KR102050589B1 - 막 유화 장치용 패들 및 이를 포함하는 막 유화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 막 유화 장치용 패들 및 이를 포함하는 막 유화 장치에 관한 것으로서, 연속상 탱크의 연속상 용액에 분산상 탱크의 분산상 용액을 교반하는 막 유화 장치에 사용되는 패들에 있어서, 회전축을 형성하는 회전부; 및 상기 회전부에서 연장 형성되며 단면이 빗살모양으로 형성되어 상기 연속상 용액 또는 상기 분산상 용액을 유동시키는 교반부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

막 유화 장치용 패들 및 이를 포함하는 막 유화 장치{a paddle and a membrane emulsifier including the paddle}

본 발명은 막 유화 장치용 패들 및 이를 포함하는 막 유화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고점도 분산상 용액 및 연속상 용액을 사용할 시 연속상 탱크 내의 중앙부(멤브레인 모듈 주변)에 고르게 힘을 전달하여 원활하게 교반을 할 수 있게 해 막 유화를 통해 나오는 입자의 크기가 균일하게 생성되도록 하는 막 유화 장치용 패들 및 이를 포함하는 막 유화 장치에 관한 것이다.

막 유화 장치는 오일 등을 담을 수 있는 분산상 탱크에 분산용액을 투입하고, 막이 설치된 모듈을 통해 연속상이 담긴 연속상 탱크로 가압하여 유화시키는 장치로서, 대한민국 특허공개 제2014-0052366은 다공질 멤브레인을 채용하는 막 유화 장치 및 구조에 대해 설명하고 있다.

해당 특허의 막 유화 장치에서 일정한 흐름을 제어하기 위한 수직 막대형의 회전자는 막 유화를 통해 생성되는 입자크기를 결정하는데 중요한 요소로 회전자를 통해 발생하는 연속상의 흐름에 따라 균일한 입자 및 입자크기를 조절할 수 있다.

그러나, 연속상 용액의 점도가 올라가면 단순한 형태의 회전자만으로는 용액 전체를 교반하기 어려우며 이에 따라 멤브레인을 통과해 나오는 분산상이 분리되는 속도가 일정하지 않고, 균일하게 연속상에 섞이지 못하므로 부분적으로 입자가 고르지 않는 현상이 발생할 수 있다.

또한, 분산상 용액의 점도는 입자의 크기와 관련이 있는데, 점도가 증가할수록 크고 안정된 입자를 제조할 수 있다. 그러나 분산상 용액의 점도가 올라가면 유동도가 떨어져 가압시 빠져나가는 분산상 용액의 양을 곧바로 복원하지 못하여 연속적으로 분산상 공급이 이루어지지 않아 마찬가지로 균일한 입자를 제조하는데 어려움이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 분산상 탱크와 연속상 탱크에 중앙까지 교반이 가능한 형태의 패들을 설치함으로써, 분산상과 연속상에 고점도 용액을 사용할 때 힘을 골고루 전달하여 전체적으로 교반이 잘 되게 하여 균일한 입자를 제조할 수 있는 막 유화 장치용 패들 및 이를 포함하는 막 유화 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 막 유화 장치용 패들은, 연속상 탱크의 연속상 용액에 분산상 탱크의 분산상 용액을 교반하는 막 유화 장치에 사용되는 패들에 있어서, 회전축을 형성하는 회전부; 및 상기 회전부에서 연장 형성되며 단면이 빗살모양으로 형성되어 상기 연속상 용액 또는 상기 분산상 용액을 유동시키는 교반부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 교반부는, 상기 회전부에서 상기 연속상 탱크 또는 상기 분산상 탱크의 내측으로 연장 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 교반부는, 상기 연속상 탱크의 중앙보다 더 내측 또는 상기 분산상 탱크의 중앙보다 더 내측까지 연장 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 교반부에서 상기 연속상 탱크의 내면 측에 마련되며 유연한 재질로 이루어지는 패들날개를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 교반부의 하단에 상기 교반부와 경사지게 연결되며 유연한 재질로 이루어지는 경사부를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 경사부는, 상기 교반부의 빗살과 상이한 경사각도를 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 경사부는, 상기 회전축과 이루는 각도가 상기 교반부의 빗살이 상기 회전축과 이루는 각도 대비 상대적으로 작을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 막 유화 장치는, 연속상 용액에 분산상 용액을 교반하는 막 유화 장치에 있어서, 상기 연속상 용액을 수용하는 연속상 탱크; 상기 분산상 용액을 수용하는 분산상 탱크; 상기 연속상 탱크 내에 마련되며 막이 설치된 모듈; 상기 분산상 용액을 상기 모듈로 전달하는 연결관; 및 상기 분산상 탱크 및 상기 연속상 탱크 중 적어도 어느 하나에 마련되는 패들을 포함하며, 상기 패들은, 단면이 빗살모양으로 형성되어 상기 연속상 용액 또는 상기 분산상 용액을 유동시키는 교반부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 패들은, 상기 연속상 탱크 내에 마련되어 상기 연속상 용액을 유동시키는 연속상 패들; 및 상기 분산상 탱크 내에 마련되어 상기 분산상 용액을 유동시키는 분산상 패들을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 연속상 패들은, 상기 교반부에서 상기 연속상 탱크의 내면 측에 마련되는 패들날개를 더 포함하며, 상기 분산상 패들은, 상기 교반부의 하단에 상기 교반부와 경사지게 연결되며 유연한 재질로 이루어지는 경사부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 화장용 도구 및 이를 제조하는 방법은, 분산상 용액과 연속상 용액의 점도가 높아지더라도 힘을 골고루 전달하여 전체적으로 교반이 잘되게 하면서, 균일한 입자를 제조하는데 용이하다는 장점을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 막 유화 장치의 개념도이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 막 유화 장치의 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 막 유화 장치(1)는, 연속상 탱크(10), 분산상 탱크(20), 모듈(30), 연결관(40), 패들(50)을 포함한다.

