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KR101133714B1 - 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치 - Google Patents

기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치 Download PDF

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KR101133714B1
KR101133714B1 KR1020090121053A KR20090121053A KR101133714B1 KR 101133714 B1 KR101133714 B1 KR 101133714B1 KR 1020090121053 A KR1020090121053 A KR 1020090121053A KR 20090121053 A KR20090121053 A KR 20090121053A KR 101133714 B1 KR101133714 B1 KR 101133714B1
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정수미
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주식회사 비스
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Abstract

본 발명은 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치에 관한 것으로서, 액체질소의 단열을 위해 액체질소가 주입, 저장, 이송되는 배관을 3중 배관구조로 형성하여 1차적으로는 진공층에 의한 단열이 수행되고 2차적으로 액체질소층에 의한 단열이 수행되어 결과적으로 분사노즐로 이송되는 액체질소의 온도를 기화온도 이하로 유지시킨다. 특히 본 발명에 따른 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치는 분사장치의 내부에서 액체질소가 기화되어 생성된 기화된 질소가 분사노즐을 통해서 액체질소와 섞여서 분사되는 것을 방지하기 위해 기화된 질소를 외부로 배출시키는 구조를 형성한 것을 특징으로 한다.
액체질소, 기화, 분사량, 단열

Description

기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치{liquid nitrogen dispenser with triple layers structure having nitrogen gas discharging portion}
본 발명은 액체질소가 주입, 저장 및 이송되는 경로를 3중 배관구조로 형성하여 액체질소의 단열을 효과적으로 향상시킨 액체질소 분사장치에 관한 것으로서 특히 분사장치 내부에서 기화된 질소가 액체질소에 포함되어 분사되는 것을 방지하기 위해 기화된 질소를 외부로 배출시키는 구조를 형성한 액체질소 분사장치에 장치에 관한 것이다.
액체질소 분사장치는 음료캔에 뜨거운 음료를 주입한 상태에서 음료캔의 뚜껑을 덮어서 밀봉하기 이전에 음료캔의 내부로 액체질소를 투하하는데 사용된다. 음료캔에 뜨거운 음료를 주입한 상태에서 바로 음료캔의 뚜껑을 덮어서 밀봉을 하게 되면 뜨거운 음료가 식어서 음료캔 내부의 공기가 수축되어 음료캔이 찌그러지게 된다. 따라서 음료캔을 밀봉하기 이전에 액체질소를 투하하면 액체질소가 기화하여 공기의 수축량을 보상하기 때문에 음료캔의 형태를 원형대로 유지할 수 있다.
질소는 끓는점이 -196℃이다. 따라서 액체질소가 기화되는 것을 방지하기 위 해 액체질소 분사장치는 내부에 저장된 액체질소로 열이 전달되는 것을 차단하는 것이 매우 중요하다.
액체질소 분사장치에서 액체질소가 기화되는 것을 방지하기 위해 단열구조를 효과적으로 형성하지만 질소의 기화를 완전히 차단할 수는 없다. 따라서 소량이지만 질소의 기화가 발생한다. 그러나 기화된 질소가 액체질소에 포함되어 분사될 경우 기화된 질소와 액체질소는 밀도가 틀리기 때문에 최초 의도한 분사량과 실제 분사량이 틀려지는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 배경기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 기화된 질소를 별도의 경로를 통해 외부로 배출시킴으로서 분사노즐로 기화된 질소가 분사되지 않도록 하는 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 본 발명의 목적은 일측에 분사노즐이 형성되며, 분사노즐에 연결되며 액체질소가 채워지는 노즐인접공간이 구비된 분사유도관 및 구동수단에 의해 상기 노즐인접공간으로 진입하거나 후퇴하면서 상기 분사노즐 또는 상기 분사노즐로 이어지는 통로를 열고 닫으며, 외측면에 내측구멍과 외측구멍이 상호간에 소정의 간격을 두고 떨어져서 형성되고 상기 내측구멍과 상기 외측구멍이 내부에서 상호간에 연결되어 소통하도록 형성된 개폐봉을 포함하며, 상기 분사유도관은 상기 개폐봉이 진입하거나 후퇴하는 통로인 개폐봉안내부가 형성되고, 상기 노즐인접공간은 상기 개폐봉안내부의 내측에 형성되어 분사노즐에 연결되는 것이며, 상기 개폐봉이 상기 분사유도관의 상기 노즐인접공간에서 후퇴한 상태에서 상기 개폐봉의 상기 내측구멍은 상기 노즐인접공간 내에 위치하고 상기 개폐봉의 상기 외측구멍은 상기 분사유도관의 상기 개폐봉안내부의 외측에 위치하며, 상기 개폐봉의 후단이 위치하는 상기 개폐봉안내부의 외측의 공간은 외기와 소통하는 것을 특징으로 하는 액체질소 분사장치에 의해 달성된다.
