KR20200077642A - 상하진동과 비틀림진동의 동시 가진 시스템을 가진 혼합 장치와 급속 반응 및 증발기 - Google Patents

상하진동과 비틀림진동의 동시 가진 시스템을 가진 혼합 장치와 급속 반응 및 증발기 Download PDF

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Abstract

혼합대상물들을 혼합하도록 구성된 공진 혼합 장치이며, 페이로드 상부 플레이트; 상기 페이로드 상부 플레이트의 아래쪽에 위치한 페이로드 하부 플레이트; 상기 페이로드 상부 플레이트와 상기 페이로드 하부 플레이트 사이에 위치한 공진 모터; 상기 공진 모터의 가진에 의하여 혼합대상물 용기를 상하로 운동시키도록 구성된 탄성 공진기구; 및 상기 페이로드 상부 플레이트 상에 고정되고, 회전 방향 및 회전 속도가 제어 가능한 회전기구를 포함하고, 상기 혼합대상물 용기는 상기 회전기구 위에 고정되어, 기준 각도를 중심으로 소정 각도의 크기로 시계 방향과 반시계 방향의 회전을 반복하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

Description

상하진동과 비틀림진동의 동시 가진 시스템을 가진 혼합 장치와 급속 반응 및 증발기{Mixing device with simultaneous vibration-generating system of up-down vibration and torsional vibration, and rapid reactor and rapid evaporator}
본 명세서에 개시된 기술은 상하진동과 비틀림진동의 동시 가진 시스템을 가진 혼합 장치와 급속 반응 및 증발기에 관한 것으로서, 공진을 발생시켜 혼합대상물을 혼합하거나 급속 반응 및 증발시킬 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.
이종 또는 균질 출발 물질의 균일한 분포를 만들어 산출물을 형성하는 유체의 혼합 공정은 물과 알코올과 같은 혼합 가능한 유체, 물에 기름을 유화시키는 것과 같은 비혼화성 유체, 담체 유체 중의 안료 입자의 현탁액과 같은 미립자 물질, 건조 물질과 모래, 시멘트 및 물과의 유체 혼합물, 고형 미립자가 함유된 요변성 유체, 의약품의 화학 성분의 균일한 분포를 만들기 위해서 사용된다.
이들의 혼합 공정에서 종래에는 유체 혼합물에 잠긴 샤프트 상에 장착된 회전 임펠러가 혼합될 유체/고체 물질을 혼합시키는 방법이 사용되어 왔고, 이러한 방법은 원하는 균질성을 얻기 위해서 많은 시간을 필요로 하는 문제점을 드러내 왔으며, 이에 따라 혼합 유체의 균질성을 빠르게 달성하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 기술적 과제는, 공진을 발생시켜 혼합대상물을 혼합할 수 있도록 하는 공진 혼합 장치 를 제공하는 것이다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 혼합 장치의 다른 기술적 과제는, 공진을 발생시키는 동시에 특정 패턴의 반복회전운동을 발생시키도록 제어하여 혼합대상물을 혼합할 수 있도록 하는 개선된 공진 혼합 장치를 제공하는 것이다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 혼합 장치의 또 다른 기술적 과제는, 광 가열을 하는 동시에 공진을 발생시켜 혼합대상물을 혼합할 수 있도록 하는 개선된 공진 혼합 장치를 제공하는 것이다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 혼합 장치의 또 다른 기술적 과제는, 진공상태에서 공진을 발생시켜 혼합대상물을 혼합할 수 있도록 하는 개선된 공진 혼합 장치를 제공하는 것이다.
본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상에 따른 공진 혼합 장치가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제는 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 공진 혼합 장치는 혼합대상물들을 혼합하도록 구성된 교반 장치로서, 페이로드 상부 플레이트; 상기 페이로드 상부 플레이트의 아래쪽에 위치한 페이로드 하부 플레이트; 상기 페이로드 상부 플레이트와 상기 페이로드 하부 플레이트 사이에 위치한 공진 모터; 상기 공진 모터의 가진에 의하여 혼합대상물 용기를 상하로 운동시키도록 구성된 탄성 공진기구; 및 상기 페이로드 상부 플레이트 상에 고정되고, 회전 방향 및 회전 속도가 제어 가능한 회전기구를 포함하고, 상기 혼합대상물 용기는 상기 회전기구 위에 고정되어, 기준 각도를 중심으로 소정 각도의 크기로 시계 방향과 반시계 방향의 회전을 반복하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에 개시된 기술의 다른 실시예에 따른 공진 혼합 장치는 혼합대상물들을 혼합하도록 구성된 교반 장치로서, 페이로드 상부 플레이트; 상기 페이로드 상부 플레이트의 아래쪽에 위치한 페이로드 하부 플레이트; 상기 페이로드 상부 플레이트와 상기 페이로드 하부 플레이트 사이에 위치한 공진 모터; 상기 공진 모터의 가진에 의하여 혼합대상물 용기를 상하로 운동시키도록 구성된 탄성 공진기구; 상기 페이로드 상부 플레이트 상에 고정된 혼합대상물 용기에 연결되어 혼합대상물 용기를 진공 상태로 만들 수 있는 압력 조절 장치; 및 상기 페이로드 상부 플레이트 상에 고정된 혼합대상물 용기에 광을 투사하는 광 발생기를 포함한다.
