게 됨으로써 나노분말을 수거하기 위하여 전체공정을 중지시킬 필요가 없게 된다.

더불어, 상기 제1,2,3단위모듈(141,142,143) 중 일부의 단위모듈, 일례로 제2단위모듈(142)의 교체가 필요한 경우에도 해당되는 제2단위모듈(142) 만을 중지하고 간편하게 교체할 수 있음으로써 전체공정을 중지시킬 필요가 없게 되므로 작업생산성을 높일 수 있게 된다.

이때, 상기 복수 개의 단위모듈(141,142,143)에 구비되는 각각의 필터부재(145)는 격자의 크기가 서로 다르게 구비될 수 있다.

일례로, 상기 제1단위모듈(141)에 구비되는 필터부재(145)는 80~100nm의 크기에 해당하는 나노분말을 포집할 수 있는 격자의 크기를 갖도록 구비되고, 상기 제2단위모듈(142)에 구비되는 필터부재(145)는 50~80nm의 크기에 해당하는 나노분말을 포집할 수 있는 격자의 크기를 갖도록 구비되며, 상기 제3단위모듈(143)에 구비되는 필터부재(145)는 20~50nm의 크기에 해당하는 나노분말을 포집할 수 있는 격자의 크기를 갖도록 구비될 수 있다.

이를 통해, 한 번의 공정으로 각각의 단위모듈(141,142,143)로부터 수거할 수 있는 나노분말의 크기를 다양한 크기로 획득할 수 있는 장점이 있다.

여기서, 상기 필터부재(145)에 흡착된 나노분말은 상기 포집부(140)의 후단에 연결된 펌프(160)를 통하여 가스를 불어넣어 줌으로써 상기 필터부재(145)로부터 탈착된다.

이와 같은 경우 각각의 단위모듈(141,142,143)과 사이클론(130,230)을 상호 연결하는 분기라인(146a,146b,146c) 상에 구비되는 모든 제1밸브(191a,191b,191c)는 폐쇄상태로 변경된다.

한편, 본 발명에 따른 나노분말 제조장치(200)는 도 10에 도시된 바와 같이 서로 인접하는 두 개의 단위모듈(141,142,143)을 우회라인(148a,148b)을 통하여 상호연결하고, 상기 우회라인(148a,148b) 상에 유로를 차단하거나 허용하는 제3밸브(193a,193b)가 각각 구비될 수도 있다.

이를 통해, 상기 제1밸브(191a,191b,191c) 및 제3밸브(193a,193b)의 개폐상태를 조절함으로써 상기 복수 개의 단위모듈(141,142,143)은 병렬 연결상태에서 직렬 연결 상태로 변경될 수 있게 된다.

구체적으로 설명하면, 상기 제1단위모듈(141) 및 제2단위모듈(142)은 제1우회라인(148a)을 통해 상호 연결되며, 상기 제2단위모듈(142) 및 제3단위모듈(143)은 제2우회라인(148b)을 통해 상호 연결된다. 이때, 상기 제1우회라인(148a) 및 제2우회라인(148b) 상에는 제3밸브(193a,193b)가 각각 구비된다. 여기서, 상기 제1우회라인(148a) 및 제2우회라인(148b)은 두 개의 단위모듈(141,142,143)을 직접연결하는 형태로 구비될 수도 있고, 단위모듈의 출구측에 연결되는 제1이송관(147a,147b,147c)과 단위모듈의 입구측에 연결되는 분기라인(146a,146b,146c)을 상호 연결하는 형태로 구비될 수도 있다.

이에 따라, 상기 제1,2,3단위모듈(141,142,143)을 병렬연결에서 직렬모드로 변경하고자 하는 경우에는 상기 제2단위모듈(142) 및 제3단위모듈(143)과 사이클론(130,230)을 상호 연결하는 분기라인(146b,146c) 상에 각각 구비되는 제1밸브(191b,191c)는 폐쇄상태로 변경하고, 상기 제1단위모듈(141) 및 사이클론(130,230)을 상호 연결하는 분기라인(146a) 상에 구비되는 제1밸브(191a)는 개방상태를 유지한다. 더불어, 상기 제1,2단위모듈(141,142)과 각각 연결된 제1이송관(147a,147b) 상에 구비되는 각각의 제2밸브(192a,192b)는 폐쇄상태로 변경하며, 상기 제1우회라인(148a) 및 제2우회라인(148b)에 구비되는 각각의 제3밸브(193a,193b)는 개방상태로 변경한다.

이에 따라, 상기 사이클론(130,230)으로부터 이송되는 나노분말을 포함하는 기체는 분기라인(146a)을 통하여 모두 제1단위모듈(141) 측으로만 이송된 후 제2단위모듈(142) 및 제3단위모듈(143)을 순차적으로 통과한 후 상기 제3단위모듈(143)과 연결된 제1이송관(147c)을 통해 펌프(160) 측으로 이동된다.

