KR101235865B1 - System for Multi-Jet Electrospray using Coaxial Grooved Nozzle and Method for Electrospray for Non―Conducting Fluids with High―Throughputs - Google Patents

System for Multi-Jet Electrospray using Coaxial Grooved Nozzle and Method for Electrospray for Non―Conducting Fluids with High―Throughputs Download PDF

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Abstract

본 발명은, 멀티 젯 방식의 정전분무장치용 동축 홈 노즐, 그 동축 홈 노즐을 이용한 비전도성 액체의 멀티 젯 모드 정전분무장치, 시스템 및 그 정전분무 장치를 이용한 미세액적 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 미세액적에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 멀티 젯 모드 정전분사장치에 있어서, 내부공간을 갖는 중공관 형상으로 구비되고, 하부 끝단면에 복수의 홈을 갖고, 전기전도성 액체가 내부공간으로 유입되어 전기전도성에 인가되는 전압에 의해 전기전도성 액체가 복수의 홈 각각으로 분산되도록 구성된 내부노즐과 내부 노즐의 외면과 소정간격으로 이격된 중공관 형태로서 내면과 내부노즐의 외면 사이의 이격공간에 비전도성 액체가 유입되고, 비전도성액체는 전기전도성 액체의 거동에 따라 홈 각각으로 분산되어 멀티 젯 방식으로, 하부 끝단과 소정간격으로 이격되어 배치된 기판에 정전분사되도록 구성된 외부노즐을 구비한 동축 홈 노즐; 내부공간 내로 전기전도성 액체를 공급하는 내부유량공급부; 전기전도성 액체로 전압을 인가하는 고전압인가부; 및 이격공간 내로 비전도성 액체를 공급하는 외부유량공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 홈 노즐을 이용한 비전도성 액체의 멀티 젯 모드 정전분무장치에 관한 것이다. The present invention relates to a coaxial groove nozzle for a multi-jet electrostatic spray device, a multi-jet mode electrostatic spray device for a nonconductive liquid using the coaxial groove nozzle, a system, and a method for producing microdroplets using the electrostatic spray device, and a method of manufacturing the same. For the microdroplets prepared by. More specifically, in the multi-jet mode electrostatic spraying device, a voltage is provided in the shape of a hollow tube having an inner space, has a plurality of grooves in the lower end surface, and the conductive liquid flows into the inner space and is applied to the electrical conductivity. The non-conductive liquid flows into the space between the inner surface and the outer surface of the inner nozzle in the form of a hollow tube spaced apart at a predetermined interval from the inner surface of the inner nozzle and the inner nozzle configured to disperse the conductive liquid into a plurality of grooves. The conductive liquid may include a coaxial groove nozzle having an external nozzle configured to be electrostatically sprayed onto substrates spaced at predetermined intervals from a lower end in a multi-jet manner by dispersing each of the grooves according to the behavior of the electrically conductive liquid; An internal flow rate supply unit supplying an electrically conductive liquid into the internal space; A high voltage applying unit for applying a voltage to the electrically conductive liquid; And an external flow rate supply unit for supplying the non-conductive liquid into the spaced apart space. The present invention relates to a multi-jet mode electrospray apparatus for a non-conductive liquid using a coaxial groove nozzle.

Description

동축 홈 노즐을 이용한 멀티 젯 방식의 전기방사 시스템 및 그 시스템을 이용한 미세액적 제조방법{System for Multi-Jet Electrospray using Coaxial Grooved Nozzle and Method for Electrospray for Non―Conducting Fluids with High―Throughputs} Multi-Jet Electrospray using Coaxial Grooved Nozzle and Method for Electrospray for Non-Conducting Fluids with High-Throughputs}

본 발명은, 멀티 젯 방식의 정전분무장치용 동축 홈 노즐, 그 동축 홈 노즐을 이용한 비전도성 액체의 멀티 젯 모드 정전분무장치, 시스템 및 그 정전분무 장치를 이용한 미세액적 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 미세액적에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 동축 홈 노즐을 이용하여 고유량 멀티 젯 모드 정전분무를 달성하고, 이종의 액체를 이용하여 비전도성 액체의 정전분무를 가능하게 한 정전분무장치 및 미세액적 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a coaxial groove nozzle for a multi-jet electrostatic spray device, a multi-jet mode electrostatic spray device for a nonconductive liquid using the coaxial groove nozzle, a system, and a method for producing microdroplets using the electrostatic spray device, and a method of manufacturing the same. For the microdroplets prepared by. More particularly, the present invention relates to an electrostatic spraying device and a method for producing microdroplets, which achieve high flow rate multi-jet mode electrospray using a coaxial groove nozzle and enable electrospray of non-conductive liquids using heterogeneous liquids. .

정전분무기술은 전기력을 이용하여 액체를 미립화하여 분무하는 방법이다. 이러한 정전분무기술은, 단분산의 입자분포를 갖는 미세액적을 제조할 수 있고, 또한, 전기력으로 생성된 입자는 단극으로 하전되어 있어, 생성된 액적의 공간분산성의 제어가 용이한 기술이다. 통상의 정전분무기술을 이용한 정전분무장치는 유체가 주입되는 노즐과 고전압인가장치 및 미세액적을 생성할 기판 등을 포함하여 비교적 간단한 장치로 구성된다. Electrostatic spraying technology is a method of atomizing and spraying a liquid using an electric force. This electrostatic spraying technique is capable of producing microdroplets having a monodisperse particle distribution, and the particles generated by the electric force are charged to a single electrode, and thus the spatial dispersion of the generated droplets is easy to control. The electrostatic spraying apparatus using the conventional electrostatic spraying technique is composed of a relatively simple apparatus including a nozzle into which the fluid is injected, a high voltage applying apparatus, a substrate to generate microdroplets, and the like.

정전분무장치는 인가되는 전압에 따라서 몇 가지 고유 분무 모드를 지니게 된다. 그 중에서도 연속적으로 액체를 작은 입경을 갖는 액적으로 분무할 수 있는 콘-젯 모드가 가장 널리 이용되는 분무 모드에 해당한다. 콘-젯 모드에서는 노즐의 개구부에서 액체가 법선방향의 전기응력과 정수압 액체의 표면장력이 균형을 이루며, 콘 형상의 모양을 띄는 특징을 갖고 있다. 이는 테일러 콘이라 명명되어 있다. 콘-젯 모드의 안정적인 액적 생성 특징으로 인하여, 입자의 제조, 코팅, 패터닝 분야에 널리 이용되고 있다.Electrostatic spraying devices have several unique spray modes depending on the voltage applied. Among them, the cone-jet mode capable of continuously spraying liquid into droplets having a small particle diameter corresponds to the spray mode most widely used. In the cone-jet mode, the liquid at the opening of the nozzle balances the normal stress in the normal direction with the surface tension of the hydrostatic liquid, and has a conical shape. It is named Taylor Cone. Due to the stable droplet generation characteristics of the cone-jet mode, it is widely used in the manufacture, coating and patterning of particles.

정전분무기술은 미세 액적 제조에 탁월한 특징을 갖고 있지만, 작동 조건에서의 유체의 공급유량이 극히 미소한 양으로 제한되어 있는 문제가 있다. 또한 작동 유체의 전기적인 전도도가 10-8 S/m 이상 정도가 되어야만 하여, 작동유체로 사용할 수 있는 것은 전도성 액체로 제한되어 있다. Electrostatic spraying technology has excellent characteristics in the production of fine droplets, but there is a problem that the supply flow rate of the fluid under the operating conditions is limited to an extremely small amount. In addition, the electrical conductivity of the working fluid must be about 10 −8 S / m or more, so that it can be used as a working fluid and is limited to a conductive liquid.

현재 이러한 정전분무기술의 제한 점을 극복하고자하는 종래 기술로는, 고 유량 정전분무를 달성하기 위하여 하나의 노즐을 이용한 방법으로는 멀티-젯을 이용한 방법이 발표(Duby, M. H. et al.,(Stabilization of monodisperse electrosprays in the multi-jet mode via electrical field enhancement, J. Aero Sci. 2006, 37, 306-322))되었다. 그러나, 이러한 방법은 여전히 비전도성 유체에는 사용될 수 없다는 문제가 존재한다. Currently, to overcome the limitations of the electrostatic spraying technique, a method using a single nozzle to achieve high flow electrostatic spraying is a method using a multi-jet (Duby, MH et al., ( Stabilization of monodisperse electrosprays in the multi-jet mode via electrical field enhancement, J. Aero Sci. 2006, 37, 306-322). However, there is a problem that this method still cannot be used for non-conductive fluids.

또한, 여러 개의 노즐을 이용한 방법으로 멀티플렉스 노즐 기술이 발표(Deng, W. et al.,(Compact multiplexing of monodisperse electrosprays, J. Aero Sci. 2009, 40, 907-918))되었지만, 이러한 기술 역시 비전도성 유체에 사용될 수 없다는 문제가 존재한다. In addition, although multiplex nozzle technology has been published (Deng, W. et al., (Compact multiplexing of monodisperse electrosprays, J. Aero Sci. 2009, 40, 907-918)) using multiple nozzles, this technique also The problem exists that it cannot be used for non-conductive fluids.

그리고, 비전도성 액체의 정전분무를 위해서는 동축 노즐을 이용한 방법이 발표(Loscertales, I. G. et al.,(Micro-Nano Encapsulation via Electrified Coaxial Liquid Jets, Science, 2002, 295, 1695-1698))되었다. 하지만 이러한 기술은 공급유량이 극히 미소하다는 종래의 문제점을 해결하지 못하고 있다. 따라서, 고유량의 유체를 사용할 수 있으면서, 전도성 유체가 아닌 비전도성 유체에도 정전분무기술을 적용할 수 있는 정전분무장치 및 방법이 요구되었다. In addition, a method using a coaxial nozzle for electrostatic spraying of non-conductive liquids has been published (Loscertales, I. G. et al., (Micro-Nano Encapsulation via Electrified Coaxial Liquid Jets, Science, 2002, 295, 1695-1698)). However, this technique does not solve the conventional problem that the supply flow rate is extremely small. Therefore, there is a need for an electrostatic spraying device and method capable of using a high flow rate fluid and applying electrostatic spraying to non-conductive fluids other than conductive fluids.