본 명세서에 개시된 기술의 또 다른 실시예에 따른 공진 혼합 장치는, 페이로드 상부 플레이트; 페이로드 상부 플레이트의 아래쪽에 위치한 페이로드 하부 플레이트; 페이로드 상부 플레이트와 페이로드 하부 플레이트 사이에 위치한 공진 모터; 양 종단이 공진 모터의 상면과 페이로드 상부 플레이트의 하면에 연결된 제 1 스프링들; 양 종단이 공진 모터의 하면과 페이로드 하부 플레이트의 상면에 연결된 제 2 스프링들; 공진 모터를 둘러싸고, 페이로드 상부 플레이트와 페이로드 하부 플레이트 사이에 위치한 중간 질량 링; 양 종단이 중간 질량 링의 상면과 페이로드 상부 플레이트의 하면에 연결된 제 3 스프링들; 양 종단이 중간 질량 링의 하면과 페이로드 하부 플레이트의 상면에 연결된 제 4 스프링들; 페이로드 상부 플레이트와 중간 질량 링 사이에 위치하고, 상하 변위가 고정된 상부 고정링; 양 종단이 상부 고정링의 상면과 페이로드 상부 플레이트의 하면에 연결된 제 5 스프링들; 양 종단이 상부 고정링의 하면과 중간 질량 링의 상면에 연결된 제 6 스프링들; 페이로드 하부 플레이트와 중간 질량 링 사이에 위치하고, 상하 변위가 고정된 하부 고정링; 양 종단이 하부 고정링의 상면과 중간 질량 링의 하면에 연결된 제 7 스프링들; 및 양 종단이 하부 고정링의 하면과 페이로드 하부 플레이트의 상면에 연결된 제 8 스프링들을 포함하고, 공진 모터를 가진시켜 페이로드 상부 플레이트 위에 위치된 혼합대상물 용기에 수용된 혼합대상물들을 혼합할 수 있다.
페이로드 하부 플레이트에 연결되며, 환형으로 배열된 페이로드 연결 바아들을 더 포함하고, 중간 질량 링은 환형 플레이트이고, 내주면에 페이로드 연결 바아들이 끼워지는 페이로드 연결 바아 홈들이 형성될 수 있다.
제 3 스프링들은 환형으로 배열되며, 상호 간에 동일한 간격을 가지도록 이격되고, 제 4 스프링들은 환형으로 배열되며, 상호 간에 동일한 간격을 가지도록 이격될 수 있다.
제 5 스프링들 및 제 6 스프링들은 제 3 스프링들 사이에 위치되며, 제 7 스프링들 및 제 8 스프링들은 제 4 스프링들 사이에 위치될 수 있다.
제 1 스프링, 제 2 스프링, 제 3 스프링 및 제 4 스프링이 동일한 스프링 계수를 가지며, 제 5 스프링 및 제 8 스프링이 동일한 스프링 계수를 가지고, 제 6 스프링 및 제 7 스프링이 동일한 스프링 계수를 가질 수 있다.
공진 혼합 장치는 상부 고정링과 하부 고정링의 외주면에 고정된 지지 바아들을 더 포함할 수 있다.
중간 질량 링은 외주면에 부착되는 추가 하중부를 포함할 수 있다.
공진 혼합 장치는 페이로드 상부 플레이트 위에 고정되고, 회전 방향 및 회전 속도가 제어 가능한 회전기구를 더 포함하되, 혼합대상물 용기는 회전기구 위에 고정될 수 있다.
회전기구는 기준 각도를 중심으로 시계 방향으로 5°회전 및 반시계 방향으로 5°회전을 반복할 수 있다.
회전기구는 반대 극성의 영구자석이 번갈아 연결된 환형 플레이트의 로터 및 일정 간격으로 코일이 위치된 환형 플레이트의 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터의 코일들이 선택적으로 전류를 공급하여 로터를 원하는 방향과 속도로 회전시키도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
공진 혼합 장치는 페이로드 상부 플레이트 위에 고정된 혼합대상물 용기에 연결되어 혼합대상물 용기를 진공 상태로 만들 수 있는 압력 조절 장치를 더 포함할 수 있다.
압력 조절 장치는, 상기 혼합대상물 용기의 내부에 연결되도록 구성되는 진공 연결관 및 상기 혼합대상물 용기의 내부를 진공 또는 원하는 압력으로 설정하도록 구성되는 진공 펌프을 포함하는 것을 특징으로 한다.
공진 혼합 장치는 페이로드 상부 플레이트 위에 고정된 혼합대상물 용기에 광을 투사하는 광 발생기를 더 포함할 수 있다.
광 발생기는 복사열로 가열을 하도록 구성되는 광 발생부 및 상기 광 발생부를 상하로 이동시키도록 구성되는 승강장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 효과는 아래와 같다.
(1) 공진을 발생시키는 동시에 회전운동을 발생시켜 혼합대상물을 혼합할 수 있다.
(2) 광 가열을 하는 동시에 공진을 발생시켜 혼합대상물을 혼합할 수 있다.
(3) 진공상태에서 공진을 발생시켜 혼합대상물을 혼합할 수 있다.
다만, 본 명세서에 개시된 기술의 일 실시예에 따른 공진 혼합 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치에서, 페이로드 상부 플레이트가 제거된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치에서, 페이로드 하부 플레이트에 연결된 구성을 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 중간 질량 링을 도시한다.
도 6은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치에서, 혼합대상물 용기를 고정시킨 상태를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 해석 대상을 도시하는 도면이다.
도 8은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 해석에서 사용된 유체의 최대 패킹 리미트를 계산하기 위해 사용된 모델을 도시하는 도면이다.
도 9는 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 해석 대상의 물성치를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 해석에 사용된 운동조건을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 해석 결과 데이터를 수집할 모니터링 포인트 위치를 도시하는 도면이다.
도 12는 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 해석 결과 데이터를 수집할 모니터링 포인트의 식별 부호를 도시하는 도면이다.
도 13은 실시예의 시간에 따른 부피율의 변화를 도시하는 도면이다.
도 14는 비교예 1의 시간에 따른 부피율의 변화를 도시하는 도면이다.
도 15는 비교예 2의 시간에 따른 부피율의 변화를 도시하는 도면이다.
도 16은 비교예 3의 시간에 따른 부피율의 변화를 도시하는 도면이다.
도 17은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 해석 결과를 도시하는 도면이다.
도 18은 본 명세서에 개시된 기술의 제 2 실시예에 따른 공진 혼합 장치를 도시하는 도면이다.
본 명세서에 개시된 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 명세서에 개시된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 명세서에 개시된 기술은 본 명세서에 개시된 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제 1, 제 2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "결합된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결 또는 결합될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결 또는 결합될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 '~부'로 표현되는 구성요소는 2개 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나 또는 하나의 구성요소가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화될 수도 있다. 또한, 이하에서 설명할 구성요소 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성요소가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성요소 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성요소에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
다양한 실시예에서 사용된 "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 본 명세서에 개시된 기술의 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
이하, 본 명세서에 개시된 기술의 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.
