KR102457800B1 - 드라이아이스블록 크기조절 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드라이아이스블록 크기조절 성형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화상태의 탄산가스를 처리하여 고체상태의 드라이아이스 블록으로 제조할 때 사용자의 용도 및 수요에 따라 드라이아이스블록 사이즈를 다양하게 조절하여 제조하기 위한 드라이아이스블록 크기조절 성형장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 드라이아이스블록 크기조절 성형장치는 액화탄산가스를 과냉각시켜 다수 개의 가닥으로 압출되는 드라이아이스를 소정 크기의 드라이아이스블록으로 성형하는 장치로, 메인프레임, 상기 드라이아이스를 상부로 수용하여 하부로 낙하시킬 수 있도록 상하가 개방된 수용프레임, 상기 메인프레임 일측에 설치되되 가이드판을 따라 상기 수용프레임을 투입실린더로 전후진시키는 투입부, 전진된 상기 수용프레임의 하측에 구비되고 상하가 관통된 하나 이상의 성형틀이 형성된 블록금형부, 상기 블록금형부의 상측에 수직 방향으로 설치되되 상부프레스판을 상부가압실린더로 가압하는 가압프레스부, 상기 블록금형부의 하측에 수직 방향으로 설치되되 하부프레스판을 하부가압실린더로 지지하는 지지프레스부, 및 상기 메인프레임 타측에 설치된 베이스판과 상기 하부프레스판의 사이 간격을 조절하는 가변지지부를 포함한다.

Description

드라이아이스블록 크기조절 성형장치{Dry Ice Block Size adjustment Molding Apparatus}

본 발명은 드라이아이스블록 크기조절 성형장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액화상태의 탄산가스를 처리하여 고체상태의 드라이아이스 블록으로 제조할 때 사용자의 용도 및 수요에 따라 드라이아이스블록 사이즈를 다양하게 조절하여 제조하기 위한 드라이아이스블록 크기조절 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로 드라이아이스는 과일, 야채, 유제품, 냉동육류, 냉과 및 어류 등을 신선하게 보전하기 위해서 사용되고 있다.

이러한, 드라이아이스는 제조장치에서 대형으로 생산되어 필요한 크기로 절단된 후, 상기 과일, 야채, 유제품, 냉동육류, 냉과 및 어류등과 함께 아이스박스에 담겨져서 내용물을 신선하게 보존할 수 있다.

종래 드라이아이스는 액화탄산가스를 고압으로 분사하고, 분사된 액화탄산가스를 응축하여 제조된다. 여기서 고압으로 분사되는 액화탄산가스는 단열 팽창에 의해 분말과 같은 형태로 상변화를 일으키게 된다.

그런데 이때, 액화탄산가스가 공급되어 고압으로 분사되기까지 액화탄산가스가 유동되는 동안 열손실이 일어나 액화탄산가스의 단열 팽창률이 낮아지게 되는 문제점이 발생되었다. 결과적으로 드라이아이스를 제조하는데 많은 양의 액화탄산가스가 소비됨으로써 제조 효율이 떨어지는 문제점도 발생되었다.

이를 해결하기 위해 선행기술로 한국 등록특허 10-1458769(2014.10.31.)이고, 발명의 명칭 "드라이아이스 블록 제조방법"이 제시된 바 있다.

그러나 약 -22℃의 액화탄산가스를 초저온냉각기로 -56.7℃ ~ -48℃ 사이의 온도로 과냉각시키면, 액화탄산가스가 거의 반고체 상태가 되므로 실제 유동이 일어나지 않아 노즐까지 잘 전달되지 못하거나 전달되더라도 노즐에서 잘 분사되지 못하는 문제가 있었다.

그리고 불완전한 분사로 인해 실제 운용시 단열팽창 효율이 떨어져 완전한 고체화를 위한 온도 -75℃에 이르지 못한 상태의 드라이아이스 분말을 압축하기 때문에 압축된 드라이아이스 블록 내부에 미세한 기공들이 형성되어 드라이아이스 품질이 저하되는 단점이 있었다.

또한 압축을 수행하는 하우징 내부공간에서 단열팽창으로 압력이 증가하면 유동하는 액화탄산가스가 액화탄산가스 저장탱크 방향으로 역류하는 문제가 발생할 수도 있다.

따라서, 상기한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명자가 한국 등록특허 10-2418010(2022.07.01.)이고, 발명의 명칭이 "드라이아이스 제조장치 및 이를 이용한 제조방법"을 제안한 바 있다.

또한, 더 나아가 드라이아이스는 과일, 야채, 유제품, 냉동육류, 냉과 및 어류 등과 같은 식료품뿐만 아니라, 생물학적 시료, 부패하기 쉬운 품목, 컴퓨터 구성 요소 등의 냉각재로 사용되거나 특수효과를 표현하는 안개나 연기, 구름에서 강수량을 높이거나 구름 두께를 줄이기 위한 용도, 기타 다양한 산업용 용도로 사용되고 있다.

이와 같이, 다양한 용도로 사용되는 드라이아이스는 드라이아이스 블록(block)으로 제조시, 그 용도에 맞게 작은 크기로 제공되었을 때 효과적인 것은 작은 크기의 블록으로, 큰 크기로 제공되었을 때 효과적인 것은 큰 크기의 블록으로 구분하여 제공될 필요가 있다.