본 발명은 상기 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 동축 홈 노즐과 정전분무 방식을 이용하여 고유량으로 비전도성 액체를 동시에 분무할 수 있는 동축 홈노즐을 이용한 정전분무장치 및 그를 이용한 미세액적의 제조방법을 제공하게 된다. The present invention is to solve the above-mentioned problems, the electrostatic spraying device using a coaxial home nozzle that can simultaneously spray a non-conductive liquid at a high flow rate using a coaxial groove nozzle and electrostatic spraying method and the production of microdroplets using the same It provides a way.

본 발명의 일실시예에 따르면, 내부노즐의 내부공간에 전기전도성 액체를 공급하고, 별도로 내부노즐과 외부노즐의 이격공간에 비전도성 액체를 공급하여, 고유량의 비전도성 액체를 사용하면서도 하나의 노즐에 의해 멀티 젯 방식의 정전분무가 용이한 멀티 젯 방식의 정전분무장치 및 미세액적 제조방법을 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by supplying an electrically conductive liquid to the inner space of the inner nozzle, and separately supplying a non-conductive liquid to the space spaced between the inner nozzle and the outer nozzle, while using a high amount of non-conductive liquid A multi-jet electrostatic spraying device and a microdroplet manufacturing method in which a multi-jet electrostatic spraying is easy by a nozzle can be provided.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 원하는 미세액적 사이즈를 구현할 수 있고, 유체의 유량에 따른 최적화된 홈의 개수, 전압값을 얻을 수 있도록 제어가능한 멀티 젯 방식의 정전분무장치 및 미세액적의 제조방법을 제공할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to implement the desired microdroplet size, the multi-jet electrostatic spraying device and the microfluidic liquid controllable to obtain the optimized number of grooves, the voltage value according to the flow rate of the fluid It is possible to provide an enemy manufacturing method.

본 발명의 그 밖에 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다. Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명의 제1목적은, 멀티 젯 방식의 정전분무장치용 노즐에 있어서, 내부공간을 갖는 중공관 형상으로 구비되고, 하부 끝단면에 복수의 홈을 갖고, 전기전도성 액체가 내부공간으로 유입되어 전기전도성 액체에 인가되는 전압에 의해 전기전도성 액체가 복수의 홈 각각으로 분산되도록 구성된 내부노즐; 및 내부 노즐의 외면과 소정간격으로 이격된 중공관 형태로서 내면과 내부노즐의 외면 사이의 이격공간에 비전도성 액체가 유입되고, 비전도성 액체는 전기전도성 액체의 거동을 따라 홈 각각으로 분산되어 멀티 젯 방식으로 액주를 형성하여 기판에 정전분무되도록 구성된 외부노즐;을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 젯 방식의 정전분무장치용 동축 홈 노즐로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is a nozzle for a multi-jet electrostatic spraying device, which is provided in the shape of a hollow tube having an inner space, has a plurality of grooves in the lower end surface, and an electrically conductive liquid flows into the inner space. An internal nozzle configured to disperse the electrically conductive liquid into each of the plurality of grooves by a voltage applied to the electrically conductive liquid; And a non-conductive liquid flows into the space between the inner surface and the outer surface of the inner nozzle in the form of a hollow tube spaced apart from the outer surface of the inner nozzle by a predetermined interval, and the non-conductive liquid is dispersed into each of the grooves according to the behavior of the electrically conductive liquid. It can be achieved as a coaxial groove nozzle for a multi-jet electrostatic spraying apparatus comprising a; external nozzle configured to form a liquid column in a jet method to electrostatic spray on the substrate.

복수의 홈 각각은 서로 대칭이고, 동일한 폭으로 구성된 것을 특징으로 할 수 있다. Each of the plurality of grooves may be symmetric with each other, and may be configured to have the same width.

전기전도성 액체는 10-8 S/m 이상의 전도도를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. The electroconductive liquid may be characterized as having a conductivity of 10 −8 S / m or more.

홈은, 방전가공법에 의해 형성된 것을 특징으로 할 수 있다. The groove may be formed by an electric discharge machining method.

본 발명의 제2목적은, 멀티 젯 모드 정전분사장치에 있어서, 내부공간을 갖는 중공관 형상으로 구비되고, 하부 끝단면에 복수의 홈을 갖고, 전기전도성 액체가 내부공간으로 유입되어 전기전도성에 인가되는 전압에 의해 전기전도성 액체가 복수의 홈 각각으로 분산되도록 구성된 내부노즐과 내부 노즐의 외면과 소정간격으로 이격된 중공관 형태로서 내면과 내부노즐의 외면 사이의 이격공간에 비전도성 액체가 유입되고, 비전도성액체는 전기전도성 액체의 거동에 따라홈 각각으로 분산되어 멀티 젯 방식으로, 하부 끝단과 소정간격으로 이격되어 배치된 기판에 정전분사되도록 구성된 외부노즐을 구비한 동축 홈 노즐; 내부공간 내로전기전도성 액체를 공급하는 내부유량공급부; 전기전도성 액체로 전압을 인가하는 고전압인가부; 및 이격공간 내로 비전도성 액체를 공급하는 외부유량공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 홈 노즐을 이용한 비전도성 액체의 멀티 젯 모드 정전분무장치로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is to provide a multi-jet mode electrostatic spraying device having a hollow tube shape having an inner space, having a plurality of grooves at a lower end surface thereof, and introducing an electrically conductive liquid into the inner space, Non-conductive liquid flows into the space between the inner surface and the outer surface of the inner nozzle in the form of a hollow tube spaced apart from the inner surface of the inner nozzle and the outer surface of the inner nozzle and a predetermined distance by the applied voltage. The non-conductive liquid may include: a coaxial groove nozzle having an external nozzle configured to be electrostatically sprayed onto a substrate disposed spaced apart from each other at a predetermined interval in a multi-jet manner by dispersing the grooves according to the behavior of the electroconductive liquid; An internal flow rate supply unit supplying an electrically conductive liquid into the internal space; A high voltage applying unit for applying a voltage to the electrically conductive liquid; And an external flow rate supply unit for supplying the non-conductive liquid into the spaced apart space. The multi-jet mode electrospray apparatus of the non-conductive liquid using the coaxial groove nozzle may include the same.

본 발명의 제3목적은, 멀티 젯 모드 정전분무 시스템에 있어서, 내부공간을 갖는 중공관 형상으로 구비되고, 하부 끝단면에 복수의 홈을 갖고, 전기전도성 액체가 내부공간으로 유입되어 전기전도성 액체에 인가되는 전압에 의해 전기전도성 액체가 전기력을 받아 복수의 홈 각각으로 분산되도록 구성된 내부노즐과 내부 노즐의 외면과 소정간격으로 이격된 중공관 형태로서 내면과 내부노즐의 외면 사이의 이격공간에 비전도성 액체가 유입되고, 비전도성 액체는 전기전도성 액체의 거동에 따라 홈 각각으로 분산되어 기판에 정전분무 되도록 구성된 외부노즐을 구비한 동축 홈 노즐; 내부공간 내로 전기전도성 액체를 공급하는 내부유량공급부; 전기전도성 액체로 전압을 인가하는 고전압인가부; 이격공간 내로 비전도성 액체를 공급하는 외부유량공급부; 내부유량공급부와 연결되어 내부공간으로 공급되는 전기전도성 액체의 유량을 조절하는 내부유량조절부; 및 외부유량공급부와 연결되어 이격공간으로 공급되는 비전도성 액체의 유량을 조절하는 외부유량조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 홈 노즐을 이용한 멀티 젯 방식의 전기방사 시스템으로서 달성될 수 있다. A third object of the present invention is to provide a multi-jet mode electrostatic spray system, which is provided in a hollow tube shape having an inner space, has a plurality of grooves in the lower end surface, and the conductive liquid flows into the inner space to form an electrically conductive liquid. Vision is provided in the space between the inner surface and the outer surface of the inner nozzle in the form of a hollow tube spaced at a predetermined distance from the inner surface of the inner nozzle and the inner nozzle configured to distribute the electrically conductive liquid to each of the plurality of grooves by the voltage applied thereto. A coaxial groove nozzle having an external nozzle configured to introduce a conductive liquid and to distribute the non-conductive liquid into each of the grooves according to the behavior of the electroconductive liquid and to electrostatically spray on the substrate; An internal flow rate supply unit supplying an electrically conductive liquid into the internal space; A high voltage applying unit for applying a voltage to the electrically conductive liquid; An external flow rate supply unit supplying the non-conductive liquid into the space; An internal flow rate control unit connected to the internal flow rate supply unit to adjust a flow rate of the electrically conductive liquid supplied to the internal space; And it can be achieved as a multi-jet electrospinning system using a coaxial groove nozzle characterized in that it comprises an external flow rate control unit for controlling the flow rate of the non-conductive liquid supplied to the separation space connected to the external flow rate supply unit.

전기전도성 액체의 유량 값과 비전도성 액체의 유량 값 및 홈의 갯수에 기초하여 고전압인가부에 의해 인가되는 전압값을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. The controller may further include a controller configured to adjust a voltage value applied by the high voltage applying unit based on the flow rate value of the electroconductive liquid, the flow rate value of the non-conductive liquid, and the number of grooves.

