KR101279458B1 - 유체 증폭기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체노즐과 디퓨저 및 유체챔버를 순차적으로 연결설치하여 이들을 거치면서 생성된 저압의 유체를 비접촉 석션 그립핑 등과 같은 장치에 공급함으로써 평판 유리와 같은 이송대상물과 비접촉 석션 그립핑 장치 사이의 간격을 최대로 유지하여 이송대상물을 안정적으로 이송할 수 있도록 한 유체 증폭기에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 중앙에 천공 형성된 유체유로와 연통하도록 유체유로의 입구 반대편 내부에 형성되는 수용결합부로 구성되는 어댑터와, 유체가 분출되는 공간을 제공하도록 일단 외주면을 따라 유체분출공간이 형성되고 수용결합부 끝단과 근접하게 설치되는 면의 가장자리가 볼록한 곡면으로 형성되면서 곡면에서 유체의 이동방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원추형상의 외주면을 가지며 코안다 노즐이 구비되고 내측 중앙에 유체유로와 연결되는 유체분사로가 천공형성되며 이 유체분사로의 일단에 유체분출공간과 연통되도록 천공되는 복수의 유체분출공이 구비된 결합관체로 이루어지는 제1유체노즐과; 상기 유체노즐과 연결되는 디퓨저와; 상기 디퓨저와 연결되어 디퓨저로부터 공급된 유체를 담아두는 유체챔버를; 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

유체 증폭기{FLUID AMPLIFIER}
본 발명은 유체노즐과 디퓨저 및 유체챔버를 순차적으로 연결설치하여 이들을 거치면서 생성된 저압의 유체를 비접촉 석션 그립핑 등과 같은 장치에 공급함으로써 평판 유리와 같은 이송대상물과 비접촉 석션 그립핑 장치 사이의 간격을 최대로 벌려 이송대상물을 안정적으로 이송할 수 있도록 한 유체 증폭기에 관한 것이다.
일반적으로 유리, 강판, 반도체용 웨이퍼의 이송라인에서 평판 유리를 이송하거나 반전시킬 때 평판 유리와 접촉되는 접촉장치를 사용할 경우 평판 유리면이 오염되는 기술적인 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 대한민국 특허등록 제0928674호에 『평판 물체를 비접촉으로 석션 그립핑하는 비접촉 석션 그립핑 장치에 관한 것으로서, 평판 물체의 일면과 접할 경우 폐곡면을 형성하는 압력부와, 상기 평판 물체에서 보았을 때 볼록하게 라운드지 도록 상기 압력부로부터 연장 형성되는 R부와, 상기 R부로부터 상기 평판 물체와 멀어지는 수직 방향으로 적어도 일부가 직선 형상으로 연장 형성되는 측부와, 상기 측부와 연결되어 외부에서 공급되는 공기를 주입하는 공기 주입구를 형성하는 연결부를 구비하는 하우징부와, 상기 공기 주입구로부터 공급되는 공기를 상기 평판 물체와 수직되는 방향으로 토출시키며, 상기 하우징부와 일정한 간격을 두고 형성되는 노즐팁을 가지며 상기 노즐팁으로부터 상기 공기 주입구 방향으로 갈수록 폭이 좁아지도록 형성되는 경사면을 가지며, 상기 하우징부 내부 공간에 삽입되는 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 석션 그립핑 장치』에 관한 기술이 게시된 바 있다.
또한, 한국공개특허공보 제10-2007-0109222호에 『공기부양식 평판 이송장치로서 평판의 이송방향에 대하여 법선 방향으로 형성된 평판입력단을 가지며, 상기 평판입력단의 상부 모서리가 전 구간에 걸쳐 라운드지게 형성된 이송블럭; 및 상기 평판의 이송방향에 대하여 법선의 노즐부를 형성시키도록 이송블럭의 상부면 보다 아래에서 상기 평판 입력단을 따라 인접형성되고, 상기 노즐부를 통해 상기 평판입력단 외측면에 접하는 방향으로 공기를 토출시켜 토출되는 공기가 평판입력단의 라운드부를 따라 이송블럭의 상부면으로 흐르도록 유도함으로써 코안다 제트를 발생시켜 평판에 부양력과 이송력을 동시에 부여하는 공기부양식 평판 이송장치』에 관한 기술이 게시되어 있다.
하지만, 이러한 종래의 비접촉 석션 그립핑 장치 및 공기부양식 평판 이송장치는, 코안다 제트발생을 위한 송풍을 필요하므로 링블로워(RING BLOWER) 또는 CDA(Clean Dry Air) 등의 장치를 사용하게 되는데, 링블로워는 0.5기압 정도를 토출하며 보통의 송풍기보다 토출압력이 10~100배 높으나, 압축기에 비해 토출압력이 매우 낮고, 에너지 효율이 높다. 링블로워의 장점으로는 동작시 공기소음이 작으며, 비접촉 거리가 먼 반면, 단점으로는 장거리의 공기 공급이 곤란하며, 링블로워를 설비 근처에 설치하여야 하고(소음, 공간 차지), 적은 압력강하를 허용하지 않아 유로설계가 복잡하다.
CDA는 클린룸에 사용하는 압축기로 보통 9기압으로 압축하고 냉각건조기, 필터를 통과하여 보통 7기압의 공기를 공급한다. CDA의 장점으로는 공기 공급라인이 간단하여 사용자가 간편하게 연결하여 사용할 수 있고, 공기 공급호스의 직경이 작으며, 압축기가 보통 밖에 설치되어 소음이 문제가 되지 않는 반면, 단점으로는 에너지 낭비가 크며 동작시의 공기소음이 크고, 비접촉 거리가 작은 것을 예로 들 수 있다.
또한, 비접촉 석션 그립핑 장치는 고압보다는 저압을 사용해야 하는 것이 바람직한데 왜냐하면, 공급되는 공기의 압력이 7기압의 고압일 경우 평판 유리와 비접촉 석션 그립핑 장치 사이의 간격이 대략 0.1mm에 불과하므로 석션 그립핑 장치와 평판 유리의 충돌로 평판 유리의 손상 우려가 있기 때문이다. 반면 비접촉 석션 그립핑 장치에 공급되는 공기의 압력이 2기압의 저압일 경우 평판유리와 비접촉 석션 그립핑 장치 사이의 간격이 대략 0.7mm가 되어 안전하다.
그러나. 산업현장(특히 대기압으로 불어내어 사용하는 공기부양 등)에서는 저압(0.5~1기압), 미압(0.2기압)을 많이 사용하고 있는 실정이나, 이러한 저압이나 미압은 사용 공기량이 많은 관계로 공기를 공급하는 배관이 커지고 배관 손실이 큰 문제가 있다. 따라서, 이와 같은 기술적인 문제점을 해결하기 위해 압력은 다운시키면서 유량을 증가시킬 수 있는 유체 증폭기의 개발이 시급한 실정이나, 현재 압력을 낮추는 감압장치만 개발되어 있을 뿐 압력은 다운시키면서 유량은 증가시킬 수 있는 유체 증폭기는 개발되지 않고 있는 실정이다.
