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KR100734698B1 - 공압을 이용한 진동과 스프레이 겸용 자동세척장치 - Google Patents

공압을 이용한 진동과 스프레이 겸용 자동세척장치 Download PDF

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KR100734698B1
KR100734698B1 KR1020050132236A KR20050132236A KR100734698B1 KR 100734698 B1 KR100734698 B1 KR 100734698B1 KR 1020050132236 A KR1020050132236 A KR 1020050132236A KR 20050132236 A KR20050132236 A KR 20050132236A KR 100734698 B1 KR100734698 B1 KR 100734698B1
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KR
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washing
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Abstract

본 발명은 전자부품과 표면실장된 인쇄회로기판이나 SMD 등의 피세척물 잔존하는 이물질이나 플럭스를 제거하기 위한 세척장치에 관한 것으로, 피세척물을 다수개 삽입고정할 수 있는 지그와 지그를 회전축과 일체로 형성된 지그고정부에 고정하여 제1세척탱크의 세척액 속에 지그 및 지그고정부를 삽입(담군다)시킨 다음 지그 자체가 회전 및 진동을 하게 하며 이물질이나 플럭스를 제거하므로 세척작업시에 전자부품이나 인쇄회로기판 등의 피세척물에 초음파의 공진에 의한 불량이 발생하는 것을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시키고, 불량으로 인한 부품과 제품의 손실이 없기 때문에 경제성이 향상된 구성을 제공하는 것에 그 특징이 있다.
공압, 자동세척, 지그, 회전발생부, 진동발생부

Description

공압을 이용한 진동과 스프레이 겸용 자동세척장치{The vibration which uses a public pressure and spray combination automatic washing system}
도 1은 종래 자동세척기의 구성도
도 2는 또 다른 종래기술의 구성도
도 3은 본 발명 자동세척장치의 외관 단면도
도 4는 본 발명 자동세척장치의 세척실에 대한 구성도
도 5는 본 발명 자동세척장치의 건조실에 대한 구성도
도 6은 본 발명 자동세척장치에 의한 세척공정도
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 세척장치 2. 제1차단막
10. 세척실 11. 제1세척탱크
12. 지그부 13. 제2차단막
14. 회수관 15. 제2세척탱크
16. 제1필터 17. 펌프부
18. 제2필터 19. 이송관
20. 노즐바 21. 노즐
22. 에어모터 23. 회전발생부
24. 진동발생부 25. 회전축
26. 지그고정부 27. 지그
28. 피세척물삽입부 29. 피세척물
30. 건조실 31. 에어공급부
32. 강제배기부 33. 배수관
본 발명은 전자부품이나 표면실장된 인쇄회로기판 또는 SMD 등의 피세척물에 잔존하는 이물질 또는 플럭스를 제거하기 위한 공압용 자동세척장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 전자부품이나 표면실장된 인쇄회로기판 등의 피세척물 다수개를 지그에 삽입고정한 다음 지그를 세척액 속에 담구고, 지그 자체에 회전과 진동을 할 수 있는 구성을 제공하는 장치에 관한 것이다.
종래기술의 설명에 앞서 초음파에 대하여 간략하게 서술하자면, 일반적으로 초음파는 짧은 파장과 느린 전달속도 및 높은 에너지 투과율 등의 성질을 자지고 있기 때문에 세척분야에 많이 적용하고 있다.
초음파 세척은 주로 초음파의 에너지가 용액 중에 전파될 때 초음파의 압력 에 의해 미세기포가 생성-소멸 되는 캐비테이션 현상에 의하여 이루어지는데, 구체적으로는 매우 큰 압력(수십 기압 ~ 수천 기압)과, 고온(수백도 ~ 수천도)을 동반하여 이 충격파에 의해서 액중에 포함되는 피세척물의 세척이 단시간 내에 이루어지며, 또한 초음파의 캐비테이션 현상과 더불어 초음파 자체의 방사압에 의한 교반효과 및 열작용 등이 세제와 상승작용을 일으켜서 높은 세척효과를 나타낸다.