본 발명의 제4목적은, 멀티 젯 방식의 정전분사장치를 이용한 액적 제조방법에 있어서, 상기의 동축 홈 노즐을 동축 홈 노즐의 하부 끝단이 기판에 소정간격 이격되도록 설치하는 단계; 외부유량공급부에 의해 동축 홈 노즐의 외부노즐과 내부노즐 사이의 이격공간으로 비전도성 액체를 공급하고, 내부유량공급부에 의해 내부노즐의 내부공간으로 전기전도성 액체를 공급하는 단계; 고전압인가부에 의해 전기전도성 액체로 전압을 인가하는 단계; 전기전도성 액체가 전압에 의해 전기력을 인가받아 내부노즐의 끝단면에 형성된 복수의 홈 각각으로 분산되는 단계; 비전도성 액체가 홈 각각으로 분산된 전기전도성 액체를 따라 멀티 젯 방식으로 분산되어 복수의 액주를 형성하는 단계; 및 액주가 내부노즐의 끝단과 소정간격으로 이격되어 배치된 기판에 정전분사되어 미세액적이 형성되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 홈 노즐을 이용한 멀티 젯 방식의 정전분사장치를 이용한 액적 제조방법으로 달성될 수 있다. In a droplet manufacturing method using a multi-jet electrostatic spraying device, the fourth object of the present invention comprises the steps of: installing the coaxial groove nozzle such that the lower end of the coaxial groove nozzle is spaced apart from the substrate by a predetermined distance; Supplying the non-conductive liquid into the spaced space between the outer nozzle and the inner nozzle of the coaxial groove nozzle by the outer flow supply unit, and supplying the electrically conductive liquid to the inner space of the inner nozzle by the inner flow supply unit; Applying a voltage to the electroconductive liquid by the high voltage applying unit; Dispersing the electrically conductive liquid into each of a plurality of grooves formed in the end surface of the inner nozzle by applying electric force by a voltage; Dispersing the non-conductive liquid in a multi-jet manner along the electrically conductive liquid dispersed in each of the grooves to form a plurality of liquid column; And forming a microdroplet by electrostatic spraying on a substrate in which the liquid column is spaced apart from the end of the inner nozzle at a predetermined interval to form microdroplets. It can be achieved in a way.

분산단계는, 전기전도성 액체가 전기력에 의해 하나의 액주로 형성된 콘 젯모드에서 홈 각각으로 분산된 복수의 액주로 형성된 멀티 젯 모드로 변화하는 것을 특징으로 할 수 있다. The dispersing step may be characterized in that the electroconductive liquid is changed from the cone jet mode formed of one liquid column to the multi jet mode formed of a plurality of liquid column dispersed in each of the grooves by the electric force.

비전도성 액체는 비전도성 액체의 전단응력에 의해 전기전도성 액체의 거동을 따라 복수의 액주로 형성된 멀티 젯 모드를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. The non-conductive liquid may be characterized as having a multi-jet mode formed of a plurality of liquid column along the behavior of the electroconductive liquid by the shear stress of the non-conductive liquid.

본 발명의 제5목적은, 멀티 젯 방식의 정전분무 시스템을 이용한 고유량 미세액적 제조방법에 있어서, 상기의 동축 홈 노즐의 하부 끝단을 기판에 소정간격 이격되도록 설치하는 단계; 제조할 미세액적의 사이즈 및 동축 홈 노즐의 홈 갯수에 기초하여, 외부유량조절부에서 외부노즐과 내부노즐 사이의 이격공간에 공급할 비전도성 액체의 유량값을 설정하고, 내부유량조절부에서 내부노즐의 내부공간에 공급할 전기전도성 액체의 유량값을 설정하는 단계; 외부유량공급부가 설정된 비전도성 액체의 유량값으로 이격공간에 비전도성 액체를 공급하고, 내부유량공급부가 설정된 전기전도성 액체의 유량값으로 내부공간에 전기전도성 액체를 공급하는 단계; 고전압인가부가 전기전도성 액체로 전압을 인가하는 단계; 전기전도성 액체가 전압에 의해 전기력을 인가받아 내부노즐의 끝단면에 형성된 복수의 홈 각각으로 분산되는 단계; 비전도성 액체가 홈 각각으로 분산된 전기전도성 액체를 따라 분산되어 멀티 젯 방식으로 복수의 액주를 형성하는 단계; 및 각각의 멀티 젯을 형성한 액주가 내부노즐의 끝단과 소정간격으로 이격되어 배치된 기판에 정전분무되어 미세액주가 형성되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 홈 노즐을 이용한 멀티 젯 방식의 정전분무 시스템을 이용한 고유량 미세액적 제조방법으로서 달성될 수 있다. A fifth object of the present invention is to provide a high flow microdroplet manufacturing method using a multi-jet electrostatic spraying system, the method comprising: installing a lower end of the coaxial groove nozzle on a substrate at a predetermined interval; Based on the size of the microdroplets to be manufactured and the number of grooves of the coaxial groove nozzle, the flow rate of the non-conductive liquid to be supplied to the space between the outer nozzle and the inner nozzle is set in the outer flow control unit, and the inner nozzle in the inner flow control unit. Setting a flow rate value of the electrically conductive liquid to be supplied to the internal space of the; Supplying the non-conductive liquid to the spaced space at the flow rate of the non-conductive liquid in which the external flow rate supply unit is set, and supplying the electroconductive liquid to the internal space at the flow rate value of the electroconductive liquid in which the internal flow rate supply unit is set; Applying a voltage to the electrically conductive liquid by the high voltage applying unit; Dispersing the electrically conductive liquid into each of a plurality of grooves formed in the end surface of the inner nozzle by applying electric force by a voltage; Dispersing the non-conductive liquid along the electrically conductive liquid dispersed in each of the grooves to form a plurality of liquid column in a multi-jet manner; And forming a microliquid by electrostatic spraying the liquid column on which the multi-jets are formed on the substrate disposed at a predetermined interval from the end of the internal nozzle. It can be achieved as a high flow microdroplet manufacturing method using an electrostatic spray system.

전압인가단계에서, 제어부가 전기전도성 액체의 유량 값과 비전도성 액체의 유량 값 및 홈의 갯수에 기초하여 고전압인가부에 의해 인가되는 전압값을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In the voltage applying step, the control unit may further include setting a voltage value applied by the high voltage applying unit based on the flow rate value of the electroconductive liquid, the flow rate value of the non-conductive liquid, and the number of grooves. .

제조할 미세액적의 사이즈를 변경할 필요가 있는 경우, 외부유량조절부에서 비전도성 액체의 유량값을 조절하고, 내부유량조절부에서 전기전도성 액체의 유량값을 조절하고, 제어부에서 전압값을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. When it is necessary to change the size of the microdroplets to be prepared, the flow rate of the non-conductive liquid is adjusted in the external flow controller, the flow rate of the electrically conductive liquid in the internal flow controller, and the voltage value is controlled in the controller. It may be characterized in that it further comprises a step.

본 발명의 제6목적은, 앞서 설명한 미세액적 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 미세액적으로 달성될 수 있다. A sixth object of the present invention can be achieved by the microdroplets, characterized in that produced by the microdroplet manufacturing method described above.

미세액적의 직경은 기하표준편차가 1.3 이하인 것을 특징으로 하는 미세액적.The diameter of the microdroplets is a microdroplet, characterized in that the geometric standard deviation is 1.3 or less.

따라서, 상기 설명한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의하면, 정전분무기술을 통해 마이크로 크기를 갖는 액적을 단분산도가 높게 분무할 수 있는 효과가 있다. 이때 이종의 유체 중 하나의 유체를 비 전도성 액체를 이용할 수 있기 때문에 다양한 물질에 대한 정전분무 기술이 보장된다는 장점이 있다. 또한 동축 홈 노즐을 통해서 생성된 멀티 젯은 동시에 고유량을 분무할 수 있으며, 작동조건은 공급유체의 다양한 유량조건에서 약 1kV의 안정적인 작동조건을 갖는다는 장점이 있다. Therefore, according to one embodiment of the present invention as described above, there is an effect that can be sprayed with a high monodispersity droplets having a micro size through the electrostatic spraying technique. At this time, since one of the different fluids can use a non-conductive liquid, there is an advantage that the electrospray technique for various materials is guaranteed. In addition, the multi-jet generated through the coaxial groove nozzle can spray a high flow rate at the same time, the operating conditions have the advantage of having a stable operating conditions of about 1kV at various flow conditions of the supply fluid.

생성된 액적의 크기는 이종의 유체의 공급유량의 변화에 따라 쉽게 조절이 가능하며, 다양한 조건하에서도 단분산도가 높은 액적을 연속적으로 생성할 수 있는 효과가 있다. 본 발명의 일실시예에, 사용되는 액체의 물성이나 유량 범위에 제한사항 없이 다양한 조건아 래서 마이크로 크기를 갖는 액적을 안정적으로 생성할 수 있으므로, 액적을 이용한 표면 코팅, 미세 액적의 분무분야에 대한 활용 및 적용범위가 크다는 장점이 있다.The size of the generated droplets can be easily adjusted according to the change of the supply flow rate of heterogeneous fluid, and there is an effect that can continuously generate droplets with high monodispersity under various conditions. In one embodiment of the present invention, since it is possible to stably generate droplets having a micro size under various conditions without limitations on the physical properties or flow rate range of the liquid used, the surface coating using the droplets, for the spray field of fine droplets It has the advantage of great utilization and application range.