이로 인해, 상기 제1,2,3단위모듈(141,142,143)에 각각 구비되는 필터부재(145)의 격자 크기가 동일한 경우에는 상기 나노분말을 포함하는 기체가 제1,2,3단위모듈(141,142,143)을 순차적으로 통과하면서 3번에 걸쳐 동일한 크기의 나노분말을 포집함으로써 획득하고자 하는 나노분말의 포집력을 높일 수 있게 된다.

더불어, 상기 제1,2,3단위모듈(141,142,143)에 각각 구비되는 필터부재(145)의 격자 크기가 서로 다른 경우에는 서로 다른 크기의 나노분말을 순차적으로 획득할 수 있게 된다.

여기서, 상기 제1,2,3단위모듈(141,142,143)에 각각 구비되는 필터부재(145)의 격자 크기가 서로 다른 경우에는 기체의 이동방향을 따라 전측에 배치되는 단위모듈에 구비되는 필터부재(145)의 격자가 크고 후측에 배치되는 단위모듈에 구비되는 필터부재(145)의 격자는 상대적으로 작게 구비된다.

즉, 상기 사이클론(130,230)으로부터 이송된 나노분말을 포함하는 기체가 상기 제1단위모듈(141), 제2단위모듈(142) 및 제3단위모듈(143)을 순차적으로 통과하는 경우 상기 제1단위모듈(141)에 구비되는 필터부재(145)는 80~100nm의 크기에 해당하는 나노분말을 포집할 수 있는 격자의 크기를 갖도록 구비되고, 상기 제2단위모듈(142)에 구비되는 필터부재(145)는 50~80nm의 크기에 해당하는 나노분말을 포집할 수 있는 격자의 크기를 갖도록 구비되며, 상기 제3단위모듈(143)에 구비되는 필터부재(145)는 20~50nm의 크기에 해당하는 나노분말을 포집할 수 있는 격자의 크기를 갖도록 구비될 수 있다.

이를 통해, 한 번의 공정으로 서로 다른 크기의 나노분말을 획득할 수 있다. 더불어, 복수 개의 단위모듈(141,142,143)이 병렬연결된 경우에 비하여 서로 다른 크기의 나노분말이 입자가 큰 나노분말부터 입자가 작은 나노분말이 순차적으로 포집됨으로써 더 많은 양의 나노분말을 획득할 수 있게 된다.

한편, 상기 펌프(160)와 포집부(140,240) 사이에는 나노분말과 함께 유동되는 가스를 추가적으로 냉각시키기 위한 열교환부(170)가 구비될 수 있다. 이러한 열교환부(170)는 냉각 가스를 이용한 공냉식을 적용할 수 있으며, 캐리어 가스, 쉬스 가스 등을 상온까지 냉각시켜 안전하게 외부로 배출할 수 있도록 한다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

100,200 : 나노분말 제조장치
110 : 반응챔버 120 : 플라즈마 발생부
121 : 주입관 121a : 노즐
122 : 유도관 123 : 유도코일
124 : 간극 125 : 누설전류 차단부재
126 : 몸체 126a: 내관
126b : 외관 126c : 마감판
127 : 에어공간 128 : 개구부
130,230 : 사이클론 131 : 유입구
132 : 배출구 133 : 몸체
134 : 가이드판 135 : 통과공
136 : 배출관 137 : 격관
137a : 제1부분 137b : 제2부분
137c : 개구부 138 : 내부공간
140,240 : 포집부 141,142,143 : 단위모듈
144 : 챔버 145 : 필터부재
146 : 분기관 147a,147b,147c : 제1이송관
147d,147e,147f : 제2이송관 148a,148b : 우회라인
149a,149b,149c : 수거부 150 : 파우더 공급기
160 : 펌프 170 : 열교환부
180 : 기체공급관 182 : 연결관
191a,191b,191c : 제1밸브 192a,192b,192c : 제2밸브
193a,193b : 제3밸브

Claims (14)

