KR101742793B1 - 에어재킷용 공기냉각기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축공기를 주입시켜 냉기를 획득하여 에어재킷에 주입하는 에어재킷용 공기냉각기를 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 외부에 압축공기 주입구 갖고 양측으로 관통된 중공을 갖는 메인하우징과; 상기 메인하우징 내부에 설치되고 내부에는 와류로가 관통 형성되며 외부에는 내측플랜지와 외측플랜지가 형성된 이너튜브와; 와류가 생성되도록 다수의 유도홈이 상기 가이드부시에 접하는 방향으로 형성되고 내부 중심에는 배출공이 관통 형성된 와류발생구와; 메인하우징의 단부에 체결되고 냉기가 배출되는 냉기노즐이 일체로 형성된 냉부캡과; 상기 이너튜브의 결합구에 체결되며 온기노즐과 온기량을 제어하는 조절밸브가 형성된 온부캡;을 포함하여 구성되어 조립상태에서 단열챔버가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 공기냉각기 본체의 온기배출부 주변으로 단열공간이 형성되어 냉각기 본체가 뜨거워지는 것을 예방하고, 분리된 냉기가 온기와 열교환되는 것을 구조적으로 차단하여 작업자가 착용하는 에어재킷에 시원한 냉기가 원활히 공급될 수 있는 등 다수의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

Description

에어재킷용 공기냉각기{Air cooler for air jacket}

본 발명은 압축공기를 주입시켜 냉기를 획득하여 에어재킷에 주입하는 에어재킷용 공기냉각기로서, 이를 보다 상세히 설명하면 고온의 공기가 유출되는 배출구 외주에 단열공간을 형성하여 고온에 의한 작업자의 상해를 방지하고 온기와 냉기를 서로 반대방향으로 분리 토출하도록 하여 냉각효율을 높인 에어재킷용 공기냉각기에 관한 것이다.

일반적으로 에어재킷용 공기냉각기는 산업현장에서 사용되는 일반적인 압축공기를 제공받아 다른 외부동력원 없이 냉기와 온기를 분리배출시키는 것으로 분리된 냉기를 이용하여 에어재킷에 투입함으로써 다양한 산업분야에서 종사하는 현장작업자들의 더위를 식혀주기 위한 것이다.

특히 용접작업이 많이 필요로 하는 조선소나 플랜트업체 등에서는 여름철 용접작업 시 무더운 외기뿐만 아니라 용접의 열기로 인해 작업자의 능률이 급격히 저하되므로 이를 해결하기 위해 작업자가 압축공기를 이용한 냉풍 조끼를 착용하여 체온을 조절하고 있다.

관련 선행기술로는 대한민국등록특허공보 제10-1466691호에서 압축공기를 이용한 공기 냉각기에 관한 기술이 개시되고 있으며, 이는 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 상기바디(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 부품의 단순화를 통해 일부 부품들을 통합하여 부품수를 줄임으로써 가공 및 금형비 절감을 통해 제조 단가를 절감할 수가 있는 장점이 있다.

하지만 상기의 기술은 배출구로 배출되는 온기에 의해 바디가 뜨거워져 자칫 작업자가 열에 의한 화상을 입게 되는 문제점이 있었다.

이렇게 바디가 뜨거워지는 종래의 문제점을 해결하고자 대한민국등록특허공보 제10-1200089호 에서는 볼텍스튜브에 관한 기술을 개시하고 있으며, 이는 메인 바디와, 상기 메인 바디의 후방에 결합되어 압축 공기가 유입되는 유입부와, 상기 메인 바디 내부에 설치되는 중공관 형태의 공기 순환 챔버와, 상기 메인 바디의 내주면과 상기 공기 순환 챔버의 외주면 사이 공간에 형성되고, 상기 유입부를 통해서 유입되는 공기가 전방으로 이동되는 이동 통로와, 상기 공기 순환 챔버의 전방에 결합되어 상기 이동통로를 통해서 유입되는 공기를 공기 순환 챔버 내부에서 회전시키는 볼텍스 발생부와, 상기 메인 바디의 전방에 결합되어 상기 공기순환 챔버로부터 냉각 공기가 배출되는 냉각 공기 배출부와, 상기 공기 순환 챔버의 후방에 결합되어 상기 공기순환 챔버로부터 고온 공기를 배출시키는 고온 공기 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하여 더워진 공기가 메인 바디로 열을 전달하는 것을 차단할 수 있는 구조를 제공하므로 공기 분리 과정에서 메인 바디가 가열되는 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.

