KR20110134044A - 미생물 배양용 교반장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미생물을 효율적으로 배양하기 위해 교반 효율성을 높이고 교반 시간을 크게 단축시키는 미생물 배양용 교반장치에 관한 것으로, 미생물과 물이 혼합 저장되는 배양탱크; 상기 배양탱크 내에 배치되며, 상기 미생물을 교반하기 위해 회전하는 교반수단; 상기 교반수단으로 동력을 전달하는 모터; 및 상기 배양탱크 내의 바닥면에 설치되는 공기공급부를 포함하되, 상기 배양탱크의 내벽면 둘레에는 상기 교반수단의 작용으로부터 유동되는 배양액과 부딪쳐서 혼합 교반 효율을 높이는 고정플레이트를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하므로, 미생물을 배양하기 위한 블레이드의 회전방향이 수평방향과 수직방향으로 동시에 진행되어 교반 효율성을 한층 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 그에 따른 배양액의 완료시점을 크게 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

미생물 배양용 교반장치{Mixing apparatus for microorganism culture}

본 발명은 미생물 배양용 교반장치에 관한 것으로, 특히, 미생물을 효율적으로 배양하기 위해 교반 효율성을 높이고 교반 시간을 크게 단축시키는 미생물 배양용 교반장치에 관한 것이다.

일반적으로, 미생물은 농업, 축산, 수산업 등에 널리 이용되고 있으며, 이러한 미생물을 이용하는 방법으로는 광합성균이나 유산균, 바실러스균, 효모균, 남조균 등을 배양하여 물에 희석시킨 다음, 종자소독, 토양에 살포, 작물에 관주 또는 엽면살포 및 가축에게 먹이게 된다.

이와 같은 미생물을 통해 작물의 생산을 촉진시키고 병충해를 방지하며 가축의 경우 성장을 촉진시키고 질병을 예방하게 되고 육질을 좋게 하며 배설물의 악취와 오염을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 병원균의 증식을 억제하거나 유익균을 돕고 유해균을 억제시키는 효과를 얻는데 이용되고 있다.

또한, 미생물은 환경분야에서는 수질정화, 유기성 폐기물 발효제, 각종 공업 폐기물 정화에도 이용될 수 있고, 수산양식업에 사용할 경우 수질정화, 병원균의 발생억제, 내병성 제고 등의 효과를 볼 수 있다.

이러한 미생물을 배양하기 위해서는, 물 및 공기를 적절히 교반하여 배양효율을 증가시키는 교반장치가 사용된다.

이하, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 교반장치의 구성을 개략적으로 설명한다.

도시한 바와 같이 종래기술에 따른 교반장치는 배양탱크(10)와, 상기 배양탱크(10)의 내부에 배치되고 다수의 블레이드를 구비한 교반수단(20)과, 상기 교반수단(20)으로 동력을 전달하는 모터(30)와, 상기 배양탱크(10) 내에 저장된 미생물을 배양하기 위해 공기를 공급하는 공기공급부(40)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 배양탱크(10) 내에 저장되는 미생물은 상기 교반수단(20)이 회전하여 물과 공기가 섞이는 과정에서 배양되게 된다.

그러나, 종래기술에 따른 교반장치는 교반수단의 블레이드가 미생물과 부딪히는 면적이 크기 때문에 그에 따른 유동저항이 발생하고 이에 따라 교반 시간이 상당히 지체될 뿐만 아니라 배양탱크의 내주면 부근에 대해서는 교반작용이 원활하게 이루어지지 문제점이 있었다.

더욱이, 상기 배양탱크를 대용량(1톤 이상)으로 제작할 경우, 미생물과 부딪히는 블레이드의 저항력이 배가되므로 그에 따른 스트레스로 인한 제품수명을 단축시는 문제점이 있었다.

