KR20160128261A - Fluid mixing machine - Google Patents

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KR20160128261A
KR20160128261A KR1020160138472A KR20160138472A KR20160128261A KR 20160128261 A KR20160128261 A KR 20160128261A KR 1020160138472 A KR1020160138472 A KR 1020160138472A KR 20160138472 A KR20160138472 A KR 20160138472A KR 20160128261 A KR20160128261 A KR 20160128261A
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fluid
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annular
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KR1020160138472A
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정철규
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정철규
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/44—Mixers in which the components are pressed through slits
    • B01F5/0661—

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Abstract

The present invention relates to a fluid micro shear type fluid mixing apparatus. According to the present invention, a fluid inside a fluid channel in contact with an annular mixing channel through a medium of a porous body by pressure drop (a pressure reduction phenomenon when a flow rate is increased in Bernoullis law) of a fluid rotating and flowing in an annular mixing channel with a narrow width, a spiral path, passes through a porous body to be inhaled to the annular mixing channel. As a structure for performing mixing between fluids while the fluid inhaled to the annular mixing channel is fine sheared by a fluid rotating and flowing in the annular mixing channel as a spiral path, is provided, not a batch type but a continuous manufacturing is possible. As a large amount of a mixed fluid, in which a particle size is uniform monodispersively, is simply manufactured, productivity is high. As a mixed fluid in which a particle size is controlled and uniform is manufactured, uniformity, reproducibility, and reliability are excellent and a large amount of fluid is quickly mixed and processed. An apparatus is designed to quickly process a large amount of fluid and to have a size not greatly occupying a space. Due to a structure in which a fluid inside a fluid channel in contact with an annular mixing channel through a medium of a porous body is inhaled to the annular mixing channel, a fluid is supplied inside the fluid channel by suction or pumping pressure having a minimized size, thereby reducing energy consumption. Due to a structure in which a fluid passes through a porous body while rotating, the fluid micro shear type fluid mixing apparatus for not applying an excessive force to a porous body is provided.

Description

유체 미세전단형 유체 혼합장치{Fluid mixing machine}[0001] Fluid mixing machine [0002]

본 발명은 유체 미세전단형 유체 혼합장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 폭이 좁은 환형 혼합채널을 나선 경로로 회전유동하는 유체의 압력 강하{베르누이 법칙에서의 유속 증대시 압력 감소 현상}에 의해 다공체를 매개로 환형 혼합채널과 접하는 유체채널 내부의 유체가 다공체를 통과하여 환형 혼합채널로 흡입되고, 환형 혼합채널로 흡입된 유체가 환형 혼합채널을 나선 경로로 회전 유동하는 유체에 의해 미세 전단되면서 유체 간 혼합이 수행되는 구조가 제공됨에 따라, 배치식이 아닌 연속적인 제조가 가능하고, 단분산적으로 입자 크기가 균일한 혼합유체를 간단하게 대량으로 제조할 수 있어 높은 생산성을 가지며, 입자 크기 제어가 되면서도 균일한 혼합유체를 생산할 수 있어 균일성, 재현성, 신뢰성이 우수할 뿐만 아니라, 다량의 유체를 신속하게 처리하면서도 공간을 크게 차지하지 않는 크기로 장치를 설계할 수 있으며, 다공체를 매개로 환형 혼합채널과 접하는 유체채널 내부의 유체가 환형 혼합채널로 흡입되는 구조임에 따라 자흡 또는 최소화된 크기의 펌핑압력으로 유체를 상기 유체채널 내부로 공급할 수 있어 에너지소비가 저감될 수 있는 한편 유체가 회전하면서 다공체를 통과하는 구조임에 따라 다공체에 무리한 힘이 가해지지 않는 유체 미세전단형 유체 혼합장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fluid micro-shear type fluid mixing apparatus, and more particularly, to a fluid micro-shear type fluid mixing apparatus which is capable of reducing the pressure of fluid flowing through a spiral- The fluid in the fluid channel in contact with the annular mixing channel is sucked into the annular mixing channel through the porous body and the fluid sucked into the annular mixing channel is finely sheared by the fluid rotating in the annular mixing channel through the spiral path, As a result of the structure in which intermixing is performed, it is possible to produce continuously a mixed fluid which is uniformly dispersed uniformly in a monodisperse manner, It is possible to produce a homogeneous mixed fluid, thereby being excellent in uniformity, reproducibility and reliability, The apparatus can be designed in a size that does not take up a large space while processing quickly, and the fluid inside the fluid channel contacting with the annular mixing channel through the porous body is sucked into the annular mixing channel, The present invention relates to a fluid micro-shear type fluid mixing apparatus which can supply a fluid to the inside of the fluid channel by a pumping pressure so that energy consumption can be reduced while a fluid passes through a porous body while rotating, will be.

