KR100245513B1

KR100245513B1 - 스쿠버 다이버용 부력 조절장치

Info

Publication number: KR100245513B1
Application number: KR1019980001713A
Authority: KR
Inventors: 고상근
Original assignee: 고상근
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 2000-04-01
Also published as: KR980000505A

Abstract

안전하고 편안한 다이빙을 즐길 수 있는 스쿠버 다이버용 부력조절장치를 제공하기 위하여, 공기통로와, 상기 공기통로를 출입하는 공기를 수용하고 공기의 양에 따라 부피가 변화하는 챔버와, 물통로를 가지고 있으며 외부의 압력변화에도 형상이 변하지 않는 딱딱한 재질의 하우징과; 상기 하우징의 공기통로에 연결되어 스쿠버탱크의 공기를 상기 하우징의 챔버로 선택적으로 유입시키는 공기 유입밸브와; 상기 하우징의 공기통로에 연결되어 상기 하우징의 챔버로부터의 공기를 주변으로 선택적으로 유출시키는 공기유출밸브와; 상기 공기유출밸브에 연결되어 상기 하우징의 챔버로부터의 공기를 주변으로 유출시키는 것을 보조하는 공기유출보조수단과; 상기 하우징의 물통로에 연결되어 상기 하우징내부의 물을 선택적으로 유출시키는 물유출밸브와; 상기 하우징의 물통로에 연결되어 주변의 물을 선택적으로 상기 하우징의 내부로 유입시키는 물유입밸브와; 상기 하우징내부의 챔버의 공기양을 증대시키고자하는 경우에는 상기 공기유입밸브와 상기 물유출밸브를 동시에 제어하여 스쿠버탱크로부터의 공기가 상기 공기유입밸브를 통해 상기 하우징내부의 챔버로 유입됨과 동시에 상기 물유출밸브를 열어 상기 하우징 내부의 물을 주변으로 배출시키고, 상기 하우징내부의 챔버의 공기양을 감소시키고자 하는 경우에는 상기 공기유출밸브, 상기 공기유출보조수단, 상기 물유입밸브를 동시에 제어하여 상기 하우징내부의 공기를 주변으로 유출시킴과 동시에 주변의 물이 상기 물유입밸브를 통해 하우징내부로 유입되도록 하는 조작수단을 포함하는 스쿠버다이버용 부력조절장치를 제공한다.

Description

스쿠버 다이버용 부력 조절장치(Buoyancy compensator for scuba divers)

본 발명은 스쿠버 다이버용 부력조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안정된 상태에서 상승과 하강을 쉽게 할 수 있는 부력조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 스쿠버 다이버들은 자신들의 몸이 위로 상승하거나 아래로 하강하기 위하여 또는 소정의 위치를 유지하기 위하여 부력조절장치를 사용하고 부력조절장치는 공기탱크와 연결되어 있다. 다이버의 몸에는 일반적으로 수축가능한 (flexible) 자켓이 부착되어 있다. 다이빙 중 다이버의 부피 및 무게가 변화하기 때문에 다이버의 몸을 안정되게 하기위하여 이 자켓의 부력은 조절될 필요가 있고, 부력은 자켓 내부의 공기의 부피에 따라 달라진다.

그러나, 말랑말랑한 자켓, 즉 수축가능한 부력조절기를 사용하는 경우에는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 불안정하여 편안하지 못하다.

말랑말랑한 부력조절기는 다이버가 상승함에 따라 수압이 감소하여 부피가 늘어나 부력이 증가하고, 하강함에 따라 수압이 증가하여 부피가 줄어들어 부력이 감소한다. 만약 다이버가 중성부력상태에 있을 때 외부교란이 가해져 약간 상승하면, 부력이 더욱 증가하여 더욱 상승하려는 경향이 있고, 외부교란에 의해 약간 하강하면, 부력이 감소하여 더욱 하강하려는 경향이 있다. 이런 상태를 불안정한상태라고 하고, 수축가능하고, 말랑말랑한 부력조절장치는 깊이에 따른 압력변화와 이에 따른 부피의 변화로 인하여 항상 불안정한 상태에 있게된다.

이에따라 다이버가 수중에서 중성부력상태를 유지하려할 때, 호흡공기의 부피를 의식적으로 조절하여 중성부력을 맞추려고 노력한다. 죽, 다이버가 수중에서 일정수심을 유지하려고 할 때, 외부교란이 가해져서 약간 상승하면, 부력조절기의 부피가 증가하여 양성부력이 생기므로, 다이버는 호흡을 조절하여 늘어난 부피정도의 공기량을 폐에서 방출하여 음성부력을 만들어 하강하도록 노력하여야 한다. 마찬가지로 외부교란이 가해져 약간 하강하면, 부력조절기의 부피가 감소하여 음성부력이 생기므로, 다이버는 호흡을 조절하여 줄어든 부피정도의 공기량을 폐로 흡입 하여 양성부력을 만들어 상승하도록 노력하여야 한다. 따라서 다이버가 일정 높이를 유지하려면 항상 호흡을 조절하여야 한다. 이것은 다이버가 항상 긴장하도록하여 피로하게 하며, 필요 이상의 공기를 소모하게 한다.

둘째, 안전하지 못하다.

중성부력에 있던 다이버가 상승하는 경우에 양성부력을 얻기위해 부력조절기에 공기를 주입하여 체적을 크게한다. 이때 상승함에 따라 수압이 감소하므로 부피가 더욱 늘어나 부력이 더욱 증가하고, 이에따라 상승속도가 점점커진다. 따라서 다이버는 안전을 위해 상승속도를 조절하여야 하며, 상승속도를 조절하기 위하여 부력조절기의 공기를 배출하여 부력을 감소시켜야 한다. 즉, 상승하고자 할 때 부력조절기에 공기를 주입하기도 하고 배출하기도 하는 등 숙련된 기술이 필요하고, 만일 이를 잘 하지 못하여 급상승하게되면, 잠수병에 걸리는 등 아주 위험하게 된다.

셋째, 또한 다이버가 사용하고 있는 납추의 무게에 따라 조절강도를 달리해야 하는 바, 예를 들어 4㎏의 납추를 사용할 때 중성부력을 유지하기 위하여 부력조절기의 체적이 41가 필요하다면, 같은 수심에서 6㎏의 납추를 사용할 때는 61가 필요하다. 두경우에 대하여 만약 외부교란이 가해져 같은 높이만큼 상승하면 두경우 모두 같은 비율만큼 체적이 증가한다. 예로서 10%의 체적변화가 생기면 전자는 0.41, 후자는 0.61의 부피가 변한다. 따라서 다이버는 중성부력을 유지하기 위하여 전자의 경우 0.41, 후자는 0.61의 부피를 호흡을 통하여 내쉬어야 한다. 따라서 전자보다 후자가 중성부력을 유지,조절하기 힘들다. 납추의 무게를 더욱 증가하면 같은 외부교란에 대하여 다이버가 더욱 큰 공기를 폐로부터 배출하여야 한다. 따라서 편안한 부력조절을 하려면 납추의 무게를 가능한한 작게 사용하여야 한다. 그러나 실제 다이버의 경우 작게 사용하여 할 때, 또 입수의 어려움 등 또 다른 문제점을 일으켜, 초심자일수록 무거운 납추를 사용하는 경향이 있다. 적절한 납추의 무게를 결정하는 것은 다이버의 신체적조건, 사용장비의 조건, 해수 및 담수의 차이등 경우마다 다르기 때문에 어렵다. 그러므로 일반적으로 안전을 고려하여 무거운 납추를 사용하는 경향이 있다.

넷째, 다이버가 부력을 조절하기 위해서는 자세도 고려하여야 하는 불편함이 있다.

말랑말랑한 부력조절기를 사용하는 다이버는 공기를 배출하려면, 공기의 배출경로가 부력조절기 본체보다 중력방향에 대하여 위쪽에 있어야 하다. 따라서 다이버가 수중에 있을 때의 자세를 고려하여 공기를 배출하여야 한다. 공기의 배출에 숙련이 필요하다. 특히 상승속도를 조절하고자 할 때 수시로 공기를 배출하여야 하는데 공기의 배출량 뿐만 아니라 동시에 자세도 고려하여야 한다. 따라서 상승속도를 잘 조절하기 위하여는 숙련된 기술을 필요로 한다.

