KR102146243B1

KR102146243B1 - 초음파 처리 장치

Info

Publication number: KR102146243B1
Application number: KR1020180120663A
Authority: KR
Inventors: 정성재; 김동석; 최준현; 최해란
Original assignee: (주)클래시스
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2020-08-20
Also published as: KR20190118101A

Abstract

본 발명은 집속 초음파를 이용하여 분산, 추출 등을 수행하는 초음파 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 초음파 처리 장치는 원료가 저장 또는 이송되는 처리 챔버와, 처리 챔버의 특정 위치에 초점을 갖는 집속 초음파를 조사하는 초음파 발생 모듈을 포함한다. 초음파 발생 모듈은 초음파 트랜스듀서를 구비하고, 초음파 트랜스듀서는 타원형 발진체를 구비한다. 본 발명에 의해 집속 초음파로 유성 성분과 수성 성분의 분산을 수행하면 인체에 유해한 계면활성제를 사용하지 않고서도 분산된 용액을 성분 분리 없이 장기간 보관할 수 있다. 또한, 천연 물질로부터 기능성 성분을 추출할 때 추출 효율이 높고 기능성 성분이 변성될 우려가 없다는 장점이 있다.

Description

초음파 처리 장치{Ultrasonic Wave Processing Apparatus}

본 발명은 초음파 처리 장치에 관한 것으로서, 특히 집속 초음파(focused ultrasonic wave)를 이용하여 분산, 추출 등을 수행하는 초음파 처리 장치에 관한 것이다.

수성 원료에 유성 원료를 분산시킬 때 사용되는 계면활성제는 인체에 유해하다. 따라서 방사상으로 조사되는 초음파로 분산(dispersion)을 수행하는 기술이 제안되고 있으나, 장시간 보관하는 경우 수성 원료와 유성 원료가 다시 분리되는 문제점이 있다.

초음파를 이용하여 천연 물질로부터 기능성 성분을 추출(extraction)하는 기술도 제안되고 있다. 열을 사용하면 기능성 성분이 추출 과정에서 변성될 우려가 있으나, 초음파 추출은 이런 우려가 적다. 하지만 방사상으로 조사되는 초음파를 추출에 이용하는 경우, 천연 물질의 강한 세포벽으로 인해 기능성 성분이 충분히 추출되지 않는 문제점이 있다.

1. 한국공개특허공보 제10-2012-0096377호 (초음파 분산기) 2. 한국등록특허공보 제10-0992371호 (상온 초음파 추출장치)

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점이 없이 초음파로 원료를 처리하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 초음파를 이용하여 원료를 처리하는 장치에 있어서, 원료가 저장 또는 이송되는 처리 챔버와, 상기 처리 챔버의 특정 위치에 초점을 갖는 집속 초음파를 조사하는 초음파 발생 모듈을 포함하고, 상기 초음파 발생 모듈은 초음파 트랜스듀서를 구비하고, 상기 초음파 트랜스듀서는 타원형 발진체를 구비하여 집속 초음파를 생성하는 것을 일 측면으로 한다.

바람직하게는, 상기 초음파 매질의 온도를 하강시키는 냉각장치를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 처리 챔버로 공급되는 원료를 저장하는 처리전 원료용기와, 상기 처리 챔버에서 초음파 처리된 원료를 저장하는 처리후 원료용기를 더 포함한다. 상기 처리후 원료용기 내의 원료를 상기 처리전 원료용기로 전달하는 순환 이송관을 더 포함한다. 상기 순환 이송관의 특정 위치에 설치되어 상기 처리후 원료용기로부터 상기 처리전 원료용기로의 원료의 이송을 제어하는 개폐밸브를 더 포함한다.

삭제

바람직하게는, 상기 초음파 발생 모듈은 상기 초음파 트랜스듀서가 내부에 설치되고 특정 위치에 카트리지 윈도우를 갖는 카트리지 하우징과, 상기 카트리지 하우징의 내부에 채워지고 상기 초음파 트랜스듀서에서 생성된 초음파를 상기 카트리지 윈도우로 전달하는 초음파 매질을 더 구비한다.

상기 처리 챔버의 일 형태는 원료가 저장되는 처리 용기이다.

바람직하게는, 상기 초음파 트랜스듀서를 상기 처리 용기에 대해 이동시키는 이동수단을 더 포함한다. 또한, 상기 처리 용기를 이동시키는 이동수단을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 처리 용기에 대해 상기 초음파 발생 모듈을 이동시키는 이동 수단과, 상기 초음파 발생 모듈에 부착되어 상기 처리 용기 내의 원료를 혼합하는 교반기를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 초음파 발생 모듈은 상기 처리 용기의 위에 배치되고, 상기 카트리지 윈도우는 하향한다.

바람직하게는, 상기 초음파 발생 모듈은 상기 처리 용기의 아래에 배치되고, 상기 카트리지 윈도우는 상향한다. 상기 카트리지 하우징은 상기 카트리지 윈도우의 주변부에 에어 포켓부를 형성하기 위하여 단차를 구비한다.

바람직하게는, 상기 초음파 발생 모듈은 상기 카트리지 하우징의 내부에 복수의 초음파 트랜스듀서를 구비한다. 상기 복수의 초음파 트랜스듀서는 적어도 2개의 초점이 상기 카트리지 윈도우로부터 거리가 상이하다.

바람직하게는, 상기 카트리지 윈도우는 상기 처리 용기의 내부에 위치한다. 상기 처리 용기에 복수개의 초음파 발생 모듈이 설치되고, 상기 복수개의 초음파 카트리지의 초점이 동일하다.

바람직하게는, 상기 처리 용기 내에서 원료를 교반하는 팬을 더 포함한다. 상기 초음파 트랜스듀서는 상기 처리 용기에 대해 전진 또는 후진 가능하게 설치된다. 상기 처리 용기 내의 원료를 냉각시키는 수단을 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 처리 용기는 원료 주입구를 2개 이상 구비한다. 상기 원료 주입구를 통한 상기 처리 용기에의 원료 주입을 제어하는 개폐 밸브를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 처리 용기에 적어도 2개의 성분을 갖는 원료가 저장되는 경우 상기 초음파 발생 모듈의 초점이 상기 원료의 경계면에 맞춰진다.

바람직하게는, 상기 처리 용기의 내부에 격리실을 더 포함하고, 상기 격리실은 초음파가 통과하는 윈도우를 구비하며, 상기 초음파 발생 모듈의 초점은 상기 격리실의 내부에 맞춰진다. 상기 격리실은 상기 처리 용기로부터 원료가 유입되는 유입 도어와, 상기 처리 용기로 원료가 유출되는 유출 도어를 구비하며, 상기 유입 도어 또는 유출 도어의 근방에 설치되고 원료를 유동시키는 팬을 더 포함한다.

바람직하게는 상기 처리 용기의 바닥면은 지면에 대해 경사를 갖는 경사면으로 구성된다. 상기 초음파 발생 모듈의 초점은 상기 경사면의 바로 위에 위치한다. 상기 초음파 발생 모듈은 상기 경사면을 따라 복수개의 초음파 트랜스듀서를 구비한다. 또한, 상기 경사면의 경사를 가변시키는 경사 조정부를 더 포함한다.

상기 처리 챔버의 다른 형태는 원료가 이송되는 처리 관로이다.

바람직하게는, 상기 초음파 발생 모듈은 상기 처리 관로의 외부에 배치되고, 상기 초음파 발생 모듈과 상기 처리 관로의 사이에 초음파 매질이 구비된다.

바람직하게는, 상기 처리 관로는 상기 초음파 발생 모듈의 설치를 위해 다각형 단면을 갖는다.

바람직하게는, 상기 처리 관로의 유입구는 유출구보다 아래쪽에 위치하도록 설치된다.

바람직하게는, 상기 처리 관로에서 상기 처리 관로의 유입구와 상기 초음파 발생 모듈의 설치 위치의 사이에 설치되고, 원료의 이종 성분을 혼합하는 초음파 분산기를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 처리 관로에서 상기 초음파 발생 모듈의 설치 위치의 하류에 원료의 흐름을 제어하는 제1 개폐밸브를 더 포함한다. 상기 처리 관로에서 상기 초음파 발생 모듈의 설치 위치의 상류에 원료의 흐름을 제어하는 제2 개폐밸브를 더 포함한다. 상기 처리 관로에 설치되고 상기 처리 관로에서 이송되는 원료의 양을 측정하는 플로우 센서(flow sensor)를 더 포함하고, 상기 플로우 센서의 측정값에 따라 상기 제1 또는 제2 개폐밸브가 제어된다. 상기 처리 관로에서 상기 처리 관로의 유입구와 상기 초음파 분산기의 사이에 원료의 흐름을 제어하는 제3 개폐밸브를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 처리 관로에서 상기 제3 개폐밸브와 상기 초음파 분산기의 설치 위치의 사이에 원료 주입구가 설치된다. 또는 상기 처리 관로에서 상기 제2 개폐밸브와 상기 초음파 발생 모듈의 설치 위치의 사이에 원료 주입구가 설치된다.

