(57)【要約】  本発明は、互いに異なる種類の流体をより効率よく混合するために混合システムに関し、第１流体が供給される配管の内部に設置される混合システムであって、前端と後端が所定角度だけ回転して曲面を形成し、この際、互いに離隔して配置される複数の混合部材を含む混合部と、隣接した混合ユニットの間の空間に第２流体を供給する供給手段とを含むことを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体が供給される配管と、
前記配管の内部に前記第１流体の流れ方向に設置され、前端から後端が所定角度だけ捩れたプレート形状を有し、互いに離隔して配置される複数の混合部材を含む混合部と、
隣接した前記混合部材の間の空間または前記配管の内面と前記混合部材との間の空間に第２流体を供給する供給手段とを含むことを特徴とする、混合システム。
【請求項２】
前記混合部材の後端は、前端から４５度〜１８０度捩れたことを特徴とする、請求項１に記載の混合システム。
【請求項３】
前記混合部材の前端から後端までの長さは、配管の直径の０．４倍〜１．２倍であることを特徴とする、請求項１に記載の混合システム。
【請求項４】
互いに隣接した前記混合部材の間の距離は、配管の直径の０．２倍〜０．６倍であることを特徴とする、請求項１に記載の混合システム。
【請求項５】
前記供給手段は、複数個の流路を介して前記配管の内部に前記第２流体を供給することを特徴とする、請求項１に記載の混合システム。
【請求項６】
前記供給手段は、少なくとも一対以上の流路を介して前記混合部材の各側面に形成された曲面に前記第２流体を供給することを特徴とする、請求項５に記載の混合システム。
【請求項７】
前記供給手段は、前記配管の長さを基準として、前記第２流体が排出される端部の位置が、前記混合部材の前端の位置と同一であるか、混合ユニットの前端よりも後方に位置することを特徴とする、請求項１に記載の混合システム。
【請求項８】
前記第１流体は、前記第２流体よりも粘度が高いことを特徴とする、請求項１に記載の混合システム。
【請求項９】
前記第１流体は、前記第２流体に対して粘度が５０倍〜５００００倍であることを特徴とする、請求項１に記載の混合システム。
【請求項１０】
前記第１流体は、前記第２流体よりも多量供給されることを特徴とする、請求項１に記載の混合システム。
【請求項１１】
前記配管に供給される前記第２流体の量は、前記第１流体の重量比の１％以下であることを特徴とする、請求項１０に記載の混合システム。
【請求項１２】
前記混合部の後端に配置される静的混合器をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の混合システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに異なる種類の流体をより効率よく混合するための混合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
静的混合器（Static mixer）は、動く部分がなく流体が配管の内部を通過しながら連続して混合させる一種の混合装置である。静的混合器は、混合効率に優れ、動く部分がないため騒音および振動がなく、メンテナンスが不要であるという利点があり、これを活かした混合システムが様々な分野で使用されている。
【０００３】
図１は一般的な静的混合器を概略的に図示した図である。図１に図示されているように、静的混合器は、配管１０内に設置され、配管１０の一側に流入される流体を混合する。配管１０の一側に流入された流体は、交互に配置された右側混合ユニット２０と左側混合ユニット３０を通過しながら混合される。
【０００４】
図１に図示されている右側混合ユニット２０は、後端が前端に対して右側に１８０度だけ回転して捩れた形態であり、左側混合ユニット３０は、後端が前端に対して左側に１８０度だけ回転して捩れた形態である（前端は、流体が流入される側に近い角部、流体が流入される側から遠い角部）。右側混合ユニット２０の後端は、後方に配置され互いに当接する左側混合ユニット３０の前端と十字状に交差し、左側混合ユニット３０の後端と後方に配置された右側混合ユニット２０の前端も十字状に交差する。すなわち、右側および左側混合ユニットが交互に設置され、流体の流れ方向が反対になり（Rotational Circulation）、流体の流れが転換して（Radical Mixing）、流体の混合が容易に行われる。
【０００５】
