KR20230034378A - 초미분입자 응집 냉각 관형 구조 및 초미분입자의 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초미분입자 응집 냉각 관형 구조 및 초미분입자의 성형 방법에 관한 것이며, 구조는 순차적으로 연결된 배기 및 환류 구조, 입자 성형 제어 구조, 제1 가스분사 냉각 구조 및 곡관 방향전환 원료분배 구조를 포함하되, 배기 및 환류 구조의 전단은 앞쪽에 배치된 고온증발기에 연결되고, 곡관 방향전환 원료분배 구조의 후단은 뒤쪽에 배치된 수집 및 냉각 구조에 연결되어 있다. 본 개시는 온도장 제어, 속도장 제어, 각 구조간 연결의 제어를 포함한 초미분입자 성형과정 중의 각 단계를 정밀제어함으로써, 그 내부를 흘러 통과하는 증기가 균일하게 각 제어부위를 거치도록 하여, 성형된 입자는 입경이 균일하고, 모양이 안정적이며, 분산이 양호하다.

Description

초미분입자 응집 냉각 관형 구조 및 초미분입자의 성형 방법

본 발명은 초미분입자의 제조 기술 분야에 속하며, 특히 초미분입자 응집 냉각 관형 구조 및 초미분입자의 성형 방법에 관한 것이다.

증발 응축 기상법을 사용하여 초미분입자를 제조하는 성형 및 냉각 기술의 경우, 제조해야 할 물질을 먼저 고온에서 가열하여 기화시킨 후, 다시 기체 상태로부터 액체 상태를 거친 후 고체화하는 과정으로, 제조해야 할 초미분입자는 미세한 재료이며, 대부분 나노급, 서브마이크론급 또는 마이크론급 분말이기 때문에, 성형되는 입자 크기가 비교적 작고, 형성 속도가 매우 빠르고, 온도가 매우 높고, 성형의 기술 원리가 간단하지만, 실제 응용은 매우 어렵다. 대량으로 사용 가능한 입경이 균일하고, 모양이 안정적이며, 분산이 양호한 분체 입자를 제조하는 것은 훨씬 더 어렵다.

자주 사용하는 방법으로는 증기 유동 속도를 낮춘 후 입자 성형을 제어하는 플레어(flared) 구조 또는 증기를 신속히 냉각시키는 공기 송풍 냉각 구조가 있는데, 이 두 가지 방법의 경우 기체 흐름 내외층의 온도가 불균일하거나, 내층으로의 공기 송풍이 내부 흐름 상태를 불균일하게 하여, 모두 대량의 초소형 입자와 초대형 입자의 출현을 초래하여 분체의 후속 사용에 영향을 주게 된다.

본 발명의 목적은 초미분입자 응집 냉각 관형 구조 및 초미분입자의 성형 방법을 제공하여, 대량의 초소형 입자와 초대형 입자가 나타나게 되어 분체의 후속 사용에 영향을 주는 종래 기술의 문제를 해결하는 데에 있다.

본 발명은 이하의 기술 방안에 의해 실현된다.

초미분입자 응집 냉각 관형 구조로서, 초미분입자 제조 시스템에 설치되고, 순차적으로 연결된 배기 및 환류 구조, 쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조 및 입자 성형 제어 구조를 포함하며,

상기 배기 및 환류 구조의 전단은 앞쪽에 배치된 고온증발기에 연결되고, 입자 성형 제어 구조의 후단은 뒤쪽에 배치된 수집 또는 냉각 구조에 연결되고,

상기 초미분입자 제조 시스템은 고온증발기 내에 설치되어 열원을 제공하는 가열 시스템, 고온증발기 내로 원료를 공급하는 원료공급 시스템, 냉각을 제공하는 순환냉각 시스템, 운반과 냉각을 제공하는 가스원 또는 순환가스 시스템, 압력균형 제어를 제공하는 압력균형 시스템, 제1 가스분사 냉각 구조 및 곡관 방향전환 원료분배 구조를 추가로 포함하는, 초미분입자 응집 냉각 관형 구조.

선택적으로, 상기 배기 및 환류 구조의 전단은 고온증발기의 배기구에 연결되고, 상기 배기 및 환류 구조의 내부는 고온 증기가 들어가는 제1 통로를 적어도 포함하고, 제1 통로의 외측에는 보온 또는 가온 장치가 설치되어 있다.

선택적으로, 상기 쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조의 내부는 제2 통로를 적어도 포함하고, 상기 제2 통로의 전단은 제1 통로에 연결되고, 후단은 입자 성형 제어 구조의 내부 캐비티에 연결되며, 제2 통로의 외측에는 보온 또는 가온 장치가 설치되어 있다.

