KR101466691B1

KR101466691B1 - Air cooler using compressed air

Info

Publication number: KR101466691B1
Application number: KR1020130041337A
Authority: KR
Inventors: 조기조; 이원구; 한명수
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2014-11-28
Also published as: KR20130127363A; KR20130127353A

Abstract

본 발명은 압축공기를 순환시켜 냉기를 획득할 수 있도록 된 공기 냉각기(100)에 관한 것으로서, 와류실(111)과 압축공기 주입구(112)가 형성됨과 아울러 일측에는 수용구(113)가 형성되고 타측에는 열기 배출구(114)가 형성되는 바디(110)와; 일측에는 냉기 배출구(121)가 형성되고, 상기 바디(110)의 수용구(113)에 수용된 상태로 상기 바디(110)에 결합되어, 상기 바디(110)의 압축공기 주입구(112)로부터 공급되는 압축공기로부터 냉기와 열기를 발생시키는 볼텍스 제너레이터(120)와; 상기 바디(110)의 수용구(113)에 수용된 상태로 상기 바디(110)와 볼텍스 제너레이터(120)의 사이에 개재되는 오리피스 슬리브(130)와; 상기 바디(110)의 열기 배출구(114)에 결합되는 스로틀 밸브(140)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 부품의 단순화를 통해 일부 부품들을 통합하여 부품수를 줄임으로써 가공 및 금형비 절감을 통해 제조 단가를 절감할 수가 있다. The present invention relates to an air cooler (100) capable of obtaining cold air by circulating compressed air, wherein a swirl chamber (111) and a compressed air inlet (112) are formed and a receiving port (113) is formed at one side And a body 110 having a heat exhaust port 114 formed on the other side thereof; A cool air outlet 121 is formed on one side of the body 110 and is coupled to the body 110 while being accommodated in the receiving port 113 of the body 110 and is supplied from the compressed air inlet 112 of the body 110 A vortex generator (120) generating cold air and heat from compressed air; An orifice sleeve 130 interposed between the body 110 and the vortex generator 120 while being received in the receiving port 113 of the body 110; And a throttle valve 140 coupled to the heat outlet 114 of the body 110. According to the present invention, by simplifying parts, it is possible to reduce the manufacturing cost by reducing the number of parts by integrating some parts, thereby reducing the processing cost and the mold cost.

Description

[0001] Air cooler using compressed air [0002]

본 발명은 공기 냉각기에 관한 것으로서, 특히 압축공기를 순환시켜 냉기를 획득하는데 사용되는 공기 냉각기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air cooler, and more particularly to an air cooler used for circulating compressed air to obtain cold air.

일반적으로, 선박에서의 용접 공정은 전체 선박 건조 공정의 약 60%를 점유하는 중요한 공정 중의 하나로서, 선박 생산은 여러 형상의 선체블록들을 독립적으로 제작한 다음 이들 블록들을 도크(Dock)에서 서로 결합하는 방식으로 이루어진다. 즉, 중,대형 선박 1척을 건조하는데 250～400개의 선체블록들이 만들어지며, 선체블록 내부에는 용접셀이 약 200개(셀마다 수직 용접부 2개 존재) 정도가 존재하므로 1척의 선박을 건조하기 위해서는 무수히 많은 수직교차부들을 용접해야 한다. In general, the welding process in a ship is one of the important processes occupying about 60% of the entire shipbuilding process. In shipbuilding, several shapes of hull blocks are manufactured independently, and then these blocks are combined with each other in a dock . In other words, 250 ~ 400 hull blocks are made to dry one medium and large ship, and there are about 200 welded cells inside the hull block (there are two vertical welds per cell), so one ship is dried In order to do so, many vertical intersections must be welded.

그러나, 용접 작업장은 위치와 장소에 따라 다르지만 더운 열온 환경(특히, 하절기) 하에서 작업함으로써 작업자의 체온이 상승하여 작업 능률이 저하되는데, 이를 해결하기 위해 작업자가 압축공기를 이용한 냉풍 조끼를 착용하여 체온을 조절하고 있다. In order to solve this problem, a worker wears a cold air vest using compressed air so that the temperature of the worker's body temperature is increased. .

상기 냉풍 조끼는 보통 두 가지 타입으로 제조된다. 첫 번째 타입은 압축공기와 냉풍 조끼만을 이용한 압축공기 다량소비형 냉풍 조끼(7bar 기준 소비유량:약 1050 LPM)로서, 특히 압축공기만을 사용하는 냉풍 조끼의 경우 외기의 영향을 받아 하절기에는 에어의 온도가 상승하여 착용시 쾌적감을 유지하기 어려운 문제점이 있다. 두 번째 타입은 압축공기와 볼텍스 튜브를 이용한 냉풍 조끼(7bar 기준 소비유량:약 540 LPM)로서 유량조절이 가능함으로써 쾌적감이 유지되나 유량 소비가 상대적으로 많고 단가가 고가인 문제점이 있다. The cold wind vest is usually manufactured in two types. The first type is a compressed air mass consumption type cold wind vest using only compressed air and a cold wind vest (7 bar based consumption flow rate: about 1050 LPM). Especially, in the case of a cold wind vest using only compressed air, There is a problem that it is difficult to maintain a pleasant feeling when worn. The second type is a cold wind vest using compressed air and a vortex tube (7 bar reference consumption flow rate: about 540 LPM), which allows the flow rate to be adjusted, thereby maintaining a pleasant feeling, but the flow rate is relatively large and the unit price is high.

여기서, 상기 냉풍 조끼에 이용되는 볼텍스 튜브에 대하여 좀 더 구체적으로 설명하자면, 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.Here, the vortex tube used in the cold wind vest is more specifically described as a cooling device which is inexpensive, reliable, and requires no maintenance, and is used as a solution to the local cooling problem in various places in an industrial field. Generally compressed air (compressor) used in the industrial field is used as the driving energy source. In addition, the vortex tube produces cold air and hot air at the same time with no mechanical drive, temperature control range is from -46 ° C to + 127 ° C, cold air flow adjustment range is 4248 SLPM at 28 SLPM, 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 of electronic control and communication equipment, local cooling of machining processes (coolant substitution), cooling of CCTV cameras in high temperature environments, coagulation of the melt, cooling of soldering or welding parts, cooling of large- It is used for the cooling of mechanical seal parts and the production of performance test equipment for severe low temperature environment composition.

도 1은 종래 볼텍스 튜브의 사시도, 도 2는 종래 볼텍스 튜브의 분해 사시도로서, 종래 볼텍스 튜브(10)의 경우, 바디(11), 도면에 도시한 바와 같이, 노즐과 챔버를 포함한 볼텍스 제너레이터(12), 스로틀 밸브(13), 스로틀 밸브 조절 스크류(14), 열기 배출 슬리브(15) 및 오리피스 슬리브(16) 및 홀더(17) 등의 7가지 구성요소로 이루어진다. 그리고, 바디(11)는 스테인레스 스틸(STS)이나, 알루미늄, 스틸 등의 소재로 제작된다. FIG. 1 is a perspective view of a conventional vortex tube, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a conventional vortex tube. In the case of a conventional vortex tube 10, as shown in the figure, a vortex generator 12 A throttle valve 13, a throttle valve adjusting screw 14, a hot discharge sleeve 15, an orifice sleeve 16, and a holder 17. The body 11 is made of stainless steel (STS), aluminum, steel or the like.

한편, 종래 관련분야 특허기술로서 메인 하우징과 볼텍스 하우징을 이격시키는 시트 및 시트와 접촉되는 볼텍스 하우징의 만곡면에 의해 코안다 효과(coanda effect)가 발생하여 압축공기 주입구를 통한 공기가 방열바디로 배출될 수 있도록 형성시켜 방열바디에 대한 강제냉각효과(공랭)를 통해 볼텍스 튜브의 냉각효율을 높이고, 다수의 방사형홈이 형성된 원판에 의해 회전기류를 발생시켜주는 구조로 제작되어, 가공단가의 절감을 통해 생산비용이 저렴해지는 볼텍스 튜브가 제안되어 있다(특허문헌1 참조). In the related art, as a patented technique, a coanda effect is generated by the curved surface of the vortex housing contacting the seat and the seat separating the main housing from the vortex housing, and the air through the compressed air inlet is discharged to the radiating body The cooling efficiency of the vortex tube is increased through the forced cooling effect (air cooling) on the heat dissipating body, and the rotating disk is generated by the disk having the plurality of radial grooves, thereby reducing the processing cost A vortex tube has been proposed (see Patent Document 1).