한편, 미국특허 “Patent Nnmber: 5,402,938 Date of Patent: Apr. 4, 1995” 에는 코안다 효과에 의해 유량을 증가시킬 수 있는 구조의 유체 증폭기 노즐이 게시되어 있으며, 미국특허 “Appl. No.:580,921 Filed: May 27, 1975”에는 유량의 증가가 가능한 구조의 에어 노즐이 게시된바 있으나, 이 또한 유량을 증가시키는 기능만 있을 뿐 산업 현장에서 필요로 하는 압력은 다운시키면서 유량은 증가시킬 수 있는 유체 증폭기로 사용할 수 없는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로, 제1유체노즐과 디퓨저와 유체챔버를 순차적으로 연결구성의 유량은 증가시키면서 압력은 다운시킬 수 있도록 한 유체 증폭기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 제1유체노즐의 결합관체에 보조 결합관체를 결합하여 결합관체에 형성되는 코안다 노즐 및 보조 결합관체에 형성되는 보조 코안다 노즐의 이중 코안다 노즐을 형성함으로써 유체 증폭효과를 향상시킬 수 있도록 한 유체 증폭기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 제1유체노즐의 어댑터에 형성된 수용결합부 끝단 둘레에 톱니를 형성하여 톱니와 톱니 사이의 공간을 통해 유체의 유량을 조절할 수 있도록 한 유체 증폭기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 제1유체노즐과 디퓨저 사이에 제2유체노즐을 연결설치하여 유체의 증폭효과를 향상시킬 수 있도록 한 유체 증폭기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 제1유체노즐과 디퓨저 사이에 제2유체노즐을 여러 단의 직렬로 배치하여 유체의 증폭효과를 높일 수 있도록 한 유체 증폭기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 여러 단의 직렬로 배치설치된 각 제2유체노즐 사이에 연결커버 및 연결커버에 형성되는 통기공을 개폐하는 체크밸브를 설치하여 유체챔버의 압력 증가에 따른 제2유체노즐의 압력 증가시 체크밸브가 통기공을 막아 유량의 증가 없이 공급 유량 그대로 유체의 공급이 이루어질 수 있도록 한 유체 증폭기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 유체를 증폭하는 제1유체노즐과; 상기 제1유체노즐과 연결되어 제1유체노즐로부터 공급된 유체의 운동 에너지를 압력 에너지로 바꾸어 주는 디퓨저와; 상기 디퓨저와 연결되어 디퓨저로부터 공급된 유체를 담아두는 유체챔버를; 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유체 증폭기를 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 제1유체노즐은, 유체가 이송되는 유체유로가 중앙에 천공 형성되고 이 유체유로와 연통되도록 유체유로의 입구 반대편 내부에 형성되면서 끝단이 유체이동 방향으로 갈수록 폭이 넓어지게 형성되는 수용결합부로 구성되는 어댑터와, 앞쪽이 상기 수용결합부에 대응하여 수용결합되는 것으로서 결합시 유체가 분출되는 공간을 제공하도록 일단 외주면을 따라 유체분출공간이 형성되고 앞쪽은 상기 수용결합부 끝단과 근접하게 설치되는 면의 가장자리가 볼록한 곡면으로 형성되면서 유체분출공간으로 분출되어 곡면을 따라 이동하는 유체가 초점분사될 수 있도록 곡면에서 유체의 이동방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원추형상의 외주면을 가지며 상기 수용결합부의 끝단 둘레 및 이와 근접하는 곡면이 서로 대향설치되어 형성되는 코안다 노즐이 구비되고 내측 중앙에 유체유로와 연결되는 유체분사로가 천공형성되며 이 유체분사로의 일단에 유체분출공간과 연통되도록 천공되는 복수의 유체분출공이 구비된 결합관체로 이루어짐을 특징으로 하는 유체 증폭기를 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 제1유체노즐과 디퓨저 사이에는 제2유체노즐이 설치됨을 특징으로 하는 유체 증폭기를 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 제2유체노즐은, 외주면에 형성되는 유체주입구와 내부 일측에 형성되는 유체흡입구와 상기 유체흡입구 끝단 둘레 및 유체흡입구측 내경에 형성된 만곡면이 서로 대향설치되어 형성된 코안다 노즐과 상기 유체흡입구와 연통되도록 타측으로 형성되는 수용부로 구성되는 외부몸체와; 상기 수용부에 인입되며 외주면을 따라 상기 유체주입구와 연통되는 유체순환부가 형성되고 유체흡입구측 내경에 만곡면이 형성되며 내측으로 유체배출부가 관통형성되는 내부몸체를; 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유체 증폭기를 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 제1유체노즐의 유체분사로 입구 반대편 내부에는 유체분사로와 연통되는 보조 수용결합부가 형성되며 이 보조 수용결합부에는 보조 결합관체가 결합됨을 특징으로 하는 유체 증폭기를 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 보조 결합관체는, 상기 보조 수용결합부에 대응하여 수용결합되는 것으로서 보조 수용결합부에 결합시 유체가 분출되는 공간을 제공하도록 일단 외주면을 따라 형성되는 보조 유체분출공간이 형성되고, 상기 보조 수용결합부 끝단과 근접하게 설치되는 면의 가장자리가 볼록한 보조 곡면으로 형성되면서 보조 유체분출공간으로 분출되어 보조 곡면을 따라 이동하는 유체가 초점분사될 수 있도록 보조 곡면에서 유체의 이동방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원추형상의 외주면을 가지며, 상기 보조 수용결합부의 끝단 둘레 및 이와 근접하는 보조 곡면이 서로 대향설치되어 형성되는 보조 코안다 노즐이 구비되고, 내측 중앙에 유체분사로와 연결되는 보조 유체분사로가 천공형성되며, 이 보조 유체분사로의 일단에 보조 유체분출공간과 연통되도록 천공되는 복수의 보조 유체분출공이 천공됨을 특징으로 하는 유체 증폭기를 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 제1유체노즐의 코안다 노즐은, 어댑터의 수용결합부 끝단 둘레에 톱니를 형성하여 톱니 끝단이 곡면과 접하도록 함으로써 톱니와 톱니 사이의 공간을 통과한 유체가 곡면을 따라 흐를 수 있도록 함을 특징으로 하는 유체 증폭기를 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 제1유체노즐과 디퓨저 사이에는, 외주면에 형성되는 유체주입구와 내부 일측에 형성되는 유체흡입구와 상기 유체흡입구 끝단 둘레 및 유체흡입구측 내경에 형성된 만곡면이 서로 대향설치되어 형성된 코안다 노즐과 상기 유체흡입구와 연통되도록 타측으로 형성되는 수용부로 구성되는 외부몸체와, 상기 수용부에 인입되며 외주면을 따라 상기 유체주입구와 연통되는 유체순환부가 형성되고 유체흡입구측 내경에 만곡면이 형성되며 내측으로 유체배출부가 관통형성되는 내부몸체를 포함하여 구성되는 제2유체노즐을 3단으로 연결 구성하되, 최전방 제2유체노즐, 중간 제2유체노즐 및 최후방 제2유체노즐의 유체배출부 쪽이 디퓨저를 향하도록 순차연결설치하면서 최후방에 설치되는 제2유체노즐은 디퓨저와 연결설치함을 특징으로 하는 유체 증폭기를 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 3단으로 구성되는 각 제2유체노즐은 디퓨저 쪽으로 갈수록 크기가 순차적으로 커지도록 구성함을 특징으로 하는 유체 증폭기를 과제의 해결수단으로 한다.
