KR20020070934A - 공압 또는 유압을 이용한 제빙기의 스크레이퍼 구동장치 - Google Patents

공압 또는 유압을 이용한 제빙기의 스크레이퍼 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공압 또는 유압을 이용한 제빙기의 스크레이퍼 구동장치에 관한 것으로, 열교환기(10)에 제빙된 얼음을 분리 낙하시키는데 사용되는 다수의 스크레이퍼(12)에 대해 1개의 구동실린더(20)만 구동시키더라도 구조적으로 멀티제어가 가능한 다수의 종동실린더(26)들이 함께 연동되면서 여러개의 스크레이퍼(12)들을 구조적으로 정확하게 작동시킬 수 있다. 이를 위해 유체공급관(32)을 통해 유입되는 기름 또는 공기의 흐름을 전환하는 솔레노이드밸브(30)가 양쪽의 구동유체관(33)(34)을 매개로 구동실린더(20)와 연결되어 상기 솔레노이드밸브(30)의 제어신호에 따라 상기 구동실린더(20)의 구동피스톤(22)이 왕복 작동되며, 상기 구동피스톤(22)을 중심으로 상기 구동실린더(20) 양쪽에 다수의 종동실린더(26)가 각각 종동유체관(24a)(24b)을 매개로 연결되어 상기 구동피스톤(22)의 왕복작동에 따른 유압 또는 공압에 의해 상기 종동실린더(26)의 종동피스톤(28)에 연결된 열교환기(20)의 해당 스크레이퍼(12)들이 함께 작동 제어될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

공압 또는 유압을 이용한 제빙기의 스크레이퍼 구동장치 {A Scraper Driving Device Of Ice Marking Plant Using Pneumatic Or Hydraulic}
본 발명은 공압 또는 유압을 이용한 제빙기의 스크레이퍼 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환기를 통해 제빙된 얼음을 분리 낙하시키는데 사용되는 다수의 스크레이퍼에 대해 1개의 실린더만 구동시키더라도 해당 실린더들이 함께 연동되면서 여러개의 스크레이퍼들을 구조적으로 정확하게 작동시킬 수 있는 공압 또는 유압을 이용한 제빙기의 스크레이퍼 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 냉매의 증발열을 직접 이용하여 축열수를 냉각 및 제빙시킬 수 있도록 이루어진 냉각시스템에 있어 제빙장치용 열교환기는 낮은 온도, 낮은 압력의 액상 냉매를 열교환하여 낮은 온도, 낮은 압력의 가스상태 냉매를 변환시키는 역할을 하며, 특히 열교환기의 효율을 높이기 위해 보통 축열수를 통과시켜 냉각 및 제빙하게 되는데 저온으로 된 축열수는 별도로 설치된 축열조에 저장하였다가 필요시 부하측 유체와 열교환할 수 있도록 구성된다.
한편, 얼음을 미세화 하여 물 또는 동결 억제재가 첨가된 수용액에 혼합하여 축열조에 저장하였다가 필요시 실내를 통과한 부하측의 고온 순환수와 축열수를 서로 열교환시켜 열에너지로 사용함으로서 건축물 등의 냉방을 실현할 수 있는 동적제빙방식의 빙축열 시스템은, 축열수를 냉각 및 제빙시킨 다음 미세한 얼음조각으로 만들기 위해 냉동사이클을 순환하는 냉매가 통과하도록 된 제빙기가 포함되어 있으며, 이러한 제빙기는 냉동사이클의 증발기와 같이 냉매가 저온 저압의 기체상태로 변하면서 흡수하는 열에너지를 이용하여 축열수를 냉각 및 제빙시킬 수 있도록 이루어져 있다.
도 2a 및 도 2b는 종래의 모터 동력을 이용한 스크레이퍼 구동장치가 제빙기의 열교환기(110)에 설치된 내부구조 및 평면구조를 각각 도시한 것으로, 냉매가 통과하는 상기 열교환기(110) 내부에 스크레이퍼(Scraper)(112)를 결합한 냉각관(114)을 설치하여 소음과 진동을 줄이고, 기기의 안정성 및 내구성을 향상시키는 동시에 열교환 효율 및 제빙 효율이 향상될 수 있도록 하였다.