1. 반응챔버;
   상기 반응챔버에 결합되고 플라즈마를 발생시키고, 상기 플라즈마를 통해 공급된 원료를 기화시켜 나노분말로 생성시키는 플라즈마 발생부;
   상기 플라즈마 발생부로부터 이송된 나노분말을 포함하는 기체로부터 소정 크기 이상의 나노분말을 분리하는 사이클론; 및
   상기 사이클론으로부터 이송된 기체로부터 나노분말을 포집하는 포집부;를 포함하고,
   상기 플라즈마 발생부는,
   캐리어 가스 및 원료 분말을 상기 반응챔버 측으로 분사하기 위한 노즐을 갖는 주입관과, 상기 반응챔버의 상부측에 결합되고 상기 주입관을 둘러싸도록 배치되는 유도관과, 상기 유도관의 외주면에 감겨지는 유도코일 및 상기 주입관으로부터 발생되는 누설전류를 차단할 수 있도록 상기 주입관의 외측에 배치되는 누설전류 차단부재;를 포함하고,
   상기 누설전류 차단부재는 세라믹재질로 이루어지고 내부에 공기가 채워지는 에어공간이 구비되는 나노 분말 제조장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 누설전류 차단부재는 상기 에어공간을 갖추고 상기 주입관을 둘러싸는 중공형의 몸체를 포함하고, 상기 주입관과 접하는 몸체의 접촉면 측에는 상기 에어공간을 개방시키는 적어도 하나의 개구부가 구비되는 나노 분말 제조장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 개구부는 상기 주입관의 둘레를 감싸도록 소정의 폭을 갖는 호형으로 구비되고,
   상기 개구부는 상기 몸체의 길이방향을 따라 복수 개가 서로 이격배치되는 나노 분말 제조장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 사이클론은,
   유입구를 통해 유입되는 기체가 내벽면을 따라 하강하면서 상기 기체에 포함된 소정 크기 이상의 나노분말이 상기 기체로부터 분리되는 내부공간을 갖는 몸체; 및 상기 몸체의 내벽면에 높이방향을 따라 나선형으로 구비되어 상기 기체가 나선형으로 선회하강할 수 있도록 상기 기체의 흐름방향을 안내하는 가이드판;을 포함하는 나노분말 제조장치.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 가이드판은 상기 유체로부터 원심력에 의해 분리된 입자가 하방으로 낙하할 수 있도록 관통형성되는 장공의 통과공이 구비되는 나노분말 제조장치.
6. 제 4항에 있어서,
   상기 몸체의 외측에는 상기 내부공간 측으로 기체를 분사하여 상기 몸체의 내벽면을 따라 선회하는 기체의 속도를 증가시키기 위한 기체공급관이 구비되는 나노분말 제조장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 기체공급관 및 몸체는 복수 개의 연결관을 매개로 연결되어 상기 기체공급관으로부터 내부공간 측으로 기체가 주입되고, 상기 복수 개의 연결관은 상기 몸체의 외주면을 따라 상기 나노분말을 포함하는 기체의 유동방향과 일치하는 방향으로 배열되는 나노분말 제조장치.
8. 제 4항에 있어서,
   상기 몸체의 바닥면에는 상기 유입구로부터 내부공간의 높이방향을 따라 하강하는 기체를 유입하여 상방으로 안내하는 중공형의 격관이 배치되고,
   상기 격관은 하부단이 상기 바닥면에 접하도록 배치되고, 상기 격관의 일측에는 상기 몸체의 바닥면으로 하강한 기체를 상기 격관의 내부로 유입하기 위한 개구부가 하부단으로부터 상방으로 일정높이 절개형성되는 나노분말 제조장치.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 격관은 하부에서 상부로 갈수록 내경이 서서히 증가하는 제1부분과 하부에서 상부로 갈수록 내경이 서서히 감소하는 제2부분을 포함하고, 상기 제2부분이 상기 제1부분의 하부에 배치되는 나노분말 제조장치.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 포집부는,
    다수의 격자를 갖는 메쉬부재로 이루어진 하나의 필터부재가 챔버에 내장된 복수 개의 단위모듈로 구비되고,
    상기 복수 개의 단위모듈은 상기 사이클론과 서로 병렬 연결되는 나노 분말 제조장치.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 복수 개의 단위모듈은 상기 격자의 크기가 서로 다른 필터부재가 각각 내장되는 나노분말 제조장치.
12. 제 10항에 있어서,
    상기 복수 개의 단위모듈은 각각의 입구와 출구 측에 적어도 하나의 제1밸브 및 제2밸브가 각각 배치되고,
    상기 복수 개의 단위모듈 중 서로 인접하는 두 개의 단위모듈은 제3밸브를 갖는 우회라인을 통하여 서로 각각 연결되며,
    상기 제1밸브, 제2밸브 및 제3밸브의 개폐작동을 통하여 상기 복수 개의 단위모듈이 직렬연결로 변경되는 나노분말 제조장치.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 복수 개의 단위모듈은 직렬모드시 상기 기체가 상기 격자의 크기가 점점 작아지는 필터부재를 순차적으로 통과하는 나노분말 제조장치.
14. 제 10항에 있어서,
    상기 복수 개의 단위모듈은 수거부와 각각 개별적으로 연결되어 상기 각각의 필터부재에 포집된 나노분말이 개별적으로 수거되는 나노분말 제조장치.

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