KR20160000771A - 초미세 무화 액적 형성 노즐 어셈블리의 증발 냉각 방식 분무 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초미세 무화 액적 형성 노즐 어셈블리의 증발 냉각 방식 분무 장치에 관한 것이고, 구체적으로 고압 상태로 유지되는 노즐 어셈블리로부터 초미세 무화 액적 형태의 액적을 분무하여 주변 공기의 냉각과 정화가 가능하도록 하는 초미세 무화 액적 형성 노즐 어셈블리의 증발 냉각 방식 분무 장치에 관한 것이다. 증발 냉각 방식 분무 장치는 액적 생성을 위한 유체를 공급하는 유체 공급원(S); 유체 공급원(S)으로 공급된 상기 유체를 이송시키는 가압 유닛(11); 상기 가압 유닛(12)을 경유하여 공급된 상기 유체로부터 미리 결정된 크기의 직경을 가지는 초미세 무화 액적을 생성하는 적어도 하나의 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)를 가지는 노즐 블록; 및 상기 가압 유닛(11)의 압력을 제어하는 제어 유닛(16)을 포함하고, 상기 가압 유닛(11)에 의하여 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)의 압력은 40~80 bar의 압력으로 유지되고 상기 미리 결정된 크기의 직경은 5~40 ㎛가 된다.

Description

초미세 무화 액적 형성 노즐 어셈블리의 증발 냉각 방식 분무 장치{A Evaporation Cooling Type of Spraying Apparatus Having Nozzle Assembly Forming Hyperfine Atomized Droplet}

본 발명은 초미세 무화 액적 형성 노즐 어셈블리의 증발 냉각 방식 분무 장치에 관한 것이고, 구체적으로 고압 상태로 유지되는 노즐 어셈블리로부터 초미세 무화 액적 형태의 액적을 분무하여 주변 공기의 냉각과 정화가 가능하도록 하는 초미세 무화 액적 형성 노즐 어셈블리의 증발 냉각 방식 분무 장치에 관한 것이다.

직경이 수십 마이크로미터의 크기를 가지는 액적 또는 미립자 형태의 물방울은 적절한 구조를 가지는 노즐에 의하여 생성될 수 있다. 이와 같은 액적은 생성된 이후 일부가 증발이 되면서 주변 공기를 냉각시킬 수 있고 이로 인하여 다양한 형태의 냉각이 요구되는 설비 또는 장치에 적용될 수 있다. 또한 입자상 오염 물질에 해당되는 먼지, 훈연, 연기 또는 스모그는 각각 1 내지 100 ㎛, 0.03~0.3 ㎛, 0.5~3.0 ㎛, 0.01 ㎛ 및 1 ㎛의 이하의 크기를 가지므로 초미세 무화 액적 는 오염 물질의 제거에 효과적으로 작용할 수 있다. 추가로 초미세 무화 액적 는 공기 중에 부유하는 세균 또는 기타 물질의 포획 또는 제거에 유리하다. 그러나 직경이 10 내지 30 ㎛의 크기를 가지는 초미세 무화 액적 는 생성이 어렵고 그리고 입자의 크기를 균일하게 형성하게 만드는 것이 용이하지 않다. 냉각 또는 공기 정화를 위한 다양한 형태의 분무 노즐을 가지는 장치가 이 분야에서 공지되어 있다.

국제특허공개번호 WO 2002/55208은 액체용 입구와 종방향 연장 축을 가지는 스프링클러 하우징을 포함하고, 상기 입구에 대향하는 노즐 하우징은 축 주위에 배열된 노즐 출구 개구부를 갖는 회전체의 표면에 의해 범위가 정해지고, 노출 출구 쪽 개구부의 마우스에 대향하여 각각의 충돌 면이 노즐 출구 쪽 개구부를 통해 유출되는 액체용으로 배출되는 스프링클러의 노즐에 대하여 개시한다.

특허공개번호 10-2010-0029164는 미세한 물 분자를 분사하는 분사 노즐이 다수 개를 가지는 케이스를 포함하고, 상기 각각의 분사 노즐은 고압의 공기가 이동하는 에어 호스 및 물이 이동하는 워터 호스가 상기 케이스의 양측을 관통하여 구비되어 상기 에어 호스와 워터 호스를 분사 노즐에 각각 연결해 분사 노즐을 통해 미세한 입자를 가지는 물을 분사하여 가습하는 것을 특징으로 하는 노즐 가습기에 대하여 개시한다.