종래기술로는 도 1과 같이 일본공개특허 평10-180206호가 있는데 그 구성은 초음파 진동에너지를 피세척물로 전달하고 피세척물의 상부에 구비된 노즐바를 통해 세척액을 분사하여 세척하는 플로우방식의 자동세척기이며, 또 다른 종래기술로는 도 2와 같이 대한민국공개특허 10-2001-0081472호가 있었는데 도 1의 구성에 세척액을 회수하는 유로상에 제1필터와 플럭스를 여과하는 제2필터를 부가한 것이다.
그러나 상기의 종래기술은 초음파 세척을 위하여 초음파를 발생할 경우 초음파 공진이 발생되어 전자부품이나 인쇄회로기판 등의 피세척물이 파손되거나 그 고유의 특성이 상실되는 불량이 발생하는 문제점이 있었으며, 또한 피세척물의 개구부에 세척액이 분사(침투)되기 전에 초음파가 닿을 경우 이물질의 특성에 의하여 초음파의 융착이 발생한다는 문제점도 있었으며, 초음파의 진동자에는 고열이 발생하므로 인화점이 낮은 세척액을 사용할 경우 화재의 위험성이 높다는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 순수 공압만을 이용하여 구동되는 에어공급부와 회전발생부 및 진동발생부가 구비되고, 전자부품이나 표면실장된 인쇄회로기판 등의 피세척물을 다수개 삽입하는 지그와, 지그를 고정하는 지그고정부가 회전축에 연결고정되고, 회전축은 회전발생부와 진동발생부에 연결되어 구동되는 것으로서 세척작업시에 발생되던 불량을 방지하기 위하여 세척액 속에서 지그 자체가 회전 및 진동을 할 수 있는 구성을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 것으로, 상세한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명 자동세척장치의 외관 단면도이고, 도 4는 본 발명 자동세척장치의 세척실에 대한 구성도이며, 도 5는 본 발명 자동세척장치의 건조실에 대한 구성도이고, 도 6은 본 발명 자동세척장치에 의한 세척공정도이다.
도 3 내지 6에서 도시한 바와 같이 본 발명은 전자부품이나 표면실장된 인쇄회로기판 등의 피세척물에 잔존하는 이물질이나 플럭스를 세척하는 장치에 관한 것이다.
도 3은 본 발명 자동세척장치(1)의 외관을 도시한 것으로서 세척실(10)과 건조실(30)이 구비되고, 그 사이에 실린더에 의하여 구동되는 제1차단막(2)이 형성된다.
도 4에서 도시한 바와 같이 본 발명은 세척실(10)에 1차세척액을 저장하는 1차세척액탱크(11)가 구비되어 있으며, 세척실(10) 내부 일측의 지그부(12)에는 지 그고정부(26)가 위치하게 되고, 지그고정부(26)에는 지그(27)를 취부시키면 지그(27)와 지그고정부(26)가 일체로 고정구비되고, 지그(27)는 다수개의 피세척물(29)을 삽입고정할 수 있는 피세척물삽입부(28)가 구비되어 피세척물(29)이 삽입고정된다.
그리고 지그(27)는 전자부품이나 인쇄회로기판 이외에 반도체부품이나 각종 정밀부품 등의 피세척물(29)의 모양이나 형상에 따라서 피세척물삽입부(28)를 구비하면 피세척물(29)의 종류에 관계없이 세척 가능한 구성이다.
본 발명의 지그부(12)에는 지그(27)를 고정하는 지그고정부(26)의 상단 및 좌우양측에 노즐(21)을 갖춘 노즐바(20)가 구비되어 있고, 노즐바(20)는 이송관(19)에 연결된다.
그리고 지그고정부(26)는 회전축(25)과 일체로 구비되며, 회전축(25)의 일측에는 에어모터(22)에 의하여 구동되는 회전발생부(23)와 진동발생부(24)가 구비되어 있다.
에어모터(22)와 회전발생부(23)가 구동하면 회전축(25)은 회전운동을 하고 지그고정부(26)와 지그(27)도 회전운동을 하는데, 회전발생부(23)는 인덱스 및 에어모터(22)를 이용하여 순차적으로 정회전 및 역회전을 반복하는 구성으로 피세척물(29)의 표면과 세척액의 마찰계수를 최대한 보장하여 세척이 용이하게 이루어지도록 한 구성이다.
