KR20120086903A

KR20120086903A - 고속 순환류를 이용한 진공세척장치 및 방법

Info

Publication number: KR20120086903A
Application number: KR1020110008241A
Authority: KR
Inventors: 이동기; 김상범
Original assignee: 한국화학융합시험연구원
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-08-06
Also published as: KR101243974B1

Abstract

본 발명은 기계, 전기, 전자, 광학 등 여러 산업분야에 걸쳐 사용되는 각종 부품을 세척하기 위한 세척장치 및 세척방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 세척매체로서 탄화수소계 세정제 등의 비수계 세정제를 사용하면서 탄화수소계 세정제를 사용할 경우의 단점인 화재위험성 및 세정시간 지연을 방지하면서 우수한 세척력을 발휘할 수 있는 진공세척장치 및 세척방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 진공세척장치 및 세척방법은, 세정액의 고속순환에 의한 세척으로 피세척물의 오염물질을 1차 제거하고, 세정액 증기에 의한 세척으로 피세척물의 오염물질을 2차 제거하며, 진공에 의한 세정액 증기의 돌비현상을 이용하여 피세척물의 오염물질을 3차 제거함으로써 피세척물로부터 오염물질을 완전히 제거할 수 있으며, 또한 세정액의 고속 순환류를 이용한 물리적인 힘으로 세척을 행하게 되므로, 종래 세정액에 비하여 세척력이 떨어지는 탄화수소계 등 비수계 대체 세정액을 사용하고도 충분한 세척력을 유지할 수가 있다.

Description

고속 순환류를 이용한 진공세척장치 및 방법{vacuum washing apparatus and method for performed by high velocity circulating flow}

본 발명은 기계, 전기, 전자, 광학 등 여러 산업분야에 걸쳐 사용되는 각종 부품을 세척하기 위한 세척장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 세척매체로서 탄화수소계 세정제를 사용하면서 탄화수소계 세정제를 사용할 경우의 단점인 화재위험성 및 세정시간 지연을 방지하면서 우수한 세척력을 발휘할 수 있는 진공세척장치 및 방법에 관한 것이다.

통상 열처리를 필요로 하는 부품에는 열처리 전에 세척되어 부품 표면의 이물질이 제거된 다음 표면에 남아있는 수분 또는 세정액이 건조되는 세정공정이 수행된다.

세정공정은 기계, 자동차ㆍ선박, 전기ㆍ전자, 도장, 광학, 금속, 도금, 반도체, 금속열처리, 기계공업 등 거의 모든 산업에 필수적인 공정으로서, 세정공정에는 세정제가 필수적으로 사용된다.

상기 세정제는 크게 비수계(非水系)(용제계) 세정제와 수계(水系) 세정제로 구분할 수 있으며, 비수계 중 탄화수소계 세정제의 경우는 비교적 우수한 세정력, 저렴한 운전비용의 장점이 있으나, 건조공정의 어려움 및 화재에 대한 불안감으로 산업현장에서 꺼리는 상황이며, 이러한 문제를 해결하기 위한 진공세정건조방법이 개발되어 세정액의 누출이 없고 건조가 용이한 세정방법이 제시되어 있으나 세정속도가 느리다는 단점이 있다.

종래 세정공정에 광범위하게 사용되어온 세정제로는 염화불화탄소(chlorofluorocarbon, CFC), 1,1,1-트리클로로에탄(1,1,1-trichloroethane, 1,1,1-TCE), 사염화탄소(carbon tetrachlroride, CCl₄), 수소염화불화탄소(hydro-chloroflorocarbon, HCFC) 등을 들 수 있는데, 이들은 오존층 파괴물질로서 사용이 금지되었거나 단계적으로 규제되고 있다.

이에 따라 상기 세정물질들을 대체할 수 있는 세정제가 개발되고는 있으나, 만족할 만한 수준의 세정성, 작업성, 경제성을 두루 갖춘 대체 세정제는 아직까지 개발되지 못하고 있으며, 또한 염소계, 불소계, 브롬계 및 이들의 혼합 또는 화합물의 용제계 세정제는 정도의 차이는 있으나 근본적으로 인체에 독성을 지니고 있어 이의 취급에 여러 가지 문제가 야기될 수밖에 없다.

반면에 준수계(準水系)를 포함하는 수계 세정제의 경우 환경성 및 세정성은 우수하나 세정라인이 용제계 세정제에 비해 2~3배 정도 길어지고 건조시간이 늘어나게 되어 이에 따른 생산성이 저하되며, 또한 폐수발생에 따른 처리비용이 많이 소요되는 등의 문제가 있다.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 본 출원인은 등록특허공보 제0969293호를 통하여 세척건조장치를 제시한 바 있다.

이를 도 1을 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

상기 종래의 세척건조장치는, 초음파발생기(10) 및 피세척물을 담기 위한 캐리어(20)가 내장되어 있는 세척건조실(30); 상기 세척건조실(30)보다 낮은 높이 레벨에 위치된 세척액회수통으로서 세척액통(41)과 린스액통(42)이 구획형성되어 있는 상기 세척액회수통(40); 상기 세척액회수통(40)에 유통가능하게 접속되어 상기 세척액회수통(40)에 저장된 세척액을 이송받아 증발시키는 진공증발기(50); 그리고 상기 진공증발기(50)에서 증발된 염소계의 세척액 증발분을 저장하다가 상기 세척액회수통(40)에 공급하는 재생액탱크(60)를 포함하고 있다.

상기 세척건조실(30)의 상단은 도중에 콘덴서(C1)가 개재되어 진공펌프(P1)의 흡입측과 접속되어 있으며, 상기 콘텐서(C1)의 배출측은 상기 세척액회수통(40)의 상단에 접속되어 있고, 상기 세척액통(41)과 린스액통(42)의 상단은 서로 연결되어 상기 세척건조실(30)의 바닥에 접속되어 있고, 상기 세척액통(41)과 린스액통(42)의 하단은 서로 연결되고 도중에 순환/공급펌프(P2)가 개재된 배관을 통하여 상기 세척건조실(30)의 상단과 접속된다.

