KR20160072457A - 혼합유체 분사 노즐 - Google Patents

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KR20160072457A
KR20160072457A KR1020140180075A KR20140180075A KR20160072457A KR 20160072457 A KR20160072457 A KR 20160072457A KR 1020140180075 A KR1020140180075 A KR 1020140180075A KR 20140180075 A KR20140180075 A KR 20140180075A KR 20160072457 A KR20160072457 A KR 20160072457A
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Abstract

제 1 유체 유로가 길이방향으로 형성된 관상의 내부 유닛과, 상기 내부 유닛이 유격을 두고 내부에 삽입되는 관상의 중간 유닛과, 상기 중간 유닛이 유격을 두고 내부에 삽입되는 관상의 외부 유닛을 포함하여, 상기 내부 유닛과 중간 유닛 사이의 유격에 의한 고리 형상 단면의 길쭉한 공간 및 상기 중간 유닛과 외부 유닛 사이의 유격에 의한 고리 형상 단면의 길쭉한 공간이 내부 제 2 유체 유로와 외부 제 2 유체 유로를 각각 정의하도록 되는 것을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐을 제공하여, 잘 혼합된 혼합유체를 먼거리까지 분사할 수 있고 낮은 압력에서도 동작이 가능하여 혼합유체 분사 노즐을 채용하는 장치의 소형화, 이동성 향상, 그리고 에너지 절감이 가능하도록 한다.

Description

혼합유체 분사 노즐{A nozzle for spraying mixed fluid}
본 명세서에 개시되는 것은 혼합유체 분사 노즐에 관한 것으로서, 구체적으로는 제 1 유체를 토출시키기 위해 제 2 유체의 압력을 이용하며 토출된 제 1 유체와 제 2 유체를 혼합하여 분사하는 혼합유체 분사 노즐에 관한 것이다.
제 1 유체를 토출시키기 위해 제 2 유체의 압력을 이용하며 토출된 제 1 유체와 제 2 유체를 혼합하여 분사하는 혼합유체 분사 노즐에 관해서는 다양한 선행기술이 존재하며, 그 중 하나로 본 출원인에 의해 출원되어 특허된 특허등록 제10-0984055호가 있다.
동 특허는 제 1 노즐과 제 2 노즐을 수직으로 배치하는 구조로 되어 있는 혼합유체 분사 노즐 조립체를 개시하고 있으며, 제 2 노즐에서 분사되는 고압의 스팀의 압력을 이용하여 제 1 노즐로부터 약리 효과를 갖는 소독액을 토출시킨 후 소독액을 고온의 스팀과 혼합하여 분사시키는 사용예를 설명하고 있으나, 제 2 노즐로 스팀이 아니라 공압펌프와 같은 압축공기 공급원으로부터 공급되는 고압의 공기를 공급하는 경우에도 이러한 혼합유체 분사 노즐 조립체를 사용하는 것이 가능함은 물론이다.
이와 같이 혼합유체 분사 노즐은 제 1 유체를 토출시키기 위해 제 2 유체의 압력을 이용하는 방식이므로 당연히 제 2 유체의 압력이 제 2 유체의 토출을 일으킬 수 있는 압력보다 높아야 하고 그보다 낮은 압력으로 제공되는 경우에는 정상적인 동작을 하지 못하게 된다. 이에 따라, 예를 들어 제 2 유체로 공기를 사용하는 경우에는 충분히 높은 공압을 제공할 수 있는 공압펌프를 제 2 유체 공급원으로 사용하여야 하여 제 2 유체 공급원의 부피 및 무게가 크며 이를 구동하기 위한 전원부의 무게 및 부피도 커서 혼합유체 분사 노즐을 채용하는 장치의 소형화, 이동성 향상, 그리고 에너지 절감에 한계가 있었다.
이에 따라, 제 2 유체 공급원에서 제공하는 압력을 낮추어도 원활하게 동작이 가능함에 따라 장치의 소형화, 이동성 향상, 그리고 에너지 절감이 가능한 기술을 개발하려는 노력이 경주되고 있었다.
본 명세서의 기재 사항은 상기한 종래 기술의 문제점에 대한 해결책을 제시하고자 하는 것으로, 제 2 유체 공급원에서 제공하는 압력을 종래에 비해 낮추어도 원활한 동작이 가능한 혼합유체 분사 노즐을 개시하는 것을 목적으로 한다.
또한, 혼합유체 분사 노즐을 채용하는 장치의 소형화, 이동성 향상, 그리고 에너지 절감이 가능하도록 하는 혼합유체 분사 노즐을 개시하는 것을 목적으로 한다.