에어모터(22)와 진동발생부(24)가 구동하면 회전축(25)은 진동운동을 하고 지그고정부(26)와 지그(27)도 진동운동을 하는데, 진동발생부(24)는 모슬실린더와 바이브레이터가 작동하여 진동을 발생시키거나 또 다른 진동발생 방법으로 에어모터(22)에 의하여 진동자를 구동시켜 진동을 발생하는 방법이 있는데 진동자의 형상(타원형이나 삼각형-사각형-오각형..등의 다각형)에 따라 편심이 주어지므로 진동이 발생하는 구성이다.
그리고 상기 에어모터(22)와 회전발생부(23) 및 진동발생부(24)는 메인 콘트롤러(제어기)에서 제어되고, 회전축(25)은 상·하로 승·하강을 할 수 있는 구성이며 회전발생부(23)에 의하여 좌·우 360°로 정회전 및 역회전을 반복하여 회전이 가능하고 진동발생부(24)에 의해서 진동이 가능하므로 회전축(25)과 일체로 구비된 지그고정부(26)와 지그(27)도 상·하로 승·하강이 가능하고, 좌·우 360°로 정회전 및 역회전을 반복하여 회전이 가능하다.
여기서 회전발생부(23)와 진동발생부(24)의 구성은 상기에서 언급한 구성에 한정한 것이 아니므로 회전이나 진동을 발생시키는 구성은 얼마든지 변경적용이 가능함을 밝혀둔다.
본 발명은 상기와 같이 에어모터(22)에 연결된 회전발생부(23)와 진동발생부(24)에 회전축(25)이 구비되어 회전과 진동을 동시에 할 수 있고, 피세척물(29)이 다수개 삽입고정된 지그(27)와 지그(27)를 고정하는 지그고정부(26)가 회전축(25)에 연결 구비되므로 지그(27) 자체를 회전과 동시에 진동 가능하게 한 구성이다.
본 발명은 세척실(10)의 지그부(12)와 하부에 구비된 1차세척탱크(11) 사이에는 실린더에 의하여 작동하는 제2차단막(13)이 구비되어 있는데, 세척작업이 시작되면 열리게 되어서 회전축(25)과 일체로 연결된 지그고정부(26)와 지그(27)가 하강할 수 있게 하며, 제2차단막(13)은 ∨형상이므로 2차세척시에 2차세척액을 받아주는 기능과 모여진 2차세척액은 회수관(14)을 통해서 2차세척탱크(15)로 이송된다.
본 발명의 1차세척탱크(11)의 일측에는 배수관(33)이 구비되고, 배수관(33)은 제1필터(16)에 연결되고 펌프부(17)에 의하여 구동되는데 1차세척탱크(11) 내의 세척액을 필터링 시킴과 동시에 1차세척탱크(11) 내에서 세척액이 용이하게 순환되게 하여 1차세척탱크(11) 내에서 세척액의 교반을 원활하게 하고 침전 및 석출을 방지하고 농도나 온도, PH의 균일화를 이룰 수 있게 하는 역할이다.
또한 본 발명은 회수관(14)에 2차세척탱크(15)가 연결구비되고 2차세척탱크(15)에는 펌프부(17)와 제2필터(18)가 구비되며, 제2필터(18)에는 이송관(19)이 구비되고, 이송관(19)는 노즐바(20)와 연결되며, 노즐바(20)의 노즐(21)을 통해서 2차세척액이 분사된다.
여기서 노즐바(20)는 지그고정부(26)의 상단과 좌우양쪽에 위치하고, 지그고정부(26)는 피세척물(29)을 다수개 삽입한 지그(27)와 연결되어 있으므로 노즐바(20)의 노즐(21)에서 분사된 2차세척액은 피세척물(29)에 분사되어 2차세척인 린스작업을 하게 되며, 또한 노즐바(20)의 노즐(21)을 통해서는 에어가 분사되므로 피세척물(29)에도 에어가 분사되어 2차세척(린스)액을 불어낸다.
