KR20190075554A - 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템 - Google Patents

볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템 Download PDF

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Abstract

본 개시는 볼텍스 튜브에서 만들어진 차가운 공기를 일정 용기의 유체속에 직접 주입시켜 절삭유와 차가운 공기가 직접접촉에 의해 절삭유를 냉각시킬 수 있는 장점을 갖고, 냉동기의 용량에 따라 냉각기의 용량이나 사용온도 범위가 결정되어 시스템 구성의 거대화 및 복잡성의 단점을 갖는 기존 절삭유 냉각기를 대체하여 냉각기의 용량과 온도 범위를 조절할 수 있되, 장비가 단순하고 저온을 쉽게 얻을 수 있어 효율적인 열교환이 이루어지는 장점을 가지며, 장비의 단순함과 효율적인 열교환을 통해 특별한 환경 조건을 갖는 다양한 산업분야에 접목하여 활용이 가능한 장점을 갖고, 효율적인 냉각 시스템으로 인하여 장치가 구동하면서 발생되는 열로 장치의 성능 저하, 수명 감소, 동작 정지 등을 초래하는 단점이 보완되는 장점을 갖는 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템에 관한 것이다.
본 개시의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템은, 주조 또는 단조 등으로 만든 기계 부품을 가공하는 공작기계와, 상기 공작기계의 인접 위치에 설치되며, 상기 공작기계의 절삭 공구부를 냉각시키고 윤활하게 하는 냉각유를 저장하여 상기 공작기계에 공급하거나 회수되게 하는 절삭유 탱크과, 상기 공작기계의 인접 위치에 설치되며 공기를 압축 생산하여 상기 공작기계의 공구부에 공급하는 공기압축기 및 상기 절삭유 탱크과 상기 공기압축기에 연통되어 상기 공작기계의 인접 위치에 설치되며, 상기 공기압축기로부터 상기 공기를 공급받아 열교환시켜 냉기를 상기 절삭유 탱크에 분사되도록 하여 상기 절삭유 탱크에 저장된 냉각유가 냉각되게 열교환시키는 볼텍스 튜브로 이루어진다.

Description

볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템{VORTEX TUBE OIL COOLER TEMPERATURE AND CAPACITY CONTROL SYSTEM}
본 명세서에 개시된 내용은 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템에 관한 것으로, 특히, 볼텍스 튜브를 직렬 또는 병렬 구조로 설치하여 냉각기의 냉각 용량이나 절삭유의 사용 온도를 조절할 수 있는 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
현재 공작기계 장치 등에 사용되고 있는 유냉각기는 대부분 증기압축식 냉동기에 의해 필요한 절삭유를 냉각하여 공작기계로부터 발생되는 열을 제거하도록 한다.
절삭유 냉각에 필요한 증기압축식 냉동기의 경우 냉각에 필요한 압축기, 증발기 및 응축기와 같은 열교환기, 팽창장치 등과 냉동기를 구성하는 각종 부품으로 구성된다.
그리고, 냉동기 내로 순환하는 냉매와 절삭유가 증발기(열교환기)와의 간접접촉에 의해 열교환기 이루어지는 구조로 열교환기의 재료나 구조, 오염 등에 따라 열교환량이 변화하게 된다.
상기의 절삭유 냉각기는, 장치가 구동하면서 발생되는 열은 장치의 성능 저하, 수명 감소, 동작 정지 등을 초래하기 때문에, 장치를 효율적으로 냉각시키기 위한 시스템의 개발이 지속적으로 요구된다.
한편, 볼텍스 튜브는 보통의 압축공기(Compressed Air :3-10kg/㎠)가 공급되면 전기나 어떤 약품도 필요 없이 스스로 냉, 온 두 가지 공기 기류로 분리해내는 냉각장치이다.
이러한, 볼텍스 튜브는 도 1에 도시된 바와 같이 압축공기가 배관을 통해 볼텍스 튜브로 공급되면 일차적으로 볼텍스(와류)회전실(1)에 투입되어 1,000,000RPM으로 초고속 회전을 하게 된다.
