KR20220100455A - 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수용액이 유입되는 유입부; 상기 유입부와 연결되고, 상기 수용액을 일정압력으로 송풍시키는 송풍부; 상기 송풍부와 연결되고, 상기 송풍부에서 이송되는 수용액을 미립자 형태로 기화시키는 기화부; 상기 기화부와 연결되고, 상기 송풍부에서 전달되는 송풍압력에 의해 일정용량 분사되는 미립자 형태의 수용액에 일정용량의 산화그래핀을 첨가하는 첨가부; 상기 첨가부와 연결되고, 상기 첨가부에서 이송되는 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀을 혼합하고 용액화하여 혼합용액을 생성하는 혼합부; 및 상기 혼합부와 연결되고, 상기 혼합부에서 이송되는 상기 혼합용액을 냉각시키는 냉각부;를 포함하는 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치에 있어서, 상기 첨가부는 바닥면에 제공되는 산화그래핀을 부상시키는 진동발생부와, 상기 미립자 형태의 수용액을 와류에 의해 부상시키는 와류형성부를 포함하는, 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치에 관한 것이다.

Description

산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치{A mixed solution manufacturing system that prepares a mixed solution by mixing graphene oxide}

본 발명은 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수용액이 유입되는 유입부; 상기 유입부와 연결되고, 상기 수용액을 일정압력으로 송풍시키는 송풍부; 상기 송풍부와 연결되고, 상기 송풍부에서 이송되는 수용액을 미립자 형태로 기화시키는 기화부; 상기 기화부와 연결되고, 상기 송풍부에서 전달되는 송풍압력에 의해 일정용량 분사되는 미립자 형태의 수용액에 일정용량의 산화그래핀을 첨가하는 첨가부; 상기 첨가부와 연결되고, 상기 첨가부에서 이송되는 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀을 혼합하고 용액화하여 혼합용액을 생성하는 혼합부; 및 상기 혼합부와 연결되고, 상기 혼합부에서 이송되는 상기 혼합용액을 냉각시키는 냉각부;를 포함하는 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치에 있어서, 상기 첨가부는 바닥면에 제공되는 산화그래핀을 부상시키는 진동발생부와, 상기 미립자 형태의 수용액을 와류에 의해 부상시키는 와류형성부를 포함하는, 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 나노 입자들을 제조하고 사용하는 한 가지 분야로는 예컨대, 페인트에서 착색용으로 이용되는 종류의 안료가 있다. 안료의 경우 입자 크기를 감소시키면 예컨대, 페인트의 휘도 및 색 강도가 개선된다.

나노 입자들을 사용하는 또 다른 분야로는 촉매가 있다. 따라서, 평균 입경이 감소함에 따라, 촉매의 질량에 상대적으로 총표면적이 증가하여 보다 효과적인 촉매가 생성된다.

또한, 약품 또는 작물 보호제 분야에서의 나노 입자의 사용으로 그 생체이용효율을 증가시킬 수 있다.

그 제조 공정에서 증기 형태로 기질에 적용되는 재료들의 경우에, 입자들이 매우 미세하여 더 신속히 기체상으로 변화됨으로써 열 부하가 감소할 수 있게 하는 것이 유리하다.

나노 미립자 고체는 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 통상, 이들 분상 고체는 연마 단계, 화염 중의 기체상에서의 반응에 의해, 플라즈마에서 결정화, 침전, 졸-겔 조작에 의해, 또는 탈승화(desublimation)에 의해 생성된다.

또한, 생성뿐만 아니라 후속적인 제형화는 안료의 경우에 용이한 재분산성 및 색 강도와 같은 생성물 특성을 맞추는데 결정적인 역할을 한다. 직경 1 ㎛ 미만인 입자들은 특히 강한 응집 경향을 나타내며, 따라서 이들이 최대로 용이하게 추가로 처리될 (예컨대, 재분산될) 수 있는 상태로 안정화되고 배치되어야 한다.

또한, 나노입자의 응집은 예컨대, 코팅을 도포함으로써 방지될 수 있다. JP 제63031534A호는 유기 물질을 불활성 기체의 존재 하에 가열하고 기화시키는 방법을 기재하고 있다. 기체상 유기 물질은 후속적으로 고체 표면상에 초미세 입자를 형성한다. 용이한 분산성을 수행하기 위해서는 상기 입자들에 코팅을 제공한다.