하지만 상기 선행기술은 메인바디 내의 이동통로를 통해 지나가는 더운 공기가 냉기가 이동하는 공기순환챔버를 감싸고 있는 구성이므로 냉기의 배출량을 밸브로 제어하여 줄일 경우 내부에서 열교환이 이루어져 토출되는 냉기의 냉각효율이 떨어지는 문제점이 있고, 내부 구성품들의 결합상태가 견고하지 못해 작은 충격 내구성이 저하되는 문제점이 있어 이를 극복하는 신규한 구성의 에어재킷용 공기냉각기의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

KR 10-1466691 B1 (2014.11.29.) KR 10-1200089 B1 (2012.11.12.)

본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 본 발명의 고온의 공기가 배출되는 쪽의 본체에 단열공간을 형성하여 사용자가 화상을 입는 것을 방지하고, 냉기가 온기와 열교환이 이루어지지 않도록 한 에어재킷용 공기냉각기를 제공함을 발명에서 해결하고자 하는 과제로 한다.

또한 공기냉각기를 구성하는 부품수를 줄이고 단순화하며 조립이 용이하고 견고한 결합상태를 갖는 에어재킷용 공기냉각기를 제공함을 발명에서 해결하고자 하는 과제로 한다.

한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 참작할 수 있다.

상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 에어재킷용 공기냉각기를 구성하되,

외부에 압축공기가 공급되는 주입구를 갖고 양측으로 관통된 중공을 갖는 메인하우징과; 상기 메인하우징 내부에 설치되며, 일측에는 메인하우징 외부로 돌출되는 결합구 및 결합구에 인접하며 결합구보다 더 큰 외경을 갖는 외측플랜지가 형성되고, 중심부에는 오링이 결합된 내측플랜지가 형성되며, 타측단부에는 유로홈이 형성되도록 방사상으로 일정한 간격을 갖는 돌기가 메인하우징 내주면에 접하도록 돌출 형성되며, 내부에는 와류로가 관통 형성된 이너튜브와; 상기 이너튜브의 돌기측 와류로에 결합되는 가이드부시와; 와류가 생성되도록 다수의 유도홈이 상기 가이드부시에 접하는 방향으로 형성되고 내부 중심에는 배출공이 관통 형성된 와류발생구와; 메인하우징의 단부에 체결될 때 와류발생구를 내부로 밀착 결합시키며 냉기가 배출되는 냉기노즐이 일체로 형성된 냉부캡과; 상기 이너튜브의 결합구에 체결되며 온기노즐과 온기량을 제어하는 조절밸브가 형성된 온부캡;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 공기냉각기 본체의 온기배출부 주변으로 단열공간이 형성되어 냉각기 본체가 뜨거워지는 것을 예방하고, 분리된 냉기가 온기와 열교환되는 것을 구조적으로 차단하여 작업자가 착용하는 에어재킷에 시원한 냉기가 원활히 공급될 수 있다.

구성품의 수가 적고 구조가 단순하며 조립이 쉬워 생산비용이 대폭 절감되면서도 내구성이 우수한 장점 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 에어재킷용 공기냉각기의 사용례를 도시한 상태도
도 2는 본 발명에서 제공하는 에어재킷용 공기냉각기의 사시도
도 3은 본 발명에서 제공하는 에어재킷용 공기냉각기의 분리사시도
도 4는 본 발명에서 제공하는 에어재킷용 공기냉각기의 요부 사시도
도 5는 본 발명에서 제공하는 에어재킷용 공기냉각기의 단면도
도 6a은 에어재킷용 공기냉각기의 다른실시례를 보인 요부 사시도
도 6b는 에어재킷용 공기냉각기의 다른실시례를 보인 요부 단면도

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자들에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 에어재킷용 공기냉각기의 사용례를 도시한 상태도이고, 도 2는 본 발명에서 제공하는 에어재킷용 공기냉각기의 사시도이며, 도 3은 본 발명에서 제공하는 에어재킷용 공기냉각기의 분리사시도로서, 본 발명은 산업현장에서 사용되는 압축공기의 호스를 메인하우징(2)에 형성된 주입구(2a)에 연결하여 내부로 유입된 3-10kg/㎠ 범위의 압축공기가 와류로(10a) 변환되면서 온기와 냉기로 분리가 되며 분리된 냉기를 도 1에서와 같이 작업자가 착용하는 에어재킷에 공급하여 더운환경에서 작업하는 사용자에게 시원한 냉기를 제공하여 노동 피로도를 낮추고 작업효율을 높이기 위한 것이다.

