JP5895282B2 - ワンパスタイプの分散及び油化装置 - Google Patents

Description

本発明はワンパスタイプの分散及び油化装置に関するものであって、より詳細には、液状物に対する分散や油化の效率が優秀にし、低粘度の液状物はもちろん流動性が低い高粘度の液状物に対しても処理できるようにして、処理が必要な液状物の流量を望む通り調節できるようにするためのワンパスタイプの分散及び油化装置に関するものである。

一般的に、食品、化粧品、インク、ペイント、接着剤、コーティング剤、精密化学及びナノ新素材、先端電子材料に至るまで基礎素材産業は精密なパーティクル(Particle)分散と油化など、細密性と均一性が完製品の品質に影響を及ぼすようになるほど重要である。このために、さまざまな形式の分散及び油化装置が開発されて使われている。

このような分散及び油化装置はせん断力を液状物に加えて分散(Dispersion)や油化(Emulsifying)が起きるようにしなければならないが、高圧式ホモジナイザー(Homogenizer)の場合、圧力をジェット類に変換し、壁に衝突させたり反転させることで、液状物の間でジェット類の運動エネルギーをせん断エネルギーに変換するようにして分散や油化を行う。

従来のホモジナイザータイプの分散及び油化装置は、ジェット類を変換して使用することで圧力差や速度差が存在して液状物の中に溶解されている空気や系の中に残留していた空気がバブル(bubble)を生じさせ、荒くて大きい粒子が発生するようにし、単一パスでは望む分散や油化效果を得られないので、液状物を数回にかけて循環させることになり、これによって分散や油化にとても時間が要され、效率性を低下させる問題点を持っていた。

また、従来のホモジナイザータイプの分散及び油化装置は自吸(Self-suction)方式、すなわち、回転による圧力差によって吸入と排出が起きて循環するタイプであり、このような自吸方式は、移動可能な状態でなければならないので流動性を持つ低粘度(Low viscosity)物質にのみ適用することができ、これにより高粘度(High viscosity)物質の油化に適用することが難しく、空洞現象(Cavitation)を誘発して分散や油化の対象である液状物の流量調節が難しくなる問題点を持っていた。

前記のような従来の問題点を解決するために、本発明は液状物に対する分散や油化の效率が優秀であるようにし、低粘度の液状物はもちろん流動性が低い高粘度の液状物に対しても処理ができるようにし、処理が必要な液状物の流量を望む通りに調節できるようにすることに目的がある。

本発明の他の目的は、以下の実施例に対する説明を通じて容易に理解できるのであろう。

前記のような目的を果たすため、本発明の一態様によれば、液状物が投入されるための投入口と液状物を吐出させるための吐出口が両側にそれぞれ設けられることで、内側に液状物の移動経路を提供するチャンバー；前記チャンバーの内側に回転できるように設置されるシャフト；前記シャフトを回転するように設置されるモーター；前記シャフトに長手方向に沿って間隔を置いて多数で固定されて液状物の移動経路に設置されるし、各々は縁に向けて延長される第１ブレードが円周方向に沿って間隔を置いて多数で形成される回転インペラ；及び前記回転インペラの周囲に位置するように前記チャンバーの内側面に前記シャフトの長手方向に沿って多数で設けられ、各々は中心部に向けて延長されると同時に円周方向に沿って間隔を置いて多数で形成される第２ブレードが前記回転インペラの間に設置されて、前記第１ブレードが回転する時、前記第２ブレードとの相対的回転によって前記チャンバーを通過する液状物にせん断力を発生させるようにする固定インペラを含む、ワンパスタイプの分散及び油化装置が提供される。

前記チャンバーが下方に向けるようにシャフトカバーによって固定され、前記モーターが前記シャフトカバーの上端に位置するように固定ブラケットで固定されることで、前記モーターの軸と前記チャンバーの上端に突き出される前記シャフトを連結させるカップルリングが前記シャフトカバー内に設置されるようにするフレームをさらに含むことができる。

前記チャンバーは、内側に前記シャフトが垂直になるように設置されることで、前記回転インペラが上下に配列されるように設置されるし、前記固定インペラが内周面に上下に積層されるように固定され、下端に前記投入口が形成され、上端側部に前記吐出口が形成されることができる。

前記チャンバーは、前記固定インペラが積層されるための積層空間が形成され、前記積層空間の一側に前記積層空間を開閉させるためのカバーが前記固定インペラを支持するようにボルトで結合されることができる。

