KR200234382Y1 - 냉,온기 겸용 보텍스 튜브 - Google Patents

Abstract

본 고안은 냉,온 공기를 분리 배출하게 되는 보텍스 튜브(Vortex tube)에 관한 것으로, 특히 냉기 및 온기를 선택적으로 분리할수 있도록 함은 물론 냉,온기배출구에는 각각 원터치 커플러를 구비함으로서, 덮거나 추운장소등의 작업환경에 따라 선택적으로 냉,온기를 사용할수 있을 뿐만 아니라 작업복(보온자켓,냉기자켓등) 및 작업화등에 냉,온공기등을 선택적으로 주입하여 사용 효율을 극대화 함은 물론 작업 능률이 극대화 될수 있도록 한 것이다.

Description

냉,온기 겸용 보텍스 튜브{Vortex tube}

본 고안은 냉,온공기를 분리 배출하게 되는 보텍스 튜브(Vortex tube)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉기 및 온기를 선택적으로 분리할수 있도록 함은 물론 냉,온기배출구에는 각각 원터치 커플러를 구비함으로서, 작업환경(덮거나 추운장소)에 따라 선택적으로 냉,온기를 사용할수 있을 뿐만 아니라 작업복(보온자켓,냉기자켓등) 및 작업화등에 선택적인 냉,온공기등을 주입하게 되어 작업 능률이 극대화 될수 있도록 한 냉,온기 겸용 보텍스 튜브에 관한 것이다.

일반적으로 보텍스 튜브는 1928년 프랑스의 죠지 랭크가 유체 역학적 원리를 이용하여 발명한 제품을 산업 전반에 응용한 제품으로서, 이는 냉매나 전기 또는 화학 약품을 일체 사용하지 않고, 단지 압축공기(3∼10Kg/Cm²)가 공급되면 매우 짧은 시간에 초 저온 공기(-65℃까지)를 발생시키게 되는 것이다.

이러한 상기의 보텍스 튜브의 원리를 도1을 참조하여 보다 상세하게 설명하면은 먼저 압축공기가 배관을 통하여 원통체 형상의 보텍스 튜브로 공급되면 일차로 보텍스 회전실에 투입되어 고속 회전을 하게 된다. 이 회전공기(1차보텍스)는 원통체내의 접선방향을 따라 일측방향으로 향하다가 일부의 공기(2차보텍스)는 스핀들에서 회송되어 타측방향으로 향하여 나가게 되는데, 이때 2차보텍스의 흐름은 1차보텍스의 흐름에 안쪽에 위치하게 되어 보다 낮은 압력의 지역을 통과 하면서 열량을 잃으면서 냉기를 발생하게 된다.

즉 회전하는 두 개의 공기 흐름(동일 방향, 동일 각속도 회전)에 있어서, 내부 흐름의 공기 입자는 바깥 흐름의 공기 입자와 1회전 하는 시간이 동일(동일 각속도)하므로 실제 운동 속도는 바깥 흐름보다 낮게 되다. 이러한 운동 속도의 차이는 운동에너지가 줄었음을 의미하며 이 상실된 운동 에너지는 열로 변환되어 바깥 흐름의 공기의 온도를 상승시키고 내부 흐름은 더욱 더 온도가 내려간다.

상기의 원리를 응용하여 초저온 공기를 발생시키는 보텍스 튜브는 용접 및 각종 부품가공시에 발생되는 찌끄러기를 날려 보내거나 열등의 냉각작업에 사용되어 부품의 수명연장과 작업의 정밀도를 향상시키는데 사용되는 것이다.

그러나 상기의 보텍스 튜브는 단순히 발생되는 찬공기만을 이용할수 있도록 되는 구조로서 열간 작업공정등에서의 냉각작업에만 사용할수 밖에 없는 문제점이 발생되었음은 물론 뜨거운 공기는 이용할수 없는 것일 뿐만 아니라 작업환경 변화에 따라 찬공기와 뜨거운 공기를 선택적으로 이용할수 없는 등의 여러가지 제반 문제점들이 발생되었다.