이를 위해 메인하우징(2)의 외주면에는 압축공기가 공급되는 주입구(2a)를 형성하고 내부는 중공을 갖도록 양측으로 관통되어 구성하되, 일측의 관통부에는 내향 돌출된 단턱(2b)을 형성하고 타측에는 후술할 냉부캡(5)이 결합되도록 나사선(2c)을 형성한다.

상기 메인하우징(2)의 안으로는 내부 중심에 와류가 지나가는 와류로(10a)가 관통형성된 이너튜브(10)가 결합되며, 이너튜브(10)의 일측 단부에는 메인하우징(2)의 외부로 돌출되는 결합구(11)를 형성하고 상기 결합구에 온부캡(3)을 결합구성시킨다.

상기 온부캡(3)은 온기가 배출되는 온기노즐(3a)을 일체로 형성하며, 배출되는 온기의 공기량을 제어하기 위한 조절밸브(4)를 형성하여 배출되는 공기량에 따라서 냉부캡(5)을 통해 배출되는 냉기의 온도를 조절할 수 있도록 한다.

상기 결합구(11)에는 결합구(11)보다 더 큰 외경을 갖는 외측플랜지(12)를 인접되게 형성하여 이너튜브(10)의 외측플랜지(12)가 메인하우징(2)의 일측에 형성된 단턱(2b)에 걸림되어 견고한 결합상태를 유지토록 하며, 이너튜브(10)의 중심부에는 오링(15)을 결합하기 위한 링홈(14a)이 마련된 내측플랜지(14)가 형성된다.

또한 이너튜브(10)의 타측단부에는 유로홈(17)이 형성되게 방사상으로 일정한 간격을 갖도록 메인하우징(2) 내주면에 접하는 돌기(16)를 돌출 형성하되, 내측플랜지(14)에서 상기 돌기(16)가 형성된 방향으로는 외주면(13)보다 작은 직경을 갖는 수용면(13a)를 일부 형성하고 수용면(13a)과 유로홈(17)사이에는 확관면(13b)을 마련한다.

이로써 도 4에 도시된 바와 같이 메인하우징(2) 내부에 결합되었을 때 내측 플랜지를 기준으로 주입구(2a) 내측에는 인입된 압축공기를 1차적으로 수용면(13a) 둘레 전체로 수용되게 한 후 확관면(13b)을 타고 각 유로홈(17)으로 고르게 확산 배출시키는 확산챔버(19)가 형성되도록 하고, 반대측에는 외측플랜지(12)와 내측플랜지(14) 사이와 상기 이너튜브(10)의 외주면(13)과 메인하우징(2)의 내주면 사이에서 단열챔버(18)가 형성되도록 조립 구성된다.

한편 확산챔버(19)로 유입된 압축공기를 와류로(10a) 변환시키기 위해 이너튜브(10)의 측방으로는 와류가 형성되도록 다수의 유도홈(20b)이 형성되고 내부에 배출공(20a)이 관통형성된 와류발생구(20)가 위치하되, 이너튜브(10)와 와류발생구(20) 사이에 가이드부시(6)를 개재시킨다.

와류발생구(20)의 외면에는 홈을 형성하고 기밀을 위해 상기 홈에 오링(15)을 결합하며 유로홈(17)으로 유입된 압축공기가 유도홈(20b)으로 원활히 내입될 수 있도록 상기 와류발생구(20)의 유도홈(20b)의 외측 유입부 간격은 유로홈(17)의 폭에 대응되도록 넓게 형성하고 내부 중심부는 좁게 형성한다.

