KR101781074B1 - Dry particle injection nozzle - Google Patents

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KR101781074B1
KR101781074B1 KR1020160110754A KR20160110754A KR101781074B1 KR 101781074 B1 KR101781074 B1 KR 101781074B1 KR 1020160110754 A KR1020160110754 A KR 1020160110754A KR 20160110754 A KR20160110754 A KR 20160110754A KR 101781074 B1 KR101781074 B1 KR 101781074B1
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nozzle outlet
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KR1020160110754A
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천두만
박하니
최준호
안성훈
추원식
이선영
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울산대학교 산학협력단
서울대학교산학협력단
한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

The present invention provides a dry particle injection nozzle capable of selectively changing the height of a nozzle outlet according to types and sizes of the particle so as to change an injection speed of the particle injected through the nozzle outlet by the change of a cross-section shape and area of the nozzle outlet by the change of height of the nozzle outlet, thus enabling efficient injection stacking in various particles and various processing conditions. To this end, the present invention includes: a nozzle body, which has an overall rectangular shape and configured to form a slit-shaped flow path having a predetermined height along the longitudinal direction, a nozzle inlet formed to be extended in a rear direction at a rear end of the path and guiding particles inserted thereinto to the path, and a nozzle outlet formed to be extended in a front direction at a front end of the path and discharging the particles moving along the path in a slit shape; and a changeable member in the nozzle outlet of the nozzle body.

Description

건식 입자 분사 노즐{Dry particle injection nozzle}Dry particle injection nozzle [0002]

본 발명은 건식 적층 공법에서 피적층물인 기판에 건식의 입자를 분사하는 분사 노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 적층에 이용되는 입자 종류 및 크기에 따라 입자가 토출되는 노즐출구의 높이(노즐출구의 단면 형상 및 면적)를 선택적으로 가변시켜, 상기 노즐출구를 통해 분사되는 입자의 분사속도가 가변되도록 해, 다양한 입자 및 다양한 공정 조건에 대응하여 효율적으로 입자의 적층이 가능한 건식 입자 분사 노즐에 관한 것이다.The present invention relates to a spray nozzle for spraying dry particles onto a substrate which is a laminate in a dry lamination method, and more particularly to a spray nozzle for spraying dry particles on a substrate, A sectional shape and an area) of the nozzle to vary the injection speed of the particles injected through the nozzle outlet, thereby enabling efficient particle accumulation in correspondence with various particles and various process conditions .

일반적으로, 건식 적층 공법은 건식상태인 금속, 세라믹 등의 입자를 피적층물인 기판에 고속으로 분사하여 입자를 기판에 충돌시켜, 충돌한 입자의 적층으로 코팅이 이루어지는 것으로, 저온분사(Cold spray), 에어로졸 적층(Aerosol deposition), 나노입자적층시스템(Nano-particle Deposition system) 등이 건식 분사 적층 공법이다.Generally, a dry lamination method is a method in which particles of a metal or ceramic in a dry state are jetted onto a substrate, which is a laminate, at a high speed to collide the particles with the substrate, Aerosol deposition, and a nano-particle deposition system are dry spray lamination methods.

이러한, 건식 분사 적층 공법 중 저온 분사 코팅(cold spray coating)은 코팅재를 고온으로 가열하는 용사 코팅법과는 달리 코팅재(입자)의 온도가 저온으로 코팅재 상호간 또는 피사체와 코팅재 사이에 고온 확산 또는 융착 등의 현상을 기대하기는 어렵다.Among these dry spray laminating methods, low temperature spray coating is a method of spraying a coating material (particle) at a low temperature or between a coating material and a coating material, unlike a spray coating method in which a coating material is heated to a high temperature. It is difficult to expect the phenomenon.

상기한 문제점을 극복하기 위하여 저온 분사 코팅은 코팅재(입자)의 속도를 극대화시켜 코팅재(입자)의 운동에너지가 코팅재(입자) 상호간 또는 피사체와 코팅재 사이의 결합력을 제공할 수 있도록 한다.To overcome this problem, low temperature spray coating maximizes the speed of the coating material (particles) so that the kinetic energy of the coating material (particles) can provide a bonding force between the coating materials (particles) or between the object and the coating material.