따라서 본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 냉기 및 온기를 선택적으로 분리할수 있도록 함은 물론 냉,온기배출구에는 각각 원터치 커플러를 구비함으로서, 덮거나 추운장소등의 작업환경에 따라 선택적으로 냉,온기를 사용할수 있을 뿐만 아니라 작업복(보온자켓,냉기자켓등) 및 작업화등에 냉,온공기등을 선택적으로 주입하여 사용 효율을 극대화 함은 물론 작업 능률이 극대화 될수 있도록 한 냉,온기 겸용 보텍스 튜브를 제공하는데 있다.

도1은 일반적인 보텍스 튜브의 공기의 흐름을 보여주기 위한 구조도,

도2는 본 고안에 따른 보텍스 튜브를 나타낸 사시도,

도3은 본 고안에 따른 보텍스 튜브의 회전체를 발췌한 정면도와 그 측면도,

도4는 본 고안에 따른 보텍스 튜브의 냉기배출구를 보여주기 위한 정단면도.

도5는 본 고안에 따른 보텍스 튜브의 온기배출구를 보여주기 위한 평단면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

100 ; 바디부 101 ; 회전실 102 ; 이동공간부

110 ; 온기배출홈 120 ; 조절밸브 121 ; 손잡이

122 ; 스핀들 130 ; 압축공기주입구 200 ; 실린더

210 ; 집수공간부 220 ; 온기배출구 300 ; 회전체

310 ; 회전안내홈 320 ; 냉기배출홈 330 ; 노즐소켓

340 ; 냉기배출구 400 ; 원터치커플러 410 ; 소켓

411 ; 스프링 420 ; 록볼 430 ; 플러그

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 고안은 일정길이의 원통체를이루는 바디가 구비되고, 상기 바디의 상측 일정부위에는 압축공기주입구가 구비됨과 동시에 압축공기주입구의 하측부에 위치하고 주입된 압축공기를 초고속 회전시켜 1차보텍스를 형성하게 되는 회전체가 내설되며, 상기 바디의 일측단에는 회전체에 의해 형성되는 1차보텍스중 일부는 배출하고 나머지는 1차보텍스 내측으로 회송시키어 2차보텍스를 형성하게 되는 스핀들이 구비되며, 상기 바디의 타측단에는 2차보텍스의 냉각된 최종냉기를 배출시킬수 있도록 냉기배출구가 형성되는 통상의 보텍스 튜브에 있어서,

상기 원통체 바디의 일측단에는 보텍스 순환과정중 발생되는 온기가 배출될수 있도록 다수의 온기배출홈이 형성됨과 동시에 온기배출홈의 배출량을 선택적으로 조절하게 되는 조절밸브가 구비되며, 상기 다수의 온기배출홈을 통해 배출되는 온기가 집수될수 있도록 바디의 외측부 사이로 집수공간부가 형성됨과 동시에 외측 일정부위에는 온기배출구가 형성되는 실린더가 구비되며, 상기 온기배출구와 냉기배출구에는 작업환경에 따라 냉,온기를 선택적으로 이용할수 있도록 일정형태의 원터치커플러가 각각 구비되어 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 고안에 따른 보텍스 튜브를 나타낸 사시도이고, 도3은 본 고안에 따른 보텍스 튜브의 회전체를 발췌한 정면도와 그 측면도이고, 도4는 본 고안에 따른 보텍스 튜브의 냉기배출구를 보여주기 위한 정단면도이고. 도5는 본 고안에 따른 보텍스 튜브의 온기배출구를 보여주기 위한 평단면도이다.

본 고안의 냉,온기 겸용 보텍스 튜브는 도2 내지 도5에서와 보는 바와 같이 일정길이를 가지면서 원통체 형상의 바디부가 구비되고, 상기 바디부의 일측단에는 냉기배출구가 형성되고 타측단에는 온기배출구가 형성됨과 동시에 상측 일정부위에는 공기주입구가 형성되며, 상기 바디부의 내측에는 주입된 공기를 고속 회전시키어 보텍스를 형성하게 되는 회전체가 구비되어 기본적으로 구성된다.

참조번호 100은 바디부에 관한 것으로서, 그 구성은 압축공기주입구(130)가 일측단 상측부에 구비되고 이 압축공기주입구의 하측부에는 회전실(101)이 구비되며 타측단부에는 일정크기의 온기배출홈(110)이 다수 형성되어 지고 내측에는 보텍스의 이동공간부(102)가 형성되어지는 구성이다.