바람직하게는, 상기 처리 관로는 상대적으로 좁은 직경을 갖는 집중부를 갖고, 상기 초음파 카트리지의 초점은 상기 집중부에 맞춰진다.

본 발명에 의해 집속 초음파로 유성 성분과 수성 성분의 분산을 수행하면 인체에 유해한 계면활성제를 사용하지 않고서도 분산된 용액을 성분 분리 없이 장기간 보관할 수 있다. 또한, 천연 물질로부터 기능성 성분을 추출할 때 추출 효율이 높고 기능성 성분이 변성될 우려가 없다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 처리 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 처리 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 처리 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 처리 장치의 구성도이다.
도 5a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 초음파 처리 장치의 구성도이고, 도 5b는 초음파 생성 모듈의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 초음파 처리 장치의 구성도이다.
도 7은 도 6의 초음파 처리 장치에 적용된 초음파 발생 모듈의 상세도이다.
도 8a는 본 발명의 제7 실시예에 따른 초음파 처리 장치의 사시도이고, 도 8b는 평면도이며, 도 8c는 분해 사시도이고, 도 8d는 초음파 생성 모듈의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 초음파 처리 장치의 개념도이다.
도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 초음파 처리 장치의 구성도이다.
도 11은 도 10에 도시된 제9 실시예에서 처리 관로에 대해 초음파 발생 모듈을 설치한 제1 형태를 설명하는 도면이다.
도 12는 도 10에 도시된 제9 실시예에서 처리 관로에 대해 초음파 발생 모듈을 설치한 제2 형태를 설명하는 도면이다.
도 13은 도 10에 도시된 제9 실시예에서 처리 관로에 대해 초음파 발생 모듈을 설치한 제3 형태를 설명하는 도면이다.
도 14는 도 13의 “A”방향에서 바라본 초음파 발생 모듈(1007)의 설치 형태를 설명하는 도면이다.
도 15는 도 10에 도시된 제9 실시예에서 처리 관로에 대해 초음파 발생 모듈을 설치한 제4 형태를 설명하는 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 초음파 처리 장치(100)의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(100)는 초음파 처리되는 원료가 저장되는 처리 용기(102)와, 처리 용기(102)의 특정 위치에 초점을 갖는 집속 초음파를 조사하는 초음파 발생 모듈(110)을 구비한다. 초음파 발생 모듈(110)은 처리 용기(102)의 위쪽에 위치한다. 도 1에서 이해의 편의를 위해 처리 용기(102), 초음파 발생 모듈(110) 등은 단면도로 표시하였다.

초음파 발생 모듈(110)은 초음파 트랜스듀서(116), 카트리지 하우징(112), 초음파 매질(113) 등을 구비한다. 초음파 트랜스듀서(116)는 타원형 발진체(117)를 구비하여 집속 초음파를 생성한다. 카트리지 하우징(112)의 내부에 초음파 트랜스듀서(116)가 설치된다. 카트리지 하우징(112)은 하부에 개구부가 형성되고, 개구부에는 초음파를 투과시키는 카트리지 윈도우(114)가 부착된다. 초음파 매질(113)은 카트리지 하우징(112)의 내부에 채워지고 초음파 트랜스듀서(116)에서 생성된 초음파를 카트리지 윈도우(114)로 전달한다.

처리 용기(102)에는 초음파 발생 모듈(110)이 분리 가능하게 장착되는 결합부(104)가 설치되며, 초음파 처리되는 원료가 저장된다. 초음파 발생 모듈(110)은 집속 초음파를 조사하여 처리 용기(102)에 저장된 예를 들어, 화장품 원료의 입자를 미세화 하거나 각종 동식물, 버섯, 해산물, 해초, 유기물 등의 천연 물질로부터 기능성 성분을 추출한다.

화장품 원료는 수성 원료, 유성 원료, 기능성 원료를 포함할 수 있다. 수성 원료는 정제수, 알콜 등을 포함하고, 유성 원료는 식물성 오일류, 동물성 오일류, 광물성 오일류, 고급 지방산, 고급 지방 알코올, 에스테르 왁스 등을 포함하며, 기능성 원료는 나이아신아마이드(Niacinamide) 등과 같은 미백 기능성 원료, 레티놀(Retinol), 콜라겐, 아데노신(Adenocine) 등과 같은 주름 개선 기능성 원료, 글리세릴파바(GlycerylPABA), 드로메트리졸(Drometrizole) 등과 같은 자외선 차단 기능성 원료, 알부틴 아데노신과 같은 미백과 주름 개선 기능성 원료 등을 포함한다.

초음파 처리 장치(100)가 분산을 수행하는 경우 처리 용기(102)에는 2 이상의 원료가 혼합되어 저장된다. 예를 들어, 처리 용기(102)에는 수성 원료와 유성 원료가 혼합되어 저장된다. 초음파 발생 모듈(110)은 수성 원료와 유성 원료가 혼합된 혼합원료에 집속 초음파를 조사함으로써, 수성 원료의 미세화된 입자와 유성 원료의 미세화된 입자가 서로 혼합되도록 한다. 집속 초음파를 사용하는 경우 방사상으로 조사되는 초음파에 비해 에너지가 높아 입자가 더욱 미세화됨으로 수성 원료와 유성 원료가 혼합된 상태로 장기간 유지할 수 있다. 초음파 처리 장치(100)에서 분산을 수행하는 경우 초음파 발생 모듈(110)의 초점은 수성 원료와 유성 원료의 경계면에 맞춰지는 것이 바람직하다.

집속 초음파가 처리 용기(102)에 저장된 원료에 고르게 조사될 수 있도록 초음파 트랜스듀서(116)를 이동시키는 이동기구(118)가 초음파 발생 모듈(110)의 내부에 설치되거나, 또는 처리 용기(102) 내의 원료에 진동을 전달하여 흔드는 원료 유동기기(미도시됨)가 처리 용기(102)에 설치된다.

초음파 발생 모듈(110)은 초음파가 투과되는 카트리지 윈도우(114)가 원료(103)의 수면(水面)과 접촉하거나, 일부가 원료 내로 잠기게 설치된다. 따라서 초음파 발생 모듈(110)에서 발생된 초음파가 공기를 통과하지 않고 원료(103)에 조사된다.

카트리지 윈도우(114)는 초음파를 투과할 수 있는 반투명 또는 투명 재질의 필름이다. 본 실시예에서 카트리지 윈도우(114)는 캡톤 필름이나, 초음파를 원활하게 통과시킬 수 있는 공지의 다른 재질일 수 있다.

이동기구(118)는 초음파 트랜스듀서(116)에서 생성된 집속 초음파가 처리 용기(102) 내의 원료(103)에 골고루 조사되도록 초음파 트랜스듀서(116)를 이동시킨다. 이동기구(118)는 초음파 트랜스듀서(116)를 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동부(118a), Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동부(118b), Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동부(118c)로 구성된다.

본 실시예에서 이동기구(118)는 초음파 트랜스듀서(116)가 X/Y/Z축을 따라 직선 운동을 하도록 구성되나, 초음파 트랜스듀서가 피벗 운동, 시계추 운동, 나선형 운동 등의 다양한 형태로 움직이도록 구성될 수 있다. 또한, 본 실시예에서 이동기구(118)는 카트리지 하우징(112)의 내부에 위치되고, 초음파 트랜스듀서(116)와 연결되어 초음파 트랜스듀서(116)를 이동시키도록 구성되나, 이동기구는 카트리지 하우징의 외측에 위치하여 카트리지 하우징을 이동시키도록 구성될 수 있다.

또한, 처리 용기(102) 내의 원료를 흔들어 집속 초음파가 원료에 고르게 조사될 수 있도록 원료 유동기기(미도시됨)가 구비될 수 있다. 상기 원료 유동기기는 처리 용기(102)가 시계추 운동, 회전 운동 등을 하도록 구성될 수 있다. 또한, 처리 용기(102)의 내부에 원료를 교반하는 교반 날개(미도시됨)가 구비될 수 있다.

집속 초음파가 처리 용기(102) 내의 원료(103)에 조사되면 원료(103)의 온도가 상승하여 가스가 발생할 수 있다. 이 가스를 방출할 수 있도록 결합부(104)에는 가스 방출구(미도시됨)가 형성될 수 있다.

초음파 발생 모듈(110)이 장시간 집속 초음파를 생성하면 초음파 매질(113)의 온도가 상승하게 되므로 초음파 매질(113)을 냉각시키는 냉각기구가 필요하다. 본 실시예에서 매질 냉각기구는 카트리지 하우징(112)에 삽입되어 초음파 매질(113)과 접촉하는 금속판(120)과, 금속판(120)을 통해 전달된 열을 공기 중으로 발산하는 히트 싱크(heat sink, 122)로 구성된다. 히트 싱크(122) 대신에 펠티어 소자가 사용될 수 있다.

