KR20210060749A - Core shell particle generator using spraying and drying method - Google Patents

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충남대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for generating aerosol particles using spray drying. The apparatus according to the present invention includes: a drying chamber through which liquid droplets and a conveying gas flow to dry sprayed liquid droplets; a pair of horizontal mount blocks installed at one sidewall of the drying chamber; an ultrasonic wave nozzle installed in the drying chamber concentrically with the horizontal mount blocks to spray the liquid droplets horizontally; an air flow path installed around the ultrasonic wave nozzle of the horizontal mount blocks to allow sheath flow through the conveying gas; a hot air blower installed at the top of the drying chamber to inject heated gas into the drying chamber; a silica gel diffusion dryer installed at the bottom of the drying chamber so that the vapor produced by the evaporation of the liquid droplets from the drying chamber may be adsorbed to provide particles free from water; and a particle collection filter installed at the rear end of the silica gel diffusion dryer to collect aerosol particles.

Description

분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치{CORE SHELL PARTICLE GENERATOR USING SPRAYING AND DRYING METHOD}Aerosol particle generation device using spray drying method {CORE SHELL PARTICLE GENERATOR USING SPRAYING AND DRYING METHOD}

본 발명은 분무건조법을 이용한 입자생성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생성하고자 하는 물질의 용액을 액적분사장치을 이용하여서 액적형태로 분사시키고 액적이 열원에 의해 고온을 유지하는 건조챔버를 거치게 되면서 용액은 증발되고 남은 입자가 뭉쳐져서 건조된 입자형태로 생성하거나 KCl 또는 NaCl 용액을 뿌리면 분무 후에 이온 결정화 과정을 거쳐 입자를 생성할 수 있는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a particle generation apparatus using a spray drying method, and more particularly, a solution of a substance to be generated is sprayed in a droplet form using a droplet spraying device, and the solution is passed through a drying chamber that maintains a high temperature by a heat source. Silver is evaporated and the remaining particles are agglomerated to form a dried particle form, or by spraying a KCl or NaCl solution, it relates to an apparatus capable of generating particles through an ion crystallization process after spraying.

일반적인 입자를 발생시킬 수 있는 장비들은 주로 애토마이저, 진동오리피스에어로졸발생기(VOAG), 잉크젯모듈, 초음파분무기 등으로 있다. 애토마이저는 공기의 압력으로 액적을 발생시키는 장치지만 수십에서 수백나노미터의 입자를 만들 수 있었지만 수 마이크로 미터의 입자를 발생시키기 어려운 점이 있다. VOAG는 오리피스 형상을 이용하여 단분산 입자를 발생시킬 수 있는 장비지만 노즐 출구의 막힘현상 때문에 지속적으로 입자를 발생시키기 어려운 점이 있다. 잉크젯 모듈은 내부 진동자의 파형과 주파수를 조정하여 단분산 입자를 발생시키는 장비지만 액적의 생성속도가 낮아서 많은 양의 입자를 발생시키기 어려운 점이 있다. 액적분사장치은 내부 진동자의 주파수의 진동에 따라 수 마이크로미터의 균일한 입도 분포를 갖고 많은 양의 액적을 발생시킬 수 있다. 초음파 노즐에서 발생된 액적을 대상으로 건조된 분말을 생성하기 위해 입자생성장치는 노즐을 이용하여 수용액 또는 슬러리를 액적의 형태로 발생시키고, 이를 건조시키기 위해 주입하는 가스를 히터를 통해 가열한 후 건조챔버로 공급하거나 수분 흡수를 잘 할 수 있는 건조기를 통과시키는 방식으로 건조된 입자를 만들 수 있다. Equipment that can generate general particles is mainly an atomizer, a vibrating orifice aerosol generator (VOAG), an ink jet module, and an ultrasonic atomizer. Although the atomizer is a device that generates droplets under the pressure of air, it can produce particles of tens to hundreds of nanometers, but it is difficult to generate particles of several micrometers. VOAG is an equipment capable of generating monodisperse particles by using an orifice shape, but it is difficult to continuously generate particles due to the clogging of the nozzle outlet. The inkjet module is a device that generates monodisperse particles by adjusting the waveform and frequency of the internal vibrator, but it is difficult to generate a large amount of particles due to low droplet generation speed. The droplet ejection device has a uniform particle size distribution of several micrometers according to the vibration of the frequency of the internal vibrator and can generate a large amount of droplets. In order to generate the dried powder for the droplets generated by the ultrasonic nozzle, the particle generator generates an aqueous solution or slurry in the form of droplets using a nozzle, and the gas injected to dry it is heated through a heater and then dried. Dried particles can be made by feeding them into a chamber or passing them through a dryer that can absorb moisture well.

