KR100741497B1 - 2 유체 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체(물)와 기체(공기)의 2 유체를 혼합하여 미세한 입자로 분무하기 위한 2 유체 노즐에 관한 것이다.

상기 2 유체 노즐은, 제1 유체를 공급하는 제1 유체 공급관; 상기 제1 유체 공급관의 내부에 수용되며, 제2 유체를 공급하도록 외측으로 돌출된 내부 분사구를 구비하는 제2 유체 공급관; 및 상기 제1 유체 공급관에 형성된 개구에 장착되어 내부 분사구의 끝단을 수용하는 유체 안내부와, 상기 유체 안내부를 통하여 공급된 제1 유체와 상기 내부 분사구를 통하여 공급된 제2 유체가 혼합되는 유체 혼합부와, 상기 유체 혼합부에서 혼합된 제1 유체와 제2 유체를 외부로 분사하는 분사 노즐을 구비하는 노즐 본체; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 액체와 기체를 균일하게 혼합하여 미세한 분무를 발생시킴으로써 버블이 잘 형성되므로 세정능력이 우수한 2 유체 노즐을 얻을 수 있게 된다.

2 유체 노즐, 물, 공기, 미세 분무, 스월(swirl), 세정, 분사 노즐

Description

2 유체 노즐{Two-Fluid Injection Nozzle}

도 1은 종래기술에 의한 2 유체 노즐의 단면도.

도 2는 다른 종래기술에 의한 2 유체 노즐의 단면도.

도 3은 또 다른 종래기술에 의한 2 유체 노즐의 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 2 유체 노즐의 전체 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 2 유체 노즐의 작동 상태도로서,

(a)는 정면도, (b)는 분무 패턴, (c)는 분무량의 강도.

도 6은 본 발명에 의한 2 유체 노즐의 단면도.

도 7은 도 6에 도시된 노즐 본체의 확대 단면도.

도 8은 도 6에 도시된 노즐 본체의 사시도.

도 9는 도 6에 도시된 노즐 본체의 부분 절개 사시도.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 스월(swirl)을 구비하는 2 유체 노즐의 단면도.

도 11은 도 10에 도시된 노즐 본체의 확대 단면도.

도 12는 도 10에 도시된 노즐 본체의 부분 절개 사시도.

도 13은 본 발명에 의한 스월을 도시한 것으로서,

(a)는 사시도, (b)는 평면도, (c)는 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

40... 2 유체 노즐 조립체 50... 2 유체 노즐

110... 제1 유체 공급원 120... 제2 유체 공급원

210... 제1 유체 공급관 220... 제2 유체 공급관

230... 내부 분사구 300... 노즐 본체

310... 연장 몸체 311... 유체 안내부

320... 분사노즐 321... 토출구

322... 가이드 슬릿 323... 가이드부

330... 너트 340... 와셔

350... 스월(swirl) 351... 타격돌기

360... 유체 혼합부

본 발명은 액체와 기체의 2 유체를 혼합하여 분사 또는 분무하는 2 유체 노즐에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2 유체를 미세한 입자로 분무하여 반도체 웨이퍼나 액정 기판 등의 피세정물을 세정할 수 있는 2 유체 노즐에 관한 것이다.

액체(물)와 기체(공기)를 공급받아 혼합하고, 혼합된 2 가지 유체의 미스트를 분사노즐로부터 분사하는 방법이 알려져 있다.

도 1은 일본국 실용신안등록 제2510286호의 종래기술로 제시된 2 유체 노즐의 개략도이다.

도 1에서와 같이, 종래의 2 유체 노즐(10)은 물 공급로(12)와 공기 공급로(13)를 좌우측에 설치하고 선단의 토출구(14)로부터 물과 공기의 혼합 미스트를 분사하는 장치이다.

그러나, 도 1에 도시된 종래의 2 유체 노즐(10)을 병렬로 다수 개 설치하는 경우에는 각각의 공급로(12,13)에 물과 공기를 공급하기 위한 배관이 복잡해지는 문제가 있을 뿐만 아니라 조립 및 제작이 어렵고 크기가 대형화한다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 하나의 공급관 내부에 다른 공급관을 삽입 설치하는 구성이 제안되었다.

