KR101770992B1 - 초음파 진동 구조의 균질기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 진동 구조의 균질기에 관한 것이고, 구체적으로 공급, 이송 또는 열 교환 과정에서 초음파에 의한 진동을 인가하는 것에 의하여 균질 성능이 향상된 초음파 진동 구조의 균질기에 관한 것이다. 초음파 진동 구조의 균질기는 분산 용액이 투입되는 투입 용기(11); 상기 분산 용액에 압력을 가하여 이송시키는 가압 유닛(12); 이송된 상기 분산 용액을 가압 유닛(12)으로부터 전달되는 압력에 의하여 균질 용액으로 만드는 균질 유닛(13); 상기 균질 용액을 열 교환 튜브를 경유하여 배출시키는 열 교환기(14); 및 상기 분산 용액 또는 균질 용액에 초음파를 인가하는 초음파 유닛(171, 172, 173)을 포함한다.

Description

초음파 진동 구조의 균질기{A Homogenizer Having a Structure of a Ultrasound Vibration}
본 발명은 초음파 진동 구조의 균질기에 관한 것이고, 구체적으로 공급, 이송 또는 열 교환 과정에서 초음파에 의한 진동을 인가하는 것에 의하여 균질 성능이 향상된 초음파 진동 구조의 균질기에 관한 것이다.
균질기(Homogenizer)는 일정 크기의 입자 또는 부유물을 미세하게 분쇄하여 안정된 상태로 만들기 위한 것으로 잉크 조성물, 의약품, 염료, 계면활성제, 실리콘, 화장품, 수지 또는 식품 공업을 비롯하여 다양한 산업 분야에 적용되고 있다. 일반적으로 균질기는 분산질을 포함하는 분산매를 예를 들어 다이아몬드와 같은 소재로 이루어진 밀링 유닛을 통과시키면서 캐비테이션, 전단력 또는 난류를 이용하여 입자를 분쇄시키게 된다.
균질기와 관련된 선행기술로 특허등록번호 제10-1073382호 ‘원료의 고형화 방지 기능을 갖는 고압 균질화 장치’가 있다. 상기 선행기술은 압력을 가하여 균질화 대상물을 균질화가 된 원료로 만드는 고압 균질화 장치에 있어서, 균질화 대상물이 공급되는 균질화 대상물 공급 라인; 균질화 대상물을 가압하기 위한 압력을 발생시키는 고압 펌프; 고압 펌프에 의해 발생된 압력으로 균질화 대상물이 고압으로 경유하면서 균질화가 이루어지는 인터액션 챔버; 균질화 대상물이 균질화 대상물 공급 라인으로 공급되거나 공급되지 못하도록 할 수 있는 균질화 대상물 공급 제어용 밸브; 균질화 대상물이나 균질화된 원료의 경화를 방지하는 세척액이 담겨 있으며, 세척액이 균질화 대상물 공급 라인으로 유동될 수 있도록 설치되어 있는 세척액 저장 탱크; 어느 한쪽은 상기 균질화 대상물 공급 라인의 끝부분에 연결되고 다른 한쪽은 상기 세척액 저장 탱크에 연결되어 있는 세척액 순환 라인; 상기 세척액 저장 탱크의 세척액이 균질화 대상물 공급 라인을 경유하여 세척액 순환 라인으로 공급되거나 공급되지 못하도록 할 수 있는 세척액 공급 제어용 밸브; 및 상기 세척액 순환 라인을 통해 세척액 저장 탱크로 공급되도록 할 수 있는 세척액 순환 제어용 밸브를 포함하는 원료의 고형화 방지 기능을 갖는 고압 균질화 장치에 대하여 개시한다.
균질기와 관련된 다른 선행기술로 실용신안등록번호 제20-0453473호 ‘고압력 호모게나이저’가 있다. 상기 선행기술은 혼합된 유체를 저장하기 위한 탱크, 상기 탱크에 저장된 유체를 고압으로 순환시키기 위한 고압축 펌프, 상기 고압축 펌프에 의한 압력으로 유체를 분사 경로로 통과시켜 나노 사이즈로 자른 후 유화되도록 하는 분사 모듈과 상기 분사 모듈을 통과한 유체를 냉각시키기 위한 열 교환기가 고-압력 관으로 연결 구성되는 고-압력 호모게나이저에 있어서, 탱크와 분사모듈이 연결 관으로 연결되고, 분지기에 의하여 분지된 제1 연결 관과 제2 연결 관이 분사 모듈 전후의 제1 배출 관과 제2 배출 관 중간에 연결 설치되며, 연결 관 중간에 고-압축 펌프가 연결되고, 제1 배출 관과 열 교환기가 연결되며, 제1 연결 관과 제2 연결 관이 연결된 제1 배출 관과 제2 배출 관의 연결 부분 좌우 및 제1 연결 관과 제2 연결 관 중간에 고압 밸브를 설치한 것을 특징으로 하는 고-압력 균질기에 대하여 개시한다.
