KR102443325B1 - 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서 - Google Patents

Abstract

개시되는 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서는, 일단이 개방되고 타단이 닫힌 관체로서, 일측에서 타측을 향하는 방향의 측방향으로 상기 관체에 관통 형성되는 분사공;을 포함하고, 유체가 일단에서 유입되어 타측으로 유동하고, 상기 분사공을 통하여 외부로 분사되는 공급부; 및 일단이 닫히고 타단이 개방된 관체로서, 상기 분사공에서 분사되는 상기 유체가 내부에 수용되도록 상기 분사공을 감싸고, 분사된 상기 유체가 타측으로 유동하여 배출되는 혼합배출부;를 포함한다.

Description

유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서{In-Line Mixer for Uniformization 3D Distribution of Concectration in Fluid}

본 발명(Disclosure)은, 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에 관한 것으로서, 구체적으로 유동하는 유체를 단일 공간에서 혼합하여 배출함으로써, 불연속적인 물질 혼합에 의해 유체의 유동방향을 따라 나타날 수 있는 농도 편차 발생 현상을 원천적으로 제거할 수 있는 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에 관한 것이다.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

수경재배와 같은 농업이나 축산업등에서 사용되는 음수 투약기는, 물이나 기타 음용수에 특정한 약액을 주입하여 동식물에 제공하는 장치이다.

최근에는 다양한 기능성 액비들이 개발되었고, 항생제와 같은 가축용 약재들이 개발되어 이들을 안정적으로 급이할 때 음수 투약기를 사용한다.

상술한 바와 같이 음수 투약기는 일종의 약액 주입기로서, 물과 같은 음용수에 미리 정해진 용량의 약액을 주입하고 이를 고르게 혼합하여 특정한 농도로 희석하여 동식물에게 제공하는 것을 기본적인 사용 목적이다.

약액의 농도는, 재배 또는 사육되는 동식물의 재배, 사육환경에 따라 달라지며, 최근의 농축산 산업의 대형화, 대량화를 측면에서 모든 개체에 동일한 농도로 안정적이며 지속적으로 공급되어야 한다.

그러나 현재까지 사용되고 있는 음수 투약기, 그 중에서도 약액 주입기는, 불연속적으로 약액을 주입한 후, 분자 확산에 의한 자연 혼합에 의존하는 한계점을 가진다.

또한 기존에 소개되어 있는 인라인 믹서는, 유동하는 액체의 고르게 혼합하는 특징을 가지고 있으나, 액체의 유동 방향을 따라 발생하는 농도 편차를 고르게 하는 기술적 특징을 가지지 못한다.

서로 다른 물질을 혼합하여 특정한 농도로 연속적으로 공급할수 있으며, 여러 산업분야에 공통적으로 사용될 수 있는 범용성이 강화된 믹서 장치 개발이 절실한 상황이다.

1. 한국등록특허공보 제10-1037551호

본 발명(Disclosure)은, 불연속적으로 혼합된 서로 다른 액체를 연속적으로 혼합하여 농도편차를 제거할 수 있는 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서의 제공을 일 목적으로 한다.

여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서는, 일단이 개방되고 타단이 닫힌 관체로서, 일측에서 타측을 향하는 방향의 측방향으로 상기 관체에 관통 형성되는 분사공;을 포함하고, 유체가 일단에서 유입되어 타측으로 유동하고, 상기 분사공을 통하여 외부로 분사되는 공급부; 및 일단이 닫히고 타단이 개방된 관체로서, 상기 분사공에서 분사되는 상기 유체가 내부에 수용되도록 상기 분사공을 감싸고, 분사된 상기 유체가 타측으로 유동하여 배출되는 혼합배출부;를 포함한다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에서 상기 공급부과 상기 혼합배출부는, 이중관 구조를 가질수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에서 상기 분사공은, 상기 공급부의 둘레 방향으로 복수개가 배치될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에서 상기 분사공은, 상기 공급부의 길이 방향으로 복수개가 배치될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에서 상기 공급부 및 상기 혼합배출부는, 상기 공급부에서 유동하는 상기 유체의 유속은 상기 혼합배출부에서 유동하는 상기 유체의 유속보다 빠르다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에서 상기 복수의 분사공은, 상기 혼합배출부로 분사되는 상기 유체가 상기 공급부의 둘레방향으로 기울어져 분사되어 상기 혼합배출부에서 상기 공급부의 외주를 따라 회전하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에서 상기 복수의 분사공은, 상기 복수의 분사공에서 각각 분사되는 상기 유체의 분사량이 상기 유체가 유동하는 방향을 따라 순차적으로 감소하도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에서 상기 복수의 분사공 중 일부 또는 전부는, 상기 복수의 분사공을 통하여 상기 혼합배출부로 분사되는 상기 유체의 분사 방향이, 상기 혼합배출부에 수용된 상기 유체가 유동하여 배출되는 방향의 반대 방향으로 기울어져 분사되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에서 상기 복수의 분사공 중 일부 또는 전부는, 상기 복수의 분사공을 통하여 분사되는 상기 유체의 분사 방향이 서로 상이하도록 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 서로 다른 액상의 유동체를 수용하고 혼합하여 농도의 3차원 분포를 균일화하여 배출하는 장점을 가진다.

