KR102117737B1 - 공기 노즐 매니폴드용 이온화 바아 - Google Patents

공기 노즐 매니폴드용 이온화 바아 Download PDF

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KR102117737B1
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앨런 에스 푸치아니
존 에이 고르크지카
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일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
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Abstract

처리 시스템(10)은 공기 송풍기(12)와, 공기 송풍기(12)에 커플링되는 유입구(40)와 복수 개의 유출 개구(70A 내지 70F)를 갖는 본체(56)를 지닌 공기 매니폴드(14)를 포함한다. 각각의 유출 개구(70A 내지 70F)는 노즐(42A 내지 42F)에 커플링된다. 이오나이저 바아(100)는 하우징(102), 하우징(102) 내에 수용되는 전원 케이블(106) 및 전원 케이블(106)에 전기적으로 커플링되는 복수 개의 에미터 핀(110)을 포함한다. 카트리지(80)는, 내부에 이오나이저 바아(100)가 장착되는 채널(86)을 형성하는 2개의 측부 플레이트(84, 85)를 포함한다. 카트리지(80)는 공기 매니폴드(14)의 본체(56) 내부에 분리 가능하게 커플링될 수 있다.

Description

공기 노즐 매니폴드용 이온화 바아{IONIZING BAR FOR AIR NOZZLE MANIFOLD}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2013년 5월 17일자로 출원되어 현재 계류 중인 발명의 명칭이 "공기 노즐 매니폴드용 이온화 바아"인 미국 가특허출원 제61/824,587호의 이익과, 2013년 10월 7일자로 출원되어 현재 계류 중인 발명의 명칭이 "공기 노즐 매니폴드용 이온화 바아"인 미국 가특허출원 제61/887,543호의 이익을 주장하며, 상기 출원들의 전체 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 발명의 실시예는, 일반적으로 공기 클리닝 및 정전기 중화 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 공기 노즐 매니폴드에 장착되는 이온화 바아에 관한 것이다.
종래의 병 또는 캔 충전 어플리케이션은 통상, 충전 이전에 조립 라인에서 병 또는 캔을 클리닝하기 위해 압축 공기를 활용한다. 이와 유사하게, 충전 공정 중에 병 또는 캔 내에 형성되거나 다른 방식으로 유도되는 정전기를 중성화시키는 것이 바람직하다. 이에 따라, 2개의 과제를 한번에 달성하기 위해 병 또는 캔 내로 이온화 압축 공기를 송출하기 위해 개별 노즐들이 사용되었다. 그러나, 이러한 해결책은 압축 공기의 사용으로 인해 비용이 많이 들고, 개별 노즐들의 전자부품에 전력을 공급하는 데 비용이 든다. 개별 노즐들에 대해 실시되는 유지 관리도 또한 어렵다.
송풍기로부터 나온 공기를 유입구로 지향시키기 위해, 일련의 노즐을 구비하는 공기 매니폴드, 공기 나이프 등과 같은 압축 공기 노즐에 대한 대안이 사용될 수 있다. 압축 공기보다는 송출 공기를 활용하고, 간단히 운영되며, 송출 공기의 소망하는 효과를 저하시키지 않으면서 송출 공기 시스템의 일부로서 기능하는 효율적인 정전기 중화 디바이스의 사용을 가능하게 하는 클리닝 및 정전기 중화 시스템을 제공하는 것이 바람직히다.
간략히 말하자면, 본 발명의 실시예는, 공기 송풍기와, 공기 송풍기에 커플링되는 유입구와 복수 개의 유출 개구를 갖는 본체를 포함하는 공기 매니폴드를 포함하는 처리 시스템을 포함한다. 유출 개구 각각은 노즐에 커플링된다. 이오나이저 바아(ionizer bar)가 하우징, 하우징 내에 수용되는 전원 케이블 및 전원 케이블에 전기적으로 커플링되는 복수 개의 에미터 핀을 포함한다. 카트리지는 이오나이저 바아가 내부에 장착되는 채널을 형성하는 2개의 측부 플레이트를 포함한다. 카트리지는 공기 매니폴드의 본체 내부에 분리 가능하게 커플링될 수 있다.