상기 세척액통(41)의 하단은 상기 진공증발기(50)의 하단에 접속되어 있고, 상기 진공증발기(50) 상단에는 도중에 콘덴서(C2) 및 진공펌프(P3)가 개재되어 재생액탱크(60)에 접속되어 있으며, 상기 재생액탱크(60)의 상단은 상기 린스액통(42)의 상단에 접속되어 있다.

이와 같은 구성된 종래의 세척건조장치는 다음과 같은 단계를 순차적으로 거쳐 피세척물의 세척작업을 수행한다.

피세척물을 세척건조실(30)에 투입하는 투입단계; 순환/공급펌프(P2)를 가동하여 세척액통(41)에 저장된 세척액을 세척건조실(30)을 경유하여 설정시간 동안 순환시키게 한 다음, 세척건조실(30) 내에 일정 수위의 세척액을 충전하는 세척액순환단계; 세척건조실(30) 내를 진공도로 만들고 나서 초음파발생기(10)를 소정 시간 동안 가동하여 피세척물에 붙어 있는 이물질을 이탈시킨 다음, 세척건조실(30)과 세척액통(41) 간의 압력을 동일하게 만들어 세척건조실(30)에 충전된 세척액을 자연낙하에 의해 세척액통(41)에 유입시키는 1차 진공초음파세척단계; 순환/공급펌프(P2)를 가동하여 린스액통(42)에 저장된 세척액을 세척건조실(30)을 경유하여 설정시간 동안 순환시키게 한 다음, 세척건조실(30) 내에 일정 수위의 세척액을 충전하는 린스액 순환단계; 세척건조실(30) 내를 진공도로 만들고 나서 초음파발생기(10)를 소정 시간 동안 가동하여 피세척물에 붙어 있는 이물질을 이탈시킨 다음, 세척건조실(30)과 세척액통(41) 간의 압력을 동일하게 만들어 세척건조실(30)에 충전된 세척액을 자연낙하에 의해 세척액통(41)에 유입시키는 2차 진공초음파 린스단계; 증기세척단계; 그리고 세척건조실(30) 내를 진공도로 만들어서, 피세척물(16)이 붙어 있는 세척액을 증발시켜, 그 증발분을 콘덴서(C1)에서 응축하여 세척액통(41)에 자연낙하에 의해 회수시키는 건조단계가 진행된다.

이때 불순물이 함유된 상태로 세척액통에 저장된 세척액은 진공증발기(50)에 유입되어 증발처리되고, 그 증발분은 콘덴서(C2)에 의해 응축되어 재생액탱크(60)에 액상으로 유입된 다음 린스액통(42)에 회수된다.

상기와 같이 운전되는 세척건조장치는 세척액을 외부로 배출시키는 것을 방지할 수 있고, 아울러 피세척물을 흔드는 장치를 배제시킴으로써 세척건조장치의 제조비용을 낮출 수 있으며, 세척에서 건조까지의 전체 공정을 진공상태에서 처리함에 따라 부품인 세척물의 형상에 관계없이 세척 및 건조를 행할 수 있다.

그런데 상기의 세척건조장치는 세척액의 세정력과 초음파발생기에 의한 진동효과에 의존하여 세척이 이루어지므로 세척력이 낮다고 하는 문제가 있으며, 이를 해결하기 위하여는 세척액의 세정력을 향상시켜야 하나 상기에서 기술된 바와 같이 아직까지 만족할 만한 대체 세정제가 개발되어 있지 못한 상태이며, 초음파발생기의 용량을 키울 경우 시설비 및 운전비용이 증가하게 되므로, 경제적이면서 우수한 세척력을 발휘할 수 있는 세척장치 및 세척방법의 개발 필요성은 여전히 존재한다.

본 발명이 해결하려는 과제는 각종 부품을 세척하기 위한 세척장치 및 세척방법에 있어서, 세척매체로서 탄화수소계 등 비수계 세정제를 사용하면서도 화재위험성을 방지하고, 우수한 세척력을 발휘할 수 있는 세척장치 및 세척방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 내부에 피세척물(16)을 수용하여 세척 및 건조작업을 수행하는 세정실(11), 상기 세정실(11)에 세정액을 공급하고 상기 세정실(11)로부터 피세척물(16)을 세척한 폐액을 공급받아 저장하는 저장탱크(12), 상기 세정실(11)보다 낮은 위치에 설치되고 세정액을 임시저장하는 보조탱크(13), 상기 세정실(11) 및 보조탱크(13)의 세정액을 고속순환시키는 순환펌프(14) 및 세정액 중의 이물질을 제거하는 필터(15)를 포함하는 세정부; 상기 저장탱크(12)의 폐액을 공급받아 이를 기액으로 분리하며 내부에 열전달매체(S20)가 내장되는 재생기(21), 상기 재생기(21)에 열을 공급하기 위하여 가열수단(27)을 내장하고 열매체가 충전되어 있는 가열탱크(22), 상기 재생기(21)에서 분리된 증기를 응축시키고 상기 재생기(21)로 이송되는 저장탱크(12)의 폐액을 예열하기 위하여 내부에 폐액이 흐르는 제1유로(S21) 및 내부에 냉각수가 흐르는 제2유로(S22)가 내장되는 응축기(23), 상기 응축기(23)에서 증기가 응축된 세정액을 배출시키는 이젝터(24), 상기 이젝터(24)로부터 세정액이 인입되어 저장되며 내부에 냉각수가 흐르는 열전달매체(S23)가 내장되는 재생탱크(26) 및 상기 재생탱크(26)의 세정액을 상기 이젝터(24)로 공급하는 재생펌프(25)를 포함하는 재생부; 및 상기 세정실(11)과 저장탱크(12)에 진공을 걸어주는 진공펌프(31), 상기 진공펌프(31)에 의해 상기 세정실(11)로부터 흡입되어 오는 세정액 증기를 응축시키기 위하여 내부에 냉각수가 흐르는 열전달매체(S31)가 내장되는 냉각기(32) 및 상기 냉각기(32)에서 세정액 증기가 응축된 세정액을 저장하며 내부에 냉각수가 흐르는 열전달매체(S32)가 내장되는 냉각탱크(33)를 포함하는 진공부;로 이루어진 진공세척장치를 제공한다.