도 1은 일반적인 약액 주입기의 일 실시형태를 보인 도면.
도 2는 일반적인 약액 주입기의 다른 일 실시형태를 보인 도면.
도 3은 일반적인 약액 주입기의 또 다른 일 실시형태를 보인 도면.
도 4는 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서의 제1 실시형태를 보인 도면.
도 5는 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서의 제2 실시형태를 보인 도면.
도 6은 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서의 제3 실시형태를 보인 도면.
도 7은 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서의 제4 실시형태를 보인 도면.
도 8은 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서의 제5 실시형태를 보인 도면.
도 9는 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서의 제6 실시형태를 보인 도면.

이하, 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.

또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.

도 1은 일반적인 약액 주입기의 일 실시형태를 보인 도면이다.

도 1을 참조하면, 일반적인 약액 주입기는, 튜브(10)에 약액 주입부(20)가 구비된 형태이다.

튜브(10)의 내부에는 유체(1)가 특정한 유동방향(d1)으로 유동한다. 유체(1)는, 제1 물질(1a)과 제2 물질(1b)을 포함한다.

제1 물질(1a)은 약액과 같이 특정한 화학적 기능을 위해 첨가되는 물질이다.

제2 물질(1b)은 약액이 운반되는 매체로서, 물 등이 포함될 수 있다.

약액 주입기는 물 등에 특정한 약액을 특정 용량만큼 혼합하여, 특정한 약리현상을 나타나도록 하는 것으로서, 물과 약액 즉, 제1, 2 물질(1a, 1b) 완전히 혼합된 후, 특정한 농도를 유지하는 것이 매우 중요한 기술적 요소이다.

도 1을 참조하면, 제1 물질(1a)은 미리 정해진 유량이 지속적으로 유동하고 약액 주입부(20)를 통하여 제2 물질(1b)이 특정한 용량만큼 주입된다.

상술한 바와 같이, 주입된 제2 물질(1b)의 용량은, 주입된 제2 물질(1b)이 특정한 용량의 제1 물질(1a)과 완전히 혼합된 후 목표농도 분포(c2)가 되도록 하는 용량이다.

제2 물질(1b)의 주입 용량은, 제1 물질(1a)의 유량을 고려하여 수학적으로 산출될 수 있다.

이때 목표농도는, 일반적으로 용액 즉 제1 물질(1a)과 제2 물질(1b)이 혼합된 유체(1)의 부피 또는 무게 대비 용질 즉, 제2 물질(1b)의 질량 또는 양, 무게로 표시될 수 있으며, 그외 제1 물질(1a) 및 제2 물질(1b)이 혼합되는 비율을 특정할 수 있는 어떠한 수학적 표현으로도 정의될 수 있는 물리량을 포함한다.

일반적인 약액 주입기의 제2 물질(1b) 즉, 약액 주입 방법은, 미리 정해진 용량을 튜브(10)에 주입하는 것이다. 주입된 제2 물질(1b)은 제1 물질(1a)과 튜브 내부에서 혼합됨으로써 목표농도 분포에 도달할 수 있다.

튜브(10) 내 유동하는 제1 물질(1a)에 주입된 제2 물질(1b)은 인근의 제1 물질(1a)과 동일한 유속으로 튜브 내부를 유동한다.

이때, 제1 물질(1a)과 제2 물질(1b)의 혼합 또는 믹싱 현상은, 제1 물질(1a) 및 제2 물질 상호간의 확산(diffusion)에 따라 나타나는 비가역적 현상이다.