그리고 1차세척을 거쳐 2차세척이 완료되면 제1차단막(2)이 실린더에 의하여 열리고, 회전축(25)과 일체로 연결된 지그고정부(26)와 지그(27)가 세척실(10)에서 건조실(30)로 이동하게 되며, 이동이 완료된 후에는 제2차단막(2)이 닫히게 된다.
도 5는 본 발명 자동세척장치(1)의 건조실(30)을 도시한 것인데, 건조실(30)의 내부 일측 즉, 하부나 좌우측면에는 에어공급부(31)가 구비되어 있으며, 내부의 에어를 외부로 강제배출하기 위한 강제배기부(32)가 구비되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 세척공정을 도 6을 참조하여 살펴보기로 한다.
[1] 세척 전(前) 단계 : 피세척물(29)을 지그(27)에 삽입한다.
[2] 세척조건 셋팅 단계 : 세척장치(1) 세척실(10)의 도어를 열고 지그(27)를 지그고정부(26)에 취부하여 고정시킨 다음 도어를 닫고 사용자의 정의에 따라서 1차세척, 2차세척(린스), 건조의 시간을 셋팅한다.
[3] 시작 단계 : 세척장치(1)의 시작(START) 버튼을 누른다.
[4] 제2차단막 OPEN 단계 : 세척실(10)의 지그부(12)와 제1세척탱크(11) 사이에 구비된 제2차단막(13)이 실린더에 의하여 열린다.
[5] 지그고정부 하강 단계 : 1차세척을 위하여 회전축(25)에 연결된 지그고정부(26)가 제1세척탱크(11) 내의 세척액 속으로 하강하여 삽입(담긴다)한다.
[6] 1차세척 단계
(6-1) 1차세척 시작 : 지그고정부(26)의 하강이 완료되면 회전발생부(23)와 진동발생부(24) 그리고 펌프부(17)가 동시에 작동하되 각각의 신호를 받아 구동한다.
a) 제1세척탱크(11) 일측에 구비된 배수관(33)과 배수관(33)에는 연결된 제1필터(16)가 구비되어 펌프부(17)에 의하여 구동되는데, 세척액이 필터링 됨 과 동시에 제1세척탱크(11) 내에서 순환한다.
b) 모슬실린더나 바이브레이터가 작동하여 진동을 발생시키거나 또는 에어모터(22)에 연결된 진동자의 형상(타원형, 다각형)에 따라서 진동이 발생되는 진동발생부(24)가 구비되어 지그(27)와 지그고정부(26)를 진동시킨다.
c) 인덱스 및 에어모터(22)를 이용하여 순차적으로 정회전 및 역회전을 반복하는 구성으로 피세척물(29)의 표면과 세척액의 마찰계수를 최대한 보장하여 세척이 용이하게 이루어지도록 한 회전발생부(23)가 구비된다.
상기 a) ~ c)로 인하여 지그(27)와 지그고정부(26)가 제1세척탱크(11)의 세척액 속에서 자체 진동 및 회전하면서 피세척물(29)의 이물질이나 플럭스를 1차 제거한다.
(6-2) 지그고정부 상승 단계 : 제1세척탱크(11) 내에서 이물질이나 플럭스를
1차제거 한 후에는 펌프부(17)와 진동발생부(24)는 정지하고, 회전발생부(23)만 계속 구동하여 지그(27)와 지그고정부(26)를 회전하면서 상승시키며, 지그부(12)의 원위치로 복귀한다.
(6-3) 1차에어분사 단계 : 지그고정부(26)의 상부와 좌우양측에 구비된 노즐바(200의 노즐(21)을 통해서 에어가 공급되어서 1차세척액을 불어낸다.
여기서도 회전발생부(23)는 계속 구동하여 지그(27)와 지그고정부(26)가 회전한다.
(6-4) 1차세척 완료 단계 : 상기 1차에어분사로 인하여 1차세척액은 1차세척탱크(11)에 자연낙하되어 회수되고 1차세척은 완료된다.
[7] 제2차단막 CLOSE 단계 : 1차세척이 완료되면 실린더에 의하여 제2차단막(13)이 닫히고, 지그부(12)와 1차세척탱크(11)는 분리된다.
[8] 2차세척 단계 : 2차세척은 린스작업이며, 제2필터에 의하여 필터링을 하면서 작업을 한다.
