KR101758209B1

KR101758209B1 - 액―액 혼합 장치

Info

Publication number: KR101758209B1
Application number: KR1020150155783A
Authority: KR
Inventors: 이경주; 이우석
Original assignee: 주식회사에이비테크
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2017-07-14
Also published as: KR20170053367A

Abstract

본 발명은 액-액 혼합 장치로서, 혼합되는 액체에 따라 반응도 함께 일어날 수 있어, 액-액 혼합 장치, 수처리 장치, 화학반응 장치 등의 다양한 용도로 사용될 수 있는 장치에 관한 기술로서, 펌프의 배출압력만으로 액체를 혼합, 또는 혼합과 반응이 일어나도록 하는 액-액 혼합 장치에 관한 기술이다.

Description

액―액 혼합 장치{Mixing apparatus of Liquid-Liquid}

본 발명은 액-액 혼합 장치에 관한 기술로서, 본 발명의 혼합 장치에서는 혼합뿐만 아니라 반응이 일어날 수도 있으나, 설명의 편의상 "액-액 혼합 장치"라고 칭하기로 한다. 즉, 서로 다른 종류의 화학 물질이 본 발명의 장치에서 단순 혼합만 될 수도 있고, 상호 반응성이 있는 경우 혼합과 더불어 화학 반응도 함께 일어날 수 있다.

본 발명은 액-액 혼합 장치(또는 액-액 반응 장치)에 관한 기술로서, 외부로부터 액체를 본 발명의 장치 내로 이송하는 용도의 배수 펌프 이외에 액체 간의 혼합을 위한 별도의 동력원이 불필요한 액-액 혼합 장치에 관한 기술이다.

본 발명과 같이 액상과 액상의 혼합 장치, 또는 혼합과 반응이 동시에 일어나는 장치는 다양한 분야에서 사용되고 있다. 예를 들어, 화학 물질의 혼합을 위한 용도, 폐수와 약품과의 혼합을 통한 수처리 용도, 2종 이상의 화학 물질의 혼합 및 반응을 위한 화학적 반응기 용도, 고분자 합성을 위한 합성 장치 용도 등 액-액 혼합 장치의 용도는 매우 다양하다.

이러한 액상 혼합 장치의 관련 선행 특허를 살펴보면, 특허등록 제10-765422호는 교반 날개를 갖는 혼합장치에 대하여 공개하고 있으며, 특허등록 제10-1318333호에서는 액상 물질의 혼합장치에 대하여 공개하고 있으며, 특허등록 제10-1352676호에서는 와류 접촉단을 구비하는 증기 액체 접촉 장치에 대하여 공개하고 있으며, 특허등록 제10-0310043호에서 상수도 정수처리시설에서 착수정과 응집지 사이에 배치하여 수리적 와류에 의하여 투입된 약품이 순간적으로 혼합하는 장치를 공개하고 있다.

상기 장치들은 주로 혼합을 위해 임펠러(impeller)를 이용하는 기술로서, 혼합시 전력 소모량이 클 뿐만 아니라, 단위 시간당 처리 용량이 연속식에 비해 일반적으로 적은 배치식으로 이루어져 있는 등의 문제점이 있다.

특허등록 제10-0765422호 특허등록 제10-1318333호 특허등록 제10-1352676호 특허등록 제10-0310043호

본 발명의 목적은 액상과 액상을 효율적으로 혼합, 또는 혼합 및 반응이 동시에 일어날 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.

특히, 본 발명의 다른 목적은 펌프를 이용한 액체의 배출 압력만으로 액-액 혼합, 또는 혼합과 반응이 동시에 이루어지는 장치를 제공하는 데 있다.

특히, 본 발명의 다른 목적은 구역별로 온도를 달리하면서 혼합, 또는 혼합과 반응이 동시에 일어나는 장치를 제공하는 데 있다.

특히, 본 발명의 다른 목적은 연속식 반응기인 PFR(Plug Flow Reactor) 방식의 혼합, 또는 혼합과 반응이 동시에 일어나는 장치를 제공하는 데 있다.