이 회전공기(1차 볼텍스)는 온기 출구 쪽으로 향하다가 일부는 조절밸브(2)에 의해 온기 출구로 배출(30℃~90℃)되고 나머지 공기는 조절밸브(2)에서 회송되어 2차 볼텍스를 형성하면서 냉기 출구 쪽으로 나가게 된다.
이때, 2차 볼텍스의 흐름은 1차 볼텍스의 흐름의 안쪽에 있는 보다 낮은 압력의 지역을 통과하면서 열량을 잃고 냉기 출구 쪽으로 향하게 된다.
여기서, 앞서 언급된 기존 절삭유 냉각기의 경우 냉동기의 용량에 따라 냉각기의 용량이나 사용온도 범위가 결정되기 때문에 시스템 구성의 거대화 및 복잡성을 갖는 단점을 갖게 되는데, 이를 대체하여 냉각기의 용량과 온도 범위를 조절할 수 있되, 장비가 단순하고 저온을 쉽게 얻을 수 있는 볼텍스 튜브를 접목시켜 사용함으로써 기존 절삭유 냉각기의 시스템 구성의 단점을 보완 하면서 효율적인 열교환이 이루어지도록 하는 대안이 필요하다.
1. 한국 등록실용 제10-1652496호(2016.08.24)
2. 한국 등록특허 제10-1123112호(2012.02.27)
냉동기의 용량에 따라 냉각기의 용량이나 사용온도 범위가 결정되어 시스템 구성의 거대화 및 복잡성의 단점을 갖는 기존 절삭유 냉각기를 대체하여 냉각기의 용량과 온도 범위를 조절할 수 있되, 장비가 단순하고 저온을 쉽게 얻을 수 있어 효율적인 열교환이 이루어지는 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템을 제공하고자 한다.
장비의 단순함과 효율적인 열교환을 통해 특별한 환경 조건을 갖는 다양한 산업분야에 접목하여 활용이 가능한 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템을 제공하고자 한다.
효율적인 냉각 시스템으로 인하여 장치가 구동하면서 발생되는 열로 장치의 성능 저하, 수명 감소, 동작 정지 등을 초래하는 단점이 보완되는 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템을 제공하고자 한다.
실시예에 의하면, 주조 또는 단조 등으로 만든 기계 부품을 가공하는 공작기계와, 상기 공작기계의 인접 위치에 설치되며, 상기 공작기계의 절삭 공구부를 냉각시키고 윤활하게 하는 냉각유를 저장하여 상기 공작기계에 공급하거나 회수되게 하는 절삭유 탱크과, 상기 공작기계의 인접 위치에 설치되며 공기를 압축 생산하여 상기 공작기계의 공구부에 공급하는 공기압축기 및 상기 절삭유 탱크과 상기 공기압축기에 연통되어 상기 공작기계의 인접 위치에 설치되며, 상기 공기압축기로부터 상기 공기를 공급받아 열교환시켜 냉기를 상기 절삭유 탱크에 분사되도록 하여 상기 절삭유 탱크에 저장된 냉각유가 냉각되게 열교환시키는 볼텍스 튜브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템이 제공된다.
실시예에 의하면, 상기 볼텍스 튜브는 상기 절삭유 탱크에 저장된 상기 냉각유를 직접접촉에 의해 열교환이 이루어지도록 하는 디스트리뷰터가 구비된다.
실시예에 의하면, 상기 볼텍스 튜브는 다수로 구비되어 상기 절삭유 탱크과 상기 공기압축기에 연통된다.
실시예에 의하면, 상기 볼텍스 튜브는 다수가 상호간 연결된 형태로서 상기 절삭유 탱크과 상기 공기압축기에 연통되거나, 다수가 상호 분리된 형태로서 상기 절삭유 탱크과 상기 공기압축기에 각각 연통된다.
이상에서와 같은 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템은, 볼텍스 튜브에서 만들어진 차가운 공기를 일정 용기의 유체속에 직접 주입시켜 절삭유와 차가운 공기가 직접접촉에 의해 절삭유를 냉각시킬 수 있는 장점을 갖는다.
