KR100359150B1 - 액체충전용노즐판 - Google Patents

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마사노리 사사끼
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테트라 라발 홀딩스 앤드 피낭스 소시에떼아노님
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Abstract

액체 충전용 노즐판 (10) 은 다수의 관통공 (11) 이 형성된 판부재로 만들어진다. 액체 충전용 노즐판 (10) 은 액체 충전용 튜브 (67) 의 하단 개구부에 부착되어 사용된다. 액체 충전용 튜브 (67) 내부에 충만된 액체가 액체 충전용 노즐판 (10) 의 관통공 (11) 내부에서 유출되는 것이 표면 장력에 의해 방지된다. 관통공 (11) 각각의 내측 원주면 (13) 에는 관통공 (11) 의 내경이 줄어드는 방향으로 돌출된 원주상 돌출부 (15) 를 만든다. 관통공 (11) 에서 액체의 드리핑이 효과적으로 방지될 수 있는 것은 관통공 (11) 의 절단면 형상으로부터 알 수 있다.
관통공 (51) 의 개구 형상으로는 가늘고 긴 슬릿형도 가능하다. 또한 이러한 경우에, 관통공 (51) 에서 액체의 드리핑이 효과적으로 방지될 수 있다.

Description

액체 충전용 노즐판{NOZZLE PLATE FOR FILLING LIQUID}
종래, 우유와 쥬스 같은 액체를 용기에 자동적으로 충전하기 위한 액체 충전용 장치가 개발되고 사용되었다.
도 10 은 위에 상술된 종류의 액체 충전용 장치의 요부를 개략적으로 나타낸 측단면도이다. 동도에 나타낸 바와 같이, 액체 충전용 장치는 다음과 같이 구성된다. 파이프 (61) 가 액체 탱크 (60) 의 하부에 접속되고, 두 개의 체크 밸브 (63) 과 (65) 는 파이프 (61) 에 설치된다. 더욱이, 액체 충전용 튜브 (67) 는 체크 밸브 (63) 과 (65) 의 아래쪽으로 파이프 (61) 의 단부에 부착되고, 파이프 (69) 는 두 체크 밸브 (63) 과 (65) 사이의 파이프 (61) 의 일부분에 접속되고, 액체 정량 토출기 (71) 는 파이프 (69) 의 하단에 부착된다.
두 개의 체크 밸브 (63) 과 (65) 모두, 액체가 하방으로만 통과하도록, 각각의 코일 스프링 (64) 와 (66) 의 작용에 의해 상방으로만 탄성력을 받는다.
액체 정량 토출기 (71) 는, 실린더 (73) 와 그 실린더 (73) 내에 부착되어 상하로 움직이는 피스톤 (75) 으로 구성된다. 피스톤 (75) 의 상하 스트로크는일정하다.
액체 충전용 노즐판 (80) 은 액체 충전용 튜브 (67) 의 하단 개구부에 부착된다.
도 11a 와 도 11b 는 종래의 액체 충전용 노즐판 (80) 을 나타낸다. 도 11a 는 평면도이고, 도 11b 는 정면도이다. 도시된 바와 같이, 액체 충전용 노즐판 (80) 은 다수의 관통공 (83) 을 갖는 금속 디스크 (81) 로 형성된다.
와이어 망사 형태의 다공성 판으로 형성된 종래의 다른 노즐판도 있다. 상기 노즐판은 복수의 종횡 금속 와이어로 짠 망사의 형태로 형성된다. 이러한 노즐판에서, 관통공은 와이어 사이의 틈새에 형성된다.
다음으로, 액체 충전용 장치의 동작은 주로 도 10 을 사용하여 설명될 것이다. 첫 째, 액체 탱크 (60) 내의 액체는, 파이프 (61) 의 상부에서 액체 충전용 튜브 (67) 의 하부까지 연장된 부분과, 파이프 (69) 의 상부에서 피스톤 (75) 의 상부까지 연장된 부분을 충전한다.
피스톤 (75) 이 화살표 A 의 방향으로 잡아당겨지면, 체크 밸브 (63) 가 개방되고, 액체 탱그 (60) 내의 액체가 액체 정량 토출기 (71) 내부로 유입된다.