원료 용기(130, 132, 134)가 더 구비될 수 있다. 원료 용기(130, 132)에는 초음파 처리 전의 원료가 저장된다. 원료 용기(134)에는 초음파 처리 후의 원료가 저장된다. 원료 용기(130)는 이송관(136)을 통해 처리 용기(102)의 원료 주입구(137)에 연결되며, 이송관(136)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(144)를 통해 조절된다. 원료 용기(132)는 이송관(138)을 통해 처리 용기(102)의 원료 주입구(139)와 연결되며, 이송관(138)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(146)를 통해 조절된다. 원료 용기(134)는 이송관(140)을 통해 처리 용기(102)의 원료 배출구(141)와 연결되며, 이송관(140)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(148)를 통해 조절된다. 원료 용기(130)와 원료 용기(134)는 이송관(142)를 통해 연결되며, 이송관(142)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(150)를 통해 조절된다.

수성 원료에 유성 원료를 분산하는 경우 부피가 큰 원료, 예를 들어 수성 원료는 원료 용기(130)에 저장되고, 부피가 작은 원료, 예를 들어 유성 원료는 원료 용기(132)에 저장된다. 원료 용기(130, 132)에 저장된 원료는 초음파 처리를 위해 개폐밸브(144, 146)가 개방된 상태에서 펌프(미도시됨)를 통해 처리 용기(102) 내로 이송된다. 처리 용기(102)에서 초음파 처리된 원료는 개폐밸브(148)를 개방하여 원료 용기(134) 내로 이송된다.

1회의 초음파 처리가 충분하지 않은 경우 반복해서 초음파 처리를 수행할 필요가 있다. 이 경우는 개폐밸브(150)를 개방하여 초음파 처리된 후 원료 용기(134)에 저장되어 있는 원료를 이송관(142)을 통해 원료 용기(130)로 이송한다. 원료 용기(130)로 이송된 원료는 이송관(136)을 통해 처리 용기(102)로 이송되어 다시 초음파 처리된다. 즉, 원료 용기(134), 이송관(142), 원료용기(130), 처리용기(102)의 순서로 원료가 순환하게 된다.

분산 처리의 경우 처리 용기(102) 내에서 예를 들어, 수성 원료의 수면에 얇게 유성 원료가 떠있으므로 초음파 발생 모듈(110)에서 생성된 집속 초음파의 초점은 원료의 수면 근처에 형성될 필요가 있다. 본 실시에서와 같이, 초음파 발생 모듈(110)에서 생성된 집속 초음파가 처리 용기(102)의 바닥면을 향해 조사되는 경우에는 원료가 바닥면에 붙을 수 있다. 따라서 이동기구(118)는 세정 모드에서 집속 초음파의 초점이 바닥면 근처에 형성되도록 하여 바닥면에 붙은 원료를 떼어내는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 초음파 트랜스듀서(116)가 처리 용기(102) 내의 원료와 직접 접촉하지 않으므로 초음파 처리 중에 유해 성분이 생성되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 처리 용기(102)로부터 초음파 발생 모듈(110)을 분리하기가 용이하므로 초음파 트랜스듀서(116)를 교체하기가 용이하다. 또한, 본 실시예에서는 처리 용기(102)에 안정적으로 저장된 원료에 이동기구(118)를 통해 집속 초음파를 균일하게 조사할 수 있는 장점이 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초음파 처리 장치의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(200)는 초음파 처리되는 원료가 저장되는 처리 용기(202)와, 처리 용기(202)의 특정 위치에 초점을 갖는 집속 초음파를 조사하는 초음파 발생 모듈(210)을 구비한다. 초음파 처리 장치(200)는 초음파 발생 모듈(210)이 처리 용기(202)의 아래쪽에 위치하는 점에서 도 1에 도시된 초음파 처리 장치(100)와 상이하다.

초음파 발생 모듈(210)은 초음파 트랜스듀서(216), 카트리지 하우징(212), 초음파 매질(213) 등을 구비한다. 초음파 트랜스듀서(216)는 타원형 발진체(217)를 구비하여 집속 초음파를 생성한다. 카트리지 하우징(212)의 내부에 초음파 트랜스듀서(216)가 설치되고, 상부에는 개구부가 형성되며, 이 개구부에는 카트리지 윈도우(214)가 부착된다. 초음파 매질(213)은 카트리지 하우징(212)의 내부에 채워지고 초음파 트랜스듀서(216)에서 생성된 초음파를 카트리지 윈도우(214)로 전달한다.

집속 초음파가 처리 용기(202)에 저장된 원료에 고르게 조사될 수 있도록 초음파 트랜스듀서(216)를 이동시키는 이동기구(218)가 초음파 발생 모듈(210)에 설치되거나, 또는 처리 용기(202) 내의 원료에 진동을 전달하여 흔드는 원료 유동기기(도시되지 않음)가 처리 용기(202)에 설치된다.

초음파 발생 모듈(210)에 처리 용기(202)를 분리 가능하게 장착하기 위한 결합부(204)가 형성된다. 처리 용기(202)의 바닥면에는 초음파가 투과하는 용기 윈도우(206)가 설치된다. 초음파 발생 모듈(210)이 상부를 향하게 설치되므로 카트리지 윈도우(214)에 처짐이 발생하여 카트리지 윈도우(214)와 용기 윈도우(206) 사이에 간격이 형성될 수 있다. 윈도우(206, 214) 사이에 간격이 형성되는 경우 초음파가 공기 중에서 전달되지 못하고 손실이 크게 발생되는 문제점이 있다. 이러한 현상의 방지를 위해 윈도우(206, 214) 사이에 초음파를 전달할 수 있는 매질이 채워진다. 또는 용기 윈도우(206)는 처리 용기(202) 내부에 채워지는 원료의 하중에 의해 처짐이 발생되어 카트리지 윈도우(214)에 밀착되는 필름재로 형성된다. 즉, 용기 윈도우(206)는 필름재로 처짐이 발생되어 마찬가지로 처짐이 발생된 카트리지 윈도우(214)에 밀착됨으로써 윈도우(206, 214)의 사이에 빈 공간이 형성되지 않도록 한다.

초음파 발생 모듈(210)에 초음파 매질을 완전히 채울 수는 없으므로 카트리지 윈도우(214)가 카트리지 하우징(212) 내에서의 초음파 매질(213)의 통상적인 수면보다 낮게 위치하도록 카트리지 하우징(212)을 구성할 필요가 있다. 이를 위해 카트리지 하우징(212)은 상면 둘레부(225)가 카트리지 윈도우(214)에 비해 단차를 갖도록 하여 에어 포켓부(226)를 형성한다.

이동기구(218)는 초음파 트랜스듀서(216)에서 생성된 집속 초음파가 저장 용기(202) 내의 원료에 골고루 조사되도록 초음파 트랜스듀서(216)를 이동시킨다. 본 실시예에서 이동기구(218)는 초음파 트랜스듀서(216)를 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동부(218a), Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동부(218b), Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동부(218c)로 구성된다.

처리 용기(202) 내의 원료를 흔들어 집속 초음파가 원료에 고르게 조사될 수 있도록 원료 유동기기(미도시됨)가 구비될 수 있다. 상기 원료 유동기기는 처리 용기(202)가 시계추 운동, 회전 운동 등을 하도록 구성될 수 있다. 또한, 처리 용기(202)의 내부에 원료를 교반하는 교반 날개(미도시됨)가 구비될 수 있다.

집속 초음파가 처리 용기(202) 내의 원료에 조사되면 원료의 온도가 상승하여 가스가 발생할 수 있다. 이 가스를 방출할 수 있도록 처리 용기(202)의 상부에는 가스 방출구(252)가 형성될 수 있다. 또한 가스 방출구(252)에는 소정 크기 이상의 압력에서 개방되는 체크 밸브(254)가 구비될 수 있다.

초음파 발생 모듈(210)이 장시간 집속 초음파를 생성하면 초음파 매질(213)의 온도가 상승하게 되므로 초음파 매질(213)을 냉각시키는 냉각기구가 필요하다. 본 실시예에서 매질 냉각기구는 카트리지 하우징(112)에 삽입되어 초음파 매질(113)과 접촉하는 금속판(220)과, 금속판(220)을 통해 전달된 열을 공기 중으로 발산하는 히트 싱크(222)로 구성된다. 히트 싱크(222) 대신에 펠티어 소자가 사용될 수 있다.

원료 용기(230, 232, 234)가 더 구비될 수 있다. 원료 용기(230, 232)에는 초음파 처리 전의 원료가 저장된다. 원료 용기(234)에는 초음파 처리 후의 원료가 저장된다. 원료 용기(230)는 이송관(236)을 통해 처리 용기(202)의 원료 주입구(237)에 연결되며, 이송관(236)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(244)를 통해 조절된다. 원료 용기(232)는 이송관(238)을 통해 처리 용기(202)의 원료 주입구(239)와 연결되며, 이송관(238)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(246)를 통해 조절된다. 원료 용기(234)는 이송관(240)을 통해 처리 용기(202)의 원료 배출구(241)와 연결되며, 이송관(240)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(248)를 통해 조절된다. 원료 용기(230)와 원료 용기(234)는 이송관(242)를 통해 연결되며, 이송관(242)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(250)를 통해 조절된다.

