KR20170089098A - 이종 유체의 혼합장치 - Google Patents

Abstract

이종 유체의 혼합장치가 개시된다. 본 발명에 따른 일 실시예는, 액체와 기체를 혼합하는 혼합장치에 있어서, 일측에 혼합수가 유입되는 유입구가 형성되고, 내부에 혼화실이 형성되며, 타측에 유출구가 형성된 본체, 상기 혼화실에 회전 가능하게 형성되며, 복수의 통공을 가지며 일정 간격으로 이격되어 배열되는 복수개의 원판, 상기 복수개의 원판을 각기 상이한 속도로 회전시키는 동력부,를 포함하여 구성된다.
이에 따르면, 기체를 액체에 용해시켜 고농도의 기체가 혼합된 액체를 얻을 수 있도록 기체와 액체의 용해도를 월등히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

이종 유체의 혼합장치{Two kinds of fluids Mixing Apparatus}

본 발명은 이종 유체의 혼합장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 성상 또는 밀도가 상이한 이종의 기체와 액체를 미세하게 혼합하기 위한 이종 유체의 혼합장치에 관한 것이다.

일반적으로 성질이 다른 액체와 액체, 액체와 기체를 혼합하는 공정은 식품가공, 화학, 의료 등 여러 분야에서 널리 이용되고 있다.

액체와 액체를 혼합하여 이용하는 식품가공의 예를 보면, 팜유와 물을 혼합하는 유화압연유(乳化壓延油) 제조공정에서 팜유와 물을 혼합하는 공정의 설비에 혼합장치가 장착되어 이용되고 있으나, 입자가 크기 때문에 제품 가공에 어려움이 있어서 보다 작은 구경의 입자가 요구되고 있다.

국내 특허출원 10-2012-0154342호에는 “회전 분사 노즐을 이용한 고농도 이종 유체의 혼합장치”가 개시된 바 있다.

상기 선행기술을 간략하게 살펴보면, 물과 오존가스가 혼합된 혼합물을 공급하는 공급부,와, 외형을 이루는 본체,와, 상기 본체의 내부에 배치되고, 상기 공급부로부터 상기 혼합물을 공급받아 분사하는 제1분사부와,상기 제1분사부에서 상기 혼합물을 분사시켜 거품을 생성하는 거품발생부와, 상기 거품발생부를 거쳐 생성된 거품이 오존수로 변환되고 변환된 오존수를 상기 본체의 내면에 분사시키며 상기 본체의 내부압력을 상승시키는 하나 이상의 제2분사부를 구비하는 오존수생성부, 및 상기 본체에 상기 제2분사부를 통해 분사된 오존수를 배출하는 배출부,를 포함하되, 상기 거품발생부를 통해 상기 혼합물을 거품으로 변환하여 접촉면적을 증가시켜서 용존 오존가스량을 상승시키도록 한 것과 관련된다.

한편 종래 기술은 오존가스와 물을 혼합함에 있어 거품을 발생시킴으로써 용해도를 증가시키는 것인데, 거품의 발생량이 그리 높지 않아 용해도에 한계가 있었다.

그리고, 오존가스와 물이 혼합된 오존수가 노즐을 통해 분사 후 용해가 이루어짐으로써 노즐을 통과하는 과정에서는 혼합이 덜 되어 노즐이 막히는 경우가 빈번하게 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 기체를 액체에 용해시켜 고농도의 기체가 혼합된 액체를 얻을 수 있도록 기체와 액체의 용해도를 월등히 향상시킬 수 있도록 하는 이종 유체의 혼합장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 액체와 기체를 혼합하는 혼합장치에 있어서, 일측에 혼합수가 유입되는 유입구가 형성되고, 내부에 혼화실이 형성되며, 타측에 유출구가 형성된 본체, 상기 혼화실에 회전 가능하게 형성되며, 혼합수가 이송되는 복수의 통공이 형성된 교반수단, 상기 교반수단을 회전시키는 동력부,를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종 유체의 혼합장치에 의해 달성될 수 있다.

