KR19990044763A - 액체분사 장치 및 액체분사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액체분사 장치는 소정의 경사각으로 교반기축에 고정되는 홈체 또는 경사각의 크기를 조절할 수 있게 교반기축에 부착되는 홈체나 관체를 구비한다. 액체분사 장치의 홈체나 관체는 교반기축을 중심으로 회전되어 홈체 또는 관체의 상부개구 각각으로부터 액체가 분산된다. 이 액체는 탱크의 내부면 상으로, 그리고/또는 액체면 위의 공간으로 산포되어, 탱크의 내부면을 세척하고, 전열면을 유지시키고, 탱크 내의 액체의 증발을 촉진한다.

Description

액체분사 장치 및 액체분사 방법

본 발명은 액체분사 장치 및 이 액체분사 장치를 사용한 액체분사 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 탱크 내의 액체를 액체표면 위의 공간으로, 또는 둘레벽을 향하여 분사시키기 위한 액체분사 장치 및 액체분사 방법에 관한 것이다.

발효 및 배양 분야에서, 발효액 및 배양액은 거품이 많이 발생하는 경항이 있다. 공정 중의 교반에 기인하여, 상당히 많은 양의 거품이 발생하여 작업성이 방해를 받는 일이 많다. 이러한 발포를 억제하고, 일단 발생된 거품을 없애기 위해서는, 실리콘과 같은 소포제가 첨가되어야 한다. 이러한 소포제의 첨가는 비용을 증가시킬 뿐만 아니라, 상기 소포제가 자체로 액체에 대한 이물질이기 때문에, 발효 및 배양 공정에 역효과를 가져올 위험이 있다. 더욱이, 상기 소포제가 불순물로서 제조물과 혼합되어 제조품의 품질이 저하된다. 제조품으로부터 이 소포제를 제거하기 위해서는 부가적인 시간이 요구된다. 더 나아가 이 소포제가 폐수와 섞이면 폐수의 처리를 방해한다. 따라서, 소포제의 첨가는 바람직하지 않은 방법이고, 이는 가능한 한 피해야 하는 방법이다.

교반탱크의 벽의 내주면이 미생물 또는 고체물질로 오염되거나 그 위에 제조품이 침착되는 문제가 생긴다. 이러한 것은 종종 반응율을 저하시키고 교반탱크 둘레벽의 열전달 계수를 감소시킨다. 이러한 경우, 교반탱크의 작동을 정지시키지 않고 교반탱크의 벽의 내주면을 세척하여 교반탱크의 내주벽으로부터 이물질을 제거하는 것은 실질적으로 불가능하다.

또 다른 문제점은, 교반탱크 내의 액체를 가열하고 냉각하는 장치로서 재킷, 코일파이프 및 다관 가열유닛이 교반탱크의 둘레벽의 외주면에 그리고 교반탱크의 내부에 설치되었을 경우에는, 시간이 지나면서 예를 들어 증발로 인하여 교반탱크 내부의 액체가 감소하여, 교반탱크 내부의 액체 수위가 떨어지고, 가열 또는 냉각 장치의 전열면적이 효율적으로 활용될 수 없다.

감소된 전열면적을 증가시켜 회복시키기 위하여, 탱크 내로 새로운 액체를 공급하여 액체면을 상승시키는 방법; 탱크 외부에 설치된 펌프에 의해 탱크 내부의 잔여 액체를 순환시켜 탱크 벽의 내주면 상으로 액체를 산포하는 방법 등이 있다. 탱크로 새로운 액체를 공급하는 전자의 방법은, 탱크 내부의 액체조성의 갑작스런 변화를 가져와, 조작 조건의 변경을 필요로 하고, 또한 생산품이 품질이 변화하는 단점이 있다. 더욱이, 후자는 잔여 액체를 순환시키기 위한 펌프 및 배관을 필요로 하고, 작동 후에 잔여 액체가 탱크 내부 뿐만 아니라 배관 안에 잔류하게 되는 단점이 있다.

따라서, 전열면적이 효율적으로 사용될 수 없었던 상기 결점을 해결하도록 실행에 옮길 수 있는 방법은 아직 발견되지 않았다.

교반탱크 내부의 액체를 증발시키는 것이 필요할 경우, 액체 안에 가열장치를 담그거나 그리고/또는 교반탱크 둘레벽의 바깥쪽에 가열장치를 장착함으로써, 액체를 교반하면서 또는 교반하지 않고 가열하여 상기 액체표면을 증발시키는 방법이 있다. 이러한 방법은 가열장치에 의해 가열되는 액체표면 위의 공간에 있는 열이 효율적으로 활용될 수 없고, 액체의 가열이 가열장치의 접촉 면적에 제한되어, 가열장치로부터의 열이 효과적으로 활용될 수 없고 액체의 증발속도가 느리다는 단점이 있다.

본 발명자들은 교반탱크의 둘레벽의 내주벽의 표면과 가열 또는 냉각 장치의 표면이 오염되고, 기계적인 교반만을 사용함으로써 전열면적이 감소되는 것과 같은 종래의 교반이 가지는 단점을 극복하게 되었다. 따라서, 교반탱크의 둘레벽의 내주면과 가열 또는 냉각 장치의 표면이 양호한 효율로 세척되므로, 교반탱크의 둘레벽의 내주면과 가열 또는 냉각 장치의 전열면적의 감소를 방지하게 된다. 더욱이, 서로 다른 비중을 갖는 액체와 현탁액을 양호한 효율로 혼합할 수 있는 교반날개 및 교반방법의 지속적인 연구의 축적된 결과로, 교반날개 및 교반방법에 관한 발명을 만들어 냈다(EP 069136A).

이 종래 발명의 교반날개는 교반기축에 장착된 부착장치에 하나 또는 다수의 관체, 홈체, 및 판과 같은 액체전달체가 바람직하게는 경사를 가지고 부착되고, 상기 액체전달체는 상부개구 및 하부 개구의 양 단부가 개방되어 있는 교반날개이다.

본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위한 지속적인 연구의 축적된 결과로부터, 상술한 특허 출원과 관련된 발명에서 다음의 문제점을 발견하였다. 즉, 상술된 종래 출원에서, 액체전달체가 경사를 가지고 바람직하게 고정된다. 경사각이 고정되어 변경되지 않기 때문에, 교반날개의 사용목적 및 조건을 변경하기 위해서는, 교반날개가 반드시 정지된 채로 탱크로부터 제거되어 경사각을 변경하여야 한다.

더욱이, 액체전달체를 구성하는 관체는, 보통 부식성이 강한 액체와 접촉하게 되는 것이 일반적이다. 완벽한 내식성을 가지기 위해서는, 상기 표면이 폴리테트라플로오로에틸렌, 유리 또는 세라믹 등의 합성수지와 같은 내식성이 큰 물질로 코팅되거나 라이닝 되어야 한다. 그러나, 이러한 코팅 또는 라이닝 기술이 현저하게 개선되었다고는 하지만, 여전히 핀홀(pinhole)의 위험이 남아있게 된다. 이러한 핀홀에 기인하여, 코팅 또는 라이닝된 관체의 내식성에 대한 신뢰성을 보장하는 것이 어렵게 된다.

관체의 내식성에 대한 신뢰성을 증가시키기 위해서는, 관체를 사용하기 이전에, 관체의 코팅층 또는 라이닝층(이러한 층들은 라이닝층이라 약칭한다)에 존재하는 핀홀이 파이프의 외부면에서 뿐만 아니라 내부면에서도 검사되는 것이 바람직하다. 그러나, 파이프의 내부면에 존재하는 핀홀을 검사하는 것은 아주 어렵다. 더욱이, 핀홀이 발견되었어도, 이 핀홀을 보수하는 것이 어렵다.

따라서, 홈체를 사용하여 라이닝층에 핀홀이 존재하는 것을 검사하고 이 핀홀을 보수하는 것이 용이해지기 때문에 액체전달체로 홈체를 사용하는 것이 바람직하다.

상술된 종래 특허출원의 명세서에서, 액체전달체로 홈체가 사용되는 경우에, 홈체를 사용하여 액체를 상승시키고 상부개구로부터 이를 배출하는 원리가 공개되었다. 그러나 장착면과 장착방향에 대하여는 전혀 공개되어 있지 않다.

사용을 고려하면, 홈체의 상부개구로부터 배출되는 액체가 예를 들어 탱크벽의 내주벽 상으로 산포함으로써 탱크벽의 내주벽을 세척하는데 사용되거나, 또는 전열면 상으로 산포함으로써 전열면을 유지시키거나 그리고/또는 전열면을 세척하고, 또는 액체표면 위의 공간으로 산포함으로써 증발을 위해 사용되는 경우에는, 말할 필요 없이 액체전달체의 상부개구로부터 액체가 분사되는 거리와 양(이하에는 분사거리 및 분사량으로 약칭한다)이 큰 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은 종래의 액체분사 장치와 같은 상술된 상황을 고려하여 개선된 액체분사 장치 및 이 액체분사 장치를 사용하는 개선된 액체분사 방법을 제공하는 것이다.

