KR20160097813A

KR20160097813A - 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치

Info

Publication number: KR20160097813A
Application number: KR1020150020145A
Authority: KR
Inventors: 양운석
Original assignee: 라보텍주식회사
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2016-08-18
Also published as: KR101715096B1

Abstract

본 발명은 연구소 또는 학교의 실험실 및 기업의 사업장 등에서 실험용 밀폐 케이스에 질소를 공급하여 세척 또는 산화방지를 하는데, 상기의 밀폐 케이스에 질소를 투입하되, 무한정의 질소를 투입하는 것이 아닌, 압력 또는 유량을 체크 하여 적절한 양의 질소가 투입되어 유지될 수 있도록 하는 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치에 관한 것으로서, 학교의 실험실 또는 연구소 및 벤처기업 등의 사업장 등에서 미세한 먼지의 차단 또는 산화방지를 위해서 사용되는 질소를 충전한 밀폐 케이스 내부에 질소를 주입하되, 미압의 압력 범위를 설정하여 압력이 떨어지면 질소가 주입되고 설정된 상위압이 되면 자동으로 차단되며, 유량의 환산으로 주입시간을 설정하여 도어가 닫힌 밀폐케이스 내부의 초기상태 및 도어의 개폐시에도 일정하게 질소양이 유지되므로, 기존의 질소 투입장치들과 같이 무한정으로 질소를 투입하지 않고 적절하고 경제적으로 질소를 투입하게 되므로, 장치의 유지가 경제적이며, 밀폐 케이스 내의 질소 분위기를 확인할 수 있는 반복 버튼을 이용하여 즉각적으로 인지할 수 있고, 밀폐케이스의 도어 열림 경보에 의해서 즉시 대처할 수 있게 하였으며, 습도계와 연동하여 밀폐 케이스 내부의 습도를 원하는 습도로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

질소 분위기 유지 및 질소 절약장치{Nitrogen retention and nitrogen-saving devices}

본 발명은 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연구소 또는 학교의 실험실 및 기업의 사업장 등에서 실험용 밀폐케이스에 질소를 공급하여 세척 또는 산화방지를 함에 있어서 밀폐케이스에 질소를 투입하되, 무한정의 질소를 투입하는 것이 아닌, 압력 또는 유량을 체크 하여 적절한 양의 질소가 투입되어 유지될 수 있도록 하는 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치에 관한 것이다.

질소는 원소주기율표 상에서 2주기 15족에 속하는 비금속 원소로 지구의 대기의 약 78% 정도를 차지하고 있으며, 지구 생명체의 구성 성분이다. 원소 기호는 N, 녹는점은 -210℃, 끓는점은 -196℃, 비중은 0.808이며 상온에서 주로 이원자 분자(N2)를 이루고 냄새, 색깔, 맛이 없는 기체상태이다.

상기와 같은 질소는 질소 화합물의 제조에 쓰이며, 다이너마이트를 비롯한 각종 폭약을 만드는데 기본적인 원료로 사용된다. 질소와 수소를 1:3의 부피비로 반응시켜 자극적인 냄새가 나는 무색의 암모니아 기체(NH₃)를 만들고(N₂+ 3H₂→ 2NH₃)이 암모니아를 이용하여 질산·질소·비료·염료 따위의 질소 화합물을 제조한다. 질소는 산소와 결합하여 이산화질소, 일산화질소, 이산화질소 따위의 산화물을 생성한다. 모든 산화질소는 휘발성이 매우 크며, '웃음가스'라고도 하는 아산화질소는 마취제로도 쓰인다. 이산화질소는 질산 제조 공정의 중간 물질로서 여러 화학 공정에서 강력한 산화제로 쓰이며 로켓 연료로도 사용된다. 질소 기체는 상온에서 화학적으로 비활성이며 이를 이용하여 식품의 선도를 유지하는데 사용되며 과자봉지의 충전제로 쓰인다. 낮은 온도의 액체 질소(-196℃)는 식품의 냉동, 건조에 사용하기에 적합하여 부패하기 쉬운 상품을 수송할 때 냉동제로도 쓰인다. 액화 질소는 산소나 수소분자에 비해 안정적이므로 시료의 동결 보관에 널리 이용되고 저온 상태의 연구에도 유용하다.

