KR102110670B1 - 저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 균질기 - Google Patents

저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 균질기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 균질기에 관한 것이고, 구체적으로 입자의 균질 과정이 서보 제어 방식으로 만들어지는 것에 의하여 균질 효율이 향상되면서 소음이 감소되고, 환경 유해 물질이 발생되지 않도록 하는 저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 균질기에 관한 것이다. 저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 균질기는 원료의 균질에 필요한 압력을 발생시키는 압력 발생 유닛(11); 압력 발생 유닛(11)의 양쪽에 형성된 한 쌍의 동력 전달 유닛(112a, 112b); 한 쌍의 동력 전달 유닛(112a, 112b)의 각각에 연결된 한 쌍의 플런저(12a, 12b); 한 쌍의 플런저(12a, 12b)의 끝 부분에 배치되는 한 쌍의 유입 유닛(13a, 13b); 및 한 쌍의 유입 유닛(13a, 13b) 각각과 공급 라인(SL1, SL2)에 의하여 연결되는 균질 모듈(14)을 포함한다.

Description

저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 균질기{A Servo Controlling Type of a High Pressure Homogenizer Making a Lower Nose and Having Eco-Friendly Property}
본 발명은 저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 균질기에 관한 것이고, 구체적으로 입자의 균질 과정이 서보 제어 방식으로 만들어지는 것에 의하여 균질 효율이 향상되면서 소음이 감소되고, 환경 유해 물질이 발생되지 않도록 하는 저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 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 제10-1073382호는 고형화 방지 기능을 갖는 고압 균질화 장치에 대하여 개시하고, 또한 실용신안등록번호 제20-0453473호는 높은 압력에서 작동 가능한 호모게나이저에 대하여 개시한다. 선행기술 또는 공지된 균질기는 고압의 발생을 위하여 압축 펌프는 이와 유사한 장치를 작동시키는 것에 의하여 균질 과정에서 반응 속도가 느리면서 압력 제어가 복잡하다는 문제점을 가진다. 이와 동시에 고압 발생 과정에서 높은 수준의 소음을 발생시키면서 장치에 작동에 따른 다양한 오염물질을 발생시킨다는 단점을 가진다. 그러므로 제어 구조가 간단하면서 정해진 수준 이하의 소음을 발생시키면 오염물질의 발생 수준이 낮은 균질기가 개발될 필요가 있지만 선행기술은 이와 같은 기술에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술1: 특허등록번호 제10-1073382호((주)일신오토클레이브, 2011년10월13일 공고) 원료의 고형화 방지 기능을 갖는 고압 균질화 장치 선행기술2: 실용신안등록번호 제20-0453473호(최인수, 2011년05월09일 공고) 고압력 호모게나이저
본 발명의 목적은 압력 제어 구조가 간단하면서 균질 효율성이 높고 소음 수준이 낮은 저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 균질기를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 균질기는 원료의 균질에 필요한 압력을 발생시키는 압력 발생 유닛; 압력 발생 유닛의 양쪽에 형성된 한 쌍의 동력 전달 유닛; 한 쌍의 동력 전달 유닛의 각각에 연결된 한 쌍의 플런저; 한 쌍의 플런저의 끝 부분에 배치되는 한 쌍의 유입 유닛; 및 한 쌍의 유입 유닛 각각과 공급 라인에 의하여 연결되는 균질 모듈을 포함한다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 압력 발생 유닛은 밀폐 하우징의 내부에서 왕복 운동을 하는 구동 축 유닛으로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 압력 발생 유닛의 작동 상태는 이동 제어 유닛에 의하여 미리 설정된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 한 쌍의 동력 전달 유닛의 각각은 커플러에 의하여 압력 발생 유닛과 연결되면서 플런저의 내부를 따라 이동 가능한 압력 전달 부재를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 압력 발생 유닛은 선형으로 연장되면서 둘레 면을 따라 연속적으로 나선 홈이 형성된 피치 조절 구동 축을 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 각각의 공급 라인의 한쪽 끝을 연결시키는 공급 조절 밸브를 더 포함하고, 공급 조절 밸브는 한 쌍의 유입 유닛의 공정 과정에 연동되어 작동된다.
