KR20190067231A - 평행 교반 날개 - Google Patents

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아츠히로 이시하타
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산코아스텍 가부시키가이샤
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Abstract

심플한 구조이며 효율이 좋은 교반 날개, 및 이러한 교반 날개를 구비한 교반 장치의 제공. 제1 평탄면을 갖는 제1 부재 및 제2 평탄면을 갖는 제2 부재를 포함하고, 제1 평탄면 및 제2 평탄면이 회전축을 사이에 끼고 제1 간격을 두고 서로 대향한 상태에서, 회전축을 중심으로 하여 회전 가능한 교반 날개. 제1 평탄면 및 제2 평탄면이 교반 대상물에 적어도 부분적으로 침지되고, 회전축을 중심으로 하여 회전되었을 때, 제1 평탄면과 제2 평탄면 사이에 침입한 교반 대상물이 원심력에 의해 상기 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 토출되고, 동시에, 회전축을 따른 방향으로부터 교반 대상물이 제1 평탄면과 제2 평탄면 사이로 빨아 들여진다.

Description

평행 교반 날개
본 발명은 교반 날개 및 교반 장치에 관한 것으로, 특히, 대향하는 2개의 평탄면을 갖는 심플한 구조이며 효율이 좋은 교반 날개, 및 이러한 교반 날개를 구비한 교반 장치에 관한 것이다.
종래의 교반 날개의 형상에는, 일반적으로, 프로펠러형, 패들형, 터빈형, 콘형 등의 다양한 타입이 있다. 도 9는 종래의 패들 날개(3)를 구비한 교반 장치(1)의 일례를 도시하고 있다. 또한, 특허문헌 1은 교반 날개로서 종래의 회전 패들(2, 3)을 구비한 교반 장치를 개시하고 있다. 그렇지만, 종래의 교반 날개는 그 형상이 비교적 복잡하므로, 제조 비용이 높아, 세정에도 고생하는 경우가 많다. 그 때문에, 좀더 저비용으로 제조할 수 있는 심플한 구조의 교반 날개가 필요하게 되었다.
또한, 종래의 교반 날개는 비교적 고속으로 회전되도록 설계되어 있기 때문에(예를 들면, 1분당 250∼1000회전 정도), 예를 들면, 바이오 의약품 등의 분야에서는, 교반 대상물인 미생물이나 생물의 세포와 같은 생체 재료에 전단이나 파괴가 일어나기 쉽다고 하는 문제가 있다. 그 때문에, 미생물이나 생물의 세포와 같은 생체 재료의 전단이나 파괴를 최소한으로 억제하면서, 이것들을 부드럽게 교반하는 것이 가능한 교반 날개가 필요하게 되었다.
또한, 종래의 교반 날개는 세로 방향(회전축 방향)의 치수가 짧기 때문에, 액면의 높이가 변화되면, 교반 날개가 액면으로부터 바로 노출되어 버려, 충분한 교반을 행할 수 없다고 하는 문제가 있다. 그 때문에, 액면 변화에 대응할 수 있는 교반 날개가 필요하게 되었다.
일본 특개 평6-170202호 공보
본 발명의 하나의 목적은 저비용으로 제조할 수 있는 심플한 구조의 교반 날개를 제공하는 것이다. 본 발명의 하나의 목적은 교반 대상물인 미생물이나 생물의 세포와 같은 생체 재료의 전단이나 파괴를 최소한으로 억제하면서, 이것들을 부드럽게 교반하는 교반 날개를 제공하는 것이다. 본 발명의 하나의 목적은 액면 변화에 대응하는 교반 날개를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 하기의 상세한 설명으로부터 밝혀질 것이다.
일 실시형태에 있어서, 본 발명은 제1 평탄면을 갖는 제1 부재 및 제2 평탄면을 갖는 제2 부재를 포함하고, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면이 회전축을 사이에 끼고 제1 간격을 두고 서로 대향한 상태에서, 상기 회전축을 중심으로 하여 회전 가능한 교반 날개를 제공한다.
다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 상기 교반 날개와, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면을 상기 회전축을 중심으로 하여 회전시키는 회전 구동 장치를 포함하는 교반 장치를 제공한다.
다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 교반 대상물을 교반하는 방법으로서, 회전축을 사이에 끼고 제1 간격을 두고 서로 대향한 상태로 유지된 제1 평탄면 및 제2 평탄면을 적어도 부분적으로 교반 대상물에 침지시키고, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 제1 평탄면 및 제2 평탄면을 회전시키는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
도 1(a)는 본 발명의 일 실시형태에 의한 교반 장치(10)를 도시하는 사시도이다. 도 1(b)는 도 1(a)에 도시한 교반 장치(10)의 교반 날개(11)의 분해 사시도이다. 도 1(c)는 교반 날개(11)의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 의한 교반 날개가 교반 대상물에 침지되고, 회전되었을 때 교반 대상물에 발생하는 대류를 화살표로 나타내는 도면이다.
도 3(a)는 본 발명의 일 실시형태에 의한, 교반 날개를 용기 내의 원하는 높이에 유지하기 위한 유지 부재의 일례를 도시하는 도면이다. 도 3(b)는 교반 날개를 용기 내의 원하는 높이에 유지하기 위한 유지 부재의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 4(a)∼도 4(c)는 각각 교반 대상물의 액면의 높이가 다양하게 변화되었을 때, 본 발명의 일 실시형태에 의한 교반 날개에 의해 교반 대상물에 발생하는 대류를 화살표로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 교반 날개(21)를 구비한 교반 장치(20)를 도시하는 사시도이다.
도 6(a)는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 교반 날개(31)를 구비한 교반 장치(30)를 도시하는 사시도이다. 도 6(b)는 도 6(a)에 도시한 교반 장치(30)의 교반 날개(31)의 분해 사시도이다.
도 7(a)는 도 6(a)에 도시한 교반 장치(30)의 교반 날개(31)의 정면도이다. 도 7(b)는 도 7(a)에 있어서의 교반 날개(31)의 K-K' 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시형태에 의한, 교반 대상물을 교반하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 종래의 패들 날개를 구비한 교반 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
일 실시형태에 있어서, 본 발명은 제1 평탄면을 갖는 제1 부재 및 제2 평탄면을 갖는 제2 부재를 포함하고, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면이 회전축을 사이에 끼고 제1 간격을 두고 서로 대향한 상태에서, 상기 회전축을 중심으로 하여 회전 가능한 교반 날개를 제공한다.
