KR102250133B1 - 자동 세차기용 유체 분사 장치 - Google Patents

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박성영
최지현
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공주대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은, 길이 방향 일단에 제1유체의 유입을 위한 제1유체 유입구가 형성되고, 길이 방향 다른 일단에 상기 제1유체 유입구를 통해 유입된 제1유체가 토출되는 제1유체 토출구가 형성되며, 상기 제1유체 유입구와 상기 제1유체 토출구 사이에 제1유체의 이동을 안내하는 복수 개의 제1유체 유로가 형성되는 제1유체 유동관; 길이 방향 일단에 상기 제1유체 토출구와 연통하는 연결구가 형성되고, 상기 연결구와 연통하여 분사구가 형성되며, 상기 연결구를 거쳐 상기 분사구에 이르는 제1유체를 무화시켜 분사하는 분사 노즐; 및 상기 제1유체 유동관의 내측에 설치되되, 초음파를 가해 제1유체의 무화를 촉진하는 초음파 발생기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세차기용 유체 분사 장치에 관한 것이다.

Description

자동 세차기용 유체 분사 장치{fluid spray apparatus for automatic car washing machine}
본 발명은 자동 세차기용 유체 분사 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차로의 유체 분사 과정에서 유체의 분사 입경을 줄이고, 유체의 분사 각도를 넓힘으로써 유체의 전달 범위가 확장될 수 있도록 하는 자동 세차기용 유체 분사 장치에 관한 것이다.
자동차의 외면은 먼지 등의 오물로 오염될 수밖에 없다.
이때, 자동차를 오염 상태로 방치하게 되면 시야 확보가 곤란해질 뿐만 아니라 도장면의 손상으로 이어질 수 있다.
이에 운전자들은 자동차 외면을 세척, 즉 세차하여 오물을 제거하고 있다.
한편, 과거 세차는 수작업으로 진행되는 것이 일반적이었다.
수작업에 의한 세차는 자동차의 미세 부위까지도 세척할 수 있는 장점이 있으나, 준비 및 실시에 상당한 번거로움이 따르는 문제가 있었다.
상기 문제를 해소하기 위하여 자동 세차기가 제안된바 있다.
자동 세차기는, 차체의 이동 과정에서 세척수 및 세제의 분사, 브러쉬의 회전 및 에어 분사가 자동으로 진행되는바, 수작업에 의한 세차에 따르는 번거로움을 해소할 수 있으므로 그 이용이 급속히 늘고 있다.
그러나 종래 자동 세차기는 세척수, 세제 및 에어의 분사 효율이 낮은 문제가 있었다.
즉, 종래 자동 세차기의 유체 분사 장치는, 세척수 및 세제의 분사 입자 크기가 비교적 클 뿐만 아니라 세척수, 세제 및 에어의 분사 각도가 비교적 좁았던바, 세척수, 세제 및 에어가 자동차의 표면에 고르게 미치기 위해서는 비교적 장시간 세척수, 세제 및 에어 분사가 실시되어야만 했으므로 이에 의해 세척수 및 세제 소비가 상대적으로 늘게 되고 자동차의 물기 건조가 상대적으로 지연되는 문제가 있었다.
상기의 이유로 해당분야에서는 자동차로의 유체 분사 과정에서 유체의 분사 입경을 줄이고, 유체의 분사 각도를 넓힘으로써 유체의 전달 범위가 확장될 수 있도록 하는 자동 세차기용 유체 분사 장치의 개발을 시도하고 있으나, 현재까지는 만족할만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0773780호(2007. 11. 12. 공고)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 자동차로의 유체 분사 과정에서 유체의 분사 입경을 줄이고, 유체의 분사 각도를 넓힘으로써 유체의 전달 범위가 확장될 수 있도록 하는 자동 세차기용 유체 분사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
길이 방향 일단에 제1유체의 유입을 위한 제1유체 유입구가 형성되고, 길이 방향 다른 일단에 상기 제1유체 유입구를 통해 유입된 제1유체가 토출되는 제1유체 토출구가 형성되며, 상기 제1유체 유입구와 상기 제1유체 토출구 사이에 제1유체의 이동을 안내하는 복수 개의 제1유체 유로가 형성되는 제1유체 유동관; 길이 방향 일단에 상기 제1유체 토출구와 연통하는 연결구가 형성되고, 상기 연결구와 연통하여 분사구가 형성되며, 상기 연결구를 거쳐 상기 분사구에 이르는 제1유체를 무화시켜 분사하는 분사 노즐; 및 상기 제1유체 유동관의 내측에 설치되되, 초음파를 가해 제1유체의 무화를 촉진하는 초음파 발생기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세차기용 유체 분사 장치를 제안한다.
