KR101043005B1 - 자동세척장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기모터를 사용하지 않고 공기압에 의해 구동되며, 공기와 물(용매)이 혼합되어 기포화된 세척액을 분사하여 세척 성능을 향상시키고 친환경성을 구현한 자동세척장치에 관한 것으로, 본 발명의 자동세척장치는, 흡입실이 형성된 본체와; 상기 본체의 흡입실 내부에 회전 가능하게 설치되어 가스유입구를 통해 공급되는 공기압에 의해 회전하는 구동임펠러와; 상기 본체의 흡입실 내부에 구동임펠러와 연동하여 회전하도록 설치되어, 용매유입구를 통해 용매를 흡입시키는 용매흡입 임펠러와; 흡입실의 가스배출구와 연결되어 가스배출구를 통해 배출되는 공기를 안내하는 공기배출유로와; 흡입실의 용매배출구와 연결되어 상기 용매배출구를 통해 배출되는 용매를 안내하는 용매배출유로와; 상기 공기배출유로 및 용매배출유로가 함께 연결되면서 공기와 용매가 혼합되는 믹싱부와; 상기 믹싱부와 연통되어 믹싱부를 통해 공급되는 공기와 용매의 혼합 세척액을 외부로 분사하는 스프레이노즐을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

세척장치, CIP, clean in place, 반응기

Description

자동세척장치{Automatic Cleaning Apparatus}

본 발명은 화학 반응기 등을 세척하는 자동세척장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기모터를 사용하지 않고 공기압에 의해 구동되며, 공기와 물(용매)이 혼합되어 기포화된 세척액을 분사하여 세척 성능을 향상시키고 친환경성을 구현한 자동세척장치에 관한 것이다.

일반적으로 화학 반응기나 식품공장의 반응기, 탱크, 배관 등은 자동세척 시스템(Clean in Place; CIP)에 의해 주기적으로 청소된다.

종래의 자동세척 시스템은 전동모터에 의해 펌프를 구동시켜 세척액을 스프레이노즐로 압송하고, 이 스프레이노즐을 통해 반응기 등의 내부에 세척액을 분사하여 청소를 수행한다.

그런데, 상술한 것과 같이 종래의 자동세척 시스템은 펌프 구동을 위해 전동모터 및 전원공급장치가 함께 구성되어 있기 때문에 스파크 발생 우려가 있으며, 따라서 위험한 화학물질을 취급하는 방폭구역에서는 사용이 제한되는 문제가 있다.

또한, 종래의 자동세척 시스템은 펌프의 토출구에서 분출되는 세척액의 양과 압력에 의해서만 세척이 이루어지므로 세척 성능이 좋지 않은 문제가 있으며, 충분 한 세척 효과를 얻기 위해서는 세척액의 사용량이 많아지므로 비용이 많이 소요되며 환경 문제도 유발시키는 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 스파크 발생 우려가 없어 방폭구역에서도 사용이 가능하며, 적은 양의 세척액으로 우수한 세척 성능을 얻을 수 있고, 세척액의 사용량을 대폭 줄일 수 있는 자동세척장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가스가 유입되는 가스유입구와, 유입된 가스가 배출되는 가스배출구와, 세척 용매가 유입되는 용매유입구와, 유입된 세척 용매가 배출되는 용매배출구와, 상기 가스유입구 및 가스배출구, 용매유입구 및 용매배출구와 연통되는 흡입실이 형성된 본체와; 상기 본체의 흡입실 내부에 회전 가능하게 설치되어 상기 가스유입구를 통해 공급되는 가스압에 의해 회전하는 구동임펠러와; 상기 본체의 흡입실 내부에 구동임펠러와 연동하여 회전하도록 설치되어, 상기 용매유입구를 통해 용매를 흡입시키는 용매흡입 임펠러와; 상기 가스배출구와 연결되어 상기 가스배출구를 통해 배출되는 가스를 안내하는 가스배출유로와; 상기 용매배출구와 연결되어 상기 용매배출구를 통해 배출되는 용매를 안내하는 용매배출유로와; 상기 가스배출유로 및 용매배출유로가 함께 연결되면서 가스와 용매가 혼합되는 믹싱부와; 상기 믹싱부와 연통되어 믹싱부를 통해 공급되 는 가스와 용매의 혼합 세척액을 외부로 분사하는 스프레이노즐을 포함하여 구성된 자동세척장치가 제공된다.