이때, 상기 세정실(11) 내부에 세정실(11) 내부공간을 좌우로 구획형성하는 이동식 수직칸막이벽(18a, 18b)이 추가로 설치되는 것이 바람직하며, 세정실(11)의 타측 상부에 자동공기배출트랩(T) 및 역류방지밸브(V32)가 개재된 배관(L33)이 배관(L32)을 통하여 연결된 것이 바람직하다.

또한, 상기 세정부의 각 장치들은, 일단이 상기 세정실(11)의 하단에 접속되고 타단이 상기 보조탱크(13)의 상단에 접속된 배관(L11), 일단이 상기 보조탱크(13)의 하단에 접속되고 타단이 상기 저장탱크(12)의 상단에 접속되며 도중에 밸브(V11)가 개재되어 있는 배관(L12), 일단이 상기 저장탱크(12)의 하단에 접속되고 타단이 상기 세정실(11)의 일측 상부에 접속되며 도중에 밸브(V12)가 개재되어 있는 배관(L13), 일단이 상기 보조탱크(13)와 밸브(V11) 사이의 배관(L12) 도중에 접속되고 타단이 상기 밸브(V12)와 세정실(11) 사이의 배관(L13) 도중에 접속되며 도중에 밸브(V13), 순환펌프(14), 필터(15) 및 밸브(V14)가 유체 흐름방향에서 순차적으로 개재되어 있는 배관(L14)을 통하여 서로 연결되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은, 피세척물(16)을 세정실(11) 내로 투입하는 단계; 진공펌프(31)를 가동하여 세정실(11) 내부에 진공을 형성시켜 저장탱크(12)의 세정액을 차압에 의해 세정실(11)로 이송하는 단계; 순환펌프(14)를 가동하여 상기 세정액을 세정실(11), 보조탱크(13), 순환펌프(14) 및 필터(15)를 순차적으로 경유하여 고속 순환되도록 하는 세정액 세척단계; 저장탱크(12)에 진공을 형성시켜 상기 세정액이 세척작업을 수행하여 발생된 폐액을 차압에 의해 저장탱크(12)로 이송하는 단계; 세정실(11)에 진공을 가하여 재생기(21)에서 발생된 세정액 증기를 세정실(11)로 공급하여 피세척물(16)을 증기세척하는 단계; 및 세정실(11)에 진공을 가하여 세정실(11)의 증기를 순간비등시켜 피세척물(16)을 세척하면서 건조하는 단계;를 포함하는 진공세척방법을 제공한다.

이때, 상기 피세척물(16)을 세정실(11) 내로 투입하는 단계와 세정액을 세정실(11)로 이송하는 단계 사이에는, 세정실(11) 내부에 설치된 수직칸막이벽(18a, 18b)을 조정하여 피세척물(16)을 제외한 세정실(11)의 내부공간을 최소화하는 단계가 추가되는 것이 바람직하며, 상기 세정액을 세정실(11)로 이송하는 단계와 세정액 세척단계 사이에는, 세정실(11) 내부에 잔류하는 공기를 자동공기배출트랩(T)을 통하여 배출시키는 단계가 추가되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 증기세척하는 단계와 건조하는 단계 사이에는, 증기세척하는 과정에서 세정액 증기가 응축된 응축액을 저장탱크(12)로 이송하는 단계가 추가되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 진공세척장치 및 방법은, 세정액의 고속순환에 의한 세척으로 피세척물의 오염물질을 1차 제거하고, 세정액 증기에 의한 세척으로 피세척물의 오염물질을 2차 제거하며, 진공에 의한 세정액 증기의 돌비현상을 이용하여 피세척물의 오염물질을 3차 제거함으로써 피세척물로부터 오염물질을 완전히 제거할 수 있다.

또한 본 발명은 세정액의 고속 순환류를 이용한 물리적인 힘으로 세척을 행하게 되므로, 종래 세정액에 비하여 세척력이 떨어지는 탄화수소계 등 비수계 대체 세정액을 사용하고도 충분한 세척력을 유지할 수가 있다.

도 1은 종래의 세척건조장치를 나타낸 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서, 세정실 내부의 수직칸막이벽의 일례를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서, 세정실 내부의 수직칸막이벽의 다른 일례를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 진공세척장치의 일 실시예를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 본 실시예의 진공세척장치가 부호 100으로서 지시되어 있다.

상기 진공세척장치(100)는 피세척물의 세척 및 건조작업을 수행하기 위하여 세정실(11), 저장탱크(12), 보조탱크(13), 순환펌프(14) 및 필터(15)로 이루어진 세정부; 상기 세정부에서 사용된 세정제를 재생시키기 위하여 재생기(21), 가열탱크(22), 응축기(23), 이젝터(24), 재생펌프(25) 및 재생탱크(26)로 이루어진 재생부; 및 상기 세정부에 진공을 제공하기 위하여 진공펌프(31), 냉각기(32) 및 냉각탱크(33)로 이루어진 진공부를 포함한다.

상기 세정부는 내부에 피세척물(16)을 수용하여 세척 및 건조작업을 수행하는 세정실(11), 상기 세정실(11)에 세정액을 공급하고 상기 세정실(11)로부터 피세척물(16)을 세척한 폐액을 공급받아 저장하는 저장탱크(12), 상기 세정실(11)보다 낮은 위치에 설치되고 세정액을 임시저장하는 보조탱크(13), 상기 세정실(11) 및 보조탱크(13)의 세정액을 고속순환시키는 순환펌프(14) 및 세정액 중의 이물질을 제거하는 필터(15)를 포함한다.

상기 세정실(11)에는 세척작업효율을 좀더 향상시키기 위하여 초음파발생기(17)가 추가로 설치될 수 있다.

또한 상기 세정실(11)에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 세정실(11) 내부공간을 좌우로 구획형성하는 이동식 수직칸막이벽(18a, 18b)이 더 설치될 수 있다.

