KR102597222B1

KR102597222B1 - 2유체 분사 노즐

Info

Publication number: KR102597222B1
Application number: KR1020220027110A
Authority: KR
Inventors: 강성진; 유재환
Original assignee: 스프레이시스템코리아 유한회사
Priority date: 2022-03-03
Filing date: 2022-03-03
Publication date: 2023-11-02
Also published as: KR20230130221A

Abstract

본 발명은 제1 유체와 제2 유체를 혼합하여 분사하는 2유체 분사 노즐에 관한 것으로서, 제1 유체와 제2 유체가 각각 유입되는 제1 분사부와, 이 제1 분사부의 일방에 결합되어 제1 유체와 제2 유체가 회전류에 의해 서로 혼합되어 분사되는 제2 분사부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 제1 유체와 제2 유체를 수직의 회전류에 의해 혼합시킴으로써, 에어캡의 수직형태의 커팅구간으로 에어의 회전력을 증대시키고 체류 시간을 늘려 유체 입자를 분사하여 동일한 유체량을 기준해서 에어량에 대비해 작은 분사 입자가 형성되어 에어캡의 토출 오리피스 사이즈에 따라 입자 크기 조절과 2류체의 내부 혼합에 따른 역압 현상을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

Description

2유체 분사 노즐{TWIN FLUID ATOMIZING NOZZLE}

본 발명은 2유체 분사 노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제1 유체와 제2 유체를 서로 혼합하여 분사하는 2유체 분사 노즐에 관한 것이다.

일반적으로, 노즐은 액체를 분무하기 위하여 사용하는 것으로, 분무되는 액체가 공기와 혼합되는 위치에 따라 내부 혼합식 분무 노즐과 외부 혼합식 분무 노즐로 구분할 수 있다. 이러한 노즐은 산업 전반에 걸쳐 다양한 분야에서 사용되고 있다.

최근에는 분사 효율은 물론 분사 표면적을 보다 확장할 수 있도록 분사액을 기체와 혼합하여 분무시키는 2유체 분사 노즐의 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다. 이러한, 2유체 분사노즐은 분사액이 기체에 의해 작은 입자형태로 분사되므로, 분사액이 도포되는 영역을 보다 확장할 수 있는 것이다.

특히, 2유체 분사 노즐은 반도체 기판을 생산할 때 증착, 리소그래피, 식각, 화학적/기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 공정에서 더욱 많이 사용하게 된다. 그런데, 상기와 같은 종래의 2유체 분사노즐은 분사액을 분사하기 위해서는 분사액과 기체를 동시에 공급하여야 하므로, 어느 하나의 유체를 공급하는 유압이 더 크게되면 유체가 역류하거나 유체의 분사가 원활하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 2유체 분사노즐은 유체가 유입되는 하우징이 관형태로 형성되고, 이 관형태의 하우징에 복수의 노즐헤드를 결합하기 위하여 하우징을 절삭하여 헤드 결합면을 형성하므로, 하우징의 강도가 저하되고, 하우징의 길이를 길게 형성할 수 없는 문제점도 있었다.

또한 노즐로부터 근거리의 스프레이에서의 분무의 분포는 한결같지 않고, 분무가 존재하지 않는 개소도 있기 때문에, 피세정체에 대한 스프레이 속도가 가장 높은 근거리 위치에서 이 노즐열을 사용할 수는 없고, 분포는 연속적이 되지만 스프레이 속도가 저하된 이간 위치에서 사용할 수 밖에 없다. 이 때문에, 실제로 얻어지는 스프레이 임팩트와 세정 효과는 감쇠된 것이 된다는 문제점도 있었다.

한편, 종래의 2유체 노즐에서는 유체공급관 및 에어공급관 구성시, 각각의 공급로에 유체와 에어를 공급하기 위한 배관이 복잡하였으며, 이에 따라 조립 제작이 어렵고 크기가 대형화되는 문제점이 있었다.