특히, 액-액 혼합시 발생하는 슬러지 등의 오염물질이 바닥면에 축적되지 않도록 하는 액-액 혼합 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 원통형의 외부케이스와, 상기 외부케이스와의 연결 부위를 제외한 나머지 외부케이스의 내부 측면과 이격 설치되는 원통형의 내부케이스를 포함하여 이루어지는 체임버를 상하 또는 좌우로 다단으로 포함하는 액-액 혼합 장치를 제공하되, 다단의 체임버 중 하부 또는 전단계에 위치하는 체임버의 내부케이스와, 상부 또는 다음 단계에 위치하는 체임버의 외부케이스는 서로 액체가 소통할 수 있도록 유출구를 포함하는 격막을 통해 구분되고, 상기 체임버 중 최하단 또는 최초단에 위치하는 체임버의 외부케이스에는 외부로부터 액체가 유입되는 제1공급구가 구비되되, 상기 제1공급구가 외부케이스의 접선 방향으로 위치함으로써 외부케이스에 유입된 액체가 시계 또는 반시계 방향으로 회전하도록 하고, 상기 체임버 중 최상단 또는 최후단에 위치하는 체임버에는 외부로 액체가 배출되는 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 액-액 혼합 장치를 제공한다.

특히, 상기 각 체임버의 내부케이스에는 내부케이스에 대하여 접선 방향으로 위치함으로써, 외부케이스로부터 내부케이스 내로 유입된 액체가 시계 또는 반시계 방향으로 회전하도록 하는 유입구가 1개 이상 설치되는 것이 바람직하다.

특히, 상기 각 내부케이스의 측면에는 기체유출구가 더 구비될 수 있다.

특히, 상기 격막은 내부케이스의 덮개 또는 외부케이스의 바닥면일 수 있다.

특히, 다단의 각 체임버의 내부케이스에 유입되는 액체의 회전 방향을 각 체임버별로 교번적으로 시계 방향과 반시계 방향으로 달리하기 위하여, 유입구의 위치를 다단의 체임버의 내부 케이스 별로 교번적으로 상호 반대 방향으로 설치하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 유입구의 일측에는 외부로부터 액체를 공급받기 위한 제2공급구가 연결될 수 있다.

특히, 상기 유입구는 직경이 감소하는 소경부를 구비하고, 상기 소경부에 상기 제2공급구가 연결될 수 있다.

특히, 상기 다단의 체임버 중 어느 2개의 체임버 간에 설치되는 리사이클 파이프를 더 구비할 수 있다.

특히, 상기 다단의 체임버 중 어느 하나 이상의 체임버에 가열부 및 냉각부 중 어느 하나 이상을 더 구비할 수 있다.

특히, 상기 다단의 체임버의 내부케이스 중 바닥면에는 원추형의 돌출부가 상부 방향으로 돌출 형성되어 있을 수 있다.

특히, 상기 다단의 체임버 중 최상단 체임버 또는 최후단 체임버의 내부케이스 바닥면에는 하부로 직경이 작아지는 콘부와, 상기 콘부와 연결되어 외부로 오염물질을 배출하는 드레인배관이 더 설치될 수 있다.

본 발명의 장치는 펌프의 배출압력만으로 액체의 회전 흐름을 유도하여 액체와 액체 간의 혼합, 반응, 수처리 등의 다양한 응용이 가능한 장치를 제공한다. 특히, 장치 내부의 액체의 흐름을 변화시키도록 각 내부케이스에 위치하는 유입구의 설치 방향을 교번적으로 체임버마다 달리함으로써, 예를 들어, 제1단에서는 시계 방향, 제2단에서는 반시계 방향, 제3단에서는 시계 방향 등의 교번적으로 액체의 회전 방향을 달리함으로써 혼합을 극대화할 수 있다.

또한, 각 유입구의 직경 크기를 달리함으로써, 혼합 강도를 조절할 수 있는데, 직경이 큰 유입구의 경우 속도가 작으므로 완속 교반이 가능하며, 직경이 작은 유입구의 경우 속도가 빠르므로 급속 교반이 가능하여, 필요에 따라 교반 속도를 조절할 수 있다.

또한, 필요한 체임버별로 온도 조절이 가능하도록 가열부 및/또는 냉각부를 개별적으로 설치할 수 있으며, 리사이클 파이프를 체임버 간에 설치함으로써, 미반응 또는 미혼합 액체를 리사이클할 수 있다.

