KR20230056133A - Material reaction equipment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 물질반응장치로서, 보다 상세하게는 물질에 초음파 및/또는 마이크로파를 가하여 물질에 대한 반응을 수행하는 물질반응장치에 관한 것이다.The present invention relates to a material reaction device, and more particularly, to a material reaction device that performs a reaction to a material by applying ultrasonic waves and/or microwaves to the material.
새로운 물질은, 혼합, 합성 등을 통하여 생성되며, 실험실 등에서 다양한 형태의 반응을 통하여 신물질을 생성 및 실험을 수행하고 있다.New materials are created through mixing, synthesis, etc., and new materials are created and tested in laboratories through various types of reactions.
한편 물질의 합성 등 반응시킴에 있어서 반응용기에 담긴 물질에 초음파 및/또는 마이크로파를 가하여 물질의 반응을 촉진하고 있다.On the other hand, in reacting, such as synthesizing materials, the reaction of materials is promoted by applying ultrasonic waves and/or microwaves to materials contained in a reaction container.
그런데 종래의 물질반응장치는, 실험실 수준에서의 활용될 수 있는 장치로서 실험조건에 최적화된 반응조건을 제공하는데에 한계가 있다.However, conventional material reaction devices, as devices that can be utilized at the laboratory level, have limitations in providing reaction conditions optimized for experimental conditions.
또한 종래의 물질반응장치는, 마이크로파를 가함에 있어서 전자파의 누출로 인하여 안전상의 문제도 있음에도 이러한 문제를 해소할 수 있는데 한계가 있는 문제점이 있다.In addition, the conventional material reaction device has a problem in that it can solve this problem even though there is a safety problem due to leakage of electromagnetic waves when microwaves are applied.
본 발명의 목적은, 상기와 같은 문제점 및 한계를 인식하여 반응조건에 따라서 초음파 및 마이크로파를 선택적으로 가하도록 구성함으로써, 물질반응을 안정적으로 수행할 수 있는 다양한 요구조건을 만족시킬 수 있는 물질반응장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention, by recognizing the above problems and limitations and configured to selectively apply ultrasonic waves and microwaves according to reaction conditions, a material reaction device capable of satisfying various requirements capable of stably performing material reactions is providing
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 밀폐된 처리공간을 형성하는 챔버(100)와; 상기 챔버(100) 내에 설치되어 반응액이 담기는 반응용기(210)와; 상기 반응용기(210)에 담긴 반응액에 초음파를 가하도록 상기 챔버(100)에 설치된 초음파인가부(300)와; 상기 반응용기(210)에 담긴 반응액에 마이크로파를 가하기 위하여 상기 챔버(100)에 결합되는 마이크로파생성부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질반응장치를 개시한다.The present invention was created to achieve the object of the present invention as described above, and the present invention includes a
상기 반응용기(210)는, 상기 초음파인가부(300)의 초음파 혼(310)이 삽입될 수 있도록 상측이 개구되며, 상기 반응용기(210)의 개구는, 상기 초음파 혼(310)이 관통가능하는 커버부(220)에 의하여 복개될 수 있다.The upper side of the
상기 커버부(220)는, 상기 반응용기(210)에 담긴 반응액의 상태를 감지하기 위한 용액내감지부(230)와, 상기 반응용기(210)에 대하여 물질을 주입하거나 배출되는 연통부(240)가 결합될 수 있다.The
상기 챔버(100)는, 상기 반응용기(210)의 저면을 지지하는 지지부(190)가 설치되며, 상기 지지부(190)의 중앙부에는 상기 반응용기(210)의 온도를 제어하는 온도제어부(260)가 설치될 수 있다.In the
상기 챔버(100)는, 상기 반응용기(210) 및 그에 담긴 반응액의 온도를 측정하기 위한 온도센서(180)가 설치될 수 있다.The
본 발명에 따른 물질반응장치는, 반응조건에 따라서 초음파 및 마이크로파를 선택적으로 가하도록 구성함으로써, 물질반응을 안정적으로 수행할 수 있는 다양한 요구조건을 만족시킬 수 있는 이점이 있다.The material reaction apparatus according to the present invention has the advantage of being able to satisfy various requirements for stably performing material reactions by being configured to selectively apply ultrasonic waves and microwaves according to reaction conditions.