상기와 같이, 말랑말랑한 자켓을 이용하는 경우에는 근본적인 문제가 해결되지 않으므로 수심의 변화에 따라 체적이 일정하면서도 부력조절이 가능한 부력조절장치가 여러 가지로 제안되었다. 그 예로서 3161028, 3643449, 4009583, 4068657, 4101998, 4114389, 4677931, 5007364, 5221161,5660503 등이 딱딱한(rigid) 재질의 부력조절장치에 대한 미국특허들이다. 이들 중 5221161를 제외한 특허들은 물을 용기 내로 주입하거나, 용기 밖으로 배출하여, 물과 공기의 체적비를 변화시켜 부력을 조정하는 것이다. 5221161은 실린더의 내부에 피스톤을 설치하고, 그 피스톤을 움직여 진공상태를 만들어 부력조절을 한다. 5660503은 딱딱한(rigid)재질의 용기내에 말랑말랑한 주머니(flexible bladder)를 이용하여 공기와 물이 섞이지 않도록한다.

부력조절장치에 있어서, 부력을 크게하기 하는 것은 스쿠바탱크의 압축공기를 이용하기 때문에, 모든 부력조절장치에서 쉽게 구현이 가능하다. 그러나 부력을 작게하기 위하여는 공기의 체적을 작게하여야 한다. 공기의 체적을 작게하기 위하여는 공기를 부력조절장치로부터 배출하여야 한다. 부력조절장치의 공기배출구를 개방하였을 때 공기의 배출이 되도록하는 방법에는 두가지가 있다. 첫째는 자연적으로 이루어지도록 하는 방법과 둘째는 공기배출보조 수단을 이용하는 방법이 있다.

자연적으로 이루어지는 방법은 주위 물의 압력과 공기의 압력차이에 의하여 공기가 배출된다. 그러나 이 압력차이가 일반적으로 대단히 작기 때문에 공기 배출에 상당한 시간이 걸리거나, 경우에 따라서는 공기 배출이 불가능하다. 그 일예로서 다이버의 자세에 따라 공기배출구 및 공기배출경로가 부력조절장치보다 상대적으로 낮은 위치에 있을 때는 공기 배출이 불가능하다. 말랑말랑한 자켓을 이용하는 경우에는 자연적으로 이루어지는 방법으로 가능하다. 그러나 딱딱한(rigid) 재질의 부력조절장치의 경우 그 구조의 복잡성으로 인하여 자연적으로 이루어지는 방법으로는 공기배출에 어려움이 많다. 자연적으로 이루어지는 방법은 간단하다는 장점이있으나, 딱딱한 재질의 부력조절장치에는 적용할 수 없는 단점이 있다.

공기배출보조 수단을 이용하는 방법에는 자연적으로 이루어지는 방법에 비하여 복잡하지만, 자연적으로 이루어지는 방법의 단점을 해결할 수 있다. 공기배출보조 수단을 이용하는 방법에도 여러 가지가 가능하다. 내부공기의 압력이 공기출구의 압력보다 상대적으로 높아야 배출이 되는데, 첫째는 내부공기의 압력을 높이는 방법이고, 둘째는 출구압력을 낮추는 방법이 있다. 미국특허 3695048, 3820348, 4045835, 4872783, 5560738 등이 공기배출보조 수단을 적용한 예이다. 내부공기의 압력을 높이는 방법으로서 스프링과 같은 탄성체를 이용한 것이 3695048, 4872783, 5560738 등이고, 케이블을 이용한 것이 3820348 이고, 출구압력을 낮추는 방법으로서 벤튜리튜브의 목부분의 진공을 이용한 것이 4045835이다.

딱딱한(rigid) 재질의 부력조절장치와 유사한 개념을 도입한 것으로서, 벨로즈(Bellows)형상으로 가변체적을 가능하게 한 것이 3820348, 5560738 등이 있다.

딱딱한(rigid) 재질의 부력조절장치에 있어서, 일정 깊이에서 중성부력을 유지하기 위하여 부력조절장치를 조정하여 평형상태를 만들 수 있다. 이때 어떤 외부 요인에 의하여 다이버가 상승되어도 딱딱한(rigid) 재질의 부력조절장치는 일정체적을 유지하고 있다. 중성을 유지할 때의 깊이보다 상승하여 있으므로, 주의 압력은 작아졌지만 부력조절장치의 내부압력은 체적이 일정함으로 그대로이다. 따라서 부력조절장치는 팽창하고자하는 힘을 받고 있다.

이때 다이버가 부력을 크게하거나 작게하거나를 조절하는 경우를 고려해 본다. 부력을 크게하는 경우는 스쿠바탱크의 압축공기를 부력조절장치의 내부로 압입시키는 것이다. 이 경우는 부력조절장치가 팽창하려는 힘을 가지고 있고, 동시에 내부의 공기압력이 주위유체의 압력보다 높지만, 압축공기의 압력보다 낮으므로, 압축공기가 부력조절장치의 내부로 압입될 수 있다. 따라서 부력조절장치의 체적이 증가될 수 있다.

부력을 작게하는 경우는 부력조절장치를 조절하여, 공기의 체적을 줄여야 하는 데, 부력조절장치가 팽창하려는 힘을 가지고 있기 때문에, 팽창되고 난 후 체적이 축소하게 된다. 즉 공기의 체적을 줄이기위한 노력과 부력조절장치가 팽창하려는 경향이 반대이기 때문에 문제를 가지고 있다. 즉 이 경우 공기부피가 팽창해서는 않되고 부피가 감소하는 것만을 허용하는 보조수단이 필요하다.

위와 반대의 경우로서, 중성을 유지할 때의 깊이보다 하강되었을 때의 경우를 고려한다. 외부압력은 증가되었지만, 내부압력은 그대로이다. 따라서 부력조절장치는 수축하려는 경향을 가지고 있다. 이와 마찬가지로 다이버가 부력을 크게하거나 작게하거나를 조절하는 경우를 고려해 본다. 부력을 작게하도록 조절하는 것은 문제가 없다. 부력을 크게하려고 할 경우에 부력조절장치가 수축하려는 경향과 다이버가 부력조절장치를 팽창시키려는 노력이 상반된다. 즉 이 경우 공기부피가 수축해서는 않되고 부피가 팽창하는 것만을 허용하는 보조수단이 필요하다.

이러한 보조수단이 필요한 경우를 요약하면 다음의 네가지가 있다.

1)부력조절장치가 팽창하고자 하는 힘이 있을 때, 부피를 크게하는 경우

2)부력조절장치가 팽창하고자 하는 힘이 있을 때, 부피를 작게하는 경우

3)부력조절장치가 수축하고자 하는 힘이 있을 때, 부피를 작게하는 경우

4)부력조절장치가 수축하고자 하는 힘이 있을 때, 부피를 크게하는 경우

즉 부력조절기를 조절할 때, 경우 1)과 3)은 문제가 되지 않으며, 2)와 4)의 경우 문제가 발생할 수 있다. 실제 다이버가 물속에서 2)와 4)의 경우를 시도하게 되는 경우가 대부분이므로 이 문제에 대한 대책이 있어야 한다. 1)의 경우는 다이버가 서서히 부피를 더욱 크게하여 부력을 증가시켜, 상승속도를 빠르게 할 필요가 있는 경우이므로, 실제로는 이럴 필요가 거의 없다. 다이버가 원하는 깊이보다 상승되어 있을 때 더욱 빠르게 상승하려고 할 경우이다. 2)의 경우는 다이버가 원하는 깊이보다 상승되어 있는 경우이므로 원하는 깊이로 하강하기 위해서는 부피를 작게할 필요가 있다. 부피를 작게할 필요가 있는데 부력조절장치는 팽창하려는 경향이 있다. 3)의 경우는 천천히 하강하는 중에, 빠르게 하강하고자 하는 경우이므로, 이럴 필요가 거의 없다. 다이버가 원하는 깊이보다 하강되어 있을 때 더욱 빠르게 하강하려고 할 경우이다. 4)의 경우는 다이버가 원하는 깊이보다 하강되어 있는 경우이므로 원하는 깊이로 상승하기 위해서는 부피를 크게할 필요가 있다. 부피를 크게할 필요가 있는데 부력조절장치는 수축하려는 경향이 있다.

즉, 이 문제의 해결은 공기부피를 크게하고자 할 때에는 수축해서는 안되게하고, 작게하고자 할 때는 켜져서는 안되게 하는 보조수단이 필요하다. 이 문제에 대한 선행기술의 상황은 미국특허 제3643449호에서 펌프출구에 체크밸브를 설치하였으나, 근본적인 문제는 해결하지 못하였다.

