KR102215933B1

KR102215933B1 - 드라이아이스 너겟 제조장치 및 곡형 가압면을 가진 피스톤

Info

Publication number: KR102215933B1
Application number: KR1020200097394A
Authority: KR
Inventors: 최진흥
Original assignee: (주)빅텍스
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2021-02-16

Abstract

본 발명은 드라이아이스의 밀도가 균일하게 형성되도록 곡형 가압면을 가진 피스톤 및 이를 포함하는 드라이아이스 너겟 제조장치에 관한 것으로서, 실린더 외측에서 내측으로 연장되는 로드; 및 실린더 내측에 위치되는 로드의 일단부와 결합되고, 실린더 내벽에 접하도록 확장형성되는 가압플레이트;를 포함하고, 가압플레이트는, 가압방향을 향해 볼록하게 곡형으로 형성되는 분산가압부; 및 분산가압부의 단부 측에서 실린더의 내벽에 접하고, 가압방향을 대향하는 평면으로 형성되는 가압단부;를 포함하는, 곡형의 가압면을 가진 피스톤이 제공된다.

Description

드라이아이스 너겟 제조장치 및 곡형 가압면을 가진 피스톤{APPARATUS MANUFACTURING DRY ICE NUGGET AND PISTON HAVING CURVED TYPE OF PRESSING SURFACE}

본 발명은 드라이아이스의 밀도가 균일하게 형성되도록 곡형 가압면을 가진 피스톤 및 이를 포함하는 드라이아이스 너겟 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 드라이아이스 제조장치는 액상 이산화탄소를 저온 고압환경에 노출시켜 제조하거나 필렛 타입의 드라이아이스를 압축하는 방식으로 제조되고 있다. 이러한 방식은 액상 이산화탄소를 압축하는 경우 비교적 균일한 밀도로 제조되나 필렛타입의 드라이아이스를 가압 압축하는 방식으로 제조하는 경우 평면의 가압면을 통해 가압되면 드라이아이스가 보다 높게 쌓은 부분이 고밀도로 제조될 수 있고, 이는 상대적으로 낮은 밀도에 해당하는 부분이 빠르게 기화되는 단점이 있다. 이는 액상 이산화탄소를 가압하여 드라이아이스를 제조하는 방식에서도 발생하며, 균일한 밀도의 드라이아이스를 제조하는 것이 드라이아이스의 보존기간이 길다.

따라서, 드라이아이스 제조 산업에서는 평면의 가압면을 가진 피스톤으로 가압을 제공하는 경우 발생하는 이러한 단점을 극복하기 위한 피스톤의 형상의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제 2015-0036855 호 (2015. 04. 08)

본 발명의 일 실시예는 밀도가 높아 기화율이 낮은 드라이아이스를 제조하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 균일한 밀도로 제조된 드라이아이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 분산가압부는, 가압방향으로 볼록한 반구형태로 형성될 수 있다.

또한, 가압단부는 가압방향으로 분산가압부에 의해 가압되어 측면으로 이동된 스노우를 가압방향으로 가압할 수 있다.

제1케이스 및 제2케이스의 접촉에 의해 가압공간이 형성되는 실린더; 및 실린더 내에서 가압공간을 가압하는 피스톤;을 포함하고, 피스톤은, 실린더 외측에서 내측으로 연장되는 로드; 및 실린더 내측에 위치되는 로드의 일단부와 결합되고, 실린더 내벽에 접하도록 확장형성되며, 가압방향을 향해 볼록하게 곡형으로 형성되는 분산가압부 및 분산가압부의 단부 측에서 실린더의 내벽에 접하고 가압방향을 대향하는 평면으로 형성되는 가압단부;를 포함하는 가압플레이트;를 포함하는, 드라이아이스 너겟 제조장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 밀도가 높아 기화율이 낮은 드라이아이스를 제조하기 위해 보다 고압환경에 스노우를 노출시킬 수 있는 드라이아이스 너겟 제조장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 균일한 밀도로 제조된 드라이아이스를 형성하기 위해 피스톤의 가압면이 가압방향으로 볼록한 곡면을 포함하는 드라이아이스 제조장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 너겟 제조장치를 나타낸 것으로, 도 1(a)는 제1케이스 및 제2케이스가 이격된 상태로 원점에 위치된 것을 나타낸 도면이고, 도 1(b)는 제1케이스의 상승으로 제1케이스 및 제2케이스 간 접촉에 의해 실린더가 형성된 것을 나타내는 도면이며, 도 1(c)는 실린더 내에서 피스톤이 가압방향으로 이동하는 것을 나타내 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤이 가압방향으로 이동하는 것을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 드라이아이스 너겟 제조장치에 의해 생성된 드라이아이스 너겟을 나타낸 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