여기에서 상기 온기배출홈(110)의 배출량을 조절할수 있도록 일측단에는 조절밸브(120)가 구비되는데, 이는 바디부(100)의 일측단을 밀폐함과 동시에 온기배출홈(110)을 선택적으로 개폐할수 있도록 일정거리의 전후왕복이송구간을 이루는 나사결합부로서 바디부(100)와 결합되며 일측단은 외부로 노출되면서 표면에 미끄럼방지돌기가 형성되는 손잡이(121)가 구비되며, 바디부(100)에 내설되는 타측단에는 2차보텍스가 형성되면서 회송가능토록 일정기울기로 경사진 형태인 원뿔 형상의 스핀들(122)로서 형성되어 구비되는 구성이다.

200은 상기 바디부(100)의 외측을 커버하게 되는 실린더에 관한 것으로서, 그 구성은 상기 바디부(100)의 다수로서 이루어지는 온기배출홈(110)을 통해 배출되는 온기가 집수될수 있도록 바디부(100)와의 사이에 집수공간부(210)를 형성하게되고, 외측 일정부위에는 집수공간부(210)와 일측단이 연통되는 온기배출구(220)가 구비되는 구성이다.

300은 상기 바디부(100)의 회전실(101)에 삽입되는 회전체에 관한 것으로서, 그 구성은 초고속의 1차보텍스가 형성되어 이동될수 있도록 일측면은 도3과 같이 소용돌이 형태의 회전안내홈(310)이 형성되고 중심부에는 2차보텍스의 냉기만이 반출될수 있는 정도의 냉기배출홈(320)이 관통되는 구성이다.

여기에서 상기 회전체(300)는 바디부(100)의 회전실(101)내에서 이탈이 방지되면서 정위치를 유지할수 있도록 노즐소켓(330)으로서 정위치에 설치되는 것이며, 이 노즐소켓(330)의 일측단에는 일정각도로 기울어진 형태의 냉기배출구(340)가 구비되는 구성이다.

400은 상기 냉기배출구(340)와 온기배출구(220)를 편리하면서도 선택적으로 사용할수 있도록 구비되는 원터치커플러에 관한 것으로서, 그 구성은 배출구측에 스프링(411)으로서 탄설된 후 고정링으로서 이탈이 방지되어 고정되는 소켓(410)과, 상기 소켓(410)에 의해 선택적으로 단속되어 배출구측으로 돌출되는 록볼(420)과, 상기 배출구에 삽입된 후 록볼(420)에 대응하여 걸림되는 걸림홈이 일측단에 형성되고 타측단에는 삽입된후 역걸림 될수 있는 형태를 이루는 플러그(430)로 구성되어 진다.

이와 같이 구성된 본 고안을 사용하기 위해서는 먼저 압축공기주입 배관과 연결된 압축공기주입구(130)를 통해 소정의 압축공기(3∼10Kg/Cm²)가 원통체 형상의바디부(100) 내의 회전실(101)에 공급되면 일차로 회전체(300)의 소용돌이 회전안내홈(310)에 안내되면서 1,000,000RPM으로 초 고속 회전을 하게 된다. 이 회전된 공기는 이동공간부(102)의 접선방향을 따라 이동하면서 1차보텍스를 형성하게 되고, 상기 1차보텍스가 조절밸브(120)의 스핀들(122)의 지점에 이르면 일부는 스핀들(122)의 경사면을 따라 역으로 회송되면서 2차보텍스를 형성하여 나가게 되는데, 이때 2차보텍스의 흐름은 1차보텍스의 흐름에 안쪽에 위치하게 되어 보다 낮은 압력의 지역을 통과 하면서 열량을 잃게 되어 냉기를 발생하게 되고 잃은 열량은 1차보텍스측으로 전이되어 온기를 발생하게 된다.

여기에서 상기 조절밸브(120)의 손잡이(121)를 돌려서 스핀들(122)을 후진시키면은 폐쇄하고 있던 온기배출홈(110)을 조절 개방하게 되고, 이 조절개방된 다수의 온기배출홈(110)을 통해 1차보텍스에서 발생된 온기를 배출하게 된다.