상기와 같이 질소는 부패하기 쉬운 상품의 산패를 막고, 시료의 동결 보관에 사용되고 있으며, 일반적으로 연구소 또는 사업장 및 학교연구실, 벤처기업, 군 등에서 사용되는 미세한 회로들의 집합체인 반도체, 그리고 주간감시카메라 또는 적외선측각기 등과 같은 광학모듈 등에 대해서 악천후에 대비하여 물이 세는 조건을 테스트하기 위한 밀봉시험, 또는 습기침투 등에 대비한 질소주입을 위하거나 또는 그 청정상태 유지를 위한 세척을 위해서 질소공급장치에 의해서 질소가 공급되어 사용된다.

상기 질소를 공급하여 질소세척을 실시하는 이유는 습기 또는 먼지 등에 미세하게 반응하는 광학모듈 또는 반도체 등의 청정상태 유지를 위해서 실시하게 되며, 또한, 밀봉시험의 이유는 악천후 조건 등에 대비하여 습기가 침투되는 상태를 알아내기 위하여 물 대신 질소를 사용하여 광학모듈 또는 반도체 등과 같은 것들의 상태를 테스트하기 위함이다.

상기와 같은 기존의 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치와 관련된 선행기술로는 국내 공개특허공보 공개번호 제10-2002-0054591호에 질소가 저장되는 질소탱크와, 조절밸브에 의해 소정의 압력으로 질소를 공급받는 질소충진벤치와 공급되는 질소의 압력을 소정의 압력으로 미세 조절하는 제1, 2압력조절밸브와 조절된 압력을 일정압력으로 유지시키도록 외부 공기를 유입시키는 공기개폐밸브와 소정의 작업을 마친 후 상기 질소충진벤치에 충진된 잔류질소를 배기시키는 배기밸브로 구성된 질소공급장치에 대해서 개시하고 있으며, 국내 공개특허공보 공개번호 제10-2009-0022633호에는 공기에서 질소를 추출하여 배출하는 질소발생부를 포함하여 이루어지되, 질소가 배출되는 질소토출구가 적어도 두개 이상 구비되며, 개폐하는 밸브가 구비되어, 질소가 채워지는 공간의 환경적 요인이 변경되더라도 공간내부의 질소농도가 균일하게 유지되어 식품을 장기간 신선하게 보관할 수 있는 질소발생기 및 식품저장고의 저장방법에 관하여 개시되어 있다.

그러나, 상기의 선행기술들의 장치를 포함하여 기존의 질소 공급 및 유지장치는 질소의 토출되는 농도와 유량이 일정하게 고정되어 정해져 있다. 따라서, 질소가 채워지는 밀폐케이스에 보관되는 품목이 밀폐케이스의 도어를 열고 닫음에 따라 질소 농도가 변화하여 산화 및 부패 정도가 심해지는 문제점이 발생한다. 또한, 장치의 사용 도중에 질소의 농도와 유량을 변환하려 할 때 질소 공급 및 유지장치의 사용이 능숙하지 못한 사용자가 조작하게 되면 밀폐케이스 내의 질소의 농도를 순간적으로 상승하거나 또는 하강하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하고, 밀폐케이스 내에 질소 분위기가 항상 유지되도록 미압의 압력 범위를 설정하여 압력이 떨어지면 질소가 주입되고 설정된 상위압이 되면 자동으로 차단되도록 하여 질소의 낭비를 차단하며, 유량의 환산으로 주입시간을 설정하여 초기상태 및 도어를 열고 닫을 시에도 밀폐케이스 내부를 일정한 압력 또는 일정한 습도의 질소가 유지될 수 있는 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치의 제공을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에서 목적으로 하고 있는 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치의 해결수단으로는 정면 우측에 위치하며 시간당 토출되는 질소의 양을 조절하는 유량조절밸브(10)와 상기 유량조절밸브(10)의 좌측 상단에 위치하며 압력을 표시하는 압력조절표시기(11)와 그 하단에 위치하여 압력조절표시기(11)의 압력조절을 수행하는 압력조절밸브(12)와 상기 압력조절표시기(11)의 좌측에 위치하며 현재 압력을 표시해주는 디지털압력표시기(13)와 상기 디지털압력표시기(13)의 하단에 하방으로 일렬로 위치하며 도어의 열림을 경고해주는 LED로 이루어진 도어열림경고등(16), 질소의 토출을 시각적으로 알려주는 토출경고등(17), 밀폐케이스(50) 내의 질소를 모두 배출하는 것을 인지시켜주는 배출경고등(18)이 차례대로 위치하며, 그 하단에 밀폐케이스(50) 내의 컨디션을 재인식 시키는 반복버튼(15)과 정면 좌측 상단에 시간조절기(14)가 위치하며, 정면 좌측 하단에 전원의 ON/OFF를 결정하는 전원버튼(20)으로 이루어지는 본체(1)와 상기 본체(1)의 뒷면에 질소탱크(60)로 부터 질소를 본체(1)에 공급하는 질소공급관(6)과 밀폐케이스(50)에 질소를 토출하는 질소토출관(5)을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 본체(1)로 이루어진 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치를 이용하여 본체(1)의 뒷면에 구비된 질소공급관(6)을 질소탱크(60)에 커플링소켓과 커플링플러그를 사용하여 기밀유지를 하면서 연결하고, 마찬가지로 본체(1)의 뒷면에 위치한 질소토출관(5)을 커플링소켓과 커플링플러그를 사용하여 기밀유지를 하면서 밀폐케이스(50)에 연결한다.