도 1a는 부착장치에 의해 교반기축에 고정장착된 각각의 홈체를 갖는 액체분사 장치의 평면도; 도 1b는 도 1a의 선 ⅠB-ⅠB의 단면에서 본 단면도; 도 1a에서 교반기축은 단면측 단부면이 도시된다.

도 2a는 S형 홈체의 일실시예를 도시하는 측면도; 도 2b는 (도 2a의 화살표방향으로) 사선방향에서 본 정면도; 도 2c는 홈체의 사시도;

도 3a는 홈체의 다른 실시예를 도시하는 측면도; 도 3b는 (도 3a의 화살표방향으로) 사선 방향에서 본 정면도;

도 4a 내지 도 4l은 홈체의 개구부의 대칭 형상의 가로단면의 예를 도시하는 도면;

도 5a 내지 도 5k는 홈체의 개구부의 비대칭 형상의 가로단면을 도시하는 도면;

도 6a는 천공판으로 덮인 홈체의 상부개구를 도시하는 도면; 도 6b는 구멍을 갖는 판으로 덮인 도 6a와 동일한 부분을 도시하는 도면;

도 7a는 판으로 막혀 상부개구의 내주면을 따라 간극이 형성된 홈체의 상부개구를 도시하는 도면; 도 7b는 도 7a와 동일한 효과를 갖는 홈체의 상부개구의 다른 실시예를 도시하는 도면;

도 8a는 상부개구로부터 이격된 편향판이 구비된 홈체의 평면도; 도 8b는 도 8a의 ⅧB-ⅧB를 따른 단면도;

도 9는 편향각을 설명하는 다이아그램;

도 10은 교반기축에 회전가능하게 장착된 홈체의 사시도; 상기 홈체는 그 자체로 회전된다;

도 11은 교반기축에 끼워진 홈체의 위치관계를 설명하는 다이아그램이고, 도 1b의 오른쪽 절반(우측면)의 사시도;

도 12a 내지 도 12d는 각각 수직 시스템에 의해 조절가능한 크기의 경사각을 갖는 관체를 갖는 액체분사 장치의 사시도, 평면도, 정면도, 및 측면도; 도 12b의 교반기축은 횡단면에서 본 것이다;

도 13a 내지 도 13d는 각각 수평 시스템에 의해 조절가능한 크기의 경사각을 갖는 관체를 갖는 액체분사 장치의 사시도, 평면도, 정면도, 및 측면도; 도 13b의 교반기축은 횡단면에서 본 것이다;

도 14a는 굽혀진 홈체의 측면도; 도 14b 내지 도 14d는 각각 직선의 홈체를 도시하는 측면도, 평면도 및 단면도; 도 14e 내지 도 14g는 각각 홈조각의 사시도, 측면도 및 단면도;

도 15a 및 도 15b는 각각 단축될 수 있는 연장된 홈체의 측면도 및 평면도; 도 15c 및 도 15d는 각각 수축된 홈체의 측면도 및 평면도;

도 16a 및 도 16b는 서로 일체로 형성된 두 개의 대향하는 홈체를 갖는 액체분사 장치의 정면도 및 평면도; 도 16b의 교반기축은 단면에서 본 것이다;

도 17a 및 도 17b는 각각 편향되어 부착된 홈체를 갖는 액체분사 장치의 평면도 및 정면도; 도 17a의 교반기축은 단면에서 본 것이다;

도 17c는 도 17b의 ⅩⅦC-ⅩⅦC 단면에서 본 단면도;

도 18a 및 도 18b는 편향되어 부착된 홈체를 갖는 다른 액체분사 장치의 평면도 및 (도 18a의 화살표 B에서 본) 정면도; 도 18a의 교반기축은 단면에서 본 것이다;

도 19는 내부에 액체분사 장치가 설치된 교반탱크의 종단면도;

도 20은 교반기축의 종축을 따라 부착된 다수의 홈체를 갖는 액체분사 장치가 구비된 교반탱크의 종단면도;

도 21은 액체분사 장치가 내부에 설치된 플라스크의 종단면도;

도 22a는 위를 미끄러질 수 있게 교반기축에 장착된 부상요소 겸용의 부착 장치가 구비된 액체분사 장치의 평면도; 도 22b는 도 22a의 단면 ⅩⅩⅡ-ⅩⅩⅡ에서 본 단면도, 도 22c는 홈체의 부상요소 겸용 부착장치의 부착 부분의 확대사시도;

도 23a 및 도 23b는 각각 단일 부착 장치에 부착된 다수의 홈체가 구비된 액체분사 장치의 평면도 및 정면도.

본 발명의 발명자들은 분사되는 액체의 분사거리 및 분사량을 증가시키기 위한 액체전달체의 경사각의 크기를 선택하였다. 더욱이, 액체전달체가 홈체인 경우, 홈체의 장착면과 장착방향은 홈체의 상부개구로부터의 액체의 분사거리와 분사량을 위해 선택되어야 한다는 것을 깨달았다. 본 발명은 이러한 지식에 기초하여 달성된다.

본 발명의 제1실시형태에 따르면, 하단부 및 상단부 각각에 하부개구 및 상부개구를 가지며 액체전달장치로 기능하는 적어도 하나의 홈체가 부착장치에 의해 교반기축에 고정되고, 상기 홈체는 0˚내지 90˚의 경사각을 가지며, 또한 이 홈체는 하부개구가 액체면 아래에 담기고 상부개구는 액체면 위로 노출되어 오목부가 교반기축 또는 회전방향과 마주하면서 교반기축을 중심으로 회전하고, 홈체의 담긴 부분에 있는 액체가 홈체 내를 통과하여 상부개구로부터 분사되는 액체분사 장치를 제공하게 된다.

본 발명의 제2실시형태에 따르면, 하단부 및 상단부 각각에 하부개구 및 상부개구를 가지며 액체전달체로서 기능하는 적어도 하나의 홈체가 부착장치에 의해 교반기축에 장착되며, 상기 홈체는 0˚내지 90˚사이에서 조절가능한 경사각을 가지며, 또한 이 홈체는 하부개구는 액체면 아래에 담기고 상부개구는 액체면 위로 노출된 채로 오목부가 교반기축 또는 회전방향과 마주하면서 교반기축을 중심으로 회전하고, 상기 홈체의 담긴 부분에 있는 액체가 홈체 내를 통과하여 상기 상부개구로부터 분사되는 것을 특징으로 하는 액체분사장치가 제공된다.

본 발명의 제3실시형태에 따르면, 하단부 및 상단부 각각에 하부개구 및 상부개구를 가지며 액체전달체로서 기능하는 적어도 하나의 관체가 부착장치에 의해 교반기축에 장착되며, 상기 관체는 0˚내지 90˚사이에서 조절가능한 경사각을 가지며, 또한 이 관체는 하부개구가 액체면 아래에 담기고 상부개구는 액체면 위로 노출되어 교반기축을 중심으로 회전하고, 상기 관체의 담긴 부분이 관체 내를 통과하여 상기 상부개구로부터 분사되는 것을 특징으로 하는 액체분사장치가 제공된다.

본 발명의 제4실시형태에 따르면, 상술된 본 발명의 제1, 제2 제3 및 제4실시형태에 따르는 액체분사 장치의 액체전달체를 하부개구가 액체면 아래에 담기고 상부개구는 액체면 위로 노출된 채로 교반기축을 중심으로 회전시켜, 상기 액체전달체의 담긴 부분에 있는 액체가 상기 액체전달체 내를 통과하여 상기 액체전달체의 상부개구로부터 분사되는 것을 특징으로 하는 액체분사 방법이 제공된다.

본 발명의 제4실시형태에 있는 액체전달체의 상부개구로부터 분사되는 액체는 예를 들어 컨테이너의 내주면을 세척하고, 전열면적을 유지시키고 그리고/또는 전열면을 세척하고, 또는 액체면 위의 공간에 있는 액체를 증발시키는데 사용된다.

본 발명이 특별한 제한을 가지고 있는 것은 아니지만, 상부 및 하부라는 용어는 각각 액체의 바닥에 가까운 위치와 액체의 바닥으로부터 떨어진 위치를 각각 정의한다.