도 2에 도시된 단면도에서와 같이, 일본국 실용신안등록 제2510286호에 개시된 2 유체 노즐(20)은 공기 공급관(21)과, 상기 공기 공급관(21)의 내부에 삽입 설치된 물 공급관(22)과, 공기 공급관(21) 및 물 공급관(22)에 길이방향으로 소정의 간격을 두고 설치되며 서로 대향하여 형성된 노즐 장착공(21a,22a)과, 상기 노즐 장착공(21a,22a)을 관통하여 삽입 장착된 노즐본체(23)를 포함한다.

이때, 상기 노즐본체(23)에는 공기 공급관(21) 및 물 공급관(22)과 연통되도 록 관통형성된 각각의 유체의 도입구(23a,23b)가 형성되어 있다.

도 2의 노즐본체(23)는 각각의 유체의 도입구(23a,23b)를 통하여 공기와 물을 도입하고, 노즐 내의 혼합실(24)에서 혼합하여 토출구(25)를 통하여 혼합된 유체를 분무하게 된다.

이와 같이, 하나의 유체 공급관(21) 내부에 다른 유체 공급관(22)을 삽입 설치하는 경우에는 배관이 단순해진다는 이점을 얻을 수 있다.

그러나, 도 2에 도시된 2 유체 노즐(20)은 혼합실(24)의 공간이 작을 뿐만 아니라 물 도입구(23a)를 통하여 분사되는 물의 측면을 공기 도입구(23b)를 통하여 분사되는 공기가 타격하여 혼합이 이루어지는 구조를 가지므로, 물과 공기가 혼합실(24)에서 충분히 혼합되지 않아 미세한 분무가 토출되지 않는다는 문제점이 있다. 또한, 도입구(23a,23b)가 형성된 부재(26)를 미리 물 공급관(22)에 용접하여 고정하고, 공기 공급관(21)에 형성된 개구(21a)를 통하여 외부로 돌출시켜 공기 공급관(22)에 고정한다는 점에서 조립 및 수선이 곤란하다는 문제점이 있다.

도 3은 일본국 특개 제2002-96003호에 개시된 2 유체 노즐(30)의 단면도이다.

도 3의 2 유체 노즐(스프레이 장치)(30)은 가압 공기 공급관(31)과, 상기 공기 공급관(31) 내부에 삽입 설치되는 액체 공급관(32)과, 상기 공기 공급관(31) 및 액체 공급관(32)에서 공급된 유체를 혼합하여 분사하는 노즐 조립체(35)를 구비한다.

이때, 상기 노즐 조립체(35)는 상기 공기 공급관(31)에 접속되는 공기 통로(33) 및 액체 공급관(32)에 접속되는 액체 통로(34)를 갖는 어댑터(36)와, 상기 액체 통로(34)와 연통되는 액체 가이드 통로(37a)를 구비하는 액체 가이드(37)와, 상기 액체 가이드(37)가 장착되며 상기 어댑터(36)에 나사고정되는 환상의 링(38)과, 상기 환상 링(38)의 내주면에 장착되며 공기 가이드 통로(39a)를 형성하는 환상 공기 가이드(39)와, 상기 환상 링(38)의 외주면에 나사결합되며 액체와 기체의 혼합유체를 오리피스 형상의 토출구(40a)를 통하여 분무하는 에어 캡(40)을 구비한다.

여기서, 상기 어댑터(36)는 상기 액체 공급관(32)의 개구(32a)에 용접을 통해 고정되며 기체 공급관(31)의 개구(31a)를 통해 외부로 노출되면서 고정된다.

또한, 상기 에어 캡(40)은 액체 통로(34,37a)로부터의 액체를 충돌시켜 반경 방향으로 보내기 위한 충격면(40b)과, 반경 방향으로 보내어진 액체를 가압 공기류로 미세 분무화하기 위하여 상기 충격면(40b) 주위에 형성된 확장실(40c)과, 상기 충격면(40b) 주위에 설치되고, 또한 상기 확장실(40c) 및 오리피스형 토출구(40a)와 통하는 동시에 원주 방향으로 간격을 두고 복수 개 형성된 원형 단면의 축선 방향 유로(40d)를 구비한다.