또한, 동일한 제 2 유체 공급원을 사용하는 경우 종래에 비해 먼거리까지 혼합유체를 분사할 수 있는 혼합유체 분사 노즐을 개시하는 것을 목적으로 한다.
또한, 동일한 제 2 유체 공급원을 사용하는 경우 종래에 비해 더욱 잘 혼합된 혼합유체를 분사할 수 있는 혼합유체 분사 노즐을 개시하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 과제의 해결을 위해, 본 명세서에서는, 제 1 유체 유로가 길이방향으로 형성된 관상의 내부 유닛과, 상기 내부 유닛이 유격을 두고 내부에 삽입되는 관상의 중간 유닛과, 상기 중간 유닛이 유격을 두고 내부에 삽입되는 관상의 외부 유닛을 포함하여, 상기 내부 유닛과 중간 유닛 사이의 유격에 의한 고리 형상 단면의 길쭉한 공간 및 상기 중간 유닛과 외부 유닛 사이의 유격에 의한 고리 형상 단면의 길쭉한 공간이 내부 제 2 유체 유로와 외부 제 2 유체 유로를 각각 정의하도록 되는 것을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐을 개시한다.
또한, 상기 내부 제 2 유체 유로와 외부 제 2 유체 유로의 전단은 상호 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐을 개시한다.
또한, 상기 내부 제 2 유체 유로와 외부 제 2 유체 유로 중 적어도 하나의 유로 내부에는 하나 이상의 나선형 가이드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐을 개시한다.
또한, 상기 나선형 가이드 중 내부 제 2 유체 유로 내부의 나선형 가이드는 상기 내부 유닛의 외주면 상에 형성되며, 외부 제 2 유체 유로 내부의 나선형 가이드는 상기 중간 유닛의 외주면 상에 형성됨을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐을 개시한다.
또한, 상기 나선형 가이드의 전단에는 그 외측에 위치하는 유닛의 내주면에 형성된 걸림턱에 걸리는 돌출부가 형성되어 있어 나선형 가이드가 형성된 유닛의 삽입 깊이가 제한되는 것을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐을 개시한다.
또한, 일측에 제 1 유체 공급구, 또 다른 일측에 제 2 유체 공급구가 형성되며, 상기 제 2 유체 공급구로부터 공급되는 제 2 유체를 방출하는 제 2 유체 방출부가 내부 일측에 형성되고, 상기 제 1 유체 공급구로부터 공급되는 제 1 유체를 방출하는 제 1 유체 방출부가 내부 일측에 형성되어, 상기 외부 유닛 내부에 중간 유닛이 삽입되고 중간 유닛 내부에 내부 유닛이 삽입된 상태에서 외부 유닛의 전단과 후단이 체결됨에 의해서 상기 내부 제 2 유체 유로와 외부 제 2 유체 유로 각각의 전단에 상기 제 2 유체 방출부가 결합되고, 상기 제 1 유체 유로 전단에 상기 제 1 유체 방출부가 결합되게 되는 연결 유닛을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐을 개시한다.
본 명세서에서 개시하는 혼합유체 분사 노즐에 의하면 제 2 유체 공급원에서 제공하는 압력을 종래에 비해 낮추어도 원활한 동작이 가능하다.
또한, 혼합유체 분사 노즐을 채용하는 장치의 소형화, 이동성 향상, 그리고 에너지 절감이 가능하다.
또한, 동일한 제 2 유체 공급원을 사용하는 경우 종래에 비해 먼거리까지 혼합유체를 분사할 수 있다.
또한, 동일한 제 2 유체 공급원을 사용하는 경우 종래에 비해 더욱 잘 혼합된 혼합유체를 분사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예를 보인 분해 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 보인 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 보인 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 보인 평면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예를 보인 분해 측면도인 도 1 및 본 발명의 일 실시예를 보인 분해 사시도인 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼합유체 분사 노즐은 내부 유닛(10), 중간 유닛(20), 외부 유닛(30), 그리고 연결 유닛(40)을 포함하여 구성된다
내부 유닛(10)은 관상으로 제 1 유체 유로(11)가 길이방향으로 형성되어 있다. 본 명세서에서 '관상'이라 함은 길이방향으로 관통 중공이 형성되어 있어 길이방향 임의 지점에서의 횡단면이 내경과 외경을 갖는다는 의미이고, 이때 내경이나 외경이 길이방향으로 일정하여야 하는 것은 아니다.