이 방법과 같이 장치를 구성하는 경우 이송기체가 히터를 지나게 되어 건조챔버에 도달하게 되면 추가적인 열량을 공급할 수 없게 되므로 이송기체의 온도가 점점 하락하는 문제점이 있다. 또한 노즐을 통해 액적을 분무하는 경우 넓은 분사각으로 인해 건조챔버 벽면으로부터 손실될 뿐만 아니라 분무된 액적이 건조챔버에서 재순환으로 인해서도 손실이 일어날 수 있는 단점이 있다. 따라서 보다 효율적으로 입자를 발생시키기 위한 노력이 꾸준히 시도되고 있다.In the case of configuring the device in this way, when the conveying gas passes through the heater and reaches the drying chamber, additional heat cannot be supplied, so there is a problem that the temperature of the conveying gas gradually decreases. In addition, when the droplets are sprayed through the nozzle, there is a disadvantage that not only is lost from the wall of the drying chamber due to a wide spraying angle, but also the sprayed droplets are lost due to recirculation in the drying chamber. Therefore, efforts to more efficiently generate particles are being attempted steadily.

1. 대한민국 등록특허 제10-1970470호 (2019.04.15)1. Korean Patent Registration No. 10-1970470 (2019.04.15) 2. 대한민국 등록특허 제10-1880349호 (2017.12.06)2. Korean Patent Registration No. 10-1880349 (2017.12.06)

Stein, S. W., Gabrio, B. J., Oberreit, D., Hairston, P., Myrdal, P. B., & Beck, T. J. (2002). An evaluation of mass-weighted size distribution measurements with the model 3320 aerodynamic particle sizer. Aerosol Science and Technology, 36, 845-854. Stein, S. W., Gabrio, B. J., Oberreit, D., Hairston, P., Myrdal, P. B., & Beck, T. J. (2002). An evaluation of mass-weighted size distribution measurements with the model 3320 aerodynamic particle sizer. Aerosol Science and Technology, 36, 845-854. Lee, Haneol, Jeong, Young-Su, Choi, Kibong, & Shin, Weon Gyu (2017). The effect of sheath flow rate on the particle trajectory inside an optical cavity with direct flow configuration. Journal of Aerosol Science. 114, 146-156. Lee, Haneol, Jeong, Young-Su, Choi, Kibong, & Shin, Weon Gyu (2017). The effect of sheath flow rate on the particle trajectory inside an optical cavity with direct flow configuration. Journal of Aerosol Science. 114, 146-156. Lee, Yao-Chuan, Jeng, Fu-Tien, & Chen, Chih-Chieh (2008). Technique for aerosol generation with controllable micrometer size distribution. Chemosphere. 73(5), 760-767. Lee, Yao-Chuan, Jeng, Fu-Tien, & Chen, Chih-Chieh (2008). Technique for aerosol generation with controllable micrometer size distribution. Chemosphere. 73(5), 760-767.

본 발명의 목적은 액적을 분무하는 액적분사장치을 건조챔버의 측면에 설치하고 이송기체의 쉬스 유동(sheath flow)을 위한 한 쌍의 공기유로를 서로 대향하도록 설치함으로써, 분무되는 액적을 건조챔버의 센터라인 쪽으로 집중시켜 액적이 벽면에 충돌하여 발생하는 손실을 줄일 수 있도록 한 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to install a droplet spraying device for spraying droplets on the side of a drying chamber, and by installing a pair of air passages for sheath flow of the conveying gas so as to face each other. It is to provide an aerosol particle generation apparatus using a spray drying method in which the loss caused by the droplets colliding with the wall by focusing on the line can be reduced.