도 3에 도시된 2 유체 노즐(30)은, 액체 통로(34,37a)를 지난 액체를 에어 캡(40)의 충돌면(40b)에 충돌시키고, 충돌면(40b) 주위의 확장실(40c)에서 공기 통로(33,39a)를 지나 도입된 가압 공기에 의해 액체를 세분화 및 안개화시켜, 외측으로 확대되는 오리피스형 토출구(40a)를 통하여 원추형 패턴으로 분무하게 된다.

이와 같이, 도 3에 도시된 2 유체 노즐(30)은 충돌면(40b) 및 확장실(40c)을 통하여 미세한 분무를 발생시키고 이를 토출할 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 도 3의 2 유체 노즐(30)은 원형 단면의 공기 유로(33)가 원주방향으로 소정의 간격을 두고 복수 개 형성되어 있다는 점에서, 충돌면(40b)에서 충돌되어 확장실(40c) 측으로 유로가 변화하는 액체와 공기 유로(33)를 통과한 유체가 균일하게 섞이지 않게 되어 충분한 혼합이 이루어지기 어려워 분무 입자 미세화에 한계가 있게 된다.

또한, 도 3의 2 유체 노즐(30)은 원형 단면의 토출구(40a)가 원주방향으로 소정의 간격을 두고 복수 개 형성되어 있으므로 넓은 면적에 대한 균일한 분무를 구현할 수 없다는 문제점이 있다. 특히, 상기 토출구(40a)는 외측으로 확장되는 오리피스 형태를 가진다는 점에서 에어 캡(40) 직하부의 물체에 대해서는 분무가 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.

그리고, 도 3의 2 유체 노즐(30)은 도 2의 2 유체 노즐(20)과 마찬가지로, 어댑터(36)를 미리 액체 공급관(32)의 개구(32a)에 용접을 통하여 고정시킨 후 기체 공급관(31)에 형성된 개구(31a)를 통하여 외부로 노출시켜 기체 공급관(31)에 용접에 의해 고정한다는 점에서, 조립 및 제작에 많은 어려움이 있으며, 이물이 혼입되어 공급관(31,32) 내부가 막힌 경우나 세척이 필요한 경우에도 분해할 수 없어 유지 보수가 매우 곤란하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 미세한 분무를 토출 하여 세정능력이 우수하며, 넓은 면적을 균일하게 세정할 수 있는 2 유체 노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 조립과 제작, 유지 보수가 용이한 2 유체 노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 공급되는 공기의 양을 최소화할 수 있어 유지비가 적게 소요되는 2 유체 노즐을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서 본 발명은, 제1 유체를 공급하는 제1 유체 공급관; 상기 제1 유체 공급관의 내부에 수용되며, 제2 유체를 공급하도록 외측으로 돌출된 내부 분사구를 구비하는 제2 유체 공급관; 및 상기 제1 유체 공급관에 형성된 개구에 장착되어 내부 분사구의 끝단을 수용하는 유체 안내부와, 상기 유체 안내부를 통하여 공급된 제1 유체와 상기 내부 분사구를 통하여 공급된 제2 유체가 혼합되는 유체 혼합부와, 상기 유체 혼합부에서 혼합된 제1 유체와 제2 유체를 외부로 분사하는 분사 노즐을 구비하는 노즐 본체; 를 포함하는 2 유체 노즐을 제공한다.

바람직하게는, 상기 유체 안내부는 상기 제1 유체 공급관 내측에 삽입되도록 연장될 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 노즐 본체는 상기 유체 안내부 및 내부 분사구를 통하여 공급된 유체가 와류를 형성하도록 나선상으로 형성된 스월(swirl)을 추가로 구비할 수 있다.

