KR20180024609A - 다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체 충돌 장치에 관한 것으로, 셀룰로오스 성분이 포함된 현탁액(Suspension) 상태의 유체의 충돌을 통한 나노화가 이루어질 수 있는 충돌 공간이 내부에 구비되는 챔버 본체; 상기 유체를 유입받아 상기 챔버 본체 내 충돌 공간에 고압 분사하여 적어도 3개 이상의 지점으로부터 고압 분사된 유체가 하나의 충돌점에서 만나 충돌을 일으키도록 상기 챔버 본체 내에 설치되는 적어도 3개 이상의 분사 노즐; 플런저(Plunger)로부터 호퍼로 유입된 유체를 상기 챔버 본체의 내부를 통해 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각으로 이동시키기 위한 이동경로를 제공하는 유체 공급배관 유닛; 및 상기 챔버 본체 내 충돌 공간에서 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐을 통해 고압 분사되어 충동을 일으킴에 따라 셀룰로오스 성분의 나노화가 이루어진 유체가 배출되기 위한 배출경로를 제공하는 유체 배출배관 유닛;을 포함한다.

Description

다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치 {APPARATUS FOR CRASHING FLUID WITH MULTI-NOZZLE STRUCTURE}
본 발명은 다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치에 관한 것이다.
다양한 산업 분야에서 사용되는 금속, 세라믹, 유기 고분자 등의 각종 소재들은 분사를 통한 입자간 충돌의 원리를 이용해 고품질로 나노화된 상태의 소재로 마련되어 질 수 있다.
이와 같이 분사 충돌을 통해 나노화를 이룬 소재의 경우, 기존의 나노화 처리 전 소재에 비해 흡수성, 기계적 강도, 조성 간 친화성 또는 매질의 균일 분산화 성능 등의 특정 물성을 더욱 개선된다.
이와 관련하여 소재를 포함하는 유체 간 분사 충돌을 통해 소재에 특정 수준의 가압을 가하여 입자의 나노화를 진행하기 위해 마련된 종래기술에 대한 선행문헌에는 대한민국 등록특허공보 제10-1606549호의 "마이크로제트 충돌을 이용한 나노입자 제조장치"(이하, '종래기술'이라고 함)이 있다.
하지만 종래기술의 비롯한 소재가 포함된 유체의 분사 충돌을 일으켜 소재의 입자 구조 상의 나노화를 유발하는 기존의 장치의 경우, 챔버 내부에 설치되는 분사 노즐의 특정된 설치 개수 및 설치 형태가 다양한 문제점을 발생시킴에 따라 이의 개선을 위한 기술적 개발이 요구되고 있는 실정이다.
예를 들어, 종래기술의 비롯한 소재가 포함된 유체의 분사 충돌을 일으켜 소재의 입자 구조 상의 나노화를 유발하는 기존의 장치의 경우, 도3에 도시된 바와 같이 챔버 내부에 서로 마주보며 기울어진 2개의 분사 노즐(10)이 설치되고, 각 분사 노즐로(10)부터 나노화 처리 대상이 되는 소재가 포함된 유체(F)가 고압 분사되어 하나의 충돌점(CP)에서 충돌에 의해 나노화된 처리된 유체(F')가 배출되는 과정에서 각 분사 노즐로(10)부터 고압 분사되는 유체(F)의 물줄기가 충돌점(CP)에서 더욱 연장 진행되어 충돌 공간(20T)을 이루는 챔버 본체 내측 벽면 일부 영역(HT)에 지속적인 손상을 일으키는 문제점이 있었다.
이와 같이 챔버 본체 내부 충돌 공간(20T)에서 발생되는 각 분사 노즐로(10)부터 고압 분사되는 유체(F)의 물줄기가 충돌점(CP)에서 더욱 연장 진행됨에 따른 벽면 손상은 결과적으로 챔버, 더 나아가 장치 전체의 수명을 단축시킴은 물론이고 충돌점(CP)에서 충돌에 의해 나노화된 처리된 유체(F')의 결과물에도 악영향을 끼친다.