연속상 탱크(10)는, 유화 안정제와 폴리머, 보습제 등이 용해된 연속상 용액을 수용한다. 본 발명에서 연속상 탱크(10) 내에 수용된 연속상 용액은, 고점도용액으로 화장료 등일 수 있다. 연속상 탱크(10)에는 모듈(30)이 마련되는데, 모듈(30)을 통해 연속상 탱크(10) 내로 분산상 용액의 유입이 이루어질 수 있다.

이때 연속상 용액에 분산상 용액이 유입되면서 연속상 용액과 분산상 용액의 교반이 이루어지는데, 본 발명은 연속상 탱크(10) 내에 패들(50)을 마련하여 교반의 효율성을 증대할 수 있다. 패들(50)에 대해서는 이하 자세히 설명하도록 한다.

연속상 탱크(10)에 저장된 연속상 용액은, 물리적으로는 패들(50)(특히 연속상 패들(51))에 의해 유동되면서 교반이 잘 될 수 있으며, 화학적으로는 연속상 탱크(10)에 마련되는 가온장치(60)에 의하여 온도가 높아져서 교반이 잘 이루어질 수 있다. 이때 가온장치(60)는 다양한 열원을 사용하여 연속상 탱크(10) 내에 수용된 연속상 용액의 유동성을 높일 수 있다.

분산상 탱크(20)는, 오일 등과 같은 분산상 용액을 수용한다. 분산상 용액이 연속상 용액에 혼합됨에 따라 화장료 등 에멀젼 형태의 제품 제작이 이루어질 수 있다. 분산상 용액은 연속상 용액과 마찬가지로 고점도용액일 수 있다.

분산상 탱크(20)에 수용된 분산상 용액은, 외부로부터의 가압 등 유체 이송에 사용되는 다양한 방법에 의해 연속상 탱크(10)로 전달되며, 이때 분산상 탱크(20)와 연속상 탱크(10) 사이에 연결된 연결관(40)을 통하여 분산상 용액이 연속상 탱크(10)로 이송된다.

분산상 용액은, 연속상 탱크(10) 내에 마련된 모듈(30)을 통하여 연속상 용액으로 골고루 혼입된다. 다만 분산상 용액이 고점도일 경우, 분산상 용액이 연결관(40), 모듈(30)을 통해 연속상 탱크(10) 내로 밀리는 힘인 응력이 균일하지 않을 수 있는바, 본 발명은 분산상 탱크(20)에 패들(50)을 마련할 수 있으며, 패들(50)을 회전시켜 분산상 용액을 유동시킴으로써, 연속상 탱크(10)에 전달되는 분산상 용액의 흐름에 균일한 응력이 가해지도록 할 수 있다. 패들(50)에 대해서는 이하 자세히 설명하도록 한다.