본 발명에 따른 고압 균질기는 원료가 양쪽에서 교대로 투입되면서 압축 펌프와 같은 높은 전력 소비가 요구되는 기기가 적용되지 않는 것에 의하여 생산 효율이 향상되도록 한다. 본 발명에 따른 고압 균질기는 압력의 발생 및 제어가 왕복 축 이동 방식을 가지면서 서보 제어 방식을 가지는 것에 의하여 균질기의 작동이 전자적으로 이루어지도록 한다. 또한 예를 들어 압력 펌프와 같은 장치에 의하여 압력이 발생되는 것에 의하여 소음 발생이 억제되고 이에 의하여 소음 발생 규제 조건에 적합한 상태로 작동되도록 한다. 이와 같이 공지의 균질기에 사용되는 유압시스템은 소음, 진동, 분진을 발생시키는 단점이 있으나 본 발명에 따른 균질기의 경우 서보 구동 모듈을 사용하는 것에 의하여 이와 같은 환경 문제의 발생이 방지될 수 있다. 추가로 공지의 유압 시스템에 비하여 동력 전달 구조가 단순화되어 에너지 효율이 향상되고 유압용 오일(Oil)이 사용되지 않는 것에 의하여 친환경성을 가진다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 균질기의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 고압 균질기에 적용되는 서보 구동 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 고압 균질기의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 고압 균질기에 압력 전달 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 고압 균질기에 적용되는 압력 펌프의 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 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 균질기의 실시 예를 도시한 것이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 저소음 및 친환경성 서보 제어 구조의 고압 균질기는 원료의 균질에 필요한 압력을 발생시키는 압력 발생 유닛(11); 압력 발생 유닛(11)의 양쪽에 형성된 한 쌍의 동력 전달 유닛(112a, 112b); 한 쌍의 동력 전달 유닛(112a, 112b)의 각각에 연결된 한 쌍의 플런저(12a, 12b); 한 쌍의 플런저(12a, 12b)의 끝 부분에 배치되는 한 쌍의 유입 유닛(13a, 13b); 및 한 쌍의 유입 유닛(13a, 13b) 각각과 공급 라인(SL1, SL2)에 의하여 연결되는 균질 모듈(14)을 포함한다.
본 발명에 따른 균질기는 식용품, 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. 균질기에 적용되는 압력은 500 내지 80,000 psi가 될 수 있지만 적용되는 제품에 따라 적절하게 조절될 수 있다. 분쇄가 되어야 할 원료는 예를 들어 다이아몬드 소재로 만들어지는 나노 셀로 형성된 균질 모듈(14)을 통과하면서 캐비테이션, 난류 또는 전단력에 의하여 정해진 크기로 분쇄가 될 수 있다. 원료의 종류에 따라 적절한 나노 셀 및 균질 모듈에 적용되는 압력이 결정될 수 있다. 본 발명에 따른 균질기는 다양한 제품의 균질 또는 분산에 적용될 수 있고 다양한 형태의 나노 셀 또는 균질 모듈을 포함할 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 균질기는 적용되는 제품, 압력 또는 균질 유닛의 구조에 의하여 제한되지 않는다.
