KR20230066852A - 에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법에 관한 것으로서, 각종 화장품, 방향제, 살충제와 같은 용도의 에어로졸 스프레이 용기 내부에 충전되는 공기를 LPG가스를 이용한 충전이 아닌, 대기공기를 이용한 충전을 함으로써 충전비용을 절감하고, 폭발위험을 낮추면서 용기의 용량대비 원액의 용량을 크게 향상시키도록 한 기술에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 스프레이 용기를 준비하는 단계와, 상기 스프레이 용기에 일정량의 원액을 주입하는 단계와, 에어콤프레셔를 통해 대기공기를 압축하여 공급하는 단계와, 상기 공급된 대기공기를 고압탱크에 저장하는 단계와, 상기 고압탱크에 저장된 대기공기를 제공받아 에어건조장치에서 수분을 제거하는 단계와, 상기 수분이 제거된 대기공기의 이물질을 필터링하는 단계와, 상기 이물질이 제거된 대기공기를 원액이 주입된 스프레이 용기에 일정 압력으로 주입하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법{How to fill compressed air in an aerosol spray container}

본 발명은 에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법에 관한 것으로서, 각종 화장품, 방향제, 살충제와 같은 용도의 에어로졸 스프레이 용기 내부에 충전되는 공기를 LPG가스를 이용한 충전이 아닌, 대기공기를 이용한 충전을 함으로써 충전비용을 절감하고, 폭발위험을 낮추면서 용기의 용량대비 원액의 용량을 크게 향상시키도록 한 기술에 관한 것이다.

일반적으로 에어로졸 스프레이는 대부분 용기 내부에 액상의 원액(내용물)과 기체 상의 가스가 함께 충진되고, 용기 상단에 설치된 노즐을 눌러서 원액을 외부로 토출하게 된다. 이때 상기 원액의 종류에 따라 피부에 분사하는 미스트, 헤어스프레이, 방향제, 살충제와 같은 다양한 용도로 사용되게 된다.

상기 에어로졸 스프레이에 채워지는 고압의 가스는 원액을 외부로 토출하기 위한 강한 압력으로 충전되게 되는데, 지금까지의 용기에 충전되는 가스는 LPG가스로 적용되어 왔다.

그러나 LPG가스에 의한 충전방식은 도 1에 도시한 바와 같이 용기의 전체 용량대비 원액이 30% 수준밖에 채울 수 없는 문제점이 있다. LPG가스의 특성상 4bar 내지 5bar의 압력으로 채울 수 밖에 없기 때문에, 원액이 다 토출되려면 상기의 비율을 유지해야 한다. 따라서, LPG가스는 용기의 50%를 차지하게 되고, 나머지 20%는 LPG가스의 팽창공간이 차지하게 된다.

아울러, LPG가스의 폭발위험으로 인해 용기를 알루미늄이나 철과 같은 금속재질로 적용되어야 하며, 이는 용기의 제조비용 상승으로 이어지게 된다.

관련 선행기술로서, 등록특허 10-0694795호(산소 분사제를 이용한 화장수 스프레이 캔)에는 화장수 및 상기 화장수의 분사를 위한 분사제로서의 산소가 충진되는 압력밀폐용기, 및 상기 압력밀폐용기 상단에 마련되는 밸브체를 포함하여 이루어지며, 상기 압력밀폐용기의 충진부피 350ml에 대하여 산소가 28g~32g의 비율로 충진되는 기술이 개시되어 있다.

상기 선행기술은 고농도의 산소가 채워지는 것으로서, 고농도 산소는 제조시설 내부에서 생산할 수 없기 때문에 제조시설 밖에서 정제된 고농도 산소를 전용 가스용기에 담아서 제조시설 내부로 운반하여, 스프레이 캔에 주입하기 때문에, 제조에 따른 효율성이 떨어지고 제조비용이 상승하게 되는 문제점이 있고, 고농도의 산소 역시 폭발위험성을 가지기 때문에 스프레이 캔의 재질을 금속재질로 적용되어야 하는 문제점이 있다.