그리고 본체(1)의 정면에 구비된 유량조절밸브(1)를 이용하여 밀폐케이스(50)의 내부로 토출되는 질소의 양을 목적에 맞도록 임의로 조절하여 토출할 수 있다. 또한 유량조절밸브(1)를 이용하지 않고, 밀폐케이스(50) 내부의 압력을 임의로 고정하여 밀폐케이스(50) 내부의 압력이 고정 압력값의 밑으로 떨어지면 질소를 토출하고 내부의 압력이 고정 압력값에 도달하거나 넘어서게 되면 질소의 토출을 중단하는 방식으로도 사용가능하다. 또 시간조절기(14)를 이용하여 유량의 환산으로 토출시간을 설정하여 밀폐케이스(50) 내의 초기상태 및 밀폐케이스(50) 도어의 개폐시에도 밀폐케이스(50) 내부의 질소의 양을 일정하게 유지할 수 있다.

추가적으로 본체(1)를 습도계와 연동하여 상기 밀폐케이스(50) 내부의 습도를 임의의 습도로 고정되도록 질소의 토출을 조절할 수 있다.

본 발명은 학교의 실험실 또는 연구소 및 벤처기업 등의 사업장 등에서 미세한 먼지의 차단 또는 산화방지를 위해서 사용되는 질소를 충전한 밀폐 케이스 내부에 질소를 주입하되, 미압의 압력 범위를 설정하여 압력이 떨어지면 질소가 주입되고 설정된 상위압이 되면 자동으로 차단되며, 유량의 환산으로 주입시간을 설정하여 도어가 닫힌 밀폐케이스 내부의 초기상태 및 도어의 개폐시에도 일정하게 질소양이 유지되므로, 기존의 질소 투입장치들과 같이 무한정으로 질소를 투입하지 않고 적절하고 경제적으로 질소를 투입하게 되므로, 질소의 낭비를 막을 수 있고, 장치의 유지가 경제적이며, 밀폐 케이스 내의 질소 분위기를 확인할 수 있는 반복 버튼을 이용하여 사용자가 밀폐케이스 내의 상황을 즉각적으로 인지할 수 있고, 밀폐케이스의 도어 열림 경보에 의해서 사용자가 즉시 대처할 수 있게 하였으며, 추가적으로 본 발명의 장치에 습도계를 연동하여 밀폐 케이스 내부의 습도를 원하는 습도로 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명인 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명인 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치의 설치도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.

그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명인 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명인 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명인 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치의 설치도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 상세하게 설명하면,

본체(1)의 뒷면에 2개의 연결관이 위치하는데, 하나는 밀폐케이스(50)와 연결하는 질소토출관(5)으로 본체(1)를 통과하여 토출되는 질소가 밀폐케이스(50)의 내부로 인입될 수 있도록 구성된다. 본체(1)와 밀폐케이스(50)를 연결하는 질소토출관(5)은 중간에 질소가 새지 않도록 커플링소켓과 커플링플러그를 사용하여 견고하게 기밀을 유지할 수 있도록 한다. 또한 밀폐케이스(50) 내부의 질소의 양 또는 압력, 습도 등을 체크하여 본체(1)의 다수의 계기판에 표현할 수 있도록 구성된다.

그리고 나머지 하나의 관은 질소탱크(60)로 부터 질소를 본체(1)에 공급받는 질소공급관(6)이다. 상기의 질소공급관(6)도 마찬가지로 질소가 통과하는 통로이므로 상기 질소토출관(5)과 밀폐케이스(50)를 견고하게 결합하는 커플링소켓과 커플링플러그를 사용하여 견고하게 기밀을 유지할 수 있도록 한다.