상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 동일한 형상을 갖는 경우가 있다. 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 상이한 형상을 갖는 경우가 있다. 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 상기 회전축 방향에서의 동일한 높이를 갖는 경우가 있다. 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 상기 회전축 방향에서의 상이한 높이를 갖는 경우가 있다. 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 상기 회전축에 직교하는 방향에서의 동일한 폭을 갖는 경우가 있다. 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 상기 회전축에 직교하는 방향에서의 상이한 폭을 갖는 경우가 있다. 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 각각 직사각형의 형상을 갖는 경우가 있다. 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 각각 사다리꼴(상변을 단변으로 하는 것과, 하변을 단변으로 하는 것 양쪽을 포함함), 원형, 타원형, 또는 다이아몬드형의 형상을 갖는 경우가 있다.
상기 교반 날개는 지지 부재를 더 포함하는 경우가 있다. 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는 상기 지지 부재에 결합되는 경우가 있다. 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은, 상기 지지 부재에 의해, 상기 회전축을 사이에 끼고 상기 제1 간격을 두고 서로 대향한 상태로 유지되는 경우가 있다. 상기 제1 부재, 상기 제2 부재, 및 상기 지지 부재의 적어도 일부는 일체로 형성되는 경우가 있다. 상기 제1 부재의 상기 제1 평탄면과 상기 제2 부재의 상기 제2 평탄면의 사이는 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재의 폭 방향으로 개방되어 있는 경우가 있다. 상기 제1 부재의 상기 제1 평탄면과 상기 제2 부재의 상기 제2 평탄면 사이는 상기 회전축을 따른 방향으로 더욱 개방되어 있는 경우가 있다.
상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는 각각 판 형상 부재인 경우가 있다. 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는 각각 직사각형의 판 형상 부재인 경우가 있다. 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는 각각 사다리꼴(상변을 단변으로 하는 것과, 하변을 단변으로 하는 것 양쪽을 포함함), 원형, 타원형, 또는 다이아몬드형의 판 형상 부재인 경우가 있다. 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는 각각 반구형 부재인 경우가 있다. 상기 지지 부재는 판 형상 부재인 경우가 있다. 상기 지지 부재는 1 또는 복수의 개구부를 갖는 판 형상 부재인 경우가 있다. 상기 지지 부재는 H자형의 프레임 부재인 경우가 있다.
상기 제1 부재, 상기 제2 부재, 및 상기 지지 부재는 각각 알루미늄이나 스테인리스와 같은 금속으로 형성되는 경우가 있다. 상기 제1 부재, 상기 제2 부재, 및 상기 지지 부재는 각각 플라스틱이나 아크릴과 같은 수지로 형성되는 경우가 있다. 상기 제1 부재, 상기 제2 부재, 및 상기 지지 부재의 적어도 일부는 다른 부재와는 별개로 작성되어, 용접이나 접착제에 의해 다른 부재와 결합되는 경우가 있다. 상기 제1 부재, 상기 제2 부재, 및 상기 지지 부재의 적어도 일부는 단일의 판 형상 재료로부터 굽힘 가공에 의해 일체로 형성되는 경우가 있다. 상기 제1 부재, 상기 제2 부재, 및 상기 지지 부재의 적어도 일부는 사출 성형이나 압출 성형과 같은 성형에 의해 일체로 형성되는 경우가 있다.
상기 회전축은 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이에 배치되는 경우가 있다. 상기 회전축은 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이에, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면으로부터 균등한 거리에 배치되는 경우가 있다.
상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면이 상기 교반 대상물에 적어도 부분적으로 침지되어, 상기 회전축을 중심으로 하여 회전되었을 때, 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이에 침입한 교반 대상물은 원심력에 의해 상기 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 토출되고, 동시에, 상기 회전축을 따른 방향으로부터 교반 대상물이 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이로 빨아 들여진다.
상기 교반 대상물은 복수의 상이한 종류의 액체를 포함할 수 있다. 상기 교반 대상물은 액체 도료, 및 희석액을 포함하는 경우가 있다. 상기 교반 대상물은 상이한 종류의 약액을 포함하는 경우가 있다. 상기 교반 대상물은 액체와, 과립체 또는 분체와 같은 고체를 포함하는 경우가 있다. 상기 과립체 또는 분체와 같은 고체는 액체에 용해되는 것인 경우가 있다. 상기 과립체 또는 분체와 같은 고체는 액체에 용해되지 않는 것인 경우가 있다. 상기 교반 대상물은 설탕 또는 염과, 물을 포함하는 경우가 있다. 상기 교반 대상물은 표백제와 같은 수용액과, 펄프를 포함하는 경우가 있다. 상기 교반 대상물은 배양액이나 시약과 같은 약액과, 미생물이나 생물의 세포와 같은 생체 재료를 포함하는 경우가 있다.
상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 상기 회전축이 상기 교반 대상물의 액면에 대하여 수직하게 되는 형태로 상기 교반 대상물에 침지되는 경우가 있다. 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 상기 회전축이 상기 교반 대상물의 액면에 대한 수직으로부터 기울기를 갖는 형태로 상기 교반 대상물에 침지되는 경우가 있다.
상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 1분당 10회전 이상, 바람직하게는 1분당 30회전 이상, 더욱 바람직하게는 1분당 50회전 이상의 회전속도로 회전되는 경우가 있다. 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 1분당 200회전 이하, 바람직하게는 1분당 150회전 이하, 더욱 바람직하게는 1분당 100회전 이하의 회전속도로 회전되는 경우가 있다. 일례에 있어서, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 1분당 10회전 이상, 200회전 이하의 회전속도로 회전되는 경우가 있다.
상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 각각 상기 회전축의 방향으로 연장되는 가늘고 긴 형상을 갖는 경우가 있다.
