KR20010024538A - 마이크로믹서 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액체, 점성 또는 가스 상태를 혼합하기 위한 마이크로믹서는 접속 표면(6, 7)을 거쳐 서로 긴밀하게 놓인 하우징 저부(2)와 하우징 상부(3)를 가진다. 2개의 이송 채널(1a, 1b)과 유출 채널(5)은 2개의 접속 표면(6, 7) 사이의 분할면으로 개방된다. 서로 수회 교차하는 통로 그루브(9, 10)는 접속 표면(6)에 형성되어 있으며 혼합될 상태용 혼합부를 구비한다.

Description

마이크로믹서{MICROMIXER}
액체, 점성 또는 가스 상태를 혼합하기 위한 장치의 다양한 실시예가 공지되어 있다. 이들 혼합기의 작동 이론은 서로 혼합될 둘 또는 그 이상의 상태 흐름을 수회 분할 및 교차시키는데 있으며, 강하게 혼합된 물질 흐름이 혼합부의 단부에 형성되며, 소량을 혼합하기 위해서, 예컨대 혼합부를, 서로 교차될 통로에서 혼합될 2개의 상태를 안내하는 혼합체를 갖는 얇은 튜브로 형성한 것이 알려져 있다. 그러나, 이러한 관상 혼합부는 특히 소량을 혼합할 필요가 있을 때 덜 적합할 것이다. 즉, 예컨대 정확한 온도 제어가 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 도입부에 개시된 일반적인 타입의 마이크로믹서를 적은 제조 비용으로 매우 작은 수용 체적을 갖는 혼합부를 구성하고 전체 영역에서 정확하고 균일한 온도 제어를 허용하는 것이 가능하도록 설계하는 것이다. 게다가, 마이크로믹서는 쉽게 청소될 수 있고 매우 광범위한 물질을 사용할 수 있는 옵션을 제공할 수 있어서 가능한 실시예에 걸쳐 광범위하게 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 하우징 저부와 하우징 상부를 서로 대면하는 접속 표면상에서 밀봉식으로 서로에 대해 지탱되어, 유입 통로와 유출 통로가 접속 표면에 의해서 형성된 분리면으로 개방되고, 혼합부를 형성하는 통로 그루브가 2개의 접속 표면중 적어도 하나에 형성되게 한다.
혼합부가 서로를 향해 대면하는 하우징 부품의 이들 표면과, 그 내부에 형성된 통로 그루브를 별개로 포함하기 때문에, 분리된 혼합체를 제공할 필요가 없다. 2개의 접속 표면중 적어도 하나에 형성되는 통로 그루브는 임의의 소망하는 표면 구조체와, 단면 형상으로 그리고 특정 실시예에 적합한 프로파일로 형성될 수 있다. 기계가공이 표면의 최근접부에서만 발생하기 때문에, 이를 위해서 필요한 제조 비용이 상대적으로 적어진다.
간단한, 거의 판형상의 구조체인 2개의 하우징 부품, 경우에 따라서 이들 부품 사이에 배열된 부가의 중간 하우징판은 각기 측면에 접속 표면을 가지며 매우 광범위한 재료와, 혼합될 물질의 필요에 따라서만 좌우될 수 있는 재료부를 이용할 수 있다.
서로를 지탱하는 접속 표면 사이의 밀봉은 압축력에 의해서 특히 정밀-기계가공된 표면 및/또는 밀봉부, 예컨대 O 링 밀봉부 또는 평면 가스켓에 의해서 달성되며 서로 가압된다. 마이크로믹서가 개방된 후, 혼합될 물질과 접속하는 모든 영역이 간단히 청소될 수 있다. 혼합부에서 서로 교차하는 톨로의 모든 영역 뿐만 아니라 임의의 접속 그루브가 접속 표면에 균일하게 형성되기 때문에, 모든 통로부에서 열교환 조건이 또한 전체적으로 균일하다. 따라서, 완전히 균일한 온도 제어가 마이크로믹서의 모든 통로부에서 하우징 온도 부품의 온도를 제어함으로써 간단히 달성될 수 있다. 채널 그루브의 매우 작은 단면적은 통로 체적에 비해 통로의 표면적의 비율을 크게 함으로써 매우 충분한 열교환을 달성할 수 있다. 이것은 또한 작동 신뢰성 증가에 공헌할 수 있으며 정확한 온도 제어를 할 수 있다.