상기 목적을 달성하기 위해, 상기 개폐봉이 상기 노즐인접공간으로 진입하여 상기 개폐봉의 단부가 상기 분사노즐 또는 상기 분사노즐로 연결된 통로를 막은 경우에 상기 개폐봉의 상기 외측구멍은 상기 개폐봉안내부로 진입하면서 상기 외측구멍은 상기 개폐봉안내부의 외측의 공간과 차단되는 것이 바람직하다.
또한 상기 목적을 달성하기 위해, 상기 노즐인접공간은 상하방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 개폐봉은 상하방향으로 승강함에 의해 상기 노즐인접공간으로 진입 및 후퇴하며, 상기 개폐봉이 상승하여 상기 노즐인접공간에서 후퇴한 상태에서 상기 개폐봉의 상기 내측구멍은 상기 노즐인접공간의 상부에 위치하는 것이 바람직하다.
또한 상기 목적을 달성하기 위해, 상기 개폐봉안내부의 상부에는 개폐봉안내부의 위로 노출된 개폐봉의 뒷부분을 감싸는 공간이 형성된 지지부가 설치되고, 상기 지지부의 상기 개폐봉의 뒷부분을 감싸는 공간은 상기 지지부에 형성된 외기와 소통하는 구멍을 제외하고는 밀폐되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치에 의하면 분사노즐의 주변에 존재하는 기화된 질소가 분사노즐로 유입되기 이전에 외부로 배출되게 되므로 액체질소 분사장치의 분사량이 최초 의도한 분사량으로 유지되는 효과가 있다.
본 발명은 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치에 관한 것으로서, 액체질소의 단열을 위해 액체질소가 주입, 저장, 이송되는 배관을 3중 배관구조로 형성하여 1차적으로는 진공층에 의한 단열이 수행되고 2차적으로 액체질소층에 의한 단열이 수행되어 결과적으로 분사노즐로 이송되는 액체질소의 온도를 기화온도 이하로 유지시킨다. 특히 본 발명에 따른 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치는 분사장치의 내부에서 액체질소가 기화되어 생성된 기화된 질소가 분사노즐을 통해서 액체질소와 섞여서 분사되는 것을 방지하기 위해 기화된 질소를 외부로 배출시키는 구조를 형성한 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치의 구성에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치의 구성을 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1의 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치의 개폐봉이 하강한 상태의 액체질소 분사부의 주변의 구성을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치(이하 '분사장치'라고 함)는 외부케이스(1)의 내측으로 액체질소 공급부(10), 액체질소 저장부(20), 안내통로(25) 및 액체질소 분사부(30)가 형성된다.
외부케이스(1)와 외부케이스(1)의 내측에 형성되는 액체질소 공급부(10), 액 체질소 저장부(20), 안내통로(25) 및 액체질소 분사부(30)의 사이의 공간은 진공층(5)이 형성되어 외부로부터 내부 구성들로의 열전달을 차단한다. 액체질소 공급부(10), 액체질소 저장부(20), 안내통로(25) 및 액체질소 분사부(30)는 외부를 유리섬유와 알루미늄 박판이 겹쳐져서 형성된 단열용 필름(미도시)으로 둘러싸서 단열용 필름에 의한 단열층을 형성한다. 단열용 필름은 열의 전도와 복사를 차단하는 기능을 한다.