상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는 각각 회전 반경 외측의 면에 패들 날개를 더 구비하는 경우가 있다. 상기 패들 날개는 알루미늄이나 스테인리스와 같은 금속으로 형성되는 경우가 있다. 상기 패들 날개는 플라스틱이나 아크릴과 같은 수지로 형성되는 경우가 있다. 상기 패들 날개는 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재와는 별개로 형성되어, 용접이나 접착제에 의해 그것들과 결합되는 경우가 있다. 상기 패들 날개는 사출 성형이나 압출 성형과 같은 성형에 의해 상기 제1 부재 또는 상기 제2 부재와 일체로 형성되는 경우가 있다.
상기 제1 부재는 상기 제1 평탄면에 대하여 수직한 제3 평탄면 및 제4 평탄면을 더 갖는 경우가 있다. 상기 제3 평탄면 및 상기 제4 평탄면은 제2 간격을 두고 서로 대향하여 배치되는 경우가 있다. 상기 제3 평탄면과 상기 제4 평탄면 사이는 상기 제1 평탄면에 대하여 수직한 방향으로 개방되어 있는 경우가 있다. 상기 제3 평탄면과 상기 제4 평탄면 사이는 상기 회전축을 따른 방향으로 더욱 개방되어 있는 경우가 있다. 상기 제2 부재는 상기 제2 평탄면에 대하여 수직한 제5 평탄면 및 제6 평탄면을 더 갖는 경우가 있다. 상기 제5 평탄면 및 상기 제6 평탄면은 상기 제2 간격을 두고 서로 대향하여 배치되는 경우가 있다. 상기 제5 평탄면과 상기 제6 평탄면 사이는 상기 제2 평탄면에 대하여 수직한 방향으로 개방되어 있는 경우가 있다. 상기 제5 평탄면과 상기 제6 평탄면 사이는 상기 회전축을 따른 방향으로 더욱 개방되어 있는 경우가 있다. 상기 제1 간격과 상기 제2 간격은 동일한 경우가 있다. 상기 제1 간격과 상기 제2 간격은 서로 다른 경우가 있다.
상기 제3 평탄면 및 상기 제5 평탄면은 제1 가상 평면 위에 배치되는 경우가 있다. 상기 제4 평탄면 및 상기 제6 평탄면은 제2 가상 평면 위에 배치되는 경우가 있다. 상기 회전축은 상기 제1 가상 평면과 상기 제2 가상 평면 사이에 배치되는 경우가 있다. 상기 회전축은 상기 제1 가상 평면과 상기 제2 가상 평면 사이에, 상기 제1 가상 평면 및 상기 제2 가상 평면으로부터 균등한 거리에 배치되는 경우가 있다.
다른 실시형태에서, 본 발명은 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의한 교반 날개와, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면을 상기 회전축을 중심으로 하여 회전시키는 회전 구동 장치를 포함하는 교반 장치를 제공한다. 상기 지지 부재는 샤프트를 통하여 상기 회전 구동 장치에 결합되는 경우가 있다. 상기 회전 구동 장치는 모터를 포함하는 경우가 있다. 상기 회전 구동 장치는 모터와, 감속기를 포함하는 경우가 있다.
상기 교반 장치는 교반 대상물을 넣기 위한 용기와, 상기 교반 날개를 상기 용기 내의 원하는 높이에 유지하기 위한 유지 부재를 더 포함하는 경우가 있다.
상기 유지 부재는 상기 용기의 덮개와, 상기 회전 구동 장치의 플랜지부를 상기 용기의 상기 덮개의 개구부의 주위에 결합하는 고정구를 포함하는 경우가 있다. 상기 고정구는 볼트 및 너트 등을 포함하는 경우가 있다. 상기 유지 부재는 상기 용기의 바닥에 놓여진 제1 자석과, 상기 제1 자석 및 상기 교반 날개에 결합되고, 상기 교반 날개를 상기 용기 내의 원하는 높이에 유지하는 제1 샤프트를 포함하는 경우가 있다. 상기 제1 자석은 상기 용기의 바닥면을 사이에 두고, 상기 용기의 외측에 배치된 반대 극성의 제2 자석에 자력에 의해 결합되고, 상기 제2 자석 및 제2 샤프트를 통하여 상기 회전 구동 장치에 의해 회전되는 경우가 있다.
상기 용기는 원통의 형상을 갖는 경우가 있다. 상기 용기는 정육각 기둥, 또는 정팔각 기둥과 같은 정다각 기둥의 형상을 갖는 경우가 있다. 상기 용기는 알루미늄이나 스테인리스와 같은 금속으로 형성되는 경우가 있다. 상기 용기는 플라스틱이나 아크릴과 같은 수지로 형성되는 경우가 있다.
일례로서, 상기 용기는, 예를 들면, 직경 및 깊이를 갖는 원통의 형상을 갖고, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 동일한 직사각형의 형상, 상기 회전축의 방향에서의 동일한 높이, 및 상기 회전축에 직교하는 방향에서의 동일한 폭을 갖는 경우가 있다.
(i) 이 경우, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 폭은 상기 용기의 직경의 20% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다. 또한, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 폭은 상기 용기의 직경의 80% 이하, 바람직하게는 75% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하이다. 예를 들면, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 폭은 상기 용기의 직경의 20% 이상, 80% 이하인 경우가 있다.
(ii) 이 경우, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 높이는 상기 용기의 깊이의 20% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다. 또한 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 높이는 상기 용기의 깊이의 80% 이하, 바람직하게는 75% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하이다. 예를 들면, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 높이는 상기 용기의 상기 깊이의 20% 이상, 80% 이하인 경우가 있다.
(iii) 이 경우, 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이의 상기 제1 간격은 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 폭의 20% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 더욱 바람직하게는 30% 이상이다. 또한, 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이의 상기 제1 간격은 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 폭의 80% 이하, 바람직하게는 75% 이하, 더욱 바람직하게는 70% 이하이다. 예를 들면, 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이의 상기 제1 간격은 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 폭의 20% 이상, 80% 이하인 경우가 있다.
다른 예로서, 상기 용기는, 예를 들면, 정방형의 수평 단면, 및 깊이를 갖는 정사각 기둥의 형상을 갖고, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 동일한 직사각형의 형상, 상기 회전축의 방향에서의 동일한 높이, 및 상기 회전축에 직교하는 방향에서의 동일한 폭을 갖는 경우가 있다.