국내등록특허 10-0880276Korean Patent No. 10-0880276

본 발명은 종래보다 부품의 단순화를 통해 일부 부품들을 통합하여 부품수를 줄임으로써 제조 단가를 절감하고 소재 변경을 통해 경량화를 달성할 수 있도록 된 압축공기를 이용한 공기 냉각기를 제공하는데 그 목적이 있다. It is an object of the present invention to provide an air cooler using compressed air which can reduce the number of components by integrating some parts through simplification of parts, thereby reducing manufacturing cost and achieving weight reduction through material change.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 공기 냉각기는, 압축공기를 순환시켜 냉기를 획득할 수 있도록 된 공기 냉각기로서, 와류실과 압축공기 주입구가 형성됨과 아울러 일측에는 수용구가 형성되고 타측에는 열기 배출구가 형성되는 바디와; 일측에는 냉기 배출구가 형성되고, 상기 바디의 수용구에 수용된 상태로 상기 바디에 결합되어, 상기 바디의 압축공기 주입구로부터 공급되는 압축공기로부터 냉기와 열기를 발생시키는 볼텍스 제너레이터와; 상기 바디의 수용구에 수용된 상태로 상기 바디와 볼텍스 제너레이터의 사이에 개재되는 오리피스 슬리브와; 상기 바디의 열기 배출구에 결합되는 스로틀 밸브를 포함하여 이루어지고, 상기 압축공기를 이용한 공기 냉각기는 최소한의 압축공기만 소비될 수 있도록 상기 볼텍스 제너레이터의 입구와 출구의 직경비를 가질 수 있는데, 상기 볼텍스 제너레이터의 입구와 출구의 직경비가 6.4 : 8.6 또는 3.42 : 5.74이고, 상기 볼텍스 제너레이터는, 볼텍스 제너레이터 입구측에 요입된 챔버가 형성되며, 상기 챔버면의 외주연 측에 위치하는 면 상에는 와류 형성을 위한 곡면형 노즐들이 형성되고, 최대 와류의 형성을 위해 상기 노즐들의 챔버 내측에 위치하는 단부를 연결하는 노즐내경과 챔버깊이의 비는 2.5:1 내지 1.8: 1 사이의 값을 가지도록 형성되고, 또한, 상기 볼텍스 제너레이터는, 볼텍스 제너레이터 입구측에 요입된 챔버가 형성되며, 상기 챔버면의 외주연 측에 위치하는 면 상에는 와류 형성을 위한 곡면형 노즐들이 형성되고, 최대 와류의 형성을 위해 상기 노즐들의 챔버 외측에 위치하는 단부를 연결하는 노즐외경과 챔버깊이의 비는 3:2 내지 2:1 사이의 값을 가지도록 형성되고, 또한, 상기 오리피스 슬리브는, 오리피스 슬리브입구의 내경과 오리피스 슬리브출구의 내경의 비가 1: 1.5 내지 1: 3.5 사이의 비를 가지도록 형성되고, 상기 오리피스 슬리브출구의 내경과 오리피스 슬리브의 길이는 1: 2.5 내지 1: 3.5 사이의 비를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, an air cooler using compressed air according to the present invention is an air cooler capable of obtaining cold air by circulating compressed air, wherein a swirl chamber and a compressed air inlet are formed, A body having an outlet port formed at the other side thereof; A vortex generator for generating cold air and heat from compressed air supplied from a compressed air inlet of the body, the vortex generator being coupled to the body while being accommodated in the receiving port of the body; An orifice sleeve interposed between the body and the vortex generator while being accommodated in the receiving port of the body; And a throttle valve coupled to an exhaust outlet of the body. The air cooler using the compressed air may have a ratio of the inlet and the outlet of the vortex generator so that only a minimum amount of compressed air can be consumed. Wherein a diameter of the inlet and outlet of the generator is 6.4: 8.6 or 3.42: 5.74, and the vortex generator has a chamber recessed on the inlet side of the vortex generator, and on the outer peripheral side of the chamber surface, Curved nozzles are formed and the ratio of the nozzle inner diameter to the chamber depth connecting the ends located inside the chambers of the nozzles for forming the maximum eddy current is formed to have a value between 2.5: 1 and 1.8: 1, and Wherein the vortex generator has a chamber which is recessed at the inlet side of the vortex generator, Curved nozzles for vortex formation are formed on the surface on which the nozzles are located and a ratio of the nozzle outer diameter to the chamber depth connecting the ends located outside the chambers of the nozzles for forming the maximum eddy current is between 3: 2 and 2: 1 And the orifice sleeve is formed to have a ratio of the inner diameter of the orifice sleeve inlet to the inner diameter of the orifice sleeve outlet of 1: 1.5 to 1: 3.5, and the inner diameter of the orifice sleeve outlet And the length of the orifice sleeve is formed to have a ratio between 1: 2.5 and 1: 3.5.

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또한, 상기 압축공기를 이용한 공기 냉각기는 냉풍 조끼에 냉기를 공급하는데 사용될 수 있다.Further, the air cooler using the compressed air can be used to supply cool air to the cool air vest.

또한, 상기 공기 냉각기는, 상기 압축공기 주입구와 외부의 공기 공급 호스를 연결하며, 자동 또는 수동에 의해 개폐되는 밸브를 내장하여 상기 압축공기 주입구로 주입되는 공기의 유량을 조절하는 연결구를 더 포함하여 구성될 수 있다. The air cooler may further include a connector for connecting the compressed air inlet and the external air supply hose and incorporating a valve that is opened or closed automatically or manually to adjust a flow rate of air to be introduced into the compressed air inlet Lt; / RTI >

또한, 상기 연결구는 외부의 공기 공급 호스가 구부러짐 없이 직선 연결될 수 있도록 전체적으로 'ㄱ'자 형상으로 형성될 수 있다. In addition, the connector may be formed in a substantially U-shape so that the external air supply hose may be linearly connected without bending.

또한, 상기 바디의 열기 배출구에 스로틀 밸브가 결합된 상태에서 소음을 저감할 수 있도록 열기 배출구에 결합되는 소음기를 더 포함하여 구성될 수 있다. The silencer may further include a silencer coupled to the hot air outlet so as to reduce the noise when the throttle valve is coupled to the hot air outlet of the body.

또한, 상기 볼텍스 제너레이터에서 발생되는 냉기를 외부로 공급하기 위해 볼텍스 제너레이터에 결합되는 커플러를 더 포함하여 구성될 수 있다. The apparatus may further include a coupler coupled to the vortex generator to supply cool air generated in the vortex generator to the outside.

또한, 상기 볼텍스 제너레이터와 커플러의 사이에 설치되는 연결 고리를 더 포함하여 구성될 수 있다. Further, it may further comprise a connection link provided between the vortex generator and the coupler.

또한, 상기 와류실은, 내부에 스로틀 밸브의 단부가 밀착되는 탭부가 형성되고, 상기 탭부 사이의 탭부사잇각은 45°~ 70 °범위 사이의 각도 중 어느 하나의 각도를 가지도록 형성될 수 있다.The vortex chamber may be formed with a tab portion in which an end portion of the throttle valve is closely contacted, and an angle between the tab portions is in a range of 45 to 70 degrees.

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또한, 상기 탭부의 최소 내경이 형성하는 와류실내출구의 내경은 200L/min의 냉기 유량의 증가 또는 감소에 따라 0.5mm 내지 1.5mm의 범위 내의 값 중 어느 하나의 값으로 증가 또는 감소될 수 다. The inner diameter of the vortex chamber outlet formed by the minimum inner diameter of the tab portion may be increased or decreased to a value within a range of 0.5 mm to 1.5 mm in accordance with an increase or decrease of the cool air flow rate of 200 L / min.

