KR20150074818A - Heat Exchanger of Homogenizer Capable of Controlling Temperature Automatically and Method for Controlling Temperature of the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동 온도 제어 방식의 균질기의 열 교환기 및 이에 의한 열 교환기의 제어 방법에 관한 것이고, 구체적으로 균질화가 된 원료의 최종 생산 단계에 해당되는 열 교환기의 순환 과정에서 요구되는 범위로 온도가 자동으로 조절될 수 있도록 하는 자동 압력 제어가 가능한 균질기 및 이에 의한 균질기의 제어 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a heat exchanger of a homogenizer of an automatic temperature control type and a control method of the heat exchanger by means of which the temperature is controlled to be within the range required in the circulation process of the heat exchanger corresponding to the final production stage of the homogenized raw material The present invention relates to a homogenizer capable of automatic pressure control and a method of controlling the homogenizer.
균질기(Homogenizer)는 일정 크기의 입자 또는 부유물을 미세하게 분쇄하여 안정된 상태로 만들기 위한 것으로 잉크 조성물, 의약품, 염료, 계면활성제, 실리콘, 화장품, 수지 또는 식품 공업을 비롯하여 다양한 산업 분야에 적용되고 있다. 일반적으로 균질기는 분산질을 포함하는 분산매를 예를 들어 다이아몬드와 같은 소재로 이루어진 밀링 유닛을 통과시키면서 캐비테이션, 전단력 또는 난류를 이용하여 입자를 분쇄시키게 된다. A homogenizer is used for finely pulverizing and stabilizing a particle or suspension of a predetermined size and is applied to various industrial fields including an ink composition, a medicine, a dye, a surfactant, a silicone, a cosmetic, a resin or a foodstuff . In general, the homogenizer pulverizes particles using cavitation, shear force, or turbulence while passing a dispersion medium containing dispersoids through a milling unit made of, for example, diamond.
균질기와 관련된 선행기술로 특허등록번호 제1073382호 원료의 고형화 방지 기능을 갖는 고압 균질화 장치가 있다. 상기 선행기술은 압력을 가하여 균질화 대상물을 균질화가 된 원료로 만드는 고압 균질화 장치에 있어서, 균질화 대상물이 공급되는 균질화 대상물 공급 라인; 균질화 대상물을 가압하기 위한 압력을 발생시키는 고압 펌프; 고압 펌프에 의해 발생된 압력으로 균질화 대상물이 고압으로 경유하면서 균질화가 이루어지는 인터액션 챔버; 균질화 대상물이 균질화 대상물 공급 라인으로 공급되거나 공급되지 못하도록 할 수 있는 균질화 대상물 공급 제어용 밸브; 균질화 대상물이나 균질화된 원료의 경화를 방지하는 세척액이 담겨 있으며, 세척액이 균질화 대상물 공급 라인으로 유동될 수 있도록 설치되어 있는 세척액 저장 탱크; 어느 한쪽은 상기 균질화 대상물 공급 라인의 끝부분에 연결되고 다른 한쪽은 상기 세척액 저장 탱크에 연결되어 있는 세척액 순환 라인; 상기 세척액 저장 탱크의 세척액이 균질화 대상물 공급 라인을 경유하여 세척액 순환 라인으로 공급되거나 공급되지 못하도록 할 수 있는 세척액 공급 제어용 밸브; 및 상기 세척액 순환 라인을 통해 세척액 저장 탱크로 공급되도록 할 수 있는 세척액 순환 제어용 밸브를 포함하는 원료의 고형화 방지 기능을 갖는 고압 균질화 장치에 대하여 개시한다. As a prior art related to a homogenizer, there is a high pressure homogenizer having a function of preventing the solidification of raw material of Patent Registration No. 1073382. The prior art is a high-pressure homogenizing apparatus for producing a homogenized raw material by applying pressure to a homogenizing object supply line to which a homogenizing object is supplied; A high-pressure pump for generating a pressure for pressurizing the homogenization object; An interaction chamber in which homogenization is performed while the homogenization object passes through a high pressure by a pressure generated by a high pressure pump; A homogenization object supply control valve capable of preventing the homogenization object from being supplied to or supplied to the homogenization object supply line; A washing liquid storage tank containing a washing liquid for preventing the homogenization object or the homogenized raw material from hardening and capable of flowing the washing liquid into the homogenizing object supply line; A cleaning liquid circulation line, one of which is connected to the end of the homogenization object supply line and the other is connected to the cleaning liquid storage tank; A cleaning liquid supply control valve capable of preventing the cleaning liquid in the cleaning liquid storage tank from being supplied to or supplied to the cleaning liquid circulating line via the homogenization object supply line; And a washing liquid circulation controlling valve capable of supplying the washing liquid to the washing liquid storage tank through the washing liquid circulating line. The present invention also relates to a high pressure homogenizing apparatus having a solidification preventing function of raw material.
