KR20180060301A - 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기를 흡입하여 상기 공기(air)와 액체(liquid)를 함께 분사하기 위한 것으로, 내부에 중공이 형성된 케이싱(100); 및, 상기 케이싱(100) 내부에 삽입되는 내관(200);을 포함하여 구성되되, 상기 내관(200)과 상기 케이싱(100)의 결합체는, 상부로부터 액체주입부(A); 벤튜리부(B); 혼합부(C); 및, 노즐팁(D)으로 구분되고, 상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 내관(200)에는 공기가 흡입되는 에어오리피스(210, Air orifice);가 구성되되, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 원심력을 이용하여 상기 공기의 흡입을 촉진하고 상기 공기 및 상기 액체가 원활이 유동할 수 있도록 수평단면상 상기 내관(200)의 중심에서 편심도(e)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐을 제공한다.
그리고, 공기를 흡입하여 상기 공기(air)와 액체(liquid)를 함께 분사하기 위한 것으로, 내부에 중공이 형성된 케이싱(100); 및, 상기 케이싱(100) 내부에 삽입되는 내관(200);을 포함하여 구성되되, 상기 내관(200)과 상기 케이싱(100)의 결합체는, 상부로부터 액체주입부(A); 벤튜리부(B); 혼합부(C); 및, 노즐팁(D)으로 구분되고, 상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 내관(200)에는 공기가 흡입되는 에어오리피스(210, Air orifice);가 구성되되, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 공기 흡입시 액체의 역류를 방지하기 위하여 수직단면상 상기 내관(200)의 외부에서 내부로 경사각(θ)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐을 제공한다.
더불어, 상기 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐을 이용한 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기를 제공한다.

Description

공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐{the improved air induction type nozzle improving air suction function}
본 발명은 공기흡입형 노즐(Air Induction nozzle)에 관한 것으로,
원심력을 이용하여 공기의 흡입을 촉진하고 공기 및 액체가 원활이 유동할 수 있도록 수평단면상 내관의 중심에서 에어오리피스(Air orifice)를 편심도(e)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐에 관한 것이다.
그리고 공기 흡입시 액체의 역류를 방지하기 위하여 수직단면상 내관의 외부에서 내부로 경사각(θ)을 갖도록 에어오리피스(Air orifice)를 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐에 관한 것이다.
또한 노즐 막힘을 방지한 공기흡입형 노즐에 관한 것이며,
더불어 상기 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명이 속하는 기존의 공기흡입형 노즐의 개념을 도시한 수직단면도이고, 도 2는 공기흡입형 노즐에 의한 분사된 공기방울이 포함된 액적의 사진과 개념도이다.
공기흡입형 노즐(AI nozzle)은 압력에너지를 이용하여 액체 분무를 형성하는 일반 노즐과 달리, 도 2에 도시된 바와 같이 액체와 공기가 노즐 내부에서 혼합되어 분사함으로써 분무 액적 내부에 미세한 공기방울이 포함되도록 하는 노즐이다.
보통 공기흡입형 노즐은 공기 공급을 위한 부가장치 없이 노즐 내부에 설치된 벤튜리부(B)에서 벤튜리 효과(Venturi effect)에 의해 공기를 스스로 흡입하도록 설계되어 있다.
공기흡입형 노즐은 일반 노즐과는 달리 복잡한 구조를 갖고 있으며, 도 1에 도시된 것과 같이 ① 액체주입부(A, Liquid supplying part), ② 벤튜리부(B, Venturi part(Jet-pump module)), ③ 혼합부(C, Mixing chamber), ④ 노즐팁(D, Nozzle tip) 등으로 구성되어 있다.
공기흡입형 노즐의 성능에 직접 영향을 미치는 기하학적 변수로는 ① 프리오리피스의 직경(Pre-orifice(Metering orifice) diameter), ② 벤듀리목의 직경(Venturi throat diameter), ③ 에어오리피스(210)의 직경(Air orifice diameter), ④ 공기흡입구(110)의 직경(Air inlet diameter), ⑤ 노즐오리피스(220)의 직경(Nozzle orifice diameter), ⑥ 노즐팁(D, Nozzle tip)의 형상 등을 들 수 있다.
공기흡입형 노즐은 높은 압력으로 공급되는 액체가 단면적이 작은 프리오리피스(pre-orifice)를 통과할 때 압력에너지가 운동에너지로 변화되는 과정에서 발생하는 벤튜리효과를 이용하여 주변의 공기를 별도의 부가장치 없이 스스로 흡입하는 원리로 작동한다.