아울러, 챔버 내 서로 마주보며 기울어진 구조를 갖춘 2개의 분사 노즐(10)만을 이용해 각 분사 노즐(10)로부터 고압 분사된 유체(F)를 충돌점(CP)에서의 충돌에 의해 나노화된 처리된 유체(F')로 마련할 경우, 나노화된 처리된 유체(F')의 나노화 처리 성능 및 효율은 만족스럽지 못한 결과를 나타내는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 나노화 처리 대상이 되는 소재가 포함된 유체가 분사 노즐로부터 고압 분사되어 충돌 공간 내에서 충돌을 일으켜 소재의 나노화 처리를 수행하는 과정에서 해당 고압 분사되는 유체의 흐름에 의해 충돌 공간을 제공하는 챔버 내부의 손상을 최소화하여 챔버, 더 나아가서는 장치 전체에 관한 수명을 효과적으로 늘일 수 있는 기술을 제공하는데 있다.
아울러, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은 설치되는 분사 노즐의 설치 개수 및 형태상의 구조적 특징을 최적으로 특정하여 나노화 처리 대상이 되는 소재가 포함된 유체가 분사 노즐로부터 고압 분사되어 충돌 공간 내에서 충돌을 일으킴에 따라 발생되는 소재의 나노화 처리 성능 및 효율을 개선시킬 수 있는 기술을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치는, 셀룰로오스 성분이 포함된 현탁액(Suspension) 상태의 유체의 충돌을 통한 나노화가 이루어질 수 있는 충돌 공간이 내부에 구비되는 챔버 본체; 상기 유체를 유입받아 상기 챔버 본체 내 충돌 공간에 고압 분사하여 적어도 3개 이상의 지점으로부터 고압 분사된 유체가 하나의 충돌점에서 만나 충돌을 일으키도록 상기 챔버 본체 내에 설치되는 적어도 3개 이상의 분사 노즐; 플런저(Plunger)로부터 호퍼로 유입된 유체를 상기 챔버 본체의 내부를 통해 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각으로 이동시키기 위한 이동경로를 제공하는 유체 공급배관 유닛; 및 상기 챔버 본체 내 충돌 공간에서 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐을 통해 고압 분사되어 충동을 일으킴에 따라 셀룰로오스 성분의 나노화가 이루어진 유체가 배출되기 위한 배출경로를 제공하는 유체 배출배관 유닛;을 포함한다.
여기서, 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각은 노즐의 축선이 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각으로부터 고압 분사된 유체가 만나는 상기 충돌점이 형성되는 평단면을 기준으로 0° 내지 60°의 각도로 기울어지도록 배치된다.
또한, 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐은 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 중 인접한 분사 노즐 간의 축선이 상호 이루는 각도가 동일하게 이루어지도록 배치된다.
아울러, 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐은 최초 분사 위치로부터 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각으로부터 고압 분사된 유체가 만나는 상기 충돌점에 이르는 충돌 거리가 모두 동일하게 이루어지도록 배치된다.
여기서, 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각이 동일하게 형성하는 상기 충돌 거리는 10mm 내지 50mm로 마련된다.
또한, 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각은 상기 유체 공급배관 유닛에 의해 내부로 유입되는 유체를 500bar 내지 2000bar의 압력으로 고압 분사시킨다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 적어도 3개 이상의 분사 노즐, 가장 바람직하게는 3개의 분사 노즐이 상호 등각을 이루며 배치되어 하나의 충돌점을 향해 유치의 고압 분사를 수행함에 따라 고압 분사되는 유체의 흐름에 의해 충돌 공간을 제공하는 챔버 내부의 손상을 최소화하여 챔버, 더 나아가서는 장치 전체에 관한 수명을 효과적으로 늘일 수 있다.
둘째, 적어도 3개 이상의 분사 노즐이 충돌점이 형성되는 평단면을 기준으로 0° 내지 60°의 각도(바람직하게는 6° 내지 30°의 각도) 내에서 동일한 수준으로 기울어지도록 배치됨에 따라 충돌 공간을 제공하는 챔버 내부의 손상 최소화는 물론이고, 나노화 처리 성능 및 효율을 수준을 최적으로 개선시킬 수 있다.