도 1은, 본 발명에 따른 물질반응장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는, 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ방향의 단면도이다.
도 3은, 도 2 중 일부분을 확대한 확대단면도이다.
도 4는, 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ방향과 수직인 방향의 단면도이다.
도 5는, 도 1에 도시된 물질반응장치의 횡단면도이다
도 6은, 도 5 중 일부분을 확대한 확대단면도이다.
도 7은, 도 3 중 일부분을 확대한 확대단면도이다.1 is a perspective view showing a material reaction device according to the present invention.
Fig. 2 is a cross-sectional view in the II-II direction in Fig. 1;
3 is an enlarged cross-sectional view in which a part of FIG. 2 is enlarged.
Fig. 4 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the II-II direction in Fig. 1;
5 is a cross-sectional view of the material reaction device shown in FIG. 1;
6 is an enlarged cross-sectional view in which a part of FIG. 5 is enlarged.
7 is an enlarged cross-sectional view in which a part of FIG. 3 is enlarged.
이하 본 발명에 따른 물질반응장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a material reaction apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 물질반응장치는, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 밀폐된 처리공간을 형성하는 챔버(100)와; 상기 챔버(100) 내에 설치되어 반응액이 담기는 반응용기(210)와; 상기 반응용기(210)에 담긴 반응액에 초음파를 가하도록 상기 챔버(100)에 설치된 초음파인가부(300)와; 상기 반응용기(210)에 담긴 반응액에 마이크로파를 가하기 위하여 상기 챔버(100)에 결합되는 마이크로파생성부(400)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 7, a material reaction apparatus according to the present invention includes a
상기 챔버(100)는, 밀폐된 처리공간을 형성하는 구성으로서, 후술하는 마이크로파가 인가될 수 있도록 금속재질의 직사각형 형상으로 구성될 수 있다.The
예로서, 상기 챔버(100)는, 전면에 내부를 관찰할 수 있도록 유리가 구비된 도어부(120)와, 전면을 제외한 나머지 벽체를 구성하는 금속 재질의 격벽플레이트(110, 130)로 구성될 수 있다.For example, the
상기 도어부(120)는, 전면에 내부를 관찰할 수 있도록 유리가 구비된 금속프레임으로 구성되며, 전면에 힌지결합되어 개폐되며, 내부의 마이크로파가 외부로 누출되지 않도록 전자레인지와 유사하게 구성될 수 있다.The
상기 격벽플레이트(110, 130)는, 전면을 제외한 나머지 벽체를 구성하며, 판금에 의하여 형성되는 등 다양한 구성이 가능하며, 마이크로파가 외부로 누출되지 않고 배기될 수 있도록 다수의 배기공이 형성될 수 있다.The
여기서 상기 배기공은, 마이크로파가 누설되지 않는 정도의 최소크기로 설정될 수 있다 (참고로 마이크로파가 2.45Ghz일 때 4mm 이하).Here, the exhaust hole may be set to a minimum size at which microwaves do not leak (for reference, 4 mm or less when microwaves are 2.45 Ghz).