아울러 유로홈(17)의 위치와 유도홈(20b)의 위치는 일치되어야 유로홈(17)을 통과한 압축공기가 바로 유도홈(20b)으로 내입될 수 있으므로 유도홈(20b)과 유로홈(17)의 개수가 동일하도록 구성하면서 도 6의 에어재킷용 공기냉각기의 다른 실시례에 도시된 바와 같이 이너튜브(10)와 와류발생구(20)에서 가이드부시(6)와 접하는 면에 각각 요철형태의 방향고정수단(30)을 형성하고, 상기 방향고정수단(30)에 대응되는 위치의 가이드부시(6)에도 방향고정수단(30)을 형성함으로써 메인하우징(2) 내부에서 유로홈(17)과 유도홈(20b)의 방향이 어긋나지 않는 결합상태를 유지할 수 있다.

이는 유입된 압축공기의 흐름을 연속적이고 보다 원활하게 하여 와류의 생성효과를 높이고 나아가 공기냉각기의 효율을 보다 높이기 위함이다.

한편 가이드부시(6)와 접하는 와류발생구(20)의 배출공(20a) 직경은 가이드부시(6)의 내경보다는 작도록 형성하며 상기 유도홈(20b)의 끝은 배출공(20a)의 단부까지 연결되지 않도록 한다. 이는 유도홈(20b)을 통해 내입되어 와류의 형태로 변환된 압축공기가 냉기노즐(5a)로 바로 빠져나가지 않고 가이드부시(6)가 연결된 이너튜브(10)의 와류로(10a) 쪽으로 원활히 흐름을 가져오기 위함이다.

상기 와류발생구(20)는 메인하우징(2)의 타측단부 내면에 형성된 나사선(2c)에 결합되는 냉부캡(5)에 의해 내부로 밀착 결합되며, 냉부캡(5)에는 와류발생구(20)의 배출공(20a)을 통해 반출되는 냉기를 외부로 유출시키는 냉기노즐(5a)을 일체로 형성한다.

하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 에어재킷용 공기냉각기(1)의 작용과 특징을 더욱 상세히 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명에서 제공하는 에어재킷용 공기냉각기의 단면도로 압축공기를 메인하우징(2)의 주입구(2a)에 연결하여 공급한다.

유입된 압축공기는 온기노즐(3a)이 형성된 방향으로는 내측플랜지(14)에 형성된 오링(15)에 의해 기밀되어 있으므로 압축공기가 확산챔버(19)를 돌아 유로홈(17)을 거쳐 와류발생구(20)의 유도홈(20b)으로 유입된다.

유도홈(20b)의 안내로 회전력이 발생된 압축공기는 이너튜브(10)의 와류로(10a)를 거쳐 온기노즐(3a)이 위치한 온부캡(3)으로 유동되어 온기로 배출되며 나머지 공기는 역류되는 작은 와류를 형성하면서 와류발생구(20)의 배출공(20a)을 거쳐 냉기노즐(5a)로 배출됨으로써 에어재킷에 냉기를 공급하게 된다.

온기노즐(3a)로 배출되는 온기의 온도는 약 30℃ 내지 80℃ 에 이르는데 본 발명에서 제공하는 냉각기(1)는 도면에서와 같이 주입구(2a)의 반대측에는 외측플랜지(12)와 내측플랜지(14) 사이에서 상기 이너튜브(10)의 외주면(13)과 메인하우징(2)의 내주면 사이에 단열챔버(18)가 형성되므로 메인하우징(2)으로 열이 전달되어 뜨거워지는 문제점을 차단하였으며, 도시되진 않았지만 단열챔버(18) 공간에 단열재를 결합 구성하면 단열효과를 더욱 높일 수 있을 것이다.

또한 냉기의 배출이 온기의 와류가 생성되는 이너튜브(10)가 위치한 반대방향으로 이루어지므로 구조적으로 냉기가 온기와 열교환이 될 수 없어 냉각효율이 우수한 장점을 갖는다.

아울러 본 발명에 의한 공기냉각기(1)는 구성부품수를 줄이고 단순화하며 조립이 용이하여 생산비용을 대폭 절감할 수 있다. 즉, 도 3에서 알 수 있듯이 단열수단으로 별도의 구성품을 사용하지 않고 조립상태에서 이너튜브(10)에 일체로 형성된 내외측플랜지(12)(14)와 메인하우징(2) 내면사이의 공간에 의해 단열챔버(18)가 구성되며 더욱이 메인하우징(2) 일 측으로 이너튜브(10), 가이드부시(6), 와류발생구(20)를 차례로 삽입하고 냉부캡(5)을 나사결합만 함으로써 구성부품들이 메인하우징(2)의 내부에서 유격없이 견고한 결합이 이루어지므로 조립이 매우 용이하면서도 우수한 결합상태를 보장한다.