셋째, 적어도 3개 이상의 분사 노즐이 충돌점을 기준으로 최초 분사 위치로부터의 충돌 거리가 10mm 내지 50mm의 길이 내에서 동일한 수준을 갖추도록 배치됨에 따라 충돌 공간을 제공하는 챔버 내부의 손상 최소화는 물론이고, 나노화 처리 성능 및 효율을 수준을 최적으로 개선시킬 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치를 포함하는 ACC(Aqueous Counter Collision) 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치의 노즐 설치 형태를 도시한 평면측 단면도이다.
도3은 종래의 유체 충돌 장치의 노즐 설치 형태를 도시한 단면도이다.
도4는 본 발명에 따른 다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치의 제1노즐이 충돌점이 위치한 평단면을 기준으로 기울어진 정도를 도시한 도2의 A-A선 단면도이다.
도5는 본 발명에 따른 다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치의 제2노즐이 충돌점이 위치한 평단면을 기준으로 기울어진 정도를 도시한 도2의 B-B선 단면도이다.
도6는 본 발명에 따른 다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치의 제3노즐이 충돌점이 위치한 평단면을 기준으로 기울어진 정도를 도시한 도2의 C-C선 단면도이다.
도7은 본 발명에 따른 다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치와 종래의 유체 충돌 장치의 나노화 처리 결과를 비교 설명하기 위한 전자현미경 관찰 사진이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.
<유체 충돌 장치의 구성요소 및 구조에 관한 설명>
우선, 도1을 참조하여 본 발명의 유체 충돌 장치(300)가 포함된 ACC(Aqueous Counter Collision) 장치(1000) 전체의 구성 및 구성 간의 작동 형태에 관한 간략히 설명하고자 한다.
ACC(Aqueous Counter Collision) 장치(1000)는 도1과 같이 저장 탱크(100), 플런저(200), 유체 충돌 장치(300) 및 냉각유닛(400)을 포함하며, 앞서 설명한 이와 같은 구성 간의 유체 순환 시스템을 상호 구축하고 있다.
여기서, 저장 탱크(100)는 셀룰로오스 성분이 포함된 현탁액(Suspension) 상태의 유체(F)가 저장되며, 추후 설명할 나노화 처리 공정을 거친 뒤 냉각유닛(400)을 지난 유체의 유입 또한 이루어지는 구성이다.
또한, 플런저(Plunger, 200)는 저장 탱크(100)로부터 이동되어 온 셀룰로오스 성분이 포함된 현탁액(Suspension) 상태의 유체(F)가 고압 상태로 이동될 수 있게 압력을 발생시키는 가압 수단에 해당된다.
이와 같이 플런저(Plunger, 200)에 의해 고압 상태로 배출된 유체(F)는 호퍼(315)를 통해 유체 충돌 장치(300)의 챔버 본체(310) 내부로 유입되게 되며, 이와 같이 챔버 본체(310) 내부로 유입된 고압 상태의 유체(F)는 적어도 3개 이상의 노즐(320)을 통해 더욱 고압의 수준에서 하나의 충돌점(CP)을 향해 분사되어 상호 충돌을 일으킴으로서, 유체(F)에 포함된 셀룰로오스 성분의 나노화 처리 공정이 이루어지게 된다.
다음으로, 냉각 유닛(Cooler, 400)은 유체 충돌 장치(300)의 챔버 본체(310) 내부에서 나노화 처리 공정의 수행을 위해 고압 분사된 유체(F)간의 충돌이 일어나는 과정에서 발생한 열에 의해 고온 상태가 되는 나노화 처리된 유체(F')의 온도 수준 회복을 위해 열교환 방식을 통해 냉각을 수행하는 구성이다.
여기서, 냉각 유닛(400)을 통해 나노화 처리 후 냉각 과정까지 거친 유체(F')는 다시 앞 서 설명한 저장 탱크(100) 내부로 이동하게 되고, 저장 탱크(100)-플런저(200)-유체 충돌 장치(300)-냉각유닛(400)으로 이어지는 일련의 유체 순환 시스템을 반복 진행하게 된다.
한편, 도2, 도4 내지 도6를 참조하여 구체적으로 설명하면, 본 발명의 유체 충돌 장치(300)는 챔버 본체(310); 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320); 유체 공급배관 유닛(330); 유체 배출배관 유닛(340);을 포함한다.
