KR20070014708A - Nano particle generator - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 나노입자 생성장치의 전체적인 구성도이다. 1 is an overall configuration diagram of a nanoparticle generating device according to the present invention.
도 2는 도 1의 나노입자 생성장치의 제 1실시예에 따른 가열유닛을 나타낸 것이다.2 shows a heating unit according to a first embodiment of the nanoparticle generating device of FIG.
도 3은 도 1의 나노입자 생성장치의 제 2실시예에 따른 가열유닛을 나타낸 것이다.Figure 3 shows a heating unit according to a second embodiment of the nanoparticle generating device of FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *
10: 챔버 20: 유로10: chamber 20: euro
30: 가열유닛 40: 가열소자30: heating unit 40: heating element
43: 수용부 45: 패키징43: receptacle 45: packaging
50: 전원공급장치 60: 전원분배장치50: power supply device 60: power distribution device
본 발명은 나노입자 생성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서로 다른 재료가 갖는 특성을 모두 가지는 나노입자를 생성할 수 있거나, 서로 다른 재료가 혼합되어 새로운 특성을 나타내는 나노입자를 생성할 수 있는 나노입자 생성장치에 관한 것이다.The present invention relates to a nanoparticle generating apparatus, and more particularly, nanoparticles capable of producing nanoparticles having all the characteristics of different materials, or different materials are mixed to produce nanoparticles exhibiting new properties. It relates to a particle generator.
일반적으로 나노입자는 1nm에서 100nm 정도의 크기를 갖는 극미세입자를 말하며, 이러한 나노입자는 입자크기 및 재료의 성질에 따라 독특한 물리적 화학적 특성을 가지게 된다.Generally, nanoparticles refer to ultrafine particles having a size of about 1 nm to 100 nm, and these nanoparticles have unique physical and chemical properties depending on particle size and material properties.
최근에는 금이나 은과 같이 살균, 향균 능력을 갖는 재료 또는 카본류나 이산화티탄과 같이 유해가스 흡착성을 갖는 재료를 나노입자로 생성하여 바이오 오염물질의 살균, 향균 뿐만 아니라 VOC, 오존 등과 같은 유해 가스를 흡착하여 제거하려는 시도가 계속되고 있다.Recently, nanoparticles are used to produce materials that have sterilization and antibacterial properties, such as gold or silver, or materials that have noxious gas adsorption, such as carbon or titanium dioxide. Attempts to remove by adsorption are ongoing.
이와 같은 성질을 가지는 나노입자는 통상 저압의 불활성기체나 공기 중에서 재료를 가열할 경우 발생하는 기체가 응축되어 나노입자를 형성하는 기체 응축법 등을 통해 생성되는데, 이러한 기체 응축법을 통해 나노입자를 생성하는 경우 하나의 나노입자 생성장치에서 서로 다른 증발온도를 가지는 여러 종류의 재료를 동시에 증발시킬 수 없었으므로 서로 다른 재료가 갖는 특성을 모두 가지는 나노입자를 생성시키거나 서로 다른 재료가 혼합되어 새로운 특성을 나타내는 나노입자를 생성 시킬 수 없었다.Nanoparticles having such properties are generally produced through a gas condensation method in which a gas generated when heating a material in low pressure inert gas or air condenses to form nanoparticles. In the case of the production, it is not possible to evaporate several kinds of materials having different evaporation temperatures at the same time in one nanoparticle generator, so that nanoparticles having all the characteristics of different materials are produced or different materials are mixed Could not produce nanoparticles that represent.