분산상 탱크(20)에도 연속상 탱크(10)에서 설명한 바와 같은 가온장치(60)가 마련될 수 있으며, 분산상 용액은 패들(50)(특히 분산상 패들(52))에 의해 물리적으로 유동성이 저하되지 않을 수 있고, 가온장치(60)에 의해 화학적으로 유동성이 저하되지 않을 수 있다.

분산상 탱크(20)의 하단은 깔대기 모양으로 경사지게 마련될 수 있다. 이는 분산상 탱크(20)에 수용된 분산상 용액이 연결관(40)을 통해 남김없이 원활하게 연속상 탱크(10)로 전달되도록 하기 위함이다.

이때 분산상 탱크(20)의 경사진 하단에 대응되도록 분산상 패들(52)에는 경사부(56)가 마련될 수 있으며, 유연한 재질의 경사부(56)가 분산상 탱크(20) 하단의 분산상 용액을 쓸어 내릴 수 있다. 이에 대해서는 후술하도록 한다.

모듈(30)은, 연속상 탱크(10) 내에 마련되며 막이 설치된다. 모듈(30)은 수많은 미세 구멍이 형성된 막을 갖는 멤브레인일 수 있으며, 연결관(40)을 통해 이송되는 분산상 용액이 연속상 탱크(10)로 유입되는 입구일 수 있다.

분산상 용액은, 모듈(30)의 막에 형성된 미세 구멍을 통과하면서 연속상 용액에 혼입되어 연속상 용액과 교반된다. 이때 분산상 용액과 연속상 용액이 고점도일 경우, 분산상 용액은 막의 미세 구멍으로부터 해리되기 어렵고 균일한 응력의 전달이 이루어지지 못해 균일한 유화입자 생성이 잘 이루어지지 못할 수 있다.

그러나 본 발명은, 분산상 탱크(20) 내에 마련되는 분산상 패들(52)을 이용하여 분산상 용액을 유동시켜서 분산상 용액에 균일한 응력의 전달이 이루어지도록 하는 동시에, 연속상 탱크(10) 내에 마련되는 연속상 패들(51)을 이용하여 연속상 용액을 유동시켜서 모듈(30)을 통해 유입된 분산상 용액이 균일하게 교반되도록 할 수 있다.

연결관(40)은, 분산상 탱크(20)와 연속상 탱크(10)를 연결하며 분산상 용액을 모듈(30)로 전달한다. 분산상 탱크(20)의 출구는 분산상 탱크(20)의 하단에 마련될 수 있고, 연속상 탱크(10)의 입구는 연속상 탱크(10)의 하단에 마련될 수 있으므로, 연결관(40)은 분산상 탱크(20)의 하단과 연속상 탱크(10)의 하단을 서로 연결할 수 있다.

이때 분산상 탱크(20)와 연속상 탱크(10)가 동일 또는 유사한 높이에 놓여있을 경우, 연결관(40)은 높이 대비 폭이 큰 U자 형태로 마련될 수 있다. 또한 연결관(40)에는 고점도의 분산상 용액이 흐를 수 있으므로, 연결관(40)에는 분산상 탱크(20) 및 연속상 탱크(10) 등에서 설명한 바와 같은 가온장치(60)가 마련될 수 있다.

패들(50)은, 연속상 용액 또는 분산상 용액을 유동시킨다. 패들(50)은 연속상 탱크(10) 내에 마련되어 연속상 용액을 유동시키는 연속상 패들(51)과, 분산상 탱크(20) 내에 마련되어 분산상 용액을 유동시키는 분산상 패들(52)을 포함할 수 있다.

연속상 패들(51)과 분산상 패들(52)은, 공통적으로 회전축(53a)을 형성하는 회전부(53)와, 회전부(53)에서 연장 형성되는 교반부(54)를 포함할 수 있다. 회전부(53)에는 모터(도시하지 않음) 등이 연결될 수 있으며, 별도로 마련되는 제어부(도시하지 않음)에 의하여 회전의 제어가 이루어질 수 있다. 회전부(53)가 형성하는 회전축(53a)은, 분산상 탱크(20) 또는 연속상 탱크(10)의 상하 중심축과 일치할 수 있다.