그러나, 확산 현상은 주입된 제2 물질(1b)의 용량이나, 제1, 2 물질(1a, 1b)각각의 온도, 심지어 튜브(10)의 형상에 따라 달라질 수 있어서, 현실적으로 예측이 불가능한 물리량이다.

특히, 동일한 속도로 유동하는 제1 물질(1a)과 제2 물질(1b)은 정지된 상태와 동일한 고전역학이 작용한다. 제2 물질(1b)이 주입된 후, 목표농도 분포(c2)에 도달하기 위해 필요로하는 질량 또는 부피의 제1 물질(1a)과 완전히 혼합되기 위해서는 많은 시간이 소요된다.

도 1을 참조하면, 제1 물질(1a)에 주입된 제2 물질(1b)은, 주입 직후 제1 물질(1a)과 함께 동일한 방향과 유속으로 유동한다.

이 과정에서 제1 물질(1a)과 제2 물질(1b)은 서로 확산하여 혼합될 수 있으며, 확산시간이 길어지면 목표농도 분포(c2)에 도달할 수 있다.

그러나, 제2 물질(1b)이 주입된 후, 유체(1)가 사용되는 지점에 도달했을 때, 목표농도 분포에 도달할 수 있을지는 불확실하다.

유체(1)에서의 제2 물질(1b)의 농도는, 제1 물질(1a)에 주입된 제2 물질의 확산계수(diffusion coefficient), 제2 물질(1b)이 주입된 후 사용되는 지점에 도달하는 데 소요되는 시간, 제2 물질(1b)의 용량 및 튜브의 직경 및 형태에 따라 달라지기 때문이다.

즉, 제2 물질(1b)이 제1 물질(1a)에 주입된 후 제1 물질과 함께 유동할 때, 제2 물질(1b)이 주입된 상태의 주입농도 분포(c1)를 유지하거나, 목표농도 분포(c2)에 도달하지 못한 상태로 유동할 수 있다.

이에 따라 약액의 농도가 현저히 낮은 저농도 구간(t2)와 고농도 구간(t1)이 구분될 수 있다.

이는, 제2 물질(1b)로 표현될 수 있는 약액이 제1 물질(1a)로 표현될 수 있는 물에 주입되어 완전히 희석되기 전에 농산물 또는 축산 가축에 제공될 수 있고, 제공되는 시점과 장소에 따라 약액의 농도가 불균일할 수 있음을 의미한다.

이러한 문제점은 농축산품 품질 유지에 치명적일 수 있다.

도 2는 일반적인 약액 주입기의 다른 일 실시형태를 보인 도면으로서, 도 1의 약액 주입기의 문제점을 완화시키기 위해 제안되는 것이다.

본 실시형태에 따른 약액 주입기에서는 약액, 즉 제2 물질(1b)를 특정한 주기에 따라 미리 정해진 용량을 주입한다.

한 주기에 주입되는 제2 물질(1b)의 주입용량을, 해당 주기에 해당하는 제1 물질(1a)와 혼합되어 목표농도 분포(c2)에 도달할 수 있도록 산출할 수 있다.

이에 따라 짧은 시간에도 제1 물질(1a) 및 제2 물질(1b)가 혼합되어 목표농도 분포(c2)에 도달할 수 있다.

그러나, 이러한 효과를 극대화하기 위해서는, 특정한 주기에 따라 반복적으로 주입되는 제2 물질(1b)의 유량이 정밀 제어되어야 한다.

목표농도 분포가 낮을 경우에는 제2 물질(1b)가 주기에 따라 반복 주입되는 용량도 줄어들어서, 주입 용량의 미세 제어가 가능해야 한다.

유체(1), 즉 제1 물질(1a)의 유속이 빠를 경우에도 약액 주입부(20)가 더 높은 정밀도로 제2 물질(1b) 주입 용량을 제어할 수 있어야 한다.

또한 저농도 구간(t2)와 고농도 구간(t1)이 구분되는 현상은 피하기 어렵우며, 주기가 길어질 경우에는 고농도 구간(t1) 에서도 농도 편차가 발생할 수 있다.

도 3은 일반적인 약액 주입기의 또 다른 일 실시형태를 보인 도면이다.

본 실시형태에 따른 약액 주입기는, 유체(1)의 전체 용량을 늘인 구조로서, 늘어난 용량에 따라 유속을 낮출 수 있다.