이때, 상기 스월은 상측 중심부에 타격돌기가 돌출형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 분사 노즐은 혼합 유체가 외부로 토출되는 토출구와, 상기 토출구를 가로지르는 가이드 슬릿이 함몰형성된 가이드부를 구비할 수 있다.

이때, 상기 가이드 슬릿은 상기 제1 유체 공급관의 축에 대하여 소정의 경사각을 가질 수 있으며, 상기 가이드 슬릿의 경사각은 5 내지 45도 사이의 범위에 있는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 분사노즐은 상기 노즐 본체로부터 교체가능하다.

다른 측면으로서 본 발명은, 제1 유체를 공급하는 제1 유체 공급관; 상기 제1 유체 공급관의 내부에 수용되며, 제2 유체를 공급하는 제2 유체 공급관; 및 상기 제1 유체 공급관에 형성된 개구에 장착되며, 제1 유체 공급관과 제2 유체 공급관에서 공급된 유체가 와류를 형성하도록 나선상으로 형성된 스월(swirl)과, 상기 스월을 통과한 유체를 외부로 분사하는 분사 노즐을 구비하는 노즐 본체; 를 포함하는 2 유체 노즐을 제공한다.

바람직하게는, 상기 스월은 상측 중심부에 타격돌기가 돌출형성될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 유체는 액체이고, 상기 제2 유체는 기체로 이루어질 수 있으며, 이와는 반대로 상기 제1 유체는 기체이고, 상기 제2 유체는 액체로 이루어질 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한 다.

도 4는 본 발명에 의한 2 유체 노즐의 전체 사시도이고, 도 5는 본 발명에 의한 2 유체 노즐의 작동 상태도로서, (a)는 정면도, (b)는 분무 패턴, (c)는 분무량의 강도를 나타내고, 도 6은 본 발명에 의한 2 유체 노즐의 단면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 노즐 본체의 확대 단면도이고, 도 8은 도 6에 도시된 노즐 본체의 사시도이며, 도 9는 도 6에 도시된 노즐 본체의 부분 절개 사시도이다. 또한, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 의한 스월(swirl)을 구비하는 2 유체 노즐의 단면도이고, 도 11은 도 10에 도시된 노즐 본체의 확대 단면도이고, 도 12는 도 10에 도시된 노즐 본체의 부분 절개 사시도이며, 도 13(a) 내지 도 13(c)는 본 발명에 의한 스월을 도시한 것으로서 각각 사시도, 평면도, 정면도를 나타낸다.

먼저 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 의한 2 유체 노즐에 대해 살펴본다.

도 4 및 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 2 유체 노즐은 2 유체 노즐 조립체(40)으로서 사용될 수 있다.

상기 2 유체 노즐 조립체(40)는 제1 유체를 공급하는 제1 유체 공급원(110)과 제2 유체를 공급하는 제2 유체 공급원(120)으로부터 유체를 공급받아 노즐 본체(300)을 통해 혼합된 2가지 유체를 미세 입자로 분무하게 된다.

이때, 상기 제1 유체는 물 등의 액체로 이루어지고, 상기 제2 유체는 공기 등의 기체로 이루어질 수 있으며, 이와는 반대로 상기 제1 유체는 공기 등의 기체 로 이루어지고, 상기 제2 유체는 물 등의 액체로 이루어질 수 있다.

상기 제1 유체 공급원(110)은 유입구(111)를 통하여 유입된 제1 유체를, 예를 들어 엘보(112) 등을 통해 제1 유체 공급관(210)에 공급한다. 또한, 상기 제2 유체 공급원(120)은 유입구(121)를 통해 유입된 제2 유체를, 상기 제1 유체 공급관(210) 내에 삽입되어 설치된 제2 유체 공급관(220)에 공급하게 된다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1 유체 공급관(210)과 제2 유체 공급관(220)의 끝단에는 엔드 캡(140)이 장착되어 유체의 누설을 막는다. 또한, 상기 2 유체 노즐 조립체(40)는 가이드 브라켓(130)을 통하여 원하는 장소에 설치될 수 있다.