그 다음에, 피스톤 (75) 이 화살표 B 의 방향으로 밀어넣어지면, 체크 밸브 (63) 가 폐쇄되고, 반면에 체크 밸브 (65) 는 개방된다. 결과적으로, 액체 정량 토출기 (71) 내의 액체는 액체 충전용 튜브 (67) 를 통과하여 액체 충전용 노즐판 (80) 의 관통공 (83) 에서 토출되어 콘테이너(도시되지 않음) 내부로 공급된다.
액체의 토출이 진행되지 않게 하고자 할 때 액체 충전용 튜브 (67) 내부에충만된 액체가 유출(소위 드리핑) 되는 것을 방지하기 위해서, 액체 충전용 노즐판 (80) 이 부착된다.
더 구체적으로는, 액체 충전용 튜브 (67) 내부에 충만된 액체의 표면 장력이 액체 충전용 노즐판 (80) 내에 형성된 다수의 관통공 (83) 에 작용하여, 중력에 의한 액체의 유출을 막는다. 따라서, 액체의 드리핑이 방지된다.
그러나, 종래의 액체 충전용 노즐판 (80) 내에 형성된 관통공 (83) 은, 도 12 의 단면도에 도시된 바와 같이, 관통공 (83) 의 내측면 (85) 이 상하 방향을 따라 직선으로 연장되는 형상을 갖고 있다.
그러므로, 관통공 (83) 에 작용하는 표면 장력이 충분히 크지 못하여, 액체의 드리핑이 발생되기 쉽다. 표면 장력을 크게 하여 액체의 드리핑을 방지하기 위해서는, 관통공 (83) 의 직경을 줄일 수도 있다. 그러나, 만일 관통공 (83) 의 직경이 줄어들면, 액체가 토출될 때의 유체 저항이 바람직하지 않게 증가된다.
반면에, 와이어 망사형태의 다공성판은, 개구의 복잡한 표면형상에 의한 표면 장력이 비교적 크므로, 액체의 드리핑을 효과적으로 방지할 수 있다. 그러나, 와이어 망사형태의 다공성판에는, 충만된 액체내의 섬유질과 과육 같은 고형분이 와이어의 교차 부분에 걸려 엉켜서 다공성판을 막히게 할 수 있다. 더욱이, 다공성판은 망사형태이기 때문에 기계적인 강도가 낮다.
상술된 관점에서, 본 발명의 목적은, 관통공의 직경을 줄이지 않고 액체의 드리핑을 효과적으로 방지할 수 있는 액체 충전용 노즐판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 충만된 액체내의 고형분에 의한 관통공의 막힘없이액체의 드리핑을 효과적으로 방지할 수 있는 액체 충전용 노즐판을 제공하는 것이다.
또 다른 본 발명의 목적은, 높은 기계적 강도를 갖는 액체 충전용 노즐판을 제공하는 것이다.
발명의 개시
상술된 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 다수의 관통공을 가지는 판부재를 구비하고, 액체 충전용 튜브의 하단 개구부에 부착되어, 액체 충전용 튜브 내부에 충만된 액체가 유출되는 것을 액체의 표면 장력에 의해 방지하는 액체 충전용 노즐판에 있어서, 상기 액체 충전용 노즐판에 형성된 관통공 각각의 내측 원주면에, 관통공의 내경을 줄이는 방향으로 돌출하는 원주상의 돌출부가 형성된 액체 충전용 노즐판을 제공한다.
더욱이, 본 발명은, 다수의 관통공을 가지는 판부재를 구비하고, 액체 충전용 튜브의 하단 개구부에 부착되어, 액체 충전용 튜브 내부에 충만된 액체가 유출되는 것을 액체의 표면 장력에 의해 방지하는 액체 충전용 노즐판에 있어서, 상기 액체 충전용 노즐판에 형성된 관통공 각각이, 기다란 슬릿 모양의 개구 형상을 갖는 액체 충전용 노즐판을 제공한다.
상술된 본 발명중 어느 하나를 따르면, 관통공내에 액체를 보지(保持)하도록 작용하는 표면 장력이 증가되고, 그로 인하여, 관통공으로부터의 액체의 드리핑이 효과적으로 방지될 수 있다.
본 발명은 액체를 용기에 충전하는데 사용되는 액체 충전용 노즐판에 관한 것이다.
도 1 은, 청구항 1 에 기재된 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (10) 의 요부 확대 측단면도.
도 2a 와 도 2b 는, 본 발명에 따른 액체 충전용 노즐판 (10) 의 작용과, 종래의 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (80) 의 작용에 대한 비교 설명도.