유속이 낮아짐에 따라, 약액 주입부(20)의 정밀 제어 기능 부담을 낮출 수 있다. 반복 주입되는 제2 물질(1b)의 주입 주기를 늘일 수도 있으며, 용량이 커지기 때문에, 주입되는 제2 물질(1b)의 용량을 늘일 수 있어서 용량 정밀 제어가 불필요하다.

그러나, 본 실시형태에 따른 약액 주입기는 약액 주입부(20)에서 주입되는 약액 즉, 제2 물질(1b)은 튜브(10)의 직경방향으로 넓게 주입되지 못하는 문제점이 있다.

이를 위해서는 약액 주입부(20)가 고압으로 제2 물질(1b)을 주입해야 한다. 그렇지 못하면, 도 3에 도시된 바와 같이 제2 물질(1b)이 약액 주입부(20)에 부근에 국한되어 주입되고, 또한 이에 따라 튜브(10)의 상하 방향으로의 농도 분포가 불균일하다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일반적인 약액 주입기는 주입되는 약액이 튜브(10)의 내부에서 균일하게 확산되지 못하는 문제점이 있다.

물론 주입된 약액, 즉 제2 물질(1b)이 분포하는 지점에 한하여, 특정한 농도를 가질 수는 있으나, 유동하는 유체(1)의 특정한 부피에 대해서 제2 물질(1b)이 고르게 확산하지 못한다.

약액 주입부(20)에서 주입된 특정 용량의 제2 물질(1b)는 x, y, z 방향으로 확산 해야 한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 유체(1)의 유동 방향은 y축 방향과 나란하다.

제2 물질(1b)의 y축 방향 농도를 균일하게 하기 위해서는, 특정한 용량의 제2 물질(1b)가 연속적으로 주입되어야 하며, 동시에 제1 물질(1a)의 유동 속도는 일정한 속도를 유지해야 한다.

이와 같이 제2 물질(1b)를 주입하기 위해서는 앞서 설명한 바와 같이, 정밀한 약액 주입부에 정밀 주입기가 구비되어 있어야 하고 또한 제1 물질의 유속을 일정하게 유지해야 하는 기술적 어려움이 따른다.

도 3에 도시된 바와 같이, 약액 주입부(20)에서 제2 물질(1b)가 튜브에 주입될 때 제2 물질(1b)는, z 방향과 나란한 방향으로 주입된다.

주입되는 제2 물질(1b)의 주입 압력의 방향이 z축 방향과 나란하기 때문에, 튜브(10)내 z축 방향의 제2 물질 농도 분포는 x, y축 방향의 농도분포에 비해 상대적으로 균일할 수 있다.

그러나, 튜브(10)의 직경과 제1 물질(1a) 유속 등을 포함하는 다양한 요소들에 따라, 튜브(10)내 z축 방향 농도 분포가 균일하지 않을 수 있다.

x, y축 방향의 제2 물질(1b) 농도 분포를 균일하게 강제할 수 있는 유일한 물리적 요소는, 앞서 설명한 바와같이, 제1 물질(1a) 공간에서의 제2 물질(1b)의 확산(diffusion)이다.

따라서 도 1 내지 도 3에 도시된 일반적인 약액 주입기는, 튜브(10) 내부에서 제2 물질(1b) 농도의 3차원(xyz) 분포가 불균일할 수 있으며, 이에 따라 다양한 산업분야에서 약액이 함유된 유체(1)을 이용하는 제품 특성 및 품질 유지가 어려운 문제점이 있다.

도 4는 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서의 제1 실시형태를 보인 도면으로서, 본 발명에 따른 인라인 믹서의 제1 실시형태를 상술한 도 2의 약액 주입기에 적용된 상태를 도시함으로써 작동원리를 설명하는 도면이다.

본 실시형태에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서는, 공급부(110) 및 혼합배출부(120)를 포함한다.

공급부(110)는, 일단이 개방되고 타단이 닫힌 관체로서, 일측에서 타측을 향하는 방향의 측방향으로 관체에 관통 형성되는 분사공(121)을 포함한다. 이에 따라 유체(1)가 일단에서 유입되어 타측으로 유동하고, 분사공(121)을 통하여 외부로 분사된다.

혼합배출부(120)는 일단이 닫히고 타단이 개방된 닫힌 관체로서, 분사공(121)에서 분사되는 유체(1)가 내부에 수용되도록 분사공(121)을 감싸고, 분사된 유체(1)가 타측으로 유동하여 배출된다.