前記回転インペラは、前記シャフトの一側にスライディング結合されて多段で積層されるが、スペーサーによって互いの間隔を維持することができる。

前記シャフトは、前記回転インペラの離脱を防止するためのキャップが一側の端にボルトで固定されることができる。

前記固定インペラは、前記チャンバーの内側面に挿入されるようにリング状を持つリング部材の内周面に沿って前記第２ブレードが多数で形成されることができる。

前記固定インペラは、前記第２ブレードに重なる前記第１ブレードの端が内周面に隣接するように前記第２ブレードと内周面の間に段差が形成されることができる。

発明の效果

本発明によるワンパスタイプの分散及び油化装置によれば、次のような效果を持つ。

第一、本発明は、液状物を経路に沿って１回通過する自体だけでも、すぐれた集中能力と效率性によって必要な分散や油化を満足させることができる。

第二、本発明は自体吸入力ではなく、前端に設置されたポンプによって押し寄せる液状物に対して高速分散だけを集中的に行うため、低粘度の液状物はもちろん流動性が低い高粘度の液状物に対しても処理することができる。

第三、本発明は空洞現象を防止し、処理を要する液状物の流量を望む通り調節することができる。

第四、本発明はインペラを多様に交換して使ったり、追加及びとり除くことで用途に合うように多目的(Multi-function)使用が可能である。

第五、本発明は精密な間隙(Clearance)を維持しながら高速回転が可能であるため、気泡を有する液状物の処理を通じた脱泡機能を遂行することができ、必要によって空気を注入して液状物に気泡を投入することが可能である。

第六、本発明は多段階、例えば８段階以上の分散や油化処理を遂行することができるようにして、用途及び使用条件によって多段階の精密分散が可能であり、既存工程において数台の装備を設置する效果を持つことで維持及び補修に要される時間と費用を節減することができる。

本発明の一実施例によるワンパスタイプの分散及び油化装置を図示した正面図である。 本発明の一実施例によるワンパスタイプの分散及び油化装置を図示した正断面図である。 本発明の一実施例によるワンパスタイプの分散及び油化装置の要部を図示した正断面図である。 図３のA-A'線による断面図である。

本発明は多様な変更を加えることができるし、様々な実施例を持つことができるので、特定の実施例を図面に例示して、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとすることではなく、本発明の技術思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解しなければならないし、幾つの他の形態に変形されることができるので、本発明の範囲が下記実施例に限定されることではない。

以下、添付された図面を参照にして本発明による実施例を詳しく説明し、図面符号にかかわらず、同一または対応する構成要素に対しては同一の参照番号を与え、これについて重なる説明は省略する。

図１は本発明の一実施例によるワンパスタイプの分散及び油化装置を図示した正面図であり、図２は本発明の一実施例によるワンパスタイプの分散及び油化装置を図示した正断面図である。

図１及び図２に図示されたように、本発明の一実施例によるワンパスタイプの分散及び油化装置１００は、チャンバー１１０、シャフト１２０、モーター１３０、回転インペラ１４０、固定インペラ１５０を含むことができ、供給される液状物に対する分散(Dispersion)や油化(Emulsifying)を行って吐出されるようにする。ここで、液状物としては、ソースやマヨネーズ、化粧品クリーム、歯磨き、接着剤、インクやペイントの顔料、フィルムコーティング剤、各種増粘剤、発泡剤、２次電池溶液、半導体ウエハの化学的廃処理溶液、親環境リサイクリング溶液などが含まれることができるし、ここで、親環境リサイクリング溶液の場合、本発明によるワンパスタイプの分散及び油化装置１００によって、物理的に小さな粒子を作って化学的環境処理を容易にすることができる。

一方、本発明によるワンパスタイプの分散及び油化装置１００は、チャンバー１１０とモーター１３０などの設置のためにフレーム１６０をさらに含むことができるが、フレーム１６０は一例としてチャンバー１１０が下方に向けるようにシャフトカバー１６１によって固定され、モーター１３０がシャフトカバー１６１の上端に位置するように固定ブラケット１６２によって固定されることで、モーター１３０の軸１３１とチャンバー１１０の上端に突き出されるシャフト１２０を連結させるカップルリング(１３２；図３に図示)がシャフトカバー１６１内に設置されるようにする。また、モーター１３０やその他の構成部品が保護カバー１６３などによって覆われることもできる。

チャンバー１１０は液状物が投入されるための投入口１１１と液状物を吐出させるための吐出口１１２が両側にそれぞれ設けられることで、内側に液状物の移動経路を提供する。

図３に図示されたように、チャンバー１１０は本実施例のように内側にシャフト１２０が垂直に設置されることで回転インペラ１４０が上下に配列されるように設置されることができるし、固定インペラ１５０が内周面に上下に積層されるように固定されることができるし、下端に投入口１１１が形成されることができ、上端側部に吐出口１１２が形成されることがある。ここで、投入口１１１には分散や油化のための液状物が供給されるための投入ライン１０が繋がることができ、吐出口１１２にはチャンバー１１０内で分散や油化を通じた液状物を外部の貯蔵タンクなどに供給するための吐出ライン(未図示)が繋がることができる。また、投入口１１１には外部に設置された液状物用ポンプのパンピングによって液状物が投入ライン１０を通じて供給されることで吐出口１１２を通じた液状物の吐出圧を維持することができる。