즉, 열교환기(110)를 통해 축열수가 결빙된 얼음조각을 긁어내리는데 사용되는 종래의 스크레이퍼 구동장치는 상기 열교환기(110) 상측의 구동모터(120)가 구동되면, 상기 구동모터(120)로부터의 동력이 구동기어(122)와 치차 결합된 다수개의 종동기어(124)를 동시에 회전시켜 이들 종동기어(124)들에 각각 연결된 해당 스크레이퍼(112)들을 함께 회전시키게 되며, 이에 따라 상기 스크레이퍼(112)가 냉각관(114) 내부 벽면에 결빙된 축열수를 작은 얼음조각으로 분쇄시키면서 긁어내려 배출시키게 된다.
그러나 이러한 모터 구동을 이용한 열교환기의 스크레이터 구동장치는 스크레이퍼(112) 각각을 회전 동작시키기 위한 동력수단을 구동모터(120) 1개만 구성시켜 기어 회전에 위한 동력 전달로 어느 정도 기계적인 안정성을 확보할 수 있으나, 다수의 스크레이퍼(112)에 대해 동시에 정확한 회전속도로 기계적인 오차 없이 안정되게 동력 전달이 지속적으로 이루어지도록 제어하기에는 다소 정확도가 떨어질 수밖에 없었으며 소음이 많이 발생된다는 불편이 있었다.
이에 본 발명은 지금까지의 모터 구동을 이용한 열교환기의 스크레이터 구동장치가 갖는 제반 불편한 점을 개선하고자 발명된 것으로, 열교환기에 제빙된 얼음을 분리 낙하시키는데 사용되는 다수의 스크레이퍼를 유압 또는 공압에 의해 작동 제어되는 1개의 실린더만 구동시키더라도 각각의 스크레이퍼에 연결된 해당 실린더들이 구조적으로 정확하게 함께 연동될 수 있도록 하여 여러개의 스크레이퍼에 대한 멀티제어가 가능한 공압 또는 유압을 이용한 제빙기의 스크레이퍼 구동장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a과 도 1b는 본 발명의 공압 또는 유압을 이용한 스크레이퍼 구동장치의 작동구조도와 스크레이퍼가 열교환기에 설치된 개략적인 설치상태도.
도 2a 및 도 2b는 종래의 모터 동력을 이용한 제빙기의 스크레이퍼 구동장치가 제빙기의 열교환기에 설치된 설치상태도 및 A-A선 평면구조도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 열교환기 11 : 배출실
12 : 스크레이퍼 13 : 지지리브
14 : 냉각관 15 : 물출구
16 : 냉매입구 17 : 냉매출구
18 : 물입구 19 : 유입실
20 : 구동실린더 22 : 구동피스톤
24a,24b : 종동유체관 25a,25b : 복귀유체관
26 : 종동실린더 28 : 종동피스톤
30 : 솔레노이드밸브 32 : 유체공급관
33,34 : 구동유체관
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공압 또는 유압을 이용한 제빙기의 스크레이퍼 구동장치는, 냉각관 벽면에 결빙된 축열수를 다수의 스크레이퍼 작동에 따라 얼음조작으로 분쇄시켜 배출시킬 수 있게 구성된 제빙기의 열교환기에 있어서, 유체공급관을 통해 유입되는 기름 또는 공기의 흐름을 전환하는 솔레노이드밸브가 양쪽의 구동유체관을 매개로 구동실린더와 연결되어 상기 솔레노이드밸브의 제어신호에 따라 상기 구동실린더의 구동피스톤이 왕복 작동되며, 상기 구동피스톤을 중심으로 상기 구동실린더 양쪽에 다수의 종동실린더가 각각 종동유체관을 매개로 연결되어 상기 구동피스톤의 왕복작동에 따른 유압 또는 공압에 의해 상기 종동실린더의 종동피스톤에 연결된 열교환기의 해당 스크레이퍼들이 함께 작동 제어될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.