액체질소 공급부(10)는 외부로부터 공급된 액체질소가 후술할 액체질소 저장부(20)로 진입하는 공간으로서 수직하게 연장되어 형성된다. 액체질소 공급부(10)는 액체질소탱크(미도시)에 연결된 액체질소 주입관(3)에 연결된다. 액체질소 공급부(10)는 내부의 압력을 대기압으로 유지시키기 위해 외기에 연결된 통로를 갖는 대기압유지관(2)과 연결되도록 형성된다. 대기압유지관(2)은 액체질소가 저장되는 분사장치의 내부를 대기압으로 유지시키기 위한 것이며 기화된 질소를 외부로 배출시키는 기능을 동시에 수행하여 기화된 질소에 의해 분사장치 내부의 압력이 증가하는 것을 방지한다. 분사장치 내부의 압력이 증가하면 분사노즐의 액체질소 분사량이 달라져서 의도한 분사량에서 벗어나게 된다. 분사장치 상단의 액체질소 주입관(3)과 대기압유지관(2)이 노출된 부분에는 히팅블록(7)에 둘러싸고 있어서 초저온의 액체질소가 대기상의 수증기가 응결하여 액체질소 주입관(3)과 대기압유지관(2)의 둘레에 얼어붙는 것을 방지한다.
액체질소 저장부(20)는 액체질소 공급부(10)에 연결되어 있으며 액체질소 공급부(10)을 통해 유입된 액체질소가 저장된다. 액체질소 저장부(20)에 채워진 액체 질소는 대기용기(22)의 내부로 흘러들어가 유입된다.
액체질소 분사부(30)는 안내통로(25)를 통해 액체질소 저장부(20)와 연결되어 있으며 동시에 대기용기(22)와 액체질소 이송관(28)이 연결되어 있다. 분사노즐(35)은 액체질소 이송관(28)에 연결되어 액체질소를 공급받아서 액체질소를 외부로 분사한다.
질소는 끓는점이 -196℃이다. 따라서 분사장치는 내부에 저장된 액체질소로 열이 전달되는 것을 차단하는 것이 매우 중요하다. 따라서 분사장치의 외부케이스(1)와 액체질소 공급부(10), 액체질소 저장부(20), 안내통로(25) 및 액체질소 분사부(30)의 사이의 공간은 단열을 위해 진공층(5)이 형성되어 있다.
본 발명의 분사장치는 액체질소 저장부(20)의 내부에 대기용기(22)가 형성되어 있고, 대기용기(22)의 내부에 채워진 액체질소가 대기용기(22)에 연결된 액체질소 이송관(28)을 통해 액체질소 분사부(30)로 공급된다. 그리고 대기용기(22)는 액체질소 저장부(20)의 내부의 액체질소에 완전히 잠겨진 상태에 있다. 대기용기(22)와 액체질소 분사부(30)의 사이를 연결하는 액체질소 이송관(28)도 역시 안내통로(25)의 내부에 형성된다. 안내통로(25)는 액체질소 저장부(20)와 연통되어 있으므로 액체질소 저장부(20)의 액체질소가 안내통로(25)의 빈 공간을 모두 채운다. 따라서 대기용기(22)와 액체질소 이송관(28)은 외부는 액체질소에 의해 둘러싸여 있다. 그리고 액체질소 분사부(30)로 공급되는 액체질소는 반드시 대기용기(22)와 액체질소 이송관(28)을 통해서만 공급되는 것이므로, 액체질소 분사부(30)로 공급되는 액체질소는 외부에서 액체질소층에 의해 둘러싸여 있다. 따라서 액체질소층은 '액체질소 분사부(30)로 공급되는 액체질소'로 열이 전달되지 못하도록 하는 냉각층 또는 단열층의 역할을 한다. 특히 안내통로(25)가 액체질소 분사부(30)의 둘레까지 형성되어 액체질소가 액체질소 분사부(30)까지 채워지기 때문에 단열효과는 더욱 향상된다. 첨부된 도면들에서는 분사장치의 구조를 명확히 나타내기 위해서 대기용기(22)의 내부와 액체질소 이송관(28)의 내부, 후술할 노즐인접공간 등에 액체질소를 표시하지 않았지만, 이들 구성에는 액체질소가 채워지게 된다.
