KR20200015416A - 교반을 위한 자기 디스크를 갖는 압력 용기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가열될 시료(P)를 수용하기 위한 압력 용기(1)에 관한 것으로서, 화학적 및/또는 물리적 압력 반응의 개시 및/또는 촉진을 위한 압력 공간으로서의 반응 챔버(2)로서, 반응 챔버(2)는 액체(5)를 수용하도록 설계되는, 반응 챔버(2); 반응 챔버(2)에서 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착된 자기 디스크(8); 및 이의 회전축을 중심으로 자기 디스크(8)를 회전식으로 구동하기 위한 회전 자기장을 생성하기 위해, 반응 챔버(2)의 외부에 제공된 자석 장치(10)를 가지며, 자기 디스크(8)는 회전축에 대해 횡방향으로 연장되는 적어도 하나의 통로 보어(13)를 갖고, 적어도 하나의 통로 보어(13)는 액체(5)를 교반하기 위해, 반응 챔버(2)에 수용된 액체(5)가 자기 디스크(8)의 회전에 의해 통로 개구부(13)를 통과하는 방식으로 제공된다.

Description

교반을 위한 자기 디스크를 갖는 압력 용기{PRESSURE VESSEL WITH MAGNETIC DISK FOR STIRRING}
본 발명은 화학적 및/또는 물리적 압력 반응의 개시 및/또는 촉진을 위한 압력 공간으로서 반응 챔버를 갖는, 가열될 시료를 수용하기 위한 압력 용기에 관한 것이다.
처음에 언급된 유형의 압력 용기는 종래기술에 공지되어 있다. 압력 용기에 수용된 시료를 가열하기 위해, 일반적으로 마이크로파가 압력 용기의 반응 챔버 내에 결합된다. 또한, 이와 같이 압력 용기에서 수용된 시료는 반응 챔버에 수용된 액체를 통해 간접적으로 가열되도록 제공될 수 있다. 결과적으로 시료의 가열 효율은 액체의 상태에 크게 좌우된다. 이러한 점에서, 특히 액체를 통해 시료를 가열하는 공정은 비교적 느리고 비효율적이라는 것이 확인되었다.
본 발명의 목적은 시료가 보다 효율적으로 가열될 수 있는 처음에 언급된 유형의 압력 용기를 제공하는 것이다.
그 목적은 독립항의 특징에 의한 본 발명에 따라 달성된다. 바람직한 전개 양태는 이러한 선행하는 청구항에 종속된 종속 청구항의 청구 대상이다.
가열될 시료를 수용하기 위한 본 발명에 따른 압력 용기는, 화학적 및/또는 물리적 압력 반응의 개시 및/또는 촉진을 위한 압력 공간으로서의 반응 챔버로서, 반응 챔버는 액체를 수용하도록 설계되는, 반응 챔버; 반응 챔버에서 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착된 자기 디스크; 및 이의 회전축을 중심으로 자기 디스크를 회전식으로 구동하기 위한 회전 자기장을 생성하기 위해, 반응 챔버의 외부에 제공된 자석 장치를 갖는다. 자기 디스크는 회전축에 대해 횡방향으로 연장되는 적어도 하나의 통로 보어(bore)를 가지며, 적어도 하나의 통로 보어는 액체를 교반하기 위해 반응 챔버에 수용된 액체가 자기 디스크의 회전에 의해 통로 개구부를 통과하는 방식으로 제공된다.
즉, 특히 회전축에 대해 횡방향으로 회전식 자기 디스크를 통과하는 통로 보어는 통로 보어의 개구부들 간에 압력 차이를 야기하는 효과를 갖는다. 이러한 압력 차이로 인해, 결과적으로 반응 챔버에 수용된 액체가 통로 개구부를 통과함으로써, 액체가 교반되거나 휘저어진다(프로펠러 효과로도 알려짐). 이러한 방식으로, 보다 효율적인 교반, 특히 보다 균질한 혼합, 및 결과적으로 반응 챔버에 수용된 시료 및 액체의 보다 효율적인 가열이 달성될 수 있다. 또한, 이러한 방식으로, 액체 또는 시료에서 보다 균일한 온도 분포가 달성된다. 더욱이, 이러한 자기 디스크 또는 교반 장치는 회전축에 대해 횡방향으로 연장되는 통로 보어를 자기 디스크를 통하여 간단히 천공함으로써 특정되도록 용이하게 제조될 수 있다. 자기 디스크의 간단한 기하학적 구조 때문에, 불균형이 거의 없는 교반 수단이 또한 제공된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 통로 보어는 상향하는 방향으로 그리고 회전축으로부터 멀리 떨어지게 또는 회전축을 향하여 적어도 부분적으로 자기 디스크를 통과한다. 이러한 방식으로, 통로 보어가 자기 디스크에 용이하게 제공될 수 있다. 더욱이, 이러한 방식으로 액체가 그 내부에 제공된 굴곡 없이 통로 보어를 통과할 수 있으므로, 액체가 통로 보어를 신속하게 통과할 수 있다. 결과적으로, 이는 자기 디스크의 교반 효과에 긍정적인 영향을 준다.
적어도 하나의 통로 보어는 회전축을 중심으로 회전 방향에 대해 접선 방향으로 또는 반대 방향으로 경사진 방향으로 적어도 부분적으로 자기 디스크를 통과할 수 있다. 즉, 통로 보어의 범위는 자기 디스크의 회전축의 방향으로 보았을 때, 자기 디스크의 회전에 의해 도출되는 가상 원에 대해 접선 방향인 그 범위의 성분을 가질 수 있다. 결과적으로, 자기 디스크의 회전에 의해, 또는 통로 보어에 제공된 액체에 작용하는 자기 디스크의 토크에 의해, 액체가 통로 보어를 통과할 수 있다. 더욱이, 이러한 방식으로, 통로 보어를 통하는 액체의 유동 방향은 자기 디스크의 회전 방향을 변경함으로써 변경될 수 있다.
적어도 하나의 통로 보어는 회전축으로부터 멀리 떨어지게 또는 회전축을 향하여 반경 방향으로 경사진 방향으로 적어도 부분적으로 자기 디스크를 통과할 수 있다. 즉, 통로 보어의 범위는 자기 디스크의 회전축의 방향으로 보았을 때, 자기 디스크의 회전에 의해 도출된 가상 원(또는 상기 가상 원)의 반경 방향으로 또는 반경에 반대 방향으로 이어지는 그 범위의 (추가적인) 성분을 가질 수 있다. 따라서, 이 경우 통로 보어는 자기 디스크 상에 제공된 2개의 개구부를 가지며, 개구부 중 하나는 다른 개구부보다 자기 디스크의 회전축에 더 근접하게 배치된다. 결과적으로, 자기 디스크의 회전은 회전축으로부터 더 멀리 떨어진 개구부에서 우세한 압력과 상이한, 회전축에 더 근접하게 배치된 개구부에서의 압력(즉, 특히 더 높은 압력)을 야기하는 효과를 갖는다. 이는 자기 디스크의 회전에 의해 야기되어 통로 보어에 제공된 액체에 작용하는 원심력에 의해 액체가 통로 보어를 통과할 수 있음을 의미한다.
바람직하게는, 자기 디스크는 적어도 2개, 바람직하게는 3개, 특히 바람직하게는 4개의 통로 보어를 갖는다. 이러한 방식으로, 전술한 교반 효과가 추가적으로 더욱 강화될 수 있다. 적어도 2개의 통로 보어는 자기 디스크의 회전축 둘레에 균일하게 분포되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 특히 액체의 균일한 교반 및 결과적으로 균일한 가온이 야기된다.
또한, 압력 용기는, 반응 챔버에 제공되어 액체를 투과시킬 수 있는 플레이트를 가질 수 있으며, 플레이트는 반응 챔버와 함께 자기 디스크가 장착되는 공간을 한정한다. 액체에 대한 플레이트의 투과성은 예를 들어, 자기 디스크에 제공된 홀을 통해 이루어질 수 있다. 이는 자기 디스크의 간단한 장착을 유발하여, 특히 자기 디스크와 별도로 제공되는 추가적인 장착 수단 없이 제공될 수 있다.