선택적으로, 상기 입자 성형 제어 구조의 내부 캐비티의 전단은 제2 통로에 연결되고, 내부 캐비티의 후단은 수집 또는 냉각 구조에 연결되며, 그 내부에는 초미분입자 성형 영역이 설치되어 있고, 상기 입자 성형 제어 구조의 내부에는 보온 또는 가온 또는 냉각 구조가 설치되어 있고, 열전도 또는 열복사에 의해 초미분입자 성형 영역의 온도가 간접적으로 제어되고, 캐리어 가스의 속도와 초미분입자 성형 영역의 단면 크기에 의해 캐리어 가스와 함께 초미분입자 성형 영역을 통과하는 입자의 속도가 제어된다.

선택적으로, 입자 성형 제어 구조의 후단은 제1 가스분사 냉각 구조 및 곡관 방향전환 원료분배 구조를 추가로 포함하고, 상기 제1 가스분사 냉각 구조는 내부의 제3 통로를 적어도 포함하고, 전단은 초미분입자 성형 영역과 연통되고, 후단은 곡관 방향전환 원료분배 구조에 연결되며, 상기 제3 통로의 외부에는 다공성 내층판이 설치되어, 주변으로부터 제3 통로 내로 균일하게 냉각가스를 분사한다.

선택적으로, 상기 곡관 방향전환 원료분배 구조는 방향전환 캐비티를 포함하고, 상기 방향전환 캐비티에는 흡기 파이프와 배기 파이프가 연결되어 있고, 여기서 흡기 파이프는 제3 통로에 연결되고, 배기 파이프는 수집 또는 냉각 구조에 연결되며,

상기 흡기 파이프의 축방향 중심선과 배기 파이프의 축방향 중심선의 협각은 30 내지 150°이다.

선택적으로, 배기 파이프와 서로 연결된 냉각 구조는 제2 가스분사 냉각 구조이고, 상기 제2 가스분사 냉각 구조는 내부의 제4 통로를 적어도 포함하고, 상기 제4 통로의 전단은 곡관 방향전환 원료분배 구조의 배기 파이프에 연결되고, 후단은 수집 냉각 구조에 연결되고,

상기 제4 통로 내에는 1 내지 12개의 5 내지 50mm의 가스분사 구멍이 설치되어 제4 통로의 중심영역으로 가스를 분사하여 냉각시키는 데 사용되거나,

다르게는 상기 제4 통로의 축방향 중심선에 다공성 가스분사관이 설치된다.

본 개시는 하기 단계를 포함하는 본 개시의 초미분입자 응집 냉각 관형 구조를 사용하는 초미분입자 성형 방법을 추가로 제공한다:

S1．제조해야 할 초미분입자의 재료를 고온증발기 내에 넣고, 가열 증발을 거친 재료 증기를 캐리어 가스와 혼합하여 혼합 가스를 형성한 후 고온증발기의 배기구로부터 배기 및 환류 구조로 들어가게 하고, 보온 또는 가온에 의해 배기 및 환류 구조의 내부 온도를 제조해야 할 재료의 융점보다 높아지도록 제어하는 단계;

S2．상기 혼합 가스가 배기 및 환류 구조, 쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조를 통과한 후, 입자 성형 제어 구조로 들어가게 하고, 입자 성형 제어 구조 내의 초미분입자 성형 영역에서, 보온 구조 또는 가온 구조 또는 냉각 구조를 통과하게 하며, 열전도 또는 열복사에 의해 초미분입자 성형 영역의 각 부분의 온도를 간접적으로 제어하고, 캐리어 가스의 속도와 파이프의 단면 크기에 의해 캐리어 가스와 함께 내부의 각 영역을 통과하는 입자의 속도를 제어하여, 입자 성형을 위한 안정적이고 제어 가능한 조건을 제공하고, 제조해야 할 물질이 기체 상태로부터 액체 상태로 변하게 하고, 액체 상태로부터 고체 상태로 변하게 하고, 기체 상태가 서로 충돌하여 접촉해 비교적 작은 액체 코어로 응결되게 하고, 비교적 작은 액체 코어가 서로 충돌하여 접촉해 비교적 큰 액적으로 되게 하거나 기체 상태와 비교적 작은 액체 코어가 충돌하여 접촉해 비교적 큰 액적으로 응결되게 하고, 비교적 큰 액적이 계속 서로 충돌하여 성장하게 하거나 고체 상태의 과립으로 고체화되게 하고, 비교적 작은 액체 코어가 고체 상태의 과립과 결합하여 비교적 큰 고체 상태의 과립이 되게 하거나 코어-쉘 구조를 형성하게 하고, 기체 상태와 고체 상태의 과립이 결합하여 비교적 큰 고체 상태의 과립이 되게 하거나 코어-쉘 구조를 형성하게 하고, 고체 상태의 과립을 계속 냉각함으로써, 원하는 입경과 형태의 입자를 제조하는 단계;

S3．단계 S2에서 제조된 원하는 입경과 형태의 입자를 캐리어 가스에 의해 운반하여 제1 가스분사 냉각 구조의 내부로 들어가게 하고, 냉각 가스를 다공성 내층판을 통해 주변으로부터 내부 통로 내로 균일하게 분사하여, 들어오는 고온 가스 및 이미 성형된 입자와 혼합하고 냉각하는 단계;

