KR20110086993A - 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리 및 이를 구비한 금속분말 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다양한 공정조건에서도 원하는 상태의 최적의 금속분말을 제조할 수 있는 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리 및 이를 구비한 금속분말 제조장치를 위하여, (i) 관통홀이 형성된 프레임과, (ii) 상기 프레임에 장착되고, 분무방향과 상기 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있는, 복수개의 분무노즐들을 구비하는 것을 특징으로 하는, 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리 및 이를 구비한 금속분말 제조장치를 제공한다.

Description

금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리 및 이를 구비한 금속분말 제조장치{Atomizing nozzle assembly for manufacturing metal powder and metal powder manufacturing apparatus comprising the same}

본 발명은 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리 및 이를 구비한 금속분말 제조장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 다양한 공정조건에서도 원하는 상태의 최적의 금속분말을 제조할 수 있는 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리 및 이를 구비한 금속분말 제조장치에 관한 것이다.

금속분말을 제조하는 다양한 방법 중, 고온에서 형성된 용융금속을 이용하여 금속분말을 제조하는 방법이 제안된 바 있다. 즉, 고온에서 형성된 용융금속에 고압의 수분 등의 액체나 가스 등을 분사함으로써, 용융금속이 냉각되며 금속분말이 되도록 하는 방법이 제안된 바 있다. 그러나 이러한 방법에 적절한 금속분말 제조장치가 개발되지 않았다는 문제점이 있었다.

즉, 종래의 금속분말 제조장치의 경우 예컨대 하단에 형성된 오리피스(orifice)를 통해 +z 방향으로 용융금속을 토출시켜 자유낙하시키면서 토출된 용탕(용융금속)에 고압의 수분 등의 액체나 가스 등을 분사할 시, 경우에 따라 형성된 금속분말이나 금속분말이 되기 전 용탕에서 형성된 액적이 오리피스쪽으로 이동하여, 오리피스 주변에 흡착되거나 오리피스에 흡착되어 오리피스를 막거나 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 공정조건에서도 원하는 상태의 최적의 금속분말을 제조할 수 있는 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리 및 이를 구비한 금속분말 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 (i) 관통홀이 형성된 프레임과, (ii) 상기 프레임에 장착되고, 분무방향과 상기 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있는, 복수개의 분무노즐들을 구비하는 것을 특징으로 하는, 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 분무노즐들의 각각은 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 면 내에서 위치이동이 가능한 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상호 대향되도록 배치된 복수개의 개구들의 쌍들이 상기 프레임에 형성되어 있고 상기 분무노즐들의 각각은 양측으로 돌출된 돌출부들을 구비하여 상기 돌출부들이 상기 프레임에 형성된 일 쌍의 상호 대향하는 개구들에 삽입되며, 상기 돌출부들의 중심축을 중심으로 상기 돌출부들이 회전함에 따라 상기 분무노즐의 분무방향과 상기 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 개구들의 각각은 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 방향으로 길쭉한 형상을 가져, 상기 돌출부들이 상기 개구들 내에서 위치이동함에 따라, 상기 분무노즐이 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 면 내에서 위치이동할 수 있는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상호 대향되도록 배치된 복수개의 홈들의 쌍들이 상기 프레임에 형성되어 있고 상기 분무노즐들의 각각은 양측으로 돌출된 돌출부들을 구비하여 상기 돌출부들이 상기 프레임에 형성된 일 쌍의 상호 대향하는 홈들에 삽입되며, 상기 돌출부들의 중심축을 중심으로 상기 돌출부들이 회전함에 따라 상기 분무노즐의 분무방향과 상기 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 홈들의 각각은 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 방향으로 길쭉한 형상을 가져, 상기 돌출부들이 상기 홈들 내에서 위치이동함에 따라 상기 분무노즐이 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 면 내에서 위치이동할 수 있는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 분무노즐들의 각각에는 연결구멍이 형성되어 있고 상기 프레임은 돌출부를 구비하여 상기 돌출부가 상기 분무노즐에 형성된 연결구멍에 삽입되며, 상기 돌출부의 중심축을 중심으로 상기 연결구멍이 회전함에 따라 상기 분무노즐의 분무방향과 상기 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 연결구멍은 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 방향으로 길쭉한 형상을 가져, 상기 돌출부가 상기 연결구멍 내에서 위치이동함에 따라 상기 분무노즐이 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 면 내에서 위치이동할 수 있는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 교차는, 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 수직으로 교차하는 것으로 할 수 있다.

