KR101523303B1 - 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 무화 액적 형성용 와류 노즐 어셈블리 - Google Patents

증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 무화 액적 형성용 와류 노즐 어셈블리 Download PDF

Info

Publication number
KR101523303B1
KR101523303B1 KR1020140078349A KR20140078349A KR101523303B1 KR 101523303 B1 KR101523303 B1 KR 101523303B1 KR 1020140078349 A KR1020140078349 A KR 1020140078349A KR 20140078349 A KR20140078349 A KR 20140078349A KR 101523303 B1 KR101523303 B1 KR 101523303B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nozzle
vortex
fluid
orifice
swirl
Prior art date
Application number
KR1020140078349A
Other languages
English (en)
Inventor
이인철
Original Assignee
김용국
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김용국 filed Critical 김용국
Priority to KR1020140078349A priority Critical patent/KR101523303B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101523303B1 publication Critical patent/KR101523303B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/02—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape
    • B05B1/10—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in the form of a fine jet, e.g. for use in wind-screen washers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/14—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using sprayed or atomised substances including air-liquid contact processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • B05B1/3405—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl
    • B05B1/341—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F6/00—Air-humidification, e.g. cooling by humidification
    • F24F6/12—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air
    • F24F6/14—Air-humidification, e.g. cooling by humidification by forming water dispersions in the air using nozzles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/13—Dispensing or storing means for active compounds
    • A61L2209/134—Distributing means, e.g. baffles, valves, manifolds, nozzles

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

본 발명은 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 마이크로 액적 형성을 위한 와류 노즐 어셈블리에 관한 것이고, 구체적으로 고압으로 공급되는 물을 와류 생성을 위한 슬릿 경로로 유도하여 마이크로 단위로 액적이 분사되도록 하는 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 마이크로 액적 형성을 위한 와류 노즐 어셈블리에 관한 것이다. 와류 노즐 어셈블리(10)는 유체의 유입을 위한 유입 유닛(11); 유입 유닛(11)의 한쪽에 결합되어 상기 유체의 흐름을 유도하는 노즐 몸체(12); 노즐 몸체(12)의 한쪽에 결합되는 노즐 헤드(13); 노즐 몸체(12)의 내부에 배치되어 상기 유체를 노즐 헤드(13)로 유도하면서 소용돌이(swirl)를 형성하는 와류 형성 오리피스(141); 및 와류 형성 오리피스(141)의 한쪽에 결합되어 상기 유체 흐름을 압력 크기에 따라 조절하는 개폐 조절 유닛(142)을 포함한다.