한편, 상기 제1 유체 공급원(110)과 제2 유체 공급원(120)은 2 유체 노즐 조립체(40)에 일정한 간격을 두고 복수 개 설치되도록 함으로써 제1 유체 공급관(210)과 제2 유체 공급관(220) 내부의 압력을 균일하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 유체 공급원(110)과 제2 유체 공급원(120)에서 유입되는 유체의 압력을 측정하여 공급압력을 조절할 수 있도록 압력 센서(미도시)를 구비할 수 있다.

도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 2 유체 노즐 조립체(40)의 종단면도로서, 유체 공급원(110,120)과 유체 공급관(210,220)의 연결 구조를 도시하고 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 2 유체 노즐(50)은 제1 유체 공급원(110)이 연결되어 제1 유체를 공급하는 제1 유체 공급관(210)과, 제2 유체 공급원(120)과 연결되어 제2 유체를 공급하며 상기 제1 유체 공급관(210)의 내부에 수 용되는 제2 유체 공급관(220)과, 상기 제1 유체 공급관(210) 및 제2 유체 공급관(220)에서 공급된 유체를 혼합하여 미세한 입자로서 분무하는 노즐 본체(300)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1 유체 공급원(110)은 제1 유체 공급관(210)에 형성된 개구(211)를 통하여 제1 유체 공급관(210)과 연통되며, 상기 제1 유체 공급원(110)과 제1 유체 공급관(210)은 용접 등을 통해 고정될 수 있다.

또한, 상기 제2 유체 공급원(120)은 제1 유체 공급관(210)에 형성된 개구(212), 연결관(221) 및 제2 유체 공급관(220)의 개구(221)와 순차적으로 연결되어 제2 유체 공급관(220)과 연통된다. 이때, 상기 제2 유체 공급원(120)과 제1 유체 공급관(210)은 용접 등을 통해 고정될 수 있다.

여기서, 상기 제2 유체 공급관(220)과 제2 유체 공급원(120)의 연결에 제공되는 연결관(221)은 상기 제2 유체 공급관(220)에 용접 등을 통하여 고정된 채로 제1 유체 공급관(210)의 개구(212)에 장착될 수 있다. 이때, 상기 제2 유체 공급관(220)에 고정된 연결관(221)은 상기 제1 유체 공급관(210)의 개구에 용접 등을 통해 고정될 수 있으나, 조립 및 유지 수선이 용이하도록 상기 제2 유체 공급관(220)과 나사 결합 등을 공지의 체결수단을 통해 연통되도록 구성할 수도 있다.

한편, 상기 제2 유체 공급관(220)은 제2 유체를 노즐 본체(300) 측으로 분사하도록 외측으로 돌출된 내부 분사구(230)를 구비한다.

상기 내부 분사구(230)는 일측 외주면에 형성된 나사산(231)을 통하여 제2 유체 공급관(220)의 개구(222)에 형성된 나사산과 조립되는 구조로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 용접 등 공지의 장착 수단을 통하여 장착될 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 유체 공급관(210)의 하측에는 노즐본체(300)가 장착된다.

상기 노즐 본체(300)는 상기 제1 유체 공급관(210)에 형성된 개구(213)에 장착되어 내부 분사구(230)의 끝단의 분사구(232)를 수용하며, 내부 분사구(230)로부터 공급된 제2 유체와 내부 분사구(230)의 링 형상의 둘레 부분에서 공급된 제1 유체를 혼합하여 미세 분무화하고, 생성된 미세한 분무 입자를 분사 노즐(320)을 통하여 외부로 분무하게 된다.

이때, 상기 노즐 본체(300)는 제1 유체 공급관(210)의 외측에서 나사 결합에 의해 장착될 수 있다는 점에서, 노즐 본체(300)의 조립 및 수선이 매우 용이해진다.

도 7 내지 도 9를 참조하여, 노즐 본체(300)에 대해 보다 상세히 살펴본다.