압력 발생 유닛(11)에 의하여 원료의 분쇄를 위한 압력이 발생될 수 있고, 압력 발생 유닛(11)은 밀폐 하우징(111)의 내부에 배치된 서보 구동 유닛을 포함할 수 있다. 서보 구동 유닛은 위치 및 주기의 제어가 가능한 모터 또는 압력 펌프와 같은 장치가 될 수 있고, 좌우 왕복 운동에 의하여 한 쌍의 플런저(12a, 12b)의 운동을 유도할 수 있다. 예를 들어 서보 구동 유닛은 플런저(12a, 12b)의 위치에 따른 압력 데이터를 가질 수 있고, 그에 기초하여 투입되는 원료의 양에 따른 압력을 결정할 수 있다. 그리고 이동 거리의 제어가 가능한 왕복 이동 축을 작동시켜 플런저(12a, 12b)를 작동시키고, 작동 과정에서 플런저(12a, 12b)의 이동 상태에 정보를 피드백을 받아 작동 상태를 조절할 수 있다. 압력 발생 유닛(11)의 왕복 운동을 하는 이동 축을 가진 다양한 구동 수단이 될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 압력 발생 유닛(11)의 이동 축의 양쪽에 동력 전달 유닛(112a, 112b)이 각각 연결될 수 있다. 동력 전달 유닛(112a, 112b)이 이동 축과 연결되어 왕복 운동을 하면서 압력 발생 유닛(11)의 구동력을 플런저(12a, 12b)로 전달하는 기능을 가질 수 있다. 한 쌍의 동력 전달 유닛(112a, 112b)의 각각은 동력 전달 유닛(112a, 112b)에 결합된 각각의 플런저(12a, 12b)를 작동시켜 압력 발생 유닛(11)의 압력이 공급 라인(SL1, SL2)을 통하여 균질 모듈(14)로 전달되도록 한다. 한 쌍의 플런저(12a, 12b) 각각의 한쪽 끝은 동력 전달 유닛(112a, 112b)에 연결될 수 있고 다른 끝은 한 쌍의 유입 유닛(13a, 13b)의 각각에 연결될 수 있다. 각각의 유입 유닛(13a, 13b)은 원료 공급 탱크와 같은 저장 유닛과 연결될 수 있고, 압력 발생 유닛(11)의 작동에 따라 균질기로 연료가 공급되도록 한다. 각각의 유입 유닛(13a, 13b)은 압력 발생 유닛(11)의 양쪽에 배치될 수 있고, 원료가 유입되는 유입 부분(131); 유입 부분(131)과 플런저(12a, 12b)를 연결시키는 체크 밸브와 같은 조절 밸브(132); 및 원료를 각각의 공급 라인(SL1, SL2)으로 유도하는 유도 부분(133)으로 이루어질 수 있다. 압력 발생 유닛(11)의 작동에 따라 유입 유닛(13a, 13b)은 유입 공정과 유도 공정이 반복적으로 이루어질 수 있고, 각각의 공정에 따라 조절 밸브(132)의 개방 상태가 조절될 수 있다. 서로 다른 유입 유닛(13a, 13b)은 압력 발생 유닛(11)의 양쪽에 배치되어 유입 공정과 유도 공정이 반복되도록 작동될 수 있고, 서로 다른 유입 유닛(13a, 13b)은 동일 시각에 서로 다른 공정 상태가 된다. 이와 같은 방식으로 교대로 그리고 반복적으로 각각의 유입 유닛(13a, 13b)을 통하여 유입된 원료는 각각의 유도 부분(133)에 연결된 공급 라인(SL1, SL2)을 따라 균질 모듈(14)로 이송될 수 있다. 균질 모듈(14)에서 원료가 분쇄가 되면서 나노 직경 또는 이와 유사한 직경을 가지도록 만들어질 수 있고, 균질 모듈(14)에서 분쇄가 된 원료는 열 교환 모듈(15)로 전송될 수 있다. 균질 과정에서 온도가 상승된 원료는 열 교환 모듈(15)에서 냉각이 되어 안정된 상태로 만들어질 수 있고, 이후 배출 모듈(16)을 통하여 배출될 수 있다. 배출 모듈(16)의 한쪽 끝은 열 교환 모듈(16)과 연결되고, 다른 끝은 균질 원료의 저장을 위한 저장소와 연결될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 균질 모듈(14)은 서로 병렬로 연결된 한 쌍의 균질 유닛(141, 142)으로 이루어질 수 있고, 각각의 균질 유닛(141, 142)은 직렬로 연결된 적어도 하나의 나노 셀을 포함할 수 있다. 