본 발명의 다른 목적은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 건조챔버를 오븐안에 위치시켜 오븐 안에서의 열전달을 통해 건조챔버 내부의 온도를 상승시킴으로써, 건조챔버 내부의 온도를 항상 일정하게 유지할 수 있도록 한 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to be conceived to solve the above problems, by placing the drying chamber in the oven and raising the temperature inside the drying chamber through heat transfer in the oven, so that the temperature inside the drying chamber can always be kept constant. It is to provide an aerosol particle generation device using a spray drying method.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치는, In order to achieve the above object, the aerosol particle generation apparatus using the spray drying method according to the present invention,

분무된 액적을 건조시키기 위해 액적과 이송기체가 유동하는 건조챔버; 상기 건조챔버의 일측벽에 설치되는 한 쌍의 수평형 마운트블록; 상기 건조챔버의 내부에 액적을 수평하게 분무하기 위해 상기 수평형 마운트 블록에 그와 동심 형태로 설치되는 초음파노즐; 이송기체를 통해 쉬스 유동을 할 수 있도록 하기 위해, 상기 수평형 마운트블록의 초음파노즐 주위에 설치되는 공기유로; 건조챔버 내부로 온도를 상승시킨 가스를 주입시키기 위해, 상기 건조챔버의 상단에 설치되는 열풍기; 상기 건조챔버의 하단에 설치되어 건조챔버로부터 액적이 증발하여 생성된 증기를 흡착시켜 수분이 제거된 입자를 얻을 수 있도록 하는 실리카겔 디퓨전 드라이어; 및 상기 실리카겔 디퓨전 드라이어의 후단에 설치되어 에어로졸 입자를 포집하는 입자포집필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.A drying chamber in which the droplets and the conveying gas flow to dry the sprayed droplets; A pair of horizontal mount blocks installed on one side wall of the drying chamber; An ultrasonic nozzle installed concentrically with the horizontal mount block to spray droplets horizontally into the drying chamber; An air passage installed around the ultrasonic nozzle of the horizontal mount block to allow the sheath to flow through the conveying gas; A hot air fan installed at an upper end of the drying chamber in order to inject a gas whose temperature has risen into the drying chamber; A silica gel diffusion dryer installed at the bottom of the drying chamber to absorb the vapor generated by evaporation of droplets from the drying chamber to obtain particles from which moisture has been removed; And a particle collecting filter installed at a rear end of the silica gel diffusion dryer to collect aerosol particles.

상기 한 쌍의 수평형 마운트 블록은, 상기 건조챔버의 일측벽에 서로 대향하여 설치되고,The pair of horizontal mount blocks are installed opposite each other on one side wall of the drying chamber,

상기 초음파노즐은 상기 건조챔버의 내부에 액적을 수평하게 분무하기 위해 상기 한 쌍의 수평형 마운트 블록 중 어느 하나에 설치되며,The ultrasonic nozzle is installed on any one of the pair of horizontal mount blocks to horizontally spray droplets inside the drying chamber,

상기 공기유로는 이송기체를 통해 쉬스 유동을 할 수 있도록 각각의 수평형 마운트블록에 서로 대향하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.The air flow path is characterized in that it is installed to face each other in the horizontal mount block so as to allow sheath flow through the conveying gas.

상기 건조챔버의 상단에는 건조챔버 내부로 온도를 상승시킨 가스를 주입시키기 위한 열풍기를 더 설치하며, 상기 열풍기에는 질소가스탱크와 가스유량제어기가 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.A hot air fan for injecting a gas having a temperature increased into the drying chamber is further installed at an upper end of the drying chamber, and a nitrogen gas tank and a gas flow controller are coupled to the hot air fan.

상기 수평형 마운트 블록이 설치된 건조챔버의 하단에는 오븐이 상기 건조챔버의 외부를 둘러싸도록 설치되는 것을 특징으로 한다.An oven is installed at a lower end of the drying chamber in which the horizontal mount block is installed so as to surround the outside of the drying chamber.

상기 입자포집필터를 통해서 포집되는 입자의 양을 조절하기 위하여, 진공펌프가 상기 입자포집필터에 연결되어 설치되는 것을 특징으로 한다.In order to control the amount of particles collected through the particle collection filter, a vacuum pump is installed connected to the particle collection filter.