チャンバー１１０は後述する固定インペラ１５０が積層されるための積層空間１１３が形成されることができ、積層空間１１３の一側、例えば下端に積層空間１１３を開閉させるためのカバー１１４が固定インペラ１５０を支持するようにボルト１１５に結合されることができる。よって、カバー１１４の脱着によって固定インペラ１５０の交替などができるようにする。

シャフト１２０はチャンバー１１０の内側で回転ができるように設置されるが、本実施例のようにチャンバー１１０を貫くように設置することでカップルリング１３２によってモーター１３０の軸１３１に繋がることができる。ここで、シャフト１２０はチャンバー１１０から円滑に回転するようにチャンバー１１０やフレーム１６０に軸受けを媒介にして設置されることができ、チャンバー１１０の機密を維持するようにチャンバー１１０との結合部位にオリングなどが設置されることができる。

モーター１３０はシャフト１２０を回転させるようにフレーム１６０に設置され、フレーム１６０またはその外部に設置された制御パネル(１７０；図１に図示)の操作によって動作することでシャフト１２０を回転させるようにし、制御パネル(１７０；図１に図示)の操作によって回転速度が調節できるように構成されることができる。

回転インペラ１４０はシャフト１２０に長手方向に沿って間隔を置いて多数で固定され、液状物の移動経路に設置されるし、図４に図示されたように、各々は固定インペラ１５０の内周面に向けて延長される第１ブレード１４１が円周方向に沿って間隔を置いて多数で形成される。

回転インペラ１４０はシャフト１２０の一側、例えば下部にスライディング結合されることでシャフト１２０と共に回転するように結合されて多段に積層されるが、スペーサー１４３によって互いの間隔を維持できるようになる。ここで、スペーサー１４３は回転インペラ１４０とは別になされたり、回転インペラ１４０と一体を成すように形成されることができる。

回転インペラ１４０はシャフト１２０とのスライディング結合のために第１ブレード１４１が外周面に多数で形成される結合部(１4２；図４に図示)を持つが、このような結合部１４２はシャフト１２０が挿入されるホールがシャフト１２０から空回りしないための断面形象を持ったり、別の例として、ピンによってシャフト１２０が固定されることができ、また別の例として別途のリングブラケットなどを利用してシャフト１２０に固定されることもできる。ここで、シャフト１２０は回転インペラ１４０の離脱を防止するためのキャップ１２１が一側の端、例えば下端にねじ結合を始めとする多様な方式で結合されて固定されることができる。

固定インペラ１５０は回転インペラ１４０の周囲に位置するようにチャンバー１１０の内側面にシャフト１２０の長手方向に沿って多数が用意され、図４に図示されたように、各々は固定インペラ１５０の中心に向けて延長されると同時に円周方向に沿って間隔を置いて多数で形成される第２ブレード１５１が回転インペラ１４０の間に設置されるし、第１ブレード１４１が回転する時、第２ブレード１５１との相対的な回転によってチャンバー１１０を通過する液状物にせん断力を発生させるようにする。

固定インペラ１５０はチャンバー１１０の内側面に挿入されるようにリング状を持つリング部材１５２の内周面に沿って第２ブレード１５１が多数で形成されることができるし、第２ブレード１５１が第１ブレード１４１との間隔を２mm程度維持するように形成されることができ、第２ブレード１５１に重なる第１ブレード１４１の端が内周面に隣接するように第２ブレード１５１と内周面の間に段差１５３が形成されることができる。よって、固定インペラ１５０と回転インペラ１４０の間の液状物に対するせん断力の発生を増加させることができる。

このような本発明によるワンパスタイプの分散及び油化装置の作用を説明する。

投入口１１１の前端にポンプを設置し、モーター１３０の駆動と共にポンプのパンピング力を利用して液状物を投入口１１１に投入すると、投入口１１１に投入された液状物が第２ブレード１５１の間の間隔によって形成された空間を通じて多段で通過しながら、回転する回転インペラ１４０の第１ブレード１４１によってせん断力を受けて分散ないし油化されるようにする。このように、第１ブレード１４１と第２ブレード１５１の相対的な回転によってこれらを通過する液状物が集中的ながらも高效率的に分散されたり油化され、さらにはパーティクルが減少するようになるが、このような液状物はチャンバー１１０の内側経路に沿って１回通過する自体だけでも必要な分散や油化を満足させ、分散や油化を終えた液状物は吐出口１１２側に吐出される。