또한, 약품이나 제2의 액체의 주입은 유입구에 설치된 제2공급구를 통해 주입함으로써 내부케이스 내의 회전 흐름 내에서 혼합이 이루어지게 된다.

또한, 각 내부케이스의 바닥면에는 상향 돌출된 원추형의 돌출부를 더 구비함으로써, 내부케이스에 슬러지 등의 오염물질이 바닥면에 적층되지 않고 상부의 체임버로 상승을 유도할 수 있다.

또한, 최상부 체임버의 내부케이스에는 바닥면에는 하부 방향으로 반경이 좁아지는 콘부를 더 설치하고, 상기 콘부에는 드레인배관을 설치하여 최상단의 내부케이스의 바닥면에 모인 오염물질을 외부로 배출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 액-액 혼합 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 제1공급구의 설치 위치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 유입구의 설치 위치를 보여주기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 액-액 혼합 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 유입구의 시계 방향과 반시계 방향 설치 위치를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 제2공급구의 설치 위치를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 소경부를 갖는 유입구의 단면도이다.
도 7은 도 6의 소경부를 갖는 유입구에 제2공급구가 설치된 상태의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예로서 체임버 간 리사이클이 가능하도록 리사이클 파이프를 더 구비하는 액-액 혼합 장치의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시예로서 다단의 체임버 중 어느 하나 이상의 체임버에 가열부를 더 구비하는 액-액 혼합 장치의 개략적인 단면도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 다른 실시예로서 다단의 체임버의 내부케이스에 돌출부와 콘부를 구비하는 액-액 혼합 장치의 개략적인 단면도이다.
도 11 및 12는 본 발명의 바람직한 다른 실시예로서, 각 단의 외부케이스(10)의 직경이 서로 다른 예를 보여주는 단면도이다(내부케이스는 도시하지 않음).
도 13은 본 발명의 바람직한 다른 실시예로서, 체임버가 수평적으로 다단 구조인 실시예를 보여주는 단면도이다.

본 발명의 장치(1000)는 2단 이상의 다단 구조로서, 각 단은 체임버(100)라 호칭하며, 이하 도면에서는 총 4단의 체임버(100)를 실시예로 들어 설명하나 전술한 바와 같이 체임버(100)는 2단 이상이면 본 발명의 장치에 사용될 수 있다. 또한 설명의 편의상 최하단을 제1단 체임버(100-1)라고 칭하며, 그 상부로 제2단 체임버(100-2), 제3단 체임버(100-3) 및 제4단 체임버(100-4)라 호칭하며, 구분이 필요없는 경우 체임버(100)라 호칭하기로 한다. 또한, 각 체임버(100)에 존재하는 동일 구성은 별도의 도면부호로 구분할 필요가 없는 경우 동일한 도면 부호, 예를 들어, 제1단 체임버(100-1) 내지 제4단 체임버(100-4) 모두에서 외부케이스는 도면부호 10, 내부케이스는 도면부호 20으로 표기하였다. 또한 본 발명의 액-액 혼합 장치(1000)는 편의상 본 발명의 장치(1000)로 약칭하기로 한다.

이하에서 도면을 참고하면서 본 발명에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 장치(1000)의 개략적인 단면도로서 4단의 체임버(100)로 이루어진 실시예이나, 전술한 바와 같이, 본 발명의 장치(1000)는 다단 구조로서, 액상의 종류, 혼합 강도, 반응 시간 등의 여러 가지 조건에 따라 체임버(100)의 단수를 증가 또는 감소할 수 있다. 도 1의 실시예의 경우 최하부로부터 제1단 체임버(100-1), 제2단 체임버(100-2), 제3단 체임버(100-3), 제4단 체임버(100-4)로 구성되어 있다.

각 체임버(100)는 외부케이스(10)와 내부케이스(20)를 포함하여 이루어지며, 상기 각 체임버(100)는 격막(50)을 통해 다른 단의 체임버(100)와 구별된다.

외부케이스(10)는 원통형의 실린더형이 바람직하다. 이는 외부로부터 외부케이스(10)로 유입된 액체가 외부케이스(10)와 내부케이스(20) 사이의 공간(11)에서 시계 또는 반시계 방향으로 회전하면서 상승하기 위해서는 외부케이스(10)는 원통형이 바람직하기 때문이다.