개시된 선행기술은 액적 또는 미립자 형태의 물방울의 크기를 제어하여 분사하고 이로 인하여 냉각 및 습도 조절과 동시에 먼지 제거 또는 살균 작용을 가지도록 하는 분무 장치에 대하여 개시하지 않는다.

본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

선행문헌1: 국제특허공개번호 WO 2002/55208(GWU Sprinkler A/S, 2002년07월18일 공개) 물의 미립 액적 분무용 스프링클러 노즐 선행문헌2: 특허공개번호 10-2010-0029164((주)문명에이스, 2010년03월16일 공개) 미세 수분자 노즐 가습기

본 발명의 목적은 마이크로 수준의 직경을 가지는 균일한 크기의 액적을 분무하여 증발 냉각 방식으로 온도 조절, 습도 조절, 미세 먼지의 제거 및 살균이 가능하도록 하는 초미세 무화 액적 형성 노즐 어셈블리의 증발 냉각 방식 분무 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 초미세 무화 액적 형성 노즐 어셈블리의 증발 냉각 방식 분무 장치는 액적 생성을 위한 유체를 공급하는 유체 공급원; 유체 공급원으로 공급된 상기 유체를 이송시키는 가압 유닛; 상기 가압 유닛을 경유하여 공급된 상기 유체로부터 미리 결정된 크기의 직경을 가지는 초미세 무화 액적을 생성하는 적어도 하나의 노즐 어셈블리를 가지는 노즐 블록; 및 상기 가압 유닛의 압력을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 상기 가압 유닛에 의하여 노즐 어셈블리의 압력은 40~80 bar의 압력으로 유지되고 상기 미리 결정된 크기의 직경은 5~40 ㎛가 된다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 노즐 어셈블리는 적어도 하나의 소용돌이 슬릿(36)이 형성된 와류 형성 오리피스을 포함한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 노즐 블록은 직선 또는 곡선 형상으로 연장되거나 또는 원통 형상의 공급 튜브를 더 포함하고 그리고 상기 적어도 하나의 노즐 어셈블리는 공급 튜브로부터 상기 유체를 공급받는다.

본 발명에 따른 분무 장치는 구조적으로 간단하면서 주변 환경에 대한 냉각 효율이 높아지도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 분무 장치는 순환 공기의 냉각과 함께 습도 조절, 미세 먼지 제거 및 살균이 가능하도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 분무 장치는 순환 공기의 냉각, 먼지 저감, 습도 제어 또는 살균이 가능하도록 하는 것에 의하여 공원 또는 지하철과 같은 공공장소, 운동장, 건물의 출입구, 다양한 형태의 미세먼지가 발생되는 산업 현장, 반도체 제조 라인, 주차장 또는 음식업소와 같은 곳에 적용될 수 있도록 한다는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 분무 장치의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 분무 장치에 적용될 수 있는 고압 펌프의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 분무 장치에 적용될 수 있는 노즐 어셈블리의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 도 3a 또는 도 3b의 노즐 어셈블리에 적용될 수 있는 와류 형성 오리피스 및 개폐 조절 유닛의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 분무 장치에 적용될 수 있는 노즐 블록의 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

본 명세서에서 초미세 무화 액적은 평균 직경이 예를 들어 5 내지 40 ㎛가 되는 액적 또는 미립자 형태의 물방울을 의미한다. 초미세 무화 액적은 공기 중에서 일부가 증발하여 직경이 작아질 수 있고 그와 같은 상태에서 접촉이 되어도 젖지 않도록 하는 성질을 가질 수 있다. 특히 이와 같은 성질을 가지는 초미세 무화 액적은 드라이 미스트가 될 수 있다. 구체적으로 공기 중에 일정 범위의 직경을 가지도록 분무가 되어 공기 중으로 확산이 되면서 증발냉각 현상을 발생시키는 액적이 초미세 무화 액적이 될 수 있다. 일반적으로 초미세 무화 액적은 물로부터 생성될 수 있지만 필요에 따라 기체 또는 다른 형태의 액체 성분을 일부 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 분무 장치의 실시 예를 블록 다이어그램으로 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 분무 장치는 액적 생성을 위한 유체를 공급하는 유체 공급원(S); 유체 공급원(S)으로 공급된 상기 유체를 이송시키는 가압 유닛(11); 상기 가압 유닛(11)을 경유하여 공급된 상기 유체로부터 미리 결정된 크기의 직경을 가지는 초미세 무화 액적을 생성하는 적어도 하나의 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)를 가지는 노즐 블록; 및 상기 가압 유닛(11)의 압력을 제어하는 제어 유닛(16)을 포함하고, 상기 가압 유닛(11)에 의하여 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)의 압력은 40~80 bar의 압력으로 유지되고 상기 미리 결정된 크기의 직경은 5~40 ㎛가 된다.

