KR101137795B1 - Mixing apparatus for fluid droplet - Google Patents

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KR101137795B1 KR1020100107949A KR20100107949A KR101137795B1 KR 101137795 B1 KR101137795 B1 KR 101137795B1 KR 1020100107949 A KR1020100107949 A KR 1020100107949A KR 20100107949 A KR20100107949 A KR 20100107949A KR 101137795 B1 KR101137795 B1 KR 101137795B1
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구기갑
김재경
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서강대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A fluid droplet stirring device for rapidly micro-mixing fluid is provided to finely reducing the particle size of the fluid to be mixed in a droplet form for increasing the contact area of the fluid. CONSTITUTION: A fluid droplet stirring device comprises the following: two main bodies(100,20) for inserting two different kinds of fluids; covers(140,240) for securing the sealed state of the main bodies; gas inlet pipes(110,120) for inserting gas for pressurizing the fluids inside the main bodies, penetrating one side of the main body or the covers; fluid outlet holes(120,220) discharging the fluids by the pressure of the gas; a mixing chamber(300) mixing the fluids discharged from the fluid outlet holes to obtain mixed fluid; a first spraying nozzle(130) spraying one of the fluids from one of the main bodies; a shocking pin(310) for breaking the sprayed fluid into a droplet form by colliding; and a second spraying nozzle(230) horizontally spraying one of the fluids in a droplet form.

Description

유체 액적 혼합 장치{Mixing Apparatus for Fluid Droplet}Mixing Apparatus for Fluid Droplet

본 발명은 유체 액적 혼합 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가압 기체에 의해 인입된 유체를 노즐을 통해 액적 상태로 분산시켜 다른 유체와 교반함으로 효율적인 급속 마이크로 혼합이 가능하도록 하는 유체 액적 혼합 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a fluid droplet mixing apparatus, and more particularly, to a fluid droplet mixing apparatus that enables efficient rapid micro mixing by dispersing a fluid introduced by a pressurized gas into a droplet state through a nozzle and stirring with another fluid. will be.

현재 분석 기술의 발전 및 분석 기구의 소형화에 따라 많은 시료, 시약, 유체를 최소 단위로 처리, 제조, 분석, 혼합하기 위한 미세 유체 시스템(micro-fluidic system)의 개발이 활발히 진행되고 있다. 미세 유체 시스템은 DNA 시퀀싱(염기 서열 해독), 바이오 칩(bio chip)과 랩온어칩(Lab-on-a-Chip) 등에 널리 이용되고 있다. 미세 유체 시스템이 각광을 받는 이유는 극소량의 시료에 대한 혼합과 처리가 대부분을 이루는 효소 반응, 세포 활성화, 단백질 접힘, 약물 전달, 핵산의 합성과 염기 서열 해명에 매우 적합하며 짧은 분석 시간과 저비용의 장점을 가지고 있기 때문이다.With the development of analytical technology and the miniaturization of analytical instruments, the development of micro-fluidic systems for processing, preparing, analyzing, and mixing many samples, reagents, and fluids in minimal units has been actively conducted. Microfluidic systems are widely used in DNA sequencing (base sequence translation), biochips and Lab-on-a-Chip. The microfluidic system is in the spotlight because it is well suited for enzymatic reactions, cell activation, protein folding, drug delivery, nucleic acid synthesis and sequencing, where mixing and processing of very small amounts of samples are most common. Because it has an advantage.

바이오 칩 또는 랩온어칩 등의 미세 유체 시스템은 분석에 필요한 모든 과정을 하나의 작은 소형 기판 위에서 수행될 수 있도록 여러 개의 채널(micro-channel)이나 미세 구조물(micro-structure)이 구성되어 있다. 그러므로 미세 유체 시스템에서 시료의 분석, 제조, 혼합, 반응 개시를 위해서 마이크로 채널(micro-channel)을 통해 수송되는 유체 또는 성분의 효과적인 혼합이 필수적이다. Microfluidic systems, such as biochips or lab-on-a-chips, are made up of multiple channels or micro-structures so that all the processes required for analysis can be performed on a single small substrate. Therefore, effective mixing of fluids or components transported through micro-channels is essential for analysis, preparation, mixing, and initiation of reactions in microfluidic systems.

두 유체가 균일하게 혼합되는 것은 두 유체가 가진 물리적 특성의 구배가 사라지는 것을 의미한다. 일반적인 화학 산업에서 혼합의 궁극적인 목적은 온도, 물질의 농도, 압력, 유속, 과포화도, 기계적 에너지 등이 혼합에 의해 특정한 평균값으로 수렴되는 것이다.The uniform mixing of the two fluids means that the gradient of the physical properties of the two fluids disappears. In the general chemical industry, the ultimate goal of mixing is to converge temperature, material concentration, pressure, flow rate, supersaturation, mechanical energy, etc., to a specific mean value by mixing.

일례로, 미세 관로에서 균일한 혼합에 의한 농도 변화를 살펴보면, 층류이므로 혼합은 분자 확산(molecular diffusion)에 의해 크게 좌우된다. 확산 시간(tdiff)과 확산 거리(x) 사이에는 다음과 같은 관계가 있다는 것이 알려져 있다. As an example, when looking at the concentration change by uniform mixing in the micro-pipe, the laminar flow, so the mixing is greatly influenced by the molecular diffusion (molecular diffusion). It is known that there is a relationship between the spreading time t diff and the spreading distance x.

Figure 112010071334834-pat00001
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여기서, x는 확산 거리 또는 확산 길이(diffusion length), D는 확산 계수, tdiff는 확산시간(diffusion time)이다. 확산 계수(D)가 일정할 경우 확산시간(tdiff)을 단축하는 방법은 두 유체간의 접촉 면적을 높이고 확산 거리를 줄이는 것이다.Where x is the diffusion distance or diffusion length, D is the diffusion coefficient, and t diff is the diffusion time. If the diffusion coefficient (D) is constant, the method of shortening the diffusion time (t diff ) is to increase the contact area between the two fluids and reduce the diffusion distance.

혼합에 걸리는 시간의 단위가 물리 화학적 사건에 걸리는 시간과 비슷하거나 더 큰 경우에는 혼합 시간은 매우 중요한 의미를 차지하게 된다. 예를 들면, 포화된 용액으로부터 역용매(anti-solvent)의 첨가에 의해 입자가 형성되는 공정이 대표적이다. 특정 용질(solute)을 용매(solvent)에 용해시킨 후, 용해도를 떨어뜨리는 역용매을 혼합하여 결정상 또는 비결정상 입자를 제조하는 공정은 정밀 화학 산업, 특히, 제약, 염 안료와 같은 제품 제조에서 널리 쓰이고 있다.If the units of time for mixing are similar to or greater than those for physicochemical events, the mixing time becomes very important. For example, a process in which particles are formed by the addition of anti-solvent from a saturated solution is typical. The process of dissolving certain solutes in a solvent and then mixing antisolvents of poor solubility to produce crystalline or amorphous particles is widely used in the fine chemical industry, especially in the manufacture of products such as pharmaceuticals and salt pigments. have.