이때 흡입된 공기는 혼합부(C)에서 강한 난류 전단유동에 의해 액체와 혼합되며, 노즐오리피스(220, nozzle orifice)를 통과하는 과정에서 미립(微粒)화되어 300~700㎛ 이상의 큰 액적에 미소한 공기가 혼합되어 있는 액적을 생성한다.
공기흡입형 노즐은 별도의 공기공급장치에 의해 강제로 공기를 공급하는 감압비등 노즐(effervescent nozzle)과 유사한 특성을 보이지만 별도의 공기공급장치가 필요 없기 때문에 사용의 편리성, 장치의 단순화, 비용의 저렴성 측면에서 산업현장에서 각광을 받는 노즐이다.
이에 본 발명자는 기존의 공기흡입형 노즐에 비하여 공기 흡입성능 및 기체-액체 혼합성능을 개선하고, 액체의 역류를 방지하며, 노즐의 막힘을 방지하는 신개념의 공기흡입형 노즐과 이를 장착한 제독기를 개발하기에 이르렀다.
[문헌 1] 대한민국 등록특허 제10-0651083호 ‘약액분사용 노즐’, 2006년11월22일 [문헌 2] 대한민국 등록특허 제10-1652434호 ‘약액분사노즐’, 2016년08월24일
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 제시되는 것이다. 그 목적은 다음과 같다.
첫째, 기존의 공기흡입형 노즐을 개선하여 원심력을 이용하여 공기의 흡입을 촉진하고 공기 및 액체가 원활이 유동할 수 있도록 수평단면상 내관의 중심에서 에어오리피스(Air orifice)를 편심도(e)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐을 제공하고자 한다.
둘째, 기존의 공기흡입형 노즐을 개선하여 공기 흡입시 액체의 역류를 방지하기 위하여 수직단면상 내관의 외부에서 내부로 경사각(θ)을 갖도록 에어오리피스(Air orifice)를 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐을 제공하고자 한다.
셋째, 노즐의 막힘을 방지하는 공기흡입형 노즐을 제공하고자 한다.
넷째, 상기 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기를 제공하고자 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 공기를 흡입하여 상기 공기(air)와 액체(liquid)를 함께 분사하기 위한 것으로, 내부에 중공이 형성된 케이싱(100); 및, 상기 케이싱(100) 내부에 삽입되는 내관(200);을 포함하여 구성되되, 상기 내관(200)과 상기 케이싱(100)의 결합체는, 상부로부터 액체주입부(A); 벤튜리부(B); 혼합부(C); 및, 노즐팁(D)으로 구분되고, 상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 내관(200)에는 공기가 흡입되는 에어오리피스(210, Air orifice);가 구성되되, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 원심력을 이용하여 상기 공기의 흡입을 촉진하고 상기 공기 및 상기 액체가 원활이 유동할 수 있도록 수평단면상 상기 내관(200)의 중심에서 편심도(e)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐을 제공한다.
그리고, 공기를 흡입하여 상기 공기(air)와 액체(liquid)를 함께 분사하기 위한 것으로, 내부에 중공이 형성된 케이싱(100); 및, 상기 케이싱(100) 내부에 삽입되는 내관(200);을 포함하여 구성되되, 상기 내관(200)과 상기 케이싱(100)의 결합체는, 상부로부터 액체주입부(A); 벤튜리부(B); 혼합부(C); 및, 노즐팁(D)으로 구분되고, 상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 내관(200)에는 공기가 흡입되는 에어오리피스(210, Air orifice);가 구성되되, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 공기 흡입시 액체의 역류를 방지하기 위하여 수직단면상 상기 내관(200)의 외부에서 내부로 경사각(θ)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐을 제공한다.
더불어, 상기 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐을 이용한 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기를 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 기대된다.
첫째, 기존의 공기흡입형 노즐을 개선하여 원심력을 이용하여 공기의 흡입을 촉진하고 공기 및 액체가 원활이 유동할 수 있도록 수평단면상 내관의 중심에서 에어오리피스(Air orifice)를 편심도(e)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐을 제공한다.
둘째, 기존의 공기흡입형 노즐을 개선하여 공기 흡입시 액체의 역류를 방지하기 위하여 수직단면상 내관의 외부에서 내부로 경사각(θ)을 갖도록 에어오리피스(Air orifice)를 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐을 제공한다.