본 발명에 따른 분무 장치는 물과 같은 유체를 액적 또는 미립자 형태로 만들어 공기 중으로 분사가 되도록 할 수 있다. 물과 같은 유체는 유체 공급원(S)으로부터 공급될 수 있다. 유체 공급원(S)은 예를 들어 물 저장 탱크 또는 상수도와 연결된 물과 같은 유체의 공급이 가능한 임의의 공급원이 될 수 있다. 본 발명에 따른 분무 장치는 물 공급원(S)으로부터 공급된 물로부터 초미세 무화 액적을 생성할 수 있다. 초미세 무화 액적은 5~40 ㎛의 평균 직경을 가질 수 있지만 필요에 따라 직경을 적절하게 조절될 수 있다. 공기 중으로 분무된 초미세 무화 액적은 분무 방향을 따라 공기와 함께 흐를 수 있고 예를 들어 1 내지 4 m의 거리에 이르도록 흐를 수 있다. 초미세 무화 액적은 이동 과정에서 일부가 증발하면서 초미세 무화 액적의 직경이 예를 들어 최초 크기의 1/3 내지 2/3의 크기로 작아질 수 있고 증발로 인하여 주변이 냉각될 수 있다. 그리고 미세 먼지 및 공기 중의 세균 또는 박테리아가 초미세 무화 액적에 포획될 수 있다. 또한 예를 들어 분무된 이후 1 내지 2 미터 이상의 거리에서 초미세 무화 액적과 접촉되어도 젖지 않게 된다. 초미세 무화 액적은 이와 같이 드라이미스트와 동일 또는 유사한 성질을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 분무 장치는 냉각용, 습도 조절용, 살균용 또는 공기 정화기용으로 적용될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

유체 공급원(S)으로부터 공급된 유체는 예를 들어 다이어프램 밸브와 같은 압력 또는 유량의 조절이 가능한 조절 유닛(15)을 경유하여 필터 유닛(14)으로 전달될 수 있다. 필터 유닛(14)에서 유체는 여과가 된 상태로 가압 유닛(11)을 경유하여 노즐 블록으로 이송될 수 있다. 필터 유닛(14)은 탄소 필터, 활성탄 필터 또는 제올라이트 필터와 같이 이 분야에서 공지된 임의의 필터가 될 수 있고 본 발명은 필터의 종류에 의하여 제한되지 않는다.

가압 유닛(11)은 예를 들어 고압 펌프, 다단 압축 펌프 또는 고압 오일리스(oilless) 플런저 펌프와 같이 노즐 블록의 내부를 고압으로 유지할 수 있는 이 분야에서 공지된 임의의 가압 수단이 될 수 있다. 노즐 블록은 유체의 이송을 위한 공급 도관 또는 공급 튜브(12) 및 공급 튜브(12)에 배치된 적어도 하나의 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)를 포함할 수 있다. 가압 유닛(11)은 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)에서 분무되는 초미세 무화 액적 의 직경을 고려하여 노즐 블록의 압력을 예를 들어 40~80 bar의 압력으로 유지할 수 있다. 그리고 공급 튜브(12)에 배치된 각각의 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)에서 5~40 ㎛의 입자 직경을 가지는 초미세 무화 액적이 분무될 수 있다. 분무가 되는 양은 설치가 되는 장소 또는 가압 유닛(11)에 의하여 가해지는 압력에 따라 달라질 수 있고 예를 들어 각각의 노즐 어셈블리 당 0.02 g/s~0.10 g/s가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 또한 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)로부터 분사되는 초미세 무화 액적의 분사 속도는 예를 들어 30~80 m/s가 될 수 있다.