또한, 상기 3단 구성되는 각 제2유체노즐 중 최전방 제2유체노즐과 중간 제2유체노즐 및 최후방 제2유체노즐이 연결되는 각 사이는 통기공이 구비된 연결커버에 의해 연결되면서 상기 통기공은 최전방 제2유체노즐 및 중간 제2유체노즐의 유체배출부 외측 일단에 회전가능하도록 힌지축에 의해 결합된 체크밸브의 회전작동에 의해 개폐됨을 특징으로 하는 유체 증폭기를 과제의 해결수단으로 한다.
본 발명에 따른 유체 증폭기는 코안다 노즐이 구비된 제1유체노즐과 디퓨저 및 유체챔버를 연결설치하여 이들 장치를 거쳐 생성되는 대략 2기압의 저압 유체를 비접촉 석션 그립핑 등과 같은 장치로 공급함으로써, 평판 유리와 같은 이송대상물과 비접촉 석션 그립핑 장치 사이의 간격을 약 0.7mm 이상으로 유지하여 이송대상물을 안정적으로 이송할 수 있다.
또한, 제1유체노즐의 결합관체에 보조 결합관체를 결합하여 결합관체에 형성되는 코안다 노즐 및 보조 결합관체에 형성되는 보조 코안다 노즐의 이중 코안다 노즐을 형성함으로써 유체 증폭효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 제1유체노즐의 어댑터에 형성된 수용결합부 끝단 둘레에 톱니를 형성하여 톱니와 톱니 사이의 공간을 통해 유체의 유량을 조절할 수 있다.
또한, 제1유체노즐과 디퓨저 사이에 제2유체노즐을 연결설치하여 유체의 증폭효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 제1유체노즐과 디퓨저 사이에 제2유체노즐을 여러 단의 직렬로 배치하여 유체의 증폭효과를 높일 수 있다.
또한, 여러 단의 직렬로 배치설치된 각 제2유체노즐 사이에 연결커버 및 연결커버에 형성되는 통기공을 개폐하는 체크밸브를 설치하여 유체챔버의 압력 증가에 따른 제2유체노즐의 압력 증가시 체크밸브가 통기공을 막아 유량의 증가 없이 공급 유량 그대로 유체의 공급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 구성도.
도 2는 도 1의 제1유체노즐의 확대도.
도 3은 톱니가 구비된 제1유체노즐의 확대도.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 구성도.
도 5는 도 4의 제2유체노즐의 확대도.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 단면도.
도 7은 도 6의 제1유체노즐의 확대도.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 구성도.
도 9는 도 8에 연결커버 및 체크밸브가 더 구비된 구성도.
본 발명의 원리는 고압(7기압을 칭함)의 유체 압력을 낮게(미압: 0.2기압 정도) 하면서 유량을 증가하는 원리로서 전기의 변압기와 유사한 기술이다.
Figure 112010036983723-pat00001
여기서, P1, P2 는 압력, Q2, Q1 은 유량이다.
특히, 본 발명에 따른 유체 증폭기는, 만곡면을 따라서 흐르려고 하는 유동현상인 코안다 효과와 고속의 유체가 흐르는 부근의 압력이 낮으므로 주위의 유체가 이 흐름에 빨려들어서 유량이 증가하는 원리를 이용하고 유로의 단면적을 증가시켜서 유속의 동압을 감소시키고 정압을 증가시킨다. 즉, 베르누이 원리를 이용하여 목에서 유속이 빨라지게 하고 정압을 낮게 하여 공기를 빨아드리는 원리를 이용하고, Qadd를 빨아 드려서 유량(Qout = Qin + Qadd)을 증가시킨다.
예를 들면, 다음 그림으로부터 코안다 Ps의 공기는 노즐을 통과한 후에 만곡면을 따라 고속으로 흐르면 압력이 낮아지므로 Qadd의 유량을 빨아들이고 후에 유체와 접촉하는 단면적이 커지므로 유량이 증가하게 된다.
Figure 112010036983723-pat00002
Figure 112010036983723-pat00003
따라서, 본 발명은 유체를 증폭하는 제1유체노즐과; 상기 제1유체노즐과 연결되어 제1유체노즐로부터 공급된 유체의 운동 에너지를 압력 에너지로 바꾸어 주는 디퓨저와; 상기 디퓨저와 연결되어 디퓨저로부터 공급된 유체를 담아두는 유체챔버를; 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유체 증폭기를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유체노즐은, 유체가 이송되는 유체유로가 중앙에 천공 형성되고 이 유체유로와 연통되도록 유체유로의 입구 반대편 내부에 형성되면서 끝단이 유체이동 방향으로 갈수록 폭이 넓어지게 형성되는 수용결합부로 구성되는 어댑터와, 앞쪽이 상기 수용결합부에 대응하여 수용결합되는 것으로서 결합시 유체가 분출되는 공간을 제공하도록 일단 외주면을 따라 유체분출공간이 형성되고 앞쪽은 상기 수용결합부 끝단과 근접하게 설치되는 면의 가장자리가 볼록한 곡면으로 형성되면서 유체분출공간으로 분출되어 곡면을 따라 이동하는 유체가 초점분사될 수 있도록 곡면에서 유체의 이동방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원추형상의 외주면을 가지며 상기 수용결합부의 끝단 둘레 및 이와 근접하는 곡면이 서로 대향설치되어 형성되는 코안다 노즐이 구비되고 내측 중앙에 유체유로와 연결되는 유체분사로가 천공형성되며 이 유체분사로의 일단에 유체분출공간과 연통되도록 천공되는 복수의 유체분출공이 구비된 결합관체로 이루어짐을 특징으로 하는 유체 증폭기를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유체노즐과 디퓨저 사이에는 제2유체노즐이 설치됨을 특징으로 하는 유체 증폭기를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 제2유체노즐은, 외주면에 형성되는 유체주입구와 내부 일측에 형성되는 유체흡입구와 상기 유체흡입구 끝단 둘레 및 유체흡입구측 내경에 형성된 만곡면이 서로 대향설치되어 형성된 코안다 노즐과 상기 유체흡입구와 연통되도록 타측으로 형성되는 수용부로 구성되는 외부몸체와; 상기 수용부에 인입되며 외주면을 따라 상기 유체주입구와 연통되는 유체순환부가 형성되고 유체흡입구측 내경에 만곡면이 형성되며 내측으로 유체배출부가 관통형성되는 내부몸체를; 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유체 증폭기를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유체노즐의 유체분사로 입구 반대편 내부에는 유체분사로와 연통되는 보조 수용결합부가 형성되며 이 보조 수용결합부에는 보조 결합관체가 결합됨을 특징으로 하는 유체 증폭기를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 보조 결합관체는, 상기 보조 수용결합부에 대응하여 수용결합되는 것으로서 보조 수용결합부에 결합시 유체가 분출되는 공간을 제공하도록 일단 외주면을 따라 형성되는 보조 유체분출공간이 형성되고, 상기 보조 수용결합부 끝단과 근접하게 설치되는 면의 가장자리가 볼록한 보조 곡면으로 형성되면서 보조 유체분출공간으로 분출되어 보조 곡면을 따라 이동하는 유체가 초점분사될 수 있도록 보조 곡면에서 유체의 이동방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원추형상의 외주면을 가지며, 상기 보조 수용결합부의 끝단 둘레 및 이와 근접하는 보조 곡면이 서로 대향설치되어 형성되는 보조 코안다 노즐이 구비되고, 내측 중앙에 유체분사로와 연결되는 보조 유체분사로가 천공형성되며, 이 보조 유체분사로의 일단에 보조 