공급부(110) 및 혼합배출부(120) 내부를 유동하는 유체(1)는 앞서 설명한 바와 같이, 제1 물질(1a)과 제2 물질(1b)을 포함하고, 제1 물질(1a)은 약액과 같이 특정한 화학적 기능을 위해 첨가되는 물질을 포함할 수 있으며, 제2 물질(1b)은 약액이 운반되는 매체로서, 물 등이 포함될 수 있다.

본 실시형태에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서는, 분사공(121)에서 유체(1)가 분사되고, 분사된 유체(1)는 혼합배출부(120)의 내부 공간에서 혼합된후 개방된 타단으로 배출된다.

도 4를 참조하면, 공급부(110)로 유입된 제1 물질(1a) 및 제2 물질는, 그 배치 순서에 따라 분사공(121)을 통하여 순차적으로 혼합배출부(120)의 내부로 분사된다.

혼합배출부(120)로 분사된 제1 물질(1a) 및 제2 물질(1b)는, 그 분사 방향이 제1 물질(1a) 및 제2 물질(1b) 배치 방향과 직각에 가까운 각도를 이룬다. 또한, 혼합배출부(120)를 채우고 있는 유체(1) 즉 제1 물질(1a)와 충돌하게되며, 그 과정에서 일측에서 타측 방향으로 유동한다.

즉, 공급부(110)에서 유동하는 제1 물질(1a) 및 제2 물질(1b)는, 동일한 방향으로 유동하기 때문에, 제1, 2 물질(1a, 1b)상호간에는 물리력이 작용하지 않는 상태이다.

그러나, 본 실시형태에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에서는, 공급부(110)의 측방향으로 유체(1)를 분사하는 분사공과 이를 수용하는 혼합공급부(110)를 가짐으로써, 제1, 2유체(1)의 순차적 배치 방향과 대향하는 방향으로 각각의 분자를 충돌시키는 물리적 힘의 요소를 발생시킨다.

이에 따라 혼합배출부(120) 내부에서는, 분사공(121)에서 유체(1)가 분사되는 시점부터, 혼합배출부(120)에서 배출되는 동안, 유체(1)를 구성하는 서로 다른 물질인 제1 물질(1a) 및 제2 물질(1b)이 혼합되는 현상이 활발하게 지속될 수 있다.

이는 본 실시형태에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서가 유체(1)를 구성하는 제1, 2 물질(1a, 1b)이 원활하게 혼합되도록 하여, 혼합배출부(120) 내부에서 제2 물질(1b) 농도의 3차원 분포를 균일화하여 배출함을 의미한다.

이를 상세하게 살펴보면, 혼합배출부(120)는, 시차를 가지고 주기적으로 주입되는 제2 물질(1b)와 그 사이에 교대로 배치되는 제1 유체(1a)가, 한정된 공간에 주입되는 효과로부터 시작된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 약액 주입기는, 주기적으로 주입된 제2 유체(1b)와 그 사이에 배치되는 제1 유체(1a)가 동일한 유동방향으로 유동한다. 유동하는 제1, 2 유체(1a, 1b) 상호간에는 외력이 작용하지않는 정지상태와 동일하다고 볼 수 있으므로, 제1, 2 물질(1a, 1b)은 상호간의 혼합 작용은 확산 현상에만 의존할 수 밖에 없다.

그러나, 도 4의 유체 농도의 3차원 분포를 균일화 하는 인라인 믹서에서는, 공급부(110)로 유동하는 제1, 2 물질(1a, 1b)이 측방향으로 분사되어 혼합배출부(120로 분사된다.

제1, 2 물질(1a, 1b)이 분사공(121)을 통하여 분사되는 방향과, 혼합배출부(120)에서 배출되는 방향은 직각을 이룬다.

따라서, 교대로 배치된 제1, 2 물질(1a, 1b)이 분사공(121)을 통하여 분사된 후, 타측으로 유동할 때까지 지속적으로 중첩되고, 유동 방향이 분사방향과 다르기 때문에, 중첩과정에서 운동량에 의한 혼합 작용이 발생한다.

즉, 특정한 시간동안 주기적으로 반복 배치되어 유동하던 제1, 2 물질(1a, 1b)이, 혼합배출부(120) 내부에 수용될 뿐만 아니라 중첩되어 제1, 2 물질(1a, 1b)의 분사 방향과 유동방향이 불연속선을 따르도록 함으로써, 혼합배출부(120) 내부에서 제1, 2 물질(1a, 1b)에 다양한 외력이 가해진다.