등록특허 제10-0694795호(산소 분사제를 이용한 화장수 스프레이 캔)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 에어로졸 스프레이 용기 내부에 원액을 토출하기 위한 고압가스를 기존의 LPG가스를 이용하지 않고, 제조시설 자체에 구비된 충전장치를 이용하여 대기의 공기를 주입하여 생산성을 높이고, 폭발위험을 낮추면서 원액의 용량은 높일 수 있도록 하여, 안정성과 공간활용성을 높이고, 대기의 공기를 그대로 주입하지 않고 정화과정을 거치도록 하여, 원액의 변질을 막도록 한 에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법을 제공하는 데에 목적을 두고 있다.

본 발명은 스프레이 용기를 준비하는 단계와, 상기 스프레이 용기에 일정량의 원액을 주입하는 단계와, 에어콤프레셔를 통해 대기공기를 압축하여 공급하는 단계와, 상기 공급된 대기공기를 고압탱크에 저장하는 단계와, 상기 고압탱크에 저장된 대기공기를 제공받아 에어건조장치에서 수분을 제거하는 단계와, 상기 수분이 제거된 대기공기의 이물질을 필터링하는 단계와, 상기 이물질이 제거된 대기공기를 원액이 주입된 스프레이 용기에 일정 압력으로 주입하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 고압탱크에 저장하는 단계에서 고압탱크 내부의 온도는 60 내지 80℃의 온도로 가열하여, 다음공정으로 공급되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 에어건조장치에서 수분을 제거하는 단계는 에어건조장치에 구비된 응축기와 열교환을 통해, 투입된 대기공기의 수분을 응축 제거하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스프레이 용기에 일정 압력으로 주입하는 단계;에서 스프레이 용기 내부에 채워진 대기공기의 압력이 9bar 내지 10bar의 압력이 되도록 주입되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 대기공기를 이용하여 에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법을 통해 얻는 효과는 아래와 같다.

첫째, 폭발위험성이 없다. 기존에 사용되었던 LPG가스에 비해 폭발위험성이 없고, 사용시 안정성을 높일 수 있다.

둘째, 제조비용을 절감할 수 있고 생산성을 높일 수 있다. 외부에서 압축공기를 조달하지 않고 생산시설 내에서 자체적으로 공기를 주입하여 압축공기 공급에 따른 비용을 절감하면서 연속적인 공기주입이 가능하므로 생산성을 높일 수 있다. 또한 폭발위험성이 없기 때문에 용기의 재질을 플라스틱으로 적용할 수 있어 용기의 단가도 크게 낮출 수 있다.

셋째, 인체에 무해하고 친환경적이다. 대기공기를 곧바로 주입하지 않고 수분제거 및 이물질 제거공정을 거치도록 하여, 미스트와 같은 화장품으로 사용하였을 시 원액의 변질을 막고 인체에 해가 없도록 한다.

도 1은 종래의 LPG가스에 의한 충전방식으로 이루어진 스프레이 용기의 내구 구성 비율을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법을 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 의한 충전방법에서 사용되는 에어콤프레셔, 고압탱크, 에어건조장치의 설치예시를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 충전방법에 의해 제조된 스프레이 용기의 내구 구성 비율을 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 의한 충전방법에서 또 다른 실시예를 적용한 에어콤프레셔, 고압탱크, 에어건조장치의 설치예시를 나타낸 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법은 도 2에 도시한 바와 같이 스프레이 용기를 준비하는 단계(S-1)와, 상기 스프레이 용기에 일정량의 원액을 주입하는 단계(S-2)와, 에어콤프레셔를 통해 대기공기를 압축하여 공급하는 단계(S-3)와, 상기 공급된 대기공기를 고압탱크에 저장하는 단계(S-4)와, 상기 고압탱크에 저장된 대기공기를 제공받아 에어건조장치에서 수분을 제거하는 단계(S-5)와, 상기 수분이 제거된 대기공기의 이물질을 필터링하는 단계(S-6)와, 상기 이물질이 제거된 대기공기를 원액이 주입된 스프레이 용기에 일정 압력으로 주입하는 단계(S-7);로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 스프레이 용기를 준비하는 단계(S-1)는 원액과 원액을 토출하기 위한 대기공기가 채워지는 스프레이 용기를 준비하는 과정으로서, 종래의 LPG가스를 사용하지 않아 플라스틱과 같은 재질의 스프레이 용기가 사용된다.