균질기와 관련된 다른 선행기술로 실용신안등록번호 제0453473호 고압력 호모게나이저가 있다. 상기 선행기술은 혼합된 유체를 저장하기 위한 탱크, 상기 탱크에 저장된 유체를 고압으로 순환시키기 위한 고압축 펌프, 상기 고압축 펌프에 의한 압력으로 유체를 분사 경로로 통과시켜 나노 사이즈로 자른 후 유화되도록 하는 분사 모듈과 상기 분사 모듈을 통과한 유체를 냉각시키기 위한 열 교환기가 고-압력 관으로 연결 구성되는 고-압력 호모게나이저에 있어서, 탱크와 분사모듈이 연결 관으로 연결되고, 분지기에 의하여 분지된 제1 연결 관과 제2 연결 관이 분사 모듈 전후의 제1 배출 관과 제2 배출 관 중간에 연결 설치되며, 연결 관 중간에 고-압축 펌프가 연결되고, 제1 배출 관과 열 교환기가 연결되며, 제1 연결 관과 제2 연결 관이 연결된 제1 배출 관과 제2 배출 관의 연결 부분 좌우 및 제1 연결 관과 제2 연결 관 중간에 고압 밸브를 설치한 것을 특징으로 하는 고-압력 균질기에 대하여 개시한다. Another prior art related to homogenizer is the utility model registration No. 0453473 high pressure homogenizer. The prior art includes a tank for storing a mixed fluid, a high-pressure pump for circulating the fluid stored in the tank at a high pressure, a sprayer for passing the fluid through the injection path by pressure of the high- Pressure homogenizer having a module and a heat exchanger for cooling a fluid passing through the injection module, the high-pressure homogenizer comprising a tank and an injection module connected by a connecting pipe, The first connection pipe and the second connection pipe are connected to each other between the first discharge pipe and the second discharge pipe before and after the injection module and the high-compression pump is connected to the middle of the connection pipe, and the first discharge pipe and the heat exchanger are connected And a high-pressure valve is provided between the first outlet pipe and the second outlet pipe connected to the first connecting pipe and the second connecting pipe, and between the left and right and the first connecting pipe and the second connecting pipe And which is characterized discloses for groups pressure homogenizer.
상기 선행기술은 균질화가 된 원료가 최종적으로 처리되는 열 교환기의 온도 제어 방식에 대하여 개시하지 않는다. 균질 유닛에서 균질화가 된 원료는 열 교환기에서 최종 처리가 되어야 하고 그리고 이와 같은 과정에서 온도 제어는 균질화가 된 원료의 최종 특성을 결정하는 주요한 인자가 될 수 있다. 그리고 온도는 정밀하게 제어가 되는 것이 유리하다. 그러나 상기 선행기술 또는 공지기술은 이에 대하여 개시하지 않는다. The prior art does not disclose a temperature control scheme of the heat exchanger in which the homogenized raw material is ultimately processed. The raw material homogenized in the homogeneous unit must be final processed in a heat exchanger and the temperature control in this process can be a major factor in determining the final properties of the homogenized raw material. It is advantageous that the temperature is controlled precisely. However, the prior art or publicly known technology does not disclose this.
본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art and has the following purpose.
본 발명의 목적은 요구되는 온도 범위에서 작동이 되도록 자동으로 온도 제어가 되는 균질기의 열 교환기를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a homogenizer heat exchanger that is automatically temperature controlled to operate at a desired temperature range.