유체분출공간과 연통되도록 천공되는 복수의 보조 유체분출공이 천공됨을 특징으로 하는 유체 증폭기를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유체노즐의 코안다 노즐은, 어댑터의 수용결합부 끝단 둘레에 톱니를 형성하여 톱니 끝단이 곡면과 접하도록 함으로써 톱니와 톱니 사이의 공간을 통과한 유체가 곡면을 따라 흐를 수 있도록 함을 특징으로 하는 유체 증폭기를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 제1유체노즐과 디퓨저 사이에는, 외주면에 형성되는 유체주입구와 내부 일측에 형성되는 유체흡입구와 상기 유체흡입구 끝단 둘레 및 유체흡입구측 내경에 형성된 만곡면이 서로 대향설치되어 형성된 코안다 노즐과 상기 유체흡입구와 연통되도록 타측으로 형성되는 수용부로 구성되는 외부몸체와, 상기 수용부에 인입되며 외주면을 따라 상기 유체주입구와 연통되는 유체순환부가 형성되고 유체흡입구측 내경에 만곡면이 형성되며 내측으로 유체배출부가 관통형성되는 내부몸체를 포함하여 구성되는 제2유체노즐을 3단으로 연결 구성하되, 최전방 제2유체노즐, 중간 제2유체노즐 및 최후방 제2유체노즐의 유체배출부 쪽이 디퓨저를 향하도록 순차연결설치하면서 최후방에 설치되는 제2유체노즐은 디퓨저와 연결설치함을 특징으로 하는 유체 증폭기를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 3단으로 구성되는 각 제2유체노즐은 디퓨저 쪽으로 갈수록 크기가 순차적으로 커지도록 구성함을 특징으로 하는 유체 증폭기를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 3단 구성되는 각 제2유체노즐 중 최전방 제2유체노즐과 중간 제2유체노즐 및 최후방 제2유체노즐이 연결되는 각 사이는 통기공이 구비된 연결커버에 의해 연결되면서 상기 통기공은 최전방 제2유체노즐 및 중간 제2유체노즐의 유체배출부 외측 일단에 회전가능하도록 힌지축에 의해 결합된 체크밸브의 회전작동에 의해 개폐됨을 특징으로 하는 유체 증폭기를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 유량은 증가 되었지만 압력이 낮아서(유체를 증가시킨 부분의 압력으로 보통 대기압) 압력을 증가시켜야 하는 장치가 있는데 이것을 디퓨저라고 부르며, 디퓨저는 동압을 정압으로 바꾸어 주는 장치이다. 즉, 노즐을 통과하여 유체를 빨아 들인 유체는 유속이 빨라 동압이 상당히 높은 상태이므로 이 동압을 정압으로 바꾸어 줄 때 디퓨저를 사용한다.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유체 증폭기의 구성을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구성도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 유체 증폭기는, 액체와 기체 모두 적용가능한 것으로서 어댑터(11)의 수용결합부(112)의 끝단 둘에 및 이와 근접하게 설치되는 결합관체(12)의 곡면(126)이 서로 대향설치되어 형성되는 코안다 노즐(122)이 구비되는 제1유체노즐(10)과, 이 제1유체노즐(10)과 연결되어 제1유체노즐(10)로부터 공급된 유체가 지닌 운동에너지를 압력 에너지로 바꾸기 위해 단면적을 점차 넓게 한 유로인 디퓨저(30)와, 디퓨저(30)와 연결되어 디퓨저(30)로부터 공급된 유체를 담는 유체챔버(40)로 순차적으로 구성된다.
제1유체노즐(10)과 연결되는 디퓨저(30)는, 유로의 단면적을 증가시켜서 아래의 식과 같이 유속의 동압(dynamic pressure)을 감소시키고 정압(static pressure)을 증가시킨다.
p + 1/2ρv2 = const.
정압 + 동압 = 일정
도 2는 도 1의 제1유체노즐의 확대도 이다. 도시된 바와 같이 제1유체노즐(10)은 유체공급장치와 연결되는 어댑터(11)와, 앞쪽이 어댑터(11)의 수용결합부(112)에 결합되면서 수용결합부(112)의 끝단 둘레 및 이와 근접하는 곡면(126)이 서로 대향설치되어 형성되는 코안다 노즐(122)을 통해 유체를 분사하는 결합관체(12)로 구성된다.
즉, 어댑터(11)는, 중앙에 유체가 공급되는 유체유로(111)가 천공되고 유체유로(111)의 입구 반대편 내부에는 유체유로(111)와 연통되는 수용결합부(112)가 구비된다. 이 수용결합부(112)에는 결합관체(12) 앞쪽 부위가 대응결합되고 수용결합부(112) 가장자리 끝단 부위는 유체 이동방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 형성되며 이 수용결합부(112) 가장자리 끝단 부위는 결합관체(12)의 곡면(126)부위와 근접하게 서로 대향으로 설치되어 유체가 통과하는 코안다 노즐(122)을 형성한다.
결합관체(12)는, 앞쪽 부위가 어댑터(11)의 수용결합부(112)에 대응하여 결합되는 것으로서 앞쪽 부위가 수용결합부(112)에 결합시 유체가 순환하면서 코안다 노즐(122)을 통해 분출되는 공간을 제공하도록 일단 외주면을 따라 유체분출공간(121)이 형성된다. 또한, 뒤쪽은 수용결합부(112) 끝단과 근접하게 설치되는 면의 가장자리가 볼록한 곡면(126)으로 형성되면서 유체분출공간(121)으로 분출되어 곡면(126)을 따라 이동하는 유체가 초점분사될 수 있도록 곡면(126)에서 유체의 이동방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원추형상의 외주면으로 구성된다. 그리고 수용결합부(112)의 끝단 둘레 및 이와 근접하는 곡면(126)이 서로 대향설치되어 형성되는 코안다 노즐(122)이 구비되고 내측 중앙에 어댑터(11)의 유체유로(111)와 연결되는 유체분사로(123)가 천공형성되며 이 유체분사로(123)의 일단 내주에는 유체분출공간(121)과 연통되도록 천공되는 복수의 유체분출공(124)이 구비된다.
여기서, 유체분출공(124)은 유체유로(111)를 통해 유체분사로(123)로 공급된 유체가 유체분출공간(121)을 거쳐 코안다 노즐(122)을 통과하도록 안내하는 것으로서 유체분사로(123)와 유체분출공간(121)이 연결되도록 유체분사로(123) 내주의 상하좌우 사방으로 형성되도록 90°등 간격으로 천공형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 유체유로(111)로부터 공급된 유체의 일부는 유체분사로(123)를 따라 그대로 진행하여 유체분사로(123)의 출구로 토출되고 나머지 일부는 유체분출공(124)을 통해 유체분출공간(121)을 거쳐 코안다 효과에 의해 곡면(126) 표면을 따라 흐르게 되고, 이때, 곡면(126)을 따라 흐르는 유체는 속력이 빠르기 때문에 곡면(126) 주위의 압력은 낮아지고 주변의 유체와 함께 동반 이동하여 움직이면서 곡면(126)에서 유체의 이동방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원추형상의 결합관체(12) 외주면을 따라 초점분사된다. 그리고 초점분사되는 유체는 유체분사로(123)의 출구로 토출되는 유체와 합류하게 된다.
이러한 코안다 효과(Coanda effect)는, 유체가 곡면을 따라서 흐르려는 유동 현상으로 유체가 자기의 에너지가 가장 덜 소비되는 쪽으로 흐르는 것을 의미한다. 간단히 말하면 유체가 흐르면서 앞으로 흐르게 될 방향이 어떻게 될 것인지를 아는 것 즉 유체는 자기가 앞으로 흐르게 되는 경로를 정확하게 파악하고 그에 따라서 흐르는 것을 말한다.
