KR102674288B1 - Uvc 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나선 곡률을 갖는 엘리먼트들이 유체나 기체의 흐름방향을 따라 연속적으로 결합된 구조를 통해 이종물질의 혼합효율을 극대화시키는 한편, 대상유체나 기체에 일정 파장대의 UV-C 자외선을 조사하여 혼합작용과 동시에 살균, 소독작용이 이루어지도록 하는 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서에 관한 것으로, 그 구성은 일면과 타면의 피치각이 반전형으로 형성되고 각 끝단에는 단턱을 갖는 결합구가 형성된 엘리먼트; 상기 엘리먼트를 복수개 구비하여 일측방향으로 나란하게 교차시켜 형성된 제1엘리먼트부; 상기 엘리먼트를 복수개 구비하여 타측방향으로 나란하게 교차시켜 형성된 제2엘리먼트부; 상기 제1엘리먼트부 및 제2엘리먼트부 사이에 구비되고 각 엘리먼트의 끝단에 끼움 결합되는 홈이 외주연의 원주방향으로 일정간격을 두고 다수 형성된 커넥터; 제1엘리먼트부, 커넥터, 제2엘리먼트부, 커넥터 순으로 연속되어 결합되는 가운데 각 엘리먼트의 피치각에 의해 형성된 사이공간과 커넥터의 중공을 가로질러 유체 또는 기체의 흐름방향으로 배치된 UV-C LED; 및 상기 제1엘리먼트부, 제2엘리먼트부, 커넥터 및 UV-C LED를 내부에 수용하는 혼합관;을 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나선 곡률을 갖는 엘리먼트들이 유체나 기체의 흐름방향을 따라 연속적으로 결합된 구조를 통해 이종물질의 혼합효율을 극대화시키는 한편, 대상유체나 기체에 일정 파장대의 UV-C 자외선을 조사하여 혼합작용과 동시에 살균, 소독작용이 이루어지도록 하는 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서에 관한 것이다.
일반적인 개념에서의 혼합이란 서로 다른 이종물질을 교반하여 균질의 혼합물을 얻는 일련의 과정을 일컫는 것으로, 특히 화학공업 분야에서는 단순한 혼합으로부터 반응의 결과가 혼합 성능에 크게 의존하는 복잡한 화학 반응에 이르기까지 다양하게 발생된다.
한편, 혼합율의 저하는 요구치 이하로 반응속도를 크게 떨어뜨려 반응이 완결되기도 전에 반응을 종료시킬 수 있으며, 또한 불필요한 반응을 야기할 수도 있다. 혼합을 위한 대표적인 장치로는 기계적 교반기를 들 수 있으며, 이 외에도 기계적 교반기로부터 운동부 없이 파이프나 덕트 내에 장착되는 스태틱 믹서 등이 존재한다.
위 스태틱 믹서는 다양한 산업분야에서 공장 등의 원료 이송라인에 설치되어 각종 원료를 통과시키면서 혼합하는 용도로 사용되거나 혹은 열교환기에 설치되어 열교환 효율을 증대시키는 용도로 사용된다.
이러한 스태틱 믹서는 1950년대부터 개발되기 시작하여 1960년대 말 Kenics社에서 개발한 믹서가 상업적으로 이용되기 시작한 이후 현재까지 대략 30여종 이상이 개발되었으나, 산업현장에서 실제로 이용되고 있는 종류는 그다지 많지 않다.
이 같은 Kenics형 스태틱 믹서에 의하면 내부 유로를 따라 유체가 이동시 유로의 중심부위에서는 단위 패널에 의해 난류가 형성되면서 유체의 혼합이 용이하게 이루어지지만, 미세한 틈새가 형성되는 단위 패널과 하우징의 내주면 사이에는 소위 '층류현상'이 나타나며, 층류현상에 의한 유체의 흐름은 하우징의 내주면을 따라 계속 이동하면서 하우징의 외부로 배출됨으로 전체적인 유체의 혼합효율을 저하시키는 원인으로 작용한다.