가압 유닛(11)에 의하여 노즐 블록 내부의 압력은 정해진 범위에서 유지될 수 있고 공급 튜브(12)에 배치된 각각의 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)의 압력이 동일 또는 유사한 범위로 유지될 수 있다. 필요에 따라 공급 튜브(12) 또는 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)에 압력 센서와 같은 센서(18)가 설치될 수 있고 그리고 센서(18)에서 측정된 값은 제어 유닛(16)으로 전송될 수 있다. 그리고 제어 유닛(16)은 센서(16)로부터 전송된 값에 기초하여 조절 유닛(15)의 유량 또는 가압 유닛(11)의 압력을 조절하여 노즐 블록의 압력을 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 분무 장치에 예를 들어 펌프의 급격한 작동 또는 밸브의 개폐에 따른 유체의 흐름의 변동으로 인한 유로의 압력 변화를 방지하기 위하여 플라이 휠, 공기실 또는 안전밸브 또는 바이패스 라인과 같은 수격 방지 장치가 설치될 수 있다. 또한 가압 유닛(11)은 노즐 블록의 내부를 정해진 범위의 압력으로 유지할 수 있는 이 분야에서 공지된 다양한 형태의 고압 펌프가 될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 분무 장치에 적용될 수 있는 가압 유닛(11)의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 가압 유닛(11)은 예를 들어 적어도 2개의 가압 피스톤(212a, 212b)을 가지는 오일리스 고압 펌프와 같은 것이 될 수 있다. 고압 펌프는 피스톤 블록(21) 및 실린더 블록(22)으로 이루어질 수 있다. 피스톤 블록(21)은 모터와 같은 구동 장치에 의하여 구동되는 구동 축(213), 구동 축(213)에 의하여 회전하는 회전 경사 유닛(211) 및 회전 경사 유닛(211)에 의하여 왕복 운동을 하는 한 쌍의 피스톤(212a, 212b)으로 이루어질 수 있다. 그리고 실린더 블록(22)은 한 쌍의 피스톤(212a, 212b)의 운동을 유도하는 한 쌍의 실린더(222a, 222b), 한 쌍의 실린더(212a, 212b)로 각각 유체를 유입시키는 유입 통로(223a, 223b), 유체의 이송 경로에 형성되어 역류를 방지하면서 유체를 이송 도관(23)으로 공급하는 체크 밸브와 같은 제어 밸브(24a, 24b)를 포함할 수 있다.

구동 축(213)의 작동에 의하여 경사 판 구조를 가지는 회전 경사 유닛(211)이 회전할 수 있고 이에 따라 한 쌍의 피스톤(212a, 212b)이 차례대로 한 쌍의 실린더(222a, 222b)의 내부에서 왕복 운동을 하면서 유체를 이송 도관(23)으로 공급할 수 있다. 제어 밸브(24a, 24b)는 피스톤(212a, 212b)의 왕복 운동에 따라 적절하게 개폐가 제어될 수 있고 그리고 유입 통로(223a, 223b)를 통하여 공급된 유체는 제어 밸브(24a, 24b)의 개폐 작동에 따라 이송 도관(23)을 통하여 공급 튜브로 공급될 수 있다. 이와 같은 구조를 가지는 가압 유닛(11)은 고압 유지에 따른 에너지 소비량이 감소되도록 하면서 이와 동시에 가해지는 압력의 조절이 용이해지도록 한다는 이점을 가진다.

이송 도관(23)을 통하여 공급된 유체는 공급 튜브를 통하여 노즐 어셈블리로 공급되어 초미세 무화 액적 형태로 분무될 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 분무 장치에 적용될 수 있는 노즐 어셈블리의 실시 예를 도시한 것이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 노즐 어셈블리(30)는 유체의 유입을 위한 유입 유닛(31); 유입 유닛(31)의 한쪽에 결합되어 상기 유체의 흐름을 유도하는 노즐 몸체(32); 노즐 몸체(32)의 한쪽에 결합되는 노즐 헤드(33); 노즐 몸체(32)의 내부에 배치되어 상기 유체를 노즐 헤드(33)로 유도하면서 소용돌이(swirl)를 형성하는 와류 형성 오리피스(341); 및 와류 형성 오리피스(341)의 한쪽에 결합되어 상기 유체의 흐름의 압력의 크기에 따라 조절하는 개폐 조절 유닛(342)을 포함한다.