본 발명에 따르면, 기존의 방식대로 이송기체를 히터를 통과시켜 가열시킨 후 건조챔버로 주입하여 건조챔버 내부의 온도를 조절하는 것이 아닌 추가적인 오븐을 통해 건조챔버 내부의 온도를 조절하는 방법은 건조챔버의 내부의 온도를 균일하게 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한 분무용 액적분사장치을 입자생성장치의 상방에 설치하여 건조챔버에 하방으로 액적을 주입하여 건조된 입자를 얻는 것이 아니라, 건조챔버의 측면에 수평으로 분무노즐을 설치하고 추가적인 공기유로 한 쌍을 서로 대향하도록 설치하여 이송기체가 쉬스유동(sheath flow) 역할을 해 분무된 액적을 건조챔버의 센터라인 쪽으로 집중시킴으로써, 액적이 벽면에 충돌하여 발생하는 손실을 줄이는 역할을 하므로 이전보다 입자를 많이 발생시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the method of controlling the temperature inside the drying chamber through an additional oven instead of controlling the temperature inside the drying chamber by injecting it into the drying chamber after heating the conveying gas through a heater according to the conventional method. There is an advantage of being able to maintain a uniform temperature inside of. In addition, a spray droplet injection device is installed above the particle generation device to inject the droplets downward into the drying chamber to obtain dried particles. Instead, a spray nozzle is installed horizontally on the side of the drying chamber, and a pair of additional air flow paths face each other. It is installed so that the conveying gas acts as a sheath flow and concentrates the sprayed droplets toward the center line of the drying chamber, thereby reducing the loss caused by the droplets colliding with the wall surface, thus generating more particles than before. There is an effect.

본 발명에 따르면, 이송기체의 쉬스 유동에 의한 공기의 압력으로 액적을 발생시키는 장치인 애토마이저보다 수 마이크로 미터의 입자를 더 많이 발생시킬 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage of generating more particles of several micrometers than an atomizer, which is a device that generates droplets by pressure of air due to a sheath flow of a conveying gas.

도 1은 본 발명에 따른 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치에서 쉬스 유동을 위한 공기유로를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 쉬스 유동 유무에 따른 액적의 유동을 도식적으로 나타낸 도면이다. (a)는 본 발명에 따른 쉬스 유동을 수행하였을 때 나타나는 액적의 유동을 도시한 도면이고, (b)는 본 발명에 따른 쉬스 유동을 수행하지 않았을 때 나타나는 액적의 유동을 도시한 도면이다.
도 4는 애토마이저에서 발생된 입자와 본 발명에 따라 생성된 입자의 발생량을 비교하여 나타낸 그래프이다.
1 is a schematic diagram of an aerosol particle generation apparatus using a spray drying method according to the present invention.
2 is an enlarged view illustrating an air flow path for sheath flow in an aerosol particle generation apparatus using a spray drying method according to the present invention.
3 is a diagram schematically showing the flow of droplets according to the presence or absence of the sheath flow of the present invention. (a) is a diagram showing the flow of droplets when the sheath flow according to the present invention is performed, and (b) is a diagram showing the flow of droplets when the sheath flow according to the present invention is not performed.
4 is a graph showing a comparison between the amount of particles generated by the atomizer and the particles generated according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자생성장치를 도시한 도면이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a view showing an aerosol particle generation apparatus using the spray drying method according to the present invention.

본 발명이 제안하는 새로운 분무건조법을 이용한 입자생성장치는 이송기체를 히터를 통해 가열한 후 건조챔버에 주입시키고 건조챔버를 오븐안에 위치시켜 오븐 안에서의 열전달을 통해 건조챔버 내부의 온도를 상승시킨 후 유지할 수 있도록 한다. 주입되는 가스는 히터와 오븐을 통해 히팅이 되고 건조챔버 내부의 온도를 균일하게 만들어준다. 또한, 초음파노즐이 건조챔버의 상단에 설치되어 하방으로 분사하는 구조가 아니고, 건조챔버의 측면에 설치되어 액적을 수평방향으로 분무하는 구조라서 액적이 히터와 오븐으로부터 열전달을 충분히 받을 수 있는 구조인 것이다. The particle generation apparatus using the new spray drying method proposed by the present invention heats the conveying gas through a heater, injects it into the drying chamber, and places the drying chamber in the oven to increase the temperature inside the drying chamber through heat transfer in the oven. To be able to maintain it. The injected gas is heated through a heater and an oven, and the temperature inside the drying chamber is made uniform. In addition, since the ultrasonic nozzle is installed on the top of the drying chamber and sprayed downward, it is installed on the side of the drying chamber and sprays the droplets in a horizontal direction, so that the droplets can sufficiently receive heat transfer from the heater and oven. will be.