본 발명은 종래의 스태틱 믹서가 갖는 문제점 중, 스태틱 믹서의 구조적 형태상 UV-C LED의 설치가 불가함을 감안하여 이를 개선시킴과 동시에 종래 스태틱 믹서의 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명의 목적은,
첫째, 샤프트 또는 베어링과 같은 회전요소나 밀봉장치 없이도 이종물질의 혼합을 용이하게 수행할 수 있고,
둘째, 유체 또는 기체의 유동분할, 방향전환 등의 과정이 이루어짐으로써 단위용적당 처리효율을 극대화시킬 수 있으며,
셋째, 유체 또는 기체의 스태틱 믹서 내 체류시간 분포를 균일화할 수 있고,
넷째, 대상유체나 기체에 일정 파장대의 UV-C 자외선을 조사하여 혼합작용과 동시에 살균, 소독작용 등이 이루어지도록 하는 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서를 제공함에 있다.
이 밖에도 본 발명은 상기한 명확한 목적 이외에 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서는, 일면과 타면의 피치각이 반전형으로 형성되고 각 끝단에는 단턱을 갖는 결합구(C)가 형성된 엘리먼트(E1,E2,E3,E4); 상기 엘리먼트(E1,E2)를 복수개 구비하여 일측방향으로 나란하게 교차시켜 형성된 제1엘리먼트부(10); 상기 엘리먼트(E3,E4)를 복수개 구비하여 타측방향으로 나란하게 교차시켜 형성된 제2엘리먼트부(20); 상기 제1엘리먼트부(10) 및 제2엘리먼트부(20) 사이에 구비되고 각 엘리먼트의 끝단에 끼움 결합되는 홈(34)이 외주연의 원주방향으로 일정간격을 두고 다수 형성된 커넥터(30); 제1엘리먼트부(10), 커넥터(30), 제2엘리먼트부(20), 커넥터(30) 순으로 연속되어 결합되는 가운데 각 엘리먼트의 피치각에 의해 형성된 사이공간과 커넥터(30)의 중공(32)을 가로질러 유체 또는 기체의 흐름방향으로 배치된 UV-C LED(40); 및 상기 제1엘리먼트부(10), 제2엘리먼트부(20), 커넥터(30) 및 UV-C LED(40)를 내부에 수용하는 혼합관(50);을 포함하여 이루어진다.
이때, 본 발명에 따른 스태틱 믹서는 상기 제1엘리먼트부(10) 및 제2엘리먼트부(20)의 끝단부에 구비되고 각 엘리먼트의 끝단에 끼움 결합되는 홈(84)이 외주연의 원주방향으로 일정간격을 두고 복수개 형성되며, 중앙부에 UV-C LED(40)가 삽입되는 중공(82)이 형성된 연결부재(80)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이와 아울러, 상기 혼합관(50)의 양쪽 끝단 내측에는 연결부재(80)의 양 끼움 홈(84) 끝단이 걸려 지지될 수 있도록 상기 끼움 홈(84)의 끝단과 대응되는 형상의 걸림 홈(52)이 내주연의 원주방향으로 일정간격을 두고 적어도 2개 이상 형성될 수 있다.
또한, 상기 커넥터(30)는 끼움 홈(34)이 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에 해당하는 외주연에 그 단면형상이 '>','<','⊃','⊂' 으로 이루어진 것 중에서 선택된 어느 하나 이상의 단면형상을 갖는 돌출리브(36)가 일정간격을 두고 복수개 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1엘리먼트부(10) 또는 제2엘리먼트부(20)의 끝단에 결합되어 유체 또는 기체의 흐름을 90° 방향으로 전환시키는 방향전환 엘보우(60)를 더 포함할 수 있고, 상기 방향전환 엘보우(60)의 일측과 타측 내부에 유체 또는 기체의 양을 정량 분할하는 분할대(62,64)가 양측이 서로 교차되는 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 방향전환 엘보우(60)는 일측과 타측의 내경이 점진적으로 작아지거나, 또는 점진적으로 커지는 형상으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1엘리먼트부(10) 또는 제2엘리먼트부(20)의 끝단에 결합되는 'ㅗ'자 형상의 UV-C LED 결합 엘보우(70)를 더 포함할 수 있고, 상기 UV-C LED 결합 엘보우(70)의 유입구 내측과 전환구 내측에 유체 또는 기체의 양을 정량 분할하는 분할대(72,74)가 양측이 서로 교차되는 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 UV-C LED 결합 엘보우(70)는 유입구와 전환구의 내경이 점진적으로 작아지거나, 또는 점진적으로 커지는 형상으로 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 UV-C LED 결합 엘보우(70)의 분할대(72,74) 중앙에는 원통형 UV-C LED가 삽입될 수 있도록 상기 UV-C LED의 외경 지름과 상응되는 내경 지름을 가진 UV-C LED 삽입구(76)가 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 엘리먼트(E1,E2,E3,E4)의 표면에는 다수개의 천공홀이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서는, 샤프트나 베어링과 같은 회전요소나 밀봉장치 없이도 이종물질의 혼합을 용이하게 수행할 수 있고, 유체 또는 기체의 유동분할, 방향전환 등의 과정이 이루어짐으로써 단위용적당 처리효율을 극대화시킬 수 있으며, 이를 