본체(1)의 정면 우측에는 상하로 조절할 수 있는 레버가 구비된 유량조절밸브(10)가 위치한다. 상기 유량조절밸브(10)는 본체(1)에서 토출되어 밀폐케이스(50) 내부로 인입되는 질소의 양을 조절할 수 있는데, 예를 들어 1,000cc의 질소를 1분당 또는 수 분 동안 인입될 수 있도록 조절할 수 있다. 유량조절밸브(10)의 범위는 0 ~ 10 L/min 로 본체(1)에서 밀폐케이스(50)로 토출되는 질소의 양을 유량조절을 이용하여 토출하고 싶지 않다면 유량조절밸브(10)를 '0' L/min에 위치하면 되고, 유량조절을 이용하여 토출한다면 임의의 유량값에 유량조절밸브(10)를 위치시켜서 질소를 토출시키면 된다.

상기 유량조절밸브(10)의 좌측 상단에는 압력조절표시기(11)가 위치하고, 그 하단에는 압력조절밸브(12)가 위치한다. 상기의 압력조절밸브(12)를 이용하여 상기의 압력조절표시기(11)를 조절할 수 있다. 압력조절표시기(11)에 표시된 압력으로 압력조절밸브(12)를 사용하여 고정하면, 상기 밀폐케이스(50) 내부의 압력이 압력조절표시기(11)에 표시된 고정된 압력값을 맞추기 위하여 본체(1)에서 질소를 토출하거나 토출을 중지하게 된다. 압력조절표시기(11)의 범위는 0 ~ 0.7 MPa 이다. 압력조절표시기(11)를 이용하지 않으려면 압력조절밸브(12)를 이용하여 '0' MPa에 고정해두면 되고, 밀폐케이스(50) 내의 압력을 이용하여 질소를 토출하고 싶다면, 압력조절밸브(12)를 이용하여 압력조절표시기(11)에 임의의 압력값을 고정하여 사용하면 된다.

상기 압력조절표시기(11)와 압력조절밸브(12)의 좌측 상단에는 디지털압력표시기(13)가 위치한다. 상기의 디지털압력표시기(13)를 밀폐케이스(50) 내부의 압력을 디지털화하여 사용자가 즉각적으로 정확한 내부의 압력값을 인지할 수 있도록 하며, 미세한 압력의 양을 디지털로 표시되도록 구현함에 따라서 사용자가 쉽게 눈으로 식별이 가능하여 정확한 질소의 양을 측정할 수 있게 되며 그에 따라 조절 작업을 쉽게 행할 수 있으므로, 사용자가 정확하고 올바른 대처를 할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.

상기 디지털압력표시기(13)의 하단에는 종방향으로 일렬로 도어열림경고등(16)과 토출경고등(17)과 배출경고등(18)이 위치한다. 상기의 3개의 경고등은 시인성이 좋은 LED로 구성되며, 사용자에게 밀폐케이스(50) 내부의 상황을 즉각적으로 인지할 수 있도록 한다. 상기 도어열림경고등(16)은 밀폐케이스(50)의 도어가 열림으로써 밀폐케이스(50) 내부의 압력이 변화하는 것을 인지하여 도어열림경고등(16)이 동작하게 동작하게 된다. 그리고 토출경고등(17)은 본체(1)를 통해서 밀폐케이스(50)로 질소가 토출되면 동작을 하며, 본체(1)에서 질소의 토출을 중단하면 토출경고등(17)도 동작을 중단하게 된다. 또 배출경고등(18)은 밀폐케이스(50) 내부를 새로운 컨디션으로 바꾸거나, 밀폐케이스(50) 내부의 품목을 교체할 때, 밀폐케이스(50) 내부의 질소를 모두 배출하면 배출경고등(18)이 동작하게 된다.

상기 배출경고등(18)의 하단에는 반복버튼(15)이 위치한다. 상기의 반복버튼(15)은 밀폐케이스(50) 내부의 상황을 다시 한번 체크하여 본체(1)의 다수의 표시기에 표시할 수 있도록 한다. 본체(1)의 오류가 의심되거나, 정전에 의해서 본체(1)에 전원이 끊긴 경우에 상기 반복버튼(15)을 동작하여 밀폐케이스(50) 내부의 상황과 본체(1)를 동기화시키는 것이다.