특정 물질을 생성/제조하거나 물질의 특성치를 변경/조정하거나 특정 기능의 부가를 목적으로 하여 서로 다른 액상 물질 간 혼합이나 액상 물질과 특정 기체 간 혼합이 수행될 수 있는데, 이를 위한 다양한 유체 미세전단형 유체 혼합장치들이 현재 개발되어 사용되고 있다. 이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1435604호 "단분산 폴리알킬실세스퀴옥산 미립자 및 그 제조방법", 등록번호 제10-1274873호 "왁스를 포함하는 유기 혹은 유무기 복합현탁액의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 현탁액을 이용한 토너", 등록번호 제10-1234083호 "버블발생기가 구비된 링거병 및 분말약제가 내재된 기포를 링거병에 형성시키는 방법", 등록번호 제10-1071461호 "마이크로 버블 발생장치" 등이 안출되어 있다.Mixing between different liquid materials or mixing between a liquid material and a specific gas may be performed for the purpose of producing / manufacturing a specific material, changing / adjusting the characteristic value of the material, or adding a specific function. Fluid mixing devices are currently being developed and used. In this regard, Korean Patent Registration No. 10-1435604 entitled "Monodisperse Polyalkyl Silsesquioxane Microparticles and Preparation Method Thereof ", Registration No. 10-1274873" Preparation of an organic or inorganic composite suspension containing wax Method and a toner using the suspension prepared by the production method ", Registration No. 10-1234083" Method of forming a ringer bottle equipped with a bubble generator and a bubble containing a powder medicine in a ringer bottle ", Registration No. 10 -1071461 "micro bubble generator"

여기서 종래의 유체 미세전단형 유체 혼합장치의 경우, 유체 혼합의 효율 증대를 목적으로 유체를 가속, 선회시키기 위한 별도의 액추에이터를 구비하거나, 유체의 유동경로 상에 별도의 회전체를 배치시키는 것이어서 에너지소비가 증대되는 한편, 서로 다른 유체가 단순하게 혼합공간으로 유입되어 회전체나 다공체와 같은 혼합유도체에 의해 강제적으로 단순혼합되는 구조임에 따라 유체 간 혼합이 불균일해질 수 있으며, 유체가 다량으로 공급될 경우 신속하게 혼합 처리할 수 없는 문제점이 있었다. 또한 다량의 유체를 혼합 처리할 경우에는 장치의 크기가 커지는 문제점이 있어 이를 개선하는 새로운 유체 미세전단형 유체 혼합장치의 개발이 요구되는 실정이었다.In the conventional fluid micro-shear type fluid mixing apparatus, a separate actuator for accelerating and pivoting the fluid is provided for the purpose of increasing the efficiency of fluid mixing, or a separate rotating body is disposed on the flow path of the fluid, The mixing of the fluids may be uneven due to the structure in which the different fluids simply flow into the mixing space and are forcedly mixed simply by the mixed derivatives such as the rotating body and the porous body, There is a problem in that the mixing treatment can not be performed quickly. In addition, when a large amount of fluid is mixed, there is a problem that the size of the device becomes large. Therefore, it has been desired to develop a new fluid micro-shear type fluid mixing device which improves this.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1435604호 "단분산 폴리알킬실세스퀴옥산 미립자 및 그 제조방법"Korean Registered Patent Publication No. 10-1435604 entitled "Monodisperse Polyalkyl Silsesquioxane Fine Particles and Manufacturing Method Thereof" 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1274873호 "왁스를 포함하는 유기 혹은 유무기 복합현탁액의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 현탁액을 이용한 토너"Korean Patent Registration No. 10-1274873 "A method for producing an organic or inorganic composite suspension containing wax and a toner using a suspension prepared by the method & 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1234083호 "버블발생기가 구비된 링거병 및 분말약제가 내재된 기포를 링거병에 형성시키는 방법"Korean Patent Registration No. 10-1234083 entitled " Method for forming a ringer bottle equipped with a bubble generator and a bubble containing a powder medicine in a ringer bottle " 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1071461호 "마이크로 버블 발생장치"Korean Patent Registration No. 10-1071461 entitled "Microbubble Generator"