본 발명은 또한, 상기와 같은 분무노즐 어셈블리와, 단부에 형성된 오리피스(orifice)가 상기 프레임의 상기 관통홀 이전에 위치하거나 상기 프레임의 상기 관통홀 내에 위치하거나 상기 프레임의 상기 관통홀 이후에 위치하도록 배치된 용탕 배출노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 금속분말 제조장치를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 분무노즐은 상기 용탕 배출노즐의 상기 오리피스에서 배출되는 용탕에 가스 또는 액상물질을 분사하여 금속분말이 형성되도록 하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 용탕 배출노즐의 상기 오리피스에서 배출되는 용탕의 유량이 클수록, 상기 분무노즐의 분무방향과 상기 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도가 커지도록 하는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 프레임을 지지하는 지지대를 더 구비하며, 상기 프레임의 관통홀의 중심축을 따라 상기 지지대에 대한 상기 프레임의 상대적 위치를 변화시킬 수 있는 것으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 지지대에 대한 상기 프레임의 상대적 위치가 변하더라도, 상기 지지대에 대한 상기 오리피스의 상대적 위치는 변하지 않는 것으로 할 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리 및 이를 구비한 금속분말 제조장치에 따르면, 다양한 공정조건에서도 원하는 상태의 최적의 금속분말을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리를 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 일부분인 일 분무노즐을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 금속분말 제조장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 4는 도 3의 금속분말 제조장치를 이용할 시의 일 예를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 금속분말 제조장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리 및 이를 구비하는 금속분말 제조장치에 이용될 수 있는 분무노즐을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리 및 이를 구비하는 금속분말 제조장치에 이용될 수 있는 분무노즐을 개략적으로 도시하는 사시도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리를 개략적으로 도시하는 사시도이며, 도 2는 도 1의 일부분인 일 분무노즐을 개략적으로 도시하는 사시도이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 분무노즐 어셈블리는 프레임(110)과 복수개의 분무노즐들(121, 122, 123, 124)을 구비한다. 프레임(110)에는 관통홀(110a)이 형성되어 있어, 용융금속인 용탕이 해당 관통홀(110a)을 통과하거나, 용탕을 배출하는 용탕 배출노즐이 해당 관통홀(110a)을 통과하거나 해당 관통홀(110a) 내에 위치하도록 할 수 있다(어떤 경우이든 결과적으로 용탕은 프레임(110)의 관통홀(110a)을 +z 방향으로 통과하게 된다). 각 분무노즐(121, 122, 123, 124)은 프레임(110)에 장착되는데, 각 분무노즐(121, 122, 123, 124)의 분무방향과 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)이 이루는 각도를 변화시킬 수 있다. 여기서 분무노즐이라 함은 도 1에 도시된 분무구(121c, 124c)만을 의미하는 것일 수도 있지만, 이에 그치지 않고 분무구(121c, 124c)가 형성된 구성요소 전체를 의미하는 것일 수도 있다.

상기와 같은 구성의 분무노즐 어셈블리를 이용하여 금속분말을 제조하게 되면, 용융금속인 용탕은 프레임(110)의 관통홀(110a)을 통과하여 +z 방향으로 이동하게 된다. 즉, 용탕은 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)을 따라 이동하게 된다. 전술한 바와 같이 각 분무노즐(121, 122, 123, 124)의 분무구(121c, 124c 등)로부터의 분무방향과 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)이 이루는 각도를 변화시킬 수 있으므로, 결국 각 분무노즐(121, 122, 123, 124)의 분무방향과 용탕의 진행방향이 이루는 각도를 변화시킬 수 있게 된다. 이는 결국 각 분무노즐(121, 122, 123, 124)에서 분무되는 분무물이 용탕과 만나는 지점의 위치변화를 가져올 수 있는 것으로, 이를 통해 금속분말 제조시의 효율성과 정밀성을 획기적으로 높일 수 있다. 이러한 효과에 대해서는 후술한다.