결국, 일정용량 이상의 미생물을 배양하기 위해서는, 배양탱크를 소형화함과 동시에 다수개로 제작하여야 하므로, 그에 따른 추가적인 제품설비와 유지관리비용이 크게 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 미생물을 배양하는 과정에서 블레이드로 전달되는 저항력을 크게 줄임으로써 교반 효율성을 한층 향상시킬 수 있는 미생물 배양용 교반장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 미생물의 배양용량을 대형화하여 생산용량을 한층 향상시킬 수 있는 미생물 배양용 교반장치를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 미생물 배양용 교반장치는,

미생물과 물이 혼합 저장되는 배양탱크;

상기 배양탱크 내에 배치되며, 상기 미생물을 교반하기 위해 회전하는 교반수단;

상기 교반수단으로 동력을 전달하는 모터; 및

상기 배양탱크 내의 바닥면에 설치되는 공기공급부를 포함하되,

상기 배양탱크의 내벽면 둘레에는 상기 교반수단의 작용으로부터 유동되는 배양액과 부딪쳐서 혼합 교반 효율을 높이는 고정플레이트를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 교반수단은,

내부에 설치공간부를 형성한 제1 회전축과,

상기 제1 회전축 내에 고정 설치되는 제2 회전축과,

상기 제2 회전축의 둘레면에 형성되는 제1 베벨기어와,

상기 제1 베벨기와 치합되는 제2 베벨기어를 구비한 블레이드로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 블레이드는 제1 회전축과 제2 회전축에 의해 원주방향 및 원주방향과 직교하는 방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 베벨기어는 상기 제2 회전축의 길이방향을 따라 소정의 간격을 두고 다수개로 배치되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 모터는 교반수단의 제1 회전축 또는 상기 제2 회전축에 결합되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 고정플레이트는 일단이 상기 배양탱크의 내벽면에 고정되고 내부를 향하여 돌출되는 한 쌍의 제1 부재와, 상기 한 쌍의 제1 부재의 자유단을 연결하는 제2 부재로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정플레이트의 제2 부재와 배양탱크의 내면 사이는 이격되게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 블레이드는 제1회전축의 중심에 대하여 서로 반대방향에 위치하며, 상기 블레이드를 그 길이방향을 따라 바라보았을 때 반대방향으로 경사지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 교반수단에는 제1 베벨기어와 제2 베벨기어가 형성됨으로써, 미생물을 배양하기 위한 블레이드의 회전방향이 수평방향과 수직방향으로 동시에 진행되어 교반 효율성을 한층 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 그에 따른 배양액의 완료시점을 크게 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 배양탱크의 내벽면 둘레에는 고정플레이트가 설치되어 상기 교반수단의 회전작용으로부터 유동되는 배양액과 부딪쳐서 혼합 효율성을 한층 향상시키는 효과가 있다.

도 1는 종래기술에 따른 교반장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 미생물 배양용 교반장치를 나타낸 부분단면 사시도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4는 도 2의 교반수단을 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 미생물 배양용 교반장치(1000)는, 미생물과 물이 혼합 저장되는 배양탱크(100)와, 상기 배양탱크(100) 내에 배치되며 상기 미생물을 교반하기 위해 회전하는 교반수단(200)과, 상기 교반수단(200)으로 동력을 전달하는 모터(300)와, 상기 배양탱크 내의 바닥면에 설치되는 공기공급부(120)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 배양탱크(100)는 내부에 미생물과 물이 혼합 저장되는 곳으로, 액체성분으로부터 부식을 방지할 수 있도록 스테인레스 소재로 이루어진 원통형의 구조로 형성되되, 예컨대 1톤 이상의 배양액을 배양할 수 있도록 소정의 크기로 제작된다.

이러한 배양탱크(100)의 외면에는 미생물 또는 물이 투입되는 투입구(101)와, 배양액을 배출시키는 배출구(102)가 각각 형성된다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 배양탱크(100)에는 저장된 배양액의 양을 식별하기 위한 게이지와, 저장된 배양액의 발효 및 배양 상태를 확인하기 위한 검출기, 배양전 내부 소독을 위한 소독용 히터와, 배양액의 온도를 실시간으로 측정하는 온도센서와, 배양액의 수면 높이를 측정하는 수위측정센서 등이 추가적으로 설치된다. 이러한 구성요소들은 시중의 배양탱크에 일반적으로 채택되므로 구체적인 설명은 생략한다.

또한, 상기 배양탱크(100)에는 미생물의 배양시 가스가 발생되며, 이를 배출하기 위해 별도의 가스제거부(미도시)가 구비될 수 있다.

아울러, 상기 배양탱크(100)의 중심부에는 투명 또는 반투명한 투시창(110)이 형성되어 배양과정을 육안으로 확인할 수 있다.