도 1을 참고하면, 각 단의 체임버(100)는 거의 동일하나, 최하단의 체임버(100-1)에는 측면으로 외부로부터 액체가 펌프에 의한 배출압력에 의해 강제로 주입되기 위한 제1공급구(60)를 갖는다. 본 발명에서 제1공급구(60)는 최하단의 체임버(100-1)에는 반드시 존재하며, 다른 상부의 체임버(100-2 내지 100-4)에는 구비되지 않을 수도 있으나, 필요에 따라 제1공급구(60)가 상부의 체임버(100-2 내지 100-4)에도 더 설치되어 제1공급구(60)가 다수 개일 수도 있다.

도 2는 제1단 체임버(100-1)의 측단면도로서 제1공급구(60)의 설치 위치를 설명하기 위한 도면이다. 도 2와 같이, 제1공급구(60)는 제1단 체임버(100-1)의 외부케이스(10)의 중심점이 아닌 외부케이스(10)의 접선 방향으로 위치하여, 외부케이스(10)의 중심점과 180°보다 작은 각도(α)를 형성한다. 이렇게 접선 방향으로 설치됨으로써, 외부케이스(10)로 주입된 액체가 외부케이스(10)와 내부케이스(20)의 사이 공간(11)에서 시계 또는 반시계 방향으로 회전하게 된다. 반대로 만일 외부케이스(10)의 중심점 방향으로 제1공급구(60)가 설치되는 경우 고압으로 제1공급구(60)를 통과한 액체는 외부케이스(10) 내의 공간(11)에서 회전을 하지 않으며, 이러한 회전이 없으면 다른 액체와의 혼합이 잘 이루어지지 않게 된다.

도 1을 참고하면, 외부케이스(10)의 내에는 외부케이스(10)의 바닥면과 내부 수직 측면과는 이격되어 설치되는 원통형의 내부케이스(20)가 존재한다. 내부케이스(20)의 수평 단면 중심점이 외부케이스(10)이 수평 단면 중심점과 동일한 위치에 존재하는 것이 바람직하다.

내부케이스(20)는 원통형의 케이스바디와 수직 측면 중 후술하는 격막(50)과 근접한 위치에 설치되는 기체유출구(22)를 포함한다. 경우에 따라서 내부케이스(20)는 후술하는 격막(50)을 상부 덮개로 포함할 수도 있으나, 격막(50)은 내부케이스(20)와 분리되는 별개의 구성일 수도 있으며, 외부케이스(10)의 바닥면일 수도 있다.

기체유출구(22)는 외부케이스(10)와 내부케이스(20) 사이의 공간(11)에서 액체에 포함되어 있던 기체(특히 공기)가 액체로부터 기화되어 상승하게 되는데, 이때 유입구(30)로 미처 빠지지 못한 기체의 경우 격막(50)에 의해 내부 공간(11)에 갇혀 압력이 증가하게 되므로, 이러한 기체를 상부 체임버로 계속 보내서 최종적으로 배출구(70)로 빠져나가도록 하기 위하여 각 체임버(100)의 내부케이스(20)에는 기체유출구(22)를 구비하는 것이 바람직하다. 다만, 기체가 발생할 여지가 없는 액체의 경우 기체유출구(22)를 내부케이스(20)에 구비하지 않을 수도 있다.

내부케이스(20)의 측면에는 하나 이상의 유입구(30)가 설치되는데, 유입구(30)는 길이가 짧은 파이프인 것이 바람직하다. 이하 도면에서 각 내부케이스(20)에는 2개의 유입구(30)를 갖는 예를 도식화하였다. 유입구(30)를 다수 개 구비하는 이유는 액체의 혼합 지점을 다양화할 수 있으며, 내부케이스(20)로 유입되는 액체의 양을 유입구(30)의 설치 개수에 따라 조절할 수 있으며, 또한, 유입구(30)의 파이프 직경 크기를 달리함으로써 하부에 있는 유입구(30)와 상부에 있는 유입구(30)의 액체의 속도를 달리할 수 있는 등 본 발명의 장치 운전 선택의 폭을 넓힐 수 있기 때문이다. 예를 들어, 유입구(30)의 직경이 작은 경우 흐르는 액체의 유속이 빠르므로 내부케이스(20) 내에서 교반 속도를 빨리할 수 있어 급속 교반이 가능하고, 유입구(30)의 직경이 큰 경우 흐르는 액체의 유속이 느려지므로 내부케이스(20) 내에서 교반 속도가 느려져 완속 교반이 가능하다.

