KR100981193B1

KR100981193B1 - 필터를 구비한 공기호흡장치

Info

Publication number: KR100981193B1
Application number: KR1020080069575A
Authority: KR
Inventors: 이민기
Original assignee: (주)지오퓨어텍
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2010-09-10
Also published as: KR20100007664A

Abstract

본 발명은 공기호흡장치에 관한 것으로서, 공기탱크 내에서 발생한 이물질이 착용자의 체내로 유입되기 이전에 이물질을 제거할 뿐만 아니라, 여과필터에 이물질이 과도하게 부착되어 호흡이 곤란할 경우에는 공기를 여과하지 않고 우선적으로 공기를 공급하도록 구성한 필터를 구비한 공기호흡장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기호흡장치는 압축공기를 저장하는 공기탱크와, 상기 공기탱크에서 유출되는 공기를 여과하는 필터와, 상기 공기탱크와 상기 필터를 연결하는 유입호스와, 여과된 공기가 호흡에 이용될 수 있도록 상기 필터에서 연장된 유출호스를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

공기호흡장치, 필터, 하우징, 캡, 밸브, 디스크, 마스크, 공기탱크

Description

필터를 구비한 공기호흡장치{Breathing Apparatus with Filter}

본 발명은 공기호흡장치에 관한 것으로서, 특히 공기탱크 내에서 발생한 이물질이 착용자의 체내로 유입되기 이전에 이물질을 제거할 뿐만 아니라, 여과필터에 이물질이 과도하게 부착되어 호흡이 곤란할 경우에는 공기를 여과하지 않고 우선적으로 공기를 공급하도록 구성한 것이다.

통상 화재를 진압하는 소방대원이나 잠수부 또는 열악한 환경에서 작업을 수행하는 작업장의 인부들은 종종 공기탱크를 휴대한 상태로 공기탱크에서 공급되는 공기로 호흡하면서 작업을 진행한다. 공기탱크에는 약 300bar의 압축공기가 저장되며, 압축공기가 공기탱크에서 연장된 호스를 통해 착용자가 쓰고 있는 마스크로 감압되어 공급된다.

한편, 압축기를 이용하여 공기를 공기탱크에 압축 저장함에 있어서, 공기에 포함된 이물질은 제거된 상태로 공기탱크에 저장하지만, 여과되지 않은 수분이 공기탱크로 유입될 수 있고, 이와 같이 수분이 알루미늄 재질의 공기탱크에 유입되면 수분에 의해 공기탱크가 부식하면서 공기탱크 내부에는 수산화알루미늄의 백화현상(부식 및 녹)이 발생하게 된다.

이와 같이 공기탱크 내부에 백화현상이 발생하면 다량의 알루미늄 가루가 발생하게 되고, 알루미늄의 가루가 자칫 압축공기와 섞여 착용자의 체내로 흡입될 수 있다.