즉, 드라이아이스는 용도에 맞는 드라이아이스의 크기로 제조하여 수요자에게 다양한 하게 공급할 필요가 있지만, 드라이아이스 블록의 크기에 따라 금형 등을 제작한다면 비용이 많이 소요될 수 있고, 그 크기에 따라 금형을 교체하는데 소요되는 작업시간 및 생산지체로 인한 생산 비용 증가가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 종래 드라이아이스 블록이 그 용도 등에 따라 그 크기가 가변적이지 못하고 고정되는 문제점을 해결할 수 있는 드라이아이스 블록 제조 구성이 절실히 필요하다.

한국 등록특허 제10-2418010호, 발명의 명칭 "드라이아이스 제조장치 및 이를 이용한 제조방법"(2022.07.01.)

본 발명은 상기한 문제점 및 필요성에 의해서 창출된 것으로, 액화상태의 탄산가스를 처리하여 고체상태의 드라이아이스블록으로 제조할 때 사용자의 용도 및 수요에 따라 드라이아이스블록 사이즈를 다양하게 조절하여 제조할 수 있는 드라이아이스블록 크기조절 성형장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시 예에 따른 드라이아이스블록 크기조절 성형장치는 액화탄산가스를 과냉각시켜 다수 개의 가닥으로 압출되는 드라이아이스를 소정 크기의 드라이아이스블록으로 성형하는 장치로, 메인프레임, 상기 드라이아이스를 상부로 수용하여 하부로 낙하시킬 수 있도록 상하가 개방된 수용프레임, 상기 메인프레임 일측에 설치되되 가이드판을 따라 상기 수용프레임을 투입실린더로 전후진시키는 투입부, 전진된 상기 수용프레임의 하측에 구비되고 상하가 관통된 하나 이상의 성형틀이 형성된 블록금형부, 상기 블록금형부의 상측에 수직 방향으로 설치되되 상부프레스판을 상부가압실린더로 가압하는 가압프레스부, 상기 블록금형부의 하측에 수직 방향으로 설치되되 하부프레스판을 하부가압실린더로 지지하는 지지프레스부, 및 상기 메인프레임 타측에 설치된 베이스판과 상기 하부프레스판의 사이 간격을 조절하는 가변지지부를 포함하고, 상기 하부프레스판이 상기 성형틀에 수용된 드라이아이스를 하부에서 지지하는 동안 상기 상부프레스판이 상부에서 가압함으로써 드라이아이스블록을 성형하는데, 상기 가변지지부에 의해 상기 성형틀에 내재되는 상기 하부프레스판을 지지시켜 상기 성형틀에 수용되는 드라이아이스의 높이를 조절하여 상기 드라이아이스블록을 성형하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 가변지지부를 통하여 드라이아이스블록의 크기에 따라 별도로 금형 등을 제작할 필요없고, 금형을 교체에 따른 경비 등을 절감할 수 있는 이점이 있다.

또한, 가변지지부가 복잡한 구성없이 하부프레스판의 높이를 차등하여 지지하므로 드라이아이스블록의 크기를 작게 또는 크게 성형할 수 있는 이점이 있다.

또한, 다양한 용도 각각에 맞게 드라이아이스블록의 크기를 성형하여 수요자의 니즈(needs)를 충족할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 드라이아이스블록 크기조절 성형장치를 포함한 드라이아이스 제조장치의 외관을 나타내는 사시도
도 2는 도 1에 도시된 압출부를 나타내는 사시도
도 3은 도 2에 도시된 압출부의 단면사시도
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 드라이아이스블록 크기조절 성형장치를 나타내는 도면
도 6 및 도 7은 본 발명이 제안하는 가변지지부를 예시적으로 도시한 도면.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.

그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함하다." 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시 예의 구성 요소가 해당 실시 예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시 예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시 예가 통합된 하나의 실시 예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

일반적으로 드라이아이스는 과일, 야채, 유제품, 냉동육류, 냉과 및 어류 등과 같은 식료품뿐만 아니라, 생물학적 시료, 부패하기 쉬운 품목, 컴퓨터 구성 요소 등의 냉각재로 사용되거나 특수효과를 표현하는 안개나 연기, 구름에서 강수량을 높이거나 구름 두께를 줄이기 위한 용도, 기타 다양한 산업용 용도로 사용되고 있다.

이와 같이, 다양한 용도로 사용되는 드라이아이스는 일정 크기의 드라이아이스블록(block)으로 제조시, 그 용도에 맞게 작거나 밀한 것으로 제공되었을 때 효과적인 것은 작고 밀한 크기의 블록(block)으로, 크거나 소한 것으로 제공되었을 때 효과적인 것은 큰 크기의 블록(block)으로 구분하여 제공될 필요가 있다.