Description

증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 무화 액적 형성용 와류 노즐 어셈블리{Swirl Nozzle Assembly for Forming Hyperfine Atomized Droplet for Evaporation Cooling and Absorbtion of Dust}
본 발명은 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 마이크로 액적 형성을 위한 와류 노즐 어셈블리에 관한 것이고, 구체적으로 고압으로 공급되는 물을 와류 생성을 위한 슬릿 경로로 유도하여 마이크로 단위로 액적이 분사되도록 하는 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 마이크로 액적 형성을 위한 와류 노즐 어셈블리에 관한 것이다.
여름철의 높은 기온 또는 기계의 작동으로부터 발생되는 열을 감소시키기 위해서는 냉각이 필요하다. 또한 예를 들어 반도체 제조 공정을 비롯한 많은 산업 현장에서 온도와 함께 습도 조절이 주요하고 습도 제어를 통한 정전기 방지를 유도하는 동시에 이와 동시에 미세 입자, 악취 생성 입자 그리고 미세 먼지의 제거가 요구된다. 추가로 업무 공간 또는 공공장소를 순환하는 공기는 살균이 될 필요가 있다. 온도 및 습도 조절, 미세 또는 유해 성분의 제거 및 살균은 각각 별개의 장치를 통하여 이루어지거나 복합 기능을 가진 장치를 통하여 이루어질 수 있고 예를 들어 헤파 필터가 장착된 공조기와 같은 장치가 사용될 수 있다.
순환 공기 또는 산업 현장에서 발생되는 열을 감소시키기 위한 방법의 하나로 증발 냉각 방식이 사용된다. 증발 냉각은 물이 액체로부터 기체로 변하는 과정에서 증발 잠열에 의하여 주위 공기가 냉각되는 현상을 말한다. 증발 냉각 방식의 적용을 위하여 초미세 분무 입자를 형성시킬 필요가 있고 미립자를 균일한 농도 분포로 공기 중에 적절히 분산시켜야 한다. 그리고 미립자 또는 액적이 이와 같은 성질을 가지기 위한 적절한 노즐 구조가 요구된다.
기존의 저압 와류 노즐에서 분무되는 액적은 크기가 마이크로 단위 이상으로 크기 때문에 액적이 중력에 의해 하강하고 대상물을 젖게 만드는 단점이 있다. 이에 따라 예를 들어 물과 같은 하나의 유체를 사용하여 적절한 크기를 가지면서 이와 동시에 일정 거리 이상에서 대상물에 접촉이 되어도 젖지 않도록 하는 초미세 액적의 형성이 가능한 분사 구조가 요구된다.
액적 또는 미세 액체 분사와 관련된 선행기술로 특허공개번호 2006-0128289 ‘초미세분무 분사 노즐’이 있다. 상기 선행기술은 액체 통로의 외주 측에 칸막이벽을 끼워서 기체 통로를 설치하고 분사 입구에 연통하는 기체 통로는 상기 칸막이벽의 분사 입구 측의 외형을 단면이 다각형 형상, 긴 원 형상 도는 타원 형상의 이형으로 하는 한편, 상기 기체 통로의 외부 둘레 면을 단면이 원형으로 되고, 상기 단면이 원형의 외부 둘레 면에 상기 칸막이벽의 이형의 외면을 복수 개소에 맞닿게 하여 상기 분사 측의 기체 통로를 주위 방향에 복수의 기체 통로로 분리시키거나 또는 상기 칸막이벽의 외면을 단면이 원형으로 되도록 하는 한편, 상기 기체 통로의 분사 입구 측의 외부 둘레 면을 단면이 다각형 형상, 긴 원 형상 또는 타원 형상의 이형이 되도록 하여 상기 칸막이벽의 외부 둘레 면이 면의 복수 개소에 맞닿게 하여 상기 분사 측의 기체 통로를 주위 방향에 복수의 기체 통로로 분리시켜 상기 기체 통로로부터 분사하는 액체의 외주에 상기 분리시킨 복수의 기체 통로의 분사 입구로부터 분사하는 기체를 혼합시켜서 분무를 발생시키는 것을 특징으로 하는 초미세 분무 분사 노즐에 대하여 개시한다.
미세 분무 노즐과 관련된 다른 선행기술로 실용신안등록번호 20-0358746이 있다. 상기 선행기술은 노즐 몸체 내부로 공급된 액체를 별개의 에어라인을 통해 공급된 공기에 의해 분사 양을 미세 조정하면서 분무하도록 이루어진 분무 노즐에 관한 것으로, 양측으로 플랜지 부분이 형성되고 내부를 관통하여 유로인 오리피스가 형성된 노즐 몸체와; 에어 캡이 장착되는 노즐 몸체의 전방의 플랜지 부분 내측에 장착되어 소정의 제품 표면에 분무할 액체를 공기와 함께 분무하도록 이루어진 분사 부재와; 노즐 몸체의 한쪽 면에 장착되어 노즐 몸체 내부의 오리피스로 액체를 공급하도록 형성된 액체 공급부와; 노즐 몸체의 후방에 플랜지 부분에 결합되며 액체 공급량을 조절하기 위한 액체 공급 조절부와; 상기 액체 공급 조절부와 동일 축 위에 결합되어 분사되는 액체의 농도 및 분포를 조절하기 위한 공기량을 조절하기 위한 패턴 조절부를 포함하는 자동 미세 분무 노즐에 대하여 개시한다.
상기 선행기술은 액체의 분사 양의 조절이 어렵고 이로 인하여 액적의 크기를 미리 결정된 크기로 조절하기 어렵다는 단점을 가진다. 분사되는 액적 또는 미립자가 예를 들어 냉각 및 습도 조절과 동시에 먼지 제거 또는 살균 효과를 가지기 위하여 환경 조건에 따라 액적 또는 미립자의 크기가 적절하게 조절되도록 하는 것이 유리하다. 선행기술 또는 공지 기술의 노즐은 액적이 크고, 분무 압력도 약하고, 공기와 사용했을 경우에 액적이 작아지고, 공기를 충돌시켜서 사용하기 때문에 소음도 크다는 단점을 가진다. 그러므로 이와 같은 단점이 해결될 수 있는 노즐 어셈블리가 요구된다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행문헌1: 특허공개번호 10-2006-0128289(가부시키가이샤 이케우치, 2006년12월14일 공개) 초미세 분무 분사 노즐 선행문헌2: 등록실용신안번호 20-0358746(한국표준과학연구원, 2004년08월11일) 자동 미세 분무 노즐