상기 수직칸막이벽(18a, 18b)은 도 3에 도시된 바와 같이 세정실(11) 내부공간에서 수평방향으로 이동될 수 있도록 설치되거나(18a), 또는 도 4에 도시된 바와 같이 상하방향으로 이동될 수 있도록 설치될 수 있으며(18b), 도 4의 상하방향 이동의 경우 수직칸막이벽(18b)은 수평 단면에 대하여 적절한 공간분배가 되도록 다수 개 설치될 수 있다.

상기 세정부의 각 장치들은, 일단이 상기 세정실(11)의 하단에 접속되고 타단이 상기 보조탱크(13)의 상단에 접속된 배관(L11), 일단이 상기 보조탱크(13)의 하단에 접속되고 타단이 상기 저장탱크(12)의 상단에 접속되며 도중에 밸브(V11)가 개재되어 있는 배관(L12), 일단이 상기 저장탱크(12)의 하단에 접속되고 타단이 상기 세정실(11)의 일측 상부에 접속되며 도중에 밸브(V12)가 개재되어 있는 배관(L13), 일단이 상기 보조탱크(13)와 밸브(V11) 사이의 배관(L12) 도중에 접속되고 타단이 상기 밸브(V12)와 세정실(11) 사이의 배관(L13) 도중에 접속되며 도중에 밸브(V13), 순환펌프(14), 필터(15) 및 밸브(V14)가 유체 흐름방향에서 순차적으로 개재되어 있는 배관(L14)을 통하여 서로 연결된다.

상기 배관(L14) 도중의 순환펌프(14)와 필터(15)는 상호 위치교환이 가능하다.

상기 재생부는 상기 저장탱크(12)의 폐액을 공급받아 이를 기액으로 분리하며 내부에 열전달매체(S20)가 내장되는 재생기(21), 상기 재생기(21)에 열을 공급하기 위하여 가열수단(27)을 내장하고 열매체가 충전되어 있는 가열탱크(22), 상기 재생기(21)에서 분리된 증기를 응축시키고 상기 재생기(21)로 이송되는 저장탱크(12)의 폐액을 예열하기 위하여 내부에 폐액이 흐르는 제1유로(S21) 및 내부에 냉각수가 흐르는 제2유로(S22)가 내장되는 응축기(23), 상기 응축기(23)에서 증기가 응축된 세정액을 배출시키는 이젝터(24), 상기 이젝터(24)로부터 세정액이 인입되어 저장되며 내부에 냉각수가 흐르는 열전달매체(S23)가 내장되는 재생탱크(26) 및 상기 재생탱크(26)의 세정액을 상기 이젝터(24)로 공급하는 재생펌프(25)를 포함한다.

상기 재생부의 각 장치들은, 일단이 상기 저장탱크(12)의 하단에 접속되고 타단이 상기 응축기(23)의 제1유료(S21) 유입구에 접속된 배관(L21), 일단이 상기 응축기(23)의 제1유료(S21) 유출구에 접속되고 타단이 상기 재생기(21)에 접속되며 도중에 밸브(V21)가 개재되어 있는 배관(L22), 일단이 상기 재생기(21)의 열전달매체(S20) 유출구에 접속되고 타단이 상기 가열탱크(22)에 접속된 배관(L23), 일단이 상기 가열탱크(22)의 상단에 접속되고 타단이 상기 재생기(21)의 열전달매체(S20) 유입구에 접속된 배관(L24), 일단이 상기 재생기(21)의 상단에 접속되고 타단이 상기 응축기(23)의 상단에 접속되며 도중에 밸브(V22)가 개재되어 있는 배관(L25), 일단이 상기 응축기(23)의 하단에 접속되고 타단이 상기 이젝터(24)의 흡입노즐(suction nozzle)에 접속된 배관(L26), 일단이 상기 재생탱크(26)의 하단에 접속되고 타단이 상기 이젝터(24)의 유입노즐(inlet nozzle)에 접속되며 도중에 재생펌프(25)가 개재된 배관(L27), 일단이 상기 이젝터(24)의 배출노즐(discharge nozzle)에 접속되고 타단이 상기 재생탱크(26)에 접속된 배관(L28), 일단이 냉각탑(도시하지 않음)에 접속되고 타단이 상기 재생탱크(26)의 열전달매체(S23) 유입구에 접속된 배관(L29a), 일단이 상기 재생탱크(26)의 열전달매체(S23) 유출구에 접속되고 타단이 상기 응축기(23)의 제2유로(S22) 유입구에 접속된 배관(L29b), 일단이 상기 응축기(23)의 제2유로(S22) 유출구에 접속되고 타단이 상기 냉각탑에 접속된 배관(L29c), 일단이 상기 재생탱크(26)에 접속되고 타단이 상기 세정부의 저장탱크(12)에 접속되며 도중에 밸브(V23)가 개재되어 있는 배관(L30) 및 일단이 상기 재생기(21)와 밸브(V22) 사이의 배관(L25) 도중에 접속되고 타단이 상기 세정실(11)의 상단에 접속되며 도중에 밸브(V24)가 개재되어 있는 배관(L31)을 통하여 서로 연결된다.

상기 진공부는 상기 세정실(11)과 저장탱크(12)에 진공을 걸어주는 진공펌프(31), 상기 진공펌프(31)에 의해 상기 세정실(11)로부터 흡입되어 오는 세정액 증기를 응축시키기 위하여 내부에 냉각수가 흐르는 열전달매체(S31)가 내장되는 냉각기(32) 및 상기 냉각기(32)에서 세정액 증기가 응축된 세정액을 저장하며 내부에 냉각수가 흐르는 열전달매체(S32)가 내장되는 냉각탱크(33)를 포함한다.

상기 진공부의 각 장치들은, 일단이 상기 세정실(11)의 타측 상부에 접속되고 타단이 상기 냉각기(32)의 일측 하부에 접속되며 도중에 밸브(V31)가 개재되어 있는 배관(L32), 상기 배관(L32)의 밸브(V31)와 병렬연결되고 도중에 자동공기배출트랩(T) 및 역류방지밸브(V32)가 개재된 배관(L33), 일단이 상기 냉각기(32)의 타측 상부에 접속되고 타단이 상기 진공펌프(31)의 흡입구에 접속된 배관(L34), 일단이 상기 진공펌프(31)의 토출구에 접속되고 타단이 상기 냉각탱크(33)에 접속된 배관(L35) 및 일단이 상기 밸브(V31)와 냉각기(32) 사이의 배관(L32) 도중에 접속되고 타단이 상기 저장탱크(12)의 상단에 접속되며 도중에 밸브(V33)가 개재되어 있는 배관(L36)을 통하여 서로 연결된다.