내부 유닛(10)은 관상의 중간 유닛(20) 내부로 삽입되는데, 꼭 맞게 삽입되는 것이 아니라 내부 유닛(10)의 외주면과 중간 유닛(20)의 내주면 사이에 유격이 있도록 삽입된다. 또한, 상기 중간 유닛(20)은 관상의 외부 유닛(30)에 삽입되는데, 꼭 맞게 삽입되는 것이 아니라 중간 유닛(20)의 외주면과 외부 유닛(30)의 내주면 사이에 유격이 있도록 삽입된다.
이와 같은 유격의 존재로 인해, 본 발명의 일 실시예를 보인 측면도인 도 3과 본 발명의 일 실시예를 보인 평면도인 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 내부 유닛(10)과 중간 유닛(20) 사이 및 상기 중간 유닛(20)과 외부 유닛(30) 사이에는 고리 형상 단면의 길쭉한 공간이 생성되며, 그 두 공간이 제 2 유체 유로가 된다. 즉, 상기 내부 유닛(10)과 중간 유닛(20) 사이의 유격에 의한 고리 형상 단면의 길쭉한 공간이 내부 제 2 유체 유로(21)가 되고 상기 중간 유닛(20)과 외부 유닛(30) 사이의 유격에 의한 고리 형상 단면의 길쭉한 공간이 외부 제 2 유체 유로(31)가 되는 것이다.
이러한 구성에 의해서, 본 실시예에 의한 혼합유체 분사 노즐이 사용될 때 제 1 유체 유로(11) 밖을 둘러싸고 있는 내부 제 2 유체 유로(21)로 가압된 제 2 유체가 공급되면 그 압력에 의해 제 1 유체 유로(11)를 통해 제 1 유체가 토출되게 되며, 토출된 제 1 유체와 상기 내부 제 2 유체 유로(21)로부터 공급되는 제 2 유체가 상호 혼합되면서 분사되게 된다. 이러한 토출 및 혼합이 일어날 수 있도록 하기 위한 제 1 유체 유로(11) 및 제 2 유체 유로(21)의 형상과 상호 위치, 그리고 그에 따른 내부 유닛(10)과 중간 유닛(20)의 형상과 구조가 다양할 수 있음은 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
또한, 상기 내부 제 2 유체 유로(21) 밖을 둘러싸고 있는 외부 제 2 유체 유로(31)로 공급되는 가압된 제 2 유체의 압력 역시 일부는 제 1 유체 유로(11)를 통한 제 1 유체의 토출에 사용되며, 일부는 제 1 유체와 제 2 유체의 혼합도를 향상시키고 혼합유체의 분사거리를 증가시키는데 사용된다.
동일한 유량과 압력으로 단일의 제 2 유체 유로로 제 2 유체를 공급하는 경우와 실시예에서와 같이 유량을 나누어서 2 개의 제 2 유체 유로(21,31)로 제 2 유체를 공급하는 경우를 비교 실험한 결과, 후자의 경우가 더욱 멀리까지 잘 혼합된 혼합유체를 분사하였으며, 전자의 경우에 비해 낮은 압력으로도 제 2 유체의 토출 및 혼합에 의한 분사가 가능하였다.
다시 말해, 동일한 제 2 유체 공급원을 사용하는 경우에는 종래에 비해 먼거리까지 혼합유체를 분사할 수 있었으며, 동일한 제 2 유체 공급원을 사용하는 경우 종래에 비해 더욱 잘 혼합된 혼합유체를 분사할 수 있었다. 이는 곧, 제 2 유체 공급원에서 제공하는 압력을 종래에 비해 낮추어도 동작이 가능하다는 것이며 혼합유체 분사 노즐을 채용하는 장치의 소형화, 이동성 향상, 그리고 에너지 절감이 가능하게 되는 것이다.
내부 제 2 유체 유로(21)와 외부 제 2 유체 유로(31)는 완전히 분리하여 별도의 제 2 유체 공급원으로부터 제 2 유체를 공급받도록 하는 것도 가능할 것이나, 단일의 제 2 유체 공급원으로부터 제 2 유체를 공급받아서 나누어 흘릴 수 있도록 함이 바람직하며, 이를 위해 상기 내부 제 2 유체 유로(21)와 외부 제 2 유체 유로(31)의 전단은 상호 연통되어 있도록 함이 바람직하다. 본 명세서에서, '전단'이라 함은 유체가 흐르는 방향을 기준으로 정한 용어로서, 유체가 가장 먼저 통과하는 부분이 '전단'이고 유체가 가장 마지막으로 통과하는 부분이 '후단'에 해당된다.