도 3은 도 1의 단면도를 90° 회전한 상태의 단면도이며, 도 4는 제1단 체임버(100-1) 및 제2단 체임버(100-2)의 내부케이스(20) 및 유입구(30) 부분의 단면도이다. 본 발명의 제1공급구(60)와 같은 이유로 유입구(30)도 내부케이스(20)의 중심점을 향하지 않고 접선 방향으로 위치하는 것이 바람직하다. 접선 방향에 위치함으로써, 유입구(30)를 통해 들어온 액체가 회전 운동을 하면서 상승하게 된다.

본 발명에서는 바람직하게는 제1단 체임버(100-1)와 제2단 체임버(100-2)에 설치되는 유입구(30)는, 유입되는 액체의 내부케이스(20) 내에서의 회전 방향이 서로 정반대가 되도록 설치 위치가 달라진다. 도 3 및 도 4를 참고하면, 도면 기준으로 제1단 체임버(100-1)의 유입구(30)는 내부케이스(20)의 전면 좌측에 접선 방향으로 설치되고, 제2단 체임버(100-2)의 유입구(30)는 내부케이스(20)의 전면 우측에 접선 방향으로 설치되어 내부케이스(20)로 유입되는 액체의 회전 방향이 서로 정반대가 된다. 이는 제1단 체임버(100-1)로 유입되는 액체는 내부케이스(20)에 유입 후 반시계 방향으로 회전하며, 제2단 체임버(100-2)의 유입구(30)로 유입된 액체는 내부케이스(20)의 시계 방향으로 회전하도록 유입구(30)의 위치를 달리하여 액체의 흐름을 변화시킴으로써, 액체와 액체의 혼합을 극대화할 수 있기 때문이다. 같은 방법으로 제3단 체임버(100-3)의 유입구(30)는 다시 제1단 체임버(100-1)의 유입구(30)와 같은 방향으로 구비되고, 제4단 체임버(100-4)의 유입구(30)는 제2단 체임버(100-2)의 유입구(30)와 같은 위치에 설치되어 각 단별로 유입구(30)의 방향이 정반대로 설치되어 유입구(30)로 유입되는 액체의 내부케이스(20) 내에서의 흐름 방향을 시계 및 반시계 방향으로 바뀌도록 하는 것이 혼합을 위해 바람직하다.

도 1을 참고하면, 내부케이스(20)의 상부에는, 내부케이스(20)의 상부 덮개 역할과 더불어 상부에 위치하는 체임버(100)의 외부케이스(10)의 바닥면 역할을 하는 격막(50)을 포함한다. 격막(50)은 내부케이스(20)의 일 구성요소로 일체로 구성될 수도 있으며, 내부케이스(20)와는 분리 가능한 별개의 구성요소로 구성될 수도 있으며, 상부에 위치하는 체임버(100)의 외부케이스(10)의 바닥면일 수도 있다. 내부케이스(20)와 격막(50)이 분리형일 경우에는 격막(50)과 내부케이스(20)는 통상의 다양한 방법, 예를 들어, 나사 결합, 힌지결합 등 공지의 기술에 의해 결합 분리될 수 있으며, 본 발명에서는 이러한 결합 방법에 한정되지 않는다.

격막(50)은 정 중앙일 필요는 없으나, 대략적으로 중앙 부분이 천공되어 내부케이스(20)로부터 회전하면서 상승하는 액체가 상부에 위치하는 체임버(100)의 외부케이스(10) 내부의 공간(11)으로 유입될 수 있도록 유출구(51)를 하나 이상 갖는다. 이하 본 발명의 도면에서는 하나의 유출구(51)만을 도시화하였으나, 작은 크기의 유출구(51)가 격막(50)에 다수 개 구비될 수도 있으며, 유출구(51)는 원형이 바람직하지만, 사각형 등의 다각형도 가능하다.