또한, 상기 압축공기를 이용한 공기 냉각기의 소재가 MC 나일론 일 수 있다. Further, the material of the air cooler using the compressed air may be MC nylon.

본 발명에 따르면, 부품의 단순화를 통해 일부 부품들을 통합하여 부품수를 줄임으로써 가공 및 금형비 절감을 통해 제조 단가를 절감할 수가 있다. 또한, 열전도도가 낮은 MC 나일론을 적용함으로써 경량화 및 효율성을 향상시킬 수가 있다. 또한, 볼텍스 제너레이터의 입구와 출구의 최적비를 통해 소비 유량 절감을 달성할 수 있다.According to the present invention, by simplifying parts, it is possible to reduce the manufacturing cost by reducing the number of parts by integrating some parts, thereby reducing the processing cost and the mold cost. Further, by applying MC nylon having a low thermal conductivity, weight reduction and efficiency can be improved. In addition, consumption flow reduction can be achieved through the optimum ratio of the inlet and outlet of the vortex generator.

또한, 본 발명은 냉기 유량의 가변을 위하여 공기 냉각기의 크기를 가변시키는 경우, 도 6 내지 도 10의 설명에서와 같이, 볼텍스 제너레이터의 탭부와 노즐외경 및 노즐내경, 오리피스 슬리브의 오리피스 슬리브입구의 내경과 오리피스 슬리브출구의 내경 및 오리피스 슬리브의 길이, 와류실 내부의 탭부의 탭부사잇각 및 와류실내출구가 일정 조건을 만족하도록 가변되는 것에 의해, 유량에 따른 공기 냉각기의 제작을 용이함은 물론, 유량에 따른 공기 냉각기의 크기의 가변 시에도 최적의 냉각 효과를 얻을 수 있도록 하는 효과를 제공한다. 6 to 10, the outer diameter of the nozzle and the inner diameter of the nozzle of the vortex generator, the inner diameter of the orifice sleeve inlet of the orifice sleeve, and the inner diameter of the inlet of the orifice sleeve of the orifice sleeve, The inner diameter of the outlet of the orifice sleeve, the length of the orifice sleeve, the tab portion angle of the tab portion in the swirling chamber, and the outlet of the vortex chamber are varied so as to satisfy a predetermined condition, thereby facilitating the manufacture of the air cooler according to the flow rate. It is possible to obtain an optimum cooling effect even when the size of the air cooler is varied.

또한, 본 발명은 연결구가 전체적으로 'ㄱ'자 형상으로 형성됨으로써 외부의 공기 공급 호스가 꺾임이나 구부러짐 없이 연결구에 직선으로 연결되어 냉풍 조끼 적용 시 사용상의 편의성 및 착용감을 향상시킬 수 있다. In addition, since the connector is formed in a substantially U-shaped configuration, the outer air supply hose is linearly connected to the connecting port without bending or bending, so that the convenience and comfort of use can be improved when the cold wind vest is applied.

또한, 본 발명은 상기 바디의 열기 배출구에 스로틀 밸브가 결합된 상태에서 소음기가 결합됨으로써 소음을 저감시킬 수 있다. Further, in the present invention, the noise can be reduced by coupling the muffler in a state where the throttle valve is coupled to the heat outlet of the body.

도 1은 종래 볼텍스 튜브의 사시도.
도 2는 종래 볼텍스 튜브의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 공기 냉각기의 분해 사시도.
도 4는 도 3의 볼텍스 제너레이터의 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 공기 냉각기의 사용 상태도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 유량조절, 기밀유지,대유량 냉각공기 및 소음저감을 제공할 수 있도록 개선된 구조를 가지는 압축공기를 이용한 공기 냉각기의 분해 사시도.
도 7은 도 6의 압축공기를 이용한 공기 냉각기의 결합상태의 단면도.
도 8은 도 6의 구성 중 냉각 공기의 유량에 따라 축소 또는 확대되는 볼텍스 제너레이터(120)의 단면도.
도 9는 도 6의 구성 중 냉각 공기의 유량에 따라 축소 또는 확대되는 오리피스 슬리브(130)의 사시도.
도 10은 도 6의 구성 중 냉각 공기의 유량에 따라 축소 또는 확대되는 와류실(111)의 스로틀 밸브(140)와 결합부를 포함하는 내부 구성을 나타내는 와류실(111)의 부분 단면도. 1 is a perspective view of a conventional vortex tube.
2 is an exploded perspective view of a conventional vortex tube.
3 is an exploded perspective view of an air cooler using compressed air according to the present invention.
4 is a conceptual view of the vortex generator of Fig. 3;
FIG. 5 is a view showing a state of use of an air cooler using compressed air according to the present invention. FIG.
FIG. 6 is an exploded perspective view of an air cooler using compressed air having an improved structure to provide flow control, airtightness, large flow cooling air, and noise reduction of another embodiment of the present invention. FIG.
7 is a cross-sectional view of the coupled state of the air cooler using compressed air of FIG. 6;
8 is a cross-sectional view of the vortex generator 120 that is reduced or enlarged according to the flow rate of cooling air in the configuration of Fig.
FIG. 9 is a perspective view of an orifice sleeve 130 that is reduced or enlarged according to the flow rate of cooling air in the configuration of FIG. 6;
10 is a partial cross-sectional view of the swirl chamber 111 showing the internal configuration including the throttle valve 140 and the engaging portion of the swirl chamber 111 which is reduced or enlarged according to the flow rate of cooling air in the configuration of Fig.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In addition, the preferred embodiments of the present invention will be described below, but it is needless to say that the technical idea of the present invention is not limited thereto and can be variously modified by those skilled in the art.

도 3은 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 공기 냉각기의 분해 사시도, 도 4는 도 3의 볼텍스 제너레이터의 개념도, 도 5는 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 공기 냉각기의 사용 상태도이다. FIG. 3 is an exploded perspective view of the air cooler using compressed air according to the present invention, FIG. 4 is a conceptual view of the vortex generator of FIG. 3, and FIG. 5 is a state of use of the air cooler using compressed air according to the present invention.

본 발명에 따른 압축공기를 이용한 공기 냉각기는, 부품의 단순화를 통해 일부 부품들을 통합하여 부품수를 줄임으로써 제조 단가를 절감할 수가 있고, 또한 열전도도가 낮은 소재를 적용하여 효율성 향상 및 경량화를 달성할 수 있도록 된 것을 그 기술적 요지로 한다. The air cooler using compressed air according to the present invention can reduce the manufacturing cost by reducing the number of parts by integrating some parts through simplification of the parts, and by improving the efficiency and reducing the weight by applying the material having low thermal conductivity To be able to do so.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 공기 냉각기(100)는 압축공기를 순환시켜 냉기를 획득하여 냉풍 조끼에 냉기를 공급하는데 사용할 수 있는 냉각기로서, 크게 바디(110:Body), 볼텍스 제너레이터(120:Vortex Generator), 오리피스 슬리브(130:Orifice Sleeve) 및 스로틀 밸브(140:Throttle Valve)를 포함한 4가지 구성요소로 이루어진다. As shown in the drawing, an air cooler 100 using compressed air according to the present invention is a cooler that can be used to cool air by circulating compressed air to supply cool air to a cool air vest. A vortex generator 120, an orifice sleeve 130, and a throttle valve 140. The throttle valve 140 is provided with a throttle valve.

상기 바디(110)는 와류실(111)과 압축공기 주입구(112)가 형성되고, 이와 아울러 일측에는 수용구(113)가 형성되고 타측에는 열기 배출구(114)가 형성된다. The body 110 is formed with a swirl chamber 111 and a compressed air inlet 112. The body 110 has a receiving port 113 formed at one side thereof and a hot air outlet 114 formed at the other side thereof.

이때, 상기 바디(110)는 경량화 및 효율성 향상을 위해 열전도도가 낮은 MC 나일론(Monomer Cast Nylon)을 적용하여 제조할 수 있다. 즉, 종래의 알루미늄이나 스테인레스 스틸보다 무게가 가볍고 냉각력이 우수한 MC 나일론(Monomer Cast Nylon)을 적용하여 제조하는 것이다. At this time, the body 110 may be manufactured by applying MC Nylon having a low thermal conductivity to improve weight and efficiency. That is, it is manufactured by applying MC Nylon which is lighter in weight and superior in cooling power than conventional aluminum or stainless steel.