이하에서 설명할 본 발명의 일 실시예인 곡형 가압면을 가진 피스톤(200)은 가압면이 볼록한 곡형으로 형성되어, 가압시 스노우(10)의 균일한 분배가 이루어질 수 있고 균일한 스노우(10)의 분배는 피스톤(200)에 의한 압착성형 과정에서 균일한 밀도의 드라이아이스 너겟(11)으로 제조될 수 있다. 즉, 곡형의 가압면 형상은 균일한 균일한 스노우(10)의 분배를 유도하여 가압시에 드라이아이스 너겟(11)의 전체적인 균일한 밀도를 갖출 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 너겟(11) 제조장치를 나타낸 것으로, 도 1(a)는 제1케이스(110) 및 제2케이스(120)가 이격된 상태로 원점에 위치된 것을 나타낸 도면이고, 도 1(b)는 제1케이스(110)의 상승으로 제1케이스(110) 및 제2케이스(120) 간 접촉에 의해 실린더(100)가 형성된 것을 나타내는 도면이며, 도 1(c)는 실린더(100) 내에서 피스톤(200)이 가압방향으로 이동하는 것을 나타내 도면이다.

도 1(a) 내지 도 1(c)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드라이아이스 너겟(11) 제조장치는 실린더(100) 및 피스톤(200)을 포함한다. 구체적으로, 실린더(100)는 제1케이스(110) 및 제2케이스(120)를 포함한다. 제1케이스(110) 및 제2케이스(120)는 원점에 위치된 상태에서 서로 이격될 수 있다. 제1케이스(110) 및 제2케이스(120) 중 하나 이상의 이동에 의해 제1케이스(110) 및 제2케이스(120)는 서로 접할 수 있고, 서로 접한 상태는 실린더(100) 내부공간을 형성할 수 있다. 상기 내부공간은 가압공간(P)이 될 수 있다. 가압공간(P)은 제2실린더(100) 측에 위치된 피스톤(200)의 이동에 의해 가압되어 압력이 증가될 수 있다. 즉, 실린더(100) 내부에 상기 가압공간(P)이 형성되면 피스톤(200)이 가압공간(P)으로 이동하면서 가압공간(P)의 용적이 감소하고 감소된 용적은 상대적으로 압력이 증가하게 된다.

여기서 증가된 압력은 16bar 내지 20bar 범위에서 결정될 수 있다. 상기의 압력범위 내에서 드라이아이스가 형성될 수 있다. 물론 드라이아이스의 형성은 액상 이산화탄소 또는 스노우(10)가 주입된 상태에서 피스톤(200)이 가압공간(P)을 가압함으로써 수행될 수 있다. 액상 이산화탄소 또는 스노우(10)의 주입은 제2케이스(120)의 일측에 형성된 공급공을 통해 주입될 수 있다.

여기서 액상 이산화탄소의 경우에는 수평면을 이루면서 비교적 균일하게 수용되나, 스노우(10)의 경우에는 고형입자로 이루어져 수평면을 이루는 등의 비교적 고르게 누적되는 것이 어렵고 일부에 누적량이 상대적으로 많은 부분이 발생할 수 있다. 누적량이 많은 부분이 평면인 가압면에 의해 가압방향으로 가압되면 상대적으로 누적량이 적은 부분이 압착된 부분보다 밀도가 높게 형성되고 누적량이 적은 부분은 밀도가 낮게 형성된다. 이러한 누적량에 따른 불균일한 밀도는 제조된 드라이아이스의 지속속도를 저하시키는 요인이 된다.

이러한 점을 극복하기 위해 이하에서 설명할 피스톤(200)의 경우, 가압면이 곡면으로 형성되어 스노우(10)와의 접촉시에 불균일하게 누적량이 형성된 스노우(10)를 비교적 고르게 함과 동시에 압착이 가능하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤(200)을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 피스톤(200)은 로드(201) 및 로드(201)의 일단과 결합된 가압플레이트(210)를 포함한다. 가압플레이트(210)는 가압면에 분산가압부(211) 및 가압단부(212)를 포함한다. 분산가압부(211)는 곡면으로 형성된 표면이고, 가압방향으로 볼록하게 형성될 수 있다. 예시는 가압방향을 기준으로 횡방향으로 곡면이 형성된 형태이나 가압면의 곡부는 이에 한정되지 않고, 반구형으로 볼록한 형태 등 가압방향으로 볼록한 곡부가 형성된 타입이면 형상에 제한은 없다. 물론 바람직하게는 도시된 바와 같이 휘어진 평면 타입의 가압면일 수 있다.