통해 공정관리의 용이성, 생산원가의 절감, 에너지 절약 등의 이점을 갖는다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서는, 대상유체나 기체에 일정 파장대의 UV-C 자외선을 조사함으로써 혼합작용은 물론 살균, 소독작용 등이 동시에 이루어지는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제1엘리먼트부, 제2엘리먼트부 및 커넥터의 결합관계를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엘리먼트의 구조를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스태틱 믹서의 전체 외관을 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방향전환 엘보우의 구조를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 UV-C LED 결합 엘보우의 구조를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스태틱 믹서의 사용상태도,
도 7은 본 발명의 변형 실시예에 따른 커넥터의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 엘리먼트의 구조를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스태틱 믹서의 전체 외관을 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방향전환 엘보우의 구조를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 UV-C LED 결합 엘보우의 구조를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스태틱 믹서의 사용상태도,
도 7은 본 발명의 변형 실시예에 따른 커넥터의 구조를 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 참고로, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 해석되어서는 안 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 구성요소인 엘리먼트(E1,E2,E3,E4)는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 일면과 타면의 피치각이 반전형으로 형성되고 각 끝단에는 일정길이로 돌출 형성된 결합구(C)가 형성된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 구성요소인 제1엘리먼트부(10)는 상기 엘리먼트(E1,E2)를 복수개 구비하여 일측방향으로 나란하게 교차시켜 형성되고, 제2엘리먼트부(20)는 상기 엘리먼트(E3,E4)를 복수개 구비하여 타측방향으로 나란하게 교차시켜 형성된다.
상기한 제1엘리먼트부(10) 및 제2엘리먼트부(20)는 유체나 기체의 흐름방향을 따라 연속되게 결합하되, 서로 위치를 달리하면서 결합하는 것이 바람직하다. 예컨대, 제1엘리먼트부(10)의 끝단(끝 지점)이 수직 방향이라면 이에 이어지는 제2엘리먼트부(20)의 일단(시작 지점)은 수평 방향을 이루게 된다. 이는 유체 또는 기체와의 마찰계수를 최대한 감소시켜 유체 또는 기체의 흐름을 극대화시키기 위함이다.
아울러, 상기한 엘리먼트(E1,E2,E3,E4)는 비금속 재질(예: 합성수지재 등) 또는 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 각각의 엘리먼트들은 공정의 용이성을 위해 분리된 상태인 낱개로 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구성요소인 커넥터(30)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 제1엘리먼트부(10) 및 제2엘리먼트부(20) 사이에 구비되고 각 엘리먼트의 끝단에 끼움 결합되는 홈(34)이 외주연의 원주방향으로 일정간격을 두고 다수 형성된다.
여기서, 상기 커넥터(30)에 대한 변형 실시예로서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 끼움 홈(34)이 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에 해당하는 외주연에 그 단면형상이 '>','<','⊃','⊂' 으로 이루어진 것 중에서 선택된 어느 하나 이상의 단면형상을 갖는 돌출리브(36)가 일정간격을 두고 복수개 형성될 수 있다.
상기한 돌출리브(36)에 의하면, 유체 또는 기체가 이동할 경우 상기 돌출리브(36)에 부딪혀 양측으로 갈라지면서 저항이 감소되며, 또한 난류를 발생시켜 유체 또는 기체의 용이한 혼합을 도모할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구성요소인 UV-C LED(40)는 원형관 형상으로 이루어질 수 있으며, 제1엘리먼트부(10), 커넥터(30), 제2엘리먼트부(20), 커넥터(30) 순으로 연속되어 결합되는 가운데 도 3 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 각 엘리먼트의 피치각에 의해 형성된 사이공간과 커넥터(30)의 중공(32)을 가로질러 유체의 흐름방향으로 배치된다.