특히, 각각의 종동실린더는 종동피스톤을 기준으로 해당 종동유체관 반대쪽에 각각 복귀유체관의 일단이 연결되고, 이들 복귀유체관은 그 타단이 해당 종동유체관과 반대쪽의 상기 구동실린더에 연결되어 상기 구동실린더를 통해 전달되는 유압 또는 공압이 상기 종동유체관과 복귀유체관에 의해 복귀 동작될 수 있도록 구성되며, 아울러 스크레이퍼는 종동실린더의 피스톤운동 유격만큼 각각의 날 간격이 유지되게 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 공압 또는 유압을 이용한 제빙기의 스크레이퍼 구동장치의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1a과 도 1b는 본 발명의 공압 또는 유압을 이용한 스크레이퍼 구동장치의 작동구조 및 본 발명의 구동장치에 의해 멀티 제어되는 다수의 스크레이퍼(12)가 열교환기(10)에 설치된 개략적인 설치상태를 도시한 것이다.
도면에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 제빙기의 스크레이퍼 구동장치는 동력원을 공압 또는 유압에 의한 실린더의 피스톤 왕복운동으로 하여 열교환기(10) 내부에 일정간격 수직방향으로 작동 가능하게 설치된 다수의 스크레이퍼(12)에 대해 구조적으로 소음 발생 없이 정확하게 안정되게 작동시켜 냉각관(14)에 결빙된 축열수를 작은 얼음조각이나 빙수상태로 분쇄시킬 수 있도록 상기 열교환기(10)의 상부구조로 구성된다.
즉, 본 발명의 스크레이퍼 구동장치가 설치되는 제빙기의 열교환기는 냉동사이클에 의한 냉매가스가 순환되면서 유입 통과되는 축열수를 결빙시키게 되며, 각각의 냉각관(14) 내부에는 결빙된 얼음을 분쇄시켜 외부 배출시키게 되는 스크레이퍼(12)가 진동 가능하게 설치되며, 본 발명에 따른 스크레이퍼 작동구조에서는 실린더(20)(26)의 피스톤(22)(28) 동작에 의한 상하 왕복동작에 따라 진동되면서 냉각관(14)에 결빙된 축열수를 분쇄 배출시키는 작동구조를 이루게 된다.
우선, 본 발명에 따라 각각의 스크레이퍼(12)를 솔레노이드밸브(30)의 제어신호에 따라 함께 상하 왕복운동시킬 수 있도록 이들 스크레이퍼(12) 각각에는 해당 종동실린더(26)의 종동피스톤(28)이 연결되며, 개개의 상기 종동실린더(26)들은 열교환기(10) 상부에 일정간격으로 설치되어 각각 해당 종동유체관(24a)(24b)을 통해 상대적으로 위쪽 중앙에 위치하는 1개의 구동실린더(26) 양쪽으로 연결된다.
특히, 다수의 스크레이퍼(12)에 맞게 일정간격으로 설치되는 종동실린더(26)들은 위쪽 중앙의 구동실린더(20)를 중심으로 반씩 균등하게 작동될 수 있도록 배치됨이 바람직하며, 이는 상기 구동실린더(20)의 구동피스톤(22)를 중심으로 이들 다수의 종동실린더(26)가 양쪽으로 균등하게 배치되도록 한다.
아울러 구동실린더(20)는 종동피스톤(28)이 상하 왕복 운동되는 종동실린더(26)의 설치방향과 같이 구동피스톤(22)이 상하 방향으로 왕복 운동될 수 있도록 설치됨이 바람직하나, 경우에 따라 좌우 방향으로 왕복 운동되게 설치하고 각각의 종동유체관(24a)(24b)들을 그에 맞게 배설 연결시켜도 별다른 문제가 없다.
또한 단일 구성인 구동실린더(20)에 연결되어 공압 또는 유압의 전달동작을 신호 제어하는 솔레노이드밸브(30)는 유체공급관(32)를 통해 유입되는 외부로부터의 공기 또는 기름이 상기 구동실린더(20)의 구동피스톤(22)을 중심으로 양쪽에서 번갈아 공급 제어될 수 있도록 양쪽의 구동유체관(33)(34)을 매개로 상기 구동실린더(20)와 연결되며, 특히 양쪽의 상기 구동유체관(33)(34)은 상기 구동피스톤(22)을 중심으로 상기 구동실린더(20)의 상측과 하측에 연결됨이 바람직하다.