이와 같이 오랜 세월에 결쳐 다수의 발명특허가 있음에도 불구하고 현재까지 실제 적용가능한 딱딱한 부력조절장치는 어디에도 제시되지 못하고 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 본 발명의 목적은 쉽게 조절가능한 스쿠버 다이버용 딱딱한 부력조절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 안전하고 편안한 다이빙을 즐길 수 있는 스쿠버 다이버용 딱딱한 부력조절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 부력을 일정하게 하기위하여 공기의 부피를 일단 설정하면, 주위 압력에 관계없이 항상 일정한 체적을 갖는 딱딱한 부력조절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공기부피를 크게하고자 할 때에는 수축해서는 안되게하고, 작게하고자 할 때는 커져서는 안되게 하는 딱딱한 부력조절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공기배출을 강제로 하여 어느 자세에서도 부력을 감소시킬 수 있는 부력조절장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적들은 이하의 상세한 설명과 청구범위를 통해서 이해할 수 있을 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 개념을 설명하는 개략도.

제2도는 제1도의 작동관계를 설명하는 개략도.

제3도는 본 발명에 따른 부력조절장치의 제1실시예를 도시한 구조도.

제4도는 본 발명에 따른 부력조절장치의 제2실시예를 도시한 구조도.

제5도는 본 발명에 따른 부력조절장치의 제3실시예를 도시한 구조도.

제6도는 본 발명에 따른 부력조절장치의 제4실시예를 도시한 구조도.

제7a, 제7b도 및 제7c도는 본 발명에 따른 챔버의 다양한 실시예를 도시한 예시도로서, 제7a도는 자바라타입을, 제7b도는 벨로우즈타입을, 제7c도는 다이어프램타입을 도시한다.

제8도는 본 발명에 따른 부력조절장치의 제5실시예를 도시한 구조도.

제9도는 본 발명에 따른 부력조절장치의 제6실시예를 도시한 구조도.

제10도는 본 발명에 따른 부력조절장치의 제7실시예를 도시한 구조도.

제11도는 제8도 내지 제10도의 하우징이 복수개 결합된 상태를 예시적으로 도시한 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,11 : 챔버 2, 20 : 하우징

4 : 피스톤 6 : 래칫

8 :폴 16 : 스쿠버탱크

17 :스프링 31, 61 : 공기유입밸브

32, 62 : 공기유출밸브 51, 52 : 제1 및 제2폴

65 : 진공발생기 90 : 솔레노이드밸브

121, 123 : 물유출밸브 122, 124 :물유입밸브

131, 132 : 체크밸브

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공기의 유출입에 따라 부력이 선형적으로 변화될 수 있도록 외부압력의 변화에도 부피가 변하지 않는 딱딱한 재질에 착안하여 보다 쉽게 제작하고 쉽게 조절할 수 있는 부력조절장치를 제공한다.

본 부력조절장치는, 공기통로가 있어 공기의 출입에 따라 부피가 변화하는 챔버를 내부에 가지고 있으며, 외부의 압력변화에도 형상이 변하지 않는 딱딱한 재질의 하우징과; 상기 하우징의 챔버의 공기통로로 스쿠버탱크의 고압공기를 선택적으로 유입시키는 공기유입밸브와; 상기 하우징의 챔버의 공기통로로 공기를 선택적으로 유출시키는 공기유출밸브와; 상기 하우징의 챔버내부의 공기를 유출시킬 때 공기유출을 보조하는 공기유출보조수단과; 상기 하우징의 챔버내부로 공기를 유입시킬 때 상기 하우징의 챔버의 부피가 증대하는 것만을 허용하고, 상기 하우징의 챔버내부의 공기를 유출시킬 때 상기 하우징의 챔버의 부피가 감소하는 것만을 허용하는 챔버부피증감보조수단과; 챔버부피를 증대시킬 때, 상기 공기유입밸브의 작동과 상기 챔버부피증감보조수단을 동시에 제어하여 상기 유입밸브가 열림과 동시에 상기 챔버부피증감보조수단이 상기 하우징의 챔버의 부피증대를 허용하도록 하고, 챔버부피를 감소시킬 때, 상기 공기유출보조수단과, 상기 공기유출밸브, 상기챔버부피증감보조수단을 동시에 제어하여 상기 챔버내부의 공기유출을 원활히하고 상기 하우징의 챔버의 부피감소를 허용하도록 하는 조작수단을 포함하고 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 하우징 내부에서 왕복작동하여 상기 하우징 내부의 챔버의 부피를 조절하는 피스톤을 더욱 포함하고 있으며, 상기 챔버부피증감보조수단은 상기 피스톤이 전혀 움직이지 못하도록하는 제1위치와, 상기 피스톤을 한방향으로만 움직이는 것을 허용하여 상기 챔버의 부피를 팽창시키는 제2위치와, 상기 피스톤을 다른 방향으로만 움직이도록 허용하여 상기 챔버의 부피를 축소시키는 제3위치로 변화될 수 있는 3위치잠금장치이고, 상기 조작수단은 상기 유입밸브의 작동과 상기 3위치잠금장치를 동시에 제어하여, 작동시 상기 유입밸브가 열림과 동시에 상기 3위치잠금장치이 제2위치에서 제어되도록 하고, 해제시 상기 유입밸브가 닫힘과 동시에 상기 3위치잠금장치이 제1위치에서 제어되도록 하고, 상기 유출밸브와 상기 3위치잠금장치을 동시에 제어하여, 작동시 상기 유츌밸브가 열림과 동시에 상기 3위치잠금장치이 제 3위치에서 제어되도록 하고, 해제시 상기 유출밸브가 닫힘과 동시에 상기 3위치잠금장치이 제1위치에서 제어되도록 하는 스쿠버다이버용 부력조절장치이다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 하우징은 물통로를 더욱 포함하고 있으며,

상기 챔버부피증감보조수단은 상기 하우징의 물통로에 연결되어 상기 하우징내부의 물을 선택적으로 유출시키는 물유출밸브와, 상기 하우징의 물통로에 연결되어 주변의 물을 선택적으로 상기 하우징의 내부로 유입시키는 물유입밸브를 포함하고,

상기 조작수단은 하우징내부의 챔버의 공기양을 증대시키고자하는 경우에는 상기 공기유입밸브와 상기 챔버부피증감보조수단의 상기 물유출밸브를 동시에 제어하여 스쿠버탱크로부터의 공기가 상기 공기유입밸브를 통해 상기 하우징내부의 챔버로 유입됨과 동시에 상기 물유출밸브를 열어 상기 하우징 내부의 물을 주변으로 배출시키고, 상기 하우징내부의 챔버의 공기양을 감소시키고자 하는 경우에는 상기 공기유출밸브, 상기 공기유출보조수단, 상기 물유입밸브를 동시에 제어하여 상기 하우징내부의 공기를 주변으로 유출시킴과 동시에 주변의 물이 상기 물유입밸브를 통해 하우징내부로 유입되도록 하는 것을 특징으로 하는 스쿠버다이버용 부력조절장치이다.

즉, 본 발명은 그 내부에 공기의 유,출입에 따라 부피가 가변하는 챔버를 가지고 있는 하우징을 중심으로 공기의 유,출입시 작동관계를 명확히하고 공기유출시 작동력을 줄이기 위한 챔버부피증감보조수단을 구비한 것이 특징이다.

상기 챔버부피증감보조수단은 래칫형태일 수도 있고, 밸브형태일 수도 있다. 이하, 상기 설명한 본 발명에 따른 각 수단들이 구체화된 실시예를 설명하기 전에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기본 개념을 설명한다.

이하에서 동일한 부품 및 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여한다.

먼저 본 발명에 따른 기본적인 개념설명을 위해 제1도의 개념도를 참조하여 설명한다. 딱딱한 재질의 실린더(하우징 또는 프레임)(2)는 내부의 피스톤(4)의 움직임에 의해 부피가 가변하도록 정의되는 챔버(1)를 가지고 있다. 피스톤(4)에 의한 챔버(1)의 부피는 상부의 래칫(6)의 움직임과 하부의 공기유입밸브(10) 및 공기유출밸브(12)의 개폐에 의해 좌우된다. 본 발명의 래칫(6)은 양방향래칫(6)이고 즉, 기어이의 끝이 다른 방향으로 형성된 기어열을 각각 가지고 있고, 상기 래칫(6)을 제어하는 폴 역시 양방향 폴(bi-direction pawl)(8)이다.

또한 상기 양방향폴(8)을 제어하는 신포(111)(112)와 상기 공기유입밸브(10)및 공기유출밸브(12)를 제어하는 신호(101)(102)는 동시에 전달되는 것이 본 발명의 또 다른 핵심이다. 즉, 제어신호(101),(111)는 공기유입밸브(10)와 폴(8)에 동시에 가해져서, 공기가 들어옴과 동시에 폴(8)을 해제하여 피스톤(4)을 상부로 이동시키는 것을 허용하여 챔버(1)내의 공기가 유입되어 챔버(1)의 부피가 커지게 된다. 또한 제어신호(102(112)는 공기유출밸브(12)와 폴(8)에 동시에 가해져서, 공기가 수중으로 유출됨과 동시에 폴(8)이 해제되어 래칫(6)과 피스톤(4)이 챔버(1)의 부피를 줄일 수 있는 방향으로 이동하게 되는 것이다.