도 1은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 분해 사시도이며, 도 3은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치에서, 페이로드 상부 플레이트가 제거된 상태를 보여주는 사시도이고, 도 4는 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치에서, 페이로드 하부 플레이트에 연결된 구성을 보여주는 사시도이며, 도 5는 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 중간 질량 링을 도시한고, 도 6은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치에서, 혼합대상물 용기를 고정시킨 상태를 도시하는 도면이다.
제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치는 페이로드 상부 플레이트(110), 페이로드 하부 플레이트(120), 페이로드 연결 바아(130), 공진 모터(300), 중간 질량 링(150), 상부 고정링(160), 하부 고정링(170), 지지 바아(180) 및 베이스플레이트(220)를 포함할 수 있다. 또한, 공진 혼합 장치는 제 1 스프링(141), 제 2 스프링(142), 제 3 스프링(143), 제 4 스프링(144), 제 5 스프링(145), 제 6 스프링(146), 제 7 스프링(147) 및 제 8 스프링(148)을 포함할 수 있으며, 이들의 연결 구성에 대하여 설명한다.
공진 혼합 장치는 공진 모터(300)를 가진시켜 페이로드 상부 플레이트(110) 위에 위치된 혼합대상물 용기(2)를 상하로 운동시켜 혼합대상물(1)들을 혼합할 수 있다. 또한, 이와 동시에 혼합대상물 용기(2)를 좌우로 회전 운동을 반복시켜 혼합 성능을 향상시킬 수 있으며, 열과 압력을 조절하여 혼합 성능을 더 향상시킬 수 있다.
페이로드 상부 플레이트(110)의 아래쪽에 페이로드 하부 플레이트(120)가 위치한다.
공진 모터(300)는 페이로드 상부 플레이트(110)와 페이로드 하부 플레이트(120) 사이에 위치할 수 있다. 공진 모터(300)는 상하 진동을 발생시킬 수 있는 모터로서, 이러한 기능을 수행할 수 있는 모터라면 모두 적용이 가능하다.
본 실시예에서, 공진 모터의 가진에 의하여 혼합대상물 용기를 상하로 운동시키도록 구성된 기구를 탄성 공진기구로 정의하고, 이러한 탄성 공진기구는, 양 종단이 상기 공진 모터의 상면과 상기 페이로드 상부 플레이트의 하면에 연결된 제 1 스프링들; 양 종단이 상기 공진 모터의 하면과 상기 페이로드 하부 플레이트의 상면에 연결된 제 2 스프링들; 상기 공진 모터를 둘러싸고, 상기 페이로드 상부 플레이트와 상기 페이로드 하부 플레이트 사이에 위치한 중간 질량 링; 양 종단이 상기 중간 질량 링의 상면과 상기 페이로드 상부 플레이트의 하면에 연결된 제 3 스프링들; 양 종단이 상기 중간 질량 링의 하면과 상기 페이로드 하부 플레이트의 상면에 연결된 제 4 스프링들; 상기 페이로드 상부 플레이트와 상기 중간 질량 링 사이에 위치하고, 상하 변위가 고정된 상부 고정링; 양 종단이 상기 상부 고정링의 상면과 상기 페이로드 상부 플레이트의 하면에 연결된 제 5 스프링들; 양 종단이 상기 상부 고정링의 하면과 상기 중간 질량 링의 상면에 연결된 제 6 스프링들; 상기 페이로드 하부 플레이트와 상기 중간 질량 링 사이에 위치하고, 상하 변위가 고정된 하부 고정링; 양 종단이 상기 하부 고정링의 상면과 상기 중간 질량 링의 하면에 연결된 제 7 스프링들; 및 양 종단이 상기 하부 고정링의 하면과 상기 페이로드 하부 플레이트의 상면에 연결된 제 8 스프링들을 포함한다. 이하 탄성 공진기구의 세부 구성들에 상세히 설명한다.
제 1 스프링(141)들은 양 종단이 공진 모터(300)의 상면과 페이로드 상부 플레이트(110)의 하면에 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 제 1 스프링(141)들은 4개가 동일한 간격으로 배열되고, 정사각형 형태로 배열된 것으로 예시된다.
제 2 스프링(142)들은 양 종단이 공진 모터(300)의 하면과 페이로드 하부 플레이트(110)의 상면에 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 제 2 스프링(142)들은 4개가 동일한 간격으로 배열되고, 정사각형 형태로 배열된 것으로 예시된다.
제 1 스프링(141)들과 제 2 스프링(142)들은 공진 모터(300)를 기준으로 서로 그 위치가 대응되도록 배열될 수 있다. 공진 모터(300)가 상하 진동을 발생시키면, 제 1 스프링(141)들이 페이로드 상부 플레이트(110)를 상하로 운동시키고, 제 2 스프링(142)들이 페이로드 하부 플레이트(110)를 상하로 운동시키게 된다.
중간 질량 링(150)은 공진 모터(300)를 둘러싸고, 페이로드 상부 플레이트(110)와 페이로드 하부 플레이트(120) 사이에 위치할 수 있다. 중간 질량 링(150)은 링 형상의 플레이트이며, 외주면에 부착되는 추가 하중부(151)를 포함할 수 있다. 다양한 질량의 추가 하중부(151)들을 부착할 수 있으며, 부착된 질량에 의해 공진 주파수를 변경할 수도 있다.
제 3 스프링(143)들은 양 종단이 중간 질량 링(150)의 상면과 페이로드 상부 플레이트(110)의 하면에 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 제 3 스프링(143)들은 8개가 동일한 간격으로 배열되고, 환형으로 배열된 것으로 예시된다.
제 4 스프링(144)들은 양 종단이 중간 질량 링(150)의 하면과 페이로드 하부 플레이트(110)의 상면에 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 제 4 스프링(144)들은 8개가 동일한 간격으로 배열되고, 환형으로 배열된 것으로 예시된다.
페이로드 상부 플레이트(110)가 상하로 운동함에 따라, 제 3 스프링(143)들은 중간 질량 링(150)을 상하로 운동시키게 되며, 페이로드 하부 플레이트(110)가 상하로 운동함에 따라, 제 4 스프링(144)들은 중간 질량 링(150)을 상하로 운동시키게 된다.