본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치는, 제1유체 유동관의 제1유체 유로가 센터 유로 및 선회 유로를 포함하는바, 센터 유로를 따라 유동하는 제1유체 중의 일부가 선회 유로를 따라 유동하여 제1유체 유입구 측으로 향함에 따라 제1유체 유입구와 제1유체 유출구 사이에서의 제1유체 유동 정체가 해소되므로 제1유체 유동관에서의 제1유체 유동이 원활해질 수 있어 제1유체의 분사 각도가 넓어질 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치는, 초음파 발생기를 포함하는바, 초음파 발생기에 의해 제1유체 유로 내의 제1유체에 초음파가 가해짐에 따라 제1유체가 미립화되므로 제1유체의 분사 입경을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치는 제2유체 유동관을 더 포함할 수 있는바, 제2유체 유동관을 통해 제2유체가 유동함에 따라 제1유체와 함께 제2유체가 분사될 수 있으므로 이종 유체의 동시 분사가 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치의 외형을 보인 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치에서의 유체 유동 및 분사를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치에서의 유체 유동 방향 및 분사 방향 전환을 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치가 제2유체 유동관을 더 포함하는 예를 보인 예시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치에서 초음파 발생기로부터 발생하는 초음파의 주파수에 따른 유체의 평균 입경을 보인 예시도이다.
이하, 첨부 도면에 의거 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A)는, 제1유체 유동관(10); 분사 노즐(20); 및 초음파 발생기(30);를 포함한다.
본 발명의 제1유체 유동관(10)은 길이 방향 일단에 제1유체의 유입을 위한 제1유체 유입구(11)가 형성되고, 길이 방향 다른 일단에 제1유체 유입구(11)를 통해 유입된 제1유체가 토출되는 제1유체 토출구(12)가 형성되며, 제1유체 유입구(11)와 제1유체 토출구(12) 사이에 제1유체의 이동을 안내하는 복수 개의 제1유체 유로(13)가 형성된다.
따라서, 제1유체 유동관(10)에 의해 제1유체가 분사 노즐(20) 측으로 유동한다.
이때, 제1유체 유입구(11)는 사전 설정된 압력으로 가압된 제1유체가 수용된 제1유체 챔버(14)에 연결됨으로써 제1유체 챔버(14)로부터 공급되는 제1유체가 제1유체 유입구(11)로 유입된다.
그리고 제1유체 토출구(12)는 아래에서 설명하는 분사 노즐(20)의 연결구(21)에 연결됨으로써 제1유체 토출구(12)를 통해 토출되는 제1유체가 연결구(21)를 거쳐 아래에서 설명하는 분사 노즐(20)의 분사구(22)를 통해 분사된다.
그리고 제1유체 유로(13)는, 제1유체 유입구(11)로부터 제1유체 토출구(12)를 향해 곧게 이어지되, 내측에 초음파 발생기(30)가 설치되는 센터 유로(13a); 및 센터 유로(13a)를 중심으로 좌우 대칭 형태로 형성되되, 곡선 형태로 형성되는 선회 유로(13b);를 포함함으로써 센터 유로(13a)를 따라 유동하는 제1유체 중의 일부가 선회 유로(13b)를 따라 유동함으로써 센터 유로(13a) 내에서의 제1유체 유동 정체가 해소된다.
여기서, 제1유체 유입구(11)의 단면적은 제1유체의 유입이 시작되는 센터 유로(13a) 길이 방향 일단의 단면적에 비해 작게 형성됨으로써 센터 유로(13a) 내부로의 제1유체 유입이 원활하다.
그리고 센터 유로(13a) 길이 방향 일단의 단면적은 센터 유로(13a) 길이 방향 중간의 단면적에 비해 작게 형성됨으로써 센터 유로(13a) 길이 방향 일단으로부터 길이 방향 중간으로의 제1유체 유동이 원활하다.
그리고 센터 유로(13a) 길이 방향 중간의 단면적은 센터 유로(13a) 길이 방향 다른 일단의 단면적에 비해 작거나 같게 형성됨으로써 센터 유로(13a) 길이 방향 중간으로부터 길이 방향 다른 일단으로의 제1유체 유동이 원활하다.