이런 공정에서는 입자의 특성 중에서 평균 입경과 입도 분포가 중시된다. 평균 입경과 입도 분포를 제어하기 위해 가장 중요한 것은 용매와 역용매의 혼합에 의한 과포화도 형성 시점 또는 입자의 석출 시점이다. 교반 장치에서 혼합은 장치 전체 규모의 거시 혼합(macro-mixing)에서 마이크로 혼합(micro-mixing)으로 일어난다. 거시 혼합(macro-mixing)은 대류 수송(convective transport)에 의해 국소적인 편차가 없는 큰 유체 요소(large element of fluid)의 균일 분포에 의한 평균 물성 도달, 유체 요소의 크기 감소와 함께 다른 물성을 가진 유체 요소와 접촉 증대, 가장 작은 단위 유체 요소간의 분자 확산(molecular diffusion)에 의해 마이크로 혼합이 완료된다.In these processes, the average particle diameter and particle size distribution are important in the particle characteristics. In order to control the average particle size and particle size distribution, the most important point is the time of formation of supersaturation or the time of precipitation of particles by mixing a solvent and an antisolvent. Mixing in the stirring device takes place from micro-mixing to macro-mixing at the full scale of the device. Macro-mixing is achieved by uniform distribution of large element of fluid with no local deviations by convective transport, achieving different physical properties with decreasing fluid element size. Micromixing is complete by increasing contact with the fluid element and by molecular diffusion between the smallest unit fluid elements.

일반적인 교반 용기(stirred-vessel)에서 국소 교반 동력(local specific power input, ε)은 0.1 ~ 10 W/kg이고 수용액의 점도와 밀도 비(μ/ρ)는 10-6 m2/s이므로 마이크로 혼합(micro-mixing)에 소요되는 시간은 5 ~ 50 ms이다(J.F. Chen, Y.-H. Wang, F.Guo, X.-M. Wang, C.Zheng,. Synthesis of Nanoparticles with Novel Technology: High-Gravity Reactive Precipitation, Ind.Eng.Chem.Res., 39, 948-954 (2000)). 또한, 일반적으로 수용액에서 핵생성 유도 시간(τind)이 1 ms 이하이므로, 교반 용기의 마이크로 혼합 시간(τmicro)보다 훨씬 짧다. 이는 비용매와 포화 용액의 혼합이 완전하게 이루어지기 전 핵생성에 의해 용질 입자의 석출이 되는 것을 의미하며, 교반 용기(stirred-vessel)에서 입도 분포(또는 평균 입경)의 제어는 사실상 불가능하다. In a conventional stirred vessel, the local specific power input (ε) is 0.1 to 10 W / kg and the viscosity and density ratio (μ / ρ) of the aqueous solution is 10 -6 m 2 / s The time required for (micro-mixing) is 5 to 50 ms (JF Chen, Y.-H. Wang, F. Guo, X.-M. Wang, C. Zheng, Synthesis of Nanoparticles with Novel Technology: High Gravity Reactive Precipitation, Ind. Eng. Chem. Res., 39, 948-954 (2000). In addition, since the nucleation induction time (τ ind ) is generally 1 ms or less in aqueous solution, it is much shorter than the micro mixing time (τ micro ) of the stirring vessel. This means that the solute particles are precipitated by nucleation before the mixing of the nonsolvent and the saturated solution is complete, and it is virtually impossible to control the particle size distribution (or average particle diameter) in a stirred vessel.

이에 따라 미세 유체 시스템(micro-fluidic system)에서 마이크로 믹서(micro-mixer)는 가장 핵심적인 부분이다.Accordingly, the micro-mixer is the most essential part of the micro-fluidic system.

마이크로 믹서(micro-mixer)는 크게 능동(active)과 수송(passive) 방식으로 나누어진다. 능동 방식(active micro-mixer)은 외부 에너지(external energy)에서 제공되는 교란에 의해 혼합이 이루어지는 방법이다. 반면에 수동 방식(passive micro-mixer)은 외부 에너지가 아닌 확산 또는 무질서한 이류(chaotic advection)에 의한 혼합 방식이다.Micro-mixers are largely divided into active and passive modes. The active micro-mixer is a method in which mixing is performed by disturbances provided by external energy. Passive micro-mixers, on the other hand, are a mixture of diffusion or chaotic advection rather than external energy.

상기 능동 방식은 압력(pressure), 유전 영동(dielectrophoretic), 자기 유체 수력(magneto hydrodynamic), 전기 수력(electro hydrodynamic), 음파(acoustic), 열(thermal)에 의한 강력한 혼합 성능의 장점을 지니고 있지만, 복잡한 제작 과정과 구조로 인해서 경제적 이점이 떨어지는 단점이 있다.The active method has the advantages of strong mixing performance by pressure, dielectrophoretic, magneto hydrodynamic, electro hydrodynamic, acoustic and thermal, Complex manufacturing processes and structures have the disadvantage of lowering economic benefits.

반면, 수동 방식은 외부 에너지가 필요하지 않아 에너지 소모가 적고, 안정한 혼합 특성, 비교적 간단한 장치 구조로 인해 제작이 용이하므로 최근 들어 많은 관심을 받고 있다. 그러나 상기 수동 방식은 미세 유체 시스템의 특성인 층류(laminar flow)에서 분자 확산과 무질서한 이류에 의한 불균일 혼합 및 느린 확산 속도의 단점을 지니고 있다.On the other hand, the passive method does not require external energy, has low energy consumption, stable mixing characteristics, and is relatively easy to manufacture due to a relatively simple device structure, which has received much attention in recent years. However, the passive approach has the disadvantages of heterogeneous mixing and slow diffusion rates due to molecular diffusion and disordered advection in laminar flow, which is characteristic of microfluidic systems.

따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서는 상기 능동 방식과 수동 방식이 가지고 있는 각각의 단점을 해결할 수 있는 유체 혼합 장치에 대한 개발이 요구되고 있다. 즉, 능동 방식에서 제기되는 복잡한 성형 또는 제작 과정 및 유로 제어 문제와, 수동 방식에서 제기되는 미세 관로 통과에 의한 유체의 층류화로 인한 확산 속도 감소의 해결이 필요하다.
Therefore, in the technical field to which the present invention belongs, there is a demand for the development of a fluid mixing device that can solve the respective disadvantages of the active and passive methods. In other words, there is a need to solve the complicated molding or fabrication process and flow path control problems raised in the active method, and the diffusion rate reduction due to the laminar flow of the fluid through the passage of the micro pipelines raised in the passive method.