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 제1유체가 유입되는 케이싱 내부의 중심부나 가장자리 부위에 제2유체가 유입되는 제2유체챔버를 갖는 제2유체 수용체가 중공형 관체 형상 또는 환(環) 형상으로 형성되고, 케이싱 내부에 좁은 폭의 환형 혼합채널이 제2유체 수용체의 외주면 또는 내주면을 이루는 다공성 측벽와 접하도록 형성되며, 환형 혼합채널을 나선 경로로 회전유동하도록 회전력이 부여된 제1유체가 환형 혼합채널로 유도됨으로써 감압 현상에 의해 제2유체 수용체의 제2유체가 다공성 측벽을 통과하여 환형 혼합채널로 흡입되고, 환형 혼합채널로 흡입된 제2유체가 환형 혼합채널을 나선 경로로 회전 유동하는 유체(제1유체 또는 혼합유체)에 의해 미세 전단되면서 유체가 서로 혼합되므로, 폭이 좁은 환형 혼합채널을 나선 경로로 회전유동하는 유체의 압력 강하{베르누이 법칙에서의 유속 증대시 압력 감소 현상}에 의해 다공성 측벽을 매개로 환형 혼합채널과 접하는 유체채널 내부의 유체가 다공성 측벽을 통과하여 환형 혼합채널로 흡입되고, 환형 혼합채널로 흡입된 유체가 환형 혼합채널을 나선 경로로 회전 유동하는 유체에 의해 미세 전단되면서 유체 간 혼합이 수행되는 구조를 제공한다. 이에 따라 배치식이 아닌 연속적인 제조가 가능하고, 단분산적으로 입자 크기가 균일한 혼합유체를 간단하게 대량으로 제조할 수 있어 높은 생산성을 가지며, 입자 크기 제어가 되면서도 균일한 혼합유체를 생산할 수 있어 균일성, 재현성, 신뢰성이 우수하며, 다량의 유체가 신속하게 처리되면서도 공간을 크게 차지하지 않는 크기로 장치가 설계될 뿐만 아니라, 다공성 측벽을 매개로 환형 혼합채널과 접하는 제2유체 수용체 내부의 유체가 환형 혼합채널로 흡입되는 구조이므로, 자흡 또는 최소화된 크기의 펌핑압력으로 제2유체를 제2유체 수용체 내부로 공급할 수 있어 에너지소비가 저감되는 한편 유체가 회전하면서 다공성 측벽을 통과하는 구조임에 따라 다공성 측벽에 무리한 힘이 가해지지 않는 새로운 형태의 유체 미세전단형 유체 혼합장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a fluid container which has a hollow body, And an annular mixing channel having a narrow width is formed in the casing so as to be in contact with the porous sidewall forming the outer circumferential surface or the inner circumferential surface of the second fluid receiver, As the first fluid is directed into the annular mixing channel, the second fluid of the second fluid receiver is sucked into the annular mixing channel through the porous sidewall by depressurization, and the second fluid sucked into the annular mixing channel spirals the annular mixing channel Since the fluids are mixed with each other while being finely sheared by the fluid (first fluid or mixed fluid) rotating in the path, a narrow annular mixing channel The fluid in the fluid channel contacting the annular mixing channel through the porous sidewall is sucked into the annular mixing channel through the porous sidewall by the pressure drop of the fluid rotating on the spiral path {pressure decrease phenomenon in the increase of the flow rate in the Bernoulli's law} And the fluid sucked into the annular mixing channel is finely sheared by the fluid that rotates in the annular mixing channel through the spiral path so that mixing between the fluids is performed. Accordingly, it is possible to produce a mixed fluid having a uniform particle size in a simple manner, which can be continuously produced, not batchwise, and can produce a uniform mixed fluid with high productivity and particle size control Not only is the device designed to have a uniform size, reproducibility, reliability, a large volume of fluid that is rapidly processed but does not take up much space, and the fluid inside the second fluid receiver, which is in contact with the annular mixing channel through the porous sidewalls The second fluid can be supplied into the second fluid receiver with a pumping pressure or a pumping pressure of a minimized size so that energy consumption is reduced while the fluid passes through the porous sidewall while rotating A new type of fluid micro-shear-type fluid mixing device that does not exert excessive force on the porous sidewall The purpose is to provide.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 제1유입구(11)와 제2유입구(12)가 형성되어 제1유체와 제2유체가 각각 유입되고, 배출구(13)가 형성되어 혼합 유체가 배출되며, 상기 제1유입구(11)를 통해 유입되는 제1유체에 회전력이 부여되도록 하는 케이싱(10)과; 상기 케이싱(10)의 내부에 배치되고, 상기 제2유입구(12)와 연통되는 제2유체챔버(21)가 형성되어 상기 제2유체가 제1유체와 분리되어 상기 제2유체챔버(21)로 유입되며, 유체가 통과할 수 있는 다공체로 이루어진 다공성 측벽(22)을 갖는 제2유체 수용체(20) 및; 상기 제2유체 수용체(20)의 다공성 측벽(22)과 접하면서 환(環) 형상으로 상기 케이싱(10) 내부에 형성되고, 상기 케이싱(10)의 제1유입구(11) 및 배출구(13)에 연통되며, 회전력이 부여된 제1유체가 유입되어 나선 경로로 회전 유동하게 되는 환형 혼합채널(30)을 포함하고, 상기 환형 혼합채널(30)은, 베르누이의 법칙에 의해 상기 환형 혼합채널(30) 상의 유체 압력이 낮아져 상기 환형 혼합채널(30) 상의 유체 압력보다 상기 제2유체챔버(21) 상의 제2유체 압력이 설정치 이상 커지게 되는 수치값의 좁은 폭(w)으로 형성되어, 좁은 폭의 상기 환형 혼합채널(30)을 나선 경로로 회전 유동하는 유체에 의한 압력 강하 현상으로 발생되는 부압(negative pressure)으로 상기 제2유체가 상기 다공성 측벽(22)을 통과하여 상기 환형 혼합채널(30)로 흡입되고, 상기 환형 혼합채널(30)로 흡입된 제2유체가 상기 환형 혼합채널(30)을 나선 경로로 회전 유동하는 유체에 의해 미세 전단되면서 제1유체와 제2유체 간 혼합이 수행되도록 하는 유체 미세전단형 유체 혼합장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the present invention is characterized in that a first inlet port (11) and a second inlet port (12) are formed so that a first fluid and a second fluid are respectively introduced, A casing 10 through which the mixed fluid is discharged and a rotating force is applied to the first fluid flowing through the first inlet 11; A second fluid chamber 21 disposed inside the casing 10 and communicating with the second inlet port 12 is formed so that the second fluid is separated from the first fluid to form the second fluid chamber 21, A second fluid receiver (20) having a porous sidewall (22) of a porous body through which the fluid can pass; The first fluid inlet 11 and the discharge port 13 of the casing 10 are formed in the casing 10 in a ring shape while being in contact with the porous sidewalls 22 of the second fluid receiver 20, And an annular mixing channel (30) communicating with the annular mixing channel (30), the first fluid being communicated with the annular mixing channel (30) 30) is formed to have a narrow width (w) of a numerical value such that the second fluid pressure on the second fluid chamber (21) is larger than the set value by the fluid pressure on the annular mixing channel (30) The second fluid flows through the porous sidewall 22 to the annular mixing channel 30 at a negative pressure generated by a pressure drop caused by the fluid that rotates the annular mixing channel 30 in the spiral path. 30) and into the annular mixing channel (30) And the second fluid sucked is finely sheared by the fluid which rotates and flows in the annular mixing channel (30) through the spiral path, so that mixing between the first fluid and the second fluid is performed.

