KR20130081516A

KR20130081516A - 진탕기

Info

Publication number: KR20130081516A
Application number: KR1020120002536A
Authority: KR
Inventors: 김영래
Original assignee: 주식회사 엔바이오텍
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-01-09
Publication date: 2013-07-17

Abstract

화학반응이나 미생물배양의 촉진을 위해 주로 실험실에서 사용되는 진탕기가 개시되어 있다. 개시된 진탕기는 소형화와 저가격화에 유리하게 된 것으로, 본체 케이스(1) 위에 설치되는 테이블(2)을 선회 또는 왕복운동으로 진동시키기 위해 그 본체 케이스 내부에 회전가능하게 지지된 회전체(10)를 포함하여 이 회전체의 회전에 따라 상기 테이블을 주기적으로 진동시키는 진동발생수단과, 상기 회전체를 구동하도록 전기로 작동되는 모터로서, 평판 모양의 플레이트와 이 플레이트상에 배치되어 상기 회전체에 대하여 회전자계를 형성하도록 여자되는 복수의 코일로 이루어져 그 회전판 밑의 상기 본체 케이스 바닥면에 일체로 설치할 수 있게 된 평판형 스테이터부(12)와, 이 평판형 스테이터부의 코일에 의한 회전자계와 쇄교하여 회전토오크를 일으키기 위한 복수의 영구자석을 상기 그 회전체 밑에 설치하여 로터부(13)를 구비하여, 그 회전체가 모터의 일부로서 직접 구동되도록 구성되어 있다. 즉, 모터를 별도로 설치하지 않아도 되며 벨트나 체인과 같은 전동부재를 사용치 않음으로써 소형화에 유리하고 부품 또한 간소화되어 가격을 낮출 수 있는 것이다.

Description

진탕기{Shaker}

본 발명은 주로 실험실에서 사용되는 진탕기에 관한 것으로, 특히 소형화에 유리하도록 구동부가 개선된 진탕기에 관한 것이다.

이화학 실험실이나 생명공학 실험실 등에서는 각종 물질의 물리적·화학적 반응이나 미생물 배양실험을 위해 그 반응과 배양을 촉진시키기 위해 시료를 흔들어 진탕하는 진탕기가 사용된다. 이러한 진탕기는 통상 시료의 용기를 올려놓기 위한 테이블과 이 테이블을 기계적으로 진동시키는 장치를 가지고 있으며, 진동의 형태에 따라 다양하게 구성된다. 대표적인 것으로는 테이블을 일정 반경범위에서 선회운동으로 진동시키는 선회식(orbital shaker)과 왕복운동으로 진동시키는 왕복식(reciprocating shaker)이 있다. 또한 시료를 일정한 온도분위기에서 진탕하기 위해 물을 담아 가열할 수 있는 수조내에서 시료 용기를 선회 또는 왕복운동으로 진동시키는 구조의 수조형(water bath shaker)도 있다.

국내 특허공보 등록번호 10-0297111호는 선회식과 왕복식 진탕기를 모두 개시하며, 일반 모터와 회전판을 벨트로 연결하고, 그 회전판상의 편심위치에서 나타나는 변위를 이용하여 테이블을 선회 또는 왕복운동으로 진동시키는 구조를 보인다.

미국특허 4,673,297는 선회식 진탕기에 대해 개시하며, 본체 케이스 내부에 회전판을 일반 모터의 축에 연결하여 직접 구동하는 구조를 보인다.

미국특허 5,052,812는 수조형에 대해 개시하며, 수조 하부의 본체 케이스 내부에 모터와 벨트 및 선회기구를 장착하고, 수조 바닥을 관통하는 관체를 통해 그 수조 내의 쉘프를 선회시키는 구조를 보인다.

한편, 미국특허 5,520,884는 수조형에 대해 개시하며, 수조 외측에 모터와 체인 및 회전판을 장착한 구동부를 부착하고, 수조 내의 시료 용기의 케이지를 크랭크샤프트로 연결한 구조를 보인다.

연구실에서, 어떤 물질이나 미생물에 관해 연구하는 과정에는 상기한 진탕기 외에도 농축기(concentrator), 배양기(incubator), 원심분리기 등 다양한 장비가 사용되는데, 가능하다면 필요한 모든 장비를 한 곳에 집중시켜놓을 필요가 있다. 그러나 종래의 이들 장비들은 대체로 부피가 크고 가격이 비싸므로 좁은 개인 실험실 등에서는 공간활용이 어렵고 비용도 부담이 됐던게 현실이다. 따라서 좁은 공간에도 가급적 많은 장비를 배치할 수 있게 소형이면서 비용부담도 줄일 수 있는 저가의 장비가 요구되고 있는 것이다.