따라서 이러한 배관 구성의 복잡함을 해결하기 위하여 에어공급관 내부에 유체공급관을 설치하는 구성이 개시되어 있지만, 이 경우에는 유체와 에어가 혼합되는 혼합실 공간이 적고 도입구가 형성된 부재를 미리 유체 공급관에 용접하여 고정하고, 공기 공급관에 형성된 개구를 통하여 외부로 돌출시켜 에어 공급관에 고정한다는 점에서 조립 및 수선이 곤란하다는 문제점이 있었다.

그리고, 기존의 2유체 분사 노즐에서는 혼합되어 분사되는 유체 및 에어의 양 및 그 압력을 동시에 고려하고 조절하여야만 하므로 노즐 어셈블리 제작시 부속되는 공구가 많이 소요되며 분사 작업시 작업 환경의 복잡성이 따랐었다.

따라서, 유입되는 유체와 에어의 제어가 정확하게 이루어지지 못함으로써, 노즐 몸체의 분사구를 통하여 분사되는 분사 입자의 크기와 분포가 일정하지 않아 제품의 불량이 발생하게 됨과 동시에 유체의 소비가 증가되는 또 다른 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1091088호 (2011년12월09일) 대한민국 공개특허 제10-2018-0106945호 (2018년10월01일) 대한민국 등록특허 제10-0162154호 (1999년01월15일)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 제1 유체와 제2 유체를 수직의 회전류에 의해 혼합시킴으로써, 에어캡의 수직형태의 커팅구간으로 에어의 회전력을 증대시키고 체류 시간을 늘려 유체 입자를 분사하여 동일한 유체량을 기준해서 에어량에 대비해 작은 분사 입자가 형성되어 에어캡의 토출 오리피스 사이즈에 따라 입자 크기 조절과 2류체의 내부 혼합에 따른 역압 현상을 줄일 수 있는 2유체 분사 노즐을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 에어캡의 토출부 형상에 따른 다양한 분사 각도의 설계가 가능하고, 에어캡에 벽면 취부 나사를 적용보다 손쉬운 노즐 체결이 가능하며, 제작공수를 용이하게 절감할 수 있는 2유체 분사 노즐을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기존의 제품과 달리 대각선 사선 커팅에 의한 에어 및 유체 회전 구조가 아닌 4개 방향의 수직 커팅으로 인한 회전력 상승과 내부에 머무르는 회전 시간을 늘림으로서 유체의 입자를 쪼개는 시간이 늘어나고 분사하는 입자크기를 효과적으로 줄일 수 있는 2유체 분사 노즐을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 에어를 6개의 타공 구간을 통해 균일하게 공급하고 에어 챔버를 통해 한번 더 균일하고 안정적으로 회전 구간에 공급하여 편중되지 않는 분사 패턴을 실현할 수 있는 2유체 분사 노즐을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 에어와 유체가 혼합되는 믹싱 구간에서 에어의 유속이 빠르고 유체의 유속이 느릴수록 스프레이 되는 입자의 크기가 작아지고, 믹싱구간의 사이즈를 최적화하여, 믹싱 구간에서 다양한 혼합된 입자들이 균일화 및 안정되는 공간으로 형성하여 혼합성능을 향상시킬 수 있는 2유체 분사 노즐을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제1 유체와 제2 유체를 혼합하여 분사하는 2유체 분사 노즐로서, 제1 유체와 제2 유체가 각각 유입되는 제1 분사부(10); 및 상기 제1 분사부(10)의 일방에 결합되어, 제1 유체와 제2 유체가 회전류에 의해 서로 혼합되어 분사되는 제2 분사부(20);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1 분사부(10)는, 제1 유체와 제2 유체가 각각 유입되도록 연결되는 제1 분사체; 상기 제1 분사체의 일단에 돌출 형성되어, 유체의 공급설비가 연결되는 제1 연결편; 상기 제1 분사체의 타단에 돌출 형성되어, 상기 제2 분사부(20)에 결합되는 제1 결합편; 상기 제1 분사체의 일방의 중앙부위에 돌출 형성되어, 상기 제2 분사부(20)의 내부에 끼워맞춤 결합되는 제1 끼움편; 상기 제1 분사체의 중앙부위에 관통 형성된 제1 유체 유입홀; 상기 제1 분사체의 외곽둘레 부위에 복수개가 관통 형성된 제2 유체 유입홀; 및 상기 제1 유체 유입홀의 하류에 홀단면이 축소되도록 형성된 제1 유체 분사홀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제2 분사부(20)는, 제1 유체와 제2 유체가 서로 혼합되어 분사되도록 연결되는 제2 분사체; 상기 제2 분사체의 일방에 형성되어, 상기 제1 분사부(10)가 내부에 결합되는 제2 결합홀; 상기 제2 분사체의 일방 내부에 형성되되 상기 제2 결합홀의 내부에 형성되어, 상기 제1 분사부(10)가 끼워맞춤 결합되어 지지되는 제2 지지홀; 상기 제2 지지홀의 내부에 형성되어, 상기 제1 분사부(10)와의 사이에 제1 유체와 제2 