덧불여, 상기 배양탱크(100)의 바닥면에는 배양탱크(100)를 지지하기 위한 다리부(103)가 다수개 배치된다.

또한, 상기 배양탱크(100) 내의 바닥면에는 미생물 배양에 필요한 공기를 적절히 공급하는 공기공급부(120)가 설치된다. 상기 공기공급부(120)는 공지된 기술로써, 그 구체적인 설명은 생략한다.

특히, 상기 배양탱크(100)의 내벽면 둘레에는 후술하는 교반수단(200)의 작용으로부터 유동되는 배양액과 부딪쳐서 혼합 효율을 높이는 고정플레이트(130)가 설치된다.

상기 고정플레이트(130)는 일단이 상기 배양탱크(100)의 내벽면에 고정되고 내부를 향하여 돌출되는 한 쌍의 제1 부재(131)와, 상기 한 쌍의 제1 부재(131)의 자유단을 연결하는 제2 부재(132)로 구성된다.

즉, 상기 고정플레이트(130)는 대략 'ㄷ'자 구조로 이루어진다.

이때, 상기 고정플레이트(130)의 제2 부재(132)와 배양탱크(100)의 내면 사이는 이격되게 형성된다.

이러한 고정플레이트(130)의 단면형상은 배양액의 유동 특성을 고려하여 최대 교반 효율을 얻을 수 있는 다양한 형상(원형, 사각형, 타원형 등)으로 형성될 수 있고, 상기 배양탱크(100)의 내주면 둘레를 따라 등간격으로 배치될 수 있다.

이와 같은 구성에 따라, 교반수단(200)을 구성하는 회전축(210)이 회전하면 상기 회전축(210)의 둘레에 배치된 블레이드(230)가 회전하면서 배양액을 교반하게 된다.

상기 블레이드(230)는 회전축(210)의 중심에 대하여 서로 반대방향에 위치하며, 상기 블레이드(230)를 그 길이방향을 따라 바라보았을 때 반대방향으로 경사지도록 하여 교반작용과 동시에 저항을 최대한 줄이도록 하는 것이 좋다.

추가적인 실시예로서, 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 상기 교반수단(200)은 상기 배양탱크(100) 내에 배치되어 미생물을 배양하기 위해 회전하는 것으로, 내부에 설치공간부(211)를 형성한 제1 회전축(210)과, 상기 제1 회전축(210) 내에 고정 설치되는 제2 회전축(220)과, 상기 제2 회전축(220)의 둘레면에 형성되는 제1 베벨기어(221)와, 상기 제1 베벨기(221)와 치합되는 제2 베벨기어(231)를 구비한 블레이드(230)로 구성될 수 있다.

상기 제1 회전축(210)의 상,하부에는 상기 제2 회전축(220)을 회전가능하게 고정시키는 고정부(212)와 지지부(213)가 각각 형성된다.

즉, 상기 제1 회전축(210)이 회전하게 되면 상기 제2 회전축(220)도 함께 회전하게 된다.

상기 제1 베벨기어(221)는 상기 제2 회전축(220)의 길이방향을 따라 소정의 간격을 두고 다수개로 배치된다.

상기 블레이드(230)는 상기 배양탱크(100) 내에 저장되는 미생물과 물을 서로 혼합시키는 역할을 수행한다.

특히, 상기 블레이드(230)는 상기 제1 베벨기(221)와 치합되는 제2 베벨기어(231)가 형성됨으로써, 미생물을 배양하기 위해 측방향으로 작동하게 된다.

즉, 상기 블레이드(230)는 제1 회전축(210)에 의해 원주방향으로 회전함과 동시에 상기 제2 회전축(220)에 의해 상기 제1 회전축(210)의 회전방향과 직교하는 방향으로 회전하게 된다.

따라서, 상기 교반수단(200)을 정면에서 바라볼 때, 미생물을 배양하기 위한 회전방향이 수평방향과 수직방향으로 동시에 진행됨으로써, 교반 효율성을 한층 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 그에 따른 배양액의 완료시점을 크게 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

더나아가, 상기 블레이드(230)는 제1 회전축(210)의 축방향으로 회전하는 과정에서 측방향으로도 회전이 가능함에 따라 1톤 이상의 배양용량으로부터 전달되는 저항력을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

한편, 상기 모터(300)는 상기 교반수단(200)으로 동력을 전달하는 역할을 수행한다.