전술한 개요뿐만 아니라 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 아래의 상세한 설명은 첨부도면과 함께 읽을 때에 더 잘 이해될 것이다. 본 발명의 예시를 목적으로, 현재 바람직한 실시예가 도면에 도시되어 있다. 그러나, 본 발명은 제시한 정확한 구성 및 방편으로 제한되는 것은 아니라는 점을 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 제1의 바람직한 실시예에 따른 처리 시스템의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 제1의 바람직한 실시예에 따른 공기 매니폴드의 정면측 사시도이며,
도 3은 이오나이저 바아가 설치된, 도 2의 공기 매니폴드의 정면측 단면 입면도이고,
도 4는 도 3에 있는 공기 매니폴드에 이오나이저 바아를 고정하기 위한 카트리지의 평면도이며,
도 5는 도 4의 카트리지의 저부측 사시도이고,
도 6은 도 3의 이오나이저 바아의 우측 입면도이며,
도 7은 도 3의 이오나이저 바아의 정면측 입면도이고,
도 8은 본 발명의 제1의 바람직한 실시예에 따른 도 3의 공기 매니폴드를 제조하기 위한 부착 툴의 측부 입면도이며,
도 9는 본 발명의 제2의 바람직한 실시예에 따른 공기 나이프의 정면측 사시도이고,
도 10은 본 발명의 제3의 바람직한 실시예에 따른 공기 매니폴드의 정면측 사시도이며,
도 11은 이오나이저 바아가 설치된, 도 10의 공기 매니폴드의 정면측 단면 입면도이고,
도 12는 도 10의 공기 매니폴드에 사용하기 위한 노즐과 노즐에 커플링된 긴 원통형 샤프트의 측면도이다.
특정 용어는 단지 편의를 위해 아래의 설명에서 사용되는 것으로, 제한하지는 않는다. "우측", "좌측", "하부" 및 "상부"라는 용어는 참고로 하는 도면에서의 방향을 지칭한다. "내측으로" 및 "외측으로"라는 용어는 디바이스의 형상 중심 및 그 지칭된 부분을 향하는 것과 이 형상 중심으로부터 멀어지는 것을 각각 일컫는다. 여기에 특별히 기술하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 하나의 요소로 제한되는 것이 아니라, 대신에 "적어도 하나"를 의미하는 것으로 판독해야만 한다. 전문용어는 앞서 언급한 용어들, 이들 용어의 파생어 및 유사한 의미의 용어를 포함한다.
도면 - 동일한 도면부호는 여러 도면 전반에 걸쳐 동일한 구성요소를 나타내는 데 사용됨 - 을 참고하면, 도 1에는 유체(예컨대, 공기)를 유로(16)를 따라 공기 매니폴드(14A, 14B)로 이송하도록 구성된 공기 공급원(12)을 포함하는 처리 시스템(10)이 도시되어 있다. 예시한 실시예에서, 유로(16)는 유체 도관(20, 22, 36, 38), 필터(24) 및 디바이더(32)를 포함한다.
공기 공급원(12)은 고유량 원심 송풍기("공기 송풍기")를 포함할 수 있으며, 상기 공기 송풍기는 몇몇 실시예에서 수퍼차져 및 모터 구성을 포함할 수 있다. 일실시예에서, 공기 송풍기(12)의 작동 특징은, 제곱 인치당 대략 1 내지 10 파운드(psi)의 압력을 갖고, 분당 대략 50 내지 2000 세제곱 피트(CMF) 또는 보다 특별히는 대략 150 내지 1500 CFM의 공기 유량을 갖는 공기 흐름을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 공기 송풍기(12)는 엔클로져 내에 수납될 수 있다. 공기 송풍기(12)는 공기 매니폴드(14A, 14B)로부터 10, 20, 30, 40, 50, 100 또는 200 피트 이상의 거리만큼 이격될 수 있다. 이와 같이, 유로(16)는, 공기 송풍기(12)에 의해 제공되는 공기가 라우팅될 수 있고, 궁극적으로 공기 매니폴드(14A, 14B)로 이송될 수 있는 경로를 제공하도록 구성된다.
공기 송풍기(12)는, 유로(16)의 제1 부분을 형성하는 유체 도관(20)에 커플링되는 유출구(18)를 포함할 수 있다. 유체 도관(20)은, 가요성 호스와 같은 호스, 스테인리스강 파이프나 폴리비닐 클로라이드(PVC) 파이프, 덕트워크 등과 같은 파이프일 수 있다. 어댑터(도시하지 않음)가, 호스 및 파이프와 같은 상이한 도관 소재를 커플링하기 위한 인터페이스를 제공하기 위해 유로(16)에 사용될 수 있다. 필터(24)는 바람직하게는 공기 송풍기(12)의 하류에 배치된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 필터(24)는 도관(20, 22)들 사이에 삽입된다. 필터(24)의 작동은 아래에서 더 상세히 설명하겠다.