여기서, 응집은 나노 크기에 의해 얻어지는 성질들을 손상시킨다. 예컨대, 인쇄용 잉크, 페인트, 기타 코팅 및 플라스틱에 사용되는 색상 안료의 응집물은 색의 성질에, 특히 색상 안료의 처리 후에 색 강도 및 광택에 악영향을 끼치는 문제점이 대두되고 있는 실정이다.

(특허문헌 0001) 일본 등록특허공보 제63031534A호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 기화부에서 가열과 진동을 통해 수용액을 신속히 기화시킨 후, 미립자 형태의 수용액을 첨가부로 이송하여 산화그래핀과 혼합과정에서 뭉침현상을 제거함으로서 고순도의 혼합용액을 제조하기 위한 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 첨가부에서 산화그래핀과 미립자 형태의 수용액을 부상시켜 송풍부에서 전달되는 송풍압력에 의해 혼합부로 소량씩 이송시켜 뭉칭현상을 제거함으로서 고순도의 혼합용액을 제조하기 위한 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 과제 해결 수단을 제공한다.

수용액이 유입되는 유입부;

상기 유입부와 연결되고, 상기 수용액을 일정압력으로 송풍시키는 송풍부;

상기 송풍부와 연결되고, 상기 송풍부에서 이송되는 수용액을 미립자 형태로 기화시키는 기화부;

상기 기화부와 연결되고, 상기 송풍부에서 전달되는 송풍압력에 의해 일정용량 분사되는 미립자 형태의 수용액에 일정용량의 산화그래핀을 첨가하는 첨가부;

상기 첨가부와 연결되고, 상기 첨가부에서 이송되는 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀을 혼합하고 용액화하여 혼합용액을 생성하는 혼합부; 및

상기 혼합부와 연결되고, 상기 혼합부에서 이송되는 상기 혼합용액을 냉각시키는 냉각부;를 포함하는 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치에 있어서,

상기 첨가부는 바닥면에 제공되는 산화그래핀을 부상시키는 진동발생부와, 상기 미립자 형태의 수용액을 와류에 의해 부상시키는 와류형성부를 포함하는,

산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치를 제공한다.

이 경우, 상기 부상된 산화그래핀과 상기 미립자 형태의 수용액은, 상기 송풍부에서 전달되는 송풍압력에 의해 상기 혼합부로 소량씩 이송되는 것을 특징으로 한다.

상기 진동발생부는 적어도 2개 이상 제공되는 것을 특징으로 한다.

상기 진동발생부는 상기 송풍부에서 전달되는 송풍압력의 진행 방향으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템에 따르면, 기화부에서 가열과 진동을 통해 수용액을 신속히 기화시킨 후, 미립자 형태의 수용액을 첨가부로 이송하여 산화그래핀과 혼합과정에서 뭉침현상을 제거함으로서 고순도의 혼합용액을 제조하는 효과가 있다.

또한, 첨가부에서 산화그래핀과 미립자 형태의 수용액을 부상시켜 송풍부에서 전달되는 송풍압력에 의해 혼합부로 소량씩 이송시켜 뭉칭현상을 제거함으로서 고순도의 혼합용액을 제조하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 시스템의 첨가부의 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템의 기화부를 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템의 첨가부를 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템의 혼합부를 도시한 블록도이다.

이하의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 시스템의 첨가부의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템의 기화부를 도시한 블록도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템의 첨가부를 도시한 블록도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템의 혼합부를 도시한 블록도이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템은 크게, 유입부(100)와, 송풍부(200)와, 기화부(300)와, 첨가부(400)와, 혼합부(500) 및 냉각부(600)를 포함하는 구성이다.

먼저, 상기 유입부(100)는 수용액이 유입되는 구성이다.

이러한, 상기 유입부(100)는 일정용량의 상기 수용액을 이하 설명될 기화부(300)로 이송하게 된다.

이때, 상기 유입부(100)와 이하 설명될 상기 송풍부(200) 사이에 필터부(110)가 구비되어 상기 유입부(100)에서 유입되는 상기 수용액에 내재된 미세입자를 필터링하게 된다.