도 3은 톱니가 구비된 제1유체노즐의 확대도 이다. 도시된 바와 같이 톱니(113)의 구성을 제외하고 도 2의 제1유체노즐(10)의 구성과 동일하다. 따라서 톱니(113)의 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
즉, 제1유체노즐(10)에 형성되는 코안다 노즐(122)은 어댑터(11)의 수용결합부(112) 가장자리 끝단 둘레에 톱니(113)를 형성하여 톱니(113) 끝단이 곡면(126)과 접하도록 함으로써, 톱니(113)와 톱니(113) 사이의 공간을 통과한 유체가 곡면(126)을 따라 흐를 수 있도록 구성된다.
따라서, 유체유로(111)를 통해 유입된 유체는 일부는 유체분사로(123)를 따라 그대로 진행하여 유체분사로(123)의 출구로 토출되고 나머지는 유체분사로(123)에 형성된 유체분출공(124)을 따라 유체분출공간(121)으로 공급된다. 유체분출공간(121)으로 공급된 유체는 톱니(113)와 톱니(113) 사이의 공간을 통해 곡면(126)을 따라 흐르게 된다. 이와 같이 톱니(113)가 곡면(126)에 밀착될 경우 유체가 톱니(113)와 톱니(113) 사이에 형성된 공간을 통과하여 코안다 효과에 의해 곡면(126)을 따라 흐르게 되므로 톱니(113)와 톱니(113) 사이의 공간면적이 넓으면 유체의 유량이 커지고 공간면적이 좁으면 유체의 유량이 작아지는 등 톱니(113)와 톱니(113) 사이의 공간면적에 따라 유체의 유량을 조절할 수 있다.
한편, 톱니(113)와 톱니(113) 사이에 형성되는 공간의 형상은 원형 또는 삼각형, 사각형의 각형 등 유체 유동이 가능한 형태이면 어떠한 형태이든 가능하다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 구성도이고, 도 5는 도 4의 제2유체노즐의 확대도이다. 도시된 바와 같이 제1유체노즐(10)과 제2유체노즐(20)과 디퓨저(30)와 유체챔버(40)를 순차적으로 연결구성한 것으로서 제2유체노즐(20)의 구성 이외에는 도 1의 구성과 동일하므로 제2유체노즐(20)의 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
제2유체노즐(20)은, 제1유체노즐(10)과 디퓨저(30) 사이에 설치되는 것으로서 물론 유체의 토출방향이 디퓨저(30) 쪽으로 향하도록 설치된다. 제2유체노즐(20)의 구성을 더욱 구체적으로 살펴보면, 제2유체노즐(20)은 외부몸체(21)와 외부몸체(21)의 수용부(213)에 결합되는 내부몸체(22)로 구성된다.
즉, 외부몸체(21)는, 유체의 유량을 증폭하기 위한 것으로서 외주면에 형성되는 유체주입구(211)와 일측으로 형성되는 유체흡입구(212)와 유체흡입구(212) 끝단 둘레 및 유체흡입구(212)측 내경에 형성된 만곡면(226)과 서로 대향설치되어 형성된 코안다 노즐(222)과 유체흡입구(212)와 연통되도록 타측으로 형성되는 수용부(213)로 구성된다.
내부몸체(22)는, 수용부(213)에 결합되는 것으로서 외부몸체(21)의 수용부(213)에 결합시 외주면을 따라 유체주입구(211)와 연통되는 유체순환부(221)와, 유체흡입구(212)측 내경에 형성되는 만곡면(226)과, 유체흡입구(212) 끝단 둘레 및 유체흡입구(212)측 내경에 형성된 만곡면(226)이 서로 대향설치되어 형성되는 코안다 노즐(226)과 내측 중앙으로 천공형성되는 유체배출부(223)로 구성된다.
유체흡입구(212)는, 수용부(213) 방향으로 갈수록 내경이 좁아지도록 형성되어 베르누이 정리(Bernoulli's theorem)에 의해 유체흡입구(212)로 인입되는 유체는 수용부(213) 방향으로 갈수록 속력은 증가하고 압력은 낮아진다. 이때, 유체흡입구(212)는 수용부(213) 방향으로 갈수록 내경이 좁아지는 곡면 형태로 형성할 수도 있고, 수용부(213) 방향으로 갈수록 내경이 좁아지는 빗면으로 형성할 수도 있다.
그리고 유체배출부(223)의 유체흡입구(212)측 내경에는 만곡면(226)이 형성되며 만곡면(226)의 반대 방향으로 갈수록 내경이 넓어지는 구조로 형성된다. 따라서, 유체주입구(211)를 통해 주입된 고압의 유체는 만곡면(226)을 따라 만곡면(226)의 반대방향으로 빠른 속도로 흐르면서 압력이 낮아지고 이에 만곡면(226) 주위가 순간적으로 진공과 유사한 상태가 이루어진다.
이와 동시에 유체는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하므로 만곡면(226)을 따라 고속으로 흐르는 유체는 주변의 유체, 다시 말해 제1유체노즐(10)로부터 공급된 유체를 빨아드려 함께 동반하여 유체배출부(223)를 통해 빠져나가게 된다. 그리고 유체배출부(223)는 끝단으로 갈수록 내경이 넓어지는 형태이므로 유체배출부(223)를 지나는 유체는 베르누이 정리에 의해 유체배출부(223)의 끝단으로 갈수록 속력은 감소하고 압력은 증가하게 된다.
외부몸체(21)의 구성을 더욱 구체적으로 살펴보면, 외주면 수직방향으로 내부와 관통된 유체주입구(211)가 형성되고, 내부 일측으로 유체가 흡입되는 유체흡입구(212)가 형성되며, 유체흡입구(212)의 타측으로 내부몸체(22)가 결합되는 수용부(213)가 형성된다. 이때, 유체흡입구(212)와 수용부(213)는 서로 연통되면서 수용부(213)의 내경은 대응 결합되는 내부몸체(22)의 외경에 부합되는 내경으로 형성되며 유체주입구(211)는 CDA(Clean Dry Air) 등과 같은 장치와 연결된다.
내부몸체(22)는, 외부몸체(21)의 수용부(213)에 부합되는 형상으로 형성되면서 외부몸체(21)의 유체주입구(211)에 대응되는 위치에는 외주면을 따라 유체순환부(221)가 형성되며, 이 유체순환부(221)는 수용부(213)의 내경보다 작은 외경을 가진다.
또한, 내부몸체(22)의 내부에는 유체배출부(223)가 관통형성되며 이 유체배출부(223)는 만곡면(226)의 반대쪽 즉, 유체배출부(223)의 끝단으로 갈수록 내경이 점점 넓어지는 구조로 형성된다. 더욱 구체적으로 만곡면(226)을 기준으로 만곡면(226)의 후방 쪽은 외부몸체(21)의 유체흡입구(212)와 연결되므로 유체흡입구(212)의 내경과 동일하거나 이보다 작은 크기로 형성되고 유체배출부(223)의 끝단으로 갈수록 내경이 점점 넓어지는 구조로 형성된다.
한편, 외부몸체(21)와 내부몸체(22)의 결합은 암, 수나사에 의한 나사결합 방식, 억지 끼움 및 용접에 의한 결합방식 또는 그외에 내부 유체의 유출을 방지하는 구조라면 어떤 결합방식이든 관계없다.