냉동기의 용량에 따라 냉각기의 용량이나 사용온도 범위가 결정되어 시스템 구성의 거대화 및 복잡성의 단점을 갖는 기존 절삭유 냉각기를 대체하여 냉각기의 용량과 온도 범위를 조절할 수 있되, 장비가 단순하고 저온을 쉽게 얻을 수 있어 효율적인 열교환이 이루어지는 장점을 갖는다.
장비의 단순함과 효율적인 열교환을 통해 특별한 환경 조건을 갖는 다양한 산업분야에 접목하여 활용이 가능한 장점을 갖는다.
효율적인 냉각 시스템으로 인하여 장치가 구동하면서 발생되는 열로 장치의 성능 저하, 수명 감소, 동작 정지 등을 초래하는 단점이 보완되는 장점을 갖는다.
도 1은 종래의 일반적인 볼텍스 튜브를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템의 기본 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 디스트리뷰터를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템의 병렬 결합 구조의 예를 보여주는 도면.
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도조절 방볍의 직렬 결합 구조의 예를 보여주는 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 개시의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템은 볼텍스 튜브를 직렬 또는 병렬 구조로 설치하여 냉각기의 냉각 용량이나 절삭유의 사용 온도를 조절할 수 있는 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템으로서, 공작기계, 압축기, 밸브, 볼텍스 튜브 등 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템의 기본 구성을 설명하기 위한 도면, 도 3은 도 2에 도시된 디스트리뷰터를 설명하기 위한 도면, 도 4는 본 개시의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템의 병렬 결합 구조의 예를 보여주는 도면, 도 5는 본 개시의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도조절 방볍의 직렬 결합 구조의 예를 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템은, 공기압축기(10), 볼텍스 튜브(20), 절삭유 탱크(30), 디스트리뷰터(40), 공작기계(50)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 본 개시의 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템의 이해를 돕기 위한 설명을 위해 기본적인 구성을 먼저 설명하기로 한다.
공작기계(50)는 주조 또는 단조 등으로 만든 기계 부품을 가공한다.
이러한, 공작기계(50)는 넓은 뜻으로 단조·압연(壓延)·프레스·전단(剪斷) 등의 가공기계까지 포함시키는 경우도 있으나, 일반적으로는 기계공작의 기초가 되는 절삭·연삭 등과 같이 절삭 칩(chip)을 내면서 금속 등의 재료를 가공하여 필요한 모양을 만들어 내는 기계일 수 있으며, 피가공물을 소정의 모양으로 깎아내기 위하여 바이트·드릴빗·밀링커터와 같은 커터를 사용하여, 피가공물 또는 커터를 회전시키거나 왕복운동시켜 강제적으로 절삭가공하는 공지된 다양한 구성을 가질 수 있다.
절삭유 탱크(30)는 공작기계(50)의 인접 위치에 설치되며, 공작기계(50)의 절삭 공구부(도시하지 않음)를 냉각시키고 윤활하게 하는 냉각유(절삭유)를 저장하여 상기 공작기계(50)에 공급하거나 회수되게 한다.
여기서, 본 개시의 절삭유 탱크(30)는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 사각통 형상으로 도시되어 있으나, 내부에 수용된 냉각유의 종류 및 그에 따른 보관 방법 등을 고려하여 원통체 등 다양한 형태로서 구비될 수 있다.
공기압축기(10)는 공작기계(50)의 인접 위치에 설치되며 공기를 압축 생산하여 공작기계(50)의 공구부에 공급한다.
공기압축기(10)는 공기를 압축 생산하여 높은 공압으로 저장하였다가 이것을 필요에 따라서 각 공작기계(50)의 공압 공구에 공급해 주며, 통상 압축기 본체와 압축 공기를 저장해 두는 탱크로 구성될 수 있다.