도 7에 도시된 바와 같이, 노즐 본체(300)는 내부 분사구(230)의 끝단을 수용하며 제1 유체를 안내하는 유체 안내부(311)와, 상기 유체 안내부(311)를 통하여 유입된 제1 유체와 상기 내부 분사구를 통하여 유입된 제2 유체가 혼합되는 유체 혼합부(360)와, 상기 유체 혼합부(360)에서 혼합된 제1 유체와 제2 유체를 외부로 분사하는 분사 노즐(320)을 구비한다.

이때, 상기 유체 안내부(311)는 상기 제1 유체 공급관 내측에 삽입되도록 연장 형성되어, 내부 분사구(230)의 끝단을 수용함과 동시에 제1 유체를 안내하도록 구성할 수 있다(도 6 참조).

상기 유체 안내부(311)는 비교적 높은 압력으로 공급되는 공기 등의 기체에 의해 물 등의 액체가 벤츄리 효과에 의해 빨려 들어오면서 유체 사이의 충돌에 의해 액체 입자를 미세화하게 된다.

상기 유체 혼합부(360)는 도 7에 도시된 바와 같이 단면이 변화되는 오리피스 구조를 가지도록 함으로써 제1 유체와 제2 유체가 압력 변화 및 입자 간의 충돌에 의해 충분히 혼합되면서 미세한 입자로 바뀌도록 한다. 이와 같이, 본 발명에 의한 2 유체 노즐은 유체 혼합부(360)의 체적이 크므로 2 가지 유체가 충분히 충돌되면서 혼합되어 미세한 입자로 바뀌어 분무될 수 있게 된다.

이러한 유체 안내부(311)와 유체 혼합부(360)는 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 하나의 연결 몸체(310) 내부에 형성되도록 구성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 별도의 부재로 형성할 수도 있다.

상기 연결 몸체(310)는 그 상측 외주면에 형성된 나사산(312)을 통하여 제1 유체 공급관(210)에 나사결합될 수 있으며, 기밀을 유지하기 위하여 와셔(340)가 장착된다. 또한, 상기 분사 노즐(320)은 연결 몸체(310)의 하측 외주면에 형성된 나사산(313)에 너트(330)를 결합함으로써 조립 및 교체가 용이하도록 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 의한 2 유체 노즐(50)은 제1 유체로 물을 사용하고 제2 유체로 공기를 사용할 수 있으며, 이러한 경우에는 공기 공급관(210)에서 높은 압력으로 유입되는 공기에 의해 물 공급관(220)의 물이 벤츄리 효과에 의해 유체 안내부(311)로 빨려들어가면서 유체 사이의 충돌이 일어나고, 이로 인해 미분화되어 미세한 입자의 분무를 생성하게 된다.

한편, 상기 분사 노즐(320)은 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 혼합 유체가 외부로 토출되는 토출구(321)와, 상기 토출구(321)를 가로지르는 가이드 슬릿(322)이 함몰형성된 가이드부(323)를 구비할 수 있다.

이때, 상기 토출구(321)의 형상과 가이드 슬릿(32)의 넓이, 가이드부(323)의 높이는 도 5(a)에 도시된 분사각(α)에 관여하게 된다. 이러한 분사각(α)은 제1 유체와 제2 유체의 공급 압력과도 관계 있지만, 이러한 유체 공급 압력이 동일한 경우에 토출구(321)의 형상 등에 따라 분사각(α)이 변하게 된다. 따라서, 원하는 분사각(α)을 구현하는 분사 노즐(320)을 채용함으로써 다양한 분무가 가능하게 된다.

예를 들어, 토출구(321)의 형상은 원형 단면을 갖도록 구성할 수 있으나, 가이드 슬릿(32)에 의해 넓은 범위에 분무가 이루어질 수 있도록 장방형 형상 또는 타원 유사 형상을 가질 수도 있다.

또한, 가이드 슬릿(322)을 구비함으로써 가이드 슬릿(322)의 방향을 따라 타원 형상의 분무가 이루어지게 되어 타원의 장축 방향으로 넓은 범위에 대해 세정이 이루어지게 된다.

