KR100797653B1 - Vortex tube - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 볼텍스 튜브의 구조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional vortex tube.
도 2는 본 발명의 볼텍스 튜브에 적용되는 볼텍스 이론을 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating the vortex theory applied to the vortex tube of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼텍스 튜브의 분해상태를 도시한 사시도이다.Figure 3 is a perspective view showing an exploded state of the vortex tube according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 볼텍스 튜브의 결합상태를 도시한 사시도이다.Figure 4 is a perspective view showing a state of coupling of the vortex tube of FIG.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼텍스 튜브의 내부 단면을 도시한 도면이다.5 is a view showing an internal cross-section of the vortex tube according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인바디의 측면을 도시한 도면이다.6 is a view showing the side of the main body according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼텍스 튜브의 내부 작동상태를 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing an internal operating state of the vortex tube according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼텍스 튜브가 캐비넷 쿨러에 적용된 상태를 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing a state in which the vortex tube is applied to the cabinet cooler according to an embodiment of the present invention.
*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명** Description of symbols on main parts of the drawings *
A - 볼텍스 튜브(Vortex Tube) 100 - 메인바디A-Vortex Tube 100-Main Body
101 - 체결부 102 - 캡고정부101-Fastener 102-Cap
103 - 압축공기 주입구 104 - 발생기 안착부103-compressed air inlet 104-generator seat
105 - 공기순환부 106 - 공기배출홈105-Air circulating unit 106-Air exhaust groove
107 - 암나사 110 - 냉기토출부107-Female thread 110-Cold air outlet
120 - 냉각홈 121 - 슬립너트 고정부120-Cooling groove 121-Slip nut fixing part
130 - 냉각핀 131 - 나사공130-Cooling fin 131-Threaded hole
132 - 요철 140 - 캡132-Unevenness 140-Caps
200 - 볼텍스 발생기 210 - 제1진입부200-Vortex Generator 210-First Entry
220 - 제2진입부 221 - 투입구220-2nd entry 221-Slot
230 - 볼텍스 회전실 240 - 관통공230-Vortex Rotating Room 240-Through Hole
250a,250b - 소음기 300 - 조절밸브250a, 250b-Silencer 300-Control Valve
400 - 캐비넷 벽체400-cabinet wall
본 발명은 볼텍스 튜브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각핀과 냉각홈이 형성된 메인바디와 내측의 공기순환부를 일체의 구조로 형성시켜 자연스럽고 신속한 냉각효과(공랭)가 발생하며, 이에 따라 메인바디의 과열을 방지하여 냉각효율을 높이고, 사용자가 화상을 입는 것을 방지하도록 구성되었으며, 전자장치의 제어함 체를 냉각하는 캐비넷 쿨러에 적용시 나사부가 형성된 체결부에 공기배출홈을 별도로 형성하여 캐비넷 내부의 공기가 외부로 배출될 수 있는 배출기능을 가지므로 별도의 배출구 기능을 담당하는 구조를 생략할 수 있고, 배출된 공기는 메인바디의 요철이 형성된 냉각핀 및 냉각홈을 타고 상승하여 냉각효율을 향상시키도록 구성된 볼텍스 튜브에 관한 것이다.The present invention relates to a vortex tube, and more particularly, the main body formed with a cooling fin and a cooling groove and an air circulation unit formed therein in an integrated structure to generate a natural and rapid cooling effect (air cooling). It is designed to increase the cooling efficiency by preventing overheating and prevent the user from getting burned.In case of applying it to the cabinet cooler that cools the control box of the electronic device, the air outlet groove is formed separately in the fastening part where the screw part is formed to make the inside of the cabinet. Air can be discharged to the outside, so the structure that functions as a separate outlet can be omitted, and the discharged air rises on the cooling fins and cooling grooves formed with the unevenness of the main body to increase the cooling efficiency. A vortex tube configured to improve.
일반적으로 볼텍스 튜브(Vortex Tube)는 비용이 저렴하며 신뢰성이 높고 유지보수의 필요성이 전혀 없는 냉각장치로써 산업현장 곳곳의 국부적 냉각문제에 대한 해결책으로 사용되고 있으며, 산업현장에서 사용되는 일반적인 압축공기(콤프레셔)를 구동 에너지원으로 사용한다. 또한, 볼텍스 튜브는 기계적 구동부가 전혀 없이 차가운 공기와 뜨거운 공기의 흐름을 동시에 만들어 내며, 온도 조절범위는 -46℃ 에서 +127℃이며, 냉기 유량 조절범위는 28 SLPM 에서 4248 SLPM이고, 최대 냉각능력은 2571 Kcal/hr수준이다.In general, Vortex Tube is an inexpensive, reliable, and maintenance-free cooling device that is used as a solution to local cooling problems throughout the industry, and is a general compressed air (compressor) used in industrial sites. ) Is used as a driving energy source. In addition, the Vortex tube produces both cold and hot air flows without mechanical drives at all, with a temperature range of -46 ° C to + 127 ° C, and a cold air flow range of 28 SLPM to 4248 SLPM, with maximum cooling capacity. Is 2571 Kcal / hr.