즉, 드라이아이스는 용도에 맞는 드라이아이스블록의 크기로 제조하여 수요자에게 다양하게 공급할 필요가 있지만, 드라이아이스블록의 크기에 따라 금형 등을 제작한다면 비용이 많이 소요될 수 있고, 그 크기에 따라 금형을 교체하는데 소요되는 시간 및 생산지체로 인한 생산비용 증가가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래 드라이아이스블록이 그 용도 등에 따라 그 크기가 다양하지 못하고 고정되는 문제점을 해결할 수 있는 드라이아이스블록 제조장치가 절실히 필요함에 따라, 사용자의 용도 및 수요에 따라 드라이아이스블록의 크기를 다양화하면서 밀도 차이를 이용하여 단단한 재질 또는 소프트한 재질 등으로 차별화할 수 있는 드라이아이스블록 크기조절 성형장치를 다음과 같이 제안한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 드라이아이스블록 크기조절 성형장치를 포함한 드라이아이스 제조장치의 외관을 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 압출부를 나타내는 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 압출부의 단면사시도이다.

또한, 도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 드라이아이스블록 크기조절 성형장치(100)를 나타내는 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명이 제안하는 가변지지부(170)를 예시적으로 도시한 도면이다.

상기한 도면들을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 드라이아이스블록 크기조절 성형장치(100)는 액화탄산가스를 과냉각시켜 다수 개의 가닥으로 압출되는 드라이아이스(P)를 소정 크기의 드라이아이스블록으로 성형하는 장치에 있어서, 메인프레임(110), 상기 드라이아이스(P)를 상부로 수용하여 하부로 낙하시킬 수 있도록 사면(四面)이 막혀있고 상하가 개방된 수용프레임(120), 상기 메인프레임(110) 일측에 설치되되 가이드판(131)을 따라 상기 수용프레임(120)을 투입실린더(135)로 전후진시키는 투입부(130), 전진된 상기 수용프레임(120)의 하측에 구비되고 상하가 관통된 하나 이상의 성형틀(141)이 형성된 블록금형부(140), 상기 블록금형부(140)의 상측에 수직 방향으로 설치되되 상부프레스판(151)을 상부가압실린더(155)로 가압하는 가압프레스부(150), 상기 블록금형부(140)의 하측에 수직 방향으로 설치되되 하부프레스판(161)을 하부가압실린더(165)로 지지하는 지지프레스부(160), 및 상기 메인프레임(110) 타측에 설치된 베이스판(171)과 상기 하부프레스판(161)의 사이 간격을 조절하는 가변지지부(170)를 포함한다.

또한, 상기 하부프레스판(161)이 상기 성형틀(141)에 수용된 드라이아이스를 하부에서 지지하는 동안 상기 상부프레스판(151)이 상부에서 가압함으로써 고형화되는 드라이아이스블록을 성형하는데, 상기 가변지지부(170)에 의해 상기 성형틀(141)에 내재되는 상기 하부프레스판(161)을 지지시켜 상기 성형틀(141)에 수용되는 드라이아이스의 높이에 맞게 상기 드라이아이스블록을 성형한다.

또한, 상기 가변지지부(170)는, 상기 베이스판(171)에 지지되되 원주방향을 따라 높이가 다른 적어도 2개 이상의 방사돌기(175h)가 방사상으로 형성된 방사돌기부(175)를 상기 베이스판(171)과 수평을 이루는 회전축(174)을 기준으로 회전시켜 상기 하부프레스판(161)의 지지 높이를 조절할 수 있다.

또한, 상기 방사돌기부(175)는 기어, 체인 또는 벨트 중 어느 하나에 의해서 회전동력을 전달받을 수 있다.

또한, 상기 가변지지부(170)를 통하여 설정된 프로그램에 따라 상기 하부프레스판(161)의 지지 높이를 제어하는 제어부(180)를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상기 가변지지부(170)는, 상기 베이스판(171)에 지지되되 테두리를 따라 높이가 다른 적어도 2개 이상의 스텝돌기(175h')가 축방향으로 형성된 스텝돌기부(175')를 상기 베이스판(171)과 수직을 이루는 회전축(174')을 기준으로 회전시켜 상기 하부프레스판(161)의 지지 높이를 조절할 수 있다.

또한, 상기 스텝돌기부(175')는, 상기 회전축(174')이 상기 베이스판(171)과 수직하게 형성되되 트러스트베어링(176')에 의해서 지지될 수 있다.

그럼, 본 발명의 일실시 예에 따른 드라이아이스블록 크기조절 성형장치(100)의 구성 및 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 드라이아이스 블록 크기 조절 성형장치(100)를 포함한 드라이아이스 제조장치의 전체적인 외관을 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전체적인 드라이아이스 제조장치는 크게, 탱크부(10), 과냉각부(20), 압출부(30), 본 발명이 제안하는 드라이아이스블록 크기조절 성형장치(100) 등으로 구분될 수 있다.

먼저, 탱크부(10)는 액체상태의 액화탄산가스를 저장한다.

탱크부(10)의 내부에는 -22℃, 20bar의 압력을 가지는 액화탄산가스를 저장하면서 과냉각부(20)로 공급한다.

또한, 탱크부(10)와 과냉각부(20)는 액화탄산가스를 이송하는 배관(미도시)에 의해 연결된다.

