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KR950001396B1 - 초미세 동결입자의 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

초미세 동결입자의 제조장치 및 제조방법 Download PDF

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KR950001396B1
KR950001396B1 KR1019920002845A KR920002845A KR950001396B1 KR 950001396 B1 KR950001396 B1 KR 950001396B1 KR 1019920002845 A KR1019920002845 A KR 1019920002845A KR 920002845 A KR920002845 A KR 920002845A KR 950001396 B1 KR950001396 B1 KR 950001396B1
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Abstract

내용없음.

Description

초미세 동결입자의 제조장치 및 제조방법
제1도는 본 발명의 하나의 실시예에 의한 초미세 동결입자의 제조장치를 표시한 개략 단면도.
제2도는 종래의 초미세 동결입자의 제조장치를 표시한 개략 단면도.
제3도는 제2도에 표시한 초미세 동결입자의 제조장치의 A-A에 따라 그린 확대단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1A : 호퍼 2 : 순수 스프레이 노즐
3 : 순수공급 튜브 4 : 배출구
6 : 열교환기 7 : 냉각매체
8 : 냉각매체 순환기 9 : 질소가스
10 : 질소가스 도입구 11 : 필터
12 : 압력센서
[산업상의 이용분야]
이 발명은, 예를들면 세정 등에 사용되는 초미세 동결입자에 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
[종래의 기술]
제2도는, 종래의 초미세 동결입자의 제조장치를 표시한 개략도이다.
제3도는 제2도에 표시한 장치의 A-A선에 연한 확대 단면도이다.
제2도에 있어서, 내부에서 제빙을 행하는 호퍼(1)의 상부에는 스프레이 노즐(1)가 설치되어 있다. 이 순수 스프레이 노즐(2)에는 순수 공급튜브(3)이 접속되어 있고, 이 순수가 분무된다.
호퍼(1)의 측벽에는 냉각매체인 액체질소의 공급관(5)가 복수개 설치되어 있고, 제3도에 나타낸 것과 같이 이 공급관(5)로 부터 액체질소는 라선상에 공급된다.
호퍼(1)의 최심부에는 형성된 초미세 동결입자를 배출하는 배출구(4)가 설치되어 있다.
종래의 초미세 동결입자의 제조장치는 상술한 것과 같이 구성되어, 순수공급 튜브에 의해서 공급된 순수는, 순수 스프레이 노즐(2)에 의해서 호퍼(1)내에 분무된다. 무상으로 된 순수는 복수개의 액체질소 공급관(5)로 부터 라선상으로 공급된 액체질소와 열교환하여 초미세 동결입자로 된다. 초미세 동결입자는 호퍼(1)내로 강하하며, 배출구(4)로 부터 배출된다.
[발명이 해결하고자 하는 과제]
상술한 것 같은 초미세 동결입자의 제조장치에서는, 이하와 같은 문제점이 있었다.
(1) 액체질소가 호퍼(1)의 내벽에 접촉하여, 호퍼(1)의 벽부가 급격히 냉각됨으로 호퍼(1)의 벽부에 크랙이 생겨, 이 크랙에 의해서 생긴 금속 불순물이 초미세 동결입자에 혼입한다.
(2) 순수를 동결시키는데 사용되는 냉각매체인 액체질소내에는, 불순물의 미세입자인 파티클의 제거가 곤란하여 파티클이 초미세 동결입자에 혼입한다. 따라서, 고순도인 초미세 동결입장를 얻을 수 없다.
(3) 또, 무상의 순수의 액체질소 프로가 혼합할때에, 라선상의 흐름 이외에 란류, 감아올림이 생겨 호퍼(1)의 내벽 및 천정부에 동결입자가 부착한다.