유로(16)는, 공기 흐름을 수용하는 흐름 디바이더(32)의 유입구(30)에 커플링될 수 있는 도관(22)의 원위단으로 계속된다. 흐름 디바이더(32)는 다수의 유출구(33, 34)로 공기 흐름을 분배 또는 분할하도록 구성될 수 있다. 다른 유체 도관(36, 38)이 각각 유출구(33, 34)를 공기 매니폴드(14A, 14B)에 각각 커플링할 수 있다. 예시한 실시예에서, 공기 매니폴드(14A, 14B)는 호스 연결부를 위해 구성된 유입구(40A, 40B)를 각각 포함할 수 있고, 이에 따라 유체 도관(36, 38)은 가요성 호스 등과 같은 호스로서 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, 디바이더(32)와 공기 매니폴드 중 하나(14A 또는 14B) 사이에 파이프가 배치될 수 있으며, 이에 의해 어댑터(도시하지 않음)가 파이프의 각 단부에 커플링되어, 디바이더(32)의 유출구(예컨대, 33 또는 34)로부터 그리고 하나의 공기 매니폴드(예컨대, 14A 또는 14B)의 유입구(예컨대, 40A 또는 40B)로부터 연장되는 호스들 사이의 유체 결합을 용이하게 한다. 몇몇 실시예에서, 시스템(10)은 단지 하나의 공기 매니폴드(예컨대, 14A)만을 포함할 수 있으며, 이에 따라 디바이더(32)를 포함하지 않을 수 있다. 그러한 실시예에서, 유체 도관(22)은 공기 매니폴드(14A)에 직접 커플링될 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 공기 매니폴드(14A, 14B)를 빠져나가는 공기 흐름(44)은 처리 시스템(10)의 어플리케이션(48, 50)을 향해 각각 지향될 수 있다. 예컨대, 어플리케이션(48, 50)은 컨베이어 벨트(52) 또는 다른 적절한 타입의 이송 기구를 따라 처리 시스템(10)을 통해 이송될 수 있다. 이해하겠지만, 처리 시스템(10)은, 제한하는 것은 아니지만 제품을 건조시키는 것, 먼지 또는 파편을 제거하는 것, 코팅 제어, 냉각, 누설 탐지, 표면 침투, 부식 방지 등을 포함하는 다양한 기능을 위해 공기 매니폴드(14A, 14B) 각각에 의해 제공되는 공기 흐름(44)을 활용할 수 있다. 예컨대, 특정 실시예에서 처리 시스템(10)은 캔 또는 병과 같은 식품 또는 음료 용기를 건조하는 데 사용될 수도 있고, 인쇄 회로 기판(PCB) 등과 같은 민감한 전자제품으로부터 먼지와 다른 부스러기를 제거하는 시스템일 수 있다. 추가로, 처리 시스템(10)의 몇몇 실시예는 또한 컨베이어 벨트(52)로부터 부스러기를 클리닝 및/또는 제거하기 위해 공기 흐름(44)을 활용할 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1의 처리 시스템(10)에서 사용하기 위한 공기 매니폴드(14)의 바람직한 실시예를 보여준다. 공기 매니폴드(14)는, 바람직하게는 대략 0.5 피트 내지 4 피트의 축방향 길이(예컨대, 종축(L)을 따라 측정됨) - 본체(56)의 다른 축방향 길이도 또한 사용될 수 있음 - 를 포함하는 본체 또는 하우징(56)을 포함할 수 있다. 예컨대, 몇몇 실시예에서 축방향 길이는 또한 4 피트를 상회할 수 있다(예컨대, 5, 6, 7, 8 피트 등).
도시한 실시예에서의 본체(56)는 일반적으로 원통형 형상이다(예컨대, 대체로 원형의 단면을 가짐). 다른 실시예에서, 본체(56)는 타원 형상 단면, 다이아몬드 형상 단면, 삼각형 형상 단면, 정사각형이나 직사각형 형상 단면 등을 가질 수 있다. 본체(56)의 제1 단부는 개방되어 유입구(40)를 형성한다. 전술한 바와 같이, 공기 공급원(12)에 의해 공급되는 공기는 유입구(40)를 통해 공기 매니폴드(14)로 라우팅되어 복수 개의 노즐(42A 내지 42F)를 통해 배출될 수 있다. 예컨대, 유입구(40)는 유체 도관[예컨대, 도관(36)]에 커플링될 수 있다. 유입구(40)의 반대측에 있는 본체(56)의 제2 단부(시일된 단부)는 단부 캡(58)에 의해 시일될 수 있다. 특정 실시예에서, 단부 캡(58)은, 본체(56)의 단면 형상(예컨대, 원형)과 거의 동일한 형상을 가질 수 있다. 단부 캡(58)은 용접(예컨대, 텅스텐 불활성 가스(Tungsten Inert Gas; TIG) 용접)에 의해 본체(56)에 결합되거나, 하나 이상의 나사, 볼트 또는 다른 적절한 타입의 파스너, 접착제 등을 사용하여 본체(56)에 체결될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 공기 매니폴드(14)의 본체(56)는 공기 매니폴드(14)를 조립 라인에 장착하기 위한 하나 이상의 장착 브라켓(60)을 포함할 수 있다. 장착 브라켓(60)은 바람직하게는 본체(56)에 용접되지만, 접착제, 기계적 파스너 등과 같은 다른 결합 방법을 사용하여 브라켓(60)을 본체(56)에 고정할 수도 있다. 도시한 실시예에서, 장착 브라켓(60)은 각각 본체(56)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 플레이트(61)에 의해 형성되고, 각각 장착 나사(도시하지 않음)를 수용하는 복수 개의 관통공(62) 또는 플레이트(61)를 지지부(도시하지 않음)에 고정하기 위한 유사한 기계식 파스너를 포함한다. 회전 이동, 슬라이딩 이동 등을 포함하는, 지지부에 대한 본체(56)의 이동을 허용하는 것을 포함하는 다른 타입의 장착 브라켓(60)도 또한 사용될 수 있다.