(i) 이 경우, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 폭은 상기 용기의 정방형의 수평 단면의 1변의 길이의 20% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다. 또한, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 폭은 상기 용기의 정방형의 수평 단면의 1변의 길이의 80% 이하, 바람직하게는 75% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하이다. 예를 들면, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 폭은 상기 용기의 상기 정방형의 수평 단면의 일변의 길이의 20% 이상, 80% 이하인 경우가 있다.
(ii) 이 경우, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 높이는 상기 용기의 깊이의 20% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다. 또한, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 높이는 상기 용기의 깊이의 80% 이하, 바람직하게는 75% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하이다. 예를 들면, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 높이는 상기 용기의 상기 깊이의 20% 이상, 80% 이하인 경우가 있다.
(iii) 이 경우 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이의 상기 제1 간격은 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 폭의 20% 이상, 바람직하게는 폭(W)의 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다. 또한, 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이의 상기 제1 간격은 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 폭의 80% 이하, 바람직하게는 75% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하이다. 예를 들면, 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이의 상기 제1 간격은 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 폭의 20% 이상, 80% 이하인 경우가 있다.
다른 실시형태에 있어서, 본 발명은 교반 대상물을 교반하는 방법을 제공한다. 이 방법은 회전축을 사이에 끼고 제1 간격을 두고 서로 대향한 상태로 유지된 제1 평탄면 및 제2 평탄면을 적어도 부분적으로 교반 대상물에 침지시키고, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 제1 평탄면 및 제2 평탄면을 회전시키는 것을 포함한다.
상기 방법에 있어서, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면을 회전시키는 것은, 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이에 침입한 교반 대상물을, 원심력에 의해 상기 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 토출하고, 동시에, 상기 회전축을 따른 방향으로부터 교반 대상물을 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면의 사이로 빨아 들이는 것을 더 포함하는 경우가 있다.
상기 방법에 있어서, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 1분당 10회전 이상, 200회전 이하의 회전속도로 회전되는 경우가 있다.
다음에 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1(a)는 본 발명의 일 실시형태에 의한 교반 날개(11)를 구비한 교반 장치(10)를 도시하는 사시도이다. 교반 장치(10)는 교반 대상물을 교반하기 위한 교반 날개(11)와, 교반 날개(11)를 회전시키기 위한 회전 구동 장치(12)를 포함한다. 도 1(b)는 교반 날개(11)의 분해 사시도이며, 도 1(c)는 교반 날개(11)의 정면도이다. 교반 날개(11)는 제1 평탄면(A)을 갖는 제1 부재(13), 및 제2 평탄면(B)을 갖는 제2 부재(14)를 포함한다. 교반 날개(11)는 지지 부재(15)를 더 포함한다. 제1 부재(13) 및 제2 부재(14)는 지지 부재(15)에 결합되고, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은, 지지 부재(15)에 의해, 회전축(17)을 사이에 끼고 제1 간격(D1)을 두고 서로 대향한 상태로 유지되어 있다. 단, 후술하는 바와 같이, 제1 부재(13), 제2 부재(14), 및 지지 부재(15)의 적어도 일부는 일체로 형성되어도 된다. 도 1(a)에 도시하는 바와 같이, 지지 부재(15)는 샤프트(16)를 통하여 회전 구동 장치(12)에 결합되어 있다. 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은, 회전 구동 장치(12)에 의해, 회전축(17)을 중심으로 하여 회전될 수 있다. 도 1(a) 및 도 1(c)에 도시되는 바와 같이, 제1 부재(13)의 제1 평탄면(A)과 제2 부재(14)의 제2 평탄면(B) 사이는 제1 부재(13) 및 제2 부재(14)의 폭(W) 방향으로 개방되어 있다. 또한, 제1 부재(13)의 제1 평탄면(A)과 제2 부재(14)의 제2 평탄면(B) 사이는 회전축(17)을 따른 방향(도시의 예에서는, 하방향)으로도 개방되어 있다.
제1 부재(13) 및 제2 부재(14)는, 평탄면(A) 및 평탄면(B)을 각각 갖는 것이면, 어떠한 형상의 것이어도 된다. 일 실시형태에 있어서, 제1 부재(13) 및 제2 부재(14)는 각각 판 형상 부재이다. 일 실시형태에 있어서, 제1 부재(13) 및 제2 부재(14)는 각각 구형의 판 형상 부재이다. 일 실시형태에 있어서, 제1 부재(13) 및 제2 부재(14)는 각각 사다리꼴(상변을 단변으로 하는 것과, 하변을 단변으로 하는 것 양쪽을 포함함), 원형, 타원형, 또는 다이아몬드형의 판 형상 부재이다. 1 실시형*에 있어서, 제1 부재(13) 및 제2 부재(14)는 각각 반구형 부재이다.
지지 부재(15)는 제1 부재(13)의 제1 평탄면(A) 및 제2 부재(14)의 제2 평탄면(B)을 회전축(17)을 사이에 끼고 제1 간격(D1)을 두고 서로 대향한 상태로 유지하는 것이면, 어떠한 형상을 갖는 것이어도 된다. 일 실시형태에 있어서, 지지 부재(15)는 도 1(a)에 도시하는 바와 같은 판 형상 부재이다. 일 실시형태에 있어서, 지지 부재(15)는 교반 대상물의 상하 방향의 유동을 쉽게 하는 1 또는 복수의 개구부를 갖는 판 형상 부재이다. 일 실시형태에 있어서, 지지 부재(15)는 H자형의 프레임 부재이다.
제1 부재(13)의 제1 평탄면(A) 및 제2 부재(14)의 제2 평탄면(B)은 각각 발명의 작용이 얻어지는 범위 내에서, 다양한 형상, 회전축의 방향에서의 다양한 높이(H), 및 회전축에 직교하는 방향에서의 다양한 폭(W)을 가질 수 있다. 1 실시형Å에 있어서, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은 동일한 형상을 갖는다. 1 실시형*에 있어서, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은 상이한 형상을 갖는다. 1 실시형*에 있어서, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은 회전축(17)의 방향에서의 동일한 높이(H)를 갖는다. 일 실시형태에 있어서, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은 회전축(17)의 방향에서의 다른 높이를 갖는다. 일 실시형태에 있어서, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은 회전축(17)에 직교하는 방향에서의 동일한 폭(W)을 갖는다. 일 실시형태에 있어서, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은 회전축(17)에 직교하는 방향에 있어서의 다른 폭을 갖는다. 일 실시형태에 있어서, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은 각각 직사각형의 형상을 갖는다. 일 실시형태에 있어서, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은 각각 사다리꼴(상변을 단변으로 하는 것과, 하변을 단변으로 하는 것 양쪽을 포함함), 원형, 타원형, 또는 다이아몬드형의 형상을 갖는다.