한편, 상기 챔버(100)는, 저면 격벽플레이트(110)에 상기 반응용기(210)의 저면을 지지하는 지지부(190)가 설치될 수 있다.Meanwhile, in the
상기 지지부(190)는, 초음파 및/또는 마이크로파가 인가되는 반응용기(210)를 지지함을 고려하여, 플라스틱 재질, 세라믹 재질 등이 사용될 수 있다.Considering that the
그리고 상기 지지부(190)의 중앙부에는 상기 반응용기(210)의 온도를 제어하는 온도제어부(260)가 추가로 설치될 수 있다.A
상기 온도제어부(260)는, 접촉에 의한 온도제어를 고려하여, 금속재질로 구성될 수 있으며, 가열의 경우 히터, 냉각의 경우 냉매유로가 설치된 냉매블록, 열전모듈 등으로 구성되는 등 온도제어 구성에 따라서 다양한 구성이 가능하다.The
또한, 상기 챔버(100)는, 상기 반응용기(210) 및 그에 담긴 반응액의 온도를 측정하기 위한 온도센서(180)가 설치될 수 있다.In addition, the
상기 온도센서(180)는, 마이크로파 등에 의한 영향을 고려하여 적외선 온도센서로 구성될 수 있다.The temperature sensor 180 may be configured as an infrared temperature sensor in consideration of the influence of microwaves or the like.
상기 반응용기(210)는, 상기 챔버(100) 내에 설치되어 반응액이 담기는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.The
예로서, 상기 반응용기(210)는, 초음파 및 마이크로파에 영향을 받지 않는 재질이 바람직하며, 투명한 유리, 석영 등 물질과 반응되지 않는 물질로 구성됨이 바람직하다.For example, the
특히 상기 반응용기(210)는, 상측에서 초음파 혼(310)이 설치될 수 있도록 상측이 개구된 원통형상을 이룸이 바람직하다.In particular, the
예로서, 상기 반응용기(210)는, 상기 초음파인가부(300)의 초음파 혼(310)이 삽입될 수 있도록 상측이 개구되며, 상기 반응용기(210)의 개구는, 상기 초음파 혼(310)이 관통가능하는 커버부(220)에 의하여 복개될 수 있다.For example, the upper side of the
상기 커버부(220)는, 상기 반응용기(210)의 개구를 복개하함과 아울러, 상기 초음파 혼(310)이 관통되도록 구성됨에 특징이 있다.The
특히 상기 커버부(220)는, 마이크로파 및 초음파에 견딜 수 있는 플라스틱, 세라믹 등의 재질을 가질 수 있다.In particular, the
이때 상기 커버부(220)는, 상기 초음파 혼(310)의 외주면에 밀착되어 반응용기(210)의 내부에서 반응과정에서 발생되는 가스의 누출을 방지하도록 구성될 수 있다.At this time, the
이를 위하여 상기 커버부(220)는, 상기 초음파 혼(310)의 외주면에 밀착 실링부재(221)가 설치될 수 있다.To this end, a sealing
상기 실링부재(221)는, 초음파가 인가되는 초음파 혼(310)의 외주면에 밀착되어 실링되는 부재로서, PEEK, 테프론 등의 플라스틱 재질을 가질 수 있다.The sealing
그리고 상기 커버부(220)는, 상기 실링부재(221)가 안정적으로 설치될 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이, 단차(229)가 형성될 수 있다.And, as shown in FIG. 3, the
또한, 상기 커버부(220)의 외주면에는 상기 반응용기(210)의 내주면과 밀접하여 실링하는 오링(228)이 설치될 수 있다.In addition, an O-
상기 오링(228)의 설치를 위하여 상기 커버부(220)의 외주면에는 상기 오링(228)의 일부가 삽입되는 요홈이 형성될 수 있다.To install the O-
한편 상기 커버부(220)는, 반응용기(210)에 담긴 반응액의 상태를 감지하기 위한 용액내감지부(230)와, 상기 반응용기(210)에 대하여 물질을 주입하거나 배출되는 연통부(240)가 결합될 수 있다.Meanwhile, the
상기 용액내감지부(230)는, 상기 반응용기(210)에 담긴 반응액의 상태를 감지하기 위한 구성으로서, 농도, 온도, 전해도 등 감지 내용에 따라서 각종 센서가 사용될 수 있다.The