유입구(40)와 본체(56)는 도 2 및 도 3에서, 바람직하게는 동일한 각각의 직경을 갖는 것으로 도시되어 있다. 일실시예에서, 유입구(40)와 본체(56)의 직경은 대략 1 내지 6 인치이다. 다른 실시예에서, 유입구(40)와 본체(56)의 직경은 상이한 크기일 수 있다. 더욱이, 몇몇 실시예에서 본체(56)의 직경은 그 길이(L)를 따라 변할 수 있다. 예컨대, 본체(56)의 직경은 유입구(40) 단부로부터 시일된 단부(예컨대, 단부 캡(58)을 가짐)까지 점차적으로 감소 또는 증가할 수 있다.
노즐(42A 내지 42F)은 본체(56)로부터 반경방향 외측으로 연장된다. 본체(56)는, 각각 노즐(42A 내지 42F) 각각에 대응하는 복수 개의 개구(도 70A 내지 도 70F)(도 3)를 포함한다. 노즐(42A 내지 42F)의 유입 단부는 TIG 용접 또는 유사한 부착 프로세스를 통해 본체(56)에 용접되어, 유입구(40)를 통해 공기 매니폴드(14)의 본체(56)로 흘러들어가는 공기가 본체(56)의 개구(70A 내지 70F)를 통해 그리고 각각의 노즐(42A 내지 42F) 내로 흘러들어갈 수 있다. 즉, 본체(56) 상의 각각의 노즐(42A 내지 42F)과 그 각각의 개구(70A 내지 70F)는, 본체(56) 내의 공기를 공기 매니폴드(14)로부터 방출시킬 수 있는 유로를 형성한다.
도 2 및 도 3의 도시된 실시예는 6개의 노즐(42A 내지 42F)를 포함하지만, 다양한 실시예는 임의의 적절한 개수의 노즐을 제공할 수 있다는 점을 이해해야만 한다. 예컨대, 특정 실시예는 2개 내지 20개 이상의 노즐을 포함할 수 있다. 노즐(42A 내지 42F)들은 본체(56)의 길이(L)를 따라 축방향으로 이격될 수 있으며, 이에 따라 각각의 노즐(42A 내지 42F)이 축방향으로 분리된다. 인접한 노즐(42A 내지 42F)들 사이의 거리는 도 2에 도시한 바와 같이 동일할 수도 있고 변할 수도 있으며, 바람직하게는 각각 약 1 내지 12 인치이다.
도 3, 도 6 및 도 7을 참고하면, 이오나이저 바아(100)는 본체(56) 내로 삽입되도록 마련되어, 어플리케이션(48, 50)을 향해 지향되는 공기 흐름(44)에 들어가는 이온을 발생시킨다. 이오나이저 바아(100)는 절연재, 바람직하게는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 보강 플라스틱으로 형성된 하우징(102)을 포함하는 것이 바람직하다. 하우징(102)은 바람직하게는 이오나이저 바아(100)의 길이를 따라 연장되는 적어도 하나의 중공 채널(104)을 포함한다. 중공 채널(104)은, 이오나이저 바아(100)에 전력을 제공하는 고압 직류(DC) 또는 교류(AC) 전원에 커플링된 전원 케이블(106)을 수용하도록 크기 및 형상이 정해진다. 전원 케이블(106)은 바람직하게는, 도전성 코어를 지닌 절연 케이블이고, 바람직하게는 8 내지 12 kV 이상의 범위의 전압을 공급한다.
이오나이저 바아(100)의 하우징(102)은 또한 바람직하게는 그 바닥면에, 중공 채널(104)을 따라 연장되고 중공 채널(104)에 접근하는 핀 슬롯(108)을 포함한다. 복수 개의 핀(110)이 전원 케이블(106)에 전기적으로 커플링되고 핀 슬롯(108) 내로 연장된다. 핀(110)은 전원 케이블(106)을 통해 고압 전원에 직접 연결되거나, 저항식으로 연결되거나, 용량식으로 연결될 수 있다. 도면에 도시한 실시예에서, 핀(110)은 전원 케이블(106)의 절연부를 관통하여 도전성 코어에 대한 물리적 및 전기적 접속을 이룬다. 그러나, 다른 실시예에서 핀(110)은 단자, 도전성 트레이스 등을 통해 전원 케이블(106)에 커플링될 수 있다. 이온의 균일한 분배를 제공하기 위해, 핀(110)은 바람직하게는 이오나이저 바아(100)의 하우징(102)의 길이를 따라 규칙적인 패턴으로 이격된다. 예컨대, 핀(110)은 전원 케이블(106)을 따라 서로로부터 1인치만큼 이격될 수 있다. 핀(110)은 바람직하게는, 구리, 알루미늄, 텅스텐, 티타늄, 스테인리스강, 실리콘, 실리콘 카바이드 등과 같은 금속 또는 반도체 재료로 형성된다.