이러한 볼텍스 튜브는 전자 제어 및 통신장비의 냉방, 기계 가공 공정의 국부적 냉각(절삭유 대체), 고온환경에 설치된 CCTV 카메라의 냉각, 용탕의 응고, 납땜 또는 용접부위의 냉각, 대용량 스위칭 소자의 냉각, 고온 메카니칼 실링 부위의 냉각 및 가혹한 저온환경 조성용 성능시험장비 제작 등에 사용되고 있다.These vortex tubes are used for cooling electronic control and communication equipment, local cooling of machining processes (replacement of cutting oil), cooling of CCTV cameras installed in high temperature environments, solidification of molten metals, cooling of soldering or welding areas, cooling of large switching elements, high temperature It is used for the cooling of mechanical sealing parts and the production of performance test equipment for the creation of harsh low temperature environment.
이하, 종래의 볼텍스 튜브의 각 구성부와 이들 구성부가 갖는 단점을 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, each component of the conventional vortex tube and the disadvantages of these components will be described with reference to the drawings.
도 1은 종래의 볼텍스 튜브의 구조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional vortex tube.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 볼텍스 튜브는 압축공기의 주입을 위한 압축공기 주입부(15)가 형성되는 메인바디(10)와 상기 메인바디(10)에 결합되어 냉기와 열기를 발생시키는 볼텍스 발생기(14) 및 상기 볼텍스 발생기(14)와 결합되는 공기순환튜브(12); 상기 메인바디(10)에 결합되는 커버(13) 및 상기 커버(13)에 결합되는 조절밸브(16)와 캡(17)으로 구성되며, 캐비넷에 고정용 너트를 사용하여 설치되어, 내부로 냉기를 분사하여 전자제어장치를 냉각시키고 내부로 불순물이 침투하는 것을 방지하는 캐비넷 쿨러(cabinet cooler)등으로 주로 사용된다.As shown in FIG. 1, the conventional vortex tube is coupled to the
기존의 볼텍스 튜브는 주입구(15)로부터 공급된 압축공기가 볼텍스발생기(14)와 공기순환튜브(12)를 거치며 냉기와 열기로 분리되어 열기는 공기순환튜브(12)의 일측에 배치된 조절밸브(16)와의 틈새를 통해 외부로 배출되고, 냉기는 전방의 분사구를 통해 분사되는 구조로 열기의 배출이 원활하게 이루어질수록 그 효율이 높아지게 된다.Conventional vortex tube is compressed air supplied from the inlet (15) is passed through the
그러나, 기존의 볼텍스 튜브는 공기순환튜브(12)로부터 방출되는 열기로 인하여 공기순환튜브(12)가 과열되므로 사용자가 공기순환튜브(12)와 접촉시 화상의 우려가 있어 그대로는 사용이 어려우므로, 상기 공기순환튜브(12)의 외측에 별도의 커버(13)를 형성시켜 사용자가 공기순환튜브(12)에 직접적으로 접촉하는 것을 방지해 상기의 문제점을 해소하였다. 그러나 상기와 같이 공기순환튜브(12)의 외측에 별도의 커버구조가 씌워질 경우 공기순환튜브(12)로부터 배출된 직접적인 열기의 경우 조절밸브(16)를 이용한 배출구조를 통해 외부로 배출되지만, 공기순환튜브(12) 표면으로부터 발생하는 열기의 경우 외부로 신속하게 배출되지 못하고, 메 인바디(10)와 공기순환튜브(12)의 사이에 잔류하며 공기순환튜브(12)의 열기가 배출되는 것을 방해하여 볼텍스 튜브의 냉각효율을 저하시키는 문제점이 있다.However, since the
따라서, 본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각핀과 냉각홈이 형성된 메인바디와 내측의 공기순환부를 일체의 구조로 형성시켜 자연스럽고 신속한 냉각효과(공랭)가 발생하며, 이에 따라 메인바디의 과열을 방지하여 냉각효율을 높이고, 사용자가 화상을 입는 것을 방지하도록 구성된 볼텍스 튜브를 제공함에 있다.Therefore, the present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to form a natural structure and a fast cooling effect by forming the main body and the air circulation unit inside the cooling fins and the cooling groove is formed integrally (Air cooling) occurs, and thus, to prevent overheating of the main body to increase the cooling efficiency, and to provide a vortex tube configured to prevent the user from being burned.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전자장치의 제어함체를 냉각하는 캐비넷 쿨러에 적용시 나사부가 형성된 체결부에 공기배출홈을 별도로 형성하여 캐비넷 내부의 공기가 외부로 배출될 수 있는 배출기능을 가지므로 별도의 배출구 기능을 담당하는 구조를 생략할 수 있는 볼텍스 튜브를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to form a separate air discharge groove in the fastening portion formed with a screw thread when applied to the cabinet cooler for cooling the control box of the electronic device has a discharge function that can discharge the air inside the cabinet to the outside It is to provide a vortex tube that can omit the structure responsible for the separate outlet function.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 캐비넷 쿨러에 적용시 공기배출홈을 통해 배출된 공기는 메인바디의 요철이 형성된 냉각핀 및 냉각홈을 타고 상승하여 냉각효율을 향상시키도록 구성된 볼텍스 튜브를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a vortex tube configured to improve the cooling efficiency of the air discharged through the air discharge groove when applied to the cabinet cooler ascends through the cooling fins and cooling grooves formed with the irregularities of the main body have.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일측의 체결부와, 타측의 캡고정부와, 외부 압축공기 주입을 위한 압축공기 주입구와, 상기 압축공기 주입구 내측으 로 형성된 발생기 안착부와, 상기 발생기 안착부와 캡고정부 사이에 형성된 공기순환부로 구성되는 메인바디; 상기 발생기 안착부에 삽입되며, 상기 압축공기 주입구로부터 압축공기를 공급받아 냉기를 분사하는 볼텍스 발생기; 상기 공기순환부의 일측에 설치되는 조절밸브; 및 상기 캡고정부에 체결되는 캡;으로 구성됨을 특징으로 한다.The present invention for achieving this object, the fastening portion on one side, the cap fixing part on the other side, the compressed air inlet for external compressed air injection, the generator seating portion formed inside the compressed air inlet, the generator seating portion and Main body consisting of air circulation formed between the cap fixing part; A vortex generator inserted into the generator seat and configured to spray compressed air by receiving compressed air from the compressed air inlet; A control valve installed at one side of the air circulation unit; And a cap fastened to the cap fixing part.