유입 유닛(31)은 외부의 유체 공급원과 연결되는 공급 커넥터(312) 및 유입된 유체를 유도하면서 노즐 몸체(32)와 연결되도록 하는 몸체(311)로 이루어질 수 있다. 몸체(311) 또는 공급 커넥터(312)는 전체적으로 원통 형상이 될 수 있지만 이에 제한되지 않고 이 분야에서 공지된 임의의 구조를 가질 수 있다.

몸체(311)의 한쪽 끝에 연결되는 노즐 몸체(32)는 유체의 흐름을 유도하면서 와류를 형성하는 각각의 장치를 수용하는 기능을 가질 수 있다. 와류 형성 오리피스(341)와 개폐 조절 유닛(342)이 수용되는 중간 몸체(321), 중간 몸체(321)의 위쪽에 형성된 유입 커넥터(322) 및 중간 몸체(321)의 아래쪽에 형성된 노즐 커넥터(323)를 포함할 수 있다.

유입 커넥터(322)는 유입 유닛(31)과 예를 들어 나사 결합과 같은 방법으로 결합이 되면서 유입 유닛(31)으로부터 이송되는 물과 같은 유체를 와류 형성 오리피스(341)로 이동시킬 수 있다. 유입 커넥터(321)와 유입 유닛(31)이 결합되는 부분에 필터 유닛(37)이 배치될 수 있다. 다만 필터 유닛(37)은 다양한 위치에 배치될 수 있고 반드시 설치되어야 하는 것은 아니다.

도 3b를 참조하면, 유입 커넥터(321)의 내부에 유입 유로가 형성될 수 있고 그리고 유입 유로는 개폐 조절 유닛(342)에 의하여 개폐될 수 있다. 일정 크기 이상의 압력이 가해지면 개폐 조절 유닛(342)의 위쪽 부분이 아래쪽으로 이동하게 되고 이로 인하여 유입 유로가 개방되고 그리고 다시 압력이 감소되면 개폐 조절 유닛(342)이 위쪽으로 이동되어 유입 유로에서 유체의 흐름을 차단시킬 수 있다. 개폐 조절 유닛(342)에 의한 유입 유로의 개폐는 다양한 방법으로 이루어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

와류 형성 오리피스(341)와 개폐 조절 유닛(342)은 노즐 몸체(32)의 내부에 배치될 수 있다. 그리고 개폐 조절 유닛(342)은 와류 형성 오리피스(341)의 위쪽에 배치되어 유입 유로의 개폐에 의하여 와류 형성 오리피스(341)에 대한 유체의 이송을 조절할 수 있다. 필요에 따라 개폐 조절 유닛(342)은 유입 유로의 개폐 수준을 결정하는 구조를 가질 수 있다. 구체적으로 개폐 조절 유닛(342)이 가해지는 압력에 비례하여 이동되거나 또는 적절한 조절 수단에 의하여 이동되도록 설치될 수 있다. 그리고 개폐 조절 유닛(342)의 이동 정도에 따라 유입 유로가 열리는 정도가 결정되는 구조로 개폐 조절 유닛(342)이 만들어질 수 있다.

개폐 조절 유닛(342)의 조절에 의하여 와류 형성 오리피스(341)로 전달되는 유체는 코일 스프링 구조를 가지는 개폐 조절 유닛(342) 및 와류 형성 오리피스(341)를 통과하면서 소용돌이 또는 와류(swirl)를 형성하게 된다. 그리고 소용돌이 형태의 스트림을 형성하는 유체는 노즐 헤드(33)로 이송될 수 있다.

노즐 헤드(33)는 노즐 커넥터(323)와 결합되는 결합 몸체(331) 및 유체가 분사되는 노즐 팁(332)로 이루어질 수 있다. 노즐 팁(332)에 와류 형성 오리피스(341) 또는 노즐 커넥터(123)의 내부 유로에 연결된 분무 홀(133)이 형성될 수 있다. 와류 형성 오리피스(341)를 따라 흐르면서 소용돌이 형태의 스트림을 형성하는 유체는 분무 홀(333)을 통하여 공기 중으로 미립자 또는 액적 형태로 분무될 수 있다.