제2도는 제1도의 개념에서 폴(8)과 밸브(10)(12)를 동시에 제어하기 위하여 각 각 동일한 작동선을 사용하고 있음을 도시하고 있는 바, 작동선(13)(14)을 당기면 각각의 작동이 이루어 지도록 하면된다. 도면에서 참조부호 16은 스쿠버탱크를 지칭한다.

즉, 제1도 및 제2도의 개념도에서는 챔버(1)의 부피가 증감할 때 원하는 방향으로만 작동되도록 하기위한 챔버부피증감보조수단으로서, 래칫과 폴어셈블리를 제시하고 있다.

이하, 상기와 같은 기본 개념하에 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 제1실시예는 제3도에 도시한 바와 같이, 스쿠버탱크(16)와 연결되어 고압으로 압축된 공기를 스쿠버탱크(16)로부터 공급받을 수 있도록 되어 있고, 본 부력조절장치는 하우징(2)과, 하우징(2) 하부에 형성된 공기입구(21)와 공기출구(22)에 각각 설치된 공기유입밸브(31)와, 공기유출밸브(32), 하우징(2) 내부의 피스톤(4)에 고정된 래칫(6)(ratchet)과, 일단의 상기 래칫(6)에 고정되고 타단이 상기 하우징(2)에 고정된 스프링(17)과, 상기 래칫(6)의 상승운동을 제어하는 제1폴(pawl)(51)과, 상기 래칫(6)의 하강운동을 제어하는 제2폴(52)과, 그리고 상기 제1폴(51)과 상기 공기유입밸브(31)의 작동을 제어하는 제1조작부(41)와, 상기 제2폴(52)과 상기 공기유출밸브(32)의 작동을 제어하는 제2조작부(42)를 구비하고 있다.

또한 하우징(2)내부에는 피스톤(4)이 왕복운동하도록되어 있고, 피스톤(4)의 왕복에 따라 부피가 변화하는 영역을 챔버(1)라고 정의한다.

스쿠버탱크(16)로부터의 공급호스는 부력조절장치의 하우징(2)의 저면에 설치된 공기유입밸브(31)를 통해 하우징(2)과 연결되어 있고, 공기유입밸브(31)의 옆에는 하우징(2)으로부터 공기를 유출시키기 위한 공기 유출밸브(32)가 설치되어 있다. 공기유입밸브(31)와 공기 유출밸브(32)는 각각 제1조작부(41)와 제2조작부(42)에 와이어인 작동선(43)(43)으로 연결되어 있다. 공기유입밸브(31)와 공기유출밸브 (32)는 상기 작동선(43)(43)을 당기면 밸브가 열리게 되고 작동선(43)(43)을 놓으면 리턴되어 밸브가 닫히게 하는 구조로서 밸브에 관한 당업자라면 누구나 쉽게 제작할 수 있는 구조이므로 여기서 자세한 설명은 생략한다.

상기 하우징(2)은 부피의 변화가 적은 딱딱한 재질이고, 이 재질로는 금속, 비금속 모두 가능하나, 주로 해수에서 사용되는 점을 고려하여, 해수에 대한 내식성이 좋은 재질이어야 한다. 하우징(2)의 형상은 도시한 바와 같이 제작상 유리하고, 압력용기로서 작용하고, 공기가 새지않도록 실링이 용이하며, 내부에 피스톤 (4)이 왕복운동하기 쉽게 하기 위하여 원기둥형상으로 하는 것이 바람직하다.

상기 하우징(2)의 내부에는 상,하로 왕복운동할 수 있는 피스톤(4)이 설치되어 있고, 상기 피스톤(4)에는 슬라이드하면서 밀봉이 잘되도록 하기위하여 0-링(5)이나, 스프링으로 보강된 테프론실을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 피스톤(4)의 윗면 가운데는 막대형상의 래칫(6)이 고정되어 있는 바, 래칫(6)은 폴(51)(52)과의 작동관계가 빈번하게 일어나므로 금속재질로 제작하고, 피스톤(4)과의 고정은 용접이나 기타 결합수단에 의해 고정될 수 있다. 래칫(6)은 일반적으로 하나의 기어열을 가지고 있으나, 본 실시예에서는 2개의 기어열을 가지고 있고, 그 중 하나의 기어열은 각 기어이가 아래로 향하고, 다른 기어열의 기어이는 모두 위로 향하도록 되어 있다. 즉, 두 개의 기어열은 각각 아랫방향과 윗방향으로의 이동을 제어하기 위함이다. 봉 명세서에서는 윗방향의 이동을 제어하기 위하여 기어이가 윗방향으로 향하고 있는 기어열을 제1기어열(71)이라 하고, 아랫방향의 이동을 제어하기 위하여 기어이가 아랫방향으로 향한 기어열을 제2기어열 (72)이라고 정의한다. 각 기어열의 배치는 도시한 바와 같이, 서로 마주보도록하여 아래 설명하는 폴 등의 배치와 아울러 설계상, 작동상 간섭이 일어나지 않도록 하는 것이 바람직하다.

상기 래칫(6)의 상단에는 막대가 수평하게 고정되어 있는 바, 이 막대는 양쪽에 스프링을 장착하기 위한 스프링 지지대(18)이다. 스프링(17)의 일단은 도시한 바와 같이, 스프링지지대(18)에 고정되어 있고 타단은 하우징(2)의 하부에 고정되어있다. 또한 스프링(17)이 안정되게 인장하기 위하여 스프링 가이드(19)를 하우징 (2)의 양측에 각각 설치하여 스프링(17)이 가이드(19) 내부에 위치하도록 하고 있다. 또한, 이 스프링(17)은 인장스프링으로 항상 래칫(6)이 아랫방향으로 힘을 받도록 하고 있다. 다만, 스프링(17)의 탄성력은 하우징(2)내부로 유입되는 압축공기에 의해 피스톤(4)을 상부로 미는 힘보다는 작아야 한다.

여기서 스프링을 대신하여 고무 등 다른 탄성수단을 사용할 수 있음은 물론이다.

상기 래칫(6)의 상승운동을 제어하기 위한 제 1 폴(pawl)(51)은 하우징(2)의 상부에서 래칫(6)의 상기 제1기어열(71)과 맞물릴 수 있는 위치에 설치되어 있다.

제 2폴(52) 역시 하우징(2)의 상부에서 래칫(6)의 상기 제2기어열(72)과 맞물릴 수 있는 위치에 설치되어 있으므로, 각 폴(51)(52)은 서로 마주보고 있다. 이폴은 통상적으로 회전하는 타입이 아니고 왕복운동하는 폴로서, 제 1폴(51)과 제2폴(52)은 상기 제1기어열(71)과 제2기어열(72)의 기어이 형상을 고려하여 운동을 방해하는 형상으로 설계되어야 하는 바, 기본적으로 계단을 이룬 막대형상이다.

이 폴(51)(52)들은 상기 설명한 공기유입밸브(31)와 공기유출밸브(32)와 같이, 폴(51)(52)의 후단은 각각 제1조작부(41)와 제2조작부(42)에 와이어인 작동선 (44)(43)으로 연결되어 있고, 이 작동선(44)(43)을 당기면 폴(51)(52)이 뒤로 밀려서 래칫(6)과의 물림이 해제되도록하고 작동선을 놓으면 폴(51)(52)이 스프링(51a)(52a)등의 탄성수단에 의해 앞으로 전진하게 되어 래칫(6)과 물리게 되는 구조이고, 이 역시 당업자에게 너무나 당연한 기술이기에 자세한 설명 및 도시는 생략한다.

한편, 상기 공기유입밸브(31)와 상기 제1폴(51)의 작동을 제어하는 제1조작부(41) 및 상기 공기유출밸브(32)와 상기 제2폴(52)의 작동을 제어하는 제2조작부 (42)는 위에서 이미 설명한 바와 같이, 각각 연결된 작동선(44)(43)을 당길 수 있고, 작동선의 당김을 해제할 수 있는 구조를 가지면 된다. 따라서 도시한 바와 같이, 다이버가 손으로 작동하기 쉽게 하기 위하여 가위 형상으로 제작하되 폴과 밸브에 각각 연결된 2개의 작동선을 동시에 당길 수 있도록 한다. 제1,2조작부 (41)(42)가 가위형상이므로 다이버는 손으로 필요에 따라 조작부를 쉽게 작동시킬수 있게 된다.

이하에서 상기와 같은 구성을 가진 본 실시예에 따른 부력조절장치의 작동관계를 설명한다.