본 실시예에서는 초음파 트랜스듀서(216)가 처리 용기(202) 내의 원료와 직접 접촉하지 않으므로 초음파 처리 중에 유해 성분이 생성되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 처리 용기(202)로부터 초음파 발생 모듈(210)을 분리하기가 용이하므로 초음파 트랜스듀서(216)를 교체하기가 용이하다. 또한, 본 실시예에서는 처리 용기(202)에 안정적으로 저장된 원료에 이동기구(218)를 통해 집속 초음파를 균일하게 조사할 수 있다. 또한, 초음파 발생 모듈(210)에서 생성된 초음파가 원료의 수면을 향하므로 처리 용기(202)의 바닥면에 원료에 부착할 우려가 적어 청소의 필요성이 적다는 장점이 있다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 초음파 처리 장치의 구성도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(300)는 초음파 처리되는 원료가 저장되는 처리 용기(202)와, 처리 용기(302)의 특정 위치에 초점을 갖는 집속 초음파를 조사하는 초음파 발생 모듈(310)을 구비한다.

초음파 발생 모듈(310)은 초음파 트랜스듀서(316), 카트리지 하우징(312), 초음파 매질(313) 등을 구비한다. 카트리지 하우징(312)은 상부에 카트리지 윈도우(314)가 형성된다. 초음파 매질(313)은 카트리지 하우징(312)의 내부에 채워지고 초음파 트랜스듀서(316)에서 생성된 초음파를 카트리지 윈도우(214)로 전달한다. 초음파 발생 모듈(310)의 초점은 트랜스듀서(316)는 처리 용기(302)의 바닥면 즉, 용기 윈도우(306)의 상면 근처에 맞춰진다.

처리 용기(302)의 내부에서 바닥부에는 격리실(370)이 설치된다. 격리실(370)은 초음파가 통과하는 윈도우를 구비한다. 본 실시예에서는 초음파 발생 모듈(310)이 처리 용기(302)의 하부에 위치하므로 윈도우가 격리실의 바닥에 형성된다. 초음파 발생 모듈(310)의 초점은 격리실(370)의 내부에 맞춰진다. 격리실(370)은 처리 용기(302)로부터 원료가 유입되는 유입구(372)와, 처리 용기(302)로 원료가 유출되는 유출구(374)를 구비한다. 유입구(372)에는 격리실(370)의 내부로 열리는 유입 도어(376)가 설치되고, 유출구(374)에는 격리실(370)의 외부로 열리는 유출 도어(378)가 설치된다. 유입 도어(376) 또는 유출 도어(378)의 근방에는 원료를 유동시키는 원료 이송 팬(380, 382)이 설치될 수 있다.

원료 이송 팬(380, 382)의 동작에 의해 처리 용기(302) 내부의 원료는 유입구(372)를 통해 격리실(370)의 내부로 유입된다. 격리실(370)의 내부로 유입된 원료는 격리실을 따라 이송되는 동안 집속 초음파에 의해 처리되고, 유출구(374)를 통해 유출된다.

집속 초음파가 처리 용기(302) 내의 원료에 조사되면 원료의 온도가 상승하여 가스가 발생할 수 있다. 이 가스를 방출할 수 있도록 처리 용기(302)의 상부에는 가스 방출구(352)가 형성될 수 있다. 또한 가스 방출구(352)에는 소정 크기 이상의 압력에서 개방되는 체크 밸브(354)가 구비될 수 있다.

본 실시예에서는 격리실(370)을 구비하고, 처리 용기(302) 내의 원료(303)를 격리실(370)로 이송하여 초음파 처리함으로써 원료(303)에 보다 균일하게 초음파를 조사할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초음파 처리 장치(400)의 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(400)는 초음파 처리되는 원료가 저장되는 처리 용기(402)와, 처리 용기(202)의 특정 위치에 초점을 갖는 집속 초음파를 조사하는 초음파 발생 모듈(410)을 구비한다.

초음파 발생 모듈(410)은 초음파 트랜스듀서(416a, 416b, 416c), 초음파 매질(413), 메인 하우징(411)을 구비한다. 초음파 매질(413)은 메인 하우징(412)의 내부에 채워지고 초음파 트랜스듀서(416a, 416b, 416c)에서 생성된 초음파를 전달한다.

집속 초음파가 처리 용기(402)에 저장된 원료에 고르게 조사될 수 있도록 초음파 트랜스듀서(416a, 416b, 416c)를 이동시키는 이동기구(418)가 초음파 발생 모듈(410)에 설치된다.

메인 하우징(412)의 상면에는 개구부가 형성된다. 경사 조절 기둥(464a, 464b)은 그 일단이 처리 용기(402)의 바닥면을 지지한다. 경사 조절부(462a, 462b)는 경사 조절 기둥(464a, 464b)의 높이를 조절함으로써 처리 용기(402)의 바닥면이 지면에 대해 갖는 경사를 조절할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 처리 용기(402)의 바닥면의 왼쪽을 오른쪽에 비해 높게 하면 원료는 바닥면을 따라 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하게 되므로, 처리 용기(402) 내에서 원료의 이송을 위한 별도의 기구를 구비할 필요가 없다.

처리 용기(402)의 바닥면에는 초음파가 투과하는 용기 윈도우(406)가 설치된다. 처리 용기(402)는 메인 하우징(412)의 개구부에 설치되며, 용기 윈도우(406)는 초음파 매질(413)에 잠겨 있다.

처리 용기(402)의 바닥면이 지면에 대해 경사면이면 원료가 처리 용기(402)의 바닥면에 쌓이지 않고 경사면을 따라 흐르게 되므로 초음파 트랜스듀서(416a, 416b, 416c)의 초점은 경사면의 바로 위에 위치하는 것이 바람직하다. 복수의 초음파 트랜스듀서(416a, 416b, 416c)는 상기 경사면을 따라 배치됨으로써 동일한 원료가 여러 번 초음파에 조사되도록 할 수 있다.

원료 용기(430, 432, 434)가 더 구비될 수 있다. 원료 용기(430, 432)에는 초음파 처리 전의 원료가 저장된다. 원료 용기(434)에는 초음파 처리 후의 원료가 저장된다. 원료 용기(430)는 이송관(436)을 통해 처리 용기(402)의 원료 주입구(437)에 연결되며, 이송관(436)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(444)를 통해 조절된다. 원료 용기(432)는 이송관(438)을 통해 처리 용기(402)의 원료 주입구(439)와 연결되며, 이송관(438)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(446)를 통해 조절된다. 원료 용기(434)는 이송관(440)을 통해 처리 용기(402)의 원료 배출구(441)와 연결되며, 이송관(440)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(448)를 통해 조절된다. 원료 용기(430)와 원료 용기(434)는 이송관(442)를 통해 연결되며, 이송관(442)을 통한 원료 이송은 개폐밸브(450)를 통해 조절된다.

이송관(436)에 대해 이송관(438)은 처리 용기(402)의 동일한 측면에 연결되고, 이송관(440)은 반대 측면에 연결된다. 즉, 원료 주입구(470, 472)는 처리 용기(402)의 동일 측면에 형성되고, 원료 배출구(474)는 반대 측면에 형성된다. 원료 주입구(470, 472)를 통해 주입된 원료가 처리 용기(402)의 바닥면으로 바로 떨어지지 않고 벽면을 따라 흘러내리도록 가이드 부재(474)가 더 설치된다.

도 5a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 초음파 처리 장치(500)의 구성도이고, 도 5b는 초음파 처리 장치(500)에 사용된 초음파 생성 모듈(504)의 구성도이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(500)는 초음파 처리되는 원료가 저장되는 처리 용기(502)와, 처리 용기(502)의 특정 위치에 초점을 갖는 집속 초음파를 조사하는 초음파 생성 모듈(504)과, 초음파 반사 부재(510)를 구비한다.

초음파 반사 부재(510)은 초음파 트랜스듀서(516), 카트리지 하우징(512), 초음파 매질(513) 등을 구비한다. 카트리지 하우징(512)은 하부에 카트리지 윈도우(514)가 형성되고, 그 내부에 초음파 트랜스듀서(516)가 설치된다. 초음파 매질(513)은 카트리지 하우징(512)의 내부에 채워지고 초음파 트랜스듀서(516)에서 생성된 초음파를 카트리지 윈도우(514)로 전달한다.

집속 초음파가 처리 용기(502)에 저장된 원료에 고르게 조사될 수 있도록 초음파 생성 모듈(504)를 이동시키는 이동기구(506)가 설치된다. 초음파 처리 장치(500)에서는 초음파 발생 모듈(504)의 적어도 일부가 처리 용기(502) 내부의 원료에 잠긴 상태에서 이동기구(506)에 의해 이동된다.