상기 본체의 유입구의 일측에 약품주입구가 형성되고, 상기 약품주입구는, 유입구의 통로에 대해 직각되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 혼화실의 단면적은 유입구 및 유출구의 단면적 보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 혼화실은 혼합수가 공급되는 방향을 따라 제1구역과 제2구역으로 구분 형성되고, 상기 복수개의 원판은 제1구역에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 교반수단은 복수개의 원판을 포함하고, 복수개의 원판은 각기 축에 결합되고, 각 원판의 축은 동력부에 연결되며, 각 원판이 상이한 속도로 회전되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 복수개의 원판은 제1원판 내지 제3원판으로 구성되고, 제1원판은 다수의 제1통공이 원주방향으로 배열 형성되며, 제2원판은 중앙에 제2통공이 형성되고, 제3원판은 다수의 제3통공이 원주방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2구역에는 다수의 볼이 수납되는 챔버가 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 기체를 액체에 용해시켜 고농도의 기체가 혼합된 액체를 얻을 수 있도록 기체와 액체의 용해도를 월등히 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 유체의 혼합장치를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 유체의 혼합장치를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 유체의 혼합장치의 일부 확대 사시도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이종 유체의 혼합장치를 나타낸 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 유체의 혼합장치를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 유체의 혼합장치를 나타낸 단면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 유체의 혼합장치의 일부 확대 사시도, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이종 유체의 혼합장치를 나타낸 예시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 이종 유체의 혼합장치는, 액체와 기체를 혼합하는 혼합장치에 있어서, 일측에 혼합수가 유입되는 유입구(22)가 형성되고, 내부에 혼화실(24)이 형성되며, 타측에 유출구(26)가 형성된 본체(2), 혼화실(24)에 회전 가능하게 형성되며, 혼합수가 이송되는 복수의 통공이 형성된 교반수단(4), 교반수단(4)을 회전시키는 동력부(6)를 포함하여 구성된다.

본체(2)는 원통형상으로 형성되고 양단부에는 개구되어 유입구(22)와 유출구(26)가 형성되며, 내부에는 원통형상으로 혼화실(24)이 형성된다.

혼화실(24)의 단면적은 유입구(22) 및 유출구(26)의 단면적 보다 크게 형성된다.

바람직하게는 유입구(22)로 물 등의 액체가 유입된다.

한편 상기 본체(2)의 유입구(22)의 일측에 약품주입구(23)가 형성된다.

약품주입구(23)를 통해 오존가스와 같은 기체가 주입된다.

약품주입구(23)는 유입구(22)의 통로에 대해 직각되게 형성된다. 또한 유입구(22)는 통로(220)의 내주면에 대해 접선 방향이 되도록 비스듬히 형성될 수 있다(확대도 참조).

한편 혼화실(24)은 혼합수가 공급되는 방향을 따라 제1구역(S1)과 제2구역(S2)으로 구분 형성된다.

교반수단(4)은 제1구역(S1)에 형성된다. 바람직하게는 교반수단은 복수개의 원판으로 구성된다. 복수개의 원판은 제1원판(41), 제2원판(42), 제3원판(43)으로 구성된다.

제1원판(41)은 다수의 제1통공(410)이 원주방향으로 배열 형성되며, 제2원판(42)은 중앙에 제2통공(420)이 형성되고, 제3원판(43)은 다수의 제3통공(430)이 원주방향으로 형성된다.

제1원판(41) 내지 제3원판(43)은 각기 축(62)에 결합되고, 제1원판(41) 내지 제3원판(43)의 축(62)은 동력부(6)에 연결되며, 제1원판(41) 내지 제3원판(43)이 상이한 속도로 회전되도록 한다.

상이한 속도를 구현할 수 있도록, 제1원판(41) 내지 제3원판(43) 사이에 축(62)이 연결되고 최초 동력부로부터 전달되는 회전속도를 증감시킬 수 있도록 변속수단(45)이 설치된다.

변속수단(45)은 기어조합으로 이루어진 감속기 또는 증속기가 바람직하다.

한편 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이종 유체의 혼합장치는,

제1구역(S1)에 복수개의 원판, 즉 제1원판(41) 내지 제3원판(43)이 일정 간격 이격되어 배치되고, 상기 제1원판(41) 내지 제3원판(43)의 외주면에 기어치(46)가 형성되고, 제1원판(41) 내지 제3원판(43) 각각의 기어치와 치차 결합되는 피니언기어(47)가 외부에 형성되고, 상기 피니언기어(47)를 회전시키는 모터(48)가 각기 구비된다.

따라서 다수개의 모터(48)가 각기 상이한 속도 또는 동일한 속도로 회전될 수 있고, 각 모터(48)의 피니언기어(47)에 연결된 제1원판(41) 내지 제3원판(43)이 각기 상이하거나 동일한 회전속도로 회전될 수 있다.

이러한 다수의 제1원판(41) 내지 제3원판(43)과 동력부(6)의 연결 형태는 하나의 예시일뿐이며, 이들 실시예 외에도 제1원판(41) 내지 제3원판(43)을 각기 개별적으로 구동시킬 수 있는 구성은 모두 본 발명의 동력부(6)에 포함될 수 있는 개념으로 판단되어야 할 것이다.

한편 바람직하게는 제3원판(43)의 제3통공(430)은 제1원판(41)의 제1통공(410)과 동일하거나 상이한 직경으로 형성된다.