이러한, 상기 필터부(110)는 복수개의 필터층을 통해 상기 수용액에 내재된 미세입자와 불순물 등을 단계별로 필터링할 수 있으며, 상기 필터부(110)는 이미 공지된 기술이므로 이하 설명은 생략한다.

또한, 상기 유입부(100)의 일측은 개폐밸브(120)가 설치되어 상기 수용액을 일정용량으로 이하 설명될 상기 송풍부(200) 측으로 유입시킬 수 있으며, 상기 개폐밸브(120)는 별도로 구비되는 제어부에 의해 상기 수용액을 사용자가 설정해 놓은 일정용량에 맞도록 상기 수용액을 유입시키는 것이 바람직하다.

상기 송풍부(200)는, 상기 유입부(100)와 연결되고, 상기 수용액을 일정압력으로 송풍시키는 구성이다.

이때, 상기 송풍부(200)와 상기 유입부(100)는 연결수단에 의해 직접연결되거나 일체형으로 제작될 수 있으나, 플렌지를 통해 상호 연결되어 누수가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이러한, 상기 송풍부(200)는 송풍량과 송풍세기 등을 제어하기 위한 별도의 제어부가 설치되어 상기 수용액을 사용자가 설정해 놓은 일정압력으로 송풍될 수 있도록 제어될 수 있다.

또한, 상기 기화부(300)는 상기 송풍부(200)와 연결되고, 상기 송풍부(200)에서 이송되는 수용액을 미립자 형태로 기화시키는 구성이다.

이때, 상기 기화부(300)와 상기 송풍부(200)는 연결수단에 의해 직접연결되거나 일체형으로 제작될 수 있으나, 플렌지를 통해 상호 연결되어 누수가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이러한, 상기 기화부(300)는, 상기 수용액을 일정온도로 가열하는 제1가열부(310)와, 상기 수용액에 진동을 가진하는 제1초음파진동부(320)을 더 포함한다.

상기 제1가열부(310)는, 상기 수용액을 일정온도로 가열하는 구성으로서, 상기 기화부(300)의 내측이나 외측에 설치되어 열선에 의해 발열되거나, 별도의 가열장치를 설치하여 상기 기화부(300)를 가열하여 상기 수용액을 가열시킬 수 있다.

이를 통해, 상기 수용액을 기화시킬 수 있음과 동시에, 이하 설명될 상기 제1초음파진동부(320)에 의해 상기 수용액을 미세입자로 기화시킬 수 있다.

상기 제1초음파진동부(320)는, 상기 수용액에 진동을 가진하는 구성으로서, 상기 기화부(300)의 내측이나 외측에 설치되어 초음파를 발산하여 진동을 가진하거나, 별도의 가진기를 설치하여 상기 기화부(300)를 가열하여 상기 수용액에 진동을 가진시킬 수 있다.

이를 통해, 상기 수용액에 연속적인 진동을 가진시킬 수 있음과 동시에, 상술된 상기 제1가열부(310)에 의해 상기 수용액을 미세입자로 기화시킴으로서 이하 설명될 혼합용액의 제조시 뭉침현상을 방지할 수 있다.

아울러, 상기 기화부(300)와 상기 첨가부(400) 사이에 구비되어 상기 기화부(300)에서 상기 첨가부(400)로 이송되는 상기 미립자 형태의 수용액의 온도와 습도를 감지하는 제1온습도감지부(330)를 더 포함한다.

상기 제1온습도감지부(330)는, 상기 기화부(300)에서 상기 첨가부(400)로 이송되는 상기 미립자 형태의 수용액의 온도, 즉, 상기 기화부(300)의 내부온도를 감지할 수 있고, 상기 미립자 형태의 수용액의 습도, 즉, 상기 기화부(300)의 내부습도를 정밀하게 감지할 수 있다.

이러한, 상기 제1온습도감지부(330)는 온도를 감지하고 측정하는 온도센서와, 습도를 감지하고 측정하는 습도센서가 구비될 수 있는데, 상기 온도센서와 상기 습도센서는 개별적으로 각각 구비되거나 온도와 습도를 동시에 측정하는 기능이 내재된 온습도센서일 수 있음을 밝혀둔다.