와류 형성 오리피스(341)의 아래쪽 부분은 노즐 헤드(33)의 노즐 팁(332)의 안쪽 내부 면에 접촉된다. 노즐 팁(332)은 예를 들어 세라믹, 스테인리스 스틸, 황동과 같은 소재로 독립적으로 제조되어 결합 몸체(131)의 내부에 압입 방식으로 장착될 수 있다. 그리고 와류 형성 오리피스(341)의 끝 부분은 노즐 팁(332)의 안쪽 면에 신축성을 가지면서 접촉이 될 수 있다. 유체는 노즐 팁(332)에 형성된 아래에서 설명되는 소용돌이 슬릿을 통하여 분무 홀(333)로 흐를 수 있다. 필요에 따라 노즐 팁(332)의 내부 둘레 면에 밀폐 링(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 이와 같이 유체는 노즐 헤드(32)에서 소용돌이 슬릿이 형성된 노즐 팁을 통과하면서 소용돌이로 형태로 만들어져 분무 홀(333)을 통하여 공기 중으로 초미세 액적 형태로 분무될 수 있다.

유입 유닛(31), 노즐 몸체(32) 또는 노즐 헤드(33)는 서로 분리 가능한 구조로 결합될 수 있고 예를 들어 나사 결합 방식과 같은 결합 방식으로 서로 결합이 될 수 있다. 그리고 유입 유닛(31), 노즐 몸체(32) 또는 노즐 헤드(33)의 내부에 유체의 흐름을 유도하기 위한 다양한 경로가 형성될 수 있고 그리고 예를 들어 개폐 조절 유닛(342) 또는 와류 형성 오리피스(341)과 같은 구성요소가 노즐 몸체(32) 또는 노즐 헤드(33)에 수용될 수 있다.

유체의 흐름을 위한 내부 유로 또는 상호 결합은 다양한 방식으로 이루어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

노즐 어셈블리(30)에서 노즐 헤드(33)에 대한 유체의 공급은 노즐 어셈블리(30)에 가해지는 압력에 따라 제어될 수 있고 공급된 유체는 와류 형성 오리피스(314)에 의하여 소용돌이 또는 와류로 만들어져 분사 홀을 통하여 초미세 무화 액적 로 공기 중으로 분무될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 도 3a 또는 도 3b의 노즐 어셈블리에 적용될 수 있는 와류 형성 오리피스 및 개폐 조절 유닛의 실시 예를 도시한 것이다.

도 4a를 참조하면, 와류 형성 오리피스(341)는 원통 형상으로 만들어져 개폐 조절 유닛의 한쪽 끝이 결합될 수 있는 결합 탭(43), 결합 탭에 비하여 큰 직경을 가지는 원통 형상의 오리피스 몸체(42), 오리피스 몸체(42)에 비하여 작은 직경을 가지는 유도 몸체(44), 유도 몸체(44)로부터 연장되면서 직경이 점차로 작아지는 형상을 가지는 연결 몸체 및 연결 몸체의 끝 부분에 원통 형상으로 배치되는 와류 형성 팁(45)으로 이루어질 수 있다.

노즐 몸체로 유입된 유체는 개폐 조절 유닛에 의하여 와류 형성 오피리스(341)로 유입될 수 있다. 유체는 결합 탭(43)의 외부를 거쳐 오리피스 몸체(42), 유도 몸체(44) 및 연결 몸체를 거쳐 와류 형성 팁(45)으로 전달될 수 있다. 유체는 서로 다른 직경을 가진 오리피스 몸체(42), 유도 몸체(44) 및 연결 몸체를 타고 흐르면서 소용돌이 형태의 흐름을 형성할 수 있다. 그리고 와류 형성 팁(45)에서 소용돌이를 형성하면서 배출되어 분무 홀로 전달될 수 있다. 도 4a를 참조하면, 원통 형상의 와류 형성 팁(45)에 소용돌이 슬릿(46)이 형성될 수 있다. 소용돌이 슬릿(46)은 와류 형성 팁(45)의 끝 부분에 형성될 수 있고 둘레 면에서 직선 형태로 직선 슬릿의 형상으로 적어도 하나가 형성될 수 있다. 소용돌이 슬릿(46)의 폭은 예를 들어 0.04 내지 1.0 ㎜가 될 수 있고 둘레로부터 중앙 쪽으로 갈수록 깊이가 좁아지는 구조로 만들어질 수 있다. 이와 같이 서로 다른 깊이로 형성되는 깊이의 경사도는 예를 들어 10 내지 70도가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 소용돌이 슬릿(46)은 다수 개가 될 수 있고 연장 길이는 예를 들어 와류 형성 팁(45)의 반지름 길이의 1/3 내지 4/5가 될 수 있다. 위와 같은 구조에서 유체는 와류 형성 팁(46)의 둘레 면으로부터 경사진 소용돌이 슬릿(46)을 타고 안쪽으로 흐르면서 분무 홀로 유도될 수 있다.