상기 세정실(11), 저장탱크(12) 및 재생기(21)에는 내부의 진공을 검출할 수 있도록 각각 압력센서(PS1, PS2, PS3)가 설치되어 있으며, 상기 세정실(11)에는 수위를 검출하는 수위감지기(LS)가 설치된다.

또한, 상기 세정실(11) 및 저장탱크(12) 상부에는 각각 내부공간을 대기압 상태로 만들기 위한 밸브들(V15, V16)이 접속되어 있고, 재생기(21) 하부에는 폐액 농축액을 배출하기 위한 밸브(V25)가 설치된다.

상기 밸브들은 수동조작밸브일 수도 있으나 운전의 효율성을 감안하면 자동개폐밸브인 것이 바람직하다.

또한, 도시되지는 않았으나 상기 센서, 감지기, 가열수단 및 밸브들은 제어설비에 의해 설정된 조건과 절차에 따라 자동제어 되도록 구성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 진공세척장치는 다음과 같이 작동된다.

먼저 저장탱크(12) 및 재생탱크(26)에 세정액이 저장되고 모든 밸브가 차단된 상태에서, 세척 대상물인 피세척물(16)을 세정실(11) 내로 투입한 다음 세정실(11) 내부를 외부와 차단한다.

다음은 냉각기(32)와 냉각탱크(33)에 각각 내장된 열전달매체(S31, S31)에 냉각수를 공급하고 진공펌프(31)를 가동한다.

밸브(V31)를 개방하면 세정실(11)의 공기가 배관(L32), 밸브(V31), 냉각기(32), 배관(L34), 진공펌프(31) 및 배관(L35)를 통하여 냉각탱크(33)로 배출되어 세정실(11) 내부가 진공이 형성되고, 압력센서(PS1)에 의해 세정실(11)이 일정 진공도에 도달된 것이 확인되면 밸브(V31)를 폐쇄한다.

다음은 저장탱크(12)에 설치된 밸브(V16)를 개방하여 저장탱크(12)를 대기압 상태로 한 다음 폐쇄하고, 밸브(V12)를 개방하여 저장탱크(12)의 세정액을 배관(L13)을 통하여 진공상태인 세정실(11)로 차압에 의해 이송시키고, 세정실(11)에 설치된 수위감지기(LS)에 의해 세정실(11)에 세정액이 채워진 것이 감지되면 밸브(V12)를 폐쇄한다.

세정액이 이송됨에 따라 저장탱크(12)의 수위가 낮아지고, 이에 의해 저장탱크(12) 내부의 압력이 떨어져서 저장탱크(12)와 세정실(11)의 차압이 작아져 세정액의 이송이 원활치 못할 경우에는 저장탱크(12)에 부착된 압력센서(PS2)의 신호를 받아 밸브(V16)를 개방하여 저장탱크(12)의 압력저하를 해소할 필요가 있다.

본 발명에서는 세정액의 고속 순환류에 의해 피세척물(16)을 세척하게 되는데, 세정실(11) 내부에 공기가 잔류하게 되면 그만큼 빈 공간이 형성되고 이러한 빈 공간은 세정실(11) 내부에서 세정액의 유속을 떨어뜨리게 되어 피세척물(16)에 대한 세척효율을 저하시키는 원인이 된다.

본 발명에서는 세정실(11)과 접속된 배관(L32)과 연결된 배관(L33) 도중에 자동공기배출트랩(T)이 설치되어 있어서, 세정실(11) 내부에 잔류하는 공기가 배관(L32), 배관(L33), 자동공기배출트랩(T), 역류방지밸브(V32), 배관(L32), 냉각기(32), 배관(L34), 진공펌프(31) 및 배관(L35)을 통하여 냉각탱크(33)로 배출되도록 구성되어 있으므로, 세정실(11) 내부는 세정액으로 채워지게 된다.

세정실(11)과 세정실(11) 하부에 위치한 보조탱크(13)에 세정액이 충전되면, 밸브(V13) 및 밸브(V14)를 개방하고 순환펌프(14)를 가동하여, 세정액이 세정실(11), 배관(L11), 보조탱크(13), 배관(L12), 밸브(V13), 배관(L14), 순환펌프(14), 필터(15), 밸브(V14) 및 배관(L13)을 통하여 고속 순환되도록 한다.

상기 순환되는 세정액은 세정실(11) 내부의 피세척물(16) 사이를 고속으로 통과하게 되고, 피세척물(16)에 부착된 오염물질은 세정액의 고속흐름에 의한 물리적인 힘에 의해 피세척물(16)로부터 이탈된다.

이때 상기 세정액이 피세척물(16) 사이를 통과하는 유속은 세정실(11) 내부의 수평단면적에서 피세척물(16)의 수평단면적을 제외한 나머지 면적에 의해 결정되고, 세정실(11) 내부의 수평단면적은 고정되어 있으므로 결국 피세척물(16)의 수평단면적에 의해 결정된다.

따라서 세정액의 고속흐름을 이용하여 오염물질을 제거하기 위해서는 세정실(11) 내부에 피세척물(16)을 많이 적재한 상태에서 세척하는 것이 바람직하며, 피세척물(16)의 양이 적을 경우에는 피세척물 사이를 통과하는 세정액의 유속이 느려지게 되어 세척효율이 낮아지는 문제가 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 수직칸막이벽(18a, 18b)을 설치하여 유속을 증가시키는 것이 바람직하다.