한 쌍의 균질 유닛(141, 142)은 동일 또는 유사한 구조로 만들어질 수 있다. 이에 의하여 한 쌍의 균질 유닛(141, 142)은 동일 또는 유사한 내부 압력을 가질 수 있다. 또한 예를 들어 각각의 균질 유닛(141, 142)에 두 개의 나노 셀이 직렬로 연결되는 것에 의하여 분쇄 과정에서 과도한 열이 발생되는 것이 방지될 수 있고, 나노 셀의 서로 다른 위치에서 압력 차이가 커지는 것이 방지될 수 있다. 한 쌍의 균질 유닛(141, 142)이 병렬로 배치되는 것에 의하여 균질 모듈(14)의 클리닝 공정이 용이하게 진행되도록 한다. 균질기의 작동 과정에서 균질 모듈(14)의 내부 경로에 막힘 현상이 발생될 수 있고, 이로 인하여 분쇄 공정이 효율적으로 진행되지 않을 수 있다. 또한 압력 발생 유닛(11)에 과도한 부하가 발생될 수 있고, 이로 인하여 균질기 자체가 손상될 수 있다. 그리고 이와 같은 막힘 현상은 균질 모듈(14)의 양쪽 끝 부분의 압력 차이를 측정하는 것에 의하여 탐지될 수 있다. 압력 측정 수단에 의하여 균질 모듈(14)의 끝 부분의 압력이 탐지될 수 있고, 만약 탐지 값이 정해진 범위를 벗어난다면 클리닝 공정이 진행될 수 있다. 클리닝 공정은 원료 또는 다른 유체를 역류시키는 방법으로 이루어질 수 있고, 이를 위하여 역류 모듈(17)이 설치될 수 있고, 역류 모듈(17)에 의하여 균질 모듈(14)의 클리닝 공정이 진행될 수 있다.
각각의 유입 유닛(13a, 13b)에 제1, 2 공급 라인(SL1, SL2)이 연결될 수 있고, 각각의 공급 라인(SL1, SL2)의 다른 끝은 공급 조절 밸브(SV)에 연결될 수 있다. 공급 조절 밸브(SV)는 압력 발생 유닛(11)의 공정 과정에 연동되어 작동될 수 있다. 예를 들어 공급 조절 밸브(SV)는 개폐 조절이 가능한 3 방향 밸브가 될 수 있고, 제1 유입 유닛(13a)의 흡입 공정에서 제1 공급 라인(SL1)과 연결되는 통로를 닫고, 제2 유입 유닛(13b)의 유도 공정에서 제1 공급 라인(SL1)과 연결되는 통로를 열 수 있다. 또한 제2 공급 라인(SL2)과 연결되는 공급 조절 밸브(SV)도 이와 유사한 방법으로 작동될 수 있고, 공급 조절 밸브(SV)는 양쪽 통로가 교대로 열리면서 원료가 제2 회수 라인(RL2)의 방향으로 유도될 수 있다. 이후 원료는 균질 유닛(141, 142)을 통과하면서 분쇄되어 열 교환 모듈(15)로 이송될 수 있다. 이와 같이 균질기는 각각의 공급 라인(SL1, SL2)의 한쪽 끝을 연결시키는 공급 조절 밸브(SV)를 더 포함하고, 공급 조절 밸브(SV)는 한 쌍의 유입 유닛(13a, 13b)의 공정 과정에 연동되어 작동된다. 그리고 이와 같은 균질 과정이 일정 시간 동안 진행된 이후 클리닝 공정이 진행될 수 있고, 클리닝 공정은 주기적으로 또는 압력 측정 수단에 의하여 탐지된 정보에 기초하여 진행될 수 있다. 이와 같은 클리닝 공정은 원료를 역류시키는 방법으로 이루어질 수 있다. 클리닝 공정을 위하여 회수 라인(RL1, RL2)은 균질 모듈(14)의 양끝과 공급 조절 밸브(SV)를 연결하는 형태로 배치될 수 있고, 공급 조절 밸브(SV)의 조절에 의하여 원료가 반대 방향으로 흐르도록 유도될 수 있다. 클리닝 공정 과정에서 압력 발생 유닛(11)은 분쇄 과정과 동일하게 작동될 수 있고, 회수 라인(RL1, RL2)과 배출 모듈(16)에 의하여 균질 모듈(14)에서 원료의 흐름 방향 및 배출 방향이 변경될 수 있다. 구체적으로 원료는 제1 회수 라인(RL1)을 경유하여 균질 모듈(14)의 앞쪽에서 뒤쪽으로 흐를 수 있고, 이에 의하여 균질 모듈(14)이 클리닝이 될 수 있다. 이후 원료는 회수 라인(RVL)을 통하여 유도되어 클리닝 라인(172)으로 유도되어 회수될 수 있다. 이후 클리닝 과정에서 회수된 원료는 다시 유입 유닛(13a, 13b)을 통하여 유입되거나, 다른 적절한 방법으로 처리될 수 있다.