구체적으로 상기 용액내감지부(230)는, 상기 커버부(220)에 고정결합되어 상기 반응용기(210)의 하측으로 연장되는 센서프로브(231)와, 상기 커버부(220)에 설치되어 상기 센서프로브(231)의 상단과 연결되는 소켓부(232)와, 일단이 상기 소켓부(232)와 탈착가능하게 연결되고, 타단이 상기 챔버(100)의 외벽에 설치된 외부소켓(239)와 연결되는 배선부(233)를 포함할 수 있다.Specifically, the
상기 센서프로브(231)는, 끝단 부분이 반응용기(210)에 담긴 반응용액에 깊게 삽입되어 반응액의 상태를 감지하는 구성으로, 열전대, 색상감지를 위한 광파이버 등 감지 내용에 따라서 다양한 구성이 가능하다.The
상기 소켓부(232)는, 후술하는 배선부(233)와 탈착가능하게 결합되는 구성으로서, 센서프로브(231)의 구성, 예를 들면 전기배선, 광파이버 등의 구성에 따라서 다양한 구성이 가능하다.The
한편 상기 커버부(220)는, 센서프로브(231)의 설치를 위한 관통공, 상기 소켓부(232)의 설치 및 보호를 위한 어댑터부재(250)가 탈착가능하게 설치될 수 있다.Meanwhile, in the
상기 어댑터부재(250)는, 상기 소켓부(232)가 삽입되고 센서프로브(231)가 관통하여 설치되는 제1어댑터부재(251)과, 상기 배선부(233)가 결합된 상기 소켓부(232)를 복개하도록 제1어댑터부재(251)와 결합되는 제2어댑터부재(252)를 포함하여 구성될 수 있다.In the
상기 배선부(233)는, 일단이 상기 소켓부(232)와 탈착가능하게 연결되고, 타단이 상기 챔버(100)의 외벽에 설치된 외부소켓(239)와 연결되는 구성으로서, 설치가 용이하도록 휨이 가능한 재질을 가짐이 바람직하다.The
상기 연통부(240)는, 상기 반응용기(210)에 대하여 물질을 주입하거나 배출되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The
예로서, 상기 연통부(240)는, 상기 커버부(220)에 결합되며 상기 반응용기(210)로 통하는 제1유로(U1)이 형성된 제1연통부재(260)와, 상기 챔버(100)에 결합되어 외부와 연통되는 제3유로(U3)가 형성된 제2연통부재(242)와, 일단이 상기 제1연통부재(260)과 연결되고 타단이 상기 제2연통부재(242)와 연결되어 상기 제1유로(U1) 및 상기 제3유로(U3)를 연결하는 제2유로(U2)가 형성된 연결연통부재(241)를 포함할 수 있다.For example, the
상기 제1연통부재(260)는, 상기 커버부(220)에 결합되며 상기 반응용기(210)로 통하는 제1유로(U1)이 형성되는 구성으로서, 금속재질, 플라스틱 재질로서 가공에 의하여 상기 제1유로(U1)이 형성될 수 있다.The
상기 제2연통부재(242)는, 상기 챔버(100)에 결합되어 외부와 연통되는 제3유로(U3)가 형성되는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.The
예로서, 상기 제2연통부재(242)는, 챔버(100)를 관통하여 설치되고 가스의 배출 또는 물질의 유입을 위한 배관이 연결되는 배관연결부(247)와 연통되도록 설치될 수 있다.For example, the
한편, 상기 제2연통부재(242)는, 일단이 상기 배관연결부(247)와 직접 또는 간접으로 연결되고, 타단은 마개(246)에 의하여 밀폐되는 중공 실린더부재로 구성될 수 있다.Meanwhile, the
상기 연결연통부재(241)는, 일단이 상기 제1연통부재(260)과 연결되고 타단이 상기 제2연통부재(242)와 연결되어 상기 제1유로(U1) 및 상기 제3유로(U3)를 연결하는 제2유로(U2)가 형성되는 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The
예로서, 상기 연결연통부재(241)는, 일단이 제1연통부재(260)에 삽입결합되어 제1유로(U1)와 연통되며 타단이 상기 제2연통부재(242)의 끝단부를 관통하여 제3유로(U3)와 연통되는 중공실린더로 구성될 수 있다.For example, the
여기서 상기 연결연통부재(241)를 구성하는 중공실린더는, 타단이 밀폐된 상태로 형성됨이 바람직하다.Here, the hollow cylinder constituting the connecting
상기 초음파인가부(300)는, 상기 반응용기(210)에 담긴 반응액에 초음파를 가하도록 상기 챔버(100)에 설치되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.The ultrasonic applying