제2단 체임버(100-2) 및 제3단 체임버(100-3)는 제1단 체임버(100-1)와 기본 구조는 동일하며, 다만 외부로부터 액체를 공급받기 위한 제1공급구(60)만이 없으므로(다만, 필요에 따라 제1공급구(60)를 제2단 체임버(100-2) 및/또는 제3단 체임버(100-3)에도 설치할 수 있음), 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 제4단 체임버(100-4)는 제2단 체임버(100-2) 및 제3단 체임버(100-3)와는 달리 내부케이스(20)로부터 외부로 혼합, 또는 혼합과 반응이 종결된 액체가 배출되기 위한 배출구(70)를 갖는다.

본 발명에서 혼합할 액체 중 일 종의 액체는 최하단인 제1단 체임버(100-1)의 외부케이스(10)의 측면에 구비되는 제1공급구(60)를 통해 유입되며, 상기 제1공급구(60)를 통해 유입되는 액체와 혼합되는 다른 종류의 액체는 제1단 내지 제4단 체임버(100-1 내지 100-4)의 내부케이스(20)에 연결된 배관인 제2공급구(80)를 통해 외부로부터 제1공급구(60)와 다른 종류의 액체가 유입될 수도 있으며, 도 5 내지 도 7과 같이 유입구(30)에 제2공급구(80)가 위치할 수도 있다.

도 5는 유입구(30)에 제2공급구(80)가 설치된 상태의 단면도로서, 제2공급구(80)는 내부케이스(20)에 직접 연결될 수도 있으나 유입구(30)에 연결하는 것이 바람직하다. 한편, 도 6은 소경부(35)를 갖는 유입구(30)의 단면도이며, 도 7은 도 6의 소경부(35)를 갖는 유입구(30)에 제2공급구(80)가 연결된 상태의 단면도이다. 유입구(30)의 일부에 액체의 속도를 증가시키기 위하여 직경이 감소하는 소경부(35)를 구비하고, 상기 소경부(35)에 제2공급구(80)가 위치하는 것이 바람직하다. 소경부(35)는 직경이 작아지므로 상대적으로 유입구(30)의 다른 부분에 비하여 액체의 흐름 속도가 빨라지며, 압력은 감소하기 때문에 소경부(35)에 제2공급구(80)를 연결함으로써, 제2공급구(80)를 통해 공급되는 액체가 보다 용이하게 내부케이스(20)로 유입될 수 있으며, 혼합효과를 높일 수 있다.

또한, 여러 개의 체임버(100-1 내지 100-4) 중 어느 하나 이상의 내부케이스(20)의 유입구(30)에 제2공급구(80)가 구비될 수 있을 뿐만 아니라, 제2공급구(80)는 하나 이상 설치될 수 있으며, 하나의 체임버(100) 내의 유입구(30)에 다수 개 분기된 형태로 설치될 수도 있으며, 각 단의 체임버(100) 중 2개 이상의 체임버(100)의 유입구(30)에 제2공급구(80)가 각각 설치될 수도 있다. 이는 혼합되는 액체의 종류, 액체의 주입량, 액체의 주입 타이밍 등에 따라 선택적으로 다양하게 제2공급구(80)의 설치 위치, 개수 등을 조절할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 의한 장치(1000)는 제2단 체임버(100-2)와 제4단 체임버(100-4)의 외부케이스(10) 사이에 리사이클 파이프(90)가 더 연결되어 있어, 제4단 체임버(100-4)의 액체를 제2단 체임버(100-2)로 일부 순환시킨다. 이는 서로 다른 액체 간의 혼합이나 반응, 또는 수처리의 경우에 제4단 체임버(100-4)까지 처리된 액체를 제2단 체임버(100-2)로 보내 다시 혼합, 반응 등의 시간을 늘릴 수 있도록 하기 위함이다. 리사이클 파이프(90)의 중간에는 펌프(200)가 더 구비되는 것은 자명하다. 이러한 리사이클 파이프(90)는 제3단 체임버(100-3)에서 제2단체임버(100-2) 사이에도 설치될 수 있으며, 그 이외에 다양한 체임버(100) 사이의 리사이클 파이프(90) 연결 조합이 가능하다.