다음으로, 과냉각부(20)는 탱크부(10)로부터 이송된 액화탄산가스의 온도를 더 낮추어 과냉각시키기 위한 구성이다. 이것은 탱크부(10)에서 공급된 액화탄산가스가 이송되는 과정에서 필연적으로 열을 흡수하게 되어 온도가 높아진 상태로 압출부(30)에 분사되면 단열팽창율이 낮아지게 되어 드라이아이스 발생량이 감소하게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 과냉각부(20)가 액화탄산가스를 일정온도 이하로 재냉각하여 단열팽창이 최대화될 수 있도록 유도할 수 있다.

그런데 종래에는 액화탄산가스를 삼중점에 가까운 -56.7℃ ~ -48℃까지 과냉각시켰으나 이러한 상태는 거의 반고체 상태가 되어 실제 배관을 통해 유동하기 어려운 문제가 있었다.

따라서, 과냉각부(20)는 액화탄산가스가 액체상태를 유지하게 하면서 최대한 과냉각될 수 있도록 -30℃까지 과냉각시킨다.

과냉각부(20)는 냉매로 구동되는 압축기와 응축기 및 증발기를 포함하는 냉동사이클을 이용하는 초저온냉각기(20)를 사용할 수 있다.

다음으로 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 압출부(30)에 대해 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 압출부를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 압출부의 단면사시도를 나타낸다.

압출부(30)는 과냉각부(20)에서 과냉각된 액화탄산가스를 단열팽창시켜 드라이아이스 입자로 만들고, 드라이아이스 입자를 압착하여 다수 가닥으로 압출시키기 위한 구성으로서, 챔버(31), 노즐(32), 압출망(33), 압출실린더(34)를 포함해서 구현될 수 있다.

챔버(31)는 단열팽창이 이루어지는 공간을 제공하면서 압출이 이루어지는 공간을 제공하는 구성으로서 원통형상으로 이루어진다.

챔버(31)의 외주면에는 하나 이상의 노즐(32)이 설치된다.

노즐(32)은 과냉각부(20)와 배관으로 연결되어 챔버(31)의 내부로 과냉각된 액화탄산가스를 분사한다.

이때, 노즐(32)은 챔버(31)의 길이방향을 따라 복수개가 일정 간격을 두고 설치될 수 있다.

그리고 챔버(31)의 일단에는 압출망(33)이 씌워진다.

압출망(33)은 다수개의 압출홀이 형성된 망(net, screen)과 같은 구조로 이루어진다.

또한, 챔버(31)의 타단에는 압출실린더(34)가 설치된다.

압출실린더(34)의 피스톤은 챔버(31) 내부로 인입되어 전후진하면서 내부의 드라이아이스 입자를 압출할 수 있다.

따라서, 노즐(32)을 통해 챔버(31) 내부로 분사되면 액화탄산가스는 단열팽창에 의해 냉각되면서 고체화되어 드라이아이스 입자가 되고, 압출실린더(34)가 작동하여 챔버(31) 내부의 드라이아이스 입자를 압축하면 드라이아이스 입자는 압축되면서 압출망(33)을 통해 다수개의 드라이아이스 가닥으로 압출된 후 본 발명의 일실시 예에 따른 드라이아이스블록 크기조절 성형장치(100)로 전달될 수 있다.

부가적으로 압출망(33)의 전방에는 평판 다수개를 종횡으로 배열하여 격자 형상을 이루는 격자부재(35)가 더 구비될 수 있다.

격자부재(35)는 압출망(33)을 통해 다수개로 압출되는 드라이아이스 가닥들이 부러지면서 흩어지지 않도록 연속해서 수평으로 압출될 수 있게 가이드할 수 있다.

그리고 격자부재(35)의 전방에는 회전하는 커터(36)가 구비되어 격자부재(35)를 통해 안내되면서 토출되는 드라이아이스 가닥들을 절단한다.

또한, 커터(36)에 의해 절단된 드라이아이스 가닥들은 낙하하여 호퍼(39)를 통해 본 발명이 제안하는 드라이아이스블록 크기조절 성형 장치(100)로 투입될 수 있다.

한편, 챔버(31)의 외주면에 하나 이상의 다공성필터(37)가 장착되는 것이 좋다.

다공성필터(37)는 챔버(31) 내부에 드라이아이스 기체와 액체가 공존할 때 기체는 통과시키고, 액체는 차단할 수 있다.

이를 위해, 챔버(31)의 외주면에 하나 이상의 필터공이 형성되고, 필터공에 상기 다공성필터(37)가 장착될 수 있다.

이때, 다공성필터(37)는 구리분말을 소결한 소결체를 사용할 수 있다.

따라서, 챔버(31)의 내부 압력이 일정압 이상 상승하면 기체는 다공성필터(37)를 통해 배출되어 압력이 낮아지면서 유지될 수 있다.

이것은 탱크부(10)의 압력이 20bar 정도가 되므로 챔버(31) 내부의 압력이 20bar 이상이 되면 챔버(31) 내부 압력이 더 커지게 되어 액화탄산가스가 역류하는 문제가 발생하기 때문에 기체를 배출시키는 방식으로 챔버 내부가 일정압력 이상으로 상승하는 것을 방지하기 위함이다.

