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(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2016-0112882
(43) 공개일자 2016년09월28일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
B05B 1/02 (2006.01) C04B 35/10 (2006.01)
C04B 35/48 (2006.01) C04B 35/565 (2006.01)
(52) CPC특허분류
B05B 1/02 (2013.01)
C04B 35/10 (2013.01)
(21) 출원번호 10-2015-0039276
(22) 출원일자 2015년03월20일
심사청구일자 2015년03월20일
(71) 출원인
박금석
광주광역시 광산구 월계로 117-32, 라인1차아파트
108동 509호 (월계동)
(72) 발명자
박금석
광주광역시 광산구 월계로 117-32, 라인1차아파트
108동 509호 (월계동)
(74) 대리인
한상수
전체 청구항 수 : 총 6 항
(54) 발명의 명칭 유체 분사노즐의 제조방법
(57) 요 약
본 발명의 일 실시예는, 유체의 유입을 안내하는 수용홈이 경사지게 형성된 수용부, 상기 수용부의 하부에 일체
로 형성되는 몸체부, 상기 몸체부의 하부에 일체로 형성되는 토출부를 포함하는 유체 분사노즐의 제조방법에 있
어서, 세라믹 소재의 분말로 이루어진 출발 원료에 기타 첨가제를 혼합하는 혼합단계; 상기 혼합단계에서 혼합된
분말을 설정된 형태를 가진 금형에 넣고 가압 성형하는 성형단계; 성형된 노즐의 중앙에 축선상으로 노즐구멍을
형성하는 노즐구멍 형성단계; 설정 형상으로 성형된 노즐을 소성하는 소성단계; 상기 소성단계를 거치며 제조된
노즐의 외부를 연마하는 연마단계;를 포함하는 유체 분사노즐의 제조방법을 제공한다.
대 표 도 - 도2
공개특허 10-2016-0112882
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(52) CPC특허분류
C04B 35/48 (2013.01)
C04B 35/565 (2013.01)
공개특허 10-2016-0112882
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명 세 서
청구범위
청구항 1
유체의 유입을 안내하는 수용홈이 경사지게 형성된 수용부, 상기 수용부의 하부에 일체로 형성되는 몸체부, 상
기 몸체부의 하부에 일체로 형성되는 토출부를 포함하는 유체 분사노즐의 제조방법에 있어서,
세라믹 소재의 분말로 이루어진 출발 원료에 기타 첨가제를 혼합하는 혼합단계;
상기 혼합단계에서 혼합된 분말을 설정된 형태를 가진 금형에 넣고 가압 성형하는 성형단계;
성형된 노즐의 중앙에 축선상으로 노즐구멍을 형성하는 노즐구멍 형성단계;
설정 형상으로 성형된 노즐을 소성하는 소성단계;
상기 소성단계를 거치며 제조된 노즐의 외부를 연마하는 연마단계;
를 포함하는 유체 분사노즐의 제조방법.
청구항 2
제1항에 있어서,
상기 세라믹 소재는 알루미나, 지르코니아 및 탄화규소 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 유
체 분사 노즐.
청구항 3
제1항에 있어서,
상기 혼합단계에서, 세라믹 소재의 분말 60~90중량%, 희토류 산화물은 0.1~5 중량%, 기타 첨가물 5~20중량%가
되도록 혼합되는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐의 제조방법.
청구항 4
제1항에 있어서,
상기 노즐구멍 형성단계는 드릴 가공을 통해 노즐의 중심축을 따라 1차로 노즐구멍을 형성하는 단계와, 1차로
형성된 노즐구멍에 초경합금된 와이어를 삽입한 후 연마제를 투입하면서 직선 왕복 운동시킴으로써 설정 직경으
로 연마하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐의 제조방법.
청구항 5
제1항에 있어서,
상기 연마단계에서, 상기 수용홈의 경사면이 0.01-0.03의 조도(roughness)를 갖도록 연마되는 것을 특징으로 하
는 유체 분사노즐의 제조방법.
청구항 6
제1항에 있어서,
공개특허 10-2016-0112882
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상기 연마단계에서, 상기 토출부는 수평면에 대해 40-50도의 경사 각도를 갖도록 하측 방향으로 테이퍼지게 연
마되는 것을 특징으로 하는 유체 분사노즐의 제조방법.
발명의 설명
기 술 분 야
본 발명은 유체 분사노즐에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내구성 및 경도를 향상시킬 수 있도록 세라믹으로 형[0001]
성된 유체 분사노즐의 제조방법에 관한 것이다.