바람직하게, 통로 그루브는 서로를 지탱하는 2개의 접속 표면중 하나에 형성된다. 그러나, 변형예로서, 접속 표면 모두에 통로 그루브를 형성할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 혼합부는 파형으로 수회 서로 교차하는 2개의 그루브를 포함한다. 그루브의 형상은 제조에 특히 간단하며 통로의 전 영역에서 거의 균일한 통로 단면적을 가져서 모든 영역에서 하우징 부품에 대해 일정한 조건으로 열 전달이 있다. 비교적 짧은 통로 길이를 갖는 매우 좁은 공간에서 강도있는 혼합이 달성된다.
부가의 종속항으로부터 본 발명의 부가의 바람직한 구성이 나타난다.
본 발명의 예시적인 실시예가 이하에서 더 자세히 설명되며 도면에 도시되어 있다.
각각의 상태에 대한 하나의 유입 통로와, 상태 흐름이 한번 또는 그 이상 교차 및 분할되는 혼합부와, 혼합물용 유출 통로를 갖는, 적어도 두개의 액체, 점성 또는 가스 상태를 혼합하기 위한 마이크로믹서에 관한 것이다.
도 1은 접속 스크류가 생략된, 하우징 저부와 상부를 포함하는 마이크로믹서의 입체 전개도이며,
도 1a는 유입 통로(1a, 1b)에 인접한 통로 그루브가 V 자형으로 서로 결합되고, 통로 그루브에 반대방향으로 향하는 V형의 지점이 파형을 이루는, 하우징 저부의 특정 실시예의 도면이며,
도 2는 마이크로믹서의 변형 실시예의 도 1에 유사한 도면이다.
도 1 및 도 1a에 도시된 마이크로믹서는 단지 다이아그램으로 도시된 2개의 유입 통로(1a, 1b)를 거쳐 공급되는 2개의 액체, 점성 또는 가스 상태를 혼합하는데 이용된다. 마이크로믹서는 도시된 실시예에 있어서, 간단히 직사각형 판으로 도시된 하우징 저부(2)와 하우징 상부(3)를 포함한다. 조립 상태에 있어서, 하우징 저부는 도시하지 않았지만 천공된 구멍(4)을 관통해 연장되는 스크류에 의해서 하우징 상부에 접속된다.
혼합 상태를 제거하는 출구 통로(5)는 마이크로믹서 밖으로 유도된다.
조립 상태에 있어서, 하우징 저부(2)와 하우징 상부(3)는 밀봉식으로 상호 대면하는 접속 표면(6, 7) 각각에서 서로 지탱한다. 혼합부(8)는 유입 통로(1a, 1b)와 유출 통로(5) 사이의 하우징 저부의 접속 표면(6)에 형성된다. 혼합부(8)는 접속 표면(6)에 형성되고, 파형을 이루며 수회 서로 교차하여 혼합부(8)를 형성하는 2개의 통로 그루브(9, 10)를 포함한다. 결과적으로, 도 1 및 도 1a에 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 유입 통로(1a, 1b)를 통해서 유입된 2 상태 흐름은 서로 교차하며 수회 분할되어 서로 강하게 혼합된다. 특정 실시예에 있어서, 하우징 저부(2)에 도시되고 유입 통로(1a, 1b)에 인접한 통로 그루브는 Y자형, T자형 또는 V자형일 수도 있으며, 통로 그루브에 반대방향으로 대면하는 V자형의 점들은 파형을 이룬다. 이들 특정 실시예중 하나는 도 1a에 도시되어 있다.
2개의 유입 통로(1a, 1b)는 각기 2개의 파형 통로 그루브(9, 10)의 단부에서 개방된다.
도 2에 도시된 예시적인 실시예는, 2개의 유입 통로(1a, 1b)가 접속 그루브(11, 12 또는 13, 14)를 각기 거쳐 혼합부를 형성하는 파형 통로 그루브(9, 10)중 하나의 양 단부에 각기 결합된다는 점에서 도 1에 도시된 예시적인 실시예와 본질적으로 다른다. 유출 통로(5)는 서로 교차하는 통로 그루브(9, 10)의 중앙 영역에서 접속된다. 결과적으로, 평행하게 접속되는 2개의 혼합부(8', 8")가 형성된다.