챔버 본체(310)는 도2, 도4 내지 도6에 도시된 바와 같이 셀룰로오스 성분이 포함된 현탁액(Suspension) 상태의 유체(F)의 충돌을 통한 나노화가 이루어질 수 있는 충돌 공간(310T)이 내부에 구비하는 하우징 구성이다.
따라서 아래 설명되어질 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320), 유체 공급배관 유닛(330) 및 유체 배출배관 유닛(340) 모두 챔버 본체(310) 내부에 설치된다.
또한, 챔버 본체(310)의 충돌 공간(310T)에는 셀룰로오스 성분이 포함된 현탁액(Suspension) 상태의 유체(F)의 충돌이 발생하는 하나의 집합 지점인 충돌점(CP)이 형성된다.
분사 노즐(320)은 도2에 도시된 바와 같이 적어도 3개 이상으로 마련되며, 유체(F)를 유체 공급배관 유닛(330)을 통해 유입 받아 챔버 본체(310) 내 충돌 공간(310)에 각각이 고압 분사를 수행하여 적어도 3개 이상의 지점으로부터 고압 분사된 유체(F)가 하나의 충돌점(CP)에서 만나 충돌을 일으키도록 챔버 본체(310) 내에 설치된다.
여기서, 분사 노즐(320)은 구체적으로 제1노즐(320A), 제2노즐(320B), 제3노즐(320C)에 해당하는 3개의 노즐 구조를 구비함이 가장 바람직하다.
또한, 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320A, 320B, 320C) 각각은 모두 내부에 길이방향을 따라 중공의 관통홀이 형성되며, 측면으로부터 내부 관통홀로 연통되어지도록 개방되며 아래 설명되어질 제1유체 공급배관(331)이 연결되는 연결홀이 형성된 노즐 제1몸체(321A, 321B, 321C)와 노즐 제1몸체(321A, 321B, 321C)의 내주 관통홀 일측을 통해 내부에 삽입되되 단부를 향해 갈수록 직경이 감소하는 테이퍼(Taper)진 형태의 니들 구조를 갖춘 노즐 제2몸체(322A, 322B, 322C)로 마련된다.
아울러, 제1유체 공급배관(331)로부터 노즐 제1몸체(321A, 321B, 321C)의 연결홀을 거쳐 관통홀 내부로 유입된 유체(F)는 노즐 제2몸체(322A, 322B, 322C)의 니들 구조 외측과 관통 내측 사이 틈 공간을 통해 관통홀 타측에 개방되어진 부분으로 고압 분사되게 된다.
챔버 본체(310)의 상측에는 플런저(Plunger, 200)로부터 고압 상태로 배출되는 유체(F)의 유입을 위해 별도의 호퍼(315)가 마련되며, 호퍼(315)로부터 챔버 본체(310)의 내부를 통한 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320) 각각으로의 유체(F) 이동 경로 제공을 위해 유체 공급배관 유닛(330)은 마련된다.
여기서, 유체 공급배관 유닛(330)은 호퍼(315)와 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320) 각각 간의 연결을 위한 제1유체 공급배관(331)과 3개 이상의 분사 노즐(320) 간의 연결을 통해 유입압, 유입속도의 분산 및 균형이 가능토록 하는 제2유체 공급배관(332)으로 마련된다.
유체 배출배관 유닛(400)은 챔버 본체(310) 내 충돌 공간(310T)에서 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320)을 통해 고압 분사되어 충동을 일으킴에 따라 셀룰로오스 성분의 나노화가 이루어진 유체(F')가 배출되기 위한 배출경로를 제공하는 배출배관 및 배출 호퍼 구조의 집합을 의미한다.
이와 같은 다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치(300) 내에서 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320A, 320B, 320C) 각각의 노즐 구조체가 설치되는 구조적 특징은 고압 분사되는 유체(F)의 흐름에 의해 유발 가능한 충돌 공간(310T)을 제공하는 챔버 본체(310)내부의 손상 정도 및 고압 분사되는 유체 간의 충돌에 의해 발생되는 나노화 처리 성능 및 효율의 정도를 고려하여 최적으로 이들을 개선시킬 수 있도록 특정되었다.