클리닝 과정은 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. 또한 열 교환 모듈(15)은 서로 연결된 한 쌍의 열 교환기(151, 152)로 이루어질 수 있고, 각각의 열 교환기(151, 152)는 서로 다른 온도 또는 압력 조건에서 작동될 수 있다. 이후 열 교환기(151, 152)로부터 배출되면서 안정화가 된 균질 상태의 연료는 배출 모듈(16)을 통하여 배출될 수 있다. 열 교환 모듈(15)은 다양한 구조로 만들어질 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 고압 균질기에 적용되는 서보 구동 모듈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 압력 발생 유닛(11)은 밀폐 하우징(111)의 내부에서 왕복 운동을 하는 구동 축 유닛(21)으로 이루어진다. 압력 발생 유닛(11)은 원통 형상으로 만들어질 수 있고, 내부에 구동 축 유닛(21)이 배치될 수 있다. 압력 발생 유닛(11)은 밀폐 구조로 만들어질 수 있고, 실린더 형상의 밀폐 하우징(111)의 길이 방향의 중심선을 따라 구동 축(211)이 배치될 수 있다. 구동 축(211)은 동력 전달 유닛(112a, 112b)에 배치된 동력 전달 축(21a, 21b)에 연결될 수 있다. 밀폐 하우징(111)의 양쪽에 밀폐 유닛(113a, 113b)이 결합될 수 있고, 구동 축(211)의 양쪽 끝에 각각의 동력 전달 축(21a, 21b)의 한쪽 끝이 연결될 수 있다. 각각의 동력 전달 축(21a, 21b)은 밀폐 하우징(111)의 내부로부터 외부로 연장되면서 밀폐 유닛(113a, 113b)을 관통하도록 배치될 수 있다. 구동 축 유닛(21)의 둘레 면을 따라 나선 형상의 나사산이 형성될 수 있고, 구동 축 유닛(21)은 밀폐 하우징(111)의 길이 방향을 따라 왕복 운동을 할 수 있다. 이에 따라 동력 전달 축(21a, 21b)이 좌우로 이동되면서 플런저(12a, 12b)의 내부에 균질에 필요한 압력을 발생시킬 수 있다. 구체적으로 도 2의 아래쪽에 도시된 것처럼, 구동 축(211)이 좌우로 이동될 수 있고, 이에 따라 동력 전달 축(21a, 21b)이 좌우로 이동되면서 흡입 공정과 유도 공정이 교대로 진행될 수 있다. 구동 축(211)은 다양한 작동 수단에 의하여 작동될 수 있고, 예를 들어 모터 또는 이와 유사한 구동 수단에 의하여 작동될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 고압 균질기의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 압력 발생 유닛(11)의 작동 상태는 이동 제어 유닛(38)에 의하여 미리 설정된다. 균질기의 전체 작동이 제어 모듈(31)에 의하여 제어될 수 있고, 제어 모듈(31)은 서보 구동 모듈(32)의 작동을 조절하여 균질기의 내부에 고압을 발생시킬 수 있다. 서보 구동 모듈(32)은 압력 펌프, 서보 모터 또는 이와 유사한 구동 수단, 구동 축 유닛과 같은 압력 발생 수단 또는 이와 유사한 압력 발생을 위한 다양한 수단을 포함할 수 있다. 서보 구동 모듈(32)의 작동에 의하여 원료가 흡입되어 나노 셀 모듈(33)로 이송될 수 있다. 나노 셀 모듈(33)은 위에서 설명된 균질 모듈과 동일 또는 유사한 기능을 가질 수 있고, 나노 셀 모듈(33)에 의하여 균질이 된 원료는 열 교환 모듈(34)에서 안정화가 될 수 있다. 