따라서 본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는데 그 목적이 있는 발명으로서, 마이크론 크기 유체 액적(micron-sized droplet)의 생성을 통해 유체의 계면 접촉 면적을 확대시키고 확산 거리를 감소시킴으로 효율적인 급속 마이크로 혼합이 가능하도록 하는 유체 혼합 장치를 제공하고자 하는 목적을 가지고 있다.
Therefore, the present invention is an object of the present invention to solve the above-described technical problems, it is effective rapid micro by expanding the interface contact area of the fluid through the creation of micron-sized droplets and reducing the diffusion distance It is an object to provide a fluid mixing device that enables mixing.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 유체 액적 혼합 장치는, 서로 다른 유체가 각각 장입 되는 두 개의 본체; 상기 본체의 밀폐 상태를 유지하기 위한 덮개; 상기 본체의 일측 또는 상기 덮개에 관통 형성되며 상기 유체의 가압을 위한 기체가 유입되는 기체 유입관; 상기 본체의 하부에 구비되며 상기 기체의 압력에 의해 상기 유체를 배출시키는 유체 배출공; 상기 유체 배출공을 통해 배출되는 상기 서로 다른 유체가 혼합되어 혼합 유체를 형성하는 혼합실; 상기 두 개의 본체 중 어느 하나의 유체 배출공에 연결되며, 상기 혼합실의 상부에 형성되어 유체를 유체 기둥 형태로 연직 분사하는 제 1 분사 노즐; 상기 혼합실 내부에서 상기 제 1 분사 노즐의 연직 하단에 위치하며, 상기 제 1 분사 노즐을 통해 분사된 상기 유체 기둥이 충돌하여 액적 상태로 전환하도록 하는 충격핀; 및 상기 두 개의 본체 중 다른 하나의 유체 배출공에 연결되며, 상기 혼합실의 측부에 형성되어 유체를 액적 상태로 수평 분사하는 제 2 분사 노즐; 을 포함하여 상기 혼합실에서 상기 서로 다른 유체가 각각 액적 상태로 혼합되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the fluid droplet mixing apparatus of the present invention includes two main bodies into which different fluids are respectively charged; A cover for maintaining a sealed state of the main body; A gas inlet tube formed through one side of the main body or the cover and into which gas for pressurizing the fluid is introduced; A fluid discharge hole provided below the main body and discharging the fluid by the pressure of the gas; A mixing chamber in which the different fluids discharged through the fluid discharge hole are mixed to form a mixed fluid; A first injection nozzle connected to one of the two main body fluid discharge holes and formed in an upper portion of the mixing chamber to vertically inject the fluid in the form of a fluid column; An impact pin positioned at a vertical lower end of the first injection nozzle in the mixing chamber and configured to collide with the fluid column injected through the first injection nozzle to convert into a droplet state; And a second injection nozzle connected to the other fluid discharge hole of the two main bodies, the second injection nozzle being formed on the side of the mixing chamber to horizontally inject the fluid in a droplet state; Including the, characterized in that the different fluids are mixed in the droplet state in the mixing chamber, respectively.

이때, 상기 제 1 분사 노즐은 풀 콘(full cone) 노즐인 것을 특징으로 한다.At this time, the first injection nozzle is characterized in that the full cone (full cone) nozzle.

또한, 상기 제 2 분사 노즐은 플랫(flat) 노즐 또는 홀로우 콘(hollow cone) 노즐인 것을 특징으로 한다.In addition, the second spray nozzle may be a flat nozzle or a hollow cone nozzle.

또한, 상기 제 1 분사 노즐 및 제 2 분사 노즐의 노즐 구멍 직경은 0.15 내지 2.0mm인 것을 특징으로 한다.In addition, the nozzle hole diameters of the first and second spray nozzles are 0.15 to 2.0 mm.

또한, 상기 본체를 둘러싸는 본체 가열 유닛; 및 상기 본체 가열 유닛과 관로로 연결되어 상기 본체 내부에 장입된 유체를 일정한 온도로 유지하기 위한 항온 유체를 순환시키는 본체 항온 순환조; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, a main body heating unit surrounding the main body; And a main body constant temperature circulation tank connected to the main body heating unit through a pipe and circulating constant temperature fluid for maintaining a fluid charged in the main body at a constant temperature. It characterized in that it further comprises.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치는, 서로 다른 유체가 각각 장입 되는 다수의 본체; 상기 본체의 밀폐 상태를 유지하기 위한 덮개; 상기 본체의 일측 또는 상기 덮개에 관통 형성되며 상기 유체의 가압을 위한 기체가 유입되는 기체 유입관; 상기 본체의 하부에 구비되며 상기 기체의 압력에 의해 상기 유체를 배출시키는 유체 배출공; 및 상기 유체 배출공을 통해 배출되는 상기 서로 다른 유체가 혼합되어 혼합 유체를 형성하는 혼합실; 상기 다수의 본체 중 어느 하나의 유체 배출공에 각각 연결되며, 상기 혼합실의 측부에 형성되어 유체를 액적 상태로 수평 분사하는 다수의 분사 노즐; 을 포함하여 상기 혼합실에서 상기 서로 다른 유체가 각각 액적 상태로 혼합되는 것을 특징으로 한다.Fluid droplet mixing apparatus according to another embodiment of the present invention, a plurality of bodies each of which is filled with different fluids; A cover for maintaining a sealed state of the main body; A gas inlet tube formed through one side of the main body or the cover and into which gas for pressurizing the fluid is introduced; A fluid discharge hole provided below the main body and discharging the fluid by the pressure of the gas; And a mixing chamber in which the different fluids discharged through the fluid discharge hole are mixed to form a mixed fluid. A plurality of injection nozzles each connected to one of the plurality of main body fluid discharge holes and formed at a side of the mixing chamber to horizontally inject the fluid in a droplet state; Including the, characterized in that the different fluids are mixed in the droplet state in the mixing chamber, respectively.

이때, 상기 분사 노즐은 플랫(flat) 노즐 또는 홀로우 콘(hollow cone) 노즐인 것을 특징으로 한다.At this time, the injection nozzle is characterized in that the flat nozzle or a hollow cone (hollow cone) nozzle.

또한, 상기 분사 노즐의 노즐 구멍 직경은 0.15 내지 2.0mm인 것을 특징으로 한다.In addition, the nozzle hole diameter of the injection nozzle is characterized in that 0.15 to 2.0mm.

또한, 상기 본체를 둘러싸는 본체 가열 유닛; 및 상기 본체 가열 유닛과 관로로 연결되어 상기 본체 내부에 장입된 유체를 일정한 온도로 유지하기 위한 항온 유체를 순환시키는 본체 항온 순환조; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, a main body heating unit surrounding the main body; And a main body constant temperature circulation tank connected to the main body heating unit through a pipe and circulating constant temperature fluid for maintaining a fluid charged in the main body at a constant temperature. And further comprising:

본 발명에 따른 유체 액적 혼합 장치에 의하면, 혼합 대상 유체를 미세화 하여 각각이 액적 상태로 혼합되게 함으로 유체의 접촉 면적이 확대되고 확산거리가 감소되어 우수한 혼합성능을 나타낼 수 있는 유체 혼합장치를 제공할 수 있게 된다.According to the fluid droplet mixing apparatus according to the present invention, it is possible to provide a fluid mixing apparatus capable of exhibiting excellent mixing performance by increasing the contact area of the fluid and reducing the diffusion distance by miniaturizing the fluid to be mixed so that each is mixed in a droplet state. It becomes possible.