(4) 초미세 동결입자가 생성된 후에 배출구(4)에 향해서 강하할 경우에 호퍼(1)의 배출구(4)에 향해서 가늘게 되는 곳에서 란류가, 생겨, 호퍼벽, 배출구(4)에 동결입자가 얼음으로서 부착하여, 초미세 동결입자의 매끄러운 배출을 방해하여, 이 어름을 제거하기 위해서 장치를 연속적으로 운전할 수 없다.
또한, (5) 부착한 동결입자에 의해 초미세 동결입자의 매끄러운 배출을 방해함으로 호퍼(1)내의 압력이 불안정으로 되어, 다시 란류가 발생하고, 동결입자가 부착한다는 악순환을 야기시킨다는 문제점이 있다.
이 발명은 이와같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 호퍼 등의 금속부로 부터 발생하는 금속 불순물의 초미세 동결입자에 혼입하는 것을 방지하고, 저온냉각매체 가스를 사용함으로서 냉각매체 가스로 부터의 파티클의 혼입을 방지하고, 또, 냉각매체 가스를 증류상태로 공급함으로서 란류 등의 발생을 막고, 호퍼벽, 천정, 배출구에 부착하는 동결입자를 저감하여, 안정된 초미세 동결입자를 생성할 수가 있는 초미세 동결입자의 제조장치 및 제조방법을 얻는데 목적이 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
이 발명의 청구항 1에 관한 초미세 동결입자의 제조장치는, 내부에서 제빙을 행하는 호퍼와, 이 호퍼의 외주에 설치되어, 호퍼내부를 냉각하는 열교환기와, 상기 호퍼내의 일단으로부터 호퍼내에 순수를 분무하는 노즐과 상기 호퍼의 일단으로부터 호퍼내에 냉각매체 가스를 층류상태로 유입시키는 필터를 설비한 것이다.
또, 이 발명의 청구항 2에 관계된 초미세 동결입자의 제조방법은, 호퍼의 외주에 시설된 열교환기에 냉각매체를 순환시켜서 호퍼벽에 호퍼내부와 거의 같은 온도로 냉각하여, 상기 호퍼의 일단에서 호퍼내에 순수를 분무하여, 상기 호퍼의 일단으로 부터 필터에 의해서 냉각매체 가스를 층류로 유입시켜, 이 냉각매체 가스에 의해서 상기 순수의 초미세 동결입자를 제조하는 것이다.
[작용]
이 발명에 있어서, 호퍼벽부를 호퍼내부의 거의 같은 저온으로 유지됨으로 냉각매체 가스나 동결입자가 호퍼벽에 접촉할때에, 호퍼벽이 급냉되어 그 표면에 크랙이 발생하여 금속 불순물이 초미세 동결입자 혼입하는 것을 방지한다. 또, 파티클 제거가 액체상 냉각매체 보다도 훨씬 용이한 기체상 냉각매체를 사용함으로서 초미세 동결입자에 혼입하는 파티클 저감한다.
또다시 호퍼의 일단에 설치된 필터에 의해서 냉각매체 가스의 흐름을 층류로 하고, 호퍼내의 란류, 말아올리기를 방지하여 동결입자가 호퍼벽이나 천정에 부착하는 것을 방지한다.
[실시예]
제1도는, 이 발명의 하나의 실시예에 의한 초미세 동결입자의 제조장치를 표시한 개략 단면도이다. 더욱이, 각 도면중 동일부호는 동일 또는 해당부분을 나타내고 있다. 호퍼(1A)의 주위에는 열교환기(6)이 설치되어 있어, 열교환기(6)의 내부에는 냉각매체(7) 예를들어 질소가스, 액체질소 등이 냉각매체 순환기(8)에 의해서 순환하고 있다. 이 냉각매체 순환기(8)에는, 외부에 열을 배출하는 열배출수단(도시되지 않음)이 설치되어 있다.
호퍼(1A)의 상부에는, 냉각매체 예를들어 저온의 질소가스(9)를 공급하는 질소가스 도입구(10)이 설치되어 있고, 이 질소가스 도입구(10)과 호퍼(1A)과 호퍼(1A)과의 사이에는 도입하기 위한 필터(11) 예를들면 「HEPA 필터」가 설치되어 있다. 호퍼(1A)의 상부는 말하자면 원통형이지만 최심부에 개구된 배출구(4)까지는 이를테면 원추형이다. 이 원추형의 짜내기의 각도 θ는, 질소가스(9)의 유속, 공급되는 순수의 유량과 분포(퍼지는 정도)로 부터 구하는 각도이며, 란류가 일어나기 어려운 값으로 설정되어 있다.