이오나이저 바아(100)는 바람직하게는, 전원 케이블(106)의 자유단이 단부 캡(58)에 근접하게 위치하도록 공기 매니폴드(14)의 본체(56)에 장착된다. 전원 케이블(106) 또는 하나의 핀(100)과 본체(56)의 유연한 접촉에 의한 단락을 방지하기 위해, 이오나이저 바아(100)의 하우징(102)의 단부 부분은 바람직하게는 불활성 또는 비도전성 재료(114) - 폴리올레핀계 핫 멜트 접착제(polyolefin- based hot melt adhesive)임 - 로 충전된다. 대안으로서, 불활성 또는 비도전성 재료(114)는 에폭시, 폴리우레탄, 실리콘계 화합물 등일 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참고하면, 이오나이저 바아(100)는 바람직하게는 카트리지(80)에 의해 공기 매니폴드(14)의 본체(56) 내에 장착된다. 카트리지(80)는 용접 등에 의해 본체(56)에 영구적으로 결합되지만, 대신에 카트리지(80)는 서비스 및/또는 교체를 위해 이오나이저 바아(100)에 보다 수월한 접근을 용이하게 하도록 본체(56)에 분리 가능하게 부착되는 것이 바람직하다. 따라서, 카트리지(80)는 본체(56)의 외부로부터 카트리지(80) 내로 연장되는 볼트(82) 또는 다른 기계적 파스너에 의해 본체(56)에 부착될 수 있다. 그러나, 래치, 후크 앤 루프 파스너(hook-and-loop fastener) 등과 같은 카트리지(80)의 해제 가능한 다른 부착 방법도 또한 사용될 수 있다. 카트리지(80)는, 본체(56)를 통해 흐르는 공기의 힘으로 인한 카트리지(80)와 이오나이저 바아(100)의 이동을 회피하기 위해 본체(56)에 견고하게 부착되는 것이 바람직하다.
카트리지(80)는 바람직하게는, 설치되었을 때에 서로 평행하게 그리고 공기 매니폴드(14)의 본체(56)의 길이(L)를 따라 연장되도록 배열되는 2개의 측부 플레이트(84, 85)를 갖는 중공 바아 형상이다. 측부 플레이트(84, 85)는 서로 이격되어, 그 사이에 채널(86)을 형성하며, 이 채널은 이오나이저 바아(100)를 보유하도록 크기 및 형상이 정해지는 것이 바람직하다. 각각의 플레이트(84, 85)의 바닥면은 또한 바람직하게는, 플레이트(84, 85)에 수직하게 그리고 채널(86)을 향해 연장되는 립(lip)(88)을 포함한다. 립(88)은 이오나이저 바아(100)를 지지하는 데 활용된다. 예컨대, 립(88)은 이오나이저 바아(100)의 하우징(102)의 바닥면에 접할 수 있고, 핀(110)이 립(88)에 의해 형성되는 슬롯(90)을 통해 연장되도록 할 수 있다. 그러나, 립(88)이 이오나이저 바아(100)의 하우징(102)을 따라 연장되는 각각의 홈(116)에 맞물리는 것이 바람직하다(도 6). 이러한 방식으로, 핀(100)의 코로나 방출이 카트리지(8)에 의해 방해받지 않을 것이다. 이러한 구성은, 채널(86) 내로의 이오나이저 바아(100)의 슬라이딩에 의해 카트리지(80)에 대한 이오나이저 바아(100)의 편리한 삽입 및 제거를 허용한다. 그러나, 클립 또는 다른 기계적 파스너와 같은 카트리지(80)를 위한 다른 삽입 및 제거 방법도 또한 사용될 수 있다.
바람직하게는, 슬롯(90)은 카트리지(80)의 전체 길이로 연장되는 것이 아니라, 오히려 설치 위치에서 공기 매니폴드(14)의 유입구(40)에 인접한 카트리지(80)의 짧은 에지에서 중단된다. 립(88)은 스페이서(92)의 일부를 형성하도록 카트리지(80)의 이 위치로 모이는 것이 바람직하다. 각각의 플레이트(84, 85)의 상부 부분은 바람직하게는 스페이서(92)의 다른 부분을 형성하도록 이 위치에 모이는 것이 바람직하다. 스페이서(92)는 또한 바람직하게는 단부 캡(91)을 포함한다. 스페이서(92)는 공기 매니폴드(14)의 유입구(40)에 근접한 카트리지(80)의 단부를 시일하여, 공기가 이오나이저 바아(100)의 전원 코드(106)에 접근하는 것을 방지한다.