제1 부재(13), 제2 부재(14), 및 지지 부재(15)는 각각 발명의 작용이 얻어지는 범위 내에서, 어떠한 재료로 형성되어도 된다. 일 실시형태에 있어서, 제1 부재(13), 제2 부재(14), 및 지지 부재(15)는 각각 알루미늄이나 스테인리스와 같은 금속으로 형성된다. 일 실시형태에 있어서, 제1 부재(13), 제2 부재(14), 및 지지 부재(15)는 각각 플라스틱이나 아크릴과 같은 수지로 형성된다. 일 실시형태에 있어서, 제1 부재(13), 제2 부재(14), 및 지지 부재(15)의 적어도 일부는 다른 부재와는 개별적으로 작성되어, 용접이나 접착제에 의해 다른 부재와 결합되는 경우가 있다. 일 실시형태에 있어서, 제1 부재(13), 제2 부재(14), 및 지지 부재(15)의 적어도 일부는 단일의 판 형상 재료로 굽힘 가공에 의해 일체로 형성되는 경우가 있다. 일 실시형태에 있어서, 제1 부재(13), 제2 부재(14), 및 지지 부재(15)의 적어도 일부는 사출 성형이나 압출 성형과 같은 성형에 의해 일체로 형성되는 경우가 있다.
일 실시형태에 있어서, 회전축(17)은 제1 평탄면(A)과 제2 평탄면(B) 사이에 배치된다. 일 실시형태에 있어서, 회전축(17)은 제1 평탄면(A)과 제2 평탄면(B) 사이에, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)으로부터 균등한 거리에 배치된다. 1 실시형*에 있어서, 제1 부재(13) 및 제2 부재(14)는 동일한 폭(W)을 갖고, 회전축(17)은 제1 부재(13) 및 제2 부재(14)의 폭(W) 방향에 있어서의 양쪽 가장자리로부터, 균등한 거리에 배치된다. 단, 회전축(17)의 위치는 반드시 이러한 기하학상의 중심이 아니어도 되고, 발명의 작용이 얻어지는 범위 내에서, 기하학상의 중심으로부터 다소의 벗어남이 있어도 된다.
도 2는 도 1에 도시한 교반 날개(11)가 교반 대상물(18)에 침지되고, 회전되었을 때 교반 대상물(18)에 발생하는 대류를 화살표로 나타내는 도면이다. 제1 부재(13)의 제1 평탄면(A) 및 제2 부재(14)의 제2 평탄면(B)을 교반 대상물(18)에 적어도 부분적으로 침지시키고, 회전축(17)을 중심으로 하여 회전시키면, 제1 평탄면(A)과 제2 평탄면(B) 사이에 침입한 교반 대상물(18)은, 원심력에 의해, 화살표로 나타내는 바와 같이, 회전축(17)으로부터 멀어지는 방향으로 토출되고, 동시에, 회전축(17)을 따른 방향(도 2의 예에서는 하방향)으로부터 교반 대상물(18)이 제1 평탄면(A)과 제2 평탄면(B) 사이로 빨아 들여진다. 그 결과, 교반 대상물(18)에 대류가 발생하여, 교반 대상물(18)은 교반된다.
일 실시형태에 있어서, 교반 날개(11)는, 도 2에 도시되는 바와 같이, 회전축(17)이 액면에 대하여 수직하게 되는 형태로 교반 대상물(18)에 침지된다. 단, 교반 날개(11)는 반드시 액면에 수직하게 침지될 필요는 없고, 실시형태에 따라서는, 교반 날개(11)는, 발명의 작용이 얻어지는 범위 내에서, 회전축(17)이 액면에 대한 수직으로부터 기울기를 갖는 형태로 교반 대상물(18)에 침지되는 경우도 있다(도시 생략). 이러한 기울기를 갖는 침지는 교반 대상물(18)에 난류를 발생시키고 싶을 때에 유용한 경우가 있다.
본 발명에 의한 교반 날개는 바이오, 의약품, 식품, 화학, 건축, 제지 공업, 광업 등을 포함하는 여러 분야에서 사용될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 교반 대상물(18)은 복수의 상이한 종류의 액체를 포함한다. 예를 들면, 건축의 분야에서, 교반 대상물(18)은, 한정은 하지 않지만, 액체 도료 및 희석액과 같은 상이한 종류의 액체를 포함하는 경우가 있다. 예를 들면, 의약품의 분야에 있어서, 교반 대상물(18)은, 한정은 하지 않지만, 다른 종류의 약액을 포함하는 경우가 있다. 1 실시형*에 있어서, 교반 대상물(18)은 액체와, 과립체 또는 분체와 같은 고체를 포함한다. 과립체 또는 분체와 같은 고체는 액체에 용해되는 것과, 용해되지 않는 것의 양쪽을 포함할 수 있다. 예를 들면, 식품의 분야에 있어서, 교반 대상물(18)은, 한정은 하지 않지만, 설탕이나 소금과 같은 수용성의 분체와, 물을 포함하는 경우가 있다. 예를 들면, 제지 공업의 분야에 있어서, 교반 대상물(18)은, 한정은 하지 않지만, 표백제와 같은 수용액과, 펄프를 포함하는 경우가 있다. 예를 들면, 바이오의 분야에 있어서, 교반 대상물(18)은, 한정은 하지 않지만, 배양액이나 시약과 같은 약액과, 미생물이나 생물의 세포와 같은 생체 재료를 포함하는 경우가 있다.
제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은, 유효한 교반 능력을 얻기 위하여, 1분당 10회전 이상, 바람직하게는 1분당 30회전 이상, 더욱 바람직하게는, 1분당 50회전 이상의 회전속도로 회전된다. 또한, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은 교반 대상물을 부드럽게 교반하기 위하여, 1분당 200회전 이하, 바람직하게는 1분당 150회전 이하, 더욱 바람직하게는 1분당 100회전 이하의 회전속도로 회전된다.