본 발명의 한 실시형태에 따르면, 상기 구동임펠러와 용매흡입 임펠러는 흡입실 내부에 회전 가능하게 설치된 회전축에 함께 연결되어 회전하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 한 실시형태에 따르면, 상기 스프레이노즐은 상기 믹싱부에 자유롭게 회전 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 한 실시형태에 따르면, 본 발명의 자동세척장치는 상기 본체의 일단부에 상기 흡입실을 외부로부터 밀폐시키면서 결합되는 실링커버를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 한 실시형태에 따르면, 정전기 발생을 억제하기 위하여 상기 가스유입구는 딥파이프(dip pipe)에 의해 외부의 펌프와 연결되어 가스를 공급받는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 따르면, 전기모터 등의 전기적 장치들을 사용하지 않고 가스압(예컨대 공기압) 구동방식으로 세척액을 분사하여 반응기 등의 내부를 청소하므로 스파크의 발생 가능성이 거의 없어 방폭구역에서도 사용이 가능하다.

또한 본 발명의 자동세척장치는 가스(예컨대 공기)와 용매가 함께 혼합되어 분사되면서 기포화된 세척액에 의해 청소가 이루어지므로 적은 양의 용매를 사용하더라도 우수한 세척 성능을 얻을 수 있으며, 이에 따라 비용이 절감되고, 폐수량을 줄여 환경 오염을 최소화시킬 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동세척장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1과 도 2는 각각 본 발명에 따른 자동세척장치의 일 실시예의 구성을 나타낸 요부 단면도 및 분해 단면도이고, 도 3과 도 4는 각각 도 1의 자동세척장치의 구동임펠러 및 용매흡입 임펠러의 평면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 자동세척장치는 공기와 용매(예컨대 물)가 흡입되는 흡입실(11)을 구비한 본체(10)와, 상기 본체(10)의 흡입실(11) 내부에 함께 연동하여 회전하도록 설치된 구동임펠러(20) 및 용매흡입 임펠러(30)와, 상기 본체(10)의 일단에 연결되어 상기 본체(10)의 흡입실(11)로부터 배출되는 공기와 용매가 혼합되는 믹싱부(50)와, 상기 믹싱부(50)의 일단부에 믹싱부(50)와 연통되도록 설치되어 믹싱부(50)를 통해 공급되는 공기와 용매의 혼합 세척액을 외부로 분사하는 스프레이노즐(60)을 포함한다.

상기 본체(10)는 대략 원통형으로 이루어지며, 본체(10)의 일단부(도면상 상단부)에는 상기 흡입실(11)을 외부로부터 밀폐시키는 실링커버(16)가 결합된다. 상기 실링커버(16)와 본체(10)의 상부면 사이에는 공기의 누출을 방지하기 위한 오링(O-ring)(17)이 개재된다. 이 실시예에서 상기 실링커버(16)는 복수개의 볼트(18)에 의해 결합된다.

상기 본체(10)에는 상기 흡입실(11)의 내주면과 연통되는 가스유입구(12)와 가스배출구(13), 용매유입구(14), 용매배출구(15)가 형성되어 있다. 상기 가스유입구(12)와 가스배출구(13)는 상기 구동임펠러(20)와 대응하는 부분에 형성되어 각각 외부로부터 공기가 유입되거나 외부로 배출되는 통로를 형성한다. 또한, 상기 용매유입구(14)와 용매배출구(15)는 상기 용매흡입 임펠러(30)와 대응하는 부분에 형성되어 각각 외부로부터 용매가 유입되거나 외부로 배출되는 통로를 형성한다.

상기 가스유입구(12)의 외측단부에는 가스공급라인(미도시)을 매개로 외부의 펌프(미도시)와 연결되는 제1흡입포트(81)가 결합되고, 상기 용매유입구(14)의 외측단부에는 용매공급라인(미도시)을 매개로 외부의 용매저장탱크(미도시)와 연결되는 제2흡입포트(82)가 결합된다. 상기 제1흡입포트(81) 및 제2흡입포트(82)에 연결되는 가스공급라인(미도시) 및 용매공급라인(미도시)은 정전기 발생을 억제할 수 있는 딥파이프(Dip Pipe)로 된 것이 바람직하다.

상기 가스배출구(13)와 용매배출구(15)는 각각 가스배출유로(71) 및 용매배출유로(72)를 통해 상기 믹싱부(50)에 함께 연결된다. 이 실시예에서 상기 가스배출유로(71) 및 용매배출유로(72)는 본체(10)의 측면부 내부를 관통하여 믹싱부(50)에 연결되도록 되어 있지만, 이와 다르게 본체(10)의 일측면 외부를 믹싱부(50)에 연결될 수도 있을 것이다.