그리고 센터 유로(13a)는 제1유체 유입구(11)에 인접하는 길이 방향 일단으로부터 제1유체 토출구(12)에 인접하는 길이 방향 다른 일단으로 향하며 점차로 폭이 커짐으로써 센터 유로(13a) 내에서의 제1유체 유동이 원활하다.
한편, 제1유체는 세척수, 세제 및 에어 중의 하나일 수 있다.
따라서, 세척수 분사에 의해 자동차의 초벌 세척 및 자동차의 헹굼이 이루어질 수 있고, 세제 분사에 의해 자동차의 거품 세척이 이루어질 수 있으며, 에어 분사에 의해 자동차의 물기 건조가 이루어질 수 있다.
본 발명의 분사 노즐(20)은, 길이 방향 일단에 상기 제1유체 토출구(12)와 연통하는 연결구(21)가 형성되고, 연결구(21)와 연통하여 분사구(22)가 형성되며, 연결구(21)를 거쳐 분사구(22)에 이르는 제1유체를 무화(atomization)시켜 분사한다.
이때, 분사구(22)의 단면적은 연결구(21)의 단면적에 비해 더 크게 형성됨으로써 분사구(22)를 통한 제1유체의 분사가 원활하다.
본 발명의 초음파 발생기(30)는, 제1유체 유동관(10)의 내측, 더욱 구체적으로 센터 유로(13a)의 내측에 설치되되, 초음파를 가해 제1유체를 무화(atomization)를 촉진한다.
이때, 초음파 발생기(30) 초음파를 발생할 수 있는 것이라면 통상의 어떠한 구조 및 방식의 것이어도 무방하다.
다만, 초음파 발생기(30)로부터 발생하는 초음파의 주파수는 20kHz를 초과하는 것임이 바람직하다.
따라서, 초음파 발생기(30)로부터 발생하는 20kHz를 초과하는 주파수의 초음파에 의해 제1유체의 무화가 촉진된다.
또한, 추가적으로 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A)는, 도 5에 도시된 바와 같이 길이 방향 일 단에 제2유체가 유입되는 제2유체 유입구(41)가 형성되고, 길이 방향 다른 일단에 제2유체 유입구(41)를 통해 유입된 제2유체가 토출되는 제2유체 토출구(42)가 형성되며, 상기 제2유체 유입구(41)와 상기 제2유체 토출구(42) 사이에 제2유체의 이동을 안내하는 제2유체 유로(43)가 형성되고, 상기 제2유체 토출구(42)는 상기 연결구(21)와 연통하는 제2유체 유동관(40);을 더 포함할 수 있다.
따라서, 제2유체 유동관(40)에 의해 제2유체가 분사 노즐(20) 측으로 유동한다.
이때, 제2유체 유입구(41)는 사전 설정된 압력으로 가압된 제2유체가 수용된 제2유체 챔버(44)에 연결됨으로써 제2유체 챔버(44)로부터 공급되는 제2유체가 제2유체 유입구(41)로 유입된다.
여기서, 제2유체 유로(43)는 복수로 분기되며, 제2유체 토출구(42)는 복수로 분기된 제2유체 유로(43) 각각의 길이 방향 말단에 형성된다.
한편, 제2유체는 세척수, 세제 및 에어 중의 하나이되, 제1유체와는 다른 종류임으로써 분사 노즐(20)을 통해 이종의 유체가 동시에 분사될 수 있다.
본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A)를 통한 유체 분사에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A)는 제1유체로서 세척수, 예컨대 수돗물을 분사할 수 있다.
즉, 수돗물이 수용된 제1유체 챔버(14)를 제1유체 유입구(11)에 연결함으로써 제1유체 유동관(10)을 따라 수돗물이 유동하게 되므로 분사 노즐(20)을 통해 수돗물이 분사될 수 있다.
따라서, 수돗물을 자동차에 분사함으로써 자동차의 초벌 세척 및 자동차의 헹굼이 이루어질 수 있다.
다음으로, 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A)는 제1유체로서 세제(원액을 일정한 비율로 수돗물과 혼합한 것)를 분사할 수 있다.
즉, 세제(원액을 일정한 비율로 수돗물과 혼합한 것)가 수용된 제1유체 챔버(14)를 제1유체 유입구(11)에 연결함으로써 제1유체 유동관(10)을 따라 세제(원액을 일정한 비율로 수돗물과 혼합한 것)가 유동하게 되므로 분사 노즐(20)을 통해 세제가 분사될 수 있다.
따라서, 세제를 자동차에 분사함으로써 자동차의 거품 세척이 이루어질 수 있다.