예로서, 상기 초음파인가부(300)는, 끝단에 초음파 혼(310)이 결합되는 초음파 진동자(trnsducer)와, 상기 초음파 진동자에 전원을 공급하는 초음파 발진부(미도시)를 포함할 수 있다.For example, the ultrasonic applying
여기서 상기 혼(310) 및 상기 초음파 진동자 사이에는 초음파 진동자(trnsducer)에서 발생된 초음파의 진폭을 증가시키는 부스터가 추가로 설치될 수 있다.A booster may be additionally installed between the
상기 초음파 혼(310)은, 반응용기(210)에 담긴 반응액에 초음파를 가하여 반응을 촉진하기 위한 구성으로서, 반응대상인 반응액의 종류 및 합성물질에 따라서 다양한 구성이 가능하며, 상용의 초음파 혼이 사용될 수 있다.The
상기 마이크로파생성부(400)는, 상기 반응용기(210)에 담긴 반응액에 마이크로파를 가하기 위하여 상기 챔버(100)에 결합되는 구성으로서, 발생시킬 마이크로파의 파장에 따라서 다양한 구성이 가능하다.The
여기서 상기 마이크로파는, 반응대상인 반응액의 종류 및 합성물질에 따라서 선택될 수 있으며, 상용품인 2.45Ghz 등의 주파수의 마이크로파를 발생시키도록 구성될 수 있다.Here, the microwave may be selected according to the type and synthetic material of the reaction solution to be reacted, and may be configured to generate microwaves of a frequency such as 2.45 Ghz, which is a commercial product.
상기 마이크로파생성부(400)는, 예로서, 챔버(100)의 후방에 설치되어 전기인가에 의하여 마이크로파를 발생시키는 마그네트론(410)과, 상기 마그네트론(410)에서 발생된 마이크로파를 챔버(100) 내로 전달하는 도파관(420)을 포함할 수 있다.The
상기 마그네트론(410)은, 발생시킬 마이크로파의 주파수에 따라서 다양한 구성이 가능하다.The
상기 도파관(420)은, 상기 마그네트론(410)에서 발생된 마이크로파를 챔버(100) 내로 전달하는 구성으로서 마이크로파의 손실을 최소화하면서 챔버(100) 내부로 전달하기 위한 구성으로 다양한 구성이 가능하다.The
한편, 상기 마그네트론(410)은, 작동시 고열이 발생되는 바, 마그네트론(410)의 냉각을 위한 공기유동을 발생시키는 팬(430)과, 상기 마그네트론(410)을 거친 공기를 배출시키는 배출구(440)가 챔버(100)의 후방 측에 설치될 수 있다.Meanwhile, since the
상기 팬(430)은, 마그네트론(410)을 냉각하기 위한 공기유동을 발생시키는 구성으로서, 축류팬, 횡류팬 등 설치위치 등에 따라서 다양한 구성이 가능하다.The
상기 배출구(400)는, 팬(430)에 의하여 형성된 공기가 마그네트론(410)을 통과하여 배출되는 구성으로서, 공기배출 구조에 따라서 다양한 구성이 가능하다.The
한편, 본 발명에 따른 물질반응장치는, 작동제어, 작동상태 표시 등을 위한 디스플레이부(500)를 포함할 수 있다.On the other hand, the material reaction device according to the present invention may include a
상기 디스플레이부(500)는, 사용자의 조작 및 관찰 편의를 위하여 챔버(100)에 대하여 이동가능하게 설치될 수 있으며, 조작부와 일체로 구성되는 등 다양한 구성이 가능하다.The
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.Since the above has only been described with respect to some of the preferred embodiments that can be implemented by the present invention, as noted, the scope of the present invention should not be construed as being limited to the above embodiments, and the scope of the present invention described above It will be said that the technical idea and the technical idea together with the root are all included in the scope of the present invention.