바람직하게는, 플레이트는 바람직하게는 탄화 규소(SiC)를 포함하는 세라믹 재료로 제조된다. 이러한 재료는 특히 치수적으로 안정하고, 화학 물질에 대한 내성 및 내열성을 가지므로, 압력 용기에서 발생하는 반응을 위한 특히 유리한 방식에 적합하다. 또한, 전술한 재료는 마이크로파에 대해 고도로 흡수성인 이들의 능력에 의해 구별된다. 따라서, 자기 디스크와 마찬가지로, 플레이트가 액체에 제공되는 경우, 플레이트가 마이크로파 흡수에 의해 가열되며, 결과적으로 플레이트를 둘러싸는 액체에 열을 발산한다. 이러한 방식으로, 액체가 특히 신속하고 효율적으로 가열된다. 더욱이, 결과적으로 액체에 보다 균질한 온도 분포가 설정된다. 또한, 플레이트는 자기 디스크를 장착하기 위해 의도된 것이기 때문에, 액체의 가열 및 자기 디스크의 장착 모두는 단지 하나의 플레이트를 통해 이루어질 수 있으며, 이에 따라 가열 효율이 증가되고, 이에 필요한 구성 요소의 수가 감소된다.
반응 챔버 및/또는 플레이트는 자기 디스크를 장착하기 위한 영역을 가질 수 있다. 자기 디스크를 장착하기 위해 필요한 구성 요소를 감소시키기 위해, 이러한 영역은 특히 각각의 부분 상에 일체로 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 자기 디스크는 별도로 제공된 추가적인 수단 없이 정확하게 반응 챔버 및/또는 플레이트에 대하여 한정된 위치에 수용된다.
또한, 압력 용기는 시료를 수용하기 위한 적어도 하나의 시료 용기를 가질 수 있으며, 액체가 반응 챔버에 수용된 경우 반응 챔버에 수용된 액체에 의해 가온되도록 하기 위해 시료 용기가 반응 챔버에 수용된다. 이 경우, 적어도 하나의 시료 용기는 바람직하게는 액체에 의해 가열되기 위해 액체에 위치된다. 결과적으로, 예를 들어 시험관과 같은 시료 용기는 압력 용기의 외부에서 검사될 시료로 채워질 수 있고, 후속적으로 반응 챔버 내에 간단히 배치될 수 있다.
적어도 하나의 시료 용기는 바람직하게는 시료 용기에 수용된 시료를 교반하기 위한 교반 자석을 갖는다. 이 경우, 시료를 교반하기 위해, 회전 자기장에 의해 및/또는 자기 디스크의 회전으로 인해 달성된 회전 자기장에 의해 교반 자석이 작동하도록 설정되는 방식으로, 교반 자석이 자기 디스크에 대해 제공된다. 즉, 자석 장치 및/또는 자기 디스크의 회전 자기장은 교반 자석에 대해 이동하거나 회전하고, 이에 따라 교반 자석이 작동 또는 회전하도록 설정된다. 결과적으로, 회전 자기장 및/또는 자기 디스크의 회전으로 인해 달성된 회전 자기장은 교반 자석의 교반을 위해 동시에 사용될 수 있다. 결과적으로, 교반 자석을 이동시키기 위한 추가적인 수단이 생략될 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 시료 용기는 시료 홀더를 통해 반응 챔버에 수용된다. 결과적으로, 시료 홀더를 통해, 적어도 하나의 시료 용기는 한정된 위치에 그리고 반응 챔버에 견고하게 수용된다. 더욱이, 시료 용기는 시료 홀더에 의해 압력 용기로부터 용이하게 분리될 수 있다. 시료 홀더는 시료 홀더를 장착하기 위한 플레이트의 영역 상에 장착되는 것이 바람직하다. 결과적으로, 시료 홀더의 견고하고 한정된 장착을 위한 추가적인 수단이 생략될 수 있다.
유리하게는, 자석 장치는 바람직하게는 균일하게 분포된 방식으로, 바람직하게는 원주에 걸쳐서 배치된 하나 이상의 전자석, 바람직하게는 자기 코일을 갖는다. 결과적으로, 회전 자기장은 전자석 또는 전자석들의 대응하는 활성화에 의해 특정되도록 특히 용이하게 생성될 수 있다. 또한 전자석이 자기 코일로서 형성되는 경우, 전자석은 압력 용기에 대하여, 그리고 특히 자기 디스크에 대하여, 특히 탄력적으로 제공될 수 있다.
바람직하게는, 전자석은 특히 바람직하게는 압력 용기 베이스 또는 압력 용기 벽에서, 그 위에서 또는 그 근처에서, 자기 디스크의 위에 (비스듬히), 자기 디스크의 옆에 측방향으로, 또는 자기 디스크의 아래에 (비스듬히) 제공된다. 이러한 위치에서, 전자석은 압력 용기와 조립되기 위해 용이하게 접근 가능하다. 더욱이, 이러한 방식으로 압력 용기의 전체 폭이 감소된다. 또한, 이러한 방식으로 회전 자기장이 자기 디스크에 양호하게 작용할 수 있다.
압력 용기 벽에 제공되어 자기 디스크의 방향으로 연장되는 보어에 전자석이 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 전자석은 압력 용기와 용이하게 연결될 수 있다. 더욱이, 결과적으로 전자석이 자기 디스크에 훨씬 더 근접해질 수 있으므로, 자기 디스크에 대한 자기 효과, 및 결과적으로 자기 디스크의 회전이 향상된다. 이 경우, 보어는 압력을 받는 압력 용기 벽에 영향을 주지 않도록 충분히 작게 제조된다.
바람직하게는, 전자석은 보어 내에 나사 결합될 수 있다. 즉, 전자석은 나사산이 제공된 보어 내에 나사 결합되도록 하기 위해, 적어도 부분적으로 나사로서 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 전자석은 압력 용기와 용이하게 연결될 수 있고, 특히 체결될 수 있다. 더욱이, 전자석은 결과적으로 용이한 방식으로 교환될 수 있다. 또한, 자기 디스크와의 거리가 전자석의 나사 결합 이동에 의해 용이하게 변동될 수 있으므로, 예를 들어 자기 디스크에 대한 자기 효과를 더 강하게 또는 더 작게 설정할 수 있다.
자석 장치는 회전 가능하게 제공된, 특히 자기 디스크를 중심으로 회전 가능하게 제공된 적어도 하나의 영구 자석을 가질 수 있으므로, 자기 디스크를 회전식으로 구동하기 위한 회전 자기장이 영구 자석의 회전에 의해 생성된다. 따라서, 회전 자기장은 특히 전자석의 활성화 없이 용이하게 생성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 영구 자석은 용이하게 교환 및 수리될 수 있다.
자석 장치는 적어도 하나의 영구 자석을 선회 또는 회전시키기 위해 적어도 하나의 영구 자석이 수용되는 바람직하게는 링의 형태인 영구 자석 용기를 가질 수 있다. 영구 자석 용기를 통해, 적어도 하나의 영구 자석은 예를 들어 압력 용기의 외부로부터 자석 장치에 용이하게 제공될 수 있다. 영구 자석 용기는 다수의 영구 자석을 수용/갖는 것이 바람직하며, 다수의 영구 자석은, 바람직하게는 영구 자석 용기의 원주에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 배치되고; 특히 바람직하게는 서로 대향하게 놓이는 원의 섹터들에서 또는 서로 대향하게 놓이는 각각의 극 또는 극성을 갖도록 배치되며, 각각의 경우 120 내지 180°, 바람직하게는 160 내지 180°의 각도에 걸쳐서 분포된다. 이러한 방식으로, 자기 디스크는 영구 자석 용기의 회전의 결과로서 균일하게 회전할 수 있다.
