KR100836785B1

KR100836785B1 - 고속 균질기

Info

Publication number: KR100836785B1
Application number: KR1020070024008A
Authority: KR
Inventors: 임성오
Original assignee: 임성오
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2008-06-10

Abstract

본 발명은 혼합하기 어려운 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분체(분말) 등을 극히 안정된 상태의 에멀젼(emulsion)으로 균질화하는 고속 균질기에 관한 것으로서, 본체와; 상기 본체 내부에 회전 가능하게 설치되고, 회전 축 부근에 입구가 형성되고, 원주면을 따라 상기 입구와 소통되는 출구가 형성된 로터를 구비한 균질기에 있어서, 상기 본체의 내벽에는 상기 로터의 출구 측을 향해 돌출된 다수의 제1핀이 설치되는 것을 특징으로 한다.

균질기, 고속 회전

Description

고속 균질기{Homogenizer}

도 1은 종래 고속 균질기의 부분 절개 단면도이고,

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 고속 균질기의 구성도이고,

도 3과 도 4는 도 2에 도시된 고속 균질기의 부분 확대도이고,

도 5는 도 2에 도시된 고속 균질기의 요부 측면도이고,

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 고속 균질기의 부분 확대도이고,

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 고속 균질기의 부분 확대도이고,

도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 고속 균질기의 부분 확대도이고,

도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 고속 균질기의 부분 확대도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100: 균질기 10: 본체

12: 투입구 14: 배출구

16: 본체의 내벽 20: 로터

22: 제1원판 24: 제2원판

26: 입구 28: 출구

30: 축 40, 42: 핀

50: 볼트 60: 비드

본 발명은 혼합하기 어려운 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분체(분말) 등을 균질화하는 고속 균질기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분체(분말) 등을 고속으로 회전시킴과 아울러 서로 충돌하게 하여 안정된 에멀젼(emulsion) 상태로 변환시키는 고속 균질기에 관한 것이다.

에멀젼은 오일류 등과 같은 제1액체와, 이 제1액체와 혼합되지 않는 물과 같은 제2액체가 한쪽 액체에 미세한 입자형태로 분산되어 있는 형태를 말하며, 여러 산업분야에서 활용되고 있다.

일 예로, 물과 오일류가 혼합된 에멀젼유는 연료를 단독으로 사용할 때에 비해 연소가 용이하고 공해물질을 덜 배출한다. 때문에, 환경부에서는 대기오염 방지를 위해 에멀젼유의 사용을 권장하고 있다.

최근에는 제1액체와 제2액체에 미세한 분말입자 등을 분쇄 또는 분산시킴으로써 균질화시킨 에멀젼을 많이 이용하고 있다. 예를 들어 염료 및 안료분야에서는, 유성액과 수성액에 미세한 분말이 안정된 상태로 균질화된 형태로 사용된다.

위와 같은 장점을 갖는 에멀젼유 또는 에멀젼화 액체의 제조는, 이종(異種)의 액체와 계면활성제 등의 첨가물을 섞은 후 고속으로 회전시키는 방식으로 이루어졌다. 도 1은 이러한 장치 중의 하나인 균질기(200) 또는 균질기를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 균질기(200)는 본체(210)와 로터(220)로 구성된다. 본체(210)는 에멀젼화 전 상태의 혼합액체(이하 '제1혼합액체'라고 한다)가 유입되는 투입구(212)와, 에멀젼화된 상태의 혼합액체(이하 '제2혼합액체'라고 한다)가 배출되는 배출구(214)를 갖는다. 로터(220)는 대체로 2개의 원판이 하나의 축(230)에 미세한 간격을 두고 설치된 형태로서, 본체(210)에 회전 가능하게 설치되며, 제1혼합액체가 유입하는 입구(222)와 출구(224)를 갖는다. 로터(220)의 입구(222)는 로터(220)의 축 부근에 형성되며, 로터(220)의 출구(224)는 로터(220)의 반경 방향, 즉 원주면에 형성된다.

따라서 로터(220)가 회전하면, 본체(210)의 투입구(212)를 통해 유입된 제1혼합액체는 로터(220)의 입구(222)를 통해 로터(220) 내부로 유입되고, 로터(220)의 출구(224)를 통해 본체(210)의 내부 면에 분사된 후, 본체(210)의 배출구(214)를 통해 배출되면서 제2혼합액체로 변화된다.