이러한 분무노즐 어셈블리의 구성을 구체적으로 설명하면, 도면에 도시된 바와 같이 프레임(110)에는 상호 대향되도록 배치된 복수개의 개구들(111a, 111b, 114a, 114b 등)의 쌍들이 형성되어 있다. 그리고 각 분무노즐(121, 122, 123, 124)은 양측으로 돌출된 돌출부들(121a, 124a, 124b 등)을 구비하여 돌출부들(121a, 124a, 124b 등)이 프레임(110)에 형성된 일 쌍의 상호 대향하는 개구들에 삽입된다. 예컨대 분무노즐(124)에는 돌출부들(124a, 124b)이 형성되어, 이 돌출부들(124a, 124b)이 상호 대향하는 일 쌍의 개구들(114a, 114b)에 삽입되어 있다. 이에 따라 돌출부들(124a, 124b)의 중심축을 중심으로 돌출부들(124a, 124b)이 회전함에 따라 분무노즐(124)의 분무방향과 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)이 이루는 각도를 변화시킬 수 있다. 물론 분무노즐(124) 외에 분무노즐들(121, 122, 123)에 있어서도 마찬가지이다. 이러한 분무노즐(124)의 움직임은 도시되지 않은 모터 등에 의해 이루어질 수 있으며, 도시되지 않은 컨트롤러 등을 통해 전자적으로 제어될 수 있는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

한편, 본 실시예에 따른 분무노즐 어셈블리의 변형예에 따른 분무노즐 어셈블리의 경우, 분무노즐들(121, 122, 123, 124)의 분무방향과 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)이 이루는 각도를 변화시킬 수 있는 것 외에, 각 분무노즐(121, 122, 123, 124)은 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)과 교차하는 면 내에서 위치이동이 가능할 수도 있다. 여기서 교차라 함은, 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)과 수직으로 교차하는 것일 수 있다. 이 경우에는 도면에 도시된 것과 같이 각 분무노즐(121, 122, 123, 124)은 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)과 교차하는 xy평면 내에서 위치이동이 가능한 것이 된다. 교차의 의미는 물론 수직으로 교차하는 것에 한정되는 것은 아니며, 교차면 또한 반드시 평면이 아닌 곡면이 될 수도 있다. 이는 후술하는 변형예 및 실시예들에 있어서도 마찬가지이다.

도 1에서는 각 개구(111a, 114a, 114b 등)가 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)과 교차하는 방향으로 길쭉한 형상을 가져, 돌출부들(121a, 124a, 124b 등)이 개구들(111a, 114a, 114b 등) 내에서 위치이동함에 따라, 분무노즐들(121, 122, 123, 124)이 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)과 교차하는 면(도 1의 경우 xy평면) 내에서 위치이동할 수 있는 것으로 도시하고 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 분무노즐 어셈블리를 이용하여 금속분말을 제조할 시, 분무노즐들(121, 122, 123, 124)이 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)과 교차하는 면(도 1의 경우 xy평면) 내에서 위치이동할 수 있도록 함에 따라, z축을 기준으로 분무노즐들(121, 122, 123, 124)에서 분무되는 분무물이 용탕과 만나는 지점을 대략 동일하게 유지하면서도, 분무노즐들(121, 122, 123, 124)로부터 용탕까지의 거리를 상황에 따라 적절하게 변화시킬 수 있다. 이에 따른 효과는 후술한다. 이러한 분무노즐(124)의 움직임은 도시되지 않은 모터 등에 의해 이루어질 수 있으며, 도시되지 않은 컨트롤러 등을 통해 전자적으로 제어될 수 있는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 금속분말 제조장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다. 본 실시예에 따른 금속분말 제조장치는 전술한 실시예 및/또는 변형예에 따른 분무노즐 어셈블리를 구비한다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 금속분말 제조장치는 전술한 실시예 및/또는 변형예에 따른 분무노즐 어셈블리(100)와, 단부에 형성된 오리피스(orifice, 310a)가 프레임(110)의 관통홀(110a) 이전에 위치하거나 프레임(110)의 관통홀(110a) 내에 위치하거나 프레임(110)의 관통홀(110a) 이후에 위치하도록 배치된 용탕 배출노즐(310)을 구비한다. 물론 이 외에도 도 3에 도시된 것과 같이 필요에 따라 래들(200, 또는 퍼니스), 턴디쉬(300), 수집통(400) 등도 더 구비할 수도 있다. 이하에서는 편의상 래들(200), 턴디쉬(300), 수집통(400) 등도 구비한 경우에 대해 설명한다.