一方、韓国公開特許第１０‐２０１２‐０１２１８８４号（「伸張流動混合器を含む混合システム」、公開日：２０１２年１１月０６日、以下、先行技術１）のように、最近、かかる静的混合器の前端に静的混合器と異なる形状の混合ユニットを配置し、混合システムの効率を高めようとする技術が紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国公開特許第１０‐２０１２‐０１２１８８４号（「伸張流動混合器を含む混合システム」、公開日：２０１２年１１月０６日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明による混合システムは、上述のように、混合システムの混合効率を向上させるために導き出されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述のような問題点を解決するための本発明による混合システムは、第１流体が供給される配管と、前記配管の内部に前記第１流体の流れ方向に設置され、前端から後端が所定角度だけ捩れたプレート形状を有し、互いに離隔して配置される複数の混合部材を含む混合部と、隣接した前記混合部材の間の空間または前記配管の内面と前記混合部材との間の空間に第２流体を供給する供給手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、前記混合部材の後端は、前端から４５度〜１８０度捩れたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記混合部材の前端から後端までの長さは、配管の直径の０．４倍〜１．２倍であることを特徴とする。
【００１１】
また、互いに隣接した前記混合部材の間の距離は、配管の直径の０．２倍〜０．６倍であることを特徴とする。
【００１２】
また、前記供給手段は、複数個の流路を介して前記配管の内部に前記第２流体を供給することを特徴とする。
【００１３】
また、前記供給手段は、少なくとも一対以上の流路を介して前記混合部材の各側面に形成された曲面に前記第２流体を供給することを特徴とする。
【００１４】
また、前記供給手段は、前記配管の長さを基準として、前記第２流体が排出される端部の位置が、前記混合部材の前端の位置と同一であるか、混合部材の前端よりも後方に位置することを特徴とする。
【００１５】
また、前記第１流体は、前記第２流体よりも粘度が高いことを特徴とする。
【００１６】
また、前記第１流体は、前記第２流体に対して粘度が５０倍〜５００００倍であることを特徴とする。
【００１７】
また、前記第１流体は、前記第２流体よりも多量供給されることを特徴とする。
【００１８】
また、前記配管に供給される前記第２流体の量は、前記第１流体の重量比の１％以下であることを特徴とする。
【００１９】
また、前記混合部の後端に配置される静的混合器をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
上述のような本発明による混合システムによると、配管の内部に流入される第１流体と第２流体が混合部の内側に形成された曲面を介して先に混合された後、静的混合器によって混合されることから、混合効率が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】静的混合器を用いた混合システムの概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による混合システムの概略図である。
【図３】本発明の第１実施形態による追加混合ユニットの斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態による追加混合ユニットの上部断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態による追加混合ユニットの上部断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による追加混合ユニットの側面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による追加混合ユニットの上部断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による追加混合ユニットの上部断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態による追加混合ユニットの上部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照して、本発明による混合システムの様々な実施形態について詳細に説明する。
【００２３】