S4．냉각된 입자를 캐리어 가스에 의해 운반하여 곡관 방향전환 원료분배 구조로 들어가게 하고, 입자 중에서 불량한 입자와 양호한 입자를 분리하는 단계로서, 양호한 입자는 캐리어 가스에 의해 운반되어 다음 공정으로 이동하고, 불량한 입자는 쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조로 모아지는, 단계;

S5．양호한 입자를 캐리어 가스에 의해 운반하여 수집 구조 내로 들어가게 하고, 성형된 초미분입자를 캐리어 가스와 분리하는 단계로서, 초미분입자는 제품으로서 수집되고, 캐리어 가스는 배출되거나 재활용되는, 단계.

선택적으로, 단계 S4 이후에 단계 S41을 추가로 포함하며, 양호한 입자를 캐리어 가스에 의해 운반하여 제2 가스분사 냉각 구조의 내부로 들어가게 하고, 제2 가스분사 냉각 구조의 내부에 설치된 냉각가스 분사구 또는 제2 가스분사 냉각 구조의 축방향 중심선에 설치된 가스 분사관을 통해 제2 가스분사 냉각 구조 내부 통로의 중심영역을 향해 가스분사 냉각을 수행한다.

본 발명의 유익한 효과는 아래와 같다.

본 특허는 특정 구조에 의해 온도장 제어, 속도장 제어, 각 구조간 연결 제어를 포함한 초미분입자 성형과정 중의 각 단계를 정밀 제어함으로써, 그 내부를 흘러 통과하는 증기가 균일하게 각 제어부위를 거치도록 하여, 초미분입자의 성형을 위한 안정적이고 제어 가능한 조건을 제공하며, 성형된 입자는 입경이 균일하고, 모양이 안정적이며, 분산이 양호하다

도 1은 본 발명의 초미분입자 응집 냉각 관형 구조의 개략도이다.

이하, 실시예를 통해 본 발명의 기술방안을 상세히 설명한다. 이하의 실시예는 단지 예시적인 것으로, 본 발명의 기술방안을 설명하고 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 기술방안에 대한 제한으로 해석되어서는 안된다.

본 발명의 설명에 있어서, 용어 “중심”, “상”, “하”, “좌”, “우”, “전”, “후”, “수직”, “수평”, “내”, “외” 등으로 지시되는 방위나 위치관계는 도면에 표시된 방위나 위치관계를 기반으로 하고, 본 발명의 설명 상의 편의와 간략한 설명을 위한 것일 뿐이며, 가리키는 장치 또는 구성요소가 반드시 특정 방위를 가지는 것, 특정 방위로 구성되고 조작되는 것을 지시하거나 암시하는 것은 아니므로, 본 발명에 대한 제한으로 해석되어서는 안되고, 또한, 용어 “제1”“제2”“제3”은 단지 설명의 목적으로 사용되는 것으로, 상대적 중요성을 나타내거나 암시하는 것으로 해석되어서는 안됨을 유의해야 한다.

본 발명의 설명에 있어서, 달리 명시적으로 규정 및 한정되지 않는 한, 용어 “장착”, “서로 연결”, “연결”은 넓은 의미로 이해되어야 함을 유의해야 하는데, 예를 들어, 고정식 연결일 수 있거나, 탈착식 연결일 수 있거나, 일체형 연결일 수 있고; 기계적 연결일 수 있거나, 전기적 연결일 수 있고; 서로 직접 접속된 것일 수 있거나, 중간 매체에 의해 서로 간접적으로 접속된 것 일 수 있거나, 두 개의 구성요소 내부의 연통일 수 있다. 본 분야의 당업자라면 구체적인 상황에 따라 본 발명에서 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.

본 구조는 금속 초미분입자를 포함하지만 이에 제한되지 않는 초미분입자를 제조하는 데 사용된다. 이하의 실시예에서는 금속 초미분입자의 제조를 예로서 설명하지만, 본 구조는 금속 초미분입자의 제조에만 사용될 수 있는 것으로 제한되지 않는다.