이후 안정화가 된 균질 원료는 배출 모듈(35)을 통하여 배출될 수 있고, 적절한 차후 공정에 따라 처리될 수 있다. 공급 라인에 유동 탐지 유닛(371)이 배치되어 원료의 공급 상태가 탐지될 수 있고, 탐지 정보는 예를 들어 압력 또는 온도를 포함할 수 있다. 유동 탐지 유닛(371)에 의하여 탐지된 정보가 작동 제어 유닛(36)으로 전송될 수 있고, 작동 제어 유닛(36)은 작동과 관련된 데이터를 포함할 수 있다. 또한 작동 제어 유닛(36)은 비교기를 포함할 수 있고, 비교기에 의하여 기준 값과 탐지 정보를 비교하고 비교 결과를 제어 모듈(31)로 전송할 수 있다. 제어 모듈(31)은 비교 결과에 따라 구동 축 유닛의 이동 거리 및 작동 주기를 조절할 수 있다. 그리고 작동 조절 데이터가 이동 제어 유닛(38)으로 전송될 수 있고, 이동 제어 유닛(38)은 작동 조절 데이터에 기초하여 서보 구동 모듈(32)의 작동 조건을 제어할 수 있다. 이와 같은 작동 과정에서 나노 셀 모듈(33)의 클리닝이 요구될 수 있다. 나노 셀 모듈(33)의 배출 부분에 압력 탐지 유닛(372)이 배치될 수 있고, 압력 탐지 유닛(372)에 의하여 나노 셀 모듈(33)의 배출 압력이 탐지될 수 있다. 그리고 압력 탐지 유닛(372)에 의하여 탐지된 압력이 미리 결정된 범위가 되지 않으면 역류 제어 유닛(39)에 의하여 역류 모듈이 작동될 수 있다. 이후 역류 모듈의 작동에 의하여 나노 셀 모듈(33)의 클리닝 공정이 진행될 수 있다.
균질기는 다양한 방법으로 작동될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 고압 균질기에 압력 전달 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 한 쌍의 동력 전달 유닛(112a, 112b)의 각각은 커플러(41)에 의하여 압력 발생 유닛(11)과 연결되면서 플런저(12a, 12b)의 내부를 따라 이동 가능한 압력 전달 부재(121a, 121b)를 포함한다. 동력 전달 축(21a, 21b)이 밀폐 유닛(113a, 113b)을 관통하면서 밀폐 하우징(111)의 내부로부터 외부로 연장될 있다. 또한 각각의 플런저(12a, 12b)의 내부에 형성된 압력 전달 경로(44)를 따라 이동 가능한 압력 전달 부재(121a, 121b)가 플런저(12a, 12b)의 내부로부터 외부로 연장될 수 있다. 밀폐 유닛(113a, 113b)의 양쪽 및 바깥쪽 면에 이동 유도 부싱 유닛(42, 43)이 배치될 수 있고, 이동 유도 부싱 유닛(42, 43)에 유도 통로가 형성될 수 있고, 이에 의하여 압력 발생 유닛(11)의 구동력이 안정적으로 압력 전달 부재(121a, 121b)에 전달될 수 있다. 또한 압력 전달 경로(44) 또는 압력 전달 부재(121a, 121b)에 실링 유닛(45)이 배치될 수 있다. 그리고 동력 전달 축(21a)과 압력 전달 부재(121a, 121b)는 커플러(41)에 의하여 연결될 수 있다. 커플러(41)는 실린더 형상이 될 수 있고, 내부에 동력 전달 축(21a, 21b) 및 압력 전달 부재(121a, 121b)의 끝 부분이 삽입되어 이동될 수 있는 결합 경로가 형성될 수 있다. 커플러(41)는 압력 전달 부재(121a, 121b)와 동력 전달 축(21a, 21b)을 분리 가능하도록 결합시킬 수 있다. 선택적으로 커플러(41)가 실린더 형상으로 만들어지는 것에 의하여 동력 전달 축(21a, 21b)과 압력 전달 부재(121a, 121b)의 연결에 따른 동력 전달이 안정적으로 이루어지도록 하는 균형 유닛의 기능을 가질 수 있다.
