KR102455949B1 - 스노우젯 분사장치 - Google Patents

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KR102455949B1
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(주)빅텍스
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Abstract

액화이산화탄소가 이동되고 유입관 및 유출관을 포함하는 이송관; 유입관과 독립적으로 연결되는 제1챔버 및 제2챔버를 포함하는 챔버; 제1챔버 내에 위치한 제1발열봉 및 제2챔버챔 내에 위치한 제2발열봉을 포함하는 발열봉; 및 유출관 상에 연결되는 레귤레이터;를 포함하는, 스노우젯 분사장치가 제공된다.

Description

스노우젯 분사장치{SNOWJET SPRAYER}
본 발명은 스노우젯 분사장치에 관한 것이다.
본 발명은 스노우젯 분사장치에 관한 것으로서, 일반적으로 표면세정을 위해 다양한 방법이 사용되고 있다. 물리적인 수단, 화학적인 수단 등이 사용될 수 있는데, 최근 전자장비의 보다 광범위한 적용 등에 의해 반도체를 포함한 인쇄회로기판 등 물리적인 충격에 취약하고, 화학적으로 예민한 대상물을 세척해야하는 경우가 있다. 드물게도 이러한 경우에는 드라이아이스 입자를 분사하여 대상물의 표면을 세척하기도 한다. 뿐만 아니라 드라이아이스 입자를 분사하는 방식은 기체의 표면등 다양한 산업분야에 적용되어오고 있다.
여기서 드라이아이스를 분사하는 과정에서 액화시킨 이산화탄소를 상변화시켜 분사하는 것으로 보다 고압으로 분하여야 하는데 이를 위해 온도를 증가시키는 구성은 재냉각되기 위해 딜레이 타임이 요구된다. 따라서, 작업효율이 저하되고, 작업가능한 양이 동일 시간 대비 감소되어 효과적인 세척이 이루어지기 어렵다는 단점이 존재한다.
대한민국 공개특허공보 제 10-2015-0115608 호 (2015. 10. 14)
본 발명의 일 실시예는 지속적으로 스노우젯이 제공되도록 복수의 챔버가 교번하여 구동되어 액화이산화탄소를 스노우로 상변화시키켜 공급하는 것을 목적으로 한다.
액화이산화탄소가 이동되고 유입관 및 유출관을 포함하는 이송관; 유입관과 독립적으로 연결되는 제1챔버 및 제2챔버를 포함하는 챔버; 제1챔버 내에 위치한 제1발열봉 및 제2챔버챔 내에 위치한 제2발열봉을 포함하는 발열봉; 및 유출관 상에 연결되는 레귤레이터;를 포함하는, 스노우젯 분사장치가 제공된다.
그리고, 유입관은 제1챔버에 연결되는 제1유입관 및 제2챔버에 연결되는 제2유입관을 포함하고, 제1유입관 상에 위치된 제1유입밸브 및 제2유입관 상에 위치된 제2유입밸브는 서로 교번하여 개방되어 액화이산화탄소가 제1챔버 또는 제2챔버에 교번하여 공급될 수 있다.
또한, 유출관은 제1챔버에 연결되는 제1유출관 및 제2챔버에 연결되는 제2유출관을 포함하고, 제1유출관 상에 위치된 제1유출밸브 및 제2유출관 상에 위치된 제2유출밸브는 서로 교번하여 개방되어, 제1챔버 또는 제2챔버 내의 액화이산화탄소가 레귤레이터 측으로 교번하여 공급될 수 있다.
또한, 제1발열봉이 발열되어 제1챔버의 온도가 증가되는 동안, 제2발열봉은 냉각되어 제2챔버 내부의 온도가 감소되도록 하고, 제2발열봉이 발열되어 제2챔버의 온도가 증가되는 동안, 제1발열봉은 냉각되어 제1챔버 내부의 온도가 감소될 수 있다.