즉, 피세척물(16)의 양에 따라 상기 수직칸막이벽(18a, 18b)을 이동하게 되는데, 피세척물(16)의 양이 많을 경우 도 3의 수직칸막이벽(18a)을 세정실(11) 내벽에 밀착시켜 운전하거나, 도 4의 수직칸막이벽(18b)을 모두 들어올려서 운전하고, 피세척물(16)의 양이 적어짐에 따라 피세척물(16)을 세정액이 유입되는 배관(L13)이 접속된 세정실(11)의 벽면 쪽에 적재한 다음 수직칸막이벽(18a)을 피세척물(16) 쪽으로 이동하거나, 피세척물(16)의 양에 부합되는 수직칸막이벽(18b)을 내려서 세정액의 유속이 충분히 확보되도록 한다.

상기 세정실(11)의 수평단면이 사각형태일 경우 도 3에서와 같이 수평이동 수직칸막이벽(18a)이 바람직하고, 상기 세정실(11)의 수평단면이 원형형태일 경우 도 4에서와 같이 상하이동 수직칸막이벽(18b)이 바람직하나, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일례를 예시한 것일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 피세척물(16)의 양에 따라 세정액의 유속 및 접촉시간을 조절할 수 있는 형태이면 어느 것이든 적용 가능하다.

상기 세정실(11) 내부에 초음파발생기(17)가 내장되어 있을 경우 이를 가동하여 세정액의 세척효율을 좀더 높일 수 있다.

상기의 고속 순환에 의한 세척이 완료되면, 순환펌프(14)를 정지하고 배관(L36) 도중의 밸브(V33)를 개방하여 저장탱크(12)에 진공을 형성시킨다.

상기 저장탱크(12)에 부착된 압력센서(PS2)에 의해 저장탱크(12) 내부의 진공이 일정수준에 도달된 것이 검출되면, 배관(L36) 도중의 밸브(V33)를 폐쇄하고 배관(L12) 도중의 밸브(V11)를 개방하여 세정실(11), 보조탱크(13), 순환펌프(14) 및 필터(15)로 이어지는 순환계통의 기기 및 배관 내의 사용된 세정액 즉 폐액이 모두 저장탱크(12)로 배출되도록 한 다음 배관(L14) 도중의 밸브(V13) 및 밸브(V14)를 폐쇄한다.

폐액이 이송됨에 따라 세정실(11)의 수위가 낮아지고, 이에 의해 세정실(11) 내부의 압력이 떨어져서 세정실(11)과 저장탱크(12)의 차압이 작아져 폐액의 배출이 원활치 못할 경우에는 세정실(11)에 부착된 압력센서(PS1)의 신호를 받아 밸브(V15)를 개방하여 세정실(11)의 진공을 해소할 필요가 있다.

다음은 재생펌프(25)를 가동하여 재생탱크(26)의 세정액을 배관(L27), 재생펌프(25), 이젝터(24) 및 배관(L28)을 순차적으로 경유하여 순환시킨다.

상기 이젝터(24)가 가동됨에 따라 재생기(21) 내부의 공기는 배관(L25), 밸브(V22), 응축기(23) 및 배관(L26)를 순차적으로 경유하여 이젝터(24)로 인입되며, 이에 따라 재생기(21) 내부에 진공이 형성된다.

상기 재생기(21)에 부착된 압력센서(PS3)에 의해 재생기(21) 내부의 진공이 일정수준에 도달된 것이 검출되면, 배관(L22) 도중의 밸브(V21)를 개방하여 저장탱크(12)의 폐액이 배관(L21), 응축기(23)의 제1유로(S21), 배관(L22) 및 밸브(V21)를 순차적으로 경유하여 재생기(21)로 이송되도록 하며, 폐액의 이송이 완료되면 배관(L22) 도중의 밸브(V21)를 폐쇄한다.

가열탱크(22)에 충전된 열매체는 내장된 가열수단(27)에 의해 가열되어 배관(L24)을 통하여 재생기(21)의 열전달매체(S20) 유입구로 이송되고, 상기 열전달매체(S20) 내부를 통과하는 동안 열전달매체(S20) 외부의 폐액과 열교환 된 다음 열전달매체(S20) 유출구를 거쳐 배관(L23)을 통하여 가열탱크(22)로 회수되는데, 이와 같이 열매체는 가열탱크(22)와 재생기(21)를 순환하면서 재생기(21)의 폐액을 가열한다.

상기 열매체 순환계통에 있어서, 도시되지는 않았으나 압력에 대한 안전설비가 갖추어져야 함은 당연하다 할 것이다.

열전달매체(S20)에 의해 가열된 재생기(21) 내부의 폐액은 세정액 증기와 폐액 농축액으로 분리되고, 상기 분리된 증기는 배관(L25) 및 밸브(V22)를 경유하여 응축기(23)로 인입되며, 상기 폐액 농축액은 재생기(21) 하부에 설치된 밸브(V25)를 통하여 주기적으로 배출된다.

상기 응축기(23)로 인입된 증기는 배관(L29a), 열전달매체(S23) 및 배관(L29b)을 순차적으로 경유하여 응축기(23)의 제2유로(S22)에 인입된 냉각수에 의해 응축된 후, 배관(L26)을 경유하여 이젝터(24)에 인입된 다음 배관(L28)을 경유하여 재생탱크(26)로 배출된다.

재생탱크(26)에는 세정액 증기가 응축된 세정액 및 응축되지 않은 세정액 증기가 혼재하게 되는데, 열전달매체(S23)의 냉각수에 의해 증기가 세정액으로 응축된다.

다음은 배관(L12) 도중의 밸브(V11)를 폐쇄하고 배관(L36) 도중의 밸브(V33)를 개방하여 상기 저장탱크(12)에 진공을 형성시키고, 상기 저장탱크(12)에 부착된 압력센서(PS2)에 의해 저장탱크(12) 내부의 진공이 일정수준에 도달된 것이 검출되면, 배관(L36) 도중의 밸브(V33)를 폐쇄하고 배관(L30) 도중의 밸브(V23)를 개방하여 상기 재생탱크(26)의 세정액이 압력차에 의해 배관(L30) 및 밸브(V23)를 경유하여 저장탱크(12)로 이송되도록 한다.