또한 바람직하게는 제2원판(42)의 제2통공(420)은 제1원판(41)의 제1통공(410) 및 제3원판(43)의 제3통공(430) 보다 직경이 크게 형성된다.

제2원판(42)의 제2통공(420)에는 중앙에 베어링하우징(422)이 형성되고, 베어링하우징(422)의 외주연과 제2통공(420)의 내주연을 연결하는 다수의 프레임(424)이 방사상으로 형성되고, 각 프레임(424) 사이의 공간을 통해 유체의 이동이 가능해진다.

한편 상기 제2구역(S2)에는 다수의 볼(ball)이 수납되는 챔버(25)가 형성된다.

다수의 볼(252)이 챔버(25)에 구비됨으로써 혼합수의 접촉면적을 크게 해 2차적으로 용해도를 증가시키게 된다.

무동력 혼화실 구간을 형성함으로써 기포의 크기를 더욱 작게 하며, 기체와 액체의 혼합율을 최대치로 상승시킬 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

유입구(22)를 통해 액체, 예를들어 물이 유입되고, 약품주입구(23)를 통해 기체인 오존가스가 주입된다.

혼화실(24)로 유입되면서 물과 오존가스가 혼합되기 시작한다.

제1원판(41)이 적정한 속도로 회전되고, 제1통공(410)을 통과한 후 제2원판(42) 사이에 체류하는 동안 혼합이 이루어지게 된다.

제2통공(420)은 제1통공(410)과 상이한 위치에 형성되므로 혼합된 혼합수는 제1원판(41)과 제2원판(42) 사이의 공간에 더 오래 체류하면서 혼합효율이 증가된다.

이후 제2통공(420)을 통해 혼합수가 이동한 후 제3원판(43)과의 사이 공간에 체류하면서 더 혼합될 수 있다.

제3원판(43)의 회전속도 및 제2원판(42)의 회전속도에 의해 그 사이의 공간에 체류하는 혼합수가 회전될 수 있으므로 혼합 효율이 증가될 수 있다.

이후 제3통공(430)을 통과하면서 제2구역(S2)으로 유입된다.

제2구역(S2)에 충진된 다수의 볼(252)을 통과하면서 혼합수의 접촉면적이 크게 확대됨으로써 오존가스가 물에 용해될 수 있는 용해도가 더욱 증가될 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예들을 설명하였지만, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

2 : 본체 4 : 교반수단
6 : 동력부 22 : 유입구
23 : 약품주입구 24 : 혼화실
26 : 유출구 41 : 원판
42 : 제2원판 43 : 제3원판
46 : 기어치 47 : 피니언기어
48 : 모터 62 : 축

Claims (8)

1. 액체와 기체를 혼합하는 혼합장치에 있어서,
   일측에 혼합수가 유입되는 유입구가 형성되고, 내부에 혼화실이 형성되며, 타측에 유출구가 형성된 본체,
   상기 혼화실에 회전 가능하게 형성되며, 혼합수가 이송되는 복수의 통공이 형성된 교반수단 및
   상기 교반수단을 회전시키는 동력부
   를 포함하는 이종 유체의 혼합장치.
2. 제1항에서,
   상기 본체의 유입구의 일측에 약품주입구가 형성되고,
   상기 약품주입구는 유입구의 통로에 대해 직각되게 형성된 이종 유체의 혼합장치.
3. 제1항에서,
   상기 혼화실의 단면적은 유입구 및 유출구의 단면적 보다 크게 형성된 이종 유체의 혼합장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 혼화실은 혼합수가 공급되는 방향을 따라 제1구역과 제2구역으로 구분 형성되고 상기 교반수단은 제1구역에 형성된 이종 유체의 혼합장치.
5. 제1항에서,
   상기 교반수단은
   상기 제1원판, 제2원판, 제3원판이 각기 축에 결합되고, 상기 축은 동력부에 연결되며, 제1원판, 제2원판, 제3원판이 상이한 속도로 회전되도록 한 이종 유체의 혼합장치.
6. 제5항에서,
   상기 제1원판은 다수의 제1통공이 원주방향으로 배열 형성되며, 상기 제2원판은 중앙에 제2통공이 형성되고, 상기 제3원판은 다수의 제3통공이 원주방향으로 형성된 이종 유체의 혼합장치.
7. 제6항에서,
   상기 제3통공은 제1통공과 동일하거나 상이한 직경으로 형성되고, 상기 제2통공은 제1통공 및 제3통공 보다 직경이 크게 형성된 이종 유체의 혼합장치.
8. 제4항에서,
   상기 제2구역에는 다수의 볼이 수납되는 챔버가 포함되는 이종 유체의 혼합장치.

Images