또한, 전술한 실시예에서 상기 흡입실(11)은 하나로 이루어지지만, 이와 다르게 구동임펠러(20)가 설치되는 부분과 용매흡입 임펠러(30)가 설치되는 부분이 격벽 등으로 구획될 수도 있을 것이다.

한편, 상기 구동임펠러(20) 및 용매흡입 임펠러(30)는 흡입실(11)의 중앙에 설치되는 회전축(40)에 함께 연결되어 회전한다. 상기 구동임펠러(20)와 용매흡입 임펠러(30)의 결합을 위해 구동임펠러(20)와 용매흡입 임펠러(30)의 내주면에는 사각형의 키홈(21, 31)이 형성되고, 상기 회전축(40)의 외주면에는 상기 구동임펠러(20)와 용매흡입 임펠러(30)의 키홈(21, 31)에 삽입되어 결합되는 키(41)가 돌출되게 형성되어 있다.

또한, 상기 흡입실(11) 내부에는 상기 회전축(40)의 상단 및 하단을 회전 가능하게 지지하여 주는 복수개의 베어링(45)이 설치된다.

상기 믹싱부(50)의 일단부에는 본체(10)의 하단부에 나선 결합되는 나사산(52)이 형성되어 있으며, 이 나사산(52)이 형성된 믹싱부(50)의 일단부에 상기 가스배출유로(71) 및 용매배출유로(72)와 각각 연결되는 제1,2유입구(53, 54)가 형성되어 있다. 또한, 상기 믹싱부(50)의 내부에는 상기 제1,2유입구(53, 54)를 통해 유입된 공기와 용매가 서로 혼합되는 혼합유로(51)가 형성되어 있다.

상기 스프레이노즐(60)은 믹싱부(50)의 끝단부에 상기 혼합유로(51)와 연통되도록 설치되며, 공기와 용매가 혼합된 세척액이 분사되는 복수개의 분사공(61)을 구비한다. 상기 스프레이노즐(60)은 구형상 또는 원반형상, 콘(cone)형상 등 임의의 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 스프레이노즐(60)은 믹싱부(50)에 자유롭게 회전 가능하게 연결되는 것이 바람직하나, 믹싱부(50)에 고정되게 설치될 수도 있다. 스프레이노즐(60)이 믹싱부(50)에 자유롭게 회전하도록 설치될 경우, 스프레이노즐(60)의 분사공(61)을 통해 세척액이 분사될 때 분사되는 세척액의 압력에 의해 스프레이노즐(60)이 회전하여 세척액이 세척 대상물에 넓게 퍼지면서 분사되는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 자동세척장치의 작동에 대해 상세히 설명한다.

외부의 펌프(미도시)를 가동하여 가스공급라인(미도시)을 통해 공기(또는 질소가스(N₂) 등의 가스)를 고압으로 압송하면, 가스유입구(12)를 통해 흡입실(11) 내부로 고압의 공기가 유입된다.

상기 가스유입구(12)를 통해 고압의 공기가 공급되면, 구동임펠러(20)가 회전축(40)을 중심으로 고속으로 회전하게 되고, 이에 따라 회전축(40)에 함께 결합되어 있는 용매흡입 임펠러(30)가 고속으로 회전하게 된다.

상기 용매흡입 임펠러(30)의 회전에 의해 흡입력이 발생하게 되고, 이에 따라 용매유입구(14)를 통해 흡입실(11) 내로 용매가 유입된다.

상기 흡입실(11) 내로 유입된 공기와 용매는 각각 가스배출구(13) 및 용매배출구(15)를 통해 가스배출유로(71)와 용매배출유로(72)로 배출되고, 믹싱부(50)의 제1,2유입구(53, 54)를 통해 혼합유로(51) 내로 유입되어 혼합된 다음, 스프레이노즐(60)의 분사공(61)들을 통해 외부로 분사된다. 이 때, 상기 스프레이노즐(60)을 통해 분사되는 세척액은 공기와 용매가 혼합되면서 기포화된다. 상기 기포화된 세척액은 캐비테이션 효과(cavitation effect), 즉 기포가 터지면서 발생하는 충격파가 피세정물에 작용하여 이물을 박리시키는 작용을 하여 세척력을 향상시키는 효과를 제공한다.