그러나, 이와 같이 구성된 균질기(200)는 제1혼합액체를 단순히 고속으로 회전시킴으로써 제2혼합액체로 변화시키는 방식이므로, 제2혼합액체의 이종(異種) 액체 간의 균일도가 떨어진다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이종(異種) 액체 간의 혼합분포 또는 밀도가 균일한 혼합액체를 신속하게 제조 또는 생산하고, 액체와 분말의 혼합물을 분쇄 또는 분산시킴으로써 보다 균질화되고 안정된 혼합상태의 제품을 만드는 고속 균질기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 본체와; 상기 본체 내부에 회전 가능하게 설치되고, 회전 축 부근에 입구가 형성되고, 원주면을 따라 상기 입구와 소통되는 출구가 형성된 로터를 구비한 균질기에 있어서, 상기 본체의 내벽에는 상기 로터의 출구 측을 향해 돌출된 다수의 제1핀이 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 균질기가 제공된다.

바람직하게는, 상기 제1핀은 상기 본체의 내측으로 관통하여 체결되는 볼트의 끝에 편심되게 결합되어, 상기 볼트를 매개로 상기 본체 설치되는 것이 좋다.

또한, 상기 로터의 출구 측에는 상기 본체의 내벽을 향해 돌출된 다수의 제2핀이 설치되는 것이 좋다.

또한, 상기 본체의 내벽과 상기 로터의 원주면은 각각 경사지게 형성되고, 상기 본체의 내벽과 상기 로터의 원주면의 간격은 상기 로터의 축 방향으로의 이동을 통해 조절 가능한 것이 좋다.

또한, 상기 본체의 내벽과 상기 로터의 출구 측 사이에는 다수의 비드가 충진되는 것이 좋다.

또한, 상기 본체의 내벽과 상기 로터의 외주면 사이의 틈새는 상기 비드의 지름보다 작게 형성되고, 상기 로터의 내부에는 상기 비드가 상기 본체의 내벽과 상기 로터의 외주면 사이에 위치되도록 철망 형태의 부재가 설치되는 것이 좋다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 고속 균질기의 구성도이고, 도 3과 도 4는 도 2에 도시된 고속 균질기의 부분 확대도이고, 도 5는 도 2에 도시된 고속 균질기의 요부 측면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 고속 균질기(100)는 본체(10), 로터(20), 축(30), 및 제1핀(40)으로 구성된다.

본체(10)는 투입구(12)와 배출구(14)를 갖는 밀폐형태로서, 내부에 로터(20) 등의 부품을 설치할 수 있도록 2개 이상의 부재로 분리된다. 본체(10)의 중앙에는 수평방향으로 관통된 구멍이 형성되며, 베어링(32)과 차폐 링(34)을 매개로 축(30)이 설치된다. 본체(10)의 둘레에는 본체(10)의 내부로 관통된 복수의 볼트 체결구멍이 형성된다.

로터(20)는 2개의 원판(22, 24)이 일정간격을 두고 축(30)에 결합한 형태이다. 2개의 원판(22, 24) 사이의 간격은 축(30)을 중심으로 원형 배치된 간격유지 부재(70)에 의해 일정하게 유지된다(도 5 참조). 제1원판(22)의 중심에는 로터(20)의 입구(26)를 형성하는 구멍이 형성된다. 제1원판(22)과 제2원판(24) 사이의 간격은 로터(20)의 입구(26)를 통해 유입된 액체가 로터(20)의 내부를 순환하는 통로와 로터(20)의 외측, 즉 로터(20)의 원주방향으로 배출되는 출구(28) 구실을 한다. 이와 같이 이루어진 로터(20)는 본체(10)의 내부에 설치되며, 축(30)을 중심으로 본 체(10)의 내부에서 회전한다.

축(30)은 본체(10)를 관통하는 형태로 설치되며, 본체(10)와의 체결방향(즉, 축(30)의 길이방향)을 따라 이동된다. 그리고 축(30)은 동력전달 수단을 매개로 구동수단(도시되지 않음)과 연결된다. 따라서, 축(30)이 구동수단에 의해 회전하거나 축(30)의 길이방향으로 움직이면, 로터(20)는 축(30)의 움직임에 따라 고속으로 회전함과 아울러 본체(10)의 내부에서 축(30)의 길이방향을 따라 이동한다.