상기 내부 및 외부 제 2 유체 유로(21, 31)는 요철 없이 밋밋하게 형성하는 것도 가능할 것이나, 상기 내부 제 2 유체 유로(21)와 외부 제 2 유체 유로(31) 중 적어도 하나의 유로 내부에 하나 이상의 나선형 가이드(12, 22))를 형성하여 유체가 나선형 가이드(12, 22)에 의한 와류를 형성할 수 있도록 하는 것이 그렇지 않은 경우에 비해 혼합도 및 분사거리 측면에서 더욱 바람직하였다.
여기서의 나선형 가이드(12, 22)는 유닛(10, 20, 30)의 외주면이나 내주면에 형성하는 것이 가능할 것이며, 나선형 가이드 가공의 용이성을 고려하면 상기 나선형 가이드 중 내부 제 2 유체 유로(21) 내부의 나선형 가이드(12)는 상기 내부 유닛(10)의 외주면 상에 형성되며, 외부 제 2 유체 유로(31) 내부의 나선형 가이드(22)는 상기 중간 유닛(20)의 외주면 상에 형성됨이 바람직하나 이에 한정되지 않는다.
상기 나선형 가이드(12, 22)가 존재하는 경우에는 나선형 가이드(12, 22)가 내부 유닛(10)과 중간 유닛(20), 그리고 중간 유닛(20)과 외부 유닛(30) 사이에 유격을 형성하여 유체의 흐름이 가능하게 하는 구성요소로도 기능할 수 있다. 즉, 나선형 가이드(12, 22)의 상면이 그 외측에 있는 유닛(20, 30)의 내주면과 접함에 의해서 유닛들 사이가 완전히 메꾸어지 않게 되면서 유체의 흐름이 가능하게 되는 것이다.
만약, 나선형 가이드(12, 22)의 높이를 낮게 하여 그 외측에 있는 유닛(20, 30)의 내주면과 나선형 가이드(12, 22)의 상면이 접하지 않게 되는 경우라도, 상기 나선형 가이드(12, 22)의 전단에 그 외측에 위치하는 유닛(20, 30)의 내주면에 형성된 걸림턱(23, 33)에 걸리는 돌출부(12a, 22a)가 형성되어 있게 되면 돌출부(12a, 22a)가 걸림턱(23, 33)에 걸림에 따라 나선형 가이드(12, 22)가 형성된 유닛(10, 20)의 삽입 깊이가 제한되게 되고, 그에 따라 유닛 간의 유격이 확보되도록 하는 것도 가능하다.
이상에서 설명한 내부 유닛(10), 중간 유닛(20), 외부 유닛(30)을 구비하면 본 명세서에서 개시하는 혼합유체 분사 노즐로 기능함에 문제가 없으나, 실시예에서는 이들을 조립체로 구성하기 위해서 연결 유닛(40)을 추가로 구비하도록 하였다.
도 1에 상세히 도시된 바와 같이, 연결 유닛(40)은 그 후단이 외부 유닛(30)의 전단과 체결되어 조립체가 되는 것으로서, 일측에 제 1 유체 공급구(41), 또 다른 일측에 제 2 유체 공급구(42)가 형성되며, 상기 제 2 유체 공급구(42)로부터 공급되는 제 2 유체를 방출하는 제 2 유체 방출부(44)가 내부 일측에 형성되고, 상기 제 1 유체 공급구로부터 공급되는 제 1 유체를 방출하는 제 1 유체 방출부(43)가 내부 일측에 형성되어, 상기 외부 유닛(30) 내부에 중간 유닛(20)이 삽입되고 중간 유닛(20) 내부에 내부 유닛(10)이 삽입된 상태로 외부 유닛(30)의 전단과 후단이 체결됨에 의해서 상기 내부 제 2 유체 유로(21)와 외부 제 2 유체 유로(31) 각각의 전단에 상기 제 2 유체 방출부(44)가 결합되고, 상기 제 1 유체 유로(11) 전단에 상기 제 1 유체 방출부(43)가 결합되게 된다.
제 1 유체는 제 1 유체 공급구(41), 제 1 유체 방출부(43), 제 1 유체 유로(11)를 통해 노즐 밖으로 토출이 가능하게 되며, 제 2 유체는 제 2 유체 공급구(42), 제 2 유체 방출부(44)를 통해 공급되어 제 2 유체 방출부(44)에 각각 전단이 연결된 내부 제 2 유체 유로(21)와 외부 제 2 유체 유로(31)로 나누어져서 흘러가게 된다.