초음파 반사 부재(510)가 초음파 발생 모듈(504)에 연결되어 설치된다. 초음파 반사 부재(510)는 초음파 발생 모듈(504)과 함께 이동하며, 초음파 발생 모듈(504)의 초음파 조사 방향에 위치되어 집속 초음파의 초점을 지난 초음파를 반대 방향으로 반사시킨다. 초음파 반사 부재(510)는 “ㄷ”자 형상으로 형성될 수 있다. 초음파 반사 부재(510)는 일면이 초음파의 조사 방향에서 마주보게 설치되어 초음파를 반사시킨다. 초음파 반사 부재(510)는 초음파가 원료 내에 더 균일하게 조사되도록 한다.

초음파 발생 모듈(504)의 외측에는 교반기(508)가 설치된다. 교반기(508)는 초음파 발생 모듈(504)가 이동기구(506)에 의해 이동될 때 원료를 섞어 초음파가 원료에 균일하게 조사되도록 한다.

도 5b에 도시된 바와 같이, 초음파 발생 모듈(504)은 이동축(518)을 통해 이동기구(506)에 의해 연결되며, 교반기(508)는 초음파 발생 모듈(504)의 외측에 돌출되게 설치된다. 교반기(508a, 508b, 508c, 508d)는 초음파 발생 모듈(504)에 대해 방사상으로 대칭되게 설치되며, 숟가락 모양의 단부의 방향이 다를 수 있다.

본 실시예는 처리 용기(502) 내부의 원료에 초음파 발생 모듈(504)의 일부가 잠긴 상태에서 이동기구(506)에 의해 초음파 발생 모듈(504)이 이동하므로 초음파 발생 모듈(504)이 처리 용기(502) 내의 원료를 교반하는 기능을 수행한다. 따라서 초음파 처리 장치(500)는 간단한 구성으로도 원료에 초음파의 균일한 조사가 가능하다는 장점이 있다.

도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 초음파 처리 장치(600)의 구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(600)는 초음파 처리되는 원료를 저장하는 처리 용기(602)와, 집속 초음파를 생성하는 초음파 발생 모듈(604)를 구비한다.

초음파 처리 장치(600)는 처리 용기(602)를 상/하 이동시키는 원료 승하강 기구(606)를 구비한다. 또한, 초음파 처리 장치(600)는 처리 용기(602)와 초음파 발생 모듈(604)을 지지하는 지지대(608)를 더 구비한다. 지지대(608)는 상부에 처리 용기(602)가 위치되는 베이스부(610)와, 베이스부(610)의 일 측에 세워져 초음파 발생 모듈(604)을 지지하는 지지부(612)를 포함한다. 베이스부(610)의 하부에는 이동 바퀴(614)가 설치된다. 지지부(612)에는 초음파 발생 모듈(604)를 이동시키는 초음파 이동기구(616)가 설치된다. 초음파 발생 모듈(604)는 지지체(626)를 통해 이동기구(616)에 설치된다.

처리 용기(602) 내의 원료를 교반하기 위한 교반 부재(618)가 더 설치된다. 교반 부재(618)는 모터(미도시됨)에 의해 회전되고, 프로펠러 형태를 가지며, 복수개가 일정 간격으로 이격되게 설치될 수 있다. 교반 부재(618)는 지지체(624)에 의해 초음파 발생 모듈(604)과 연결되고, 초음파 발생 모듈(604)이 이동기구(616)에 의해 이동될 때 함께 이동되어 원료가 더 잘 혼합되도록 한다.

초음파 처리 장치(600)는 처리 용기(602) 내의 원료의 온도를 감지하는 온도 감지센서(620)와, 원료의 온도를 냉각시키는 냉각 유닛(622)를 더 포함한다. 냉각 유닛(622)의 일 예는 처리 용기(602) 내에 설치되어 처리 용기(602) 내에 저장된 원료를 직접 냉각한다. 냉각 유닛(622)은 예를 들어, 펠티어 소자로 구현할 수 있다. 냉각 유닛(622)의 다른 예는 도 1 또는 도 2에 예시한 바와 같이, 처리 용기(602) 내의 원료를 이송관을 통해 외부의 저장 용기로 이송하면서 원료를 냉각시켜 다시 처리 용기(602)로 주입하는 것으로 구성될 수 있다.

도 7은 초음파 처리 장치(600)에 적용된 초음파 발생 모듈(604)의 개념도이다. 초음파 발생 모듈(604)은 초음파 매질(704)이 채워진 카트리지 하우징(702) 내에 복수의 초음파 트랜스듀서(706)를 구비한다. 복수의 초음파 트랜스듀서(706)는 상이한 높이에 위치되거나 초음파 발진체의 곡률 반경이 상이하여 카트리지 윈도우(708)로부터의 초점 거리가 상이하다. 또한, 복수의 초음파 트랜스듀서(706)는 서로 다른 세기로 초음파를 발생시킬 수 있다.

초음파 트랜스듀서(706)는 카트리지 하우징(702) 내에 위치되고, 카트리지 하우징(702)의 상부 측으로 또는 하부 측으로 초음파를 조사하도록 설치될 수 있다. 본 실시예에서와 같이 초음파 트랜스듀서(706)가 카트리지 하우징(702)의 하부 측으로 초음파를 조사하는 경우 카트리지 윈도우(708)는 카트리지 하우징(702)의 하면에 설치된다. 초음파 트랜스듀서(706)가 카트리지 하우징(702)의 상부 측으로 초음파를 조사하는 경우 카트리지 윈도우는 카트리지 하우징(702)의 상면에 설치된다.

초음파 발생 모듈(604)은 전원 라인(708)을 통해 복수의 초음파 트랜스듀서(706)에 전원을 공급하고, 제어 라인(710)을 통해 제어부(미도시됨)로부터의 제어 신호를 공급한다. 카트리지 하우징(702) 내부의 초음파 매질(703)을 순환시킬 수 있는 매질 순환 라인(714)을 더 포함하고, 매질 순환 라인(714)에는 초음파 매질의 온도를 측정하는 온도 센서(712)가 설치된다. 매질 순환 라인(714)은 전원 라인(708) 및 제어 라인(710)과 하나의 케이블 형태로 묶여서 구성될 수 있다. 매질 순환 라인(714)은 온도 센서(712)로부터 온도 정보를 전달받고, 카트리지 하우징(702) 내부의 매질이 초음파에 의해 미리 설정된 온도 이상으로 가열되는 경우 매질을 외부로 순환시킴으로써 매질의 온도를 적절한 온도로 유지시킨다.

초음파 발생 모듈(604)은 카트리지 하우징(702)에 위치되어 체크 밸브(716)를 더 구비한다. 체크 밸브(716)는 카트리지 하우징(702)의 내부에서 발생된 가스를 방출한다. 초음파 매질은 초음파에 의해 가열되어 가스를 생성할 수 있다. 가스는 카트리지 하우징(702) 내부에 기포로 존재하게 되므로 초음파의 전달을 방해한다.

도 8a는 본 발명의 제7 실시예에 따른 초음파 처리 장치(800)의 사시도이고, 도 8b는 평면도이며, 도 8c는 분해 사시도이고, 도 8d는 초음파 생성 모듈의 단면도이다. 초음파 처리 장치(800)에서 초음파 발생 모듈(802)은 처리 용기(804)의 측면에 복수개가 방사상 대칭되게 설치된다. 본 실시예는 초음파 발생 모듈(802)이 3개 설치된 경우이나 이는 하나의 예시일 뿐이다.

처리 용기(804)는 원통형 용기일 수 있다. 처리 용기(804)의 상부에는 원료 주입구(806)를 구비한 개폐 가능한 커버(808)가 설치된다.

커버(808)의 하부에는 복수개의 초음파 발생 모듈(802)의 중심으로 원료를 이송시키는 유인 팬(810)이 설치된다. 유인 팬(810)은 고정 체결 부재(812)를 통해 커버(808)의 바닥면으로부터 이격되어 복수개의 초음파 발생 모듈(802)의 중심에 근접되게 배치된다. 유인 팬(810)은 처리 용기(804) 내부의 원료 흐름을 복수개의 초음파 발생 모듈(802)의 중심으로 유도함으로써 처리 용기(804) 내부 전체에 걸쳐 원료의 혼합이 균일하게 이루어지도록 한다. 또한, 유인 팬(810)은 서로 다른 비중을 갖는 원료들이 혼합되는 경우 상대적으로 낮은 비중의 원료를 하부로 강제 이송시켜 원료가 더 잘 혼합되도록 한다.