이때, 도 4의 확대도 및 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 슬릿(322)은 도 5(b)와 같이 경사를 이룬 타원형의 패턴으로 미세한 입자의 혼합 유체를 분사하도록 상기 제1 유체 공급관(210)의 축에 대하여 소정의 경사각(β)을 가지는 것이 바람직하다.

도 5(c)는 도 5(b)의 분사 패턴에 따른 각각의 2 유체 노즐(50)의 분무량(또는 분무강도)을 도시하고 있다. 즉, 도 5(c)의 분무량을 갖는 도 5(b)의 패턴들이 서로 중첩됨으로써 피세정물(150)의 전 영역에서 일정한 압력으로 고르게 세정이 이루어지게 된다.

이와 같이, 일정한 압력으로 고른 세정이 이루어질 수 있도록 상기 경사각(β)은 5 내지 45도 사이의 범위에 있는 것이 바람직하다.

만약, 경사각(β)이 너무 작아 0도에 가까운 경우에는 각각의 패턴의 중첩이 이루어지 않게 되어 고른 세정이 이루어지기 힘들게 되며, 경사각(β)이 너무 커 45도 이상이 되는 경우에는 패턴의 중첩을 이루기 위해 각각의 2 유체 노즐(50) 사이의 간격이 너무 작게 되어 비효율적이 된다.

한편, 도 10 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 2 유체 노즐(50)의 노즐 본체(300)는 유체 안내부(311) 및 내부 분사구(230)를 통하여 공급된 제1 및 제2 유체가 와류를 형성하면서 미세한 입자로 바뀌도록 나선상으로 형성된 스월(swirl)(350)을 추가로 구비할 수 있다.

이때, 상기 스월(350)은 상측 중심부에 타격돌기(351)가 돌출형성되어 내부 분사구(230)를 통해 유입되는 유체가 충돌되어 미세한 입자로 바뀌도록 할 수 있다. 이러한 경우에 상기 제2 유체 공급관(220)을 통하여 내부 분사구(230)에서 분사되는 유체는 액체인 것이 바람직하다.

즉, 내부 분사구(230)에 분사되는 액체는 타격돌기(351)에 의해 1차로 충돌하여 미세한 입자로 바뀌며, 상기 제1 유체 공급관(210)을 통하여 유체 안내부(311)에 유입된 가압 기체와 혼합되면서 2차로 미세한 입자로 바뀌게 되며, 스월(350)의 나사산부(352)를 통하여 와류가 형성되면서 3차로 더욱 미세한 입자로 바뀌게 되어 미세한 분무가 가능하게 된다.

이러한 스월(350)은 유체 혼합부(360)에 설치되도록 하여 유체의 충돌 혼합에 의한 미세 입자화를 증가시킬 수 있도록 함이 바람직하다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명은 액체가 기체와 충분히 충돌하면서 미세한 입자로 바뀌게 되어 세정 효율이 극대화된다. 이와 같은 세정 효율은 공기압을 높임으로써 달성될 수도 있으나, 본 발명에 의한 구성을 갖는 2 유체 노즐은 공기압을 낮게 하여도 미세 분무가 실현되므로, 유지비를 감소시키면서도 충분한 세정효율을 달성할 수 있는 이점이 있게 된다.

일 예로서, 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이 40개의 노즐 본체(300)와, 3개의 공기 공급원(110)과 4개의 물 공급원(120)을 설치한 2 유체 노즐(50)에서 3.0kgf/㎠의 작업 압력을 구현하기 위해서는 공기의 공급량은 3920LPM(liter/min) 이고, 물 공급량은 28LPM이 필요하여 물과 공기의 비율은 1:140이 된다.