다음으로, 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A)는 제1유체로서 에어를 분사할 수 있다.
즉, 에어가 수용된 제1유체 챔버(14)를 제1유체 유입구(11)에 연결함으로써 제1유체 유동관(10)을 따라 에어가 유동하게 되므로 분사 노즐(20)을 통해 에어가 분사될 수 있다.
따라서, 에어를 자동차에 분사함으로써 자동차의 물기 제거가 이루어질 수 있다.
다만, 제1유체 유동관(10)에서의 제1유체 유동이 정체되면 분사 노즐(20)을 통한 제1유체의 분사가 미흡할 수 있다.
그러나 본 발명에서 제1유체 유동관(10)의 제1유체 유로(13)는, 제1유체 유입구(11)로부터 제1유체 토출구(12)를 향해 곧게 이어지게 형성되는 센터 유로(13a); 및 센터 유로(13a)를 중심으로 좌우 대칭 형태로 형성되되, 곡선 형태로 형성되는 선회 유로(13b);를 포함하는바, 도 3에 도시된 바와 같이 센터 유로(13a)를 따라 유동하는 제1유체 중의 일부가 선회 유로(13b)를 따라 유동함으로써 센터 유로(13a) 내에서의 제1유체 유동 정체가 해소되므로 분사 노즐(20)을 통한 제1유체의 분사가 원활, 더욱 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이 제1유체의 유동 방향 전환이 빨라질 뿐만 아니라 유동 폭이 넓어짐에 따라 제1유체의 분사 각도가 넓어질 수 있다.
따라서, 제1유체의 분사 각도가 넓어짐에 의해 제1유체의 전달 범위가 확장되므로 세척수 분사에 의한 자동차의 초벌 세척 및 자동차의 헹굼이 원활할 수 있고, 세제 분사에 의한 자동차의 거품 세척이 원활할 수 있으며, 에어 분사에 의한 자동차의 물기 제거가 원활할 수 있다.
더불어, 본 발명에서 센터 유로(13a)의 내측에는 초음파 발생기(30)가 설치되는바, 센터 유로(13a) 내에서 유동하는 제1유체에 초음파 발생기(30)로부터 발생하는 초음파가 가해짐에 따라 제1유체의 무화가 촉진되어 도 6에 도시된 바와 같이 제1유체가 미립화되므로 제1유체의 분사 입경을 줄일 수 있다.
따라서, 제1유체의 분사 입경이 줄어듬에 의해 제1유체의 전달 범위가 확장되므로 세척수 분사에 의한 자동차의 초벌 세척 및 자동차의 헹굼이 더욱 원활할 수 있고, 세제 분사에 의한 자동차의 거품 세척이 더욱 원활할 수 있으며, 에어 분사에 의한 자동차의 물기 제거가 더욱 원활할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A)는 이종 유체의 동시 분사가 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명은, 길이 방향 일 단에 제2유체가 유입되는 제2유체 유입구(41)가 형성되고, 길이 방향 다른 일단에 제2유체 유입구(41)를 통해 유입된 제2유체가 토출되는 제2유체 토출구(42)가 형성되며, 상기 제2유체 유입구(41)와 상기 제2유체 토출구(42) 사이에 제2유체의 이동을 안내하는 제2유체 유로(43)가 형성되고, 상기 제2유체 토출구(42)는 상기 연결구(21)와 연통하는 제2유체 유동관(40);을 더 포함할 수 있는바, 제2유체 유동관(40)에 의해 제2유체가 분사 노즐(20) 측으로 유동하여 분사되므로 제1유체와 제2유체의 동시 분사가 이루어질 수 있다.
따라서, 이종 유체를 동시에 분사, 예컨대 제1유체로서 수돗물을 분사함과 동시에 제2유체로서 세제(원액)를 분사함으로써 세제 희석 등의 번거로움 없이 자동차의 거품 세척 등이 이루어질 수 있다.
이때, 제1유체 유동관(10)에 연결되는 제1유체 챔버(14) 및 제2유체 유동관(40)에 연결되는 제2유체 챔버(44) 중 어느 하나의 개방을 제한하게 되면 분사 노즐(20)을 통해서는 한 종류의 유체만이 분사될 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A)는 자동 세차기에 복수로 마련되어 복수 개 전체가 동일 종류의 제1유체를 분사할 수 있다.