상기 일정량의 원액을 주입하는 단계(S-2)에는 상기 스프레이 용기가 토출되고자 하는 원액을 주입하는 것이다. 이때 원액은 미스트, 헤어스프레이, 방향제, 살충제와 같이 용도에 따라서, 다른 성분의 원액이 사용될 수 있다. 상기 일정량의 원액을 주입하는 단계(S-2)에서 주입되는 원액은 용기 전체 용량의 55 내지 65%의 용량으로 채워지게 된다.

본 발명의 스프레이 용기의 압축공기 충전방법을 통해 대기가스를 주입함으로써, 종래 LPG가스 대비 고압의 압축공기를 충전할 수 있기 때문에 많은양의 원액을 채울 수 있게 되는 것이다.

상기 대기공기를 압축하여 공급하는 단계(S-3)는 도 3에 도시한 바와 같이 에어콤프레셔(100)를 통해 에어콤프레셔(100) 주변의 대기공기를 흡입한 다음 압축하여 고압탱크(200)로 공급하게 된다. 이와 같이 본 발명은 대기 공기를 이용하기 때문에 압축공기를 주입하기 위한 별도의 가스용기를 제공받지 않아도 되며, 이는 제조비용 절감과 생산성을 높일 수 있는 것이다.

상기 대기공기를 고압탱크에 저장하는 단계(S-4)는 에어콤프레셔(100)에서 공급된 공기를 고압의 상태로 고압탱크(200)에 저장하는 것이다. 상기 고압탱크(200)에는 내부의 압력을 측정하는 압력게이지(210)가 설치되고, 내부 공기의 배출을 제어하는 벤트밸브(220)가 설치되어 압력을 제어할 수 있다. 상기 고압탱크(200)로 공급되는 대기공기는 에어콤프레셔(100)의 작동열에 의해 고온의 상태로 저장된다.

상기 고압탱크(200)에 저장되는 대기공기의 온도는 높게 유지되는 것이 좋은데, 에어콤프레셔(100)의 작동열에 의해 고온이 유지될 수 있지만, 고압탱크(200)에 자체적으로 구비된 가열수단에 의해 고압탱크(200) 내부의 온도는 60 내지 80℃의 온도로 가열하여, 다음공정으로 공급되도록 할 수 있다. 상기 고압탱크(200)에서 고온의 온도로 상승시켜 에어건조장치(300)로 공급될 경우, 열교환효율이 높아지기 때문에 수분제거 효과를 더욱 상승시킬 수 있다.

상기 에어건조장치에서 수분을 제거하는 단계(S-5)는 상기 고압탱크(200)에 저장된 대기공기를 에어건조장치(300)에서 공급받아서 대기공기에 포함된 수분을 제거하는 과정이다. 대기공기는 정제된 공기에 비해 다량의 수분과 이물질을 포함하기 때문에, 수분을 먼저 제거하는 것이다.

상기 에어건조장치(300)에서 수분을 제거하는 단계(S-5)에서의 에어건조장치(300)는 내부에 응축기가 구비되어, 에어건조장치(300)로 투입된 고온의 대기공기와 저온의 응축기가 서로 열교환을 하여, 대기공기에 포함된 수분이 응축제거 되는 것이다. 응축과정을 거쳐 분리된 응축수에는 대기공기에 포함된 이물질도 함께 포함되어 있기 때문에 수분제거 및 이물질 제거도 함께 이루어지게 된다.

그리고 나서 상기 대기공기의 이물질을 필터링하는 단계(S-6);를 거쳐 수분이 제거된 상태의 대기공기에 남아있는 이물질을 제거하는 것이다. 이때 필터는 대기공기가 장치를 거치는 과정에서 발생할 수 있는 오일성분을 제거하거나, 약간의 수분, 먼지와 같은 이물질을 제거하게 된다. 필터링을 효과적으로 하기 위해 도면에 도시한 바와 같이 제1필터부(400a)와 제2필터부(400b)로 구성하여 1차필터와 2차필터를 순차적으로 거치도록 하는 것이 바람직하다.

최종적으로 상기 스프레이 용기에 일정 압력으로 주입하는 단계(S-7)에서는 상기 필터링을 거쳐서 이물질이 제거된 상태의 청정 대기공기를 원액이 주입된 스프레이 용기에 고압으로 주입하게 된다. 이때 대기공기가 스프레이 용기에 차지하는 비율은 도 4에 도시한 바와 같이 원액을 뺀 나머지에 해당하는 35 내지 45%만큼 채워지게 된다.