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 공기탱크에서 공급되는 공기가 여과재를 통과하면서 이물질이 제거되도록 구성함으로써, 착용자에게 공기를 공급할 수 있는 필터를 구비한 공기호흡장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 필터를 구비한 공기호흡장치는 여과재에 이물질이 과도하게 부착되어 공기 공급이 원활하지 않을 경우에 공기의 경로를 우회하여 착용자에게 공기를 원활하게 공급할 수 있도록 구성하는 데에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 필터는, 상기 유입호스가 연결된 하부 하우징과, 상기 하부 하우징에 체결되며 상기 유출호스가 연결된 상부 하우징과, 체결된 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징의 내부에 위치하며 외측에 위치한 공기가 내부로 관통하거나 일측에 장착된 밸브를 통해 내부로 유입되는 여과재를 포함하며, 상기 여과재 내부에 위치한 공기는 상기 유출호스를 통해 상기 필터 밖으로 유동한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 하부 하우징은 상부가 개방되고 하부가 폐쇄된 원통형 구조로서, 상단에는 외향으로 플랜지가 형성되고 상기 플랜지에는 다수 개의 관통공이 원주를 따라 형성되며, 상기 상부 하우징은 하부가 개방되고 상부가 폐쇄된 원통형 구조로서, 하단에는 외향으로 플랜지가 형성되고 상기 플랜지에는 다수 개의 관통공이 원주를 따라 형성되며, 상기 상부 하우징의 플랜지와 상기 하부 하우징의 플랜지가 맞대응한 상태에서 상기 플랜지들 사이에 오링이 위치하며, 상기 플랜지들의 관통공을 관통한 볼트에 너트가 체결되어 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징을 체결한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 여과재는 원통형 구조로서, 상기 여과재의 하단에 장착되는 하부 캡과 상기 여과재의 상단에 장착되는 상부 캡을 포함하며, 상기 밸브는 상기 하부 캡에 장착되며, 상기 상부 캡에는 중공이 형성되어 상기 유출호스와 연통되고, 상기 여과재의 외측 압력과 상기 여과재의 내측 압력의 차에 의해 상기 밸브가 개방된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 하부 캡은, 중공이 형성된 원판과, 상기 여과재의 외측면을 감싸도록 상기 원판의 가장자리를 따라 형성된 외측 걸림턱과, 상기 여과재의 내측면을 감싸도록 상기 원판의 안쪽에 형성된 내측 걸림턱을 포함한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 밸브는, 상기 하부 캡의 원판의 중공을 개폐하는 디스크와, 상기 내측 걸림턱의 상단에 체결되며 다수 개의 관통공이 형성된 덮개와, 상기 덮개와 상기 디스크에 양단이 접하며 상기 디스크가 상기 중공을 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 제공하는 코일스프링을 포함한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 여과재는, 폴리프로필렌, 폴리에칠렌, 그라스파이버, 세라믹 재질의 여과재 및 활성탄 중 어느 하나이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 디스크는 중심에 고정축이 형성되고, 상기 고정축은 상기 코일스프링을 관통한 상태로 상기 덮개를 관통한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 하부 캡의 원판의 중공 둘레 및 상기 디스크의 저면 중 어느 한 곳에는 오링이 고정되어 상기 디스크가 중공을 폐쇄하였을 때에 상기 디스크가 오링을 가압한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 필터를 구비한 공기호흡장치는 공기탱크 속에서 발생한 이물질이 착용자의 체내로 흡입되기 이전에 여과재로 이물질을 여과함으로써, 착용자의 건강을 보호할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 필터를 구비한 공기호흡장치는 여과재를 통과하는 공기의 양이 착용자가 흡입하는 공기의 양 보다 작을 경우 즉, 여과재에 이물질이 많이 부착되어 공기의 통과가 원활하지 않을 경우에 공기가 여과재를 통과하지 않고 우회하여 바로 착용자에게 공급될 수 있게 구성하여 자칫 착용자가 질식할 수 있는 문제를 해결하고 있다.

아래에서는 본 발명에 따른 필터를 구비한 공기호흡장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 1은 본 발명에 따른 공기호흡장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 필터를 나타낸 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 필터의 분해사시도이다. 도 4는 도 1에 도시된 필터에서의 공기 흐름을 나타낸 개념도이고, 도 5는 도 4에 도시된 필터에서 공기의 우회 흐름을 나타낸 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 공기탱크(101)에는 감압변(103)이 장착되며, 감압변(103)에서 연장된 호스(105, 106)는 필터(110)를 지나 마스크(109)의 양압변(108)으로 연장된다. 상기 공기탱크(101)에는 약 300bar의 압축공기가 저장되며, 공기는 감압변(103)에서 약 8bar의 압력으로 감압된 상태로 유입호스(105)를 따라 유동한다. 유입호스(105)를 따라 유동한 공기는 필터(110)에서 공기에 포함된 이물질인 수산화알루미늄이 제거된 후 신선한 공기가 양압변(108)을 통해 마스크(109) 안쪽으로 공급된다. 따라서 마스크(109)를 쓰고 있는 착용자는 감압된 상태의 신선한 공기로 흡입하여 호흡한다.

여기에서, 필터(110)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유입호스(105)가 연결되는 하부 하우징(120)과, 마스크(109)의 양압변(108)으로 연장된 유출호스(106)가 연결되며 상기 하부 하우징(120)에 체결된 상부 하우징(160)과, 상부 하우징(160)에 연결된 유출호스(106)와 연통되도록 상부 하우징(160)에 체결되는 상부 캡(150)과, 상기 상부 캡(150)의 하부에 연결된 여과재(170)와, 상기 여과재(170)의 하단에 장착되어 여과재(170) 내부 압력과 여과재(170) 외부 압력의 차이에 의해 개방 또는 폐쇄되는 밸브(140)를 포함한다.

아래에서는 이와 같이 구성된 필터에 대해 구체적으로 설명한다.

하부 하우징(120)은, 상부가 개방되고 하부가 폐쇄된 원통형 구조로서 상단에는 외향으로 플랜지(121)가 형성되며, 상기 플랜지(121)에는 다수 개의 관통공(123)이 원주를 따라 형성되며, 다수 개의 관통공(123)이 형성한 원형 구조의 안쪽에는 제1 오링(125)이 장착된다.