초음파 발생 모듈(802)은 도 8d에 도시된 바와 같이, 초음파 트랜스듀서(814)와, 초음파 트랜스듀서(814)를 둘러싸는 카트리지 하우징(816)과, 카트리지 윈도우(818)와, 카트리지 윈도우(818)을 고정시키는 고정 링(820)과, 카트리지 하우징(816)을 둘러싸는 메인 하우징(822)과, 메인 하우징(822)의 배면에 결합되어 초음파 트랜스듀서(814)로 전기 신호를 전송하는 제어보드(824)로 구성된다.

처리 용기(804)에서 초음파 발생 모듈(802)이 설치되는 지점에는 홀(826)이 형성되고, 초음파 발생 모듈(802)은 카트리지 윈도우(818)가 처리 용기(804)의 내부에 위치하도록 홀(826)에 수밀하게 결합된다. 초음파 트랜스듀서(814)와 처리 용기(804) 내부의 원료 사이에는 처리 용기(804)의 외벽이 아닌 카트리지 윈도우(818)만이 설치되어 초음파의 원료에의 전달이 원활하게 한다. 카트리지 윈도우(818)는 카트리지 윈도우(818)의 테두리를 메인 하우징(822)에 고정시키는 고정 링(820)으로 형태가 유지된다.

초음파 발생 모듈(802)에는 메인 하우징(822)의 내부로 냉각수를 유입하거나 유입된 냉각수를 메인 하우징(822)의 외부로 배출하는 냉각수 출입구(828)가 설치된다. 냉각수는 초음파 트랜스듀서(814)를 냉각시키는 작용을 한다.

초음파로 인한 분산은 초음파가 원료 내부에 발생시키는 미세한 캐비티(cavity)이 붕괴되면서 일어난다. 캐비테이션 현상은 초음파가 원료의 내부로 전파될 때 발생되는 (+)(-) 압력의 변화에 의해 캐비티가 붕괴될 때 발생하는 큰 충격 현상이다. 이 때 압력은 수백 기압에 이를 만큼 강력하나 이 현상은 수십 밀리 초 정도의 극도로 짧은 순간에 이루어지며 계속 반복되므로 입자의 분산 효과가 가능하다.

일반적으로 액체는 온도가 상승되면 캐비테이션 현상이 약해진다. 따라서 초음파로 인한 분산 효과를 높이기 위해서는 원료가 낮은 온도로 유지될 필요가 있다. 이를 위해 처리 용기(804)의 바닥면에는 처리 용기(804) 내부의 원료를 냉각시키는 냉각 모듈(829)이 설치된다. 냉각 모듈(829)은 워터 블록(830)과, 워터 블록(830)의 바닥면에 결합되는 워터 블록 커버(832)를 구비한다.

냉각 모듈(829)에는 냉각수 입구(834)와 냉각수 출구(836)가 형성되며, 이를 통해 워터 블록(830) 내의 냉각수가 낮은 온도로 유지된다. 냉각수는 처리 용기(804)의 바닥면에서 원료의 온도를 낮춤으로써 초음파로 인한 분산 효과를 높게 한다.

처리 용기(804) 내부의 대류를 원활하게 하기 위해 냉각 모듈(829)은 처리 용기(804)의 상부에 결합될 수 있다. 또한 초음파 분산이 수행되는 지점에 근접되게 위치하도록 냉각 자켓과 같이 처리 용기(804)를 둘러싸는 형태로 설치될 수도 있다.

초음파 트랜스듀서(814)의 외주면과 카트리지 하우징(816)의 선단 내주면은 나사 결합될 수 있다. 이 경우 초음파 트랜스듀서(814)를 회전시켜 초음파 트랜스듀서(814)가 전진 또는 후진하도록 함으로써 유지 및 보수를 용이하게 하거나 집속 초음파의 초점 위치를 변경할 수 있다.

초음파 트랜스듀서(814)를 회전시키는 회전 액추에이터(미도시됨)가 메인 하우징(822)에 설치될 수 있다. 초음파 트랜스듀서(814)가 카트리지 하우징(816)에 대해 전진 또는 후진하는 방법 외에도 카트리지 하우징(816)이 메인 하우징(822)에 대해 전진 또는 후진하는 방법을 사용하거나, 상기 두 방법을 모두 사용할 수 있다.

복수의 초음파 트랜스듀서(814)에 순차적으로 전원을 인가할 수 있다. 이 경우, 초음파 트랜스듀서(814)에서 발생된 집속 초음파의 초점이 집중되지 아니한 상태에서는 와류가 형성되어 원료에 더욱 큰 에너지를 인가할 수 있다.

메인 하우징(822)에는 카트리지 하우징(816)의 각도를 변경시키는 틸팅 액추에이터(미도시됨)가 설치될 수 있다. 틸팅 액추에이터는 초음파 트랜스듀서(814)로부터 조사되는 초음파의 조사 각도를 변경할 수 있다. 상기 회전 액추에이터와 틸팅 액추에이터에 의해 초음파 트랜스듀서(814)에서 생성된 집속 초음파의 초점을 조정하여 초음파가 원료에 균일하게 조사되게 할 수 있다.

도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 초음파 처리 장치(900)의 개념을 설명하는 평면도이다. 처리 용기(902)의 내부에 초음파 발생 모듈이 초음파 카트리지 형태로 설치되는 것이 아니라, 초음파 트랜스듀서(904a, 904b) 형태로 설치된다. 본 실시예에서는 반구 형태의 예를 들어, 2개의 초음파 트랜스듀서(904a, 904b)가 서로 마주보는 형태로 처리 용기(902)의 내부에 설치된다. 2개의 초음파 트랜스듀서(904a, 904b)는 약간의 간격(905)을 가지고 서로 이격되어 있다. 초음파 트랜스듀서(904a, 904b)에는 중앙 부위에 원료 유입 홀(906)이 형성된다.

초음파 트랜스듀서가 카트리지 하우징의 내부에 위치하는 경우에는 초음파 트랜스듀서에서 생성된 초음파를 원료에 전달하기 위해 초음파 매질을 필요로 한다. 초음파 처리 장치(900)에서는 초음파 트랜스듀서(904a, 904b)가 처리 용기(902) 내부의 원료와 직접 접촉하므로 생성된 초음파를 최대 효율로 원료에 조사할 수 있다.

2개의 초음파 트랜스듀서(904a, 904b)가 내부를 향해 초음파를 조사하면 중앙 부위의 원료는 초음파에 밀려 2개의 초음파 트랜스듀서(904a, 904b) 사이의 간격(905)을 통해 빠져나간다. 따라서 중앙 부위에서 원료의 밀도가 낮아지므로 초음파 트랜스듀서(904a, 904b) 외부의 원료가 원료 유입 홀(906)을 통해 중앙 부위로 유입된다. 따라서 도 9에 도시된 바와 같은 원료의 흐름이 생기므로 원활한 원료 혼합과 균일한 초음파 조사가 가능해진다.

도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 초음파 처리 장치(1000)의 구성도이다. 도시된 바와 같이, 초음파 처리 장치(1000)는 원료를 저장하는 원료 용기(1002, 1004)와, 처리 관로(1006)와, 초음파 발생 모듈(1007), 펌프(1032)를 구비한다. 원료에 대한 초음파 처리는 처리 관로(1006)에서 이루어진다. 하나의 처리 관로(1006)에 대해 하나 또는 복수의 초음파 발생 모듈(1007)이 설치될 수 있다.

처리 관로는 하나 또는 복수개가 설치될 수 있으며, 복수개가 설치되는 경우 직렬 또는 병렬 형태로 설치될 수 있다. 예를 들어, 처리 관로가 직렬로 연결되는 경우에는 초음파 조사 시간을 증가시킬 수 있다. 처리 관로가 병렬로 연결되는 경우에는 단위 시간 당 초음파 처리되는 원료의 양을 증가시킬 수 있다. 도 10에 도시된 실시예는 2개의 처리 관로가 병렬로 연결된 경우를 예시하고 있다.

원료 용기(1002)는 초음파 처리 이전의 원료를 저장하는 용기이고, 원료 용기(1004)는 처리 관로(1006)에서의 초음파 처리 이후의 원료를 저장하는 용기이다. 이송관(1008)은 원료 용기(1002)에 저장된 원료를 처리 관로(1006)의 유입구(1006a)로 이송한다. 이송관(1010)은 처리 관로(1006)의 유출구(1006b)에서 유출된 원료를 원료 용기(1004)로 이송한다. 이송관(1012)은 원료 용기(1004)에 저장된 원료를 원료 용기(1002)로 이송한다. 이송관(1008, 1010, 1012)에서의 원료의 이송은 펌프(미도시됨)나 중력을 이용하여 이루어진다. 개폐밸브(1014)는 이송관(1008)에서의 원료의 흐름을 제어하고, 개폐밸브(1016)는 이송관(1010)에서의 원료의 흐름을 제어하며, 개폐밸브(1018)는 이송관(1012)에서의 원료의 흐름을 제어한다.