그리고 상기 스프레이 용기에 일정 압력으로 주입하는 단계(S-7);에서 스프레이 용기 내부에 채워진 대기공기의 압력이 9bar 내지 10bar의 압력이 되도록 주입된다. 상기와 같이 대기공기를 9bar 내지 10bar의 압력으로 충전하게 되면 55 내지 65%의 원액을 용이하게 토출할 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 대기공기의 이물질을 필터링하는 단계(S-6)에서 필터링된 공기가 수분감지센서(500)를 거치도록 하여, 수분함량이 일정%를 초과할 경우, 에어건조장치(300)로 회수되도록 하여 다시 수분제거가 이루어지도록 구성한 것이다. 즉, 도면에 도시한 바와 같이 제1필터부(400a)와 제2필터부(400b)를 거친 압축공기 배관에 수분감지센서(500)를 설치하고, 수분감지센서(500)의 후단부에 에어건조장치(300)로 회수하는 회수관로(600)가 설치되도록 한다. 그리고 회수관로(600)와 수분감지센서(500)가 설치된 압축공기 배관과 연결되는 부분에는 삼방밸브(610)가 설치되도록 하여, 수분감지시 회수관로(600)로 연결되도록 제어하고 수분이 감지되지 않았을 때에는 회수관로(600)로 연결되지 않도록 제어한다.

또한 회수관로(600)에서 에어건조장치(300)로 공급되는 부분에 제1전자밸브(700)가 설치되고, 고압탱크(200)에서 에어건조장치(300)로 공급되는 부분에 제2전자밸브(800)가 설치되도록 하여, 수분감지시 제1전자밸브(700)와 제2전자밸브(800)를 제어하여 일정한 양의 공기가 에어건조장치(300) 공급되도록 하는 것이다. 즉, 에어건조장치(300)의 공기공급량을 100%로 가정하였을 때 제1전자밸브(700)와 제2전자밸브(800)를 각각 50%만 개폐하여 각각 절반씩 공급되도록 제어하는 것이다. 제1전자밸브(700)와 제2전자밸브(800)의 제어량은 수분감지센서(500)에서 측정되는 수분량과 비례하여 제어되는 것이 바람직하다. 수분감지센서(500)의 수분함량이 높게 측정될수록 제2전자밸브(800)의 개폐량은 높이고 제1전자밸브(700)의 개폐량은 줄이는 것이다.

이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.

S-1 ~ S-7 : 에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법
100 : 에어콤프레셔 200 : 고압탱크
210 : 압력게이지 220 : 벤트밸브
300 : 에어건조장치 400a : 제1필터부
400b : 제2필터부 500 : 수분감지센서
600 : 회수관로 610 : 삼방밸브
700 : 제1전자밸브 800 : 제2전자밸브

Claims (4)

1. 스프레이 용기를 준비하는 단계(S-1)와,
   상기 스프레이 용기에 일정량의 원액을 주입하는 단계(S-2)와,
   에어콤프레셔를 통해 대기공기를 압축하여 공급하는 단계(S-3)와,
   상기 공급된 대기공기를 고압탱크에 저장하는 단계(S-4)와,
   상기 고압탱크에 저장된 대기공기를 제공받아 에어건조장치에서 수분을 제거하는 단계(S-5)와,
   상기 수분이 제거된 대기공기의 이물질을 필터링하는 단계(S-6)와,
   상기 이물질이 제거된 대기공기를 원액이 주입된 스프레이 용기에 일정 압력으로 주입하는 단계(S-7);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법
   
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 고압탱크에 저장하는 단계(S-4)에서 고압탱크 내부의 온도는 60 내지 80℃의 온도로 가열하여, 다음공정으로 공급되도록 한 것을 특징으로 하는 에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 에어건조장치에서 수분을 제거하는 단계(S-5)는 에어건조장치에 구비된 응축기와 열교환을 통해, 투입된 대기공기의 수분을 응축 제거하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 스프레이 용기에 일정 압력으로 주입하는 단계(S-7);에서 스프레이 용기 내부에 채워진 대기공기의 압력이 9bar 내지 10bar의 압력이 되도록 주입되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 스프레이 용기의 압축공기 충전방법
   
   
   
   
   
   

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