균질기에서 균질 작용은 이송 과정에서 높은 압력으로 밀링 유닛을 통과하면서 이루어지지만 균질 영역으로 투입되기 이전에 일정 수준으로 분산질이 분산매에 분산된 상태로 만들어지는 것이 유리하다. 또한 균질 영역을 통과한 이후 균질화가 된 상태로 유지될 수 있도록 하면서 이송되는 것이 유리하다. 이송 과정에서 분산매는 높은 압력 상태로 유지되고, 이로 인하여 부분 압력의 불균일성으로 인하여 전체적으로 균일한 밀도로 유지되지 않을 수 있으므로 이러한 문제를 개선시킬 수 있는 방법이 요구된다. 상기 선행기술은 이와 같은 문제를 해결할 수 있는 기술에 대하여 제시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술 1: 특허등록번호 제10-1073382호((주)일신오토클레이브, 2011년10월13일 공고) 원료의 고형화 방지 기능을 갖는 고압 균질화 장치 선행기술 2: 실용신안등록번호 제20-0453473호(최인수, 2011년05월09일 공고) 고압력 호모게나이저
본 발명의 목적은 투입, 이송 또는 열 교환 과정에서 분산매에 초음파를 인가하는 것에 의하여 균질 효율이 향상되도록 하는 초음파 진동 구조의 균질기를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 초음파 진동 구조의 균질기는 분산 용액이 투입되는 투입 용기; 상기 분산 용액에 압력을 가하여 이송시키는 가압 유닛; 이송된 상기 분산 용액을 가압 유닛으로부터 전달되는 압력에 의하여 균질 용액으로 만드는 균질 유닛; 상기 균질 용액을 열 교환 튜브를 경유하여 배출시키는 열 교환기; 및 상기 분산 용액 또는 균질 용액에 초음파를 인가하는 초음파 유닛을 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 초음파 유닛은 투입 용기, 열 교환기 또는 상기 분산 용액 또는 균질 용액의 이송 경로에 배치된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 초음파 유닛은 초음파의 전송 방향 또는 전송 범위를 결정하는 초음파 전달 부재를 가진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 초음파 유닛은 다수 개의 진동 소자를 포함하고, 각각의 진동 소자의 전송 방향을 제한하면서 초음파 유닛을 정해진 위치에 고정시키는 제한 부착 유닛을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 분산 용액 또는 균질 용액이 이송되는 이송 경로 또는 열 교환기 내부의 온도 또는 압력을 탐지하는 탐지 유닛; 탐지 유닛에서 전송된 정보에 기초하여 초음파의 인가 주기를 결정하는 초음파 설정 유닛; 및 초음파의 인가에 따른 온도 또는 압력 변화에 대한 데이터베이스가 저장된 분산 데이터베이스를 더 포함한다.
본 발명에 따른 균질기는 분산용액의 투입 과정, 이송 과정 및 균질 공정 이후 분산용액에 초음파를 인가하는 것에 의하여 균질 효율이 향상되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 균질기는 분산용액의 상태를 탐지하여 이에 따라 초음파를 인가하는 것에 의하여 최적의 조건에서 균질 공정이 이루어지도록 한다. 추가로 본 발명에 따른 균질기는 이송 경로에 이물질의 축적 또는 이송 과정에서 발생되는 분산용액의 일시적인 체류가 방지되도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 균질기의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 균질기의 이송 경로에서 초음파가 인가되는 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 균질기에 적용되는 초음파 유닛의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 균질기에서 열 교환기에 설치되는 초음파 유닛의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 균질기의 작동 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 균질기(10)의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 균질기(10)는 분산 용액이 투입되는 투입 용기(11); 상기 분산 용액에 압력을 가하여 이송시키는 가압 유닛(12); 이송된 상기 분산 용액을 가압 유닛(12)으로부터 전달되는 압력에 의하여 균질 용액으로 만드는 균질 유닛(13); 상기 균질 용액을 열 교환 튜브를 경유하여 배출시키는 열 교환기(14); 및 상기 분산 용액 또는 균질 용액에 초음파를 인가하는 초음파 유닛(171, 172, 173)을 포함한다.