유체가 서로 혼합되는 혼합공간을 형성하는 제2 혼합홀; 상기 제2 혼합홀의 일단에 연장 형성되어, 상기 제2 혼합홀의 혼합공간에서 서로 혼합된 제1 유체와 제2 유체를 분사하는 제2 분사홀; 상기 제2 결합홀의 내부에 형성되어, 제2 유체가 유입되도록 상기 제1 분사부(10)와 연통되는 제2 연통홀; 및 상기 제2 지지홀과 상기 제2 연통홀 사이에 복수개가 연결하도록 설치되는 제2 연결홀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제2 연결홀은, 상기 제2 지지홀과 상기 제2 연통홀 사이에 회전류를 형성하도록 접선방향으로 분기된 일자형의 분기통로로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제2 연통홀의 사이즈(d1)는 상기 제2 지지홀의 사이즈(d2)의 1.5∼3.0배로 형성되어 있고, 상기 제2 연결홀의 사이즈(d3)는 상기 제2 지지홀의 사이즈(d2)의 0.7∼1.5배로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 제1 유체와 제2 유체를 수직의 회전류에 의해 혼합시킴으로써, 에어캡의 수직형태의 커팅구간으로 에어의 회전력을 증대시키고 체류 시간을 늘려 유체 입자를 분사하여 동일한 유체량을 기준해서 에어량에 대비해 작은 분사 입자가 형성되어 에어캡의 토출 오리피스 사이즈에 따라 입자 크기 조절과 2류체의 내부 혼합에 따른 역압 현상을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 에어캡의 토출부 형상에 따른 다양한 분사 각도의 설계가 가능하고, 에어캡에 벽면 취부 나사를 적용보다 손쉬운 노즐 체결이 가능하며, 제작공수를 용이하게 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 기존의 제품과 달리 대각선 사선 커팅에 의한 에어 및 유체 회전 구조가 아닌 4개 방향의 수직 커팅으로 인한 회전력 상승과 내부에 머무르는 회전 시간을 늘림으로서 유체의 입자를 쪼개는 시간이 늘어나고 분사하는 입자크기를 효과적으로 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 에어를 6개의 타공 구간을 통해 균일하게 공급하고 에어 챔버를 통해 한번 더 균일하고 안정적으로 회전 구간에 공급하여 편중되지 않는 분사 패턴을 실현할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 에어와 유체가 혼합되는 믹싱 구간에서 에어의 유속이 빠르고 유체의 유속이 느릴수록 스프레이 되는 입자의 크기가 작아지고, 믹싱구간의 사이즈를 최적화하여, 믹싱 구간에서 다양한 혼합된 입자들이 균일화 및 안정되는 공간으로 형성하여 혼합성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 정면사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 후면사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 정면분해도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 후면분해도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 단면분해도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐의 제2 분사부를 나타내는 측면도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐의 다른예를 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐의 제2 분사부의 다른예를 나타내는 단면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 정면사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 후면사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 정면분해도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 후면분해도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 단면분해도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐을 나타내는 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐의 제2 분사부를 나타내는 측면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐의 다른예를 나타내는 단면도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 2유체 분사 노즐의 제2 분사부의 다른예를 나타내는 단면도이다.