그리고 열교환기(10) 상부에 일정간격으로 설치되는 각각의 종동실린더(26)는 종동피스톤(28)을 기준으로 해당 종동유체관(24a)(24b) 반대쪽에 각각 복귀유체관(25a)(25b)의 일단이 연결되며, 이들 각각의 복귀유체관(25a)(25b)은 그 타단이 해당 종동유체관(24a)(24b)과 반대쪽의 상기 구동실린더(20)에 연결되는데, 이는 상기 구동피스톤(20)과 솔레노이드밸브(30) 사이에 구동피스톤(22)을 기준으로 상하 양쪽에 방향을 달리하여 설치 연결되는 구동유체관(33)(34)처럼, 상기 구동실린더(20)와 각각의 종동실린더(26) 사이에 해당 종동피스톤(28)을 기준으로 각각의 해당 종동유체관(24a)(24b)과 복귀유체관(25a)(25b)이 서로 방향을 달리하여 상하 양쪽에 설치 연결된다.
즉, 구동피스톤(22)을 기준으로 구동실린더(20)의 상측에 그 일단이 연결된 종동유체관(24a)은 그 타단이 종동피스톤(28)을 기준으로 종동실린더(26)의 상측에 연결되는 한편, 상기 종동피스톤(28)을 기준으로 상기 종동실린더(26)의 하측에 그 일단이 연결된 복귀유체관(25a)은 그 타단이 상기 구동실린더(20)의 하측에 연결되게 배관 연결됨으로서, 상기 단일개의 구동실린더(22)의 피스톤 왕복운동으로 각각의 종동실린더(26)로 전달되는 공압 또는 유압이 자동적으로 다시 구동실린더(22)로 복귀되어 단일개의 상기 구동실린더(22)에 연결된 다수개의 상기 종동실린더(26)들이 함께 피스톤 동작될 수 있도록 한다.
아울러 다수개의 종동실린더(26)에 연결된 각각의 스크레이퍼(12)는 상기 종동실린더(26)의 피스톤운동 유격만큼 각각의 날 간격이 유지되게 구성됨은 물론이며, 이들 스크레이퍼(12)는 통상 원통 구조인 냉각관(14)과 같이 각각의 날이 원형 구조이면서 축 중심부위와 외주부위 간에는 다수의 지지리브(13)가 방사상으로 일체 구성됨이 바람직하다.
한편, 냉각관(14)에 결빙되는 축열수를 작은 얼음조작이나 빙수상태로 분쇄시키는 다수의 스크레이퍼(12)에 대한 동력원을 모터 구동이 아닌 공압 또는 유압에 의한 실린더의 피스톤 왕복운동으로 구조 변경된 본 발명의 스크레이퍼 구동장치는, 물이 열교환기의 상단부위를 통해 유입되어 냉각관에 결빙되면서 스크레이퍼를 통해 분쇄되어 열교환기의 하단부위로 배출되는 기존의 열교환기 내부구조와 달리, 물이 열교환기(10)의 하단부위를 통해 유입되어 다수의 냉각관(14)에 결빙되면서 스크레이퍼(12)의 상하 진동을 통해 분쇄되어 상기 열교환기(10)의 상단부위로 배출되도록 구성된다.
즉, 모터 구동에 의한 동력 전달방식이 아니라 실린더 작동에 의한 공압 또는 유압의 동력 전달방식을 적용함에 따라 열교환기(10)의 상단부위가 밀폐될 수밖에 없으며, 따라서 물이 유입되는 물입구(18) 및 유입실(19)이 상기 열교환기(10)의 하단부위에 형성되면서 냉매출구(17)도 상기 유입실(19) 바로 위쪽에 형성되고, 물출구(15) 및 배출실(11)은 상기 열교환기(10)의 상단부위에 형성되면서 냉매입구(16)도 상기 배출실(110 바로 아래쪽에 형성됨이 바람직하다.
이와 같이 구성되어 열교환기(10)의 상부구조를 이루게되는 본 발명의 스크레이퍼 구동장치는, 유체공급관(32)을 통해 유입되는 외부로부터의 기름 또는 공기가 솔레노이드밸브(30)의 제어신호에 따라 상기 솔레노이드밸브(30) 양쪽의 구동유체관(33)(34)을 통해 구동실린더(20) 상하 양쪽으로 번갈아 공급되면서 상기 구동실린더(20)의 구동피스톤(22)을 왕복 동작시켜 일정 압력의 유압 또는 공압을 발생시키게 된다.