도 5는 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서의 제2 실시형태를 보인 도면이다.

본 실시형태에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에서,공급부(110)와 혼합배출부(120)는, 이중관 구조를 가지고, 분사공(121)은 공급부(110)의 둘레 방향으로 복수개가 배치된다.

이때, 공급부(110)와 혼합배출부(120)는 동축 이중관 구조를 가짐으로써, 공급부(110)의 둘레방향을 따르는 혼합배출부(120)의 내부 부피과 형상이 동일하도록 하는 것이 바람직하다. 이에 따라 공급부(110)의 둘레 방향을 따라 배치되는 복수개의 분사공(121)에서 분사되는 유체(1)의 혼합 특성, 공급부(110) 둘레 방향을 따라 동일하게 유지할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서는, 분사공(121)을 공급부(110) 의 둘레 방향을 따라 복수개 배치함으로써, 서로 맞주보는 분사공(121)을 통하여 분사되는 유체(1) 즉, 제1, 2 물질(1a, 1b)의 분사 특성을 동일하게 유지한다. 이는, 분사된 제1, 2 물질(1a, 1b)의 혼합 특성을 동일하게 유지하는 요소이다.

본 실시형태에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에서, 공급부(110) 의 둘레 방향을 따라 배치되는 복수의 분사공(121)은, 혼합배출부(120)로 분사되는 유체(1)가 공급부(110)의 둘레방향으로 기울어져 분사되도록, 분사공(121) 이 공급부(110)를 관통하는 방향을 형성하는 것이 바람직하다.

이에 따라 혼합배출부(120)로 분사된 유체(1)가 공급부(110)의 외주를 따라회전하도록하여, 혼합 효율을 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서의 제3 실시형태를 보인 도면이다.

본 실시형태에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서에서, 분사공(121)은, 공급부(110)의 길이 방향으로 복수개가 배치된다.

분사공(121)에서 분사되는 유체(1)는, 공급부(110)를 유동하는 전체 유체(1)의 일부이다. 따라서, 공급부(110)의 길이 방향을 따라 분사공(121)을 다수개 형성함으로써, 공급부(110)로 유입되는 유체(1)의 유량과, 혼합배출부(120)로 분사되는 유체(1)의 유량 및 혼합배출부(120)에서 배출되는 유체(1)의 유량을 조절할 수 있다.

또한 공급부(110)의 길이 방향은 유체(1)의 유동방향과 나란하다. 분사공(121)을 유체(1)의 유동방향과 나란한 방향으로 복수개 배치한 것과 동일하다. 이에 따라, 도 5에에서 설명한 혼합배출부(120) 내부에서 분사된 제1, 2 물질(1a, 1b)의 혼합 작용이 유체(1)의 유동방향을 따라 다수의 위치에서 발생하기 때문에 혼합 속도를 높일 수 있다.

이때 공급부(110) 및 혼합배출부(120)는, 공급부(110)에서 유동하는 유체(1)의 유속이 혼합배출부(120)에서 유동하는 유체의 유속보다 빠르게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

즉, 유체(1)의 유동방향과 나란한 방향으로 복수개 배치된 복수의 분사공(121)에서 유체가 분사될 때, 혼합배출부(120)의 막혀있는 일단에서 가까운 순서에 따라 분사되도록 한다.

각각의 분사공(121)에서 분사되는 유체(1)의 분사량은 공급부(110) 전체를 유동하는 유체(1)의 유량보다 작다.

공급부(110) 내부의 일측에서 타측으로 유동하는 유체(1)의 유속이, 혼합배출부(120) 내부로 분사된 후 일측에서 타측으로 유동하는 유체(1) 유속보다 느리면, 혼합배출부(120)의 막힌 일단에 가까운 분사공(121)에서 분사된 유체(1)가 혼합배출부(120)의 개방된 타단으로 먼저 배출될 수 있다. 이렇게 되면, 공급부(110)를 유동하는 유체(1)중 일부에 대해 농도 균일화가 이루어진 상태에서 혼합공급관을 통과함으로써, 농도 균일화가 완전히 이루어지지 않은 상태에서 배출될 수 있다.

본 실시형태에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서는, 공급부(110)의 길이 방향을 따라 배치되는 복수의 분사공(121) 각각의 상대적인 분사량을 차등지게 함으로써, 복수의 분사공(121)이 배치된 공급부(110) 내부의 유체(1)가 고르게 혼합되어 배출될 수 있도록 한다.