본 발명의 목적은 미리 결정된 범위에서 균질화가 된 원료의 순환이 가능하도록 하는 균질기의 열 교환기의 자동 온도 제어 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for automatic temperature control of a heat exchanger of a homogenizer which enables circulation of a homogenized raw material in a predetermined range.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 균질화가 되어 공급되는 원료의 온도를 조절하여 배출하는 열 교환기는 상기 원료를 순환시키는 순환 유닛; 순환 유닛으로 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급 유닛; 냉각 유체 공급 유닛으로부터 공급되는 유체의 양을 조절하는 조절 유닛; 순환 유닛으로부터 배출되는 원료의 온도를 탐지하는 센서; 및 센서로부터 전달된 정보에 기초하여 미리 결정된 온도 범위에 따라 조절 유닛의 개폐 수준을 결정하는 제어 모듈을 포함한다. According to a preferred embodiment of the present invention, a heat exchanger for regulating and discharging the homogenized raw material to be supplied is provided with a circulation unit for circulating the raw material; A cooling fluid supply unit for supplying a cooling fluid to the circulation unit; An adjustment unit for adjusting an amount of fluid supplied from the cooling fluid supply unit; A sensor for detecting the temperature of the raw material discharged from the circulation unit; And a control module for determining the open / close level of the control unit in accordance with the predetermined temperature range based on the information transmitted from the sensor.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 균질기의 열 교환기의 온도를 제어하는 방법은 상기 열 교환기의 온도 제어를 위한 기초 정보가 입력되는 단계; 상기 열 교환기에서 배출되는 원료의 온도가 탐지되는 단계; 상기 탐지된 온도의 오차 범위가 판단되는 단계; 상기 열 교환기로 냉각수가 공급이 되고 그리고 작동 환경의 변화에 따라 냉각수가 조절이 되는 단계; 상기 냉각수의 조절에 따라 배출되는 원료의 온도가 되먹임이 되는 단계; 상기 되먹임에 기초하여 허용 범위가 판단이 되는 단계; 상기 허용 범위의 판단에 따라 제어 가능한 인자가 결정이 되는 단계; 및 상기 결정된 인자에 따라 공급되는 냉각수가 제어되는 단계를 포함한다. According to another preferred embodiment of the present invention, a method for controlling the temperature of a heat exchanger of a homogenizer comprises: inputting basic information for temperature control of the heat exchanger; Detecting a temperature of the raw material discharged from the heat exchanger; Determining an error range of the detected temperature; The cooling water is supplied to the heat exchanger and the cooling water is adjusted according to the change of the operating environment; The temperature of the discharged raw material is controlled according to the control of the cooling water; Determining an acceptable range based on the feedback; Determining a controllable factor according to the determination of the allowable range; And controlling the cooling water supplied according to the determined factor.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 온도의 되먹임 및 그에 따른 냉각수의 제어는 비례 적분-미분 제어 방식이 된다. According to another preferred embodiment of the present invention, the feedback of the temperature and hence the control of the cooling water is proportional integral-derivative control.
본 발명에 따른 열 교환기는 균질화가 된 원료가 정해진 온도 범위에서 순환이 되도록 하는 것에 의하여 균질화가 된 원료의 품질이 향상되도록 한다는 장점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 열 교환기는 비례 제어 밸브의 설치에 의하여 밸브 개폐가 자동으로 이루어지도록 하는 것에 의하여 균질기의 자동화가 가능하도록 한다는 이점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 제어 방법은 프로그램 논리 제어 방식에 의하여 작동되도록 하는 것에 의하여 제품 특성의 균일화가 가능하도록 한다는 장점을 가진다. The heat exchanger according to the present invention has the advantage that the homogenized raw material is circulated in a predetermined temperature range, thereby improving the quality of the homogenized raw material. Further, the heat exchanger according to the present invention has an advantage that the homogenizer can be automatized by automatically opening and closing the valve by the provision of the proportional control valve. In addition, the control method according to the present invention is advantageous in that product characteristics can be made uniform by operating by a program logic control method.