본 발명의 목적은 증발냉각 방식으로 온도 조절, 습도 조절, 미세 먼지의 제거 및 살균이 가능하도록 하는 마이크로 수준의 직경을 가지는 균일한 액적의 분무가 가능하도록 하는 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 무화 액적 형성용 와류 노즐 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 무화 액적 형성용 와류 노즐 어셈블리는 유체의 유입을 위한 유입 유닛; 유입 유닛의 한쪽에 결합되어 상기 유체의 흐름을 유도하는 노즐 몸체; 노즐 몸체의 한쪽에 결합되는 노즐 헤드; 노즐 몸체의 내부에 배치되어 상기 유체를 노즐 헤드로 유도하면서 소용돌이(swirl)를 형성하는 와류 형성 오리피스; 및 와류 형성 오리피스의 한쪽에 결합되어 상기 유체 흐름을 압력 크기에 따라 조절하는 개폐 조절 유닛을 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 노즐 헤드의 끝 부분에 형성된 적어도 하나의 소용돌이 슬릿을 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 개폐 조절 유닛은 와류 형성 오리피스에 한쪽 끝이 결합되는 탄성 스프링 및 탄성 스프링의 끝 부분에 결합된 차폐 블록으로 이루어진다.
본 발명에 따른 노즐 어셈블리는 고압 조건에서 와류를 형성하여 초미세 액적을 형성하는 것에 의하여 액적의 직경이 균일하면서 직경의 조절이 가능하도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 노즐 어셈블리는 순환 공기의 냉각과 함께 습도 조절, 미세 먼지 제거 및 살균이 가능하도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 노즐 어셈블리는 적절한 구조 변경을 통하여 태양 전지판 무-반사 코팅, 도장 또는 코팅용 노즐, 초박막 나노 코팅 또는 반도체 정밀 세정에 적용될 수 있도록 한다는 장점을 가진다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명에 따른 노즐 어셈블리의 실시 예에 대한 분해도, 단면도 및 조립도를 각각 도시한 것이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 노즐 어셈블리에 적용될 수 있는 유입 유닛 및 노즐 몸체의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 노즐 어셈블리에 적용될 수 있는 노즐 헤드 및 와류 형성 오리피스의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 노즐 어셈블리에 적용될 수 있는 개폐 조절 유닛의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 노즐 어셈블리가 적용된 노즐 블록의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 본 발명에 따른 노즐 어셈블리(10)의 실시 예에 대한 분해도, 단면도 및 조립도를 각각 도시한 것이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c를 참조하면, 본 발명에 따른 노즐 어셈블리(10)는 유체의 유입을 위한 유입 유닛(11); 유입 유닛(11)의 한쪽에 결합되어 상기 유체의 흐름을 유도하는 노즐 몸체(12); 노즐 몸체(12)의 한쪽에 결합되는 노즐 헤드(13); 노즐 몸체(12)의 내부에 배치되어 상기 유체를 노즐 헤드(13)로 유도하면서 소용돌이(swirl)를 형성하는 와류 형성 오리피스(141); 및 와류 형성 오리피스(141)의 한쪽에 결합되어 상기 유체의 흐름의 압력의 크기에 따라 조절하는 개폐 조절 유닛(142)을 포함한다.
본 발명에 따른 노즐 어셈블리(10)는 물과 같은 유체를 액적 또는 미립자 형태로 만들어 공기 중으로 분사가 되도록 할 수 있다. 액적 또는 미립자는 예를 들어 10 내지 40 ㎛의 평균 직경을 가질 수 있지만 필요에 따라 직경을 적절하게 조절될 수 있다. 공기 중으로 분무된 액적은 분무 방향을 따라 공기와 함께 흐를 수 있고 예를 들어 1 내지 3 m의 거리에 이르도록 흐를 수 있다. 액적의 이동 과정에서 액적의 일부가 증발하면서 액적이 직경이 예를 들어 최초 크기의 1/3 내지 2/3의 크기로 작아질 수 있고 증발로 인하여 주변이 냉각될 수 있다. 그리고 미세 먼지 및 공기 중의 균 또는 박테리아가 액적에 포획 또는 흡착될 수 있다. 또한 예를 들어 노즐 어셈블리(10)로부터 1.5 미터 이상의 거리에서 액적과 접촉되어도 젖지 않게 된다. 이와 같이 일정 거리 이상에서 접촉되어도 젖지 않는 성질을 가진 액적을 드라이미스트(dry-mist 또는 dry fog)라고 할 수 있다. 본 발명에 따른 노즐 어셈블리(10)로부터 분사되는 액적은 이와 같은 드라이미스트와 동일 또는 유사한 성질을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 노즐 어셈블리(10)는 냉각용, 습도 조절용, 살균용 또는 미세먼지 억제용, 공기 정화기용으로 적용될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 노즐 어셈블리(10)의 구조를 적절하게 변경하는 것에 의하여 예를 들어 코팅 또는 도포용 노즐, 세척용 노즐 또는 분배기용 노즐로 적용될 수 있다. 그러므로 본 발명은 노즐 어셈블리(10)의 적용 분야에 의하여 제한되지 않는다.
유입 유닛(11)은 외부의 유체 공급원과 연결되는 공급 커넥터(112) 및 유입된 유체를 유도하면서 노즐 몸체(12)와 연결되도록 하는 몸체(111)로 이루어질 수 있다. 몸체(111) 또는 공급 커넥터(112)는 전체적으로 원통 형상이 될 수 있지만 이에 제한되지 않고 이 분야에서 공지된 임의의 구조를 가질 수 있다.
몸체(111)의 한쪽 끝에 연결되는 노즐 몸체(12)는 유체의 흐름을 유도하면서 와류를 형성하는 각각의 장치를 수용하는 기능을 가질 수 있다. 와류 형성 오리피스(141)와 개폐 조절 유닛(142)이 수용되는 중간 몸체(121), 중간 몸체(121)의 위쪽에 형성된 유입 커넥터(122) 및 중간 몸체(121)의 아래쪽에 형성된 노즐 커넥터(123)를 포함할 수 있다.