지지 바아(180)들은 페이로드 하부 플레이트(120)의 아래쪽에 간격을 두고 위치한 베이스플레이트(220)에 고정되며, 상호 간에 일정한 간격으로 이격되며, 환형으로 배열될 수 있다. 본 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 지지 바아(180)들은 4개의 지지 바아(180)들이 90도 간격으로 위치된 것이 예시된다. 중간 질량 링(150)은 지지 바아(180)들 안쪽에 위치되어, 지지 바아(180)를 따라 상하로 이동하는 것이 가이드될 수 있다. 대안적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 지지 바아(180)들이 중간 질량 링(150)의 외주면에 형성된 지지 바아 홈(181)들에 끼워지도록 할 수 있으며, 중간 질량 링(150)은 지지 바아(180)들에 의해 상하로 가이드될 수 있다.
페이로드 하부 플레이트(120)의 상면에는 페이로드 연결 바아(130)들이 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 페이로드 연결 바아(130)들은 8개의 페이로드 연결 바아(130)들이 환형으로 배열된 것이 예시된다. 페이로드 연결 바아(130)들은 중간 질량 링(150)의 내주면에 형성된 페이로드 연결 바아 홈(131)들에 끼워지며, 페이로드 하부 플레이트(120)는 페이로드 연결 바아(130)들에 의해 상하로 가이드될 수 있다. 이에 따라 중간 질량 링(150)과 페이로드 하부 플레이트(120)는 서로 비틀리지 않고 상하로만 운동을 할 수 있게 된다.
상부 고정링(160)은 페이로드 상부 플레이트(110)와 중간 질량 링(150) 사이에 위치하고, 외주면에 고정된 지지 바아(180)들에 의해 상하 변위가 고정된다. 상부 고정링(160)의 외주면에는 90도 간격으로 홈이 형성되고, 그 홈들마다 지지 바아(180)들이 삽입되어 고정됨으로써, 공진 상태에서도 상부 고정링(160)과 지지 바아(180)들의 견고한 결합 상태가 유지될 수 있다.
제 5 스프링(145)들은 양 종단이 상부 고정링(160)의 상면과 페이로드 상부 플레이트(110)의 하면에 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 제 5 스프링(145)들은 8개가 동일한 간격으로 배열되고, 환형으로 배열되며, 제 3 스프링(143)들 사이에 위치되는 것으로 예시된다.
제 6 스프링(146)들은 양 종단이 상부 고정링(160)의 하면과 중간 질량 링(150)의 상면에 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 제 6 스프링(146)들은 8개가 동일한 간격으로 배열되고, 환형으로 배열되며, 제 3 스프링(143)들 사이에 위치되는 것으로 예시된다. 제 6 스프링(146)들은 하부 고정링(170)을 기준으로 제 5 스프링(145)들과 서로 그 위치가 대응되도록 배열될 수 있다.
페이로드 상부 플레이트(110)가 하강 운동을 하면 제 5 스프링(145)들은 상부 고정링(160)에 의해 압축되며, 중간 질량 링(150)이 상승 운동을 하면 제 6 스프링(146)들은 상부 고정링(160)에 의해 압축된다.
하부 고정링(170)은 페이로드 하부 플레이트(120)와 중간 질량 링(150) 사이에 위치하고, 외주면에 고정된 지지 바아(180)들에 의해 상하 변위가 고정된다. 하부 고정링(170)의 외주면에는 90도 간격으로 홈이 형성되고, 그 홈들마다 지지 바아(180)들이 삽입되어 고정됨으로써, 공진 상태에서도 하부 고정링(170)과 지지 바아(180)들의 견고한 결합 상태가 유지될 수 있다.
제 7 스프링(147)들은 양 종단이 하부 고정링(170)의 상면과 중간 질량 링(150)의 하면에 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 제 7 스프링(147)들은 8개가 동일한 간격으로 배열되고, 환형으로 배열되며, 제 4 스프링(144)들 사이에 위치되는 것으로 예시된다.
제 8 스프링(148)들은 양 종단이 하부 고정링(170)의 하면과 페이로드 하부 플레이트(120)의 상면에 연결될 수 있다. 본 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 제 8 스프링(148)들은 8개가 동일한 간격으로 배열되고, 환형으로 배열되며, 제 4 스프링(144)들 사이에 위치되는 것으로 예시된다. 제 8 스프링(148)들은 하부 고정링(170)을 기준으로 제 7 스프링(147)들과 서로 그 위치가 대응되도록 배열될 수 있다.
중간 질량 링(150)이 하강 운동을 하면 제 7 스프링(147)들은 하부 고정링(170)에 의해 압축되며, 페이로드 하부 플레이트(120)가 상승 운동을 하면 제 8 스프링(148)들은 하부 고정링(170)에 의해 압축된다.
제 1 스프링(141), 제 2 스프링(142), 제 3 스프링(143) 및 제 4 스프링(144)이 동일한 스프링 계수를 가지며, 제 5 스프링(145) 및 제 8 스프링(148)이 동일한 스프링 계수를 가지고, 제 6 스프링(146) 및 제 7 스프링(147)이 동일한 스프링 계수를 가질 수 있다. 즉, 제 1 스프링(141), 제 2 스프링(142), 제 3 스프링(143) 및 제 4 스프링(144)은 서로 동일한 형상과 재질을 가질 수 있으며, 제 5 스프링(145) 및 제 8 스프링(148)은 서로 동일한 형상과 재질을 가질 수 있고, 제 6 스프링(146) 및 제 7 스프링은 서로 동일한 형상과 재질을 가질 수 있다. 스프링 계수의 조정에 의해 진동 거동이 변경될 수 있다.
제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치는 페이로드 상부 플레이트(110) 위에 고정되고, 회전 방향 및 회전 속도가 제어 가능한 회전기구(190)를 더 포함할 수 있다. 혼합대상물 용기(2)는 회전기구(190) 위에 고정될 수 있다.
회전기구(190)는 연결판(191), 로터(192) 및 스테이터(193)를 포함하며 이들이 적층된 구조로 이루어진다. 로터(192)는 반대 극성의 영구자석이 번갈아 연결된 환형 플레이트일 수 있으며, 스테이터(193)는 일정 간격으로 코일이 위치된 환형 플레이트일 수 있으며, 스테이터(193)의 코일들이 선택적으로 전류를 공급하여 로터(192)를 원하는 방향과 속도로 회전시킬 수 있다. 그러나, 원판형 연결판을 원하는 방향과 속도로 회전시킬 수 있는 구조라면 제한없이 회전기구(190)로 선택될 수 있다.