그리고 하부 하우징(120)의 폐쇄된 하단에는 감압변(103)에서 연장된 유입호스(105)가 연결되어 유입호스(105)를 따라 유동한 공기가 하부 하우징(120)의 내부로 유입된다.

상기 하부 하우징(120)에는 상부 하우징(160)이 체결된다. 상기 상부 하우징(160)은 하부 하우징(120)과 대칭된 구조이다. 즉 하부는 개방되고 상부는 폐쇄된 원통형 구조로서, 하단에는 외향으로 플랜지(161)가 형성되며 상기 플랜지(161)에는 다수 개의 관통공(163)이 원주를 따라 형성된다.

또한 상부 하우징(160)의 폐쇄된 상단에는 마스크(109)의 양압변(108)으로 연장되는 유출호스(106)가 연결되며, 유출호스(106)가 연결된 지점에는 암나사공(165)이 형성되며, 암나사공(165)에는 상부 캡(150)이 상부 하우징(160) 안쪽으로 장착된다.

그리고 상기 상부 하우징(160)을 하부 하우징(120)에 체결함에 있어서, 하부 하우징(120)의 플랜지(121)와 상부 하우징(160)의 플랜지(161)가 대응하도록 위치하고, 두 플랜지(121, 161)의 관통공(123, 163)에 볼트(167)를 끼우고 볼트(167)의 단부에 너트(169)를 체결하여 조임으로써, 상부 하우징(160)과 하부 하우징(120)이 체결된다. 그리고 플랜지(121)에 장착된 제1 오링(125)은 상하부 하우징(160, 120)의 내부공기가 외부로 배출되거나 외부의 공기가 내부로 유입되는 것을 차단한다.

따라서 하부 하우징(120)을 통해 유입된 공기는 상부 하우징(160)의 암나사공(165)을 통해 양압변(108)에 연장된 유출호스(106)로 배출된다.

한편, 상부 하우징(160)의 안쪽에는 상부 캡(150)이 위치하며 상부 하우징(160)의 암나사공(165)에 나사체결된다.

상부 캡(150)은 중공이 형성된 수나사(153)가 중심에 형성된 원판(151)과, 상기 원판(151)의 가장자리를 따라 하향으로 형성된 걸림턱(155)과, 상기 수나사(153)에 감겨진 제2 오링(157)을 포함한다. 그리고 수나사(153)는 상부 하우징(160)의 암나사공(165)에 나사체결되는데, 상기 제2 오링(157)은 수나사(153)의 중공을 통해 유동하는 공기와 여과재(170)를 통과하지 않은 공기와의 혼합을 차단한다. 따라서 수나사(153)의 중공을 통해 유동한 공기는 상부 하우징(160)의 암나사공(165)과 유출호스(106)를 따라 마스크(109)로 유동한다.

한편, 상부 캡(150)의 아래에는 여과재(170)가 장착된다. 여과재(170)는 다공성 원통형 여과재로서, 상부 캡(150)의 걸림턱(155) 안쪽에 끼워져 위치한다.

여기에서, 여과재(170)는 유화수지인 폴리프로필렌, 폴리에칠렌, 그라스파이버, 세라믹 재질의 여과재 중 어느 하나일 수 있고, 활성탄을 원통형으로 성형하여 사용하거나 또는 작은 입자의 활성탄이 원통형 케이스에 충진된 상태로 원통형 케이스가 상부 캡(150)과 하부 캡(130)에 끼워져 장착될 수 있다. 이와 같이 활성탄을 사용하게 되면 입자상태가 아닌 가스분자나 오일미스트까지 흡착 제거할 수 있 어 호흡용 공기의 정화필터로서 가장 바람직하다.

한편, 여과재(170)의 하부에는 하부 캡(130)이 장착된다.

상기 하부 캡(130)은 중공이 형성된 원판(131)과, 상기 여과재(170)의 외측면을 감싸도록 원판(131)의 가장자리를 따라 형성된 외측 걸림턱(133)과, 상기 여과재(170)의 내측면을 감싸도록 원판(131)의 안쪽에 원통형태로 형성된 내측 걸림턱(135)을 포함하며, 여과재(170)는 외측 걸림턱(133)과 내측 걸림턱(135)의 사이에 끼워져 접착제로 부착 고정된다.

그리고 상기 하부 캡(130)에는 밸브(140)가 장착되는데, 상기 밸브(140)는, 상기 하부 캡(130)의 원판(131)의 중공을 개폐하는 디스크(141)와, 상기 내측 걸림턱(135)의 상단에 체결되며 다수 개의 관통공(147)이 형성된 덮개(145)와, 상기 덮개(145)와 상기 디스크(141)에 양단이 접하며 상기 디스크(141)를 하향 즉 중공을 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 제공하는 코일스프링(149)을 포함한다.