유입 커넥터(122)는 유입 유닛(11)과 예를 들어 나사 결합과 같은 방법으로 결합이 되면서 유입 유닛(11)으로부터 이송되는 물과 같은 유체를 와류 형성 오리피스(141)로 이동시킬 수 있다. 유입 커넥터(122)와 유입 유닛(11)이 결합되는 부분에 필터 유닛(17)이 배치될 수 있다. 다만 필터 유닛(17)은 다양한 위치에 배치될 수 있고 반드시 설치되어야 하는 것은 아니다. 또한 필터 유닛(17)은 예를 들어 직경이 0.01 ㎜ 이상의 불순물을 제거할 수 있는 있는 것이 유리하다. 이와 같은 불순물은 아래에서 설명되는 소용돌이 슬릿(136)의 막힘을 발생시킬 수 있다.
도 1b를 참조하면, 유입 커넥터(121)의 내부에 유입 유로가 형성될 수 있고 그리고 유입 유로는 개폐 조절 유닛(142)에 의하여 개폐될 수 있다. 일정 크기 이상의 압력이 가해지면 개폐 조절 유닛(142)의 위쪽 부분이 아래쪽으로 이동하게 되고 이로 인하여 유입 유로가 개방되고 그리고 다시 압력이 감소되면 개폐 조절 유닛(142)이 위쪽으로 이동되어 유입 유로에서 유체의 흐름을 차단시킬 수 있다. 개폐 조절 유닛(142)에 의한 유입 유로의 개폐는 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
와류 형성 오리피스(141)와 개폐 조절 유닛(142)은 노즐 몸체(12)의 내부에 배치될 수 있다. 그리고 개폐 조절 유닛(142)은 와류 형성 오리피스(141)의 위쪽에 배치되어 유입 유로의 개폐에 의하여 와류 형성 오리피스(141)에 대한 유체의 이송을 조절할 수 있다. 필요에 따라 개폐 조절 유닛(142)은 유입 유로의 개폐 수준을 결정하는 구조를 가질 수 있다. 구체적으로 개폐 조절 유닛(142)이 가해지는 압력에 비례하여 이동되거나 또는 적절한 조절 수단에 의하여 이동되도록 설치될 수 있다. 그리고 개폐 조절 유닛(142)의 이동 정도에 따라 유입 유로가 열리는 정도가 결정되는 구조로 개폐 조절 유닛(142)이 만들어질 수 있다.
개폐 조절 유닛(142)의 조절에 의하여 와류 형성 오리피스(141)로 전달되는 유체는 코일 스프링 구조를 가지는 개폐 조절 유닛(142) 및 와류 형성 오리피스(141)를 통과하면서 소용돌이 또는 와류(swirl)를 형성하게 된다. 그리고 소용돌이 형태의 스트림을 형성하는 유체는 노즐 헤드(13)로 이송될 수 있다.
노즐 헤드(13)는 노즐 커넥터(123)와 결합되는 결합 몸체(131) 및 유체가 분사되는 노즐 팁(132)로 이루어질 수 있다. 노즐 팁(132)에 와류 형성 오리피스(141) 또는 노즐 커넥터(123)의 내부 유로에 연결된 분무 홀(133)이 형성될 수 있다. 와류 형성 오리피스(141)를 따라 흐르면서 소용돌이 형태의 스트림을 형성하는 유체는 분무 홀(133)을 통하여 공기 중으로 미립자 또는 액적 형태로 분무될 수 있다. 와류 형성 오리피스(141)의 아래쪽 부분은 노즐 헤드(13)의 노즐 팁(132)의 안쪽 내부 면에 접촉된다. 노즐 팁(132)은 예를 들어 세라믹, 스테인리스 스틸, 황동과 같은 소재로 독립적으로 제조되어 결합 몸체(131)의 내부에 압입 방식으로 장착될 수 있다. 그리고 와류 형성 오리피스(141)의 끝 부분은 노즐 팁(132)의 안쪽 면에 신축성을 가지면서 접촉이 될 수 있다. 유체는 노즐 팁(132)에 형성된 아래에서 설명되는 소용돌이 슬릿을 통하여 분무 홀(133)로 흐를 수 있다. 필요에 따라 노즐 팁(132)의 내부 둘레 면에 밀폐 링(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 이와 같이 유체는 노즐 헤드(12)에서 소용돌이 슬릿이 형성된 노즐 팁을 통과하면서 소용돌이로 형태로 만들어져 분무 홀(133)을 통하여 공기 중으로 초미세 액적 형태로 분무될 수 있다.
유입 유닛(11), 노즐 몸체(12) 또는 노즐 헤드(13)는 서로 분리 가능한 구조로 결합될 수 있고 예를 들어 나사 결합 방식과 같은 결합 방식으로 서로 결합이 될 수 있다. 그리고 유입 유닛(11), 노즐 몸체(12) 또는 노즐 헤드(13)의 내부에 유체의 흐름을 유도하기 위한 다양한 경로가 형성될 수 있고 그리고 예를 들어 개폐 조절 유닛(142) 또는 와류 형성 오리피스(141)과 같은 구성요소가 노즐 몸체(12) 또는 노즐 헤드(13)에 수용될 수 있다.
유체의 흐름을 위한 내부 유로 또는 상호 결합은 다양한 방식으로 이루어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
아래에서 각각의 구성요소에 대하여 설명된다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 노즐 어셈블리에 적용될 수 있는 유입 유닛(11) 및 노즐 몸체(12)의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2a를 참조하면, 유입 유닛(11)은 예를 들어 물 공급 탱크의 호스의 연결 탭에 결합되는 유입 커넥터(112) 및 속이 빈 원통 형상의 몸체(111)로 이루어질 수 있다. 유입 커넥터(112)는 연결 탭에 연결될 수 있는 임의의 구조를 가질 수 있고 필요에 따라 연결 브래킷이 설치될 수 있다. 몸체(111) 내부는 서로 다른 직경을 가지는 원통 구조가 형성될 수 있고 유입 커넥터(112)에 형성된 공급 유로(112A)와 몸체(111) 내부가 유체 흐름이 가능하도록 연결될 수 있다. 필요에 따라 유입 커넥터(112)에 압력 펌프가 연결되어 몸체(111) 내부를 비롯하여 노즐 어셈블리 전체가 일정 수준의 압력 범위로 유지될 수 있다.