상기 부착장치는 교반기축에 하나 이상의 액체전달체를 장착하기 위한 것이다. 상기 부착장치는 봉, 직사각 또는 정사각봉, 천공된 판체(이하 천공판이라 칭한다), 또는 천공되지 않은 판이 될 수 있다. 천공되지 않은 판 및 천공판들은 액체 내에서 회전될 때 유체저항이 가능한 한 작게 되는 것이 바람직하도록 교반기축에 장착된다. 천공되지 않은 판이 액체에 수직으로(액체전달체의 회전평면에 수직으로) 사용되는 경우에는 그 폭이 좁은 것이 바람직하다.

상기 봉, 사각봉, 형강체, 천공판 및 천공되지 않은 판은 회전평면 내에서 대략 반경 또는 직경 상에 위치된다. 봉, 사각봉, 형강체, 천공판 및 천공되지 않은 판의 개수는 하나 또는 그 이상이 될 수 있다. 복수개가 사용되는 경우에는, 각각의 부재들은 통상 동일한 회전평면 상에 위치되지만 서로 다른 평면 상에 위치될 수도 있다.

하나 또는 다수의 액체전달체가 하나의 부착장치에 부착된다. 하나의 부착장치에 부착되는 액체전달체의 개수는 예를 들어 액체의 점도, 액체전달체의 형태, 액체전달체의 두께, 컨테이너의 직경, 교반기축과 액체전달체 사이의 각도, 및 액체전달체의 상부개구로부터 분사되는 액체(이하 분사액이라 칭함)의 용도에 의존하여 적당히 선택된다. 액체전달체의 부착위치는 하나의 액체전달체가 하나의 부착장치에 부착되는 경우에 따라 결정되고, 이웃하는 액체전달체의 이격위치 및 부착위치는 다수의 액체전달체가 하나의 액체전달체에 부착되는 경우에 따라 결정된다.

액체전달체로 기능하는 홈체는 폴리테트라글로오로에틸렌 등의 합성수지와 같은 고 내식성을 갖는 재료로 코팅 또는 라이닝된 스틸 또는 스테인리스 스틸과 같은 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 그러나 고 내식성 플라스틱이나 금속, 또는 유리나 세라믹과 같은 내식성 재료로 만들어질 수도 있다.

상기 홈체는 길이방향으로 개구를 갖는 긴 본체이다. 상기 홈체의 상부개구 및 하부개구의 중앙 횡단면과 각각의 형상에는 특별한 제한이 없다. 또한 좌우대칭형 또는 좌우 비대칭형(이하 대칭형 또는 비대칭형이라 칭한다)도 가능하다. 그러나 실제로는 전자가 바람직하다.

대칭형의 대표적인 예로서, 다음이 고려될 수 있다: 호의 일부가 잘린 원주(이하 절개된 원주라 칭한다), 반원, 반타원, 반구, U자형, V자형, 그리고 사다리꼴, 정사각형, 직사각형, 정팔각형에 제1정점과 제5정점을 잇는 직선에 의해 이분된 변형육각형 등의 다각형 및 이들 다각형의 정각을 둥글게 하고 그리고/또는 변을 바깥쪽으로 작은 곡률로 휘게 한 형상(이하 실제 다각형이라 칭함)과 한 변을 제거한 형상 등을 예로 들 수 있다.

비대칭형의 대표적인 예로서, 상술한 대칭형의 개구의 두 개의 둘레 가장자리에 대응하는 가장자리(이하 개구단이라 칭한다)에서 하나의 둘레 또는 변이 연장되는 형태를 예로 들 수 있다(이하 이러한 대칭형 및 비대칭형을 개방형이라 칭한다).

상기 홈체는 등변 V형강, H형강, 또는 횡단면이 정사각형 또는 직사각형이거나 또는 원형인 C형강으로 만들어질 수 있다. 이중에 C형강이 바람직하다. 상기 등변 V형강은 직각 V자형 개구를 갖는 홈체를 제공한다. 상기 H형강은 각각 한 변이 없는 정사각형 또는 직사각형 개구를 갖는 홈체를 제공한다. 상기 C형강은 단면형상이 사각형일 경우에는 한쪽에서 한 변이 없는 사각형 개구를 갖는 홈체를 제공하고, 상기 C형강이 단면형상이 원형인 경우에는 일부가 절개된 원주개구를 갖는 홈체를 제공한다.

상기 홈체를 코팅 또는 라이닝 하는 것은 공지되어 있고, 코팅 또는 라이닝 하기 이전에, 개구의 가장자리가 둥글게 되거나 기둥모양으로 늘어나는 것이 바람직하다.

홈체의 상부 및 하부개구 각각의 형상과 크기는 서로 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다.

상부개구의 면적은 하부개구의 면적 보다 작은 것이 바람직하다. 홈체의 상부개구 및 하부개구 각각의 개구면적은 이 홈체의 오목부를 따라 액체가 흐르는데 필요한 면적으로 정의된다. 홈체의 상부개구 및 하부개구 각각의 개구면적은, 상부개구 및 하부개구의 형상이 좌우대칭의 개방형일 경우에는, 이 형상 및 대향하는 개구단을 연결하는 직선에 의해 둘러싸인 면적이다. 상부개구 및 하부개구의 단면 형상이 비대칭 개방형일 경우에는, 연장된 단부와 다른 개구단을 연결하는 직선과 형상에 의해 둘러싸인 면적, 또는 연장된 부분을 제외한 대향하는 개구단을 연결하는 직선과 형상에 의해 둘러싸인 면적이 개구면적이다.

홈체의 측면의 형상(이하 측면형상이라 칭함)에 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 통상적으로는 직선, 위로 또는 아래로 돌출되도록 작은 곡률로 굽힌 곡선, 또는 직선의 상단부 및/또는 하단부 또는 상술된 곡선이 가로방향으로 더욱 연장된 S자형이다. 곡선인 경우에는 포물선이 바람직하다. 이들 중에, 홈체의 형태를 단순화하기 위해서는 직선이 바람직하다. 더욱이, 방출거리 및/또는 방출량을 증가시킬 수 있는 아래쪽으로 돌출되게 굽혀진 곡선이 가장 바람직하다. 아래쪽으로 둘출되도록 굽혀진 포물선이 특히 바람직하다.

앞에서 본 형상(이하 전방형상이라 칭함)에 특별한 제한이 있는 것은 아니지만, 통상은 직선, 가로방향으로(홈체의 회전평면에 평행한 방향; 이하 동일하게 정의한다) 작은 곡률로 굽혀진 곡선, 도는 직선의 상단부 및/또는 하단부 또는 상술된 곡선이 가로 방향으로 더욱 연장된 S자형이 사용된다. 그러나, 직선이 바람직하다.

상술된 측면형상 및 전방형상과 함께, 위 또는 아래에서 본 형상(이하 평면형상이라 함)에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 이는 직선, 홈체의 회전방향을 향하여 또는 반대방향으로 작은 곡률로 굽혀진 곡선, 또는 직선의 상단부 및/또는 하단부 또는 상술된 곡선이 가로방향으로 더욱 연장된 S자형이 사용된다. 그러나 이중에 직선이 가장 바람직하다.

홈체의 길이에도 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 부착장치에 부착된 다수의 홈체의 길이는 서로 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다.

상기 홈체는 액체의 상승을 위해 충분히 뒤틀릴 수도 있다.

홈체는 오목부가 교반기축 또는 회전평면과 면하면서 교반기축에 부착된다. 이런 경우, 이하에 정의되는 편향각은 예를 들어 홈체 자체의 형상 및 개구의 형상, 상부 및 하부개구 사이의 개구면적비, 및 분사액의 용도 등에 의존하여 적당히 선택된다. 상기 편향각은 홈체의 중심선(개구의 대칭형 대향 가장자리를 연결하는 선의 수직이등분선; 이하 동일하게 정의함)과 홈체의 중점(상술된 홈체의 중심선과 홈체의 교점; 이하 동일하게 정의함)을 통과하는 홈체의 회전평면의 직경 사이의 각을 의미한다.

홈체의 상부개구로부터 액체를 분사액, 미세한 물방울, 또는 미세한 흐름으로 분사하기 위해서는, 홈체의 상부개구 모두가 다수의 구멍이 천공된 천공판 또는 망으로 덮여있어야 하고 이러는 것이 또한 바람직하다. 천공판은, 다수의 구멍이 규칙적으로 또는 불규칙하게 천공되어 있다. 구멍의 개수에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 구멍 형상의 대표적인 예로서, 원, 타원, 정사각, 직사각형을 들 수 있다.

편향판이 홈체의 상부개구로부터 이격되어 제공되므로, 분사되는 액체의 방향을 방해하지 않는다. 더욱이, 홈체는, 상부개구가 판에 의해 막히어 간극이 홈체의 내주면을 따라 형성된다.