이때, 분사되는 코팅재(입자)의 속도를 극대화 시키기 위해서는 코팅재(입자)의 분사조건에 대하여 검토할 필요가 있는데, 상기 코팅재(입자)는 단독으로 분사되는 것이 아니라, 캐리어 가스에 의해 수송되어 피사체의 표면으로 분사된다.In order to maximize the speed of the sprayed coating material (particle), it is necessary to study spraying conditions of the coating material (particle). The coating material (particle) is not sprayed alone but is transported by the carrier gas, Surface.

따라서, 건식 적층 공법은 입자가 기판에 충돌할 때의 충돌속도가 적층 효율에 아주 중요한데, 입자의 속도는 분사노즐의 단면 형상 및 면적에 의해 영향을 많이 받게 되는데, 종래의 노즐은 출구의 형상이 고정되어 있어, 필요에 따라 노즐형태를 각각 제작하여 분사조건에 따라 노즐을 일일이 교체해야 하는 불편이 있었고, 다양한 종류의 입자에 대해 고정된 출구형상의 노즐을 이용하여 효율적인 적층에는 한계가 있었다. Therefore, in the dry lamination method, the collision speed when the particles hit the substrate is very important for the laminating efficiency. The speed of the particles is greatly influenced by the cross-sectional shape and the area of the injection nozzle. In the conventional nozzle, It is inconvenient to individually change the nozzles according to the spraying conditions, and there is a limit to the efficient stacking of the nozzles having the fixed outlet shape for various kinds of particles.

상기한 건식 분사 코팅공정에 관련한 종래기술로는 등록특허 제10-1114420호(2012.02.02)에서 찾아볼 수 있다.A related art related to the above-mentioned dry spray coating process can be found in Korean Patent No. 10-1114420 (2012.02.02).

따라서, 본 발명은 적층에 이용하는 입자의 종류 및 크기에 따라 상기 노즐출구의 높이를 선택적으로 가변시켜, 상기 노즐출구의 높이 가변에 따른 노즐출구의 단면 형상 및 면적의 변화로 상기 노즐출구를 통해 분사되는 입자의 분사속도가 조절되도록 하여, 다양한 입자 및 다양한 공정 조건에서 효율적인 분사 적층이 가능하도록 하는 건식 입자 분사 노즐을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Therefore, according to the present invention, the height of the nozzle outlet can be selectively varied according to the kind and size of the particles used in the lamination, Which is capable of controlling the spraying speed of the particles to be sprayed on the surface of the substrate, thereby enabling efficient spray lamination under various particles and various process conditions.

본 발명에 따른 건식 입자 분사 노즐은 내부에는 유로를 형성하고, 상기 유로의 후단에서 후방으로 연장 형성되어 인입한 입자를 상기 유로로 안내하는 노즐입구를 형성하며, 상기 유로의 전단에서 전방으로 연장되어 상기 유로를 따라 유동하는 입자를 슬릿 형태로 토출하는 노즐출구를 형성한 노즐몸체, 및 상기 노즐몸체의 노즐출구에 구비하여, 상기 노즐출구의 높이를 선택적으로 가변시켜, 상기 노즐출구의 높이 가변에 따른 노즐출구의 단면 형상 및 면적의 변화로 상기 노즐출구를 통해 분사되는 입자의 분사속도를 가변하는 가변부재를 포함하는데, 상기 가변부재는 한 쌍으로, 상기 노즐출구의 상, 하측에 서로 평행하게 배치되고, 각각 좌,우측 방향으로 돌출된 회전축으로 회전 가능하게 상기 노즐출구에 결합되어, 입자의 종류 및 크기에 따라 선택적으로 각각의 회전축을 축으로 서로 대칭 회전하여 상기 노즐출구의 높이가 가변된다.The dry particle spraying nozzle according to the present invention is characterized in that a flow path is formed in the interior of the flow path and a nozzle opening extending rearward from the rear end of the flow path for guiding the drawn particles to the flow path is formed, A nozzle body provided with a nozzle outlet for discharging particles flowing along the flow path in a slit shape and a nozzle body at an outlet of the nozzle body so as to selectively vary the height of the nozzle outlet to adjust a height of the nozzle outlet And a variable member for varying an injection speed of particles injected through the nozzle outlet by a change in cross-sectional shape and area of the nozzle outlet along the nozzle outlet, wherein the variable members are arranged in pairs, And is rotatably coupled to the nozzle outlet by a rotation shaft protruding in the left and right directions, Optionally, rotational symmetry to each other, each of the rotary shaft in the axial height of the nozzle outlet is varied.