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 서로 다른 증발온도를 가지는 서로 다른 재료를 동시에 증발시켜 서로 다른 재료가 갖는 특성을 모두 가지는 나노입자를 생성할 수 있거나, 서로 다른 재료가 혼합되어 새로운 특성을 나타내는 나노입자 생성할 수 있는 나노입자 생성장치를 제공하는 것이다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to evaporate different materials having different evaporation temperature at the same time to produce nanoparticles having all the characteristics of different materials, or different The present invention provides a nanoparticle generator capable of producing nanoparticles in which materials are mixed to exhibit new properties.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 나노입자 생성장치는 유체가 흐르도록 내부에 유로가 형성된 챔버와, 상기 챔버 내부에 마련되어 재료를 가열하여 기체 상태로 증발시키기 위한 가열유닛과, 상기 챔버 내부를 흐르는 유체를 통해 상기 재료로부터 증발된 기체가 응축되어 나노입자를 생성하는 나노입자 생성장치에 있어서, 상기 가열유닛은 서로 다른 재료를 동시에 가열하여 증발시킬 수 있도록 다수개의 수용부를 가지며, 상기 각각의 수용부에 수용되는 재료를 증발시켜 각각의 재료의 특성을 모두 가지는 나노입자를 생성할 수 있거나 각각의 재료가 혼합되어 새로운 특성을 나타내는 나노입자를 생성할 수 있도록 각각의 수용부는 상기 각각의 재료가 증발하는 온도로 각각 가열되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the nanoparticle generating device according to the present invention includes a chamber in which a flow path is formed so that a fluid flows, a heating unit provided inside the chamber to heat a material to evaporate to a gaseous state, and the chamber. In the nanoparticle generating device for generating nanoparticles by condensing the gas evaporated from the material through a fluid flowing inside, the heating unit has a plurality of receiving portions for heating and evaporating different materials at the same time, respectively Each receptacle may be evaporated to produce nanoparticles having all of the properties of each material or each material may be mixed to produce nanoparticles exhibiting new properties. Are each heated to a temperature at which they evaporate.
또한, 상기 가열유닛은 상기 다수개의 수용부가 형성된 하나의 가열소자와 상기 가열소자의 내부에 매설되어 상기 각각의 수용부를 가열하는 하나의 전열선을 포함하고, 상기 각각의 수용부 주위의 상기 전열선의 저항을 달리하여 상기 각각의 수용부에 수용되는 상기 각각의 재료가 증발하는 온도로 각각 가열하는 것을 특징으로 한다. In addition, the heating unit includes one heating element formed with the plurality of receiving portions and one heating wire embedded in the heating element to heat the respective receiving portions, and resistance of the heating wires around the respective receiving portions. By differently characterized in that each of the materials accommodated in the respective receiving portion is characterized in that each heating to a temperature to evaporate.
또한, 상기 가열유닛은 다수개의 가열소자를 가지고 각각의 가열소자에는 하나씩의 수용부가 형성되며 상기 각각의 가열소자에는 각각의 전열선이 매설되어 상기 각각의 전열선의 전압이나 전류의 양을 조절하여 상기 각각의 수용부에 수용되는 상기 각각의 재료가 증발하는 온도로 각각 가열하며, 상기 가열유닛은 전원을 공급하는 전원공급장치로부터 상기 각각의 전열선에 걸리는 전압이나 각각의 전열선에 흐르는 전류의 양을 제어하여 분배하는 전원분배장치를 더 포함한다. In addition, the heating unit has a plurality of heating elements, each receiving element is formed with one receiving portion and each heating element is embedded with each heating wire to adjust the amount of voltage or current of each heating wire, respectively Each of the materials accommodated in the receiving portion of the heating to the temperature to evaporate, the heating unit controls the amount of current applied to each heating wire or the voltage applied to each heating wire from a power supply for supplying power to It further comprises a power distribution device for distributing.