다양한 테스트와 시행착오를 통해 챔버(31) 내부의 압력은 15bar를 유지하도록 제어될 수 있도록, 챔버(31)에 별도로 압력을 제어할 수 있는 압력제어기(미도시)가 부착되게 할 수 있다.

즉, 압력이 15bar 이상이 되면 다공성필터(37)를 통해 기화탄산가스가 배출되면서 압력이 제어될 수 있다.

또한, 다공성필터(37)의 외측으로 원형링 형상의 밀폐된 집기수단(38)이 더 구비될 수 있다.

집기수단(38)은 다공성필터(37)를 통해 배출되는 기화탄산가스를 수거하여 리커버(recover) 장비를 사용하여 다시 액화시킨 후 탱크부(10)로 보낼 수 있다.

도 4 및 도 5 등에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 드라이아이스블록 크기조절 성형장치(100)는 다음과 같다.

본 발명이 제안하는 성형장치(100)는 액화탄산가스를 과냉각시켜 다수 개의 가닥으로 압출되는 드라이아이스(P)를 소정 크기의 드라이아이스블록으로 성형하는 장치로, 압출부(30)에서 만들어진 드라이아이스 가닥을 수용하여 장방형을 이루는 드라이아이스블록을 성형하는 구성이다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 드라이아이스블록 크기조절 성형장치(100)는 메인프레임(110), 수용프레임(120), 투입부(130), 블록금형부(140), 가압프레스부(150), 지지프레스부(160), 및 가변지지부(170) 등을 포함할 수 있다.

메인프레임(110)은 도 4 등에 도시된 바와 같이, 내부가 정방형의 프레임(frame) 형상으로, 튼튼하게 상부를 지지하고 후술하는 장비들이 설치 및 지지될 수 있게 하는 주요 뼈대(main frame) 기능을 할 수 있다.

또한, 메인프레임(110)은 안전을 위해서 외관상 내부가 노출되는 부분을 판넬 등으로 커버(cover)될 수 있다.

다만, 메인프레임(110)은 후술하는 장비 등을 지지하는 기능을 확보한다면 그 형상을 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있으며 당업자가 용이하게 추가, 변경, 수정될 수 있는 구성이다.

수용프레임(120)은 도 4 등에 도시된 바와 같이, 호퍼(39)의 직하방에 구비되고 사각틀 형상을 이루어 내부에 낙하하는 드라이아이스(P) 가닥들이 수용할 수 있다.

이때, 수용프레임(120)은 상부 및 하부가 개방된 형상을 이루어 상부로 드라이아이스(P) 가닥들이 투입되고, 하부로 낙하될 수 있다.

즉, 수용프레임(120)은 사각 프레임 형상으로, 드라이아이스(P)를 상부로 수용하여 하부로 낙하시킬 수 있도록 사면(四面)이 막혀있고 상하가 개방된 중공의 프레임(frame)일 수 있다.

투입부(130)는 메인프레임(110) 일측에 설치되되 가이드판(131)을 따라 수용프레임(120)을 투입실린더(135)로 전후진시키는 장치로, 수용프레임(120)에 상부로 드라이아이스 가닥들이 투입되어 일시적으로 수용프레임(120)에 머물다가 투입실린더(135)를 이용하여 다음 장비로 투입시키는 기능을 한다.

투입부(130)는 수납프레임(110)의 후방에 투입실린더(135)의 로드(rod)가 연결되어 수용프레임(120)을 전후진 작동시킬 수 있다.

또한, 투입부(130)는 도 4 등에 도시된 바와 같이, 수용프레임(120)의 수평 슬라이딩(sliding) 이동을 지지하도록 상기 수용프레임(120)의 하측에 가이드판(131)이 구비되고, 상기 가이드판(131)의 상부면 양측에 수용프레임(120)의 직선이동을 가이드하는 가이드부재(132)가 형성될 수 있다.

투입실린더(135)는 상하면이 막혀있는 중공의 원기둥 형상으로 내부 피스톤(piston)이 상하 이동을 할 수 있는 밀폐 공간에 일측으로 유압 또는 공기압으로 상기 피스톤이 움직임에 따라 피스톤 타측으로 형성된 로드(rod)가 수용프레임(120)을 밀거나 당겨 전후 이동이 가능하게 한다.

다만, 투입실린더(135)는 일반적인 구성이나 기능 등 통상의 기술자가 쉽게 도출할 수 있는 기술이므로, 더욱 구체적인 설명은 생략해도 실린더(cylinde) 동작이나 기능 등을 충분히 이해할 수 있을 것이고, 본 발명이 제안하고자 하는 기술적 사상 범위 내에서 변경이 가능할 것이다.

블록금형부(140)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상하가 관통된 하나 이상의 성형틀(141)이 형성된 금형부재로, 캐비티(cavity)가 형성된 격자모양의 성형틀(141) 내로 수용프레임(120)에 담겨진 드라이아이스가 채워지도록 공간을 제공하는 블록(block) 형상의 금형툴(tool)부재이다.

블록금형부(140)는 수용프레임(120)의 전방의 하측에 다수개의 성형틀(141)이 형성되어 고정된다. 성형틀(141)은 상하가 관통되고 횡단면이 직사각형일 수 있으며 블록금형부(140)의 내부에 복수개가 배열 형성된다.