자석 장치는 회전 자기장을 생성하기 위한 방식으로 영구 자석 또는 자석들이 회전/선회하도록, 적어도 하나의 영구 자석 또는 영구 자석 장치를 구동시키기 위한 구동 장치를 가질 수 있다.
바람직하게는, 자기 디스크는 자기 디스크를 자화시키기 위한 적어도 2개, 바람직하게는 3개, 특히 바람직하게는 4개의 자기 요소를 갖는다. 이러한 방식으로, 자기 디스크의 특히 균일한 회전이 야기될 수 있다. 적어도 2개의 자기 요소는 자기 디스크의 회전축 둘레에 균일하게 분포되는 것이 바람직하다. 이는 결과적으로 자기 디스크의 균일한 회전을 촉진시킨다.
바람직하게는, 적어도 하나의 통로 보어 중 하나는 자기 디스크의 평면도 또는 단면도에서 보았을 때, 2개의 자기 요소 사이에 제공된다. 이러한 방식으로, 통로 보어가 자기 디스크의 자화 또는 자기 요소에 영향을 주는 것이 방지된다. 또한, 결과적으로 자기 디스크는 동일한 자화를 가지면서 감소된 중량으로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 적어도 2개의 자기 요소는 각각의 경우 자기 칼럼이다. 이러한 방식으로, 자기 요소가 용이하게 제조될 수 있고, 자기 디스크에 용이하게 제공될 수 있다. 특히, 이러한 방식으로 자기 칼럼은 자기 디스크 내에 용이하게 삽입될 수 있거나 그 안에 내장될 수 있다.
또한, 압력 용기는 마이크로파 발생기를 가질 수 있으며, 마이크로파 발생기는 마이크로파 발생기에 의해 생성된 마이크로파가 적어도 전자석에 의해 생성된 자기장을 통해 반응 챔버 내에 결합되는 방식으로 제공된다. 결과적으로, 예를 들어, 마이크로파를 반응 챔버 내에 균일하게 결합시키고 결과적으로 가열될 액체 내에 균일하게 결합시키도록, 자기장이 마이크로파와 상호 작용한다. 더욱이, 마이크로파 발생기가 결과적으로 전자석의 근처에 제공될 수 있기 때문에, 결과적으로 특히 소형의 압력 용기가 달성된다.
본 발명은 화학적 및/또는 물리적 압력 반응의 개시 및/또는 촉진을 위한 압력 공간으로서 반응 챔버를 갖는, 가열될 시료를 수용하기 위한 압력 용기로서, 시료가 효율적으로 가열된다.
본 발명은 본 발명의 바람직한 예시적인 실시형태가 도시되는 도면에 기초하여 이하에서 실시예로서 설명되며, 도면으로서:
도 1은 본 발명에 따른 압력 용기의 예시적인 실시형태의 개략적인 단면도를 도시한다;
도 2는 도 1에 도시된 압력 용기의 발췌부의 상세도를 도시한다;
도 3은 단면 라인(SE1)을 따르는 도 1 및 도 2에 도시된 압력 용기의 개략적인 단면도를 도시한다;
도 4는 본 발명에 따른 압력 용기의 추가적인 예시적인 실시형태의 개략적인 단면도를 도시한다;
도 5는 단면 라인(SE2)을 따르는 도 4에 도시된 압력 용기의 개략적인 단면도를 도시한다;
도 6은 시료 홀더의 추가적인 실시형태의 개략도를 도시한다.
도 1은 시료(P)에 대한 화학적 및/또는 물리적 압력 반응의 개시 및/또는 촉진을 위해 가열될 시료(P)를 수용하기 위한 본 발명에 따른 압력 용기(1)의 실시예로서 주어진 실시형태를 도시한다. 시료(P)는 예를 들어, 모래, 토양, 흙, 및/또는 잎과 같은 고형물을 포함할 수 있다. 그러나, 압력 용기(1)는 특정 시료(P)에 한정되지 않는다. 특히, 임의의 종류의 시료가 압력 용기(1)에서 압력 반응 및 가열을 받을 수 있으며, 특히 시료는 고형물의 다수의 분획부(fraction) 또는 고점도를 갖는다.
압력 용기(1)는 (고압) 오토클레이브일 수 있다. 압력 용기(1)는 예를 들어 금속, 바람직하게는 강철, 특히 바람직하게는 내식성 고급 강합금과 같은, 높은 내압성 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 압력 용기(1)는 이 경우 적어도 최대 200 바(bar), 바람직하게는 적어도 최대 500 바까지의 압력, 및 최대 300℃까지 그리고 심지어 300℃ 초과의 온도에서 사용될 수 있는 방식으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 압력 용기(1)는 시료(P)에 대한 화학적 및/또는 물리적 압력 반응의 개시 및/또는 촉진을 위한 반응 챔버 또는 압력 공간(2)을 갖는다. 압력 용기(1)는 바람직하게는 모든 측면 상에서 정확하게 반응 챔버(2)를 둘러싸고 있음을 알 수 있다. 시료 또는 시료들(P)은 시료 처리를 위해 반응 챔버(2)에 배치되고, 바람직하게는 개구부를 통해 이로부터 분리될 수 있다.
바람직하게는, 압력 용기(1)는, 함께 폐쇄될 수 있고 폐쇄된 상태에서 모든 측면 상에서 반응 챔버(2)를 둘러싸는 (포트(pot)-형상의) 하부(3) 및 커버부(4)를 갖는다. 여기서, 커버(4)는 압력 용기(1)에 제공된 개구부를 폐쇄시키며, 즉 시료(P)를 유입 및 분리시키기 위한 압력 용기(1)의 하부(3)를 폐쇄시킨다. 결과적으로, 커버(4)에 의해, 압력 용기(1) 및/또는 반응 챔버(2)가 개방 및 폐쇄될 수 있다.
특히 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 반응 챔버(2)는 또한 액체 또는 베이스 로드(5)를 수용하도록 설계된다. 액체(5)는 바람직하게는 물이지만, 임의의 다른 고도의 마이크로파-흡수성 액체일 수도 있거나 이를 포함할 수 있다. 액체(5)는 이 경우 특히 압력 용기(1) 또는 반응 챔버(2)에 위치된 시료(P)를 가열 또는 가온하도록 의도된다. 이는 예를 들어, 시료(P)가 액체(5)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고, 더 이상 구체적으로 도시되지 않은 마이크로파 발생기가 마이크로파 흡수에 의해 액체(5)를 가온한다는 점에서 이루어질 수 있다.
시료(P)는 예를 들어, 시험관과 같은 시료 용기(6)에 제공될 수 있다. 시료(P)는 액체(5)가 적어도 시료(P)의 높이의 일부분까지 도달하는 방식으로 압력 용기에 제공되는 것이 바람직하다. 그러나, 액체(5)가 시료(P)의 높이를 초과하여 도달하도록 제공될 수도 있다. 바람직하게는, 압력 용기(1) 또는 반응 챔버(2)는 2개 이상의 시료(P)를 수용하도록 설계된다. 또한, 상응하는 방식으로, 다수의 시료 용기(6)가 제공될 수 있으며, 즉 하나의 시료(P)를 각각 수용하기 위한 적어도 하나의 시료 용기(6)가 제공될 수 있다.