이와 같은 본 발명에 따른 유체 미세전단형 유체 혼합장치에서 상기 제1유입구(11)는 상기 환형 혼합채널(30)의 중심축과 마주치지 않고 어긋나는 중심축을 갖도록 형성되어 상기 제1유입구(11)로부터 유입되는 제1유체가 상기 환형 혼합채널(30)로 유도되는 과정에서 회전력이 부여되도록 할 수 있다.In the fluid micro-shear-type fluid mixing apparatus according to the present invention, the first inlet 11 is formed to have a central axis which is offset from the center axis of the annular mixing channel 30 and deviates from the first inlet 11 The rotational force can be imparted to the annular mixing channel 30 during the flow of the introduced first fluid.

이와 같은 본 발명에 따른 유체 미세전단형 유체 혼합장치에서 상기 케이싱(10)의 내부는 원통 형상으로 이루어지고, 상기 환형 혼합채널(30)의 내주면과 외주면은 상기 케이싱(10)의 내부와 동심원을 이루도록 형성되며, 상기 제1유입구(11)는 케이싱(10) 내측면의 접선방향으로 형성되는 것일 수 있다.In the fluid micro-shear type fluid mixing apparatus according to the present invention, the inside of the casing 10 is cylindrical, and the inner and outer circumferential surfaces of the annular mixing channel 30 are concentric with the inside of the casing 10 And the first inlet 11 may be formed in the tangential direction of the inner side surface of the casing 10. [

본 발명에 의한 유체 미세전단형 유체 혼합장치에 의하면, 배치식이 아닌 연속적인 제조가 가능하고, 단분산적으로 입자 크기가 균일한 혼합유체를 간단하게 대량으로 제조할 수 있어 높은 생산성을 가지며, 입자 크기 제어가 되면서도 균일한 혼합유체를 생산할 수 있어 균일성, 재현성, 신뢰성이 우수할 뿐만 아니라, 유체의 혼합이 신속하게 수행되어 유체 혼합효율이 증대되는 효과가 있다. 그리고 본 발명의 적용을 통해 다량의 유체를 신속하게 처리하면서도 공간은 크게 차지하지 않는 크기의 유체 미세전단형 유체 혼합장치를 설계할 수 있다.According to the fluid micro-shear-type fluid mixing apparatus of the present invention, it is possible to produce continuously, not batchwise, a mixed fluid having a uniform particle size uniformly dispersed in a simple manner, Uniformity, reproducibility, and reliability as well as superior fluidity and fluid mixing efficiency can be achieved because fluid can be mixed uniformly, reproducibly, and reliably. Through the application of the present invention, it is possible to design a fluid micro-shear-type fluid mixing device having a size that does not take up a large space while rapidly processing a large amount of fluid.

이와 더불어 본 발명은 다공성 측벽을 매개로 환형 혼합채널과 접하는 제2유체 수용체 내부의 유체가 환형 혼합채널로 흡입되는 구조이므로, 자흡 또는 최소화된 크기의 펌핑압력으로 제2유체를 제2유체 수용체 내부로 공급할 수 있어 에너지소비가 저감되는 효과가 있으며, 유체가 회전하면서 다공성 측벽을 통과하는 구조임에 따라 다공성 측벽에 무리한 힘이 가해지지 않아 다공성 측벽의 손상이 최소화되는 효과가 있다.In addition, the present invention has a structure in which the fluid inside the second fluid receiver, which is in contact with the annular mixing channel through the porous sidewall, is sucked into the annular mixing channel, so that the second fluid can be sucked into the second fluid receiver And the energy consumption is reduced. In addition, since the fluid passes through the porous sidewall while rotating, the force is not applied to the porous sidewall, thereby minimizing damage to the porous sidewall.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 유체 미세전단형 유체 혼합장치의 구성을 보여주기 위한 개념도;
도 3의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 유체 미세전단형 유체 혼합장치의 작용을 보여주기 위한 개념도이다. FIGS. 1 and 2 are conceptual diagrams showing a configuration of a fluid micro-shear-type fluid mixing apparatus according to the present invention;
3 (a) to 3 (c) are conceptual diagrams illustrating the operation of the fluid micro-shear-type fluid mixing apparatus according to the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 3에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 유체 유동특성, 베르누이 법칙, 유체 미세전단형 유체 혼합장치, 다공체 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings 1 to 3. In the drawings and the detailed description, the construction and operation of the fluid flow characteristics, Bernoulli's law, fluid micro-shear type fluid mixing device, porous body, etc., which can be easily understood by those skilled in the art, are simplified or omitted. In the drawings and specification, there are shown in the drawings and will not be described in detail, and only the technical features related to the present invention are shown or described only briefly. Respectively.