또한, 상기 볼텍스 발생기는, 상기 압축공기 주입구로부터 압축공기를 공급받는 제1진입부와, 상기 제1진입부를 통한 압축공기의 투입을 위한 투입구가 구비되며 상하로 형성되는 제2진입부와, 상기 투입구를 통한 압축공기가 투입되는 원형의 볼텍스 회전실과, 상기 볼텍스 회전실 일측으로 형성된 관통공으로 구성된다.In addition, the vortex generator, the first inlet is supplied with compressed air from the compressed air inlet, the second inlet is provided with an inlet for the input of compressed air through the first inlet and formed up and down, and It consists of a circular vortex rotation chamber into which compressed air is introduced through the inlet, and a through hole formed at one side of the vortex rotation chamber.
또한, 상기 투입구는 일측의 제2진입부에 형성된 제1투입구와, 타측의 제2진입부에 형성된 제2투입구와, 상기 제1투입구 및 제2투입구는 상기 볼텍스 회전실 양측으로 각각 관통되어 내부접선방향으로 입사시키도록 형성된다.The inlet may include a first inlet formed in the second inlet on one side, a second inlet formed in the second inlet on the other side, and the first inlet and the second inlet respectively penetrate through both sides of the vortex rotation chamber. It is formed to make incident in a tangential direction.
또한, 상기 볼텍스 발생기의 외주면에는 삽입홈이 형성되며, 상기 삽입홈에는 고무링이 삽입설치된다.In addition, an insertion groove is formed on an outer circumferential surface of the vortex generator, and a rubber ring is inserted into the insertion groove.
또한, 상기 조절밸브에는 숫나사가 형성되며, 상기 캡에는 상기 숫나사에 대응되는 암나사가 형성된다.In addition, a male screw is formed in the control valve, and a female screw corresponding to the male screw is formed in the cap.
또한, 상기 체결부에는 복수의 공기배출홈이 형성된다.In addition, a plurality of air discharge grooves are formed in the fastening portion.
또한, 상기 체결부의 내측으로 암나사가 형성되며, 상기 암나사에 대응되는 숫나사가 형성된 냉기토출부가 더 구비된다.In addition, a female screw is formed inside the fastening portion, and a cold air discharge portion having a male screw corresponding to the female screw is further provided.
또한, 상기 볼텍스 발생기에는 소음기가 더 구비되며, 상기 소음기는 나사에 의해 결합된다.In addition, the vortex generator is further provided with a silencer, the silencer is coupled by a screw.
또한, 상기 메인바디와 상기 캡 사이에는 소음기가 더 구비된다.In addition, a silencer is further provided between the main body and the cap.
또한, 상기 소음기는 금속입자를 소결가공하여 형성된다.In addition, the silencer is formed by sintering the metal particles.
또한, 상기 메인바디의 외측으로 복수의 냉각홈과, 냉각핀이 반복 형성되고, 상기 냉각핀에는 나사공이 더 형성되며, 상기 냉각핀에는 요철이 더 형성되고, 또한, 상기 냉각홈에는 슬립너트 고정부가 더 형성되며, 상기 냉각홈에는 캡고정부 방향으로 고온 배출부가 형성된다.In addition, a plurality of cooling grooves and cooling fins are repeatedly formed to the outside of the main body, a screw hole is further formed in the cooling fins, irregularities are further formed in the cooling fins, and slip nuts are fixed to the cooling grooves. An additional portion is formed, and the hot groove is formed in the cooling groove in the cap fixing direction.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings such that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 2는 본 발명의 볼텍스 튜브에 적용되는 볼텍스 이론을 설명하기 위한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating the vortex theory applied to the vortex tube of the present invention.