또한, 압력 용기(1)는 시료 홀더(7)를 가질 수 있으며, 이를 통해 시료 용기(6)가 반응 챔버(2)에 수용될 수 있다. 시료 홀더(7)는 시료 용기(6)가 액체(5)에 있도록 하는 방식으로 적어도 하나의 시료 용기(6)를 보유하는 것이 바람직하다. 시료 홀더(7)는 특히 적어도 하나의 시료(P) 또는 적어도 하나의 시료 용기(6)를 반응 챔버(2) 내에 배치시키고, 예를 들어 핸들(7a)을 통해 반응 챔버(2)로부터 후자를 다시 분리시키도록 설계된다. 또한, 시료 홀더(7)는 바람직하게는 시료 용기(6)에 대응하도록 설계된 시료 용기 수용 영역(7b)을 가질 수 있다. 시료 용기 수용 영역(7b)은 시료 용기(6)가 각각의 영역에 의해 수용되도록 하기 위한 다수의 영역을 가질 수 있다. 여기서, 시료 용기 수용 영역(7b)은 특히 시료 용기(6)가 특정 패턴으로 제공되는 효과, 즉, 예를 들어 핸들(7a)의 둘레에 원의 형태로 배치되는 효과를 갖는다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 시료 용기들은 예를 들어, 핸들(7a) 둘레의 단일 원 상에 배치될 수 있다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 시료 홀더(7)는 또한 핸들(7a) 둘레의 상이한 반경들 또는 원들 상에서 다수의 시료 용기(6)를 수용할 수 있다. 특히, 시료 용기 수용 영역(7b)은 이러한 방식으로 반응 챔버(2)에 시료 홀더(7)를 한정된 방식으로 수용하기 위해, 반응 챔버(2)의 내벽에 대응하도록 설계될 수 있다.
또한, 압력 용기(1)는 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 반응 챔버(2)에 장착된 자기 디스크(8)를 갖는다. 자기 디스크(8)는 디스크의 전형적인 형태, 즉 특히 평탄한 및/또는 (원형으로) 둥근 형태를 갖는다. 액체(5)가 반응 챔버(2)에 존재하는 경우, 자기 디스크(8)가 액체(5)에 제공되도록 하는 방식으로, 자기 디스크(8)가 반응 챔버(2)에 제공된다. 특히, 자기 디스크(8)는 반응 챔버(2)의 하부 영역에 제공될 수 있으며, 바람직하게는 반응 챔버(2)의 베이스 상에 제공될 수 있다. 자기 디스크(8)는 바람직하게는 실질적으로 반응 챔버(2)의 전체 베이스 표면에 걸쳐서 연장되며, 결과적으로 자기 디스크(8)와 반응 챔버(2) 사이에 작은 간극만을 남긴다. 반응 챔버(2), 바람직하게는 반응 챔버(2)의 베이스는 특히, 자기 디스크가 (단지) 이의 회전축을 중심으로 이동 가능하거나 회전 가능하도록 하는 방식으로, 자기 디스크(8)를 반응 챔버(2)에 장착시킬 수 있는 베어링 영역(2a)을 가질 수 있다. 베어링 영역(2a)은 바람직하게는 자기 디스크(8) 상에 형성된 베어링 영역(8a)에 대응하도록 설계된다. 즉, 자기 디스크(8)는 각각 반응 챔버(2) 및 자기 디스크(8)의 베어링 영역(2a, 8a)을 통해 반응 챔버(2)에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 예를 들어, 베어링 영역(2a)은 클리어런스(clearance) 또는 보어로서 제공될 수 있는 반면에, 자기 디스크(8)의 베어링 영역(8a)은 대응하는 방식으로, 예를 들어 돌출부로서 형성되어 이러한 클리어런스에 맞물린다.
또한, 압력 용기(1)는, 반응 챔버(2)에 제공되어 액체(5)를 투과시킬 수 있는 플레이트(디스크) 또는 받침대(9)를 가질 수 있다. 플레이트(9)는 반응 챔버(2)와 함께, 특히 반응 챔버(2)의 베이스와 함께, 자기 디스크(8)가 장착되는 공간을 한정한다는 것을 알 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 플레이트(9)가 반응 챔버(2)의 돌출부 상에 또는 단차(9e) 상에 위치한다는 점에서, 플레이트(9)는 예를 들어 반응 챔버(2)에 배치될 수 있거나/배치될 수 있고, 반응 챔버(2)의 측벽에 연결될 수 있다(도 1과 비교). 그러나, 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 반응 챔버(2)의 베이스에 연결된 측벽(9a)이 플레이트(9)로부터 멀리 떨어지게 연장되도록 제공될 수도 있다. 즉, 플레이트(9)는 또한 측벽(9a)과 함께, 그 내부에 자기 디스크(8)가 제공되어 장착되는 케이지를 형성할 수도 있다.
액체(5)에 제공된 플레이트(9)는 예를 들어, 홀 또는 통로 개구부(9b)를 통해 액체(5)를 투과시킬 수 있다. 홀(9b)은 플레이트(9)의 표면에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 배치되는 것이 바람직하다. 플레이트(9)는 예를 들어, 탄화 규소와 같은 세라믹 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 이들 재료는 고도의 마이크로파 흡수성이기 때문에, 결과적으로 액체(5)에 제공된 플레이트(9)가 마이크로파 방사선에 의해 가열될 수 있어서, 액체(5)는 마이크로파 흡수를 통해 직접적으로 그리고 플레이트(9)로부터의 열 방산을 통해 간접적으로 모두 가열된다.
특히 도 1에서, 플레이트(9)는 자기 디스크(8)를 장착하기 위한 (추가적인) 베어링 영역(9c)을 가질 수 있음을 알 수 있다. 이를 위해, 베어링 영역(9c)은 자기 디스크(8)의 (추가적인) 베어링 영역(8b)에 대응하도록 설계되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 플레이트(9)의 베어링 영역(9c)은 개구부 또는 클리어런스로서 형성될 수 있고, 자기 디스크(8)의 베어링 영역(8b)은 대응하는 방식으로, 예를 들어 돌출부로서 형성되어 이러한 개구부 또는 클리어런스에 맞물린다. 또한, 자기 디스크(8)는 이러한 방식으로 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 하기 위해 개구부(9b)에 맞물리도록 설계된 돌출부를 베어링 영역(8b)으로서 갖는다는 점에서, 액체(5)의 관통 유동을 위한 홀(9b) 중 하나가 자기 디스크(8)를 위한 베어링 영역으로서 작용하도록 제공될 수 있다.
또한, 플레이트(9)는 시료 홀더(7)를 장착 또는 수용하기 위한 베어링 영역(9d)을 가질 수 있다. 플레이트(9)의 베어링 영역(9d)은 시료 홀더(7)의 베어링 영역(7c)에 대응하게 설계되도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 베어링 영역(9d)은 개구부 또는 클리어런스로서 제공되고, 베어링 영역(7c)은 대응하는 방식으로, 예를 들어 돌출부로서 형성되어, 전술한 개구부 또는 클리어런스에 맞물린다. 특히, 돌출부로서 형성된 베어링 영역(7c)이 각각의 홀(9b)에 맞물린다는 점에서, 플레이트(9)의 홀(9b) 중 하나, 바람직하게는 자기 디스크(8)를 장착하기 위한 홀(9b) 중 하나는 베어링 영역(9d)을 형성하도록 제공될 수 있다. 즉, 홀(9b) 중 하나는 시료 홀더(7) 및 자기 디스크(8) 모두를 위한 베어링 영역을 형성할 수 있다. 여기서, 베어링 영역(9d 또는 7c)은 특히 시료 홀더가 한정된 위치에서 반응 챔버(2)에 배치되고 바람직하게는 고정된 상태로 배치되는 효과를 갖는다.
또한, 압력 용기(1)는 적어도 하나의 자석 장치를 가지며, 적어도 하나의 자석 장치는 반응 챔버(2)의 외부에 제공되고, 도면에 도시된 예시적인 실시형태에서, 실시예로서 적어도 하나의 전자석(10)을 갖는다. 바람직하게는, 압력 용기(1)는 도시된 바와 같이, 바람직하게는 전술한 회전축의 둘레에 또는 반응 챔버(2)의 원주 둘레에 균일하게 분포되도록 배치된 다수의 전자석(10)을 갖는다. 적어도 하나의 전자석(10)에 의해, 이의 회전축을 중심으로 자기 디스크(8)를 회전식으로 구동하기 위해 (원으로) 회전하는 자기장이 형성된다. 이를 위해, 적어도 하나의 전자석(10)은 바람직하게는 동기식 또는 스테핑 모터의 고정자에 대응하도록 설계된다. 회전 자기장을 생성하기 위해, 압력 용기(1)는 적어도 하나의 전자석(10)에 기능적으로 연결된 제어 장치(더 이상 구체적으로 도시되지 않음)를 가질 수 있다. 제어 장치는 동기식 모터 또는 스테핑 모터의 경우에 공지된 바와 같은 방식으로, 즉 예를 들어 정현파 방식으로, 전자석(10)을 제어하는 것이 바람직하다. 제어 장치는 특히 전자석(10)으로 공급되는 교류 전류를 제어하도록 설계될 수 있으며, 즉 특히 교류 전류의 주파수를 설정하도록 설계될 수 있다. 교류 전류의 주파수를 설정함으로써, 자기장의 회전 속도, 및 결과적으로 자기 디스크의 회전 속도가 결과적으로 변경/변동될 수 있다.