이러한 형상은 볼록한 형상에 의해 가압방향으로 가장 나아가 있는 지점이 가압시에 스노우(10)에 먼저 닿을 가능성이 높고 스노우(10)는 곡면의 분산가압부(211)에 의해 주변부(11d)로 밀려 분산될 수 있다. 분산 및 가압방향은 분산가압부(211)의 곡률이 클수록 분산량이 증가될 수 있다. 이는 스노우(10)의 분산 방향이 곡면으로부터 수직하는 방향으로 스노우(10)를 밀어내어 분산가압부(211)의 가장 돌출된 지점으로부터 양측으로 스노우(10)를 분산시킬 수 있다. 물론, 이는 도시된 예시에 따른 설명이며, 분산가압부(211)가 곡부를 포함하는 반구형상으로 볼록하게 마련된 경우에는 분산방향으 가장 돌출된 지점으로부터 방사상으로 스노우(10)를 분산시킬 수 있다.

즉, 스노우(10)를 분산시키기 위한 일 구조로서의 분산가압부(211)는 곡부를 포함한다는 전제로 형상의 변경이 있는 경우에도 상기 가장 돌출된 지점은 가압면의 중심에 위치되는 것이 바람직하며, 중심으로부터 양측 또는 방사상 등의 상기 중심의 주변부(11d)로 스노우(10)를 분산시킬 수 있다.

전술한 스노우(10)가 분산되는 과정을 통해 스노우(10)의 분산이 이루어지면 피스톤(200)의 지속적인 가압방향으로의 가압이 분산된 스노우(10)를 가압시킬 수 있다. 이는 접촉에 의한 압착이 되고, 스노우(10)는 밀도가 증가하면서 성형될 수 있다.

즉, 피스톤(200)의 가압부 중 곡면형상을 가진 분산가압부(211)는 스노우(10)의 분산으로부터 가압까지 수행함으로써 균일한 밀도의 드라이아이스 너겟(11)을 제조할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 피스톤(200)이 가압방향으로 이동하는 것을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 피스톤(200)은 제1가압구간(S1)을 통과하여 제2가압구간(S2)으로 이동될 수 있다. 피스톤(200)의 이동 전에 스노우(10)의 공급이 이루어진 상태일 수 있으므로, 스노우(10)는 피스톤(200)의 이동에 따라 증가되는 압력이 전달될 수 있다. 피스톤(200)은 제1실린더(100) 내측에 형성되는 제1가압구간(S1)을 경유하고 제1실린더(100) 내측에 형성되는 제2가압구간(S2)을 통해 스노우(10)를 가압할 수 있다.

한편, 스노우(10)는 실린더(100) 내부에 제공된 후로 레벨링과 같은 별도의 공정이 수행되는 것이 아니므로 제공된 스노우(10)는 누적된 양이 지지대(300) 상에서 부분별로 각각 다를 수 있다. 각각 누적양이 다른 스노우(10)는 가압플레이트(210)에 의해 가압되면 누적량이 많은 부분은 고밀도로 형성되고, 누적량이 적은 부분은 저밀도로 형성되어, 저밀도로 형성된 부분이 상대적으로 기화율이 높아 불균일하게 기화될 수 있고 이는 전체적인 드라이아이스 너겟(11)의 기화속도를 촉진하는 원인이 될 수 있다.

이를 방지하기 위해 스노우(10)를 분산시킬 수 있는 곡면의 분산가압부(211)를 마련하고, 분산가압부(211)가 압력을 증가시키고, 스노우(10)와의 접촉을 통해 스노우(10)의 불균일한 누적상태를 분산시킴으로써, 성형형상에 대응되는 형태로 스노우(10)를 분산시킬 수 있다. 이는 분산가압부(211)의 접촉에 의한 스노우(10)의 압착성형을 통해 밀도가 균일한 드라이아이스 너겟(11)을 제조할 수 있는 전처리의 일종이 된다. 이를 가압플레이트(210)의 분산가압부(211)가 수행하는 것이다.

나아가, 가압단부(212)는 분산가압부(211)로부터 적어도 양단에 위치하고 분산가압부(211)가 반구형으로 돌출된 경우에는 가압단부(212)는 링형으로 형성될 수 있다. 즉, 형상에는 전술한 조건을 만족하는 이상 특정형상에 한정되는 것은 아니다.

가압단부(212)는 분산가압부(211)에 의해 측면으로 분산된 스노우(10)가 보다 효과적으로 뭉칠 수 있도록 평면으로 형성되고 가압방향과 평행한 방향으로 형성될 수 있다. 이는 분산가압부(211)에 의해 특면으로 이동되는 스노우(10)가 가압단면이 가압하는 영역으로 이동되기 전에 가압단부(212) 측에서는 가압이 이루어지고 있는 상태가 되므로, 이동되는 스노우(10)는 상대적으로 밀도가 높은 가압단부(212)의 진행방향으로는 진입할 수 없다. 즉, 스노우(10)는 분산가압부(211)에 의해 가압되되, 분산가압부(211)의 가압방향 전측에 위치한 스노우(10)는 분산가압부(211)와의 접촉이후에는 상기 전측의 범위 내에서 압착될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 드라이아이스 너겟(11) 제조장치에 의해 생성된 드라이아이스 너겟(11)을 나타낸 도면이다.

