KR101889461B1 - 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치에 관한 것으로, 본체부, 저장된 액화탄산가스를 본체부로 공급하는 액화탄산가스 저장부, 본체부로 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급부, 및 본체부를 통과하는 액화탄산가스와 캐리어가스를 내부에서 혼합하며 미립화한 후 세척을 위해 분사하는 분사부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 종래 기술과 달리 액화탄산가스를 드라이아이스 펠릿 제조 과정을 거치지 않고 분사기 내부에서 초미세 드라이아이스 형태로 직접 변환한 후 세척대상물을 세척함으로써 설비의 수를 줄일 수 있고, 세척을 위한 공정을 단순화할 수 있다.

Description

액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치{LIQUID BLAST CLEANING DEVICE}
본 발명은 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화탄산가스를 드라이아이스 펠릿 제조 과정을 거치지 않고 분사기 내부에서 초미세 드라이아이스 형태로 직접 변환한 후 세척대상물을 세척함으로써 설비의 수를 줄일 수 있고, 세척을 위한 공정을 단순화할 수 있는 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치에 관한 것이다.
드라이아이스 분사식 세척장치는 압축공기로 드라이아이스의 입자를 고속으로 분사시켜 각종 기계장치, 설비물 등을 깨끗하게 세척하여 주는 장비이다.
그러한 드라이아이스 분사식 세척장치는, 산업설비와 환경에 무해한 단단한 드라이아이스 입자를 고속으로 분사하고 표면에 충돌하는 즉시 무해한 가스로 승화되어, 세척면에 아무런 손상을 입히지 않으면서 이물질만 제거하고 제2차 오염물이나 수분 등을 남기지 않는다.
따라서, 드라이아이스에 의한 세척방식은 장비 수명이 연장되고, 세척작업에 필요한 시간과 재래식 세척에서 발생했던 2차 오염물을 수집, 처치하는 데 소요되는 시간과, 비용을 줄일 수 있으므로, 전반적인 운영 경비를 절감할 수 있다.
기존의 드라이아이스 분사식 세척장치는 호퍼의 인출구 하부에 로터가 세워진 상태에서 회전 가능하게 설치되고, 그 로터는 원판 형태로 그 외주연에 일정한 간격으로 드라이아이스펠릿(pellet)을 공급받을 수 있는 공급홈들이 형성된다.
에어 공급관은 컴프레서에 의해 압축공기가 유입되고, 그 압축공기로 공급홈에서 공급되는 드라이아이스펠릿을 타측으로 배출시켜주게 된다.
로터에 회전력을 전달시켜 주면, 로터가 회전되면서 외주연에 형성된 공급홈에 드라이아이스펠릿들이 호퍼로부터 배출되어 채워진다. 공급홈에 채워진 드라이아이스펠릿은 로터가 회전하여 공급홈이 하방을 향하는 위치가 되면 낙하하고, 그 낙하된 드라이아이스펠릿은 컴프레서에서 발생하여 에어공급관에서 유동하는 압축공기에 의해 고속으로 유동하여 노즐부를 통해 강하게 분사시킬 수 있다.
그런데, 바이브레이터의 작동에 의한 진동은 호퍼를 통해 타 구성에 전달되어 내구성을 저하시킬 뿐 아니라, 과도한 소음을 발생시켜 작업환경을 악화시키는 문제가 있다.
이러한 점을 개선하기 위해, 한국실용신안등록공보 제20-0299381호(등록일: 2002.12.13. 고안의 명칭: 드라이아이스 블라스팅 장치)에서는 세정 대상에 따라 드라이아이스 입자가 선택적으로 1-5mm 직경이 되게 하고, 드라이아이스 입자의 공급량이 자동으로 조절되게 하며, 세정 작업 후 분쇄통 내의 잔여 입자를 편리하게 제거할 수 있는 기술적 특징이 제시되어 있다.