本発明による混合システムは、追加される混合ユニットの実施形態によって複数の実施形態を有するため、先ず混合システムについて説明した後、追加混合ユニットの実施形態について説明する。
【００２４】
図２は本発明の一実施形態による混合システムを概略的に図示した図である。
【００２５】
図２に図示されているように、本発明の一実施形態による混合システムは、配管１０の内部に流入される第１流体Ａと第２流体Ｂを混合するためのものであり、混合部１００と外部から配管１０の内部に連結される供給手段２００を含み、混合部１００の後端に設置される静的混合器（Static mixer）をさらに含むことができる。
【００２６】
図２に図示されている本発明の一実施形態において、第１流体Ａは、比較的多量が流入され、高粘度の流体であってもよく、第２流体Ｂは、比較的少量が流入され、底粘度の流体であってもよい。具体的には、第２流体は、第１流体と第２流体が混合されたとき、混合流体の全質量を１００％としたときに質量比で１％未満であってもよく、第１流体の粘度は、第２流体の粘度より５０〜５００００倍であり得る。
【００２７】
静的混合器は、発明の背景技術で説明したものと同一の混合器であり、図２に図示されているように、混合部１００の後端に右側混合ユニット２０と左側混合ユニット３０が交互に配置され、混合部１００を通過して流入される流体を混合する。
【００２８】
本発明の主な特徴である追加混合ユニットは、混合部１００と供給手段２００とを含み、混合部１００と供給手段２００の形態または位置によって様々な実施形態を有することができ、以下、添付の図面を参照して、本発明の追加混合ユニットの好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２９】
［第１実施形態による追加混合ユニット］
図３は本発明の第１実施形態による追加混合ユニットを図示した図である。上述のとおり、本発明の追加混合ユニットは、混合システムの前端に設置されるため、図３は図２の上部の一部分のみを図示した図である。
【００３０】
混合部１００は、配管の内部に供給される第１流体Ａと第２流体Ｂを静的混合器で混合する前に予め混合するためのものであり、混合部１００に供給される第１流体Ａと第２流体Ｂの流れを変更し、複数の混合部材からなり得る。
【００３１】
図３には混合部１００の実施形態が図示されており、図３に図示されているように、本発明の一実施形態において、混合部１００は、第１混合部材１１０と第２混合部材１２０とを含むことができる。
【００３２】
第１混合部材１１０と第２混合部材１２０は、互いに同一の構成であり、互いに所定間隔離隔して配管１０の内部に設置され得る。第１混合部材１１０と第２混合部材１２０が、配管１０の内部に固定され設置される方法は様々であり得るが、本発明の一実施形態において、第１混合部材１１０と第２混合部材１２０は、配管１０と溶接され固定され得る。
【００３３】
図３に図示されているように、第１混合部材１１０と第２混合部材１２０は、捩れたプレート形状を有し、且つ、配管１０に供給される第１流体の流れ方向に設置される形態であってもよい。以下、説明の便宜上、混合部材の部分のうち、第１流体が流入される部分の端部を前端、第１流体が排出される部分の端部を後端とする。
【００３４】
図３に図示されているように、第１混合部材１１０は、第１後端１１２が第１前端１１１から所定角度回転して捩れた形状であり、捩れた両側面に第１外側曲面１１３と第１内側曲面１１４を形成する。
【００３５】
図４は図３に図示されている混合部１００と供給手段２００を、図３を基準として、上側から下側に眺めたものを図示したものであり、図３および図４に図示されているように、第１混合部材１１０の第１後端１１２は、第１前端１１１から６０度の角度だけ回転して捩れ得る。
【００３６】
第１混合部材１１０の第１後端１１２が第１前端１１１に対して６０度の角度だけ回転して捩れることで形成される第１内側曲面１１４に後述する供給手段２００から第２流体Ｂが供給され、第１内側曲面１１４を介して第１流体Ａと第２流体Ｂの流れが変更されることで、互いに異なる二つの流体の混合効率が改善する。
【００３７】
ただし、本発明は、第１混合部材１１０の第１後端１１２が第１前端１１１から所定角度回転して捩れた程度を６０度に限定するものではなく、第１後端１１２は、第１前端１１１から４５度〜１８０度の範囲内で回転して捩れ得る。
【００３８】
上述のとおり、第１混合部材１１０と第２混合部材１２０は、互いに同一の構成であるため、本発明の一実施形態において、第２混合部材１２０の第２後端１２２は、第２前端１２１に対して６０度の角度だけ回転して捩れ得、第２後端が第２前端に対して所定角度だけ回転して捩れることで、両側に第２外側曲面１２３と第２内側曲面１２４が形成される。