(8-1) 2차세척 시작 단계 : 2차세척탱크(15)에 있는 2차세척액이 이송관(19)을 통해서 노즐바(20)의 노즐(21)에 이송되면, 지그고정부(26)의 상부와 좌우양측에 구비된 노즐바(20)의 노즐(21)에서 2차세척액이 분사되어 지그고정부(26)에도 2차세척액이 분사되며, 지그(27) 및 피세척물(29)의 구석까지 2차세척액이 분사된다.
여기서도 회전발생부(23)는 계속 구동하여 지그(27)와 지그고정부(26)가 회전한다.
(8-2) 2차에어분사 단계 : 상기 작업이 완료되면 노즐바(20)의 노즐(21)을 통해서 에어가 분사되며 마찬가지로, 지그고정부(26)의 상부와 좌우양측에 구비된 노즐바(20)의 노즐(21)에서 에어가 분사되어 지그고정부(26)에도 에어가 분사되며, 지그(27) 및 피세척물(29)의 구석까지 에어가 분사되어 2차세척액을 불어낸다.
여기서는 에어분사가 완료되면 회전발생부(23)가 정지하여 지그(27) 및 지그고정부(26)의 회전도 정지한다.
(8-3) 2차세척 완료 단계 : 상기 (8-1) 및 (8-2) 단계에서 2차세척액은 V형상의 제2차단막(13)에 모이게 되고, 모여진 2차세척(린스)액은 회수관(14)을 통해서 2차세척탱크(15)로 회수되어 2차세척이 완료된다.
[9] 제1차단막 OPEN 단계 : 1차세척과 2차세척이 완료되면 실린더에 의하여 제1차단막(2)이 열린다.
[10] 지그고정부가 건조실로 이동하는 단계: 제1차단막(2)이 열리면 회전축(25)과 연결된 지그고정부(26)와 지그(27)가 세척실(10)에서 건조실(30)로 이동한다.
[11] 제1차단막 CLOSE 단계 : 지그고정부(26)가 건조실(30)로 이동이 완료되면 제1차단막(2)은 닫히고 세척실(10)과 건조실(30)은 분리된다.
[12] 건조 단계 : 건조실(30)에서 회전이 시작된 회전축(25)과 연결된 지그고정부(26)와 지그(27) 및 피세척물(29)가 회전하고, 피세척물(29)에는 건조실(30)의 하부와 좌우측면에 구비된 에어공급부(32)에서 에어가 공급(분사)되고, 건조실(30)의 내부공기를 강제로 외부로 배출시키는 강제배기부(31)가 구비되어 건조작업을 수행한 후 마무리하며 회전도 정지한다.
[13] 완료 단계 : 건조단계가 완료되면 종료신호(소리나 빛)가 표출되고 세척공정이 완료된다.
상기 본 발명의 구성은 단조(單調)세척방식인데, 1차세척 및 2차세척(린스) 작업을 추가하면 다조(多調)세척방식으로 변경이 가능하다.
또한 회전축(25)과 일체로 연결된 지그고정부(26)와 지그(27)는 고정시키고, 제1세척탱크(11)의 하부에 실린더를 구비하여 상승시키면 세척액 속에 지그(27)가 담기게 되고 피세척물도 세척액 속에 담기게 되며, 반대로 지그고정부와 지그를 고정시킨 상태에서 제1세척탱크(11)를 실린더에 의하여 하강시키면 피세척물은 세척 액에서 빠져나오게 되는 구성도 적용가능함을 밝혀둔다.
상기의 구성은 공압을 이용한 제어기에서 제어하므로 지그고정부(28)에서 지그(27)를 삽탈하는 작업이외에는 모두 자동으로 수행된다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 전자부품과 표면실장된 인쇄회로기판이나 SMD 등의 피세척물 잔존하는 이물질이나 플럭스를 제거하기 위한 세척장치에 관한 것으로, 피세척물을 다수개 삽입고정할 수 있는 지그와 지그를 회전축과 일체로 형성된 지그고정부에 고정하여 제1세척탱크의 세척액 속에 지그 및 지그고정부를 삽입(담군다)시킨 다음 지그 자체가 회전 및 진동을 하게 하며 이물질이나 플럭스를 제거하므로 세척작업시에 전자부품이나 인쇄회로기판 등의 피세척물에 초음파의 공진에 의한 불량이 발생하는 것을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시킨 효과가 있으며, 불량으로 인한 부품과 제품의 손실이 없기 때문에 경제성이 향상된 효과도 있다.