참고적으로, 상기 MC 나일론은 엔지니어링 플라스틱(ENGINEERING PLASTICS)의 일종으로서 일반 NYLON-6에 비하여 중합법과 성형법이 상이하나, 카프로락탐에 화학적 성분을 촉매로 하여 제조된 결정체의 고분자로서 기계적 강도와 자기윤활성이 뛰어나고 내열성 및 금속대체용으로 사용되고 있는데, 고속회전 및 고온에서 연속사용이 가능한 소재이다. For reference, the MC nylon is a kind of engineering plastics, which is different from the polymerization and molding methods in comparison with the general NYLON-6. However, as a polymer of a crystalline substance produced by using a chemical component as a catalyst, caprolactam has mechanical strength and self- Is superior in heat resistance and is used for metal substitution. It is a material that can be used continuously at high speed and high temperature.

상기 볼텍스 제너레이터(120)는 노즐, 챔버 및 홀더를 포함하며, 상기 바디(110)의 수용구(113)에 수용된 상태로 상기 바디(110)에 결합되어, 상기 바디(110)의 압축공기 주입구(112)로부터 공급되는 압축공기로부터 냉기와 열기를 발생시키는 역할을 수행하며, 일측에는 냉기 배출구(121)가 형성된다. The vortex generator 120 includes a nozzle, a chamber, and a holder. The vortex generator 120 is coupled to the body 110 while being accommodated in the receiving port 113 of the body 110, 112 and the cool air outlet 121 is formed at one side of the air outlet.

상기 오리피스 슬리브(130)는 상기 바디(110)의 수용구(113)에 수용된 상태로 상기 바디(110)와 볼텍스 제너레이터(120)의 사이에 개재된다. The orifice sleeve 130 is interposed between the body 110 and the vortex generator 120 while being received in the receiving port 113 of the body 110.

상기 스로틀 밸브(140)는 게이트 밸브의 일종으로 원판을 회전시켜 관로를 열고 닫음으로써 유체와의 마찰에 의하여 유체의 압력을 낮추는데 사용하는 밸브로서, 상기 바디(110)의 열기 배출구(114)에서 배출되는 열기를 조절할 수 있도록 상기 바디(110)의 열기 배출구(114)에 결합된다. The throttle valve 140 is a valve used to lower the pressure of the fluid by friction with the fluid by opening and closing the duct by rotating the disk as a kind of gate valve. The throttle valve 140 discharges from the heat outlet 114 of the body 110 And is coupled to the heat outlet 114 of the body 110 so as to adjust the heat to be supplied to the body 110.

한편, 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 공기 냉각기(100)는 소비 유량 절감 즉, 최소한의 압축 공기만 소비될 수 있도록, 상기 볼텍스 제너레이터(120)의 입구(a)와 출구(b)가 최적의 직경비를 가질 수 있다. In the meantime, the compressed air-based air cooler 100 according to the present invention is designed such that the inlet (a) and the outlet (b) of the vortex generator 120 are optimized for the consumption of the compressed air, And can have a direct cost ratio.

구체적으로는, 볼텍스 제너레이터(120)의 입구(a)의 직경이 φ6.4 이고, 볼텍스 제너레이터(120)의 출구(b)의 직경이 φ8.6 일 경우, 압축공기 소비 유량이 약 585L/min(6 bar 기준)로서 압축공기 소비량을 최대로 절감할 수 있다. Specifically, when the diameter of the inlet (a) of the vortex generator 120 is φ6.4 and the diameter of the outlet (b) of the vortex generator 120 is φ8.6, the compressed air consumption flow rate is about 585 L / min (6 bar standard), it is possible to reduce the consumption of compressed air to the maximum.

또는, 볼텍스 제너레이터(120)의 입구(a)의 직경이 φ3.42 이고, 볼텍스 제너레이터(120)의 출구(b)의 직경이 φ5.74 일 경우, 압축공기 소비 유량이 약 350L/min(7 bar 기준)로서 압축공기 소비량을 최대로 절감할 수 있다. Alternatively, when the diameter of the inlet (a) of the vortex generator 120 is? 3.42 and the diameter of the outlet (b) of the vortex generator 120 is? 5.74, the compressed air consumption flow rate is about 350 L / bar basis), the compressed air consumption can be reduced to the maximum.

상술한 도 3 내지 도 5의 구성을 가지는 공기 냉각기는 유량조절 기능을 구비한 연결구와 기밀 유지를 위한 실링부재를 구비하여, 냉각공기의 유량을 조절하도록 하고, 공기 냉각기 내부의 기밀성을 확보할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 상술한 구성의 공기 냉각기는 볼텍스 제너레이터, 오리피스 슬리브, 와류실의 내부구조의 구조에 일정 구속을 가하는 크기 확장에 의해 도 3 내지 도 5의 공기냉각기에 비하여 대용량의 냉각 공기를 제공하도록 구성될 수 있다.The air cooler having the configurations shown in Figs. 3 to 5 has a connecting port having a flow rate control function and a sealing member for hermetic sealing, so that the flow rate of the cooling air can be adjusted, and the air- . &Lt; / RTI > Also, the air cooler having the above-described configuration is configured to provide a large-capacity cooling air in comparison with the air coolers of FIGS. 3 to 5 by enlarging the size of the internal structure of the vortex generator, the orifice sleeve, .

이하, 도 3 내지 도 5의 구성 중 동일 명칭을 가지는 구성에 대하여는 동일 명칭과 도면부호를 사용하고, 대유량 냉각공기의 제공을 위한 구성, 유량 조절 구성 및 밀봉을 위한 구성에 대하여는 새로운 도면 부호와 명칭을 사용하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 냉각기를 설명한다.3 to 5, the same names and reference numerals are used for the components having the same names, and the configurations for providing the large flow rate cooling air, the flow rate regulating components, and the sealing components are denoted by the same reference numerals An air cooler according to another embodiment of the present invention will be described.

도 6은 본 발명의 다른 실시예의 공기 냉각기(100A)의 유량조절, 기밀유지,대유량 냉각공기 및 소음저감을 제공할 수 있도록 개선된 구조를 가지는 압축공기를 이용한 공기 냉각기의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 압축공기를 이용한 공기 냉각기의 결합상태의 단면도이다.FIG. 6 is an exploded perspective view of an air cooler using compressed air having an improved structure to provide flow control, airtightness maintenance, large-flow cooling air, and noise reduction of the air cooler 100A according to another embodiment of the present invention. 7 is a sectional view of the coupled state of the air cooler using the compressed air of FIG.

먼저, 본 발명의 다른 실시예로서 기밀을 유지하며, 압축공기 주입구(112)를 통해 유입되는 유량을 조절할 수 있도록 하는 구성을 설명한다.First, as another embodiment of the present invention, a structure for keeping the airtightness and controlling the flow rate introduced through the compressed air inlet 112 will be described.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 공기 냉각기(100A)는 볼텍스 제너레이터(120)의 내부 기밀을 유지를 위해 환형으로 구성되는 볼텍스 제너레이터(120)의 유입구측 실링부재(127)와 스로틀 밸브 실링부재(147)를 구비한다.6 and 7, the air cooler 100A includes an inlet-side sealing member 127 of the vortex generator 120, which is formed in an annular shape to maintain the internal airtightness of the vortex generator 120, And a sealing member 147.