【００３９】
図３および図４に図示されているように、第１混合部材１１０と第２混合部材１２０は、互いに所定間隔離隔して配管の内周面に固定されることで、第１混合部材１１０と第２混合部材１２０との間に内部混合空間１３０が形成され得る。
【００４０】
図５は第１混合部材１１０と第２混合部材１２０との間隔を図示した図であり、内部混合空間１３０の幅、すなわち、図５を基準として、第１前端１１１と第２前端１２１との距離であるＬ２は、配管１０の内径（内周面の直径）Ｌ１の１／３倍であり、第１前端１１１と配管１０の内周面との距離Ｌ３と、第２前端１２１と配管１０の内周面との距離Ｌ４が互いに同一であるように、それぞれ、配管１０の内径Ｌ１の１／３倍であり得る。ただし、本発明において、Ｌ２は、配管１０の内径の１／３倍に限定されるものではなく、Ｌ２は、０．２〜０．６倍であり得る。Ｌ３とＬ４は、それぞれ、Ｌ１からＬ２を減じた値の半分だけの長さであり得る。
【００４１】
図３〜図５に図示されているように、供給手段２００は、内部混合空間１３０に第２流体Ｂを供給し、複数個の流路を介して内部混合空間１３０に第２流体Ｂを供給することができ、供給手段２００は、複数個の流路を実現するために、第１ノズル２１０と第２ノズル２２０とを含むことができる。
【００４２】
第１ノズル２１０と第２ノズル２２０は、外部から配管１０の中断により、同一の量と同一の供給速度で第２流体Ｂを供給することができる。
【００４３】
上述のとおり、第１ノズル２１０と第２ノズル２２０から供給される第２流体Ｂは、第１混合部材１１０の第１内側曲面１１４と第２混合部材１２０の第２内側曲面１２４に沿って流れが変わることで混合が行われる。したがって、第１ノズル２１０と第２ノズル２２０から供給される第２流体Ｂは、それぞれ、第１内側曲面１１４と第２内側曲面１２４に供給される必要がある。このために、図５を基準として、第１ノズル２１０と第２ノズル２２０の位置は、それぞれ、第１内側曲面１１４と第２内側曲面１２４の領域と重なるようにすることができ、配管１０の中心Ｃを基準に互いに対称であり得る。すなわち、第１ノズル２１０から配管の中心Ｃまでの距離Ｄ１と、第２ノズル２１０から配管の中心Ｃまでの距離Ｄ２は、互いに同一であり得る。
【００４４】
図３〜図５に図示されている本発明の第１実施形態による追加混合ユニットは、供給手段２００が第１ノズル２１０と第２ノズル２２０を用いて２個の流路で第２流体を供給する方法について説明しているが、本発明の供給手段２００は、これに限定されず、偶数個の流路で第２流体Ｂを内部混合空間１３０に供給し、この際、供給される第２流体Ｂが混合ユニットが形成する内側曲面に供給されると、供給手段２００の位置および個数は関係ない。また、供給手段２００から流路を介して供給される第２流体が、第１混合部材１１０と第２混合部材１２０それぞれと配管１０との間の空間、すなわち、第１外側曲面１１３と第２外側曲面１２３に供給される実施形態があり得る。
【００４５】
図６は本発明の第１実施形態による追加混合ユニットを側面から眺めたものを図示した図である。図６に図示されている混合部１００の長さＬ５は、配管１０の内径の０．８倍であり得るが、これに限定されず、混合部１００の長さＬ５は、配管１０の内径の０．４〜１．２倍であり得る。
【００４６】
図６に図示されているように、前記第１ノズル２１０と第２ノズル２２０の端部の位置は、前記混合ユニットの前端の位置と同一であるか、図５を基準として、混合ユニットの前端の位置よりも下側（配管を基準に後方）に位置することができる。これは、第１および第２ノズル２１０、２２０を介して供給される第２流体が、他の部分に広がらず、第１混合部材１１０と第２混合部材１２０が形成する曲面にすぐ供給されるようにするためである。
【００４７】
上述の図３〜図６に図示されている本発明の第１実施形態による追加混合ユニットは、静的混合器の前端に設置されて予備混合の用途に使用されるものであり、相対的に粘度差が大きい２種類の流体を混合するときに、差圧が少なくかかり、且つ高い混合効果が比較的短い区間内で得られるという効果がある。
【００４８】
［第２実施形態による追加混合ユニット］
以下、添付の図面を参照して、本発明の第２実施形態による追加混合ユニットについて詳細に説明する。
【００４９】
本発明の第２実施形態による追加混合ユニットは、第１実施形態による追加混合ユニットに比べて、第１および第２混合部材の後端が前端に対して捩れた角度が異なるものであり、以下で説明していない構成については、第１実施形態と第２実施形態が同一であるとみなす。