증발 응축 기상법을 사용하여 나노급, 서브마이크론급 또는 마이크론급의 미세한 입자 분말을 제조하는 경우, 입자 응집 냉각 관형 구조 및 입자 성형 방법이 사용된다. 입자 응집 냉각 관형 구조는 하나의 통로로서, 통로 내에서 각 경계면의 연결 방식이 설계되어 각 부위를 연통시키며, 특정 구조에 의해 온도장 제어, 속도장 제어, 각 구조간 연결 제어를 포함한 입자 성형과정 중의 각 단계를 정밀제어함으로써, 그 내부를 흘러 통과하는 증기가 균일하게 각 제어부위를 거치도록 하여, 입자 성형을 위한 안정적이고 제어 가능한 조건을 제공하며, 미세한 입자 성형을 위한 조건을 만들어 준다. 제조해야 할 물질이 기체 상태로부터 액체 상태로 변하게 하고, 액체 상태로부터 고체 상태로 변하게 하고, 기체 상태가 서로 충돌하여 접촉해 비교적 작은 액체 코어로 응결되게 하고, 비교적 작은 액체 코어가 서로 충돌하여 접촉해 비교적 큰 액적으로 되게 하거나 기체 상태와 비교적 작은 액체 코어가 충돌하여 접촉해 비교적 큰 액적으로 응결되게 하고, 비교적 큰 액적이 계속 서로 충돌하여 성장하게 하거나 고체 상태의 과립으로 고체화되게 하고, 비교적 작은 액체 코어가 고체 상태의 과립과 결합하여 비교적 큰 고체 상태의 과립이 되게 하거나 코어-쉘 구조를 형성하게 하고, 기체 상태와 고체 상태의 과립이 결합하여 비교적 큰 고체 상태의 과립이 되게 하거나 코어-쉘 구조를 형성하게 하고, 고체 상태의 과립을 계속 냉각함으로써, 원하는 입경과 형태의 입자가 제조된다. 성형된 입자는 입경이 균일하고, 모양이 안정적이며, 분산이 양호하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 출원은 초미분입자 제조 시스템에 설치되는 초미분입자 응집 냉각 관형 구조를 제공하며, 본 출원에서 초미분입자 제조 시스템은 고온증발기 내에 설치되어 열원을 제공하는 가열 시스템, 고온증발기 내로 원료를 공급하는 원료공급 시스템, 냉각을 제공하는 순환냉각 시스템, 운반과 냉각을 제공하는 가스원 또는 순환가스 시스템 및 압력균형 제어를 제공하는 압력균형 시스템을 추가로 포함한다. 상기 언급된 부분들은 모두 종래 기술이며, 그 연결 관계 또는 구조는 본 출원에서 개선된 것이 없다. 따라서, 본 출원에서는 상세한 설명을 생략하며, 모두 이전의 특허문헌으로부터 얻을 수 있다.

동시에, 본 출원은 초미분입자 응집 냉각 관형 구조 내부의 각 기능 섹션을 추가로 제공하며, 각 기능 섹션의 단면 형상, 구경 크기 등은 필요에 따라 동일하거나 유사하거나 변형되거나 변경되도록 설정될 수 있고, 각 기능 섹션의 연결이 실현될 수 있는 한 필요에 따라 설계될 수 있다. 동시에, 각 기능 섹션의 길이는 필요에 따라 선택되며, 이는 본 출원의 기술방안의 실현에 영향을 주지 않는다. 각 기능 섹션은 다중 섹션 접합체 또는 전체 구조 중의 각 부분일 수 있으며, 구체적으로는 실제 요구사항(예를 들어, 장소, 생산량 등)에 따라 조정되고, 본 출원의 기술방안에 대한 제한이나 개선으로 간주되지 않는다.

본 출원의 요점은 고온증발기와 수집 구조 사이에 설치된 응집 냉각 관형 구조이며, 이는 순차적으로 연결된 배기 및 환류 구조(1), 쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조(2), 입자 성형 제어 구조(3), 제1 가스분사 냉각 구조(4), 곡관 방향전환 원료분배 구조(5) 및 제2 가스분사 냉각 구조(6)를 포함한다.

여기서, 배기 및 환류 구조(1)의 전단은 앞쪽에 배치된 고온증발기 내의 내부 캐비티(7)의 배기구에 연결되고, 제2 가스분사 냉각 구조(6)는 수집 구조(8)에 연결되어 있다.

배기 및 환류 구조(1)의 내부에는 고온증기가 들어가는 제1 통로를 적어도 포함하고, 제1 통로의 외측에는 배기 및 환류 구조(1)의 케이스가 설치되어 있다. 제1 통로와 배기 및 환류 구조(1)의 케이스 사이에는 보온 구조가 설치되어 있고, 제1 통로의 외측에는 보강 구조 또는 가열 장비가 설치되어 있으며, 여기서 배기 및 환류 구조(1)의 케이스는 재킷 구조이고, 재킷 구조의 내부에는 순환냉각액이 통과한다. 여기서, 제1 통로는 제조해야 할 재료와 물리 또는/및 화학 반응을 일으키지 않는 재료로 제조된다. 보온 또는 가온 장치에 의해 배기 및 환류 구조(1) 내부의 온도가 제조해야 할 초미분입자재료의 융점보다 높아지도록 제어한다.

쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조(2)의 내부는 제2 통로를 적어도 포함한다. 상기 제2 통로의 전단은 제1 통로에 연결되고, 후단은 입자 성형 제어 구조(3)의 내부 캐비티에 연결되어 있다. 가스의 통과를 보장하면서 상부 파이프 또는 통로 내의 쓰레기를 액체로 녹인 후 환류시키거나, 상부 파이프 또는 통로 내의 쓰레기를 쓰레기 저장탱크 내에 수집하여, 통로 내에서 가스의 통과가 방해받지 않도록 한다. 제2 통로의 외측에는 보온 또는 가온 장치가 설치되며, 보온 또는 가온 장치에 의해 쓰레기 환류 구조 내부의 온도가 제조해야 할 재료의 융점보다 높아지도록, 또는 쓰레기 수집 구조의 통기 통로 내의 온도가 제조해야 할 재료의 융점보다 높아지고, 쓰레기 저장탱크 내의 온도가 제조해야 할 재료의 융점보다 낮아지도록 제어한다.

상기 입자 성형 제어 구조(3)의 내부 캐비티의 전단은 제2 통로에 연결되고, 내부 캐비티 후단은 제1 가스분사 냉각 구조에 연결되며, 그 내부에는 초미분입자 성형 영역이 설치되어 있다. 초미분입자 성형 영역은 하나의 통로 구조로서, 입자 성형 제어를 위한 주요 장소이다. 상기 입자 성형 제어 구조(3)의 내부에는 보온 또는 가온 또는 냉각 구조가 설치되어 있으며, 열전도 또는 열복사에 의해 초미분입자 성형 영역의 온도가 간접적으로 제어되고, 캐리어 가스의 속도와 초미분입자 성형 영역의 단면 크기에 의해 캐리어 가스와 함께 초미분입자 성형 영역을 통과하는 입자의 속도가 제어되어, 입자 성형을 위한 안정적이고 제어 가능한 조건을 제공한다.

입자 성형 제어 구조(3)는 외부 하우징 구조, 중간 보온층 및 내부 열전도층을 포함한다.

상기 외부 하우징 구조는 재킷 구조이며, 재킷 구조 내부는 냉각제를 흐르게 하는 데 사용된다.

상기 중간 보온층은 단층 또는 다층 구조이다.

상기 내부 열전도층은 보온 처리된 통로, 즉 초미분입자 성형 영역을 형성하며, 통로 내를 흘러가는 물질의 온도를 열전도 또는 열복사 방식에 의해 간접적으로 제어하는 데 사용된다.

입자 성형 제어 구조에 의해, 제조해야 할 물질이 기체 상태로부터 액체 상태로 변하게 하고, 액체 상태로부터 고체 상태로 변하게 하고, 기체 상태가 서로 충돌하여 접촉해 비교적 작은 액체 코어로 응결되게 하고, 비교적 작은 액체 코어가 서로 충돌하여 접촉해 비교적 큰 액적으로 되게 하거나 기체 상태와 비교적 작은 액체 코어가 충돌하여 접촉해 비교적 큰 액적으로 되게 하고, 비교적 큰 액적이 계속 서로 충돌하여 성장하게 하거나 고체 상태의 과립으로 고체화되게 하고, 비교적 작은 액체 코어가 고체 상태의 과립과 결합하여 비교적 큰 고체 상태의 과립이 되게 하거나 코어-쉘 구조를 형성하게 하고, 기체 상태와 고체 상태의 과립이 결합하여 비교적 큰 고체 상태의 과립이 되게 하거나 코어-쉘 구조를 형성하게 하고, 고체 상태의 과립을 계속 냉각함으로써, 원하는 입경과 형태의 입자가 제조된다.

상기 제1 가스분사 냉각 구조(4)는 내부의 제3 통로를 적어도 포함하며, 전단은 초미분입자 성형 영역과 연통되고, 후단은 곡관 방향전환 원료분배 구조(5)에 연결되어 있다. 상기 제3 통로 내에는 다공성 내층판이 설치되어, 주변으로부터 제3 통로 내로 균일하게 냉각가스를 분사하여, 성형된 입자가 비교적 높은 온도로 인해 응집될 때 약한 응집 또는 강한 응집이 발생하는 것을 방지한다.

상기 곡관 방향전환 원료분배 구조(5)는 방향전환 캐비티를 포함하고, 상기 방향전환 캐비티에는 흡기 파이프와 배기 파이프가 연결되어 있고, 여기서 흡기 파이프는 제3 통로에 연결되고, 배기 파이프는 수집 또는 냉각 구조에 연결되어 있다. 상기 흡기 파이프의 축방향 중심선과 배기 파이프의 축방향 중심선의 협각은 30 내지 150°이다.

배기 파이프와 서로 연결된 냉각 구조는 제2 가스분사 냉각 구조(6)이고, 상기 제2 가스분사 냉각 구조(6)는 내부의 제4 통로를 적어도 포함한다. 상기 제4 통로의 전단은 곡관 방향전환 원료분배 구조(5)의 배기 파이프에 연결되고, 후단은 수집 구조(8)에 연결되어 있다.

상기 제4 통로 내에는 1 내지 12개의 5 내지 50mm의 가스분사 구멍이 설치되어 제4 통로의 중심영역으로 가스를 분사하여 냉각시키는 데 사용된다. 다르게는, 상기 제4 통로의 축방향 중심선에 다공성 가스분사관이 설치된다.