상기 첨가부(400)는, 상기 기화부(300)와 연결되고, 상기 송풍부(200)에서 전달되는 송풍압력에 의해 일정용량 분사되는 미립자 형태의 수용액에 일정용량의 산화그래핀을 첨가하는 구성이다.

이때, 상기 첨가부(400)와 상기 기화부(300)는 연결수단에 의해 직접연결되거나 일체형으로 제작될 수 있으나, 플렌지를 통해 상호 연결되어 누수가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이러한, 상기 첨가부(400)의 일측과 연결되어 상기 산화그래핀을 일정용량 투하하는 공급부(401)를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 공급부(401)와 상기 첨가부(400)는 연결수단에 의해 직접연결되거나 일체형으로 제작될 수 있으나, 플렌지를 통해 상호 연결되어 누수가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 공급부(401)는, 상기 산화그래핀을 일정온도로 가열하는 제2가열부(410)와, 상기 산화그래핀에 진동을 가진하여 뭉침현상을 방지하는 제2초음파진동부(420)를 더 포함하는 구성이다.

상기 제2가열부(410)는, 상기 산화그래핀을 일정온도로 가열하는 구성으로서, 상기 공급부(401)의 내측이나 외측에 설치되어 열선에 의해 발열되거나, 별도의 가열장치를 설치하여 상기 공급부(401)를 가열하여 상기 산화그래핀을 가열시킬 수 있다.

이를 통해, 상기 산화그래핀을 일부 기화시킬 수 있음과 동시에, 이하 설명될 상기 제2초음파진동부(420)에 의해 상기 산화그래핀을 미세입자로 기화시킬 수 있다.

상기 제2초음파진동부(420)는, 상기 산화그래핀에 진동을 가진하는 구성으로서, 상기 공급부(401)의 내측이나 외측에 설치되어 초음파를 발산하여 진동을 가진하거나, 별도의 가진기를 설치하여 상기 공급부(401)를 가진시켜 상기 산화그래핀에 진동을 가진시킬 수 있다.

이를 통해, 상기 산화그래핀에 연속적인 진동을 가진시킬 수 있음과 동시에, 상술된 상기 제2가열부(410)에 의해 상기 수용액을 미세입자로 기화시킴으로서 이하 설명될 혼합용액의 제조시 뭉침현상을 방지할 수 있다.

도 2를 참조하면, 제2초음파진동부(420)는 적어도 하나 이상의 진동발생부(440)를 포함한다. 본 발명의 특징은 이러한 진동발생부(440)를 복수개를 분산시켜 바닥부에 두고, 산화그래핀에 진동을 가하여 산화그래핀이 첨가부의 공간에 고르게 분포시킬 수 있도록 한다.

또한, 상기 첨가부(400)의 내부에 구비되어 상기 기화부(300)에서 이송되는 상기 미립자 형태의 수용액에 와류를 형성시키기 위한 와류생성부(430)를 포함할 수 있다.

이러한, 상기 와류생성부(430)는, 상기 첨가부(400) 내부에 구비되되, 상기 기화부(300) 측으로 이격되어 구비되는 것이 바람직하고, 상기 와류생성부(430)는 상기 첨가부(400) 내부에 구비되되, 상기 기화부(300) 측으로 복수개 설치될 수 있다.

이를 통해, 상기 와류생성부(430)에서 발생되는 와류에 의해 분사되는 수용액이 미세입자 형태로 흩날리게 되고 상기 공급부(401)에서 투하되는 산화그래핀과의 혼합 시 뭉침현상을 방지할 수 있고, 수용액과 산화그래핀이 상호 고르게 혼합될 수 있는 효과가 있다.

여기서, 상기 첨가부(400)는, 상기 제2초음파진동부(420)에서 진동에 의해 상기 산화그래핀이 부상되고, 상기 와류형성부(430)에서 와류에 의해 상기 미립자 형태의 수용액이 부상되되, 부상된 상기 산화그래핀과 상기 미립자 형태의 수용액은, 상기 송풍부(200)에서 전달되는 송풍압력에 의해 상기 혼합부(500)로 소량씩 이송될 수 있다.