우선, 도 2를 참조하여 볼텍스 이론에 대해 설명하면, 압축공기가 볼텍스 튜브로 공급되면 이 공기는 노즐을 통하여 볼텍스 회전실의 안쪽 측면에 접하면서 튜브의 길이방향에 수직으로 분사된다. 이렇게 분사된 공기는 회오리바람과 같은 와류를 형성하며 튜브의 안쪽 벽면을 타고 돌면서 튜브의 끝쪽으로 이동한다. 이때, 튜브의 끝부분에 달린 밸브를 조금 열면 더워진 공기가 일부 외부로 배출되고 배출되지 않은 나머지 공기는 다시 방향을 바꾸어 튜브의 중심부를 따라 작은 볼텍스를 형성한 채 역류한다. 2차로 형성된 내부의 볼텍스는 열을 잃어버려 냉각된 채 튜브 의 반대편 끝으로 배출되는 것이다.First, the vortex theory will be described with reference to FIG. 2. When compressed air is supplied to the vortex tube, the air is injected perpendicularly to the longitudinal direction of the tube while contacting the inner side of the vortex rotation chamber through the nozzle. The jetted air forms a whirlwind-like vortex that moves around the inner wall of the tube and travels toward the end of the tube. At this time, when the valve attached to the end of the tube is opened a little, the heated air is discharged to some outside, and the remaining air that is not discharged again reverses while forming a small vortex along the center of the tube. The second internally formed vortex loses heat and is cooled and discharged to the opposite end of the tube.
내부의 볼텍스가 열을 잃어버리는 이유는, 튜브의 내벽을 소용돌이치며 흐르는 공기는 고온 상태로 튜브의 어느 한 쪽으로 흘러(up stream) 일부가 배출되고 나머지는 고온의 소용돌이 내부에서 동일한 방향으로 소용돌이치며 저온상태가 되어 튜브의 반대편으로 흘러(down stream) 배출될 때, 두개의 소용돌이는 동일한 방향, 동일한 속도로 회전한다.The internal vortex loses heat because the air that swirls the inner wall of the tube flows up to either side of the tube in a high temperature state and some of it is vortexed in the same direction inside the hot vortex, As it enters the state and flows down the opposite side of the tube, the two vortices rotate in the same direction and at the same speed.
그러나, 역학의 법칙 중 각운동량(회전운동량)보존의 법칙에 의하여 회전반경이 큰 외곽을 회전하던 기체가 회전반경이 좁은 내부로 유입되어 순환하게 되며 회전속도가 빨라져야 하지만, 볼텍스 튜브에서는 내부를 순환하는 공기의 회전각속도가 빨라지지 않고 외곽을 돌 때와 동일한데 이것은 내부의 공기가 각운동량을 잃어버렸기 때문이다. 각동운량을 잃어버린 내부의 공기는 곧 에너지를 잃어버린 것이며 그 결과 온도가 떨어진 것이다. 내부의 공기가 잃어버린 에너지는 외부를 회전하는 공기에 전달되어 외부를 회전하는 공기가 뜨거워지는 것이다.However, due to the law of conservation of angular momentum (rotational momentum) of the laws of mechanics, the gas that rotates the outside of the large rotational radius flows into the narrower rotational radius and the rotational speed should be faster. The rotational angular velocity of the air does not accelerate and is the same as when traveling around the outside because the air inside has lost its angular momentum. The air inside the lost angular cloud loses energy, resulting in a drop in temperature. The energy lost by the air inside is transferred to the air rotating outside, and the air rotating outside becomes hot.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼텍스 튜브의 분해상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 도 3의 볼텍스 튜브의 결합상태를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼텍스 튜브의 내부 단면을 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인바디의 측면을 도시한 도면이다.Figure 3 is a perspective view showing an exploded state of the vortex tube according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing a coupling state of the vortex tube of Figure 3, Figure 5 according to an embodiment of the present invention 6 is a view illustrating an internal cross section of the vortex tube, and FIG. 6 is a view illustrating a side surface of a main body according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 볼텍스 튜브(A)는 메인바디(100), 볼텍스 발생기(200), 조절밸브(300) 등으로 크게 구분형성된다.As shown in FIGS. 3 to 6, the vortex tube A according to the present invention is largely divided into a