본 출원은 하기 단계를 포함하는 상술한 초미분입자 응집 냉각 관형 구조 중 어느 하나를 사용한 초미분입자의 성형 방법을 추가로 제공한다:

S1. 제조해야 할 초미분입자의 재료를 고온증발기 내에 넣고, 가열 증발을 거친 재료 증기를 캐리어 가스와 혼합하여 혼합 가스를 형성한 후 고온증발기의 배기구로부터 배기 및 환류 구조로 들어가게 하고, 보온 또는 가온에 의해 배기 및 환류 구조의 내부 온도를 제조해야 할 재료의 융점보다 높아지도록 제어한다.

S2. 상기 혼합 가스가 배기 및 환류 구조, 쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조를 통과한 후, 입자 성형 제어 구조로 들어가게 하고, 입자 성형 제어 구조 내의 초미분입자 성형 영역에서, 보온 구조 또는 가온 구조 또는 냉각 구조를 통과하게 하며, 열전도 또는 열복사에 의해 초미분입자 성형 영역의 각 부분의 온도를 간접적으로 제어하고, 캐리어 가스의 속도와 파이프의 단면 크기에 의해 캐리어 가스와 함께 내부의 각 영역을 통과하는 입자의 속도를 제어하여, 입자 성형을 위한 안정적이고 제어 가능한 조건을 제공한다. 제조해야 할 물질이 기체 상태로부터 액체 상태로 변하게 하고, 액체 상태로부터 고체 상태로 변하게 하고, 기체 상태가 서로 충돌하여 접촉해 비교적 작은 액체 코어로 응결되게 하고, 비교적 작은 액체 코어가 서로 충돌하여 접촉해 비교적 큰 액적으로 되거나 기체 상태와 비교적 작은 액체 코어가 충돌하여 비교적 큰 액적으로 응결되게 하고, 비교적 큰 액적이 계속 서로 충돌해 성장하거나 고체 상태의 과립으로 고체화되게 하고, 비교적 작은 액체 코어가 고체 상태의 과립과 결합하여 비교적 큰 고체 상태의 과립이 되게 하거나 코어-쉘 구조를 형성하게 하고, 기체 상태와 고체 상태의 과립이 결합하여 비교적 큰 고체 상태의 과립이 되게 하거나 코어-쉘 구조를 형성하게 하고, 고체 상태의 과립을 계속 냉각함으로써, 원하는 입경과 형태의 입자를 제조한다.

본 출원의 기술방안에 있어서, 비교적 작은 액체 코어는 단지 상대적인 개념으로, 구체적인 크기를 가리키는 것이 아니며, 마찬가지로, 비교적 큰 액적도 상대적인 개념으로, 구체적인 크기를 가리키는 것이 아니다. 따라서, 구체적으로 어느 정도 크기의 액체 코어가 비교적 작은 액체 코어인지, 어느 정도 크기의 액적이 비교적 큰 액적인지 명확히 할 필요는 없다.

S3. 단계 S2에서 제조된 원하는 입경과 형태의 입자를 캐리어 가스에 의해 운반하여 제1 가스분사 냉각 구조의 내부로 들어가게 하고, 냉각 가스를 다공성 내층판을 통해 주변으로부터 내부 통로 내로 균일하게 분사하여, 들어오는 고온 가스 및 이미 성형된 입자와 혼합하고 냉각한다.

S4. 냉각된 입자를 캐리어 가스에 의해 운반하여 곡관 방향전환 원료분배 구조로 들어가게 하고, 입자 중에서 불량한 입자와 양호한 입자를 분리하며, 여기서 양호한 입자는 캐리어 가스에 의해 운반되어 다음 공정으로 이동하고, 불량한 입자는 쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조로 모아진다.

S41. 양호한 입자를 캐리어 가스에 의해 운반하여 제2 가스분사 냉각 구조의 내부로 들어가게 하고, 제2 가스분사 냉각 구조의 내부에 설치된 냉각가스 분사구 또는 제2 가스분사 냉각 구조의 축방향 중심선에 설치된 가스분사관을 통해 제2 가스분사 냉각 구조 내부 통로의 중심영역을 향해 가스분사 냉각을 수행한다.

S5. 양호한 입자를 캐리어 가스에 의해 운반하여 수집 구조 내로 들어가게 하고, 성형된 초미분입자를 캐리어 가스와 분리하며, 여기서 초미분입자는 제품으로서 수집되고, 캐리어 가스는 배출되거나 재활용된다.

응집 냉각되어 성형된 입자는 제품으로서 수집되고, 캐리어 가스는 배출되거나 재활용된다.