본 실시형태에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서는, 공급부(110)의 길이 방향을 따라 배치되는 복수의 분사공(121)에서 각각 분사되는 유체(1)의 분사량이 유체(1)가 유동하는 방향을 따라 순차적으로 감소하도록, 복수의 분사공(121)을 형성하는 것이 바람직하다.

이에 따라 유체(1)가 혼합배출부(120)로 분사 후 일측에서 타측으로 유동하는 유체의 이동 현상이 자연스럽게 발생할 수 있으며, 또한 이에 따라 일측에서 타측에 이르는 혼합배출부 전체의 유체(1)가 고르게 혼합될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서의 제4 실시형태를 보인 도면이다.

본 실시형태에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서는, 공급부(110)의 길이 방향을 따라 배치되는 복수의 분사공(121)을 통하여 혼합배출부(120)로 분사되는 유체(1)의 분사 방향이, 혼합배출부(120)에 수용된 유체(1)가 유동하여 배출되는 방향과 반대 방향으로 기울어져 분사되도록, 복수의 분사공 중 일부 또는 전부를 형성한다.

이에 따라, 혼합배출부의 막힌 일단에서 와류가 형성되고 이는 유체(1)의 혼합 효율을 더욱 향상시키는 역할을 한다.

도 8은 본 발명에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서의 제5 실시형태를 보인 도면.

본 실시형태에 따른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서는, 서로 인접하는 복수의 분사공(121)을 통하여 혼합배출부(120)로 분사되는 유체(1)의 분사되는 방향이 서로 상이하도록 복수의 분사공 중 일부 또는 전부를 형성하는 것이 바람직하다.

서로 다른 분사공(121)에서 분사되는 유체(1)가 직접 혼합될 수 있으며, 또한, 분사되는 유체(1)가 혼합배출부(120) 내부 공간을 고르게 채우도록 함으로써 혼합효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

유체(1)의 분사 방향은 분사공(121)이 공급부(110)를 관통하는 방향을 달리함으로써, 조절될 수 있다.

Claims (9)

1. 일단이 개방되고 타단이 닫힌 관체로서, 일측에서 타측을 향하는 방향의 측방향으로 상기 관체에 관통 형성되는 분사공;을 포함하고, 유체가 일단에서 유입되어 타측으로 유동하고, 상기 분사공을 통하여 외부로 분사되는 공급부; 및
   일단이 닫히고 타단이 개방된 관체로서, 상기 분사공에서 분사되는 상기 유체가 내부에 수용되도록 상기 분사공을 감싸고, 분사된 상기 유체가 타측으로 유동하여 배출되는 혼합배출부;를 포함하고,
   상기 공급부와 상기 혼합배출부는 이중관 구조를 가지고,
   상기 분사공은 상기 공급부의 둘레 방향으로 복수개가 배치되고,
   상기 복수의 분사공은 상기 혼합배출부로 분사되는 상기 유체가 상기 공급부의 둘레방향으로 기울어져 분사되어 상기 혼합배출부에서 상기 공급부의 외주를 따라 회전하도록 형성되어,
   상기 혼합배출부로 분사된 상기 유체의 혼합 효율을 향상시킬 수 있고,
   상기 분사공은,
   상기 공급부의 길이 방향으로 복수개가 배치되는 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 공급부 및 상기 혼합배출부는,
   상기 공급부에서 유동하는 상기 유체의 유속은 상기 혼합배출부에서 유동하는 상기 유체의 유속보다 빠르게 형성되는 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 분사공은,
   상기 복수의 분사공에서 각각 분사되는 상기 유체의 분사량이 상기 유체가 유동하는 방향을 따라 순차적으로 감소하도록 형성되는 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 분사공 중 일부 또는 전부는,
   상기 복수의 분사공을 통하여 상기 혼합배출부로 분사되는 상기 유체의 분사 방향이, 상기 혼합배출부에 수용된 상기 유체가 유동하여 배출되는 방향의 반대 방향으로 기울어져 분사되도록 형성되는 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 분사공 중 일부 또는 전부는,
   상기 복수의 분사공을 통하여 분사되는 상기 유체의 분사 방향이 서로 상이하도록 형성되는 다른 유체 농도의 3차원 분포를 균일화하는 인라인 믹서.

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