다음은 배관(L32) 도중의 밸브(V31)를 개방하여 상기 세정실(11)에 진공을 형성시키고, 상기 세정실(11)에 부착된 압력센서(PS1)에 의해 세정실(11) 내부의 진공이 일정수준에 도달된 것이 검출되면, 배관(L32) 도중의 밸브(V31)를 폐쇄하고 배관(L31) 도중의 밸브(V24)를 개방하여, 재생부에서 폐액을 세정액으로 재생하는 과정에서 발생된 세정액 증기가 배관(L25), 배관(L31) 및 밸브(V24)를 경유하여 세정실(11)로 인입되도록 한다.

세정액의 고속 순환류에 의해 세척된 세정실(11)의 피세척물(16)은 인입되는 세정액 증기에 의해 증기세척된다.

다음은 배관(L31) 도중의 밸브(V24)를 폐쇄하고 배관(L32) 도중의 밸브(V31)를 개방하여 세정실(11)에 진공을 가하면, 세정실(11)의 고온의 증기가 순간비등하면서 돌비현상이 발생되어 피세척물(16)에 잔류하는 미세 오염물질이 이탈되어 증기와 함께 배관(L32), 밸브(V31), 냉각기(32), 배관(L34), 진공펌프(31) 및 배관(L35)를 경유하여 냉각탱크(33)로 배출되어 제거되며, 이 과정에서 피세척물(16)의 건조가 동시에 이루어진다.

그런데 상기 증기세척 과정에서 세정액 증기의 일부는 응축되어 세정실(11)보다 낮은 위치에 설치된 보조탱크(13)에 응축액으로 모이게 되는데, 상기 응축액에는 증기세척과정에서 피세척물(16)로부터 이탈된 미세 오염물질이 존재한다.

이러한 상태에서 세정실(11)에 진공을 가하면, 세정실(11)과 유통가능하게 연결된 보조탱크(13)의 응축액이 기화되어 세정실(11)을 통과하여 최종적으로 냉각탱크(33)로 배출되는데, 응축액에 존재하는 미세 오염물질이 응축액의 기화에 동반되어 세정실(11)의 피세척물(16)을 재오염시킬 우려가 있으며, 또한 응축액을 기화하는데 시간이 소요되어 피세척물(16)을 건조하는 시간이 증가하는 문제가 있다.

따라서 증기세척 후 진공건조하기 전에 밸브(V11)를 개방하여 보조탱크(13)의 응축액을 배관(L12)을 경유하여 저장탱크(12)로 이송한 다음 밸브(V11)를 폐쇄하여 응축액의 기화를 방지하는 것이 바람직하다.

상기의 실시예에서는 세정부가 하나의 유닛으로 구성된 일례를 예시하였으나, 상기 세정부를 다수 개 유닛으로 구성하고 재생부 및 진공부를 각각 하나의 유닛으로 구성하여 시설비를 절감할 수도 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해, 세정액의 고속순환에 의한 세척으로 피세척물의 오염물질을 1차 제거하고, 세정액 증기에 의한 세척으로 피세척물의 오염물질을 2차 제거하며, 진공에 의한 세정액 증기의 돌비현상을 이용하여 피세척물의 오염물질을 3차 제거함으로써 피세척물로부터 오염물질을 완전히 제거할 수 있다.

또한 본 발명은 저장탱크(12)에서 세정실(11)로 세정액의 이송, 세정실(11)에서 저장탱크(12)로 폐액의 이송, 저장탱크(12)에서 재생기(21)로 폐액의 이송, 재생기(21)에서 재생탱크(26)로 세정액 증기의 이송, 재생탱크(26)에서 저장탱크(12)로 세정액의 이송 및 재생기(21)에서 세정실(11)로 세정액 증기의 이송이 진공에 의해 이루어지므로 별도의 이송펌프가 필요치 않아 시설비 및 운영비가 절감된다.

또한 본 발명은 재생기(21)의 기액분리 기능을 연속적으로 수행하게 하면서 재생기(21)에서 폐액 농축액을 배출시키는 것이 가능하며, 재생기(21)에서 발생되는 증기를 이용하여 피세척물(16)에 대한 증기세척을 수행할 수 있게 되어 비용의 증가 없이 고효율의 세척을 수행할 수 있다.

또한 본 발명은 세정액의 고속 순환류를 이용한 물리적인 힘으로 세척을 행하게 되므로, 종래 세정액에 비하여 세척력이 떨어지는 대체 세정액을 사용하고도 충분한 세척력을 유지할 수가 있다.

11:세정실, 12:저장탱크, 13:보조탱크, 14:순환펌프, 15:필터, 16:피세척물, 17:초음파발생기, 21:재생기, 22:가열탱크, 23:응축기, 24:이젝터, 25:재생펌프, 26:재생탱크, 27:가열수단, 31:진공펌프, 32:냉각기, 33:냉각탱크,
LS:수위감지기, PS1, PS2, PS3:압력센서,
S20, S23, S31, S32:열전달매체, S21:제1유로, S22:제2유로,
T:자동공기배출트랩, V32:역류방지밸브