Claims (3)

  1. 전자부품이나 표면실장된 인쇄회로기판 등의 피세척물에 잔존하는 이물질이나 플럭스를 제거하기 위하여 세척실(10)과 건조실(30)을 구비한 공압용 자동세척장치에 있어서,
    상기 세척실(10)에는 지그부(12)와 제1세척탱크(11) 사이에 제2차단막(13)이 구비되고,
    상기 지그부(12)에는 피세척물(29)이 다수개 삽입된 지그(27)가 지그고정부(26)에 연결되며, 지그고정부(26)의 일측에는 에어모터(22)에 의해서 구동되는 회전발생부(23)와 진동발생부(24)가 회전축(25)에 의하여 연결되고, 회전축(25)과 연결된 지그고정부(26)와 지그(27) 및 피세척물(29)이 회전과 동시에 진동하는 구성과,
    상기 제1세척탱크(11)의 일측에는 1차세척액이 필터링 되면서 순환되도록 배수관(33)과 제1필터(16)가 구비되어 펌프부(17)에 의하여 순환되는 구성과,
    상기 제2차단막(13)이 열리면 지그고정부(26)가 하강하여 제1세척탱크(11) 내의 세척액 속에 삽입되어 회전함과 동시에 진동운동을 하면서 피세척물(29)에 잔존하는 이물질이나 플럭스를 1차제거 한 후 진동발생부(24)와 펌프부(17)가 정지되어 진동은 멈추고 회전발생부(23)만 작동하여 지그고정부(26)가 회전하면서 상승되고 지그부(12)의 원위치로 복귀하는 구성과,
    상기 지그고정부(26)의 상부와 좌우양측에 구비된 노즐바(20)의 노즐(21)을 통해서 에어가 공급되어 1차에어 분사를 하면서 1차세척액을 불어내고, 1차세척액은 제1세척탱크(11)에 낙하되며, 제2차단막(13)이 닫혀서 1차세척 공정을 완료하는 구성을 특징으로 하는 공압을 이용한 진동과 스프레이 겸용 자동세척장치.
  2. 제 1항에 있어서, 제2차단막(13)의 하부 일측에는 회수관(14)이 구비되어 제2세척(린스)액을 제2세척탱크(15)로 회수하고, 제2세척탱크(15)에는 제2세척액을 필터링 하는 제2필터(18)가 연결되며, 펌프부(17)에 의하여 이송관(19)으로 2차세척액을 전달하고, 이송관(19)은 노즐바(20)에 연결되고, 노즐바(20)의 노즐(21)을 통해서 지그고정부(26)에 2차세척액을 분사하는 구성과,
    상기에서 2차세척(린스)액의 분사가 완료되면 노즐바(20)의 노즐(21)을 통해서 에어가 공급되어 2차세척액을 불어내며 제2차단막(13)에 2차세척액을 낙하시켜서 2차세척(린스) 공정을 완료하는 구성을 특징으로 하는 공압을 이용한 진동과 스프레이 겸용 자동세척장치.
  3. 제 2항에 있어서, 2차세척 공정이 완료되면 세척실(10)과 건조실(30) 사이의 제1차단막(2)이 열리고, 지그고정부(26)가 세척실(10)에서 건조실(30)로 이동된 후 제1차단막(2)이 닫혀서 세척실(10)과 건조실(30)이 분리되는 구성과,
    상기 건조실(30)의 하부 및 좌우에 구비된 에어공급부(31)에서 지그고정부(26)의 지그(27) 및 피세척물(29)에 에어가 분사되고, 건조실(30) 내의 에어를 외부로 강제 배출하기 위한 강제배기부(32)가 구비되어 에어를 외부로 배출시키면서 건조작업을 수행하는 구성을 특징으로 하는 공압을 이용한 진동과 스프레이 겸용 자동세척장치.
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