보다 구체적으로서, 상기 디스크(141)의 중심에는 고정축(143)이 고정되며 상기 고정축(143)은 덮개(145)의 중공을 관통해 위치한다. 그리고 코일스프링(149)은 고정축(143)을 감싸 위치하며 코일스프링(149)의 상단은 덮개(145)에 접하고 하단은 디스크(141)의 상면에 접한다. 또한 덮개(145)에는 가장자리에 원주를 따라 다수 개의 구멍이 형성되고, 상기 내측 걸림턱(135)의 상단면에는 상기 덮개(145)의 구멍과 대응하여 암나사공(137)이 형성된다.

따라서 덮개(145)를 내측 걸림턱(135)에 위치한 상태에서 볼트를 덮개(145)의 구멍에 삽입한 후 내측 걸림턱(135)의 암나사공(137)에 나사 체결하여 고정한 다. 그러면 코일스프링(149)의 탄성력은 디스크(141)를 하향으로 밀어 하부 캡(130)의 중공을 폐쇄한다.

또한 하부 캡(130)의 중공 둘레에는 제3 오링(139)이 위치하며 디스크(141)가 중공을 폐쇄할 때에 디스크(141)가 제3 오링(139)을 가압한다.

아래에서는 이와 같이 구성된 필터를 구비한 공기호흡장치의 공기 유동관계에 대해 설명한다.

도 4에 보이듯이, 공기탱크(101)에서 유출된 공기는 유입호스(105)를 통해 필터(110)로 유입된다. 구체적으로 유입호스(105)를 통해 상호 체결된 상하부 하우징(160, 120) 내부로 유입된다. 상하부 하우징(160, 120) 내부로 유입된 공기는 압력에 의해 여과재(170)를 통과하게 되는데, 이때 공기 중에 포함된 이물질은 여과재(170) 바깥면에 부착된다.

한편, 여과재(170)를 통과한 깨끗한 공기는 상부 캡(150)으로 유동하고 상부 캡(150)의 수나사(153)의 중공을 통해 상부 하우징(160)의 암나사공(165)으로 유동한다. 그리고 상부 하우징(160)에 연결된 유출호스(106)를 통해 마스크(109) 쪽으로 유동한다.

마스크(109)를 착용한 착용자는 마스크(109)에서 유출되는 신선한 공기로 호흡하며, 착용자의 임무를 수행한다.

한편, 장시간 동안 필터(110)를 사용하다 보면, 다량의 이물질이 여과재(170)의 바깥면에 부착되고 이물질이 여과재(170)의 다공을 막음으로써, 여과재(170)를 통과하는 공기의 양은 감소하게 된다. 즉 감압변(103)에서 감압된 압력 으로 공기가 여과재(170)를 원활하게 통과하지 못하게 되는데, 그러면 착용자는 공기를 더욱 큰 힘으로 흡입하게 됨에 따라 여과재(170)의 내부압력이 낮아지게 된다. 그러면 도 5에 도시된 바와 같이, 여과재(170)의 내부압력과 외부압력의 차가 커지면 압력차에 의해 코일스프링(149)이 수축하면서 디스크(141)가 덮개(145) 방향으로 이동하게 된다. 이와 같이 디스크(141)가 덮개(145) 방향으로 이동하면서 하부 캡(130)의 원판(131)의 중공은 개방되고, 하부 캡(130)으로 유입된 공기는 덮개(145)의 관통공(147)을 통해 여과재(170) 내부로 바로 유입된 후 상부 캡(150) 및 유출호스(106)를 통해 마스크(109)로 유동하고, 착용자가 마스크(109)로 유동한 공기를 통해 호흡한다.

도 1은 본 발명에 따른 공기호흡장치를 나타낸 개략도이고,

도 2는 도 1에 도시된 필터를 나타낸 단면도이며,

도 3은 도 2에 도시된 필터의 분해사시도이다.