복수의 제1핀(40)은 본체(10)의 내벽(16, 즉 로터(20)의 원주면과 마주보는 본체의 내부면)에 일정간격으로 설치되며(도 5 참조), 볼트(50)를 매개로 본체(10)의 내벽에 고정된다. 제1핀(40)은 로터(20)의 출구(28) 방향, 즉 제1원판(22)과 제2원판(24) 사이의 공간을 향해 돌출된다. 제1핀(40)은 볼트(50)의 끝에 편심된 형태로 결합한다.

다음에서는 도 2, 도 3, 및 도 4를 토대로 본 실시예에 따른 균질기의 동작원리를 설명하겠다.

도 2에 도시된 바와 같이 로터(20)의 회전상태에서 본체(10)의 투입구(12)를 통해 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말이 유입되면, 이종(異種)의 액체는 로터(20)의 입구(26)를 통해 로터(20) 내부로 인입되고, 로터(20)의 회전력에 의해 서로 혼합된 후 로터(20)의 출구(28)를 통해 배출된다. 그리고 로터(20)의 출구(28)를 통해 배출되는 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말은 로터(20)의 출구(28) 측으로 돌출된 제1핀(40)과 충돌하여 분쇄된 뒤 다시 본체(10)의 내벽(16) 가 충돌하여 미세화된다. 이와 같은 단계에 의해 미세화된 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말은 로터(20)와 내벽(16)의 틈새를 통해 로터(20)의 외측으로 유출된 후 본체(10)의 배출구(14)를 통해 배출된다.

위와 같이 구성된 본 실시예의 균질기(100)는 제1핀(40)을 통해 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말을 한번 더 교란시키므로, 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말이 보다 신속하게 미세화되면서 혼합된다.

한편, 본 발명의 균질기(100)는 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말의 미세화를 조절할 수 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본체(10)의 내벽(16)과 로터(20)의 원주면은 경사진 형태이다. 따라서, 축(30)의 이동함에 따라 본체(10)의 내벽(16)과 로터(20)의 원주면 사이의 거리(h1, h2)가 달라진다.

즉, 도 2를 기준으로 축(30)이 오른쪽으로 이동하면, 내벽(16)과 로터(20)의 원주면 간의 거리(h1) 또는 간격이 넓어지고, 도 2를 기준으로 축(30)이 왼쪽으로 이동하면, 내벽(16)과 로터(20)의 원주면 간의 거리(h2) 또는 간격이 좁아진다. 따라서, 사용자는 축(30)을 매개로 내벽(16)과 로터(20)의 원주면 간의 거리 또는 간격을 조정하고, 이를 통해 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말이 로터(20) 내에서 회전되는 시간과 액체의 미세화 정도를 조절함으로써, 더욱더 균일하게 에멀젼된 혼합액체를 제조할 수 있다.

한편, 로터(20)의 이동에 따른 제1핀(40)의 위치 변화는 볼트(50)를 통해 조절할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 제1핀(40)은 볼트(50)의 끝에 편심된 상태로 결 합되어 있으므로, 볼트(50)의 회전에 따라 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1핀(40)의 위치가 달라진다. 따라서, 충분한 크기(지름의 크기)를 갖는 볼트(50)를 사용하면, 로터(20)를 이동시키면서 핀(40)의 적절한 위치를 확보할 수 있다.

다음에서는 본 발명이 다른 실시예에 대하여 설명하겠다.

도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 고속 균질기의 부분 확대도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 균질기(100a)는 제1실시예와 달리 제2핀(42)을 더 구비한다. 제2핀(42)은 간격유지 부재(70)에 설치되며, 제1핀(40)과 중첩되지 않게 배치된다. 이와 같은 형태로 구성된 제2핀(42)은 본체(10)의 내벽(16)에 부딪힌 후 로터(20) 내부 방향으로 다시 유입되는 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말을 재차 교란시키거나 때리는 구실을 한다.