내부몸체(22)에 만곡면(226)이 형성될 경우 유체주입구(211)로 공급된 유체는 유체순환부(221)를 거쳐 코안다 효과에 의해 만곡면(226) 표면을 따라 흐르게 되고, 이때 만곡면(226)을 따라 흐르는 유체는 속력이 빠르기 때문에 만곡면(226) 주위의 압력은 낮아지고 주변의 많은 양의 유체와 함께 동반 이동하여 움직이면서 유체배출부(223) 방향으로 토출된다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 단면도이고, 도 7은 도 6의 제1유체노즐의 확대도이다. 도시된 바와 같이 결합관체(12)에 보조 결합관체(13)가 결합된 제1유체노즐(10)과, 제2유체노즐(20)과, 디퓨저(30)와, 유체챔버(40)가 순차적으로 설치된 구성이다.
도 6은 결합관체(12)에 보조 결합관체(13)가 결합된 제1유체노즐(10)의 구성을 제외하고 도 4의 구성과 동일하고, 제1유체노즐(10) 또한 결합관체(12)에 보조 결합관체(13)가 결합하기 위한 구성을 제외하고는 도 2의 제1유체노즐의 구성과 동일하므로 결합관체(12)의 구성과 보조 결합관체(13)의 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
제1유체노즐(10)의 결합관체(12)에 형성된 유체분사로(123) 입구 반대편 내부에는 보조 결합관체(13)의 결합을 위해 유체분사로(123)와 연통되는 보조 수용결합부(125)가 형성된다.
또한, 보조 수용결합부(125)에 결합되는 보조 결합관체(13)는, 보조 수용결합부(125)에 대응하여 수용결합되는 것으로서 보조 수용결합부(125)에 결합시 유체가 분출되는 공간을 제공하도록 일단 외주면을 따라 보조 유체분출공간(131)이 형성된다.
또한, 보조 결합관체(13)는 보조 수용결합부(125) 끝단과 근접하게 설치되는 면의 가장자리가 볼록한 보조 곡면(136)으로 형성되면서 보조 유체분출공간(131)으로 분출되어 보조 곡면(136)을 따라 이동하는 유체가 초점분사될 수 있도록 보조 곡면(136)에서 유체의 이동방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원추형상의 외주면을 가진다.
그리고 보조 수용결합부(125)의 끝단 둘레 및 이와 근접하는 보조 곡면(136)이 서로 대향설치되어 형성되는 보조 코안다 노즐(132)이 구비되고, 내측 중앙에 유체분사로(123)와 연결되는 보조 유체분사로(133)가 천공형성되며 이 보조 유체분사로(133)의 일단 내주에는 보조 유체분출공간(131)과 연통되도록 천공되는 복수의 보조 유체분출공(134)이 전후좌우 사방으로 90°등 간격으로 천공형성된다.
이와 같이, 결합관체(12)에 보조 결합관체(13)가 결합되는 제1유체노즐(10)의 경우 수용결합부(112)의 끝단 둘레 및 이와 근접하는 곡면(126)이 서로 대향설치되어 형성되는 제1의 코안다 노즐(122)이 구비되고, 보조 수용결합부(125)의 끝단 둘레 및 이와 근접하는 보조 곡면(136)이 서로 대향설치되어 형성되는 제2의 보조 코안다 노즐(132)이 형성되는 등 이중의 코안다 노즐이 형성되므로 유체의 증폭효과를 배가할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 구성도이다. 도시된 바와 같이 제1유체노즐(10)과 디퓨저(30) 사이에 제2유체노즐(20)을 3단으로 결합한 구성, 즉 도 5와 동일한 구조의 제2유체노즐(20)을 3단으로 연결구성하여 유체의 유량증가 효과를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
더욱 구체적으로 최전방 제2유체노즐(20)이 제일 작고 중간 제2유체노즐(20)은 중간 크기로 형성하고 디퓨저(30)와 연결되는 최후방 제2유체노즐(20)을 제일 크게 하여 각 제2유체노즐(20)을 3단의 직렬로 배열결합한다. 이때, 각 제2유체노즐(20)의 유체배출부(223) 방향은 디퓨저(30)를 향하게 한다.
이와 같이 3개의 제2유체노즐(20)이 3단의 연결구조로 구성될 경우 유체의 유량 증가효과를 배가할 수 있다. 도 8에는 제2유체노즐(20) 3개를 연결한 구조만 도시되어 있으나 이것은 예로서 필요에 따라 제2유체노즐(20)을 2단으로 연결하거나 3개 이상의 여러 단으로 연결할 수도 있다.
도 9는 도 8에 연결커버 및 체크밸브가 더 구비된 구성도이다. 도시된 바와 같이 3단으로 구성된 각 제2유체노즐(20) 즉, 최전방 제2유체노즐(20), 중간 제2유체노즐(20) 및 최후방 제2유체노즐(20)의 연결부위에 연결부위를 감싸도록 연결커버(232)를 형성한다.
즉, 최전방 제2유체노즐(20)과 중간 제2유체노즐(20)을 연결하는 연결커버(232)는 한쪽이 최전방 제2유체노즐(20)의 내부몸체(22) 외주 일단에 연결되고 다른 한쪽은 중간 제2유체노즐(20)의 외부몸체(21) 가장자리와 연결된다. 중간 제2유체노즐(20)과 최후방 제2유체노즐(20)을 연결하는 연결커버(232) 역시 한쪽이 중간 제2유체노즐(20)의 내부몸체(22) 외주 일단에 연결되고 다른 쪽은 최후방 제2유체노즐(20)의 외부몸체(21) 가장자리와 연결된다.
이 연결커버(232)에는 통기공(231)이 구비되며 이 통기공(231)은 유체노즐(20)의 내부몸체(22) 외주 일단에 힌지축에 의해 회전가능하게 연결결합된 체크밸브(233)에 의해 개폐가 이루어진다. 한편, 3단 구성의 제2유체노즐(20) 중 최후방 제2유체노즐(20)을 디퓨저(30)와 결합하지 않고 유체챔버(40)와 바로 결합할 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 유체 증폭기는, 제1유체노즐(10)과 디퓨저(30)와 유체챔버(40)를 순차적으로 결합하여, 제1유체노즐(10)을 통해 유체의 유량을 증가한 다음 디퓨저(30)를 거치면서 압력이 복원된 유체를 유체챔버(40)에 담아두었다가 증폭된 유체를 필요로 하는 장치로 공급할 수 있도록 한 것으로서, 이하 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유체 증폭기의 작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.
도 1, 2와 같이 어댑터(11)의 유체유로(111)로 공급된 유체는 결합관체(12)의 유체분사로(123) 이동하여 일부의 유체는 그대로 직진하여 유체분사로(123)의 출구 쪽으로 토출되고 일부는 유체분출공(124)을 거쳐 유체분출공간(121)으로 공급된다. 유체분출공간(121)으로 공급된 유체는 유체분출공간(121)를 경유하여 코안다 노즐(122)을 통과한 다음 코안다 효과에 의해 결합관체(12)에 형성된 곡면(126)을 따라 흐르는 프로파일(profile)을 보인다. 즉 곡면(126)에서 유체의 이동방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원추형상의 결합관체(12) 외주면을 따라 초점분사되면서 유체분사로(123)의 출구 쪽으로 토출되는 유체와 합류하여 디퓨저(30)로 공급되고 최종 유체챔버(40)로 이동하게 된다.