또한 본 발명은 압력을 이용한 유체 분사를 적용함으로써 복잡한 미세 관로 설계 또는 미세 유체 제어가 필요하지 않으며, 비교적 간단한 장치를 통해 효율적인 급속 마이크로 혼합이 가능하게 되어 비용이 절감되는 경제적인 효과를 얻을 수 있게 된다.
In addition, the present invention eliminates the need for complicated micro pipeline design or microfluidic control by applying a fluid injection using pressure, and enables efficient rapid micro mixing through a relatively simple device, thereby achieving economical cost savings. .

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치의 구성을 나타내는 구성도.
도 2는 상기 제 1 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치의 혼합실 단면도.
도 3은 상기 제 1 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치에 의해 제 1 유체와 제 2 유체의 마이크로 혼합이 일어나는 과정을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치의 구성을 나타내는 구성도.
도 5는 상기 제 2 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치에 의해 제 1 유체와 제 2 유체의 마이크로 혼합이 일어나는 과정을 나타내는 도면.1 is a block diagram showing a configuration of a fluid droplet mixing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a mixing chamber of the fluid droplet mixing apparatus according to the first embodiment.
3 is a view showing a process in which micro mixing of a first fluid and a second fluid occurs by the fluid droplet mixing apparatus according to the first embodiment.
4 is a block diagram showing a configuration of a fluid droplet mixing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view illustrating a process in which micromixing of the first fluid and the second fluid occurs by the fluid droplet mixing apparatus according to the second embodiment.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치의 구성을 나타내고 있다. 본 발명에 따른 유체 액적 혼합 장치는 제 1 유체(10)와 제 2 유체(20)를 빠른 속도로 마이크로 혼합하기 위한 장치이며, 도시된 바와 같이 제 1 유체(10)와 제 2 유체(20)가 각각 장입 되기 위한 제 1 본체(100) 및 제 2 본체(200)를 구비할 수 있다.1 shows a configuration of a fluid droplet mixing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The fluid droplet mixing device according to the present invention is a device for micro-mixing the first fluid 10 and the second fluid 20 at high speed, and as shown, the first fluid 10 and the second fluid 20. May be provided with a first main body 100 and a second main body 200, respectively.

먼저, 제 1 본체(100) 및 제 2 본체(200) 각각에는 덮개(140, 240), 기체 유입관(110, 210), 유체 배출공(120, 220)이 형성되어 있으며, 상기 유체 배출공(120, 220)에는 각각 제 1 분사 노즐(130) 및 제 2 분사 노즐(230)이 연결되어 있다.First, each of the first body 100 and the second body 200 has a cover 140, 240, gas inlet pipes (110, 210), fluid discharge holes (120, 220) are formed, the fluid discharge hole The first spray nozzle 130 and the second spray nozzle 230 are connected to the 120 and 220, respectively.

본 발명에서 상기 제 1 본체(100) 및 제 2 본체(200)는 제 1 유체(10) 및 제 2 유체(20)가 각각 장입 가능한 내부 공간을 구비하고 있으며, 원통형의 스테인리스 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 제 1 본체(100) 및 제 2 본체(200)의 상단부에는 각 본체(100, 200)의 밀폐 상태를 유지하기 위한 덮개(140, 240)가 장착되어있다.In the present invention, the first main body 100 and the second main body 200 have an internal space into which the first fluid 10 and the second fluid 20 can be charged, respectively, and may be made of a cylindrical stainless steel material. . In addition, upper ends of the first main body 100 and the second main body 200 are equipped with a cover (140, 240) for maintaining the sealed state of the main body (100, 200).

이때, 상기 각 본체(100, 200)의 일측 또는 각각의 덮개(140, 240)에는 본체(100, 200)에 장입된 각각의 유체(10, 20)의 가압을 위한 기체가 유입되는 기체 유입관(110, 210)이 관통 형성될 수 있다. 도 1에서는 상기 기체 유입관(110, 210)이 덮개(140, 240)에 관통 형성된 모습을 도시하고 있다. 본 발명에서 상기 기체 유입관(110, 210)을 통해 유입되는 기체는 제 1 유체(10) 및 제 2 유체(20)의 가압을 위한 기체로서, 고온 또는 저온에서 각 유체(10, 20)의 화학적 변성을 일으키지 않도록 불활성 기체(예를 들면, 질소)가 사용될 수 있다. 상기 가압 기체는 분배 유니언(150)에 의해 분배되어 제 1 본체(100) 및 제 2 본체(200)에 각각 구비된 기체 유입관(110, 210)에 주입될 수 있다.In this case, a gas inlet pipe into which one side of each of the main bodies 100 and 200 or the cover 140 and 240 flows gas for pressurizing each of the fluids 10 and 20 charged in the main bodies 100 and 200. 110 and 210 may be formed through. In FIG. 1, the gas inlet pipes 110 and 210 are formed through the lids 140 and 240. In the present invention, the gas flowing through the gas inlet pipes 110 and 210 is a gas for pressurizing the first fluid 10 and the second fluid 20, and the gas of each of the fluids 10 and 20 may be heated at high or low temperatures. Inert gases (eg nitrogen) can be used to avoid chemical denaturation. The pressurized gas may be distributed by the distribution union 150 and injected into the gas inlet pipes 110 and 210 provided in the first body 100 and the second body 200, respectively.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 기체 유입관(110, 210)에는 가압 기체의 유로를 개폐하기 위한 기체 유입 밸브(112, 212)가 추가적으로 장착될 수 있다. 또한, 상기 가압 기체의 이상 변동 또는 과다 압력에 의한 장치 폭발을 방지하기 위하여, 각 본체(100, 200) 또는 덮개(140, 240)에 형성되는 안전 밸브(114, 214)를 추가적으로 구비할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the gas inlet pipe (110, 210) may be additionally equipped with a gas inlet valve (112, 212) for opening and closing the flow path of the pressurized gas. In addition, safety valves 114 and 214 formed on the main bodies 100 and 200 or the lids 140 and 240 may be additionally provided in order to prevent device explosion due to abnormal fluctuations or excessive pressure of the pressurized gas. .

상기 제 1 본체(100) 및 제 2 본체(200)의 하단에는 각각 유체 배출공(120, 220)이 구비될 수 있다. 상기 유체 배출공(120, 220)은 각 본체(100, 200) 내부에 있는 유체(10, 20)가 배출되는 통로가 된다. 상기 유체 배출공(120, 220)은 관로로 연결될 수 있으며, 그 단부에 각각 분사 노즐(130, 230)이 구비될 수 있다.Fluid discharge holes 120 and 220 may be provided at lower ends of the first body 100 and the second body 200, respectively. The fluid discharge holes 120 and 220 may be passages through which the fluids 10 and 20 inside the main bodies 100 and 200 are discharged. The fluid discharge holes 120 and 220 may be connected to a pipeline, and injection nozzles 130 and 230 may be provided at ends thereof.