먼저 압축공기를 부력조절장치에 유입시키려고 하면, 다이버가 가위 형상의 제1조작부(41)를 작동시켜 공기유입밸브(31)와 제1폴(51)과 연결된 작동선(44)을 당긴다. 이에 공기유입밸브(31)가 열리게 되어 스쿠버탱크(16)로부터의 압측공기가 공기유입구(21)를 통해 하우징(2)의 저면으로 유입된다. 한편, 래칫(6)의 상방운동을 제한하는 제1 폴(51) 역시 작동선(44)에 의해 해제되게 되므로 래칫(6)의 상방이동이 자유롭게 된다.

따라서 하우징(2)으로 유입된 압축공기는 래칫(6)을 아랫방향으로 이동시키려는 스프링(17)의 힘을 극복하고 피스톤(4)을 상부로 이동시키게 되어 챔버(1) 내부로 공기가 유입되어 부력이 증가한다.

제1조작부(41)의 작동선(44)을 당긴 상태에서 소정의 시점에서 공기유입을 중단시키고자 할 경우에는 조작부(41)을 해제하여 작동선(44)을 놓으면 공기유입밸브(31)는 닫혀서 더 이상의 공기 유입이 방해되고, 또한 제1폴(51)이 앞으로 전진하여 래칫(6)의 상방운동을 중지시키게 되어 챔버(1)내부의 공기의 양과 부피는 일정수준에서 유지된다.

한편, 공기를 부력조절장치로부터 수중으로 유출시키려고 하면, 다이버가 가위 형상의 제2조작부(42)를 작동시켜 공기유출밸브(32)와 제2폴(52)과 연결된 각각의 작동선(43)을 동시에 당긴다. 이에 공기유출밸브(32)가 열리게 되어 하우징(2)으로부터의 공기가 수중으로 유출된다. 한편, 래칫(6)의 하방운동을 제한하는 제2 폴(52) 역시 작동선(43)에 의해 해제되게 되므로 래칫(6)의 하방이동이 자유롭게 된다.

따라서 래칫(6)은 압축스프링(17)의 복원력에 의해 아래로 이동하면서 피스톤(4)을 하우징(2)의 아래로 밀게되고 피스톤(4)은 하우징(2) 내부의 공기를 저면의 공기유출밸브(32)쪽으로 밀어내어 수중으로 배출하게 되어 부력을 줄이게 된다.

제2조작부(42)의 작동선(43)을 당긴 상태에서 소정의 시점에서 공기유출을 중단시키고자 할 경우에는 제2조작부(42)를 해제하여 작동선(43)을 놓으면 공기유출밸브(32)는 닫혀서 더 이상의 공기 유출이 방해되고, 또한 제2폴(52)이 앞으로 전진하여 래칫(6)의 하방운동을 중지시키게 되어 하우징(2)내부의 공기의 양과 부피는 일정수준에서 유지된다.

제4도는 상기 제1실시예의 스프링(17)을 제거하고, 그 대신에 진공발생기(65)를 부가하여 구성한 제2실시예이다.

수동조작기(15)는 제3도의 제1조작부(41)와 제2조작부(42)를 하나로 그린 것이며, 공기입구(21), 공기출구(22)와 공기유입밸브(31), 공기유출밸브(32)를 분리하면서 공압회로기호로 표시하였다.

한편, 공기유출밸브(32)의 출구에 진공발생기(65)를 부착하였고, 진공발생기 (65)는 압축공기에 의하여 작동되는 것으로서, 진공발생기작동밸브인 기계작동2위치밸브(63)에 의하여 압축공기가 공급된다. 진공발생기작동밸브(63)는 공기유출밸브(32)와 기계적으로 연동된다. 여기서 공기유입밸브(31)와 공기유출밸브(32)는 기계작동2위치밸브(machanically operated 2 way valve)이다.

진공발생기(65)는 도시하지는 않았지만 공기를 수중에 보다 능동적으로 배출하기 위한 장치로서, 일반적으로 노즐형상이고, 노즐에 압축공기가 통과하면 베르누이정리에 의하여 노즐목에 압력이 낮아져, 노즐목으로 챔버내의 공기를 흡입한다. 즉, 진공발생기는 챔버내의 공기를 능동적으로 배출하여 주위의 압력보다 챔버내의 압력을 낮게 유지시킨다. 그러면 피스톤 내외부의 압력차에 의한 힘이 발생하여 챔버의 체적이 작아지는 방향으로 피스톤이 움직인다. 따라서 스프링(17)이 없어도 체적을 감소시켜 부력을 줄일 수 있다.

이하, 작동원리는 제3도와과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

제5도는 본 발명에 따른 부력조절장치의 제3실시예를 도시한 것으로, 제1실시예가 기계적구성이라면, 본 실시예는 전기적 구성을 포함하였다는 점에서 차이가 나지만, 그 기본적인 원리는 동일하다고 할 수 있다.

조작부의 컨트롤패널(25)은 팽창(expansion)과 수축(contraction)의 두 개의버튼(26)(27)을 통하여 조작되는 솔레노이드밸브(90)를 채택하고 있다. 솔레노이드밸브(90)는 중심배기3방향5포트파일럿솔레노이드밸브(center exhaust 3way 5port pilot solenoid valve)를 채택하여 3위치잠금을 실현하고 있다.

공기유입밸브(61)와 공기 유출밸브(62)는 단순히 단속하는 공압작동 2위치밸브(pneumatically operated 2 way valve)를 사용하고, 제3도에 도시한 바와 같은 래칫과 폴어셈블리를 채택하고 있고 자세한 도시는 생략한다. 챔버확장을 위한 제1폴(51)은 제1공압실린더(81)에 의해 움직이고, 챔버의 수축을 위한 제2폴(52)은 제2공압실린더(82)에 의해 움직이도록 한다. 여기서 제1폴(51)은 상기 설명한 바와 같이, 미도시된 래칫이 챔버의 부피를 확장하는 방향으로만 피스톤(4)과 함께 움직이는 것을 허용하도록 구성되고, 제2폴(52)은 챔버(1)의 부피를 줄이는 것을 허용하는 방향으로만 미도시된 래칫이 피스톤과 함께 움직이도록 구성되어 있는 점에서 제3도 및 제4도와 동일하다.

이 실시예에서 폴어셈블리와 공기유입밸브(31), 공기유출밸브(32)등을 구동하는 동력은 스쿠버탱크(16)의 압축된 고압공기를 이용한다는 점에서 제1실시예와 차이가 나고, 또한 스프링(17)을 대신하여 진공발생기(65)를 채택하여 공기유출을 보조한다는 점에 있다고 할 수 있다. 또한 솔레노이드밸브(90)을 작동하는 동력은 전기에너지이므로 컨트롤패널(25)은 전기신호를 출력한다.

이하, 작동관계를 설명하면, 컨트롤패널(25)의 버튼이 눌러지지 않을 때는 솔레노이드밸브(90)는 제1위치(91)에 있으므로 스쿠버탱크(16)의 공기는 솔레노이드브(90)와 공기유입밸브(61) 또는 공기유출밸브(62)에 아무런 공압을 가하고 있지않다.

컨트롤패널(25)의 팽창버튼을 누르면 솔레노이드밸브(90)는 제2위치(92)에 오게 되므로, 스쿠버탱크(16)의 공압은 공기유입밸브(61)에 가해져서 스쿠버탱크 (16)로부터의 공기가 챔버(1)내부로 들어가도록 함과 동시에 제1공압실린더(81)를 작동하여 제1폴(51)을 해제하여 미도시된 래칫이 하우징(2)내의 챔버의 부피를 확장하도록 하여 챔버내부의 공기유입을 원할하게 한다.

컨트롤패널(25)의 수축버튼을 누르면 솔레노이드밸브(90)는 제3위치(93)에 오게되므로 스쿠버탱크(16)의 공압은 공기유출밸브(62)를 열고 챔버의 공기가 수중으로 유출되도록 되도록 하고, 이와 동시에 제2공압실린더(82)를 작동하여 제2폴(52)이 해제되어 미도시된 래칫이 챔버의 부피를 축소하는 방향으로 작동되도록 허용하여 챔버내부의 공기유출을 원할하게 한다. 여기서 제3실시예와 같이 공기유출밸브 (62)의 공기유출을 원할히 보조하기 위하여 진공발생기(65)을 채택하고 있고, 공기유출밸브(62)의 작동과 동시에 진공발생기(65)를 작동시킨다.

제6도는 본 발명에 따른 제4실시예를 도시하고 있는 것으로, 조작부를 기계적수동밸브인 2위치밸브(35)(36)로 구성한 것이 특징이다. 손의 힘으로 작동되는 기계작동 2위치밸브인 팽창밸브(35)와 수축밸브(36)를 각각 작동시키면 상기 제3실시예에서 설명한 것과 같은 작동관계가 이루어진다. 다만, 컨트롤패널(25)과 솔레노이드밸브(90)를 채택하는 제2실시예보다 수동작동이므로 손에 힘이 많이 들어갈 수 있다는 점에서 차이가 난다.