회전 구동 장치(12)는 모터(도시 생략)와, 감속기(도시 생략)로 구성된다. 본 발명에 의한 교반 날개(11)는 교반판(즉, 제1 부재(13), 및 제2 부재(14))의 회전속도가 낮기 때문에, 감속기의 감속비를 높게 할 수 있고, 따라서, 교반판을 높은 토크로 회전시키는 것이 가능하다. 단, 저회전속도로 고토크의 모터를 입수할 수 있는 경우, 감속기는 생략되어도 된다.
일 실시형태에 있어서, 교반 장치(10)는 교반 대상물(18)을 넣기 위한 용기(19)와, 교반 날개(11)를 용기(19) 내의 원하는 높이에 유지하기 위한 유지 부재를 더 포함한다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 교반 날개(11)를 용기(19) 내의 원하는 높이에 유지하기 위한 유지 부재의 여러 예를 도시하고 있다. 유지 부재는 용기(19) 내의 원하는 높이에 교반 날개(11)를 유지할 수 있는 것이면, 어떠한 구조의 부재이어도 된다. 일 실시형태에 있어서, 유지 부재는, 도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 용기(19)의 덮개(26)와, 회전 구동 장치(12)의 플랜지부를 덮개(26)의 개구부의 둘레에 결합하는 볼트 및 너트 등의 고정구(28)를 포함한다. 샤프트(16)는 덮개(26)의 개구부를 통하여 용기(19) 속까지 연장되고, 교반 날개(11)를 용기(19) 내의 원하는 높이에 유지한다. 일 실시형태에 있어서, 유지 부재는, 도 3(b)에 도시되는 바와 같이, 용기(19)의 바닥에 놓여진 자석(34a)과, 자석(34a) 및 교반 날개(11)에 결합되어, 교반 날개(11)를 용기(19) 내의 원하는 높이에 유지하는 샤프트(16a)를 포함한다. 자석(34a)은, 용기(19)의 바닥면을 사이에 두고, 용기의 외측에 배치된 반대 극성의 자석(34b)에 자력에 의해 결합되어, 자석(34b) 및 샤프트(16b)를 통하여 회전 구동 장치(12)에 의해 회전된다.
용기(19)는, 발명의 작용이 얻어지는 범위 내에서, 어떠한 형상을 갖는 것이어도 된다. 일 실시형태에 있어서, 용기(19)는 원통의 형상을 갖는다. 1 실시형Å에 있어서, 용기(19)는 정사각 기둥, 정육각 기둥, 또는 정팔각 기둥과 같은 정다각 기둥의 형상을 갖는다. 용기(19)는, 발명의 작용이 얻어지는 범위 내에서, 어떠한 재료로 형성되어도 된다. 일 실시형태에 있어서, 용기(19)는 알루미늄이나 스테인리스와 같은 금속으로 형성된다. 일 실시형태에 있어서, 용기(19)는 플라스틱이나 아크릴과 같은 수지로 형성된다.
유효한 교반 능력을 얻기 위하여, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 치수 및 이것들 사이의 간격은 용기(19)의 형상 및 치수에 따라 결정된다.
일례로서, 용기(19)는, 예를 들면, 직경(안쪽 치수)(d) 및 깊이(h)를 갖는 원통의 형상을 갖고, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은, 예를 들면, 동일한 직사각형의 형상, 회전축(17)의 방향에 있어서의 동일한 높이(H), 및 회전축(17)에 직교하는 방향에 있어서의 동일한 폭(W)을 갖는 경우가 있다. 이 경우, 유효한 교반능력을 얻기 위한 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 치수(W, H) 및 간격(D1)의 범위(상한 및 하한)는 다음과 같이 된다.
(i) 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 폭(W)은 용기(19)의 직경(d)의 20% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다. 또한 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 폭(W)은 용기(19)의 직경(d)의 80% 이하, 바람직하게는 75% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하이다.
(ii) 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 높이(H)는 용기(19)의 깊이(h)의 20% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다. 또한 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 높이(H)는 용기(19)의 깊이(h)의 80% 이하, 바람직하게는 75% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하이다.
(iii) 제1 평탄면(A)과 제2 평탄면(B) 사이의 제1 간격(D1)은 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 폭(W)의 20% 이상, 바람직하게는 폭(W)의 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다. 또한, 제1 평탄면(A)과 제2 평탄면(B) 사이의 제1 간격(D1)은 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 폭(W)의 80% 이하, 바람직하게는 폭(W)의 75% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하이다.
다른 예로서 용기(19)는, 예를 들면, 1변의 길이(내측 치수)가 d인 정방형의 수평 단면, 및 깊이(h)를 갖는 정사각 기둥의 형상을 갖고, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)은, 예를 들면, 동일한 직사각형의 형상, 회전축(17)의 방향에 있어서의 동일한 높이(H), 및 회전축(17)에 직교하는 방향에 있어서의 동일한 폭(W)을 갖는 경우가 있다. 이 경우, 유효한 교반능력을 얻기 위한 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 치수(W, H) 및 간격(D1)의 범위(상한 및 하한)는 다음과 같이 된다.
(i) 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 폭(W)은 용기(19)의 정방형의 수평 단면의 1변의 길이(d)의 20% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다. 또한, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 폭(W)은 용기(19)의 정방형의 수평 단면의 1변의 길이(d)의 80% 이하, 바람직하게는 75% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하이다.
(ii) 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 높이(H)는 용기(19)의 깊이(h)의 20% 이상, 바람직하게는 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다. 또한, 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 높이(H)는 용기(19)의 깊이(h)의 80% 이하, 바람직하게는 75% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하이다.
(iii) 제1 평탄면(A)과 제2 평탄면(B) 사이의 제1 간격(D1)은 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 폭(W)의 20% 이상, 바람직하게는 폭(W)의 25% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이다. 또한, 제1 평탄면(A)과 제2 평탄면(B) 사이의 제1 간격(D1)은 제1 평탄면(A) 및 제2 평탄면(B)의 폭(W)의 80% 이하, 바람직하게는 폭(W)의 75% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하이다.