내부노즐의 내부공간에 휘발성을 갖는 전기전도성 액체를 공급하고, 별도로 내부노즐과 외부노즐의 이격공간에 비전도성 액체를 공급하여, 고유량의 비전도성 액체를 사용하면서도 하나의 노즐에 의해 멀티 젯 방식의 정전분무가 가능한 효과를 갖는다. By supplying a volatile electrically conductive liquid to the inner space of the inner nozzle and separately supplying the non-conductive liquid to the space between the inner nozzle and the outer nozzle, a multi-jet method using a single nozzle while using a high amount of non-conductive liquid Electrostatic spraying has the effect possible.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 원하는 미세액적의 사이즈를 구현할 수 있고, 유체의 유량에 따른 최적화된 홈의 개수, 전압값을 얻을 수 있도록 제어가 가능한 효과가 있다. 따라서, 본 발명은 전기방사법을 이용하여, 미세액적을 제조하는 방법으로써, 동축 홈 노즐을 이용하여 두 가지 유체를 서로 다른 역할로써 공급하여, 최종의 단계에서 미세액적을 만들어 낼 수 있는 효과가 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to implement the size of the desired microdroplets, there is an effect that can be controlled to obtain the optimized number of grooves, the voltage value according to the flow rate of the fluid. Therefore, the present invention is a method of manufacturing microdroplets using the electrospinning method, by supplying two fluids with different roles by using a coaxial groove nozzle, there is an effect that can be produced in the final step microdroplets .

그리고, 저유량에 제한적인 정전분무법을 기존의 장점을 유지하고 간단한 시스템의 구성으로 고유량으로 미세액적을 제작할 수 있는 방법으로 그 적용범위가 넓다는 장점이 있다.In addition, the electrostatic spraying method, which is limited to low flow rate, maintains the existing advantages and has the advantage of wide application range as a method for producing microdroplets with a high flow rate with a simple system configuration.

비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어 졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허 청구 범위에 속함은 자명하다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that various other modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, All fall within the scope of the appended claims.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 젯 방식의 정전분무장치용 동축 홈 노즐의 정면도,
도 2a는 도 1의 A-A단면도,
도 2b는 도 2의 B-B단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 젯 방식의 정전분무장치용 동축 홈 노즐의 저면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비전도성 액체와 전기전도성 액체가 공급된 멀티 젯 방식의 정전분무장치용 동축 홈 노즐의 정면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 동축 홈 노즐을 이용한 비전도성 액체의 멀티 젯 모드 정전분무시스템의 구성도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전기전도성 액체의 유량이 4ml/h일 때, 비전도성 액체의 유량과 전압간의 그래프,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전기전도성 액체의 유량이 6ml/h일 때, 비전도성 액체의 유량과 전압간의 그래프,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전기전도성 액체의 유량이 4ml/h 및 비전도성 액체의 유량과 미세액적의 사이즈를 나타낸 그래프,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전기전도성 액체의 유량이 6ml/h 및 비전도성 액체의 유량과 미세액적의 사이즈를 나타낸 그래프
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 동축 홈 노즐을 이용한 멀티 젯 방식의 정전분무 시스템을 이용한 고유량 미세액적 제조방법의 흐름도를 도시한 것이다. 1 is a front view of a coaxial groove nozzle for a multi-jet electrostatic spraying device according to an embodiment of the present invention;
Figure 2a is a cross-sectional view AA of Figure 1,
2B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
3 is a bottom view of a coaxial groove nozzle for a multi-jet electrostatic spraying device according to an embodiment of the present invention.
4 is a front view of a coaxial groove nozzle for a multi-jet electrostatic spraying device supplied with a non-conductive liquid and an electroconductive liquid according to an embodiment of the present invention;
5 is a block diagram of a multi-jet mode electrostatic spray system of a non-conductive liquid using a coaxial groove nozzle according to an embodiment of the present invention;
6 is a graph between the flow rate and the voltage of the non-conductive liquid when the flow rate of the electroconductive liquid according to an embodiment of the present invention is 4ml / h,
7 is a graph between the flow rate and the voltage of the non-conductive liquid when the flow rate of the electroconductive liquid is 6ml / h according to an embodiment of the present invention,
8 is a graph showing the flow rate of the electroconductive liquid 4 ml / h and the size of the non-conductive liquid and the size of the microdroplets according to an embodiment of the present invention,
9 is a graph showing the flow rate of the electroconductive liquid 6ml / h and the size of the non-conductive liquid and the size of the microdroplets according to an embodiment of the present invention
10 is a flowchart illustrating a high flow microdroplet manufacturing method using a multi-jet electrostatic spray system using a coaxial groove nozzle according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
The same reference numerals are used for portions having similar functions and functions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is 'connected' to another part, this includes not only 'directly connected' but also 'indirectly connected' with another element in between. do. In addition, "including" a certain component does not exclude other components unless specifically stated otherwise, it means that may further include other components.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 젯 방식의 전정분무장치용 동축 홈 노즐의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 젯 방식의 정전분무장치용 동축 홈 노즐의 정면도를 도시한 것이다.그리고, 도 2a는 도 1의 A-A단면도, 도 2b는 도 1의 B-B 단면도를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 젯 방식의 정전분무장치용 동축 홈 노즐의 저면도를 도시한 것이다. Hereinafter will be described the configuration and operation of the coaxial groove nozzle for a multi-jet pruning spray device according to an embodiment of the present invention. First, FIG. 1 illustrates a front view of a coaxial groove nozzle for a multi-jet electrostatic spray device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is a bottom view of a coaxial groove nozzle for a multi-jet electrostatic spraying device according to an embodiment of the present invention.

도 1, 도 2a, 도 2b 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 젯 방식의 정전분무장치용 동축 홈 노즐(10)은 외부노즐(12)과 내부노즐(11), 내부노즐(11) 끝단면에 형성된 복수의 홈(13) 및 외부노즐(12)을 포함하고 있다. 1, 2A, 2B and 3, the coaxial groove nozzle 10 for the multi-jet electrostatic spray device according to an embodiment of the present invention is the outer nozzle 12 and the inner nozzle (11) ), A plurality of grooves 13 and outer nozzles 12 formed on the inner end face of the inner nozzle 11.

내부노즐(11)은 중공관 형상으로 내부공간(15)을 구비하고 있다. 이러한 내부공간(15)에는 후에 설명되는 바와 같이, 내부유량공급부(30)에 의해 전기전도성 액체(14)가 공급된다. 전기전도성 액체(14)는 휘발성이 있는 물질로 구성되고, 구체적 실시예에서는 에탄올을 사용하였다. 전기전도성 액체(14)는 비전도성 액체(16)가 고유량에 해당하는 경우에도 용이하게 비전도성 액체(16)를 멀티 젯(multi-jet)으로 형성시키도록 돕는다(이러한 전기전도성 액체(14)는 작동 유체 역할을 수행하게 된다).  The inner nozzle 11 has an inner space 15 in a hollow tube shape. The electroconductive liquid 14 is supplied to the internal space 15 by the internal flow rate supply unit 30 as described later. The electroconductive liquid 14 is composed of a volatile material, and ethanol is used in the specific embodiment. The electrically conductive liquid 14 helps to easily form the non-conductive liquid 16 into a multi-jet even when the non-conductive liquid 16 corresponds to a high flow rate (such an electrically conductive liquid 14 Will act as a working fluid).

동축 홈 노즐(10)의 내부노즐(11)은 도 3에 도시된 바와 같이, 끝단면에 복수의 홈(13)이 형성되어 있다. 구체적 실시예에서 이러한 홈(13)은 6개로 구성된다. 또한, 서로 대칭을 이루며, 각각의 폭이 동일하게 형성됨이 바람직하다. 그리고, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 내부노즐(11)과 외부노즐(12) 사이에는 이격공간을 구비하고, 이러한 이격공간에는 후에 설명되는 바와 같이, 외부유량공급부(50)에 의해 비전도성 액체(16)가 공급되게 된다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 이러한 비전도성 액체(16)를 사용하면서도, 전도성 액체(14)의 유동을 따라 거동하게 하여, 비전도성 액체(16)를 멀티 젯으로 형성시킬 수 있게 된다. 구체적 실시예에서 비전도성 액체(16)는 올리브 오일을 사용하였다. As shown in FIG. 3, the inner nozzle 11 of the coaxial groove nozzle 10 has a plurality of grooves 13 formed at end surfaces thereof. In a specific embodiment, this groove 13 is composed of six. In addition, the symmetrical with each other, it is preferable that each width is formed the same. 2A and 2B, a space is provided between the inner nozzle 11 and the outer nozzle 12, and the space is provided by the external flow rate supply unit 50 as described later. The non-conductive liquid 16 is to be supplied. According to one embodiment of the present invention, while using the non-conductive liquid 16, the non-conductive liquid 16 can be formed into a multi-jet by allowing it to behave along the flow of the conductive liquid 14. In a specific embodiment non-conductive liquid 16 used olive oil.

종래의 정전방사법의 경우, 약 10-8S/m 이상의 전도성을 갖는 전도성 액체만 가능하였다. 또한, 과잉공급유량이 발생하는 경우, 관성효과로 인해 액주가 길게 사출되지 않고 직접 기판(60)에 전달되는 현상으로 인해 고유량에 따른 액적제조에 문제가 발생되었다. 즉, 고유량이 공급되는 경우, 높은 표면장력으로 인해, 고전압 조건에서도 전기력을 통해 멀티 젯으로 분화시키는데 어려움이 존재하였다. In the conventional electrospinning method, only a conductive liquid having a conductivity of about 10 −8 S / m or more was possible. In addition, when an excessive supply flow rate occurs, a problem arises in the manufacture of droplets according to the high flow rate due to the phenomenon that the liquid column is not directly injected to the substrate 60 due to the inertial effect, but is injected long. That is, when a high flow rate is supplied, due to the high surface tension, there was a difficulty in differentiating into multi-jets through electric force even under high voltage conditions.