본 발명에 따른 균질기(10)는 식용유, 분유, 마가린 또는 마요네즈와 같은 식품 분야, 잉크, 비누, 연료오일, 비타민, 치약, 페인트 또는 향수와 같은 화학분야, 의약품, 염료, 실리콘, 수지 또는 반도체 분야에 적용될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 균질기(10)에 적용되는 압력은 500 내지 80,000 psi가 될 수 있지만 적용되는 제품에 따라 적절하게 조절이 될 수 있고, 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
분쇄가 되어야 할 원료는 예를 들어 다이아몬드 소재로 만들어지는 나노 셀로 형성된 균질 유닛(13)을 통과하면서 캐비테이션, 난류 또는 전단력에 의하여 정해진 크기로 분쇄가 될 수 있다. 원료의 종류에 따라 적절한 나노 셀 및 균질 유닛(13)에 적용되는 압력이 결정될 수 있다.
균질기(10) 장치의 작동을 위한 구성을 배치시키면서 아래쪽에 하우징을 형성하는 프레임(F)을 포함할 수 있고, 프레임(F)에 분산 용액의 투입을 위한 투입 용기(11)가 배치될 수 있다. 투입 용기(11)는 분산질 및 분산매로 이루어진 분산 용액을 가압 유닛(12)과 균질 유닛(13) 사이에 배치된 이송 경로(TL)로 투입할 수 있다. 그리고 이송 경로(TL)로 투입된 분산 용액은 가압 유닛(12)에 의하여 가해지는 압력에 의하여 균질 유닛(13)으로 이송될 수 있다. 분산 용액은 균질 유닛(13)을 통과하면선 균질화가 되어 균질 용액으로 만들어질 수 있다. 이후 균질 용액은 열 교환기(14)로 투입되어 열 교환이 되어 안정한 상태로 만들어져 외부로 배출될 수 있다. 균질 유닛(13)은 다이아몬드와 같은 소재로 만들어진 나노 셀로 이루어질 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 균질 유닛(13)의 내부에서 높은 압력으로 이루어지면 분산질이 분쇄되면서 분산매에 균질하게 분산될 수 있다. 이와 같이 높은 압력으로 진행되면서 분산질이 예를 들어 마이크로 또는 나노 수준으로 분쇄가 되는 과정에서 이송 경로에 분산되지 못한 분산질이 축적될 수 있다. 이와 같은 분산질의 축적으로 인하여 균질 공정 과정에서 가해지는 압력이 상승될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 역류 유닛(18)이 균질기(10)에 배치될 수 있다.
역류 유닛(18)은 균질 유닛(13)에서 균질 공정을 위한 분산 용액의 이송 방향과 반대 방향으로 분산 용액의 흐르도록 하는 기능을 가질 수 있다. 역류 유닛(18)은 균질 유닛(13)의 양쪽을 연결하는 분기 이송 라인을 형성할 수 있고, 적절한 제어 밸브를 배치하여 균질 유닛(13)의 내부에서 분산 용액이 역방향으로 흐르도록 할 수 있다. 압력 게이지(151)가 균질 유닛(13)에 배치되어 균질 유닛(13) 내부의 압력이 측정될 수 있고, 만약 균질 유닛(13) 내부의 압력이 미리 결정된 범위를 벗어나면 역류 유닛(18)이 작동될 수 있다. 역류 유닛(18)의 작동에 의하여 균질 유닛(13) 내부에 축적된 분산질이 제거될 수 있고, 이로 인하여 균질 공정을 위한 압력이 조절될 수 있다. 이와 같은 역류 유닛(18)의 작동은 제어 유닛에 의하여 제어될 수 있다.