도 3은 톱니가 구비된 제1유체노즐의 확대도 이다. 도시된 바와 같이 수용결합부(112)의 가장자리 끝단 둘레에 톱니(113)가 형성될 경우 톱니(113)의 크기에 따라 톱니(113)와 톱니(113) 사이의 공간면적을 넓히거나 좁혀 톱니(113)와 톱니(113) 사이의 공간을 통과하는 유체의 유량을 조절할 수 있다. 즉, 톱니(113)와 톱니(113) 사이의 공간이 넓으면 유체의 유량이 증가하고 톱니(113)와 톱니(113) 사이의 공간이 좁으면 유체의 유량이 감소하며, 톱니(113)를 듬성듬성하게 형성하여 톱니(113)와 톱니(113) 사이의 공간이 많으면 유체의 유량이 증가하고, 톱니(113)를 조밀하게 형성하여 톱니(113)와 톱니(113) 사이의 공간이 적으면 유체의 유량이 감소하는 등 여러 가지 다양한 방법으로 유체의 유량을 조절할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 구성도이고, 도 5는 도 4의 제2유체노즐의 확대도이다. 도시된 바와 같이 제1유체노즐(10)과 제2유체노즐(20)과 디퓨저(30)와 유체챔버(40)를 순차적으로 구성하여 유체의 증폭효과를 높일 수 있도록 한 것으로, 제1유체노즐(10)에서 제2유체노즐(20)로 공급된 유체는 제2유체노즐(20)의 유체흡구(212)를 거쳐 유체배출부(223)로 토출된다. 그리고 이와 동시에 유체주입구(211)를 통해 유체가 공급되고 공급된 유체는 유체순환부(221)를 경유하여 코안다 노즐(222)을 통과한 다음 코안다 효과에 의해 내부몸체(22)에 형성된 만곡면(226)을 따라 흐르는 프로파일(profile)을 보인다. 여기서, 만곡면(226)을 따라 흐르는 유체는 제1유체노즐(10)로부터 공급된 유체와 함께 유체배출부(223) 방향으로 이동한다.
한편, 제2유체노즐(20)의 만곡면(226)을 따라 유체가 빠른 속도로 흐르면 압력이 낮아져 순간적으로 주위가 진공과 유사한 상태가 이루어지고 이때, 만곡면(226)을 따라 고속으로 흐르는 유체는 주변에 있는 많은 양의 유체, 즉 제1유체노즐(10)로부터 공급된 유체를 빨아들이면서 함께 동반 이동하여 유체배출부(223)를 통해 디퓨저(30) 내부로 들어가게 된다.
제2유체노즐(20)로부터 디퓨저(30)로 공급된 유체는 단면적이 점차 넓어지는 구조의 디퓨저(30)를 통과하면서 압력이 증가하게 되고, 최종 유체챔버(40)로 이동하게 되는데 이 유체챔버(40)에 담긴 저압의 유체를 비접촉 석션 그립핑 등과 같은 장치로 공급하여 사용하면 된다. 유체챔버(40)에 담긴 유체는 대략 2기압의 저압이므로 비접촉 석션 그립핑 장치로 공급할 경우, 평판 유리와 같은 이송대상물과 비접촉 석션 그립핑 장치와의 간격이 고압의 유체일 때보다 안정적인 0.7mm의 간격이 유지되어 평판 유리와 같은 이송대상물에 손상을 주지 않고 안정적으로 이송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 단면도이고, 도 7은 도 6의 제1유체노즐의 확대도이다. 도시된 바와 같이 유체분사로(123)로 공급된 유체의 일부는 유체분출공(124)과 유체분출공간(121)을 거쳐 코안다 노즐(122)을 통해 곡면(126)에서 원추형상의 외주면을 따라 초점분사되고, 일부 유체는 유체분사로(123)를 따라 그대로 진행하여 보조 유체분사로(133)의 출구을 통해 토출되며, 나머지 유체는 유체분사로(123)를 지나면서 보조 유체분출공(134)으로 공급되어 보조 유체분출공간(131)을 거쳐 보조 코안다 노즐(132)을 통해 보조 곡면(136)에서 결합관체(12)의 원추형상의 외부면을 따라 초점분사된다.
여기서, 보조 유체분사로(133)의 출구을 통해 토출되는 유체와, 어댑터(11)의 수용결합부(112) 가장자리 끝단과 곡면(126)이 서로 근접하게 대향 설치되어 형성되는 코안다 노즐(122)을 통과한 유체와, 결합관체(12)의 보조 수용결합부(125)의 가장자리 끝단과 보조 결합관체(13)의 보조 곡면(136)이 서로 근접하게 대향 설치되어 형성되는 보조 코안다 노즐(132)을 통과한 유체는 최종 합류하여 제2유체노즐(20)로 공급된다.
이와 같이 코안다 노즐을 이중을 형성할 경우 유체증폭 효과를 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 구성도이다. 도시된 바와 같이 제1유체노즐(10)과 디퓨저(30) 사이에 제2유체노즐(20)을 3단으로 구성한 것으로서, 제2유체노즐(20)을 3단의 다중으로 연결설치하여 유체 유량의 증폭효과를 향상시킨 것으로서, 여러 개의 제2유체노즐(20)이 다중으로 설치되어 있기 때문에 유체는 최전방 제2유체노즐(20)과, 중간 제2유체노즐(20) 및 최후방 제2유체노즐(20)을 거치면서 유량이 증가하여 디퓨저(30)로 공급된다.
도 9는 도 8에 연결커버 및 체크밸브가 더 구비된 구성도이다. 도시된 바와 같이 유체챔버(40)의 압력이 올라가서 3단으로 구성된 제2유체노즐(20) 측의 압력이 높아지면 체크밸브(233)가 힌지축을 중심으로 회전하여 연결커버(232)의 통기공(231)을 차단한다. 이때, 3단 제2유체노즐(20)에서는 공급 유체의 유량 증가가 없이 공급 유량 그대로 공급된다.
본 발명에 따른 유체 증폭기의 작용을 다시 한번 간략하게 정리하면, 종래의 CDA와 같은 공기 발생장치에서 발생한 유체를 비접촉 석션 그립핑 장치로 공급할 경우 고압의 유체가 비접촉 석션 그립핑 장치로 공급되므로 평판 유리와 같은 이송대상물과 비접촉 석션 그립핑 장치와의 비접촉 간격이 0.1mm로 미세하여 이송대상물의 그립핑 시 비접촉 석션 그립핑 장치와 이송대상물의 충돌로 인해 이송대상물에 흠집이 발생하는 등의 문제점이 있었다.
그러나 본 발명에 따른 유체 증폭기는, 유량은 증가시키면서 압력은 다운시킬 수 있도록 한 것으로서, CDA와 같은 유체 발생장치로부터 고압의 유체가 제1유체노즐(10) 내부로 공급되면 코안다 노즐(122)을 통과한 유체가 코안다 효과에 의해 곡면(126)을 따라 고속으로 흐르면서 주변의 유체를 빨아들이므로 유체의 유량은 대폭 증가하고 반면 압력은 다운된 상태로 유체가 디퓨저(30)로 이동한다.