또한, 초음파노즐과 초음파노즐 반대편에 수평으로 설치된 추가적인 공기유로를 통해 이송기체를 주입하는 구조를 이룬다. 이 때 추가적인 공기유로에서 흐르는 가스는 쉬스유동(sheath flow) 역할을 하며 노즐에서 분무되는 액적을 건조챔버의 센터라인으로 모아주는 역할을 하게 된다. 초음파노즐에 의해 분무된 액적들이 건조챔버내에서 제어된 유동으로 이송되며 액적에 포함된 수분은 충분히 증발하고 남은 입자들이 건조모듈 밖으로 나오게 된다.In addition, it has a structure in which the transport gas is injected through the ultrasonic nozzle and an additional air passage horizontally installed on the opposite side of the ultrasonic nozzle. At this time, the gas flowing in the additional air flow serves as a sheath flow and collects droplets sprayed from the nozzle to the center line of the drying chamber. The droplets sprayed by the ultrasonic nozzle are transferred in a controlled flow in the drying chamber, the moisture contained in the droplets is sufficiently evaporated, and the remaining particles come out of the drying module.

도 1은 본 발명에 따른 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치에서 쉬스 유동을 위한 공기유로를 확대하여 도시한 확대도이다.1 is a schematic diagram of an aerosol particle generation apparatus using a spray drying method according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view showing an enlarged air flow path for sheath flow in an aerosol particle generation apparatus using the spray drying method according to the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 에어로졸 입자 생성장치는, 크게 분무된 액적을 건조시키기 위해 액적과 이송기체가 유동하는 건조챔버(4), 상기 건조챔버(4)의 일측벽에 서로 대향하여 설치되는 한 쌍의 수평형 마운트블록(3), 상기 건조챔버(4)의 내부에 액적을 수평하게 분무하기 위해 상기 한 쌍의 수평형 마운트 블록(3) 중 어느 하나에 설치되는 초음파노즐(1), 각각의 수평형 마운트블록(3)에 서로 대향하도록 설치되어 이송기체를 통해 쉬스 유동을 할 수 있도록 하는 공기유로(11), 상기 건조챔버(4)의 하단에 설치되어 건조챔버(4)로부터 액적이 증발하여 생성된 증기를 흡착시켜 수분이 제거된 입자를 얻을 수 있도록 하는 실리카겔 디퓨전 드라이어(7) 및 상기 실리카겔 디퓨전 드라이어(7)의 후단에 설치되어 에어로졸 입자를 포집하는 입자포집필터(8)를 포함한다.1 and 2, the aerosol particle generation apparatus according to the present invention includes a drying chamber 4 in which droplets and a conveying gas flow in order to dry largely sprayed droplets, and the drying chamber 4 A pair of horizontal mount blocks (3) installed opposite each other on the side wall, and installed in any one of the pair of horizontal mount blocks (3) to horizontally spray droplets into the drying chamber (4) The ultrasonic nozzle (1), which is installed to face each other on each horizontal mount block (3), is installed at the bottom of the drying chamber (4) and the air flow path (11) to allow sheath flow through the conveying gas. A silica gel diffusion dryer 7 is installed at the rear end of the silica gel diffusion dryer 7 and a silica gel diffusion dryer 7 that absorbs the vapor generated by the evaporation of droplets from the drying chamber 4 to obtain moisture-removed particles, and collects aerosol particles. It includes a particle collecting filter (8).

상기 건조챔버(4)의 상단에는 열풍기(5)가 설치되어서 상기 건조챔버(4) 내부로 온도를 상승시킨 가스를 주입시킬 수 있는 역할을 한다. 따라서, 상기 열풍기(5)에는 질소가스탱크(9)와 가스유량제어기(10)가 결합되어 설치되어 있다.A hot air fan 5 is installed at an upper end of the drying chamber 4 to serve to inject a gas having increased temperature into the drying chamber 4. Accordingly, a nitrogen gas tank 9 and a gas flow rate controller 10 are combined and installed in the hot air fan 5.