혼합대상물 용기(2)는 회전기구(190) 위에 올려지며, 혼합대상물 용기(2)의 상면에 회전 가능한 수동회전원판(195)이 설치된 상부 고정 플레이트(4)가 위치될 수 있다. 수동회전원판(195)은 자체적으로 회전하는 구조가 아니라, 혼합대상물 용기(2)가 회전할 때 수동적으로 함께 회전할 수 있는 원판이며, 상부 고정 플레이트(4)가 혼합대상물 용기(2)의 상면에 위치한 상태에서도 혼합대상물 용기(2)가 상부 고정 플레이트(4)에 대하여 회전할 수 있도록 한다.
본 실시예에서는 혼합대상물 용기(2)의 하면에 회전기구(190)가 위치되고, 혼합대상물 용기(2)의 상면에 수동회전원판(195)이 위치된 것을 예로 들어 설명하였으나, 혼합대상물 용기(2)의 상면에 회전기구(190)가 위치되고, 혼합대상물 용기(2)의 하면에 수동회전원판(195)이 위치되는 것도 가능하다.
상부 고정 플레이트(4)는 고정 바아(3)의 상면에 고정 볼트(5)로 고정되며, 고정 바아(3)는 상하로 자유롭게 운동할 수 있는 상태로 하우징(100)에 설치될 수 있다. 하우징(100) 내부에는 공진 혼합 장치가 위치되며, 회전기구(190)를 상하로 운동시킬 수 있다.
회전기구(190)는 기준 각도를 중심으로 시계 방향으로 소정 각도 가령 5°회전 및 반시계 방향으로 소정 각도 가령 5°회전을 반복하도록 제어되는 것이 바람직하다. 상하 진동과 함께 이러한 좌우 반복 회전 운동을 병행함으로써 혼합 성능을 더 향상시킬 수 있다.
이하에서는 혼합대상물 용기(2)를 상하 운동시킴과 동시에 기준 각도를 중심으로 시계 방향으로 5°회전 및 반시계 방향으로 5°회전을 반복한 혼합 결과의 효과를 보여는 유동 해석 결과를 설명한다.
해석 프로그램으로는 ANSYS FLUENT R18.2를 사용하였으며, 공진 혼합 장치의 혼합대상물 용기(2) 내의 파우더의 혼합 현상 구현을 위해 각 솔리드 입자를 유동층으로 구현하여 해석하였으며, UDF를 통한 다이나믹 메쉬(Dynamin Mesh) 기법 및 무빙 메쉬(Moving Mesh)기법을 사용하여 해석을 하였다.
도 7은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 해석 대상을 도시하는 도면이며, 도 8은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 해석에서 사용된 유체의 최대 패킹 리미트를 계산하기 위해 사용된 모델을 도시하는 도면이고, 도 9는 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 해석 대상의 물성치를 도시하는 도면이며, 도 10은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 해석에 사용된 운동조건을 도시하는 도면이다.
해석 대상물의 형상은 지름 110mm, 높이 120mm의 원통 구조물로 모델링하였으며, 내부 유체는 기체(Air), 솔리드1(Solid 1), 솔리드2(Solid 2)로 구성하였다. 해석 대상은 아래와 같다.
(1) 실시예: 상하운동 + 좌우반복회전운동
(2) 비교예1: 상하운동
(3) 비교예2: 상하운동 + 일방향회전운동
(4) 비교예3: 내부 임펠러를 이용한 운동
해석 대상물의 물성치 조건을 살펴보면, 각 상을 각각의 방정식으로 계산하는 오일러 모델(Eulerian model)을 사용하였으며, 솔리드 간의 혼합 현상 구현을 위해 솔리드 입자를 유동층으로 계산하는 그래뉼라 모델(Granular model)을 사용하였다. 입자간 패킹 리미트(Packing Limit)는 도 8에 도시된 바와 같이 단순 입방 방식으로 동일한 체적 내의 입자(particle)가 차지하는 체적비를 통해 계산하였다. 각 입자의 점성의 값은 액체 상태의 물의 점성 값을 기준으로 적용하였으며, 하기의 수식으로 계산되었으며 그 결과는 도 9에 도시된다.
최대 패킹 리미트(Maximum Packing Limit) = (고체 체적)/(유체 체적 + 고체 체적)
해석을 위한 운동조건을 살펴보면, 상하운동조건은 60 Hz의 진동수를 가지고 상하로 진폭 3.5mm (총 7mm)을 가지고 운동하는 조건이며, 좌우회전운동조건은 중심축을 기준으로 좌우로 60 Hz의 진동수로 진폭 5도(총 10도)만큼 운동하는 조건이고, 회전운동조건은 회전기구 또는 임펠러가 중심축을 기준으로 500 RPM의 회전수로 시계 방향으로 회전 운동하는 조건이다. 각 운동 조건을 정리하면 도 10과 같다.
해석을 위한 경계조건을 살펴보면, 유동장은 밀폐계로 구성하였으며, 모든 벽면에 대해 슬립이 없는 조건(No-Slip condition)을 적용하였고, 유동층은 총 3개의 유동층으로 구성하였으며, 상단부터 기체(40%), 솔리드1(30%), 솔리드2(30%)로 구성하였고, 내부 임펠러가 있는 비교예3의 유동장은 솔리드1과 솔리드2의 부피 비가 각각 30%를 차지할 수 있도록 고려하였다.
도 11은 본 명세서에 개시된 기술의 제 1 실시예에 따른 공진 혼합 장치의 해석 결과 데이터를 수집할 모니터링 포인트 위치를 도시하는 도면이다.
본 해석에서는 도 11에 도시된 바와 같이 혼합대상물 용기(2) 내의 총 25 개의 모니터링 포인트를 지정하여 해석 결과 데이터를 수집하였으며, 각 모니터링 포인트는 혼합대상물 용기(2)의 운동 방향과 동일한 방향으로 운동하고, 각 모니터링 포인트의 데이터는 길이 1.5mm의 정육면체의 체적 평균(Volume Average) 값을 기준으로 측정하였다.