본 발명에서 제 1 분사 노즐(130) 및 제 2 분사 노즐(230)은 각각 제 1 본체(100)의 유체 배출공(120) 및 제 2 본체(200)의 유체 배출공(220)에 연결되어, 상기 유체 배출공(120, 220)을 통해 배출되는 제 1 유체(10) 및 제 2 유체(20)를 혼합실(300)에 분사한다. 이때, 각각의 분사 노즐(130, 230)을 향하는 제 1 유체(10) 및 제 2 유체(20)의 흐름을 조절하기 위해 밸브(122, 222)가 추가적으로 구비될 수 있다.In the present invention, the first injection nozzle 130 and the second injection nozzle 230 are connected to the fluid discharge hole 120 of the first body 100 and the fluid discharge hole 220 of the second body 200, respectively. The first fluid 10 and the second fluid 20 discharged through the fluid discharge holes 120 and 220 are injected into the mixing chamber 300. In this case, valves 122 and 222 may be additionally provided to control the flow of the first fluid 10 and the second fluid 20 toward the respective injection nozzles 130 and 230.

본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 상기 제 1 분사 노즐(130)은 도 1에 도시된 바와 같이 혼합실(300)의 상부에서 제 1 유체(10)를 유체 기둥(11) 형태로 연직 분사하도록 형성될 수 있다. 이때 상기 제 1 분사 노즐(130)은 제 1 유체(10)를 유체 기둥(fulid column, 11) 형태로 분사할 수 있는 풀 콘(full cone) 노즐이 사용될 수 있으며, 노즐 구멍의 직경은 0.15mm 내지 2.0mm 바람직하게는 0.3mm 내지 0.4mm를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라 0.3mm 내지 0.4mm의 평균 입경(droplet size)을 갖는 유체 기둥(11)이 분출될 수 있다.According to the first embodiment of the present invention, the first spray nozzle 130 vertically sprays the first fluid 10 in the form of a fluid column 11 at the top of the mixing chamber 300 as shown in FIG. 1. It can be formed to. In this case, the first spray nozzle 130 may use a full cone nozzle capable of spraying the first fluid 10 in the form of a fluid column 11, and the diameter of the nozzle hole is 0.15 mm. To 2.0 mm, preferably 0.3 mm to 0.4 mm. Accordingly, the fluid column 11 having an average droplet size of 0.3 mm to 0.4 mm may be ejected.

이때, 상기 혼합실(300) 내부에는 상기 제 1 분사 노즐(130)의 연직 하단에 위치한 충격핀(310)을 포함할 수 있다. 상기 충격핀(310)은 상기 제 1 분사 노즐(130)을 통해 분사되는 유체 기둥(11) 형태의 제 1 유체(10)가 충돌할 수 있도록 형성된다. 이에 따라 상기 유체 기둥(11)은 상기 충격핀(310)과 충돌하여 액적(12) 상태로 전환하여 혼합실(300) 내부로 퍼지게 된다.In this case, the mixing chamber 300 may include an impact pin 310 located at a vertical lower end of the first injection nozzle 130. The impact pin 310 is formed to collide with the first fluid 10 in the form of the fluid column 11 is injected through the first injection nozzle 130. Accordingly, the fluid pillar 11 collides with the impact pin 310 to be converted into the droplet 12 state and spreads into the mixing chamber 300.

한편, 상기 제 2 분사 노즐(230)은 상기 혼합실(300)의 측부에 형성될 수 있으며, 제 2 유체(20)를 액적(22) 상태로 수평 분사하도록 형성될 수 있다. 이때, 상기 제 2 분사 노즐(230)은 노즐 구멍이 슬릿 형태로 형성된 플랫(flat) 노즐, 노즐 내부에서 액체 유동이 중공형태로 분사되는 홀로우 콘(hollow cone) 노즐 등이 사용될 수 있다. 상기 제 2 분사 노즐(230)의 구멍은 타원형 또는 원형 형상을 가질 수 있으며, 구멍의 직경은 0.15mm 내지 2.0mm 바람직하게는 0.3mm 내지 0.4mm를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제 2 분사 노즐(230)을 통해 60㎛ 내지 150㎛의 평균 입경을 갖는 제 2 유체(20)의 액적(22)이 수평 분사될 수 있다.On the other hand, the second spray nozzle 230 may be formed on the side of the mixing chamber 300, it may be formed to horizontally spray the second fluid 20 in the droplet 22 state. In this case, the second injection nozzle 230 may be a flat nozzle having a nozzle hole formed in a slit shape, a hollow cone nozzle in which a liquid flow is injected in a hollow shape, and the like. The hole of the second injection nozzle 230 may have an elliptical or circular shape, the diameter of the hole may be formed to have a 0.15mm to 2.0mm, preferably 0.3mm to 0.4mm. Accordingly, the droplet 22 of the second fluid 20 having an average particle diameter of 60 μm to 150 μm may be horizontally injected through the second injection nozzle 230.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치의 혼합실(300) 내부 구조를 나타내고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 혼합실(300) 내부에는 혼합실(300)의 상부에서 유체를 유체 기둥 형태로 연직 분사할 수 있는 제 1 분사 노즐(130)과, 혼합실(300)의 측부에서 유체를 액적 상태로 수평 분사할 수 있는 제 2 분사 노즐(230)이 구비되어 있다. 또한, 상기 제 1 분사 노즐(130)의 연직 하단에는 상기 제 1 분사 노즐(130)을 통해 분사된 유체 기둥이 충돌하여 액적을 형성할 수 있는 충격핀(310)이 구비되어 있다.2 shows the internal structure of the mixing chamber 300 of the fluid droplet mixing apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, inside the mixing chamber 300, a first injection nozzle 130 capable of vertically injecting fluid in the form of a fluid column from the upper portion of the mixing chamber 300, and a side of the mixing chamber 300. Is provided with a second spray nozzle 230 capable of horizontally injecting fluid in a droplet state. In addition, the vertical lower end of the first injection nozzle 130 is provided with an impact pin 310 that can form a droplet by colliding the fluid column injected through the first injection nozzle 130.

본 발명의 제 1 실시예에 있어서, 상기 제 2 분사 노즐(230)을 통해 분사되는 제 2 유체(20)의 액적(22)은 혼합실(300) 내부의 충격핀(310)에 의해 생성되는 제 1 유체(10)의 액적(12)과 혼합될 수 있다. 즉, 상기 제 2 분사 노즐(230)의 분사 방향은 바람직하게는 상기 제 1 분사 노즐(130)의 분사 방향과 교차하도록 형성될 수 있으며, 이에 따라 혼합실(300) 내부에서 제 1 유체(10)와 제 2 유체(20)가 각각 액적(12, 22) 상태로 마이크로 혼합이 이루어질 수 있다.In the first embodiment of the present invention, the droplet 22 of the second fluid 20 injected through the second injection nozzle 230 is generated by the impact pin 310 inside the mixing chamber 300. It may be mixed with the droplets 12 of the first fluid 10. That is, the injection direction of the second injection nozzle 230 may be preferably formed to intersect the injection direction of the first injection nozzle 130, and thus the first fluid 10 in the mixing chamber 300. ) And the second fluid 20 may be micromixed with the droplets 12 and 22, respectively.