여기서, 블록금형부(140)의 상부면은 수용프레임(410)의 하부면과 일치하도록 배치되어 수용프레임(120)이 수평으로 이동하여 블록금형부(140)의 상부면에 밀착될 수 있다.

가압프레스부(150)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 블록금형부(140)의 상측에 수직 방향으로 설치되되 상부프레스판(151)을 상부가압실린더(155)로 가압하는 장치이다.

이때, 상부가압실린더(155)의 로드에는 성형틀(141)의 상부 단면과 동일한 단면을 가지는 요철 형상의 상부프레스판(151)이 결합될 수 있다.

가압프레스부(150)는 후술하는 지지프레스부(160)와 연동하여 작동하는데, 수용프레임(120)이 전진하여 블록금형부(140)의 상부면에 밀착되면 내부에 있던 드라이아이스가 낙하하여 성형틀(141)에 채워지고 수용프레임(410)이 후진한 후 상부가압실린더(155)가 작동하면 상부프레스판(151)이 하강하여 성형틀(141)의 상부를 밀폐하면서 성형틀(141) 내부의 드라이아이스를 가압함으로써 드라이아이스블록을 성형시킨다.

여기서, 상부가압실린더(155)는 상하면이 막혀있는 중공의 원기둥 형상으로 내부 피스톤(piston)이 상하 이동을 할 수 있는 밀폐 공간에 일측으로 유압 또는 공기압으로 상기 피스톤이 움직임에 따라 피스톤 타측으로 형성된 로드(rod)가 상부프레스판(151)을 하강시켜 성형틀(141)의 상부를 밀폐하면서 성형틀(141) 내부의 드라이아이스를 가압함으로써 드라이아이스블록이 성형이 가능하게 한다.

한편, 지지프레스부(160)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 블록금형부(140)의 하측에 수직 방향으로 설치되되 하부프레스판(161)을 하부가압실린더(165)로 승강시키는 장치이다.

또한, 하부가압실린더(165)의 로드에는 성형틀(141)의 하부 단면과 동일한 단면을 가지는 요철 형상의 하부프레스판(161)가 결합될 수 있다.

특히, 지지프레스부(160)는 상술한 가압프레스부(150)와 연동하여 작동하는데, 드라이아이스가 낙하하여 성형틀(141)에 채워지기 전에 하부프레스판(161)이 성형틀(141) 하부에 내재하여 성형틀(141)의 하부를 밀폐할 수 있다.

이때, 지지프레스부(160)는 하부프레스판(161)이 성형틀(141) 내로 삽입되어 이루는 높이 또는 깊이(d1, d2)가 가변지지부(170)에 의해서 결정될 것이다.

즉, 지지프레스부(160)는 수용프레임(120)이 전진하여 블록금형부(140)의 상부면에 밀착되고 드라이아이스(P)가 낙하하여 성형틀(141)에 채워지기 전에, 하부프레스판(161)이 성형틀(141) 내로 소정 높이 삽입되어 성형틀(141)의 하부를 밀폐시키되 성형하고자 하는 드라이아이스블록의 크기에 따라 가변지지부(170)에 의해서 하부프레스판(161)이 성형틀(141) 내로 삽입되는 깊이(d1, d2 등)가 가변될 수 있게 한다.

여기서, 하부가압실린더(165)는 상하면이 막혀있는 중공의 원기둥 형상으로 내부 피스톤(piston)이 상하 이동을 할 수 있는 밀폐 공간에 일측으로 유압 또는 공기압으로 상기 피스톤이 움직임에 따라 피스톤 타측으로 형성된 로드(rod)가 상부가압실린더(155)와 연동하여 하부프레스판(161)이 성형틀(141) 하부로 삽입시켜 성형틀(141)의 하부를 밀폐하므로 드라이아이스블록이 성형이 가능하게 지지한다.

특히, 실린더(cylinder)유압(또는 공압)장치의 특성상 정밀한 높이 조절에 한계가 있으므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 성형틀(141) 내의 깊이(d1, d2 등)에 따라 하부프레스판(161)이 초기에 가변지지부(170)에 의해 지지될 것이다.

본 발명이 제안하는 가변지지부(170)는 메인프레임(110) 일측에 설치된 베이스판(171)과 하부프레스판(161)의 사이 간격을 조절하여 성형하고자 하는 드라이아이스블록의 높이 또는 깊이(d1, d2 등)를 조절하므로, 드라이아이스블록의 크기를 다양화할 수 있다.

즉, 가변지지부(170)는 드라이아이스블록의 크기에 따라 하부프레스판(161)의 지지 높이를 달리하여 적용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 하부프레스판(161)이 성형틀(141)에 수용된 드라이아이스를 하부에서 지지하는 동안 상부프레스판(151)이 상부에서 가압함으로써 고형화되는 드라이아이스블록을 성형하는데, 도 5에 도시된 바와 같이, 가변지지부(170)에 의해 성형틀(141)에 내재되는 하부프레스판(161)을 깊이(d1, d2 등)에 따라 가변적으로 지지하여 성형틀(141)에 수용되는 드라이아이스의 깊이(d1, d2 등)를 조절하여 드라이아이스블록을 성형할 수 있다.