상기 UV-C LED(40)는 대상유체 또는 기체상으로 200 내지 280㎚ 파장대의 UV-C 자외선을 조사하여 유체나 기체에 함유된 유해균 또는 바이러스균 등을 사멸시킨다. 상기 UV-C LED(40)로부터 조사되는 UV-C 자외선은 자외선 중에서도 상대적으로 파장이 짧은 대역으로서, 상기 UV-C LED(40)를 통해 조사되는 UV-C 자외선은 일반 가시광선보다 에너지가 크고, 화학 작용, 생리 작용 및 강한 살균특성을 나타낸다. 또한, 상기 UV-C LED(40)를 통해 조사되는 UV-C 자외선의 파장 영역은 200 내지 280㎚ 범위 내에서 효과적이고, 특히 265㎚에서 가장 높은 효율을 발생시킨다.
상기한 바와 같은 구성요소들은 도 3에 나타낸 바와 같이, 혼합관(50)의 내부에 삽입되어 수용된다.
이때, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1엘리먼트부(10) 및 제2엘리먼트부(20)의 끝단부에 구비되고 각 엘리먼트의 끝단에 끼움 결합되는 홈(84)이 외주연의 원주방향으로 일정간격을 두고 복수개 형성되며, 중앙부에 UV-C LED(40)가 삽입되는 중공(82)이 형성된 연결부재(80)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 추가 실시예에 따른 스태틱 믹서는 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 제1엘리먼트부(10) 또는 제2엘리먼트부(20)의 끝단에 결합되어 유체 또는 기체의 흐름을 90° 방향으로 전환시키는 방향전환 엘보우(60)를 더 포함할 수 있다.
이와 더불어, 상기 방향전환 엘보우(60)의 일측과 타측 내부에 유체 또는 기체의 양을 정량 분할하는 분할대(62,64)가 양측이 서로 교차되는 방향으로 형성될 수 있다. 상기한 분할대(62,64)에 의하면 유체 또는 기체의 유동분할과 함께 유체 또는 기체의 스태틱 믹서 내 체류시간 분포를 균일화할 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 엘보우(60)의 구성이 부재할 경우를 가정하면, 가령 유체와 기체 혼합시 일반적인 스태틱믹서에서는 엘보우가 구비되는 위치에서 기체가 분산되지 않고 결합되어 기체의 접촉표면적이 줄어들면서 용해도의 증가효율이 낮아지게 된다.
반면 본 발명에서는 엘보우(60)의 구성이 구비됨에 따라, 스태틱 믹서의 기능이 추가되면서 기체의 분산효과를 지속시킬 수 있는 작용효과가 발생하게 된다.
한편, 상기 방향전환 엘보우(60)는 일측과 타측의 내경이 점진적으로 작아지거나, 또는 점진적으로 커지는 형상으로 이루어질 수 있으며, 이를 통해 유체 또는 기체의 유입속도, 유입량 등을 적절히 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 추가 실시예에 따른 스태틱 믹서는 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 제1엘리먼트부(10) 또는 제2엘리먼트부(20)의 끝단에 결합되는 'ㅗ'자 형상의 UV-C LED 결합 엘보우(70)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 UV-C LED 결합 엘보우(70)의 유입구 내측과 전환구 내측에 유체 또는 기체의 양을 정량 분할하는 분할대(72,74)가 양측이 서로 교차되는 방향으로 형성될 수 있다.
상기 UV-C LED 결합 엘보우(70)에 의하면, 스태틱 믹서의 기능이 추가됨에 따라 기체의 분산효과를 지속시킬 수 있는 상승된 효과를 기대할 수 있다.
또한, 상기 UV-C LED 결합 엘보우(70)는 유입구와 전환구의 내경이 점진적으로 작아지거나, 또는 점진적으로 커지는 형상으로 이루어질 수 있으며, 이에 따라 앞서 기술한 방향전환 엘보우(60)와 마찬가지로 유체 또는 기체의 유입속도, 유입량 등을 적절히 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 추가 실시예에 따르면, 상기 UV-C LED 결합 엘보우(70)의 분할대(72,74) 중앙에는 원통형 UV-C LED가 삽입될 수 있도록 상기 UV-C LED의 외경 지름과 상응되는 내경 지름을 가진 UV-C LED 삽입구(76)가 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 스태틱 믹서는 엘리먼트(E1,E2,E3,E4)의 표면에 다수개의 천공홀을 형성시킬 수 있다. 엘리먼트(E1,E2,E3,E4)의 표면에 천공홀을 형성하는 이유는 유체 또는 기체의 원활한 흐름을 도모함과 동시에 이종물질간 혼합이 더욱 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다. 다만, 엘리먼트(E1,E2,E3,E4)의 표면에 천공홀을 형성할 경우 각각의 엘리먼트의 천공 위치는 동일선상을 이루지 않도록 함이 바람직하다.