도 2에 도시된 실시예에 있어서, 하우징 저부(2')와 하우징 상부(3')는 원형 디스크 형태로 설계되며 에지상에 작용하는 예컨대 클램핑 링과 같은 플랜지형 접속 요소에 의해서 2개의 하우징 부품(2', 3')을 서로 접속할 수 있는 챔퍼(15)를 그 외주부에 가진다.
예를들어 설명한 2개의 마이크로믹서의 구조체는 하우징 저부(2, 2')와 하우징 상부(3, 3') 사이에 하나 또는 그 이상의 하우징 중간판을 배열함으로써 더 연장될 수 있으며, 중간판은 양 측면에 접속 표면을 가진다. 이에 의해서 다수 스테이지의 믹서를 구성할 수 있다. 전술한 혼합부(8, 8', 8")외에, 열교환기, 펌프 및/또는 다른 프로세스 엔지니어링 구성요소가 접속 표면(6, 7)의 리세스, 경우에 따라서 하우징 중간판의 접속 표면의 리세스에 의해서 형성될 수 있다. 부가판 및/또는 다른 통로의 형성에 의해서, 열교환기와 펌프외에 정밀하게 온도가 조정되는 드웰 및 예비냉각부가 일체 형성될 수 있다.
도시된 예시적인 실시예에 있어서, 하우징 부품은 금속으로 제조된다. 변형예로서, 다른 재료 예를들어 유리, 플라스틱 또는 세라믹을 사용할 수 있다. 예컨대 증착법에 의해서 표면 코팅을 제공하여 혼합될 상태와 접속하는 표면들이 특정 입경으로 선택될 수 있다.

Claims (9)

  1. 각각의 상태에 대한 하나의 유입 통로, 상태 흐름이 교차하고 일회 또는 그 이상 분할되는 혼합부 및 혼합기용 유출 통로를 갖는, 적어도 2개의 액체, 점성 또는 가스 상태를 혼합하기 위한 마이크로믹서에 있어서,
    하우징 저부(2, 2')와 하우징 상부(3, 3')는 서로를 향해 대면하는 접속 표면(6, 7)상에 밀봉식으로 서로 지탱되며, 유입 통로(1a, 1b)와 유출구(5)가 접속 표면(6, 7)에 의해서 형성된 분리면으로 개방되고 혼합부(8, 8', 8")를 형성하는 통로 그루브(9, 10)는 2개의 접속면(6)중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로믹서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통로 그루브(9, 10)는 서로 지탱하는 2개의 접속 표면(6)중 하나에만 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로믹서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합부(8, 8', 8")는 파형을 이루고 수회 서로 교차되는 2개의 통로 그루브(9, 10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로믹서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 2개의 유입 통로(1a, 1b)는 2개의 파형 통로 그루브(9, 10)의 단부에서 개방되고, 상기 유출 통로(5)는 2개의 통로 그루브(9, 10)의 다른 단부에서 결합되는 것을 특징으로 하는 마이크로믹서.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 2개의 유입 통로(1a, 1b)는 접속 그루브(11, 12, 13, 14)를 거쳐 파형 통로 그루브(9, 10)중 적어도 하나의 양 단부에 각기 결합되며, 상기 유출 통로(5)는 서로 교차하는 통로 그루브(9, 10)의 중앙 영역에 결합되는 것을 특징으로 하는 마이크로믹서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    양 측면상에 접속 표면을 갖는 적어도 하나의 하우징 중간판은 하우징 상부(3, 3')와 하우징 저부(2, 2') 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 마이크로믹서.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 혼합부(8, 8', 8")외에, 열교환기, 펌프 및/또는 다른 처리 엔지니어링 구성요소가 접속 표면(6, 7)의 리세스에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로믹서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 상부(3)와 상기 하우징 저부(2)는 압축력 예컨대 스크류 또는 플랜지형 접속 요소에 의해서 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 마이크로믹서.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징 상부(3')와 상기 하우징 저부(2')는 에지상에 작용하는 플랜지형 접속 요소에 의해서 서로 접속되는 것을 특징으로 하는 마이크로믹서.
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