홈체의 길이방향 개구는 제거가능한 비투수 또는 투수 커버로 덮이기도 한다.

더욱이, 홈체는 종축을 중심으로 회전이 자유롭다. 이러한 경우, 편향각은 예를 들어 개구의 형상 및 홈체의 경사각의 크기, 컨테이너 내의 액체의 점도, 및 홈체의 회전속도 등에 따라 적당히 선택된다. 홈체가 상술된 바와 같이 종축을 중심으로 자유롭게 회전되는 경우에는, 이 홈체가 부착장치 상에 회전가능하게 장착되기도 한다. 이러한 경우 홈체는 임의의 편향각으로 회전된 이후에 고정된다. 더욱이, 홈체의 회전속도에 따라 자동으로 회전되는 것도 가능하다. 이러한 경우, 홈체는 자유롭게 회전가능하도록 교반기축에 장착된다.

부착장치에 홈체를 장착할 때, 그 배열은 부착장치가 홈체의 오목부 안에 있는 액체의 상승을 방해하지 않아야 한다.

홈체는 소정크기의 경사각으로 부착장치에 고정된다. 더욱이, 경사각(홈체의 종축과 홈체의 회전평면 사이의 각; 이하 동일하게 정의함)의 크기가 선택적으로 조절될 수 있도록 장착되어야 한다. 그러나, 후바배열이 바람직하다. 여기서 홈체의 종축은 상부 및 하부개구 각각에서 홈체의 중점을 연결하는 선으로 정의된다.

경사각은 0˚내지 90˚로 만들어진다. 교반기축으로부터 하부개구까지 거리 및 상부개구까지의 거리는, 하부개구가 상부개구 보다 교반기축에 가깝게 되거나, 서로 동일하게 만들어질 수 있다. 그러나, 실제로는 전자가 바람직하다. 후자의 경우에는 홈체의 하부개구가 막혀있는 것이 바람직하다. 또한 이러한 경우, 홈체의 담긴 부분에 있는 액체는 홈체 내에서 상승된다. 경사각의 크기는 예를 들어 액체의 형태, 액체전달체의 회전속도, 분사액의 방출거리 및 방출량, 및 분사액의 용도 등에 따라 적당히 선택된다. 통상적으로는 5˚내지 85˚가 이상적이다.

홈체의 경사각의 크기는, 예를 들어 홈체 자체의 형상, 개구형상, 상부 및 하부개구 사이의 개구면적비, 및 분사액의 용도 등에 따라 적당히 선택된다.

경사각의 크기가 조절될 수 있도록 교반기축에 홈체를 장착하기 위해서는, 예를 들어 홈체의 하단부가 교반기축에 끼워지도록 힌지결합되어야 하고, 상단부는 홈체의 상부개구가 수직 이송장치 또는 수평 이송장치에 의해 회전평면의 반경을 따라 이동가능하도록 장착되어야 한다. 홈체의 상부개구를 이동시키기 위한 장치에서 수직이송장치 및 수평이송장치에 의한 장치를, 이하에서는 각각 수직 시스템 및 수평 시스템이라 칭한다.

더욱이, 홈체는 굽혀질 수 있고 그리고/또는 신축될 수 있다. 홈체를 굽힐 수 있게 하기 위해서는, 예를 들어 홈체가 유연한 재료로 만들어지고, 또는 홈체가 다수의 조각으로 분할될 수 있어, 이 조각들이 조인트부재에 의해 연결되어야 한다(홈체조각을 이하에서는 홈조각이라 칭한다). 홈체의 신축을 가능하게 하기 위해서는, 예를 들어 다수의 홈조각이 서로 미끄러질 수 있도록 연결되어야 한다.

다수의 홈체가 부착장치에 고정되는 경우에는, 이들이 서로 개별적으로 배열되기도 하고, 또는 서로 일체로 형성될 수도 있다. 후자에서는, 예를 들어 사다리꼴 판의 대향 경사변이 서로 반대방향으로 굽혀질 수 있어 홈체가 굽힘부에 의해 형성된다. 이러한 경우, 굽혀지지 않은 평평한 부분은 부착장치로 만들어질 수 있고, 또는 개별적인 부착장치가 사다리꼴 판에 제공되기도 한다. 굽혀지지 않은 평평한 부분은 교반날개로 작용한다. 이러한 홈체에서, 상부개구 및 하부개구 각각의 형상은 비대칭이다. 더욱이, 부착장치를 구성하는 평평한 부분에 구멍을 형성함으로써, 부착장치의 유체저항이 감소될 수 있다. 이러한 것이 바람직하다.

이하 도 11을 참조하여 설명되는 바와 같이, 하부개구가 상부개구 보다 교반기축에 가깝게 되도록 홈체가 부착되는 경우에는, 홈체(1)의 하부개구(11)는 교반기축(3) 및 상부개구(12)를 포함하는 평면 상에 또는 떨어져서 배치된다. 떨어진 경우에는, 전자가 바람직할지라도 홈체(1)가 그 회전이 유지될 수 있어, 하부개구(11)가 앞서거나 또는 뒤따를 수 있다. 다수의 홈체가 경사를 가지고 부착되는 경우에는, 교반기축 근처에서 서로 교차하도록 하단부가 배열될 수 있다.

탱크 내의 액체의 부식성이 작을 경우에는, 경사각의 크기가 임의로 조절가능한 홈체를 장착하는 대신에, 관체가 동일하게 장착될 수도 있다.

관체인 경우, 상술된 홈체와 마찬가지로 코팅 또는 라이닝되는 것이 바람직하다. 그러나, 코팅 또는 라이닝이 반드시 필요한 것은 아니다.

관체의 단면(종축에 수직인 단면) 형상에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 그러나, 원, 포물선, 타원형, 정사각형과 직사각형 오각형 및 육각형을 포함하는 다각형, 그리고 다각형의 정각이 둥글거나 그리고/또는 변이 작은 곡률로 외부로 굽혀진 형상(이하 실직적인 다각형이라 칭함) 등을 포함하는 원형태가 바람직하다.

관체의 상부개구 및 하부개구는 관체의 베이스를 각각 구성한다. 더욱이, 상기 관체는 베이스판을 덮음으로써 그리고 관체의 단부에 구멍을 천공함으로써 형성되기도 한다.

액체전달체가 홈체 또는 관체 어느 것이라도, 액체전달체가 부착되는 상기 부착장치는 교반기축에 고정되거나, 그 상부에 미끄럼 가능하게 장착될 수 있다. 액체전달체의 하부개구는 액체면 아래에 잠기고, 상부개구는 액체면으로부터 노출된다. 교반기축을 회전시켜 액체전달체를 회전시킴으로써, 액체전달체의 잠긴 부분에 있는 액체가 원심력에 의해 액체전달체 내부를 상승하고, 상부개구로부터 분사된다. 이로써, 액체전달체의 액체면 아래에 있는 부분에 의해 액체가 교반된다.

본 발명의 액체분사 장치는, 액체전달장치가 교반기축에 고정되거나, 그 위를 미끄럼가능하게 장착된다. 고정수단에는 특별한 제한이 없고 예를 들어 삽입, 나사고정, 용접 또는 접착 등이 사용될 수 있다.

부착장치가 고정되는 경우에는, 하나의 부착장치가 교반기축에 고정되거나, 또는 다수의 부착장치가 종축을 따라 그 위에 장착된다. 후자의 경우에는, 액체전달체의 액체면 아래에 담긴 부분에 의해 액체가 교반되고, 이러는 것이 바람직하다. 더욱이, 후자의 경우에는, 상부단 액체전달체의 하부개구 및 하부단 액체전달체의 상부개구가 교반기축의 종축방향으로 서로 겹쳐지는 것이 바람직하다.

미끄럼 가능하도록 장착되는 경우에는, 예를 들어 종축을 따라 교반기축의 표면에 홈 또는 돌기 또는 스플라인이 제공되고, 이 교반기축 상에 홈 또는 돌기 또는 스플라인과 미끄럼가능하게 맞물리는 돌기 또는 홈 또는 스플라인을 부착장치 상에 제공함으로써 달성된다.

또한, 교반기축에 미끄럼가능하게 장착되는 부착장치는 자동으로 또는 수동으로 이동될 수 있다. 예를 들어, 부착장치에 부상요소가 제공되어 액체면 위로 부상될 수 있으므로, 탱크 내의 액체 수위의 상하 이동에 대응하여 자동으로 이동될 수 있다. 더욱이, 탱크 외부로부터 원격조정하여 상하로 이동시키는 것도 가능하다. 또한, 소정 위치에서 정지시킬 수도 있다. 부가적으로, 탱크 외측의 연결와이어로부터 부착장치를 매달리게 하여, 탱크 외측의 와이어를 당기고 이완시킴으로써, 수동으로 상하 이동시킬 수도 있다.