셋째, 노즐의 막힘을 방지하는 공기흡입형 노즐을 제공한다.
넷째, 상기 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기를 제공한다.
도 1은 본 발명이 속하는 기존의 공기흡입형 노즐의 개념을 도시한 수직단면도이다.
도 2는 공기흡입형 노즐에 의한 분사된 공기방울이 포함된 액적의 사진과 개념도이다.
도 3은 기존 공기흡입형 노즐의 내관의 수평단면도와 본 발명에 사용되는 내관의 수평단면도를 도시한 것이다.
도 4는 기존 공기흡입형 노즐의 내관의 수직단면도와 본 발명인 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐에서 내관의 수직단면도를 도시한 것이다.
도 5는 기존 공기흡입형 노즐의 케이싱과 내관의 수평수직단면도와 본 발명의 공기흡입형 노즐의 케이싱과 내관의 수평수직단면도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명인 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기의 개념도이다.
도 7은 본 발명인 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기의 사용예를 도시한 사진이다.
도 8은 본 발명인 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기와 관련하여 휴대용 제독기, 약액분무, 중형 휴대용 제독기의 사진이다.
이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
Ⅰ. 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐
도 3은 기존 공기흡입형 노즐의 내관의 수평단면도와 본 발명에 사용되는 내관의 수평단면도를 도시한 것이다. 구체적으로 도 3(a)는 기존 공기흡입형 노즐의 내관의 수평단면도이고 도 3(b)는 본 발명에 사용되는 내관의 수평단면도를 도시한 것이다.
본 발명의 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐은 후술하는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐과 결합되어 실시될 수 있음을 미리 밝힌다.
본 발명의 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐은,
공기를 흡입하여 상기 공기(air)와 액체(liquid)를 함께 분사하기 위한 것으로,
내부에 중공이 형성된 케이싱(100); 및, 상기 케이싱(100) 내부에 삽입되는 내관(200);을 포함하여 구성되되,
상기 내관(200)과 상기 케이싱(100)의 결합체는, 상부로부터 액체주입부(A); 벤튜리부(B); 혼합부(C); 및, 노즐팁(D)으로 구분되고,
상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 내관(200)에는 공기가 흡입되는 에어오리피스(210, Air orifice);가 구성되되,
상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 원심력을 이용하여 상기 공기의 흡입을 촉진하고 상기 공기 및 상기 액체가 원활이 유동할 수 있도록 수평단면상 상기 내관(200)의 중심에서 편심도(e)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 편심도(e)는,
상기 내관(200)의 내부 반경(내경)을 ‘R’이라 하고, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 중심축이 상기 내관(200)의 중심으로 부터의 거리를 ‘r’이라 할 때,
Figure pat00001
의 식으로 계산되는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 지구자전에 따른 전향력과 코리올리효과(Coriolis effect)를 고려하여,
북반구 및 남반구에서 각각 반시계방향(CCW) 및 시계방향(CW)으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
기존의 공기흡입형 노즐은 도 3(a)와 같이, 에어오리피스(Air orifice)가 내관의 중심선에 일치하도록 설치된다.
그러나 본 발명은 도 3(b)와 같이, 본 발명은 기존의 공기흡입형 노즐과 달리 에어오리피스(210, Air orifice)를 중심에서 편심도(
Figure pat00002
)를 갖도록 설치함으로써 선회유동에 의한 원심력을 이용하여 공기 흡입을 촉진하고 벤튜리 관 내부에서 공기와 액체가 보다 원활하게 유동할 수 있는 조건을 부여한 것이다.
또한 에어오리피스(210, Air orifice)의 편심도(e)에 따른 회전 방향을 시계 및 반시계 방향으로 제어함으로써 남반구와 북반구에서 사용할 경우 발생할 수 있는 코리올리 효과를 고려하였다.
상기 편심도(e)의 범위는 0<e<100%가 되며, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 개수는 1~8개 정도가 바람직하다.
기존의 공기흡입형 노즐은 짝수개의 에어오리피스가 형성되나 본 발명은 홀수개를 포함하여 다양한 개수로 구성할 수 있다.
이와 같은 에어오리피스(210, Air orifice)의 개수 조절로 요구되는 액체-공기 혼합비를 달성할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 기존 공기흡입형 노즐의 케이싱과 내관의 수평수직단면도와 본 발명의 공기흡입형 노즐의 케이싱과 내관의 수평수직단면도를 도시한 것이다.