첨부된 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 제 1 유체(10)와 제 2 유체(20)가 액적(12, 22) 상태로 혼합되는 모습을 나타내고 있다. 가압 기체와 함께 제 1 분사 노즐(130)의 구멍을 빠져나온 유체 기둥(11)은 충격핀(310)에 의해 액적(12)으로 전환된다. 동시에 가압 기체와 함께 제 2 분사 노즐(230)의 구멍을 빠져나온 액적(22)은 수평 분사되어 제 1 유체(10)의 액적(12)과 액적 상태로 충돌하며 혼합될 수 있다.FIG. 3 shows a state in which the first fluid 10 and the second fluid 20 are mixed in the state of the droplets 12 and 22 according to the first embodiment of the present invention. The fluid column 11 exiting the hole of the first injection nozzle 130 together with the pressurized gas is converted into the droplet 12 by the impact pin 310. At the same time, the droplet 22 which exits the hole of the second injection nozzle 230 together with the pressurized gas may be horizontally sprayed to collide with the droplet 12 of the first fluid 10 in a droplet state and be mixed.

이때, 제 2 분사 노즐(230)에서 분사되는 액적(22)의 생성 속도와 유체 기둥(11)의 분열에 의해 생성되는 액적(11)의 생성 속도는 각 분사 노즐(130, 230)에 적용되는 노즐을 달리함으로 조절할 수 있다. 또한, 각 분사 노즐(130, 230)을 향하는 제 1 유체(10) 및 제 2 유체(20)의 흐름을 조절하기 위한 밸브(122, 222)를 통해 액적 생성 속도를 조절할 수도 있다.At this time, the rate of generation of the droplets 22 generated by the second injection nozzle 230 and the rate of generation of the droplets 11 generated by the splitting of the fluid column 11 are applied to the respective injection nozzles 130 and 230. It can be adjusted by changing the nozzle. In addition, the droplet generation rate may be controlled through valves 122 and 222 for regulating the flow of the first fluid 10 and the second fluid 20 toward the respective injection nozzles 130 and 230.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치는 상기 제 1 본체(100) 및 제 2 본체(200)를 각각 둘러싸는 본체 가열 유닛(미도시) 및 상기 본체 가열 유닛과 관로(52, 62)로 연결되어 상기 제 1 유체(10) 및 제 2 유체(20)를 일정한 온도로 유지하기 위한 항온 유체를 순환시키는 본체 항온 순환조(50, 60)를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the fluid droplet mixing apparatus according to an embodiment of the present invention is a body heating unit (not shown) surrounding the first body 100 and the second body 200, and the body heating unit and the conduit (52, 62) Main body constant temperature circulation tank (50, 60) may be further connected to circulate constant temperature fluid for maintaining the first fluid 10 and the second fluid 20 at a constant temperature.

상기 본체 가열 유닛은 상기 본체(100, 200)의 내측면 또는 외측면을 원주방향으로 둘러싸도록 형성될 수 있으며, 상기 본체 항온 순환조(50, 60) 및 관로(52, 62)를 통해 유입된 항온 유체가 본체(100, 200) 주위를 순환하면서 각 본체(100, 200) 내부의 제 1 유체(10) 및 제 2 유체(20)의 온도가 일정하게 유지되도록 할 수 있다. 이처럼 본 발명의 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치는 각 유체의 온도를 일정하게 유지함으로 일정한 온도에서 제 1 유체(10) 및 제 2 유체(20)의 혼합이 이루어지도록 할 수 있다.The main body heating unit may be formed to surround the inner or outer surface of the main body (100, 200) in the circumferential direction, and is introduced through the main body constant temperature circulation tank (50, 60) and the conduit (52, 62) While the constant temperature fluid circulates around the main bodies 100 and 200, the temperature of the first fluid 10 and the second fluid 20 inside the main bodies 100 and 200 may be kept constant. As described above, the fluid droplet mixing apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention may maintain the temperature of each fluid so that the first fluid 10 and the second fluid 20 may be mixed at a constant temperature.

이상 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치는 혼합실(300) 내부에서 유체 기둥 형태로 연직 분사되는 제 1 유체(10)와 액적 상태로 수평 분사되는 제 2 유체(20)에 대하여 설명하였으나, 상기 제 1 유체(10)와 제 2 유체(20)의 분사 형태는 서로 바뀌어도 무관함은 자명한 사실이다.The fluid droplet mixing apparatus according to the first embodiment of the present invention has the first fluid 10 vertically injected in the form of a fluid column in the mixing chamber 300 and the second fluid 20 horizontally sprayed in the droplet state. Although described, it is obvious that the injection forms of the first fluid 10 and the second fluid 20 are independent of each other.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치의 구성을 나타내고 있다. 상기 제 2 실시예에 있어서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치와 동일하거나 유사한 구성에 대하여는 동일한 도면 부호로 표시하였으며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.4 shows the configuration of the fluid droplet mixing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the same or similar components as those of the fluid droplet mixing apparatus according to the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치는 혼합실(300)의 측부에 형성되어 유체를 액적 상태로 수평 분사할 수 있는 다수의 분사 노즐을 포함할 수 있다. 도 4에서는 제 1 유체(10)와 제 2 유체(20)의 혼합을 위한 제 1 분사 노즐(132) 및 제 2 분사 노즐(232)이 혼합실(300)의 측부에 형성된 모습을 나타내고 있다.The fluid droplet mixing apparatus according to the second embodiment of the present invention may include a plurality of injection nozzles formed at the side of the mixing chamber 300 and capable of horizontally injecting fluid in a droplet state. In FIG. 4, a first spray nozzle 132 and a second spray nozzle 232 for mixing the first fluid 10 and the second fluid 20 are formed on the side of the mixing chamber 300.

상기 제 1 분사 노즐(132) 및 제 2 분사 노즐(232)은 노즐 구멍이 슬릿 형태로 형성된 플랫(flat) 노즐, 노즐 내부에서 액체 유동이 중공형태로 분사되는 홀로우 콘(hollow cone) 노즐 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 제 1 분사 노즐(132) 및 제 2 분사 노즐(232)의 구멍은 타원형 또는 원형 형상을 가질 수 있으며, 구멍의 직경은 0.15mm 내지 2.0mm 바람직하게는 0.3mm 내지 0.4mm를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 제 1 분사 노즐(132) 및 제 2 분사 노즐(232)을 통해 60㎛ 내지 150㎛의 평균 입경을 갖는 제 1 유체(10) 및 제 2 유체(20)의 액적(12, 22)이 수평 분사될 수 있다.The first spray nozzle 132 and the second spray nozzle 232 may be a flat nozzle having a nozzle hole formed in a slit shape, a hollow cone nozzle in which a liquid flow is injected in a hollow form in the nozzle, and the like. This can be used. In addition, the holes of the first injection nozzle 132 and the second injection nozzle 232 may have an oval or circular shape, the diameter of the hole is formed to have a diameter of 0.15mm to 2.0mm preferably 0.3mm to 0.4mm Can be. Accordingly, the droplets 12 and 22 of the first fluid 10 and the second fluid 20 having an average particle diameter of 60 μm to 150 μm through the first spray nozzle 132 and the second spray nozzle 232. This can be sprayed horizontally.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 제 1 유체와 제 2 유체가 액적(12, 22) 상태로 혼합되는 모습을 나타내고 있다. 제 1 분사 노즐(132)을 통해 액적(12) 상태로 수평 분사되는 제 1 유체는, 제 2 분사 노즐(232)을 통해 액적(22) 상태로 수평 분사되는 제 2 유체와 액적 간 충돌에 의해 혼합될 수 있다. 이에 따라 혼합실 내부에서 제 1 유체와 제 2 유체 간의 마이크로 혼합이 빠른 속도로 일어날 수 있다.FIG. 5 illustrates a state in which the first fluid and the second fluid are mixed into the droplets 12 and 22 according to the second embodiment of the present invention. The first fluid that is horizontally injected into the droplet 12 state through the first injection nozzle 132 is collided with the droplet by the second fluid that is horizontally injected into the droplet 22 state through the second injection nozzle 232. Can be mixed. Accordingly, micromixing between the first fluid and the second fluid may occur at a high speed inside the mixing chamber.