이와 관련하여, 전술한 진탕기의 경우는 모터와 선회 또는 왕복운동기구를 별개로 장착하여 벨트나 체인으로 연결하였으므로, 그만큼 공간을 많이 차지하여 소형화에 매우 불리하고, 또한 벨트나 체인 등의 부품이 추가되므로 그만큼 가격상승 요인도 있었던 것이다. 벨트나 체인을 사용하지 않고 모터로 직접구동하는 경우(미국특허 4,673,297)에는 그 벨트나 체인을 위한 공간을 줄일 수 있지만, 본체의 높이를 증가시켜야 하므로 슬림화에 불리한 것이다.

한편, 벨트나 체인으로 전동하는 구조는 구조적으로 복잡하여 조립성이 매우 나쁘고 소음이 많으며 기계적인 마모로 고장이 발생하는 등 그 수명이 단축되는 단점도 가지고 있다.

본 발명의 목적은 선회 또는 왕복운동기구와 모터를 일체화하여 그 점유공간을 최소화함으로써 소형화할 수 있고, 또한 부품도 간소화하여 가격을 낮출 수 있도록 그 구동부가 개선된 진탕기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 진탕기는, 진탕할 시료의 용기를 올려놓고 흔들기 위해 본체 케이스 위에 설치되는 테이블과, 그 본체 케이스 내부에 회전가능하게 지지된 회전체를 포함하여 그 회전체의 회전에 따라 상기 테이블을 주기적으로 진동시키는 진동발생수단과, 상기 회전체를 구동하도록 전기로 작동되는 모터로서, 평판 모양의 플레이트와 이 플레이트상에 배치되어 상기 회전체에 대하여 회전자계를 형성하도록 여자되는 복수의 코일로 이루어져 그 회전판 밑의 상기 본체 케이스 바닥면에 일체로 설치할 수 있게 된 평판형 스테이터부와, 이 평판형 스테이터부의 코일에 의한 회전자계와 쇄교하여 회전토오크를 일으키기 위한 복수의 영구자석을 상기 그 회전체 밑에 설치하여 로터부가 구비되어, 그 회전체가 모터의 일부로서 직접 구동되도록 구성한 것에 특징이 있다.

본 발명에 따른 진탕기는 평판형 모터를 사용하되, 그 평판형 모터의 스테이터부는 본체 케이스 측에 그리고 그 로터부는 선회 또는 직선운동을 위한 진동발생수단의 회전체에 각각 일체화함으로써 종래의 벨트나 체인 사용을 배제하고 부품도 간소화할 수 있다. 따라서 본 발명에 따르면 본체 케이스 내 공간을 최소화하여 개인실험실용에 적합하도록 장비의 소형화를 이룰 수 있고 또 부품의 간소화로 가격을 낮출 수 있게 된다. 뿐만 아니라 본 발명은 회전체를 모터의 일부로서 직접 구동하므로 그 구동과 제어가 원활하여 실험효율을 높일 수 있고, 기계적인 마모부분이 거의 없어 저소음과 장수명을 이룩할 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 전술한 실시예 외에도 항온수조형에도 동일한 형태로 적용가능한 것이며, 또한 다른 용도의 실험실 장비에도 다양하게 응용 또는 변용가능할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 선회식 진탕기와 플래스크 홀더를 분리하여 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선회식 진탕기의 본체 케이스 내부에 장착되는 구동부를 보인 부분 분리 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 선회식 진탕기의 전체 단면도.
도 4a 및 4b는 본 발명의 실시예에 따른 선회식 진탕기의 본체 케이스 내부에 장착되는 구동부의 동작을 보인 평면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 왕복식 진탕기의 전체 단면도.