본 발명의 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐은 도 5(b)에 도시된 바와 같이,
상기 노즐팁(D) 부분의 상기 내관(200) 하단에는 노즐오리피스(220);가 구성되고, 상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 케이싱(100)에는 공기가 흡입되는 공기흡입구(110, Air inlet);가 구성되되,
상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경 이 모두 동일하므로,
상기 공기흡입구(110, Air inlet)로 공기와 함께 흡입된 이물질이 상기 에어오리피스(210, Air orifice) 및 상기 노즐오리피스(220)를 모두 통과하여 외부로 반출될 수 있으므로 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경이 모두 동일한 대신에,
상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경 순으로 작아져,
상기 공기흡입구(110, Air inlet)로 공기와 함께 흡입된 이물질이 상기 에어오리피스(210, Air orifice) 및 상기 노즐오리피스(220)를 모두 통과하여 외부로 반출될 수 있으므로 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한 경우에 따라 상기 노즐오리피스(220)의 직경 및 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경은 임의의 크기로 제작하고, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경만 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경보다 작게 제작할 수도 있다.
상기 공기흡입구(110, Air inlet)는 원형이 아닌 비원형 형상으로 구성할 수 있다.
기존의 공기흡입형 노즐은 도 3(a)와 같이 액체가 직접 분사되는 벤튜리부(B)에서 내관과 상기 내관을 감싸고 있는 케이싱으로 구성되어 있다. 따라서 상기 내관에서 공기를 흡입하기 위해서는 케이싱에도 공기흡입구(air inlet)가 있어야 한다.
기존의 공기흡입형 노즐의 경우 공기흡입구는 노즐 몸체에 원형의 구멍 형태로 설치되어 있으며, 크기는 에어오리피스(air orifice) 보다 조금 큰 직경을 갖고 있고, 액체-공기 혼합물의 미립화를 일으키는 노즐오리피스(nozzle orifice)보다 매우 큰 직경을 갖고 있다.
그러므로, 대기 중에 존재하는 먼지 또는 이물질이 공기흡입구(air inlet)을 통해 들어갈 때, 이물질의 크기가 에어오리피스(air orifice) 또는 노즐오리피스(nozzle orifice)의 직경보다 클 경우 두 구멍을 막을 확률이 높아져 공기흡입형 노즐의 정상적인 작동을 기대할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 기존과 달리 공기흡입구(110, air inlet)의 면적을 동일하게 유지하고 그 형상을 원형에서 비원형 형태로 변경함으로써 노즐 막힘의 원인이 되는 이물질 유입을 원천적으로 차단하고 이물질이 공기흡입구(110, air inlet)에 걸렸을 때 노즐 분해 없이 즉시 제거가 가능하도록 공기흡입구(110, air inlet)에서의 완벽한 필터링기능을 부가하여 개발된 것이다.
이때 비원형 공기흡입구(110, air inlet) 형상의 최대 두께(직사각형의 경우)는 기존노즐의 직경보다 작아야 하는 것이 바람직하다.
만약 공기흡입구 형상이 가공성 등을 고려하여 원형을 유지 할 경우 기존 노즐의 공기흡입구의 면적(
Figure pat00003
)을 동일하게 유지한 상태에서 에어오리피스(air orifice) 또는 노즐오리피스(nozzle orifice)의 크기보다 작은 구멍을 여러 개 설치할 수 있다.
또한 비원형 공기흡입구를 직사각형 형태로 설치할 경우 직사각형의 설치 각(α)을 변경함으로써 공기 유입 방향을 조절하는 기능을 갖게 된다.
기존에는 공기흡입구(air inlet)와 에어오리피스(air orifice)의 설치 방향과 관련하여 특별한 기준이 없었다.
그러나 본 발명자의 연구결과에 따르면 공기흡입구(air inlet)와 에어오리피스(air orifice)의 설치 방향에 따라 공기 흡입량 및 최종 분무 특성이 변화되는 것으로 나타났다.
따라서 본 발명은 공기흡입구(air inlet)와 에어오리피스(air orifice)의 설치 방향을 규정함으로써 보다 정확한 공기 흡입량 제어 및 액체-공기 혼합물 분무의 특징을 보다 균일하게 제어할 수 있는 특징이 있다.
Ⅱ. 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐.