이하에서는 액체질소 분사부(30)의 하부구성들에 대하여 구체적으로 살펴본다.
액체질소 분사부(30)에는 액체질소 이송관(28)과 연결되는 분사유도관(31)이 형성된다.
분사유도관(31)은 내부에 액체질소가 채워지는 노즐인접공간(32)이 상하방향으로 길게 형성되며 아래쪽으로 통로의 폭이 좁아지는 병목부(33)가 형성되고 병목부(33)의 아래에 연결된 통로의 끝에 분사노즐(35)이 형성된다. 분사유도관(31)의 상부에는 개폐봉(40)이 진입 및 후퇴할 수 있는 통로인 개폐봉안내부(34)가 형성되며, 개폐봉안내부(34)의 내측둘레에는 한 쌍의 오링(37)이 상하방향으로 서로 떨어져서 형성된다. 개폐봉안내부(34)의 오링(37)들이 개폐봉(40)의 외면과 밀착하여 노즐인접공간(32)에서 개폐봉안내부(34)의 외측으로 액체질소가 누설되는 것을 방지한다. 분사노즐(35)의 둘레에는 분사노즐(35)을 원주상으로 감싸도록 히터가 설치되며 분사노즐의 아래에는 분사노즐에 접촉하도록 히터의 열을 전달하는 중앙에 구멍이 형성된 열전달캡이 형성된다.
개폐봉(40)은 분사유도관(31)의 개폐봉안내부(34)를 관통하여 설치되며, 개폐봉(40)이 노즐인접공간(32)으로 진입하거나 후퇴하면서 개폐봉(40)의 하단이 분사유도관(31)의 병목부(33)를 폐쇄 또는 개방한다. 개폐봉(40)의 상부 일측에는 개폐봉(40)의 외측으로 하부구멍(41)이 형성된다. 하부구멍(41)은 개폐봉(40)의 내측에 형성된 통로(42)에 연결되어 있으며, 개폐봉(40)의 내측의 통로(42)는 위쪽으로 연장되며 위쪽으로 연장된 단부는 확장된 공간(43)을 형성한다. 개폐봉(40)의 하부구멍(41)보다 위쪽의 상부에는 외측에 상부구멍(45)이 형성된다. 개폐봉(40)의 상부구멍(45)은 개폐봉(40)의 내측의 통로(42)의 위쪽 단부의 확장된 공간(43)에 연결된다. 개폐봉(40)의 후단은 공압실린더(50)에 연결되어 공압실린더(50)에 의해 상하방향으로 승강운동을 한다.
분사유도관(31)의 위쪽으로 공압실린더 지지부(55)가 형성된다. 공압실린더 지지부(55)는 관구조로 형성되어 공압실린더(50)의 하단을 지지하고 있으며 관구조의 내부에 형성된 내부공간(56)이 개폐봉(40)의 뒷부분을 수용하고 있다. 공압실린더 지지부(55)의 일측에는 관구조의 밀폐된 내부공간(56)을 외부로 연결하는 소통구멍(57)이 형성된다.
공압실린더 지지부(55)의 외측둘레를 감싸도록 히터(60)가 설치된다. 히터(60)의 내측둘레에는 공압실린더 지지부(55)의 소통구멍(57)에 연결되는 원주상 홈(62)이 형성되어 있으며 히터(60)의 원주상 홈(62)의 일측에서 히터(60)의 외측면까지 외기와 소통되도록 외기연결구멍(64)이 형성된다. 기화된 질소가 매우 저온이므로 공압실린더 지지부(55)를 냉각시키고 냉각된 공압실린더 지지부(55)의 외측 에 수증기 등의 수분이 얼어붙어서 공압실린더 지지부(55)의 소통구멍(57)이 막혀버릴 수 있으므로 히터(60)가 공압실린더 지지부(55)에 수분이 얼어붙지 않도록 공압실린더 지지부(55)를 선택적으로 가열한다. 히터(60)의 원주상 홈(62) 및 외기연결구멍(64)에 의해 결국 개폐봉(40)의 하부구멍(41)에서부터 히터(60)의 외측의 외기까지 연결된다.