상기 부상요소는 부착장치 겸용으로 기능을 할 수도 있다. 부상요소는 교반 중에 유체저항으로 최소로 할 수 있는 형상과 구조를 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 액체분사 장치는, 액체전달체의 담긴 부분이 교반날개로 작용한다. 그러나, 터빈 날개, 프로펠러, 피치 부착 평날개, 평날개 디스크 터빈, 평날개, 휘어진 날개, 또는 파우들러(Pfadler)형 임펠러 및 브루마긴(Brumagine)형 임펠러와 같은 다른 교반날개가 액체전달체로 함께 결합될 수 있다.

더욱이, 부착장치 자체로 교반날개로 작용을 할 수도 있다.

본 발명의 액체분사 장치의 크기에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 플라스크 안에서 사용하기 위한 실험실형 소형 장치, 또는 공장의 제조장치에서 대형 탱크 안에서 사용하기 위한 대형 장치와 같이 임의의 크기로 될 수 있다.

플라스크 안에 설치하기 위한 본 발명의 액체분사 장치는 수직 시스템에 의해 경사각이 조절가능한 것이 바람직하다.

액체전달에의 상부개구로부터 분사되는 분사액은 다음의 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어;

(a) 탱크벽의 내주벽 상으로 액체를 산포하여 내주면을 세척하기 위한 것;

(b) 탱크 내의 액체 수위가 떨어지면, 탱크벽의 외부면 상에 재킷이 제공된 경우 전열면으로 기능하는 탱크벽의 내부면 상으로 액체를 산포하거나, 탱크 내에 코일 배관 또는 다관 유닛이 제공되었을 경우 전열면으로 기능하는 코일 배관 또는 다관 유닛의 표면 상으로 액체를 산포하여, 전열면을 유지시키고, 그리고/또는 표면을 세척하기 위한 것;

(c) 액체면 상의 공간으로 액체를 산포시켜 액체를 증발시키기 위한 것; 및

(d) 이 밖의 다른 용도.

분사액체 액체면 상의 공간의 액체를 기화시키는데 사용되는 경우에는, 액체전달체의 회전속도(회전평면의 원주속도)에 따라 선택된 경사각으로 회전평면의 반경방향으로 하나 또는 다수의 액체전달체가 하나의 부착장치에 부착되어, 분사액이 신속히 배출된다. 보통 경사각은 15˚내지 85˚이다.

더욱이, 액체면 상으로 분사액을 고르게 산포시키기 위해서는 다수의 액체전달체가 하나의 부착장치에 부착되는 것이 바람직하다.

분사액이 탱크벽의 내주면을 세척하고 그리고/또는 전열면으로 기능하는 전열면적을 유지시키는데 사용되는 경우에는, 적어도 하나의 액체전달체가 그 선단에서 액체전달체의 상부개구가 내주면에 그리고 분사액의 분사거리 이내에 가깝게 하나의 부착장치 상에 제공되는 것이 필요하다.

더욱이, 탱크 내에 제공된 코일관 또는 다관 유닛과 같은 가열 또는 냉각 장치의 전열면을 유지하고 전열면을 세척하는데 사용되는 경우에는, 액체전달체의 상부개구가 전열면에 그리고 분사액의 분사거리 이내에 가깝게 하나의 액체전달체가 하나의 부착장치에 제공되어도 된다.

본 발명의 액체분사 방법은, 액체전달체의 회전속도가 예를 들어 액체형태, 액체전달체의 형상 및 두께, 및 분사액의 용도 등에 따라 적당히 선택된다.

본 발명의 다른 목적 및 실시형태 등은 첨부도면을 참조하여 다음의 설명으로부터 명백해진다.

본 발명은 도면을 참조하여 이하에 상세히 설명된다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

본 도면은 본 발명의 원리를 예시하기 위한 통상적인 것으로, 상대적인 크기 등이 정확하게 도시된 것이 아니다.

도 1a 및 도 1b에서, 홈체(1)가 부착장치(2)에 의해 교반기축(3)에 고착된다.

홈체(1)의 중앙부, 상부개구 및 하부개구에서의 단면형상은 반원형이고, 베이스면을 포함하는 면에 평행한 면을 따라 길이방향으로 절단된 실린더의 형태에 대응하고(베이스면을 포함하는 면에 평행한 방항의 종축으로 절단한 것을 이하 반절단이라 약칭한다), 윗부분은 수평으로 연장한다.

부착장치(2)는, 중앙링(21)에 고정되고 90˚의 중심각으로 방사하는 판(22)을 포함한다. 홈체(1)를 유지시키는 리테이너(23)가 그 선단부에 제공된다. 교반기축(3)은 중앙링(21)을 관통하고, 부착장치(2)가 이 교반기축(3)에 고착된다. 상기 판(22)은 경사진 선단부를 갖는 긴 직사각형의 평판이다. 그 표면은 교반기축의 축방향과 평행하게 정렬된다. 상기 리테이너(23)는 홈체(1)의 외경과 동일한 내경을 갖는 관이다.

상기 홈체(1)는 부착장치(2)의 리테이너(23)를 관통하여 고정되고, 그 하부개구(11)는 상부개구(12) 보다 교반기축(3)에 가깝게 배열된다. 홈체의 길이방향 개구 또는 오목부가 교반기축을 향하여 내부로 면하도록 배열되어, 부착장치(2)의 리테이너(23)가 오목부 내에서 액체가 상승하는 것을 방해하지 않게 된다. 홈체(1)의 경사각은 약 60˚로 만들어진다.

본 액체분사 장치는, 홈체(1)의 하부개구(11)가 액체면 아래에 담겨 있고, 반면에 상부개구(12)는 액체면으로부터 노출되어 있다. 교반기축(3)을 회전시켜 홈체(1)를 회전시킴으로서, 액체가 원심력을 받게 되고, 홈체(1)의 담긴 부분에 있는 액체가 홈체(1)의 상부개구(12)를 향하여 오목부 내를 상승하여, 상부개구(12)로부터 분사된다. 이와 동시에, 홈체(1)의 액체면 아래에 있는 부분에 의해 액체가 교반된다.

도 2a 내지 도 2c에 도시된 홈체(1)는 대략 길게 바닥이 없고 절반이 잘린 중공 원뿔형이다. 중앙부, 하부개구(11) 및 상부개구(12)의 단면형상은 모두 반원형이다. 더욱이, 측면에서 본 형상은, 중앙부가 직선이고 하부단부 및 상부단부가 회전평면에서 각각 중심방향으로 그리고 원주방향으로 대략 수평으로 연장하는 대체적으로 긴 S자형이다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 홈체(1)는 대략 길게 바닥이 없이 절반이 잘린 원통형이다. 중앙부, 하부개구(11) 및 상부개구(12)의 단면형상은 모두 반원형이다. 더욱이, 측면에서 본 형상은 작은 곡률로 아래쪽으로 돌출하는 포물선 형상이다.

도 4a 내지 도 4l에 도시된 상기 홈체에서, 개구단들(13 및 14) 사이에 개구 경계(15)가 있다. 더욱이 개구의 단면적은 홈체 및 개구 경계(15)의 둘레면에 의해 둘러싸인 형상의 면적이다.

도 5a 내지 도 5k에 도시된 비대칭형에서, 개구단(13)과 연장된 단부(16) 사이에 개구 경계(17)가 있다. 더욱이, 개구의 단면적은 상술된 개구 경계(15)와 홈체의 둘레면의 대칭형상에 의해 둘러싸인 면적과, 그리고 개구 경계(17)와 홈체의 비대칭형상의 둘레면에 의해 둘러싸인 나머지 면적이다. 도 5a 내지 도 5k에 도시된 바와 같이 비대칭형상을 갖는 홈체는, 개구단(13)이 앞서고 연장된 단부(16)가 뒤따르면서 회전된다.

도 6a에서, 반원 홈체(1)의 상부개구(12)를 덮는 천공판(4)은 상부개구(12)에 대응하는 형상을 갖는 반원형이고, 다수의 구멍(41)이 불규칙하게 천공되어 있다. 도 6b에 도시된 홈체(1)의 직사각형 상부개구(12)를 덮는 천공판(4)은 두 위치에서 구석이 둥글게 되어 있는데, 상부개구(12)에 대응하는 구석이 둥근모양의 실질적인 직사각형이고, 서로 평행한 종축을 갖고서 내부에 규칙적으로 형성된 다수의 긴 직사각형 구멍(42)을 갖는다.