이하, 본 발명에 바람직한 실시예에 따른 나노입자 생성장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a nanoparticle generating apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 나노입자 생성장치는 소정의 길이를 갖는 챔버(10)와, 챔버(10) 내부에서 유체가 흐르도록 챔버(10)의 죄측에서 우측으로 관통하도록 마련된 유로(20)와 챔버(10) 내부에 마련되어 재료를 가열하여 기체 상태로 증발시키기 위한 가열유닛(30)을 구비한다.As shown in FIG. 1, the nanoparticle generating apparatus according to the preferred embodiment of the present invention has a
상기 유로의 입구(21) 외측에는 상기 유체를 상기 유로(20) 내부로 공급하며 생성된 나노입자는 챔버(10) 외부로 전달할 수 있도록 송풍력을 제공하는 송풍팬(15)이 설치되는 것이 바람직하다. It is preferable that a
한편, 상기 가열유닛(30)은 재료를 직접 접한 상태에서 가열할 수 있도록 마련되는데, 이는 재료에 대한 가열유닛(30)의 가열방식을 직접가열방식으로 함으로써 재료를 빠른 시간내에 증발시켜 빠른 시간내에 나노입자를 생성시키기 위함이 다. On the other hand, the
이와 같이 가열유닛(30)이 재료를 가열하여 증발시키고, 증발된 재료가 유로(20)를 따라 흐르는 유체에 의해 응축되면서 나노입자가 생성된다. As such, the
본 발명의 제 1실시예에 따른 가열유닛(30)은 도 2에 도시된 바와 같이 그 상부에 서로 다른 재료를 각각 수용하기 위한 다수개의 수용부(43)를 가지는 가열소자(40)와 상기 가열소자(40)로 전원을 공급하는 전원공급장치(50)와 가열소자(40)를 연결하는 전원선(51)을 구비한다. 가열소자(40)는 판상의 세라믹재질로 마련된 가열체(41)와 상기 가열체(41) 내부에 매설되어 전원공급시 발열하도록 텅스텐와이어로 이루어진 전열선(42)을 포함하여 전체적으로 사각판 형상을 가진다.As shown in FIG. 2, the
여기서 전열선(42)을 가열체(41) 내부에 매설되도록 한 것은 전열선(42)이 유로(20)를 통해 흐르는 유체에 노출되어 부식되는 것을 방지하기 위함이며, 상기 가열체(41)는 전열선(42)이 한 쌍의 세라믹판 사이에 배치된 상태에서 한 쌍의 세라믹판을 서로 접착시켜 형성하고, 상기 전열선(42)의 양단은 전원인가장치(50)와 연결되는 전원선(51)과 연결된다.Here, the
상기 가열체(41) 내부에 매설되는 하나의 전열선(42)은 지그재그 형상으로 복수회 굴절되어 배치되는데 이러한 전열선(42)의 배치구조와 가열체(41)를 통해 가열소자(40)에 접촉하는 재료를 가열할 수 있게 된다.One
전열선(42)이 지나가는 경로를 따라 가열체(41)의 상부에는 다수개의 재료를 각각 수용하기 위해 다수개의 재료 수용부(43)가 형성되어 있다. 각각의 수용부(43a,43b,43c,43d)에는 서로 다른 재료가 수용됨으로써, 여러 가지 재료를 동시에 증발시켜 나노입자로 생성할 수 있다.A plurality of material accommodating
그러나, 재료마다 증발하는 온도는 다르므로 서로 다른 재료를 가열하여 동시에 나노입자를 생성하기 위해서는 각각의 수용부(43a,43b,43c,43d)에 수용되는 재료의 증발온도로 각각의 수용부(43a,43b,43c,43d)를 가열하여야 하며, 각각의 수용부(43a,43b,43c,43d)가 각 재료의 증발온도에 이르는 시간은 동일한 것이 바람직하다. However, since the evaporation temperature is different for each material, in order to generate different nanoparticles by heating different materials at the same time, each receiving
각각의 수용부(43a,43,43c,43d)를 각 재료의 증발온도로 가열하기 위해 각각의 수용부(43a,43b,43c,43d) 주위에 매설되는 전열선(42)의 저항을 각각 달리함으로써, 각각의 수용부(43a,43b,43c,43d)에 수용되는 각 재료의 증발온도에 맞도록 가열한다. 전열선(42)의 저항은 각각의 수용부(43a,43b,43c,43d) 주위를 지나는 가열선(42)의 굵기를 변경하면 쉽게 변경할 수 있다.By varying the resistance of the