한편, 제7a도, 제7b도 및 제7c도는 하우징(2) 내지 프레임 내부의 챔버(1)의 부피가 변화하기 위해서는 래칫(6)과 동시에 움직이는 피스톤(4)이 밀봉되면서 움직여야 하므로 여러 가지 구성이 고려될 수 있다는 것을 도시한 것이다.

즉, 제7a도는 자바라(121)타입이고, 제7b도는 밸로우즈(122)타입이고, 제7c도는 다이어프램타입(rolling diaphram)(123)이다.

제8도는 본 발명에 따른 제5실시예를 도시하고 있는 것으로, 이전에 설명한 실시예와 달리 챔버부피증감보조수단으로 래칫과 폴어셈블리를 사용하지 아니하고, 또한 하우징내부가 밀폐된 구성을 한 것이 특징이다.

따라서 앞선 실시예보다 부력조절장치의 크기를 훨씬 줄일 수 있는 잇점이 있다.

이 실시예의 하우징(20)은 딱딱한 재질로서, 이전의 실시에는 피스톤을 사용함으로써 원통형상인 반면에 형상에 제한이 없으며, 내부의 챔버(11) 역시 무정형으로 종래의 말랑말랑한 재질에 의해 정의된다. 챔버(11)에는 하우징(20)의 바깥쪽과 공기를 교환하는 공기통로(23)가 있으며, 챔버(11) 바깥의 하우징(20)에는 주변의 물로 채워져 있으며 주변과 물교환을 하는 물통로(24)가 구비되어 있고, 상기 공기통로(23) 및 물통로(24)의 위치는 본 발명과 무관하다.

공기통로(23)에는 공기유입밸브(61)와 공기유출밸브(62)가 병렬로 연결되어 있다. 본 실시예에서는 공기통로(23)를 하나만 구비하고 있는 것으로 도시되고 있으나, 앞선 실시예에서 도시한 바와 같이 2개의 공기통로를 구비하여 각 공기통로에 상기 밸브(61)(62)를 연결하여도 동일한 효과를 가져오는 것은 당연하다.

하우징(20)은 물통로(24)에는 물유출밸브(121)와 물유입밸브(122)가 병렬로 연결되어 있고, 각 밸브(121)(122)와 물통로(24) 사이에는 밸브개방시 역류를 방지하기 위한 체크밸브(131)(132)가 각각 구비되어 있고, 체크밸브(131)(132)가 각 밸브(121)(122)의 후방에 위치하여도 동일한 작용을 하는 것은 당연하다.

물유출입밸브(121)(122) 및 공기유출입밸브(61)(62)는 각각 공압작동 2위치밸브이다.

공기유출밸브(62)에는 스쿠버탱크의 고압공기에 의해 진공을 발생시키는 진공발생장치(65)가 구비되어 있고, 조작부로서, 제6도의 제4실시예와 같이, 손의 힘으로 작동되는 기계작동 2위치밸브인 팽창밸브(35)와 수축밸브(36)를 구비하고 있다.

팽창조작부인 팽창밸브(35)는 공기유입밸브(61) 및 물유출밸브(121)와 연결되어 스쿠버탱크(16)의 고압공기가 각 밸브(61)(121)에 선택적으로 작동하게 한다.

팽창밸브(35)작동시 스쿠버탱크(16)의 고압공기가 공기유입밸브(61)를 통해 하우징(20)의 말랑말랑한 챔버(11)로 유입됨과 동시에 물유출밸브(121)를 열어 하우징(20)내부의 물을 주변으로 방출한다.

또한, 수축조작부인 수축밸브(36)는 공기유출보조수단인 진공발생장치(65)와, 공기유출밸브(62)와, 물유입밸브(122)에 각각 연결되어 있어, 수축밸브(36)작동시 스쿠버탱크(16)의 고압공기가 진공발생장치(65)와 공기유출밸브(62)를 작동시켜 하우징(20)의 챔버(11)내의 공기를 주변으로 능동적으로 방출하여 챔버(11)의 부피를 줄이게 된다. 이때 챔버(11)의 부피가 줄어든 만큼 주변의 물이 물유입밸브(122)를 통해 하우징(20)으로 유입된다.

한편, 팽창밸브(35) 및 수축밸브(36)의 작동시 일시적으로 하우징(20)의 물이 원하는 방향이 아닌 방향으로 역류하는 것을 방지하는 것이 필요하므로 본 실시예에서는 상기 설명한 체크밸브(131)(132)를 각각 구비하고 있다.

제9도는 본 발명에 따른 제6실시예를 도시하고 있는 것으로, 상기 제5실시예의 하우징(20), 챔버(11), 각 밸브(61)(62)(121)(122)를 그대로 채택하고 있다.

제5실시예가 기계적구성이라면, 본 실시에는 전기적 구성을 포함하였다는 점에서 차이가 나지만, 그 기본적인 원리는 동일하다고 할 수 있다.

조작부의 컨트롤패널(25)은 팽창(expansion)과 수축(contraction)의 두개의 버튼(26)(27)을 통하여 조작되는 솔레노이드밸브(90)를 채택하고 있다. 솔레놀이드 밸브(90)는 중심배기3방향5포트파일럿솔레노이드밸브(center exhaust 3way 5port ilot solenoid valve)를 채택하여 챔버(11)의 부피 팽창, 수축을 제어한다.

공기유입밸브(61) 및 물유출밸브(121)은 제1공압라인(73)으로 솔레노이드 밸브(90)에 연결되어 있고, 공기유출밸브(62), 진공발생장치(65), 물유입밸브(122)는 제2공압라인(74)으로 솔레노이드밸브(90)에 연결되어있다.

이하, 작동관계를 설명하면, 컨트롤패널(25)의 버튼의 눌러지지 않을 때는 솔레노이드밸브(90)는 제1위치(91)에 있으므로 스쿠버탱크(16)의 공기는 솔레노이드브(90)와 공기유출입밸브(61)(62) 및 물유출입밸브(121)(122)에 아무런 공압을 가하고 있지 않다.

컨트롤패널(25)의 팽창버튼(26)을 누르면 솔레노이드밸브(90)는 제2위치(92)에 오게 되므로, 스쿠버탱크(16)의 공압은 공기유압밸브(61)에 가해져서 스쿠버탱크(16)로부터이 공기가 챔버(11)내부로 들어가도록 함과 동시에 물유출밸브(122)를 작동하여 하우징(20)내부의 물을 주변으로 유출시킨다.

컨트롤패널(25)의 수축버튼(27)을 누르면 솔레노이드밸브(90)는 제3위치(93)에 오게되므로 스쿠버탱크(16)의 공압은 진공발생장치(65)를 작동시킴과 동시에 공기유출밸브(62)를 열어 하우징(20)내부의 공기를 능동적으로 배출시키고, 이와 동시에 물유입밸브(122)를 작동하여 하우징(20)내부의 챔버(11)의 부피가 축소하는 방향으로 작동되도록 허용하여 챔버(11)내부의 공기유출을 원활하게 한다.

한편, 이 실시예에도 제5실시예와 같이 체크밸브(131)(132)가 각각 구비되어 물유출밸브(121) 및 물유입밸브(122)의 작동시 일시적인 역류현상을 방지하고 있다.

제10도는 본 발명의 제7실시예를 도시한 것으로, 제8도의 제5실시예 및 제9도의 제6실시예와 기본적으로 동일한 구성을 하고 있으며, 특히 제8도의 제5실시예와 흡사하고 단지 밸브를 기계작동2위치밸브를 채택하고 있는 점에서 차이가 난다.

수동동작기(15)는 예를 들어 제3도의 제1조작부(41)와 제2조작부(42)를 하나로 그린 것으로, 이는 제4도와 동일하고, 이에 따라 공기 유입밸브(31), 공기유출밸브(32), 물유출밸브(123), 물유입밸브(124)는 각각 기계작동2위치밸브(machanically operated 2 way valve)이다.

한편, 공기유출밸브(32)의 출구에 진공발생기(65)를 부착하였고, 진공발생기(65)는 압축공기에 의하여 작동되는 것으로서, 기계작동2위치밸브인 진공발생기 작동 밸브(63)에 의하여 압축공기가 공급된다. 진공발생기작동밸브(63)는 공기유출밸브(32)와 기계적으로 연동되도록 구성된다.

수동동작기(15)에는 팽창작동선(43)에 의해 공기유입밸브(31)와 물유출밸브(123)과 연결되어 작동선을 당기면(또는 해제하면) 밸브(31)(123)가 개방되어 공기가 챔버(11)내부로 유입됨과 동시에 하우징(20)의 물이 주변으로 유출된다.

