KR20180003090U - 저소비전력의 고효율 스팀세차기 - Google Patents

Abstract

스팀세차기는 압력탱크 내부로 물을 투입하고 히터 가열이 시작되어 고온 고압의 스팀이 생성되고, 피세척물에 스팀 분무를 수행한다. 그러나 스팀이 분출하면 작은 용량의 탱크일수록 몇번의 분사만으로도 스팀이 고갈되고 새로운 보충수 물이 투입되어야 한다. 이때 새로운 보충수 물의 투입은 탱크 내부의 온도를 급격히 떨어뜨리고 스팀압력 또한 현저히 떨어져 스팀 분사가 불가능하게 한다. 이러한 문제점의 해결 방법은 고온의 보충수를 투입하여 가열 시간을 단축하고 곧바로 고온 고압의 스팀을 생성하는 것으로 본 고안은 압력 탱크 외부에 동관을 원형 형태로 적정 권수를 감아 압력탱크에서 발산되는 열원을 이용하여 가열된 보충수 물을 압력탱크 내부로 유입시키는 것이다. 그럼으로써 저전력을 사용하여도 연속 작동이 가능한 고효율 이동식 소형 스팀세차기에 관한 것이다. 더불어 비용이 많이 드는 기계나 설비 없이 누구나 저비용으로 손쉽게 사용할 수 있고 일반 가정용 전기(단상 220V)로 간편하게 고효율에 연속 작동이 가능한 스팀세차기를 사용할 수 있게 함이 이 고안의 기본이다.

Description

저소비전력의 고효율 스팀세차기{High efficiency Steamcleaner with low power consumption}

스팀을 이용하여 피세척물을 세척하는 방법에 관한 것으로, 특히 가정용 전기(단상 3Kw, 삼상 5kw이하의 저전력)만으로도 고효율, 연속작동이 가능하도록 하기위하여 고안한 방법이다.

본 고안은 압력용기에 물을 가열하여 고온,고압의 스팀을 생성하여 적은 양의 물로 피세척물을 신속하고 효율적으로 세척할 수 있고 살균,소독 효과도 기대할 수 있는 스팀을 이용하는 기술이다. 현재 스팀을 이용하는 기술은 다양한 분야, 예를 들어 스팀세차기, 오토바이나 자전거 세차기, 가정용 스팀청소기, 스팀다리미,의료기 등 산업 전반에 널리 사용되고 있다.

본 고안은 스팀세차기에 관한 내용으로 저전력을 사용하여 연속 작동이 가능한 고효율 이동식 소형 스팀세차기에 관한 것이다. 현재, 주로 사용되는 냉(온수) 고압세척기는 세차 대상물의 세차에 있어서 많은 양의 물이 소비된다(분당 11- 15리터 이상). 그러나 우리나라는 유엔이 정한 물 부족 국가로 지정되어 있어 정부 정책상 세차 불가 지역이 확대되고 있다. 또한 허가 지역이라도 별도의 폐수시설을 갖추어야 하므로(수질환경보전법 시행규칙 제5조, 일일기준 100리터 이상) 상당한 비용이 불가피 하다. 하여 현 시점에서 스팀세차기는 가장 좋은 대안인바 이 또한 원활한 사용을 위하여는 대형 물탱크와 산업용 삼상 고전력이 필요하므로 스팀세차기의 용량이 대형화되고 그에 따른 이동 및 보관 그리고 높은 가격이 문제점이 있다. 예를 들어 전문 스팀세차장이 아닌 자동차, 자전거, 오토바이 세척, 광택, 썬팅 시공시 세차는 필수 사항이나 잠깐의 세차관계로 많은 비용이 소요되는 기계 및 시설을 영세기업들이 감당할 수 없고 폐수의 방출은 사회적 문제들로 대두되고 있는 현실이다. 그러므로 저전력 고효율의 스팀세차기의 필요성이 절대적으로 필요하다.