상술한 것과 같이 구성된 초미세 동결입자의 제조장치에 있어서, 호퍼(1A)는 열교환기(6)에 의해서 외부로 부터 질소의 불점정도의 저온으로 냉각되어 있어, 그 열은 냉각매체 순환기(8)을 통해서 도시되지 않은 열배출 수단에 의해서 외부에 배출된다. 순수공급 튜브(3)으로 부터 제빙용 순수가 공급되는 순수 스프레이 노즐(2)에 의해서 호퍼(1A) 내부에 분무된다. 질소가스 도입구(10)으로 부터 질소의 불점정도의 저온의 질소가스(9)가 공급되어, 필터(11)를 통과하여 균일한 층류(다운프로)로 된다.
이 층류상태의 질소가스(9)은, 호퍼(1A)내에서 무상의 순수를 냉각, 동결하는데 사용된다. 질소가스(9)은 액체질소 보다도 파티클을 제거하기 쉽기 때문에, 질소가스(9)를 사용함으로서 초미세 동결입자에 파티클이 혼입하는 것이 저감할 수 있다.
더욱기, 필터(11)은 질소가스(9)를 층류로 하는 동시에, 질소가스(9)내의 파티클을 제거하는 역할도 있다. 이와같이 생성한 초미세 동결입자는, 질소가스(9)의 다운프로에 편승하여 란류를 일으킬 일 없이 배출구(4)에 행해서 강하한다. 호퍼(1A)의 벽부는, 열교환기(6)에 의해서 호퍼(1A) 내부와 거의 같은 온도로 냉각되어 있기 때문에, 종래와 같이 냉각매체에 의해서 호퍼가 급냉되지 않고, 호퍼벽에 크랙이 생기는 일은 없다.
또, 동결입자가 호퍼벽에 부착하는 것을 방지할 수 있다. 배출구(4)를 향해서 강하한 초미세 동결입자는 호퍼(1A)의 하부를 향해서 각도 θ로 조여지고 있지만, 각도 θ는 상술과 같이 란류가 생기기 어려운 각도임으로, 란류는 거의 생기지 않고 배출구(4)로 부터 배출된다. 따라서 동결입자 호퍼벽에 부착하는 것을 방지할 수 있다. 호퍼(1A)내에는 공급되는 질소가스(9)와 선단이 가늘게 되어 있는 배출구(4)의 관계로 양압으로 되어 있다. 호퍼(1A)의 이 소정내부 기압의 변동에 의해서 배출구(4)에 막힘이 생기거나, 란류나, 말아올리기가 생기지 않도록 압력계측용의 압력센서(12)를 설치하여 내부 압력을 계측하고, 질소가스(9)의 공급계 및 순수의 공급계에 피드백하여 호퍼(1A)의 내부압력을 일정하게 유지할 수가 있다.
이와같은 시스템에 의해서, 호퍼(1A)의 중부 및 하부에 있어서 압력의 변동에 의한 란류가 생기지 않음으로, 제빙량은 안정함과 동시에 배출구(4)에 어름이 막히기 어려워져, 장치를 연속 운전할 수가 있다.
[발명의 효과]
이 발명은, 이상 설명한 것과 같이, 호퍼 외주에 설치된 열교환기에 의해서 호퍼벽부를 호퍼내부의 온도와 거의 같도록 유지하여, 호퍼의 일단에 설치한 필터에 의해서 층류상태로 냉각매체 가스를 호퍼내에 도입함으로서 초미세 동결입자를 제조함으로, 호퍼 등의 금속부로 부터 발생하는 금속불순물이 초미세 동결입자에 혼입하는 것을 방지하고, 저온 질소가스를 사용하여 냉각매체로 부터의 파티클의 혼입을 방지하고, 호퍼벽, 천정, 배출구에 동결입자를 저감하고, 안정된 초미세 동결입자를 생성할 수가 있으므로, 제빙량이 안정함과 동시에, 장치를 연속 운전할 수 있다는 효과에 주효한다.

Claims (2)

  1. 내부에서 제빙을 하는 호퍼와, 이 호퍼의 외주에 설치해 호퍼를 냉각하는 열교환기와, 상기 호퍼의 일단으로 부터 호퍼에 순수를 분무하는 노즐과, 상기 호퍼의 일단으로 부터 호퍼내에 냉각매체 가스를 층류상태로 유입시키는 필터를 비치한 것을 특징으로 한 초미세 동결입자의 제조장치.
  2. 호퍼의 외주에 설치된 열교환기에 냉각매체를 순환시켜서 호퍼벽을 호퍼내부와 거의 같은 온도로 냉각하고, 상기 호퍼의 일단으로 부터 호퍼내에 순수를 분무하여 상기 호퍼의 일단으로 부터 호퍼내에 순수를 분무하여 상기 호퍼의 일단으로 부터 필터를 통해서 냉각매체 가스를 층류상태로 유입시켜 이 냉각매체 가스에 의해서 상기 순수의 초미세 동결입자를 제조하는 것을 특징으로 하는 초미세 동결입자의 제조방법.
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