디퓨저(30)는 유체가 지닌 운동 에너지를 압력 에너지로 바꾸기 위해 단면적을 점차 넓게 한 유로로서, 디퓨저(30)로 공급된 유체는 유속이 감속되고 반대로 압력은 증가하는 등 유체의 압력이 복원된 상태로 유체챔버(40)에 담기게 된다. 이 유체챔버(40)에 담긴 저압의 유체를 비접촉 석션 그립핑 장치에 공급하였을 경우 이송대상물과의 안정적인 간격인 0.7mm의 비접촉 간격을 얻을 수 있다.
10:제1유체노즐 11:어댑터 12:결합관체
13:보조 결합관체 20:제2유체노즐 21:외부몸체
22:내부몸체 30:디퓨저 40:유체챔버
111:유체유로 112:수용결합부 113:톱니
121:유체분출공간 122:코안다 노즐 123:유체분사로
124:유체분출공 125:보조 수용결합부 126:곡면
131:보조 유체분출공간 132:보조 코안다 노즐 133:보조 유체분사로
134:보조 유체분출공 136:보조 곡면 211:유체주입구
212:유체흡입구 213:수용부 221:유체순환부
222:코안다 노즐 223:유체배출부 226:만곡면
231:통기공 232:연결커버 233:체크밸브

Claims (10)

  1. 유체를 증폭하는 제1유체노즐과;
    상기 제1유체노즐과 연결되어 제1유체노즐로부터 공급된 유체의 운동 에너지를 압력 에너지로 바꾸어 주는 디퓨저와;
    상기 디퓨저와 연결되어 디퓨저로부터 공급된 유체를 담아두는 유체챔버를; 포함하여 구성되되,
    상기 제1유체노즐은,
    유체가 이송되는 유체유로가 중앙에 천공 형성되고 이 유체유로와 연통되도록 유체유로의 입구 반대편 내부에 형성되면서 끝단이 유체이동 방향으로 갈수록 폭이 넓어지게 형성되는 수용결합부로 구성되는 어댑터와, 앞쪽이 상기 수용결합부에 대응하여 수용결합되는 것으로서 결합시 유체가 분출되는 공간을 제공하도록 일단 외주면을 따라 유체분출공간이 형성되고 앞쪽은 상기 수용결합부 끝단과 근접하게 설치되는 면의 가장자리가 볼록한 곡면으로 형성되면서 유체분출공간으로 분출되어 곡면을 따라 이동하는 유체가 초점분사될 수 있도록 곡면에서 유체의 이동방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원추형상의 외주면을 가지며 상기 수용결합부의 끝단 둘레 및 이와 근접하는 곡면이 서로 대향설치되어 형성되는 코안다 노즐이 구비되고 내측 중앙에 유체유로와 연결되는 유체분사로가 천공형성되며 이 유체분사로의 일단에 유체분출공간과 연통되도록 천공되는 복수의 유체분출공이 구비된 결합관체로 이루어짐을 특징으로 하는 유체 증폭기.
  2. 삭제
  3. 청구항 1항에 있어서,
    상기 제1유체노즐과 디퓨저 사이에는 제2유체노즐이 설치됨을 특징으로 하는 유체 증폭기.
  4. 청구항 3항에 있어서,
    상기 제2유체노즐은,
    외주면에 형성되는 유체주입구와 내부 일측에 형성되는 유체흡입구와 상기 유체흡입구 끝단 둘레 및 유체흡입구측 내경에 형성된 만곡면이 서로 대향설치되어 형성된 코안다 노즐과 상기 유체흡입구와 연통되도록 타측으로 형성되는 수용부로 구성되는 외부몸체와;
    상기 수용부에 인입되며 외주면을 따라 상기 유체주입구와 연통되는 유체순환부가 형성되고 유체흡입구측 내경에 만곡면이 형성되며 내측으로 유체배출부가 관통형성되는 내부몸체를; 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유체 증폭기.
  5. 청구항 1항에 있어서,
    상기 제1유체노즐의 유체분사로 입구 반대편 내부에는 유체분사로와 연통되는 보조 수용결합부가 형성되며 이 보조 수용결합부에는 보조 결합관체가 결합됨을 특징으로 하는 유체 증폭기.
  6. 청구항 5항에 있어서,
    상기 보조 결합관체는,
    상기 보조 수용결합부에 대응하여 수용결합되는 것으로서 보조 수용결합부에 결합시 유체가 분출되는 공간을 제공하도록 일단 외주면을 따라 형성되는 보조 유체분출공간이 형성되고, 상기 보조 수용결합부 끝단과 근접하게 설치되는 면의 가장자리가 볼록한 보조 곡면으로 형성되면서 보조 유체분출공간으로 분출되어 보조 곡면을 따라 이동하는 유체가 초점분사될 수 있도록 보조 곡면에서 유체의 이동방향으로 갈수록 폭이 좁아지는 원추형상의 외주면을 가지며, 상기 보조 수용결합부의 끝단 둘레 및 이와 근접하는 보조 곡면이 서로 대향설치되어 형성되는 보조 코안다 노즐이 구비되고, 내측 중앙에 유체분사로와 연결되는 보조 유체분사로가 천공형성되며, 이 보조 유체분사로의 일단에 보조 유체분출공간과 연통되도록 천공되는 복수의 보조 유체분출공이 천공됨을 특징으로 하는 유체 증폭기.
  7. 청구항 1항에 있어서,
    상기 제1유체노즐의 코안다 노즐은, 어댑터의 수용결합부 끝단 둘레에 톱니를 형성하여 톱니 끝단이 곡면과 접하도록 함으로써 톱니와 톱니 사이의 공간을 통과한 유체가 곡면을 따라 흐를 수 있도록 함을 특징으로 하는 유체 증폭기.
  8. 청구항 1항에 있어서,
    상기 제1유체노즐과 디퓨저 사이에는,
    외주면에 형성되는 유체주입구와 내부 일측에 형성되는 유체흡입구와 상기 유체흡입구 끝단 둘레 및 유체흡입구측 내경에 형성된 만곡면이 서로 대향설치되어 형성된 코안다 노즐과 상기 유체흡입구와 연통되도록 타측으로 형성되는 수용부로 구성되는 외부몸체와, 상기 수용부에 인입되며 외주면을 따라 상기 유체주입구와 연통되는 유체순환부가 형성되고 유체흡입구측 내경에 만곡면이 형성되며 내측으로 유체배출부가 관통형성되는 내부몸체를 포함하여 구성되는 제2유체노즐을 3단으로 연결 구성하되,
    최전방 제2유체노즐, 중간 제2유체노즐 및 최후방 제2유체노즐의 유체배출부 쪽이 디퓨저를 향하도록 순차연결설치하면서 최후방에 설치되는 제2유체노즐은 디퓨저와 연결설치함을 특징으로 하는 유체 증폭기.
  9. 청구항 8항에 있어서,
    상기 3단으로 구성되는 각 제2유체노즐은 디퓨저 쪽으로 갈수록 크기가 순차적으로 커지도록 구성함을 특징으로 하는 유체 증폭기.
  10. 청구항 9항에 있어서,
    상기 3단 구성되는 각 제2유체노즐 중 최전방 제2유체노즐과 중간 제2유체노즐 및 최후방 제2유체노즐이 연결되는 각 사이는 통기공이 구비된 연결커버에 의해 연결되면서 상기 통기공은 최전방 제2유체노즐 및 중간 제2유체노즐의 유체배출부 외측 일단에 회전가능하도록 힌지축에 의해 결합된 체크밸브의 회전작동에 의해 개폐됨을 특징으로 하는 유체 증폭기.
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