도 1 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 2유체 분사 노즐은, 제1 분사부(10) 및 제2 분사부(20)를 포함하여 이루어져, 액체 또는 물, 분사액 등과 같은 액체상태의 제1 유체와, 가스나 에어 등과 같은 기체상태의 제2 유체를 회전류에 의해 서로 혼합하여 분사하는 2유체 분사 노즐이다.

제1 분사부(10)는, 제1 유체와 제2 유체가 각각 유입되는 분사부재로서, 도 6 및 도7에 나타낸 바와 같이 제1 분사체(11), 제1 연결편(12), 제1 결합편(13), 제1 끼움편(14), 제1 유체 유입홀(15), 제2 유체 유입홀(16), 제1 유체 분사홀(17)로 이루어져 있다.

제1 분사체(11)은, 제1 유체와 제2 유체가 각각 유입되도록 제1 유체와 제2 유체의 2유체 공급설비에 연결되는 분사체로서, 원통형상으로 형성된 노즐부재로 이루어져 전단부위에는 제2 분사부(20)와 결합되도록 제1 끼움편(14)이 돌출 형성되어 있고 후단부위에는 2유체 공급설비에 결합되도록 제1 결합편(13)이 돌출 형성되어 있다.

제1 연결편(12)은, 제1 분사체(11)의 일단에 돌출 형성되어 제1 유체와 제2 유체의 2유체의 공급설비가 연결되는 연결부재로서, 2유체의 공급설비와 체결 결합되도록 나선이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

제1 결합편(13)은, 제1 분사체(11)의 타단에 돌출 형성되어 제2 분사부(20)에 결합되는 결합부재로서, 제1 결합편(13)의 외부에는 제2 분사부(20)와 체결 결합되도록 나선돌기가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

제1 끼움편(14)은, 제1 분사체(11)의 일방의 중앙부위에 돌출 형성되어 제2 분사부(20)의 내부에 끼워맞춤 결합되는 끼움부재로서, 제1 끼움편(14)의 전단부위에는 제2 분사부(20)와의 사이에 제1 유체와 제2 유체가 서로 혼합되는 혼합공간(S3)을 형성하게 된다.

제1 유체 유입홀(15)은, 제1 분사체(11)의 중앙부위에 관통 형성된 유입홀로서, 2유체 공급설비의 제1 유체 공급부위에 연통되어 제1 유체를 제1 분사체(11)의 중앙부위로 유입시키게 된다.

제2 유체 유입홀(16)은, 제1 분사체(11)의 외곽둘레 부위에 복수개가 경사지게 관통 형성된 유입홀로서, 기체 또는 가스 등과 같은 제2 유체의 분사를 용이하게 하도록 제1 유체 유입홀(15)의 후방 외곽에서 전방 중심을 향해서 경사지게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 제2 유체 유입홀(16)은, 제1 분사체(11)의 제1 유체 유입홀(15)의 외곽둘레에 복수개의 제2 유체 유입홀(16)이 이격 설치되어 중앙부위로 유입되는 제1 유체의 둘레에서 복수개의 유입홀에서 제2 유체가 중앙부위를 향해서 경사지게 유입되어 제1 유체와 제2 유체의 혼합이 이루어지게 된다.

제1 유체 분사홀(17)은, 제1 유체 유입홀(15)의 하류에 홀단면이 축소되도록 형성된 분사홀로서, 제1 유체 유입홀(15)의 중앙부위에 관통 형성된 유로로 이루어져 제1 유체 유입홀(15)의 선단부위에는 액체 또는 물 등과 같은 제1 유체의 분사를 용이하게 하도록 전방으로 갈수록 내주의 사이즈가 작게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

제2 분사부(20)는, 제1 분사부(10)의 일방에 결합되어 제1 유체와 제2 유체가 회전류에 의해 서로 혼합되어 분사되는 분사부재로서, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이 제2 분사체(21), 제2 결합홀(22), 제2 지지홀(23), 제2 혼합홀(24), 제2 분사홀(25), 제2 연통홀(26), 제2 연결홀(27)로 이루어져 있다.