그러나, 본 발명의 일실시예에 따른, 전기전도성 액체(14)는 인가되는 전압에 의해 전기력을 부여받아, 내부노즐(11) 끝단면에 형성된 홈(13) 각각의 내부로 분화되어 진다. 따라서, 전기전도성 액체(14)가 멀티 젯으로 분화하고자하는 힘을 원주방향으로 전파시켜, 내부노즐(11)과 외부노즐(12) 사이의 이격공간에 공급된 유체가 비전도성 액체(16)에 해당하는 경우에도, 또한, 비전도성 액체(16)가 고유량에 해당하는 경우에도 멀티 젯을 형성시킬 수 있게 된다. However, according to one embodiment of the present invention, the electrically conductive liquid 14 is supplied with an electric force by an applied voltage, and is differentiated into each of the grooves 13 formed in the inner end surface of the inner nozzle 11. Therefore, the electroconductive liquid 14 propagates the force to differentiate into the multi-jet in the circumferential direction, so that the fluid supplied to the space between the inner nozzle 11 and the outer nozzle 12 is transferred to the non-conductive liquid 16. Also in this case, the multi-jet can be formed even when the non-conductive liquid 16 corresponds to a high flow rate.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 동축 홈 노즐(10)은 내부노즐(11)의 끝단면에 형성된 복수의 홈(13) 주변에 강한 전기장 구배를 만들게 되므로, 멀티 젯을 형성할 수 있는 인가전압의 범위를 낮출 수 있어 상대적으로 낮은 전압에서도 안정적으로 멀티 젯을 형성시킬 수 있게 된다. 또한, 후에 설명되는 바와 같이, 공급되는 전기전도성 액체(14)와 비전도성 액체(16)의 유량조건에 따라 관성력이 미비해지는 최적화된 멀티 젯의 개수가 다르게 된다.In addition, the coaxial groove nozzle 10 according to an embodiment of the present invention is to create a strong electric field gradient around the plurality of grooves 13 formed on the end surface of the inner nozzle 11, the application can form a multi-jet The range of the voltage can be lowered, which makes it possible to form a multi-jet stably at a relatively low voltage. In addition, as will be described later, the number of optimized multi-jets in which inertial force is insufficient depends on the flow rate conditions of the electrically conductive liquid 14 and the non-conductive liquid 16 supplied.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비전도성 액체(16)와 전기전도성 액체(14)가 공급된 멀티 젯 방식의 정전분무장치용 동축 홈 노즐(10)의 정면도를 도시한 것이다. 본 발명의 일실시예에 따른 동축 홈 노즐(10)은 도 4에 도시된 바와 같이, 비전도성 액체(16)가 노즐의 내부벽면에 충분히 접촉될 수 있도록 하여 노즐의 끝단에서 안정된 유동을 얻도록 하였다. 4 is a front view of a coaxial groove nozzle 10 for a multi-jet electrostatic spraying device supplied with a non-conductive liquid 16 and an electroconductive liquid 14 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the coaxial groove nozzle 10 according to an embodiment of the present invention allows the non-conductive liquid 16 to be sufficiently in contact with the inner wall surface of the nozzle to obtain a stable flow at the end of the nozzle. It was.

도 4에 도시된 바와 같이, 비전도성 액체(16)가 멀티 젯 방식으로 정전분무되는 원리는, 전기 전도성 액체(14)와 비전도성 액체(16)가 동시에 공급될 때, 인가 전압의 증가에 따라, 내부로 공급되던 전기전도성 액체(14)는 전기력에 의해 가속되게 된다. 따라서, 전기 전도성 액체(14)는 전기력과 표면 장력 간의 균형으로 인해 내부노즐 끝단에서 콘(corn) 형상을 이루게 된다. As shown in FIG. 4, the principle that the non-conductive liquid 16 is electrosprayed in a multi-jet manner is based on an increase in the applied voltage when the electrically conductive liquid 14 and the non-conductive liquid 16 are simultaneously supplied. The electrically conductive liquid 14 supplied to the inside is accelerated by the electric force. Thus, the electrically conductive liquid 14 is shaped like a cone at the end of the inner nozzle due to the balance between electrical force and surface tension.

이때, 전기 전도성 액체(14)의 내부에서 외부 전기장에 의해 생성된 전기 응력은, 2개의 서로 다른 종류의 액체(비전도성 액체(16)와 전기전도성 액체(14))가 이루는 계면을 통해서, 비전도성 액체(16)의 점성 전단응력에 의해 원주방향으로 확산된다. 따라서, 비전도성 액체(16)의 거동은 내부노즐(11)의 내부공간(15)에 구비된 전기전도성 액체(14)와 같은 방향을 뛰게 된다. 그리고, 내부노즐(11)의 내부공간(15)에 공급된 전기전도성 액체(14)는 인가전압 상승에 따라 하나의 액주를 형성하는 콘-젯 모드에서 여러 갈래의 액주를 갖는 멀티-젯 모드로 분화되게 된다. At this time, the electrical stress generated by the external electric field inside the electrically conductive liquid 14 is transmitted through an interface formed by two different kinds of liquids (nonconductive liquid 16 and electroconductive liquid 14). The viscous shear stress of the conductive liquid 16 diffuses in the circumferential direction. Therefore, the behavior of the non-conductive liquid 16 runs in the same direction as the electrically conductive liquid 14 provided in the inner space 15 of the inner nozzle 11. In addition, the electroconductive liquid 14 supplied to the inner space 15 of the inner nozzle 11 is in the con-jet mode in which one liquid column is formed in response to a rise in the applied voltage. Will be differentiated.

또한, 동축 홈 노즐(10)의 내부 노즐(11) 끝단면에 형성된 복수의 홈(13)들은 내부노즐(11) 끝단에 생성되는 전기장 구배를 증가시켜, 비교적 낮은 인가전압 범위에서 멀티 젯의 출현을 돕게 된다. 그리고, 홈(13)의 끝에서 안정적으로 멀티 젯을 형성시키도록 돕게 된다. 이러한 멀티 젯 생성의 안정성에 가장 중요하게 고려되는 요인은 홈(13)의 대칭적인 배치와 홈(13) 각각의 폭이 동일하게 구성되는 것이다. 본 발명의 일실시예에서 홈(13)은 방전 가공법으로 가공되었고, 생성된 홈(13)의 대칭성 및 모양은 현미경을 통해 검증되었다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 홈은 6개로 구성되고, 인가전압을 높힘에 따라 6개의 홈에서 6개의 액주가 생성되게 된다.
In addition, the plurality of grooves 13 formed at the end surface of the inner nozzle 11 of the coaxial groove nozzle 10 increase the electric field gradient generated at the end of the inner nozzle 11, thereby generating the multi-jet in a relatively low applied voltage range. Will help. And, at the end of the groove 13 to help form a stable multi-jet. The most important factor in the stability of the multi-jet generation is that the symmetrical arrangement of the grooves 13 and the width of each of the grooves 13 are configured to be the same. In one embodiment of the present invention, the groove 13 was processed by the electric discharge machining method, the symmetry and shape of the resulting groove 13 was verified through a microscope. As shown in FIG. 3, six grooves are formed according to an embodiment of the present invention, and six liquid bottles are generated from six grooves as the applied voltage is increased.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 동축 홈 노즐(10)을 이용한 비전도성 액체(16)의 멀티 젯 방식 정전분무 시스템(1)의 구성 및 작용에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 동축 홈 노즐(10)을 이용한 비전도성 액체(16)의 멀티 젯 모드 정전분무시스템(1)의 구성도를 도시한 것이다. Hereinafter, the configuration and operation of the multi-jet electrostatic spray system 1 of the non-conductive liquid 16 using the coaxial groove nozzle 10 according to an embodiment of the present invention will be described. First, FIG. 5 shows a schematic diagram of a multi-jet mode electrostatic spray system 1 of a non-conductive liquid 16 using a coaxial groove nozzle 10 according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 동축 홈 노즐(10)을 이용한 멀티 젯 방식의 정전분무 시스템(1)은 앞서 설명한 동축 홈 노즐(10), 외부유량공급부(50), 외부유량조절부(51), 내부유량공급부(30), 내부유량조절부(31), 고전압인가부(40) 및 제어부(41) 등을 포함하고 있다. As shown in FIG. 5, the multi-jet electrostatic spray system 1 using the coaxial groove nozzle 10 according to an embodiment of the present invention has the coaxial groove nozzle 10 and the external flow rate supply unit 50 described above. And an external flow rate control unit 51, an internal flow rate supply unit 30, an internal flow rate control unit 31, a high voltage applying unit 40, a control unit 41, and the like.