그러나, 종래의 드라이아이스 분사시 세척장치의 경우, 드라이아이스 블래스터 장비, 컴프레서 설비, 드라이아이스 제조장비 등의 도입을 위한 초기 투자비용이 높고 지속적인 드라이아이스 공급비용이 증가하는 문제점이 있다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 분사기 내부에서 초미세 드라이아이스 형태로 직접 변환한 후 세척대상물을 세척함으로써 기존의 드라이아이스 펠릿을 이용해야하는 드라이아이스 세척기 대비 펠릿 제조 및 저장이 필요하지 않아 손실이 적으며, 펠릿 엉킴 현상 등이 발생하지 않아 자동화가 가능한 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 드라이아이스 펠릿을 제조하는 과정에서 발생하는 손실을 고려했을 때 고강도의 세척이 필요한 경우를 제외하고는 드라이아이스 세척기에 비해 효율적인 세척이 가능한 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치는: 본체부; 저장된 액화탄산가스를 상기 본체부로 공급하는 액화탄산가스 저장부; 상기 본체부로 캐리어가스를 공급하는 캐리어가스 공급부; 및 상기 본체부를 통과하는 액화탄산가스와 캐리어가스를 내부에서 혼합하며 미립화한 후 세척을 위해 분사하는 분사부를 포함한다.
상기 액화탄산가스 저장부는 이동수단부에 거치될 수 있다.
상기 본체부 내부로 이송되는 액화탄산가스와 캐리어가스의 공급량은 제어부에 의해 제어될 수 있다.
상기 분사부는, 상기 본체부로부터 토출되는 액화탄산가스와 캐리어가스를 혼합 후 미립화하는 분사블록; 및 미립화된 액화탄산가스와 캐리어가스를 분사 안내하는 분사노즐을 포함한다.
상기 분사블록은, 바디; 상기 바디에 형성되어 상기 본체부로부터 액화탄산가스를 설정량만큼 공급받는 액화탄산가스 통로; 상기 바디에 형성되어 상기 본체부로부터 캐리어가스를 설정량만큼 공급받는 캐리어가스 통로; 상기 바디 내부로 연장되는 상기 액화탄산가스 통로에 축경(縮徑)되게 형성되어, 공급받은 액화탄산가스를 통과시키면서 미립화 변환 유도하는 팽창부; 및 상기 액화탄산가스 통로의 중심축과 경사지도록 상기 바디 내부로 연장되는 상기 캐리어가스 통로의 합지 부위에 형성되어, 액화탄산가스와 캐리어가스의 혼합시 와류를 유도하는 와류형성부를 포함한다.
상기 분사블록은, 상기 와류형성부에서 와류를 형성한 액화탄산가스와 캐리어가스에 토출 직진성을 부여하기 위해 상기 바디 내부에 형성되는 스로틀부를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치는 종래 기술과 달리 분사기 내부에서 초미세 드라이아이스 형태로 직접 변환한 후 세척대상물을 세척함으로써 기존의 드라이아이스 펠릿을 이용해야하는 드라이아이스 세척기 대비 펠릿 제조 및 저장이 필요하지 않아 손실이 저감될 수 있으며, 펠릿 엉킴 현상 등이 발생하지 않아 자동화가 가능할 수 있다.
그리고, 본 발명은 드라이아이스 펠릿을 제조하는 과정에서 발생하는 손실을 고려했을 때 고강도의 세척이 필요한 경우를 제외하고는 드라이아이스 세척기에 비해 효율적인 세척이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치의 분사부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분사부의 요부 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치의 분사부 확대도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분사부의 요부 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치(100)는 본체부(110), 액화탄산가스 저장부(120), 캐리어가스 공급부(130) 및 분사부(200)를 포함한다.
본체부(110)는 공급받은 액화탄산가스를 임시 저장하면서 일정량씩 토출 유도하거나, 또는 액화탄산가스를 통과 안내하는 역할을 한다. 그리고, 본체부(110)는 공급받은 캐리어가스(carrier gas)를 임시 저장하면서 일정량씩 토출 유도하거나, 또는 캐리어가스를 통과 안내하는 역할을 한다.