따라서, 본 실시예에 따르면 핀(40, 42)에 의한 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말의 혼합효과를 더욱더 증대시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 고속 균질기의 부분 확대도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 균질기(100b)는 제1실시예와 달리 짧은 제1핀(40)과 다수의 비드(60)를 구비한다. 제1핀(40)은 본체(10)의 내벽(16)과 로터(20)의 원주면 사이의 간격 정도의 높이 또는 길이를 가지며, 비드(60)의 불규치한 움직임을 유발하는 구실을 한다. 다수의 비드(60)는 로터(20)의 고속회전운동 시 로터(20)의 출구(28) 부근에 위치되어, 이종(異種)의 액체를 타격하여 미세화시키는 구실을 한다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 혼합되기 어려운 이종(異種) 이상의 액체 또는 액체와 분말을 미세화하여 보다 효과적으로 에멀젼 액체로 변환시킬 수 있다. 참고로, 비드(60)는 내벽(16)과 로터(20)의 원주면 사이의 간격보다 큰 크기를 가지며, 본체(10)에 형성된 볼트(50)의 체결공을 통해 투입된다.

도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 고속 균질기의 부분 확대도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제4실시예에 따른 제3실시예와 달리 균질기(100c)는 철망 부재(62)를 더 구비한다. 철망 부재(62)는 비드(60)의 지름보다 작은 구멍이 형성된 망 형태로서, 간격유지 부재(70)를 매개로 로터(20)의 내측 둘레에 설치된다. 철망 부재(62)는 비드(60)가 로터(20)의 안쪽으로 이동하지 못하게 막아주는 구실을 한다. 철망부재(62)는 핀 볼트(52)에 의해 간격유지 부재(70)에 고정된다. 본 실시예에서는 비드(60)가 로터(20)의 회전속도에 관계없이 항상 로터(20)의 출구(28) 부근에 배치되어 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말과 충돌하므로, 저속으로 로터(20)를 회전시키면서도 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말을 효과적으로 혼합시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 제5실시예에 따른 고속 균질기의 부분 확대도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제5실시예에 따른 균질기(100d)는 제3실시예에 달리 제2핀(42)을 더 구비한다. 제2핀(42)은 제2실시예와 마찬가지로 간격유지 부재(70)에 설치되어, 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말과 비드(60)를 타격하여 교란시키는 구실을 한다. 본 실시예는 제2핀(42)과 비드(60)에 의한 충돌현상이 잦으므로, 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말을 더욱더 미세하게 분해하여 자연상태에서 쉽게 혼합되지 않는 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말을 균일하게 혼합시킬 수 있는 장점 이 있다.

본 발명은 자연상태에서 쉽게 혼합되지 않는 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말을 미세하게 분해하여 균일하게 혼합시킬 수 있다.

따라서 본 발명에 따르면, 이종(異種)의 액체 또는 액체와 분말이 균일하게 분포된 우수한 품질의 혼합액체를 쉽게 공급할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

Claims

본체와; 상기 본체 내부에 회전 가능하게 설치되고, 회전 축 부근에 입구가 형성되고, 원주면을 따라 상기 입구와 소통되는 출구가 형성된 로터를 구비한 균질기에 있어서,

상기 본체의 내벽에는 상기 로터의 출구 측을 향해 돌출된 다수의 제1핀이 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 균질기.
청구항 1에 있어서,

상기 제1핀은 상기 본체의 내측으로 관통하여 체결되는 볼트의 끝에 편심되게 결합되어, 상기 볼트를 매개로 상기 본체 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 균질기.
청구항 1에 있어서,

상기 로터의 출구 측에는 상기 본체의 내벽을 향해 돌출된 다수의 제2핀이 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 균질기.
청구항 2에 있어서,

상기 로터의 출구 측에는 상기 본체의 내벽을 향해 돌출된 다수의 제2핀이 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 균질기.
청구항 1에 있어서,

상기 본체의 내벽과 상기 로터의 원주면은 각각 경사지게 형성되고, 상기 본체의 내벽과 상기 로터의 원주면의 간격은 상기 로터의 축 방향으로의 이동을 통해 조절 가능한 것을 특징으로 하는 고속 균질기.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

상기 본체의 내벽과 상기 로터의 출구 측 사이에는 다수의 비드가 충진되는 것을 특징으로 하는 고속 균질기.
청구항 6에 있어서,

상기 본체의 내벽과 상기 로터의 외주면 사이의 틈새는 상기 비드의 지름보다 작게 형성되고,

상기 로터의 내부에는 상기 비드가 상기 본체의 내벽과 상기 로터의 외주면 사이에 위치되도록 철망 형태의 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 고속 균질기.