동축 홈 노즐(10)은 앞서 설명한 바와 같이, 중공관 형상이 내부노즐(11)과 내부노즐(11)의 외면과 내면이 소정간격 이격된 외부노즐(12), 내부노즐(11) 끝단면에 형성된 복수의 홈(13)을 포함한다. As described above, the coaxial groove nozzle 10 has a hollow tube shape at an end surface of the outer nozzle 12 and the inner nozzle 11, which are spaced apart from each other by a predetermined distance between the inner and outer surfaces of the inner nozzle 11 and the inner nozzle 11. It includes a plurality of grooves 13 formed.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 젯 방식의 정전분무 시스템(1)은 내부노즐(11)의 내부공간(15)으로 전기전도성 액체(14)를 공급하는 내부유량공급부(30)를 포함하고 있다. 또한, 내부유량공급부(30)에 의해 공급되는 전기전도성 액체(14)의 유량을 조절하는 내부유량조절부(31)를 포함하고 있다. 후에 설명되는 바와 같이, 제조되는 미세액적의 사이즈는 전기전도성 액체(14)의 유량에 영향을 받고, 또한, 최적화된 멀티 젯을 형성시키기 위해, 공급되는 전기전도성 액체(14)의 유량을 조절할 필요가 있다. In addition, the multi-jet electrostatic spraying system 1 according to an embodiment of the present invention includes an internal flow rate supply unit 30 for supplying the electrically conductive liquid 14 to the internal space 15 of the internal nozzle 11. Doing. In addition, an internal flow rate control unit 31 for controlling the flow rate of the electroconductive liquid 14 supplied by the internal flow rate supply unit 30 is included. As will be explained later, the size of the microdroplets to be produced is influenced by the flow rate of the electroconductive liquid 14 and also needs to adjust the flow rate of the supplied electroconductive liquid 14 to form an optimized multi-jet. There is.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 젯 방식의 전기방사 시스템(1)은 외부노즐(12)과 내부노즐(11) 사이의 이격공간으로 비전도성 액체(16)를 공급하는 외부유량공급부(50)를 포함하고 있다. 또한, 외부유량공급부(50)에 의해 공급되는 비전도성 액체(16)의 유량을 조절하는 외부유량조절부(51)를 포함하고 있다. 제조되는 미세액적의 사이즈는 비전도성 액체(16)의 유량에 영향을 받고, 또한, 최적화된 멀티 젯을 형성시키기 위해, 공급되는 비전도성 액체(16)의 유량을 조절할 필요가 있다. 구체적 실시예에서 외부유량조절부(51)와 내부유량조절부(31)는 유량의 정밀 제어를 위해 주사기 펌프를 사용하였다. In addition, the multi-jet electrospinning system 1 according to an embodiment of the present invention is an external flow rate supply unit for supplying the non-conductive liquid 16 to the spaced space between the outer nozzle 12 and the inner nozzle 11 ( 50). In addition, an external flow rate adjusting unit 51 for controlling the flow rate of the non-conductive liquid 16 supplied by the external flow rate supply unit 50 is included. The size of the microdroplets to be produced is influenced by the flow rate of the nonconductive liquid 16 and it is also necessary to adjust the flow rate of the supplied nonconductive liquid 16 to form an optimized multi-jet. In a specific embodiment, the external flow rate controller 51 and the internal flow rate controller 31 used a syringe pump for precise control of the flow rate.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 젯 방식의 정전분무 시스템(1)은 전기전도성 액체(14)에 전압을 공급하는 고전압인가부(40)를 포함하고 있다. 고전압인가부(40)에 의해 전기전도성 액체(14)에 전압을 인가하게 되면, 전기전도성 액체(14)는 전기력을 받게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 내부노즐(11)의 내부공간(15)에 공급된 전기전도성 액체(14)는 인가되는 전압에 의해 전기력을 부여받아, 내부노즐(11) 끝단면에 형성된 홈(13) 각각으로 분화되어 진다. 따라서, 전기전도성 액체(14)가 멀티 젯으로 분화하고자하는 힘을 원주방향으로 전파시켜, 내부노즐(11)과 외부노즐(12) 사이의 이격공간에 공급되는 액체가 비전도성에 해당하더라도, 또한, 고유량에 해당하는 경우에도, 비전도성 액체(16)를 용이하게 멀티 젯으로 분화시키게 된다. In addition, the multi-jet electrostatic spraying system 1 according to an embodiment of the present invention includes a high voltage applying unit 40 for supplying a voltage to the electroconductive liquid 14. When the voltage is applied to the electroconductive liquid 14 by the high voltage applying unit 40, the electroconductive liquid 14 receives an electric force. As described above, the electrically conductive liquid 14 supplied to the internal space 15 of the internal nozzle 11 is supplied with an electric force by a voltage applied thereto, and each of the grooves 13 formed at the end surface of the internal nozzle 11 is formed. Differentiate into Therefore, the electroconductive liquid 14 propagates the force to differentiate into the multi-jet in the circumferential direction, so that even if the liquid supplied to the space between the inner nozzle 11 and the outer nozzle 12 is non-conductive, Even if the flow rate corresponds to a high flow rate, the nonconductive liquid 16 can be easily differentiated into a multi-jet.

또한, 내부노즐(11) 끝단면에 형성된 복수의 홈(13) 주변에 강한 전기장 구배를 만들게 되므로, 멀티 젯을 형성할 수 있는 인가전압의 범위를 낮출 수 있어 상대적으로 낮은 전압에서도 안정적으로 멀티 젯을 형성시킬 수 있게 된다. In addition, since a strong electric field gradient is formed around the plurality of grooves 13 formed on the inner end face of the inner nozzle 11, the range of applied voltage for forming the multi-jet can be lowered, so that the multi-jet is stably maintained even at a relatively low voltage. Can be formed.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 젯 방식의 정전분무 시스템(1)은 고전압인가부(40)에 의해 공급되는 전압값을 조절하는 제어부(41)를 포함하고 있다. 제조되는 미세액적의 사이즈는 내부노즐(11) 끝단면에 형성된 홈(13)의 개수, 비전도성 액체(16)의 유량 및 전기전도성 액체(14)의 영향을 받고, 또한, 이러한 유량과 홈(13)의 개수에 기초하여 최적화된 멀티 젯을 형성시키기 위해 공급되는 전압값이 존재한다. 따라서, 제어부(41)는 최적화된 멀티 젯을 형성할 수 있도록, 홈(13)의 개수, 전기전도성 액체(14)의 유량값, 비전도성 액체(16)의 유량값을 기초하여 고전압인가부(40)에서 공급되는 전압값을 조절하게 된다. In addition, the multi-jet electrostatic spraying system 1 according to an embodiment of the present invention includes a controller 41 for adjusting a voltage value supplied by the high voltage applying unit 40. The size of the microdroplets to be produced is influenced by the number of the grooves 13 formed on the end face of the inner nozzle 11, the flow rate of the non-conductive liquid 16, and the electroconductive liquid 14, and the flow rate and the groove ( There is a voltage value supplied to form an optimized multi-jet based on the number of 13). Accordingly, the controller 41 may apply the high voltage application unit based on the number of the grooves 13, the flow rate of the electroconductive liquid 14, and the flow rate of the non-conductive liquid 16 so as to form an optimized multi-jet. The voltage supplied from 40 is adjusted.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전기전도성 액체의 유량이 4ml/h일 때, 비전도성 액체의 유량과 전압 간의 그래프를 도시한 것이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전기전도성 액체의 유량이 6ml/h일 때, 비전도성 액체의 유량과 전압 간의 그래프를 도시한 것이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 공급되는 전기전도성 액체(14)의 유량조건과 비전도성 액체(16)의 유량조건에 따라, 최적화된 멀티 젯의 개수가 존재함을 알 수 있다. 또한, 동축 홈 노즐(10)에 형성된 홈(13)의 개수와 유량조건에 따라 최적화된 멀티 젯을 형성할 수 있는 전압값이 존재함을 알 수 있다. 또한, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 다양한 전기전도성 액체(14)의 유량조건과 비전도성 액체(16)의 유량조건에 따라, 1kV 정도 범위에서의 안정적인 작동조건(시작라인(starting line)과 소멸라인(extinguishing line) 사이)을 갖음을 알 수 있다. 따라서, 제어부(41)는 최적화된 멀티 젯을 형성하도록 고전압인가부(40)를 제어하여 전압값을 조절할 수 있다. 6 is a graph showing the flow rate of the non-conductive liquid and the voltage when the flow rate of the electroconductive liquid according to an embodiment of the present invention is 4ml / h, Figure 7 is an electrical conductivity according to an embodiment of the present invention When the flow rate of the liquid is 6 ml / h, it shows a graph between the flow rate and the voltage of the non-conductive liquid. As shown in FIG. 6 and FIG. 7, it can be seen that there is an optimized number of multi-jets depending on the flow rate conditions of the supplied electroconductive liquid 14 and the flow rate conditions of the non-conductive liquid 16. In addition, it can be seen that there is a voltage value capable of forming an optimized multi-jet according to the number of grooves 13 formed in the coaxial groove nozzle 10 and flow rate conditions. In addition, as shown in Figures 6 and 7, depending on the flow conditions of the various electrically conductive liquids 14 and the flow conditions of the non-conductive liquid 16, stable operating conditions in the range of about 1kV (starting line And between extinguishing line). Accordingly, the controller 41 may adjust the voltage value by controlling the high voltage applying unit 40 to form an optimized multi-jet.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전기전도성 액체의 유량이 4ml/h 및 비전도성 액체의 유량과 미세액적의 사이즈를 나타낸 그래프를 도시한 것이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전기전도성 액체의 유량이 6ml/h 및 비전도성 액체의 유량과 미세액적의 사이즈를 나타낸 그래프를 도시한 것이다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 전기전도성 액체(14)와 비전도성 액체(16)의 전체 유량이 증가함에 따라 생성되는 평균 미세액적의 직경(입경)이 증가함을 알 수 있다. 또한, 다양한 유량 범위에서 기하표준편차가 1.3 이하로써, 단분산 분포를 갖는 미세액적이 생성됨을 알 수 있다. 8 is a graph showing the flow rate of the electroconductive liquid 4ml / h and the size of the non-conductive liquid and the size of the microdroplets according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is in accordance with an embodiment of the present invention A graph showing the flow rate of the electroconductive liquid of 6 ml / h and the flow rate of the nonconductive liquid and the size of the microdroplets. As shown in FIG. 8 and FIG. 9, it can be seen that as the total flow rates of the electroconductive liquid 14 and the nonconductive liquid 16 increase, the diameter (particle diameter) of the average microdroplets generated increases. In addition, it can be seen that the geometric standard deviation is 1.3 or less in various flow rate ranges, thereby producing microdroplets having a monodispersion distribution.