또한, 도 10에서와 같이 스월(350)을 장착한 경우에는 공기의 공급량은 2000LPM(liter/min)이고, 물 공급량은 25LPM이 필요하여 물과 공기의 비율은 1:80이 되어 세정을 위해서 필요한 유지비가 크게 감소함을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 2 유체 노즐은 도 7에 도시된 구성을 가질 수 있으나, 도 10과 같이 스월(350)을 구비하는 경우에는 세정 효율이 크게 증가하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 액체와 기체를 균일하게 혼합하여 미세한 분무를 발생시킴으로써 버블이 잘 형성되므로 세정능력이 우수한 2 유체 노즐을 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 제2 유체 공급관의 내부 분사구가 제1 유체 공급관에 고정되는 구조가 아니므로 조립 및 제작이 용이하고, 제1 및 제2 유체 공급관을 용이하게 분리가능하므로, 유지 수선이 매우 용이하다는 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 스월(swirl)을 구비함으로써 스월의 나선상의 유로를 지나면서 발생한 와류에 의해 액체와 기체의 2 유체가 충분히 혼합되고 충돌되어 미세한 분무를 얻을 수 있으며, 특히 스월의 타격돌기를 통하여 액체의 미분화를 촉진시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의한 2 유체 노즐은 토출구 주위에 가이드 슬릿이 형성되어 분무 입자를 넓은 면적에 걸쳐 분무할 수 있으며, 특히 유체 공급관의 축과 소정의 각도를 이루도록 함으로써 균일한 미세 분무가 가능하다는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 미세한 분무를 구현함으로써 공급되는 공기의 양을 최소화할 수 있어 유지비가 적게 소요된다는 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 2 유체 노즐에 구비되는 분사노즐은 나사결합을 통하여 노즐 본체에 조립되므로, 피세정물의 특성 및 요구되는 세정능력에 맞도록 분사노즐을 용이하게 교체할 수 있다는 효과가 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (12)

1. 제1 유체를 공급하는 제1 유체 공급관;

   상기 제1 유체 공급관의 내부에 수용되며, 제2 유체를 공급하도록 외측으로 돌출된 내부 분사구를 구비하는 제2 유체 공급관; 및

   상기 제1 유체 공급관에 형성된 개구에 장착되어 내부 분사구의 끝단을 수용하는 유체 안내부와, 상기 유체 안내부를 통하여 공급된 제1 유체와 상기 내부 분사구를 통하여 공급된 제2 유체가 혼합되는 유체 혼합부와, 상기 유체 혼합부에서 혼합된 제1 유체와 제2 유체를 외부로 분사하는 분사 노즐을 구비하는 노즐 본체;

   를 포함하며,

   상기 분사 노즐은 혼합 유체가 외부로 토출되는 토출구와, 상기 토출구를 가로지르는 가이드 슬릿이 함몰형성된 가이드부를 구비하고,

   상기 가이드 슬릿은 상기 제1 유체 공급관의 축에 대하여 소정의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유체 안내부는 상기 제1 유체 공급관 내측에 삽입되도록 연장되는 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
3. 제1항에 있어서,

   상기 노즐 본체는 상기 유체 안내부 및 내부 분사구를 통하여 공급된 유체가 와류를 형성하도록 나선상으로 형성된 스월(swirl)을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
4. 제3항에 있어서,

   상기 스월은 상측 중심부에 타격돌기가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,

   상기 가이드 슬릿의 경사각은 5 내지 45도 사이의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
8. 제1항에 있어서,

   상기 분사노즐은 상기 노즐 본체로부터 교체가능한 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
9. 제1 유체를 공급하는 제1 유체 공급관;

   상기 제1 유체 공급관의 내부에 수용되며, 제2 유체를 공급하는 제2 유체 공급관; 및

   상기 제1 유체 공급관에 형성된 개구에 장착되며, 제1 유체 공급관과 제2 유체 공급관에서 공급된 유체가 와류를 형성하도록 나선상으로 형성된 스월(swirl)과, 상기 스월을 통과한 유체를 외부로 분사하는 분사 노즐을 구비하는 노즐 본체;

   를 포함하는 2 유체 노즐.
10. 제9항에 있어서,

    상기 스월은 상측 중심부에 타격돌기가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
11. 제1항 내지 제4항, 제7항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 유체는 액체이고, 상기 제2 유체는 기체인 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.
12. 제1항 내지 제4항, 제7항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 제1 유체는 기체이고, 상기 제2 유체는 액체인 것을 특징으로 하는 2 유체 노즐.

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