몸체(111) 내부에 결합 나사면이 형성될 수 있고 그리고 도 1b에 도시된 노즐 몸체(12)의 공급 커넥터(122)가 나사 결합이 될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 중간 몸체(121)는 속이 빈 원통 형상의 될 수 있고 그리고 중간 몸체(121)의 양쪽에 각각 중간 몸체(121)에 비하여 작은 직경을 가지면서 동일 또는 유사한 직경을 가지는 공급 커넥터(122) 및 노즐 커넥터(123)가 형성될 수 있다. 공급 커넥터(122) 및 노즐 커넥터(123)의 외부 둘레 면에 나사면이 형성되어 각각 유입 유닛(11) 및 노즐 헤드와 결합될 수 있다. 중간 몸체(121)의 내부에 고급 커넥터(121) 또는 노즐 커넥터(123)에 비하여 작은 직경을 가지는 유입 유로(124)가 형성될 수 있고 유입 유로(124)는 위에서 설명된 개폐 조절 유닛에 의하여 개폐가 제어될 수 있다.
유입 유닛(12) 또는 노즐 몸체(12)가 원통 형상을 가지는 것은 제조 또는 취급의 편의성을 위한 것으로 유입 유닛(12) 또는 노즐 몸체(12)는 다양한 형상을 가질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 노즐 어셈블리에 적용될 수 있는 노즐 헤드(13) 및 와류 형성 오리피스(14)의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a를 참조하면, 노즐 헤드(13)는 결합 몸체(131) 및 결합 몸체(131)의 끝 부분에 형성되어 물과 같은 유체를 공기 중으로 분무시키는 노즐 팁(132)으로 이루어질 수 있다. 결합 몸체(131)는 속이 빈 원통 형상이 될 수 있고 노즐 팁(132)은 원통 형상의 결합 몸체(131)의 내부에 결합이 되는 방식으로 만들어 질 수 있다. 구체적으로 도 3a의 (다)에 도시된 것처럼, 노즐 팁(132)은 예를 들어 세라믹, 스테인리스 스틸 또는 황동과 같은 소재로 독립적으로 만들어져 결합 몸체(131)의 내부에 압입 방식으로 결합될 수 있다. 그리고 위에서 설명이 된 것처럼 와류 형성 오리피스의 끝 부분이 노즐 팁(132)에 접촉이 될 수 있다.
노즐 팁(132)의 중앙 부분에 분무 홀(133)이 형성될 수 있다. 노즐 팁(132)이 함몰된 분무 형상으로 만들어지는 것은 분사 범위를 제한하면서 이와 동시에 분사 거리가 조절될 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 노즐 어셈블리의 내부는 액적 또는 미립자의 형성을 위하여 예를 들어 40 내지 80 기압(bar)으로 유지될 수 있다. 이와 같은 높은 내부 기압으로 인하여 노즐 팁(132)이 돌출된 뿔 형상으로 만들어지는 경우 분사 범위가 급격하게 넓어지거나 또는 미립자의 크기 조절이 어려워질 수 있다. 그러므로 노즐 팁(132)은 오목한 형상으로 만들어지는 것이 유리하다. 다만 분사 특성은 분무 홀(133)의 구조에 의하여 주로 결정이 되므로 분무 홀(133)의 직경 또는 선형 길이에 따라 노즐 팁(132)은 다양한 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
노즐 헤드(13)의 내부는 속이 빈 구조로 만들어질 수 있고 노즐 팁(132) 부분은 속이 빈 원뿔 구조로 만들어질 수 있다. 노즐 헤드(13)의 내부는 다단 구조로 형성될 수 있지만 반드시 요구되는 것은 아니다.
노즐 헤드(13) 또는 노즐 몸체의 내부에 와류 형성 오리피스(141)가 배치될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 와류 형성 오리피스(141)는 원통 형상으로 만들어져 개폐 조절 유닛의 한쪽 끝이 결합될 수 있는 결합 탭(33), 결합 탭에 비하여 큰 직경을 가지는 원통 형상의 오리피스 몸체(32), 오리피스 몸체(32)에 비하여 작은 직경을 가지는 유도 몸체(34), 유도 몸체(34)로부터 연장되면서 직경이 점차로 작아지는 형상을 가지는 연결 몸체 및 연결 몸체의 끝 부분에 원통 형상으로 배치되는 와류 형성 팁(35)으로 이루어질 수 있다. 와류 형성 팁(35)은 위에서 설명이 된 것처럼 노즐 팁에 접촉되는 부분에 해당되고 이와 같은 접촉으로 인하여 유체는 소용돌이 슬릿(36)을 통하여 분무 홀로 흐르게 된다.
노즐 몸체로 유입된 유체는 개폐 조절 유닛에 의하여 와류 형성 오피리스(141)로 유입될 수 있다. 유체는 결합 탭(33)의 외부를 거쳐 오리피스 몸체(32), 유도 몸체(34) 및 연결 몸체를 거쳐 와류 형성 팁(35)으로 전달될 수 있다. 유체는 서로 다른 직경을 가진 오리피스 몸체(32), 유도 몸체(34) 및 연결 몸체를 타고 흐르면서 소용돌이 형태의 흐름을 형성할 수 있다. 그리고 와류 형성 팁(35)에서 소용돌이를 형성하면서 배출되어 분무 홀로 전달될 수 있다. 도 3b를 참조하면, 원통 형상의 와류 형성 팁(35)에 소용돌이 슬릿(36)이 형성될 수 있다. 소용돌이 슬릿(36)은 와류 형성 팁(35)의 끝 부분에 형성될 수 있고 둘레 면에서 직선 형태로 직선 슬릿의 형상으로 적어도 하나가 형성될 수 있다. 소용돌이 슬릿(36)의 폭은 예를 들어 0.05mm 내지 0.2 ㎜가 될 수 있고 둘레로부터 중앙 쪽으로 갈수록 깊이가 좁아지는 또는 줄어드는 구조로 만들어질 수 있다. 이와 같이 서로 다른 깊이로 형성되는 깊이의 경사도는 예를 들어 10 내지 70도가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 소용돌이 슬릿(36)은 다수 개가 될 수 있고 연장 길이는 예를 들어 와류 형성 팁(35)의 반지름 길이의 1/3 내지 4/5가 될 수 있다. 위와 같은 구조에서 유체는 와류 형성 팁(36)의 둘레 면으로부터 경사진 소용돌이 슬릿(36)을 타고 안쪽으로 흐르면서 분무 홀로 유도될 수 있다.
다양한 구조를 가지는 와류 형성 팁(35) 또는 소용돌이 슬릿(36)가 본 발명에 따른 노즐 어셈블리에 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