더욱 상세하게는, 상기 제2초음파진동부(420)에서 발생되는 진동에 의해 소량의 상기 산화그래핀의 입자를 분산하며 산발적으로 부상하게 되는데, 상기 산화그래핀 중 뭉침이 없는 미세입자가 흩날리게 되는 것이다.

즉, 상기 제2초음파진동부(420)에 의해 뭉침이 해소된 무게가 가벼운 상기 산화그래핀이 흩날리며 부상하게 되는 것이다.

또한, 상기 와류형성부(430)에서 와류에 의해 상기 미립자 형태의 수용액의 입자를 분산하며 산발적으로 부상하게 되는데, 상기 미립자 형태의 수용액 중 뭉침이 없는 미세입자가 흩날리게 되는 것이다.

즉, 상기 와류형성부(430)에 의해 뭉침이 해소된 무게가 가벼운 상기 미립자 형태의 수용액이 흩날리며 부상하게 되는 것이다.

이를 통해, 부상된 상기 산화그래핀과 상기 미립자 형태의 수용액은, 상기 송풍부(200)에서 전달되는 송풍압력에 의해 상기 혼합부(500)로 소량씩 이송될 수 있는 것이고, 이때, 상기 산화그래핀과 상기 미립자 형태의 수용액이 소량씩 혼합되며 이하 설명될 혼합부(500)로 이송될 수도 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기 제2초음파진동부(420)에서 진동에 의해 상기 산화그래핀이 부상될 경우, 별도로 구비되는 블로워에 의해 상기 산화그래핀이 블로윙되며 상기 첨가부(400)의 내부로 흩날리며 유입될 수도 있음을 밝혀둔다.

상기 혼합부(500)는, 상기 첨가부(400)와 연결되고, 상기 첨가부(400)에서 이송되는 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀을 혼합하고 용액화하여 혼합용액을 생성하는 구성이다.

이때, 상기 혼합부(500)와 상기 첨가부(400)는 연결수단에 의해 직접연결되거나 일체형으로 제작될 수 있으나, 플렌지를 통해 상호 연결되어 누수가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이러한, 상기 혼합부(500)는 혼합팬(510)과, 상기 혼합팬(510)을 회전하는 구동모터(520)와, 상기 구동모터(520)의 속도를 제어하는 속도제어부(530)를 더 포함할 수 있다.

상기 혼합팬(510)은 상기 구동모터(520)와 축결합되어 상기 구동모터(520)의 동력에 의해 회전되는 구성이다.

이러한, 상기 혼합팬(510)은 상기 혼합부(500) 내부에서 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀을 블로윙하여 상기 혼합팬(510)의 내부 공중으로 흩날리도록 유도한 후 뭉침현상으로 방지하며 상호 혼합하게 된다.

상기 구동모터(520)는 상기 혼합팬(510)축결합되어 상기 혼합팬(510)을 회전하는 구성이다.

이러한, 상기 구동모터(520)는 서보모터 등을 사용하여 이하 설명될 속도제어부(530)에 의해 상기 혼합팬(510)의 회전세기와 속도를 조절할 수 있으며, 상기 구동모터(520)는 이미 공지된 구성이므로 이하 설명은 생략한다.

상기 속도제어부(530)는, 상기 구동모터(520)의 속도를 제어하는 구성이다.

이러한, 상기 속도제어부(530)는 상기 구동모터(520)와 연동되어 상기 혼합팬(510)의 회전세기와 회전속도를 조절할 수 있다.

여기서, 상기 속도제어부(530)는 상기 구동모터(520)를 속도제어 알고리즘을 통해 상기 혼합팬(510)의 회전, 정지, 이동속도를 제어할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀을 블로윙하는 과정에서, 상기 혼합부(500)의 내측에 설치되는 입자감지센서(미도시)에 의해 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀이 뭉침현상이 없이 혼합되는지의 여부를 감지하여 상기 구동모터(520)의 구동을 자동으로 제어할 수 있다.