다양한 구조를 가지는 와류 형성 팁(45) 또는 소용돌이 슬릿(46)가 본 발명에 따른 노즐 어셈블리에 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

위에서 설명된 것처럼, 결합 탭(43)에 개폐 조절 유닛이 고정될 수 있다.

도 4b를 참조하면. 개폐 조절 유닛(342)은 와류 형성 오리피스(341)에 형성된 결합 탭에 한쪽 끝이 결합되는 탄성 스프링(48) 및 탄성 스프링(48)의 끝 부분에 결합된 차폐 블록(49)으로 이루어질 수 있다. 탄성 스프링(48)은 예를 들어 코일 스프링과 같은 것이 될 수 있고 스프링 계수는 노즐 어셈블리에 작용하는 압력을 고려하여 결정될 수 있다. 탄성 스프링(48)의 다른 끝에 차폐 블록(49)이 고정될 수 있고 차폐 블록은 위에서 설명된 노즐 몸체에 형성된 유입 유로의 출구에 대응되는 형상을 가질 수 있다.

유체가 노즐 어셈블리의 내부로 유입되면 노즐 어셈블리의 내부에 예를 들어 압력 펌프와 같은 가압 수단에 의하여 압력이 가해질 수 있다. 이로 인하여 차폐 블록(49)에 압력이 가해지고 탄성 스프링(48)이 수축되면서 유입 유로의 출구가 개방될 수 있다. 그리고 아래쪽에 유체로 가득 채워지면 다시 차폐 블록(49)이 유입 유로의 출구를 차단하게 된다. 대안으로 가해지는 압력이 감소되면 차폐 블록(49)에 의하여 유입 유로의 출구가 차단될 수 있다.이와 같이 개폐 조절 유닛(342)은 가해지는 압력 또는 노즐 어셈블리의 내부 압력에 따라 유입 유로의 개폐를 조절할 수 있다. 노즐 어셈블리 내부의 압력에 의하여 형성되는 소용돌이의 구조 또는 분무 홀을 통하여 분사되는 액적 또는 미립자의 직경이 조절될 수 있다. 개폐 조절 수단(342)의 작동을 위한 압력 범위는 탄성 스프링(48)의 탄성 계수에 의하여 결정될 수 있고 탄성 계수를 적절하게 선택하는 것에 의하여 액적의 직경이 조절될 수 있다. 대안으로 차폐 블록(49)이 예를 들어 원뿔 형상으로 만들어질 수 있고 그리고 가해지는 압력에 따라 노즐 헤드로 공급되는 유량이 적절하게 조절될 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 노즐 어셈블리는 개폐 조절 유닛(342)의 작동 압력을 적절하게 선택하는 한편 노즐 어셈블리의 내부에 가해지는 압력을 제어하는 것에 의하여 액적의 직경을 조절하는 것이 가능하면서 이와 동시에 개폐가 압력에 따라 자동으로 이루어질 수 있도록 한다.

개폐 조절 유닛(342)은 다양한 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

다수 개의 노즐 어셈블리가 노즐 블록에 배치되어 일정 영역의 냉각을 위하여 초미세 무화 액적을 공기 중으로 분무할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 분무 장치에 적용될 수 있는 노즐 블록의 실시 예를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 분무 블록은 가압 유닛에 연결된 이송 도관(51) 및 이송 도관(51)에 연결된 공급 튜브(52, 54)로 이루어질 수 있다. 이송 도관(51)은 예를 들어 폴 또는 지주와 같은 구조를 가질 수 있고 유체의 공급을 위한 적절한 내부 구조를 가질 수 있다. 이송 도관(51)의 적절한 위치에 공급 튜브(52, 54)가 배치될 수 있고 공급 튜브(52)는 예를 들어 직선 형상, 곡선 형상 또는 고리 형상이 될 수 있다. 이송 도관(51)과 공급 튜브(52, 54)는 유체의 이송이 가능하도록 연결될 수 있고 노즐 어셈블리(40)는 공급 튜브(52, 54)에 적절한 개수로 배치될 수 있다.