제강공정에서 형성된 용융금속인 용탕은 래들(200)에 담겨 운반된 후, 유출로(210)를 통해 턴디쉬(300)에 공급된다. 턴디쉬(300)에 공급된 용탕은 용탕 배출노즐(310)을 통해 그 단부의 오리피스(310a)를 통과해 배출된다. 도 3에서는 용탕 배출노즐(310)의 단부인 오리피스(310a)가 분무노즐 어셈블리(100)에 이르기 전(+z축 방향 기준)의 위치에 배치된 것으로 도시되어 있으나 이는 편의상 그와 같이 도시한 것일 뿐, 오리피스(310a)가 분무노즐 어셈블리(100)의 프레임(110)의 관통홀(110a) 내에 위치할 수도 있고, 용탕 배출노즐(310)이 분무노즐 어셈블리(100)의 프레임(110)의 관통홀(110a)을 통과하여 오리피스(310a)가 분무노즐 어셈블리(100)의 하부에 위치할 수도 있는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 또한, 도 3에서는 용탕 배출노즐(310)의 두께 등이 유출로(210)의 두께와 비슷한 것으로 도시되어 있으나 이는 편의상 그와 같이 도시한 것일 뿐으로, 용탕 배출노즐(310)의 두께가 상대적으로 더 작을 수도 있는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.

용탕 배출노즐(310)의 오리피스(310a)를 통해 배출된 용탕은 분무노즐 어셈블리(100)의 분무노즐들에서 분무되는 가스 및/또는 수분과 같은 액상물질 등의 분무물에 의해 작은 사이즈의 액적이 되며 급속히 냉각되면서 금속분말(410)이 되어 수집통(400) 내에 수집된다. 물론 수집통(400)에는 금속분말(410) 외에 경우에 따라 분무노즐들에서 분무된 분무물도 수집될 수도 있다.

도 4는 도 3의 금속분말 제조장치를 이용할 시의 일 예를 개략적으로 도시하는 개념도이다. 도 4에서는 편의상 두 개의 분무노즐들(121, 124)만을 도시하고 있으나, 도 1 등에 도시된 것과 같이 4개의 분무노즐들이 배치될 수 있는 등 분무노즐의 수는 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.

도 4에 도시된 것과 같이 용탕 배출노즐(310)의 오리피스(310a)를 통해 배출된 용탕(11)은 분무노즐 어셈블리(100)의 프레임의 관통홀의 중심축(CA)을 따라 +z 방향으로 진행한다. 이때 분무노즐(121, 123)의 분무구(121c, 123c)로부터 분무물이 용탕(11)을 향해 분무되면서 용탕(11)을 급속히 냉각시켜 금속분말(410)로 만들게 된다.

본 실시예에 따른 금속분말 제조장치의 경우, 분무노즐(121, 123)의 분무방향과 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)이 이루는 각도(α)를 변화시킬 수 있다. 이 각도(α)를 변화시킴에 따라 오리피스(310a)를 통해 배출된 용탕(11)과 분무노즐(121, 123)의 분무구(121c, 123c)를 통해 분무된 분무물이 만나는 z축 상에서의 위치가 변하게 된다. 예컨대 각도(α)가 커짐에 따라 오리피스(310a)로부터, 용탕(11)과 분무물이 만나는 지점까지의 거리가 짧아지게 된다.