상기 다수의 온기배출홈(110)을 통해 배출된 온기는 실린더(200) 내의 집수공간부(210)로 집수된 후 온기배출구(220)로 배출되게 된다.

한편 2차보텍스에 의해 발생되는 냉기는 냉기배출구(340)를 통해 배출되어 지게 된다.

이와 같이 보텍스 튜브내에서 분리되어 발생되는 냉,온기가 각각 배출되는 냉기배출구(340)와 온기배출구(220) 측에는 원터치커플러(400)가 구비되어 있음으로 인해 발생되는 냉,온기를 작업환경에 따라 편리하면서도 선택적으로 냉,온기를 사용할수 있을 뿐만 아니라 작업복(보온자켓,냉기자켓등) 및 작업화등에 냉,온공기등을 선택적으로 주입하여 최적의 작업조건을 유지할수 있음으로 인해 작업 능률또한 극대화 되는 것이다.

상기 원터치커플러(400)의 작동상태를 보다 상세하게 살펴보면은 최초의 상태는 소켓(410)이 스프링(411)에 의해 전진된 상태를 이루면서 록볼(420)을 배출구 내측으로 눌르면서 돌출시키게 되는 최초 구성을 이루게 되고, 사용자가 소켓(410)을 잡고 후진시키면은 스프링(411)은 압축되고 록볼(420)은 눌림된 상태가 해제됨과 동시에 소켓(410)의 홈부로의 수납가능한 상태가 되어 연결 플러그(430)를 접속하게 된다.

이후 플러그(430)를 접속한 후 소켓(410)을 놓게 되면 다시 스프링(411)의 복원력으로서 복원되어 록볼(420)을 다시 눌르게 되고 이 록볼(420)은 플러그(430)의 걸림홈부로 삽입되어 상호 걸림된 상태를 이루어 계속적으로 접속을 유지하게 되어 원터치로서 냉기와 온기를 선택적으로 이용할수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 의하면, 냉기 및 온기를 선택적으로 분리할수 있도록 함은 물론 냉,온기배출구에는 각각 원터치 커플러를 구비함으로서, 덮거나 추운장소등의 작업환경에 따라 선택적으로 냉,온기를 사용할수 있을 뿐만 아니라 작업복(보온자켓,냉기자켓등) 및 작업화등에 냉,온공기등을 선택적으로 주입하여 사용 효율을 극대화 함은 물론 작업 능률이 극대화 될수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

이상에서는 본 고안을 특정의 바람직한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 고안의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 이루어질 수 있는 것임을 밝혀둔다.

Claims (1)

1. 일정길이의 원통체를 이루는 바디가 구비되고, 상기 바디의 상측 일정부위에는 압축공기주입구가 구비됨과 동시에 압축공기주입구의 하측부에 위치하고 주입된 압축공기를 초고속 회전시켜 1차보텍스를 형성하게 되는 회전체가 내설되며, 상기 바디의 일측단에는 회전체에 의해 형성되는 1차보텍스중 일부는 배출하고 나머지는 1차보텍스 내측으로 회송시키어 2차보텍스를 형성하게 되는 스핀들이 구비되며, 상기 바디의 타측단에는 2차보텍스의 냉각된 최종냉기를 배출시킬수 있도록 냉기배출구가 형성되는 통상의 보텍스 튜브에 있어서,

   상기 원통체 형상의 바디부(100) 일측단에는 보텍스 순환과정중 발생되는 온기가 배출될수 있도록 다수의 온기배출홈(110)이 형성됨과 동시에 온기배출홈의 배출량을 선택적으로 조절하게 되는 조절밸브(120)가 구비되며; 상기 다수의 온기배출홈(110)을 통해 배출되는 온기가 집수될수 있도록 바디부(100)의 외측 사이로 집수공간부(210)가 형성됨과 동시에 외측 일정부위에는 온기배출구(220)가 형성되는 실린더(200)가 구비되며; 상기 온기배출구(220)와 냉기배출구(340)에는 작업환경에 따라 냉,온기를 선택적으로 이용할수 있도록 일정형태의 원터치커플러(400)가 각각 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉,온기 겸용 보텍스 튜브.