구체적으로, 전원 코드(106)는 바람직하게는 피팅(69)에 의해 파지되고, 유입구(40)에 근접한 본체(56)의 상부에서 코드 개구(68)를 통해 공기 매니폴드(14)에 삽입된다. 카트리지(80)의 채널(86)은, 피팅(69)이 코드 개구(68)에 고정될 때에 전원 코드(106)가 카트리지(80)의 채널(86)에 즉시 수용되고 유입구(40)를 통해 본체(56)에 진입하는 압축 공기에 노출되지 않도록 코드 개구(68)와 정렬된다. 그러나, 피팅(69)과 코드 개구(68)는 공기 매니폴드(14)의 다른 부위에 위치 설정될 수 있다.
복수 개의 너트 플레이트(72)가 카트리지(80)의 상부 부분에 마련되는 것이 바람직하며, 너트 플레이트 각각은 플레이트(84, 85)에 용접되거나 이와 달리 기계적으로 체결된다. 각각의 너트 플레이트(72)는 바람직하게는 적어도 부분적으로 이 너트 플레이트를 통과하여 연장되는 나사형 구멍(74)을 포함한다. 나사형 구멍(74)들은 본체(56)의 상부에 형성된 대응하는 볼트 구멍(75)과 정렬되도록 카트리지(80) 상에서 이격되는 것이 바람직하다. 볼트(82)는 볼트 구멍(75)을 통해 배치되고, 너트 플레이트(72)의 나사형 구멍(74)에 나사 결합되어, 도 3에 도시한 바와 같이 공기 매니폴드(14)의 본체(56)에 카트리지(80)를 고정한다.
도 8을 참고하면, 몇몇 실시예에서 공기 매니폴드(14)의 본체(56)는 2개의 일치하지 않는 표면[예컨대, 본체(56)의 굴곡진 내부와 카트리지(80)의 편평한 너트 플레이트(72)]의 결합을 보완하기 위해 볼트 구멍(75) 위에 용접되는 원통형 스페이서(76)를 포함한다. 용접 동안에 원통형 스페이서(76)를 적절히 정렬하기 위해, 부착 툴(77)이 사용될 수 있다. 부착 툴(77)은 스프링 클립(77a), 슬리브(77b) 및 긴 볼트(77c)를 포함한다. 사용 시, 스프링 클립(77a)의 바닥 부분은 공기 매니폴드의 본체(56)의 표면에 맞닿는 한편, 긴 볼트(77c)는 슬리브(77b), 원통형 스페이서(76), 볼트 구멍(75) 및 카트리지(80)의 너트 플레이트(72)를 통해 연장된다. 카트리지(80)가 소망하는 위치와 기밀성으로 고정될 때, 원통형 스페이서(76)는 본체(56)에서 적소에 용접될 수 있다. 슬리브(77b)는 원통형 스페이서(76)에 대한 슬리브(77b)의 용접을 방지하도록 알루미늄으로 형성되는 것이 바람직하다. 일단 용접이 완료되면, 부착 툴(77)이 제거될 수 있고, 카트리지(80)를, 사용을 위해 부착하는 데 레귤러 볼트(82)가 사용된다.
적어도 카트리지(80), 그리고 또한 바람직하게는 공기 매니폴드(14)의 본체(56)는 스테인리스강과 같은 도전성 재료로 형성되고, 이오나이저 바아(100)의 하우징(102)은 비도전성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 카트리지(80) 및/또는 공기 매니폴드의 본체(56)는 이오나이저 바아(100) 자체의 하우징(102)이 아니라, 이오나이저 바아(100)를 위한 기준(접지) 전극 또는 하우징(102) 내에 매설되는 기준 전극으로서 기능하며, 이것은 이온 발생을 위한 보다 통상적으로 알려져 있는 구성이다. 놀랍게도, 이러한 구성은 캔의 라인으로부터 전하를 제거하는 데 있어서, 공기 매니폴드(14)의 전부 또는 일부가 플라스틱과 같은 비도전체로 형성된 장치를 능가하였다. 그러나, 이오나이저 바아(100)와 절연 본체(56) 및 카트리지(80)의 다른 보다 통상적인 구성도 또한 사용될 수 있다.
도 1을 다시 참고하면, 필터(24)는 기류 내의 부스러기가 어플리케이션(48, 50)에 진입하여 어플리케이션을 오염시키는 것을 방지한다. 필터(24)도 또한 이오나이저 바아(100)의 핀(110) 상의 부스러기 축적을 방지하고, 이에 의해 길어진 기간 동안 핀(110)의 이온화 효율을 최대화한다. 필터(24)는 또한 상류 고장의 경우에 오염 및/또는 손상을 방지한다. 예컨대, 공기 송풍기는 종종 알루미늄 임펠러를 구비하는데, 알루미늄 임펠러는 알루미늄 간의 접촉을 초래하는 돌발적인 고장 시에, 기류에 진입할 수는 있지만 필터(24)에 의해 포획되는 부스러기를 생성할 수 있다.