오리피스(310a)로부터 배출되는 용탕(11)의 유량이 커질수록 단위시간당 제조되는 금속분말의 양은 많아지는데, 이때 유량이 증가하더라도 유량이 작을 때와 동일한 사이즈의 금속분말이 형성되도록 하기 위해서는, 용탕 배출노즐(310)의 오리피스(310a)에서 배출되는 용탕(11)의 유량이 클수록, 분무노즐(121, 123)의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축(CA)이 이루는 각도(α)가 커져야 한다. 유량이 커질수록 분무물과 용탕(11)이 수직에 가까운 각도로 만나도록 하여 분무물에 의한 영향을 용탕이 더 많이 받도록 해야 하기 때문이다. 용탕(11)의 냉각효과는 일차적으로는 분무물에 의한 것이기도 하지만 부분적으로는 분무물과 용탕의 충돌시의 충격량, 그리고 충돌 이후의 작은 사이즈의 액적이 공간에서 퍼져나가는 과정에서 이루어지기도 하기 때문이다.

전술한 실시예 및/또는 변형예에 따른 분무노즐 어셈블리와 이를 구비하는 본 실시예에 따른 금속분말 제조장치의 경우, 분무노즐의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있으므로, 용탕의 유량을 변화시키더라도 원하는 사이즈의 금속분말을 효과적으로 제조할 수 있다. 물론 종래의 금속분말 제조장치를 변형하여 다양한 각도의 분무노즐을 다수개 장착시키는 것도 고려할 수도 있다. 그러나 그 경우 장착되는 분무노즐의 개수가 급격히 증가함에 따라 제조장치의 비용 역시 급격히 증가하게 되고 유지보수가 용이하지 않다는 등의 문제점이 발생할 수 있다. 전술한 실시예 및/또는 변형예에 따른 분무노즐 어셈블리와 이를 구비하는 본 실시예에 따른 금속분말 제조장치의 경우에는 이러한 문제점 역시 해결할 수 있다.

그리고 용탕의 유량이나 속도 등에 따라, 분무노즐의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도가 적절하지 않으면 균일한 사이즈의 금속분말이 형성되지 않을 수도 있다. 따라서 균일한 입도의 금속분말을 제조하기 위해서는 분무노즐의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 최적의 각도(α)를 찾아야 하는바, 전술한 실시예 및/또는 변형예에 따른 분무노즐 어셈블리와 이를 구비하는 본 실시예에 따른 금속분말 제조장치의 경우, 분무노즐의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있으므로, 그러한 최적의 공정조건을 효과적으로 찾을 수 있게 된다. 여기서의 공정조건은 분무노즐의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도(α), 이 각도 변화에 따른 분무노즐의 단부면에서 분무물이 용탕과 만나는 지점까지의 거리(l), 오리피스(310a)에서 분무물과 용탕이 만나는 지점까지의 거리(L), 분무물과 용탕이 만나는 지점부터 금속분말이 수집되는 도 3에 도시된 것과 같은 수집통(400) 저면까지의 거리 등 다양한 것이 될 수 있다.

한편, 용탕의 유량을 변화시키지 않은 상태에서 상기 각도를 변화시키게 되면, 상이한 사이즈의 금속분말을 제조할 수 있다. 해당 각도의 변화에 따른 용탕의 냉각 정도와, 분무물과 용탕의 충돌 시의 충격량 변화에 따른 액적 사이즈 변화 때문이다. 따라서 전술한 실시예 및/또는 변형예에 따른 분무노즐 어셈블리와 이를 구비하는 본 실시예에 따른 금속분말 제조장치의 경우, 분무노즐의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있으므로, 원하는 사이즈의 금속분말을 효과적으로 제조할 수 있다. 물론 이러한 각도변화는 수동으로 이루어질 수도 있지만 컨트롤러 등을 통한 모터 등의 움직임을 통해 자동으로 이루어지도록 함으로써 수율의 향상과 편의성을 획기적으로 높일 수 있음은 물론이다.