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제조하려는 미세액적의 사이즈는 비전도성 액체(16)의 유량값 및 전기전도성 액체(14)의 유량값에 영향을 받기 때문에, 미세액적의 사이즈를 변경하고자하는 경우, 내부유량조절부(31)와 외부유량조절부(51)가 공급되는 전기전도성 액체(14) 및 비전도성 액체(16)의 유량을 조절하여 원하는 사이즈로 미세액적을 제조할 수 있게 된다. 또한, 제어부(41)는 변경된 유량값에 기초하여 최적화된 전압값을 공급하도록 고전압인가부(40)를 제어하게 된다.
8 and 9, since the size of the microdroplets to be produced is influenced by the flow rate value of the non-conductive liquid 16 and the flow rate value of the electroconductive liquid 14, the size of the microdroplets is to be changed. When the flow rate of the electroconductive liquid 14 and the non-conductive liquid 16 to which the internal flow rate control unit 31 and the external flow rate control unit 51 are supplied, fine droplets can be manufactured to a desired size. . In addition, the controller 41 controls the high voltage applying unit 40 to supply the optimized voltage value based on the changed flow rate value.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 동축 홈 노즐을 이용한 멀티 젯 방식의 정전분무시스템을 이용한 고유량 미세액적의 제조방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 동축 홈 노즐을 이용한 멀티 젯 방식의 정전분무 시스템을 이용한 고유량 미세액적 제조방법의 흐름도를 도시한 것이다. Hereinafter, a method of manufacturing high flow minute droplets using a multi-jet electrostatic spray system using a coaxial groove nozzle according to an exemplary embodiment of the present invention will be described. First, FIG. 10 is a flowchart illustrating a high flow microdroplet manufacturing method using a multi-jet electrostatic spray system using a coaxial groove nozzle according to an exemplary embodiment of the present invention.

앞서 설명한 동축 홈 노즐(10)의 하부 끝단이 기판(60)에 소정간격 이격되도록 동축 홈 노즐(10)을 설치한다(S10). 그리고, 제조할 미세액적의 사이즈 및 동축 홈 노즐(10)의 내부노즐(11) 끝단면에 형성된 홈(13) 개수에 기초하여, 외부유량조절부(51)에서 외부노즐(12)과 내부노즐(11) 사이의 이격공간에 공급할 비전도성 액체(16)의 유량값을 설정하고, 내부유량조절부(31)에서 내부노즐(11)의 내부공간(15)에 공급할 전기전도성 액체(14)의 유량값을 설정하게 된다(S20).The coaxial groove nozzle 10 is installed such that the lower end of the coaxial groove nozzle 10 described above is spaced apart from the substrate 60 by a predetermined interval (S10). Then, based on the size of the microdroplets to be manufactured and the number of grooves 13 formed on the end face of the inner nozzle 11 of the coaxial groove nozzle 10, the outer nozzle 12 and the inner nozzle in the outer flow rate adjusting unit 51. The flow rate value of the non-conductive liquid 16 to be supplied to the spaced spaces between the 11 is set, and the flow rate control part 31 of the electroconductive liquid 14 to be supplied to the inner space 15 of the inner nozzle 11 is provided. The flow rate value is set (S20).

그리고, 외부유량공급부(50)가 설정된 비전도성 액체(16)의 유량값으로 이격공간으로 비전도성 용체(16)을 공급하고, 내부유량공급부(30)가 설정된 전기전도성 액체(14)의 유량값으로 내부공간(15)으로 전기전도성 액체(14)를 공급하게 된다(S30).Then, the external flow rate supply unit 50 supplies the non-conductive solution 16 to the spaced space with the flow rate value of the non-conductive liquid 16, the flow rate value of the electrically conductive liquid 14, the internal flow rate supply unit 30 is set In order to supply the electroconductive liquid 14 to the internal space 15 (S30).

또한, 제어부(41)가 전기전도성 액체(14)의 유량 값과 비전도성 액체(16)의 유량 값 및 내부노즐(11) 끝단면에 형성된 홈(13)의 개수에 기초하여, 고전압인가부(40)에 의해 인가되는 전압값을 설정하게 된다. 그리고, 고전압인가부(40)는 전기전도성 액체(14)로 설정된 전압값으로 전압을 인가하게 된다(S40).In addition, the controller 41 controls the high voltage applying unit based on the flow rate value of the electroconductive liquid 14, the flow rate value of the non-conductive liquid 16, and the number of the grooves 13 formed in the end face of the inner nozzle 11. The voltage value applied by 40) is set. In addition, the high voltage applying unit 40 applies a voltage at a voltage value set as the electroconductive liquid 14 (S40).

전기전도성 액체(14)가 고전압인가부(40)에서 공급된 전압에 의해 전기력을 인가받아 내부노즐(11)의 끝단면에 형성된 복수의 홈(13) 각각으로 분산되게 된다(S50). 그리고, 비전도성 액체(16)는 홈(13) 각각으로 분산된 전기전도성 액체(14)의 거동을 따라 분산되어 멀티 젯을 형성하여 여러개의 액주를 형성하게 된다(S60). 비전도성 액체가 멀티 젯 방식으로 정전분무되는 원리는 앞서 설명한 바와 같이, 전기 전도성 액체(14)와 비전도성 액체(16)가 동시에 공급될 때, 인가 전압의 증가에 따라 내부로 공급되던 전기전도성 액체(14)는 전기력에 의해 가속되게 된다. The electroconductive liquid 14 is applied to the electric force by the voltage supplied from the high voltage applying unit 40 is distributed to each of the plurality of grooves 13 formed on the end surface of the inner nozzle 11 (S50). The non-conductive liquid 16 is dispersed along the behavior of the electroconductive liquid 14 dispersed in each of the grooves 13 to form a multi-jet to form a plurality of liquid column (S60). As described above, the principle of electrostatic spraying of the non-conductive liquid by the multi-jet method is that, when the electrically conductive liquid 14 and the non-conductive liquid 16 are simultaneously supplied, the electrically conductive liquid which has been supplied to the inside according to the increase in the applied voltage. 14 is accelerated by the electric force.

따라서, 전기 전도성 액체(14)는 전기력과 표면 장력 간의 균형으로 인해 내부노즐(11) 끝단에서 콘(corn) 형상을 이루게 된다. 이때, 전기 전도성 액체(14)의 내부에서 외부 전기장에 의해 생성된 전기 응력은, 2개의 서로 다른 종류의 액체(비전도성 액체(16)와 전기전도성 액체(14))가 이루는 계면을 통해서, 비전도성 액체(16)의 점성 전단응력에 의해 원주방향으로 확산된다. Thus, the electrically conductive liquid 14 is shaped like a cone at the end of the inner nozzle 11 due to the balance between electrical force and surface tension. At this time, the electrical stress generated by the external electric field inside the electrically conductive liquid 14 is transmitted through an interface formed by two different kinds of liquids (nonconductive liquid 16 and electroconductive liquid 14). The viscous shear stress of the conductive liquid 16 diffuses in the circumferential direction.

따라서, 비전도성 액체(16)의 거동은 내부노즐(11)의 내부공간(15)에 구비된 전도성 액체(14)와 같은 방향을 뛰게 된다. 그리고, 내부노즐(11)의 내부공간(15)에 공급된 전기전도성 액체(14)는 인가전압 상승에 따라 하나의 액주를 형성하는 콘-젯 모드에서 여러 갈래의 액주를 갖는 멀티-젯 모드로 분화되게 된다. Therefore, the behavior of the non-conductive liquid 16 runs in the same direction as the conductive liquid 14 provided in the inner space 15 of the inner nozzle 11. In addition, the electroconductive liquid 14 supplied to the inner space 15 of the inner nozzle 11 is in the con-jet mode in which one liquid column is formed in response to a rise in the applied voltage. Will be differentiated.

동축 홈 노즐(10)의 내부 노즐(11) 끝단면에 형성된 복수의 홈(13)들은 내부노즐(11) 끝단에 생성되는 전기장 구배를 증가시켜, 비교적 낮은 인가전압 범위에서 멀티 젯의 출현을 돕게 된다. 그리고, 홈(13)의 끝에서 안정적으로 멀티 젯을 형성시키도록 돕게 된다. 이러한 멀티 젯 생성의 안정성에 가장 중요하게 고려되는 요인은 홈의 대칭적인 배치와 홈 각각의 폭의 동일성이다. The plurality of grooves 13 formed at the end face of the inner nozzle 11 of the coaxial groove nozzle 10 increase the electric field gradient generated at the end of the inner nozzle 11 to help the appearance of the multi-jet in a relatively low applied voltage range. do. And, at the end of the groove 13 to help form a stable multi-jet. The most important factors considered for the stability of this multi-jet generation are the symmetrical arrangement of the grooves and the equality of the width of each groove.

본 발명의 일실시예에서 홈은 방전 가공법으로 가공되었고, 생성된 홈의 대칭성 및 모양은 현미경을 통해 검증되었다. 본 발명의 일실시예에 따른 홈은 6개로 구성되고, 인가전압을 높힘에 따라 6개의 홈에서 6개의 액주가 생성되게 된다. In one embodiment of the present invention, the groove was processed by the electric discharge machining method, the symmetry and shape of the resulting groove was verified by a microscope. According to an embodiment of the present invention is composed of six grooves, six liquid liquors are generated from six grooves as the applied voltage is increased.

그리고, 멀티 젯을 형성한 비전도성 액체(16)가 내부노즐(11)의 끝단과 소정간격으로 이격되어 배치된 기판(60)에 분무되어 미세액적이 형성되게 된다(S70). 그리고, 제조할 미세액적의 사이즈를 변경할 필요가 있는 경우(S80), 외부유량조절부(51)에서 비전도성 액체(16)의 유량값을 조절하고, 내부유량조절부(31)에서 전기전도성 액체(14)의 유량값을 조절하게 된다. 또한, 제어부(41)에서 조절된 비전도성 액체(16)의 유량값과 조절된 전기전도성 액체(14)의 유량값에 기초하여 최적화된 전압값을 설정하게 된다(S90).The non-conductive liquid 16 having the multi-jet formed thereon is sprayed onto the substrate 60 arranged to be spaced apart from the end of the inner nozzle 11 at a predetermined interval (S70). When it is necessary to change the size of the microdroplets to be manufactured (S80), the flow rate of the non-conductive liquid 16 is adjusted by the external flow rate adjusting unit 51, and the electrically conductive liquid is controlled by the internal flow rate adjusting unit 31. The flow rate value in (14) is adjusted. In addition, an optimized voltage value is set based on the flow rate value of the non-conductive liquid 16 controlled by the controller 41 and the flow rate value of the adjusted electroconductive liquid 14 (S90).