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여기서 본 발명에 따른 상기 한 쌍의 가변부재는 좌, 우측 방향으로 돌출 형성된 회전축 중 어느 한 방향의 회전축에 각각 회전기어를 서로 치합된 상태로 구비하고, 상기 회전기어들 중 어느 한 회전기어에 구동수단의 구동으로 회전하는 구동기어를 치합하여, 상기 구동기어의 회전에 의해 한 쌍의 가변부재 각각의 회전축에 구비된 회전기어가 서로 대칭 회전하여 상기 노즐출구의 높이를 가변할 수 있다.Here, the pair of deformable members according to the present invention may be provided with rotary gears engaged with rotation shafts in any one of rotation axes protruding leftward and rightward, respectively, and may be driven by any one of the rotary gears And the rotary gears provided on the rotary shafts of the pair of variable members are rotated symmetrically with each other by the rotation of the driving gear so that the height of the nozzle outlet can be varied.

또한, 본 발명에 따른 상기 노즐입구는 그 높이가 유로의 후단인 전방에서 후방으로 갈수록 높아지게 형성하고, 너비는 유로의 후단인 전방에서 후방으로 갈수록 좁아지게 형성한다.In addition, the nozzle inlet according to the present invention is formed such that its height increases from the front to the rear, which is the rear end of the flow path, and the width is narrowed from the front to the rear of the flow path.

본 발명의 일 실시에 따른 건식 입자 분사 노즐은 적층에 이용하는 입자의 종류 및 크기에 따라 노즐출구의 높이를 가변하여, 상기 노즐출구의 높이 변화로 상기 노즐출구의 단면 형상 및 면적을 변화시켜, 상기 노즐출구를 통해 분사되는 입자의 분사속도가 가변되도록 하여, 종래와 같이 입자 및 공정 조건에 따라 노즐을 일일이 교체할 필요없이 하나의 노즐로 다양한 입자 및 다양한 공정 조건에 대응할 수 있는 효과를 가진다.The dry particle spraying nozzle according to an embodiment of the present invention varies the height of the nozzle outlet according to the type and size of the particles used in the deposition to change the cross-sectional shape and area of the nozzle outlet by the height change of the nozzle outlet, It is possible to cope with various particles and various process conditions with a single nozzle without changing the nozzles according to the particle and process conditions by changing the injection speed of the particles injected through the nozzle outlet.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 입자 분사 노즐의 사용 예시를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 입자 분사 노즐의 구성을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변부재의 작동 예시를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변부재의 구성을 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 입자 분사 노즐의 유동해석을 위한 모델링과 단면형상을 보인 예시도이다.
도 6은 입자를 WO₃로 하고, 노출출구의 높이에 따라 다양한 크기의 입자들의 평균충돌속도를 보인 그래프이다.
도 7은 입자를 TiO₂로 하고, 노출출구의 높이에 따라 다양한 크기의 입자들의 평균충돌속도를 보인 그래프이다.
도 8은 서로 같은 크기의 입자 WO₃및 TiO₂의 노출출구 높이에 따른 입자들의 평균충돌속도를 보인 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an exemplary view showing an example of using a dry particle spraying nozzle according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a view illustrating the construction of a dry particle spraying nozzle according to an embodiment of the present invention. FIG.
3 is an exemplary view showing an operation example of a variable member according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a configuration of a variable member according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating modeling and cross-sectional shapes for a flow analysis of a dry particle injection nozzle according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the average collision speed of particles of various sizes according to the height of the exposure outlet, with WO3 as the particle.
FIG. 7 is a graph showing the average impact velocity of particles of various sizes depending on the height of the exposure outlet, with the particles being TiO 2.
FIG. 8 is a graph showing the average impact velocity of particles according to the height of the exposure outlet of particles WO 3 and TiO 2 of the same size.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, It should be understood that there may be variations.