더욱 구체적으로, 본 발명의 일실시 예에 따른 가변지지부(170)는 도 4 내지 도 6 등에 도시된 바와 같이, 베이스판(171), 수평회전축(174) 및 방사돌기부(175) 등을 포함할 수 있다.

베이스판(171)은 사각 플레이트(plate) 형상으로, 메인프레임(110) 일측 중앙에 수평되게 설치되어 방사돌기부(175)가 동작하도록 지지하는 기능을 한다.

수평회전축(174)은 베이스판(171)에 회동 가능하게 수평으로 설치되되 방사돌기부(175)가 원활하게 회동하도록 지지하는 축(shaft) 기능을 수행하고 베어링에 의해서 지지될 수 있다.

방사돌기부(175)는 도 6에 도시된 바와 같이, 원주방향을 따라 높이가 다른 적어도 2개 이상의 방사돌기(175h)가 방사상으로 형성된다.

특히, 방사돌기부(175)는 하부프레스판(161)을 좌우 대칭되게 하부에서 지지하는데, 높이를 달리하는 방사돌기(175h)가 직접적으로 하부프레스판(161)을 지지한다.

예를 들어, 방사돌기부(175)는 원주방향을 따라 높이 다른 제1 내지 제4 방사돌기(175h-1, 175h-2, 175h-3, 175h-4)가 형성되어 선택적으로 하부프레스판(161)을 하부에서 지지하되, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 방사돌기(175h-1)가 하부프레스판(161)을 지지하는 깊이(d2)보다 상대적으로 높게 돌기된 제2 방사돌기(175h-2)가 얇은 깊이(d1)로 상대적하부프레스판(161)을 지지하므로, 제2 방사돌기(175h-2)의 세팅(setting)으로 드라이아이스블록의 크기를 상대적으로 작게 및 조밀(딱딱하게, hard)하게 성형할 수 있게 된다.

왜냐하면, 성형틀(141) 내로 하부프레스판(161)이 많이 삽입하게 되면, 상대적으로 성형틀(141) 내부의 깊이(d1, d2 등)가 작아지므로 드라이아이스블록의 크기도 작게 성형될 수 있게 때문이다.

한편, 방사돌기부(175)는 다양한 방법으로 동력이 전달되어 회동할 수 있고, 기어, 체인 또는 벨트 중 어느 하나에 의해서 회전동력을 전달받을 수 있다.

다만, 방사돌기부(175)로 전달되는 회전동력 또는 모터는 일반적인 구성이나 기능 등 통상의 기술자가 쉽게 도출할 수 있는 기술이므로, 더욱 구체적인 설명은 생략해도 모터 동작이나 기능 등을 충분히 이해할 수 있을 것이고, 본 발명이 제안하고자 하는 기술적 사상 범위 내에서 변경이 가능할 것이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 가변지지부(170)는 도 7 등에 도시된 바와 같이, 베이스판(171), 수직회전축(174') 및 스텝돌기부(175') 등을 포함할 수 있다.

베이스판(171)은 사각 플레이트(plate) 형상으로, 메인프레임(110) 일측 중앙에 수평되게 설치되어 스텝돌기부(175')가 동작하도록 지지하는 기능을 한다.

수직회전축(174')은 베이스판(171)에 회동 가능하게 수직으로 설치되되 스텝돌기부(175')가 원활하게 회동하도록 지지하는 샤프트(shaft) 기능을 수행하고 트러스트베어링에 의해서 지지될 수 있다.

스텝돌기부(175')는 테두리를 따라 높이가 다른 적어도 2개 이상의 스텝돌기(175h')가 축방향으로 형성된다.

특히, 스텝돌기부(175')는 하부프레스판(161)을 좌우 대칭되게 하부에서 지지하는데, 높이를 달리하는 스텝돌기(175h')가 직접적으로 하부프레스판(161)을 지지한다.

예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 스텝돌기부(175')는 테두리를 따라 높이 다른 제1 내지 제4 스텝돌기(175h'-1, 175h'-2, 175h'-3, 175h'-4)가 형성되어 선택적으로 하부프레스판(161)을 하부에서 지지하되, 제1 스텝돌기(175h'-1)가 하부프레스판(161)을 지지하는 깊이(d2)보다 상대적으로 높게 턱(step)이진 제2 스텝돌기(175h'-2)가 얇은 깊이(d1)로 하부프레스판(161)을 지지하므로, 제2 스텝돌기(175h'-2)의 세팅(setting)으로 드라이아이스블록의 크기를 상대적으로 작게 및조밀(딱딱하게, hard)하게 성형할 수 있게 된다.

왜냐하면, 성형틀(141) 내로 하부프레스판(161)이 많이 삽입하게 되면, 상대적으로 성형틀(141) 내부의 깊이(d, d2 등)가 작아지므로 드라이아이스블록의 크기가 작게 성형될 수 있기 때문이다.

또한, 스텝돌기부(175')는 수직회전축(174')이 베이스판(171)과 수직하게 형성되되 트러스트베어링(176')에 의해서 지지될 수 있다.