먼저, 도2와 같이 적어도 3개 이상, 구체적으로는 3개의 분사 노즐(320A, 320B, 320C)로부터 고압 분사되는 유체(F)의 충돌에 의해 나노화 처리를 수행하는 방법과 도3과 같이 2개의 분사 노즐(10)로부터 고압 분사되는 유체(F)의 충돌에 의해 나노화 처리를 수행하는 방법상의 차이에 대해 우선적으로 설명하면 아래와 같다.
도3에 도시된 바와 같이 마주보는 위치상에서 충돌점(CP)이 형성되는 평단면을 기준으로 기울어진 2개의 분사 노즐(10)은 지속적으로 고압 분사를 반복 진행하는 과정에서 고압 분사되는 유체(F)의 흐름이 충돌점(CP) 이후로의 위치로 연장 진행됨에 따라 마주보는 분사 노즐(10)의 아래 주변부(HT)에 지속적인 분사압을 제공하여 내측 벽면 손상을 유발하게 되고, 이와 같은 분사 노즐(10)의 아래 주변부(HT)의 손상은 결국 시간의 경과에 따라 분사 노즐(10)의 최초 분사가 이루어지는 구멍의 규격을 변화시키는 결과를 초래하게 된다.
따라서 챔버 내부의 충돌 공간(20T)을 형성하는 내측 변면 손상에 의해 챔버 자체는 물론이고 장치 전체에 대한 내구성 및 수명을 단축시킴에서 더 나아가, 분사 노즐(10)의 최초 분사가 이루어지는 구멍의 규격을 변화를 통해 고압 분사 성능의 저하를 유발시킴으로써, 결과적으로 고압 분사되는 유체 간의 충돌에 의해 발생되는 나노화 처리 성능 및 효율의 저하로 이어지게 된다.
이와 같은 문제의 해소는 우선적으로 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320) 구조의 채택을 통해 시작될 수 있으며, 더욱 구체적으로 이와 같은 내부 손상의 문제 개선 정도 및 나노화 처리 관련 성능의 개선 정도의 효과적인 제공을 위해 아래 설명되어지는 바와 같이 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320)의 배치 형태 상의 구조적 특징을 통해 마련될 수 있다.
구체적으로, 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320A, 320B, 320C) 각각은 노즐의 축선(320AS, 320BS, 320CS)이 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320A, 320B, 320C) 각각으로부터 고압 분사된 유체가 만나는 충돌점(CP)이 형성되는 평단면(P)을 기준으로 0° 내지 60°의 각도 범위를 이루며, 구체적으로는 6° 내지 30°의 각도 범위 내에서 기울어지도록 배치됨이 바람직하다.
이는 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320A, 320B, 320C) 각각의 선320AS, 320BS, 320CS)이 충돌점(CP)이 형성되는 평단면(P)과 이루는 각도의 수준(A1, A2, A3)이 6° 미만일 경우 고압 분사되는 유체(F)의 흐름에 의해 충돌 공간(310T)을 제공하는 챔버 본체(310)내부에 발생되는 손상의 정도가 빈번히 유발되고, 30°의 각도 범위를 초과할 경우 고압 분사되는 유체 간의 충돌에 의해 발생되는 나노화 처리 성능 및 효율이 저하되는 문제점이 발생하기 때문이다.
아울러, 도4에 도시된 제1노즐(320A)의 축선(320AS)과 충돌점(CP)이 형성되는 평단면(P)과 이루는 각도(A1)와 도5에 도시된 제2노즐(320B)의 축선(320BS)과 충돌점(CP)이 형성되는 평단면(P)과 이루는 각도(A2), 그리고 도6에 도시된 제3노즐(320C)의 축선(320CS)과 충돌점(CP)이 형성되는 평단면(P)과 이루는 각도(A3)의 수준은 0° 내지 60°의 각도 범위(바람직하게는 6° 내지 30°의 각도 범위) 내에서 동일하게 마련됨이 가장 바람직하다.
또한, 도2에 도시된 바와 같이 평면측을 기준으로 바라보았을 때, 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320A, 320B, 320C)은 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320A, 320B, 320C) 중 인접한 분사 노즐 간의 축선(320AS, 320BS, 320CS)이 상호 이루는 각도(A4, A5, A6)가 동일한 수준으로 이루어지도록 배치된다.