위에 언급한 각 구조의 협동과 연결에 의해, 앞쪽에 배치된 고온증발기, 뒤쪽에 배치된 수집 및 냉각 구조, 고온증발기 내에서 열원을 제공하는 가열 시스템, 고온증발기 앞쪽에 배치되어 원료를 공급하는 원료공급 시스템, 냉각을 제공하는 순환냉각 시스템, 운반과 냉각을 제공하는 가스원 또는 순환가스 시스템, 및 압력균형 제어를 제공하는 압력균형 시스템이 함께 동작하여, 입자 응집 냉각 성형의 공업적 연속 사이클 생산 과정이 완성되며, 입경이 균일하고, 모양이 안정적이며, 분산이 양호한 나노급, 서브마이크론급 또는 마이크론급의 분말이 제조된다.

이상, 본 발명의 실시예를 제시하고 설명했지만, 당업자는 본 발명의 원리 및 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 이러한 실시예에 대해 다양한 변화, 수정, 치환 및 변경이 행해질 수 있음을 이해할 수 있을 것이며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그 등가물 에 의해 규정된다.

1: 배기 및 환류 구조, 2: 쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조 3: 입자 성형 제어 구조 4: 제1 가스분사 냉각 구조 41: 제1 가스분사 냉각 구조에 있어서의 가스분사 5: 곡관 방향전환 원료분배 구조 6: 제2 가스분사 냉각 구조 61: 제2 가스분사 냉각 구조에서의 가스분사 7: 고온증발기 내의 내부 캐비티 8: 수집 구조 81: 수집기에서의 가스분사

Claims (9)