나아가, 특정 공정 조건의 경우 오리피스가 막히는 등의 문제가 발생할 수 있다. 즉, 용탕의 유출량 및/또는 속도 등에 따라, 분무노즐의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 특정 각도에서, 형성된 금속분말이나 금속분말이 되기 전 용탕에서 형성된 액적이 오리피스쪽으로 이동하여, 오리피스 주변에 흡착되거나 오리피스에 흡착되어 오리피스를 막거나 하는 문제점이 발생할 수 있다. 종래의 금속분말 제조장치의 경우, 분무노즐의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도 등을 변화시킬 수 없었기에, 상기와 같은 문제점이 발생할 시 대응할 수 없었다. 그러나 전술한 실시예 및/또는 변형예에 따른 분무노즐 어셈블리와 이를 구비하는 본 실시예에 따른 금속분말 제조장치의 경우, 분무노즐의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도(α)를 언제든지 변화시킬 수 있으므로, 임의의 공정조건에서도 오리피스가 막히는 등의 문제점을 효과적으로 방지할 수 있다. 물론 이러한 각도변화는 수동으로 이루어질 수도 있지만 컨트롤러 등을 통한 모터 등의 움직임을 통해 자동으로 이루어지도록 함으로써 수율의 향상과 편의성을 획기적으로 높일 수 있음은 물론이다.

한편, 전술한 바와 같이 도 4에서 분무노즐들(121, 123)은 ㅁx 방향으로 위치이동할 수도 있다. 즉, 각 분무노즐(121, 123)은 프레임의 관통홀의 중심축(CA)과 교차하는 면(예컨대 xy평면) 내에서 위치이동이 가능할 수 있다. 이와 같은 분무노즐들의 위치이동을 통해, (i) 분무노즐들의 위치이동을 전후하여 z축 상의 동일한 지점에서 용탕과 분무물이 만나게 하더라도, 분무구(121c, 123c)로부터 용탕까지의 거리를 조절함으로써 분무구(121c, 123c)에서의 분무물의 분무속도에는 변화가 없더라도 분무물이 용탕과 만날 시의 분무속도를 미세하게 조절할 수 있으며, (ii) 필요에 따라서는 분무노즐의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 일정하게 유지하면서 분무물과 용탕이 만나는 지점부터 오리피스(310a)까지의 거리(L), 분무노즐의 단부에서부터 분무물과 용탕이 만나는 지점까지의 거리(l) 또는 분무물과 용탕이 만나는 지점부터 금속분말이 수집되는 도 3에 도시된 것과 같은 수집통(400) 저면까지의 거리를 변화시킴으로써, 용탕이 오리피스(310a)에서 배출된 후 분무물과 만나기까지 사전 냉각되는 정도를 변화시킬 수 있으며, 이러한 것들을 통해 제조되는 금속분말의 사이즈 등을 효과적으로 미세하게 제어할 수 있다. 물론 이러한 분무노즐의 위치변화는 수동으로 이루어질 수도 있지만 컨트롤러 등을 통한 모터 등의 움직임을 통해 자동으로 이루어지도록 함으로써 수율의 향상과 편의성을 획기적으로 높일 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 금속분말 제조장치를 개략적으로 도시하는 개념도인 도 5에 도시된 것과 같이, 분무노즐 어셈블리(100)의 프레임을 지지하는 지지대(500)를 더 구비할 수도 있다. 이때, 프레임의 관통홀의 중심축을 따라 지지대(500)에 대한 프레임의 상대적 위치를 변화시킬 수도 있다. 물론 용탕 배출노즐(310)은 분무노즐 어셈블리(100)의 구성요소가 아니므로, 지지대(500)에 대한 프레임의 상대적 위치가 변하더라도, 지지대(500)에 대한 오리피스의 상대적 위치는 변하지 않도록 할 수 있다. 이를 통해, 분무노즐의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도(α)를 일정하게 유지하고 또한 분무물과 용탕이 만나는 지점에서 분무노즐의 분무구까지의 거리(l)를 일정하게 유지하면서, 분무물과 용탕이 만나는 지점부터 오리피스(310a)까지의 거리(L)를 변화시킬 수 있다. 물론 분무물과 용탕이 만나는 지점부터 금속분말이 수집되는 도 3에 도시된 것과 같은 수집통(400) 저면까지의 거리도 조절할 수 있음은 물론이다. 이에 따라 용탕이 오리피스(310a)에서 배출된 후 분무물과 만나기까지 사전 냉각되는 정도를 변화시킬 수 있으며, 이러한 것들을 통해 제조되는 금속분말의 사이즈 등을 효과적으로 미세하게 제어할 수 있다. 물론 이러한 지지대(500)에 대한 프레임의 상대적 위치를 변화시키는 것은 수동으로 이루어질 수도 있지만 컨트롤러 등을 통한 모터 등의 움직임을 통해 자동으로 이루어지도록 함으로써 수율의 향상과 편의성을 획기적으로 높일 수 있음은 물론이다.

