KR20150043500A - 하부 주입 냉각을 위한 플라스틱 주입 노즐 - Google Patents

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Abstract

주입 노즐은, 제 1 단부와 제 1 단부에 대해 반대편에 있는 제 2 단부를 갖는 플라스틱 본체부; 플라스틱 본체부를 통해 연장되고 제 1 단부에 가까운 제 1 개구와 제 2 단부에 있는 제 2 개구를 갖는 통로; 그리고 제 1 개구와 연통하는 복수의 채널을 구비한다. 상기 복수의 채널 각각은 제 1 단부에 있는 대응하는 구멍에서 끝난다.

Description

하부 주입 냉각을 위한 플라스틱 주입 노즐 {PLASTIC INJECTION NOZZLE FOR BOTTOM INJECTION CHILLING}
본 실시예는 음식물과 같은 생산물이 가공되고 있는 냉각기(chiller), 분쇄기(blender), 주전자(kettle) 또는 혼합기(mixer)(혼합 탱크)에 극저온 물질(cryogenic substance)을 도입하기 위해 사용되는 장치에 관한 것이다.
종래의 냉각기, 분쇄기, 주전자 또는 혼합기(이하 총괄하여 “냉각기”라 함)는 액체 이산화탄소 또는 액체 질소와 같은 극저온 물질을 상기 극저온 물질의 멀리 떨어진 원천으로부터 냉각기에 도입하기 위해 복수의 금속성 노즐이 사용되는 큰 그릇, 용기 또는 드럼으로 구성된다. 노즐은 상기 원천으로부터의 도관(conduit) 또는 파이프(그 중 일부는 가요성임)에 부착되는데, 이는 보통 주변 온도에 있는 그리고 분명히 냉각기에 도입되는 극저온 물질보다 높은 온도에 있는 공장이나 설비 분위기에 노출된다. 따라서, 극저온 유체의 극한의 냉기는 공장의 분위기와 접촉하고 있는 도관과 노즐의 벽을 통해 전도되고, 그 결과 금속성 노즐이 냉각기 벽을 관통하는 냉각기의 외부 벽과 노즐 및 도관에 성에 끼임과 많은 양의 얼음 축적(ice build-up)이 발생한다. 과잉의 빙설 축적은 시간이 흐르면서 장비의 구조적 완전성을 저해해서, 노즐을 막히게 하고, 음식물이 노즐 및 냉각기 벽에 지나치게 들러붙게 하고, 그리고 극저온 물질이 냉각기에 더 이상 도입되지 않게 된 후 비정상적으로 긴 데우는 시간을 초래할 수 있다. 즉, 냉각 동작 중단 시, 노즐, 도관 또는 냉각기에 대해서 유지 관리 및 보수를 해야 한다면, 종래의 노즐이 빙설 축적물을 제거하기에 충분히 따뜻하게 되기 위해서 용납할 수 없는 기간이 필요하다.
게다가, 종래의 금속성 노즐에 의해 차가워진 냉각기 내측 금속 면 또는 냉각기 벽은 생산물을 벽면에 얼어 붙게 해서, 벽에 얼어붙은 생산물과 혼합기의 패들(paddle) 또는 블레이드(blade) 사이에 간섭(interference)을 만들 것이고, 이로써 패들을 손상시킴과 아울러 분쇄에 의해 생산물을 손상시킬 것이다. 또한 스크레이프 표면형(scraped surface type) 혼합기는, 만약 두꺼운 얼음 층이 혼합기의 내부에서 노즐에 형성되어 혼합기의 교반기(agitator)가 얼음 층에 닿는다면 손상되기 쉽다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이다.
본 발명은, 제 1 단부와 상기 제 1 단부의 반대쪽에 제 2 단부를 갖는 플라스틱 본체부(plastic body portion); 상기 플라스틱 본체부를 통해 연장되고 상기 제 1 단부에 근접한 제 1 개구(opening)와 상기 제 2 단부에 있는 제 2 개구를 갖는 통로; 및 상기 제 1 개구와 연통하는 복수의 채널로서, 상기 복수의 채널 각각은 상기 제 1 단부에 있는 대응하는 구멍에서 끝나는, 복수의 채널을 포함하는 주입 노즐을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 주입 노즐의 단면을 부분적으로 도시하는 측면 분해도;
도 2는 도 1의 주입 노즐의 상면 분해도;
도 3은 도 2의 실시예의 플라스틱부의 상면도;
도 4는 작동을 위해 냉각기 측 벽에 장착된 도 1의 주입 노즐을 도시하는 도면.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 액체 질소 또는 액체 이산화탄소를 운반하기 위한 본 실시예의 플라스틱 주입 노즐 장치가 일괄하여 10으로 표시된다.