또한, 액화이산화탄소는, 제1유입관, 제1챔버, 제1유출관 및 레귤레이터를 경유하는 제1흐름 및 제2유입관, 제2챔버, 제2유출관 및 레귤레이터를 경유하는 제2흐름 중 하나의 흐름을 형성하되, 제1흐름 및 제2흐름은 교번하여 연속적으로 형성될 수 있도록 제1유입밸브, 제2유입밸브, 제1유출밸브 및 제2유출밸브의 개폐가 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지속적으로 스노우젯이 제공되도록 복수의 챔버가 교번하여 구동되어 액화이산화탄소를 스노우로 상변화시켜 공급하는 스노우젯 분사장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스노우젯 분사장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스노우젯 분사장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화이산화탄소가 이동되는 제1흐름을 나타낸 것이고, 도 4는 액화이산화탄소가 이동되는 제2흐름을 나타낸 도면이다.
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.
본 발명의 스노우젯 분사장치는 지속적으로 소정의 압력을 유지하며 스노우젯을 공급할 수 있도록 하는 것이며, 액화이산화탄소의 상변화를 위한 가열을 복수의 챔버(100)를 통해 교번하여 수행함으로써 구현할 수 있다. 여기서, 유체의 이동을 제어하는 밸브의 개폐는 전자제어될 수 있는 것으로 도시되지 않은 제어부에 의해 제어될 수 있으며, 제어부는 압력 또는 싸이클이 수행되는 단계별 시간간격 등을 기준으로 밸브의 개폐여부를 결정하여 제어할 수 있다. 이러한 목적 및 메커니즘을 달성하기 위한 구성을 이하의 도 1 내지 도 4를 통해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스노우젯 분사장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 스노우젯 분사장치는 액화이산화탄소가 이동되고 유입관(210) 및 유출관(220)을 포함하는 이송관(200), 유입관(210)과 독립적으로 연결되는 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)를 포함하는 챔버(100), 제1챔버(110) 내에 위치한 제1발열봉(410) 및 제2챔버(120)챔 내에 위치한 제2발열봉(420)을 포함하는 발열봉, 및 유출관(220) 상에 연결되는 레귤레이터(300)를 포함할 수 있다.
스노우젯 분사장치는 챔버(100) 내에서 액화이산화탄소를 가열시켜 상변화와 동시에 압력이 증가된 스노우를 분사할 수 있다. 이때 압력이 증가된 스노우는 레귤레이터(300) 측으로 이동되어 레귤레이터(300)가 기 결정된 압력을 유지하여 분사될 수 있도록 한다.
구체적으로, 액화이산화탄소는 소정의 탱크에 저장되어 있고, 상기 탱크과 연결된 유입관(210)은 챔버(100)로 연결되어 액화이산화탄소가 챔버(100) 내부로 연결될 수 있도록 한다. 이 때 제1챔버(110)와 제2챔버(120) 각각은 유입관(210)으로부터 연장된 제1유입관(211) 및 제2유입관(212) 각각과 연결되어 액화이산화탄소가 이동되는 경로가 구분될 수 있다. 여기서 제1유입관(211) 및 제2유입관(212)을 통해서는 동시에 액화이산화탄소가 공급되지는 않고 교번하여 액화이산화탄소가 공급될 수 있다.
즉, 액화이산화탄소는 제1유입관(211) 상에 마련된 제1유입밸브(211a)와 제2유입관(212) 상에 마련된 제2유입밸브(212a)가 교번하여 개방됨으로써 액화이산화탄소의 공급경로를 결정할 수 있다. 이를 통해 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)에 교번하여 제공되는 액화이산화탄소는 저온상태이므로, 제1챔버(110)(제1챔버(110)는 예시이고 제2챔버(120)가 될 수도 있음) 내부로 유입되어 제1챔버(110)의 내부온도를 냉각시킬 수 있다. 냉각된 제1챔버(110) 내부에서 가열된 액화이산화탄소는 상변화하여 증압(예를 들면 85bar)된 스노우 상태가 될 수 있다. 증압된 스노우는 유출관(220)을 통해 레귤레이터(300)로 전달될 수 있다.