한편, 도 1과 도 2를 참조하여 전술한 실시예에 따른 분무노즐 어셈블리의 변형예로서, 프레임(110)에 상호 대향되도록 배치된 개구들(111a, 111b, 114a, 114b 등)의 쌍들이 형성된 것이 아니라 상호 대향되도록 배치된 복수개의 홈들의 쌍들이 형성되도록 할 수도 있다. 이 경우 분무노즐(124)의 돌출부들(124a, 124b)이 일 쌍의 상호 대향하는 홈들(114a, 114b)에 삽입되며, 돌출부들(124a, 124b)의 중심축을 중심으로 돌출부들(124a, 124b)이 회전함에 따라 분무노즐(124)의 분무방향과 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)이 이루는 각도를 변화시킬 수 있다. 물론 각 홈은 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)과 교차하는 방향으로 길쭉한 형상을 가져, 돌출부들(124a, 124b)이 홈들 내에서 위치이동함에 따라, 분무노즐(124)이 프레임(110)의 관통홀(110a)의 중심축(CA)과 교차하는 면(예컨대 xy평면) 내에서 위치이동할 수 있도록 할 수 있다. 도 3 내지 도 5를 참조하여 전술한 실시예에 따른 금속분말 제조장치가 이러한 변형예에 따른 분무노즐 어셈블리를 구비할 수도 있음은 물론이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리 및 이를 구비하는 금속분말 제조장치에 이용될 수 있는, 분무노즐을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 도 6을 참조하면, 분무노즐(124)에는 연결구멍(124b')이 형성되어 있다. 여기서 연결구멍(124b')은 분무노즐(124)을 관통하는 것일 수도 있고, 관통하지 않고 분무노즐(124)의 양측에 형성된 홈일 수도 있다. 이 경우 분무노즐 어셈블리의 프레임은 개구나 홈이 아닌 돌출부를 구비하여, 이 돌출부가 분무노즐에 형성된 연결구멍에 삽입된다. 이에 따라, 돌출부의 중심축을 중심으로 연결구멍(124b')이 회전함에 따라 분무노즐(124)의 분무방향과 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리 및 이를 구비하는 금속분말 제조장치에 이용될 수 있는, 분무노즐을 개략적으로 도시하는 사시도이다. 이는 도 6을 참조하여 전술한 실시예의 변형으로서, 연결구멍(124b")은 분무노즐 어셈블리의 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 방향으로 길쭉한 형상을 가져, 이 연결구멍(124b")에 삽입되는 프레임의 돌출부가 연결구멍(124b") 내에서 위치이동함에 따라, 분무노즐(124)이 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 면 내에서 위치이동할 수 있도록 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 원재료 10: 용탕
11: 유출 용탕 100: 분무노즐 어셈블리
110: 프레임 110a: 관통홀
111a, 111b, 114a, 114b: 개구 121, 122, 123, 124: 분무노즐
121a, 124a, 124b: 돌출부 124b', 124b": 연결구멍
121c, 124c: 분무구 200: 래들
210: 유출로 300: 턴디쉬
310: 배출노즐 310a: 오리피스
400: 수집통 410: 금속분말
500: 지지대

Claims (14)