도 1은 본 발명에 따른 열 교환기의 작동 구조에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 열 교환기의 작동 방법의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 열 교환기가 적용된 균질기의 실시 예를 도시한 것이다. 1 shows an embodiment of the operating structure of a heat exchanger according to the present invention.
Figure 2 shows an embodiment of a method of operating a heat exchanger according to the invention.
FIG. 3 shows an embodiment of a homogenizer to which a heat exchanger according to the present invention is applied.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto. In the following description, components having the same reference numerals in different drawings have similar functions, so that they will not be described repeatedly unless necessary for an understanding of the invention, and the known components will be briefly described or omitted. However, It should not be understood as being excluded from the embodiment of Fig.
도 1은 본 발명에 따른 열 교환기의 작동 구조에 대한 실시 예를 도시한 것이다. 1 shows an embodiment of the operating structure of a heat exchanger according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 균질화가 되어 공급되는 원료의 온도를 조절하여 배출하는 열 교환기는 상기 원료를 순환시키는 순환 유닛(12); 순환 유닛(12)으로 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급 유닛(14); 냉각 유체 공급 유닛(14)으로부터 공급되는 유체의 양을 조절하는 조절 유닛(15); 순환 유닛(12)으로부터 배출되는 원료의 온도를 탐지하는 센서(16); 및 센서(16)로부터 전달된 정보에 기초하여 미리 결정된 온도 범위에 따라 조절 유닛(15)의 개폐 수준을 결정하는 제어 모듈(11)을 포함한다. Referring to FIG. 1, a heat exchanger for regulating and discharging a homogenized raw material according to the present invention includes a
본 발명에 따른 열 교환기는 균질기에서 균질화가 된 원료를 최종적으로 처리하여 배출하는 기능을 가질 수 있다. 균질기는 식용품, 분유, 마가린 또는 마요네즈와 같은 식품 분야, 잉크, 비누, 연료오일, 비타민, 치약, 페인트 또는 향수와 같은 화학분야, 의약품, 염료, 실리콘, 수지 또는 반도체 분야에 적용될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 균질기에 적용되는 압력은 500 내지 80,000 psi가 될 수 있지만 적용되는 제품에 따라 적절하게 조절이 될 수 있다. 균질기에서 원료는 예를 들어 다이아몬드 소재로 만들어지는 나노 셀로 형성된 균질 유닛을 통과하면서 캐비테이션, 난류 또는 전단력에 의하여 정해진 크기로 분쇄가 될 수 있다. 그리고 분쇄된 원료는 열 교환기로 공급이 되어 최종적으로 처리가 되어 배출이 될 수 있다. The heat exchanger according to the present invention may have a function of finally treating and discharging the raw material homogenized in the homogenizer. A homogenizer may be applied to the food sector such as foodstuffs, powdered milk, margarine or mayonnaise, the chemical field such as ink, soap, fuel oil, vitamins, toothpaste, paint or perfume, pharmaceuticals, dyes, It does not. The pressure applied to the homogenizer may be 500 to 80,000 psi, but may be suitably adjusted depending on the product being applied. In the homogenizer, the raw material can be pulverized to a predetermined size by cavitation, turbulence, or shear force while passing through a homogeneous unit formed of nanocells made of, for example, a diamond material. The pulverized raw material is supplied to the heat exchanger and finally treated and discharged.