제2 분사체(21)는, 제1 유체와 제2 유체가 서로 혼합되어 분사되도록 연결되는 분사체로서, 이러한 제2 분사체(21)의 후단부위에는 제1 분사부(10)가 결합되어 제1 분사부(10)에서 각각 유입된 제1 유체와 제2 유체가 서로 혼합된다.

또한, 이러한 제2 분사체(21)는, 도 10에 나타낸 바와 같이 제1 분사체(11)와 제2 분사체(21)를 결합한 상태에서 외부에서 별도로 체결고정하도록 분리 설치된 제2 에어캡(21a)을 구비하여 이루어지는 것도 가능함은 물론이다

제2 결합홀(22)은, 제2 분사체(21)의 일방 내부에 형성되어 제1 분사부(10)가 결합되는 결합홀로서, 제1 분사부(10)의 제1 결합편(13)이 체결 결합되도록 내주면에 나선홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

제2 지지홀(23)은, 제2 분사체(21)의 일방 내부에 형성되되 제2 결합홀(22)의 내부에 회전류공간(S2)이 형성되며 제1 분사부(10)가 끼워맞춤 결합되어 지지되는 지지홀로서, 여기에 제1 분사부(10)의 제1 끼움편(14)의 일단이 삽입 결합되어 제1 끼움편(14)과의 사이에 회전류공간(S2)이 형성되며 걸림 결합되어 지지된다.

제2 혼합홀(24)은, 제2 지지홀(23)의 내부에 형성되어 제1 분사부(10)와의 사이에 제1 유체와 제2 유체가 서로 혼합되는 혼합공간(S3)을 형성하는 혼합홀로서, 제2 지지홀(23)의 내측부위에 형성된 유로로 이루어져 제1 분사부(10)에서 각각 유입된 제1 유체와 제2 유체가 혼합되면서 분사를 용이하게 하도록 전방으로 갈수록 내주의 사이즈가 작게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 제2 혼합홀(24)의 내경 사이즈(h2)는, 도 9에 나타낸 바와 같이 제2 지지홀(23)의 내경 사이즈(h1)의 1.5∼2.5배로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 그 이유는 내부의 제2 지지홀(23)에서 확장된 외부의 제2 혼합홀(24)로 제2 유체를 회전류에 의해 유입시켜서 제2 유체의 회전력을 증가시킬 수 있어 제1 유체와 제2 유체 사이의 혼합성능을 향상시킬 수 있기 때문이다.

제2 분사홀(25)은, 제2 혼합홀(24)의 일단에 연장 형성되어 제2 혼합홀(24)의 혼합공간에서 서로 혼합된 제1 유체와 제2 유체를 분사하는 분사홀로서, 제2 혼합홀(24)에서 서로 혼합된 제1 유체와 제2 유체의 분사를 용이하게 하도록 전방으로 갈수록 내주의 사이즈가 크게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 제2 분사홀(25)은, 도 9에 나타낸 바와 같이 서로 혼합된 제1 유체와 제2 유체의 분사각도를 15°∼55°로 확장시키도록 전방으로 갈수록 내주의 사이즈가 크게 형성되도록 만곡되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

제2 연통홀(26)은, 제2 결합홀(22)의 내부 둘레에 형성되어 제2 유체가 유입되도록 제1 분사부(10)의 제2 유체 유입홀(16)과 연통되어 에어챔버(S1)를 형성하는 연통홀로서, 제2 유체 유입홀(16)과 연통되어 제2 유체를 제2 분사부(20)의 내부로 유입시키게 된다.