예를 들어, 상기 입자감지센서(미도시)에서 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀이 혼합되며 큰입자 즉, 뭉침현상이 있는 입자를 감지하게 되면 상기 속도제어부(530)가 상기 구동모터(520)의 회전세기와 회전속도를 증대시켜 뭉침현상이 있는 입자에 압력을 가해 분해될 수 있도록 유도할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 입자감지센서(미도시)를 통해 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀의 적절비율로의 혼합여부, 입자의 크기 등을 측정한 데이터를 시계열적으로 수신하여, 저장하고, 저장된 데이터를 인공 신경망을 이용하는 인공지능 알고리즘에 의해 처리할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 인공 신경망은 시계열적으로 축적된 데이터의 처리에 적합한 RNN(Recurrent Neural Networks) 신경망 모델을 사용하여, 상기 입자감지센서(미도시)를 통해 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀의 적절비율로의 혼합여부, 입자의 크기 등을 인식하여 추정하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는 RNN이 재귀적(recurrent)한 트레이닝이 필요하여 너무 많은 트레이닝 코스트(목표 추정도를 맞출 수 있도록 학습에 필요한 시간 등)가 너무 높다는 점에서, 이를 보완할 수 있도록 주의(attention) 메카니즘을 추가적으로 사용하는 것이 바람직하다.

주의 메카니즘의 경우, 입력 시계열 데이터를 인코딩(encoder)하고, 인코딩(encoding)된 데이터를 벡터화한 뒤, 주의 메카니즘을 거치고 나서, 이러한 벡터를 디코딩(decoding)하는 것을 특징으로 한다.

좀더 구체적으로, 주의 메카니즘의 경우, 인코딩된 벡터들에 적절한 가중치(weight)을 곱하고, 이후 softmax 등의 정규화 함수를 거치도록 구현될 수 있다.

결과적으로, 이렇게 RNN과 주의 메카니즘을 통해 학습한 데이터의 경우, 우리가 포커스하는 학습 데이터에 좀더 집중할 수 있도록 하여, 전체 신경망 학습의 코스트와 성능을 적절히 유지시킬 수 있도록 한다.

따라서, 순간적인 외부의 노이즈 등에 강건한 형태의 데이터 처리가 가능하고, 결과적으로 속도제어부(530)에 의해 상기 구동모터(520)의 제어유무는 상기 입자감지센서(미도시)에서 측정된 데이터를 상황에 따라 적응적으로 제어할 수 있다.

아울러, 상기 혼합부(500)에 구비되어 상기 혼합부(500)의 내부 온도와 습도를 감지하는 제2온습도감지부(540)를 더 포함한다.

상기 제2온습도감지부(540)는, 상기 혼합부(500)의 내부에서 혼합되는 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀 및 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀이 혼합되며 생성되는 혼합용액의 온도, 즉, 상기 혼합부(500)의 내부온도를 감지할 수 있고, 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀의 습도, 즉, 상기 혼합부(500)의 내부습도를 정밀하게 감지할 수 있다.

이러한, 상기 제2온습도감지부(540)는 온도를 감지하고 측정하는 온도센서와, 습도를 감지하고 측정하는 습도센서가 구비될 수 있는데, 상기 온도센서와 상기 습도센서는 개별적으로 각각 구비되거나 온도와 습도를 동시에 측정하는 기능이 내재된 온습도센서일 수 있음을 밝혀둔다.

상기 냉각부(600)는, 상기 혼합부(500)와 연결되고, 상기 혼합부(500)에서 이송되는 상기 혼합용액을 냉각시키는 구성이다.

이때, 냉각부(600)와 상기 혼합부(500)는 연결수단에 의해 직접연결되거나 일체형으로 제작될 수 있으나, 플렌지를 통해 상호 연결되어 누수가 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

이러한, 상기 냉각부(600)는 상기 혼합부(500)에서 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀이 혼합되며 생성되는 상기 혼합용액을 냉각시키게 되는데, 상기 냉각부(600)는 냉각을 위한 냉각장치가 별도로 설치되어 상기 냉각부(600) 내부의 일정온도를 유지할 수 있다.

또한, 상기 냉각부(600)에서 냉각을 시키며 발생되는 열을 회수하여 상기 유입부(100)로 공급하는 회수열공급관(610)을 더 포함할 수 있다.