상기한 목적을 달성하는 본 발명에 따른 진탕기는, 진탕할 시료의 용기를 올려놓고 흔들기 위해 본체 케이스 위에 설치되는 테이블과, 그 본체 케이스 내부에 회전가능하게 지지된 회전체를 포함하여 그 회전체의 회전에 따라 상기 테이블을 주기적으로 진동시키는 진동발생수단과, 상기 회전체를 구동하도록 전기로 작동되는 모터로서, 평판 모양의 플레이트와 이 플레이트상에 배치되어 상기 회전체에 대하여 회전자계를 형성하도록 여자되는 복수의 코일로 이루어져 그 회전판 밑의 상기 본체 케이스 바닥면에 일체로 설치할 수 있게 된 평판형 스테이터부와, 이 평판형 스테이터부의 코일에 의한 회전자계와 쇄교하여 회전토오크를 일으키기 위한 복수의 영구자석을 상기 그 회전체 밑에 설치하여 로터부가 구비되어, 그 회전체가 모터의 일부로서 직접 구동되도록 구성한 것을 그 특징으로 한다.

여기서 진동발생수단에는 상기 테이블 밑에 고정연결되고 상기 회전체상의 편심된 위치에 회전가능하게 지지되는 축을 가지고 그 테이블과 함께 회전 및 이동되게 설치된 선회원판과, 상기 축의 회전 및 이동에 대응한 테이블의 선회운동을 허용하되 그 축을 중심으로 회전하는 것을 구속하는 선회가이드를 설치하여 상기 테이블을 선회운동으로 진동시키는 선회식을 구성할 수 있다.

또한 상기 진동발생수단으로서, 상기 회전체상의 편심위치에 연동핀을 설치하고 상기 테이블에는 그 연동핀을 수용하여 그 회전이동에 따라 테이블이 어느 한 직선방향으로 연동될 수 있게 하는 장공을 형성하는 한편, 테이블의 직선운동을 똑바로 안내 하도록 그 그 테이블과 본체 케이스에 상호 대응하는 가이드레일과 그 안내레일를 설치하여 상기 테이블을 직선 왕복운동으로 진동시키는 왕복식으로 구성할 수 있다.

한편, 바람직하게는 상기 테이블이 그 위에 다른 용기를 지지하기 위한 보조테이블을 탑재할 수 있게 스터드 핀을 설치할 수 있다.

이와같이 본 발명은 모터의 스테이터부를 본체 케이스측에 일체화하고 또한 그 로터부를 상기 테이블의 선회 또는 왕복운동을 위한 진동발생수단의 한 부품인 회전판에 일체화하여, 그 구동부를 간소화하고자 한 것으로 그 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면중 도 1은 본 발명의 한 실시예로서 선회식 진탕기를 보인 것이다. 부호 1은 본체 케이스이고, 2는 본체 케이스(1) 상에 선회운동하도록 지지된 테이블이다. 테이블(2)은 비이커(beaker)와 같이 비교적 크고 넓은 용기는 테이블(2)에 직접 올려놓고 진동(선회)하게 될 때 그 용기가 미끄러져 유동되거나 충격에 의해 파손되는 않도록 고무판(3)으로 씌워져 있다. 또한 테이블(2)은 그 모퉁이 부분에 스터드 핀(4)이 설치되어 있어 별도의 보조테이블(5)을 탑재할 수 있도록 되어 있다. 도시된 보조테이블(5)은 시료의 용기로서 비이커 보다는 작은 플래스크들을 각각 탄력적으로 홀딩하는 복수의 플래스크홀더(6)가 설치된 것이다. 이밖에 도시하지는 않았지만, 작은 유리관과 같은 테스트튜브를 사용하기 위한 스프링랙 등도 탑재할 수 있음은 물론이다.

본체 케이스(1)에는 테이블(2)을 선회운동으로 진동시키기 위한 진동발생장치가 장착되는데, 그 전면의 콘트롤 패널(7)에는 진동발생장치의 구동원인 모터의 속도 및 구동시간을 설정하고 그 운전과 정지 등의 조작을 위한 복수의 버튼(8)과 그 설정된 속도 및 구동시간을 표시하는 표시기(9)가 설치되어 있다.

본체 케이스(1)에 장착되는 선회운동을 위한 진동발생장치에는 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 회전체(10), 이 회전체(10)의 회전에 따라 선회할 수 있도록 그 회전체(10)상의 편심위치에 회전가능하게 지지된 축(11a)을 가지는 선회원판(11), 상기 회전체(10)를 구동하는 모터로서 본체 케이스(1) 내 바닥면에 일체로 고정설치된 스테이터부(12)와 그 회전체(10)에 일체로 구성된 로터부(13), 그리고 테이블(2)의 선회운동을 가이드하는 선회가이드(14)가 구비되어 있다.