위에서 설명된 것처럼, 결합 탭(33)에 개폐 조절 유닛이 고정될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 노즐 어셈블리에 적용될 수 있는 개폐 조절 유닛의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면. 개폐 조절 유닛(142)은 와류 형성 오리피스(141)에 형성된 결합 탭에 한쪽 끝이 결합되는 탄성 스프링(41) 및 탄성 스프링(42)의 끝 부분에 결합된 차폐 블록(41)으로 이루어질 수 있다. 탄성 스프링(42)은 예를 들어 코일 스프링과 같은 것이 될 수 있고 스프링 계수는 노즐 어셈블리에 작용하는 압력을 고려하여 결정될 수 있다. 탄성 스프링(42)의 다른 끝에 차폐 블록(41)이 고정될 수 있고 차폐 블록은 위에서 설명된 노즐 몸체에 형성된 유입 유로(도 2b의 124 참조)의 출구에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 그리고 필요에 따라 차폐 블록의 재질은 연성 및 탄성을 지닌 고무 재질 또는 실리콘 소재로 만들어질 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
유체가 노즐 어셈블리의 내부로 유입되면 노즐 어셈블리의 내부에 예를 들어 압력 펌프와 같은 가압 수단에 의하여 압력이 가해질 수 있다. 이로 인하여 차폐 블록(41)에 압력이 가해지고 탄성 스프링(42)이 수축되면서 유입 유로의 출구가 개방될 수 있다. 그리고 아래쪽에 유체로 가득 채워지면 다시 차폐 블록(41)이 유입 유로의 출구를 차단하게 된다. 대안으로 가해지는 압력이 감소되면 차폐 블록(41)에 의하여 유입 유로의 출구가 차단될 수 있다.이와 같이 개폐 조절 유닛(142)은 가해지는 압력 또는 노즐 어셈블리의 내부 압력에 따라 유입 유로의 개폐를 조절할 수 있다. 노즐 어셈블리 내부의 압력에 의하여 형성되는 소용돌이의 구조 또는 분무 홀을 통하여 분사되는 액적 또는 미립자의 직경이 조절될 수 있다. 개폐 조절 수단(142)의 작동을 위한 압력 범위는 탄성 스프링(42)의 탄성 계수에 의하여 결정될 수 있고 탄성 계수를 적절하게 선택하는 것에 의하여 액적의 직경이 조절될 수 있다. 대안으로 차폐 블록(41)이 예를 들어 원뿔 형상으로 만들어질 수 있고 그리고 가해지는 압력에 따라 노즐 헤드로 공급되는 유량이 적절하게 조절될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 노즐 어셈블리는 개폐 조절 유닛(142)의 작동 압력을 적절하게 선택하는 한편 노즐 어셈블리의 내부에 가해지는 압력을 제어하는 것에 의하여 액적의 직경을 조절하는 것이 가능하면서 이와 동시에 개폐가 압력에 따라 자동으로 이루어질 수 있도록 한다.
개폐 조절 유닛(142)은 다양한 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 노즐 어셈블리는 다양한 형태의 노즐 블록에 설치되어 냉각, 먼지 제거 또는 살균과 같은 환경 공기의 정화를 위하여 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 노즐 어셈블리(10)가 적용된 노즐 블록의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 노즐 블록은 고압 펌프와 같은 가압 유닛에 연결된 이송 도관(51) 및 이송 도관(51)에 연결된 공급 튜브(52, 54)로 이루어질 수 있다. 이송 도관(51)은 예를 들어 폴 또는 지주와 같은 구조를 가질 수 있고 유체의 공급을 위한 적절한 내부 구조를 가질 수 있다. 이송 도관(51)의 적절한 위치에 공급 튜브(52, 54)가 배치될 수 있고 공급 튜브(52)는 예를 들어 직선 형상, 곡선 형상 또는 고리 형상이 될 수 있다. 이송 도관(51)과 공급 튜브(52, 54)는 유체의 이송이 가능하도록 연결될 수 있고 노즐 어셈블리(10)는 공급 튜브(52, 54)에 적절한 개수로 배치될 수 있다.
도 5의 (가)를 참조하면, 공급 튜브(52)은 반원 형상이 될 수 있고 공급 튜브(52)의 중앙 부분에 이송 도관(51)이 연결될 수 있다. 필요에 따라 공급 튜브(52)의 한쪽에 압력 센서와 같은 센서(53)가 설치될 수 있다. 센서(53)에서 측정된 공급 튜브의 압력에 의하여 노즐 어셈블리(10)의 개폐 수준이 적절하게 조절될 수 있다. 도 5의 (나)를 참조하면, 공급 튜브(52)는 사행(meandering) 구조가 될 수 있고 (다)를 참조하면, 공급 튜브(54)는 원통 형상 또는 고리 형상으로 만들어질 수 있다. 각각의 공급 튜브(52, 54)를 통하여 공급된 유체는 노즐 어셈블리(40)를 통하여 초미세 액적 또는 드라이 미스트(DM) 형태로 공기 중으로 분무되어 주변 공기를 냉각시키면서, 먼지 제거 또는 살균 작용을 하게 된다.
본 발명에 따른 노즐 어셈블리(10)는 다양한 구조의 노즐 블록에 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 노즐 어셈블리는 고압 조건에서 와류를 형성하여 액적을 형성하는 것에 의하여 액적의 직경이 균일하면서 직경의 조절이 가능하도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 노즐 어셈블리는 순환 공기의 냉각과 함께 습도 조절, 미세 먼지 제거 및 살균이 가능하도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 노즐 어셈블리는 적절한 구조 변경을 통하여 태양 전지판 무-반사 코팅, 도장 또는 코팅용 노즐, 초박막 나노 코팅 또는 반도체 정밀 세정에 적용될 수 있도록 한다는 장점을 가진다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 와류 형성 노즐 어셈블리 11: 유입 유닛
12: 노즐 몸체 13: 노즐 헤드
17: 필터 유닛 32: 오리피스 몸체
33: 결합 탭 34: 유도 몸체
35: 와류 형성 팁 36: 소용돌이 슬릿
41: 탄성 스프링 42: 차폐 블록
51:이송 도관 52, 54: 공급 튜브
53: 센서
111: 몸체 112: 공급 커넥터
121: 중간 몸체 122: 유입 커넥터
123: 노즐 커넥터 131: 결합 몸체
132: 노즐 팁 133: 분무 홀
141: 와류 형성 오리피스 142: 개폐 조절 유닛