도 9를 참고하면, 본 발명의 제3실시예로서 도 8의 제2실시예와는 달리 제3단 체임버(100-3)에 가열부(300)를 더 갖는 실시예이다. 혼합뿐만 아니라 반응까지 일어나는 경우 통상 화학 반응에 필요한 가열이 필요하며, 이 경우 가열부(300)로서 히팅 와이어, 히팅자켓 등 통상의 다양한 가열 수단을 체임버(100-3)에 설치할 수 있다. 도 9는 일 실시예일 뿐으로서, 가열부(300)는 제3단 체임버(100-3) 이외에 나머지 체임버(100-1, 100-2, 100-4)에도 필요에 따라 설치할 수 있으며, 설치 후에도 필요에 따라 운전 중에 가열부를 가동하지 않을 수도 있다.

한편, 도면에는 미도시하였으나, 가열부(300) 대신에 냉각부(도면 미도시)를 더 가질 수 있으며, 가열부(300)와 냉각부(도면 미도시)를 동시에 가질 수도 있다.

도 10을 참고하면, 본 발명의 제4실시예로서, 도 9와는 달리 최상단인 제4단 체임버(100-4)를 제외하고 나머지 체임버(100-1 내지 100-3)의 각 단의 내부케이스(20)의 바닥면이 중앙 부분이 상향돌출되어 대략적으로 원추형인 돌출부(25)를 갖는다. 돌출부(25)를 더 구비함으로써, 내부케이스(20) 바닥면에 슬러지 등의 고형물이 쌓이는 것을 줄이고, 돌출부(25)의 경사를 따라서 슬러지들이 상승하도록 돕는다.

또한, 도 10의 경우 최상단의 제4단 체임버(100-4)의 내부케이스(20)의 바닥면에 하부 방향으로 직경이 작아지는 콘부(26)를 구비함으로써, 슬러지 등의 오염물질이 콘부(26)의 바닥면에 모이도록 유도할 수 있으며, 콘부(26)에 모인 오염물질은 드레인배관(27)을 통해 외부로 배출된다.

도 10의 경우, 제1단 내지 제3단 체임버(100-1 내지 100-3)의 내부케이스(20) 바닥면에는 돌출부(25)를 구비하고, 제4단 체임버(100-4)에는 콘부(26)를 구비하나, 4개의 체임버(100-1 내지 100-4) 모두 내부케이스(20)에 돌출부(25)를 구비하거나, 콘부(26)를 구비할 수도 있으며, 콘부(26)가 중간의 체임버, 예를 들어 제2단, 제3단 체임버(100-2, 100-3)에 위치할 수도 있는 등, 콘부(26)와 돌출부(25)의 구성은 다양한 변화가 가능하다.

또한, 도 11 및 12는 본 발명의 바람직한 제5실시예로서, 각 단의 외부케이스(10)의 직경이 서로 다른 예를 보여주는 단면도이다(내부케이스는 도시하지 않음). 도 11의 경우 제1단 체임버(100-1)에 비하여 제2단 체임버(100-2)의 외부케이스(10)의 직경이 더 큰 실시예이며, 도 12는 반대로 제1단 체임버(100-1)가 제2단 체임버(100-2)의 외부케이스(10)에 비하여 직경이 더 큰 실시예이다. 즉, 본 발명에서는 각 체임버(100)의 직경이 각 단마다 상이할 수 있다. 이렇게 각 체임버의 직경을 상이하게 함으로써, 필요에 따라 해당 체임버(100)에서 유체의 이동 속도를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제2단 체임버(100-2)에서의 반응 시간이 더 오래 필요한 경우 체류시간을 늘리기 위해 제2단 체임버(100-2)의 직경을 크게 할 수 있다. 또한, 제4단 체임버(100-4)의 경우에 오염물질의 침전을 위한 시간이 다른 체임버(100-1 내지 100-3)에 비해 더 필요한 경우, 제4단 체임버(100-4)의 직경을 더 크게함으로써 액체의 체류시간을 늘리고, 액체의 이동 속도를 줄임으로써 그만큼 오염물질이 침전할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 각 체임버(100)에서의 외부케이스(10)의 직경 변화뿐만 아니라, 내부케이스(20)의 직경도 각 체임버 별로 달리하여 액체의 속도 조절을 할 수 있다(도면 미도시).