본 발명에 따른 열 교환기는 분쇄가 된 원료를 순환 과정에서 분산매에 균일하게 분산이 되도록 하는 기능을 가질 수 있다. 그리고 균질화의 과정에서 온도 조절은 제품의 특성에 영향을 미치는 주요한 인자가 될 수 있고 본 발명에 따르면 열 교환기 내부의 온도는 미리 결정된 범위에서 자동으로 조절이 될 수 있다. 균질 과정은 임의의 균질기에서 이루어질 수 있고 본 발명은 균질기의 종류에 의하여 제한되지 않는다. The heat exchanger according to the present invention may have a function of uniformly dispersing the pulverized raw material in the dispersion medium in the circulation process. In the process of homogenization, the temperature control can be a major factor affecting the properties of the product. According to the present invention, the temperature inside the heat exchanger can be automatically adjusted within a predetermined range. The homogenization process can be performed in any homogenizer and the present invention is not limited by the type of homogenizer.
본 발명에 따르면, 열 교환기 내부의 온도는 냉각수와 같은 유체에 의하여 조절이 될 수 있고 냉각수의 공급 양 또는 공급 속도는 개폐 수준이 전자적으로 제어될 수 있는 비례 제어 밸브에 의하여 제어될 수 있다. 밸브 또는 유량 제어는 별도로 설치된 제어 모듈(11)에서 이루어질 수 있다. 제어 모듈(11)에서 적절한 온도 범위가 미리 결정이 되어 입력이 될 수 있고 그리고 센서(16a, 16b)로부터 전달되는 정보에 기초하여 밸브 또는 유량 제어가 이루어질 수 있다. 제어는 예를 들어 비례 적분-미분 제어(PID)와 같은 방식으로 이루어질 수 있고 전체적으로 프로그램 논리 제어(Program Logic Control)에 따라 작동이 조절될 수 있다. 이와 같은 제어 구조로 인하여 열 교환기의 온도가 정밀하고 정확하게 제어될 수 있도록 한다. 또한 제어 모듈(11)은 열 교환기와 독립적으로 설치된 제어 박스에 수용이 될 수 있고 균질기의 다른 작동과 관련성을 가지면서 열 교환기의 작동이 제어될 수 있도록 한다. 이로 인하여 균질기 전체의 자동 제어가 가능해질 수 있다. According to the present invention, the temperature inside the heat exchanger can be controlled by a fluid such as cooling water, and the supply amount or supply speed of cooling water can be controlled by a proportional control valve in which the opening and closing level can be electronically controlled. The valve or the flow rate control may be performed in the separately installed
원료 공급 유닛(13)은 원료가 분쇄되는 균질 유닛과 유체 이송이 가능한 이송 관이 될 수 있고 제어 가능한 개폐 밸브를 포함할 수 있다. 또한 원료 공급 유닛(13)은 열 교환기에 설치된 입구를 포함할 수 있다. 원료 공급 유닛(13)은 구조는 특별히 제한되지 않으며 열 교환기 내부로 분쇄된 원료를 공급할 수 있는 임의의 구조를 가질 수 있다. The raw
원료 공급 유닛(13)은 열 교환기의 내부에 설치될 수 있고 예를 들어 나선 형상으로 배치가 될 수 있다. 원료는 원료 공급 유닛(13)에서 순환이 되면서 원료는 분산매에 균일하게 분산이 되어 안정화가 이루어질 수 있다. 원료는 순환이 되면서 냉각이 될 수 있고 이를 위하여 냉각수 공급 유닛(14)으로부터 냉각수가 공급이 될 수 있다. 냉각수는 순환 유닛(12)의 끝 부분으로부터 시작 방향으로 원료가 순환이 되는 방향의 반대 방향으로 순환이 될 수 있다. 이와 같이 역방향으로 냉각수를 공급하는 것에 의하여 냉각 효율이 높아질 수 있으며 이와 동시에 요구되는 온도 범위에서 원료가 배출이 될 수 있도록 한다. The raw
순환 유닛(12)에 제1 센서(16a)가 설치될 수 있고 그리고 필요에 따라 냉각수 공급 유닛(14)에 제2 센서(16b)가 설치될 수 있다. 제1 센서(16a) 또는 제2 센서(16b)에서 탐지된 예를 들어 온도 또는 유량과 같은 탐지 값이 제어 모듈(11)로 전달될 수 있다. 그리고 제어 모듈(11)은 전달된 측정 데이터에 기초하여 조절 유닛(15)의 개폐 수준을 제어할 수 있다. 그에 따라 냉각수 공급 유닛(14)에서 공급되는 냉각수의 공급 양 또는 공급 속도가 제어될 수 있다. 제어 모듈(11)은 데이터베이스(17)로부터 개폐 수준과 관련된 데이터를 얻을 수 있다. 제어 모듈(11)은 전송된 탐지 값에 따라 데이터베이스(17)로부터 탐지 값에 해당되는 데이터를 검색할 수 있다. 그리고 매칭이 되는 데이터에 따라 조절 유닛(15)의 개폐 수준을 결정할 수 있다. The
아래에서 이와 같은 구조를 가지는 열 교환기의 작동 방법에 대하여 설명이 된다. The operation of the heat exchanger having such a structure will be described below.
도 2는 본 발명에 따른 열 교환기의 작동 방법의 실시 예를 도시한 것이다. Figure 2 shows an embodiment of a method of operating a heat exchanger according to the invention.
도 2를 참조하면, 열 교환기의 온도 제어를 위하여 먼저 기초 정보가 입력이 될 수 있다(S21). 기초 정보는 예를 들어 원료의 특성, 유압 실린더의 압력에 따른 균질 유닛에서 압력과 그에 따른 온도 수준 또는 원료의 속도와 같은 것이 될 수 있다. 기초 정보는 제어 모듈로 입력이 될 수 있고 제어 모듈은 입력된 정보에 따라 조절 유닛을 제어하여 냉각수의 공급량을 제어할 수 있다. 그리고 열 교환기에서 배출되는 분쇄된 원료의 온도가 탐지될 수 있다(S22). Referring to FIG. 2, basic information may first be input for temperature control of the heat exchanger (S21). The basic information can be, for example, the characteristics of the raw material, the pressure in the homogeneous unit depending on the pressure of the hydraulic cylinder and the corresponding temperature level or the speed of the raw material. The basic information can be inputted to the control module, and the control module can control the supply amount of the cooling water by controlling the control unit according to the inputted information. And the temperature of the pulverized raw material discharged from the heat exchanger can be detected (S22).
탐지된 온도 값은 제어 모듈로 전송이 될 수 있고 오차 범위에 있는지 여부가 판단될 수 있다(S23). 만약 오차 범위를 벗어난다면(NO) 기초 정보의 입력 값이 다시 설정될 수 있다(S21). 이에 비하여 탐지된 온도 값이 허용된 오차 범위 내에 있다면(YES) 정해진 조건에서 냉각수의 공급이 이루어질 수 있다(S24). The detected temperature value may be transmitted to the control module and it may be determined whether it is within an error range (S23). If it is out of the error range (NO), the input value of the basic information can be set again (S21). On the other hand, if the detected temperature value is within the allowable error range (YES), the cooling water can be supplied under the predetermined condition (S24).
균질기가 작동되어 일정 시간이 경과되면 환경 조건이 변화될 수 있다(S25). 그에 따라 제어 모듈에서 냉각수 공급 수준을 미리 결정된 양으로 조절할 수 있다(S26). 그리고 조절이 적절한 수준에 해당하는지 여부가 판단될 필요가 있다. 이를 위하여 작동 조건이 변화되고 그에 따라 냉각수의 양이 변화되면 온도 값이 되먹임(feedback)이 될 수 있다(S261). 그리고 제어 모듈은 되먹임 값에 기초하여 온도 값이 허용 범위 내에 있는지 여부를 판단하게 된다(S27). 만약 허용 범위 내에 있다면(YES) 다시 냉각수의 조절이 이루어질 때까지 냉각수의 공급 수준이 유지될 수 있다. 이에 비하여 허용 범위를 벗어난다면(NO) 인자 분석이 이루어질 수 있다(S28). 인자 분석은 예를 들어 공급 압력, 냉각수의 온도 또는 냉각수의 양에 따른 온도 변화와 같은 것을 의미한다. 그리고 허용 범위를 벗어난 정도 또는 제어 가능한 인자에 따라 제어가 이루어질 수 있다(S29). 그리고 그에 따라 다시 냉각수의 양이 조절될 수 있다(S26). 그리고 다시 위에서 제시된 과정이 반복될 수 있다. When the homogenizer is operated and a predetermined time has elapsed, the environmental condition may be changed (S25). Accordingly, the control module can adjust the cooling water supply level to a predetermined amount (S26). And it needs to be judged whether the adjustment corresponds to the appropriate level. In this case, when the operating condition is changed and the amount of the cooling water is changed, the temperature value may be feedback (S261). Then, the control module determines whether the temperature value is within the allowable range based on the feedback value (S27). If it is within the allowable range (YES), the supply level of cooling water can be maintained until the cooling water is adjusted again. On the other hand, if the allowable range is exceeded (NO), factor analysis can be performed (S28). The factor analysis means, for example, the change in temperature depending on the supply pressure, the temperature of the cooling water or the amount of the cooling water. Then, the control can be performed according to the degree of deviation or the controllable factor (S29). And the amount of cooling water can be regulated accordingly (S26). And again the above process can be repeated.
본 발명에 따르면, 작동 인자 변화 및 그에 따른 냉각수의 조절은 비례 적분-미분 제어(PID)에 따라 이루어질 수 있다 비례 적분-미분 제어(Proportional-Integral-Derivative Control) 방식이 적용될 수 있다. 비례 적분-미분 제어는 되먹임 제어 방식을 말하고 예를 들어 제어 대상이 되는 온도 값(output)을 측정하여 제어 모듈에 미리 저장된 원료에 따른 적정 온도(reference value)와 비교될 수 있다. 그리고 오차를 산출하여 예를 들어 냉각수의 양, 냉각수의 온도 또는 열 교환기 내부의 환경 조건과 같은 것을 결정하게 된다. 열 교환기의 비례 적분-미분 제어를 위하여 일차적으로 냉각수의 양이 조절될 수 있다. 그리고 냉각수의 온도가 조절되고 마지막으로 열 교환기 내부의 환경 조건이 변경될 수 있다. 대안으로 일차적으로 냉각수의 양이 조절되고 그리고 이후 냉각수의 양과 냉각수의 온도가 동시에 조절이 될 수 있다. 제어 모듈은 미리 결정된 방법에 따라 비례 적분-미분 제어를 위한 인자를 제어할 수 있다. According to the present invention, the change of the operating factor and accordingly the control of the cooling water can be made according to the proportional integral-differential control (PID). Proportional-Integral-Derivative Control can be applied. The proportional-integral-differential control is a feedback control method. For example, the proportional integral-differential control can be compared with a reference value according to a raw material stored in the control module by measuring a temperature value to be controlled. The error is then calculated to determine, for example, the amount of cooling water, the temperature of the cooling water, or the environmental conditions inside the heat exchanger. For proportional integral-derivative control of the heat exchanger, the amount of cooling water can be controlled primarily. And the temperature of the cooling water is controlled and finally the environmental conditions inside the heat exchanger can be changed. Alternatively, the amount of cooling water can be adjusted first and then the amount of cooling water and the temperature of the cooling water can be controlled at the same time. The control module may control the factor for proportional integral-derivative control according to a predetermined method.
도 2에 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 열 교환기의 온도는 다양한 방법으로 제어될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The embodiment shown in FIG. 2 is illustrative and the temperature of the heat exchanger can be controlled in various ways, and the present invention is not limited to the embodiments shown.
아래에서 본 발명에 따른 온도 제어가 이루어지는 열 교환기가 적용된 균질기의 실시 예에 대하여 설명된다. An embodiment of a homogenizer to which a heat exchanger with temperature control according to the present invention is applied will be described below.
도 3은 본 발명에 따른 열 교환기가 적용된 균질기의 실시 예를 도시한 것이다. FIG. 3 shows an embodiment of a homogenizer to which a heat exchanger according to the present invention is applied.
균질기의 작동을 위하여 먼저 압력 모듈(40)이 제어 모듈(20)에 의하여 제어될 수 있다. 압력 모듈(40)은 예를 들어 유압 실린더, 유압 실린더에 의하여 작동되는 플런저, 유압 실린더의 작동을 위한 펌프, 솔레노이드 블록 또는 모터와 같은 장치를 포함할 수 있다. 제어 모듈(20)은 균질기와 별도의 위치에 설치될 수 있고 제어 모듈(20)은 마이크로프로세스 또는 중앙 처리 장치를 가진 제어 유닛(21), 제어 명령의 입력을 위한 입력 유닛(22), 작동 조건 또는 입력 상황을 표시하기 위한 디스플레이 유닛(23) 및 작동과 관련된 데이터가 저장되는 저장 유닛(24)을 포함할 수 있다. The
원료의 종류에 따라 압력 모듈(40)에서 발생이 되어야 할 압력이 결정되고 입력 유닛(22)을 통하여 입력이 될 수 있다. 이와 동시에 열 교환기(31)에서 배출이 되어야 할 원료의 온도가 입력이 될 수 있다. 이후 열 교환기(31)의 온도가 온도 센서(33a)에 의하여 탐지될 수 있다. 탐지된 값은 제어 모듈(20)로 전송이 될 수 있고 그리고 제어 유닛(21)은 저장 유닛(24)에 저장된 값을 검색하여 입력된 원료의 온도에 매칭이 되는 냉각수의 양을 결정할 수 있다. The pressure to be generated in the
압력 모듈(40)이 작동이 되면 압력이 제1 이송 관(41)을 통하여 균질 모듈(50)으로 전달이 될 수 있고 분쇄가 되어야 할 원료가 이송 관(41)으로 투입이 될 수 있다. 그리고 균일 모듈(50)에서 분쇄된 원료는 제2 이송 관(51)을 통하여 배출 모듈(30)로 전달이 될 수 있다. When the
배출 모듈(30)은 원료의 순환 및 온도 조절을 위한 열 교환기(31), 냉각수 공급원(35), 냉각수 공급원(35)으로부터 공급되는 냉각수의 양 또는 순환이 되는 냉각수의 양을 제어하기 위한 조절 밸브와 같은 조절 유닛(32)을 포함할 수 있다. The
열 교환기(31)는 제2 이송 관(51)과 연결이 되고 그리고 제2 이송 관(51)과 다른 쪽에 형성된 배출구(311)를 포함할 수 있다. 배출구(311) 또는 열 교환기(31)에 온도 센서(33a)가 설치될 수 있다. 필요에 따라 조절 유닛(32)에 개폐 제어 유닛(34)이 설치될 수 있다. 개폐 제어 유닛(34)은 예를 들어 냉각수의 조건을 탐지하기 위한 탐지 센서(33b)와 연결될 수 있다. 다만 개폐 제어 유닛(34)은 필요에 따라 설치가 될 수 있고 탐지 센서(33b)는 직접 제어 모듈(20)에 연결될 수 있다. 개폐 제어 유닛(34)은 조절 유닛(32)의 개폐 수준을 조절하는 한편 제어 모듈(20)과 주기적으로 통신할 수 있다. 개폐 제어 유닛(34)은 냉각수의 조건에 따라 신속하게 조절 유닛(32)을 제어하는 것에 의하여 온도 안정화가 빠르게 진행되도록 한다는 이점을 가진다. The
분쇄된 원료는 열 교환기(31) 내부에서 순환이 되어 배출구(311)로 배출이 될 수 있다. 이와 동시에 냉각수 공급원(35)으로부터 공급되는 냉각수는 제1 순환 라인(351)을 통하여 그리고 조절 유닛(32)에서 조절이 되어 제2 순환 라인(352)을 통하여 열 교환기(31)의 내부로 공급이 될 수 있다. 냉각수의 순화 경로는 원료의 순환 경로와 역 방향이 될 수 있고 열 교환기(31)의 내부에서 순환이 된 냉각수는 배출 라인(30)을 통하여 배출이 되어 냉각수 공급원(35)으로 이송이 될 수 있다. The pulverized raw material is circulated in the heat exchanger (31) and discharged to the discharge port (311). The cooling water supplied from the cooling
균질기의 작동 환경의 변화에 따라 배출되는 원료의 온도가 변화될 수 있고 온도 센서(33a)에 의하여 탐지될 수 있다. 그리고 탐지된 값이 허용 범위를 벗어나는 경우 제어 유닛(21)은 적절한 제어 조건을 저장 유닛(24)으로부터 검색을 하게 되고 그리고 조절을 위하여 가장 매칭이 되는 데이터를 검색하게 된다. 그리고 검색된 데이터가 개폐 제어 유닛(34)으로 전달이 될 수 있고 이에 따라 조절 유닛(32)이 제어될 수 있다. 그리고 다시 온도 센서(33a)에 의하여 온도가 탐지될 수 있고 그에 따라 조절 유닛(32)이 제어될 수 있다. 그리고 위에서 설명이 된 것처럼 예를 들어 비례 적분-미분 제어 방식에 따라 냉각수의 양 또는 냉각수의 온도가 제어될 수 있다. 냉각수의 온도 제어를 위하여 냉각수 공급원(35)에 적절한 냉각 수단이 설치될 수 있다. The temperature of the discharged raw material can be changed according to a change in the operating environment of the homogenizer and can be detected by the
본 발명에 따른 열 교환기는 다양한 균질기에 적용이 될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다. The heat exchanger according to the present invention can be applied to various homogenizers and the present invention is not limited to the embodiments shown.
본 발명에 따른 열 교환기는 균질화가 된 원료가 정해진 온도 범위에서 순환이 되도록 하는 것에 의하여 균질화가 된 원료의 품질이 향상되도록 한다는 장점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 열 교환기는 비례 제어 밸브의 설치에 의하여 밸브 개폐가 자동으로 이루어지도록 하는 것에 의하여 균질기의 자동화가 가능하도록 한다는 이점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 제어 방법은 프로그램 논리 제어 방식에 의하여 작동되도록 하는 것에 의하여 제품 특성의 균일화가 가능하도록 한다는 장점을 가진다. The heat exchanger according to the present invention has the advantage that the homogenized raw material is circulated in a predetermined temperature range, thereby improving the quality of the homogenized raw material. Further, the heat exchanger according to the present invention has an advantage that the homogenizer can be automatized by automatically opening and closing the valve by the provision of the proportional control valve. In addition, the control method according to the present invention is advantageous in that product characteristics can be made uniform by operating by a program logic control method.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention . The invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended hereto.
11: 제어 모듈 12: 순환 유닛
13: 원료 공급 유닛 14: 냉각 유체 공급 유닛
15: 조절 유닛 16: 센서
17: 데이터베이스
20: 제어 모듈 30: 배출 모듈
40: 압력 모듈 50: 균질 유닛
21: 제어 유닛 22: 입력 유닛
23: 디스플레이 유닛 24: 저장 유닛
31: 열 교환기 32: 조절 유닛
33a: 센서 35: 냉각수 공급원
41: 제1 이송 관 51: 제2 이송 관 11: control module 12: circulation unit
13: raw material supply unit 14: cooling fluid supply unit
15: regulating unit 16: sensor
17: Database
20: control module 30: exhaust module
40: pressure module 50: homogeneous unit
21: control unit 22: input unit
23: display unit 24: storage unit
31: heat exchanger 32: regulating unit
33a: sensor 35: coolant supply source
41: first conveyance pipe 51: second conveyance pipe
Claims (3)
상기 원료를 순환시키는 순환 유닛(12);
순환 유닛(12)으로 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급 유닛(14);
냉각 유체 공급 유닛(14)으로부터 공급되는 유체의 양을 조절하는 조절 유닛(15);
순환 유닛(12)으로부터 배출되는 원료의 온도를 탐지하는 센서(16); 및
센서(16)로부터 전달된 정보에 기초하여 미리 결정된 온도 범위에 따라 조절 유닛(15)의 개폐 수준을 결정하는 제어 모듈(11)을 포함하는 균질기의 열 교환기.A heat exchanger for homogenizing and regulating a temperature of a raw material to be supplied,
A circulation unit (12) for circulating the raw material;
A cooling fluid supply unit (14) for supplying cooling fluid to the circulation unit (12);
An adjusting unit (15) for adjusting the amount of fluid supplied from the cooling fluid supply unit (14);
A sensor 16 for detecting the temperature of the raw material discharged from the circulation unit 12; And
And a control module (11) for determining the opening and closing level of the regulating unit (15) according to a predetermined temperature range based on the information transmitted from the sensor (16).
상기 열 교환기의 온도 제어를 위한 기초 정보가 입력되는 단계;
상기 열 교환기에서 배출되는 원료의 온도가 탐지되는 단계;
상기 탐지된 온도의 오차 범위가 판단되는 단계;
상기 열 교환기로 냉각수가 공급이 되고 그리고 작동 환경의 변화에 따라 냉각수가 조절이 되는 단계;
상기 냉각수의 조절에 따라 배출되는 원료의 온도가 되먹임이 되는 단계;
상기 되먹임에 기초하여 허용 범위가 판단이 되는 단계;
상기 허용 범위의 판단에 따라 제어 가능한 인자가 결정이 되는 단계; 및
상기 결정된 인자에 따라 공급되는 냉각수가 제어되는 단계를 포함하는 열 교환기의 온도의 제어 방법. A method for controlling the temperature of a heat exchanger of a homogenizer,
Inputting basic information for temperature control of the heat exchanger;
Detecting a temperature of the raw material discharged from the heat exchanger;
Determining an error range of the detected temperature;
The cooling water is supplied to the heat exchanger and the cooling water is adjusted according to the change of the operating environment;
The temperature of the discharged raw material is controlled according to the control of the cooling water;
Determining an acceptable range based on the feedback;
Determining a controllable factor according to the determination of the allowable range; And
And controlling the cooling water supplied in accordance with the determined factor.
The control method according to claim 2, wherein the feedback of the temperature and thus the control of the cooling water is proportional integral-derivative control.
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