도 3 은, 다른 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (20) 의 요부 확대 측단면도.
도 4 는, 액체 충전용 노즐판 (20) 제조 방법의 한 예를 나타낸 도.
도 5 는, 액체 충전용 노즐판 (20) 을 제조하는 다른 방법을 나타낸 도.
도 6 은, 또 다른 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (30) 의 요부 확대 측단면도.
도 7 은, 또 다른 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (40) 의 요부 확대 측단면도.
도 8a, 도 8b, 도 8c 및 도 8d 는, 또 다른 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판내의 관통공의 구조를 각기 나타낸 확대 측단면도.
도 9 는, 청구항 6 에 기재된 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (50) 의 요부 확대 평면도.
도 10 은, 액체 충전용 장치의 요부를 개략적으로 도시한 측단면도.
도 11a 와 도 11 b 는, 종래의 액체 충전용 노즐판 (80) 을 도시한 평면도와 정면도.
도 12 는, 액체 충전용 노즐판 (80) 의 요부 확대 측단면도.
이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 아래와 같이 상세히 설명한다.
도 1 은, 청구항 1 에 기재된 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (10) 의 요부 확대 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 액체 충전용 노즐판 (10) 내의 관통공 (11) 각각의 내측 원주면 (13) 의 상하 단부에 원주상 돌출부 (15) 가 만들어지며, 상기 돌출부는 관통공 (11) 의 내경을 줄이는 방향으로 돌출한다.
이러한 돌출부 (15) 는, 측면도에 도시된 바와 같이, 거의 원호 형태이고, 따라서 관통공 (11) 각각의 내측면은 구의 상하를 평행으로 절단한 형상과 비슷한 형상을 갖는다.
위에 상술된 바와 같은 관통공 (11) 을 형성함에 의해 종래의 기술보다 더 확실히 액체의 드리핑을 방지할 수 있다는 것은, 본원의 발명자에 의해 실시된 실험에서 확인되었다. 그 이유는 다음과 같이 설명될 수 있다.
도 2a 에 도시된 바와 같이, 이러한 실시예에서, 액체 충전용 노즐판 (10) 의 상부에 충만된 액체는 각각의 관통공 (11) 내부까지도 채운다. 그러나, 관통공 (11) 의 하면으로부터 하방향으로 거의 원호 모양으로 돌출된 액체 표면의 표면 장력 때문에 액체는 관통공 (11) 로부터 낙하하지 않는다.
도 2b 에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 액체 충전용 노즐판 (80) 의 경우에도, 관통공 (83) 의 하면에서 하방향으로 거의 원호 모양으로 돌출된 액체 표면의 표면 장력 때문에, 각각의 관통공 (83) 내에 충만된 액체는 낙하하지 않는다.
두 노즐판의 비교에서, 본 실시예에서 관통공 (11) 의 하단부에는, 내측으로 향하는 돌출부 (15) 가 형성되어 있다. 돌출부 (15) 는, 액체 표면에 의해 정해지는 원호와 거의 일치하는 방향으로 연장되어, 관통공 (11) 의 하면으로부터 거의 원호 모양으로 돌출한다. 달리 말하자면, 관통공 (11) 의 돌출부 (15) 가 돌출된 방향은, 액체 표면이 원호 모양으로 형성한 표면 장력의 방향과 거의 일치한다. 결론적으로, 액체는 관통공 (11) 의 하단부에서 효과적으로 보지(保持)될 수 있다.
반면에, 종래 기술에서는, 상하 방향에서 관통공 (83) 의 내측 원주면 전체가 직선 모양으로 형성된다. 그러므로, 관통공 (83) 의 하단부에서 거의 원호 모양으로 돌출된 액체 표면에 의해 정해지는 원호는, 관통공 (83) 의 하단부의 모양과 전적으로 일치하지는 않는다. 따라서, 관통공 (83) 의 하단부에서 액체를 보지하는 힘이 상술한 본 발명의 경우보다 작다.
한편, 본 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (10) 은, 내부식성 금속판을 에칭 또는 기계가공함에 의해 제조된다.