또한 도면과 상세한 설명에서 기재되는 상측, 하측, 상부, 하부 등의 방향 관련 용어들은 지구 중력의 작용방향을 기준으로 하는 절대좌표계가 아닌 구성요소 간 상대적 위치관계를 기준으로 하는 상대좌표계에서 상대적으로 한정되는 것이다.Further, the terms related to direction such as upper, lower, upper, lower, and the like described in the drawings and the detailed description are relatively limited in the relative coordinate system based on the relative positional relationship between the constituent elements, .

본 발명에 따른 유체 미세전단형 유체 혼합장치(100)는 액체와 액체의 혼합, 액체와 기체의 혼합 등 각종 유체 간 혼합이 수행되도록 하는 장치로서, 특히 공기, 오존가스, 산소가스, 수소가스, 질소가스, 탄산가스와 같은 기체(분산상 유체)와 액체(연속상 유체)를 서로 혼합시키는데 효과적으로 적용될 수 있는 장치이다. 물론 본 발명에 따른 유체 미세전단형 유체 혼합장치(100)는 이에 한정되지 않고 다양한 유체 간 혼합에 적용될 수 있다. The fluid micro-shear type fluid mixing apparatus 100 according to the present invention is an apparatus for performing mixing between various fluids such as mixing of a liquid and a liquid, mixing of a liquid and a gas, and more particularly to a system for mixing air, ozone gas, (Dispersed phase fluid) such as nitrogen gas, carbon dioxide gas, and liquid (continuous phase fluid). Of course, the fluid micro-shear-type fluid mixing apparatus 100 according to the present invention is not limited thereto and can be applied to various fluid-to-fluid mixing.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 유체 미세전단형 유체 혼합장치의 구성을 보여주기 위한 개념도이고, 도 3의 (a) 내지 (c)는 본 발명에 따른 유체 미세전단형 유체 혼합장치의 작용을 보여주기 위한 개념도이다.FIGS. 1 and 2 are conceptual diagrams showing the construction of a fluid micro-shear-type fluid mixing apparatus according to the present invention, and FIGS. 3 (a) to 3 (c) FIG.

도 1과 도 2에 따르면, 본 발명에 따른 유체 미세전단형 유체 혼합장치(100)는 케이싱(10), 제2유체 수용체(20), 환형 혼합채널(30)을 포함하는 구성으로 이루어진다.1 and 2, the fluid micro-shear type fluid mixing apparatus 100 according to the present invention includes a casing 10, a second fluid receiver 20, and an annular mixing channel 30.

케이싱(10)은 제2유체 수용체(20)와 환형 혼합채널(30)을 내부에 형성시키는 것이다. 그리고 케이싱(10)은 제1유체가 유입되는 제1유입구(11)와 제2유체가 유입되는 제2유입구(12)를 형성한다. 여기서 제1유입구(11)에서는 액체(연속상 유체)인 제1유체가 유입되고, 제2유입구(12)에서는 공기, 오존가스, 산소가스, 수소가스, 질소가스, 탄산가스와 같은 기체(분산상 유체)인 제2유체가 유입될 수 있다. 물론 제1유입구(11)에 유입되는 제1유체의 상(相)이나 종류, 제2유입구(12)에 유입되는 제2유체의 상(相)이나 종류가 이에 한정되지는 않는다.The casing 10 forms the annular mixing channel 30 with the second fluid receiver 20 therein. The casing 10 forms a first inlet 11 through which the first fluid flows and a second inlet 12 into which the second fluid flows. Here, a first fluid as a liquid (continuous phase fluid) flows in the first inlet 11 and a gas such as air, ozone gas, oxygen gas, hydrogen gas, nitrogen gas, carbon dioxide gas Fluid) may be introduced. Of course, the phase or kind of the first fluid flowing into the first inlet 11 and the phase or kind of the second fluid flowing into the second inlet 12 are not limited thereto.

또한 케이싱(10)은 혼합 유체가 배출되는 배출구(13)를 형성한다. 이와 같은 케이싱(10)의 내부는 원통 형상으로 이루어질 수 있다. The casing (10) also forms an outlet (13) through which the mixed fluid is discharged. The inside of the casing 10 may have a cylindrical shape.

특히 본 발명에 따른 케이싱(10)은 제1유입구(11)를 통해 유입되는 제1유체에 회전력이 부여되도록 한다. 이를 위하여 제1유입구(11)는 환형 혼합채널(30)의 중심축과 마주치지 않고 어긋나는 중심축을 갖도록 형성되어 제1유입구(11)로부터 유입되는 제1유체가 환형 혼합채널(30)로 유도되는 과정에서 회전력이 부여되도록 할 수 있다. 이에 따라 제1유입구(11)는 케이싱(10) 내측면의 접선방향으로 형성될 수 있다.Particularly, the casing 10 according to the present invention allows rotational force to be applied to the first fluid flowing through the first inlet 11. For this purpose, the first inlet 11 is formed to have a central axis which is offset from the central axis of the annular mixing channel 30, so that the first fluid introduced from the first inlet 11 is guided to the annular mixing channel 30 So that a rotational force can be imparted in the process. Accordingly, the first inlet 11 can be formed in the tangential direction of the inner side surface of the casing 10.