이하, 3D 설계 프로그램(UG NX, siemens社)을 이용하여 본 발명에 따른 엘리먼트를 설계하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
1. 우측 방향으로 비틀어진 엘리먼트
(1) 나선의 회전 방향은 오른쪽, 나선의 시작위치는 90° 로 하여 나선의 직경(d)을 20㎜로 설정하였고, 나선의 피치(p)는 직경(d)의 3배로 설정(p=d×3=20×3=60㎜)하였다.
한편, 나선의 길이(l)는 하기 수학식 1에 따라 도출하였다.
[수학식 1]
l=p/4-d×0.15=60/40-20×0.15=12㎜
(2) 상기 나선 설계시와 동일한 입력 값을 부여하였고, 나선의 시작 위치를 (1)에서 설계한 나선과 대칭되는 위치(-90°)로 설정하였다.
(3) 상기 (1)에서 설계한 나선이 다른 엘리먼트와 결합되는 영역을 설계하였다. 이때, 직선의 시작점(x,y,z)과 끝점의 좌표 값은 하기 수학식 2에 따라 도출하였다.
[수학식 2]
x11=1+b×2=1+d×0.15×2=12+20×0.15×2=18
x12=1+b×2+t/2=1+d×0.15×2+4/2=12+20×0.15×2+4/2=20
y11=y12=d/2=20/2=10
z11=z12=엘리먼트의 중심=0
(4) 상기 (2)에서 설계한 나선이 다른 엘리먼트와 결합되는 영역을 설계하였다. 이때, 직선의 시작점(x,y,z)과 끝점의 좌표 값은 하기 수학식 3에 따라 도출하였다.
[수학식 3]
x21=1+b×2=1+d×0.15×2=12+20×0.15×2=18
x22=1+b×2+t/2=1+d×0.15×2+4/2=12+20×0.15×2+4/2=20
y11=y12= -d/2= -20/2 = -10
z11=z12=엘리먼트의 중심=0
(5) 유체의 흐름을 원활하게 하기 위해서 상기 (1)에서 설계한 나선과 직선을 부드럽게 연결하는 곡선을 설계하였다.
구체적인 일 실시예로서, 나선의 직선 쪽의 끝점에서 직선 방향으로 접선을 출발시키고, 직선의 시작점에서 나선의 끝점 방향으로 접선을 출발시켜 연결곡선을 형성하였다.
(6) 상기 (2)에서 설계한 나선과 직선을 부드럽게 연결하는 곡선을 설계하였다.
구체적인 일 실시예로서, 나선의 직선 쪽의 끝점에서 직선 방향으로 접선을 출발시키고, 직선의 시작점에서 나선의 끝점 방향으로 접선을 출발시켜 연결곡선을 형성하였다.
(7) 상기 (1)에서 설계한 나선, 연결선 및 직선, 그리고 상기 (2)에서 설계한 나선, 연결선 및 직선을 선택하여 좌표원점을 중심으로 대칭되게 복사하였다.
(8) 엘리먼트의 단면을 설계하였다. 단면의 두께(t)는 엘리먼트의 직경, 엘리먼트들간의 결합 상태 등을 고려하여 결정하였으며, 단면의 양 끝단에 타원형 내지 사각형의 곡면을 생성하였다. 참고로, 단면의 두께(t)는 엘리먼트의 크기에 따라서도 결정될 수 있음을 고려하였다.
(9) 나선, 연결선, 직선, 단면 등을 고려하여 도 2 (A)에 나타낸 바와 같이, 엘리먼트의 입체적 형상을 설계하였다.
2. 좌측 방향으로 비틀어진 엘리먼트
(1) 나선의 회전 방향은 왼쪽, 나선의 시작위치는 90° 로 설정하여 나선의 직경(d)을 20㎜로 설정하였고, 나선의 피치(p)는 직경(d)의 3배로 설정(p=d×3=20×3=60㎜)하였다.
한편, 나선의 길이(l)는 하기 수학식 4에 따라 도출하였다.