배 경 기 술
일반적으로 노즐이라 함은 수용성 용액이나 기체 등의 유체를 압력을 이용하여 분사할 때 사용되는 도구이다.[0002]
종래의 많은 분사용 노즐은 노즐구멍에 걸리는 고압에 의해, 독한 화학적 성질을 보유한 유체에 의해 장기간 사[0003]
용시 노즐구멍이 변형되거나 그 직경이 넓어져 고른 분사가 이루어지기 힘들었다.
이와 같이 고른 분사가 이루어지지 않는다면 그 노즐을 이용하여 제조하고자 하는 제품의 균일성을 저해하는 요[0004]
인이 될 수 있다.
한편, 노즐은 그 재질이나 분사각, 노즐 올의 크기(직경), 노즐의 판형 길이 등에 따라 제조가 달라지지만 다음[0005]
의 제조방법이 보편적으로 알려져 있다.
첫째, 고분자를 재료로 하여 사출 성형하는 것으로, 통상 PVC를 사용하여 압출성형 방법으로 제조된다.[0006]
둘째, 황동을 사용하여 절삭공구로 가공하는 것으로, 금속을 가공하여 노즐각 및 크기 등을 고려하여 분사노즐[0007]
을 제작한다.
셋째, 고압사출 노즐의 재료는 황동에 비하여 경도가 높은 스텐레스강, 탄소강 등 고강도의 특수 금속을 가공하[0008]
여 제조한다.
이러한 방법들에 의해 생산된 노즐에는 각각 많은 문제점들이 실시과정에서 노출되었는데 다음과 같다.[0009]
첫 번째의 경우 압력이 낮은 초저압 분사용 노즐로 사용되고 경도 및 강도가 약하여 많은 양의 분사와 고압을[0010]
요하는 작업에 사용치 못하고, 장시간 사용도 불가능하므로 산업용으로 사용하기에는 적합하지 못하다. 즉, 독
성 있는 유체를 분사시키기에는 적절하지 못하다.
두 번째는 저압용 및 낮은 고압분무기에 사용되나 강도가 낮아 잦은 교체주기로 연속성이 떨어진다. 특히, 황동[0011]
은 경도가 낮기 때문에 분무 중 노즐구멍이 파형으로 변하여 분사각이 달라지고, 분무방울의 맺힘 현상이 나타
나므로 유실수 과실의 표면 반점을 발생시키는 가장 주요한 원인으로 사료되고 있다.
세 번째는 특수강을 사용하므로 제조공정상 원료 단가가 높다. 또한 장시간 고압 분사시 노즐 내부에 파행적인[0012]
미세 균열이 발생되어 좌우 및 상하의 노즐 반경이 다르게 분사되고 분무량이 일정하지 않게 된다.
선행기술문헌
특허문헌
(특허문헌 0001) 한국공개특허 제10-2011-0002287호 [0013]
발명의 내용
공개특허 10-2016-0112882
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해결하려는 과제
본 발명은 공정에 필요한 유체를 장시간 분사하여도 노즐각의 변화가 없고, 분사량이 일정하며, 잦은 교체주기[0014]
없이 사용 가능한 유체 분사노즐의 제조방법을 제공한다.
과제의 해결 수단
본 발명의 일 실시예는, 유체의 유입을 안내하는 수용홈이 경사지게 형성된 수용부, 상기 수용부의 하부에 일체[0015]
로 형성되는 몸체부, 상기 몸체부의 하부에 일체로 형성되는 토출부를 포함하는 유체 분사노즐의 제조방법에 있
어서, 세라믹 소재의 분말로 이루어진 출발 원료에 기타 첨가제를 혼합하는 혼합단계; 상기 혼합단계에서 혼합
된 분말을 설정된 형태를 가진 금형에 넣고 가압 성형하는 성형단계; 성형된 노즐의 중앙에 축선상으로 노즐구
멍을 형성하는 노즐구멍 형성단계; 설정 형상으로 성형된 노즐을 소성하는 소성단계; 상기 소성단계를 거치며
제조된 노즐의 외부를 연마하는 연마단계;를 포함하는 유체 분사노즐의 제조방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 세라믹 소재는 알루미나, 지르코니아 및 탄화규소 중 적어도 어느 하나를 포함할 수[0016]
있다.
일 실시예에 있어서, 상기 혼합단계에서, 세라믹 소재의 분말 60~90중량%, 희토류 산화물은 0.1~5 중량%, 기타[0017]
첨가물 5~20중량%가 되도록 혼합될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 노즐구멍 형성단계는 드릴 가공을 통해 노즐의 중심축을 따라 1차로 노즐구멍을 형성[0018]
하는 단계와, 1차로 형성된 노즐구멍에 초경합금된 와이어를 삽입한 후 연마제를 투입하면서 직선 왕복 운동시
킴으로써 설정 직경으로 연마하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 연마단계에서, 상기 수용홈의 경사면이 0.01-0.03의 조도(roughness)를 갖도록 연마[0019]
될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 연마단계에서, 상기 토출부는 수평면에 대해 40-50도의 경사 각도를 갖도록 하측 방[0020]
향으로 테이퍼지게 연마될 수 있다.