상기 볼텍스 제너레이터(120)의 유입구측 실링부재(127)는 바디(110)의 내부로 삽입되는 볼텍스 제너레이터(120)의 외측면에 형성된 제1실링홈(124, 도 8 참조)에 삽입된 후 볼텍스 제너레이터(120)의 외측면과 바디(110)의 내측면에 긴밀히 밀착됨으로써, 볼텍스 제너레이터(120)의 외측면과 바디(110)의 내측면 사이의 기밀을 유지하도록 구성된다.The inlet sealing member 127 of the vortex generator 120 is inserted into the first sealing groove 124 (see FIG. 8) formed on the outer surface of the vortex generator 120 inserted into the interior of the body 110, Generator 120 and the inner surface of the body 110 so as to maintain the airtightness between the outer surface of the vortex generator 120 and the inner surface of the body 110. [

상기 스로틀 밸브 실링부재(147)는 또한, 도 7과 같이, 바디(110)의 내부로 삽입되는 스로틀 밸브(140)의 외측면에 형성된 제2실링홈(144, 도 6 참조)에 삽입된 후 스로틀 밸브(140)의 외측면과 바디(110)의 내측면에 긴밀히 밀착됨으로써, 스로틀 밸브(140)의 외측면과 바디(110)의 내측면 사이의 기밀을 유지하도록 구성된다. 상기 스로틀 밸브(140)는 와류실(111)의 단부에 형성되는 스로틀 밸브고정홀(115)를 통해 삽입되는 스로틀 밸브고정구(141)에 의해 고정 와류실(111)에 고정된다.7, the throttle valve sealing member 147 is inserted into the second sealing groove 144 (see FIG. 6) formed on the outer surface of the throttle valve 140 inserted into the inside of the body 110 The outer surface of the throttle valve 140 and the inner surface of the body 110 are tightly adhered to each other to maintain airtightness between the outer surface of the throttle valve 140 and the inner surface of the body 110. [ The throttle valve 140 is fixed to the fixed swirl chamber 111 by a throttle valve anchor 141 inserted through a throttle valve fixing hole 115 formed at an end of the swirl chamber 111.

또한, 상기 공기 냉각기(100A)는 바디(110)의 압축공기 주입구(112)에 결합되어, 외부의 공기 호스를 연결하도록 하며, 작업자의 신체 조건에 따라 냉기의 유량을 조절할 수 있도록 압축공기 주입구(112)로 유입되는 공기 유량을 조절할 수 있도록 밸브를 구비한 연결구(150)를 더 포함하여 구성된다. The air cooler 100A is connected to the compressed air inlet 112 of the body 110 to connect an external air hose and is connected to a compressed air inlet 112) for adjusting the flow rate of the air flowing into the connection port (150).

이때, 상기 연결구(150)는 외부의 공기 공급 호스(H)가 꺾임이나 구부러짐 없이 직선으로 연결될 수 있도록 도 6,7과 같이, 전체적으로 'ㄱ'자 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 공기 냉각기(100A)를 냉풍 조끼에 적용하는 경우, 사용상의 편의성 및 착용감을 향상시킬 수 있다. At this time, it is preferable that the connector 150 is formed as a whole as shown in FIGS. 6 and 7 so that the external air supply hose H can be linearly connected without bending or bending. Therefore, when such an air cooler 100A is applied to a cool air vest, it is possible to improve ease of use and comfort.

이때, 상기 연결구(150)는 상기 바디(110)와 마찬가지로 경량화 및 효율성 향상을 위해 열전도도가 낮은 MC 나일론을 적용하여 제조할 수 있다. At this time, the connector 150 may be manufactured by applying MC nylon having a low thermal conductivity to improve the weight and efficiency, as in the case of the body 110.

또한, 상기 공기 냉각기(100A)는 상기 바디(110)의 열기 배출구(114)에 스로틀 밸브(140)가 결합된 상태에서 소음을 저감할 수 있도록 열기 배출구(114)에 결합되는 소음기(160)를 더 포함하여 구성된다. 예를 들면, 열기 배출구(114)의 끝단 내측에 암나사를 가공하고 수나사로 된 황동소결로 형성된 소음기(160)를 연결할 수 있다. 따라서, 소음을 저감할 수 있고, 용접 결함 우려도 해소할 수 있다. The air cooler 100A includes a silencer 160 coupled to the hot air outlet 114 to reduce noise when the throttle valve 140 is coupled to the hot air outlet 114 of the body 110 . For example, a female screw may be formed inside the end of the heat outlet 114, and a muffler 160 formed of a brass sintered body may be connected. Therefore, noise can be reduced, and worry about welding defect can be solved.

참고적으로, 작업자가 공기 냉각기가 적용된 냉풍 조끼를 착용한 상태에서 용접 작업을 수행하는 경우, 바디(110)의 열기 배출구(114)에 소음기(160)가 부착되어 있지 않으면, 외부로 열기가 배출되면서 소음이 발생되어 작업 효율이 저하될 뿐만 아니라 배출구(114)가 용접 작업 근처에 위치하는 경우 용접 결함을 일으킬 우려가 있었다. For example, when a worker performs a welding operation while wearing a cool air vest fitted with an air cooler, if the silencer 160 is not attached to the hot air outlet 114 of the body 110, Noise is generated and the working efficiency is lowered. In addition, when the discharge port 114 is positioned near the welding operation, there is a fear of causing welding defects.

또한, 상기 공기 냉각기(100A)는 상기 볼텍스 제너레이터(120)에서 발생되는 냉기를 냉풍 조끼 등의 외부로 공급하기 위해 볼텍스 제너레이터(120)에 결합되는 커플러(170)를 더 포함하여 구성될 수 있다. The air cooler 100A may further include a coupler 170 coupled to the vortex generator 120 to supply the cool air generated from the vortex generator 120 to the outside such as a cool air vest.

또한, 상기 공기 냉각기(100A)는 상기 볼텍스 제너레이터(120)와 커플러(170)의 사이에 설치되는 연결 고리(180)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들면, 냉풍 조끼가 커플러(170)를 통해 공기 냉각기(100A)에 연결되어 있는 경우, 냉풍 조끼의 안전벨트 등을 연결 고리(180)에 안전하게 걸 수 있다. The air cooler 100A may further include a connection loop 180 installed between the vortex generator 120 and the coupler 170. For example, when the cold wind vest is connected to the air cooler 100A through the coupler 170, the safety belt of the cold wind vest can be securely hooked to the connection ring 180. [

한편, 도 6 및 도 7에서 상기 연결구(150)를 나비밸브(153)를 구비한 밸브니플로 도시하였으나, 도 6 및 도 7과 같이, 수동으로 조절되는 밸브를 구비하거나, 냉기배출구(121)를 통해 배출되는 냉기의 온도를 감지하여 자동으로 압축공기 주입구(112)로 유입되는 유량을 조절할 수 있도록 하며 외부의 공기공급수단과 연결될 수 있도록 하는 구성될 수도 있다.6 and 7, the connector 150 is shown as a valve nipple having a butterfly valve 153. However, as shown in FIGS. 6 and 7, The temperature of the cool air discharged through the compressed air inlet 112 may be automatically sensed and the flow rate of the cool air introduced into the compressed air inlet 112 may be adjusted and connected to an external air supply unit.

다음으로, 도 3 내지 도 5의 구조에 비하여 냉기의 배출 유량을 구조적으로 증가시키거나 감소시킬 수 있도록 하는 공기 냉각기(100A)의 구성을 설명한다.Next, the configuration of the air cooler 100A that allows the coolant discharge flow rate to be structurally increased or decreased in comparison with the structures of Figs. 3 to 5 will be described.

도 8은 도 6의 구성 중 냉각 공기의 유량에 따라 축소 또는 확대되는 볼텍스 제너레이터(120)의 단면도이고, 도 9는 도 6의 구성 중 냉각 공기의 유량에 따라 축소 또는 확대되는 오리피스 슬리브(130)의 사시도이며, 도 10은 도 6의 구성 중 냉각 공기의 유량에 따라 축소 또는 확대되는 와류실(111)의 스로틀 밸브(140)와 결합부를 포함하는 내부 구성을 나타내는 와류실(111)의 부분단면도이다.FIG. 8 is a cross-sectional view of the vortex generator 120 that is reduced or enlarged according to the flow rate of the cooling air in the configuration of FIG. 6, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the orifice sleeve 130, 10 is a partial sectional view of the swirl chamber 111 showing the internal configuration including the throttle valve 140 and the engaging portion of the swirl chamber 111 which is reduced or enlarged according to the flow rate of the cooling air in the configuration of Fig. to be.