상기 유출관(220)은 제1챔버(110)와 연결된 제1유출관(221) 및 제2챔버(120)와 연결된 제2유출관을 포함하고, 제1유출관(221) 상에는 제1유출밸브(221a)가 마련되며, 제2유출관 상에는 제2유출밸브(222a)가 마련될 수 있다. 여기서 제1유출밸브(221a) 및 제2유출밸브(222a)는 교번하여 개방되어 레귤레이터(300)로 스노우가 제공되도록 할 수 있다.
챔버 내부로 전달된 액화이산화탄소는 챔버(100) 내에 형성된 발열봉의 증온에 의해 가열되어 상변화가 될 수 있다. 챔버(100)의 용량은 스노우젯 분사장치의 용량에 의해 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예인 스노우젯 분사장치는 이하의 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(100)에는 액화이산화탄소가 유입되는 공간이 복수개 마련되어 있다. 그러나 이는 분사가능한 스노우젯의 용량에 따라 선택적인 구성으로 이루어질 수 있다. 즉, 유입관(210)으로부터 제1유입관(211) 및 제2유입관(212)으로 분리되어 액화이산화탄소가 이동되는 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)는 포함하나, 제1챔버(110) 및 제2챔버(120) 각각의 내부공간은 하나 이상이면 만족한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스노우젯 분사장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 전술한 바와 같이 제1챔버(110) 내에 유입관(210)을 통해 액화이산화탄소가 유입되면 제1유입밸브(211a)가 폐쇄되고, 제1발명봉의 온도가 증가될 수 있다. 제1발열봉(410)이 발열되어 제1챔버(110)의 온도가 증가되는 동안, 제2발열봉(420)은 냉각되어 제2챔버(120) 내부의 온도가 감소되도록 하고, 제2발열봉(420)이 발열되어 제2챔버(120)의 온도가 증가되는 동안, 제1발열봉(410)은 냉각되어 제1챔버(110) 내부의 온도가 감소될 수 있다.
즉, 제1챔버(110) 내에서 액화이산화탄소가 발열되는 동안 제2챔버(120)는 제2발열봉(420)의 발열이 중단되고 냉각될 수 있다. 상기 냉각은 제2발열봉(420)이 발열을 중단한 상태를 의미하기도 하고 나아가, 냉각수단에 의해 냉각이 될 수 있다. 또한, 냉각시에는 배기관(211b 또는 212b)이 개방되어 챔버 내부의 고온의 공기가 배기되어 압력이 저하되도록 하여 냉각되는 것을 도모할 수 있다. 이러한 냉각은 제1챔버(110) 내에서 스노우 상태(바람직하게는 초임계상태)로 상변화한 액화이산화탄소가 유출관(220)을 통해 이동되어 레귤레이터(300)에 도달하면, 제2유입관(212)을 통해 액화이산화탄소가 제2챔버(120) 내부로 이동될 수 있다.
이때 액화이산화탄소의 온도에 의해 제2챔버(120)의 제2수용부(121)는 추가적으로 냉각될 수 있다. 물론, 유입되는 액화이산화탄소에 의해 수행되는 냉각의 정도는 작을수록 유리하다. 즉, 유입단계에서 액화이산화탄소와 제2수용부(121)의 표면 간 열교환이 크게 일어날수록 이후 제2발열봉(420)의 발열에 의한 액화이산화탄소의 상변화를 통한 증압에 불리할 수 있다.
따라서, 챔버(100) 내에서 정적상태가 형성된 이후 제2발열봉(420)의 발열에 의한 증압이 크게 될수록 보다 고압의 스노우를 제공할 수 있다. 레귤레이터(300) 측으로 스노우를 제공하기 위해 제2유출관이 개방되면, 제1유출관(221)이 폐쇄되고 제1유입관(211)이 개방되어 액화이산화탄소가 제1챔버(110)로 유입될 수 있다. 물론, 이때 제2챔버(120)로부터 제공되는 스노우는 제2유입관(212) 상에 마련된 제2유입밸브(212a)의 폐쇄에 의해 레귤레이터(300) 측으로 이동될 수 있도록 한다.