즉 스팀세차기는 일정 압력이 지속적으로 분출되어 세차를 할 수 있어야 한다. 그러나 소형 스팀세차기의 경우 탱크와 전기의 용량이 적으므로 몇 번의 분사만으로 탱크 내부의 스팀이 전부 분출되면 다시 탱크 안으로 물이 보충되고 물을 가열하여 탱크내 압력이 적정 수준의 압력으로 유지 될 때까지 기다려야 하므로 대기 시간이 많이 걸려 연속 작동이 불가능하다. 그러므로 일반 가정용 전기(단상 220V)로 고효율에 연속 작동이 가능하게 함이 이 고안의 기본이다.

기존 스팀세차기

사용압력(bar)	0	10	10	5	5	5	10	10	5
시간(분)	0	15	20	25	30	35	40	45	50

개선 스팀세차기

사용압력(bar)	0	10	10	8	8	10	10	8	8
시간(분)	0	15	20	25	30	35	40	45	50

스팀세차기는 일정 압력이 지속적으로 분출되어 세차를 할 수 있어야 한다. 보통 3상10Kw 이상의 고전력에서는 탱크 및 전기용량이 충분하여 연속 작동이 가능하나 상기 기술하였듯이 여러가지 상황들로 인하여 불가능한 현실이다. 그러므로 일반 가정용 전기(단상 220V)로 고효율에 연속 작동이 가능한 스팀세차기의 개발이 이 고안의 기본이다.

그 방법으로 저전력, 저용량의 전기로 고효율의 연속 작동이 가능한 스팀세척기의 방법은

첫째, 고온의 물(탱크 안의 가열된 물과 같은 온도)을 투입하여 끓는 시간을 단축하는 것이다. 간단히 스팀세차기는 압력탱크(101) 내부로 물을 투입하여, 히터(105) 가열이 시작되어 고온 고압의 스팀이 생성되고, 피세척물에 스팀 분무를 수행한다. 그러나 스팀이 분출하면 작은 용량의 탱크일수록 몇번의 분사만으로도 스팀이 고갈되고 새로운 보충수 물이 투입되어야 한다. 이때 새로운 보충수 물의 투입은 탱크 내부의 온도를 급격히 떨어뜨리고 스팀압력 또한 현저히 떨어져 스팀 분사가 불가능하게 한다. 단 탱크용량이 크고 고전력 사용시 이러한 문제점은 미미하여 곧바로 스팀 압력은 상승하므로 연속 작동이 가능하다. 그러나 앞서 기술하였듯이 현실적인 문제점들로 불가능하다. 그러면 해결 방법은 고온의 보충수를 투입하여 가열 시간을 단축하고 곧바로 고온 고압의 스팀을 생성하는 것인데 일단 보조탱크 등의 내외부 장치 설정은 제조 비용이 상승하고 탱크 내부의 또 다른 전력의 손실이 있는 바 부적당하다.

그래서 압력 탱크 외부에 동관(기타 유사관도 가능하나 동관은 열전도율이 높고 녹이 발생하지 않으며 또한 경량이며 연성이 우수하여 내압, 내열성이 우수한 제품이기에 내구성이 우수한 제품이다)을 원형 형태로 적정 권수(102)를 감아 압력탱크(101)에서 발산되는 열원을 이용하여 가열된 보충수 물을 압력탱크 내부로 유입시키는 것이다. 물론 보충수는 펌프모터(106)를 통해 동관(102)을 거쳐 압력탱크 내부로 유입되므로 압력탱크 외부의 동관 역시 물이 가득 차게 된다. 이때 압력탱크 내부의 히터(105)가 가열되면서 자연스럽게 동관 내부의 보충수 물도 온도가 상승한다. 압력탱크 내부의 고온 고압의 스팀이 생성되고 피세척물에 분출되면 압력탱크 내부의 압력이 떨어지고 새로운 보충수를 필요하므로 펌프모터(106)가 작동하고 동관 내부 고온의 물이 압력탱크 안으로 투입된다. 그러므로 자연스럽게 압력탱크 내부는 즉시 가열됨으로써 멈추지 않고 연속 작동이 가능하다.