필터(24)는 바람직하게는 스테인리스강 또는 유사한 내식성 재료로 형성되는 하우징을 갖는다. 더욱이, 필터(24)는 고효율 미립자 공기(High-Efficiency Particulate Air; HEPA) 표준(즉, 0.3 마이크로미터보다 큰 입자의 99.97 %가 제거됨)을 충족하는 매체(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 그러나, 0.5 마이크로미터(공칭)에서 99.99 % 효율을 갖는 매체가 보다 양호한 공기 흐름(예컨대, HEPA 필터를 사용할 때에 단지 약 10 %의 압력 강하만을 경험함)을 가능하게 하고, 식품 및 음료 용기 어플리케이션(48, 50)에 대해 훨씬 더 적합한 것으로 확인되었다. 필터(24)는 교체가 필요할 때에 사용자에게 통지하는 게이지(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
도 1에는 공기 송풍기(12)와 디바이더(32) 사이에 배치된 단지 하나의 필터(24)가 도시되어 있지만, 하나 이상의 다른 필터(24)가 대안으로서 또는 추가로 디바이더(32)와 공기 매니폴드(40A, 40B) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 구성은, 예컨대 매우 높은 압력의 공기 흐름을 갖는 시스템(10)에서 유용할 것이다. 필터(24)는 또한 공기 송풍기(12)의 유입구(도시하지 않음)에 배치될 수 있다.
본 발명의 변형예에서, 공기 매니폴드(14)는 도 9에 도시한 바와 같은 공기 나이프(14')로 대체될 수 있다. 공기 나이프(14')는, 공기 공급원(12)으로부터 송출된 공기를 수용하는 유입구(40')의 사용을 포함하여 공기 매니폴드(14)와 유사하게 구성되기는 하지만, 공기 매니폴드(14')의 노즐(42A 내지 42F) 대신에 공기 나이프(14')는 그 본체(56')의 길이의 상당 부분을 따라 연장되는 방출 슬롯(42')을 포함한다. 본체(56')는 공기가 방출 슬롯(42')을 통과하도록 압박하는 테이퍼형 부분(57')을 포함한다. 이오나이저 바아(100)는, 전술한 방식과 유사하게 카트리지(80)를 사용하여 공기 나이프(14') 내에 장착될 수 있다.
도 10 내지 도 12는, 전형적으로 작은 개구를 갖는 병(도시하지 않음)을 클리닝하는 데 사용하기 위해 특별히 구성된 본 발명의 다른 실시예를 보여준다. 도 10 내지 도 12의 공기 매니폴드는 도 1 내지 도 8에 도시한 실시예와 유사하며, 도 10 내지 도 12에 도시한 실시예에 때래서는 200번대의 도면부호를 사용했다는 점을 제외하고는 유사한 요소를 위해 유사한 도면부호가 사용되었다. 따라서, 도 10 내지 도 12의 실시예에 관한 완벽한 설명은 생략하였으며, 단지 차이점만을 설명하였다.
도 11 및 도 12에서 볼 수 있다시피, 일정한 내경(dI)을 갖는 긴 원통형 샤프트(243)가 각각의 노즐(242A 내지 242H)의 유출구에 연결될 수 있다. 긴 원통형 샤프트(243)는 공기 흐름이 각각의 노즐(242A 내지 242G)을 통과하도록 더 압박하는 것이 아니라, 오히려 공기 흐름(44)의 압력을 상대적으로 일정하게 유지한다. 긴 원통형 샤프트(243)는, 예컨대 공기 흐름(44)을 병의 작은 개구로 안내하기 위해 사용된다. 긴 원통형 샤프트(243)의 외경(do)도 또한 바람직하게는 그 길이를 따라 일정하다. 병 클리닝 어플리케이션에서는, 내경(dI)은 병 내로의 공기 이송을 위해 최대화되고, 외경(dO)은 병 개구를 빠져나가는 공기가 긴 원통형 샤프트(243)를 거쳐 빠져나갈 수 있도록 최소화되는 것이 특히 바람직하다. 바람직한 실시예에서, 내경(dI)은 약 5/16 인치이고, 외경(dO)은 약 3/8 인치이다.
긴 원통형 샤프트(243)는 바람직하게는 대응하는 공기 노즐(242A 내지 242H)에 마찰식 끼워맞춤되고/되거나 용접되는 것이 바람직하다. 그러나, 접착제, 기계적 파스너 등과 같은 다른 부착 방법도 또한 사용될 수 있다. 긴 원통형 샤프트(243)도 또한 교체를 위해 및/또는 샤프트(243) 없이 노즐(242A 내지 242H)을 사용하기 위해 제거될 수 있다.