여기서, 공기압축기는 1, 2차 실린더에서 생산된 압축 공기를 냉각기로 보내 냉각 팬으로 냉각시킨 다음 이것을 3차 고압 실린더로 보내 다시 압축하는 방식의 피스톤식과, 여과기를 통해서 저압 펌프로 들어가 압축된 공기를 냉각기로 보내 냉각시켜서 고압 펌프로 보내 다시 압축한 후 공기 탱크에 저장하는 방식의 베인식 등 압축 공기를 생산할 수 있는 다양한 공기압축기가 적용될 수 있다.
그리고, 본 개시의 공기압축기(10)는 이동용으로 구비되나 산업현장에 구비된 장치에서 압축공기를 바로 얻을 수 있는 형태로 구비될 수 있다.
볼텍스 튜브(20)는 절삭유 탱크(30)과 공기압축기(10)에 연통되어 공작기계(50)의 인접 위치에 설치되며, 공기압축기(10)로부터 공기를 공급받아 열교환시켜 냉기를 절삭유 탱크(30)에 분사되도록 하여 절삭유 탱크(30)에 저장된 냉각유가 냉각되게 열교환시킨다.
이러한, 본 개시의 볼텍스 튜브(20)는 관 안에 접선형으로 고압 공기를 불어넣어 고온기류와 저온기류를 분리해서 얻을 수 있는 장치로서, 이 볼텍스 튜브(20)는 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
다만, 본 개시의 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템은 볼텍스 튜브(20)를 직렬 또는 병렬 구조로 설치하여 냉각기의 냉각 용량이나 절삭유의 사용 온도를 조절할 수 있도록 구비되는데, 이에 대하여 설명하기로 한다.
본 개시의 볼텍스 튜브(20)는 절삭유 탱크(30)에 저장된 냉각유를 직접접촉에 의해 열교환이 이루어지도록 하는 디스트리뷰터(40)가 구비된다.
디스트리뷰터(40)는 절삭유 탱크(30) 내부에 설치되며, 냉각된 공기를 절삭유 속에 분사시켜 냉각공기와 절삭유의 전열면적을 증대시켜 냉각속도가 빨리 이루어지되, 냉각공기와 절삭유가 열교환기 없이 직접접촉에 의해서 열교환이 이루어지며, 이를 위해 본 개시의 디스트리뷰터(40)는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 꼭지부가 하부를 향하는 원뿔형의 몸체(41)로 절삭유 탱크(30)에 구비되어 볼텍스 튜브(20)로부터 공급된 냉기를 분사한다.
이때, 디스트리뷰터(40)의 몸체(41)는 원뿔의 옆면에 해당하는 측면부에 다수의 배출공(42)이 형성되어 볼텍스 튜브(20)로부터 공급된 냉기를 절삭유 탱크(30)의 고루 분사되도록 하여 열교환이 보다 효율적으로 이루어질 수 있다.
이러한, 디스트리뷰터(40)는 도면에 도시된 바와 같이 연결관(43)을 통해 절삭유 탱크(30)에 위치될 수 있으며, 이 연결관(43)은 탈부착 가능한 형태로 구비되어 교체 등이 용이하게 이루어질 수 있다.
여기서, 디스트리뷰터(40)는 원뿔형으로 도시되어 있으나 이에 국한하지 않고, 꼭지가 상부를 향하거나 원기둥 또는 구의 형상을 갖는 등 냉기가 효율적으로 분사되어 절삭유 탱크(30)의 냉각유가 효율적으로 열교환 되는 것이라면 어떠한 형태를 가져도 무방하다.
한편, 본 개시의 볼텍스 튜브(20)는 다수로 구비되어 절삭유 탱크(30)과 공기압축기(10)에 연통되는데, 이를 위해 본 개시의 볼텍스 튜브(20)는 다수가 상호간 연결된 형태로서 절삭유 탱크(30)과 공기압축기(10)에 연통되거나, 다수가 상호 분리된 형태로서 절삭유 탱크(30)과 공기압축기(10)에 각각 연통된다.