1: 동축 홈 노즐을 이용한 멀티 젯 방식의 정전분무시스템
10:동축 홈 노즐
11:내부노즐
12:외부노즐
13:홈
14:전기전도성 액체
15:내부공간
16:비전도성 액체
30:내부유량공급부
31:내부유량조절부
40:고전압인가부
41:제어부
50:외부유량공급부
51:외부유량조절부
60:기판1: Multi-jet electrostatic spraying system using coaxial groove nozzle
10: Coaxial Groove Nozzle
11: Inner nozzle
12: outside nozzle
13: Home
14: electroconductive liquid
15: internal space
16: non-conductive liquid
30: Internal flow supply part
31: internal flow control unit
40: high voltage application unit
41: control unit
50: external flow supply unit
51: external flow control unit
60: substrate

Claims (17)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 내부공간을 갖는 중공관 형상으로 구비되고, 하부 끝단면에 복수의 홈을 갖고, 전기전도성 액체가 상기 내부공간으로 유입되어 상기 전기전도성 액체에 인가되는 전압에 의해 상기 전기전도성 액체가 전기력을 받아 복수의 상기 홈 각각으로 분산되도록 구성된 내부노즐과 상기 내부 노즐의 외면과 소정간격으로 이격된 중공관 형태로서 내면과 상기 내부노즐의 외면 사이의 이격공간에 비전도성 액체가 유입되고, 상기 비전도성 액체는 상기 전기전도성 액체의 거동에 따라 상기 홈 각각으로 분산되어 기판에 정전분무 되도록 구성된 외부노즐을 구비한 동축 홈 노즐;
상기 내부공간 내로 상기 전기전도성 액체를 공급하는 내부유량공급부;
상기 전기전도성 액체로 전압을 인가하는 고전압인가부;
상기 이격공간 내로 상기 비전도성 액체를 공급하는 외부유량공급부;
상기 내부유량공급부와 연결되어 상기 내부공간으로 공급되는 상기 전기전도성 액체의 유량을 조절하는 내부유량조절부;
상기 외부유량공급부와 연결되어 상기 이격공간으로 공급되는 상기 비전도성 액체의 유량을 조절하는 외부유량조절부; 및
상기 전기전도성 액체의 유량 값과 상기 비전도성 액체의 유량 값 및 상기 홈의 개수에 기초하여 상기 고전압인가부에 의해 인가되는 전압값을 조절하는 제어부를 포함하고,
복수의 상기 홈 각각은 서로 대칭이고, 동일한 폭으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동축 홈 노즐을 이용한 멀티 젯 방식의 정전방사 시스템. It is provided in the shape of a hollow tube having an inner space, has a plurality of grooves in the lower end surface, the conductive liquid is introduced into the inner space by the voltage applied to the electrically conductive liquid, the electrically conductive liquid receives an electric force, The non-conductive liquid is introduced into the space between the inner surface and the outer surface of the inner nozzle in the form of a hollow tube spaced apart from the inner surface and the outer surface of the inner nozzle configured to be dispersed in each of the grooves, the non-conductive liquid A coaxial groove nozzle having an external nozzle configured to be distributed to each of the grooves and electrostatically sprayed onto a substrate according to the behavior of the electroconductive liquid;
An internal flow rate supply unit supplying the electrically conductive liquid into the internal space;
A high voltage applying unit for applying a voltage to the electrically conductive liquid;
An external flow rate supply unit supplying the non-conductive liquid into the separation space;
An internal flow rate adjusting part connected to the internal flow rate supply part to adjust a flow rate of the electrically conductive liquid supplied to the internal space;
An external flow rate controller connected to the external flow rate supply part to adjust a flow rate of the non-conductive liquid supplied to the separation space; And
And a controller configured to adjust a voltage value applied by the high voltage applying unit based on a flow rate value of the electrically conductive liquid, a flow rate value of the non-conductive liquid, and the number of grooves.
Each of the plurality of grooves is symmetrical with each other, the multi-jet electrostatic spinning system using a coaxial groove nozzle, characterized in that the same width. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제8항에 따른 멀티 젯 방식의 정전방사 시스템을 이용한 미세액적 제조방법에 있어서,
동축 홈 노즐의 하부 끝단을 기판에 소정간격 이격되도록 설치하는 단계;
제조할 미세액적의 사이즈 및 상기 동축 홈 노즐의 홈 갯수에 기초하여, 외부유량조절부에서 상기 외부노즐과 상기 내부노즐 사이의 이격공간에 공급할 비전도성 액체의 유량값을 설정하고, 내부유량조절부에서 상기 내부노즐의 내부공간에 공급할 전기전도성 액체의 유량값을 설정하는 단계;
외부유량공급부가 설정된 상기 비전도성 액체의 유량값으로 상기 이격공간에 상기 비전도성 액체를 공급하고, 내부유량공급부가 설정된 상기 전기전도성 액체의 유량값으로 상기 내부공간에 상기 전기전도성 액체를 공급하는 단계;
고전압인가부가 상기 전기전도성 액체로 전압을 인가하는 단계;
상기 전기전도성 액체가 상기 전압에 의해 전기력을 인가받아 상기 내부노즐의 끝단면에 형성된 복수의 홈 각각으로 분산되는 단계;
상기 비전도성 액체가 상기 홈 각각으로 분산된 상기 전기전도성 액체를 따라 분산되어 멀티 젯 방식으로 복수의 액주를 형성하는 단계; 및
각각의 상기 멀티 젯을 형성한 상기 액주가 상기 내부노즐의 끝단과 소정간격으로 이격되어 배치된 상기 기판에 정전분무되어 미세액주가 형성되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 젯 방식의 정전방사 시스템을 이용한 미세액적 제조방법.In the microdroplet manufacturing method using a multi-jet electrostatic spinning system according to claim 8,
Installing a lower end of the coaxial groove nozzle to be spaced apart from the substrate by a predetermined distance;
Based on the size of the microdroplets to be manufactured and the number of grooves of the coaxial groove nozzle, an external flow rate adjusting unit sets a flow rate of the non-conductive liquid to be supplied to the space between the external nozzle and the internal nozzle, and the internal flow rate adjusting unit. Setting a flow rate value of an electrically conductive liquid to be supplied to an inner space of the inner nozzle;
Supplying the non-conductive liquid to the separation space at the flow rate of the non-conductive liquid in which the external flow rate supply unit is set, and supplying the electrically conductive liquid to the inner space at the flow rate of the electroconductive liquid in which the internal flow rate supply unit is set. ;
A high voltage applying unit applying a voltage to the electrically conductive liquid;
Dispersing the electrically conductive liquid into each of a plurality of grooves formed in the end surface of the inner nozzle by receiving an electric force by the voltage;
Dispersing the non-conductive liquid along the electrically conductive liquid dispersed in each of the grooves to form a plurality of liquid column in a multi-jet manner; And
The liquid jet forming each of the multi-jet is electrostatically sprayed on the substrate disposed to be spaced apart from the end of the inner nozzle at a predetermined interval to form a fine liquid injection; multi-jet electrostatic spinning comprising a Microdroplets manufacturing method using the system. 제 13 항에 있어서,
상기 전압인가단계에서,
제어부가 상기 전기전도성 액체의 유량 값과 상기 비전도성 액체의 유량 값 및 상기 홈의 갯수에 기초하여 상기 고전압인가부에 의해 인가되는 전압값을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 젯 방식의 정전방사 시스템을 이용한 미세액적 제조방법.The method of claim 13,
In the voltage application step,
And a control unit setting a voltage value applied by the high voltage applying unit based on the flow rate value of the electroconductive liquid, the flow rate value of the non-conductive liquid, and the number of grooves. Microdroplet manufacturing method using electrostatic spinning system. 제 14 항에 있어서,
제조할 상기 미세액적의 사이즈를 변경할 필요가 있는 경우,
상기 외부유량조절부에서 상기 비전도성 액체의 유량값을 조절하고, 상기 내부유량조절부에서 상기 전기전도성 액체의 유량값을 조절하고, 상기 제어부에서 상기 전압값을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 젯 방식의 정전방사 시스템을 이용한 미세액적 제조방법.15. The method of claim 14,
If it is necessary to change the size of the microdroplets to be produced,
And adjusting the flow rate of the non-conductive liquid in the external flow rate controller, adjusting the flow rate of the electroconductive liquid in the internal flow rate controller, and adjusting the voltage value in the controller. Microdroplet manufacturing method using a multi-jet electrostatic spinning system. 삭제delete 삭제delete
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100021609A (en) * 2007-05-17 2010-02-25 퀸 메리 앤드 웨스트필드 컬리지 An electrostatic spraying device and a method of electrostatic spraying
KR100947028B1 (en) * 2008-03-28 2010-03-11 한국과학기술원 Nonconductor Electrostatic Spray Apparatus and Method Thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100021609A (en) * 2007-05-17 2010-02-25 퀸 메리 앤드 웨스트필드 컬리지 An electrostatic spraying device and a method of electrostatic spraying
KR100947028B1 (en) * 2008-03-28 2010-03-11 한국과학기술원 Nonconductor Electrostatic Spray Apparatus and Method Thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10471446B2 (en) 2016-03-06 2019-11-12 Mohammad Reza Morad Enhancing stability and throughput of an electrohydrodynamic spray

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