모니터링 포인트는 도 12에 도시된 바와 같이 식별 부호를 부여할 수 있다. 실시예, 비교예1, 비교예 2는 도 12(a)에 도시된 바와 같이, 가로 방향 모니터닝 포인트가 5개이며, 중앙부터 바깥쪽을 향해 1 내지 5의 식별 부호를 부여한다. 이와는 달리, 실시예 3은 도 12(b)에 도시된 바와 같이, 중앙의 임펠러로 인해 가로 방향 모니터링 포인트가 4개이며, 중앙의 가로 방향 모니터링 포인트가 존재하지 않는다. 따라서, 실시예 3은 중앙부터 바깥쪽을 향해 1 내지 4의 식별 부호를 부여한다. 세로 방향 모니터링 포인트는 5개이며, 바닥부터 위를 향해 A, B, C, D, E의 식별 부호를 부여한다.
도 13은 실시예의 시간에 따른 부피율(Volume Fraction)의 변화를 도시하며, 도 14는 비교예 1의 시간에 따른 부피율의 변화를 도시하고, 도 15는 비교예 2의 시간에 따른 부피율의 변화를 도시하며, 도 16은 비교예 3의 시간에 따른 부피율의 변화를 도시한다.
도 13에 도시된 바와 같이, 실시예는 혼합이 약 0.7초 이내에 일어나고, 약 2.5초 이후부터 좌우 회전의 영향으로 위치별 부피율의 값의 차이를 가지나, 약 6초 이전까지 그 차이는 점차적으로 감소하며, 6초 이후부터는 부피율이 큰 차이를 갖지 않는다. 부피율이 수렴하는 동안 진폭이 크지 않아 모든 모니터링 포인트에서 동일한 부피율 값을 가지도록 혼합이 이루어지고 있음을 알 수 있으며, 비교예 1 내지 3과 비교할 때, 혼합이 가장 고르게 진행되고 있는 것으로 확인된다.
도 14에 도시된 바와 같이, 비교예 1은 혼합이 약 1.5초 이내에 일어나고, 1.5초 이후 솔리드 1은 고른 분포를 가지며, 솔리드 2는 상하 운동의 영향으로 일부 위치별로 부피율 값의 차이를 가지나, 일정 시간 이후 그 차이는 점차적으로 감소한다. 그러나, 솔리드 2는 부피율이 수렴하는 동안 모니터링 포인트들에서의 부피율 값이 차이를 나타내고 있는 것으로 확인되며, 이에 따라 고른 혼합이 진행되지 않는 것으로 확인된다.
도 15에 도시된 바와 같이, 비교예 2는 혼합은 약 1.5초 이내에 일어나고, 혼합 이후 솔리드 2의 경우 부피율의 차이는 반복적으로 변하며, 약 6~7초 이후부터 부피율 값이 급격히 변하는 경향이 나타나므로, 고른 혼합이 달성되지 못하는 것으로 확인된다. 이는 상하운동보다 회전운동에 의한 혼합의 영향이 더 크게 나타나기 때문이며, 원심 분리기의 방법과 마찬가지로 비교적 무거운 솔리드 2의 입자들이 벽면쪽으로 밀집되는 것으로 판단된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 비교예 3은 혼합이 약 2초 이내에 일어나고, 5.5초 이전까지 솔리드 2의 부피율 값은 반복적인 변화를 가지며, 6초 이후 부터 각 모니터링 포인트 별 솔리드 2의 부피율 값은 큰 차이를 가지므로, 고른 혼합이 달성되지 못하는 것으로 확인된다. 이는 임펠러의 회전이 원심 분리기와 같은 역할을 하며, 비교적 무거운 입자인 솔리드 2의 입자가 벽면쪽으로 밀집되는 것으로 판단된다.
도 17에는 해석 결과로서 혼합대상물 용기 내의 전 영역에 부피율이 설정값에 도달하는데 걸리는 시간이 표시되어 있다.
초기 혼합을 살펴보면, 모든 샘플이 약 2초 이내에 고른 혼합 분포를 가졌으며, 혼합대상물 용기 내의 전 영역에 대해 고른 혼합을 가지는 부피율의 값은 솔리드1의 경우 0.119이고, 솔리드2의 경우 0.160의 값이다.
실시예의 경우 초기 혼합 시 전 영역에 걸쳐 가장 빠른 혼합 시간을 가졌다. 초기 혼합까지 입자들은 고른 분포를 가지나, 그 이후 비교적 무거운 입자인 솔리드2의 경우 믹서기의 운동의 영향으로 부피율 값의 차이를 가지게 되었다.
비교예 1의 경우 솔리드2의 입자 운동에 의해 부피율 값의 차이를 갖지만, 상하 운동 및 좌우 회전운동의 고른 밸런스로 인해 혼합대상물 용기 내의 전 영역에 고른 입자 분포를 가졌다.
비교예 2의 경우 솔리드2의 입자들이 회전 운동에 의해 벽면으로 밀집되는 경향이 나타나며, 이는 시간이 지날수록 더욱 심해지는 경향이 나타났다.
비교예 3의 경우 솔리드 2의 입자들이 회전 운동에 의해 믹서기의 벽면 상부로 밀집되어 전 영역에 대한 부피율 값의 차이가 크게 나타났다.
결론적으로, 진동 혼합이 내부 임펠러 혼합에 비해 최대 5.1배 빠른 고른 혼합 성능을 보였고, 회전 운동은 내부 파우더의 입자를 혼합하는데 있어 많은 영향을 미치며, 반복적인 좌우 회전 운동이 한 방향으로의 회전 운동보다 전 영역에 대해 더욱 좋은 효과를 가졌다.
도 18은 본 명세서에 개시된 기술의 제 2 실시예에 따른 공진 혼합 장치를 도시하는 도면이다.
제 2 실시예에 따른 공진 혼합 장치는 압력 조절 장치(200)를 더 포함할 수 있다. 압력 조절 장치(200)는 페이로드 상부 플레이트(110) 또는 회전기구(190) 위에 고정된 혼합대상물 용기(2)에 연결되어 혼합대상물 용기(2)를 진공 상태로 만들거나, 원하는 압력을 가할 수 있다.