다음으로, 도 3 은, 다른 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (20) 의 요부 확대 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 내측으로 돌출된 원주상 돌출부 (23) 를, 관통공 (21) 의 상하 단부는 물론이고, 각각의 관통공 (21) 의 중앙에도 만든다. 이러한 구성에서는, 액체를 보지하기 위해 작용하는 힘이 중앙 돌출부 (23) 에서도 작용하며, 동시에, 관통공 (21) 의 길이가 증가된다. 그러므로, 표면 장력이 액체를 보지하는데 훨씬 더 효과적으로 작용한다.
도 4 는, 액체 충전용 노즐판 (20) 을 제조하는 방법의 한 예를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 액체 충전용 노즐판 (20) 은, 내부식성 금속판 (25) 의 양면에 마스크 재료 (27) 를 코팅(coating)하여 제조된다. 이 때, 관통공 (21) 의 상하 개구가 될 금속판 (25) 의 부분은, 마스크 재료로 코팅되지 않은 채 원형 부분 (28) 으로 남겨진다. 금속판 (25) 을 에칭 용액에 담그면, 금속판 (25) 은, 점선으로 도시된 바와 같이, 원형 부분 (28) 의 표면으로부터 에칭된다. 그래서, 도 3 에 도시된 바와 같은 액체 충전용 노즐판 (20) 이 제조될 수 있다.
그러나, 에칭 용액의 농도 등에 따라 에칭 속도가 변한다. 결과적으로, 만들어지는 관통공 (21) 이 항상 도 3 과 같은 모양을 갖는 것은 아닌다. 그러므로, 에칭 재료와 다른 조건들을 선택하는 것은 필수적이다.
액체 충전용 노즐판 (20) 은 또한 도 5 와 같이 제조될 수도 있다. 즉, 도 1 에 도시된 것과 같은 두 개의 액체 충전용 노즐판 (10) 이 준비되고, 두 개의 노즐판 (10) 들은, 하나의 상부에 다른 하나를 올려 놓아 일체로서 함께 고정된다.
다음으로, 도 6 은 또 다른 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (30) 의 요부 확대 측단면도이다. 또한, 본 실시예에서는, 도 1 에 도시된 실시예의 경우와 마찬가지로, 각각의 관통공 (31) 의 상하 단부에 돌출부 (35) 를 만든다. 그러나, 이 실시예의 각각의 관통공 (31) 은, 밑면이 붙은 두 수직 원추체에 의해 정해지는 내측 표면 형상을 갖는다는 점에서, 도 1 에 도시된 실시예와 다르다.
또한, 상술된 바와 같이 만들어진 관통공 (31) 에 의해, 도 1 에 도시된 실시예와 동일한 이유로, 액체의 드리핑이 종래의 기술보다 더 확실히 방지될 수 있다.
다음으로, 도 7 은 또 다른 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (40) 의 확대 측단면도이다. 이러한 실시예는, 도 6 에 도시된 바와 같이, 두 액체 충전용 노즐판 (30) 중의 하나를 다른 하나의 상부에 올려놓고, 그 두 노즐판 (30) 을 일체로 고정함에 의해서 제조된다. 이러한 구성에서, 액체를 보지하도록 작용하는 힘은 각각의 관통공 (41) 내의 중앙 돌출부 (45) 에서도 작용하며, 동시에, 관통공 (41) 의 길이도 길어진다. 그러므로, 액체의 드리핑이 훨씬 더 효과적으로 방지될 수 있다.
다음으로, 도 8a, 도 8b, 도 8c, 및 도 8d 는 또 다른 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판들의 관통공들의 구조를 도시하는 확대 측단면도이다.
더 구체적으로는, 도 8a 와 도 8b 에 도시된 바와 같이, 액체 충전용 노즐판 내부의 각 관통공의 하단부에만 돌출부 (46) 또는 (47) 을 만들 수 있다. 또한, 그와 달리, 도 8c 와 도 8d 에 도시된 바와 같이, 액체 충전용 노즐판의 중앙에만 돌출부 (48) 또는 (49) 를 만들 수 있다.
위에 상술된 실시예에서는 관통공이 원형 형상 (액체 충전용 노즐판을 상방에서 본 형상) 으로 되어 있지만, 본 발명의 관통공은 원형 형상으로 제한되지 않으며, 당연히 정방형, 장방형, 타원형, 다각형과 같은 다른 형상도 가질 수 있다.
도 9 는, 청구항 6 에 기재된 본 발명의 일 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (50) 의 요부 확대 평면도이다. 도시된 바와 같이, 액체 충전용 노즐판 (50) 내부에 형성된 관통공 (51) 은 기다란 슬릿 모양을 갖는다.