둘째, 건을 활용하는 것이다.

스팀 분출구에 에어라인 접속구를 연결하여 스팀압력과 에어압력이 결합하여 더욱 강력한 효과를 발휘 할 수 있게 함이다. 또한 스팀 압력이 약간 떨어지더라도 에어압력이 있으므로 장시간 스팀 세차가 가능하게 함을 이용하는 것이다.

결론 스팀세차기의 가장 이상적인 방법은

탱크용량 전기용량을 최대로 하여 분사압력과 분사량을 최대로 하여 장시간 연속으로 사용함이 가장 이상적이나 현실적으로 여러 제약 조건상 불가능함으로 저용량의 탱크와 저전력으로 연속 작동이 가능한 방법은 탱크내의 물 온도와 동일한 고온의 보충수를 지속적으로 공급하여 가열 시간을 단축하고 압력을 유지시킴으로써 저전력 소형 탱크에서도 소기의 목적을 달성할 수 있다. 더불어, 가능하면 전문점 모든 곳에서 사용 가능한 에어라인을 스팀 분사구에 첨가하여 분사압력과 분사량을 증대시킴으로써 효율을 높이고 연속 작동이 가능 하도록 하는 것이다.

일반 가정용 전기(단상 220V)로 누구나 간편하게 고효율에 연속 작동이 가능한 스팀세차기를 사용할 수 있게 함이 이 고안의 기본이다. 그럼으로써 비용이 많이 드는 기계나 설비 없이 누구나 저비용으로 손쉽게 사용할 수 있다.

도1은 본 고안의 사시도
도2는 본 고안을 구성하는 압력탱크 외부에 동관을 소정 권수로 감아놓은 상태를 나타내는 도면.
도3은 본 고안에 따른 스팀세차기의 구성도.

본 고안은 저전력 소형 탱크의 한계가 있는 기존의 스팀세차기에서 연속 작동이 가능한 고효율 개선된 스팀세차기로의 변환이 기본이다.

간단히 스팀세차기는 압력탱크(101) 내부로 물을 투입하여, 히터(105) 가열이 시작되어 고온 고압의 스팀이 생성되고, 피세척물에 스팀 분무를 수행한다. 그러나 스팀이 분출하면 작은 용량의 압력탱크일수록 몇번의 분사만으로도 스팀이 고갈되고 새로운 보충수 물이 투입되어야 한다. 이때 새로운 보충수 물의 투입은 탱크 내부의 온도를 급격히 떨어뜨리고 스팀압력 또한 현저히 떨어져 스팀 분사가 불가능하게 한다.

기존 스팀세차기의 문제점은 위에서 기술하였고 이를 극복하기 위한 개선 스팀세차기는 도2의 도면처럼 압력탱크(101) 외부에 동관을 원형 형태로 적정 권수(102)를 감아 탱크에서 발산되는 열원을 이용하여 가열된 보충수 물을 유입시키는 것이다.

보충수 물의 유입은 압력탱크(101) 내부의 수위 감지센서(112)에 의해 제어되고 저수위에서 펌프모터(106)가 작동되어 고수위에서 멈춘다. 더불어 중수위에서 히터(105) 가열이 시작되고 펌프모터가 재 가동되어 보충수 물을 유입한다. 히터가 가열하고 일정 시간 경과 후 압력탱크 내부에 고온 고압의 스팀이 생성되고 이는 압력조절기(109)와 압력게이지(110)에 의해 제어되고 설정값 이상의 압력으로 상승할 경우 안전변(111)이 자동으로 개방되어 압력을 적정 수준으로 강하시킨다. 이 모든 상태는 사용자가 계기판(40)에서 확인하고 조작할 수 있다.

이 고안에서 중요한 요건인 히터 가열 시작 후 일정시간 경과를 얼마나 단축할 수 있는지의 관건인 고온의 보충수 유입을 실예를 들어보면,

지름20Cm 높이35Cm인 압력탱크(101)에 저중고 3개의 수위감지센서(112)를 설치하고 중수위와 고수위의 차이를 3Cm 차이로 하면,

전체 탱크의 용량은 반지름이 10Cm인 원통이므로 용적(

)은 10x10x3.14x35=10,990 약11리터로 계산된다. 그리고 보충수의 용량은 중수위와 고수위의 차이가 3Cm이므로 10x10x3.14x3=0.942, 약0.9리터로 계산된다.

즉, 스팀이 분출되고 중수위에서 펌프모터(106)가 다시 작동을 시작할 때 매 보충되는 보충수의 양은 약 0.9리터가 된다.

그러면 압력탱크 외부에 지름15mm 동관을 15바퀴 돌린다고 가정하면, 원의 둘레(

)은 62Cm x 15= 942Cm이다. 동관의 두께를 1mm로 예상하여 동관 내부 용량은 0.7x0.7x3.14x942=1.4리터가 된다. 압력탱크의 외부 온도로 인한 동관 내부 물의 증발 요인을 감안하더라도 충분히 가능한 수치이다.

즉, 탱크에서 발산되는 열원을 이용하여 작업을 수행하는 동안 외부동관(102) 내부의 보충수를 항시 고온수로 만들어 투입함으로써 가열 시간을 단축하고 고온 고압의 스팀압력을 유지시킴으로써 소기의 목적을 달성할 수 있다.

10 외부 케이스 60 바퀴
20 보충수 탱크 70 스팀 배출 밸브
30 핸들 80 건
40 계기판 90 콤프레샤
50 배전반 91 콤프레샤 호스
101 압력탱크 107 솔로노이드 밸브
102 동관 108 체크밸브
103 동관 보충수 입구 109 압력조절기
104 동관 보충수 출구 + 체크밸브 110 압력게이지
105 히터 111 안전변
106 펌프 112 수위 감지기

Claims (3)

1. 이동이 편리하도록 바퀴(60)와 핸들(30)을 겸비한 몸체(10);
   
   상기 몸체의 상부에 구비된 보충수 탱크(20)와 물이 일방향으로만 압송되게 출구에 솔로노이드 밸브(107)와 체크밸브(108)를 구비하여 보충수를 압송하는 급수펌프(106)와;
   
   상기 압송된 보충수를 압력탱크(101) 외부에 적정 권수로 감아 압력탱크의 열원을 이용하여 가열하고 보관하는 동파이프 배관 시스템(102);
   
   상기 급수펌프(106)와 동파이프 배관 시스템(102)을 통하여 공급된 보충수를 가열하여 고온 고압의 스팀을 발생시키는 가열수단(105)과 발생된 스팀을 저장하는 압력탱크(101);
   
   상기 압력탱크(101)에서 발생한 고온 고압의 스팀을 제어하는 압력조절기(109), 압력게이지(110), 안전변(111) 그리고 수위감지기(112)를 제어하는 배전반(50)과 계기판(40);
   
   상기 압력탱크에서 발생된 스팀을 제어하는 스팀배출밸브(70)와 이송 경로를 제공하는 스팀호스와 피세척물에 스팀분무를 수행하는 스팀분사수단(80)을 포함하는 스팀세차기
   
2. 
   제1항에 있어서,
   압력탱크(101) 외부에 동관이나 기타 유사 배관을 적정 권수로 감아 보충수를 가열하고 저장하는 파이프 배관 시스템을 특징으로 하는 스팀세차기.
   
3. 
   제1항에 있어서,
   스팀 분출구(80)에 에어라인(90) 접속구를 연결하여 스팀압력과 에어압력이 결합하여 더욱 강력한 효과를 발휘 할 수 있도록 특징으로 하는 스팀세차기.
   

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