도 4(a)∼도 4(c)는, 교반 대상물(18)의 액면의 높이가 다양하게 변화되었을 때, 교반 날개(11)에 의해 교반 대상물(18)에 발생하는 대류를 화살표로 나타내는 도면이다. 본 발명에 의한 교반 날개(11)는, 용기(19)의 깊이에 따라, 교반판(즉, 제1 부재(13) 및 제2 부재(14))을 세로로 길게 작성하는 것, 즉, 회전축(17)의 방향으로 연장되는 가늘고 긴 부재로 할 수 있기 때문에, 도 4(a)∼도 4(c)에 도시되는 바와 같이, 액면의 높이가 다양하게 변화된 경우에도, 교반 대상물(18)에 대류를 발생시킬 수 있고, 그 때문에 교반 대상물(18)을 유효하게 교반할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 교반 날개(21)를 구비한 교반 장치(20)를 도시하는 사시도이다. 교반 장치(20)는 제1 부재(13) 및 제2 부재(14)가 각각 회전 반경 외측에 패들 날개(24)를 더 구비하고 있는 점을 제외하고, 도 1(a)에 나타낸 교반 장치(10)와 동일한 구성을 갖는다. 대응하는 부재에 동일한 부호를 붙이고, 도 1(a)에 도시한 교반 장치(10)의 것과 동일한 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다. 패들 날개(24)는 교반 대상물(18)의 상하 방향의 대류(회전 방향에 따라 정해지는 빨아올림, 또는 뿜어냄)를 촉진하여, 교반 효율을 올리는 효과를 갖는다.
패들 날개(24)는, 발명의 작용이 얻어지는 범위 내에서, 어떠한 재료로 형성되어도 된다. 일 실시형태에 있어서, 패들 날개(24)는 알루미늄이나 스테인리스와 같은 금속으로 형성된다. 일 실시형태에 있어서, 패들 날개(24)는 플라스틱이나 아크릴과 같은 수지로 형성된다. 일 실시형태에 있어서, 패들 날개(24)는 제1 부재(13) 또는 제2 부재(14)와는 별개로 작성되어, 용접이나 접착제에 의해 그것들과 결합되는 경우가 있다. 일 실시형태에 있어서, 패들 날개(24)는 사출 성형이나 압출 성형과 같은 성형에 의해 제1 부재(13) 또는 제2 부재(14)와 일체로 형성되는 경우가 있다.
도 6(a)는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 교반 날개(31)를 구비한 교반 장치(30)를 도시하는 사시도이다. 도 6(b)는 교반 날개(31)의 분해 사시도이다. 도 7(a)는 교반 날개(11)의 정면도이고, 도 7(b)는 교반 날개(11)의 K-K'선 단면도이다. 도 7(b)에 도시되는 바와 같이, 교반 장치(30)에 있어서, 제1 부재(13')는 제1 평탄면(A)에 대하여 수직한 제3 평탄면(C) 및 제4 평탄면(D)을 더 갖는다. 제3 평탄면(C) 및 제4 평탄면(D)은 제2 간격(D2)을 두고 서로 대향하여 배치된다. 제3 평탄면(C)과 제4 평탄면(D) 사이는 제1 평탄면(A)에 대하여 수직한 방향으로 개방되어 있다. 제3 평탄면(C)과 제4 평탄면(D) 사이는 회전축(17)을 따른 방향(도 6(a)의 예에서는, 하방향)으로도 개방되어 있다. 또한, 제2 부재(14')는 제2 평탄면(B)에 대하여 수직한 제5 평탄면(E) 및 제6 평탄면(F)을 더 갖는다. 제5 평탄면(E) 및 제6 평탄면(F)은 제2 간격(D2)을 두고 서로 대향하여 배치된다. 제5 평탄면(E)과 제6 평탄면(F) 사이는 제2 평탄면(B)에 대하여 수직한 방향으로 개방되어 있다. 제5 평탄면(E)과 제6 평탄면(F) 사이는 회전축(17)을 따른 방향(도 6(a)의 예에서는, 하방향)으로 개방되어 있다. 제1 간격(D1)과 제2 간격(D2)은 동일하여도 되고, 서로 상이하여도 된다.
도 7(b)에 도시되는 바와 같이, 일 실시형태에 있어서, 제3 평탄면(C) 및 제5 평탄면(E)은 가상 평면(X) 위에 배치되고, 제4 평탄면(D) 및 제6 평탄면(F)은 가상 평면(Y) 위에 배치되고, 회전축(17)은 가상 평면(X)과 가상 평면(Y) 사이에 배치된다. 일 실시형태에 있어서, 회전축(17)은 가상 평면(X)과 가상 평면(Y) 사이에, 가상 평면(X) 및 가상 평면(Y)으로부터 균등한 거리에 배치된다. 단, 회전축(17)의 위치는 반드시 이러한 기하학상의 중심이 아니어도 되고, 발명의 작용이 얻어지는 범위 내에서, 기하학상의 중심으로부터 다소의 벗어남이 있어도 된다.
그 밖의 점에 대해서는, 교반 장치(30)는 도 1(a)에 도시한 교반 장치(10)와 동일한 구성을 가지고 있다. 대응하는 부재에 동일한 부호 또는 유사한 부호를 붙이고, 도 1(a)에 도시한 교반 장치(10)의 것과 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 8은 교반 대상물을 교반하는 방법(80)을 나타내고 있다. 방법(80)은 스텝 82로부터 개시되고, 스텝 84로 진행되고, 거기에서 우선, 회전축을 사이에 끼고 제1 간격을 두고 대향한 상태로 유지된 제1 평탄면 및 제2 평탄면을 적어도 부분적으로 교반 대상물에 침지시킨다. 다음에 스텝 86으로 진행되고, 거기에서, 회전축을 중심으로 하여 제1 평탄면 및 제2 평탄면을 회전시킨다. 스텝 86은 제1 평탄면과 제2 평탄면 사이에 침입한 교반 대상물을 원심력에 의해 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 토출하고, 동시에, 회전축을 따른 방향으로부터 교반 대상물을 제1 평탄면과 제2 평탄면 사이로 빨아 들이는 것을 더 포함하는 경우가 있다. 그 후, 스텝 88로 진행되고, 방법(80)은 종료한다.