도 5의 (가)를 참조하면, 공급 튜브(52)은 반원 형상이 될 수 있고 공급 튜브(52)의 중앙 부분에 이송 도관(51)이 연결될 수 있다. 필요에 따라 공급 튜브(52)의 한쪽에 압력 센서와 같은 센서(53)가 설치될 수 있다. 도 5의 (나)를 참조하면, 공급 튜브(52)는 사행(meandering) 구조가 될 수 있고 (다)를 참조하면, 공급 튜브(54)는 원통 형상 또는 고리 형상으로 만들어질 수 있다. 각각의 공급 튜브(52, 54)를 통하여 공급된 유체는 노즐 어셈블리(40)를 통하여 초미세 무화 액적 또는 드라이 미스트(DM) 형태로 공기 중으로 분무되어 주변 공기를 냉각시킬 수 있다.

다양한 구조를 가지는 노즐 어셈블리가 본 발명에 따른 분무 장치에 적용될 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 분무 장치는 구조적으로 간단하면서 주변 환경에 대한 냉각 효율이 높아지도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 분무 장치는 순환 공기의 냉각과 함께 습도 조절, 미세 먼지 제거 및 살균이 가능하도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 분무 장치는 순환 공기의 냉각, 먼지 저감, 습도 제어 또는 살균이 가능하도록 하는 것에 의하여 공원 또는 지하철과 같은 공공장소, 운동장, 건물의 출입구, 다양한 형태의 미세먼지가 발생되는 산업 현장, 반도체 제조 라인, 주차장 또는 음식업소와 같은 곳에 적용될 수 있도록 한다는 장점을 가진다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

11: 가압 유닛 12: 공급 튜브
13a, 13b, 13c, 13d: 노즐 어셈블리 14: 필터 유닛
15: 조절 유닛 16: 제어 유닛
18: 센서 21: 피스톤 블록
22: 실린더 블록 30: 노즐 어셈블리
31: 유입 유닛 32: 노즐 몸체
33: 노즐 헤드 37: 필터 유닛
36: 소용돌이 슬릿 42, 48: 탄성 스프링
49: 차폐 블록 51: 이송 도관
52, 54: 공급 튜브
332: 노즐 팁 341: 와류 형성 오리피스
342: 개폐 조절 유닛

Claims (3)

1. 액적 생성을 위한 유체를 공급하는 유체 공급원(S);
   유체 공급원(S)으로 공급된 상기 유체를 이송시키는 가압 유닛(11);
   상기 가압 유닛(11)을 경유하여 공급된 상기 유체로부터 미리 결정된 크기의 직경을 가지는 초미세 무화 액적을 생성하는 적어도 하나의 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)를 가지는 노즐 블록; 및
   상기 가압 유닛(11)의 압력을 제어하는 제어 유닛(16)을 포함하고,
   상기 가압 유닛(11)에 의하여 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)의 압력은 40~80 bar의 압력으로 유지되고 상기 미리 결정된 크기의 직경은 5~40 ㎛가 되는 것을 특징으로 하는 초미세 무화 액적 형성 노즐 어셈블리의 증발 냉각 방식 분무 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 노즐 어셈블리(13a. 13b, 13c, 13d)는 적어도 하나의 소용돌이 슬릿(36)이 형성된 와류 형성 오리피스(341)을 포함하는 초미세 무화 액적 형성 노즐 어셈블리의 증발 냉각 방식 분무 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 노즐 블록은 직선 또는 곡선 형상으로 연장되거나 또는 원통 형상의 공급 튜브(52, 54)를 더 포함하고 그리고 상기 적어도 하나의 노즐 어셈블리(13a, 13b, 13c, 13d)는 공급 튜브(52, 54)로부터 상기 유체를 공급받는 것을 특징으로 하는 초미세 무화 액적 형성 노즐 어셈블리의 증발 냉각 방식 분무 장치.

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