1. 관통홀이 형성된 프레임; 및
   상기 프레임에 장착되고, 분무방향과 상기 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있는, 복수개의 분무노즐들;을 구비하는, 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,
   상기 분무노즐들의 각각은 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 면 내에서 위치이동이 가능한, 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리.
3. 제1항에 있어서,
   상호 대향되도록 배치된 복수개의 개구들의 쌍들이 상기 프레임에 형성되어 있고, 상기 분무노즐들의 각각은 양측으로 돌출된 돌출부들을 구비하여 상기 돌출부들이 상기 프레임에 형성된 일 쌍의 상호 대향하는 개구들에 삽입되며,
   상기 돌출부들의 중심축을 중심으로 상기 돌출부들이 회전함에 따라 상기 분무노즐의 분무방향과 상기 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있는, 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리.
4. 제3항에 있어서,
   상기 개구들의 각각은 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 방향으로 길쭉한 형상을 가져,
   상기 돌출부들이 상기 개구들 내에서 위치이동함에 따라, 상기 분무노즐이 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 면 내에서 위치이동할 수 있는, 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리.
5. 제1항에 있어서,
   상호 대향되도록 배치된 복수개의 홈들의 쌍들이 상기 프레임에 형성되어 있고, 상기 분무노즐들의 각각은 양측으로 돌출된 돌출부들을 구비하여 상기 돌출부들이 상기 프레임에 형성된 일 쌍의 상호 대향하는 홈들에 삽입되며,
   상기 돌출부들의 중심축을 중심으로 상기 돌출부들이 회전함에 따라 상기 분무노즐의 분무방향과 상기 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있는, 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리.
6. 제5항에 있어서,
   상기 홈들의 각각은 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 방향으로 길쭉한 형상을 가져,
   상기 돌출부들이 상기 홈들 내에서 위치이동함에 따라, 상기 분무노즐이 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 면 내에서 위치이동할 수 있는, 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리.
7. 제1항에 있어서,
   상기 분무노즐들의 각각에는 연결구멍이 형성되어 있고, 상기 프레임은 돌출부를 구비하여 상기 돌출부가 상기 분무노즐에 형성된 연결구멍에 삽입되며,
   상기 돌출부의 중심축을 중심으로 상기 연결구멍이 회전함에 따라 상기 분무노즐의 분무방향과 상기 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도를 변화시킬 수 있는, 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리.
8. 제7항에 있어서,
   상기 연결구멍은 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 방향으로 길쭉한 형상을 가져,
   상기 돌출부가 상기 연결구멍 내에서 위치이동함에 따라, 상기 분무노즐이 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 교차하는 면 내에서 위치이동할 수 있는, 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리.
9. 제2항, 제4항, 제6항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 교차는, 상기 프레임의 관통홀의 중심축과 수직으로 교차하는, 금속분말 제조용 분무노즐 어셈블리.
10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 분무노즐 어셈블리; 및
    단부에 형성된 오리피스(orifice)가 상기 프레임의 상기 관통홀 이전에 위치하거나 상기 프레임의 상기 관통홀 내에 위치하거나 상기 프레임의 상기 관통홀 이후에 위치하도록 배치된 용탕 배출노즐;을 구비하는, 금속분말 제조장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 분무노즐은 상기 용탕 배출노즐의 상기 오리피스에서 배출되는 용탕에 가스 또는 액상 물질을 분사하여 금속분말이 형성되도록 하는, 금속분말 제조장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 용탕 배출노즐의 상기 오리피스에서 배출되는 용탕의 유량이 클수록, 상기 분무노즐의 분무방향과 상기 프레임의 관통홀의 중심축이 이루는 각도가 커지도록 하는, 금속분말 제조장치.
13. 제10항에 있어서,
    상기 프레임을 지지하는 지지대를 더 구비하며, 상기 프레임의 관통홀의 중심축을 따라 상기 지지대에 대한 상기 프레임의 상대적 위치를 변화시킬 수 있는, 금속분말 제조장치.
14. 제10항에 있어서,
    상기 지지대에 대한 상기 프레임의 상대적 위치가 변하더라도, 상기 지지대에 대한 상기 오리피스의 상대적 위치는 변하지 않는, 금속분말 제조장치.

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