본 발명에 따르면, 열 조절 용기(16)가 배치되어 균질 공정 과정에서 발생되는 온도 또는 열 교환 공정으로 인한 온도가 조절될 수 있다. 그리고 초음파 유닛(171, 172, 173)이 배치되어 균질 공정의 효율성 또는 균질 용액의 안정성이 향상되도록 한다. 열 조절 용기(16)는 기체 또는 액체와 같은 냉매의 순환에 의하여 균질 유닛(13) 또는 다른 기기가 정해진 온도 범위로 유지될 수 있다. 초음파 유닛(171, 172, 173)은 투입 용기(11), 이송 경로(TL) 또는 열 교환기(14) 내부를 흐르는 분산 용액에 초음파를 인가하는 기능을 가질 수 있다. 초음파 유닛(171, 172, 173)에 의하여 분산 용액에 초음파가 인가되는 것에 의하여 분산질에 의하여 이송 경로(TL)의 일시적 정체가 방지되면서 분산질이 안정적으로 분산매에 분산되도록 한다. 초음파 유닛(171, 172, 173)은 투입 용기(11)의 표면 또는 내부에 배치되거나, 이송 경로(TL)를 형성하는 이송 튜브의 표면에 배치되거나 또는 열 교환기(14)의 표면 또는 내부에 배치될 수 있다. 초음파 유닛(171, 172, 173)은 이송되는 분산 용액에 초음파를 인가할 수 있는 다양한 위치에 배치되어 주기적으로 초음파를 인가할 수 있다. 초음파는 예를 들어 100 kHz 내지 10 MHz의 주파수를 가질 수 있지만 분산 용액의 종류에 따라 다양한 주파수를 가지는 초음파가 분산 용액에 인가될 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 균질기의 이송 경로에서 초음파가 인가되는 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 투입 용기(11)에 저장된 분산 용액이 이송 경로(TL)로 투입되어 균질 유닛(13)으로 이송될 수 있다. 압력 펌프와 같은 구동 유닛(AC)에 의하여 플런저에 의하여 작동되는 가압 유닛(12)의 작동에 의하여 분산 용액이 이송 경로(TL)를 따라 균질 유닛(13)으로 이송될 수 있다. 투입 용기(11)의 내부 또는 외부에 초음파 유닛(211)이 배치되어 정해진 방향으로 초음파를 전송할 수 있다. 예를 들어 초음파 유닛(211)은 원통 형상의 투입 용기(11)의 중간 부분에 배치되어 내부에 수용된 분산 용액에 초음파를 인가할 수 있다. 또한 초음파 유닛(212)은 이송 라인(TL)의 둘레 면에 배치되어 이송 라인(TL)을 따라 이송되는 분산 용액에 초음파를 인가할 수 있다. 바람직하게 초음파 유닛(212)은 균질 유닛(13)의 앞쪽에 배치되어 균질 유닛(13)으로 유입되는 분산 용액에 초음파를 인가할 수 있다. 또한 초음파 유닛(213)은 열 교환기(14)의 아래쪽에 배치되어 열 교환기(14)의 아래쪽으로부터 위쪽으로 이송되는 균질 용액에 초음파를 인가할 수 있다. 이와 같이 초음파 유닛(211, 212, 213)은 다양한 위치에 배치되어 분산 용액 또는 균질 용액에 초음파를 인가할 수 있다. 균질 유닛(13)으로 이송된 분산 용액은 균질 유닛(13)에 의하여 균질 용액으로 만들어질 수 있고, 열 교환기(14)로 이송될 수 있고, 열 교환기(14)의 아래쪽으로부터 위쪽으로 이송되면서 아래쪽으로 이송되는 냉매에 의하여 적절한 온도 상태로 만들어질 수 있다. 이와 같이 초음파 유닛(211, 212, 213)은 다양한 위치에서 분산 용액 또는 균질 용액으로 초음파를 인가할 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 균질기에 적용되는 초음파 유닛의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3의 (가)를 참조하면, 초음파 유닛(211)은 투입 용기(11)의 둘레 면에 배치되어 투입 용기(11)의 내부로 초음파를 인가할 수 있다. 초음파 유닛(211)은 수신 소자를 포함할 수 있고, 수신 소자에 의하여 전송된 초음파의 전송 비율을 추정할 수 있다. 초음파 유닛(211)에 의하여 분산질이 분산매에 적절하게 분산이 된 분산 용액은 투입구(111)를 통하여 이송 경로로 투입될 수 있다. 대안으로 초음파 유닛(211)은 투입 용기(11)의 덮개에 배치될 수 있다. 초음파 유닛(211)이 덮개에 배치되는 경우 초음파 유닛(211)에 초음파 전달 부재(211a)가 연결될 수 있다. 초음파 전달 부재(211a)는 초음파의 전달이 가능한 밀도가 높은 소재로 만들어질 수 있고, 선형으로 연장되는 막대 형상이 될 수 있다. 초음파 전달 부재(211a)는 초음파 유닛(211)으로부터 투입 용기(11)의 아래쪽으로 적절한 길이로 연장될 수 있고, 길이 방향을 따라 진동 마디가 형성될 수 있다. 진동 마디에 초음파에 의하여 파동을 발생시키는 진동 소자가 배치될 수 있고, 진동 소자에 의하여 투입 용기(11)이 다양한 위치 또는 방향으로 초음파가 분산 용매로 전송될 수 있다.