[수학식 4]
l=p/4=d×0.15=60/40-20×0.15=12㎜
(2) 상기 나선 설계시와 동일한 입력 값을 부여하였고, 나선의 시작 위치를 (1)에서 설계한 나선과 대칭되는 위치(-90°)로 설정하였다.
(3) 상기 (1)에서 설계한 나선이 다른 엘리먼트와 결합되는 영역을 설계하였다. 이때, 직선의 시작점(x,y,z)과 끝점의 좌표 값은 하기 수학식 5에 따라 도출하였다.
[수학식 5]
x11=1+b×2=1+d×0.15×2=12+20×0.15×2=18
x12=1+b×2+t/2=1+d×0.15×2+4/2=12+20×0.15×2+4/2=20
y11=y12=d/2=20/2=10
z11=z12=엘리먼트의 중심=0
(4) 상기 (2)에서 설계한 나선이 다른 엘리먼트와 결합되는 영역을 설계하였다. 이때, 직선의 시작점(x,y,z)과 끝점의 좌표 값은 하기 수학식 6에 따라 도출하였다.
[수학식 6]
x21=1+b×2=1+d×0.15×2=12+20×0.15×2=18
x22=1+b×2+t/2=1+d×0.15×2+4/2=12+20×0.15×2+4/2=20
y11=y12= -d/2= -20/2= -10
z11=z12=엘리먼트의 중심=0
(5) 유체의 흐름을 원활하게 하기 위해서 상기 (1)에서 설계한 나선과 직선을 부드럽게 연결하는 곡선을 설계하였다.
구체적인 일 실시예로서, 나선의 직선 쪽의 끝점에서 직선 방향으로 접선을 출발시키고, 직선의 시작점에서 나선의 끝점 방향으로 접선을 출발시켜 연결곡선을 형성하였다.
(6) 상기 (2)에서 설계한 나선과 직선을 부드럽게 연결하는 곡선을 설계하였다.
구체적인 일 실시예로서, 나선의 직선 쪽의 끝점에서 직선 방향으로 접선을 출발시키고, 직선의 시작점에서 나선의 끝점 방향으로 접선을 출발시`켜 연결곡선을 형성하였다.
(7) 상기 (1)에서 설계한 나선, 연결선 및 직선, 그리고 상기 (2)에서 설계한 나선, 연결선 및 직선을 선택하여 좌표원점을 중심으로 대칭되게 복사하였다.
(8) 엘리먼트의 단면을 설계하였다. 단면의 두께(t)는 엘리먼트의 직경, 엘리먼트들간의 결합 상태 등을 고려하여 결정하였으며, 단면의 양 끝단에 타원형 내지 사각형의 곡면을 생성하였다. 참고로, 단면의 두께(t)는 엘리먼트의 크기에 따라서도 결정될 수 있음을 고려하였다.
(9) 나선, 연결선, 직선, 단면 등을 고려하여, 도 2 (B)에 나타낸 바와 같이, 엘리먼트의 입체적 형상을 설계하였다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서에 대한 실시예를 설명하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 자명하다.
C : 결합구 E1,E2,E3,E4 : 엘리먼트
10 : 제1엘리먼트부 20 : 제2엘리먼트부
30 : 커넥터 32 : 커넥터 중공
34 : 끼움 홈 36 : 돌출리브
40 : UV-C LED 50 : 혼합관
52 : 걸림 홈 60 : 방향전환 엘보우
62,64 : 방향전환 엘보우 분할대 70 : UV-C LED 결합 엘보우
72,74 : UV-C LED 결합 엘보우 분할대 76 : UV-C LED 삽입구
80 : 연결부재 82 : 연결부재 중공
84 : 연결부재 끼움 홈
10 : 제1엘리먼트부 20 : 제2엘리먼트부
30 : 커넥터 32 : 커넥터 중공
34 : 끼움 홈 36 : 돌출리브
40 : UV-C LED 50 : 혼합관
52 : 걸림 홈 60 : 방향전환 엘보우
62,64 : 방향전환 엘보우 분할대 70 : UV-C LED 결합 엘보우
72,74 : UV-C LED 결합 엘보우 분할대 76 : UV-C LED 삽입구
80 : 연결부재 82 : 연결부재 중공
84 : 연결부재 끼움 홈
Claims (10)
- 일면과 타면의 피치각이 반전형으로 형성되고 각 끝단에는 단턱을 갖는 결합구(C)가 형성된 엘리먼트(E1,E2,E3,E4);
상기 엘리먼트(E1,E2)를 복수개 구비하여 일측방향으로 나란하게 교차시켜 형성된 제1엘리먼트부(10);
상기 엘리먼트(E3,E4)를 복수개 구비하여 타측방향으로 나란하게 교차시켜 형성된 제2엘리먼트부(20);
상기 제1엘리먼트부(10) 및 제2엘리먼트부(20) 사이에 구비되고 각 엘리먼트의 끝단에 끼움 결합되는 홈(34)이 외주연의 원주방향으로 일정간격을 두고 다수 형성된 커넥터(30);
제1엘리먼트부(10), 커넥터(30), 제2엘리먼트부(20), 커넥터(30) 순으로 연속되어 결합되는 가운데 각 엘리먼트의 피치각에 의해 형성된 사이공간과 커넥터(30)의 중공(32)을 가로질러 유체 또는 기체의 흐름방향으로 배치된 UV-C LED(40); 및