처리 관로(1006)의 유입구(1006a)는 유출구(1006b)에 비해 아래에 위치하는 것이 균일한 초음파 조사를 위해 바람직하다. 처리 관로의 유입구(1006a)와 초음파 발생 모듈(1007)의 설치 위치의 사이에 원료의 이종 성분을 혼합하는 초음파 분산기(1024)가 설치될 수 있다. 초음파 분산기(1024)는 초음파 처리 장치(1000)가 분산을 수행하는 경우 초음파 발생 모듈(1007)보다 먼저 분산을 수행하여 원료가 더 균일하게 분산되도록 한다. 처리 관로(1006)에서의 원료의 흐름을 제어하기 위하여 초음파 발생 모듈(1007)이 설치된 위치의 하류에 개폐밸브(1020)가 설치되고, 상류에 개폐밸브(1022)가 설치된다. 처리 관로의 유입구(1006a)와 초음파 분산기(1024)의 사이에 개폐밸브(1026)가 더 설치될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 처리 관로를 사용하는 경우 단위 시간 동안에 초음파 처리되는 원료의 양(초음파 처리속도)을 증가시킬 수 있다. 처리 관로의 내부 상태 등에 따라 처리 관로마다 초음파 처리속도가 상이하면 처리 관로마다 원료의 초음파 처리 정도가 상이하게 된다. 따라서 복수의 처리 관로를 사용하는 경우에는 처리 관로마다 초음파 처리속도를 일정하게 할 필요가 있다. 이를 위해 각각의 처리 관로에 처리 관로에서 이송되는 원료의 양을 측정하는 플로우 센서(1028)를 설치한다. 제어부(1030)는 플로우 센서(1028)의 측정값에 따라 개폐밸브(1020, 1022, 1024)를 제어한다. 제어부(1030)는 초음파 발생 모듈(1007)에 의한 초음파 처리 정도를 조정하기 위하여 개폐밸브(1020, 1024)를 사용하고, 초음파 분산기(1024)에 의한 초음파 처리 정도를 조정하기 위하여 개폐밸브(1024, 1026)를 사용한다. 제어부(1030)는 개폐밸브(1020, 1022) 사이에 원료를 가두어 놓고 초음파 발생 모듈(1007)이 충분하게 원료에 집속 초음파를 조사하도록 할 수 있다.

초음파 처리 장치(1000)를 이용하여 수성 원료에 유성 원료를 분산하는 경우, 저장 용기(1002)에 수성 원료와 유성 원료를 모두 넣고 이송관(1008)을 통해 처리 관로(1006)로 이송하면 이송 도중에 유성 원료는 이송관(1008)의 벽에 부착될 수 있다. 이러한 유성 원료의 부착은 유성 원료의 손실을 가져올 뿐만 아니라 이송관(1008)의 세정 문제를 야기시킨다. 이러한 이유로 저장 용기(1002)에는 수성 원료만 넣고 유성 원료는 처리 관로(1006)의 유입구(1006a)의 근처에서 초음파 처리 장치(1000)에 유입하는 것이 바람직하다. 개폐밸브(1026)와 초음파 분산기(1024)의 사이에서 원료 주입구를 설치하고, 이 원료 주입구를 통해 유성 원료를 초음파 처리 장치(1000)에 유입하는 것이 바람직하다. 초음파 분산기(1024)가 초음파 처리 장치(10000)에 설치되지 않는 경우에는 개폐밸브(1022)와 초음파 발생 모듈(1007)의 설치 위치의 사이에 원료 주입구를 설치하고, 이 원료 주입구를 통해 유성 원료를 유입하는 것이 바람직하다.

초음파 처리 장치(1000)에서는 원료가 이송되는 처리 관로(1002)에서 원료에 대해 초음파 처리가 이루어진다. 초음파 처리 장치(100)에서와 같이 초음파 처리가 처리 용기에서 이루어지는 경우에 비해 원료에의 균일한 초음파 조사가 가능하고, 초음파 발생 모듈을 이동시키는 기구를 필요로 하지 않으므로 보다 간단하게 초음파 처리 장치를 구성할 수 있는 장점이 있다.

도 11은 도 10에 도시된 제9 실시예에서 처리 관로(1006)에 대해 초음파 발생 모듈(1007)을 설치한 제1 형태를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 초음파 발생 모듈(1007)은 처리 관로(1006)의 외부에 배치된다.

초음파 발생 모듈(1007)이 설치되는 처리 관로(1006)의 벽에는 관로 윈도우(1101)가 형성되고, 초음파를 전달하는 투명 또는 반투명의 윈도우(1102)이 부착된다. 초음파 발생 모듈(1007)은 카트리지 하우징(1103)의 내부에 초음파 트랜스듀서(1104)와 초음파 매질(1106)을 구비한다. 초음파 트랜스듀서(1104)에서 생성된 집속 초음파는 초음파 매질(1106)과 윈도우(1102)를 거쳐 처리 관로(1006) 내부의 원료에 조사된다.

도 12는 도 10에 도시된 제9 실시예에서 처리 관로(1006)에 대해 초음파 발생 모듈(1007)을 설치한 제2 형태를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 초음파 발생 모듈(1007)은 처리 관로(1006)의 외부에 배치된다.

초음파 발생 모듈(1007)이 설치되는 처리 관로(1006)의 벽에는 관로 윈도우(1201)가 형성되고, 초음파를 전달하는 투명 또는 반투명의 윈도우(1202)이 부착된다. 초음파 발생 모듈(1007)은 카트리지 하우징(1203)의 내부에 초음파 트랜스듀서(1204)와 초음파 매질(1206)을 구비한다. 카트리지 하우징(1203)은 초음파가 조사되는 방향으로 카트리지 윈도우(1208)가 형성되고, 초음파를 전달하는 투명 또는 반투명의 윈도우(1209)이 부착된다. 초음파 트랜스듀서(1204)에서 생성된 집속 초음파는 초음파 매질(1206)과 윈도우(1209)과 윈도우(1202)를 거쳐 처리 관로(1006) 내부의 원료에 조사된다. 카트리지 윈도우(1208)와 관로 윈도우(1202)의 사이에는 초음파 매질(미도시됨)이 초음파 전달을 위해 구비된다.

본 실시예는 도 11에 도시된 실시예에 비해 초음파 전달 경로에서 상대적으로 많은 경계를 만나게 되므로 반사 등으로 초음파 에너지가 다소 손실될 우려가 있다. 본 실시예의 초음파 발생 모듈(1007)은 처리 관로(1006)에 탈부착 가능하게 설치될 수 있으므로 유지보수가 용이하다는 장점이 있다.

도 13은 도 10에 도시된 제9 실시예에서 처리 관로(1006)에 대해 초음파 발생 모듈(1007)을 설치한 제3 형태를 설명하는 도면이다.

초음파 발생 모듈(1007)이 설치되는 처리 관로(1006)의 벽에는 관로 윈도우(1301)가 형성된다. 초음파 발생 모듈(1007)은 카트리지 하우징(1303)의 내부에 초음파 트랜스듀서(1304)와 초음파 매질(1306)을 구비한다. 카트리지 하우징(1303)은 초음파가 조사되는 방향으로 카트리지 윈도우(1308)가 형성되고, 초음파를 전달하는 투명 또는 반투명의 윈도우(1309)이 부착된다. 카트리지 하우징(1303)은 원료 흐름에의 저항을 줄이기 위해 상류측 측벽을 경사지게 형성하여 가이드부(1310)를 구비한다. 초음파 트랜스듀서(1304)에서 생성된 집속 초음파는 초음파 매질(1306)과 윈도우(1309)을 거쳐 처리 관로(1006) 내부의 원료에 조사된다.

초음파 발생 모듈(1007)의 윈도우(1309)은 관로 윈도우(1301)를 통해 처리 관로(1006)의 내부에 위치한다. 본 실시예에서는 원료가 윈도우(1308) 사이의 좁은 공간을 지나가는 동안 원료에 초음파가 조사되므로 원료에의 초음파 조사가 더욱 균일해지는 장점이 있다.

도 14는 도 13의 “A”방향에서 바라본 초음파 발생 모듈(1007)의 설치 형태를 설명하는 도면이다. 처리 관로(1006)는 초음파 발생 모듈(1007)의 설치를 용이하게 하기 위하여 다각형 형태를 구비하는 것이 바람직하다. 또한 하나의 처리 관로(1006)에 대해 복수의 초음파 발생 모듈(1007)을 설치하는 경우 하나의 초음파 발생 모듈(1007)에서 생성된 초음파가 다른 초음파 발생 모듈에 도달하면 초음파 발생 모듈이 손상될 우려가 있다. 따라서 초음파 간섭이 적도록 복수의 초음파 발생 모듈을 배치할 필요가 있다. 이러한 이유로 도 14는 6각형의 처리 관로(1006)를 예시하고 있다. 3각형의 처리 관로도 가능하나, 6각형 처리 관로는 원료 흐름에의 저항이 적다는 장점이 있다.