도 3의 (나)를 참조하면, 초음파 유닛(212)은 이송 경로(TL)를 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 또한 초음파 유닛(213)은 이송 경로(TL)의 둘레 면에 부착될 수 있다. 이와 같이 초음파 유닛(211, 212, 213)은 분산 용액이 이송되는 경로 또는 블록에 다양한 방법으로 결합되어 분산 용액으로 초음파를 인가할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 균질기에서 열 교환기에 설치되는 초음파 유닛의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 열 교환기(14)는 하우징(41), 하우징(41)의 내부에 코일 형상으로 배치된 열 교환 튜브(42), 열 교환 튜브(42)로 균질 용액을 전달하는 유입 튜브(431) 및 열 교환 튜브(42)로부터 균질 용액을 저장 탱크와 같은 균질 용액의 저장소로 배출하는 배출 튜브(432)로 이루어질 수 있다. 또한 열 교환기(14)의 내부에 냉매의 흐름을 유도하는 냉매 튜브가 배치될 수 있다. 이와 같은 구조로 이루어진 열 교환기(14)의 다양한 위치에 초음파 유닛(411)이 배치될 수 있다. 초음파 유닛(411)은 하우징(41)의 둘레 면에 배치되거나, 하우징(41)의 덮개에 배치되거나 또는 하우징(41)의 아래쪽에 배치될 수 있다.
초음파 유닛(411)이 하우징(41)의 덮개에 배치되는 경우 초음파 전달 부재(411a)가 초음파 유닛(411)에 결합되어 하우징(41)의 내부에서 이송되는 균질 용액에 초음파를 인가할 수 있다. 하우징(41)의 아래쪽에 초음파 유닛(411)이 배치되는 경우 초음파 전달 플레이트(411b)가 하우징(41)의 아래쪽에 배치될 수 있다. 초음파 전달 플레이트(411b)에 다수 개의 진동 소자가 배치될 수 있고 진동 소자에 의하여 초음파가 정해진 방향으로 유도될 수 있다.
초음파 유닛(411)은 방향 형성 유닛(44) 및 방향 형성 유닛(44)에 배치되는 다수 개의 진동 소자(441)를 포함할 수 있다. 또한 초음파 유닛(411)은 방향 형성 유닛(44)의 위쪽에 형성되면서 초음파 유닛(411)은 제한 부착 유닛(47) 및 제한 부착 유닛(47)의 둘레 면을 따라 전송 차단 부재(472)를 포함할 수 있다. 또한 초음파 유닛(411)은 고정 유닛(45)을 포함할 수 있고, 고정 유닛(45)의 둘레 면을 따라 초음파 차단 유닛(46)이 배치될 수 있다. 각각의 진동 소자(441)는 압전 소자를 포함하고, 전기 진동을 기계적 진동으로 변환시키는 트랜스듀서 구조로 만들어질 수 있다. 방향 형성 유닛(44)은 진동 소자(441)에서 발생되는 초음파를 정해진 방향으로 유도하는 초음파 렌즈 기능을 할 수 있고, 다양한 방향으로 유도되도록 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈 구조로 만들어질 수 있다.
제한 부착 유닛(47)은 초음파 유닛(411)이 투입 용기, 이송 경로 또는 열 교환기의 내부에 배치되면서 진동 소자(441)에서 발생되는 초음파를 초음파 전달 부재(471)를 통하여 정해진 방향으로 전달되도록 하는 것과 동시에, 예를 들어 이송 경로를 표면을 통하여 전달되는 것을 차단하는 기능을 가질 수 있다. 제한 부착 유닛(47)은 예를 들어 이송 경로의 내부에 위치할 수 있고, 초음파 유닛(411)은 고정 유닛(45)에 의하여 이송 경로에 고정될 수 있다. 고정 유닛(45)의 둘레 면을 따라 초음파 차단 유닛(46)이 배치되어 초음파가 이송 경로를 따라 또는 투입 용기를 따라 전달되는 것이 차단되도록 한다. 전송 차단 부재(472) 또는 초음파 차단 유닛(46)은 진동을 흡수하는 다공성 소재 또는 흡음 소재로 만들어질 수 있고, 초음파 전달 부재(471)는 밀도가 높은 금속 소재로 만들어질 수 있다.