메인바디(100)는 일측으로 나사부(101a)가 형성된 체결부(101)가 구비되고, 타측으로 나사부(102a)가 형성된 캡고정부(102)가 구비되며, 외부 압축공기 주입을 위한 압축공기 주입구(103)가 메인바디(100)의 길이방향에 대해 수직으로 관통되어 형성되고, 상기 압축공기 주입구(103) 내측으로 원형의 발생기 안착부(104)가 형성되며, 상기 발생기 안착부(104)와 캡고정부(102) 사이에는 원형의 공기순환부(105)가 메인바디(100)의 길이방향으로 형성된다. 한편, 메인바디(100)는 열전도성이 높은 알루미늄 재질로 형성됨이 바람직하다.The
또한, 압축공기 주입구(103)에는 압축공기의 유입을 위한 파이프 및 관의 연결을 위한 결합구(103a)가 나사 체결되며, 상기 결합구(103a)는 파이프 및 관이 빠지지 않도록 안정적으로 고정됨이 바람직하다.In addition, the
또한, 메인바디(100)의 체결부(101)에는 나사부(101a)를 일부제거한 형태의 복수의 공기배출홈(106)이 형성되고, 상기 체결부(101)의 내측으로 암나사(107)가 형성되며, 상기 암나사(107)에 대응되는 숫나사(111)가 형성된 냉기토출부(110)가 나사결합되고, 상기 냉기토출부(110)는 열전도가 낮은 재료로 구성되어 냉기와 열적 절연되어 상기 냉기토출부(110) 표면의 온도가 이슬점 온도 이하로 떨어지는 것을 방지하게 된다.In addition, a plurality of
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 메인바디(100)의 외측으로 냉각홈(120)과, 냉각핀(130)이 반복 형성되는데, 이는 반복형성된 냉각홈(120)과 냉각핀(130)을 길이방향으로 압출성형 가공하여 형성된다. In addition, as shown in FIG. 6, the cooling
또한, 상기 냉각핀(130)에는 메인바디의 길이방향으로 나사공(131)이 형성되 는데, 이러한 나사공(131)과 브라켓(미도시)을 볼트로 연결하여 수직방향 설치 및 다양한 방향으로 고정이 가능함은 물론이다.In addition, the cooling
또한, 냉각핀(130)의 외측으로 요철(132)이 반복 형성되는데, 이러한 요철(132)이 형성되는 이유는 요철(132)에 의해 공기와 접촉되는 면적이 늘어남에 따라 방열효과를 높여주어 볼텍스 튜브(A)의 성능을 향상시키고, 신체에 직접적으로 접촉하는 면적을 최소화시켜 혹시라도 볼텍스 튜브(A)가 과열될 경우 화상을 입을 가능성을 줄인다.In addition, the
한편, 냉각홈(120)에는 슬립너트 고정부(121)가 더 형성되며, 상기 슬립너트 고정부(121)는 벽체 등에 볼텍스 튜브(A)를 고정할 때 상기 슬립너트 고정부(121)에 너트(미도시)를 삽입하여 볼트에 의해 고정이 가능하므로 자유로운 위치조정이 용이하다. 즉, 슬립너트 고정부(121) 내부의 너트(미도시)가 슬라이딩 가능하기 때문이다.Meanwhile, a slip
또한, 상기 냉각홈(120)에는 캡고정부(102) 방향으로 절개된 형상의 고온 배출부(122)가 형성된다. 이러한, 고온 배출부(122)는 조절밸브(300)를 지나 배출되는 고온의 열기가 외부로 배출될 수 있기 위한 부분으로 메인바디(100) 외측면에 홈가공이 되어 있으므로 메인바디(100) 내경을 더 크게해서 홈부분까지 깍아내면 자연스럽게 통풍이 가능한 형태로 가공된다.In addition, the cooling
이러한, 요철(132)이 형성된 냉각핀(130) 및 냉각홈(120)에 의해 방열기능이 향상되어 볼텍스 튜브(A)의 열기가 종래의 구조에 비해 빠르게 배출되므로 볼텍스 튜브(A)의 성능이 증대되는 효과(볼텍스 튜브의 열기가 빠르게 배출되면 그만큼 역 류되는 기류로부터 열기(에너지)를 빼앗아올 수 있으므로 성능이 향상됨)가 향상된다. 또한, 메인바디(100) 전체(내측의 기류가 접하는 부분과 외부의 요철)가 일체로 형성되어 열전도가 빠르게 이루어져 요철(132)에 의한 방열효과를 최대한 이용할 수 있게 된다.Since the heat dissipation function is improved by the cooling
한편, 볼텍스 튜브(A)를 캐비넷 쿨러에 적용시 냉각핀(130) 및 냉각홈(120)은 공기배출홈(106)을 통해 배출된 배출공기가 냉각핀(130)과 냉각홈(120)의 외측면을 타고 상승하며 볼텍스 튜브(A)를 냉각시켜주는 효과를 가지므로, 볼텍스 튜브(A)의 효율을 보다 높여주게 된다. 이러한, 배출공기에 의한 냉각효과는 뒤에서 자세히 설명하겠다.Meanwhile, when the vortex tube A is applied to the cabinet cooler, the cooling
볼텍스 발생기(200)는 메인바디(100)의 발생기 안착부(104)에 삽입되며, 상기 압축공기 주입구(103)로부터 압축공기를 공급받아 냉기를 분사하도록 구성된다.The
구체적으로 볼텍스 발생기(200)는, 상기 압축공기 주입구(103)로부터 압축공기를 공급받는 원형의 제1진입부(210)가 형성되고, 상기 제1진입부(210)를 통한 압축공기의 투입을 위한 투입구(221)가 구비되는 제2진입부(220)가 형성되며, 상기 투입구(221)를 통한 압축공기가 투입되어 와류를 일으키는 원형의 볼텍스 회전실(230)이 형성되고, 상기 볼텍스 회전실(230) 일측으로 냉기의 배출을 위한 관통공(240)이 형성된다.In detail, the