주입 노즐 장치(10)는 한 예로서 실질적으로 원통 형상 또는 원형의 단면을 갖는 플라스틱 노즐(12)을 구비한다. 플라스틱 노즐(12)은 테플론(teflon), 초고분자량(ultra high molecular weight, UHMW) 플라스틱 또는 다른 유형의 플라스틱 재료로 만들어질 수도 있다. 노즐의 한 쪽 단부는 후술하는 다른 부품과 해제 가능하게 결합되기 위한 금속성 나사산부(threaded portion)(14)를 구비한다. 도 2 내지 도 3 에서 더욱 분명하게 도시되는 바와 같이, 노즐(12)의 반대쪽 단부에는 소정 각도로 절단된 표면부(facial portion)(16)를 갖는다. 플라스틱 노즐에는 금속성 나사산부(14)로부터 표면부(16)에 근접한 부분까지 노즐을 관통하여 연장되는 중앙 보어(central bore)(18)가 형성된다. 플라스틱 노즐(12)의 한 부분에는 후술하는 목적으로 플랜지(20) 또는 변형예로서 플랜지를 대신하여 금속성 또는 플라스틱 와셔(washer)가 제공된다.
중앙 보어(18)는 플라스틱 노즐 내에 도 2 내지 도 3 에서 더욱 분명하게 도시되는 복수의 채널(channel)(22)에서 끝난다. 채널(22)은 플라스틱 노즐(12)의 표면부(16)에 있는 대응하는 수의 구멍(aperture)(24) 또는 홀(hole)에서 끝난다. 구멍들(24)은 예시적으로 60도의 호를 그리도록 분산 패턴(dispersing pattern)으로 표면부(16)에 배열된다. 즉, 구멍들(24) 중에서 중앙 보어(18)와 연통하는 중앙의 구멍(24)은 노즐(12)의 중앙 세로 축(26)과 본질적으로 정렬된다. 중앙의 구멍 양쪽에 있는 구멍들(24)은 특히 도 3에 도시되는 바와 같이, 대응하여 외측으로 경사지고, 따라서 극저온 물질은 분산 중 냉각기 안의 음식물에 접촉하기 위한 부채꼴 형상의 스와스(fan-shaped swath)를 나타내는 지역 위로 분산된다.
플라스틱 노즐(12)과 같은 재료 또는 스테인리스 강(stainless steel)으로 만들어진 핑거(finger)(28) 또는 텅(tongue)이 후술하는 목적으로 와셔(20)로부터 연장된다.
스테인리스 강제 하우징(housing)(30)은 플라스틱 노즐(12)을 위한 외피(sheath) 역할을 하기 위해 제공된다. 외피(30)는 플라스틱 노즐(12)을 수용하기 위한 크기 및 형상을 갖는 내부 공간(32)을 구비한다. 외피의 한 쪽 단부에는 후술하는 장치의 다른 부품과 해제 가능하게 결합되기 위해 외부의 나사산부(34)를 구비한다. 외피(30)의 다른 쪽 단부에는 개방-단부형인 경사지게 절단된 표면부(36)를 구비하며, 따라서 플라스틱 노즐(12)의 표면부(16)는 표면부(36)에서 노출될 수 있고 필요한 경우 그것으로부터 약간 연장될 수 있다. 외피(30)의 나사산부(34)에는 후술하는 목적으로 홈(35) 또는 수용부(receptacle)가 형성된다.
플라스틱 노즐(12)이 외피(30)의 공간(32) 내에 배치될 때에는, 외피의 나사산부(34)와 나사 결합되도록 너트(nut)(38)를 사용함으로써, 외피의 내부 공간(32)에 플라스틱 노즐을 해제 가능하게 장착한다. 플라스틱 노즐(12)의 나사산부(14)는 후술하는 바와 같이 해제 가능한 결합을 위해 너트(38)를 지나 연장될 것이다.