본 발명에 의하면, 교반 날개가 심플한 구조이므로, 교반 날개나 교반 장치를 저비용으로 제조하는 것이 가능하게 되고, 또한 교반 날개를 용이하게 세정하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 발명에 의하면, 용기의 형상이나 치수에 따라, 교반 날개의 면적을 넓게 할 수 있어, 낮은 회전속도이더라도 교반 대상물을 유효하게 교반할 수 있기 때문에, 미생물이나 생물의 세포와 같은 생체 재료의 전단이나 파괴를 최소한으로 억제하면서, 이것들을 부드럽게 교반하는 것이 가능하게 된다. 이것은 도 2에 도시한 본 발명에 의한 교반 장치의 평행 교반 날개(13, 14)를, 도 9에 도시하는 바와 같은, 종래의 교반 장치(1)의 패들 날개(3)와 대비함으로써, 직감적으로도 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명에 의하면, 용기의 형상이나 치수에 따라, 교반 날개를 가늘고 긴 형상으로 할 수 있기 때문에, 교반 대상물의 액면의 높이가 다양하게 변화된 경우에도, 교반 대상물을 유효하게 교반하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 발명에 의하면, 교반 날개의 회전속도를 낮게 억제할 수 있기 때문에, 모터의 감속비를 높게 할 수 있어, 높은 토크로 교반 날개를 회전시키는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 여러 실시형태에 관한 상기 설명은 예시를 목적으로 한 것이며, 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해 규정된다.
A 제1 평탄면
B 제2 평탄면
10, 20, 30 교반 장치
11, 21, 31 교반 날개
12 회전 구동 장치
13, 13' 제1 부재
14, 14' 제2 부재
15 지지 부재
17 회전축

Claims (20)

  1. 제1 평탄면을 갖는 제1 부재 및 제2 평탄면을 갖는 제2 부재를 포함하고, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면이 회전축을 사이에 끼고 제1 간격을 두고 서로 대향한 상태에서, 상기 회전축을 중심으로 하여 회전 가능한 것을 특징으로 하는 교반 날개.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부재의 상기 제1 평탄면과 상기 제2 부재의 상기 제2 평탄면 사이가 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재의 폭방향으로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 교반 날개.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면이 교반 대상물에 적어도 부분적으로 침지되고, 상기 회전축을 중심으로 하여 회전되었을 때, 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이에 침입한 교반 대상물이 원심력에 의해 상기 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 토출되고, 동시에, 상기 회전축을 따른 방향으로부터 교반 대상물이 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이로 빨아 들여지는 것을 특징으로 하는 교반 날개.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 1분당 10회전 이상, 200회전 이하의 회전속도로 회전되는 것을 특징으로 하는 교반 날개.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 각각 상기 회전축의 방향으로 연장되는 가늘고 긴 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 교반 날개.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부재 및 상기 제2 부재는 각각 회전 반경 외측의 면에 패들 날개를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 교반 날개.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부재는 상기 제1 평탄면에 대하여 수직한 제3 평탄면 및 제4 평탄면을 더 갖고, 상기 제3 평탄면 및 상기 제4 평탄면이 제2 간격을 두고 서로 대향하여 배치되고,
    상기 제2 부재는 상기 제2 평탄면에 대하여 수직한 제5 평탄면 및 제6 평탄면을 더 갖고, 상기 제5 평탄면 및 상기 제6 평탄면이 상기 제2 간격을 두고 서로 대향하여 배치되는 것을 특징으로 하는 교반 날개.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 교반 날개와,
    상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면을 상기 회전축을 중심으로 하여 회전시키는 회전 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 교반 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회전 구동 장치는 모터와, 감속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 교반 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    교반 대상물을 넣기 위한 용기와,
    상기 교반 날개를 상기 용기 내의 원하는 높이에 유지하기 위한 유지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교반 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 용기는 직경 및 깊이를 갖는 원통의 형상을 갖고, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 동일한 직사각형의 형상, 상기 회전축의 방향에서의 동일한 높이, 및 상기 회전축에 직교하는 방향에서의 동일한 폭을 갖고,
    상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 폭이 상기 용기의 직경의 20% 이상, 80% 이하인 것을 특징으로 하는 교반 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 높이가 상기 용기의 상기 깊이의 20% 이상, 80% 이하인 것을 특징으로 하는 교반 장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이의 상기 제1 간격이 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 폭의 20% 이상, 80% 이하인 것을 특징으로 하는 교반 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 용기는 정방형의 수평 단면, 및 깊이를 갖는 정사각 기둥의 형상을 갖고, 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 동일한 직사각형의 형상, 상기 회전축의 방향에서의 동일한 높이, 및 상기 회전축에 직교하는 방향에서의 동일한 폭을 갖고,
    상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 폭이 상기 용기의 상기 정방형의 수평 단면의 일변의 길이의 20% 이상, 80% 이하인 것을 특징으로 하는 교반 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 높이가 상기 용기의 상기 깊이의 20% 이상, 80% 이하인 것을 특징으로 하는 교반 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이의 상기 제1 간격이 상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면의 상기 폭의 20% 이상, 80% 이하인 것을 특징으로 하는 교반 장치.
  17. 교반 대상물을 교반하는 방법으로서,
    회전축을 사이에 끼고 제1 간격을 두고 서로 대향한 상태로 유지된 제1 부재의 제1 평탄면 및 제2 부재의 제2 평탄면을 적어도 부분적으로 교반 대상물에 침지시키고,
    상기 회전축을 중심으로 하여 상기 제1 평탄면 및 제2 평탄면을 회전시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 부재의 상기 제1 평탄면과 상기 제2 부재의 상기 제2 평탄면 사이가 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재의 폭방향으로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면을 회전시키는 것은 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이에 침입한 교반 대상물을 원심력에 의해 상기 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 토출하고, 동시에, 상기 회전축을 따른 방향으로부터 교반 대상물을 상기 제1 평탄면과 상기 제2 평탄면 사이로 빨아 들이는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 평탄면 및 상기 제2 평탄면은 1분당 10회전 이상, 200회전 이하의 회전속도로 회전되는 것을 특징으로 하는 방법.

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