본체(1) 좌측 상단에 위치한 시간조절기(14)는 상기의 유량조절밸브(10)와 연동하여 밀폐케이스(50)에 토출되는 질소의 양을 조절할 수 있다. 시간조절기(14)의 범위는 0 ~ 10 min 으로 예를 들어 시간조절기(14)를 '1' min 으로 고정하고, 유량조절밸브(10)를 '1' L/min 로 고정하면, 1분당 1L 의 질소가 토출되며, 같은 방식으로 시간조절기(14)를 '1' min 으로 고정하고, 유량조절밸브(10)를 '2' L/min 로 고정하면, 1분당 2L 의 질소가 토출된다.

상기 시간조절기(14)의 하단에는 본체(1)의 전원을 ON/OFF 하는 전원버튼(20)이 위치하고 있으며, 본체(1)의 가동을 중지하고 싶거나 동작을 시작하려면 전원버튼(20)을 이용하여 전원을 ON/OFF 하면 된다.

추가적으로 본체(1)에 습도계를 포함하여 구성하면, 밀폐케이스(50) 내부의 습도를 실시간으로 체크하여, 사용자가 원하는 임의의 습도값으로 고정하여 습도를 유지할 수 있게 된다. 이에 따라 밀폐케이스(50)에 보관하거나 테스트 중인 품목의 습도까지 조절할 수 있게 되므로 기존 기술보다 밀폐케이스(50)에 보관하거나 테스트할 수 있는 품목이 보다 더 다양해질 수 있게 된다.

본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

1. 본체
5. 질소토출관
6. 질소공급관
10. 유량조절밸브
11. 압력조절표시기
12. 압력조절밸브
13. 디지털압력표시기
14. 시간조절기
15. 반복버튼
16. 도어열림경고등
17. 토출경고등
18. 배출경고등
20. 전원버튼
50. 밀폐케이스
60. 질소탱크

Claims

질소탱크(60)와 밀폐케이스(50)와 연결되는 질소 공급장치에 있어서,
정면 우측의 시간당 토출되는 질소의 양을 조절하는 유량조절밸브(10)와; 상기 유량조절밸브(10)의 좌측 상단의 압력을 표시하는 압력조절표시기(11)와; 상기 압력조절표시기(11)의 하단의 압력을 조절하는 압력조절밸브(12)와; 상기 압력조절표시기(11)의 좌측에 현재 압력을 표시해주는 디지털압력표시기(13)와; 상기 디지털압력표시기(13)의 하단에 종방향으로 차례대로 위치하는 도어열림경고등(16)과 토출경고등(17)과 배출경고등(18)과; 상기 배출경고등(18)의 하단에 위치하여 밀폐케이스(50) 내의 컨디션을 재인식하는 반복버튼(15)과; 정면 좌측 상단에 상기 유량조절밸브(10)와 연동하여 주입시간을 조절하는 시간조절기(14)와; 상기 시간조절기(14)의 하단의 전원버튼(20)과; 뒷편에 구비되어 질소탱크(60)와 연결되는 질소공급관(6)과; 또 뒷편에 구비되어 밀폐케이스(50)와 연결되는 질소토출관(5)을 포함하여 구성되는 본체(1)로 이루어지는 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치.
청구항 1에 있어서,
상기 압력조절밸브(12)를 이용하여 조절한 압력수치는 상기 압력조절표시기(11)에 표시되며, 상기 밀폐케이스(50) 내의 현재 압력은 상기 디지털압력표시기(13)에 표시되는 것을 특징으로 하는 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치.
청구항 1에 있어서,
상기 유량조절밸브(10)와 상기 시간조절기(14)는 연동하여 본체(1)에서 토출되는 질소의 양을 주입시간을 설정하여 토출하는 것을 특징으로 하는 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치.
청구항 1에 있어서,
상기 질소토출관(5)과 질소공급관(6)이 각각 밀폐케이스(50)와 질소탱크(60)에 결합할 때, 기밀한 결합을 위해서 커플링소켓과 커플링플러그를 사용하는 것을 특징으로 하는 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치.
청구항 1에 있어서,
상기 본체(1)에 추가적으로 습도계와 센서를 구비하여 밀폐케이스(50) 내의 습도를 실시간으로 체크하며, 사용자가 원하는 임의의 습도값으로 밀폐케이스(50) 내의 습도값을 고정할 수 있는 것을 특징으로 하는 질소 분위기 유지 및 질소 절약장치.