여기서, 상기 스노우가 레귤레이터(300)를 경유해 분사되어 유출관(220) 내 압력이 기 결정된 수치 미만으로 저하되면, 제1챔버(110)로부터 스노우가 제공되어 유출관(220) 내의 압력을 증압시켜 레귤레이터(300)가 안정적인 압력(소정의 압력, 예를 들면 75bar)의 스노우를 토출할 수 있도록 도모할 수 있다.
이와 같이 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)로부터 교번하여 레귤레이터(300)와 연결된 유출관(220) 내 압력을 일정범위로 유지시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화이산화탄소가 이동되는 제1흐름(F1)을 나타낸 것이고, 도 4는 액화이산화탄소가 이동되는 제2흐름(F2)을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전술한 유체(액화이산화탄소 및 스노우)는 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)를 경유하여 이동되는 두가지 경로가 형성될 수 있다. 구체적으로 액화이산화탄소는 제1유입관(211), 제1챔버(110), 제1유출관(221) 및 레귤레이터(300)를 경유하는 제1흐름(F1) 및 제2유입관(212), 제2챔버(120), 제2유출관 및 레귤레이터(300)를 경유하는 제2흐름(F2) 중 하나의 흐름이 형성될 수 있다. 이러한 제1흐름(F1) 및 제2흐름(F2)은 구간별로 중복되거나 동시에 이루어질 수 있으나 레귤레이터(300)에 전달하는 압력을 유지하기 위해 챔버(100)로부터 교번하여 전달될 수 있다. 이를 위해 제1유입밸브(211a), 제2유입밸브(212a), 제1유출밸브(221a) 및 제2유출밸브(222a)의 개폐가 제어(미도시된 제어부에 의해 제어될 수 있음)될 수 있다.
상기 유입관(210)은 제1챔버(110)에 연결되는 제1유입관(211) 및 제2챔버(120)에 연결되는 제2유입관(212)을 포함하고, 제1유입관(211) 상에 위치된 제1유입밸브(211a) 및 제2유입관(212) 상에 위치된 제2유입밸브(212a)는 서로 교번하여 개방되어 액화이산화탄소가 제1챔버(110) 또는 제2챔버(120)에 교번하여 공급될 수 있다. 이를 위해 제1유입밸브(211a) 및 제2유입밸브(212a)는 동시에 폐쇄되거나 어느 하나가 개방될 수는 있으나 둘다 개방되지 않도록 한다.
또한, 유출관(220)은 제1챔버(110)에 연결되는 제1유출관(221) 및 제2챔버(120)에 연결되는 제2유출관을 포함하고, 제1유출관(221) 상에 위치된 제1유출밸브(221a) 및 제2유출관 상에 위치된 제2유출밸브(222a)는 서로 교번하여 개방되어, 제1챔버(110) 또는 제2챔버(120) 내의 액화이산화탄소가 레귤레이터(300) 측으로 교번하여 공급될 수 있다. 구체적인 예를 들면, 제1흐름(F1) 상에서 제1챔버(110)를 통해 전달되는 스노우는 레귤레이터(300)에 일정압력(예를 들어 85bar)을 전달하고 있으나, 레귤레이터(300)를 통해 일정한 압력(예를 들어 75bar)으로 토출되면 유출관(220) 내의 압력이 서서히 감소하게 되고, 본 예시에서 85bar 내지 75bar 사이의 압력지점에서 제2유출밸브(222a)의 개방이 이루어지면서 제2챔버(120) 내의 증압된 유체가 유출관(220) 내로 전달되게 된다.