이러한, 상기 회수열공급관(610)은 상기 냉각부(600)에 구비된 싱기 냉각장치에 의해 냉각을 시키며 발생되는 열을 회수하여 다시 상기 유입부(100)로 공급함으로서, 경제적인 효과가 있고, 상기 유입부(100)에 유입되는 상기 수용액을 일정온도로 가열시키거나 보온시켜 상기 수용액의 미립자 형태로 기화를 촉진시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 용액분출부(700)는, 상기 냉각부(600)의 일측에 구비되는 컨베이어(C)에 의해 이송되는 수납병(B)에 상기 혼합용액을 분출시키는 구성이다.

이러한, 상기 용액분출부(700)의 일측은 개폐밸브가 설치되어 상기 혼합용액을 일정용량으로 상기 수납병(B)에 분출시킬 수 있고, 더 나아가, 상기 용액분출부(700)의 끝단은 공급노즐이 설치되어 상기 혼합용액을 일정용량으로 상기 수납병(B)에 분출시킬 수 있다.

이때, 상기 용액분출부(700)는 상기 혼합용액을 상기 수납병(B)에 일정용량으로 분출하기 위하여 상기 개폐밸브를 조절하는 제어부가 별도로 설치되어 상기 수납병(B)의 용량에 맞도록 상기 혼합용액을 분출하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명인 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 혼합용액 제조시스템에 따르면, 기화부에서 가열과 진동을 통해 수용액을 신속히 기화시킨 후, 미립자 형태의 수용액을 첨가부로 이송하여 산화그래핀과 혼합과정에서 뭉침현상을 제거함으로서 고순도의 혼합용액을 제조하는 효과가 있다.

또한, 첨가부에서 산화그래핀과 미립자 형태의 수용액을 부상시켜 송풍부에서 전달되는 송풍압력에 의해 혼합부로 소량씩 이송시켜 뭉칭현상을 제거함으로서 고순도의 혼합용액을 제조하는 효과가 있다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100 : 유입부 110 : 필터부
120 : 개폐밸브 200 : 송풍부
300 : 기화부 310 : 제1가열부
320 : 제1초음파진동부 330 : 제1온습도감지부
400 : 첨가부 401 : 공급부
410 : 제2가열부 420 : 제2초음파진동부
430 : 와류생성부 500 : 혼합부
510 : 혼합팬 520 : 구동모터
530 : 속도제어부 540 : 제2온습도감지부
600 : 냉각부 610 : 회수열공급관
700 : 용액분출부 B : 수납병
C : 컨베이어

Claims (4)

1. 수용액이 유입되는 유입부;
   상기 유입부와 연결되고, 상기 수용액을 일정압력으로 송풍시키는 송풍부;
   상기 송풍부와 연결되고, 상기 송풍부에서 이송되는 수용액을 미립자 형태로 기화시키는 기화부;
   상기 기화부와 연결되고, 상기 송풍부에서 전달되는 송풍압력에 의해 일정용량 분사되는 미립자 형태의 수용액에 일정용량의 산화그래핀을 첨가하는 첨가부;
   상기 첨가부와 연결되고, 상기 첨가부에서 이송되는 상기 미립자 형태의 수용액과 상기 산화그래핀을 혼합하고 용액화하여 혼합용액을 생성하는 혼합부; 및
   상기 혼합부와 연결되고, 상기 혼합부에서 이송되는 상기 혼합용액을 냉각시키는 냉각부;를 포함하는 산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치에 있어서,
   상기 첨가부는 바닥면에 제공되는 산화그래핀을 부상시키는 진동발생부와, 상기 미립자 형태의 수용액을 와류에 의해 부상시키는 와류형성부를 포함하는,
   산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 부상된 산화그래핀과 상기 미립자 형태의 수용액은, 상기 송풍부에서 전달되는 송풍압력에 의해 상기 혼합부로 소량씩 이송되는 것을 특징으로 하는,
   산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 진동발생부는 적어도 2개 이상 제공되는 것을 특징으로 하는,
   산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 진동발생부는 상기 송풍부에서 전달되는 송풍압력의 진행 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는,
   산화그래핀을 혼합하여 혼합용액을 제조하는 장치
   
   

Images