발명의 효과
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고밀도, 고경도를 가진 세라믹을 이용하여 노즐을 생산하여 장시간 분사하여도[0021]
노즐각의 변화가 없고, 분사량이 일정하며, 잦은 교체주기 없이 사용이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발[0022]
명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유체 분사 노즐의 단면도.[0023]
도 2는 도 1에 따른 유체 분사노즐을 제조하기 위한 과정을 나타낸 흐름도.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로[0024]
구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확
하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유
사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐[0025]
아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이
어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아
공개특허 10-2016-0112882
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니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.[0026]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 유체 분사 노즐을 도시하고 있다.[0027]
도 1을 참고하면, 일 실시예의 유체 분사 노즐(1)은 중심부에 축선상으로 노즐구멍이 형성되고, 상측에서 하측[0028]
으로 단계적으로 감소하는 외경을 갖는 원통형의 중공체로 형성될 수 있다.
예컨대, 일 실시예의 유체 분사 노즐(1)은 수용부(10), 수용부(10)의 하측에 형성되는 몸체부(20) 및 몸체부[0029]
(20)의 하측에 형성되는 토출부(30)를 포함하며, 수용부(10), 몸체부(20) 및 토출부(30)는 세라믹 분말을 출발
원료로 금형에서 일체로 제작될 수 있다.
세라믹 재질로는 고밀도, 고경도 등을 고려하여 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 탄화규소(SiC) 중 어느 하[0030]
나가 포함될 수 있다. 이와 같이 세라믹 재질로 형성된 유체 분사 노즐은 장시간 사용시에도 분사각의 변화가
최소화되고, 분사량이 일정하게 유지될 수 있다.
수용부(10)는 유체가 유입되는 부분으로, 반경 외측방향으로 돌출하는 플랜지가 구비된다.[0031]
수용부(10)의 내부에는 유체가 유입될 수 있도록 수용홈(11)이 형성되는데, 수용홈(11)은 중앙 측으로 경사면[0032]
(12)을 형성하여 후술하는 몸체부(20)의 제1 노즐구멍으로 유체를 유도한다. 수용홈(11)의 경사면(12)은 유체의
효율적인 분사를 위해 0.01-0.03의 조도(roughness)를 갖도록 가공되는 것이 바람직하다.
몸체부(20)는 수용부(10)의 하측에 수용부(10)의 외경보다 작은 외경을 갖도록 일체로 형성되며, 그 중앙에는[0033]
수직 방향으로 제1 노즐구멍(21)이 형성되고, 제1 노즐구멍(21)의 상단은 수용홈(11)과 연통된다.
이때 수용부(10)의 수용홈(11)과 몸체부(20)의 제1 노즐구멍(21)의 연결 부분에 제1 노즐구멍(21)의 직경보다[0034]
큰 직경을 갖는 가공부(13)가 형성될 수 있다. 가공부(13)는 수용홈(11)의 조도를 설정 조도로 가공할 때 그 효
율을 높여줄 수 있다. 예컨대, 가공부(13)는 V자 형태로 형성된 수용홈(11)의 경사면(12)과 노즐구멍(21) 간에
서로 직각을 이루도록 함으로써 조도 가공시 간섭을 최소화할 수 있게 된다.
토출부(30)는 몸체부(20)의 하측에 일체로 형성되며, 그 중앙에는 제1 노즐구멍과 연통되도록 수직 방향으로 제[0035]
2 노즐구멍(31)이 형성된다.
토출부(30)의 외측은 하측 방향으로 테이퍼지게 형성된다. 예컨대, 토출부(30)의 하단이 평평하게 형성될 경우[0036]
유체의 분사시 맺힘 현상이 발생할 우려가 있다. 이를 방지하기 위해서 일 실시예에 의한 토출부(30)는 테이퍼
지게 형성되는 것이다. 이때, 토출부(30)는 수평면에 대해 40-50도의 경사 각도(θ)를 갖는 것이 좋다. 예컨대,
토출부(30)의 경사 각도가 40도 미만일 경우 유체의 맺힘 현상 방지 효과가 미비하고, 경사 각도가 50도를 초과
할 경우 가공의 어려움이 있다.