즉, 레귤레이터(300)를 통해 유출된 스노우로 인해 감압된 유출관(220) 내의 압력은 증가될 수 있다. 따라서, 유출관(220) 내의 증가된 압력을 통해 스노우젯 분사장치는 레귤레이터(300)가 요구하는 압력(예를 들어 75bar)보다 높은 압력(예를 들어 85bar)을 지속적으로 제공하여 감압에 의한 세척의 스노우젯 분사의 중단없이 세척 등을 수행할 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.
100 : 챔버
110 : 제1챔버
111 : 제1수용부
120 : 제2챔버
121 : 제2수용부
200 : 이송관
210 : 유입관
211 : 제1유입관
211a : 제1유입밸브
211b : 제1배기관
212 : 제2유입관
212a : 제2유입밸브
211b : 제2배기관
220 : 유출관
221 : 제1유출관
221a : 제1유출밸브
222 : 제2유출관
222a : 제2유출밸브
300 : 레귤레이터
410 : 제1발열봉
420 : 제2발열봉
F1 : 제1흐름
F2 : 제2흐름

Claims (5)

  1. 액화이산화탄소가 이동되고 유입관 및 유출관을 포함하는 이송관;
    상기 유입관과 독립적으로 연결되는 제1챔버 및 제2챔버를 포함하는 챔버;
    상기 제1챔버 내에 위치한 제1발열봉 및 상기 제2챔버 내에 위치한 제2발열봉을 포함하고, 상기 액화이산화탄소를 최초로 가열하는, 발열봉; 및
    상기 유출관 상에 연결되는 레귤레이터;를 포함하고,
    상기 챔버로부터 증압된 상기 액화이산화탄소가 상기 유출관으로 배출되면 상기 발열봉은 적어도 발열이 중단되는 냉각을 수행하고, 상기 유입관으로부터 재유입되는 상기 액화이산화탄소가 상기 발열봉의 가열에 의해 최초로 열교환되는, 스노우젯 분사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입관은 상기 제1챔버에 연결되는 제1유입관 및 상기 제2챔버에 연결되는 제2유입관을 포함하고,
    상기 제1유입관 상에 위치된 제1유입밸브 및 상기 제2유입관 상에 위치된 제2유입밸브는 서로 교번하여 개방되어 상기 액화이산화탄소가 상기 제1챔버 또는 상기 제2챔버에 교번하여 공급되도록 하는, 스노우젯 분사장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 유출관은 상기 제1챔버에 연결되는 제1유출관 및 상기 제2챔버에 연결되는 제2유출관을 포함하고,
    상기 제1유출관 상에 위치된 제1유출밸브 및 상기 제2유출관 상에 위치된 제2유출밸브는 서로 교번하여 개방되어, 상기 제1챔버 또는 상기 제2챔버 내의 상기 액화이산화탄소가 상기 레귤레이터 측으로 교번하여 공급되도록 하는, 스노우젯 분사장치.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 제1발열봉이 발열되어 상기 제1챔버의 온도가 증가되는 동안, 상기 제2발열봉은 냉각되어 상기 제2챔버 내부의 온도가 감소되도록 하고,
    상기 제2발열봉이 발열되어 상기 제2챔버의 온도가 증가되는 동안, 상기 제1발열봉은 냉각되어 상기 제1챔버 내부의 온도가 감소되도록 하는, 스노우젯 분사장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 액화이산화탄소는,
    상기 제1유입관, 상기 제1챔버, 상기 제1유출관 및 상기 레귤레이터를 경유하는 제1흐름 및 상기 제2유입관, 상기 제2챔버, 상기 제2유출관 및 상기 레귤레이터를 경유하는 제2흐름 중 하나의 흐름을 형성하되,
    상기 제1흐름 및 상기 제2흐름은 교번하여 연속적으로 형성될 수 있도록 상기 제1유입밸브, 상기 제2유입밸브, 상기 제1유출밸브 및 상기 제2유출밸브의 개폐가 제어되는, 스노우젯 분사장치.
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