이와 달리 제1유체에 회전력을 부여하기 위한 별도의 회전체를 설치할 수도 있고, 제1유입구(11)와 환형 혼합채널(30)이 나선형 연결관으로 연결될 수도 있다. 물론 이외의 다양한 구성을 통해 제1유체에 회전력을 부여할 수 있다.Alternatively, a separate rotating body for imparting a rotational force to the first fluid may be provided, or the first inlet 11 and the annular mixing channel 30 may be connected by a helical connection tube. Of course, rotational force can be imparted to the first fluid through various configurations.

제2유체 수용체(20)는 케이싱(10)의 내부에 배치되는 것으로, 제2유입구(12)와 연통되는 제2유체챔버(21)가 형성되어 제2유체가 제1유체와 분리되어 제2유체챔버(21)로 유입된다. 이와 같은 제2유체 수용체(20)는 유체가 통과할 수 있는 다공체로 이루어진 다공성 측벽(22)을 갖는다. 여기서 다공체로는 유리제, 세라믹제, 다공성 알루미나, 다공성 지르코니아 등의 금속산화물제, 니켈 스테인리스 등의 금속제, 플라스틱 소결제 등의 공지의 다공질 막을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2유체 수용체(20a)가 도 1에서와 같이 케이싱(10) 내부의 중심부에 배치되는 중공형 관체 형상으로 이루어질 경우, 다공성 측벽(22)은 제2유체 수용체(20a)의 외주면을 형성하는 것이고, 제2유체 수용체(20b)가 도 2에서와 같이 케이싱(10) 내부의 가장자리 부위에 배치되는 환(環) 형상으로 이루어질 경우, 다공성 측벽(22)은 제2유체 수용체(20b)의 내주면을 형성하는 것이다.The second fluid receiver 20 is disposed inside the casing 10 so that a second fluid chamber 21 communicating with the second inlet 12 is formed so that the second fluid is separated from the first fluid, And flows into the fluid chamber 21. Such a second fluid receiver 20 has a porous sidewall 22 of a porous body through which the fluid can pass. As the porous body, a known porous film such as glass, ceramic, porous alumina, metal oxide such as porous zirconia, metal such as nickel stainless steel, and plastic sieve can be used, but the present invention is not limited thereto. 1, the porous sidewall 22 forms the outer peripheral surface of the second fluid receiver 20a when the second fluid receiver 20a is in the form of a hollow tube disposed at the center of the interior of the casing 10 And the second fluid receiver 20b is formed in a ring shape disposed at an edge portion of the interior of the casing 10 as shown in Fig. 2, the porous sidewall 22 is formed in the inner peripheral surface of the second fluid receiver 20b Lt; / RTI >

환형 혼합채널(30)은 제2유체 수용체(20)의 다공성 측벽(22)과 접하면서 환(環) 형상으로 케이싱(10) 내부에 형성되는 것으로, 케이싱(10)의 제1유입구(11)와 배출구(13)에 연통된다. 여기서 환형 혼합채널(30)의 내주면과 외주면은 원통 형상으로 이루어진 케이싱(10)의 내부와 동심원을 이루도록 형성될 수 있다. The annular mixing channel 30 is formed in the casing 10 in a ring shape while being in contact with the porous sidewall 22 of the second fluid receiver 20. The annular mixing channel 30 is formed in the first inlet 11 of the casing 10, And the discharge port (13). Here, the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the annular mixing channel 30 may be formed concentrically with the inside of the casing 10 made of a cylindrical shape.

특히 본 발명에 따른 환형 혼합채널(30)은 좁은 폭(w)으로 형성된다.In particular, the annular mixing channel 30 according to the present invention is formed with a narrow width w.

즉 도 3의 (a)에서와 같이 환형 혼합채널(30)로 유입되기 이전의 제1유체 속도보다 환형 혼합채널(30)로 유입된 이후의 제1유체 속도가 설정치 이상 증대되면서 베르누이의 법칙에 의해 환형 혼합채널(30) 상의 유체 압력(제1유체의 압력, 또는 혼합유체의 압력)이 낮아져 환형 혼합채널(30) 상의 유체 압력보다 제2유체챔버(21) 상의 제2유체 압력이 설정치 이상 커지게 되는 수치값의 좁은 폭(w)으로 환형 혼합채널(30)이 형성된다. 여기서 환형 혼합채널(30)로 유도되는 과정에서 회전력이 부여된 제1유체는 환형 혼합채널(30)을 나선 경로로 회전 유동하게 되는데, 이를 통해 환형 혼합채널(30) 상의 유체 압력이 더욱 강하하게 된다. That is, as shown in FIG. 3A, the first fluid velocity after entering the annular mixing channel 30 is increased beyond the first fluid velocity before entering the annular mixing channel 30, (The pressure of the first fluid or the pressure of the mixed fluid) on the annular mixing channel 30 is lower than the fluid pressure on the annular mixing channel 30 so that the second fluid pressure on the second fluid chamber 21 exceeds the set value The annular mixing channel 30 is formed with a narrow width w of the numerical value to be enlarged. In this case, the first fluid to which the rotational force is applied in the course of being introduced into the annular mixing channel 30 rotates through the annular mixing channel 30 in a spiral path, through which the fluid pressure on the annular mixing channel 30 becomes stronger do.