상기 수평형 마운트 블록(3)이 설치된 건조챔버(4)의 하단에는 오븐(6)이 건조챔버(4)의 외부를 둘러싸도록 설치되어서, 상기 건조챔버(4) 내부의 온도를 올려주고, 상기 열풍기(5)에 의해 온도가 상승된 가스의 온도를 유지시켜 주는 역할을 한다.At the bottom of the drying chamber 4 in which the horizontal mount block 3 is installed, an oven 6 is installed to surround the outside of the drying chamber 4 to raise the temperature inside the drying chamber 4, and the It serves to maintain the temperature of the gas whose temperature is increased by the hot air fan (5).

상기 오븐(6)에는 제어부가 설치됨으로써, 상기 제어부를 통해서 상기 오븐(6)을 작동시키면, 상기 오븐(6)의 내부 온도가 상승하게 되고, 상승된 오븐(6) 내부의 공기는 열전달을 통해서 상기 건조챔버(4)의 온도를 상승시키거나 유지시킬 수 있는 것이다.The oven 6 is equipped with a control unit, and when the oven 6 is operated through the control unit, the internal temperature of the oven 6 is increased, and the air inside the oven 6 is increased through heat transfer. It is possible to raise or maintain the temperature of the drying chamber (4).

이때, 상기 건조챔버(5)의 내부온도는 오븐(6)의 온도를 조절함으로써 제어할 수 있다.At this time, the internal temperature of the drying chamber 5 can be controlled by adjusting the temperature of the oven 6.

상기 수평형 마운팅 블록(3)에 설치되는 공기유로(11)에는 질소가스탱크(9)와 가스유량제어기(10)가 연결되어 있다. 상기 질소가스탱크(9)로부터 가스를 발생시키고, 상기 가스유량제어기(10)를 통해 상기 공기유로(11)로 이송기체를 주입하고 쉬스유동을 할 수 있도록 한다.A nitrogen gas tank 9 and a gas flow controller 10 are connected to the air flow path 11 installed in the horizontal mounting block 3. Gas is generated from the nitrogen gas tank 9, and a conveying gas is injected into the air passage 11 through the gas flow controller 10 to allow sheath flow.

이때, 상기 가스유량제어기(10)를 통해 쉬스 유동량을 조절할 수 있고, 조절된 유량으로 분무된 쉬스 유동은 분무된 액적이 벽으로부터의 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.In this case, the sheath flow amount can be adjusted through the gas flow rate controller 10, and the sheath flow sprayed at the controlled flow rate can prevent the sprayed droplets from being lost from the wall.

상기 초음파노즐(1)은 80kHz ∼ 120kHz 초음파를 이용하여 용액을 액적으로 형성하여 분무할 수 있다.The ultrasonic nozzle 1 may be sprayed by forming a solution into droplets using 80 kHz to 120 kHz ultrasonic waves.

상기 초음파노즐(1)의 외벽 주위로 공기유로(11)가 연통되도록 설치되어서, 상기 공기유로(11)를 통해서 이송기체가 이동하게 된다. 따라서 상기 이송기체는 상기 초음파노즐(1)의 외벽을 따라 흐르면서 쉬스 유동(sheath flow)을 하게 되고, 건조챔버(4)로 주입되면서 상기 초음파노즐(1)로부터 분사되는 액적을 건조챔버의 센터라인 쪽으로 집중시킬 수 있는 것이다.The air passage 11 is installed to communicate around the outer wall of the ultrasonic nozzle 1, so that the conveying gas moves through the air passage 11. Therefore, the conveying gas flows along the outer wall of the ultrasonic nozzle 1 to make a sheath flow, and while being injected into the drying chamber 4, the droplets sprayed from the ultrasonic nozzle 1 are transferred to the center line of the drying chamber. You can focus on it.