도 2는 일 실시예에 의한 유체 분사노즐의 제조과정을 나타낸 것이다.[0037]
도 1및 도 2를 참고하면, 일 실시예에 의한 유체 분사노즐의 제조방법은, 혼합단계(S10), 성형단계(S20), 노즐[0038]
구멍 형성단계(S30), 소성단계(S40), 연마단계(S50)를 포함한다.
혼합단계(S10)는 세라믹 소재의 분말로 이루어진 출발 원료에 기타 첨가제를 혼합하는 단계이다. 세라믹 재질로[0039]
는 화학적으로 안정하고 산이나 약품에 대하여 우수한 내식성과 내마모성 그리고 내열성이 높은 알루미나, 지르
코니아, 탄화규소 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만 알루미나는 후술하는 단계에서 표면을 설정된 조도로
형성하는데 어려움이 있기 때문에 지르코니아가 주재료로 적용되는 것이 좋다.
일 실시예의 유체 분사노즐은 세라믹 소재의 분말에 희토류 산화물 및 기타 첨가물이 첨가될 수도 있다. 희토류[0040]
산화물은 5가의 산화니오븀(Nb2O5)이 적용될 수 있다.
예컨대 전체 100중량%를 기준으로, 주재료인 세라믹 소재는 60~90중량%, 희토류 산화물은 0.1~5 중량%, 기타 첨[0041]
가물 5~20중량%가 되도록 혼합될 수 있다.
세라믹 소재 분말의 첨가량에 따라 제조된 유체 분사노즐의 내구성에 차이가 생기게 되므로, 대체적으로 세라믹[0042]
공개특허 10-2016-0112882
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소재의 함량이 높으면 높을 수록 노즐의 강도는 높고, 수명이 길어진다.
성형단계(S20)는 혼합단계에서 고루 혼합된 분말을 설정된 형태를 가진 금형에 넣고 소정의 압력으로 가압하여[0043]
성형하는 단계이며, 이후 150±20℃에서 건조하는 과정을 거친다.
노즐구멍 형성단계(S30)는 노즐의 중앙에 축선상으로 노즐구멍을 형성하는 단계이다. 노즐구멍 형성단계는 드릴[0044]
가공을 통해 노즐의 중심축을 따라 대략적인 노즐구멍을 형성하는 단계와, 대략적으로 형성된 노즐구멍에 와이
어를 삽입한 후 직선 왕복 운동시킴으로써 정밀하게 연마하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 와이어는 금속의
탄화물 분말을 소성해서 만든 초경합금이 사용될 수 있고, 다이아몬드 파우더로 이루어진 연마제가 투입될 수
있다.
소성단계(S40)는 설정 형상으로 성형된 노즐을 챔버에서 3~5℃/min의 승온속도로 가열하여, 450~500℃ 부근에서[0045]
약 40분 정도 1차로 구워내며 각종의 유기물을 태워 버린 후, 승온속도를 3℃/min으로 가열하여 1,450℃ ~
1,700℃까지 온도를 올려 설정된 형태의 노즐을 형성하는 단계이다. 여기서 상승온도가 높을 수록 치밀하고, 내
구성이 강한 소결체를 얻을 수 있다.
이후, 노즐을 서서히 냉각시킴으로써 소성단계를 마무리할 수 있다. 이렇게 냉각된 소결체는 고밀도, 고경도의[0046]
노즐이 될 수 있다.
연마단계(S50)는 소성단계를 거치며 제조된 노즐은 표면이 거친 상태로 제조될 수 있으므로, 연마기를 이용하여[0047]
냉각된 노즐의 거친 표면을 연마하여 완성된 노즐을 제조하는 단계이다.
예컨대, 분사노즐의 상단부인 수용부(10)에는 유체의 유입을 안내하는 수용홈(11)이 경사지게 형성되고, 수용홈[0048]
(11)의 경사면(12)은 유체의 효율적인 분사를 위해 0.01-0.03의 조도(roughness)를 갖도록 연마 가공되는 것이
바람직하다.
또한, 분사노즐의 하단부인 토출부(30)에 유체의 맺힘 현상이 발생하는 것을 방지하기 위해, 토출부(30)는 수평[0049]
면에 대해 40-50도의 경사 각도(θ)를 갖도록 하측 방향으로 테이퍼지게 연마 가공될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명[0050]
의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해
할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로
이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가
지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등[0051]
개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
부호의 설명
1; 유체 분사 노즐[0052]
10; 수용부 11; 수용홈
12; 경사면 13; 가공부
20; 몸체부 21; 제1 노즐구멍
30; 토출부 31; 제2 노즐구멍
공개특허 10-2016-0112882
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도면
도면1
도면2
공개특허 10-2016-0112882
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