압력 조절 장치(200)는 진공 펌프(201) 및 진공 연결관(202)을 포함할 수 있으며, 진공 연결관(202)은 혼합대상물 용기(2)의 내부에 연결되며, 진공 펌프(201)를 가동시켜 혼합대상물 용기(2)의 내부를 진공 또는 원하는 압력으로 설정할 수 있다. 압력 조절 장치(200)는 혼합대상물 용기(2) 내의 압력은 2~3 기압으로 설정할 수도 있다.
또한, 제 2 실시예에 따른 공진 혼합 장치는 페이로드 상부 플레이트(110) 또는 회전기구(190) 위에 고정된 혼합대상물 용기(2)에 광을 투사하는 광 발생기(210)을 더 포함할 수 있다.
광 발생기(210)는 복사열로 가열을 할 수 있는 광 발생부(212) 및 광 발생부(212)를 상하로 이동시키는 승강장치(211)를 포함할 수 있다. 광 발생부(212)에서 발생된 복사열은 투명 케이스로 이루어진 혼합대상물 용기(2)를 통과하여 내부의 혼합대상물(1)을 가열할 수 있다. 광 발생부(212)는 광을 급속히 올려 복사열을 급속히 증가시키는 것이 바람직하다. 온도는 최대 250℃까지 올리는 것이 바람직하다.
압력 조절 장치(200) 및 광 발생기(210)에 의해 급속 반응기의 기능이 수행될 수 있다. 투명한 혼합대상물 용기(2) 내에 압력 조절 장치(200)가 압력을 가하고, 광 발생기(210)가 광으로 혼합대상물 용기(2) 내의 온도를 급격히 올리는 동시에 진동으로 혼합대상물(1)을 활성화하여 반응 및 합성이 빠르게 진행할 수 있다.
또한, 압력 조절 장치(200) 및 광 발생기(210)에 의해 급속 증발기의 기능이 수행될 수 있다. 투명한 혼합대상물 용기(2) 내를 압력 조절 장치(200)가 진공 상태로 만들고, 광 발생기(210)가 광으로 혼합대상물 용기(2) 내의 온도를 급격히 올리는 동시에 진동으로 혼합대상물(1)을 활성화하여 증발을 빠르게 진행할 수 있다.
즉, 압력 조절 장치(200) 및 광 발생기(210)를 사용함으로써, 합성 및 반응을 시키기 위한 혼합대상물(1)들의 빠른 혼합 및 급속한 반응 및 증발이 가능하게 되며, 이에 따라 장비 1대만으로 모든 기능을 수행하며 혼합 시간을 획기적으로 단축할 수 있게 된다. 본 실시예에 따른 공진 혼합 장치는 온도와 압력을 조절하고 활성화를 강하게 함으로써, 급속한 화학 반응이 가능하게 되므로, 혼합대상물(1)들의 활성화 및 급속 증발이 가능하게 될 수 있다.
이상, 본 명세서에 개시된 기술을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 명세서에 개시된 기술의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
100: 공진 발생기
110: 페이로드 상부 플레이트
120: 페이로드 하부 플레이트
130: 페이로드 연결 바아
140: 공진 모터
141: 제 1 스프링
142: 제 2 스프링
143: 제 3 스프링
144: 제 4 스프링
145: 제 5 스프링
146: 제 6 스프링
147: 제 7 스프링
148: 제 8 스프링
150: 중간 질량 링
151: 추가 하중부
160: 상부 고정링
170: 하부 고정링
180: 지지 바아
190: 회전기구
191: 연결판
192: 로터
193: 스테이터
200: 압력 조절 장치
201: 진공 펌프
202: 진공 연결관
210: 광 발생기
211: 승강장치
212: 광 발생부
220: 베이스플레이트

Claims (22)

  1. 혼합대상물들을 혼합하도록 구성된 공진 혼합 장치로서,
    페이로드 상부 플레이트;
    상기 페이로드 상부 플레이트의 아래쪽에 위치한 페이로드 하부 플레이트;
    상기 페이로드 상부 플레이트와 상기 페이로드 하부 플레이트 사이에 위치한 공진 모터;
    상기 공진 모터의 가진에 의하여 혼합대상물 용기를 상하로 운동시키도록 구성된 탄성 공진기구; 및
    상기 페이로드 상부 플레이트 상에 고정되고, 회전 방향 및 회전 속도가 제어 가능한 회전기구를 포함하고,
    상기 혼합대상물 용기는 상기 회전기구 위에 고정되어, 기준 각도를 중심으로 소정 각도의 크기로 시계 방향과 반시계 방향의 회전을 반복하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전기구의 제어는 기준 각도를 중심으로 시계 방향으로 5°회전 및 반시계 방향으로 5°회전을 반복하는 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전기구는 반대 극성의 영구자석이 번갈아 연결된 환형 플레이트의 로터 및 일정 간격으로 코일이 위치된 환형 플레이트의 스테이터를 포함하고, 상기 스테이터의 코일들이 선택적으로 전류를 공급하여 로터를 원하는 방향과 속도로 회전시키도록 제어되는 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전기구 상에 고정된 혼합대상물 용기에 연결되어 혼합대상물 용기를 진공 상태로 만들 수 있는 압력 조절 장치를 더 포함하는 공진 혼합 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 압력 조절 장치는, 상기 혼합대상물 용기의 내부에 연결되도록 구성되는 진공 연결관 및 상기 혼합대상물 용기의 내부를 진공 또는 원하는 압력으로 설정하도록 구성되는 진공 펌프을 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전기구 상에 고정된 혼합대상물 용기에 광을 투사하는 광 발생기를 더 포함하는 공진 혼합 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광 발생기는 복사열로 가열을 하도록 구성되는 광 발생부 및 상기 광 발생부를 상하로 이동시키도록 구성되는 승강장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  8. 혼합대상물들을 혼합하도록 구성된 공진 혼합 장치로서,
    페이로드 상부 플레이트;
    상기 페이로드 상부 플레이트의 아래쪽에 위치한 페이로드 하부 플레이트;
    상기 페이로드 상부 플레이트와 상기 페이로드 하부 플레이트 사이에 위치한 공진 모터;
    상기 공진 모터의 가진에 의하여 혼합대상물 용기를 상하로 운동시키도록 구성된 탄성 공진기구;
    상기 페이로드 상부 플레이트 상에 고정된 혼합대상물 용기에 연결되어 혼합대상물 용기를 진공 상태로 만들 수 있는 압력 조절 장치; 및
    상기 페이로드 상부 플레이트 상에 고정된 혼합대상물 용기에 광을 투사하는 광 발생기를 포함하는 공진 혼합 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성 공진기구는,