특히, 본체부(110)는 액화탄산가스와 캐리어가스를 각각 설정 압력으로 토출하기 위해 펌프(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.
이때, 액화탄산가스는 세척대상물을 세척하는 세척수 역할을 하고, 캐리어가스는 고압으로 유동되면서 액화탄산가스를 설정압력으로 토출시키는 역할을 한다.
본체부(110)는 바퀴(112)를 구비함으로써 세척대상물의 위치로 용이하게 이동될 수 있다. 물론, 본체부(110)는 다양한 형상으로 변형 가능하다.
또한, 액화탄산가스 저장부(120)는 세척대상물에 뿜어지는 액화탄산가스를 저장하고, 본체부(110)로 액화탄산가스를 공급하는 역할을 한다. 이때, 액화탄산가스 저장부(120)는 탱크 형상이고, 액화탄산가스 저장부(120)와 본체부(110)는 액화탄산가스 이송호스(122)로 연결된다.
물론, 액화탄산가스 이송호스(122)는 본체부(110)와 액화탄산가스 저장부(120)에 다양한 방식으로 연결될 수 있다. 아울러, 액화탄산가스 저장부(120) 또는 액화탄산가스 이송호스(122)는 액화탄산가스의 유동을 단속하기 위해 단속밸브(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.
한편, 캐리어가스 공급부(130)는 액화탄산가스의 유동성을 증대시키는 역할을 하는 캐리어가스를 저장하고, 본체부(110)로 캐리어가스를 공급한다. 이때, 캐리어가스 공급부(130)는 탱크 형상이고, 캐리어가스 공급부(130)와 본체부(110)는 캐리어가스 이송호스(132)로 연결된다.
물론, 캐리어가스 이송호스(132)는 본체부(110)와 캐리어가스 공급부(130)에 다양한 방식으로 연결될 수 있다. 아울러, 캐리어가스 공급부(130) 또는 캐리어가스 이송호스(132)는 캐리어가스의 유동을 단속하기 위해 단속밸브(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.
여기서, 캐리어가스는 기체 상태이고, 다양한 기체로 적용 가능하다.
특히, 본체부(110)는 액화탄산가스와 캐리어가스를 각각 독립적으로 유동시킨다.
또한, 분사부(200)는 본체부(110)를 통과하는 액화탄산가스와 캐리어가스를 내부에서 혼합하며 미립화한 후 세척을 위해 분사하는 역할을 한다.
이때, 비교적 부피가 큰 액화탄산가스 저장부(120)는 이동수단부(124)에 거치되어 용이하게 이동된다. 이동수단부(124)는 액화탄산가스 저장부(120)를 다양하게 고정하고, 장소 이동이 용이하도록 형성된다. 물론, 이동수단부(124)는 다양하게 적용 가능하다.
그리고, 본체부(110) 내부로 이송되는 액화탄산가스와 캐리어가스의 공급량은 제어부(114)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 제어부(114)는 본체부(110) 내부로 공급되는 액화탄산가스와 캐리어가스의 공급량을 각각 검출 후, 본체부(110) 내부로 공급될 액화탄산가스와 캐리어가스의 공급량을 조절할 수 있다. 아울러, 제어부(114)는 본체부(110)에서 액화탄산가스와 캐리어가스가 정량으로 토출되도록 제어하는 역할을 한다.
한편, 분사부(200)는 분사블록(210) 및 분사노즐(220)을 포함한다.
분사블록(210)은 본체부(200)로부터 액화탄산가스와 캐리어가스를 각각 공급받아 혼합하여 직접 미립화하는 역할을 한다.
이때, 분사블록(210)은 손잡이부(230)를 분리 가능하게 구비할 수 있다.
그리고, 분사노즐(220)은 분사블록(210) 내측에서 혼합되며 미립화된 액화탄산가스와 캐리어가스를 세척대상물에 분사 안내하는 역할을 한다. 물론, 분사노즐(220)은 다양하게 적용 가능하다.