분사유도관(31)의 위쪽부분과 공압실린더 지지부(55)와 공압실린더(50)를 모두 내부에 수용하여 감싸도록 보호케이스(70)가 형성된다. 보호케이스(70)는 하단 일측에 외기로 연결된 배출구가 형성된다. 보호케이스(70)는 하부 일측의 배출구를 제외하고는 분사유도관(31)의 위쪽을 모두 밀폐하여 둘러싼 구조이기 때문에, 공압실린더(50)를 보호하는 동시에 외부에서 히터(60)의 외기연결구멍(64)으로 불순물이 침투하는 것을 방지한다.
이하에서는 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치의 작동 및 효과에 대하여 설명한다.
액체질소의 분사는 액체질소 분사부(30)의 개폐봉(40)을 상승시키면 시작된다. 개폐봉(40)이 상승하면 액체질소 저장부(20)에 저장된 액체질소가 대기용기(22), 액체질소 이송관(28), 분사유도관(31), 분사노즐(35)까지 일체로 이어진 상태가 된다. 액체질소 공급부(10)는 내부의 압력을 대기압으로 유지하기 위해 대기압유지통로가 상부에 연결되어 있기 때문에 액체질소 공급부(10)이 연결된 액체질소 저장부(20)의 액체질소의 수면 위의 공간이 대기압이고 분사노즐(35)의 외부가 대기압이므로 액체질소 저장부(20)의 액체질소의 수면의 높이와 분사노즐(35)의 높이의 차이에 해당하는 액체질소의 압력에 의해 액체질소가 분사노즐(35)로부터 분사된다. 즉 별도의 동력이 없이 개폐봉(40)을 상승시키는 것에 의해 액체질소의 분사가 이루어진다.
아무리 단열을 완벽하게 하는 경우에도 100% 단열은 어려우므로 액체질소의 기화는 발생한다. 이 때 기화된 질소(기체질소)가 분사노즐(35)의 주변에 머무르면 기화된 질소가 액체질소와 함께 분사노즐(35)을 통해 분사되게 된다. 기화된 질소가 액체질소에 포함되어 분사되면 의도한 분사량과 틀려져서 문제가 된다. 그 이유는 의도한 분사량은 순수한 액체질소만의 분사를 전제로 한 것이므로 액체질소보다 부피가 큰 기화된 질소가 포함되면 의도한 분사량과 실제 분사량이 틀려지게 된다. 따라서 분사노즐(35)의 주변에서 발생되는 기화된 질소가 분사노즐(35)로 유입하지 않도록 다른 경로를 통해 기화된 질소를 외부로 배출하는 것이 필요하다.
본 발명에서는 개폐봉(40)에 기화된 질소를 배출하는 경로를 형성하였다.
개폐봉(40)이 분사유도관(31)에서 상승하여 노즐인접공간(32)으로부터 후퇴하는 경우에도 개폐봉(40)의 하부구멍(41)은 개폐봉안내부(34)의 아래에 있는 노즐인접공간(32)에 위치한다. 따라서 개폐봉(40)이 상승한 상태에 있거나 또는 하강한 상태에 있더라도 항상 개폐봉(40)의 하부구멍(41)은 액체질소가 채워져 있으며 분사노즐(35)에 연결되어 있는 노즐인접공간(32)에 머무른다.