도 4는 도 1에 도시된 필터에서의 공기 흐름을 나타낸 개념도이고,

도 5는 도 4에 도시된 필터에서 공기의 우회 흐름을 나타낸 개념도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

101 : 공기탱크 103 : 감압변

105 : 유입호스 106 : 유출호스

108 : 양압변 109 : 마스크

110 : 필터 120 : 하부 하우징

121, 161 : 플랜지 123, 163 : 관통공

125 : 제1 오링 130 : 하부 캡

131 : 원판 133 : 외측 걸림턱

135 : 내측 걸림턱 137, 165 : 암나사공

139 : 제3 오링 140 : 밸브

141 : 디스크 143 : 고정축

145 : 덮개 149 : 코일스프링

150 : 상부 캡 151 : 원판

153 : 수나사 155 : 걸림턱

157 : 제2 오링 160 : 상부 하우징

167 : 볼트 169 : 너트

170 : 여과재

Claims

삭제
압축공기를 저장하는 공기탱크(101)와, 상기 공기탱크에서 유출되는 공기로 호흡할 수 있게 상기 공기탱크에서 연장된 호스(105, 106)와, 상기 호스에 설치되어 상기 공기탱크에서 유출되는 공기를 여과하는 필터(110)를 포함하되;

상기 필터는, 상기 공기탱크에서 연장된 호스(105)가 연결된 하부 하우징(120)과, 여과된 공기의 배출을 위해 호스(106)가 연결되며 상기 하부 하우징과 체결되는 상부 하우징(160)과, 체결된 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징의 내부에 위치하며 외측에 위치한 공기가 관통해 내부로 유입되거나 일측에 장착된 밸브(140)를 통해 내부로 유입되는 여과재(170)를 포함하고, 상기 여과재 내부에 위치한 공기는 상기 호스(106)를 통해 상기 필터 밖으로 유동하며;

상기 여과재는 원통형 구조로서, 상기 여과재의 하단에 장착되는 하부 캡(130)과, 상기 여과재의 상단에 장착되는 상부 캡(150)을 포함하고, 상기 밸브(140)는 상기 하부 캡에 장착되며,상기 상부 캡에는 중공이 형성되어 상기 호스(106)와 연통되고, 상기 여과재의 외측 압력과 상기 여과재의 내측 압력의 차에 의해 상기 밸브가 개방되는 것을 특징으로 하는 필터를 구비한 공기호흡장치.
제2항에 있어서,

상기 하부 하우징은 상부가 개방되고 하부가 폐쇄된 원통형 구조로서, 상단에는 외향으로 플랜지(121)가 형성되고 상기 플랜지에는 다수 개의 관통공(123)이 원주를 따라 형성되며,

상기 상부 하우징(160)은 하부가 개방되고 상부가 폐쇄된 원통형 구조로서, 하단에는 외향으로 플랜지(161)가 형성되고 상기 플랜지에는 다수 개의 관통공(163)이 원주를 따라 형성되며,

상기 상부 하우징(160)의 플랜지(161)와 상기 하부 하우징(120)의 플랜지(121)가 맞대응한 상태에서 상기 플랜지들 사이에 제1 오링(125)이 위치하며, 상기 플랜지들의 관통공을 관통한 볼트에 너트가 체결되어 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징을 체결하는 것을 특징으로 하는 필터를 구비한 공기호흡장치.
삭제
제2항에 있어서,

상기 하부 캡(130)은,

중공이 형성된 원판(131)과,

상기 여과재(170)의 외측면을 감싸도록 상기 원판의 가장자리를 따라 형성된 외측 걸림턱(133)과,

상기 여과재의 내측면을 감싸도록 상기 원판의 안쪽에 형성된 내측 걸림턱(135)을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터를 구비한 공기호흡장치.
제5항에 있어서,

상기 밸브는,

상기 하부 캡(130)의 원판의 중공을 개폐하는 디스크(141)와, 상기 내측 걸림턱의 상단에 체결되며 다수 개의 관통공(147)이 형성된 덮개(145)와, 상기 덮개와 상기 디스크에 양단이 접하며 상기 디스크가 상기 중공을 폐쇄하는 방향으로 탄성력을 제공하는 코일스프링(149)을 포함하는 것을 특징으로 하는 필터를 구비한 공기호흡장치.
제2항에 있어서,

상기 여과재는,

폴리프로필렌, 폴리에칠렌, 그라스파이버, 세라믹 재질의 여과재 및 활성탄 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 필터를 구비한 공기호흡장치.
제6항에 있어서,

상기 디스크는 중심에 고정축(143)이 형성되고, 상기 고정축은 상기 코일스프링을 관통한 상태로 상기 덮개를 관통하는 것을 특징으로 하는 필터를 구비한 공기호흡장치.
제6항에 있어서,

상기 하부 캡(130)의 원판(131)의 중공 둘레 및 상기 디스크(141)의 저면 중 어느 한 곳에는 오링(139)이 고정되어 상기 디스크가 중공을 폐쇄하였을 때에 상기 디스크가 오링을 가압하는 것을 특징으로 하는 필터를 구비한 공기호흡장치.