도 15는 도 10에 도시된 제9 실시예에서 처리 관로(1006)에 대해 초음파 발생 모듈(1007)을 설치한 제4 형태를 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 초음파 발생 모듈(1007)은 처리 관로(1006)의 외부에 배치된다. 처리 관로(1006)는 상대적으로 좁은 직경을 갖는 영역(1508)을 갖고, 초음파 발생 모듈(1007)의 초점은 상기 좁은 직경의 영역(1508)에 맞춰진다.

초음파 발생 모듈(1007)이 설치되는 처리 관로(1006)의 벽에는 관로 윈도우(1501)가 형성되고, 초음파를 전달하는 투명 또는 반투명의 윈도우(1502)이 부착된다. 초음파 발생 모듈(1007)은 카트리지 하우징(1503)의 내부에 초음파 트랜스듀서(1504)와 초음파 매질(1506)을 구비한다. 초음파 트랜스듀서(1504)에서 생성된 집속 초음파는 초음파 매질(1506)과 윈도우(1502)를 거쳐 처리 관로(1006) 내부의 원료에 조사된다.

본 실시예에서는 원료가 좁은 직경의 영역(1508)을 지나가는 동안 원료에 초음파가 조사되므로 원료에의 초음파 조사가 더욱 균일해지는 장점이 있다.

전술한 실시예들에서 원료를 이송하기 위해 이송관에 펌프가 설치될 수 있으나, 통상의 기술자들에게 이는 너무 명백하므로 설명의 편의를 위해 펌프를 도시하지 않았다. 전술한 실시예들의 일부에서 초음파 매질을 냉각시키는 냉각기구와 원료를 냉각시키는 냉각기구를 설명하였으나, 이러한 냉각기구는 모든 실시예들에서 선택적으로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims

초음파를 이용하여 원료를 처리하는 장치에 있어서,
원료가 저장 또는 이송되는 처리 챔버와,
상기 처리 챔버의 특정 위치에 초점을 갖는 집속 초음파를 조사하는 초음파 발생 모듈을 포함하고,
상기 초음파 발생 모듈은 초음파 트랜스듀서를 구비하며, 상기 초음파 트랜스듀서는 타원형 발진체를 구비하여 집속 초음파를 생성하고,
상기 처리 챔버는 원료가 저장되는 처리 용기이며,
상기 처리 용기에 대해 상기 초음파 발생 모듈을 이동시키는 이동 수단과, 상기 초음파 발생 모듈에 부착되어 상기 처리 용기 내의 원료를 혼합하는 교반기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 처리 챔버로 공급되는 원료를 저장하는 처리전 원료용기와,
상기 처리 챔버에서 초음파 처리된 원료를 저장하는 처리후 원료용기를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 처리후 원료용기 내의 원료를 상기 처리전 원료용기로 전달하는 순환 이송관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 순환 이송관의 특정 위치에 설치되어 상기 처리후 원료용기로부터 상기 처리전 원료용기로의 원료의 이송을 제어하는 개폐밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 처리 용기를 이동시키는 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 초음파 발생 모듈은
상기 초음파 트랜스듀서가 내부에 설치되고 특정 위치에 카트리지 윈도우를 갖는 카트리지 하우징과,
상기 카트리지 하우징의 내부에 채워지고 상기 초음파 트랜스듀서에서 생성된 초음파를 상기 카트리지 윈도우로 전달하는 초음파 매질을
더 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
삭제
제8항에 있어서,
상기 초음파 발생 모듈은 상기 처리 용기의 위에 배치되고,
상기 카트리지 윈도우는 하향하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제8항에 있어서,
상기 초음파 발생 모듈은 상기 처리 용기의 아래에 배치되고,
상기 카트리지 윈도우는 상향하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제11항에 있어서,
상기 카트리지 하우징은 상기 카트리지 윈도우의 주변부에 에어 포켓부를 형성하기 위하여 단차를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제8항에 있어서,
상기 초음파 발생 모듈은 상기 카트리지 하우징의 내부에 복수의 초음파 트랜스듀서를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제13항에 있어서,
상기 복수의 초음파 트랜스듀서는 적어도 2개의 초점이 상기 카트리지 윈도우로부터 거리가 상이한 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제8항에 있어서,
상기 카트리지 윈도우는 상기 처리 용기의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제15항에 있어서,
상기 처리 용기에 복수개의 초음파 발생 모듈이 설치되고, 상기 복수개의 초음파 카트리지의 초점이 동일한 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 처리 용기 내에서 원료를 교반하는 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 초음파 트랜스듀서는 상기 처리 용기에 대해 전진 또는 후진 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 처리 용기 내의 원료를 냉각시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 처리 용기는 원료 주입구를 2개 이상 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제20항에 있어서,
상기 원료 주입구를 통한 상기 처리 용기에의 원료 주입을 제어하는 개폐 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 처리 용기에 적어도 2개의 성분을 갖는 원료가 저장되는 경우 상기 초음파 발생 모듈의 초점이 상기 원료의 경계면에 맞춰지는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 처리 용기의 내부에 격리실을 더 포함하고,
상기 격리실은 초음파가 통과하는 윈도우를 구비하며,
상기 초음파 발생 모듈의 초점은 상기 격리실의 내부에 맞춰지는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제23항에 있어서,
상기 격리실은 상기 처리 용기로부터 원료가 유입되는 유입 도어와, 상기 처리 용기로 원료가 유출되는 유출 도어를 구비하며,
상기 유입 도어 또는 유출 도어의 근방에 설치되고 원료를 유동시키는 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 처리 용기의 바닥면은 지면에 대해 경사를 갖는 경사면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제25항에 있어서,
상기 초음파 발생 모듈의 초점은 상기 경사면의 바로 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제25항에 있어서,
상기 초음파 발생 모듈은 상기 경사면을 따라 복수개의 초음파 트랜스듀서를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제25항에 있어서,
상기 경사면의 경사를 가변시키는 경사 조정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
초음파를 이용하여 원료를 처리하는 장치에 있어서,
원료가 저장 또는 이송되는 처리 챔버와,
상기 처리 챔버의 특정 위치에 초점을 갖는 집속 초음파를 조사하는 초음파 발생 모듈을 포함하고,
상기 초음파 발생 모듈은 초음파 트랜스듀서를 구비하며, 상기 초음파 트랜스듀서는 타원형 발진체를 구비하여 집속 초음파를 생성하고,
상기 처리 챔버는 원료가 이송되는 처리 관로이며,
상기 처리 관로는 상대적으로 좁은 직경을 갖는 집중부를 갖고, 상기 초음파 발생 모듈의 초점은 상기 집중부에 맞춰지는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제29항에 있어서,
상기 초음파 발생 모듈은 상기 처리 관로의 외부에 배치되고, 상기 초음파 발생 모듈과 상기 처리 관로의 사이에 초음파 매질이 구비되는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제29항에 있어서,
상기 초음파 발생 모듈은
상기 초음파 트랜스듀서가 내부에 설치되고 특정 위치에 카트리지 윈도우를 갖는 카트리지 하우징과,
상기 카트리지 하우징의 내부에 채워지고 상기 초음파 트랜스듀서에서 생성된 초음파를 상기 카트리지 윈도우로 전달하는 초음파 매질을
더 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제29항에 있어서,
상기 처리 관로는 상기 초음파 발생 모듈의 설치를 위해 다각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제29항에 있어서,
상기 처리 관로는 상기 원료가 상기 처리 관로로 유입되는 유입구가 상기 원료가 상기 처리 관로로부터 유출되는 유출구보다 아래쪽에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제29항에 있어서,
상기 처리 관로에서 상기 초음파 발생 모듈의 설치 위치의 하류에 원료의 흐름을 제어하는 제1 개폐밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제34항에 있어서,
상기 처리 관로에서 상기 초음파 발생 모듈의 설치 위치의 상류에 원료의 흐름을 제어하는 제2 개폐밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제35항에 있어서,
상기 처리 관로에 설치되고 상기 처리 관로에서 이송되는 원료의 양을 측정하는 플로우 센서(flow sensor)를 더 포함하고,
상기 플로우 센서의 측정값에 따라 상기 제1 또는 제2 개폐밸브가 제어되는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제29항에 있어서,
상기 처리 관로에서 상기 처리 관로의 유입구와 상기 초음파 발생 모듈의 설치 위치의 사이에 설치되고, 원료의 이종 성분을 혼합하는 초음파 분산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제37항에 있어서,
상기 처리 관로에서 상기 처리 관로의 유입구와 상기 초음파 분산기의 사이에 원료의 흐름을 제어하는 제3 개폐밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제38항에 있어서,
상기 처리 관로에서 상기 제3 개폐밸브와 상기 초음파 분산기의 설치 위치의 사이에 원료 주입구가 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
제35항에 있어서,
상기 처리 관로에서 상기 제2 개폐밸브와 상기 초음파 발생 모듈의 설치 위치의 사이에 원료 주입구가 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.
삭제
제8항 또는 제31항에 있어서,
상기 초음파 매질의 온도를 하강시키는 냉각장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 처리 장치.