특히, 분사블록(210)은 바디(211), 액화탄산가스 통로(212), 캐리어가스 통로(213), 팽창부(214), 와류형성부(216) 및 스로틀부(217)를 포함한다.
바디(211)는 분사블록(210)의 외형을 형성하는 것으로서, 일측으로 손잡이부(230)를 분리 가능하게 연결하고, 타측으로 분사노즐(220)을 일체 또는 분리 가능하게 연결한다.
물론, 바디(211)는 다양한 형상으로 변형 가능하다.
그리고, 액화탄산가스 통로(212)는 바디(211)에 형성되어 본체부(110)로부터 액화탄산가스를 설정량만큼 공급받는 역할을 하고, 캐리어가스 통로(213)는 바디(211)에 형성되어 본체부(110)로부터 캐리어가스를 설정량만큼 공급받는 역할을 한다.
이에 따라, 액화탄산가스 통로(212)와 캐리어가스 통로(213)는 각각 바디(211)에 개방된 포트(port)를 형성한다.
특히, 예로서, 캐리어가스 통로(213)는 바디(211)에 양측으로 관통되는 홀 형상으로 형성된다. 그리고, 액화탄산가스 통로(212)는 캐리어가스 통로(213)의 중심축 방향에 대해 경사지도록 바디(211) 내부에 형성되어, 바디(211) 내부에서 캐리어가스 통로(213)에 연결된다.
물론, 캐리어가스 통로(213)가 액화탄산가스 통로(212)에 연결될 수도 있다.
또한, 팽창부(214)는 바디(211) 내부로 연장되는 액화탄산가스 통로(212)에 축경(縮徑) 즉, 직경이 급격히 감소되게 형성되어, 공급받은 액화탄산가스를 통과시킴으로써 미립화 변환 유도하는 역할을 한다. 즉, 액화탄산가스가 팽창부(214)를 통과하면서 압력 강하로 인해 고상 상태로 미립화된다. 즉, 액화탄산가스가 팽창부(214)를 통과하면서 스노우(snow)화 된다. 편의상, 이 후의 액상 상태로 미립화된 유체(流體)도 액화탄산가스라고 한다.
아울러, 와류형성부(216)는 바디(211) 내부에서 액화탄산가스 통로(212)와 연결되는 캐리어가스 통로(213)의 해당 부위, 즉 액화탄산가스 통로(212)가 캐리어가스 통로(213)에 합지되는 부위에 형성된다. 그래서, 액화탄산가스와 캐리어가스는 와류형성부(216)에서 혼합되며 와류를 형성하게 된다. 액화탄산가스와 캐리어가스가 최대한 혼합됨으로써, 캐리어가스가 액화탄산가스를 토출 방향으로 집중 이송할 수 있게 된다.
또한, 스로틀부(217)는 와류형성부(216)에서 와류를 형성한 액화탄산가스와 캐리어가스에 토출 직진성을 부여하기 위해 바디(211) 내부에 직경이 줄어들도록 형성된다. 이에 따라, 혼합된 액화탄산가스와 캐리어가스가 스로틀부(217)를 통과하면서 가속됨으로써, 설정된 토출 압력에 도달하게 된다.
결과적으로, 본체부(110)는 액화탄산가스 저장부(120)로부터 공급 받은 액화탄산가스와 캐리어가스 공급부(130)로부터 공급받은 캐리어가스를 분사블록(210) 내부로 공급한다.
분사블록(210)은 내부에서 액화탄산가스와 캐리어가스를 혼합 후 미세화한 상태로 분사노즐(220)을 통해 분출 유도한다.
이동수단부(124)는 고중량의 액화탄산가스 저장부(120)를 쉽게 이송시키는 역할을 하며, 다양한 방식으로 액화탄산가스 저장부(120)를 고정한다.