여기서, 제2진입부(220)는 제1진입부(210) 보다 직경이 크게 형성된 원형의 양측을 평면으로 면삭하여 형성된다. 즉, 양측의 제2진입부(220,220')는 서로 평행 하게 형성된다.Here, the
한편, 도 5에 도시된 확대도시도 'a'를 참조하여 투입구(221,221')를 설명하면, 상기 투입구(221,221')는 일측의 제2진입부(220)에 형성된 제1투입구(221)와, 타측의 제2진입부(220')에 형성된 제2투입구(220')로 형성되며, 상기 제1투입구(221) 및 제2투입구(221')는 볼텍스 회전실(230) 중심의 수평선에 대해 수직방향으로 관통된다. 여기서, 상기 제1투입구(221)는 상부의 제2진입부(220) 및 볼텍스 회전실(230) 우측에 위치하며, 상기 제2투입구(221')는 하부의 제2진입부(220) 및 볼텍스 회전실(230) 좌측에 위치하게 된다.On the other hand, referring to the enlarged view shown in Figure 5 'a' to describe the inlet (221,221 '), the inlet (221,221') and the
이러한 투입구(221,221')의 위치는 압축공기를 볼텍스 회전실(230) 내부 접선방향으로 입사시키기 위한 것으로서 강한 소용돌이가 형성되도록 하기 위함이며 세부적인 내용은 후술한다. The positions of the
또한, 볼텍스 발생기(200)의 외주면에는 삽입홈(201)이 형성되며, 상기 삽입홈(201)에는 고무링(202)이 삽입설치되고, 상기 고무링(202)은 발생기 안착부(104)에 볼텍스 발생기(200) 삽입시 압축공기의 유출을 방지하기 위한 구성이다.In addition, an
한편, 볼텍스 발생기(200)의 관통공(240)을 통해 배출되는 냉기와 캡고정부(102) 방향에 형성된 고온 배출부(122)로 배출되는 열기로 인해 소음이 발생하게 되는데, 이는 볼텍스 발생기(200)와 냉기토출부(110) 사이, 고온 배출부(122)와 내측의 조절밸브(300) 사이의 공간에 소음기(250a,250b)를 추가함으로써 해결된다. 또한, 상기 소음기(250a,250b)는 금속입자를 소결가공한 다공질의 형태로서 종래의 스티로폼 등을 이용한 필터형태의 소음기에 비해 내구성이 우수하다. 즉, 종래의 소음기의 경우 냉기분사부는 영하40도~영하50까지 내려가고, 고온배출구의 경우 영상40도~영상90도까지 올라가 온도변화에 따른 수축과 팽창이 발생되며, 이에 파손되지 않더라도 소음기로서의 역활을 제대로 수행하기 어려웠고, 이를 해결하기 위해 본 발명에서는 금속입자를 소결가공하여 내부가 다공질로 이루어져 변형을 최소화하고 내구성을 확보하게 된다.On the other hand, the noise is generated due to the cold discharged through the through
특히 고온배출부(122)의 경우와 달리 냉기토출부(110)측에 결합되는 소음기(250a)의 경우 고속으로 분사되는 냉기로 인해 소음기(250a)가 밀려나며 제 기능을 다하지 못하는 경우가 발생할 수 있으므로, 소음기(250a)의 일측에 수나사(미도시)를 형성시키고 상기 소음기(250a)가 결합되는 볼텍스 발생기(200)에는 대응되는 암나사(미도시)를 형성시켜 나사결합되도록 함으로써 소음기(250a)의 이탈하는 것을 방지했다. In particular, unlike the case of the high
이러한, 소음을 줄여주는 소음기(250a,250b)는 이미 종래에 많이 사용되고 있는 것이므로, 이에 대한 내부 구조 및 동작에 관한 상세한 설명은 생략한다.Since the
조절밸브(300)는 공기순환부(105)의 일측을 개폐가능하게 위치하며, 압축공기의 유량과 냉각능력을 조절하게 구성되고, 상기 조절밸브(300)는 캡(140)에 의해 설치되는바, 메인바디(100)의 캡고정부(102)에 나사체결되며 내부로 암나사(141)가 형성되는 캡(140)과, 상기 캡(140)의 암나사(141)에 대응되는 숫나사(301)가 조절밸브의 일단에 형성되어 캡(140)과 조절밸브(300)는 서로 체결되며, 서로 체결된 조절밸브(300)와 캡(130)은 메인바디(100)의 캡고정부(102)에 나사체결되어 고정된다.The
즉, 캡(140)은 고정되며, 상기 캡(140)의 암나사(141)에 연결된 조절밸브(300)의 일단이 캡(140)의 외부로 노출되는데, 이와 같이 외부로 노출되는 조절밸브(300)의 일단을 회전시키면 숫나사(301)와 암나사(141)에 의해 메인바디(100)의 길이방향으로 이동한다. 이에 따라 공기순환부(105) 일단의 조절밸브(300)가 개폐되는 정도를 조절하며 냉기의 유량과 냉각능력을 조절하게 되는 것이다.That is, the
한편, 조절밸브(300)는 열전도율이 낮은 스테인렌스로 형성되는 것도 가능하며, 이에 한정하는 것이 아니라 열전도율이 낮은 다른 재질로도 형성가능함을 밝혀둔다.On the other hand, the
따라서, 메인바디(100)의 발생기 안착부(104)에 볼텍스 발생기(200)가 설치되고, 상기 볼텍스 발생기(200) 전면에 소음기(250)가 추가되고, 상기 메인바디(100)의 체결부(101)에 형성된 암나사(107)에 냉기토출부(110)의 숫나사(111)가 나사체결되어 소음기(250)와 볼텍스 발생기(200)를 메인바디(100) 내부로 수용 및 고정시킨다. 또한, 메인바디(100)의 압축공기 주입구(103)에는 결합구(103a)가 나사체결되며, 서로 나사체결된 조절밸브(300)와 캡(140)은 캡고정부(102)에 나사체결되어 본 발명의 볼텍스 튜브(A)가 구성된다.Therefore, the
상기한 구성 이외에 다양한 구성 요소가 더 포함되나 본 발명과 직접적으로 관련되지 않는 부분에 대한 구성 요소에 대하여 통상의 기능이 적용되므로, 이에 대한 설명은 생략한다.Various components are included in addition to the above-described configuration, but since a general function is applied to components for parts not directly related to the present invention, description thereof will be omitted.