상기 모터(300)는 교반수단의 상부에 설치되고 상기 배양탱크(100)에 고정설치되는 브라켓(310)을 포함하여 구성된다.

도면에 도시한 바와 같이 상기 모터(300)는 교반수단(200)의 제1 회전축(210)과 결합되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정하지 않으며 상기 제2 회전축(220)에 결합될 수도 있다.

이러한 모터(300)는 통상적인 것이므로 그 구체적인 설명은 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 미생물 배양용 교반장치(1000)의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 미생물 배양액의 목표 용량을 정한 후 그 용량에 따라 외부의 공급라인을 통해 미생물과 물을 적정 기준까지 공급하게 되는데, 이때 수위측정센서가 공급되는 용량을 감지하여 용량을 맞추게 된다.

이후, 배양탱크(100) 내에 미생물과 물이 적정용량으로 채워지고 외부의 컨트롤러(미도시)를 조작하여 모터(300)를 구동시키면, 교반수단(200)이 회전하여 교반작용을 실시하게 된다.

이때, 상기 교반수단(200)의 제1 회전축(210)과 제2 회전축(220)이 원주방향으로 회전하게 되면 상기 제1 회전축(210)과 제2 회전축(220)에 각각 연결된 블레이드(230)는 제1 회전축(210)의 원주방향을 따라 회전함과 동시에 제2 회전축(220)의 제1 베벨기어(221)와 기어치합되는 제2 베벨기어(231)가 상대회전함으로써, 배양탱크(100) 내에 채워진 미생물과 물을 보다 효율적으로 교반시킬 수 있어 교반 시간을 크게 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 대용량의 배양액으로부터 전달받는 저항력을 크게 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

이후, 미생물 배양액을 생성하기 위한 교반작용이 완료되면, 배양탱크(100) 내의 배양액을 외부로 배출시킨다.

100 : 배양탱크
120 : 공기공급부
130 : 고정플레이트
200 : 교반수단
210 : 제1 회전축
220 : 제2 회전축
221 : 제1 베벨기어
230 : 블레이드
231 : 제2 베벨기어
300 : 모터

Claims (8)

1. 미생물과 물이 혼합 저장되는 배양탱크;
   상기 배양탱크 내에 배치되며, 상기 미생물을 교반하기 위해 회전하는 교반수단;
   상기 교반수단으로 동력을 전달하는 모터; 및
   상기 배양탱크 내의 바닥면에 설치되는 공기공급부를 포함하되,
   상기 배양탱크의 내벽면 둘레에는 상기 교반수단의 작용으로부터 유동되는 배양액과 부딪쳐서 혼합 교반 효율을 높이는 고정플레이트를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 미생물 배양용 교반장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 교반수단은,
   내부에 설치공간부를 형성한 제1 회전축과,
   상기 제1 회전축 내에 고정 설치되는 제2 회전축과,
   상기 제2 회전축의 둘레면에 형성되는 제1 베벨기어와,
   상기 제1 베벨기와 치합되는 제2 베벨기어를 구비한 블레이드로 구성된 것을 특징으로 하는 미생물 배양용 교반장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 블레이드는 제1 회전축과 제2 회전축에 의해 원주방향 및 원주방향과 직교하는 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 미생물 배양용 교반장치.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 제1 베벨기어는 상기 제2 회전축의 길이방향을 따라 소정의 간격을 두고 다수개로 배치되는 것을 특징으로 하는 미생물 배양용 교반장치.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 모터는 교반수단의 제1 회전축 또는 상기 제2 회전축에 결합되는 것을 특징으로 하는 미생물 배양용 교반장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 고정플레이트는 일단이 상기 배양탱크의 내벽면에 고정되고 내부를 향하여 돌출되는 한 쌍의 제1 부재와, 상기 한 쌍의 제1 부재의 자유단을 연결하는 제2 부재로 구성된 것을 특징으로 하는 미생물 배양용 교반장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 고정플레이트의 제2 부재와 배양탱크의 내면 사이는 이격되게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미생물 배양용 교반장치.
   
8. 제2항에 있어서,
   상기 블레이드는 제1회전축의 중심에 대하여 서로 반대방향에 위치하며, 상기 블레이드를 그 길이방향을 따라 바라보았을 때 반대방향으로 경사지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 미생물 배양용 교반장치.
   

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