교반부(54)는, 회전부(53)에서 연장 형성되며 단면이 빗살모양(다만 교반부(54)의 단면 형상은 빗살모양 외에 톱니모양 등으로 표현될 수도 있다.)으로 형성된다. 교반부(54)는, 회전부(53)에서 연속상 탱크(10) 또는 분산상 탱크(20)의 내측으로 연장 형성되며, 특히 교반부(54)는 연속상 탱크(10)(또는 분산상 탱크(20))의 중앙보다 더 내측까지 연장 형성될 수 있다.

즉 교반부(54)의 끝단은, 연속상 탱크(10)(또는 분산상 탱크(20)) 내에서 연속상 용액(또는 분산상 용액)을 수용하는 공간의 바닥에 근접하게 마련될 수 있다. 따라서 교반부(54)는 연속상 탱크(10)(또는 분산상 탱크(20))에 수용된 연속상 용액(또는 분산상 용액)을 충분히 유동시킬 수 있다.

교반부(54)는, 회전부(53)의 양단에서 회전축(53a)을 따라 하단으로 연장 형성될 수 있으며, 복수 개로 마련될 수 있다. 따라서 패들(50)이 회전하면, 교반부(54)는 원기둥 모양을 그릴 수 있다. 이때 교반부(54)에 의해 그려지는 원기둥은, 연속상 탱크(10)(또는 분산상 탱크(20))의 내부 공간 대비 60~80% 이상의 크기를 가질 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 교반부(54)가 빗살모양의 단면을 가짐에 따라, 교반부(54)의 회전 시 연속상 용액(또는 분산상 용액)은 마치 머리카락을 쓸어내리는 식의 힘을 받으면서 유동될 수 있다. 이때 교반부(54)는 회전축(53a)을 향해 빗살(54a)(또는 톱니)이 돌출되는 모양을 가질 수 있다. 물론 교반부(54)의 빗살(54a)이 돌출되는 방향은 도면과 같이 회전축(53a)을 향하거나 및/또는 그 반대일 수도 있다.

패들(50) 중에서 연속상 탱크(10) 내에 마련되는 연속상 패들(51)은, 분산상 탱크(20) 내에 마련되는 분산상 패들(52)보다 상대적으로 큰 크기를 가질 수 있고, 교반부(54)의 빗살모양이나 빗살(54a) 개수 등이 상이할 수 있다. 물론 이는 연속상 탱크(10)와 분산상 탱크(20)의 수용 크기 등에 따라 다양하게 결정될 수 있다.

패들(50) 중 적어도 연속상 패들(51)은, 패들날개(55)를 더 포함할 수 있다. 패들날개(55)는 교반부(54)에서 외측(연속상 탱크(10)의 내면 측, 회전축(53a)의 외측)에 적어도 하나 이상 마련되며, 실리콘 재질 등과 같은 유연한 재질로 마련되며 연속상 탱크(10)의 내벽면에 근접 또는 접촉하게 배치될 수 있다.

연속상 패들(51)의 교반부(54)는 연속상 탱크(10)의 내벽면과 다소 이격되어 있을 수 있는데, 이 경우 연속상 탱크(10)의 내벽면에 연속상 용액이 유동하지 않고 잔류할 수 있다. 그러나 본 실시예는 연속상 패들(51)의 교반부(54)에 패들날개(55)를 부가함으로써, 교반부(54)의 회전 시 패들날개(55)가 연속상 탱크(10)의 내벽면에 정체되어 있는 고점도의 연속상 용액을 잘 섞어줄 수 있다.

패들(50) 중 적어도 분산상 패들(52)은, 경사부(56)를 더 포함할 수 있다. 경사부(56)는 교반부(54)의 하단에 마련되며 패들날개(55)와 유사하게 유연한 재질로 이루어질 수 있다.