동력 전달 축(21a, 21b)과 압력 전달 부재(121a, 121b)는 다양한 구조로 서로 연결될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 고압 균질기에 적용되는 압력 펌프의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 압력 발생 유닛(11)은 선형으로 연장되면서 둘레 면을 따라 연속적으로 나선 홈(G)이 형성된 피치 조절 구동 축(211a)을 포함한다. 압력 발생 유닛(11)은 원통 형상의 밀폐 하우징(51); 밀폐 하우징(51)의 양쪽 끝에 고정되는 고정 유닛(53a, 53b); 고정 유닛(53a, 53)의 사이에 이동 가능하도록 배치되는 유도 실린더(52); 유도 실린더(52)를 따라 이동 가능하도록 유도 실린더(52)에 결합되는 이동 실린더(54); 및 고정 유닛(53a, 53b)을 관통하여 이동 가능한 피치 조절 구동 축(211a)으로 이루어질 수 있다. 피치 조절 구동 축(211a)은 선형으로 유지되면서 주위에 나선 형상으로 나사산이 형성될 수 있다. 나사산의 둘레 면을 따라 형성된 다수 개의 평면 돌기(P_1 내지 P_N)는 서로 연결이 되어 나선 형상이 될 수 있고, 서로 이웃하는 평면 돌기(P_1 내지 P_N) 사이에 연속적으로 나선 형상으로 연결되는 나선 홈(G)이 형성될 수 있다. 평면 돌기(P_1 내지 P_N)는 위쪽 면이 평면이 되는 형상이 될 수 있고, 나선 홈(G)은 중심선을 기준으로 안쪽으로 일정한 곡률 반경을 가지는 경로 형상이 될 수 있다. 경로를 따라 예를 들어 구형의 이동 유도 볼이 이동될 수 있다. 이동 실린더(54)에 피치 조절 구동 축(211a)이 서로 결합되어 유도 실린더(52)를 따라 이동될 수 있고, 피치 조절 구동 축(211a)의 나선 홈(G)에 이동 유도 볼이 배치될 수 있다. 그리고 이동 유도 볼의 이동에 따라 이동 실린더(54)가 유도 실린더(52)를 따라 이동될 수 있고 이에 따라 피치 조절 구동 축(211a)이 이동될 수 있다. 이에 따라 피치 조절 구동 축(211a)의 양쪽 끝에 연결된 동력 전달 축과 동일 또는 유사한 기능을 가지는 동력 유도 축(56a, 56b)이 축 유도 유닛(54a, 54b)에 의하여 유도되어 이동될 수 있다.
압력 발생 유닛(11)은 다양한 구조로 만들어져 균질 공정을 위한 압력을 발생시킬 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 고압 균질기는 원료가 양쪽에서 교대로 투입되면서 압축 펌프와 같은 높은 전력 소비가 요구되는 기기가 적용되지 않는 것에 의하여 생산 효율이 향상되도록 한다. 본 발명에 따른 고압 균질기는 압력의 발생 및 제어가 왕복 축 이동 방식을 가지면서 서보 제어 방식을 가지는 것에 의하여 균질기의 작동이 전자적으로 이루어지도록 한다. 또한 예를 들어 압력 펌프와 같은 장치에 의하여 압력이 발생되는 것에 의하여 소음 발생이 억제되고 이에 의하여 소음 발생 규제 조건에 적합한 상태로 작동되도록 한다. 이와 같이 공지의 균질기에 사용되는 유압시스템은 소음, 진동, 분진을 발생시키는 단점이 있으나 본 발명에 따른 균질기의 경우 서보 구동 모듈을 사용하는 것에 의하여 이와 같은 환경 문제의 발생이 방지될 수 있다. 추가로 공지의 유압 시스템에 비하여 동력 전달 구조가 단순화되어 에너지 효율이 향상되고 유압용 오일(Oil)이 사용되지 않는 것에 의하여 친환경성을 가진다.