도 4는 기존 공기흡입형 노즐의 내관의 수직단면도와 본 발명인 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐에서 내관의 수직단면도를 도시한 것이다.
본 발명의 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐은 상술한 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐과 결합되어 실시될 수 있음을 미리 밝힌다.
본 발명의 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐은,
공기를 흡입하여 상기 공기(air)와 액체(liquid)를 함께 분사하기 위한 것으로,
내부에 중공이 형성된 케이싱(100); 및, 상기 케이싱(100) 내부에 삽입되는 내관(200);을 포함하여 구성되되,
상기 내관(200)과 상기 케이싱(100)의 결합체는, 상부로부터 액체주입부(A); 벤튜리부(B); 혼합부(C); 및, 노즐팁(D)으로 구분되고,
상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 내관(200)에는 공기가 흡입되는 에어오리피스(210, Air orifice);가 구성되되,
상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 공기 흡입시 액체의 역류를 방지하기 위하여 수직단면상 상기 내관(200)의 외부에서 내부로 경사각(θ)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
기존 공기혼합형 노즐의 경우 에어오리피스(Air orifice)가 도 4(a)와 같이 내관의 선단에 수평으로 설치되어 있었다.
그러므로 분사 액체가 벤튜리목(venturi throat) 부분으로 유입될 경우 액체 일부가 에어오리피스(Air orifice) 쪽으로 역류하여 에어오리피스(Air orifice)의 단면적의 일부분을 점유함으로써 매우 불안정한 공기 흡입 현상을 유발하여 분무 특성이 현저히 저하되는 현상을 나타나게 되었다.
본 발명은 기존과 달리 에어오리피스(210, Air orifice)가 내관(200)의 선단으로부터 일정한 경사각(θ)을 갖고 설치됨으로써, 벤튜리목(venturi throat) 부분으로 유입되는 액체의 역류를 방지 할 수 있을 뿐만 아니라 공기의 관성력을 이용하여 원활한 공기 유입을 촉진시키는 장점이 있다. 상기 경사각(θ)의 범위는
Figure pat00004
이다.
본 발명은 상기 에어오리피스(210, Air orifice)가 높이차(h)를 달리하여 다수개가 형성되고,
상기 높이차(h)는,
상기 내관(200)의 내부 반경(내경)을 ‘R’이라 할 때,
Figure pat00005
의 범위를 만족하는 것을 특징으로 한다.
부연하면, 에어오리피스(210, Air orifice)를 내관(200)의 선단으로부터 높이차(h)인 일정길이 만큼 떨어지게 설치함으로써 액체의 역류 방지 및 에어오리피스(210, Air orifice)를 통한 공기유입량을 조절 할 수 있는 장점이 있다.
상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 원심력을 이용하여 상기 공기의 흡입을 촉진하고 상기 공기 및 상기 액체가 원활이 유동할 수 있도록 수평단면상 상기 내관(200)의 중심에서 편심도(e)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
부연하면 상기 경사각(θ) 및 상기 높이차(h)는 상술한 편심도(e)와 병행하여 적용되므로써 공기유입을 더욱 촉진시킬 수 있다.
상기 노즐팁(D) 부분의 상기 내관(200) 하단에는 노즐오리피스(220);가 구성되고, 상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 케이싱(100)에는 공기가 흡입되는 공기흡입구(110, Air inlet);가 구성되되,
상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경이 모두 동일하므로,
상기 공기흡입구(110, Air inlet)로 공기와 함께 흡입된 이물질이 상기 에어오리피스(210, Air orifice) 및 상기 노즐오리피스(220)를 모두 통과하여 외부로 반출될 수 있으므로 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 한다.
그리고
상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경이 모두 동일한 대신에,
상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경 순으로 작아져,
상기 공기흡입구(110, Air inlet)로 공기와 함께 흡입된 이물질이 상기 에어오리피스(210, Air orifice) 및 상기 노즐오리피스(220)를 모두 통과하여 외부로 반출될 수 있으므로 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 한다.
상기 공기흡입구(110, Air inlet)는 원형이 아닌 비원형 형상으로 구성할 수 있다.
본 발명은 공기흡입구(110, air inlet)와 에어오리피스(210, Air orifice)의 설치 방향을 규정함으로써, 보다 정확한 공기 흡입량 제어 및 액체-공기 혼합물 분무의 특징을 보다 균일하게 제어할 수 있다.