다시 말해, 본 발명의 유체 충돌 장치(300) 내에 구비되는 다중 노즐 구조가 3개의 분사 노즐(320A, 320B, 320C)로 마련될 경우, 제1노즐(320A)의 축선(320AS)과 제2노즐(320B)의 축선(320BS)이 평단면을 기준으로 이루는 각도(A4), 제2노즐(320B)의 축선(320BS)과 제3노즐(320C)의 축선(320CS)이 평단면을 기준으로 이루는 각도(A5), 제3노즐(320C)의 축선(320CS)과 제1노즐(320A)의 축선(320AS)이 평단면을 기준으로 이루는 각도(A56)이 이루는 각도는 각각 120°로 동일해야 할 것이다.
또한, 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320A, 320B, 320C) 각각은 최초 분사 위치(WP)로부터 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320A, 320B, 320C) 각각으로부터 고압 분사된 유체(F)가 만나는 충돌점(CP)에 이르는 충돌 거리(D1, D2, D3)가 10mm 내지 50mm의 거리 범위 내에서 갖춰지도록 배치됨이 바람직하다.
여기서, 도4에 도시된 제1노즐(320A)의 최초 분사 위치(WP)로부터 충돌점(CP)까지의 충돌거리(D1)와 도5에 도시된 제2노즐(320B)의 최초 분사 위치(WP)로부터 충돌점(CP)까지의 충돌거리(D2), 그리고 도6에 도시된 제3노즐(320C)의 의 최초 분사 위치(WP)로부터 충돌점(CP)까지의 충돌거리(D3)의 수준은 10mm 내지 50mm의 거리 범위 내에서 동일하게 마련됨이 가장 바람직하다.
아울러, 적어도 3개 이상의 분사 노즐(320A, 320B, 320C) 각각은 유체 공급배관 유닛(330)에 의해 내부로 유입되는 유체(F)를 500 bar 내지 2000 bar의 압력으로 고압 분사시키는 것이 바람직하다.
앞 서 설명한 바와 같이 본 발명의 유체 충돌 장치(300)의 챔버 본체(310) 내부에는 적어도 3개 이상으로 마련된 분사 노즐(320A, 320B, 320C)이 노즐의 축선(320AS, 320BS, 320CS)과 충돌점(CP)이 형성되는 평단면(P)이 이루는 각도의 수준(A1, A2, A3)이 0° 내지 60°의 각도 범위(바람직하게는 6° 내지 30°의 각도 범위) 내에서 동일하게 마련되며, 노즐의 축선(320AS, 320BS, 320CS) 중 인접한 축선 간이 평단면을 기준으로 상호 이루는 각도(A4, A5, A6)의 수준이 동일하게 마련되며, 최초 분사 위치(WP)로부터 충돌점(CP)에 이르는 충돌 거리(D1, D2, D3)가 10mm 내지 50mm의 거리 범위 내에서 동일하게 마련된 상태에서 내부로 유입되는 유체(F)를 500 bar 내지 2000 bar의 압력으로 고압 분사시킴에 따라 고압 분사되는 유체(F)의 연장되는 흐름에 의한 챔버 내부의 손상 최소화는 물론이고, 나노화 처리 성능 및 효율을 수준을 최적으로 개선시킬 수 있다.
이와 같은 결과물의 비교는 도7의 상호 동일 배율에서 촬영한 전자현미경 사진의 비교를 통해 확인될 수 있다.
도7(a)의 경우, 2개의 분사 노즐(10)을 이용해 노즐의 축선과 충돌점(CP)이 형성되는 평단면(P)이 이루는 각도의 수준이 각각 30°로 동일하게 갖춰진 경우의 나노화 처리가 이루어진 유체(F) 내 셀룰로오스 성분의 나노화 정도를 확인하기 위한 사진이다.
도7(b)의 경우, 2개의 분사 노즐(10)을 이용해 노즐의 축선과 충돌점(CP)이 형성되는 평단면(P)이 이루는 각도의 수준이 각각 6°로 동일하게 갖춰진 경우의 나노화 처리가 이루어진 유체(F) 내 셀룰로오스 성분의 나노화 정도를 확인하기 위한 사진이다.