Claims (3)

  1. 유체의 유입을 위한 유입 유닛(11);
    유입 유닛(11)의 한쪽에 결합되어 상기 유체의 흐름을 유도하는 노즐 몸체(12);
    노즐 몸체(12)의 한쪽에 결합되는 노즐 헤드(13);
    노즐 몸체(12)의 내부에 배치되어 상기 유체를 노즐 헤드(13)로 유도하면서 소용돌이(swirl)를 형성하는 와류 형성 오리피스(141);
    와류 형성 오리피스(141)의 한쪽에 결합되어 상기 유체 흐름을 압력 크기에 따라 조절하는 개폐 조절 유닛(142); 및
    개폐 조절 유닛(142)의 위쪽에 배치되는 필터 유닛(17);을 포함하고,
    상기 노즐 헤드(13)에 신축성 소재의 노즐 팁(132)이 장착되어 상기 와류 형성 오리피스(141)의 아래쪽 끝 부분이 신축적으로 노즐 팁(132)에 접촉되고, 상기 와류 형성 오리피스(141)에 직선 슬릿 형상의 소용돌이 슬릿(36)이 형성되는 것을 특징으로 하는 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 무화 액적 형성용 와류 노즐 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 와류 형성 오리피스(141)는 원통 형상의 오리피스 몸체(32); 오리피스 몸체(32)에 비하여 작은 직경을 가지는 유도 몸체(34) 및 유도 몸체(34)로부터 연장되면서 직경이 점차로 작아지는 연결 몸체; 및 연결 몸체의 끝 부분에 형성된 와류 형성 팁(35)으로 이루어지고, 상기 직선 슬릿 형상의 소용돌이 슬릿(36)은 둘레로부터 중앙으로 갈수록 깊이가 줄어드는 구조로 된 것을 특징으로 하는 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 무화 액적 형성용 와류 노즐 어셈블리.
  3. 삭제
KR1020140078349A 2014-06-25 2014-06-25 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 무화 액적 형성용 와류 노즐 어셈블리 KR101523303B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140078349A KR101523303B1 (ko) 2014-06-25 2014-06-25 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 무화 액적 형성용 와류 노즐 어셈블리