또한, 제2 연통홀(26)의 사이즈(d1)는, 도 8에 나타낸 바와 같이 제2 지지홀(23)의 사이즈(d2)의 1.5∼3.0배로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 그 이유는 외부의 제2 연통홀(26)에서 협소한 내부의 제2 지지홀(23)로 제2 유체를 유입시켜 회전류의 발생시 회전력을 증가시킬 수 있어 제1 유체와 제2 유체 사이의 혼합성능을 향상시킬 수 있기 때문이다.

제2 연결홀(27)은, 제2 지지홀(23)과 제2 연통홀(26) 사이에 복수개가 연결하도록 설치되는 연결홀로서, 외부의 제2 연통홀(26)에서 내부의 제2 지지홀(23)로 제2 유체를 유입시켜 회전류를 발생시키게 된다.

이러한 제2 연결홀(27)은, 제2 지지홀(23)과 제2 연통홀(26) 사이에 회전류를 형성하도록 제2 지지홀(23)의 외주에서 접선방향으로 분기된 4개의 일자형의 분기통로로 이루어져 있다.

또한, 제2 연결홀(27)의 사이즈(d3)는, 도 8에 나타낸 바와 같이 제2 지지홀(23)의 사이즈(d2)의 0.7∼1.5배로 형성되어 것이 바람직하고, 그 이유는 외부의 제2 연결홀(27)에서 협소하거나 확장되거나 동등한 내부의 제2 지지홀(23)로 제2 유체를 유입시켜 회전류의 발생시 회전유동성을 증가시킬 수 있어 제1 유체와 제2 유체 사이의 혼합성능을 향상시킬 수 있기 때문이다.

이러한 본 발명의 2유체 분사 노즐은, 공급쪽 오리피스 단면적(체적)을 기준해서, 공급되는 슬릿 4구의 입구 총 단면적의 비율이 1:0.5∼0.9의 비율로 이루어져 있고, 에어 챔버의 단면적이 오리피스를 기준해서 1:4∼6로 이루어져 있고, 슬릿되는 면의 각도가 원의 사분점에 맞춰 커팅이 되어야 제2 유체의 회전력이 높아지게 된다.

또한, 유동하는 제2 유체의 경우에 오리피스를 크게 설계하여 공급되는 유속을 느리게 설정하고, 유체 토출부의 두께를 3mm이하로 설계함으로서 믹싱 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 에어를 6개의 타공 구간을 통해 균일하게 공급하고 에어 챔버를 통해 한번 더 균일하고 안정적으로 회전 구간에 공급하여 편중되지 않는 분사 패턴을 실현 할 수 있게 된다.

특히, 기존의 제품과 달리 대각선 사선 커팅에 의한 에어 및 유체 회전 구조가 아닌 4개 방향의 수직 커팅으로 인한 회전력 상승과 내부에 머무르는 회전 시간을 늘림으로서 유체의 입자를 쪼개는 시간이 늘어나고 분사하는 입자크기를 효과적으로 줄일 수 있게 된다.

또한, 회전되는 에어 구간의 단면적은 공급되는 회전 커팅 단면적보다 1.2∼1.5배로 설계하여야 회전력이 감소되지 않고, 토출 오리피스 구간에서 에어와 유체가 공급되는 총 단면적 대비 60%∼120% 단면적으로 설계하여 믹싱 효율을 높이거나 유체 공급에 따른 역압을 방지할 수 있다.

기존 특허 제품들은 에어캡과 유체캡의 중간에 회전을 주는 부속품이 있거나 유체 캡에 회전을 주는 커팅을 주어 제작하는 방식이나 본 발명의 경우에는 최종 오리피스가 결정되는 에어 캡에 커팅을 하는 방식으로 오리피스와 가깝기 때문에 회전력이 높고 가공 부품도 1개 이상 절감되고 커팅 각도를 수직 90도로 접선방향으로 철취한 형태로 이루어져 회전류의 속도를 향상시키는 구성이다.