플라스틱 노즐(12)의 표면부(16)를 외피(30)의 표면부(36)와 정합되도록 정렬하기 위해서, 플라스틱 노즐(12)이 외피(30)의 내부 공간(32)에 미끄러져 들어갈 때 핑거(28)가 홈(35)에 수용된다. 이러한 홈 내의 텅 수용 구조는 도 4에서 도시되는 바와 같이, 주입 노즐 장치(10)를 장착하기 위해 표면부(16, 36)가 정합됨을 보증한다. 혹자가 표면부(16, 36)가 서로 정렬되지 않도록 플라스틱 노즐(12)을 내부 공간(32)에 삽입하더라도, 플라스틱 노즐을 내부 공간(32)에 두면서 플라스틱 노즐(12)을 간단히 회전시키고 노즐에 압력을 가하면, 핑거(28)가 홈(35)에 정합될 때 노즐(12)이 제자리로 미끌어져 들어가 안착될 것이고, 따라서 표면부(16, 36)가 서로 정합된다. 플라스틱 노즐이 외피(30)의 내부 공간(32)에 안착되면, 플랜지(20)가 너트(38) 내에 확실하게 안착될 때까지 너트(38)가 나사산부(34)에 하향으로 나사 결합될 수 있다.
스테인리스 강으로 만들어진 반송 튜브(delivery tube)(40)는 그것을 통해 연장되는 보어(42) 또는 통로(passageway)를 갖는다. 보어의 양 단부는 개방-단부형으로서, 상기 반송 튜브(40)는 플라스틱 노즐(12)의 중앙 보어(18) 내에 수용될 수 있는 크기 및 형상의 길이를 갖는다. 반송 튜브(40)가 중앙 보어(18) 내에 수용될 때, 보어(42)는 중앙 보어(18)와 정렬된다. 반송 튜브(40)의 한쪽 단부에는, 액상 극저온 유체를 공급하는 가요성 도관에 수용되어 그 내부에 안착되는 니플(nipple)(44)이 제공된다. 가요성 호스(46) 또는 도관이 그 내부를 통해 연장되는 통로(48)를 갖고, 이 통로를 통해 멀리 떨어진 원천(도시되지 않음)으로부터 액상 극저온 유체가 제공된다. 가요성 호스(46)의 한쪽 단부에는, 통로(48)와 연통하며 반송 튜브(40)의 니플(44)을 수용하기 위한 크기 및 형상의 스테인리스 강제 소켓(50)이 제공된다. 플라스틱 노즐의 금속성 나사산부(14)와 나사 결합되도록 스테인리스 강제 너트(52)가 사용된다. 따라서, 도 4에서 도시되는 바와 같이 액상 극저온 유체는 통로(48)를 통해 보어(42)로 그리고 채널(22)을 통해 유동하여, 구멍(24)으로부터 혼합기(60)로 배출될 수 있다.
도 4를 참조하면, 혼합기(60)와 함께 사용하도록 조립되고 장착되는 플라스틱 노즐 장치(10)가 도시된다. 플랜지(20)는 너트가 외피(30)의 나사산부(34)에 나사 결합될 때 너트(38)를 지탱하기 위한 표면을 제공한다. 플라스틱 플랜지는 금속성 너트(38)와 금속성 나사산부(34) 사이에 플라스틱 열 단절면(thermobreak surface)을 제공한다. 액상 극저온 유체는, 혼합기(60)의 외부에 제작 및 배열되는 스탠드 파이프(54) 또는 매니폴드(manifold)로부터 가요성 호스(46)에 도입될 수도 있다. 도 4에서 도시되는 바와 같이, 반송 튜브(40)의 통로(42)를 통과한 후 채널(22)을 통과하여 수송되는 액상 극저온 유체는 혼합기(60)의 챔버(chamber)(62) 내의 더 따뜻한 내용물에 노출되어서, 액상 극저온 유체 중 일부가 왈칵 흘러 나오게 되고, 그 결과 액상, 고상 및 기상의 극저온 유체가 챔버(62) 내에 분무 패턴(spray pattern)으로 배출된다. 복수의 구멍(24)을 갖는 표면부(16)는 혼합기(60)의 챔버(62)에 노출된다.
스테인리스 강으로 만들어진 외피(30)는 혼합기(60)의 측벽(side wall)(66)에 형성되는 홀(64) 또는 포트(port)를 통해 배치된다. 측벽(66)은 챔버(62)를 규정하고, 외측 표면(61)과 내측 표면(63)을 구비한다. 따라서 외피는 측벽(66)의 외측 및 내측 표면(61, 63)을 통해 도입되고 용접되어 측벽에 밀봉(seal)을 형성한다. 외피(30)의 표면부(36)의 주변부(perimeter)(68) 또는 가장자리(edge)는, 예를 들어 그라인딩에 의해, 측벽(66)의 내측 표면(63)에 실질적으로 부합하도록 형성될 수 있다. 그러한 구성은 구성요소(element)를 감소시키지는 못하더라도, 챔버(62) 내의 생산물이 막히거나 축적될 수 있는 지역을 실질적으로 감소시킨다.