예컨대, 자동차의 초벌 세척 과정에서 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A) 복수 개 전체가 동일하게 세척수를 분사하고, 자동차의 거품 세척 과정에서 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A) 복수 개 전체가 동일하게 세제를 분사할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A)는 자동 세차기에 복수로 마련되어 복수 개 중의 일부와 다른 일부가 서로 다른 종류의 제1유체를 분사할 수 있다.
예컨대, 자동차의 초벌 세척 과정에서 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A) 복수 개 중의 일부가 세척수를 분사하고, 자동차의 거품 세척 과정에서 본 발명에 의한 자동 세차기용 유체 분사 장치(A) 복수 개 중의 다른 일부가 세제를 분사할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 가능하며, 그와 같은 변경은 이하 청구범위 기재에 의하여 정의되는 본 발명의 보호범위 내에 있게 된다.
10 : 제1유체 유동관 11 : 제1유체 유입구
12 : 제1유체 토출구 13 : 제1유체 유로
13a : 센터 유로 13b : 선회 유로
14 : 제1유체 챔버 20 : 분사 노즐
21 : 연결구 22 : 분사구
30 : 초음파 발생기 40 : 제2유체 유동관
41 : 제2유체 유입구 42 : 제2유체 토출구
43 : 제2유체 유로 44 : 제2유체 챔버
A : 유체 분사 장치

Claims (7)

  1. 길이 방향 일단에 제1유체의 유입을 위한 제1유체 유입구(11)가 형성되고, 길이 방향 다른 일단에 상기 제1유체 유입구(11)를 통해 유입된 제1유체가 토출되는 제1유체 토출구(12)가 형성되며, 상기 제1유체 유입구(11)와 상기 제1유체 토출구(12) 사이에 제1유체의 이동을 안내하는 복수 개의 제1유체 유로(13)가 형성되는 제1유체 유동관(10);
    길이 방향 일단에 상기 제1유체 토출구(12)와 연통하는 연결구(21)가 형성되고, 상기 연결구(21)와 연통하여 분사구(22)가 형성되며, 상기 연결구(21)를 거쳐 상기 분사구(22)에 이르는 제1유체를 무화시켜 분사하는 분사 노즐(20); 및
    상기 제1유체 유동관(10)의 내측에 설치되되, 초음파를 가해 제1유체의 무화를 촉진하는 초음파 발생기(30);를 포함하고,
    상기 제1유체 유로(13)는, 상기 제1유체 유입구(11)로부터 상기 제1유체 토출구(12)를 향해 곧게 이어지되, 내측에 상기 초음파 발생기(30)가 설치되는 센터 유로(13a); 상기 센터 유로(13a)를 중심으로 좌우 대칭 형태로 형성되되, 곡선 형태로 형성되는 선회 유로(13b);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세차기용 유체 분사 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1유체 유입구(11)의 단면적은 제1유체의 유입이 시작되는 상기 센터 유로(13a) 길이 방향 일단의 단면적에 비해 작게 형성되고, 상기 센터 유로(13a) 길이 방향 일단의 단면적은 상기 센터 유로(13a) 길이 방향 중간의 단면적에 비해 작게 형성되며, 상기 센터 유로(13a) 길이 방향 중간의 단면적은 상기 센터 유로(13a) 길이 방향 다른 일단의 단면적에 비해 작거나 같게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동 세차기용 유체 분사 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센터 유로(13a)는 상기 제1유체 유입구(11)에 인접하는 길이 방향 일단으로부터 상기 제1유체 토출구(12)에 인접하는 길이 방향 다른 일단으로 향하며 점차로 폭이 커지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자동 세차기용 유체 분사 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1유체 유입구(11)는 사전 설정된 압력으로 가압된 제1유체가 수용된 제1유체 챔버(14)와 연결되고, 상기 제1유체 토출구(12)는 상기 분사 노즐(20)의 상기 연결구(21)에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동 세차기용 유체 분사 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분사구(22)의 단면적은 상기 연결구(21)의 단면적에 비해 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동 세차기용 유체 분사 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    길이 방향 일 단에 제2유체가 유입되는 제2유체 유입구(41)가 형성되고, 길이 방향 다른 일단에 상기 제2유체 유입구(41)를 통해 유입된 제2유체가 토출되는 제2유체 토출구(42)가 형성되며, 상기 제2유체 유입구(41)와 상기 제2유체 토출구(42) 사이에 제2유체의 이동을 안내하는 제2유체 유로(43)가 형성되고, 상기 제2유체 토출구(42)는 상기 연결구(21)와 연통하는 제2유체 유동관(40);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 세차기용 유체 분사 장치.
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