또한 수동조작기(15)에는 수축작동선(44)이 의해 공기유출밸브(32), 진공발생기작동밸브(63), 물유입밸브(124)를 제어하는 바, 작동선(44)를 당기면(또는 헤제하면 진공발생기(65)와 공기유출밸브(32)에 의해 챔버(11)내부의 공기가 주변으로 유입됨과 동시에 물유입밸브(124)를 통해 물이 하우징(20)내부로 유입되어 챔버(11)내의 공기유출을 허용하게 된다.

제11도는 상기 제8도 내지 제10도에 도시한 하우징을 다수개 구비하여 하나의 하우징과 같이 사용할 수 있는 것을 제시하고 있다. 이는 하우징의 크기를 적절하게 조절하여 부력이 필요한 정도에 맞게 실제 적용할 수 있도록 하기 위함이다.

하우징(20a)(20b)(20c)의 각 물통로(24a)(24b)(24c)는 각각 하나의 물통로로 통합되어 상기 설명한 물유입밸브 및 물유출밸브와 연결되고, 각 공기통로 (23a)(23b)(23c) 역시 하나의 공기통로로 통합되어 상기 설명한 공기유입밸브 및 공기유출밸브와 연결되도록 구성한 것이다.

본 발명은 종래의 수축가능한 말랑말랑한 부력조절장치의 단점을 극복하고 딱딱한 부력조절장치를 실제 실용화한 것에 그 장점이 있다고 할 수 있다.

즉, 첫째로 편안하다는 것이다.

만약 다이버가 중성부력에 있을 때 외부교란이 가해져 약간 상승하거나 하강하여도 챔버의 체적이 변하지 않으므로 항상 중성부력을 유지하기 때문에 다이버가 중성부력을 유지하려고 노력하지 않아도 되므로 다이버는 편안함을 느낄 수 있게된다.

둘째, 안전하다는 것이다.

다이버가 상승하여도 부력조절장치가 항상 일정한 체적을 유지하기 때문에 항상 같은 부력을 유지하여 속도의 상승이 완만하다. 따라서 스쿠버다이빙에 능숙하지 못한 비숙련자라도 상승속도조절에는 문제가 없고, 상대적으로 안전하다.

셋째로 납추의 무게에 관계없이 부력조절이 용이하다.

본 발명에 의해 딱딱한 하우징 내의 챔버는 부피가 변하지 않기 때문에 어떤 납추의 무게에 대해서도 부력조절이 동일하게 소요된다.

넷째로 공기배출을 위해 자세를 수정할 필요가 없다.

본 발명에서는 챔버의 체적을 줄이기 위해 공기유출밸브의 작동뿐아니라 공기의 체적을 줄이기 위한 수단이 구비되어 있으므로 어떤 자세에서도 공기배출이 가능하다.

한편, 상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 3위치잠금장치과, 조작수단, 그리고 쳄버를 이루는 형상 등은 다양하게 변화될 수 있음을 알 수 있다. 그러나, 이러한 변형과 변화는 본 발명의 기본적인 정신을 벗어나지 않고 본 발명의 범위에 속하게 된다는 것을 첨부된 청구범위를 통해 알 수 있을 것이다.