즉, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 초음파노즐(1)로부터 액적이 분사됨과 동시에 서로 대향하고 있는 수평형 마운트 블록(3)에 설치된 공기유로(11)로부터 주입되는 이송기체가 액적을 건조챔버(4)의 센터라인 쪽으로 모을 수 있는 것이다. 이 상태에서 상기 열풍기(5)로부터 주입되는 가스를 통해 상기 액적은 하방으로 이동할 수 있는 것이다.That is, as shown in (a) of FIG. 3, droplets are sprayed from the ultrasonic nozzle 1 and at the same time, the transport gas injected from the air flow path 11 installed in the horizontal mount block 3 facing each other is liquid. Enemies can be collected toward the center line of the drying chamber (4). In this state, the droplets can move downward through the gas injected from the hot air fan 5.

만약에 도 3의 (b)에서와 같이, 본 발명에 따른 쉬스 유동을 수행하지 않았을 때에는 초음파노즐(1)로부터 분사되는 액적은 건조챔버(4)의 벽면까지 분무되어 벽면과 충돌하면서 손실될 수 있는 것이다.If the sheath flow according to the present invention is not performed as shown in (b) of FIG. 3, the droplets sprayed from the ultrasonic nozzle 1 may be sprayed to the wall of the drying chamber 4 and be lost while colliding with the wall. There is.

상기 건조챔버(4)는 원통형으로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 초음파노즐(1)로부터 분무된 액적은 온도가 올라간 이송기체에 의해 수분은 증발하게 되고 남은 입자가 뭉쳐져서 하단을 통해서 상기 실리카겔 디퓨전 드라이어(7)로 이송하게 된다. The drying chamber 4 is preferably configured in a cylindrical shape, and the droplets sprayed from the ultrasonic nozzle 1 evaporate moisture by a transfer gas with an elevated temperature, and the remaining particles are aggregated to form the silica gel diffusion dryer. It will be transferred to (7).

상기 실리카겔 디퓨전 드라이어(7)는 이송된 건조된 액적으로부터 생성된 증기를 흡착시켜 수분이 제거된 입자를 얻을 수 있다. 상기 입자는 에어로졸 입자출구(8)을 통해서 빠져나올 수 있다. The silica gel diffusion dryer 7 may adsorb vapor generated from the transferred dried droplets to obtain particles from which moisture has been removed. The particles may come out through the aerosol particle outlet (8).

또한, 상기 에어로졸 입자출구(8)를 통해서 빠져나온 입자는 입자포집필터(12)를 통해서 포집될 수 있으며, 이때 포집되는 양은 진공펌프(13)의 유량을 조절함으로써 조절될 수 있다.In addition, particles exiting through the aerosol particle outlet 8 may be collected through the particle collection filter 12, and the amount collected at this time may be controlled by adjusting the flow rate of the vacuum pump 13.

<실시예><Example>

애토마이저에서 발생된 입자는 주로 2μm 이하의 직경을 가지며 그 이상의 크기를 만들기 어려운 반면에, 본 발명에 따른 초음파노즐을 이용하여 분무된 액적은 건조챔버와 실리카겔 디퓨전 드라이어를 지나면서 입자를 발생시킬 수 있었고 쉬스유동의 작용으로 인해 2μm 이상 크기를 갖는 입자의 발생량을 고 농도로 발생시킬 수 있다. 이와 관련한 결과 그래프가 도 4에 도시되어 있다.While the particles generated by the atomizer mainly have a diameter of 2 μm or less and it is difficult to make a larger size, droplets sprayed using the ultrasonic nozzle according to the present invention can generate particles while passing through the drying chamber and the silica gel diffusion dryer. The amount of particles having a size of 2 μm or more can be generated at a high concentration due to the action of the sheath flow. A graph of the results in this regard is shown in FIG. 4.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It belongs to the scope of rights of

1: 초음파노즐
2: 시린지펌프
3: 수평형 마운트 블록
4: 건조챔버
5: 열풍기
6: 오븐
7: 실리카겔 디퓨전 드라이어
8: 에어로졸 입자 출구
9: 질소가스탱크
10: 가스유량제어기
11: 공기유로
12: 입자포집필터
13: 진공펌프
1: ultrasonic nozzle
2: syringe pump
3: horizontal mount block
4: drying chamber
5: hot air
6: oven
7: silica gel diffusion dryer
8: aerosol particle outlet
9: nitrogen gas tank
10: gas flow controller
11: air flow
12: particle collection filter
13: vacuum pump