도 4 및 도 5에서는 두 가지 유체(10, 20)를 마이크로 혼합하는 유체 액적 혼합 장치를 도시하고 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 즉, 다수의 서로 다른 유체를 마이크로 혼합하기 위해 다수의 본체 및 기체 유입관을 구비하고, 혼합실 내부에 형성되는 다수의 분사 노즐을 통해 다수의 유체에 대한 유체 액적 혼합장치를 구성할 수 있다. 이때, 상기 다수의 분사 노즐은 각각 서로 다른 유체가 장입된 다수의 본체의 유체 배출공에 각각 연결되며, 혼합실의 측부에 원주방향으로 소정의 간격으로 이격 설치되어 각 유체를 액적 상태로 수평 분사하도록 형성할 수 있다.4 and 5 illustrate a fluid droplet mixing apparatus for micro-mixing two fluids 10 and 20, but the present invention is not limited thereto. That is, a fluid droplet mixing device for a plurality of fluids may be configured through a plurality of injection nozzles provided in the mixing chamber and having a plurality of main bodies and gas inlet tubes for micro-mixing a plurality of different fluids. In this case, the plurality of injection nozzles are respectively connected to the fluid discharge holes of the plurality of main bodies in which different fluids are charged, respectively, and are spaced apart at predetermined intervals in the circumferential direction at the side of the mixing chamber to inject each fluid horizontally in a droplet state. It can be formed to.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치는 다수(n개)의 서로 다른 유체를 마이크로 혼합하기 위해, 혼합실 상부에 형성되어 유체를 유체 기둥 형태로 연직 분사하는 제 1 분사 노즐과, 혼합실의 측부에 형성되는 다수의 분사 노즐(제 2 분사 노즐 ~ 제 n 분사 노즐)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 분사 노즐의 연직 하단에는 상기 제 1 분사 노즐을 통해 분사된 유체 기둥이 충돌하여 액적 상태로 전환하도록 하는 충격핀이 구비될 수 있다.In addition, the fluid droplet mixing apparatus according to an embodiment of the present invention, the first injection nozzle is formed on the top of the mixing chamber to vertically spray the fluid in the form of a fluid column in order to micro-mix a plurality (n) of different fluids, It may include a plurality of injection nozzles (second injection nozzle to n-th injection nozzle) formed on the side of the mixing chamber. At this time, the vertical lower end of the first injection nozzle may be provided with an impact pin to be converted into a droplet state by colliding the fluid column injected through the first injection nozzle.

상기 제 1 분사 노즐은 바람직하게는 풀 콘 노즐이 사용될 수 있으며, 상기 혼합실의 측부에 형성되는 다수의 분사 노즐(제 2 분사 노즐 ~ 제 n 분사 노즐)은 바람직하게는 플랫 노즐 또는 홀로우 콘 노즐이 사용될 수 있다. 상기 분사 노즐(제 1 분사 노즐 ~ 제 n 분사 노즐)은 각각 서로 다른 유체가 장입된 다수의 본체의 유체 배출공에 각각 연결되며, 각 유체는 혼합실 내부에서 액적 상태로 마이크로 혼합이 이루어질 수 있다.Preferably, the first spray nozzle may be a full cone nozzle, and the plurality of spray nozzles (second spray nozzles to n-th spray nozzles) formed at the side of the mixing chamber are preferably flat nozzles or hollow cones. Nozzles can be used. The injection nozzles (first injection nozzles to n-th injection nozzles) are respectively connected to fluid discharge holes of a plurality of main bodies into which different fluids are charged, and each fluid may be micromixed in a droplet state inside the mixing chamber. .

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치는 본 발명의 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 각 본체를 둘러싸는 본체 가열 유닛 및 본체 항온 순환조를 추가로 구비하여, 일정한 온도에서 각 유체의 혼합이 이루어지도록 할 수 있다.In addition, the fluid droplet mixing apparatus according to the second embodiment of the present invention, as described in the first embodiment of the present invention, further includes a main body heating unit and a main body constant temperature circulation tank surrounding each main body, Each fluid may be mixed.

이처럼 본 발명의 실시예에 따른 유체 액적 혼합 장치는 액적 분사를 통해 서로 다른 유체의 계면 접촉 면적을 확대하고 확산 거리를 감소시킬 수 있게 되며, 이를 통해 마이크로 초 단위의 빠른 속도로 유체 혼합이 일어날 수 있도록 한다. 따라서 짧은 분석 시간이 필요한 미세 유체 시스템 등의 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있으며, 간단한 장치의 구성을 통해 우수한 혼합 성능을 유지할 수 있게 되어 비용을 절감할 수 있게 된다.As described above, the fluid droplet mixing apparatus according to the embodiment of the present invention can increase the interfacial contact area of the different fluids and reduce the diffusion distance through the droplet injection, thereby allowing the fluid mixing to occur at a high speed in microseconds. Make sure Therefore, it can be usefully used in various fields such as a microfluidic system requiring a short analysis time, and it is possible to reduce costs by maintaining excellent mixing performance through a simple device configuration.

이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있다. 따라서 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에 속한 사람이 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
In the above described the present invention through specific embodiments, those skilled in the art can make modifications, changes without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, what can be easily inferred by the person of the technical field to which this invention belongs from the detailed description and the Example of this invention is interpreted as belonging to the scope of the present invention.