도 7a에서, 홈체(1)의 상부개구(12)는 형상이 반원형인데, 판(5)의 형상은 홈체(1)의 상부개구(12)의 반원 직경과 동일한 길이의 종축을 갖는 반타원형이다. 그리고 간극(18)의 형상은 초생달 형상이다. 도 7b에서, 홈체(1)의 상부개구(12)는 두 위치에서 모서리가 둥근 모양을 갖는 실질적인 직사각형인 반면, 판(5)의 형상은 긴 변이 실질적인 직사각형 상부개구(12)의 긴 변의 길이와 동일하고, 짧은 변이 그 짧은 변이 길이 보다 짧다. 간극(18)의 형상은 두 위치에서 모서리가 둥글고 좁은 실질적인 직사각형이다.

도 8a 및 도 8b에서, 직사각형 편향판(6)이 홈체(1)의 축방향에 직각으로 제공되고, 홈체(1)의 상부개구(12)로부터 이격되어 있다. 더욱이, 상기 편향판(6)은 봉(61)으로 부착장치(12)에 홈체(1)를 부착하는 상술된 리테이너(23)에 장착된다.

도 9를 참조하여 편향각이 설명될 것이다. 홈체(1)의 대칭형 개구단(13, 14)을 연결하는 선이 되는 개구 경계(15)를 두 개로 분할하는 수직선이, 홈체(1)의 중심선(p)이 된다. 홈체(1)의 중심선(p)과 홈체(1)의 교점이 홈체(1)의 중점(o)이 된다. 홈체(1)의 중점(o)을 통과하는 회전 평면의 반경(q)으로부터 홈체의 회전방향으로(도면에서 시계방향으로 도시) 홈체(1)의 중점(o)까지의 각이 편향각(θ)이다.

도 10에서, 하부지지체(113)가 홈체(1)의 하부개구(11)에 제공되어, 개구단(111, 112)들을 연결한다. 더욱이, 상부개구(12) 상에도 상부지지체(123)가 제공되어 그 개구단(121, 122)들을 연결한다. 하부지지 로드(114) 및 상부지지 로드(124)로 기능하는 원통형 로드가, 하부지지체(113) 및 상부지지체(123)의 중앙에 홈체(1)의 종축으로 정렬되어 각각 장착된다.

하부 부착장치(221) 및 상부 부착장치(222)가 교반기축(3)에 반경방향으로 고정된다. 하부 부착장치(221) 및 상부 부착장치(222)는 모두 가는 직사각형 판으로, 하부 부착장치(221)의 길이가 상부 부착장치(222)의 길이보다 작다. 하부 부착장치(221) 및 상부 부착장치(222) 사이의 수직 간격은 경사진 홈체(1)의 수직 높이(홈체의 길이 × 경사각의 sin) 보다 다소 크게 되어 있다. 상부 부착장치(221) 및 상부 부착장치(222)의 선단부에 구멍(2211, 2221)이 각각 뚫려 있다.

홈체(1)의 하부지지 로드(114) 및 상부지지 로드(124)가 하부 부착장치(221)의 구멍(2211)과 상부 부착장치(222)의 구멍(2221) 안으로 각각 삽입된다. 나비 너트(1125)가 상부 지지로드(124) 상에 조여져 상부 부착장치(222)의 상부면과 접촉하고 있다.

홈체(1)가 교반기축을 중심으로 회전할 때, 교반기축의 회전 속도에 의존하여 자동으로 회전하게 된다. 선택적으로, 상기 홈체(1)는 원하는 편향각으로 회전된 이후에 고정될 수도 있다

홈체(1)의 고정은 상부 지지로드(124)에 너트를 나사고정하고 이 너트와 나비 너트(1125) 사이에 상부 부착장치(222)를 조이고, 그리고/또는 하부 지지로드(114)에 두 개의 너트를 나사고정하고 이 두 너트 사이에 하부 부착장치(221)를 조임으로써 수행된다.

도 10에서, 상기 홈체는 이 홈체의 길이방향 개구가 앞서고, 돌출된 부분(이하에 동일하게 정의되는 홈체의 곡면의 바닥)이 뒤따르면서 회전된다. 이때에 홈체가 뒤틀리게 된다.

도 11에서, r1, r2 및 r3 는 교반기축(3)의 중심으로부터 왼쪽(교반기축에서 보았을 때; 이하 동일하게 정의한다)의 개구단(111), 오른쪽의 개구단(112), 및 돌출된 부분(115)까지의 홈체(1)의 하부개구(11)의 회전평면의 각각의 거리를 나타낸다. R1, R2 및 R3은 교반기축(3)의 중심으로부터 왼쪽의 개구단(121), 오른쪽의 개구단(112), 및 돌출된 부분(125)까지의 홈체(1)의 상부개구(12)의 회전평면에서의 거리를 각각 나타낸다.

도 11의 액체분사 장치에서, r1＜r3, r2＜r3, 및 R1＜R3, R2＜R3 및 r3＜R3의 관계를 각각 만족시키는 것이 바람직하다. 그러나 r1＜r3, r2＜r3 및 R1＜R3, R2＜R3 및 r3=R3 을 갖는 것도 가능하다. r1, r2 및 r3은 모두 하나의 회전평면 상에 있고, R1, R2 및 R3 는 모두 다른 회전평면 상에 있다.

도 12a 내지 도 12d에서, 각각의 관체(7)는 힌지판(71)에 의해 교반기축(3)에 고정된 하단과, 연결 링크(72)에 의해 슬라이딩 링(31)에 연결되는 상단을 갖는다. 상기 슬라이딩 링(31)은 교반기축(3)에 미끄럼가능하게 장착된다. 더욱이, 임의의 위치에 미끄럼 링(31)을 고정하기 위해 미끄럼 링(31) 상에 나비 나사(311)가 제공된다. 연결 링크(72) 및 슬라이딩 링(31)은 수직 이동 장치를 구성한다.

교반기축(3)을 따라 회전평면에 수직으로 슬라이딩 링(31)을 이동시킴으로써, 관체(7)의 경사각의 크기가 조절될 수 있다. 관체의 경사각이 소정 크기로 되면, 슬라이딩 링(31)은 나비 나사(311)에 의해 교반기축(3)에 고정된다.

도 13a 내지 도 13d에서, 각각의 관체(7)는 힌지판(71)에 의해 교반기축(3)에 고정된 하단과, 연결 로드(73)에 의해 피봇 칼라(32)에 연결된 상단을 갖는다. 상기 피봇 칼라(32)는 교반기축(3)과 평행하게 피봇되도록 피봇축(321) 상에서 지지된다. 더욱이, 연결 로드(73)에 삽입되기 위한 구멍(322)이 그 종축을 따라 피봇 칼라(32)의 중심에 뚫려 있다. 연결로드(73)가 피봇 칼라(32)의 구멍(322) 안으로 삽입되었을 때, 연결로드(73)를 고정하기 위한 나비 나사(323)가 피봇 칼라(32) 상에 제공된다. 상기 연결로드(73) 및 피봇 칼라(32)는 수평 이동 장치를 구성한다.

피봇 칼라(32)의 구멍(322) 안으로 삽입되는 연결 로드(73)를 관체(7)의 회전평면을 따라 이동시킴으로써, 관체(7)의 경사각의 크기가 조절될 수 있다. 관체(7)의 경사각이 소정 크기가 되면, 연결 로드(73)는 피봇 칼라(32)를 통과하여 나비 나사(323)에 의해 교반기축(3)에 고정된다.

도 14a 내지 도 14g에서, 홈체(8)는 세 개의 조각, 즉 하단부로부터 하부홈조각(81), 중앙홈조각(82), 및 상부홈조각(83)의 순서로 이루어진다. 상기 하부홈조각(81), 중앙홈조각(82) 및 상부홈조각(83)은 가로 단면 형상이 반원형으로 실질적으로 서로 동일하다. 그러나 중앙홈조각(82) 및 상부홈조각(83)은 각각의 하단부에 하부홈조각(81) 및 상부홈조각(82)의 상단부에 수용되도록 확장되어 있는 확장부(821, 831)가 형성되어 있다. 또한, 하부홈조각(81) 및 중앙홈조각(82)은 상단부가 측면에서 보았을 때 4분원으로 되어 있다. 이러한 4분원은 하부홈조각(81) 및 중간홈조각(82)의 각각의 길이방향 개구 근처에 중심을 갖는다. 노크핀(812, 822)이 4분원의 중심 안으로 각각 나사로 끼워진다. 홈조각 상단부 안으로 노크핀(812, 822)을 삽입하기 위하여, 중간홈조각(82) 및 상부홈조각(83)의 각 하단부의 길이방향 개구 근처에 노크핀 구멍(823, 833)이 각각 뚫려 있다. 홈체(8), 노크핀(812, 822) 및 노크 구멍(823, 833)은 관절 부재를 구성한다.