이상의 설명에서는 본 발명의 대략적인 구성을 설명하였으나, 이하의 설명에 서는 도면을 참조하여 본 발명의 작동법을 상세히 살펴본다.In the above description, the general configuration of the present invention has been described, but in the following description, the operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼텍스 튜브의 내부 작동상태를 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing an internal operating state of the vortex tube according to an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이 볼텍스 튜브(A)의 압축공기 주입구(103)를 통해 통상 5.5~6.9 기압의 압축공기가 볼텍스 발생기(200)의 상하에 형성된 투입구(221,221')를 통해 볼텍스 회전실(230) 내부로 유입되어 회전기류가 형성되고, 회전기류는 최대 100만 RPM의 회전속력을 가지며 회전하며, 주입되는 압축공기의 압력으로 인해 기류가 볼텍스 회전실(230) 외부로 이동하려는 현상이 발생하는데, 이때 볼텍스 발생기(200)의 전방 관통공(240)에 비해 후방의 볼텍스 회전실(230)이 넓게 형성된 구조상 기류의 회전력(원심력에 의해 바깥으로 힘이 가해짐)으로 인해 전방이 아닌 후방으로 기류가 이동하게 된다. As shown in FIG. 7, through the
이와 같이 이동한 정방향 기류는 연장된 공기순환부(105)를 타고 이동하다가 공기순환부(105)를 막고 있는 조절밸브(300)와 충돌하게 되며, 충돌에 의해 역류되는 역방향 기류는 공기순환부(105)를 역방향으로 이동하며 볼텍스 발생기(200) 쪽으로 이동하게 된다.The forward air flow moved as described above moves through the extended
그리고, 역방향으로 이동하는 기류는 볼텍스 발생기(200)로부터 발생된 상기 정방향 기류 내부에 형성된 터널형태의 공간을 통해 이동이 이루어지며, 그만큼 역방향 기류의 반경이 작아지게 되며 반경이 작아진 만큼 회전력이 높아지게 된다(각운동량 보존의 법칙).And, the air flow moving in the reverse direction is made to move through the tunnel-shaped space formed inside the forward air flow generated from the
또한, 역방향 기류와 정방향 기류간의 직접접인 접촉이 일어나면서 서로간의 회전속도가 일정해지려는 현상이 발생하게 되고, 그 결과 역방향 기류의 에너지가 정방향 기류로 전달되며, 정방향 기류는 온도가 상승하고, 역방향 기류는 온도가 하강하게 된다.In addition, a direct contact between the reverse air flow and the forward air flow occurs, the rotation speed between each other is a constant phenomenon occurs, as a result of which the energy of the reverse air flow is transferred to the forward air flow, the temperature of the forward air flow rises, Reverse airflow causes the temperature to drop.
그러나, 공기순환부(105)는 조절밸브(300)에 의해 차단된 상태로 상기한 바와 같은 에너지의 전달이 발생하여 외측의 정방향기류와 내측의 역방향기류간에 온도차이가 발생하더라도 정방향기류가 외부로 배출되지 못하므로 결국 역방향기류와 함께 볼텍스 발생기(200) 전방의 관통공(240)을 통해 외부로 배출되게 되므로, 실제 온도의 하강효과는 없어지게 된다.However, even if the
이때, 공기순환부(105)를 막고 있던 조절밸브(300)를 열어주면 고온의 정방향 기류가 외부로 배출되는 효과가 발생하므로, 배출되는 정방향기류의 양만큼 되돌아가는 고온기류의 양이 줄어들게 되어 냉강된 공기가 배출될 수 있게 되는 것이다.At this time, since opening the
그러나, 외부로 배출되는 공기가 늘어나는 만큼 투입되는 공기량에 비해 발생하는 차가운 공기량이 줄어들게 되므로 조절밸브(300)를 통해 적절하게 조정 사용하게 된다. However, since the amount of cold air generated is reduced as compared to the amount of air introduced as the air discharged to the outside increases, the
이와 같이 구성된 볼텍스 튜브(A)는 자동 브레이징 장비를 통하여 접합된 에어컨 냉매 배관용 부품의 냉각에 사용되거나, 또는 자동차 블로우 몰딩 기법으로 생산되는 제품의 변형방지를 위한 냉각에도 사용되고, 국부적 냉각이 필요한 곳이라면 그 어떤 곳이라도 설치하여 사용할 수 있다.The vortex tube (A) configured as described above is used for cooling components for air conditioning refrigerant piping joined through automatic brazing equipment, or for cooling to prevent deformation of a product produced by automotive blow molding technique, and requires local cooling. Can be installed and used anywhere.