Claims (5)

분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치에 있어서,
분무된 액적을 건조시키기 위해 액적과 이송기체가 유동하는 건조챔버;
상기 건조챔버의 일측벽에 설치되는 한 쌍의 수평형 마운트블록;
상기 건조챔버의 내부에 액적을 수평하게 분무하기 위해 상기 수평형 마운트 블록에 그와 동심 형태로 설치되는 초음파노즐;
이송기체를 통해 쉬스 유동을 할 수 있도록 하기 위해, 상기 수평형 마운트블록의 초음파노즐 주위에 설치되는 공기유로;
건조챔버 내부로 온도를 상승시킨 가스를 주입시키기 위해, 상기 건조챔버의 상단에 설치되는 열풍기;
상기 건조챔버의 하단에 설치되어 건조챔버로부터 액적이 증발하여 생성된 증기를 흡착시켜 수분이 제거된 입자를 얻을 수 있도록 하는 실리카겔 디퓨전 드라이어; 및
상기 실리카겔 디퓨전 드라이어의 후단에 설치되어 에어로졸 입자를 포집하는 입자포집필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치.
In the aerosol particle generation device using the spray drying method,
A drying chamber in which the droplets and the conveying gas flow to dry the sprayed droplets;
A pair of horizontal mount blocks installed on one side wall of the drying chamber;
An ultrasonic nozzle installed concentrically with the horizontal mount block to spray droplets horizontally into the drying chamber;
An air passage installed around the ultrasonic nozzle of the horizontal mount block to allow the sheath to flow through the conveying gas;
A hot air fan installed at an upper end of the drying chamber in order to inject a gas whose temperature has risen into the drying chamber;
A silica gel diffusion dryer installed at the bottom of the drying chamber to absorb the vapor generated by evaporation of droplets from the drying chamber to obtain particles from which moisture has been removed; And
An aerosol particle generation apparatus using a spray drying method, characterized in that it comprises a particle collecting filter installed at a rear end of the silica gel diffusion dryer to collect aerosol particles.
제 1항에 있어서,
상기 한 쌍의 수평형 마운트 블록은, 상기 건조챔버의 일측벽에 서로 대향하여 설치되고,
상기 초음파노즐은 상기 건조챔버의 내부에 액적을 수평하게 분무하기 위해 상기 한 쌍의 수평형 마운트 블록 중 어느 하나에 설치되며,
상기 공기유로는 이송기체를 통해 쉬스 유동을 할 수 있도록 각각의 수평형 마운트블록에 서로 대향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치.
The method of claim 1,
The pair of horizontal mount blocks are installed opposite each other on one side wall of the drying chamber,
The ultrasonic nozzle is installed on any one of the pair of horizontal mount blocks to horizontally spray droplets inside the drying chamber,
The air flow path is an aerosol particle generation apparatus using a spray drying method, characterized in that the air flow path is installed to face each other in the horizontal mount block so as to allow sheath flow through the conveying gas.
제 1항에 있어서,
상기 열풍기에는 질소가스탱크와 가스유량제어기가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치.
The method of claim 1,
An aerosol particle generation apparatus using a spray drying method, characterized in that a nitrogen gas tank and a gas flow rate controller are combined with the hot air fan.
제 1항에 있어서,
상기 수평형 마운트 블록이 설치된 건조챔버의 하단에는 오븐이 상기 건조챔버의 외부를 둘러싸도록 설치되는 것을 특징으로 하는 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치.
The method of claim 1,
An aerosol particle generation apparatus using a spray drying method, characterized in that an oven is installed at a lower end of the drying chamber in which the horizontal mount block is installed so as to surround the outside of the drying chamber.
제 1항에 있어서,
상기 입자포집필터를 통해서 포집되는 입자의 양을 조절하기 위하여, 진공펌프가 상기 입자포집필터에 연결되어 설치되는 것을 특징으로 하는 분무건조법을 이용한 에어로졸 입자 생성장치.

The method of claim 1,
An aerosol particle generation apparatus using a spray drying method, characterized in that a vacuum pump is installed connected to the particle collection filter in order to control the amount of particles collected through the particle collection filter.

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