여기서 환형 혼합채널(30)의 폭(w)은 10mm이하로 설정될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 물론 아니다.Here, the width w of the annular mixing channel 30 may be set to 10 mm or less, but is not limited thereto.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유체 미세전단형 유체 혼합장치(100)는 도 3의 (b)에서와 같이 좁은 폭의 환형 혼합채널(30)을 나선 경로로 회전 유동하는 유체에 의한 압력 강하 현상으로 발생되는 부압(negative pressure)으로 제2유체가 제2유체 수용체(20)의 다공성 측벽(22)을 통과하여 환형 혼합채널(30)로 흡입되고, 도 3의 (c)에서와 같이 환형 혼합채널(30)로 흡입된 제2유체가 환형 혼합채널(30)을 나선 경로로 회전 유동하는 유체에 의해 미세 전단되면서 제1유체와 제2유체 간 혼합이 수행되도록 한다. The fluid micro-shear-type fluid mixing apparatus 100 according to the present invention configured as described above is configured such that the pressure drop due to the fluid rotating in the spiral path of the annular mixing channel 30 having a narrow width as shown in FIG. 3 (b) The second fluid is sucked into the annular mixing channel 30 through the porous sidewall 22 of the second fluid receiver 20 at a negative pressure generated by the phenomenon and the annular mixing channel 30 is sucked into the annular mixing channel 30, The second fluid sucked into the mixing channel 30 is finely sheared by the fluid that rotates the annular mixing channel 30 in the spiral path so that mixing between the first fluid and the second fluid is performed.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 유체 미세전단형 유체 혼합장치(100)는 제1유체가 유입되는 케이싱(10) 내부의 중심부나 가장자리 부위에 제2유체가 유입되는 제2유체챔버(21)를 갖는 제2유체 수용체(20)가 중공형 관체 형상 또는 환(環) 형상으로 형성되고, 케이싱(10) 내부에 좁은 폭의 환형 혼합채널(30)이 제2유체 수용체(20)의 외주면 또는 내주면을 이루는 다공성 측벽(22)와 접하도록 형성되며, 환형 혼합채널(30)을 나선 경로로 회전유동하도록 회전력이 부여된 제1유체가 환형 혼합채널(30)로 유도됨으로써 감압 현상에 의해 제2유체 수용체(20)의 제2유체가 다공성 측벽(22)를 통과하여 환형 혼합채널(30)로 흡입되고, 환형 혼합채널(30)로 흡입된 제2유체가 환형 혼합채널(30)을 나선 경로로 회전 유동하는 유체(제1유체 또는 혼합유체)에 의해 미세 전단되면서 유체가 서로 혼합되므로, 배치식이 아닌 연속적인 제조가 가능하고, 단분산적으로 입자 크기가 균일한 혼합유체를 간단하게 대량으로 제조할 수 있어 높은 생산성을 가지며, 입자 크기 제어가 되면서도 균일한 혼합유체를 생산할 수 있어 균일성, 재현성, 신뢰성이 우수할 뿐만 아니라, 다량의 유체가 신속하게 처리되면서도 공간을 크게 차지하지 않는 크기로 장치가 설계되는 특징을 갖는다.The fluid micro-shear-type fluid mixing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention configured as described above includes a fluid chamber (not shown) in which a second fluid flows into a central portion or an edge portion of the casing 10 into which the first fluid flows The second fluid receiver 20 having the first fluid chamber 20 and the second fluid chamber 20 is formed in a hollow tube shape or a ring shape and the narrow mixing channel 30 having a narrow width is formed inside the casing 10, The first fluid having a rotational force to rotate the annular mixing channel (30) in a spiral path is introduced into the annular mixing channel (30) so as to be in contact with the porous sidewall (22) constituting the outer circumferential surface or the inner circumferential surface, The second fluid of the second fluid receiver 20 is sucked into the annular mixing channel 30 through the porous sidewall 22 and the second fluid sucked into the annular mixing channel 30 flows into the annular mixing channel 30 By the fluid (the first fluid or the mixed fluid) rotating and flowing in the spiral path, Since the fluids are mixed with each other as they are sheared, it is possible to continuously produce the composite fluid instead of the batch fluid, and to produce the mixed fluid having a uniform particle size uniformly in a simple and large volume, thereby achieving high productivity. It is possible to produce a mixed fluid, which is excellent in uniformity, reproducibility and reliability, and is characterized in that the apparatus is designed in such a size that a large amount of fluid is quickly processed but does not occupy a large space.

또한 본 발명은 다공성 측벽(22)를 매개로 환형 혼합채널(30)과 접하는 제2유체 수용체(20) 내부의 유체가 환형 혼합채널로 흡입되는 구조이므로, 자흡 또는 최소화된 크기의 펌핑압력으로 제2유체를 제2유체 수용체 내부로 공급할 수 있어 에너지소비가 저감되는 것이다. 그리고 본 발명은 유체가 회전하면서 다공성 측벽(22)을 통과하는 구조임에 따라 다공성 측벽(22)에 무리한 힘이 가해지지 않아 다공성 측벽(22)의 손상이 최소화되는 특징을 갖는다In addition, since the fluid in the second fluid receiver 20, which is in contact with the annular mixing channel 30 via the porous sidewall 22, is sucked into the annular mixing channel through the porous sidewall 22, 2 fluid can be supplied into the second fluid receiver, thereby reducing energy consumption. The present invention is characterized in that the fluid passes through the porous sidewall 22 while rotating, so that the porous sidewall 22 is not subjected to excessive force, thereby minimizing damage to the porous sidewall 22

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 유체 미세전단형 유체 혼합장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.Although the fluid micro-shear-type fluid mixing apparatus according to the embodiment of the present invention has been described above with reference to the above description and drawings, it is to be understood that the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that changes and modifications may be made.