상기 회전체(10)는 그 하면 중심에 돌기된 지지축(10a)을 가지고 있으며, 그 지지축(10a)은 본체 케이스(1) 위에 고정설치된 베어링홀더(15)에 끼워진 베어링(16)으로 지지되어 있다.

선회원판(11)은 전술한 테이블(2) 밑면에 수개의 나사로 연결고정되는 것으로, 하면에 돌기된 축(11a)을 가지고 있으며, 그 축(11a)이 회전체(10) 상면의 중심으로부터 소정거리로 편심된 위치에 베어링(17)으로 지지되어 회전체(10)의 회전에 따라 그 축(11a)과 함께 회전 및 이동될 수 있다.

모터의 스테이터부(12)는 플레이트(12a)와 이 플레이트(12a) 상에 배치된 복수의 코일(12b)로 구성된 것으로, 본체 케이스(1) 바닥에 설치되어 그 본체 케이스(1)와 일체화되는 것이며 도시하지 않은 제어회로에 의해 복수의 코일(12b)이 여자됨으로써 상기 회전체(10)에 대하여 그 지지축(10a) 주위로 회전자계를 형성한다.

모터의 로터부(13)는 원환형 플레이트(13a)에 복수의 영구자석(13b)을 배치하여 되며, 그 원환형 플레이트(13a)를 상기 회전체(10)에 결합시킴으로써 그 회전체(10)와 일체로 구성되는 것이다. 이 로터부(13)는 그 복수의 영구자석(13b)이 상기한 스테이터부(12)의 코일(12b)에 의한 회전자계와 쇄교하여 발생되는 회전토오크에 의해 구동된다.

선회가이드(14)는, 상하 2층구조로서, 도 4a 및 도 4b에 잘 보여진 바와 같이, 하층의 전후방에 나란한 고정프레임(14a)과 가동프레임(14b), 고정프레임(14a)과 가동프레임(14b) 양단 상호간을 각각 연결하는 긴 띠 모양의 좌우측 판스프링(14c,14d), 상층 좌우측의 나란한 가동프레임(14e,14f), 이 가동프레임(14e,14f)의 양단 상호간을 각각 연결하는 긴 띠 모양의 전후방측 판스프링(14g,14h), 하층의 가동프레임(14b)과 상층의 일측 가동프레임(14e)의 일단부를 연결하는 브래킷(14i), 그리고 상층의 타측 가동프레임(14f)상에 설치된 연결봉(14j,14k)으로 구성된다. 하층의 고정프레임(14a)은 본체 케이스(1) 바닥에 고정되고, 상층 가동프레임(14f) 상에 설치된 연결봉(14j,14k)에는 전술한 테이블(2)과 나사로 연결된다. 즉, 도 4a에서 보는 바와 같이, 하층 좌우측 판스프링(14c,14d)의 신축으로 가동프레임(14b)이 고정프레임(14a)에 대하여 그 상측 전체와 함께 좌우로 유동될 수 있고, 또한 도 4b에서 보는 바와 같이, 상층 전후방측 판스프링(14g,14h)의 신축으로 타측 가동프레임(14f)이 일측 가동프레임(14g)에 대해 전후방으로 유동될 수 있으며, 결국 상층 가동프레임(14h)상은 전후좌우 4방향으로 유동될 수 있는 것이다. 따라서 이 선회가이드는 전술한 회전체(10)의 회전운동에 따라 테이블(2)이 선회원판(11)과 함께 회전 및 이동하게 될 때 그 회전에 따른 임의 방향의 변위에 대해서는 신축적으로 대응함으로써 그 선회운동을 허용하되, 테이블(2)이 선회원판(11)의 축(11a)을 중심으로 회전되는 것을 막아준다.

도면중 미설명된 부호 18은 본체 케이스(1)에 씌워지는 커버이고, 모터의 스테이터부(12)에 구비된 센서(19)는 예를 들면 홀소자와 같은 것으로, 이는 모터 로터부(13)의 회전위치와 그 회전수(속도)를 감지하여 그 구동과 속도제어에 필요한 신호를 검출한다. 그리고 부호 20은 전원스위치이다.