먼저, 건식 분사 적층 공정을 살펴보면, 건식 분사 적층 공정은 건식상태에서 입자를 분사하여 피적층물인 기판에 고속으로 충돌시켜 금속입자, 세라믹입자 등을 적층하여 입자를 기판에 코팅하는 것으로, 저온분사(Cold spray), 에어로졸 적층(Aerosol deposition), 나노입자적층시스템(Nano-particle Deposition system) 등의 공정이 있다.First, in the dry spray laminating process, the dry spray laminating process is a process in which particles are sprayed in a dry state to collide with a substrate, which is a laminate, at a high speed to laminate metal particles, ceramic particles, Cold spray, aerosol deposition, and a nano-particle deposition system.

이러한, 건식 분사 적층 공정에서는 입자가 기판에 충돌할 때의 충돌속도가 적층효율에 영향을 미치는데, 이때 입자가 토출되는 노즐출구의 형태가 지속적으로 단면적이 감소하는 Converging 노즐의 경우, 노즐 내부에서 입자의 유동속도가 초음속이 되지 않으나, 입자가 토출되는 노즐출구의 형태가 노즐목보다 단면적이 증가하는 Converging-Diverging 노즐의 경우, 노즐 내부에서 유동하는 입자의 유동속도가 노즐목 이후에서 초음속으로 가변된다.In the case of the converging nozzle in which the shape of the nozzle outlet at which the particles are discharged is continuously reduced in the cross-sectional area, the collision speed when the particles collide with the substrate affects the stacking efficiency. In the case of the Converging-Diverging nozzle where the flow velocity of the particles does not become supersonic but the shape of the nozzle outlet from which the particles are discharged is larger than that of the nozzle neck, the flow velocity of the particles flowing inside the nozzle changes from supersonic to after nozzle do.

이를 착안하여, 본 발명은 적층에 이용되는 입자 종류 및 크기에 따라 입자가 토출되는 노즐출구의 높이를 선택적으로 가변시켜, 상기 노즐출구의 높이 가변에 따른 상기 노즐출구의 단면 형상 및 면적 가변으로, 상기 노즐출구를 통해 분사되는 입자의 분사속도가 가변되도록 하여, 다양한 입자 및 다양한 공정 조건에 대응하여 효율적으로 입자의 적층이 가능하도록 한 건식 입자 분사 노즐에 관한 것으로, 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 입자 분사 노즐을 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for manufacturing a nozzle, which are capable of selectively varying the height of a nozzle outlet through which particles are discharged according to the kind and size of a particle used for lamination, The present invention relates to a dry particle spraying nozzle capable of efficiently stacking particles corresponding to various particles and various process conditions by varying an injection speed of particles injected through the nozzle outlet, The dry particle spraying nozzle according to the embodiment will be described in more detail as follows.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 입자 분사 노즐은 노즐몸체(100)와, 가변부재(120)를 포함하는데, 먼저 상기 노즐몸체(100)는 전체적인 형상이 직육면체로, 그 후방에는 기판(피적층물)에 적층될 입자를 공급하는 입자공급장치(도시하지 않음)에 고정되도록 한 쌍의 연결플랜지(103, 104)를 형성한다. 1 to 4, a dry particle injection nozzle according to an embodiment of the present invention includes a nozzle body 100 and a deformable member 120. First, the nozzle body 100 has a rectangular shape, And a pair of connection flanges 103 and 104 are formed on the rear side thereof so as to be fixed to a particle supply device (not shown) for supplying particles to be laminated on a substrate (object to be laminated).

이때, 상기 연결플랜지(103, 104)들은 상기 노즐몸체(100)의 후방에서 서로 대향진 방향인 상, 하의 방향(직각)으로 각각 절곡되어 형성되는 것이 바람직하고, 복수 개의 볼트공을 형성하고 있어, 상기 볼트공을 통하는 볼트의 체결로 상기 노즐몸체(100)가 입자공급장치에 고정된다.At this time, the connection flanges 103 and 104 are preferably formed by being bent in the upward and downward directions (right angle), which are opposite to each other in the rear direction of the nozzle body 100, and a plurality of bolt holes are formed , And the nozzle body 100 is fixed to the particle supplying device by fastening bolts through the bolt holes.