Claims

공기통로가 있어 공기의 출입에 따라 부피가 변화하는 챔버를 내부에 가지고 있으며, 외부의 압력변화에도 형상이 변하지 않는 딱딱한 재질의 하우징과; 상기 하우징의 챔버의 공기통로로 스쿠버탱크의 고압공기를 선택적으로 유입시키는 공기유입밸브와; 상기 하우징의 챔버의 공기통로로 공기를 선택적으로 유출시키는 공기유출밸브와; 상기 하우징의 챔버내부의 공기를 유출시킬 때 공기유출을 보조하는 공기유출보조수단과; 상기 하우징의 챔버내부로 공기를 유입시킬 때 상기 하우징의 챔버의 부피가 증대하는 것만을 허용하고, 상기 하우징의 챔버내부의 공기를 유출시킬 때 상기 하우징 챔버의 부피가 감소하는 것만을 허용하는 챔버부피증감보조수단과; 챔버부피를 증대시킬 때, 상기 공기유입밸브의 작동과 상기 챔버부피증감보조수단을 동시에 제어하여 상기 유입밸브가 열림과 동시에 상기 챔버부피증감보조수단이 상기 하우징의 챔버의 부피증대를 허용하도록 하고, 챔버부피를 감소시킬 때, 상기 공기유출보조수단과, 상기 공기유출밸브, 상기 챔버부피증감보조수단을 동시에 제어하여 상기 챔버내부의 공기유출을 원활히 하고 상기 하우징의 챔버의 부피감소를 허용하도록 하는 조작수단을 포함하는 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제1항에 있어서, 상기 하우징 내부에서 왕복작동하여 상기 하우징 내부의 챔버의 부필르 조절하는 피스톤을 더욱 포함하고 있으며, 상기 챔버부피증감보조수단은 상기 피스톤이 전혀 움직이지 못하도록 하는 제1위치와, 상기 피스톤을 한방향으로만 움직이는 것을 허용하여 상기 챔버의 부피를 팽창시키는 제2위치와, 상기 피스톤을 다른 방향으로만 움직이도록 허용하여 상기 챔버의 부피를 축소시키는 제3위치로 변환될 수 있는 3위치잠금장치이고, 상기 조작수단은 상기 유입밸브의 작동과 상기 3위치잠금장치를 동시에 제어하여, 작동시 상기 유입밸브가 열림과 동시에 상기 3위치잠금장치가 제2위치에서 제어되도록 하고, 해제시 상기 유입밸브가 닫힘과 동시에 상기 3위치잠금장치이 제1위치에서 제어되도록 하고, 상기 유출밸븍와 상기 3위치잠금장치을 동시에 제어하여, 작동시 상기 유출밸브가 열림과 동시에 상기 3위치잠금장치이 제3위치에서 제어되도록 하고, 해체시 상기 유츌밸브가 닫힘과 동시에 상기 3위치잠금장치가 제1위치에서 제어되도록 하는 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제 2항에서, 상기 공기유출보조수단은 스쿠버탱크의 압축공기를 이용한 진공발생장치로서, 상기 공기유출밸브의 출구에 연결되어 있는 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제 2항에 있어서, 상기 3위치잠금장치는 상기 피스톤의 상부에 고정되어 서로 다른 방향의 기어열을 가진 래칫과, 상기 래칫의 상승이동을 선택적으로 방해하는 제1폴과, 상기 래칫의 하강이동을 선택적으로 방해하는 제2폴을 포함하고 있으며, 상기 제1위치는 상기 제1폴과 상기 제2폴이 상기 래칫의 움직임을 막고 있는 상태이고, 상기 제2위치는 상기 제1폴이 해제되어 상기 래칫이 챔버의 채적을 크게하기 위하여 이동하는 것이 허용되는 상태이고, 상기 제3위치는 상기 제2폴이 해제되어 상기 래칫이 챔버의 체적을 줄이는 방향으로 이동하는 것이 허용되는 상태이고, 상기 제1폴과 상기 제2폴은 상기 조작수단에 의해 제어되는 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제4항에 있어서. 일단이 상기 래칫에 고정되고 타단이 상기 하우징에 고정되어 상기 래칫이 항상 하우징의 아랫방향으로 힘을 받도록 지지하고 있는 탄성수단을 더욱 포함하고 있으며, 상기 탄성수단의 힘은 상기 공기유입밸브에 의해 챔버내부로 유입되는 공기에 의해 상기 피스톤을 밀어올리는 힘보다 작은 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제4항에 있어서. 상기 조작수단은 제1 및 제2조작수단으로 나뉘어지고. 각각 기계적수동조작기로써 각각의 연결된 와이어를 당겼다가 놓았다 할 수 있는 구성이고, 상기 공기유입밸브와 공기유출밸브는 각각 와이어를 당기면 개방되고 와이어를 해제하면 닫히는 밸브이고, 상기 제1폴과 상기 제2폴은 각각 와이어를 당기면 상기 래칫을 해제하고 와이어를 놓으면 상기 래칫이 잠기게 하기 위하여, 상기 조작수단들과 상기 밸브들 그리고 상기 폴들은 각각 와이어에 의해 움직이는 가동부와 와이어를 놓으면 리턴되는 탄성체를 포함하고 있고. 상기 제1조작수단은 공기유입밸브와 3위치잠금장치 중 제1폴과 각각 와이어로 연결되어 있고, 상기 제1폴과 상기 공기유입밸브에 연결된 각각의 와이어를 동시에 당김으로써 상기 제1폴을 해제하고, 상기 공기유입밸브를 개방하고, 상기 제2조작수단은 공기유출밸브와 3위치잠금장치 중 제2폴과 각각 와이어로 연결되어 있어. 상기 제2폴과 상기 공기유출밸브에 연결된 각각의 와이어를 동시에 당김으로써 상기 제2폴을 해제하고 상기 공기유출밸브를 개방하는 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제4항에 있어서, 상기 조작수단은 제1 및 제2조작수단으로 나뉘어지고, 각 조작수단들은 스쿠버탱크로부터의 공압을 개폐하는 기계작동 2위치밸브이고, 상기 3위치잠금장치의 상기 제1폴과 제2폴은 각각 상기 제1조작수단 및 상기 제2조작수단과 공압라인으로 연결된 공압실린더에 연결되어 제1조작수단 및 제2조작수단에 공압이 가해질 때 해제되도록 되어있고, 상기 공기유입밸브와 상기 공기유출밸브는 일측이 챔버와 통하고, 타측은 각각 스쿠버탱크 및 주위와 통하도록 되어 있으며, 각각 제1조작수단을 통한 공압과, 제2조작수단을 통한 공압에 의해 제어되는 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제4항에 있어서, 상기 조작수단은 각기 다른 두 개의 전기적 신호를 발하는 컨트롤패널과, 상기 컨트롤패널 및 스쿠버탱크와 연결되어 상기 컨트롤패널의 서로 다른 신호에 따라 3위치를 가지는 중심배기3위치5포트파일럿솔레노이드밸브를 포함하고 있으며, 상기 제1폴과 연결되어 작동시키는 공압실린더와 2위치공압밸브인 공기유입밸브는 제1 공압라인으로 상기 솔레노이드밸브에 연결되어 있고, 상기 제2폴과 연결되어 작동시키는 공압실린더와 2위치공압밸브인 공기유출밸브는 제2공압라인으로 연결되어 있고, 상기 스쿠버탱크는 상기 솔레노이드밸브와 상기 공기유입밸브와 각각 연결되어 있는 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 물통로를 더욱 포함하고 있으며, 상기 챔버부피증감보조수단은 상기 하우징의 물통로에 연결되어 상기 하우징 내부의 물을 선택적으로 유출시키는 물유출밸브와, 상기 하우징의 물통로에 연결되어 주변의 물을 선택적으로 상기 하우징의 내부로 유입시키는 물유입밸브를 포함하고, 상기 하우징내부의 챔버의 공기양을 증대시키고자하는 경우에는 상기 공기유입밸브와 상기 챔버부피증감보조수단의 상기 물유출밸브를 동시에 제어하여 스쿠버탱크로부터의 공기가 상기 공기유입밸브를 통해 상기 하우징내부의 챔버로 유입됨과 동시에 상기 물유출밸브를 열어 상기 하우징 내부의 물을 주변으로 배출시키고, 상기 하우징내부의 챔버의 공기양을 감소시키고자 하는 경우에는 상기 공기유출밸브. 상기 공기유출보조수단, 상기 물유입밸브를 동시에 제어하여 상기 하우징내부의 공기를 주변으로 유출시킴과 동시에 주변의 물이 상기 물유입밸브를 통해 하우징내부로 유입되도록 하는 조작수단을 포함하는 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제9항에 있어서, 상기 챔버부피증감보조수단은 물유출밸브 개방시 물이 상기 하우징의 물통로로 들어가는 것을 방지하는 제1 역류방지수단과, 상기 물유입밸브 개방시 물이 상기 하우징의 물통로로부터 주변으로 유출되는 것을 방지하는 제2 역류방지수단을 더욱 포함하는 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제10항에 있어서, 상기 제1역류방지수단은 상기 하우징의 물통로와 상기 물유출밸브사이에 위치한 일방향밸브이고, 상기 제2역류방지수단은 상기 하우징의 물통로와 상기 물유입밸브사이에 위치한 일방향밸브인 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 공기유출보조수단은 노즐형상으로 스쿠버탱크의 압축공기를 공급받아 진공상태를 발생시켜 능동적으로 공기를 배출하는 진공발생장치인 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 조작수단은 팽창조작부와 수축조작부로 나뉘어지고, 각 조작부는 스쿠버탱크로부터의 공압을 선택적으로 개폐하는 기계작동 2위치밸브이고, 상기 공기유입밸브, 상기 공기유출밸브, 물유입밸브 및 물유출밸브는 각각 2위치공압밸브이고, 상기 팽창조작부는 상기 공기유입밸브 및 물유출밸브와 연결되고, 수축조작부는 상기 공기유출밸브, 상기 공기유출보조수단 및 상기 물유입밸브와 연결되어있는 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 조작수단은 각기 다른 두 개의 전기적 신호를 발하는 컨트롤패널과, 상기 컨트롤패널 및 스쿠버탱크와 연결되어 상기 컨트롤패널의 서로 다른 신호에 따라 3위치를 가지는 중심배기3위치5포트파일럿솔레노이드밸브를 포함하고 있으며, 상기 공기유입밸브, 상기 공기유출밸브, 물유입밸브 및 물유출밸브는 각각 2위치공압밸브이고, 상기 공기유입밸브, 상기 물유출밸브 및 상기 공기유출보조수단은 제1 공압라인으로 상기 솔레노이드밸브에 연결되어있고, 상기 공기유출밸브와 상기 물유입밸브는 제2 공압라인으로 상기 솔레노이드밸브에 연결되어 있고, 상기 스쿠버탱크는 상기 솔레노이드밸브와 상기 공기유입밸브와 각각 연결되어 있는 스쿠버다이버용 부력조절장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 조작수단은 팽창조작부와, 수축조작부로 나뉘어지고, 각각 기계적수동조작기로써 각각의 연결된 와이어를 당겼다가 놓았다 할 수 있는 구성이고, 상기 공기유입밸브, 공기유출밸브, 물유입밸브, 물유출밸브는 각각 연결된 와이어를 당기고 놓음에 따라 선택적으로 개폐되는 2위치밸브이고, 상기 공기유출보조수단은 스쿠버탱크와 연결되어 스쿠버탱크의 고압공기가 선택적으로 유입될 수 있도록 허용하는 2위치밸브를 더욱 포함하고 있으며, 상기 팽창조작부는 상기 공기유입밸브 및 물유출밸브와 와이어로 연결되고, 상기 수축조작부는 상기 공기유출밸브, 상기 공기유출보조수단의 2위치밸브 및 상기 물유입밸브와 와이어로 연결되어 있는 스쿠버다이버용 부력조절장치.
공기통로와, 상기 공기통로를 출입하는 공기를 수용하고 공기의 양에 따라 부피가 변화하는 챔버와, 물통로를 각각 가지고 있으며 외부의 압력변화에도 형상이 변하지 않는 딱딱한 재질의 적어도 2개의 하우징과; 상기 적어도 2개의 하우징의 각각의 공기통로가 연통되는 하나의 통로에 연결되어 스쿠버탱크의 공기를 상기 하우징의 챔버로 선택적으로 유입시키는 공기유입밸브와; 상기 적어도 2개의 하우징의 각각의 공기통로가 연통되는 하나의 통로에 연결되어 상기 하우징의 챔버로부터의 공기를 주변으로 선택적으로 유출시키는 공기 유출밸브와; 상기 공기유출밸브에 연결되어 상기 하우징의 챔버로부터의 공기를 주변으로 유출시키는 것을 보조하는 공기유출보조수단과; 상기 적어도 2개의 하우징의 각각의 물통로가 연통되는 하나의 통로에 연결되어 상기 하우징내부의 물을 선택적으로 유출시키는 물유출밸브와; 상기 적어도 2개의 하우징의 각각의 물통로가 연통되는 하나의 통로에 연결되어 주변의 물을 선택적으로 상기 하우징의 내부로 유입시키는 물유입밸브와; 상기 하우징내부의 챔버의 공기양을 증대시키고자하는 경우에는 상기 공기유입밸브와 상기 물유출밸브를 동시에 제어하여 스쿠버탱크로부터의 공기가 상기 공기유입밸브를 통해 상기 하우징내부의 챔버로 유입됨과 동시에 상기 물유출밸브를 열어 상기 하우징 내부의 물을 주변으로 배출시키고, 상기 하우징내부의 챔버의 공기양을 감소시키고자 하는 경우에는 상기 공기유출밸브, 상기 공기유출보조수단, 상기 물유입밸브를 동시에 제어하여 상기 하우징내부의 공기를 주변으로 유출시킴과 동시에 주변의 물이 상기 물유입밸브를 통해 하우징내부로 유입되도록 하는 조작수단을 포함하는 스쿠버다이버용 부력조절장치.