다음, 도 5는 본 발명의 다른 실시예로서, 테이블(2)를 왕복운동으로 진동시키기 위한 진동발생장치를 구비한 것이다. 그 왕복운동의 진동발생장치는 회전체(10)상의 편심위치에 연동핀(21)을 설치하고, 테이블(2)에는 그 연동핀(21)의 회전이동하는 반경범위 이상으로 긴 장공(22)을 형성하여 그 연동핀(21)의 회전이동에 따라 데이블(2)이 좌우 또는 전후중 어느 일방향으로 연동될 수 있게 하되, 테이블(2) 밑에 그 이동방향으로 긴 안내레일(23)을 설치하고, 본체 케이스(1)의 내부에 그 안내레일(23)을 부드럽고 한 방향으로 이동안내하는 안내롤러(24)를 설치하여 된다.

1 : 본체 케이스 2 : 테이블
4 : 스터드 핀 5 : 보조테이블
10 : 회전체 11 : 선회원판
12 : 모터의 스테이터부 13 : 모터의 로터부
14 : 선회가이드 21 : 연동핀
22 : 장공 23 : 가이드레일
24 : 안내레일

Claims

진탕할 시료의 용기를 올려놓고 흔들기 위해 본체 케이스 위에 설치되는 테이블과, 그 본체 케이스 내부에 회전가능하게 지지된 회전체를 포함하여 그 회전체의 회전에 따라 상기 테이블을 주기적으로 진동시키는 진동발생수단과, 상기 회전체를 구동하도록 전기로 작동되는 모터로서, 평판 모양의 플레이트와 이 플레이트상에 배치되어 상기 회전체에 대하여 회전자계를 형성하도록 여자되는 복수의 코일로 이루어져 그 회전판 밑의 상기 본체 케이스 바닥면에 일체로 설치할 수 있게 된 평판형 스테이터부와, 이 평판형 스테이터부의 코일에 의한 회전자계와 쇄교하여 회전토오크를 일으키기 위한 복수의 영구자석을 상기 그 회전체 밑에 설치하여 로터부가 구비되어, 그 회전체가 모터의 일부로서 직접 구동되도록 구성한 것을 특징으로 하는 진탕기.
청구항 1에 있어서, 상기한 진동발생수단으로서, 상기 테이블 밑에 고정연결되고 상기 회전체상의 편심된 위치에 회전가능하게 지지되는 축을 가지고 그 테이블과 함께 회전 및 이동되게 설치된 선회원판과, 상기 축의 회전 및 이동에 대응한 테이블의 선회운동을 허용하되 그 축을 중심으로 회전하는 것을 구속하는 선회가이드가 구비되어 상기 테이블을 선회운동으로 진동시키도록 된 진탕기.
청구항 2에 있어서, 상기한 선회가이드는, 상하 2층구조로서, 본체 케이스에 고정설치되는 하층의 고정프레임(14a), 이 고정프레임 일측에 나란한 하층의 가동프레임(14b), 그 하층의 고정 및 가동프레임의 양단 상호간을 각각 연결하여 탄력적으로 신축할 수 있는 좌우 한쌍의 판스프링(14c,14d), 상층 좌우측의 나란한 가동프레임(14e,14f), 이 상층 가동프레임들의 양단 상호간을 각각 연결하는 전후방 한쌍의 판스프링(14g,14h), 상기 하층의 가동프레임(14b)과 상층의 일측 가동프레임(14e)의 일단부를 연결하는 브래킷(14i), 그리고 상층의 타측 가동프레임(14f)상에 설치되어 상기한 테이블을 고정연결하기 위한 연결봉(14j,14k)으로 구성되어 있는 진탕기.
청구항 1에 있어서, 상기한 진동발생수단으로, 상기 회전체상의 편심위치에 설치된 연동핀(21), 이 연동핀을 수용하도록 상기 테이블에 형성되며 그 연동핀의 회전이동에 따라 테이블이 어느 한 직선방향으로 연동될 수 있게 하는 장공(22), 테이블의 직선운동을 안내하도록 그 테이블과 본체 케이스에 대응하여 설치되는 가이드레일(23)과 안내레일(24)이 구비되어, 상기 테이블을 직선 왕복운동으로 진동시키도록 된 진탕기.
청구항 1 내지 4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 테이블이 그 위에 다른 용기를 지지하기 위한 보조테이블을 탑재할 수 있게 설치된 복수의 스터드 핀을 가지고 있는 진탕기.