이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.

1:냉각기 100:에어재킷
2:메인하우징 2a:주입구 2b:단턱 2c:나사선
3:온부캡 3a:온기노즐 4:조절밸브
5:냉부캡 5a:냉기노즐 6:가이드부시
10:이너튜브 10a:와류로
11:결합구 12:외측플랜지 13:외주면 13a:수용면 13b:확관면
14:내측플랜지 14a:링홈 15:오링
16:돌기 17:유로홈 18:단열챔버 19:확산챔버
20:와류발생구 20a::배출공 20b:유도홈
30:방향고정수단

Claims (4)

1. 외부에 압축공기가 공급되는 주입구(2a) 갖고 양측으로 관통된 중공을 갖는 메인하우징(2);
   상기 메인하우징(2) 내부에 설치되며, 일측에는 메인하우징(2) 외부로 돌출되는 결합구(11) 및 결합구(11)에 인접하며 결합구보다 더 큰 외경을 갖는 외측플랜지(12)가 형성되고, 타측단부에는 유로홈(17)이 형성되도록 방사상으로 일정한 간격을 갖는 돌기(16)가 메인하우징(2) 내주면에 접하도록 돌출 형성되며, 내부에는 와류로(10a)가 관통 형성된 이너튜브(10);
   상기 이너튜브(10)의 돌기(16)측 와류로(10a)에 결합되는 가이드부시(6);
   와류가 생성되도록 다수의 유도홈(20b)이 상기 가이드부시(6)에 접하는 방향으로 형성되고 내부 중심에는 배출공(20a)이 관통 형성된 와류발생구(20);
   메인하우징(2)의 단부에 체결될 때 와류발생구(20)를 내부로 밀착 결합시키며 냉기가 배출되는 냉기노즐(5a)이 일체로 형성된 냉부캡(5);
   상기 이너튜브(10)의 결합구(11)에 체결되며 온기노즐(3a)과 온기량을 제어하는 조절밸브(4)가 형성된 온부캡(3);을 포함하며,
   이너튜브(10)의 중심부에는 오링(15)이 결합된 내측플랜지(14)를 형성하여 상기 내측플랜지(14)를 기준으로 주입구(2a)가 형성된 메인하우징(2)의 내측에는 인입된 압축공기를 수용하여 각 유로홈(17)으로 고르게 배출되도록 하는 확산챔버(19)가 형성되고, 반대측에는 외측플랜지(12)와 내측플랜지(14) 사이와 상기 이너튜브(10)의 외주면(13)과 메인하우징(2)의 내주면 사이에서 단열챔버(18)가 형성되도록 하고,
   상기 이너튜브(10)에 있어서, 내측플랜지(14)에서 상기 돌기(16)가 형성된 방향으로는 외주면(13)보다 작은 직경을 갖는 수용면(13a)를 갖도록 하고 수용면(13a)과 유로홈(17)사이에는 확관면(13b)을 형성하며,
   상기 와류발생구(20)에 형성된 배출공(20a) 직경은 가이드부시(6)의 내경보다는 작도록 형성하며 상기 유도홈(20b)의 끝은 배출공(20a)까지 이어지지 않도록 구성하고,
   상기 유도홈(20b)의 개수는 이너튜브(10)의 단부에 형성된 유로홈(17)의 개수와 동일하게 구성하고, 유도홈(20b)과 유로홈(17)이 일치하도록 결합 구성하여 유입된 압축공기의 흐름을 연속적이고 보다 원활하게 유도할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 에어재킷용 공기냉각기.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서;
   상기 유도홈(20b)과 유로홈(17)을 일치시키기 위해,
   이너튜브(10)와 와류발생구(20)에서 가이드부시(6)와 접하는 면에 각각 요철형태의 방향고정수단(30)을 형성하고, 상기 방향고정수단에 대응되는 위치의 가이드부시(6)에도 방향고정수단(30)을 형성함으로써 메인하우징(2) 내부에서 유로홈(17)의 위치와 유도홈(20b)의 위치가 일치되도록 구성된 것을 특징으로 하는 에어재킷용 공기냉각기.

Images