도 4는 전술한 드라이아이스 너겟(11) 제조장치에 의해 제조된 드라이아이스 너겟(11)의 일 예로, 곡부를 포함하는 분산가압부(211)에 의해 압착된 곡면부(11a) 및 가압단부(212)에 의해 형성된 평면부(11b)를 포함하는 드라이아이스 너겟(11)이다. 바람직하게는 드라이아이스 너겟(11)은 중앙부(11c) 및 주변부(11d)의 밀도가 바람직하게는 서로 동일하고 단위부피당 임의의 부분을 서로 비교했을 때 서로 동일할 수 있다. 적어도 이는 불균일한 드라이아이스 너겟(11)에서의 임의의 부분 간 밀도차이보다 균일성에서 개선된 결과를 얻을 수 있다. 이러한 결과는 드라이아이스 너겟(11)의 기화속도를 지연시켜 같은 스노우(10) 양으로 제조된 평면의 드라이아이스 너겟(11)보다 장시간 사용이 가능한 드라이아이스 너겟(11)이 제조될 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

10 : 스노우
11 : 드라이아이스 너겟
11a : 곡면부
11b : 평면부
11c : 중앙부
11d : 주변부
100 : 실린더
110 : 제1케이스
120 : 제2케이스
200 : 피스톤
201 : 로드
210 : 가압플레이트
211 : 분산가압부
212 : 가압단부
300 : 지지대
S1 : 제1가압구간
S2 : 제2가압구간
P : 가압공간

Claims

실린더 외측에서 내측으로 연장되는 로드; 및
상기 실린더 내측에 위치되는 상기 로드의 일단부와 결합되고, 상기 실린더 내에 형성되는 제1가압구간으로부터 제2가압구간으로 형성되는 가압방향으로 가압하며, 상기 실린더 내벽에 접하도록 확장형성되는 가압플레이트;를 포함하고,
상기 가압플레이트는,
상기 가압방향을 향해 볼록하게 곡형으로 형성되는 분산가압부; 및
상기 분산가압부의 단부 측에서 상기 실린더의 내벽에 접하고, 상기 가압방향을 대향하는 평면으로 형성되는 가압단부;를 포함하되,
상기 분산가압부는 상기 가압플레이트와 스노우 간의 접촉을 통한 가압 전에, 상기 제2가압구간 내에서 불균일하게 누적된 스노우를 성형형상에 대응되는 형태로 분산시키는, 곡형의 가압면을 가진 피스톤.
청구항 1에 있어서,
상기 분산가압부는,
상기 가압방향으로 볼록한 반구형태로 형성되는, 곡형의 가압면을 가진 피스톤.
청구항 1에 있어서,
상기 가압단부는
상기 가압방향으로 분산가압부에 의해 가압되어 측면으로 이동된 스노우를 상기 가압방향으로 가압하는, 곡형의 가압면을 가진 피스톤.
제1케이스 및 제2케이스의 접촉에 의해 가압공간이 형성되는 실린더; 및
상기 실린더 내에서 상기 가압공간을 가압하고, 상기 실린더 외측에서 내측으로 연장되는 로드 및 상기 실린더 내벽에 접하도록 확장형성되는 가압플레이트를 포함하는 피스톤;을 포함하고,
상기 가압플레이트는,
상기 가압방향을 향해 볼록하게 곡형으로 형성되는 분산가압부; 및
상기 분산가압부의 단부 측에서 상기 실린더의 내벽에 접하고, 상기 가압방향을 대향하는 평면으로 형성되는 가압단부;를 포함하되,
상기 분산가압부는 상기 가압플레이트와 스노우 간의 접촉을 통한 가압 전에, 상기 제2가압구간 내에서 불균일하게 누적된 스노우를 성형형상에 대응되는 형태로 분산시키는, 드라이아이스 너겟 제조장치.
청구항 4에 있어서,
상기 분산가압부는,
상기 가압방향으로 볼록한 반구형태로 형성되는, 드라이아이스 너겟 제조장치.
청구항 4에 있어서,
상기 가압단부는
상기 가압방향으로 분산가압부에 의해 가압되어 측면으로 이동된 스노우를 상기 가압방향으로 가압하는, 드라이아이스 너겟 제조장치.