또한, 본 발명의 2유체 분사 노즐은, 에어캡 최종 토출부 형상에 따라 분사되는 유체의 각도를 조절할 수 있고, 내부 혼합형의 스크러버용이나 범용 노즐로 사용이 가능하며, 사용압력이 0.7∼7.0bar의 저압이고, 액체흐름용량은 25L/hr∼250L/hr이고, 저점도성 유체에 적용하여 유체의 사용량을 절감할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 제1 유체와 제2 유체를 수직의 회전류에 의해 혼합시킴으로써, 에어캡의 수직형태의 커팅구간으로 에어의 회전력을 증대시키고 체류 시간을 늘려 유체 입자를 분사하여 동일한 유체량을 기준해서 에어량에 대비해 작은 분사 입자가 형성되어 에어캡의 토출 오리피스 사이즈에 따라 입자 크기 조절과 2류체의 내부 혼합에 따른 역압 현상을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

10: 제1 분사부
20: 제2 분사부

Claims

제1 유체와 제2 유체를 혼합하여 분사하는 2유체 분사 노즐로서,
제1 유체와 제2 유체가 각각 유입되는 제1 분사부(10); 및
상기 제1 분사부(10)의 일방에 결합되어, 제1 유체와 제2 유체가 회전류에 의해 서로 혼합되어 분사되는 제2 분사부(20);를 포함하고,
상기 제2 분사부(20)는,
제1 유체와 제2 유체가 서로 혼합되어 분사되도록 연결되는 제2 분사체;
상기 제2 분사체의 일방에 형성되어, 상기 제1 분사부(10)가 내부에 결합되는 제2 결합홀;
상기 제2 분사체의 일방 내부에 형성되되 상기 제2 결합홀의 내부에 형성되어, 상기 제1 분사부(10)가 끼워맞춤 결합되어 지지되는 제2 지지홀;
상기 제2 지지홀의 내부에 형성되어, 상기 제1 분사부(10)와의 사이에 제1 유체와 제2 유체가 서로 혼합되는 혼합공간을 형성하는 제2 혼합홀;
상기 제2 혼합홀의 일단에 연장 형성되어, 상기 제2 혼합홀의 혼합공간에서 서로 혼합된 제1 유체와 제2 유체를 분사하는 제2 분사홀;
상기 제2 결합홀의 내부에 형성되어, 제2 유체가 유입되도록 상기 제1 분사부(10)와 연통되는 제2 연통홀; 및
상기 제2 지지홀과 상기 제2 연통홀 사이에 복수개가 연결하도록 설치되는 제2 연결홀;을 포함하고,
상기 제2 연결홀은, 상기 제2 지지홀과 상기 제2 연통홀 사이에 내측으로 회전류를 형성하도록 90도의 접선방향으로 분기된 4개의 일자형의 분기통로로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 2유체 분사 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 분사부(10)는,
제1 유체와 제2 유체가 각각 유입되도록 연결되는 제1 분사체;
상기 제1 분사체의 일단에 돌출 형성되어, 유체의 공급설비가 연결되는 제1 연결편;
상기 제1 분사체의 타단에 돌출 형성되어, 상기 제2 분사부(20)에 결합되는 제1 결합편;
상기 제1 분사체의 일방의 중앙부위에 돌출 형성되어, 상기 제2 분사부(20)의 내부에 끼워맞춤 결합되는 제1 끼움편;
상기 제1 분사체의 중앙부위에 관통 형성된 제1 유체 유입홀;
상기 제1 분사체의 외곽둘레 부위에 복수개가 관통 형성된 제2 유체 유입홀; 및
상기 제1 유체 유입홀의 하류에 홀단면이 축소되도록 형성된 제1 유체 분사홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 2유체 분사 노즐.
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제 1 항에 있어서,
상기 제2 연통홀의 사이즈(d1)는 상기 제2 지지홀의 사이즈(d2)의 1.5∼3.0배로 형성되어 있고, 상기 제2 연결홀의 사이즈(d3)는 상기 제2 지지홀의 사이즈(d2)의 0.7∼1.5배로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 2유체 분사 노즐.