전자석(10)은 바람직하게는 자기 코일 또는 계자 코일이거나/이고, 계자 코일 링으로서 형성된다. 그러나, 전자석(10)은 또한 자기장 또는 회전 자기장을 생성하기 위한 임의의 다른 요소일 수도 있다. 바람직하게는, 전자석(10)은 강자성 재료로 제조된다. 바람직하게는, 전자석(10)은 압력 용기(1)의 외벽에 고정식으로 또는 재연결 가능하게 연결된다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 전자석(10)은 바람직하게는 자기 디스크(8)의 아래에 (비스듬히) 제공된다. 이를 위해, 특히 전자석(10)이 하부 하우징 부분(3)에 제공되도록, 바람직하게는 압력 용기 베이스(3a)에 제공되도록 제공될 수 있다. 특히, (압력 밀폐형) 마이크로파 커플링-인(coupling-in)(11)의 옆에 전자석(10)이 제공될 수 있음을 알 수 있다. 자기 디스크(8)의 아래에 전자석(10)을 (비스듬히) 제공함으로써, 특히 예를 들어 전자석(10)을 용이하게 장착하기 위해, 전자석(10)이 압력 용기(1)의 아래에서 용이하게 접근 가능하도록 달성된다. 원칙적으로, 전자석은 또한 일부 다른 위치에 제공될 수도 있으며, 예를 들어 자기 디스크(8)에 대해 측방향으로 또는 그 위의 다른 곳에 (비스듬히) 제공될 수도 있다.
특히 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 압력 용기 벽에 제공되어 자기 디스크(8)의 방향으로 연장되는 보어(1b)에 전자석(10)이 제공될 수 있다. 특히, 이러한 방식으로 압력 용기(1)의 외부로부터 용이하게 압력 용기 벽에 전자석(10)을 제공하기 위해, 보어(1b)가 압력 용기(1)의 외부로부터 접근 가능하다는 것을 알 수 있다. 전자석(10)은 보어(1b) 내에 나사 결합될 수 있는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 전자석(10)은 보어(1b) 내에 나사 결합되기 위해 적어도 부분적으로 나사 형태로 설계될 수 있으며, 이 경우 보어(1b)에 나사산이 제공된다. 즉, 보어(1b)에서의 전자석(10)의 이동에 의해, 즉 특히 보어(1b)에서의 전자석(10)의 나사 결합 이동에 의해, 전자석(10)이 자기 디스크(8)의 방향으로 이동될 수 있거나, 또는 전자석(10)과 자기 디스크(8) 사이의 거리가 변동될 수 있다. 결과적으로, 자기 디스크(8)의 보다 효과적인 구동이 달성되도록 이러한 방식으로 자기 디스크(8)에 대한 전자석(10)의 자기 효과를 강화하기 위해, 특히 자기 디스크(8)와 전자석(10) 사이의 거리가 감소될 수 있다. 도 1 및 도 2에서, 보어(1b)는 자기 디스크(8)의 회전축에 대해 비스듬히 연장될 수 있음을 또한 알 수 있다. 그러나, 보어(1b)가 일부 다른 각도로 연장되도록, 특히 회전축에 평행하게 연장되도록 제공될 수도 있다. 더욱이, 다수의 전자석(10) 중 하나를 위해 각각의 경우 의도된 다수의 보어(1b)가 제공되도록 제공될 수 있다.
그러나, 따라서 본 발명은 전자석(10)의 이러한 배치로 한정되지 않는다. 반응 챔버(2) 외부의 다수의 전자석(10)의 추가적인 구성 또는 전자석(10)을 배치하기 위한 추가적인 구성은 도 4 및 도 5에 도시된다.
도 4 및 도 5에서, 적어도 하나의 전자석(10)이 압력 용기(1)의 외부에 제공된다는 점에서, 적어도 하나의 전자석(10)은 반응 챔버(2)의 외부에 제공될 수 있음을 알 수 있다. 실시예로서 도시된 바와 같이, 이는 반응 챔버(2) 또는 압력 용기(1)의 외부에 적어도 하나의 전자석(10)을 제공하기 위해, 압력 용기(1) 너머로 돌출되는 클램프(clamp)(12)가 적어도 하나의 전자석(10)을 수용한다는 점에서 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 클램프(12)는 특히 클램프(12)의 원주에 걸쳐서 (균일하게) 분포될 수 있는 다수의 전자석(10)을 수용한다. 클램프(12)는 바람직하게는 압력 용기(1)의 외벽에 대응하는 형태, 즉 바람직하게는 원형으로 둥근 형태를 갖는다. 적어도 하나의 전자석(10)을 수용하기 위해, 전자석(10)이 제공될 수 있는, 특히 삽입될 수 있는 클리어런스가 클램프(12)에 제공될 수 있다.
클램프(12)는 압력 용기(1) 또는 압력 용기(1)의 외벽과 연결될 수 있도록 하기 위해, 서로에 대해 이동 가능한 2개의 클램프 절반부(12a, 12b)를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 클램프 절반부(12a, 12b)는 바람직하게는 이들의 단부 중 하나에서 관절식 방식으로 서로 연결되며, 이들의 단부 중 다른 하나에서 또는 이들의 자유 단부를 통해 서로 (재)연결될 수 있거나 체결될 수 있다. 클램프 절반부(12a, 12b)의 자유 단부들은 예를 들어, 체결 수단(12c)을 통해 서로 연결될 수 있다. 따라서, 클램프(12)는 압력 용기(1) 또는 이의 외벽 너머로 돌출될 수 있으며, 클램프(12), 특히 이의 내향하게 지향된 표면은, 이러한 방식으로 자기 디스크(8)에 대해 적어도 하나의 전자석(10)을 수용하기 위해, 체결 수단(12c)을 조임으로써 압력 용기(1)의 외벽과 적어도 억지-끼워 맞춤으로 접촉하게 된다. 체결 수단(12c)은, 이러한 방식으로 클램프 절반부(12a, 12b)를 서로를 향해 이동시켜서 이들이 압력 용기(1)의 외벽에 접촉되어 가압되도록 하기 위해, 예를 들어, 하나의 클램프 절반부(12b)의 자유 단부를 통하여 안내될 수 있고 다른 클램프 절반부(12a)에 나사 결합되는 나사일 수 있다.
내부에 수용된 전자석(10)이 자기 디스크(8)와 같은 높이가 되는 방식으로 클램프(12)가 압력 용기(1) 상에 제공되는 것이 바람직하다. 클램프(12)는 특히 적어도 하나의 전자석(10)이 자기 디스크(8)에 대해 이의 높이가 가변적으로 제공될 수 있는 효과를 갖는다. 특히, 클램프(12)에 의해, 압력 용기(1)의 구조적 변형 없이, 특히 압력 용기 벽의 구조적 변형 없이, 전자석(10)이 자기 디스크(8)에 대해 제공될 수 있다.