하부홈조각(81)의 상단을 중간홈조각(82)의 하단 상의 확장부(821) 안으로 삽입하고, 하부홈조각(81)의 노크핀(812)을 중간홈조각(82) 안으로 삽입함으로써 하부홈조각(81) 및 중간홈조각(82)이 연결된다. 중간홈조각(82) 및 상부홈조각(83)이 유사하게 연결됨으로써 하나의 홈체(8)를 형성한다.

상기 홈체(8)는 교반기축의 축을 따라 상단부를 이동시킴으로써 굽혀지거나 곧게 펴질 수 있게 된다.

도 15a 및 도 15d에서, 홈체(9)는 세 개의 조각, 즉 하단부로부터 하부홈조각(91), 중간홈조각(92), 및 상부홈조각(93)의 순서로 이루어진다. 하부홈조각(91), 중간홈조각(92) 및 상부홈조각(93)은 연속적으로 좁아지게 되어 있고, 가로단면형상이 실질적으로 서로 유사한 반원형으로 이루어진다. 길이방향 개구 근처의 중간홈조각의 하단 외측 및 상단 내측 안으로 노크핀(921, 922)이 나사로 고정된다. 또한, 각각의 노크핀(921, 922)에 대응하는 위치에서, 원주테두리와 평행하게 길이방향 개구의 근처에서 (반대쪽 단부에서는 제외하고) 하부홈조각(91) 및 상부홈조각(93)에는 긴 슬롯(912, 932)이 각각 형성되어 있다.

중간홈조각(92)을 하부홈조각(91) 안으로 끼우고, 중간홈조각(92)의 노크핀(921)을 하부홈조각(91)의 슬롯(912)과 맞물리게 함으로써 하부홈조각(91) 및 중간홈조각(92)이 서로 연결된다. 중간홈조각(92) 및 상부홈조각(93)이 유사하게 연결되어 하나의 홈체(9)를 형성하게 된다.

상기 홈체(9)는 홈체(9)의 종축을 따라 선단부를 이동시켜 홈조각들이 서로에 대하여 미끄러게 함으로써 연장되고 수축될 수 있게 된다.

도 16a 및 도 16b에서, 역사다리꼴 모양의 판(10)이 교반기축(3)에 부착되고, 그 대향하는 경사측부가 회전 평면에서 서로 반대 방향으로 구부려져 두 개의 대향하는 홈체(101, 102)를 형성하게 된다. 홈체(101, 102)의 상부개구 및 하부개구의 각각의 형상은 모두 한 변이 길고 둥근 꼭지점을 갖는 비대칭 V자형을 갖는다. 더욱이, 사다리꼴 판(10)의 굽혀지지 않은 평판부(103)는 부착장치를 구성하고, 부가적으로 교반날개로 기능한다. 여섯 개의 직사각형 개구(1031)가 평판부(103)에 가로로 형성되어 유체 저항을 감소시킨다.

상기 홈체(101, 102)는 비대칭 V자형의 짧은 변이 앞서면서 (도면에서 시계방향) 회전하게 된다.

도 17a 내지 도 17c에서, 두 개의 홈체(1)는, 상부가 긴 직사각형 판 부착 장치(24)에 의해 부착되고, 그 하부는 사다리꼴 판 부착장치(25)에 의해 부착되어, 하부개구가 상부개구 보다 교반기축(3)에 더 가깝게 경사져 교반기축(3)에 부착된다. 이 두 부착장치(24, 25)는 교반기축(3)에 대하여 편향되어 고정된다.

홈체(1)에서, 상부개구 및 하부개구 각각의 형상은 모서리각이 90˚인 V자형을 갖는다. 한 변은 부착장치(24, 25)에 고정되고, 반면에 다른 변의 선단부는 연장된다.

상기 두 개의 홈체(1)는 부착장치(24, 25)의 대향측면 상의 교반기축(3)에 대하여 편향되어 고정장착된다.

상기 홈체(1)는 부착장치(24, 25) 보다 선행하도록(도면에서 시계방향) 회전된다.

도 16b 및 도 17a에서, V자형 홈체의 모서리각은 105˚까지 변경될 수 있다. 부가적으로, 상기 V자형 홈체는 예를 들어 반원형과 같이 도 4a 내지 도 5j에 도시된 임의의 형태로 대체될 수 있다.

도 18a 및 도 18b에서, 긴 직사각형 판 부착장치(2)가 회전평면의 반경 상에 배치되어 교반기축(3)에 고정된다. 두 개의 부착장치(2)의 길이는 실질적으로 서로 동일하다. 단면이 C자형인 직사각형의 두 개의 조각이 홈체(1)를 구성하게 된다. 길이방향 개구는 안쪽으로 면하고, 상부는 부착장치(2)의 선단부에 고정되고 하부는 교반기축(3)의 원주면에 각각 고정되어, 하부개구(11)가 상부개구(12) 보다 교반기축(3)에 가깝게 되어, 홈체(1)를 기울게 한다.

홈체(1)의 하부는 교반기축(3)의 둘레면에 서로 반대쪽으로 고정된다. 홈체(1)의 하부개구(11)가 교반기축(3)에 대하여 편향되고, 교반기축(3)의 위치에서 서로 교차한다.

상기 홈체(1)는 통상적으로 하부개구(11)가 선행하고 상부개구(12)가 뒤따르면서(도면에서 시계방향) 회전하게 된다.

도 19에서, 두 개의 부착장치(2)(상부 및 하부)가 홈체(1)를 교반기축(3)에 부착시키는데 사용되는 것을 제외하고는 도 1a에 도시된 것과 유사한 액체분사 장치가 교반탱크(T) 내에 중앙으로 설치되어 있다. 교반기축(3)의 상단은 교반탱크(T)의 상부 베이스판에 장착된 전기모터(M)에 연결된다. 재킷(J)이 둘레벽의 외주 둘레와 교반탱크(T)의 바닥 위에 배치된다.

홈체(1)의 하부개구(11)는 교반탱크(T) 내의 액체수위(L) 아래에 담기고, 상부개구(12)는 액체 수위(L) 위의 공간에 노출된다. 교반탱크(T)의 상부 베이스판 상에 장착된 모터(M)를 구동함으로써 교반기축을 회전시켜 홈체(1)를 회전시킴으로써, 교반탱크(T)내의 액체가 홈체(1)의 하부개구(11)로부터 홈체(1)의 내부를 통과하여 분사액으로서 상부개구(12)로부터 분사된다. 분사액은 교반탱크(T)의 벽의 내주면 상으로 그리고/또는 액체수위(L) 상의 공간 안으로 분산된다. 더욱이, 액체수위(L) 아래에 있는 홈체(1)의 일부와 액체수위(L) 아래에 있는 부착장치(2)는 모두 교반날개로 기능하게 된다.

액체수위(L)가 증발에 의해 내려가더라도, 원심력에 의해 홈체(1)를 통과하여 액체가 상승되기 때문에, 충분한 액체가 개구(12)로부터 분사된다. 이러한 것은 전열 면적을 일정한 수준으로 유지시키고 또한 지속적인 증발속도를 유지하는 기능을 함으로써, 증발시간을 단축시키게 된다.

도 20에서, 도 1a에 도시된 것과 유사한 세 개의 액체분사 장치가 도 19에 도시된 바와 유사하게 교반탱크(T) 안쪽의 교반기축에 연결된다. 제1단(바닥으로부터 시작하여; 이하 동일)의 홈체(1)의 상부개구(12)는 제2단의 홈체의 하부개구(11) 위에 있다. 유사하게, 제2단의 홈체(1)의 상부개구(12)는 제3단의 홈체의 하부개구(11) 위에 있게 된다.

도 20에서, 교반탱크(T) 내의 액체의 수위(L)는 제3단의 홈체(1)의 하부개구(11)와 상부개구(12) 사이에 있다. 모터(M)를 구동하여 교반기축(3)을 회전시킴으로써, 홈체(1)를 회전하게 하고, 교반탱크(T) 안에 있는 액체를 하부개구(11)로부터 홈체(1)를 통과하여 분사액으로서 상부개구(12)로부터 분사시킨다. 상기 분사액은 교반탱크(T)의 벽의 내주면 상으로 그리고/또는 액체수위(L) 상의 공간 안으로 분산된다. 더욱이, 액체수위(L) 아래에 있는 홈체(1)의 일부와 액체수위(L) 아래에 있는 부착장치(2)는 모두 교반날개로 기능하게 된다.