1. 초미분입자 응집 냉각 관형 구조로서, 초미분입자 제조 시스템에 설치되며, 순차적으로 연결된 배기 및 환류 구조, 쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조 및 입자 성형 제어 구조를 포함하고,
   상기 배기 및 환류 구조의 전단은 앞쪽에 배치된 고온증발기에 연결되고, 입자 성형 제어 구조의 후단은 뒤쪽에 배치된 수집 또는 냉각 구조에 연결되고,
   상기 초미분입자 제조 시스템은 고온증발기 내에 설치되어 열원을 제공하는 가열 시스템, 고온증발기 내로 원료를 공급하는 원료공급 시스템, 냉각을 제공하는 순환냉각 시스템, 운반과 냉각을 제공하는 가스원 또는 순환가스 시스템, 압력균형 제어를 제공하는 압력균형 시스템, 제1 가스분사 냉각 구조 및 곡관 방향전환 원료분배 구조를 추가로 포함하는, 초미분입자 응집 냉각 관형 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 배기 및 환류 구조의 전단은 고온증발기의 배기구에 연결되고, 상기 배기 및 환류 구조의 내부에는 고온 증기가 들어가는 제1 통로를 적어도 포함하며, 제1 통로의 외측에는 보온 또는 가온 장치가 설치되어 있는, 초미분입자 응집 냉각 관형 구조.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조의 내부는 제2 통로를 적어도 포함하고, 상기 제2 통로의 전단은 제1 통로에 연결되고, 후단은 입자 성형 제어 구조의 내부 캐비티에 연결되며, 제2 통로의 외측에는 보온 또는 가온 장치가 설치되어 있는, 초미분입자 응집 냉각 관형 구조.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자 성형 제어 구조의 내부 캐비티의 전단은 제2 통로에 연결되고, 내부 캐비티의 후단은 수집 또는 냉각 구조에 연결되며, 그 내부에는 초미분입자 성형 영역이 설치되어 있고, 상기 입자 성형 제어 구조의 내부에는 보온 또는 가온 또는 냉각 구조가 설치되어 있고, 열전도 또는 열복사에 의해 초미분입자 성형 영역의 온도가 간접적으로 제어되고, 캐리어 가스의 속도와 초미분입자 성형 영역의 단면 크기에 의해 캐리어 가스와 함께 초미분입자 성형 영역을 통과하는 입자의 속도가 제어되는, 초미분입자 응집 냉각 관형 구조.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 입자 성형 제어 구조의 후단은 제1 가스분사 냉각 구조 및 곡관 방향전환 원료분배 구조를 추가로 포함하고, 상기 제1 가스분사 냉각 구조는 내부의 제3 통로를 적어도 포함하고, 전단은 초미분입자 성형 영역과 연통되고, 후단은 곡관 방향전환 원료분배 구조에 연결되며, 상기 제3 통로의 외부에는 다공성 내층판이 설치되어, 주변으로부터 제3 통로 내로 균일하게 냉각가스를 분사하는, 초미분입자 응집 냉각 관형 구조.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 곡관 방향전환 원료분배 구조는 방향전환 캐비티를 포함하고, 상기 방향전환 캐비티에는 흡기 파이프와 배기 파이프가 연결되어 있고, 여기서 흡기 파이프는 제3 통로에 연결되고, 배기 파이프는 수집 또는 냉각 구조에 연결되며,
   상기 흡기 파이프의 축방향 중심선과 배기 파이프의 축방향 중심선의 협각은 30 내지 150°인, 초미분입자 응집 냉각 관형 구조.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 배기 파이프와 서로 연결된 냉각 구조는 제2 가스분사 냉각 구조이고, 상기 제2 가스분사 냉각 구조는 내부의 제4 통로를 적어도 포함하고, 상기 제4 통로의 전단은 곡관 방향전환 원료분배 구조의 배기 파이프에 연결되고, 후단은 수집 냉각 구조에 연결되고,
   상기 제4 통로 내에는 1 내지 12개의 5 내지 50mm의 가스분사 구멍이 설치되어 제4 통로의 중심영역으로 가스를 분사하여 냉각시키는 데 사용되거나,
   상기 제4 통로의 축방향 중심선에 다공성 가스분사관이 설치되는, 초미분입자 응집 냉각 관형 구조.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 초미분입자 응집 냉각 관형 구조를 사용하는 초미분입자의 성형 방법으로서,
   S1. 제조해야 할 초미분입자의 재료를 고온증발기 내에 넣고, 가열 증발을 거친 재료 증기를 캐리어 가스와 혼합하여 혼합 가스를 형성한 후 고온증발기의 배기구로부터 배기 및 환류 구조로 들어가게 하고, 보온 또는 가온에 의해 배기 및 환류 구조의 내부 온도를 제조해야 할 재료의 융점 보다 높아지도록 제어하는 단계;
   S2. 상기 혼합 가스가 배기 및 환류 구조, 쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조를 통과한 후, 입자 성형 제어 구조로 들어가게 하고, 입자 성형 제어 구조 내의 초미분입자 성형 영역에서, 보온 구조 또는 가온 구조 또는 냉각 구조를 통과하게 하며, 열전도 또는 열복사에 의해 초미분입자 성형 영역의 각 부분의 온도를 간접적으로 제어하고, 캐리어 가스의 속도와 파이프의 단면 크기에 의해 캐리어 가스와 함께 내부의 각 영역을 통과하는 입자의 속도를 제어하여, 입자 성형을 위한 안정적이고 제어 가능한 조건을 제공하고, 제조해야 할 물질이 기체 상태로부터 액체 상태로 변하게 하고, 액체 상태로부터 고체 상태로 변하게 하고, 기체 상태가 서로 충돌하여 접촉해 비교적 작은 액체 코어로 응결되게 하고, 비교적 작은 액체 코어가 서로 충돌하여 접촉해 비교적 큰 액적으로 되게 하거나 기체 상태와 비교적 작은 액체 코어가 충돌하여 접촉해 비교적 큰 액적으로 응결되게 하고, 비교적 큰 액적이 계속 서로 충돌하여 성장하게 하거나 고체 상태의 과립으로 고체화되게 하고, 비교적 작은 액체 코어가 고체 상태의 과립과 결합하여 비교적 큰 고체 상태의 과립이 되게 하거나 코어-쉘 구조를 형성하게 하고, 기체 상태와 고체 상태의 과립이 결합하여 비교적 큰 고체 상태의 과립이 되게 하거나 코어-쉘 구조를 형성하게 하고, 고체 상태의 과립을 계속 냉각함으로써, 원하는 입경과 형태의 입자를 제조하는 단계;
   S3. 단계 S2에서 제조된 원하는 입경과 형태의 입자를 캐리어 가스에 의해 운반하여 제1 가스분사 냉각 구조의 내부로 들어가게 하고, 냉각 가스를 다공성 내층판을 통해 주변으로부터 내부 통로 내로 균일하게 분사하여, 들어오는 고온 가스 및 이미 성형된 입자와 혼합하고 냉각하는 단계;
   S4. 냉각된 입자를 캐리어 가스에 의해 운반하여 곡관 방향전환 원료분배 구조로 들어가게 하고, 입자 중에서 불량한 입자와 양호한 입자를 분리하는 단계로서, 양호한 입자는 캐리어 가스에 의해 운반되어 다음 공정으로 이동하고, 불량한 입자는 쓰레기 환류 구조 또는 쓰레기 수집 구조로 모아지는, 단계;
   S5. 양호한 입자를 캐리어 가스에 의해 운반하여 수집 구조 내로 들어가게 하고, 성형된 초미분입자를 캐리어 가스와 분리하는 단계로서, 초미분입자는 제품으로서 수집되고, 캐리어 가스는 배출되거나 재활용되는, 단계를 포함하는, 초미분입자의 성형 방법.
9. 제8항에 있어서, 단계 S4 이후에, 양호한 입자를 캐리어 가스에 의해 운반하여 제2 가스분사 냉각 구조의 내부로 들어가게 하고, 제2 가스분사 냉각 구조의 내부에 설치된 냉각가스 분사구 또는 제2 가스분사 냉각 구조의 축방향 중심선에 설치된 가스 분사관을 통해 제2 가스분사 냉각 구조 내부 통로의 중심영역을 향해 가스분사 냉각을 수행하는 단계 S41을 추가로 포함하는, 초미분입자의 성형 방법.

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