자기 디스크(8)가 전자석(10)에 의해 야기된 회전 자기장에 위치되기 때문에, 전자석(10)에 의해 야기된 자기장의 회전 속도에 대응하는 자기 디스크(8)의 회전 속도가 설정될 것이다. 자화와 관련하여, 자기 디스크(8)는 동기식 또는 스테핑 모터의 회전자에 대응하도록 설계되는 것이 바람직하다. 자기 디스크(8)의 자화를 위해, 자기 디스크(8)는 영구 자석 및/또는 별도로 여기된 자석, 즉 전류의 공급에 의해 작동되는 자석을 가질 수 있다. 자기 디스크(8)의 자화를 위해 적어도 2개, 바람직하게는 3개, 특히 바람직하게는 4개의 자기 요소(8c)가 제공되는 것이 바람직하다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 자기 요소(8c)는 바람직하게는 자기 디스크(8)의 회전축 둘레에 균일하게 분포되도록 배치된다. 회전 방향으로 보았을 때, 2개의 인접한 자기 요소(8c) 사이에서 자기 디스크(8)의 회전축에 대해 측정된 각도는 180°(모두 합쳐서 2개의 자기 요소(8c)가 있는 경우), 120°(모두 합쳐서 3개의 자기 요소(8c)가 있는 경우), 또는 90°(모두 합쳐서 4개의 자기 요소(8c)가 있는 경우)일 수 있다. 자기 요소(8c)는 이 경우 도 2의 실시예로서 도시된 바와 같이, 회전 방향으로 보았을 때, 하나의 자기 요소(8c)가 다음 자기 요소(8c)에 대해 각각 반대 극성을 갖도록 하는 방식으로 제공되는 것이 바람직하다. 이 경우 N극-S극 또는 S극-N극 극성은 바람직하게는 전자석(10)의 방향으로 지향된다.
특히, 각각의 자기 요소(8c)가 자기 칼럼으로서 설계되도록 제공될 수 있다. 자기 칼럼은 원통형 형태를 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 자기 디스크(8)는 자기 칼럼에 대응하는 클리어런스 또는 블라인드-홀 보어를 갖는다. 이러한 방식으로, 예를 들어 자기 요소(8c)의 용이한 변경을 이러한 방식으로 야기하기 위해, 자기 디스크(8) 내에 또는 자기 칼럼에 대응하도록 설계된 클리어런스 내에 자기 칼럼이 삽입될 수 있거나 끼워 맞춰질 수 있도록 제공될 수 있다. 각각의 클리어런스는 자기 디스크(8)의 회전축에 대해 수평으로(평행하게), 횡방향으로, 또는 수직으로 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 높은 자기 밀도를 갖는 자기 요소가 사용될 수 있다. 전자석(10)이 자기 디스크(8)의 아래에 제공되는 경우, 즉 예를 들어 하부 하우징 부분(3) 또는 압력 용기 베이스(3a)에 제공되는 경우, 클리어런스가 회전축에 평행하게 제공되는 것이 유리하다. 이러한 방식으로, 하향하는 방향으로 자기 요소(8c)의 높은 전계 강도가 야기됨으로써, 자기 디스크(8)가 보다 효과적으로 구동될 수 있다. 대안으로서 또는 추가적으로, 자기 요소(8c)는 또한 자기 디스크(8)에 내장/캡슐화될 수 있으며, 특히 그 안에 용접, 그 안에 융합, 및/또는 밀봉될 수 있다.
자기 디스크(8)는 특정 재료로 한정되지 않지만, 자기 디스크(8)는 예를 들어 탄화 규소와 같은 세라믹 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 이들 재료는 고도의 마이크로파 흡수성이기 때문에, 결과적으로 액체(5)에 제공된 자기 디스크(8)가 마이크로파 방사선에 의해 가열될 수 있어서, 액체(5)는 마이크로파 흡수를 통해 직접적으로 그리고 자기 디스크(8)로부터의 열 방산을 통해 간접적으로 모두 가열된다.
특히 도 1 및 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 자기 디스크(8)는 자기 디스크(8)의 회전축에 대해 횡방향으로 연장되는 적어도 하나의 통로 보어(교반 보어)(13)를 갖는다. 통로 보어(13)는 각각의 경우 자석(8)의 하부면 및 상부면 상에 개구부(13a 및 13b)를 가지며, 개구부(13a)는 바람직하게는 반응 챔버(2)의 베이스와 대향하게 놓이고, 개구부(13b)는 바람직하게는 플레이트(9)와 대향하게 놓인다. 통로 보어(13)는 바람직하게는 자기 디스크(8)의 회전축으로부터 멀리 떨어지게 그리고 상향하는 방향으로 자기 디스크(8)를 통과하도록 하는 방식으로 제공되므로, 개구부(13b)가 개구부(13a)보다 회전축으로부터 더 멀리 떨어진다. 즉, 통로 보어(13)는 바람직하게는 회전축의 회전 방향에 대하여 반경 방향으로 자기 디스크(8)를 통과한다. 각각의 통로 보어(13)는 전체적으로 직선 형태이고, 이의 종축이 자기 디스크(8)의 회전축에 대해 횡방향으로 제공되는 것이 특히 바람직하다. 따라서, 각각의 통로 보어(13)는 자기 디스크(8)의 회전축에 대해, 바람직하게는 10도 내지 80도의 범위 내에 있고 특히 바람직하게는 45도 +/- 5도 내지 10도인 각도로 제공된다.
통로 보어(13)는 액체(5)를 교반하기 위해, 반응 챔버(2)에 수용된 액체(5)가 자기 디스크(8)의 회전에 의해 통로 개구부(13)를 통과하도록 하는 방식으로 제공된다. 교반 효과에 의해, 액체(5)는 상향하는 그리고 외향하는 방향으로 가압되고, 결과적으로 반응 챔버(2)의 내벽 상에서 상승된다. 결과적으로, 단면으로 보았을 때, 실질적으로 U자 형상의 액체 레벨이 형성된다. 따라서, 이러한 방식으로 액체(5)가 교반을 위해 순환될 수 있도록 하기 위해, 자기 디스크(8)의 일 측면으로부터, 예를 들어 이의 하부면으로부터, 자기 디스크(8)의 다른 측면으로, 예를 들어 이의 상부면으로 액체(5)가 통과한다. 자기 디스크(8)와 플레이트(9) 사이의 간극을 통하여, 자기 디스크(8)와 반응 챔버(2)의 베이스 사이의 간극을 통하여, 자기 디스크(8)와 반응 챔버(2)의 내벽 사이의 간극을 통하여, 및/또는 통로 보어(13)를 통하여, 액체(5)가 유동한다는 점에서, 액체(5)는 반응 챔버(2)에서 순환된다. 따라서, 통로 보어(13)는 액체(5)의 교반 또는 휘젓기를 야기하며, 이에 따라 액체(5)는 보다 신속하고 균일하게 가온되고, 결과적으로 시료(P)가 보다 효율적으로 가열된다.
전술한 교반 효과를 강화하기 위해, 자기 디스크(8)는 다수의, 즉 적어도 2개, 바람직하게는 3개, 특히 바람직하게는 4개의 통로 보어(13)를 갖는 것이 바람직하며, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 통로 보어(13)는 바람직하게는 자기 디스크(8)의 회전축 둘레에 균일하게 분포된다. 자기 요소(8)와 관련하여, 적어도 하나의 통로 보어(13)는, 평면도 또는 단면도에서 보았을 때, 바람직하게는 2개의 자기 요소(8c) 사이에 제공된다. 보다 정확하게는, 자기 요소(8c)는 자기 디스크의 회전축 둘레의 제1 원 상에 배치될 수 있고, 적어도 하나의 통로 보어(13)는 회전축 둘레의 제2 원 상에 배치될 수 있으며, 제2 원의 반경은 제1 원의 반경보다 더 작은 것이 바람직하다. 이 경우, 평면도에서 보았을 때, 통로 보어(13) 또는 통로 보어(13)의 개구부는 자기 요소(8c)가 제공되지 않은 지점에서 제1 원과 중첩되므로, 각각의 자기 요소(8c)는 영향을 받지 않는다.