초음파 유닛(411)에 반사된 초음파를 수신하는 진동 소자가 배치될 수 있다. 초음파 유닛(411)은 분산 용액 또는 균질 용액에 초음파를 전송하고 이에 의하여 분산질의 분산을 유도하므로 반사되는 초음파가 작아지는 방향으로 초음파를 전송할 필요가 있다. 그러므로 수신 진동 소자에서 수신되는 반사파의 크기 또는 양에 따라 초음파의 전송 방향이 조절되어야 한다. 수신 진동 소자에 의하여 수신된 반사 초음파의 강도 정보가 제어 유닛으로 전송될 수 있고, 제어 유닛은 수신된 강도 정보에 따라 초음파 유닛(411)의 인가 방향을 조절할 수 있다.
초음파 유닛(411)의 초음파 전송 방향을 다양하게 조절될 수 있고, 예를 들어 방향 형성 유닛(44)의 곡률 반지름을 조절하는 것에 의하여 초음파 전송 방향의 조절될 수 있다.
분산 용액 또는 균질 용액에 대한 초음파의 인가는 다양한 방법으로 이루어질 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 균질기의 작동 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 균질기는 분산 용액 또는 균질 용액이 이송되는 이송 경로(TL) 또는 열 교환기(14) 내부의 온도 또는 압력을 탐지하는 탐지 유닛(D1, D2); 탐지 유닛(D1, D2)에서 전송된 정보에 기초하여 초음파의 인가 주기를 결정하는 초음파 설정 유닛(52); 및 초음파의 인가에 따른 온도 또는 압력 변화에 대한 데이터베이스가 저장된 분산 데이터베이스(521)를 더 포함할 수 있다.
제어 유닛(51)에 의하여 균질기의 전체 작동이 제어될 수 있고, 가압 유닛(12)에 의하여 가해지는 압력이 제어 유닛(51)에 의하여 제어될 수 있다. 또한 제어 유닛(51)에 초음파 유닛의 작동 시간, 주기 또는 전송 방향이 조절될 수 있다. 가압 유닛(12) 및 균질 유닛(13)의 온도 또는 압력의 탐지를 위한 1 탐지 유닛(D1)이 배치될 수 있고, 투입 용기, 이송 경로(TL) 또는 열 교환기(14)에 온도 또는 압력을 탐지하기 위한 2 탐지 유닛(D2)이 배치될 수 있다. 탐지 유닛(D1, D2)에 의하여 탐지된 탐지 정보가 제어 유닛(51)으로 전송될 수 있고, 제어 유닛(51)은 전송된 정보에 의하여 초음파 유닛의 작동 여부, 작동 시간 또는 작동 주기를 결정할 수 있다. 초음파 유닛의 작동에 의하여 분산 용액의 온도가 상승될 수 있고, 분산 용액의 밀도 또는 온도에 의하여 초음파의 전송 범위가 변할 수 있다. 이와 같은 분산 용액의 온도 상승, 초음파의 전송 범위, 분산 용액의 적정 온도 범위 또는 균질 용액의 이송 속도에 대한 정보가 분산 데이터베이스(521)에 저장될 수 있다. 균질기에서 처리되는 각각의 분산 용액 또는 균질 용액과 관련된 정보가 분산 데이터베이스(521)에 저장될 수 있고, 초음파의 인가에 따른 온도 상승 수준이 또한 분산 데이터베이스(521)에 저장될 수 있다. 초음파 설정 유닛(52)은 탐지 정보 및 분산 데이터베이스(521)에 저장된 정보에 기초하여 초음파 유닛의 작동 조건을 설정하여 작동 유닛(53)을 작동시켜 초음파를 분산 용액 또는 균질 용액에 인가할 수 있다. 그리고 초음파의 인가에 따른 온도 또는 압력 변화가 탐지 유닛(D1, D2)에 의하여 탐지될 수 있다. 그리고 탐지 정보가 다시 제어 유닛(51) 또는 초음파 설정 유닛(52)으로 전송될 수 있고, 그에 따라 초음파 인가의 조건이 다시 설정되거나 초음파 인가의 적정성이 확인될 수 있다.