그리고 종래에는 공기흡입구(air inlet)의 내관 상단 위의 높이차(h)인 설치위치와 관련하여 별도의 기준이 없었으나 본 발명은 이에 대한 기준을 정함으로써 공기흡입형 노즐의 설계 표준을 마련하였다.
Ⅲ. 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기
도 6은 본 발명인 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기의 개념도이고,
도 7은 본 발명인 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기의 사용예를 도시한 사진이며,
도 8은 본 발명인 공기흡입 성능 또는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기와 관련하여 휴대용 제독기, 약액분무, 중형 휴대용 제독기의 사진이다.
본 발명인 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기는,
휴대용 제독기, 차량용 제독기, 고정장치용 제독기를 포함한 화생방 제독기에 관한 것으로,
약액탱크가압장치(500); 제독약액탱크(600); 및, 공기흡입형 노즐;을 포함하여 구성되되,
상기 공기흡입형 노즐은,
공기를 흡입하여 상기 공기(air)와 액체(liquid)를 함께 분사하기 위한 것으로, 내부에 중공이 형성된 케이싱(100); 및, 상기 케이싱(100) 내부에 삽입되는 내관(200);을 포함하여 구성되되,
상기 내관(200)과 상기 케이싱(100)의 결합체는, 상부로부터 액체주입부(A); 벤튜리부(B); 혼합부(C); 및, 노즐팁(D)으로 구분되고,
상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 내관(200)에는 공기가 흡입되는 에어오리피스(210, Air orifice);가 구성되되,
상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 원심력을 이용하여 상기 공기의 흡입을 촉진하고 상기 공기 및 상기 액체가 원활이 유동할 수 있도록 수평단면상 상기 내관(200)의 중심에서 편심도(e)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐인 것을 특징으로 한다.
상기 편심도(e)는,
상기 내관(200)의 내부 반경(내경)을 ‘R’이라 하고, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 중심축이 상기 내관(200)의 중심으로 부터의 거리를 ‘r’이라 할 때,
Figure pat00006
의 식으로 계산되는 것을 특징으로 한다.
상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 지구자전에 따른 전향력과 코리올리효과(Coriolis effect)를 고려하여,
북반구 및 남반구에서 각각 반시계방향(CCW) 및 시계방향(CW)으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 노즐팁(D) 부분의 상기 내관(200) 하단에는 노즐오리피스(220);가 구성되고, 상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 케이싱(100)에는 공기가 흡입되는 공기흡입구(110, Air inlet);가 구성되되,
상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경이 모두 동일하므로,
상기 공기흡입구(110, Air inlet)로 공기와 함께 흡입된 이물질이 상기 에어오리피스(210, Air orifice) 및 상기 노즐오리피스(220)를 모두 통과하여 외부로 반출될 수 있으므로 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경이 모두 동일한 대신에,
상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경 순으로 작아져,
상기 공기흡입구(110, Air inlet)로 공기와 함께 흡입된 이물질이 상기 에어오리피스(210, Air orifice) 및 상기 노즐오리피스(220)를 모두 통과하여 외부로 반출될 수 있으므로 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐이 설치된 화생방 제독기는,
휴대용 제독기, 차량용 제독기, 고정장치용 제독기를 포함한 화생방 제독기에 관한 것으로,
약액탱크가압장치(500); 제독약액탱크(600); 및, 공기흡입형 노즐;을 포함하여 구성되되,
상기 공기흡입형 노즐은,
공기를 흡입하여 상기 공기(air)와 액체(liquid)를 함께 분사하기 위한 것으로, 내부에 중공이 형성된 케이싱(100); 및, 상기 케이싱(100) 내부에 삽입되는 내관(200);을 포함하여 구성되되,
상기 내관(200)과 상기 케이싱(100)의 결합체는, 상부로부터 액체주입부(A); 벤튜리부(B); 혼합부(C); 및, 노즐팁(D)으로 구분되고,
상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 내관(200)에는 공기가 흡입되는 에어오리피스(210, Air orifice);가 구성되되,
상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 공기 흡입시 액체의 역류를 방지하기 위하여 수직단면상 상기 내관(200)의 외부에서 내부로 경사각(θ)을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액체 역류방지 기능이 개선된 공기흡입형 노즐인 것을 특징으로 한다.