먼저, 도 6 내지 도 8을 참조하여, 냉기 유량의 가변을 위해 공기 냉각기(100A)의 크기가 가변되는 경우의 볼텍스 제너레이터(120)의 가변 구조를 설명한다.6 to 8, the variable structure of the vortex generator 120 in the case where the size of the air cooler 100A is varied for varying the cool air flow rate will be described.

도 6 내지 도 7과 같이, 상기 볼텍스 제너레이터(120)는 압축공기 주입구(112)를 통해 유입된 공기를 회전하는 와류로 형성하기 위하여, 볼텍스 제너레이터입구(a, 도 4 참조) 측에 챔버(125)가 요입 형성되고, 챔버(125)의 챔버면의 외측에는, 일측 단부는 챔버(125)의 외경에 위치하고, 타측 단부는 챔버(125)의 내부에 위치하도록 간격이 넓은 터보 날개 형상으로 곡면 노즐(126)들이 일정 각도 간격으로 배치 형성된다.6 to 7, the vortex generator 120 includes a chamber 125 (see FIG. 4) on the side of the vortex generator inlet a (see FIG. 4) to form a swirling vortex of air introduced through the compressed air inlet 112. And the other end is positioned in the interior of the chamber 125 in the form of a turbo-wing having a large interval so as to be located inside the chamber 125. The outer circumferential surface of the chamfer 125, (126) are arranged at predetermined angular intervals.

이 경우, 유량에 따라 상기 공기 냉각기(100A)의 크기가 가변되며, 이에 따라 볼텍스 제너레이터(120)의 크기 또한 가변된다. 이 경우, 상기 노즐(126)들의 챔버(125) 내측에 위치하는 단부를 연결하는 노즐내경(125b, 도 8 참조)은 최대의 와류를 형성하도록 노즐내경(125b, 도 8 참조) 대 챔버깊이(125c, 도 8 참조)의 비가 2.5 ~ 1.8: 1의 비를 가지도록 형성된다.In this case, the size of the air cooler 100A varies according to the flow rate, and accordingly, the size of the vortex generator 120 also varies. In this case, the nozzle inner diameter 125b (see FIG. 8) connecting the ends of the nozzles 126 located inside the chamber 125 is adjusted to the nozzle inner diameter 125b (see FIG. 8) 125c, see Fig. 8) is formed to have a ratio of 2.5 to 1.8: 1.

도 8은 최대 유량이 600L인(600L/min)의 공기 냉각기(100A)의 볼텍스 제너레이터(120)의 예를 나타내는 것으로서, 노즐내경(125b)는 직경이 13mm이고, 챔버의 깊이는 7mm로 형성된다. 즉, 대략 노즐내경(125b)과 챔버깊이(125c)의 비가 1.86 대 1로서 상기 유량에 따라 크기가 가변되는 노즐내경(125b) 대 챔버는 것으로 분당 에 적용되는 볼텍스 제너레이터(120)의 노즐내경(125b)과 챔버깊이(125c)와 비의 범위 내의 구조를 가지도록 구성된다.8 shows an example of a vortex generator 120 of an air cooler 100A having a maximum flow rate of 600 L (600 L / min), wherein the nozzle inner diameter 125b is 13 mm in diameter and the chamber depth is 7 mm . That is, the ratio between the nozzle inner diameter 125b and the chamber depth 125c is 1.86 to 1, and the nozzle inner diameter 125b, which is variable in size according to the flow rate, is the nozzle inner diameter of the vortex generator 120 125b and the chamber depth 125c and the ratio.

또한, 노즐외경(125a) 대 챔버깊이(125c)의 비는 6~7: 4~3의 범위의 비를 가지도록 형성된다. 도 8의 경우 최대 냉개 유량이 600L/min 급의 공기 냉각기(100A)로서 노즐외경(125a)은 20mm이고, 챔버깊이(125c) 7mm로, 노즐외경(125a):챔버깊이(125c)의 비가 대략 2.86: 1로서 상기 조건을 충족함을 알 수 있다. In addition, the ratio of the nozzle outer diameter 125a to the chamber depth 125c is formed to have a ratio in the range of 6 to 7: 4 to 3. 8, the nozzle outer diameter 125a is 20 mm, the chamber depth 125c is 7 mm, and the ratio of the nozzle outer diameter 125a and the chamber depth 125c is about 600 mm / 2.86: 1, it can be understood that the above condition is satisfied.

상술한 바와 같이, 노즐외경(125a) 또는 노즐내경(125b)과 챔버깊이(125c)가 일정 비율을 가지도록 하는 것은, 압축공기 주입구(112)를 통해 유입되는 공기가 유량에 따라 노즐(126)에 의해 회전되면서 최대 속도의 와류를 형성하도록 챔버(125) 내에서 정체하는 최적의 조건을 형성하도록 챔버(125) 내부의 체적 및 원통 구조를 설정하기 위함이다.The reason why the nozzle outer diameter 125a or the nozzle inner diameter 125b and the chamber depth 125c have a certain ratio is that the air introduced through the compressed air inlet 112 flows into the nozzle 126 according to the flow rate, To establish the volume and cylindrical structure within the chamber 125 to form an optimal condition for stagnation within the chamber 125 so as to form a swirling flow of the maximum velocity as it is being rotated by the chamber 125. [

즉, 상기 볼텍스 제너레이터(120)의 챔버깊이(125c)와 노즐외경(125a) 및 노즐내경(125b, 도 8 참조)은 필요 냉기 유량에 따라 볼텍스 제너레이터(120)의 크기가 변하는 경우, 최대 와류를 형성하는 일정 비를 가지도록 확대 또는 축소된다.That is, the chamber depth 125c, the nozzle outer diameter 125a, and the nozzle inner diameter 125b (see FIG. 8) of the vortex generator 120 are set such that when the size of the vortex generator 120 varies according to the required cool air flow rate, And is enlarged or reduced to have a constant ratio to be formed.

다음으로, 냉기 유량의 가변을 위한 공기 냉각기(100A)의 크기가 가변되는 경우의 오리피스 슬리브(130)의 가변 구조를 설명한다.Next, the variable structure of the orifice sleeve 130 in the case where the size of the air cooler 100A for varying the cool air flow rate is variable will be described.

상기 오리피스 슬리브(130)는 외측와류와 내측와류의 최적의 분리에 의한 에너지 분리를 위하여, 오리피스 슬리브입구(130a)의 내경과 오리피스 슬리브출구(130b)의 내경의 비가 대략 1: 1.5 내지 1: 3.5 사이의 비를 가지도록 형성된다.The orifice sleeve 130 has a ratio of the inner diameter of the orifice sleeve inlet 130a to the inner diameter of the orifice sleeve outlet 130b of about 1: 1.5 to 1: 3.5, for energy separation by optimal separation of the outer vortex and the inner vortex, To the center of the substrate.

그리고 상기 오리피스 슬리브출구(130b)의 내경과 오리피스 슬리브(130)의 길이는 대략 1: 2.5 내지 1: 3.5의 비를 가지도록 형성된다.The inner diameter of the orifice sleeve outlet 130b and the length of the orifice sleeve 130 are formed to have a ratio of approximately 1: 2.5 to 1: 3.5.

상술한 바와 같이, 오리피스 슬리브(130)가 외측와류와 내측와류의 최적의 분리에 의한 에너지 분리를 위하여, 오리피스 슬리브입구(130a)의 내경과 오리피스 슬리브출구(130b)의 내경의 비가 대략 1: 1.5 내지 1: 3.5 사이의 비를 가지도록 형성되고, 오리피스 슬리브출구(130b)의 내경과 오리피스 슬리브(130)의 길이는 대략 1: 2.5 내지 1: 3.5의 비를 가지도록 형성되는 이유는, 볼텍스 제너레이터(120)의 노즐(126)과 챔버(125)에 의해 형성된 와류가 각운동략 보존 법칙에 의해 내측와류에서 외측와류로 열에너지가 최대로 전달되도록 외측와류의 직경이 일정한 비율로 커지도록 하는 것에 의해, 냉기배출구(121)를 통해 배출되는 냉기가 최저 온도를 가질 수 있도록 하기 위함이다.As described above, the ratio of the inner diameter of the orifice sleeve inlet 130a to the inner diameter of the orifice sleeve outlet 130b is about 1: 1.5 (mm) for energy separation by the optimal separation of the outer vortex and the inner vortex of the orifice sleeve 130 The ratio between the inner diameter of the orifice sleeve outlet 130b and the length of the orifice sleeve 130 is formed to have a ratio of approximately 1: 2.5 to 1: 3.5, The vortex flow formed by the nozzle 126 and the chamber 125 of the vortex generator 120 increases the diameter of the outer vortex so that the thermal energy is maximally transferred from the inner vortex to the outer vortex And the cold air discharged through the cold air discharge port 121 can have the lowest temperature.