상술된 관통공 (51) 을 형성함에 의해 종래의 기술보다 더 확실히 액체의 드리핑을 방지할 수 있다는 것이 본원 발명자에 의해 실시된 실험에서 확인되었는 데, 그 이유는 다음과 같이 설명될 수 있다.
본 실시예에 따른 관통공 (51)에서, 종방향으로 마주하는 두 변 (53) 은 서로간에 가깝다. 그러므로, 그에 따라 표면 장력도 커지고, 그로 인하여, 다른 모양 (원형 또는 정방형)을 갖는 동일한 면적의 관통공의 경우보다 액체의 드리핑을 더 효과적으로 방지한다. 서로 가까이 평행하게 놓인 두 평판(平板)의 하단부가 물 탱크에 잠겼을 시, 모세관 현상에 의해 평행한 두 평판 사이의 정해진 공간으로 끌어올려지는 물기둥의 높이가, 두 평판 사이의 공간이 감소함에 따라 높아지는 현상에서 알 수 있는 바와 같이, 두 변 (53) 이 서로 근접함에 따라, 표면 장력도 커진다.
본 실시예에 따른 액체 충전용 노즐판 (50) 의 개공율 F 는 65% 에서 35% 의 범위가 바람직하며, 더 바람직하게는 67% 에서 43% 이다. 개공율 F 의 식은 아래와 같이 표현된다.
F = {(2WL1- 0.43W)/SL2} ×100 (%)
여기서, W : 관통공 (51) 의 단측(短側)에서의 폭
L1: 관통공 (51) 의 장측(長側)에서의 폭
L2: 장측에 평행한 방향에서 관통공 (51) 사이의 피치
S : 단측에 평행한 방향에서 관통공 (51) 사이의 피치
상술된 바와 같이, 본 발명에 따른 액체 충전용 노즐판은, 액체 충전용 장치의 액체 충전용 튜브의 하단 개구부에 부착되어 사용된다. 상기 액체 충전용 노즐판은, 액체 충전용 튜브로부터의 액체의 드리핑을 효과적으로 방지한다.

Claims (9)

  1. 액체 충전용 튜브에 충만된 액체가 유출되는 것을 그 액체의 표면 장력에 의해 방지하기 위해 그 액체 충전용 튜브의 하단 개구부에 부착되며, 다수의 관통공을 가지는 판 부재를 구비하는 액체 충전용 노즐판으로서,
    상기 액체 충전용 노즐판에 형성된 상기 관통공 각각의 내측 원주면에 관통공의 내경이 줄어드는 방향으로 돌출된 원주상 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 액체 충전용 노즐판.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 관통공 각각의 개구 형상이 거의 원형 또는 거의 타원형인 것을 특징으로 하는 액체 충전용 노즐판.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부를 관통공내의 상하 양(兩) 단부 및/또는 중앙부에 만든 것을 특징으로 하는 액체 충전용 노즐판.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 관통공 각각의 개구 형상이 가늘고 긴 슬릿형인 것을 특징으로 하는 액체 충전용 노즐판.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 관통공내에 만들어진 상기 돌출부를 각각 갖는 복수의 액체 충전용 노즐판을 구비하며, 상기 액체 충전용 노즐판이 중첩되어형성된 것을 특징으로 하는 액체 충전용 노즐판.
  6. 액체 충전용 튜브에 충만된 액체가 유출되는 것을 그 액체의 표면 장력에 의해 방지하기 위해 그 액체 충전용 튜브의 하단 개구부에 부착되며, 다수의 관통공을 가지는 판 부재를 구비하는 액체 충전용 노즐판으로서,
    상기 액체 충전용 노즐판에 형성된 상기 관통공 각각의 형상이 가늘고 긴 슬릿 모양인 것을 특징으로 하는 액체 충전용 노즐판.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 관통공 각각의 내측 원주면에 관통공의 내경이 줄어드는 방향으로 돌출된 원주상 돌출부를 만든 것을 특징으로 하는 액체 충전용 노즐판.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 돌출부를 각각의 관통공내의 상하 양(兩) 단부 및/또는 중앙부에 만든 것을 특징으로 하는 액체 충전용 노즐판.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 관통공의 개공율이 67 % 에서 43 % 인 것을 특징으로 하는 액체 충전용 노즐판.
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