그리고 단일개의 구동실린더(20)에 의해 발생되는 유압 또는 공압은 아래쪽 복수개의 종동실린더(26)쪽으로 다수의 해당 종동유체관(24)을 통해 전달되며, 이들 종동유체관(24)을 통해 전달되는 유압 또는 공압에 의해 해당 종동실린더(26)의 종동피스톤(28)들이 함께 왕복 동작되면서 이들 종동피스톤(28)에 연결된 개개의 스크레이퍼(12)들도 함께 왕복 동작되어 진동될 수 있으며, 결과적으로 이들 스크레이퍼(12) 주변의 냉각관(14)에 결빙된 축열수인 얼음이 상기 스크레이퍼(12)들의 상하 왕복동작에 따라 분쇄되어 외부 배출될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 공압 또는 유압을 이용한 제빙기의 스크레이퍼 구동장치에 의하면, 열교환기에 제빙된 얼음을 분리 낙하시키는데 사용되는 다수의 스크레이퍼를 유압 또는 공압에 의해 작동제어되는 1개의 실린더만 구동시키더라도 각각의 스크레이퍼에 연결된 해당 실린더들이 구조적으로 정확하게 함께 연동될 수 있도록 하여 여러개의 스크레이퍼에 대한 멀티제어가 가능하며, 이는 결과적으로 모터 구동에 의한 기어 회전동작과는 달리 유압 또는 공압에 의한 실린더의 피스톤 왕복운동으로 기계적인 오차 및 소음 없이 안정되게 스크레이퍼를 회전동작시키기 위한 동력 전달을 제어할 수 있을 것으로 기대된다.
한편, 공압 또는 유압을 이용해서 1개의 실린더를 작동시킴으로서 다수의 실린더를 동시에 연동시켜 해당 수단을 회전 또는 상하 왕복동작시킬 수 있도록 하는 본 발명의 스크레이퍼 구동장치의 작동구조는 제빙기의 열교환기에 국한되어 적용될 수도 있으나, 이와 유사한 다른 기기들에도 보다 폭넓게 적용시켜 응용될 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

  1. 냉각관(14) 벽면에 결빙된 축열수를 다수의 스크레이퍼(12) 동작에 따라 얼음조작으로 분쇄시켜 배출시킬 수 있게 구성된 제빙기의 열교환기(10)에 있어서,
    유체공급관(32)을 통해 유입되는 기름 또는 공기의 흐름을 전환하는 솔레노이드밸브(30)가 양쪽의 구동유체관(33)(34)을 매개로 구동실린더(20)와 연결되어 상기 솔레노이드밸브(30)의 제어신호에 따라 상기 구동실린더(20)의 구동피스톤(22)이 왕복 작동되며, 상기 구동피스톤(22)을 중심으로 상기 구동실린더(20) 양쪽에 다수의 종동실린더(26)가 각각 해당 방향의 종동유체관(24a)(24b)을 매개로 연결되어 상기 구동피스톤(22)의 왕복작동에 따른 유압 또는 공압에 의해 상기 종동실린더(26)의 종동피스톤(28)에 연결된 열교환기(20)의 해당 스크레이퍼(12)들이 함께 작동 제어될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 공압 또는 유압을 이용한 스크레이퍼 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 종동실린더(26)는 종동피스톤(28)을 기준으로 해당 종동유체관(24a)(24b) 반대쪽에 각각 복귀유체관(25a)(25b)의 일단이 연결되고, 이들 복귀유체관(25a)(25b)은 그 타단이 해당 종동유체관(24a)(24b)과 반대쪽의 상기 구동실린더(20)에 연결되어 상기 구동실린더(20)를 통해 전달되는 유압 또는 공압이 상기 종동유체관(24a)(24b)과 복귀유체관(25a)(25b)에 의해 복귀 동작될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 공압 또는 유압을 이용한 스크레이퍼 구동장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스크레이퍼(12)는 종동실린더(26)의 피스톤운동 유격만큼 각각의 날 간격이 유지되게 구성된 것을 특징으로 공압 또는 유압을 이용한 스크레이퍼 구동장치.
KR1020020047269A 2002-08-09 2002-08-09 공압 또는 유압을 이용한 제빙기의 스크레이퍼 구동장치 KR20020070934A (ko)

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