10 : 제 1 유체 20 : 제 2 유체
50, 60 : 본체 항온 순환조 52, 62 : 관로
100, 200 : 본체 110, 210 : 기체 유입관
114, 214 : 안전 밸브 120, 220 : 배출공
130 : 제 1 분사 노즐 230 : 제 2 분사 노즐
140, 240 : 덮개 150 : 분배 유니언
112, 122, 132, 212, 222, 232 : 밸브
300 : 혼합실 310 : 충격핀10: first fluid 20: second fluid
50, 60: body constant temperature circulation tank 52, 62: pipeline
100, 200: main body 110, 210: gas inlet pipe
114, 214: safety valve 120, 220: discharge hole
130: first injection nozzle 230: second injection nozzle
140, 240: Cover 150: Distribution Union
112, 122, 132, 212, 222, 232: valve
300: mixing chamber 310: impact pin

Claims (9)

서로 다른 유체가 각각 장입 되는 두 개의 본체;
상기 본체의 밀폐 상태를 유지하기 위한 덮개;
상기 본체의 일측 또는 상기 덮개에 관통 형성되며 상기 유체의 가압을 위한 기체가 유입되는 기체 유입관;
상기 본체의 하부에 구비되며 상기 기체의 압력에 의해 상기 유체를 배출시키는 유체 배출공;
상기 유체 배출공을 통해 배출되는 상기 서로 다른 유체가 혼합되어 혼합 유체를 형성하는 혼합실;
상기 두 개의 본체 중 어느 하나의 유체 배출공에 연결되며, 상기 혼합실의 상부에 형성되어 유체를 유체 기둥 형태로 연직 분사하는 제 1 분사 노즐;
상기 혼합실 내부에서 상기 제 1 분사 노즐의 연직 하단에 위치하며, 상기 제 1 분사 노즐을 통해 분사된 상기 유체 기둥이 충돌하여 액적 상태로 전환하도록 하는 충격핀; 및
상기 두 개의 본체 중 다른 하나의 유체 배출공에 연결되며, 상기 혼합실의 측부에 형성되어 유체를 액적 상태로 수평 분사하는 제 2 분사 노즐;
을 포함하여 상기 혼합실에서 상기 서로 다른 유체가 각각 액적 상태로 혼합되는 것을 특징으로 하는 유체 액적 혼합 장치.
Two bodies into which different fluids are respectively charged;
A cover for maintaining a sealed state of the main body;
A gas inlet tube formed through one side of the main body or the cover and into which gas for pressurizing the fluid is introduced;
A fluid discharge hole provided below the main body and discharging the fluid by the pressure of the gas;
A mixing chamber in which the different fluids discharged through the fluid discharge hole are mixed to form a mixed fluid;
A first injection nozzle connected to one of the two main body fluid discharge holes and formed in an upper portion of the mixing chamber to vertically inject the fluid in the form of a fluid column;
An impact pin positioned at a vertical lower end of the first injection nozzle in the mixing chamber and configured to collide with the fluid column injected through the first injection nozzle to convert into a droplet state; And
A second injection nozzle connected to the fluid discharge hole of the other one of the two main bodies, the second injection nozzle being formed at the side of the mixing chamber to horizontally inject the fluid in a droplet state;
The fluid droplet mixing device, characterized in that the different fluids are mixed in the droplet state in the mixing chamber, including.
제 1항에 있어서,
상기 제 1 분사 노즐은 풀 콘(full cone) 노즐인 것을 특징으로 하는 유체 액적 혼합 장치.
The method of claim 1,
And the first spray nozzle is a full cone nozzle.
제 1항에 있어서,
상기 제 2 분사 노즐은 플랫(flat) 노즐 또는 홀로우 콘(hollow cone) 노즐인 것을 특징으로 하는 유체 액적 혼합 장치.
The method of claim 1,
And the second spray nozzle is a flat nozzle or a hollow cone nozzle.
제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 분사 노즐 및 제 2 분사 노즐의 노즐 구멍 직경은 0.15 내지 2.0mm인 것을 특징으로 하는 유체 액적 혼합 장치.
The method according to claim 2 or 3,
And a nozzle hole diameter of the first spray nozzle and the second spray nozzle is 0.15 to 2.0 mm.
제 1항에 있어서,
상기 본체를 둘러싸는 본체 가열 유닛; 및
상기 본체 가열 유닛과 관로로 연결되어 상기 본체 내부에 장입된 유체를 일정한 온도로 유지하기 위한 항온 유체를 순환시키는 본체 항온 순환조;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 액적 혼합 장치.
The method of claim 1,
A main body heating unit surrounding the main body; And
A main body constant temperature circulation tank connected to the main body heating unit through a pipe to circulate a constant temperature fluid for maintaining a fluid charged in the main body at a constant temperature;
Fluid droplet mixing apparatus further comprises.
서로 다른 유체가 각각 장입 되는 다수의 본체;
상기 본체의 밀폐 상태를 유지하기 위한 덮개;
상기 본체의 일측 또는 상기 덮개에 관통 형성되며 상기 유체의 가압을 위한 기체가 유입되는 기체 유입관;
상기 본체의 하부에 구비되며 상기 기체의 압력에 의해 상기 유체를 배출시키는 유체 배출공; 및
상기 유체 배출공을 통해 배출되는 상기 서로 다른 유체가 혼합되어 혼합 유체를 형성하는 혼합실;
상기 다수의 본체 중 어느 하나의 유체 배출공에 각각 연결되며, 상기 혼합실의 측부에 형성되어 유체를 액적 상태로 수평 분사하는 다수의 분사 노즐;
을 포함하여 상기 혼합실에서 상기 서로 다른 유체가 각각 액적 상태로 혼합되는 것을 특징으로 하는 유체 액적 혼합 장치.
A plurality of bodies in which different fluids are respectively charged;
A cover for maintaining a sealed state of the main body;
A gas inlet tube formed through one side of the main body or the cover and into which gas for pressurizing the fluid is introduced;
A fluid discharge hole provided below the main body and discharging the fluid by the pressure of the gas; And
A mixing chamber in which the different fluids discharged through the fluid discharge hole are mixed to form a mixed fluid;
A plurality of injection nozzles each connected to one of the plurality of main body fluid discharge holes and formed at a side of the mixing chamber to horizontally inject the fluid in a droplet state;
The fluid droplet mixing device, characterized in that the different fluids are mixed in the droplet state in the mixing chamber, including.
제 6항에 있어서,
상기 분사 노즐은 플랫(flat) 노즐 또는 홀로우 콘(hollow cone) 노즐인 것을 특징으로 하는 유체 액적 혼합 장치.
The method according to claim 6,
And the spray nozzle is a flat nozzle or a hollow cone nozzle.
제 7항에 있어서,
상기 분사 노즐의 노즐 구멍 직경은 0.15 내지 2.0mm인 것을 특징으로 하는 유체 액적 혼합 장치.
The method of claim 7, wherein
And a nozzle hole diameter of the spray nozzle is 0.15 to 2.0 mm.
제 6항에 있어서,
상기 본체를 둘러싸는 본체 가열 유닛; 및
상기 본체 가열 유닛과 관로로 연결되어 상기 본체 내부에 장입된 유체를 일정한 온도로 유지하기 위한 항온 유체를 순환시키는 본체 항온 순환조;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 액적 혼합 장치.The method according to claim 6,
A main body heating unit surrounding the main body; And
A main body constant temperature circulation tank connected to the main body heating unit through a pipe to circulate a constant temperature fluid for maintaining a fluid charged in the main body at a constant temperature;
Fluid droplet mixing apparatus further comprises.
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