다음으로, 이와 같이 구성된 볼텍스 튜브(A)가 적용된 캐비넷 쿨러를 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.Next, the cabinet cooler to which the vortex tube A configured as described above is applied will be described with reference to the accompanying drawings.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼텍스 튜브가 캐비넷 쿨러에 적용된 상태를 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing a state in which the vortex tube is applied to the cabinet cooler according to an embodiment of the present invention.
우선, 캐비넷 쿨러(cabinet cooler)를 설명하면, 전자제어장치를 냉각시키고 내부로 불순물이 침투하는 것을 방지하기 위한 저렴하고 신뢰도가 높은 방법으로, 주로 PLC패널, 각종 유무선 통신장비, 모터제어센터, 계전기 배전반 및 컴퓨터 캐비넷의 냉각에 사용되는 것이다.First of all, the cabinet cooler is an inexpensive and reliable method for cooling the electronic control device and preventing impurities from penetrating into the inside. It is mainly a PLC panel, various wired / wireless communication equipment, a motor control center, and a relay. It is used for cooling switchboards and computer cabinets.
도 8을 참고하여 상세히 살펴보면, 이상의 설명에서와 같이 냉기를 배출하는 볼텍스 튜브(100)의 체결부(101)가 캐비넷 벽체(400)의 관통공(401)에 삽입되고, 상기 체결부(101)에 고정용 너트(402)를 이용하여 볼텍스 튜브(A)와 캐비넷 벽체(400)는 결합되며, 이때 체결부(101)와 고정용 너트(402) 사이의 공기배출홈(106)에 의해 캐비넷 벽체(400) 내부의 공기가 배출된다. 즉, 전자장치의 제어함체를 냉각하는 용도의 캐비넷 벽체(400)로 사용시 기존에는 격리된 공간에 계속해서 공기를 불어넣는 구조상 내부의 공기를 배출하는 구조가 추가로 필요했으나, 본 발명에서는 볼텍스 튜브(A)의 공기배출홈(106)을 통해 배출된다.Looking in detail with reference to Figure 8, as described above, the
이와 같이 볼텍스 튜브(A) 자체가 배출기능을 가지므로 별도의 배출구 기능을 담당하는 구조를 캐비넷 벽체(400)에서 생략할 수 있어, 조립공정 및 제작비용을 절감할 수 있게 된다.As such, since the vortex tube A itself has a discharge function, a structure in charge of a separate outlet function can be omitted from the
한편, 배출된 공기는 볼텍스 튜브(100)의 냉각핀(130) 및 냉각홈(120) 외측 면을 타고 상승하며 볼텍스 튜브(A)를 냉각시켜주는 효과를 가지므로, 볼텍스 튜브(A)의 효율을 보다 높여주게 된다.On the other hand, the discharged air rises on the outer surfaces of the cooling
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using the preferable embodiment, the scope of the present invention is not limited to a specific embodiment and should be interpreted by the attached claim. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 볼텍스 튜브는, 냉각핀과 냉각홈이 형성된 메인바디와 내측의 공기순환부를 일체의 구조로 형성시켜 자연스럽고 신속한 냉각효과(공랭)가 발생하며, 이에 따라 메인바디의 과열을 방지하여 냉각효율을 향상시키는 효과를 제공한다.As described above, the vortex tube according to the present invention forms a main structure in which the cooling fins and the cooling grooves are formed and the air circulation unit inside, thereby generating a natural and rapid cooling effect (air cooling). It provides the effect of improving the cooling efficiency by preventing overheating.
또한, 냉기의 유량과 냉각능력을 조절하는 조절밸브의 조작이 용이한 효과를 제공한다.In addition, it provides an easy operation of the control valve for adjusting the flow rate and cooling capacity of the cold air.
또한, 전자장치의 제어함체를 냉각하는 캐비넷 쿨러에 적용시 나사부가 형성된 체결부에 공기배출홈을 별도로 형성하여 캐비넷 내부의 공기가 외부로 배출될 수 있는 배출기능을 가지므로 별도의 배출구 기능을 담당하는 구조를 생략할 수 있는 효과를 제공한다.In addition, when applied to the cabinet cooler for cooling the control box of the electronic device, the air discharge groove is formed separately in the fastening part formed with the screw part, so that the air inside the cabinet can be discharged to the outside, so it is in charge of a separate outlet function. It provides the effect that the structure can be omitted.
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