아울러, 액화탄산가스 저장부(120)는 액화탄산가스를 안정적으로 저장 보관할 수 있는 저장소로, 승압과 감압 기능을 갖고, 본체부(110)에 탈부착 가능할 수 있다.
제어부(114)는 캐리어가스 공급부(130)로부터 공급된 캐리어가스와 액화탄산가스 저장부(120)로부터 공급되는 액화탄산가스 양을 제어한다.
분사부(200)는 공급받은 액화탄산가스와 캐리어가스를 혼합하여 세척대상물을 향해 분사함으로써 세척하는 역할을 하며, 분사블록(210), 분사노즐(220) 및 손잡이부(230)를 포함한다.
이때, 손잡이부(230)는 작업자가 파지하여 원하는 방향으로 분사노즐(220)을 향하게 하고, 작동 스위치(240)를 조작해 분사를 하거나 멈출 수 있게 한다.
분사블록(210)은 공급받은 액화탄산가스를 팽창부(214)를 통해 미세화(초미세 드라이아이스 스노우)로 변환 후 와류형성부(216)에 모이도록 유도한다.
와류형성부(216)는 혼합되는 액화탄산가스와 캐리어가스가 와류를 형성하도록 하며, 스로틀부(217)는 혼합된 캐리어가스와 액화탄산가스를 통과시킴으로써 더욱 가속되어 더욱 효과적인 세척이 가능하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 직분사 세척장치 110: 본체부
114: 제어부 120: 액화탄산가스 저장부
124: 이동수단부 130: 캐리어가스 공급부
200: 분사부 211: 바디
212: 액화탄산가스 통로 213: 캐리어가스 통로
214: 팽창부 216: 와류형성부
217: 스로틀부 220: 분사노즐
230: 손잡이부

Claims (6)

  1. 본체부; 저장된 액화탄산가스를 상기 본체부로 공급하는 액화탄산가스 저장부; 상기 액화탄산가스를 설정압력으로 토출시키는 캐리어가스를 상기 본체부로 공급하는 캐리어가스 공급부; 및 상기 본체부를 통과하는 액화탄산가스와 캐리어가스를 내부에서 혼합하며 미립화한 후 세척을 위해 분사하는 분사부를 포함하고,
    상기 분사부는, 상기 본체부로부터 토출되는 액화탄산가스와 캐리어가스를 혼합 후 미립화하는 분사블록을 포함하며,
    상기 분사블록은, 바디; 상기 바디에 형성되어 상기 본체부로부터 액화탄산가스를 설정량만큼 공급받는 액화탄산가스 통로; 상기 바디에 형성되어 상기 본체부로부터 캐리어가스를 설정량만큼 공급받는 캐리어가스 통로; 상기 바디 내부로 연장되는 상기 액화탄산가스 통로에 축경(縮徑)되게 형성되어, 공급받은 액화탄산가스를 통과시키는 팽창부; 및 상기 액화탄산가스 통로와 상기 캐리어가스 통로의 합지 부위에 형성되어, 액화탄산가스와 캐리어가스의 혼합을 유도하는 와류형성부를 포함하고,
    상기 액화탄산가스 통로는 중심축이 상기 바디의 중심축과 일치되게 배치되는 상기 캐리어가스 통로의 중심축과 경사지게 형성되며, 상기 액화탄산가스는 상기 팽창부를 통과하면서 미립화된 상태가 되는 것을 특징으로 하는 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 액화탄산가스 저장부는 이동수단부에 거치되는 것을 특징으로 하는 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 본체부 내부로 이송되는 액화탄산가스와 캐리어가스의 공급량은 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 분사부는, 미립화된 액화탄산가스와 캐리어가스를 분사 안내하는 분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 분사블록은, 상기 와류형성부에서 와류를 형성한 액화탄산가스와 캐리어가스에 토출 직진성을 부여하기 위해 상기 바디 내부에 형성되는 스로틀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화탄산가스를 이용한 직분사 세척장치.
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