그리고, 상기 노즐몸체(100)는 수평으로 전개된 중심선을 기준으로 상측몸체(101)와, 하측몸체(102)로 분리되도록 해 추후 노즐의 정비를 용이하게 하고, 상기 상측몸체(101)와, 하측몸체(102) 사이에 가스켓(도시하지 않음)을 배치하여, 상기 노즐몸체(100)의 내부에서 노즐몸체(100)의 주변으로 입자가 누출되지 않도록 할 수 있다.The nozzle body 100 is separated into an upper body 101 and a lower body 102 on the basis of a center line developed horizontally to facilitate maintenance of the nozzle later and the upper body 101, A gasket (not shown) may be disposed between the lower bodies 102 to prevent particles from leaking to the periphery of the nozzle body 100 from inside the nozzle body 100.

또한, 상기 노즐몸체(100)의 내부에는 입자가 유동하는 유로(111)를 형성하는데, 상기 유로(111)는 노즐목이라 할 수 있고, 상기 노즐몸체(100)의 내부에서 전, 후 길이방향을 따라 일정한 높이를 갖는 슬릿 형태로 형성한다. In addition, a flow path 111 through which particles flow is formed in the nozzle body 100. The flow path 111 may be referred to as a nozzle neck. In the nozzle body 100, And is formed in a slit shape having a constant height.

그리고 상기 유로(111)의 후단에는 노즐입구(112)를 형성하는데, 상기 노즐입구(112)는 상기 유로의 후단에서 후방으로 연장 형성되어 인입한 입자를 상기 유로로 안내한다.A nozzle inlet 112 is formed at the rear end of the flow passage 111. The nozzle inlet 112 extends rearward from the rear end of the flow passage to guide the drawn particles to the flow passage.

이때, 상기 노즐입구(112)는 그 높이가 상기 유로(111)의 후단인 전방에서 후방으로 갈수록 높아지게 형성하고, 너비는 상기 유로(111)의 후단인 전방에서 후방으로 갈수록 좁아지는 형성하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the height of the nozzle inlet 112 is made higher toward the rear than the rear end of the flow passage 111, and the width is narrowed from the front of the rear end of the flow passage 111 toward the rear Do.

더불어, 상기 유로(111)의 전단에서 전방으로 노즐출구(113)를 연장 형성하는데, 상기 노즐출구(113)는 상기 유로(111)를 따라 유동하는 입자를 슬릿 형태로 토출한다.In addition, the nozzle outlet 113 extends forward from the front end of the flow passage 111, and the nozzle outlet 113 discharges particles flowing along the flow passage 111 in the form of a slit.

이때, 상기 노즐몸체(100)의 노즐출구(113)에는 가변부재(120)를 구비하는데, 상기 가변부재(120)는 입자의 종류 및 크기에 따라 상기 노즐출구(113)의 높이를 선택적으로 가변시켜, 상기 노즐출구(113) 높이의 가변으로 상기 노즐출구(113)의 단면 형상 및 면적이 그 상응하여 가변된다.At this time, a nozzle member 113 of the nozzle body 100 is provided with a deformable member 120. The deformable member 120 selectively adjusts the height of the nozzle exit 113 according to the type and size of the particles. , The cross-sectional shape and area of the nozzle outlet 113 vary correspondingly to the height of the nozzle outlet 113.

상기한 노즐출구(113)의 단면 형상 및 면적의 가변으로, 상기 노즐출구(113)를 통해 분사되는 입자의 분사속도가 가변된다.The injection speed of the particles injected through the nozzle outlet 113 is varied by the variable cross-sectional shape and area of the nozzle outlet 113 described above.

여기서, 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 입자 분사노즐의 가변부재(120)를 보다 상세하게 살펴보면, 상기 가변부재(120)는 슬릿 형태의 노출출구(113)에 대응하게 바의 형태로 상기 노즐몸체(100)의 노즐출구(113)에 구비되는데, 상기 노즐몸체(100)의 상측몸체(101)와, 하측몸체(102)에 각가 구비되도록 한 쌍을 이루고, 상기 노즐출구(113)의 상, 하측에 서로 평행하게 배치된다.Here, the variable member 120 of the dry particle injection nozzle according to one embodiment of the present invention will be described in more detail. The variable member 120 is formed in a bar shape corresponding to the slit- The nozzle body 100 is provided at a nozzle outlet 113. The nozzle body 100 has a pair of upper and lower bodies 101 and 102, And are arranged in parallel with each other on the upper and lower sides of FIG.