이와 같이 하여, 제 1 유체 유로(11) 밖을 둘러싸고 있는 내부 제 2 유체 유로(21)로 가압된 제 2 유체가 공급되면 그 압력에 의해 제 1 유체 유로(11)를 통해 제 1 유체가 토출되게 되며, 토출된 제 1 유체와 상기 내부 제 2 유체 유로(21)로부터 공급되는 제 2 유체가 상호 혼합되면서 분사되게 된다. 또한, 상기 내부 제 2 유체 유로(21) 밖을 둘러싸고 있는 외부 제 2 유체 유로(31)로 공급되는 가압된 제 2 유체의 압력 역시 일부는 제 1 유체 유로(11)를 통한 제 1 유체의 토출에 사용되며, 일부는 제 1 유체와 제 2 유체의 혼합도를 향상시키고 혼합유체의 분사거리를 증가시키는데 사용되어, 전체적으로 혼합유체의 혼합도를 높이고 분사거리를 증가시키게 된다.
도면부호 45는 혼합유체 분사 노즐을 채용하는 장치의 본체에 혼합유체 분사 노즐 조립체를 볼트 등으로 체결하기 위해 연결 유닛(40) 상에 형성해 둔 체결공이다.
상술한 바와 같은 본 명세서의 개시사항은 설명을 위한 예시적인 것일 뿐 본 명세서에서 보호받고자 하는 사항을 한정하는 것은 아니며, 본 명세서에서 보호받고자 하는 사항은 첨부된 특허청구범위에 의해 정하여져야 함은 당연할 것이다.
10: 내부 유닛 11: 제 1 유체 유로
12: 나선형 가이드 12a: 돌출부
20: 중간 유닛 21: 내부 제 2 유체 유로
22: 나선형 가이드 22a: 돌출부
23: 걸림턱 30: 외부 유닛
31: 외부 제 2 유체 유로 33: 걸림턱
40: 연결 유닛 41: 제 1 유체 공급구
42: 제 2 유체 공급구 43: 제 1 유체 방출부
44: 제 2 유체 방출부 45: 체결공

Claims (6)

  1. 제 1 유체 유로가 길이방향으로 형성된 관상의 내부 유닛과,
    상기 내부 유닛이 유격을 두고 내부에 삽입되는 관상의 중간 유닛과,
    상기 중간 유닛이 유격을 두고 내부에 삽입되는 관상의 외부 유닛을 포함하여,
    상기 내부 유닛과 중간 유닛 사이의 유격에 의한 고리 형상 단면의 길쭉한 공간 및 상기 중간 유닛과 외부 유닛 사이의 유격에 의한 고리 형상 단면의 길쭉한 공간이 내부 제 2 유체 유로와 외부 제 2 유체 유로를 각각 정의하도록 되는 것을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 제 2 유체 유로와 외부 제 2 유체 유로의 전단은 상호 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 제 2 유체 유로와 외부 제 2 유체 유로 중 적어도 하나의 유로 내부에는 하나 이상의 나선형 가이드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 나선형 가이드 중 내부 제 2 유체 유로 내부의 나선형 가이드는 상기 내부 유닛의 외주면 상에 형성되며, 외부 제 2 유체 유로 내부의 나선형 가이드는 상기 중간 유닛의 외주면 상에 형성됨을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 나선형 가이드의 전단에는 그 외측에 위치하는 유닛의 내주면에 형성된 걸림턱에 걸리는 돌출부가 형성되어 있어 나선형 가이드가 형성된 유닛의 삽입 깊이가 제한되는 것을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐.
  6. 제 2 항에 있어서,
    일측에 제 1 유체 공급구, 또 다른 일측에 제 2 유체 공급구가 형성되며,
    상기 제 2 유체 공급구로부터 공급되는 제 2 유체를 방출하는 제 2 유체 방출부가 내부 일측에 형성되고, 상기 제 1 유체 공급구로부터 공급되는 제 1 유체를 방출하는 제 1 유체 방출부가 내부 일측에 형성되어,
    상기 외부 유닛 내부에 중간 유닛이 삽입되고 중간 유닛 내부에 내부 유닛이 삽입된 상태에서 외부 유닛의 전단과 후단이 체결됨에 의해서 상기 내부 제 2 유체 유로와 외부 제 2 유체 유로 각각의 전단에 상기 제 2 유체 방출부가 결합되고, 상기 제 1 유체 유로 전단에 상기 제 1 유체 방출부가 결합되게 되는 연결 유닛을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 혼합유체 분사 노즐.
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