도 9는 최대 유량이 600L인(600L/min)의 공기 냉각기(100A)의 오리피스 슬리브(130)의 예를 나타내는 것으로서, 오리피스 슬리브입구(130a)의 내경은 8mm, 오리피스 슬리브출구(130b)의 내경은 10mm, 오리피스 슬리브(130)의 길이는 30.8mm를 가지도록 구성되었다.9 shows an example of an orifice sleeve 130 of an air cooler 100A with a maximum flow rate of 600 L (600 L / min). The inner diameter of the orifice sleeve inlet 130a is 8 mm, the inner diameter of the orifice sleeve outlet 130b And the length of the orifice sleeve 130 is 30.8 mm.

이 경우, 상기 오리피스 슬리브입구(130a)의 내경: 오리피스 슬리브출구(130b)의 내경의 비는 내경 1:1.25이고, 상기 오리피스 슬리브출구(130b)의 내경: 오리피스 슬리브(130)의 길이의 비는 내경 1:3.08로서 상기 범위를 가지는 것을 알 수 있다.In this case, the ratio of the inner diameter of the orifice sleeve inlet 130a to the inner diameter of the orifice sleeve outlet 130b is 1: 1.25 and the ratio of the inner diameter of the orifice sleeve outlet 130b to the length of the orifice sleeve 130 And the inner diameter is 1: 3.08, which is in the above range.

다음으로, 냉기 유량의 가변을 위한 공기 냉각기(100A)의 크기가 가변되는 경우의 와류실(111)의 내부의 가변 구조를 설명한다.Next, the variable structure inside the swirl chamber 111 when the size of the air cooler 100A for varying the cool air flow rate is variable will be described.

도 10과 같이, 상기 와류실(111)의 내부에는 스로틀 밸브(140)가 삽입되어 나사 결합되는 경우, 스로틀 밸브(140)의 단부가 와류실(111) 내측면과 밀착 결합되는 결합위치에 스로틀 밸브(140)의 과 삽입을 방지함은 물론, 외측와류가 반사되어 에너지를 잃으면서 내측와류로 변환되도록 하고 외측와류의 열에너지를 스로틀 밸브(140)를 통해 배출하도록 하는 탭부(111c)가 형성된다.10, when the throttle valve 140 is inserted and screwed into the swirling chamber 111, the throttle valve 140 is coupled to the throttle valve 110 at the engagement position where the end of the throttle valve 140 is tightly engaged with the inner surface of the swirl chamber 111, A tab portion 111c is formed to prevent over insertion of the valve 140 as well as to convert the outer vortex into an inner vortex while reflecting energy to lose energy and to discharge the thermal energy of the outer vortex through the throttle valve 140 .

이때, 냉기 유량의 가변에 따른 공기 냉각기(100A)의 크기 변화에 무관하게 상기 원뿔대 형상을 이루는 상기 탭부(111c) 사이의 탭부사잇각(111d)은 45°~ 70°사이의 범위를 가지도록 형성된다.At this time, regardless of the change of the size of the air cooler 100A according to the variation of the cool air flow rate, the tab portion angle 111d between the tab portions 111c forming the truncated conical shape is formed to be in a range between 45 ° and 70 ° .

그리고 상기 탭부(111c)의 최소 내경이 형성하는 상기 와류실내출구(111a)의 내경은 200L/min의 냉기 유량 당 약 0.5mm 내지 1.5mm의 범위 내의 값을 가지고 증가한다.The inner diameter of the vortex chamber outlet 111a formed by the minimum inner diameter of the tab portion 111c increases with a value within a range of about 0.5 mm to 1.5 mm per 200 L / min cool air flow rate.

도 10은, 최대 600L/min의 냉기 유량을 배출하도록 구성되는 크기의 공기 냉각기(100A)에 장착되는 와류실(111) 내부의 스로틀 밸브(140)와의 결합위치를 나타내는 것으로서, 와류실내출구(111a)의 내경은 5.5mm로 형성되고, 탭부사잇각(111d)은 60°를 가지도록 구성된 것을 나타낸다.10 shows the position of engagement with the throttle valve 140 inside the swirl chamber 111 mounted on the air cooler 100A of a size configured to discharge a cool air flow rate of up to 600 L / min. The vortex chamber outlet 111a ) Is formed to have an inner diameter of 5.5 mm, and the tab portion is formed to have an angle of 60 deg.

즉, 최대 400L/min의 냉기 유량을 배출하도록 구성되는 크기의 공기 냉각기(100A)에 장착되는 와류실(111)의 경우, 와류실내부의 와류실내출구(111a)를 형성하는 탭부사잇각(111d)은 45°~ 70°사이의 범위의 각도 중 특정 각도를 가지도록 형성되나, 와류실내출구(111a)의 내경은 대략 4.5mm로 형성된다.That is, in the case of the swirl chamber 111 mounted on the air cooler 100A of a size configured to discharge a cool air flow rate of up to 400 L / min, the tab angle of incidence 111d forming the vortex chamber outlet 111a of the swirling indoor part is Is formed to have a specific angle among the angles in the range of 45 to 70 degrees, but the inner diameter of the vortex chamber outlet 111a is formed to be approximately 4.5 mm.

상술한 바와 같이 탭부사잇각(111d)과 와류실내출구(111a)의 크기를 공기 냉각기(100A)의 크기에 따라 가변시키는 것은 외측와류 중 열을 포함하는 외측와류가 스로틀 밸브로 배출되는 경우 내측와류로 열교환이 일어나지 않도록 배출되도록 하기 위함이다.As described above, the sizes of the tab portion angle 111d and the vortex chamber outlet 111a are varied according to the size of the air cooler 100A. This is because when the outer vortex including the heat in the outer vortex is discharged to the throttle valve, So that heat exchange is not caused.

이하, 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 공기 냉각기(100, 100A)의 작용을 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the air coolers 100 and 100A using compressed air according to the present invention will be described.

바디(110)의 압축공기 주입구(112)를 통해 공급되는 압축공기는 볼텍스 제너레이터(120)를 통해 고속으로 회전하면서 와류실(111) 내로 주입된다. 여기서 주입된 압축공기는 회오리 바람과 같은 와류(voltex) 현상을 일으키면서 와류실(111) 끝으로 이동하게 되고, 더워진 공기가 열기 배출구(114)를 통해 소음기(160)를 거쳐 외부로 배출되고 배출되지 않은 나머지 공기는 다시 방향을 바꾸어 벽에 부딪히면서 볼텍스를 형성한 채 역류하게 된다. 그리고, 역류과정에서 생성되는 냉기는 냉기 배출구(121)를 통해 외부로 배출되게 된다. The compressed air supplied through the compressed air inlet 112 of the body 110 is injected into the swirl chamber 111 while rotating at high speed through the vortex generator 120. The injected compressed air moves to the end of the swirl chamber 111 while causing a vortex phenomenon such as a whirlwind and the warmed air is discharged to the outside through the silencer 160 through the air outlet 114 The remaining air that has not been discharged again changes its direction and collides against the wall to form a vortex. The cool air generated in the backwashing process is discharged to the outside through the cool air discharge port 121.