그러나 개폐봉(40)의 상부구멍(45)은 개폐봉(40)이 상승한 상태에서는 개폐봉안내부(34)의 위쪽의 공압실린더 지지부(55)의 내부의 공간에 있게 되지만, 개폐봉(40)이 하강하여 분사노즐(35) 위쪽의 병목부(33)를 차단한 상태에서는 개폐 봉(40)의 상부구멍(45)은 개폐봉안내부(34)의 한 쌍의 오링(37)들의 사이에 위치하게 되어 상부구멍(45)은 개폐봉안내부(34)의 위쪽의 공압실린더 지지부(55)의 내부의 공간과 오링(37)에 의해 차단된다. 즉 개폐봉(40)이 하강하여 병목부(33)를 막은 상태에서는 개폐봉(40)의 상부구멍(45)은 개폐봉안내부(34)의 위쪽의 외기에 연결된 공간과는 차단되어 기화된 질소를 개폐봉안내부(34)의 위쪽의 외기로 배출하지 못한다.
도 3은 도 1의 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치의 개폐봉이 상승한 상태의 액체질소 분사부의 주변의 구성을 확대하여 도시한 확대도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치에서 기화된 질소가 외기로 배출되는 경로를 표시한 도면이다.
따라서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 개폐봉(40)이 위로 상승한 상태에서는 노즐인접공간(32)에서 발생된 기화된 질소가 상승하여 개폐봉(40)의 하부구멍(41)으로 유입되고 개폐봉(40) 내부의 통로(42)를 통해 이동하여 확장된 공간(43)을 거쳐 개폐봉(40)의 상부구멍(45)으로 빠져나가서 공압실린더 지지부(55)의 소통구멍(57)과 히터(60)의 원주상 홈(62) 및 외기연결구멍(64)을 통해 외부로 배출된다. 따라서 기화된 질소가 액체질소에 포함되어 분사노즐(35)을 통해 분사되는 것이 방지된다.
기화된 질소 역시 매우 저온이기 때문에 기화된 질소가 배출되는 공압실린더 지지부(55)가 매우 저온으로 냉각되고, 공압실린더 지지부(55)의 외측의 대기중의 수분이나 수증기가 공압실린더 지지부(55)에 응결하여 얼어붙어서 얼음이 생기고 결국 공압실린더 지지부(55)의 소통구멍(57)이 얼음에 의해 막힐 수 있다. 따라서 공압실린더 지지부(55)의 둘레에 히터(60)를 형성하고 히터(60)에 공압실린더 지지부(55)의 소통구멍(57)에 연결되는 원주상 홈(62) 및 외기연결구멍(64)을 형성하여 기화된 질소가 배출되는 동시에 공압실린더 지지부(57)에 얼음이 형성되는 것을 방지하였다.
한편 개폐봉(40)이 아래로 하강하여 분사노즐(35)의 위쪽의 병목부(33)를 차단하는 경우는 액체질소의 분사가 중단되는데, 이 경우 개폐봉(40)의 상부구멍(45)이 개폐봉안내부(34)의 오링(37)의 아래에 위치하여 개폐봉안내부(34)의 위쪽의 공간과 연결이 차단된다. 따라서 개폐봉(40)의 상부구멍(45)이 외기와 차단되는 상태가 되므로 기화된 질소가 개폐봉(40)의 상부구멍(45)을 통해 외부로 유출되지 않는다. 만약 개폐봉(40)이 하강하여 액체질소의 분사가 정지되는 경우에도 상부구멍(45)이 외기와 연결된 상태가 된다면 기화된 질소가 외부로 유출되어 필요없는 질소의 손실이 발생하게 된다. 따라서 본 발명의 액체질소 분사장치는 개폐봉(40)이 하강하면 개폐봉(40)의 상부구멍(45)이 외기와 차단되도록 구성한 것이다.
본 발명의 분사장치는 공압실린더 지지부(55)가 개폐봉(40)의 뒷부분을 둘러싸서 소통구멍(57)을 제외하고는 개폐봉(40)의 뒷부분을 밀폐한 구조이며 외기와의 접촉을 최소화하여 외기의 유입을 최소화하였다. 외기의 유입이 최소화되면 외기와 함께 열이 유입될 가능성이 줄어들기 때문에 질소의 기화 가능성이 감소한다.