도7(c)의 경우, 3개의 분사 노즐(320A, 320B, 320C)을 이용해 노즐의 축선(320AS, 320BS, 320CS)과 충돌점(CP)이 형성되는 평단면(P)이 이루는 각도의 수준이 각각 6°로 동일하게 갖춰진 경우의 나노화 처리가 이루어진 유체(F) 내 셀룰로오스 성분의 나노화 정도를 확인하기 위한 사진이다.
이들의 비교를 통해 확인할 수 있는 바와 같이 셀룰로오스 성분의 직성 수준이 도7(c)의 경우 도7(a) 및 도7(b) 비해 현격이 작으며, 그 분포의 정도 역시 더욱 미세하고 고르게 이루어져 있음을 확인할 수 있다.
결과적으로 도7(c)의 결과물이 도7(a) 및 도7(b) 비해 더욱 개선된 나노화 처리 성능 및 효율을 수준을 제공하고 있음을 명확히 나타내고 있다.
즉, 앞 서 설명한 바와 같이 구조적 특징이 특정된 본 발명의 유체 충돌 장치(300)의 챔버 본체(310) 내부 적어도 3개 이상으로 마련된 분사 노즐(320A, 320B, 320C)의 배치 형태는 고압 분사되는 유체(F)의 연장되는 흐름에 의한 챔버 내부의 손상 최소화하여 유체 충돌 장치(300), 더 나아가서는 장치 전체(1000)에 관한 수명을 효과적으로 늘일 수 있음은 물론이고, 효과적인 나노화 처리 성능 및 효율의 개선을 이루어 낼 수 있다.
본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000 : ACC(Aqueous Counter Collision) 장치
100 : 저장 탱크
200 : 플런저(Plunger)
300 : 유체 충돌 장치
310 : 챔버 본체
310T : 충돌 공간
320 : 분사 노즐
320A : 제1노즐
320B : 제2노즐
320C : 제3노즐
330 : 유체 공급배관 유닛
340 : 유체 배출배관 유닛
400 : 냉각유닛(Cooler)

Claims (6)

  1. 셀룰로오스 성분이 포함된 현탁액(Suspension) 상태의 유체의 충돌을 통한 나노화가 이루어질 수 있는 충돌 공간이 내부에 구비되는 챔버 본체;
    상기 유체를 유입받아 상기 챔버 본체 내 충돌 공간에 고압 분사하여 적어도 3개 이상의 지점으로부터 고압 분사된 유체가 하나의 충돌점에서 만나 충돌을 일으키도록 상기 챔버 본체 내에 설치되는 적어도 3개 이상의 분사 노즐;
    플런저(Plunger)로부터 호퍼로 유입된 유체를 상기 챔버 본체의 내부를 통해 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각으로 이동시키기 위한 이동경로를 제공하는 유체 공급배관 유닛; 및
    상기 챔버 본체 내 충돌 공간에서 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐을 통해 고압 분사되어 충동을 일으킴에 따라 셀룰로오스 성분의 나노화가 이루어진 유체가 배출되기 위한 배출경로를 제공하는 유체 배출배관 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는
    다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각은 노즐의 축선이 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각으로부터 고압 분사된 유체가 만나는 상기 충돌점이 형성되는 평단면을 기준으로 0° 내지 60°의 각도로 기울어지도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐은 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 중 인접한 분사 노즐 간의 축선이 상호 이루는 각도가 동일하게 이루어지도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐은 최초 분사 위치로부터 상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각으로부터 고압 분사된 유체가 만나는 상기 충돌점에 이르는 충돌 거리가 모두 동일하게 이루어지도록 배치되는 것을 특징으로 하는
    다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각이 동일하게 형성하는 상기 충돌 거리는 10mm 내지 50mm로 마련되는 것을 특징으로 하는
    다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 3개 이상의 분사 노즐 각각은 상기 유체 공급배관 유닛에 의해 내부로 유입되는 유체를 500 bar 내지 2000 bar의 압력으로 고압 분사시키는 것을 특징으로 하는
    다중 노즐 구조를 구비한 유체 충돌 장치.
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