이때, 한 쌍을 이루는 상기 가변부재(120)는 상기 노즐출구(113)의 내면을 이루고, 상기 가변부재(120) 각각의 좌, 우측 방향으로 돌출된 회전축(121)을 이용하여 상기 노즐출구(113)에 회전 가능하게 결합하여, 건식 적층 코팅공정을 실시할 입자의 종류 및 크기에 따라 선택적으로 각각의 회전축(121)을 축으로 한 쌍을 이루는 상기 가변부재(120)가 서로 대칭 회전하여 상기 노즐출구(113)의 높이가 가변한다.At this time, the pair of the deformable members 120 constitute the inner surface of the nozzle outlet 113, and the rotation of the nozzle outlet 113 is performed using the rotation axis 121 protruding in the left and right directions of each of the deformable members 120 113), and the pair of variable members 120, which are paired with each other about the respective rotation shafts 121, are symmetrically rotated according to the type and size of the particles to be subjected to the dry lamination coating process, The height of the nozzle outlet 113 is variable.

따라서, 상기 노즐출구(113)의 상측 배치된 가변부재(120)가 정회전하면, 상기 노즐출구(113)의 하측 배치된 가변부재(120)는 역회전하여 상기 노즐출구(113)의 내면의 경사각이 변화되어, 상기 노즐출구(113)의 높이가 가변된다.When the deformable member 120 arranged on the upper side of the nozzle outlet 113 rotates in a forward direction, the deformable member 120 disposed below the nozzle outlet 113 rotates in the reverse direction, The inclination angle is changed, and the height of the nozzle outlet 113 is varied.

또한, 상기 한 쌍의 가변부재(120)는 서로 연동하여 회전하는데, 상기 한 쌍의 가변부재(120) 좌, 우측 방향으로 돌출 형성된 회전축(121) 중 어느 한 방향의 회전축(121)에 각각 회전기어(122)를 구비한다.The pair of deformable members 120 are rotated together with the pair of deformable members 120. The pair of deformable members 120 are rotatably supported on the rotating shaft 121 in any one of the rotating shafts 121 protruding leftward and rightward from the pair of the deformable members 120 And a gear 122.

이때, 상기 회전기어(122)들은 서로 치합된 상태로 구비되는 것이 바람직하고, 상기 회전기어(122)들 중 어느 한 회전기어(122)에 구동수단(130)의 구동으로 회전하는 구동기어(131)를 치합하여, 상기 구동기어(131)의 회전에 의해 연동하여 상기 회전기어(122)들이 회전하도록 한다.The rotation gears 122 may be meshed with each other and may be connected to any one of the rotation gears 122 by driving gears 131 And the rotation gears 122 are rotated by interlocking with the rotation of the driving gear 131.

일례로, 상기 구동기어(131)가 정회전 하면, 상기 구동기어와 치합된 일측의 상기 회전기어(122)는 역회전을 하고, 일측의 회전기어(122)와 치합된 타측의 회전기어(122)는 정회전하므로, 상기 한 쌍의 가변부재(120) 각각의 회전축(121)에 구비된 회전기어(122)가 서로 대칭 회전하여 상기 노즐출구(113)의 높이가 가변된다.For example, when the driving gear 131 rotates in a forward direction, the rotation gear 122 on one side engaged with the driving gear rotates in a reverse direction, and the other rotation gear 122 The rotary gear 122 provided on the rotary shaft 121 of each of the pair of the deformable members 120 is rotated symmetrically with respect to each other so that the height of the nozzle outlet 113 is variable.

여기서, 상기 노즐출구의 높이가 어느 한 기준보다 작아지면, 노즐출구의 단면 형상 및 면적이 작아져 출구에서 분사되는 입자의 속도가 아음속 영역 대에서 초음속 영역 대까지 가변되고, 다시 상기 노즐출구의 높이가 커지면, 노즐출구의 단면 형상 및 면적이 커져 출구에서 분사되는 입자의 속도가 초음속 영역 대에서 초음속 영역 대까지 가변될 수 있어, 다양한 입자 및 다양한 공정 조건에서 효율적인 적층이 가능하도록 입자충돌속도를 조건을 제시할 수 있다.Here, when the height of the nozzle outlet is smaller than a certain reference, the cross-sectional shape and area of the nozzle outlet are reduced so that the velocity of the particles ejected from the outlet is varied from the subsonic zone zone to the supersonic zone zone, The cross-sectional shape and area of the nozzle outlet are increased so that the velocity of the particles ejected from the outlet can be varied from the supersonic region to the supersonic region, Can be presented.