보호케이스(70)는 아래쪽에만 배출구를 형성하고 윗방향은 밀폐된 구조이기 때문에 외기와의 접촉을 최소화하면서 보호케이스(70)의 내부의 공기가 유동하지 않도록 함으로써 히터(60)의 외기연결구멍(64)으로 불순물이 침투하는 것을 방지하고 열의 침투도 감소시키는 역할을 한다.
본 발명에 따른 액체질소 분사장치는 노즐인접공간(32)이 상하방향으로 연장되도록 형성되고, 개폐봉(40)이 상승하여 노즐인접공간(32)에서 후퇴한 상태에서 개폐봉(40)의 내측구멍은 노즐인접공간(32)의 상부에 위치하기 때문에, 기화되어 위로 상승한 질소가 개폐봉(40)의 내측구멍으로 유입될 수 있다. 즉 기화된 질소는 항상 위로 상승하기 때문에 개폐봉(40)의 하부구멍(41)은 질소를 포집하기 위해 노즐인접공간(32)의 상부에 위치하는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치의 개폐봉이 하강한 상태의 액체질소 분사부의 주변의 구성을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 3은 도 1의 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치의 개폐봉이 상승한 상태의 액체질소 분사부의 주변의 구성을 확대하여 도시한 확대도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치에서 기화된 질소가 외기로 배출되는 경로를 표시한 도면이다.

Claims (5)

  1. 일측에 분사노즐이 형성되며, 분사노즐에 연결되며 액체질소가 채워지는 노즐인접공간이 구비된 분사유도관; 및
    구동수단에 의해 상기 노즐인접공간으로 진입하거나 후퇴하면서 상기 분사노즐 또는 상기 분사노즐로 이어지는 통로를 열고 닫으며, 외측면에 내측구멍과 외측구멍이 상호간에 소정의 간격을 두고 떨어져서 형성되고 상기 내측구멍과 상기 외측구멍이 내부에서 상호간에 연결되어 소통하도록 형성된 개폐봉을 포함하며,
    상기 분사유도관은 상기 개폐봉이 진입하거나 후퇴하는 통로인 개폐봉안내부가 형성되고, 상기 노즐인접공간은 상기 개폐봉안내부의 내측에 형성되어 상기 분사노즐에 연결되며,
    상기 개폐봉이 상기 분사유도관의 상기 노즐인접공간에서 후퇴한 상태에서 상기 개폐봉의 상기 내측구멍은 상기 노즐인접공간 내에 위치하고 상기 개폐봉의 상기 외측구멍은 상기 분사유도관의 상기 개폐봉안내부의 외측에 위치하며,
    상기 개폐봉의 후단이 위치하는 상기 개폐봉안내부의 외측의 공간은 외기와 소통하여 기화된 액체질소를 외부로 배출하는 기능을 갖고,
    상기 개폐봉이 상기 노즐인접공간으로 진입하여 상기 개폐봉의 단부가 상기 분사노즐 또는 상기 분사노즐로 연결된 통로를 막은 경우에 상기 개폐봉의 상기 외측구멍은 상기 개폐봉안내부로 진입하면서 상기 외측구멍은 상기 개폐봉안내부의 외측의 공간과 차단되는 것을 특징으로 하는 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 노즐인접공간은 상하방향으로 연장되도록 형성되고, 상기 개폐봉은 상하방향으로 승강함에 의해 상기 노즐인접공간으로 진입 및 후퇴하며, 상기 개폐봉이 상승하여 상기 노즐인접공간에서 후퇴한 상태에서 상기 개폐봉의 상기 내측구멍은 상기 노즐인접공간의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 개폐봉안내부의 상부에는 개폐봉안내부의 위로 노출된 개폐봉의 뒷부분을 감싸는 공간이 형성된 지지부가 설치되고, 상기 지지부의 상기 개폐봉의 뒷부분을 감싸는 공간은 상기 지지부에 형성된 외기와 소통하는 구멍을 제외하고는 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 기화질소 배출기능을 갖는 3중 배관구조의 액체질소 분사장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 개폐봉안내부의 상부에 형성된 지지부의 둘레에는 상기 지지부를 둘러싸도록 히터가 설치되는 것을 특징으로 하는 액체질소 분사장치.
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