【００５０】
図７は本発明の第２実施形態による追加混合ユニットの断面を図示した図である。
【００５１】
図７に図示されているように、本発明の第２実施形態による追加混合ユニットにおいて、第１混合部材１１０は、捩れたプレート形状を有し、この際、第１後端１１２は、第１前端１１１から１２０度だけ回転して捩れた形状であり、第１実施形態と同様、第１混合部材１１０の捩れた両側面に第１外側曲面１１３と第１内側曲面１１４を形成する。第１混合部材１１０と第２混合部材１２０は、互いに同一の構成であるため、第２混合部材１２０も、第２後端１２２が第２前端１２１から１２０度だけ回転して捩れ、第２外側曲面１２３と第２内側曲面１２４を形成する。
【００５２】
本発明の第２実施形態において、第１混合部材１１０と第２混合部材１２０は、第１実施形態よりも捩れることで、それぞれの外側曲面と内側曲面の曲率が大きくなり得る。これは、第１流体と第２流体の混合効率が、第１実施形態よりも改善することができるが、第１実施形態よりも差圧が高くかかり得る。したがって、第１混合部材１１０と第２混合部材１２０の捩れた程度は、第１流体および第２流体の粘度および供給速度によって異なり得る。
【００５３】
図７に図示されているように、第１ノズル２１０と第２ノズル２２０は、第１実施形態と同様、内部混合空間１３０に第２流体を供給する。
【００５４】
［第３実施形態による追加混合ユニット］
図８は本発明の第３実施形態による追加混合ユニットを図示した図である。
【００５５】
図８に図示されているように、本発明の第３実施形態は、第１実施形態において第１および第２ノズル２１０、２２０の位置が変更されたものであり、第１および第２ノズル２１０、２２０についてのみ説明し、説明していない他の構成については同一であるとみなす。
【００５６】
図８に図示されているように、本発明の第３実施形態による追加混合ユニットは、第１実施形態と同様、第１および第２混合部材１１０、１２０がそれぞれ６０度だけ捩れていることは同一であるが、第１ノズル２１０と第２ノズル２２０から第２流体を外部混合空間１４０に排出する。
【００５７】
図８に図示されているように、外部混合空間１４０は、第１外側曲面１１３および第２外側曲面１２３と配管１０との間の空間であり、第１ノズル２１０と第２ノズル２２０は、それぞれ、第１外側曲面１１３と第２外側曲面１２３に第２流体を供給して、第１流体と第２流体が互いに混合されるようにすることができる。
【００５８】
図８に図示されている第１ノズル２１０と第２ノズル２２０それぞれから配管１０の中心Ｃまでの距離は、同一であり得る。
【００５９】
図８に図示されている本発明の第３実施形態において、供給手段は、外部混合空間１４０に第２流体を供給したが、本発明はこれに限定されず、図９に図示されている本発明の第４実施形態と同様、第１ノズル２１０と第２ノズル２２０は、内部混合空間１３０の第１内側曲面１１４と第２内側曲面１２４に、第３ノズル２３０と第４ノズル２４０は、外部混合空間１４０の第１外側曲面１１３と第２外側曲面１２３に、第２流体を供給する実施形態があり得る。
【００６０】
本発明は、上述の実施形態に限定されず、適用範囲が多様であることは言うまでもなく、請求の範囲で請求する本発明の要旨から逸脱することなく、様々な変形実施が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１０  配管
２０  右側混合ユニット
３０  左側混合ユニット
１００  混合部
１１０  第１混合部材
１１１  第１前端
１１２  第１後端
１１３  第１外側曲面
１１４  第１内側曲面
１２０  第２混合部材
１２１  第２前端
１２２  第２後端
１２３  第２外側曲面
１２４  第２内側曲面
１３０  内部混合空間
１４０  外部混合空間
２００  供給手段
２１０  第１ノズル
２２０  第２ノズル
２３０  第３ノズル
２４０  第４ノズル
Ｃ  配管の中心
【図１】
2021509358.tif 000003
【図２】
2021509358.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2021509358.tif 000007
【図６】
2021509358.tif 000008
【図７】
2021509358.tif 000009
【図８】
2021509358.tif 000010
【図９】
2021509358.tif 000011
【国際調査報告】
2021509358.tif 000012
2021509358.tif 000013
2021509358.tif 000014