따라서, 적은 양의 세척액으로 우수한 세척 성능을 제공할 수 있으며, 세척액의 사용량을 대폭 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 전술한 자동세척장치는 전동모터와 같은 전기적 장치를 사용하지 않고 공기압에 의해 구동임펠러(20) 및 용매흡입 임펠러(30)를 고속 회전시켜 용매를 흡입하여 분사하므로 세척 과정에서 스파크의 발생 우려가 거의 없으며, 따라서 방폭구역에서도 안전하게 사용할 수 있다. 물론, 본 발명의 자동세척장치 본체(10)로 고압의 가스를 공급하는 펌프(미도시)는 전기모터에 의해 작동하지만, 상기 펌프(미도시)는 본 발명의 자동세척장치와는 분리되어 방폭구역 외부에 설치될 수 있기 때문에 안정성의 문제는 없다.

한편, 본 발명의 자동세척장치는 스프레이노즐(60)만 세척 대상물, 예컨대 반응기의 내부에 배치될 수도 있지만, 전체가 세척 대상물의 내부에 설치될 수도 있다. 이는 전술한 바와 같이 본 발명의 자동세척장치가 전기모터 등의 전기적 장치를 구비하지 않고 가스압에 의해 세척액을 흡입 및 분사하도록 구성되어 있기 때문이다.

또한, 전술한 실시예에서는 상기 가스유입구(12)를 통해 공기가 유입되는 것으로 예시하였으나, 이외에도 질소가스(N2) 또는 화학 반응을 유도할 수 있는 임의의 가스가 공급될 수 있다.

그리고, 본 발명의 자동세척장치는 본체(10) 내부로 가스와 용매를 공급하고 혼합하여 분사함으로써 반응기 등의 내부를 청소하는 세척 용도를 가지지만, 세척을 수행하지 않을 때 상기 가스유입구(12) 및/또는 용매유입구(14)를 별도의 가스 샘플링장치와 연결하여, 상기 스프레이노즐(60)을 통해 반응기 등의 내부의 가스를 흡입하여 가스의 종류나 농도 등을 측정하는 용도로도 활용될 수 있다.

전술한 실시예는 단지 예시 목적으로서, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 아니하고, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 실시 및 변경이 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동세척장치의 일 실시예의 구성을 나타낸 요부 단면도이다.

도 2는 도 1의 자동세척장치를 분해하여 나타낸 요부 분해도이다.

도 3은 도 1의 자동세척장치의 구동임펠러의 평면도이다.

도 4는 도 1의 자동세척장치의 용매흡입 임펠러의 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 본체 11 : 흡입실

12 : 가스유입구 13 : 가스배출구

14 : 용매유입구 15 : 용매배출구

16 : 실링커버 17 : 오링

20 : 구동임펠러 30 : 용매흡입 임펠러

40 : 회전축 50 : 믹싱부

51 : 혼합유로 53, 54 : 제1,2유입구

60 : 스프레이노즐 61 : 분사공

Claims (5)

1. 가스가 유입되는 가스유입구와, 유입된 가스가 배출되는 가스배출구와, 세척 용매가 유입되는 용매유입구와, 유입된 세척 용매가 배출되는 용매배출구와, 상기 가스유입구 및 가스배출구, 용매유입구 및 용매배출구와 연통되는 흡입실이 형성된 본체와;

   상기 본체의 흡입실 내부에 회전 가능하게 설치되어 상기 가스유입구를 통해 공급되는 가스압에 의해 회전하는 구동임펠러와;

   상기 본체의 흡입실 내부에 구동임펠러와 연동하여 회전하도록 설치되어, 상기 용매유입구를 통해 용매를 흡입시키는 용매흡입 임펠러와;

   상기 가스배출구와 연결되어 상기 가스배출구를 통해 배출되는 가스를 안내하는 가스배출유로와;

   상기 용매배출구와 연결되어 상기 용매배출구를 통해 배출되는 용매를 안내하는 용매배출유로와;

   상기 가스배출유로 및 용매배출유로가 함께 연결되면서 가스와 용매가 혼합되는 믹싱부와;

   상기 믹싱부와 연통되어 믹싱부를 통해 공급되는 가스와 용매의 혼합 세척액을 외부로 분사하는 스프레이노즐을 포함하여 구성된 자동세척장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동임펠러와 용매흡입 임펠러는 흡입실 내부에 회전 가능하게 설치된 회전축에 함께 연결되어 회전하는 것을 특징으로 하는 자동세척장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 스프레이노즐은 상기 믹싱부에 자유롭게 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 자동세척장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 본체의 일단부에 상기 흡입실을 외부로부터 밀폐시키면서 결합되는 실링커버를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동세척장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 가스유입구는 딥파이프(dip pipe)에 의해 외부의 펌프와 연결되어 가스를 공급받는 것을 특징으로 하는 자동세척장치.

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