상기와 같이 구성되는 나노입자 생성장치에서 각각의 수용부(43a,43b,43c,43d)에 재료를 수용하고 송풍팬(15)을 작동시켜 유로(20)의 입구(21) 측에서 출구(22) 측으로 유체가 흐르도록 함과 동시에 전열선(51)에 전원을 공급하게 되면, 가열소자(40)의 가열작용에 의해 유로(20)에 노출되는 각 재료의 상면으로부터 재료가 증발하게 되고, 증발된 각각의 재료 원자는 유로를 따라 이동하는 유체분자와의 충돌을 통해 냉각되며, 이러한 과정에서 증발된 재료원자 사이의 충돌 확률이 높아지면서 재료원자가 뭉쳐져 핵이 되고, 핵은 성장을 통해 나노입자가 형성된다. 이와 같이 형성된 나노입자는 유체의 흐름을 따라 유로의 출구를 통해 챔버 외부로 공급된다. In the nanoparticle generating device configured as described above, the material is accommodated in each of the
이때, 다수개의 재료가 동시에 증발되므로 각각의 재료의 특성을 모두 가지는 나노입자 또는 각각의 재료가 혼합되어 새로운 특성을 나타내는 나노입자가 생성된다. At this time, since a plurality of materials are evaporated at the same time, nanoparticles having all the properties of each material or each material are mixed to produce nanoparticles having new properties.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 가열유닛을 나타낸 것으로 제 1실시예에 따른 가열유닛과 동일한 부분은 동일 기호를 사용하며, 서술상 중복되는 부분은 생략한다.3 shows a heating unit according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those of the heating unit according to the first embodiment use the same symbols, and overlapping portions are omitted.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2실시예에 따른 가열유닛(30)은 서로 다른 재료를 동시에 증발시키기 위해 패키징(45) 위에 마련된 다수개의 가열소자(40)를 가지며, 각각의 가열소자(40a,40b,40c,40d)에는 하나씩의 수용부(43a,43b,43c,43d)가 형성되어 있다. 또한, 각각의 가열소자(40a,40b,40c,40d)에는 각각의 전열선(42a,42b,42c,42d)이 매설되어 있으며, 각각의 전열선(42a,42b,42c,42d)은 각각의 전원선(51a,51b,51c,51d)을 통해 전원분배장치(60)와 연결되어 있다.3, the
각각의 가열소자(40a,40b,40c,40d)에 매설되는 각각의 전열선(42a,42b,42c,42d)의 저항은 동일하며, 전원분배장치(60)는 전원공급장치(50)로부터 각각의 전열선(42a,42b,42c,42d)에 흐르는 전류의 양 혹은 각각의 전열선(42a,42b,42c,42d)에 걸리는 전압의 양을 제어하여 분배함으로써, 각각의 수용부(43a,43b,43c,43d)에 수용되는 각각의 재료가 증발하는 온도로 가열할 수 있다.The resistances of the
즉, 본 실시예에서는 각각의 가열소자(43a,43b,43c,43d)의 전열선은 저항이 일정한 것을 사용하고, 각각의 전열선(42a,42b,42c,42d)의 전압 또는 전류의 양을 서로 다르게 함으로써, 각각의 가열소자(43a,43b,43c,43d)에 형성된 수용부를 서로 다른 온도로 가열할 수 있는 것이다.That is, in the present embodiment, the heating wires of the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 나노입자 생성장치는 서로 다른 재료를 동시에 가열하여 증발시킬 수 있도록 다수개의 수용부가 마련된 가열유닛을 구비하며, 상기 각각의 수용부는 각각의 재료가 증발하는 온도로 각각 가열되므로, 각각의 재료가 가지는 특성을 모두 가지는 나노입자를 생성할 수 있거나 각각의 재료가 혼합되어 새로운 특성을 나타내는 나노입자를 생성할 수 있다.As described above, the nano-particle generating apparatus according to the present invention includes a heating unit having a plurality of receiving portions so that different materials can be heated and evaporated at the same time. Since each is heated, it can produce nanoparticles with all the properties of each material, or each material can be mixed to produce nanoparticles with new properties.
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