도 13은 본 발명의 바람직한 제6실시예로서, 앞서 살펴본 제1실시예 내지 제5실시예와 달리 반응장치가 좌우(=수평) 방향으로 위치한다는 점에 차이가 있다. 제6실시예에서의 액-액 혼합 장치는 제1실시예의 액-액 혼합장치를 수평(좌우)로 적층한 것 이외에는 동일하기 때문에 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 다만, 수직 구조의 제1실시예에서의 최하단 및 최상단은, 수평 구조의 제6실시예에서는 액체의 흐름 방향을 따라 최초단 및 최후단이라고 칭하는 것이 바람직할 것이다.

10 : 외부케이스 11 : 공간
20 : 내부케이스 21 : 공간
22 : 기체유출구 25 : 돌출부
26 : 콘부 27 : 드레인배관
30 : 유입구 50 : 격막
51 : 유출구 60 : 제1공급구
70 : 배출구 80 : 제2공급구
90 : 리사이클 파이프 100(100-1 내지 100-4) : 체임버
200 : 펌프 300 : 가열부
1000 : 본 발명의 장치

Claims

원통형의 외부케이스와, 상기 외부케이스와의 연결 부위를 제외한 나머지 외부케이스의 내부 측면과 이격 설치되는 원통형의 내부케이스를 포함하여 이루어지는 체임버를 수직으로 적층하여 이루어지는 액-액 혼합 장치를 제공하되,
다단의 체임버 중 하부에 위치하는 체임버의 내부케이스와, 상부에 위치하는 체임버의 외부케이스는 서로 액체가 소통할 수 있도록 유출구를 포함하는 격막을 통해 구분되고,
상기 체임버 중 최하단에 위치하는 체임버의 외부케이스에는 외부로부터 액체가 유입되는 제1공급구가 구비되되, 상기 제1공급구가 외부케이스의 접선 방향으로 위치함으로써 외부케이스에 유입된 액체가 시계 또는 반시계 방향으로 회전하도록 하고,
상기 각 체임버의 내부케이스에는 내부케이스에 대하여 접선 방향으로 위치함으로써, 외부케이스로부터 내부케이스 내로 유입된 액체가 시계 또는 반시계 방향으로 회전하도록 하는 유입구가 1개 이상 설치되고
상기 체임버 중 최상단에 위치하는 체임버에는 외부로 액체가 배출되는 배출구가 구비되는 것을 특징으로 하는 액-액 혼합 장치.
삭제
제1항에서, 상기 각 내부케이스의 측면에는 기체유출구가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 액-액 혼합 장치.
제1항에서, 상기 격막은 내부케이스의 덮개 또는 외부케이스의 바닥면인 것을 특징으로 하는 액-액 혼합 장치.
제1항에서, 다단의 각 체임버의 내부케이스에 유입되는 액체의 회전 방향을 각 체임버별로 교번적으로 시계 방향과 반시계 방향으로 달리하기 위하여, 유입구의 위치를 다단의 체임버의 내부 케이스 별로 교번적으로 상호 반대 방향으로 설치하는 것을 특징으로 하는 액-액 혼합 장치.
제1항에서, 상기 유입구의 일측에는 외부로부터 액체를 공급받기 위한 제2공급구가 연결되는 것을 특징으로 하는 액-액 혼합 장치.
제6항에서, 상기 유입구는 직경이 감소하는 소경부를 구비하고, 상기 소경부에 상기 제2공급구가 연결되는 것을 특징으로 하는 액-액 혼합 장치.
제1항에서, 상기 다단의 체임버 중 어느 2개의 체임버 간에 설치되는 리사이클 파이프를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액-액 혼합 장치.
제1항에서, 상기 다단의 체임버 중 어느 하나 이상의 체임버에 가열부 및 냉각부 중 어느 하나 이상을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액-액 혼합 장치.
제1항에서, 상기 다단의 체임버의 내부케이스 중 바닥면에는 원추형의 돌출부가 상부 방향으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 액-액 혼합 장치.
제1항에서, 상기 다단의 체임버 중 최상단 체임버의 내부케이스 바닥면에는 하부로 직경이 작아지는 콘부와, 상기 콘부와 연결되어 외부로 오염물질을 배출하는 드레인배관이 더 설치되는 것을 특징으로 하는 액-액 혼합 장치.