경사부(56)는, 교반부(54)의 빗살(54a)과 상이한 경사각도를 가질 수 있으며, 회전축(53a)과 이루는 각도가 교반부(54)의 빗살(54a)이 회전축(53a)과 이루는 각도 대비 상대적으로 작을 수 있다. 경사부(56)가 갖는 경사각도는, 앞서 설명한 분산상 탱크(20)의 하단(깔대기 모양)의 경사각도에 대응될 수 있다. 즉 경사부(56)는, 분산상 탱크(20)의 내부 하단에 정체되어 있는 분산상 용액을 긁어내릴 수 있다.

본 실시예는 연속상 패들(51)에 패들날개(55)를 마련하고 분산상 패들(52)에 경사부(56)를 마련하는 것으로 설명하였지만, 연속상 패들(51) 및 분산상 패들(52)에는 패들날개(55)와 경사부(56) 중 적어도 어느 하나가 마련될 수 있음은 물론이다. 즉 패들날개(55)와 경사부(56)의 조합은 다양하게 이루어질 수 있다.

이와 같이 본 발명은, 빗살모양(또는 톱니모양)의 단면을 갖는 패들(50)을 이용하여 분산상 용액과 연속상 용액을 지속적으로 유동시킴으로써, 분산상 용액 및 연속상 용액이 고점도라 하더라도 항상 일정하게 용액 전체에 균일한 힘을 전달할 수 있으며, 분산상의 액적분리속도를 일정하게 유지하여 균일한 입자를 제조하는데 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1: 막 유화 장치 10: 연속상 탱크
20: 분산상 탱크 30: 모듈
40: 연결관 50: 패들
51: 연속상 패들 52: 연속상 패들
53: 회전부 53a: 회전축
54: 교반부 54a: 빗살
55: 패들날개 56: 경사부
60: 가온장치

Claims (16)

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2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
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7. 삭제
8. 연속상 용액에 분산상 용액을 교반하는 막 유화 장치에 있어서,
   상기 연속상 용액을 수용하는 연속상 탱크;
   상기 분산상 용액을 수용하는 분산상 탱크;
   상기 연속상 탱크 내에 마련되며 막이 설치된 모듈;
   상기 분산상 탱크의 하단과 상기 연속상 탱크의 하단을 연결하여, 상기 분산상 용액을 상기 모듈로 전달하며, 가온장치가 마련되는 연결관; 및
   상기 분산상 탱크 및 상기 연속상 탱크 중 적어도 상기 분산상 탱크에 마련되는 패들을 포함하며,
   상기 분산상 탱크는, 하단이 깔대기 모양으로 경사져 상기 연결관에 연결되는 것이고,
   상기 분산상 탱크에 마련되는 패들은, 상기 분산상 탱크 하단의 경사에 대응하도록 형성되어 상기 분산상 탱크 하단의 분산상 용액을 쓸어내리는 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 유화 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 패들은,
   상기 연속상 탱크 내에 마련되어 상기 연속상 용액을 유동시키는 연속상 패들; 및
   상기 분산상 탱크 내에 마련되어 상기 분산상 용액을 유동시키는 분산상 패들을 포함하는 것을 특징으로 하는 막 유화 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 패들은,
    회전축을 형성하는 회전부; 및
    상기 회전부에서 연장 형성되며 단면이 빗살모양으로 형성되어 상기 연속상 용액 또는 상기 분산상 용액을 유동시키는 교반부를 포함하는 것을 특징으로 하는 막 유화 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 교반부는,
    상기 회전부에서 상기 연속상 탱크 또는 상기 분산상 탱크의 내측으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 막 유화 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 교반부는,
    상기 연속상 탱크의 중앙보다 더 내측 또는 상기 분산상 탱크의 중앙보다 더 내측까지 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 막 유화 장치.
13. 제 10 항에 있어서,
    상기 교반부에서 상기 연속상 탱크의 내면 측에 마련되며 유연한 재질로 이루어지는 패들날개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막 유화 장치.
14. 제 10 항에 있어서,
    상기 경사부는, 상기 교반부의 하단에 상기 교반부와 경사지게 연결되며 유연한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 막 유화 장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 경사부는,
    상기 교반부의 빗살과 상이한 경사각도를 갖는 것을 특징으로 하는 막 유화 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 경사부는,
    상기 회전축과 이루는 각도가 상기 교반부의 빗살이 상기 회전축과 이루는 각도 대비 상대적으로 작은 것을 특징으로 하는 막 유화 장치.

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