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.
11: 압력 발생 유닛 12a, 12b: 플런저
13a, 13b: 유입 유닛 14: 균질 모듈
15: 열 교환 모듈 16: 배출 모듈
17: 역류 모듈 21: 구동 축 유닛
21a, 21b: 동력 전달 축 31: 제어 모듈
32: 서보 구동 모듈 33: 나노 셀 모듈
34: 열 교환 모듈 35: 배출 모듈
36: 작동 제어 유닛 38: 이동 제어 유닛
39: 역류 제어 유닛 41: 커플러
42, 43: 이동 유도 부싱 유닛
44: 압력 전달 경로 45: 실링 유닛
51:밀폐 하우징 52: 유도 실린더
53a, 53b: 고정 유닛 54: 이동 실린더
54a, 54b: 축 유도 유닛 56a, 56b: 동력 유도 축
111: 밀폐 하우징 112a, 112b: 동력 전달 유닛
113a, 113b: 밀폐 유닛 121a, 121b: 압력 전달 부재
131: 유입 부분 132: 조절 밸브
133: 유도 부분 141, 142: 균질 유닛
151, 152: 열 교환기 172: 클리닝 라인
211: 구동 축 211a: 피치 조절 구동 축
371: 유동 탐지 유닛 372: 압력 탐지 유닛
G: 나선 홈 P_1 내지 P_N: 평면 돌기
RL1, RL2, RVL: 회수 라인 SL1, SL2: 공급 라인
SV: 공급 조절 밸브

Claims (6)

  1. 원료의 균질에 필요한 압력을 발생시키는 압력 발생 유닛(11);
    압력 발생 유닛(11)의 양쪽에 형성된 한 쌍의 동력 전달 유닛(112a, 112b);
    한 쌍의 동력 전달 유닛(112a, 112b)의 각각에 연결된 한 쌍의 플런저(12a, 12b);
    한 쌍의 플런저(12a, 12b)의 끝 부분에 배치되는 한 쌍의 유입 유닛(13a, 13b); 및
    한 쌍의 유입 유닛(13a, 13b) 각각과 공급 라인(SL1, SL2)에 의하여 연결되는 균질 모듈(14)을 포함하고,
    압력 발생 유닛(11)은 원통 형상의 밀폐 하우징(51); 밀폐 하우징(51)의 양쪽 끝에 고정되는 고정 유닛(53a, 53b); 고정 유닛(53a, 53)의 사이에 이동 가능하도록 배치되는 유도 실린더(52); 유도 실린더(52)를 따라 이동 가능하도록 유도 실린더(52)에 결합되는 이동 실린더(54); 및 고정 유닛(53a, 53b)을 관통하여 이동 가능한 피치 조절 구동 축(211a)으로 이루어지고,
    피치 조절 구동 축(211a)의 나선홈(G)에 이동 유도 볼이 배치되고 이동 유도 볼의 이동에 따라 이동 실린더(54)가 유도 실린더(52)를 따라 이동되어 피치 조절 구동 축(211a)이 이동되는 고압 균질기.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 압력 발생 유닛(11)의 작동 상태는 이동 제어 유닛(38)에 의하여 미리 설정되는 것을 특징으로 하는 고압 균질기.
  4. 청구항 1에 있어서, 한 쌍의 동력 전달 유닛(112a, 112b)의 각각은 커플러(41)에 의하여 압력 발생 유닛(11)과 연결되면서 플런저(12a, 12b)의 내부를 따라 이동 가능한 압력 전달 부재(121a, 121b)를 더 포함하는 고압 균질기.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 각각의 공급 라인(SL1, SL2)의 한쪽 끝을 연결시키는 공급 조절 밸브(SV)를 더 포함하고, 공급 조절 밸브(SV)는 한 쌍의 유입 유닛(13a, 13b)의 공정 과정에 연동되어 작동되는 것을 특징으로 하는 고압 균질기.
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