Claims

내부에 피세척물(16)을 수용하여 세척 및 건조작업을 수행하는 세정실(11), 상기 세정실(11)에 세정액을 공급하고 상기 세정실(11)로부터 피세척물(16)을 세척한 폐액을 공급받아 저장하는 저장탱크(12), 상기 세정실(11)보다 낮은 위치에 설치되고 세정액을 임시저장하는 보조탱크(13), 상기 세정실(11) 및 보조탱크(13)의 세정액을 고속순환시키는 순환펌프(14) 및 세정액 중의 이물질을 제거하는 필터(15)를 포함하는 세정부;
상기 저장탱크(12)의 폐액을 공급받아 이를 기액으로 분리하며 내부에 열전달매체(S20)가 내장되는 재생기(21), 상기 재생기(21)에 열을 공급하기 위하여 가열수단(27)을 내장하고 열매체가 충전되어 있는 가열탱크(22), 상기 재생기(21)에서 분리된 증기를 응축시키고 상기 재생기(21)로 이송되는 저장탱크(12)의 폐액을 예열하기 위하여 내부에 폐액이 흐르는 제1유로(S21) 및 내부에 냉각수가 흐르는 제2유로(S22)가 내장되는 응축기(23), 상기 응축기(23)에서 증기가 응축된 세정액을 배출시키는 이젝터(24), 상기 이젝터(24)로부터 세정액이 인입되어 저장되며 내부에 냉각수가 흐르는 열전달매체(S23)가 내장되는 재생탱크(26) 및 상기 재생탱크(26)의 세정액을 상기 이젝터(24)로 공급하는 재생펌프(25)를 포함하는 재생부; 및
상기 세정실(11)과 저장탱크(12)에 진공을 걸어주는 진공펌프(31), 상기 진공펌프(31)에 의해 상기 세정실(11)로부터 흡입되어 오는 세정액 증기를 응축시키기 위하여 내부에 냉각수가 흐르는 열전달매체(S31)가 내장되는 냉각기(32) 및 상기 냉각기(32)에서 세정액 증기가 응축된 세정액을 저장하며 내부에 냉각수가 흐르는 열전달매체(S32)가 내장되는 냉각탱크(33)를 포함하는 진공부;로 이루어진 진공세척장치.
청구항 1에 있어서,
상기 세정실(11)에 초음파발생기(17)가 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 진공세척장치.
청구항 1에 있어서,
상기 세정실(11) 내부에 세정실(11) 내부공간을 좌우로 구획형성하는 이동식 수직칸막이벽(18a, 18b)이 추가로 설치되는 것을 특징으로 하는 진공세척장치.
청구항 1에 있어서,
상기 세정부의 각 장치들은, 일단이 상기 세정실(11)의 하단에 접속되고 타단이 상기 보조탱크(13)의 상단에 접속된 배관(L11), 일단이 상기 보조탱크(13)의 하단에 접속되고 타단이 상기 저장탱크(12)의 상단에 접속되며 도중에 밸브(V11)가 개재되어 있는 배관(L12), 일단이 상기 저장탱크(12)의 하단에 접속되고 타단이 상기 세정실(11)의 일측 상부에 접속되며 도중에 밸브(V12)가 개재되어 있는 배관(L13), 일단이 상기 보조탱크(13)와 밸브(V11) 사이의 배관(L12) 도중에 접속되고 타단이 상기 밸브(V12)와 세정실(11) 사이의 배관(L13) 도중에 접속되며 도중에 밸브(V13), 순환펌프(14), 필터(15) 및 밸브(V14)가 유체 흐름방향에서 순차적으로 개재되어 있는 배관(L14)을 통하여 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 진공세척장치.
청구항 1에 있어서,
상기 세정실(11)의 타측 상부에 자동공기배출트랩(T) 및 역류방지밸브(V32)가 개재된 배관(L33)이 배관(L32)을 통하여 연결된 것을 특징으로 하는 진공세척장치.
청구항 1에 있어서,
상기 세정부는 다수 개 유닛으로 구성되고, 재생부 및 진공부는 각각 하나의 유닛으로 구성된 것을 특징으로 하는 진공세척장치.
피세척물(16)을 세정실(11) 내로 투입하는 단계;
진공펌프(31)를 가동하여 세정실(11) 내부에 진공을 형성시켜 저장탱크(12)의 세정액을 차압에 의해 세정실(11)로 이송하는 단계;
순환펌프(14)를 가동하여 상기 세정액을 세정실(11), 보조탱크(13), 순환펌프(14) 및 필터(15)를 순차적으로 경유하여 고속 순환되도록 하는 세정액 세척단계;
저장탱크(12)에 진공을 형성시켜 상기 세정액이 세척작업을 수행하여 발생된 폐액을 차압에 의해 저장탱크(12)로 이송하는 단계;
세정실(11)에 진공을 가하여 재생기(21)에서 발생된 세정액 증기를 세정실(11)로 공급하여 피세척물(16)을 증기세척하는 단계; 및
세정실(11)에 진공을 가하여 세정실(11)의 증기를 순간비등시켜 피세척물(16)을 세척하면서 건조하는 단계;를 포함하는 진공세척방법.
청구항 7에 있어서,
상기 피세척물(16)을 세정실(11) 내로 투입하는 단계와 세정액을 세정실(11)로 이송하는 단계 사이에는,
세정실(11) 내부에 설치된 수직칸막이벽(18a, 18b)을 조정하여 피세척물(16)을 제외한 세정실(11)의 내부공간을 최소화하는 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는 진공세척방법.
청구항 7에 있어서,
상기 세정액을 세정실(11)로 이송하는 단계와 세정액 세척단계 사이에는,
세정실(11) 내부에 잔류하는 공기를 자동공기배출트랩(T)을 통하여 배출시키는 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는 진공세척방법.
청구항 7에 있어서,
상기 세정액 세척단계는, 세정실(11) 내부에 설치된 초음파발생기(17)를 가동한 후 세척하는 것을 특징으로 하는 진공세척방법.
청구항 7에 있어서,
상기 세정액 증기는,
재생펌프(25)를 가동하여 재생탱크(26)의 세정액을 이젝터(24) 경유하여 순환시켜 재생기(21) 내부에 진공을 형성하는 단계;
차압에 의해 저장탱크(12)의 폐액을 응축기(23)의 제1유로(S21)를 경유하여 재생기(21)로 이송하는 단계; 및
상기 폐액을 가열하여 세정액 증기와 폐액 농축액으로 분리하는 단계를 통하여 발생되는 것을 특징으로 하는 진공세척방법.
청구항 11에 있어서,
상기 발생된 증기는 응축기(23)로 인입되어 응축기(23)의 제2유로(S22)에 인입된 냉각수에 의해 응축된 후, 이젝터(24)를 경유하여 재생탱크(26)로 배출되며, 응축되지 않은 세정액 증기는 재생탱크(26)에 내장된 열전달매체(S23)의 냉각수에 의해 세정액으로 응축된 다음 상기 저장탱크(12)로 이송되며,
상기 폐액 농축액은 재생기(21) 하부에 설치된 밸브(V25)를 통하여 주기적으로 배출되는 것을 특징으로 하는 진공세척방법.
청구항 7에 있어서,
상기 증기세척하는 단계와 건조하는 단계 사이에는,
증기세척하는 과정에서 세정액 증기가 응축된 응축액을 저장탱크(12)로 이송하는 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는 진공세척방법.