또한, 하나의 구동기어를 이용해 한 쌍의 회전기어를 등각으로 서로 대칭 회전되도록 할 수 있는 메카니즘의 적용으로 신뢰할 수 있는 결과를 없을 수 있다.In addition, there is no reliable result in the application of a mechanism that allows a pair of rotary gears to rotate symmetrically with respect to each other using one drive gear.

그러므로, 상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 입자 분사 노즐은 적층에 이용하는 입자의 종류 및 크기에 따라 노즐출구의 높이를 가변하여, 상기 노즐출구의 높이 가변으로 상기 노즐출구의 단면 형상 및 면적을 가변시켜, 상기 노즐출구를 통해 분사되는 입자의 분사속도가 가변되도록 하여, 종래와 같이 입자 및 공정 조건에 따라 노즐을 일일이 교체할 필요없이 하나의 노즐로 다양한 입자 및 다양한 공정 조건에 대응할 수 있다.Therefore, the dry particle spraying nozzle according to an embodiment of the present invention varies the height of the nozzle outlet according to the type and size of the particles used for the deposition, and the height of the nozzle outlet is variable, So that it is possible to cope with various particles and various process conditions with a single nozzle without changing the nozzles according to the particle and process conditions as in the prior art by varying the injection speed of the particles injected through the nozzle outlet .

상기한 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 입자 분사 노즐의 유동해석을 도 5 내지 도 8을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.The flow analysis of the dry particle injection nozzle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 8. FIG.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 건식 입자 분사 노즐의 유동해석을 위한 모델링과 단면형상을 보인 것으로, 건식 입자를 WO₃, TiO₂으로 하고, 입자 충돌속도 해석을 ANSYS Fluid Flow(CFX)을 이용하였는데, 입자 충돌속도 해석에 따른 주요 해석 수치는 아래의 [표 1]과 같다.First, ANSYS Fluid Flow (CFX) was used for modeling and cross-sectional views for the flow analysis of the dry particle injection nozzle according to an embodiment of the present invention, in which the dry particles were WO3 and TiO2, , And the numerical values of main analysis according to the particle collision speed analysis are shown in [Table 1].

ANSYS Fluid Flow(CFX)ANSYS Fluid Flow (CFX) inlet pressure입압 압력 1 bar1 bar outlet pressure유통 압력 0.2 MPa0.2 MPa stand-off distancestand-off distance 5 mm5 mm
WO₃
WO3
Molar WeightMolar Weight 231.84 g/mol231.84 g / mol DensityDensity 7200 Kg/m³7200 Kg / m³ Particle sizeParticle size 0.5 ㎛, 1 ㎛, 5 ㎛, 10 ㎛0.5 탆, 1 탆, 5 탆, 10 탆
TiO₂
TiO2
Molar WeightMolar Weight 79.866 g/mol79.866 g / mol DensityDensity 3900 Kg/m³3900 Kg / m³ Particle sizeParticle size 1 ㎛1 ㎛

상기한 모델을 통해 도 6 내지 도 8과 같은 노즐출구의 높이에 따른 입자 평균충돌속도의 상관관계를 보인 그래프를 얻을 수 있는데, 이를 살펴보면, 노즐출구의 높이 0.1mm ~ 0.5mm 내에서는 노즐출구의 높이를 단계적으로 증가할 시, 입자의 충돌속도도 비례하여 단계적으로 증가하는 것을 볼 수 있다.The graph of FIG. 6 through FIG. 8 shows the correlation between the average particle velocity of the particles according to the height of the nozzle outlet. When the height is increased stepwise, the collision speed of the particles also increases proportionally.