상기 에어오리피스(210, Air orifice)가 높이차(h)를 달리하여 다수개가 형성되고,
상기 높이차(h)는,
상기 내관(200)의 내부 반경(내경)을 ‘R’이라 할 때,
Figure pat00007
의 범위를 만족하는 것을 특징으로 한다.
상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 원심력을 이용하여 상기 공기의 흡입을 촉진하고 상기 공기 및 상기 액체가 원활이 유동할 수 있도록 수평단면상 상기 내관(200)의 중심에서 편심도(e)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 노즐팁(D) 부분의 상기 내관(200) 하단에는 노즐오리피스(220);가 구성되고, 상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 케이싱(100)에는 공기가 흡입되는 공기흡입구(110, Air inlet);가 구성되되,
상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경이 모두 동일하므로,
상기 공기흡입구(110, Air inlet)로 공기와 함께 흡입된 이물질이 상기 에어오리피스(210, Air orifice) 및 상기 노즐오리피스(220)를 모두 통과하여 외부로 반출될 수 있으므로 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경이 모두 동일한 대신에,
상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경 순으로 작아져,
상기 공기흡입구(110, Air inlet)로 공기와 함께 흡입된 이물질이 상기 에어오리피스(210, Air orifice) 및 상기 노즐오리피스(220)를 모두 통과하여 외부로 반출될 수 있으므로 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 한다.
화생방 제독기는 도 7(a)의 휴대용 제독기, 도 7(b)의 차량용 제독기, 도 7(c)의 고정장치용 제독기 등이 있으나, 기본적으로 약액탱크, 가압장치 및 약액 분사노즐의 공통 부품으로 구성되어 있다.
화생방 제독기의 핵심은 약액 분사 노즐로써 분사된 제독 약액이 목표물에 정확이 도달하여 제독 효율을 향상시키는 것이다.
그러나 화생방 제독기는 대부분 실외에서 사용되므로 사용 환경에 큰 영향을 받으며, 특히 바람이 부는 경우 비산(drift) 특성이 제독 효율에 큰 영향을 끼치게 된다. 따라서 비산을 방지할 수 있는 노즐이 장착된 방제기 개발이 요구되며 본 발명은 비산억제(drift reduction) 및 도포율(coverage) 향상을 통해 화생방 방제기의 본래 목적인 제독 효율을 향상시키는 기술에 대한 것이다.
화생방 제독기에 상술한 본 발명의 공기흡입형 노즐을 장착할 경우 다음과 같은 장점을 얻을 수 있다.
(1) 비교적 낮은 분사압력(3 bar ~ 7 bar)으로 작동되므로 구성품 각 부분에 대한 부하가 작아 긴 수명 및 장시간 보관이 가능하여 군수 목적으로 사용에 적합함.
(2) 부가장치가 필요 없이 벤튜리 효과를 이용한 공기흡입으로 장치구성을 매우 간단히 할 수 있으며 생산 단가를 낮출 수 있음.
(3) 비교적 큰 액적(500~600㎛)을 생성하므로 비산을 방지(기존 노즐 대비 최대 70%까지 가능)를 통한 2차 오염을 방지할 수 있음.
(4) 공기방울을 포함한 액적이 목표물에 출돌시 공기방울 파괴에 의한 큰 도포율(Coverage)을 달성 하여 제독 효과를 극대화 할 수 있음(기존 노즐 대비 최대 30~50%까지 가능)
(5) 군수 목적에 최적화된 제품 생산 가능
기존 노즐은 플랫팬(flat-fan)형 단순 노즐로써 부채꼴 모양의 분무를 형성한다는 측면에서는 유사하지만 액적 크기가 작아 비산 확률이 높고 도포율이 제한적이다는 단점이 있었다.
그러나 본 발명은 상술한 본 발명의 공기흡입형 노즐을 장착함으로써 비산을 최대 70%가지 억제하여 분사되는 제독약액이 목표물에 대부분 부착하고, 부착된 제독약액 분무 액적 내 포함된 공기방울이 목표물과 충돌 시 폭발하여 도포율(Coverage)을 향상시킴으로써 제독효율을 높이는 기술이다.
본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 요지를 벗어남이 없는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하며, 다양한 분야에서 사용 가능하다.
따라서 본 발명의 청구범위는 이건 발명의 진정한 범위 내에 속하는 수정 및 변형을 포함한다.