상기 제1엘리먼트부(10), 제2엘리먼트부(20), 커넥터(30) 및 UV-C LED(40)를 내부에 수용하는 혼합관(50);을 포함하여 이루어지고,
상기 커넥터(30)는 끼움 홈(34)이 형성된 부분을 제외한 나머지 부분에 해당하는 외주연에 그 단면형상이 '>','<','⊃','⊂' 으로 이루어진 것 중에서 선택된 어느 하나 이상의 단면형상을 갖는 돌출리브(36)가 일정간격을 두고 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서. - 제1 항에 있어서,
상기 제1엘리먼트부(10) 및 제2엘리먼트부(20)의 끝단부에 구비되고 각 엘리먼트의 끝단에 끼움 결합되는 홈(84)이 외주연의 원주방향으로 일정간격을 두고 복수개 형성되며, 중앙부에 UV-C LED(40)가 삽입되는 중공(82)이 형성된 연결부재(80)를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서. - 제1 항 또는 제2 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합관(50)의 양쪽 끝단 내측에는 연결부재(80)의 양 끼움 홈(84) 끝단이 걸려 지지될 수 있도록 상기 끼움 홈(84)의 끝단과 대응되는 형상의 걸림 홈(52)이 내주연의 원주방향으로 일정간격을 두고 적어도 2개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서. - 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 제1엘리먼트부(10) 또는 제2엘리먼트부(20)의 끝단에 결합되어 유체 또는 기체의 흐름을 90° 방향으로 전환시키는 방향전환 엘보우(60)를 더 포함하고,
상기 방향전환 엘보우(60)의 일측과 타측 내부에 유체 또는 기체의 양을 정량 분할하는 분할대(62,64)가 양측이 서로 교차되는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서. - 제5 항에 있어서,
상기 방향전환 엘보우(60)는 일측과 타측의 내경이 점진적으로 작아지거나, 또는 점진적으로 커지는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서. - 제1 항에 있어서,
상기 제1엘리먼트부(10) 또는 제2엘리먼트부(20)의 끝단에 결합되는 'ㅗ'자 형상의 UV-C LED 결합 엘보우(70)를 더 포함하고,
상기 UV-C LED 결합 엘보우(70)의 유입구 내측과 전환구 내측에 유체 또는 기체의 양을 정량 분할하는 분할대(72,74)가 양측이 서로 교차되는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서. - 제7 항에 있어서,
상기 UV-C LED 결합 엘보우(70)는 유입구와 전환구의 내경이 점진적으로 작아지거나, 또는 점진적으로 커지는 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서. - 제7 항에 있어서,
상기 UV-C LED 결합 엘보우(70)의 분할대(72,74) 중앙에는 원통형 UV-C LED가 삽입될 수 있도록 상기 UV-C LED의 외경 지름과 상응되는 내경 지름을 가진 UV-C LED 삽입구(76)가 형성되는 것을 특징으로 하는 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서. - 제1 항에 있어서,
상기 엘리먼트(E1,E2,E3,E4)의 표면에는 다수개의 천공홀이 형성된 것을 특징으로 하는 UVC 고도산화공정을 연계한 유체 또는 기체 혼합용 스태틱 믹서.
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2023
- 2023-04-11 WO PCT/KR2023/004831 patent/WO2023200208A2/ko unknown
Patent Citations (3)
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Also Published As
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| WO2023200208A2 (ko) | 2023-10-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |