▶ 전립선치료기기 | 무좀치료기 | 메니큐어세척기&렌즈크리너 | 분산기 ◀
Sonic Master , Ultrasonic "Homogenizer"

초음파로 섞이기 어려운 이종의 액체 를 섞거나 분산하는데 이용한다.

    초음파 분산기

1. 초음파 분산기의 구성

초음파 분산기는 역압전효과(inverse piezoelectric effect) 현상을 이용하여 전기에너지 를 기계적인 진동에너지로 바꾸는 압전세라믹스와 초음파 진동자에 의해서 초음파를 발생시키 고, 발생된 초음파의 진폭을 확대시키기 위해 진동자에 부스터와 혼(horn)을 부착하고 이를 구 동시키기 위한 초음파 발진기로 이루어진다.

2. 초음파 분산기의 기능

초음파 분산기는 진동자-혼에 의해서 발생된 초음파의 동력적 기능을 이용하는 것이며 이 동 력적 기능은 진동자-혼에 의해서 발생된 초음파를 수용액 속에 조사할 때 발생하는 공동화기포 (cavitational bubbles)에 의해서 이루어진다.
즉 초음파를 수용액 속에 조사하였을 때 발생하 는 공동화기포내부의 온도와 압력이 매우 높고 그 기포들이 성장하여 파열될 때 고온·고압의 충격파가 발생하기 때문에 그것이 매우 높은 에너지원으로 작용하여 섞이기 어려운 이종의 액체 를 섞거나 분산하는데 이용한다.

 

통상적으로 섞이기 어려운 두 종류의 액체가 있을 때, 예를 들어 수은과 물 또는 물과 기름이 있는 경우, 두 액체의 경계부분에서 강력한 초음파를 발생시키면 액체의 균일한 유 화 혼합물을 얻을 수 있다. 초음파의 진동이 액체를 미세한 입자로 만들고 이를 다른 액체 에 섞는다.
기계적인 혼합에 비해 초음파를 이용한 유제(乳劑)는 고른 상으로 장시간 유지 할 수 있다. 이는 미용(화장품), 사진필름의 유화, 마요네즈, 초컬릿, 연고 등의 제조에 널 리 응용할 수 있다. 이를 이용하여 세포나 세포기관의 분쇄, 안정된 유제(乳劑)의 형성, 물 리화학적인 반응을 촉진시키고, 특정 성분의 추출이나 시료에서의 degas 작용에 응용하고 있다.
시료의 균일한 혼합과 균질화가 가능하여, 용해도 실험을 위한 알약의 분쇄, 노즐이 나 필터, 복잡한 부품의 집중적인 세척이 가능해진다.

3. 초음파 분산기의 용도

대략 15-30kHz의 저주파수이면서 출력이 큰 초음파가 이용되며 대부분의 분산기는 용도 에 따라 대략 100W∼4000W 정도의 출력과 20∼28kHz의 주파수를 이용한다.
초음파 분산기는 화학, 유전공학, 제약, 환경, 식품 등 여러 분야에서 널리 이용되고 있다. 초음파를 분석화 학 분야에서 화학결합을 끊거나 자유 반응기(基)의 형성, 고분자화, 긴 사슬을 가진 고분자 의 결합을 끊음, 물리, 화학, 전기화학 반응의 촉진, 촉매의 제조 등 광범위하게 이용되어 반응온도를 낮추거나 반응시간의 단축, 비용의 절감의 효과를 얻을 수 있다.
또한 초음파는 현재 일반적으로 세포로부터 효소나 단백질을 분리하는 데 이용한다. 초음파를 이용한 세포 의 분쇄는 매우 빠르고, 완벽하게 이루어진다. 강한 초음파를 이용하면 세포의 활성을 증진 시킬 수 있고, 살균, 소독 등이 가능하며, 추출, 동결, 유화, 거름, 건조 등의 보조 장치로 도 활용되고 있다.

수용액 속에 초음파를 조사하였을 때 발생하는 초음파 공동화(ultrasonic cavitation)의 메카니즘은 핵의 생성, 기포(bubble)의 성장, 그리고 충분히 성장한 bubble의 폭발적 파열 등 3단계로 이루어지며 생성된 기포내의 온도와 압력이 각각 약 4,500oC와 수 백 기압에 이 르고, 충분히 성장한 기포가 깨어질 때에는 온도가 약 1500oC이고 압력이 수 백 기압에 달 하는 충격파가 발생되기 때문에 고온·고압의 기포내부와 기포가 깨어질 때의 충격파에 의 해 초음파에 의한 분산 및 유화작용이 이루어지는 것이다.

4. 특징

- 다양한 형태의 혼 및 프로브를 장착
- 고르고 안정한 혼합물
- 대 진폭(Vibrational Amplitude)
- 온도나 부하에 대한 우수한 안정성
- 티타늄 합금의 혼 및 프로브 제공가능
- 특수한 형태의 프로브 주문가능

    초음파 분산기

1. 제품 사양

* Sonic Master-200, 500, 3000 (Ultrasonic Homogenizer)

2. 압전세라믹스의 작동원리

그림. 1 (a)는 압력이 걸리지 않은 상태의 압전세라믹, (b)세라믹이 압축되어 분극 전압과 동일한 방향의 전압이 발생, (c)팽창시 분극 전압과 반대방향으로의 전압의 발생, (d)분극 전압과 반대 방향으로 전압의 인가 시 압전 세라믹의 수축, (e)분극 전압과 같은 방향의 전압을 인가시 세라믹의 팽창, (f)압전 세라믹에 교류 전압을 인가 시 세라믹의 수축 팽창 작용을 반복하여 초음파를 발생할 수 있는 것입니다.

초음파 분산기는 역압전효과(inverse piezoelectric effect) 현상을 이용하여 전기에너지를 기계적인 진동에너지로 바꾸는 압전 세라믹스와 초음파 진동자에 의해서 초음파를 발생시키고, 발생된 초음파의 진폭을 확대시키기 위해 진동자에 부스터와 혼(horn)을 부착하고 이를 구동시키기 위한 초음파 발진기로 이루어집니다.

부스터와 혼은 진동자만의 변위가 작기 때문에 이를 증폭시키는 역할을 하는 것으로 용도에 따라 알맞은 혼을 선택하여 사용하여야 합니다.

3. 초음파 분산기의 원리

초음파 분산기는 진동자-혼에 의해서 발생된 초음파의 동력적 기능을 이용하는 것이며, 이 동력적 기능은 진동자-혼에 의해서 발생된 초음파를 수용액 속에 조사할 때 발생하는 공동화기포(cavitational bubbles)에 의해서 이루어집니다.
즉 초음파를 수용액 속에 조사하였을 때 발생하는 공동화 기포 내부의 온도와 압력은 각각 약 4,500oC와 수 백 기압에 이르고, 충분히 성장한 기포가 깨어질 때에는 온도가 약 1,500oC 이고, 압력이 수 백 기압에 달하는 고온·고압의 충격파가 발생하기 때문에 그것이 매우 높은 에너지원으로 작용하여 섞이기 어려운 이종의 액체를 섞거나 분산하는데 이용할 수 있습니다.

4. 응용

제약·화장품 : 액체 파라핀 혼합, 주입(Injection), 로션, 크림, 항생물질, 백신의 분산, 유동성이 있는 분장제(liquid make-up) 등의 혼합 및 분산
산업 : 복잡한 형태의 시료, 제품의 국부적 세척, 페인트의 안료, 색채 및 세라믹 산업 등에서의 균질한 혼합 및 분산
생물·의학 : 세포, 미생물, 식물 및 항원(antigen)의 추출, 세포조직의 파쇄, 바이러스의 유리(liberation), 효소의 활동성(activity)의 증가, 유기체의 분산 등에 응용 가능합니다.

(a)파쇄전 (b)파쇄후

초음파 분산기, 세포파쇄기를 이용하여 Ec-Coli균을 파쇄한 모습

5. 특징

- 용도에 따른 다양한 출력의 초음파 분산기의 제공(실험실용 및 산업용)
- 대 진폭(Large vibrational amplitude), 저발열(Low heat generation)
- 온도나 부하에 대한 우수한 안정성
- 다양한 형태 및 크기의 혼 장착
- 티타늄 합금 및 다양한 재질의 혼 제공
- 연속 및 단속 모드의 작동 기능
- 초음파 주파수의 미세 조정을 위한 튜닝 기능

................................................................................