도 10 및 도 11도 또한 공기 매니폴드(214)에 전원 케이블을 부착하는 대안의 구성을 보여준다. 코드 개구(268)는 본체(256)의 상부 또는 반경방향 표면에 위치하기 보다는 유입구(240) 반대측에 있는 본체(256)의 시일된 단부에 마련된다. 도 10은 또한 약간 상이한 구성의 브라켓(260)을 보여준다. 앞서 설명한 바와 같이, 이러한 변경은 공기 매니폴드(14, 214)의 장착 요건을 참작하여 이루어질 수 있다.
당업자라면, 본 발명의 광의의 개념으로부터 벗어나지 않으면서 전술한 실시예에 대한 변경이 이루어질 수 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 개시한 특정 실시예로 제한되는 것이 아니라 첨부된 청구범위에 규정된 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하는 수정을 포괄하도록 의도된다는 것이 이해된다.

Claims (18)

  1. 처리 시스템으로서,
    공기 송풍기;
    공기 송풍기에 커플링되는 유입구와, 각각 노즐에 커플링되는 복수 개의 유출 개구를 갖는 본체를 포함하는 공기 매니폴드;
    하우징, 하우징 내에 수용되는 전원 케이블, 전원 케이블에 전기적으로 커플링되는 복수 개의 에미터 핀을 포함하는 이오나이저 바아(ionizer bar); 및
    이오나이저 바아가 내부에 장착되는 채널을 형성하는 2개의 측부 플레이트를 포함하고, 공기 매니폴드의 본체 내부에 분리 가능하게 커플링될 수 있는 카트리지
    를 포함하고,
    상기 카트리지의 2개의 측부 플레이트 각각은 상기 측부 플레이트로부터 수직하게 채널을 향해 연장되는 립(lip)을 포함하며, 상기 립은 상기 카트리지를 따라 종방향으로 연장되는 슬롯을 형성하는 것인 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 카트리지 또는 공기 매니폴드의 본체 중 하나 이상은 도전성 재료로 형성되는 것인 처리 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이오나이저 바아의 하우징은 비도전성 재료로 형성되는 것인 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 카트리지 또는 본체 중 하나 이상은 이오나이저 바아를 위한 기준 전극을 형성하는 것인 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 복수 개의 중공의 긴 원통형 샤프트를 더 포함하고, 이 샤프트 각각은 노즐에 의해 출력되는 공기를 수용하고 방출하기 위해 복수 개의 노즐 중 하나의 노즐에 커플링되는 것인 처리 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 원통형 샤프트 각각의 내경은 그 길이를 따라 일정한 것인 처리 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 원통형 샤프트 각각의 외경은 그 길이를 따라 일정하고, 상기 내경은 5/16 인치이며, 외경은 3/8 인치인 것인 처리 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 이오나이저 바아의 하우징은 하우징의 양 측부 상에 한 쌍의 종방향 연장 홈을 포함하고, 카트리지의 립은, 에미터 핀이 슬롯을 통해 연장되도록, 이오나이저 바아가 카트리지에 설치될 때에 하우징 상의 각각의 홈에 맞물리도록 구성되는 것인 처리 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 유입구 반대측에 있는 이오나이저 바아의 하우징의 단부는 비도전성 재료로 충전되는 것인 처리 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 비도전성 재료는 폴리올레핀계 핫 멜트 접착제(polyolefin- based hot melt adhesive)인 것인 처리 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는, 공기 매니폴드의 본체의 외부로부터 내부로 그리고 카트리지 내로 연장되는 복수 개의 볼트에 의해 공기 매니폴드의 본체 내부에 분리 가능하게 커플링되는 것인 처리 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 카트리지는, 각각 나사형 구멍을 갖는 복수 개의 너트 플레이트를 포함하고, 각각의 볼트는 대응하는 나사형 구멍에 수용되는 것인 처리 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 상기 공기 매니폴드의 본체에서 그 반경방향 외면에 케이블 개구가 마련되고, 상기 케이블 개구는 이오나이저 바아의 전원 케이블을 수용하는 것인 처리 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 케이블 개구는 유입구에 근접한 것인 처리 시스템.
  16. 제1항에 있어서, 공기 매니폴드의 본체에서 유입구 반대측에 있는 시일된 단부에 케이블 개구가 마련되고, 상기 케이블 개구는 이오나이저 바아의 전원 케이블을 수용하는 것인 처리 시스템.
  17. 제1항에 있어서, 상기 카트리지는, 카트리지가 공기 매니폴드에 설치될 때에 유입구에 인접하는 그 단부에 스페이서를 포함하는 것인 처리 시스템.
  18. 제1항에 있어서, 상기 공기 송풍기와 공기 매니폴드의 본체에 있는 유입구 사이에 배치되는 필터를 더 포함하는 처리 시스템.
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