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140078349A KR101523303B1 (ko) 2014-06-25 2014-06-25 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 무화 액적 형성용 와류 노즐 어셈블리

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101523303B1 true KR101523303B1 (ko) 2015-05-27

Family

ID=53395602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140078349A KR101523303B1 (ko) 2014-06-25 2014-06-25 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 무화 액적 형성용 와류 노즐 어셈블리

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101523303B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3183112U (ja) * 2013-02-13 2013-04-25 徐慧珊 噴霧ノズル用回転子

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3183112U (ja) * 2013-02-13 2013-04-25 徐慧珊 噴霧ノズル用回転子

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6347432B2 (ja) 噴霧装置
US10556245B2 (en) Spraying apparatus
KR101119211B1 (ko) 미립자 및 미세기포 생성 장치 및 이를 이용한 시스템
RU2521803C1 (ru) Пневматический распылитель кочетова
JP2018043235A (ja) スプレーノズル内部で流体を回転させるための装置そのような装置を含む組立体およびコーティング装置
JP2009226402A (ja) エアロゾルの生成および噴霧を行う装置
US20210229120A1 (en) Mist-generating device
RU2473396C1 (ru) Пневматическая форсунка кочетова
JP2020163255A (ja) 噴霧装置
JP6358901B2 (ja) 気泡混入装置及び気泡混入シャワー装置
WO2017208980A1 (ja) ノズル
US1976062A (en) Shower bath head
KR101589284B1 (ko) 초미세 무화 액적 형성 노즐 어셈블리의 증발 냉각 방식 분무 장치
RU2530790C1 (ru) Пневматическая форсунка кочетова
KR101732648B1 (ko) 다수 유체 미립자 분무용 노즐 어셈블리
CN107615457A (zh) 基板处理装置
KR101523303B1 (ko) 증발 냉각 및 먼지 흡착을 위한 초미세 무화 액적 형성용 와류 노즐 어셈블리
JP2006003066A (ja) 加湿器の噴霧装置
KR20160115298A (ko) 휴대용 미스트용 노즐 구조
RU2526471C1 (ru) Вихревая форсунка кочетова
US11712706B2 (en) Atomizer nozzle
RU2563751C1 (ru) Пневматическая форсунка кочетова
JP6404204B2 (ja) 噴霧器
KR20180021445A (ko) 턴다운 비율 향상 구조의 노즐 어셈블리
RU2671697C1 (ru) Утилизатор тепла с кипящим слоем

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
N231 Notification of change of applicant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180518

Year of fee payment: 4