또한, 액체(5)가 통로 보어(13)를 통과하고, 이의 회전축을 중심으로 자기 디스크(8)의 회전 방향에 따라, 통로 보어(13)를 통하는 액체(5)의 유동 방향이 변경되는 방식으로, 통로 보어(13)가 설계될 수도 있다. 따라서, 자기 디스크(8)가 일 방향(이에 따라 예를 들면, 시계 방향)으로 회전되는 경우, 액체(5)는 아래에서 위로의 방향으로 통로 보어(13)를 통과하는 반면에, 자기 디스크(8)를 다른 방향(이에 따라 예를 들면, 반시계 방향)으로 회전시키는 경우, 액체(5)는 위에서 아래로의 방향으로 통로 보어(13)를 통과한다. 즉, 자기 디스크(8)를 통하는 통로 보어(13)의 범위의 벡터는 자기 디스크의 회전 방향에 대한 접선 성분을 가질 수 있고, 즉 통로 보어(13)는 예를 들어 자기 디스크(8)의 회전축에 대해 비스듬히 제공될 수 있다. 이 경우, 접선 성분의 결과로서, 자기 디스크(8)의 토크로 인해 액체가 통로 보어를 통과할 수 있으며, 자기 디스크(8)의 회전 방향에 따라, 통로 보어(13)를 통하는 액체(5)의 유동 방향이 설정될 수 있다.
도 1 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 시료 용기(6)는 시료 용기(6)에 수용된 시료(P)를 교반하기 위한 교반 자석(14)을 가질 수 있다. 교반 자석(14)은 N극-S극 극성을 갖는 영구 자석인 것이 바람직하다. 교반 자석(14)은 이러한 방식으로 이의 길이에 걸쳐서 시료(P)를 교반하기 위해 신장형 형태를 갖는 것이 바람직하다. 교반 자석(14)은 시료 용기(6)에 비스듬히 놓이도록 설계될 수 있다. 교반 자석(14)은 자기 교반용 막대 자석으로서 설계되는 것이 바람직하다. 그러나, 교반 자석(14)은 일반적으로 시료(P)를 교반하기에 적합한 임의의 형태를 가질 수 있으며, 즉 예를 들어 프로펠러 등의 형태를 가질 수도 있다.
교반 자석(14)은 전자석(10) 및/또는 자기 디스크(8)의 회전 자기장에 의해 교반 자석(14)이 작동하도록 설정되는 방식으로 자기 디스크(8)에 대해 제공된다. 이를 위해, 자기 디스크(8) 및/또는 플레이트(9)에 직접적으로 대향하게 제공되는 시료 용기(6)의 (하부) 부분에 교반 자석(14)이 제공됨으로써, 자기 디스크(8)의 자기장이 교반 자석(14)에 양호하게 작용하도록 하는 것이 특히 유리하다. 따라서, 자기 디스크(8) 및/또는 전자석(10)의 각각의 자기장이 시료 용기(6)에 대해 이동하고, 이에 따라 교반 자석(14)은 각각의 자기장 또는 자기장들의 회전에 대응하는 방식으로 회전하도록 이루어지거나 작동하도록 설정된다. 이러한 이동에 의해, 시료(P)는 결과적으로 교반 자석(14)에 의해 교반되고, 이에 따라 특히 고형물의 다수의 분획부 또는 고점도를 갖는 시료가 효율적으로 균질화될 수 있다.
특히 액체(5), 플레이트(9) 및/또는 시료(P)를 가온 또는 가열하기 위해, 압력 용기(1)는 열의 직접적인 또는 간접적인 방산을 위한 임의의 수단을 가질 수 있다. 압력 용기(1)는 마이크로파 커플링-인 영역(11)을 통해 반응 챔버(2) 내로 마이크로파를 결합시키는 마이크로파 발생기(더 이상 구체적으로 도시되지 않음)를 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 생성된 마이크로파는 바람직하게는 자기 디스크(8) 및/또는 전자석(10)의 자기장을 통해 반응 챔버(2)에 진입함으로써, 예를 들어 마이크로파의 유리한 전환을 야기하도록 자기장이 커플링-인 마이크로파와 상호 작용한다.
위에서 설명된 바와 같은 전자석(10) 대신에, 더 이상 구체적으로 도시되지 않은 예시적인 실시형태에 따라, 자석 장치는 또한 다음과 같이 설명되는 회전 가능하게 제공된 영구 자석을 가질 수도 있으므로, 자기 디스크를 회전식으로 구동하기 위한 회전 자기장이 영구 자석의 선회 또는 회전에 의해 생성된다. 아래에서 달리 설명되지 않는 한, 전자석(10)과 관련하여 위에서 이루어진 설명은 그러한 자석 장치에 유사하게 적용된다.
자석 장치는 적어도 하나의 영구 자석을 회전시키기 위해 적어도 하나의 영구 자석이 수용되는 영구 자석 용기를 가질 수 있다. 영구 자석 용기는 바람직하게는 반응 챔버를, 특히 바람직하게는 압력 용기를 (부분적으로) 둘러싼다. 영구 자석 용기는 반응 챔버 및/또는 압력 용기에 대응하는 형태, 예를 들어 환형 단면을 가질 수 있거나, 또는 링으로서 형성된다. 영구 자석 용기는 다수의, 특히 2개의 영구 자석을 수용하는 것이 바람직하다. 각각의 영구 자석에 대해, 영구 자석 용기는 각각의 영구 자석이 삽입될 수 있거나 끼워 맞춰질 수 있는, 각각의 영구 자석에 대응하는 용기를 가질 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 영구 자석이 영구 자석 용기에 내장되도록 제공될 수도 있다.
자석 장치 또는 영구 자석 용기가 다수의 영구 자석을 갖는 경우, 이들은 바람직하게는 영구 자석 용기의 원주에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 배치된다. 영구 자석들의 배치는 바람직하게는 영구 자석들의 극성이 교대하도록 이루어지며, 즉 교대로 양으로 및 음으로 하전되는 영구 자석들이 원주를 따라 제공되도록 이루어진다. 예를 들어, 영구 자석 용기의 단면은 (원의) 섹터들로 분할될 수 있고, 섹터들은, 양극을 갖는 적어도 하나 또는 일 그룹의 영구 자석(바람직하게는 이들 중 6개 내지 8개), 및 음극을 갖는 적어도 하나 또는 일 그룹의 영구 자석(바람직하게는 이들 중 6개 내지 8개)을 교대로 갖는다. 자기장의 특히 높은 전계 강도를 위하여, 각각의 경우 120° 내지 180°의 범위, 바람직하게는 160° 내지 180°의 범위의 원주각을 갖도록, 바람직하게는 서로 직접적으로 대향하게 놓이는 원의 2개의 섹터가 제공되도록 제공될 수 있으며, 원의 제1 섹터는 양극을 갖는 적어도 하나 이상(예를 들어, 전술한 6개 내지 8개)의 영구 자석을 갖고, 원의 제2 섹터는 음극을 갖는 적어도 하나 이상(예를 들어, 전술한 6개 내지 8개)의 영구 자석을 갖는다. 원의 각각의 섹터의 각각의 영구 자석이 (원의) 각각의 섹터에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 배치됨으로써, 자기장의 특히 높고 균일한 전계 강도가 달성되는 것이 바람직하다.
영구 자석 용기는 적어도 하나의 영구 자석을 수용하기에 적합한 임의의 재료로 이루어질 수 있다. 바람직한 재료는 대체로 폴리프로필렌(PP), 알루미늄(Al) 및/또는 플라스틱이며, 이는 이들 재료를 사용하면 특히 낮은 중량이 달성될 수 있기 때문이다.
또한, 자석 장치는 회전 자기장을 생성하기 위해 영구 자석 또는 영구 자석 용기가 선회/회전하도록, 적어도 하나의 영구 자석 또는 영구 자석 용기를 구동시키기 위한 구동 장치를 가질 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이 영구 자석을 선회/회전시키기 위해, 구동 장치는 영구 자석 용기를 회전시키는 것이 바람직하다. 이를 위해, 구동 장치의 구동력을 영구 자석 용기 및 결과적으로 영구 자석에 전달하기 위해, 구동 장치와 영구 자석 용기 사이에 상응하는 전달 수단(기어 휠, 기어 기구 등)이 제공되도록 제공될 수 있다.