상기에서 내부의 와류가 열을 잃어버리는 이유는, 와류실(111)의 내벽을 소용돌이치며 흐르는 공기는 고온 상태로 어느 한쪽으로 흘러서 일부가 배출되고 나머지는 고온의 소용돌이 내부에서 동일한 방향으로 소용돌이치며 저온상태가 되어 반대편으로 흘러서 배출될 때, 두 개의 소용돌이는 동일한 방향, 동일한 속도로 회전한다. The reason why the internal vortex loses heat is that the air that swirls on the inner wall of the swirling chamber 111 flows into one side in a high temperature state and part of the air is discharged and the other swirls in the same direction in the inside of the high temperature vortex, When it is discharged to the opposite side and discharged, 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, 압축공기를 이용한 공기 냉각기(100, 100A)(100)에서는 내부를 순환하는 공기의 회전각속도가 빨라지지 않고 외곽을 돌 때와 동일한데 이것은 내부의 공기가 각운동량을 잃어버렸기 때문이다. However, due to the law of conservation of angular momentum (rotational momentum) in the law of mechanics, the gas which rotates the outer periphery with large turning radius must flow into the narrow radius of rotation and circulate, and the rotation speed must be increased. However, 100, 100A) In (100), the rotation angular velocity of the circulating air is not accelerated, but is the same as when the outer periphery is turned, because the air inside has lost angular momentum.

각동운량을 잃어버린 내부의 공기는 곧 에너지를 잃어버린 것이며 그 결과 온도가 떨어지게 되는 것이다. 내부의 공기가 잃어버린 에너지는 외부를 회전하는 공기에 전달되어 외부를 회전하는 공기는 뜨거워지는 것이다. The internal air that lost the angular momentum soon lost energy, and as a result, the temperature dropped. The energy lost inside the air is transferred to the rotating air and the air that rotates the outside gets hot.

결과적으로, 압축공기는 소용돌이치는 와류현상에 의해 내측기류는 냉기로 외측기류는 열기로 분리되게 된다. As a result, the compressed air is separated by the swirling vortex phenomenon into the inner air stream by the cold air and the outer air stream by the hot air.

또한, 냉기 유량의 가변을 위하여 공기 냉각기(100, 100A)의 크기를 가변시키는 경우, 도 6 내지 도 10의 설명에서와 같이, 볼텍스 제너레이터(120)의 탭부(111c)와 노즐외경(125a) 및 노즐내경(125b, 도 8 참조), 오리피스 슬리브(130)의 오리피스 슬리브입구(130a)의 내경과 오리피스 슬리브출구(130b)의 내경 및 오리피스 슬리브(130)의 길이, 와류실(111) 내부의 탭부(111c)의 탭부사잇각(111d) 및 와류실내출구(111a)가 일정 조건을 만족하도록 가변되는 것에 의해, 공기 냉각기(100, 100A)의 크기의 가변 시에도 최적의 냉각 효과를 얻을 수 있게 된다. 6 to 10, when the sizes of the air coolers 100 and 100A are varied for varying the cool air flow rate, the tab portion 111c of the vortex generator 120, the nozzle outer diameter 125a, The inner diameter of the orifice sleeve inlet 130a of the orifice sleeve 130 and the inner diameter of the orifice sleeve outlet 130b and the length of the orifice sleeve 130 and the length of the orifice sleeve 130 in the swirl chamber 111, The optimal cooling effect can be obtained even when the sizes of the air coolers 100 and 100A are varied by varying the tab portion angle 111d and the vortex chamber outlet 111a of the first chamber 111c.

한편, 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 공기 냉각기를 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Various modifications, alterations, and alterations can be made within the scope of the present invention.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100: 공기 냉각기 110: 바디
111: 와류실 111a: 와류실내출구
111c: 탭부 111d: 탭부사잇각
112: 압축공기 주입구 113: 수용구
114: 열기 배출구 120: 볼텍스 제너레이터
121: 냉기 배출구 124: 제1실링홈
125: 챔버 125a: 노즐외경
125b: 노즐내경 125c: 챔버깊이
126: 노즐 127: 볼텍스 제너레이터 실링부재
130: 오리피스 슬리브 140 : 스로틀 밸브
143: 스로틀 밸브실링부재 144: 제2실링홈
150: 연결구 153: 나비밸브
160: 소음기 170: 커플러
180: 연결 고리100: air cooler 110: body
111: swirl chamber 111a: vortex chamber outlet
111c: tab portion 111d: tab portion angle
112: Compressed air inlet 113: Receiver
114: Open outlet 120: Vortex generator
121: cold air outlet 124: first sealing groove
125: chamber 125a: nozzle outer diameter
125b: nozzle inner diameter 125c: chamber depth
126: nozzle 127: vortex generator sealing member
130: orifice sleeve 140: throttle valve
143: Throttle valve sealing member 144: Second sealing groove
150: Connector 153: Butterfly valve
160: silencer 170: coupler
180: Connection ring

Claims

An air cooler (100) capable of circulating compressed air to obtain cold air,
A body 110 in which a swirl chamber 111 and a compressed air inlet 112 are formed and a receiving port 113 is formed at one side and an air outlet 114 is formed at the other side;
A cool air outlet 121 is formed on one side of the body 110 and is coupled to the body 110 while being accommodated in the receiving port 113 of the body 110 and is supplied from the compressed air inlet 112 of the body 110 A vortex generator (120) generating cold air and heat from compressed air;
An orifice sleeve 130 interposed between the body 110 and the vortex generator 120 while being received in the receiving port 113 of the body 110;
And a throttle valve 140 coupled to the heat outlet 114 of the body 110,
The vortex generator 120,
The diameter ratio of the inlet (a) and the outlet (b) of the vortex generator 120 is 6.4: 8.6 or 3.42: 5.74 so that only a minimum amount of compressed air can be consumed,
The vortex generator 120,
A chamber 125 is formed in the vortex generator inlet side (a)
Curved nozzles 126 for vortex formation are formed on the surface of the chamber 125 located on the outer peripheral side,
The ratio of the nozzle inner diameter 125b and the chamber depth 125c connecting the ends of the nozzles 126 located inside the chamber 125 for the formation of the largest vortex has a value between 2.5: 1 and 1.8: 1 And the ratio of the nozzle outer diameter 125a to the chamber depth 125c connecting the ends of the nozzles 126 located outside the chamber 125 is set to a value between 3: 2 and 2: 1 And,
The orifice sleeve (130)
The ratio between the inner diameter of the orifice sleeve inlet 130a and the inner diameter of the orifice sleeve outlet 130b is between 1: 1.5 and 1: 3.5, the inner diameter of the orifice sleeve outlet 130b and the length of the orifice sleeve Is formed to have a ratio between 1: 2.5 and 1: 3.5,
And the size is changed so that the flow rate is changed.

delete

The method according to claim 1,
Wherein the air cooler (100) is used to supply cold air to a cool air vest.

The method according to claim 1,
A connection port 150 for connecting the compressed air inlet 112 with an external air supply hose and incorporating a valve that is opened or closed automatically or manually to regulate the flow rate of the air to be injected into the compressed air inlet 112 Wherein the air cooler is configured to include at least a portion of the compressed air.

The method of claim 5,
Wherein the connector (150) is formed in a substantially " a " shape so that the external air supply hose can be linearly connected without bending.

The method according to claim 1,
And a muffler 160 coupled to the heat outlet 114 so as to reduce noises when the throttle valve 140 is coupled to the heat outlet 114 of the body 110. [ Air cooler with compressed air.

The method according to claim 1,
Further comprising a coupler (170) coupled to the vortex generator (120) to supply cool air generated by the vortex generator (120) to the outside.

The method of claim 8,
Further comprising a connection loop (180) provided between the vortex generator (120) and the coupler (170).

delete

The method according to claim 1,
The swirling chamber (111)
A tab portion 111c in which the end portion of the throttle valve 140 is closely contacted is formed inside,
The tab portion angle 111d between the tab portions 111c is formed so as to have any one of the angles between 45 and 70 degrees,
And the size is changed so that the flow rate is changed.

15. The method of claim 14,
The inner diameter of the vortex chamber outlet 111a formed by the minimum inner diameter of the tab portion 111c is increased or decreased to a value within a range of 0.5 mm to 1.5 mm in accordance with the increase or decrease of the cool air flow rate of 200 L / By doing so,
And the size is changed so that the flow rate is changed.

The method according to claim 1,
Characterized in that the material of the air cooler (100) is MC nylon.