또한, 트러스트베어링(176')은 기계 구성요소로, 일반적인 구성이나 기능 등 통상의 기술자가 쉽게 도출할 수 있는 기술이므로, 더욱 구체적인 설명은 생략해도 베어링의 동작이나 기능 등을 충분히 이해할 수 있을 것이고, 본 발명이 제안하고자 하는 기술적 사상 범위 내에서 변경이 가능할 것이다.

제어부(180)는 도 4에 도시된 바와 같이, 유선 또는 무선으로 연결되어 제어신호롤 통하여 통제하는 제어장치로, 전산처리장치(CPU)의 설정된 프로그램에 따라 가변지지부(170)를 통하여 하부프레스판(161)의 지지 높이를 제어할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 상부가압실린더(155) 및 하부가압실린더(165) 각각을 통하여 상부프레스판(151) 및 하부프레스판(161) 각각에 대한 가압 정도를 제어할 수 있고 위험감지센서 등을 통하여 긴급하게 동작을 중지시킬 수도 있다.

본 발명이 제안하는 제어부(180)는 투입실린더(135), 상부가압실린더(155), 하부가압실린더(165), 및 가변지지부(170) 등을 제어하는 원격 제어가 가능한 구성이고, 스마트폰과 같은 무선단말기를 통하여 제어신호를 입력받아 제어할 수도 있다.

또한, 제어부(180)는 수동으로 정보를 입력받아 수정 보완할 수 있고, 기존 설정된 프로그램을 업데이트할 수 있으며, 제어자가 직관적으로 제어할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 드라이아이스블록 크기조절 성형장치(100)는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 의하면, 가변지지부를 통하여 드라이아이스블록의 크기에 따라 별도로 금형 등을 제작할 필요없고, 금형을 교체에 따른 경비 등을 절감할 수 있는 이점이 있다.

또한, 가변지지부가 복잡한 구성없이 하부프레스판의 높이를 차등하여 지지하므로 드라이아이스블록의 크기를 작게 또는 크게 성형할 수 있는 이점이 있다.

또한, 다양한 용도 각각에 맞게 드라이아이스블록의 크기를 성형하여 수요자의 니즈(needs)를 충족할 수 있는 이점이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 본 발명이 제안하는 성형장치
110 : 메인프레임
120 : 수용프레임
130 : 투입부
140 : 블록금형부
150 : 가압프레스부
160 : 지지프레스부
170 : 가변지지부
180 : 제어부

Claims (6)

1. 액화탄산가스를 과냉각시켜 다수 개의 가닥으로 압출되는 드라이아이스를 소정 크기의 드라이아이스블록으로 성형하는 드라이아이스블록 크기조절 성형장치에 있어서,
   메인프레임;
   상기 드라이아이스를 상부로 수용하여 하부로 낙하시킬 수 있도록 상하가 개방된 수용프레임;
   상기 메인프레임 일측에 설치되되 가이드판을 따라 상기 수용프레임을 투입실린더로 전후진시키는 투입부;
   전진된 상기 수용프레임의 하측에 구비되고 상하가 관통된 하나 이상의 성형틀이 형성된 블록금형부;
   상기 블록금형부의 상측에 수직 방향으로 설치되되 상부프레스판을 상부가압실린더로 가압하는 가압프레스부;
   상기 블록금형부의 하측에 수직 방향으로 설치되되 하부프레스판을 하부가압실린더로 지지하는 지지프레스부; 및
   상기 메인프레임 타측에 설치된 베이스판과 상기 하부프레스판의 사이 간격을 조절하는 가변지지부;를 포함하고,
   상기 가변지지부는,
   상기 베이스판에 지지되되 원주방향을 따라 높이가 다른 적어도 2개 이상의 방사돌기가 방사상으로 형성된 방사돌기부를 상기 베이스판과 수평을 이루는 회전축을 기준으로 회전시켜 상기 하부프레스판의 지지 높이를 조절하거나,
   또는, 상기 베이스판에 지지되되 테두리를 따라 높이가 다른 적어도 2개 이상의 스텝돌기가 축방향으로 형성된 스텝돌기부를 상기 베이스판과 수직을 이루는 회전축을 기준으로 회전시켜 상기 하부프레스판의 지지 높이를 조절하며,
   상기 하부프레스판이 상기 성형틀에 수용된 드라이아이스를 하부에서 지지하는 동안 상기 상부프레스판이 상부에서 가압함으로써 드라이아이스블록을 성형하는데, 상기 가변지지부에 의해 상기 성형틀에 내재되는 상기 하부프레스판을 지지시켜 상기 성형틀에 수용되는 드라이아이스의 높이를 조절하여 상기 드라이아이스블록을 성형하는 것을 특징으로 하는 드라이아이스블록 크기조절 성형장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 방사돌기부는 기어, 체인 또는 벨트 중 어느 하나에 의해서 회전동력을 전달받는 것을 특징으로 하는 드라이아이스블록 크기조절 성형장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   설정된 프로그램에 따라 상기 가변지지부를 통하여 상기 하부프레스판의 지지 높이를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드라이아이스블록 크기조절 성형장치.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 스텝돌기부는 상기 회전축이 상기 베이스판과 수직하게 형성되되 트러스트베어링에 의해서 지지되는 것을 특징으로 하는 드라이아이스블록 크기조절 성형장치.

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