플라스틱 노즐(12)은 실질적으로 열 단절 기능을 하여, 외피(30)의 외부, 노즐(12)의 표면부(16), 및 냉각기의 측벽(66)에 빙설의 축적을 야기하는, 액체 극저온 물질의 극한의 냉기의 전도를 완전히 없애지는 못하더라도 감소시킨다.
본 실시예의 플라스틱 노즐(10)은 액체 질소 또는 액체 이산화탄소의 극한의 냉기가 파이프라인 또는 도관으로부터 냉각기 벽에 전도되는 것을 완전히 없애지는 못하더라도 실질적으로 감소시키며, 냉각기 내의 음식물이 노즐 및 분쇄기 벽에 들러붙거나 부착되는 것을 실질적으로 없애지는 못하더라도 감소시킨다. 그 결과 혼합기(60) 내의 음식물을 통해 더욱 균일한 온도 분포가 이루어진다.
게다가, 플라스틱 노즐(10)은 극저온 물질의 극한의 차가운 온도로 인해 냉각기 벽이 뒤틀리거나 기울어지도록 변화하는 것을 실질적으로 감소시킬 것이다. 혼합기(60) 내의 액체는 노즐의 플라스틱 조성물(composition)로 인해 노즐에 얼어붙지 않게 될 것이며, 이와 관련하여 혼합기 내의 음식물은 플라스틱 구성으로 인해 노즐의 구멍(24)에 들러붙지 않을 것이다. 얼음 축적이 없음으로 인해서, 냉각기 교반기 중 일부가 패들형(paddle-type), 리본형 또는 플라스틱 스크레이프 표면형이든 간에 그 손상이 방지될 것이다. 이것은 결과적으로 노즐에 대한 위생을 개선하고, 상술된 바와 같이, 냉각기 작동이 중단될 때 노즐을 보다 빨리 해동시키고, 세정, 유지 관리 및 보수를 위해 외피(30)로부터 노즐을 제거할 수 있게 한다.
본 명세서에 기술된 실시예는 단지 예시적인 것이며, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 많은 수정 및 변경을 행할 수 있음이 이해될 것이다. 모든 그러한 수정 및 변경은 본 명세서에 기술되고 청구된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 또한, 원하는 결과를 제공하기 위해 본 발명의 다양한 실시예가 조합될 수 있기 때문에, 개시된 모든 실시예가 반드시 택일적이지는 않다.

Claims (8)

  1. 주입 노즐에 있어서,
    제 1 단부와, 상기 제 1 단부의 반대쪽에 제 2 단부를 갖는 플라스틱 본체부(plastic body portion);
    상기 플라스틱 본체부를 통해 연장되고 상기 제 1 단부에 근접한 제 1 개구(opening)와 상기 제 2 단부에 있는 제 2 개구를 갖는 통로; 및
    상기 제 1 개구와 연통하는 복수의 채널로서, 상기 복수의 채널 각각은 상기 제 1 단부에 있는 대응하는 구멍에서 끝나는, 복수의 채널을 포함하는
    주입 노즐.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 단부는 대응하는 구멍이 배치되는 경사진 플라스틱 표면부를 포함하는
    주입 노즐.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 플라스틱 본체부의 상기 제 2 단부에 돌출되어 배치되는 핑거를 더 포함하는
    주입 노즐.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 플라스틱 본체부를 수용하기 위한 크기 및 형상의 개방 단부형 공간을 규정하는 측벽과, 상기 플라스틱 본체부를 상기 내부 공간에 제거 가능하게 장착하도록 상기 핑거와 정합되고 상기 핑거를 수용하기 위해 배치되는 홈을 갖는 금속성 하우징을 더 포함하는
    주입 노즐.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 금속성 하우징은 기계적 패스너(mechanical fastner)에 해제 가능하게 결합되기 위해 상기 측벽에 나사산부를 포함하는
    주입 노즐.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 채널은 상기 제 1 개구로부터 분산 패턴으로 배열되는
    주입 노즐.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 플라스틱 본체부는 기계적 패스너(mechanical fastner)에 해제 가능하게 결합되기 위해 상기 제 2 단부에 나사산부를 포함하는
    주입 노즐.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 플라스틱 본체부의 제 1 단부는 대응하는 구멍이 배치되는 경사진 플라스틱 표면부를 포함하며,
    상기 주입 노즐은 상기 플라스틱 본체부를 수용하기 위한 크기 및 형상의 개방 단부형 공간을 규정하는 측벽을 갖는 금속성 하우징을 더 포함하며, 상기 측벽은 경사진 플라스틱 표면부와 정합되는 경사진 금속성 표면부를 갖는 금속성 하우징을 더 포함하는
    주입 노즐.
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