10 : 케이싱 11 : 제1유입구
12 : 제2유입구 13 : 배출구
20, 20a , 20b : 제2유체 수용체 21 : 제2유체챔버
22 : 다공성 측벽 23, 81 : 상부 경사면
24, 82 : 하부 경사면 30 : 환형 혼합채널
100 : 유체 미세전단형 유체 혼합장치10: casing 11: first inlet
12: second inlet 13: outlet
20, 20a, 20b: second fluid receiver 21: second fluid chamber
22: porous side wall 23, 81: upper inclined surface
24, 82: lower inclined surface 30: annular mixed channel
100: Fluid micro-shearing type fluid mixing device

Claims (3)

제1유입구(11)와 제2유입구(12)가 형성되어 제1유체와 제2유체가 각각 유입되고, 배출구(13)가 형성되어 혼합 유체가 배출되며, 내부가 원통 형상으로 이루어지고, 상기 제1유입구(11)를 통해 유입되는 제1유체에 회전력이 부여되도록 하는 케이싱(10)과;
상기 케이싱(10)의 내부에 배치되고, 상기 제2유입구(12)와 연통되는 제2유체챔버(21)가 형성되어 상기 제2유체가 제1유체와 분리되어 상기 제2유체챔버(21)로 유입되며, 유체가 통과할 수 있는 다공체로 이루어진 다공성 측벽(22)을 갖는 제2유체 수용체(20) 및;
상기 제2유체 수용체(20)의 다공성 측벽(22)과 접하면서 환(環) 형상으로 상기 케이싱(10) 내부에 형성되고, 상기 케이싱(10)의 제1유입구(11) 및 배출구(13)에 연통되며, 회전력이 부여된 제1유체가 유입되어 나선 경로로 회전 유동하게 되는 환형 혼합채널(30)을 포함하고,
상기 환형 혼합채널(30)을 나선 경로로 회전 유동하는 유체에 의한 압력 강하 현상으로 발생되는 부압(negative pressure)으로 상기 제2유체가 상기 다공성 측벽(22)을 통과하여 상기 환형 혼합채널(30)로 흡입되며, 상기 환형 혼합채널(30)로 흡입된 제2유체가 상기 환형 혼합채널(30)을 나선 경로로 회전 유동하는 유체에 의해 미세 전단되면서 제1유체와 제2유체 간 혼합이 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 유체 미세전단형 유체 혼합장치.The first fluid inlet 11 and the second fluid inlet 12 are formed so that the first fluid and the second fluid are introduced respectively and the discharge port 13 is formed to discharge the mixed fluid, A casing 10 for applying a rotational force to the first fluid introduced through the first inlet 11;
A second fluid chamber 21 disposed inside the casing 10 and communicating with the second inlet port 12 is formed so that the second fluid is separated from the first fluid to form the second fluid chamber 21, A second fluid receiver (20) having a porous sidewall (22) of a porous body through which the fluid can pass;
The first fluid inlet 11 and the discharge port 13 of the casing 10 are formed in the casing 10 in a ring shape while being in contact with the porous sidewalls 22 of the second fluid receiver 20, And an annular mixing channel (30) communicating with the first fluid and having a rotational force applied thereto and rotating in a spiral path,
The second fluid flows through the annular mixing channel 30 through the porous sidewall 22 with a negative pressure generated by a pressure drop caused by a fluid that rotates the annular mixing channel 30 in a spiral path, And the second fluid sucked into the annular mixing channel 30 is finely sheared by the fluid that rotates the annular mixing channel 30 in the spiral path so that mixing between the first fluid and the second fluid is performed Wherein said fluid mixing device is a fluid mixing device. 제 1에 있어서,
상기 제1유입구(11)는 상기 환형 혼합채널(30)의 중심축과 마주치지 않고 어긋나는 중심축을 갖도록 형성되어 상기 제1유입구(11)로부터 유입되는 제1유체가 상기 환형 혼합채널(30)로 유도되는 과정에서 회전력이 부여되도록 하는 것을 특징으로 하는 유체 미세전단형 유체 혼합장치.In the first aspect,
The first inlet 11 is formed to have a center axis that is offset from the center axis of the annular mixing channel 30 so that the first fluid flowing from the first inlet 11 flows into the annular mixing channel 30 So that a rotational force is applied in the course of being guided. 제 1항에 있어서,
상기 환형 혼합채널(30)의 내주면과 외주면은 상기 케이싱(10)의 내부와 동심원을 이루도록 형성되며,
상기 제1유입구(11)는 케이싱(10) 내측면의 접선방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 미세전단형 유체 혼합장치.The method according to claim 1,
The inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the annular mixing channel (30) are formed concentrically with the inside of the casing (10)
Wherein the first inlet (11) is formed in a tangential direction of the inner side surface of the casing (10).
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