따라서, 노즐출구의 높이(슬릿출구 높이)의 가변으로 출구에서 분사되는 입자의 속도가 아음속 영역 대에서 초음속 영역 대까지 가변이 가능하여, 다양한 입자 및 다양한 공정 조건에서 효율적인 적층이 가능하도록 입자충돌속도를 조건을 제시한다.Therefore, the velocity of the particles injected from the outlet can be varied from the subsonic region to the supersonic region by varying the height of the nozzle outlet (slit exit height), so that the particle collision speed The condition is presented.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 노즐몸체 101: 상측몸체
102: 하측몸체 103, 104: 연결플랜지
111: 유로 112: 노즐입구
113: 노즐출구 120: 가변부재
121: 회전축 122: 회전기어
130: 구동수단 131: 구동기어100: nozzle body 101: upper body
102: lower body 103, 104: connecting flange
111: flow channel 112: nozzle inlet
113: nozzle outlet 120: variable member
121: rotational shaft 122: rotational gear
130: drive means 131: drive gear

Claims (4)

내부에는 유로를 형성하고, 상기 유로의 후단에서 후방으로 연장 형성되어 인입한 입자를 상기 유로로 안내하는 노즐입구를 형성하며, 상기 유로의 전단에서 전방으로 연장되어 상기 유로를 따라 유동하는 입자를 슬릿 형태로 토출하는 노즐출구를 형성한 노즐몸체, 및 상기 노즐몸체의 노즐출구에 구비하여, 상기 노즐출구의 높이를 선택적으로 가변시켜, 상기 노즐출구의 높이 가변에 따른 노즐출구의 단면 형상 및 면적의 변화로 상기 노즐출구를 통해 분사되는 입자의 분사속도를 가변하는 가변부재를 포함하는 건식 입자 분사노즐에 있어서,
상기 가변부재는 한 쌍으로, 상기 노즐출구의 상, 하측에 서로 평행하게 배치되고, 각각 좌,우측 방향으로 돌출된 회전축으로 회전 가능하게 상기 노즐출구에 결합되어, 입자의 종류 및 크기에 따라 선택적으로 각각의 회전축을 축으로 서로 대칭 회전하여 상기 노즐출구의 높이가 가변하는 건식 입자 분사노즐.
And a nozzle opening extending forward from a front end of the flow passage to allow particles flowing along the flow passage to pass through a slit A nozzle body having a nozzle outlet for discharging the liquid in the nozzle body and a nozzle outlet of the nozzle body so as to selectively vary the height of the nozzle outlet so that the cross sectional shape and area of the nozzle outlet according to the height variation of the nozzle outlet And a variable member for varying an ejection speed of particles injected through the nozzle outlet in a change, the dry particle injection nozzle comprising:
The variable members are arranged to be parallel to each other on the upper and lower sides of the nozzle outlet and are rotatably coupled to the nozzle outlet by rotation axes protruding leftward and rightward respectively, And the height of the nozzle outlet is variable by rotating each of the rotation shafts symmetrically with respect to the axis.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 가변부재는
좌, 우측 방향으로 돌출 형성된 회전축 중 어느 한 방향의 회전축에 각각 회전기어를 서로 치합된 상태로 구비하고, 상기 회전기어들 중 어느 한 회전기어에 구동수단의 구동으로 회전하는 구동기어를 치합하여, 상기 구동기어의 회전에 의해 한 쌍의 가변부재 각각의 회전축에 구비된 회전기어가 서로 대칭 회전하여 상기 노즐출구의 높이를 가변하는 건식 입자 분사노즐.
The method according to claim 1,
The pair of deformable members
And a rotating shaft protruding in the left and right directions, wherein the rotating gear is meshed with one of the rotating gears, and a driving gear that rotates by driving the driving means is engaged with one of the rotating gears, Wherein the rotary gears provided on the rotary shafts of the pair of deformable members rotate symmetrically with rotation of the driving gear to vary the height of the nozzle outlet.
청구항 1에 있어서,
상기 노즐입구는
그 높이가 유로의 후단인 전방에서 후방으로 갈수록 높아지게 형성하고, 너비는 유로의 후단인 전방에서 후방으로 갈수록 좁아지게 형성한 것을 특징으로 하는 건식 입자 분사노즐.The method according to claim 1,
The nozzle inlet
And the width thereof is made to become higher as it goes from the front to the rear, which is the rear end of the flow path, and the width is narrower from the front to the rear, which is the rear end of the flow path.
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