시간이 경과하여 액체수위(L)가 떨어지면, 제3단의 홈체(1)의 하부개구(11) 아래로 액체수위 떨어지기 이전에, 제2단의 홈체(1)의 상부개구(12)가 액체수위(L) 위로 먼저 노출된다. 따라서 교반탱크(T) 내의 액체는 상부개구(12)로부터 지속적으로 분사된다. 이러한 방식으로, 액체수위(L)가 제1단 홈체(1)의 하부개구(11)에 이를 때까지 중단되지 않고 교반탱크(T) 내의 액체는 홈체(1)의 상부개구(12)로부터 지속적으로 분사된다.

도 21에서, 나비 나사(311)가 빠져있고 교반기축(3)의 하부에 스토퍼(34)가 고정되는 것을 제외하고는 도 12에 도시된 것과 유사한, 수직 시스템에 의해 조절가능한 경사각 크기를 갖는 관체(7)를 구비한 액체분사장치가 플라스크(F) 내에 설치되어 있다.

플라스크(F)의 외측에서 보아, 액체분사 장치의 슬리이딩 링(31)이 교반기축(3)의 표면을 따라 위쪽으로 미끄러지면, 관체(7)의 경사각이 증가되고 관체(7)의 상단부가 교반기축(3)에 더 근접하여 관체(7)가 서로 더 가깝게 된다. 액체분사 장치가 개구를 통해 플라스크 안으로 삽입되고 슬라이딩 링(31)이 풀리면, 스토퍼(34)에 접촉하게 될 때까지 교반기축(3)을 따라 아래로 떨어져, 경사각이 소정크기로 감소한다. 상기 스토퍼(34)는 생략될 수 있다. 이러한 경우 홈체(1)의 경사각의 크기는 회전속도 그리고/또는 연결링크(72)의 길이에 대응하는 크기가 된다.

도 22a 내지 도 22c에서, 부상요소는 소직경 플로트(26) 및 대직경 플로트(27)이고, 이는 모두 환형이고 단면이 대략 직사각형이고, 동일한 회전평면 상에 서로 동심으로 배치된다. 교반기축(3)의 양측면 상의 동일 직경에 배치된 두 개의 홈체가 한 세트로 두 세트의 홈체(1)가 홈체쌍 사이의 중심각이 90˚로 플로트(26, 27)에 부착된다. 한 세트의 홈체는 길고, 다른 세트의 홈체는 짧다. 더욱이, 상기 홈체(1)는 리테이터(19)에 의해 플로트(26, 27)에 부착된다. 상기 플로트(26, 27)는 지지로드(29)에 의해 그 중심에서 중앙링(28)에 연결된다. 지지로드(29) 사이의 중심각은 직각이다.

중앙링(28)의 내주면에는 돌기(281)가 제공된다. 더욱이, 교반기축(3)의 종축을 따라 그 외주면에는 홈(33)이 형성된다. 교반기축(3)이 중앙링(28) 안으로 삽입되어, 중앙링(28)의 돌기(281)가 교반기축(3)의 홈(33)에 맞물림으로써, 교반기축(3) 상에 플로트(26, 27)를 미끄러질 수 있게 장착한다.

상기 액체분사 장치는 항상 액체면 위에 떠있어 액체면의 수위 변화에 상관없이, 액체가 홈체(1)의 상부개구(12)로부터 지속적으로 및 확실하게 분사된다.

도 23a 및 도 23b에서, 서로 길이가 동일한 부착장치(2)가 동일한 직경 상에 교반기축(3)의 양측면에 배치된다. 두 개의 홈체(1)가 한쪽 부착장치에 부착되고(도면에서 왼쪽), 세 개의 홈체(1)가 다른 부착장치(2)에 부착된다(도면에서 오른쪽). 상기 홈체들 사이의 경사각은 서로 동일하다. 그러나, 교반기축(3)으로부터 각각에 홈체(1)까지의 거리는 모두 다르므로, 교반기축(3)이 회전되어 홈체(1)를 회전시킬 때, 다섯 개의 홈체(1)의 경로, 즉 원주 궤도는 서로 겹치지 않게 된다.

본 발명의 액체분사 장치에서, 그 구성이 단순하고, 교반기축을 회전시키기만 함으로써, 액체가 큰 분사체적을 가지고 큰 분사거리로 분사될 수 있게된다. 이러한 분사액에 의해, 탱크벽의 내주면의 세척, 전열면의 유지 및 전열면의 세척 뿐만 아니라 액체의 증발이 용이하게 된다.

Claims (19)

1. 하단부 및 상단부 각각에 하부개구 및 상부개구를 가지며 액체전달체로서 기능하는 적어도 하나의 홈체가 부착장치에 의해 교반기축에 고정되며, 상기 홈체는 0˚내지 90˚의 경사각을 가지며, 또한 이 홈체는 하부개구가 액체면 아래에 담기고 상부개구는 액체면 위로 노출된 채로 오목부가 교반기축 또는 회전방향과 마주하면서 교반기축을 중심으로 회전하여, 상기 홈체의 담긴 부분에 있는 액체가 홈체 내를 통과하여 상기 상부개구로부터 분사되는 것을 특징으로 하는 액체분사장치.
2. 하단부 및 상단부 각각에 하부개구 및 상부개구를 가지며 액체전달체로서 기능하는 적어도 하나의 홈체가 부착장치에 의해 교반기축에 장착되며, 상기 홈체는 0˚내지 90˚사이에서 조절가능한 경사각을 가지며, 또한 이 홈체는 하부개구는 액체면 아래에 담기고 상부개구는 액체면 위로 노출된 채로 오목부가 교반기축 또는 회전방향과 마주하면서 교반기축을 중심으로 회전하여, 상기 홈체의 담긴 부분에 있는 액체가 홈체 내를 통과하여 상기 상부개구로부터 분사되는 것을 특징으로 하는 액체분사장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 홈체는 오목부가 교반기축 또는 회전방향과 마주하도록 회전가능한 것을 특징으로 하는 액체분사 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 홈체는 코팅되거나 라이닝되는 것을 특징으로 하는 액체분사 장치.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 홈체의 상부개구는 천공판 또는 망으로 덮이는 것을 특징으로 하는 액체분사 장치.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 홈체의 상부개구는 간극이 상기 홈체의 내주면을 따라 형성되도록 판에 의해 막히는 것을 특징으로 하는 액체분사 장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 홈체의 상부개구로부터 이격되어 편향판이 제공되는 것을 특징으로 하는 액체분사 장치.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 홈체는 굽힐 수 있는 것을 특징으로 하는 액체분사 장치.
9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 홈체는 신축가능한 것을 특징으로 하는 액체분사 장치.
10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 홈체의 길이방향 개구는 착탈가능한 커버로 덮이는 것을 특징으로 하는 액체분사 장치.
11. 하단부 및 상단부 각각에 하부개구 및 상부개구를 가지며 액체전달체로서 기능하는 적어도 하나의 관체가 부착장치에 의해 교반기축에 장착되며, 상기 관체는 0˚내지 90˚사이에서 조절가능한 경사각을 가지며, 또한 이 관체는 하부개구가 액체면 아래에 담기고 상부개구는 액체면 위로 노출되어 교반기축을 중심으로 회전하여, 상기 관체의 담긴 부분이 관체 내를 통과하여 상기 상부개구로부터 분사되는 것을 특징으로 하는 액체분사장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 관체의 상부개구는 천공판 또는 망으로 덮이는 것을 특징으로 하는 액체분사 장치.
13. 제 11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 관체의 상부개구로부터 이격되어 편향판이 제공되는 것을 특징으로 하는 액체분사 장치.
14. 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 관체는 신축가능한 것을 특징으로 하는 액체분사 장치.
15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 부착장치는 교반기축 위로 미끄러질 수 있도록 장착되는 것을 특징으로 하는 액체분사 장치.
16. 제 1항, 제 2항 및 제11항의 액체분사 장치의 액체전달체를, 하부개구가 액체면 아래에 담기고 상부개구는 액체면 위로 노출된 채로 교반기축을 중심으로 회전시켜, 상기 액체전달체의 담긴 부분에 있는 액체가 상기 액체전달체 내를 통과하여 상기 액체전달체의 상부개구로부터 분사되는 것을 특징으로 하는 액체분사 방법.
17. 제 16항에 기재된 상기 액체전달체의 상부개구로부터 분사되는 액체를 컨테이너 벽의 내주면 위로 산포시켜 상기 컨테이너 벽의 내주면을 세척하는 것을 특징으로 하는 세척방법.
18. 제 16항에 기재된 상기 액체전달체의 상부개구로부터 분사되는 액체를 전열면 상에 산포시켜 전열면적을 유지시키고 그리고/또는 전열면을 세척하는 것을 특징으로 하는 전열 방법.
19. 제 16항에 기재된 상기 액체전달체의 상부개구로부터 분사되는 액체를 상기 액체면 위의 공간으로 산포시켜 증발시키는 것을 특징으로 하는 액체증발 방법.