A: 액체주입부
B: 벤튜리부
C: 혼합부
D: 노즐팁
100: 케이싱
110: 공기흡입구
200: 내관
210: 에어오리피스(Air orifice)
220: 노즐오리피스
500: 약액탱크가압장치
600: 제독약액탱크

Claims (10)

  1. 공기를 흡입하여 상기 공기(air)와 액체(liquid)를 함께 분사하기 위한 것으로,
    내부에 중공이 형성된 케이싱(100); 및, 상기 케이싱(100) 내부에 삽입되는 내관(200);을 포함하여 구성되되,
    상기 내관(200)과 상기 케이싱(100)의 결합체는, 상부로부터 액체주입부(A); 벤튜리부(B); 혼합부(C); 및, 노즐팁(D)으로 구분되고,
    상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 내관(200)에는 공기가 흡입되는 에어오리피스(210, Air orifice);가 구성되되,
    상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 원심력을 이용하여 상기 공기의 흡입을 촉진하고 상기 공기 및 상기 액체가 원활이 유동할 수 있도록 수평단면상 상기 내관(200)의 중심에서 편심도(e)를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐.
  2. 제1항에서,
    상기 편심도(e)는,
    상기 내관(200)의 내부 반경(내경)을 ‘R’이라 하고, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 중심축이 상기 내관(200)의 중심으로 부터의 거리를 ‘r’이라 할 때,
    Figure pat00008
    의 식으로 계산되는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 에어오리피스(210, Air orifice)는 지구자전에 따른 전향력과 코리올리효과(Coriolis effect)를 고려하여,
    북반구 및 남반구에서 각각 반시계방향(CCW) 및 시계방향(CW)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐.
  4. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 노즐팁(D) 부분의 상기 내관(200) 하단에는 노즐오리피스(220);가 구성되고, 상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 케이싱(100)에는 공기가 흡입되는 공기흡입구(110, Air inlet);가 구성되되,
    상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경이 모두 동일하므로,
    상기 공기흡입구(110, Air inlet)로 공기와 함께 흡입된 이물질이 상기 에어오리피스(210, Air orifice) 및 상기 노즐오리피스(220)를 모두 통과하여 외부로 반출될 수 있으므로 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐.
  5. 제3항에서,
    상기 노즐팁(D) 부분의 상기 내관(200) 하단에는 노즐오리피스(220);가 구성되고, 상기 벤튜리부(B)에 위치하는 상기 케이싱(100)에는 공기가 흡입되는 공기흡입구(110, Air inlet);가 구성되되,
    상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경이 모두 동일하므로,
    상기 공기흡입구(110, Air inlet)로 공기와 함께 흡입된 이물질이 상기 에어오리피스(210, Air orifice) 및 상기 노즐오리피스(220)를 모두 통과하여 외부로 반출될 수 있으므로 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐.
  6. 제4항에서,
    상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경이 모두 동일한 대신에,
    상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경 순으로 작아져,
    상기 공기흡입구(110, Air inlet)로 공기와 함께 흡입된 이물질이 상기 에어오리피스(210, Air orifice) 및 상기 노즐오리피스(220)를 모두 통과하여 외부로 반출될 수 있으므로 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐.
  7. 제5항에서,
    상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경이 모두 동일한 대신에,
    상기 노즐오리피스(220)의 직경, 상기 에어오리피스(210, Air orifice)의 직경, 상기 공기흡입구(110, Air inlet)의 직경 순으로 작아져,
    상기 공기흡입구(110, Air inlet)로 공기와 함께 흡입된 이물질이 상기 에어오리피스(210, Air orifice) 및 상기 노즐오리피스(220)를 모두 통과하여 외부로 반출될 수 있으므로 노즐의 폐색을 방지하는 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐.
  8. 제3항에서,
    상기 공기흡입구(110, Air inlet)는 원형이 아닌 비원형 형상인 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐.
  9. 제4항에서,
    상기 공기흡입구(110, Air inlet)는 원형이 아닌 비원형 형상인 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐.
  10. 제7항에서,
    상기 공기흡입구(110, Air inlet)는 원형이 아닌 비원형 형상인 것을 특징으로 하는 공기흡입 성능이 개선된 공기흡입형 노즐.
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US5385304A (en) * 1992-04-20 1995-01-31 Spraying Systems Co. Air assisted atomizing spray nozzle
KR100651083B1 (ko) 2005-12-13 2006-11-30 홍기술 약액분사용 노즐
KR101652434B1 (ko) 2015-05-04 2016-09-09 주식회사 동부그린테크 약액분사노즐

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