    양 종단이 상기 공진 모터의 상면과 상기 페이로드 상부 플레이트의 하면에 연결된 제 1 스프링들;
    양 종단이 상기 공진 모터의 하면과 상기 페이로드 하부 플레이트의 상면에 연결된 제 2 스프링들;
    상기 공진 모터를 둘러싸고, 상기 페이로드 상부 플레이트와 상기 페이로드 하부 플레이트 사이에 위치한 중간 질량 링;
    양 종단이 상기 중간 질량 링의 상면과 상기 페이로드 상부 플레이트의 하면에 연결된 제 3 스프링들;
    양 종단이 상기 중간 질량 링의 하면과 상기 페이로드 하부 플레이트의 상면에 연결된 제 4 스프링들;
    상기 페이로드 상부 플레이트와 상기 중간 질량 링 사이에 위치하고, 상하 변위가 고정된 상부 고정링;
    양 종단이 상기 상부 고정링의 상면과 상기 페이로드 상부 플레이트의 하면에 연결된 제 5 스프링들;
    양 종단이 상기 상부 고정링의 하면과 상기 중간 질량 링의 상면에 연결된 제 6 스프링들;
    상기 페이로드 하부 플레이트와 상기 중간 질량 링 사이에 위치하고, 상하 변위가 고정된 하부 고정링;
    양 종단이 상기 하부 고정링의 상면과 상기 중간 질량 링의 하면에 연결된 제 7 스프링들; 및
    양 종단이 상기 하부 고정링의 하면과 상기 페이로드 하부 플레이트의 상면에 연결된 제 8 스프링들을 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 페이로드 하부 플레이트에 연결되며, 환형으로 배열된 페이로드 연결 바아들을 더 포함하되,
    상기 중간 질량 링은 환형 플레이트이고, 내주면에 상기 페이로드 연결 바아들이 끼워지도록 구성되는 페이로드 연결 바아 홈들이 형성된 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 3 스프링들은 환형으로 배열되며, 상호 간에 동일한 간격을 가지도록 이격되고,
    상기 제 4 스프링들은 환형으로 배열되며, 상호 간에 동일한 간격을 가지도록 이격된 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 5 스프링들 및 제 6 스프링들은 상기 제 3 스프링들 사이에 위치되며,
    상기 제 7 스프링들 및 제 8 스프링들은 상기 제 4 스프링들 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 스프링, 제 2 스프링, 제 3 스프링 및 제 4 스프링이 동일한 스프링 계수를 가지며,
    상기 제 5 스프링 및 제 8 스프링이 동일한 스프링 계수를 가지고,
    상기 제 6 스프링 및 제 7 스프링이 동일한 스프링 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 상부 고정링과 상기 하부 고정링의 외주면에 고정된 지지 바아들을 더 포함하는 것을 특징으로 공진 혼합 장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 중간 질량 링은 외주면에 부착되는 추가 하중부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  16. 페이로드 상부 플레이트;
    페이로드 상부 플레이트의 아래쪽에 위치한 페이로드 하부 플레이트;
    페이로드 상부 플레이트와 페이로드 하부 플레이트 사이에 위치한 공진 모터;
    양 종단이 공진 모터의 상면과 페이로드 상부 플레이트의 하면에 연결된 제 1 스프링들;
    양 종단이 공진 모터의 하면과 페이로드 하부 플레이트의 상면에 연결된 제 2 스프링들;
    공진 모터를 둘러싸고, 페이로드 상부 플레이트와 페이로드 하부 플레이트 사이에 위치한 중간 질량 링;
    양 종단이 중간 질량 링의 상면과 페이로드 상부 플레이트의 하면에 연결된 제 3 스프링들;
    양 종단이 중간 질량 링의 하면과 페이로드 하부 플레이트의 상면에 연결된 제 4 스프링들;
    페이로드 상부 플레이트와 중간 질량 링 사이에 위치하고, 상하 변위가 고정된 상부 고정링;
    양 종단이 상부 고정링의 상면과 페이로드 상부 플레이트의 하면에 연결된 제 5 스프링들;
    양 종단이 상부 고정링의 하면과 중간 질량 링의 상면에 연결된 제 6 스프링들;
    페이로드 하부 플레이트와 중간 질량 링 사이에 위치하고, 상하 변위가 고정된 하부 고정링;
    양 종단이 하부 고정링의 상면과 중간 질량 링의 하면에 연결된 제 7 스프링들;
    양 종단이 하부 고정링의 하면과 페이로드 하부 플레이트의 상면에 연결된 제 8 스프링들; 및
    상기 페이로드 하부 플레이트에 연결되며, 환형으로 배열된 페이로드 연결 바아들을 포함하고,
    상기 중간 질량 링은 환형 플레이트이고, 내주면에 상기 페이로드 연결 바아들이 끼워지는 페이로드 연결 바아 홈들이 형성된 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 3 스프링들은 환형으로 배열되며, 상호 간에 동일한 간격을 가지도록 이격되고,
    제 4 스프링들은 환형으로 배열되며, 상호 간에 동일한 간격을 가지도록 이격된 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    제 5 스프링들 및 제 6 스프링들은 제 3 스프링들 사이에 위치되며,
    제 7 스프링들 및 제 8 스프링들은 제 4 스프링들 사이에 위치된 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    제 1 스프링, 제 2 스프링, 제 3 스프링 및 제 4 스프링이 동일한 스프링 계수를 가지며,
    제 5 스프링 및 제 8 스프링이 동일한 스프링 계수를 가지고,
    제 6 스프링 및 제 7 스프링이 동일한 스프링 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상부 고정링과 하부 고정링의 외주면에 고정된 지지 바아들을 더 포함하는 것을 특징으로 공진 혼합 장치.
  21. 제 16 항에 있어서,
    중간 질량 링은 외주면에 부착되는 추가 하중부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
  22. 제 4 항, 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 공진 혼합 장치는 증발기 또는 급속 반응기인 것을 특징으로 하는 공진 혼합 장치.
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