100 : 챔버
210 : 반응용기
300 : 초음파인가부
400 : 마이크로파생성부100: chamber 210: reaction vessel
300: ultrasonic application unit 400: microwave generation unit
Claims (5)
상기 챔버(100) 내에 설치되어 반응액이 담기는 반응용기(210)와;
상기 반응용기(210)에 담긴 반응액에 초음파를 가하도록 상기 챔버(100)에 설치된 초음파인가부(300)와;
상기 반응용기(210)에 담긴 반응액에 마이크로파를 가하기 위하여 상기 챔버(100)에 결합되는 마이크로파생성부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 물질반응장치.a chamber 100 forming a closed processing space;
a reaction vessel 210 installed in the chamber 100 to contain a reaction liquid;
an ultrasonic application unit 300 installed in the chamber 100 to apply ultrasonic waves to the reaction solution contained in the reaction container 210;
A material reaction apparatus comprising a microwave generator 400 coupled to the chamber 100 to apply microwaves to the reaction liquid contained in the reaction vessel 210.
상기 반응용기(210)는, 상기 초음파인가부(300)의 초음파 혼(310)이 삽입될 수 있도록 상측이 개구되며,
상기 반응용기(210)의 개구는, 상기 초음파 혼(310)이 관통가능하는 커버부(220)에 의하여 복개되는 것을 특징으로 하는 물질반응장치.The method of claim 1,
The upper side of the reaction vessel 210 is opened so that the ultrasonic horn 310 of the ultrasonic applying unit 300 can be inserted,
The material reaction device, characterized in that the opening of the reaction vessel (210) is covered by a cover part (220) through which the ultrasonic horn (310) can penetrate.
상기 커버부(220)는,
상기 반응용기(210)에 담긴 반응액의 상태를 감지하기 위한 용액내감지부(230)와,
상기 반응용기(210)에 대하여 물질을 주입하거나 배출되는 연통부(240)가 결합된 것을 특징으로 하는 물질반응장치.The method of claim 1,
The cover part 220,
A solution detection unit 230 for detecting the state of the reaction solution contained in the reaction vessel 210;
A material reaction device characterized in that a communication unit 240 for injecting or discharging material is coupled to the reaction container 210.
상기 챔버(100)는,
상기 반응용기(210)의 저면을 지지하는 지지부(190)가 설치되며,
상기 지지부(190)의 중앙부에는 상기 반응용기(210)의 온도를 제어하는 온도제어부(260)가 설치된 것을 특징으로 하는 물질반응장치.The method of claim 1,
The chamber 100,
A support part 190 for supporting the bottom surface of the reaction vessel 210 is installed,
A material reaction apparatus characterized in that a temperature control unit 260 for controlling the temperature of the reaction vessel 210 is installed at the center of the support unit 190.
상기 챔버(100)는, 상기 반응용기(210) 및 그에 담긴 반응액의 온도를 측정하기 위한 온도센서(180)가 설치된 것을 특징으로 하는 물질반응장치.The method of claim 1,
The chamber 100 is a material reaction device, characterized in that a temperature sensor 180 for measuring the temperature of the reaction container 210 and the reaction liquid contained therein is installed.
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