また、本発明は自体吸入力ではなく、前端に設置されたポンプによって供給される液状物に対して高速分散のみを集中的に遂行するため、低粘度の液状物はもちろん流動性が低い高粘度の液状物に対しても処理することができ、空洞現象を防止して処理が必要な液状物の流量を望む通りに調節するだけではなく、インペラ１４０、１５０を多様に交換して使ったり、追加及びとり除くことで用途に合う多目的使用が可能となる。

また、本発明は精密な間隙を維持しながら高速回転が可能で気泡を持つ液状物の処理を通じた脱泡機能を遂行できるし、必要によって空気を注入しで液状物に気泡を投入することが可能であり、回転インペラ１４０と固定インペラ１５０の積層によって多段階、例えば８段階以上の分散や油化処理を遂行できるようにして用途及び使用条件によって多段階の精密分散が可能であり、既存工程における数台の装備を設置する效果を持つことで、維持及び補修に要される時間と費用を節減することができる。

このように添付された図面を参照にして本発明を説明したが、本発明の技術的思想を脱しない範囲内で、多様な修正及び変形がなされることができることは勿論である。よって、本発明の範囲は説明された実施例に限って決まってはいけないし、後述する特許請求の範囲だけではなく、このような特許請求の範囲と均等なものなどによって決められるべきである。

１０：投入ライン １１０：チャンバー
１１１：投入口 １１２：吐出口
１１３：積層空間 １１４：カバー
１１５：ボルト １２０：シャフト
１２１：キャップ １３０：モーター
１３１：軸 １３２：カップルリング
１４０：回転インペラ １４１：第１ブレード
１４２：結合部 １４３：スペーサー
１５０：固定インペラ １５１：第２ブレード
１５２：リング部材 １５３：段差
１６０：フレーム １６１：シャフトカバー
１６２：固定ブラケット １６３：保護カバー
１７０：制御パネル

Claims (6)

1. 液状物が投入されるための投入口と液状物を吐出させるための吐出口が両側にそれぞれ用意されることで内側に液状物の移動経路を提供するチャンバー；
   前記チャンバーの内側に回転できるように設置されるシャフト；
   前記シャフトを回転させるように設置されるモーター；
   前記シャフトに長手方向に沿って間隔を置いて多数で固定されて液状物の移動経路に設置されるものであって、各々は固定インペラの内周面に向けて延長される第１ブレードが円周方向に沿って間隔を置いて多数で形成される回転インペラ；及び
   前記回転インペラの周囲に位置するように前記チャンバーの内側面に前記シャフトの長手方向に沿って多数と用意されるものであって、各々は固定インペラの中心に向けて延長されると同時に、円周方向に沿って間隔を置いて多数で形成される第２ブレードが前記回転インペラの間に設置され、前記第１ブレードが回転する時、前記第２ブレードとの相対的な回転によって前記チャンバーを通過する液状物にせん断力を発生させるようにする固定インペラを含み、
   前記チャンバーは、内側に前記シャフトが垂直に設置されることで、前記回転インペラが上下に配列されるように設置され、前記固定インペラが内周面に上下に積層されるように固定されて、下端に前記投入口が形成され、上端側部に前記吐出口が形成され、
   前記固定インペラは、前記第２ブレードに重なる前記第１ブレードの端が内周面に隣接するように前記第２ブレードと内周面の間に段差が形成されることを特徴とする、ワンパスタイプの分散及び油化装置。
2. 前記チャンバーが下方に向けるようにシャフトカバーによって固定され、前記モーターが前記シャフトカバーの上端に位置するように固定ブラケットによって固定されることで、前記モーターの軸と前記チャンバーの上端に突き出される前記シャフトを連結させるカップルリングが前記シャフトカバー内に設置されるようにするフレームをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のワンパスタイプの分散及び油化装置。
3. 前記チャンバーは、
   前記固定インペラが積層されるための積層空間が形成され、前記積層空間の一側に前記積層空間を開閉させるためのカバーが前記固定インペラを支持するようにボルトで結合されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のワンパスタイプの分散及び油化装置。
4. 前記回転インペラは、
   前記シャフトの一側にスライディング結合されて多段で積層されるが、スペーサーによって互いに間隔を維持するようになることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のワンパスタイプの分散及び油化装置。
5. 前記シャフトは、
   前記回転インペラの離脱を防止するためのキャップが一側の端にボルトで固定されることを特徴とする、請求項４に記載のワンパスタイプの分散及び油化装置。
6. 前記固定インペラは、
   前記チャンバーの内側面に挿入されるようにリング状を持つリング部材の内周面に沿って前記第２ブレードが多数で形成されることを特徴とする、請求項１に記載のワンパスタイプの分散及び油化装置。