본 발명은 이에 따라 위에서 설명된 특징으로 한정되지 않는다. 특히, 위에서 설명된 모든 특징은 임의의 원하는 방식으로 서로 결합될 수 있다.

Claims (21)

  1. 가열될 시료(P)를 수용하기 위한 압력 용기(1)로서,
    화학적 및/또는 물리적 압력 반응의 개시 및/또는 촉진을 위한 압력 공간으로서의 반응 챔버(2)로서, 상기 반응 챔버(2)는 액체(5)를 수용하도록 설계되는, 반응 챔버(2);
    상기 반응 챔버(2)에서 회전축을 중심으로 회전 가능하게 장착된 자기 디스크(8); 및
    이의 회전축을 중심으로 상기 자기 디스크(8)를 회전식으로 구동하기 위한 회전 자기장을 생성하기 위해, 상기 반응 챔버(2)의 외부에 제공된 자석 장치(10)를 가지며,
    상기 자기 디스크(8)는 상기 회전축에 대해 횡방향으로 연장되는 적어도 하나의 통로 보어(13)를 갖고, 상기 적어도 하나의 통로 보어(13)는 상기 액체(5)를 교반하기 위해, 상기 반응 챔버(2)에 수용된 상기 액체(5)가 상기 자기 디스크(8)의 회전에 의해 상기 통로 보어(13)를 통과하는 방식으로 제공되는,
    가열될 시료(P)를 수용하기 위한 압력 용기(1).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 통로 보어(13)는 상향하는 방향으로 그리고 상기 회전축으로부터 멀리 떨어지게 또는 상기 회전축을 향하여 적어도 부분적으로 상기 자기 디스크(8)를 통과하는, 압력 용기(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 통로 보어(13)는 상기 회전축을 중심으로 회전 방향에 대해 접선 방향으로 또는 반대 방향으로 경사진 방향으로 적어도 부분적으로 상기 자기 디스크(8)를 통과하는, 압력 용기(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 통로 보어(13)는 상기 회전축으로부터 멀리 떨어지게 또는 상기 회전축을 향하여 반경 방항으로 경사진 방향으로 적어도 부분적으로 상기 자기 디스크(8)를 통과하는, 압력 용기(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 디스크(8)는 바람직하게는 상기 자기 디스크(8)의 회전축의 둘레에 균일하게 분포된 적어도 2개, 바람직하게는 3개, 특히 바람직하게는 4개의 통로 보어(13)를 갖는, 압력 용기(1).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응 챔버(2)에 제공되어 예를 들어 홀(9b)을 통해 상기 액체(5)를 투과시킬 수 있는 플레이트(9)를 더 가지며, 상기 플레이트(9)는 상기 반응 챔버(2)와 함께 상기 자기 디스크(8)가 장착되는 공간을 한정하는, 압력 용기(1).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 플레이트(9)는 바람직하게는 탄화 규소를 포함하거나 탄화 규소인 세라믹 재료로 제조되는, 압력 용기(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응 챔버(2) 및/또는 상기 플레이트(9)는 상기 자기 디스크(8)를 장착하기 위한 영역(2a, 9c)을 갖는, 압력 용기(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시료(P)를 수용하기 위한 적어도 하나의 시료 용기(6)를 더 가지며,
    상기 시료 용기(6)는, 상기 액체(5)가 상기 반응 챔버(2)에 수용된 경우 상기 반응 챔버(2)에 수용된 상기 액체(5)에 의해 가온되도록 하기 위해 상기 반응 챔버(2)에 수용되는, 압력 용기(1).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 시료 용기(6)는 상기 시료 용기(6)에 수용된 시료(P)를 교반하기 위한 교반 자석(14)을 가지며,
    상기 시료(P)를 교반하기 위해, 상기 회전 자기장에 의해 및/또는 상기 자기 디스크(8)의 회전으로 인해 달성된 상기 회전 자기장에 의해 상기 교반 자석(14)이 작동하도록 설정되는 방식으로, 상기 교반 자석(14)이 상기 자기 디스크(8)에 대해 제공되는, 압력 용기(1).
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 시료 용기(6)는 시료 홀더(7)를 통해 상기 반응 챔버(2)에 수용되며, 상기 시료 홀더(7)는 바람직하게는 상기 시료 홀더(7)를 장착하기 위한 상기 플레이트(9)의 영역(9d) 상에 장착되는, 압력 용기(1).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석 장치는 바람직하게는 균일하게 분포된 방식으로, 바람직하게는 상기 반응 챔버(2)의 원주에 걸쳐서 배치된 하나 이상의 전자석(10), 바람직하게는 자기 코일을 갖는, 압력 용기(1).
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전자석(10)은 바람직하게는 압력 용기 베이스(3a)에서, 압력 용기 베이스(3a) 상에서, 또는 압력 용기 베이스(3a)의 근처에서, 상기 자기 디스크(8)의 아래에, 상기 자기 디스크(8)의 아래에 비스듬히, 또는 상기 자기 디스크(8)에 대해 측방향으로 제공되는, 압력 용기(1).
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 전자석(10)은, 압력 용기 벽에 제공되어 상기 자기 디스크(8)의 방향으로 연장되는 보어(1b)에 제공되며, 상기 전자석(10)은 바람직하게는 상기 보어(1b) 내에 나사 결합될 수 있는, 압력 용기(1).
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석 장치는 회전 가능하게 제공된, 특히 상기 자기 디스크(8)를 중심으로 회전 가능하게 제공된 적어도 하나의 영구 자석을 가짐으로써, 상기 자기 디스크(8)를 회전식으로 구동하기 위한 상기 회전 자기장이 상기 영구 자석의 회전에 의해 생성되는, 압력 용기(1).
  16. 제15항에 있어서,
    상기 자석 장치는, 상기 적어도 하나의 영구 자석을 선회 또는 회전시키기 위해 상기 적어도 하나의 영구 자석이 수용되는 바람직하게는 링의 형태인 영구 자석 용기를 가지며,
    상기 영구 자석 용기는 바람직하게는 상기 영구 자석 용기의 원주에 걸쳐서 균일하게 분포되도록 배치된 바람직하게는 다수의 영구 자석을 수용하고,
    상기 다수의 영구 자석은 특히 바람직하게는 서로 대향하게 놓이는 각각의 극을 가지며, 각각의 경우 120 내지 180°, 바람직하게는 160 내지 180°의 각도에 걸쳐서 분포되는, 압력 용기(1).
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 자석 장치는 상기 영구 자석 또는 자석들이 상기 회전 자기장을 생성하기 위한 방식으로 회전하도록, 상기 적어도 하나의 영구 자석 또는 상기 영구 자석 용기를 구동시키기 위한 구동 장치를 갖는, 압력 용기(1).
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기 디스크(8)는 상기 자기 디스크(8)의 자화를 위해, 바람직하게는 상기 자기 디스크(8)의 회전축의 둘레에 균일하게 분포된 적어도 2개, 바람직하게는 3개, 특히 바람직하게는 4개의 자기 요소(8c)를 갖는, 압력 용기(1).
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 통로 보어(13) 중 하나는 상기 자기 디스크(8)의 평면도에서 보았을 때, 2개의 자기 요소(8c) 사이에 제공되는, 압력 용기(1).
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 자기 요소(8c)는 각각의 경우 자기 칼럼인, 압력 용기(1).
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    마이크로파 발생기를 더 가지며,
    상기 마이크로파 발생기는, 상기 마이크로파 발생기에 의해 생성된 마이크로파가 적어도 상기 자석 장치(10)에 의해 생성된 상기 자기장을 통해 상기 반응 챔버(2) 내에 결합되는 방식으로 제공되는, 압력 용기(1).
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