위에서 설명된 것처럼, 역류 유닛(18)이 본 발명에 따른 균질기에 배치될 수 있고, 역류 유닛(18)의 작동 과정에서 온도 또는 압력이 1 탐지 유닛(D1)에 의하여 탐지되어 제어 유닛(51)으로 전송될 수 있다. 역류 유닛(18)의 작동 과정에서 초음파가 인가될 수 있고, 초음파의 작동에 따른 온도 또는 압력이 탐지될 수 있다.
초음파 유닛은 다양한 방법으로 작동될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 균질기는 분산용액의 투입 과정, 이송 과정 및 균질 공정 이후 분산용액에 초음파를 인가하는 것에 의하여 균질 효율이 향상되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 균질기는 분산용액의 상태를 탐지하여 이에 따라 초음파를 인가하는 것에 의하여 최적의 조건에서 균질 공정이 이루어지도록 한다. 추가로 본 발명에 따른 균질기는 이송 경로에 이물질의 축적 또는 이송 과정에서 발생되는 분산용액의 일시적인 체류가 방지되도록 한다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 균질기 11: 투입 용기
12: 가압 유닛 13: 균질 유닛
14: 열 교환기 16: 열 조절 용기
18: 역류 유닛 41: 하우징
42: 열 교환 튜브 44: 방향 형성 유닛
45: 고정 유닛 46: 초음파 차단 유닛
47: 제한 부착 유닛 51: 제어 유닛
52: 초음파 설정 유닛 53: 작동 유닛
111: 투입구 151: 압력 게이지
171, 172, 173: 초음파 유닛 211, 212, 213: 초음파 유닛
211a: 초음파 전달 부재 411: 초음파 유닛
411a: 초음파 전달 부재 411b: 초음파 전달 플레이트
431: 유입 튜브 432: 배출 튜브
441: 진동 소자 471: 초음파 전달 부재
472: 전송 차단 부재 521: 분산 데이터베이스
AC: 구동 유닛 D1, D2: 탐지 유닛
F: 프레임 TL: 이송 경로

Claims (5)

  1. 분산 용액이 투입되는 투입 용기(11);
    상기 분산 용액에 압력을 가하여 이송시키는 가압 유닛(12);
    이송된 상기 분산 용액을 가압 유닛(12)으로부터 전달되는 압력에 의하여 균질 용액으로 만드는 균질 유닛(13);
    상기 균질 용액을 열 교환 튜브를 경유하여 배출시키는 열 교환기(14); 및
    상기 분산 용액 또는 균질 용액에 초음파를 인가하는 초음파 유닛(171, 172, 173)을 포함하고,
    상기 초음파 유닛(171, 172, 173)은 다수 개의 진동 소자(441), 상기 다수 개의 진동 소자(441)가 배치되고 그 곡률 반지름의 조절에 의해 초음파의 전송 방향이 조절되는 방향 형성 유닛(44), 및 상기 방향 형성 유닛(44)의 위쪽에 형성되고 각각의 진동 소자(441)의 전송 방향을 제한하면서 초음파 유닛(171, 172, 173)을 정해진 위치에 고정시키는 제한 부착 유닛(47)을 포함하고, 상기 제한 부착 유닛(47)은 초음파의 전송 방향 또는 전송 범위를 결정하는 초음파 전달 부재를 가지는 것을 특징으로 하는 초음파 진동 구조의 균질기.
  2. 청구항 1에 있어서, 초음파 유닛(171, 172, 173)은 투입 용기(11), 열 교환기(14) 또는 상기 분산 용액 또는 균질 용액의 이송 경로에 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 진동 구조의 균질기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 분산 용액 또는 균질 용액이 이송되는 이송 경로(TL) 또는 열 교환기(14) 내부의 온도 또는 압력을 탐지하는 탐지 유닛(D1, D2); 탐지 유닛(D1, D2)에서 전송된 정보에 기초하여 초음파의 인가 주기를 결정하는 초음파 설정 유닛(52); 및 초음파의 인가에 따른 온도 또는 압력 변화에 대한 데이터베이스가 저장된 분산 데이터베이스(521)를 더 포함하는 초음파 진동 구조의 균질기.
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