여기서, 본 개시에서는 언급되지 않았지만 공기압축기(10), 볼텍스 튜브(20), 절삭유 탱크(30), 디스트리뷰터(40), 공작기계(50) 등은 압력, 온도, 부식 등이 고려된 금속 배관을 통해 연결되며, 배관은 본 개시가 속한 분야에서 널리 알려진 통상의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
먼저, 본 개시의 기본적인 결합방식은 도 2에 도시된 바와 같이, 볼텍스 튜브(20)가 하나만 구비되되, 공기압축기(10)와 연결하는 배관은 압축공기 공급관(L1)으로서 연통되며, 이를 통해 공기압축기(10)에서 생성된 공기가 볼텍스 튜브(20)로 공급된다.
이후, 볼텍스 튜브(20)는 공기를 공급받아 열교환시키고, 절삭유 탱크(30)에 연통된 배관인 냉기 공급관(L2)을 통해 절삭유 탱크(30)에 공급한다. 이때, 단부에 결합된 디스트리뷰터(40)를 통해 절삭유에 냉기를 분사시켜 신속한 열교환이 이루어진다.
다음, 절삭유 탱크(30)에서 냉각이 완료된 냉각유는 공작기계(50)와 연결된 배관인 절삭유 공급관(L3)을 통해 공작기계(50)에 공급되어져 공작기계(50)의 원활한 작동을 도모하게 된다.
그리고, 사용이 완료된 공작기계(50)의 절삭유는 절삭유 탱크(30)에 연통된 배관인 절삭유 회수관(L4)을 통해 절삭유 탱크(30)으로 회수되어 볼텍스 튜브(20)로부터 분사되는 냉기를 통해 열교환이 다시 이루어지게 된다.
전술된 바와 같은 본 개시에 따르면, 공기압축기(10)가 이동용 또는 산업현장에서 압축공기를 바로 얻을 수 있는 경우에 바로 볼텍스 튜브와 연결하여 사용할 수 있고, 볼텍스 튜브(20)에서 만들어진 차가운 공기를 일정 용기의 유체속에 직접 주입시켜 절삭유와 차가운 공기가 직접접촉에 의해 절삭유를 냉각시킬 수 있어 열교환이 효율적으로 이루어지는 장점을 갖는다.
한편, 본 개시의 병렬 결합방식은 도 4에 도시된 바와 같이, 볼텍스 튜브(20)가 볼텍스 튜브1(20a)과 볼텍스 튜브2(20b) 및 볼텍스 튜브3(20c)의 세개가 구비되되, 공기압축기(10)와 연결하는 배관인 압축공기 공급관(L1)은 튜브1 공급관(L1a)과 튜브2 공급관(L1b) 및 튜브3 공급관(L1c)의 세개로 분리된 병렬구조로 연통되며, 이를 통해 공기압축기(10)에서 생성된 공기가 볼텍스 튜브(20)로 공급된다.
이때, 볼텍스 튜브(20)가 병렬 결합방식이 적용된 경우, 공기압축기(10)로부터 공급된 공기는 튜브1 공급관(L1a)과 튜브2 공급관(L1b) 및 튜브3 공급관(L1c)에 분산되며 공급되거나 어느 하나 또는 두개가 선택적으로 공급될 수 있다.
이를 위해, 튜브1 공급관(L1a)과 튜브2 공급관(L1b) 및 튜브3 공급관(L1c)에는 솔레노이드 밸브와 같은 밸브(도면부호 미기재)가 구비될 수 있으며, 이를 통해 어느 하나의 볼텍스 튜브(20)가 고장 등의 이유로 작동이 불가능할 경우 유리하다.
이때, 각각의 볼텍스 튜브1(20a)과 볼텍스 튜브2(20b) 및 볼텍스 튜브3(20c)으로부터 열교환된 냉기는 절삭유 탱크(30)에 각각 연결된 냉기 공급관(L2)인 튜브1 냉기 공급관(L2a)과 튜브2 냉기 공급관(L2b) 및 튜브3 냉기 공급관(L2c)을 통해 고루 분산되어 공급된다. 여기서, 튜브1 냉기 공급관(L2a)과 튜브2 냉기 공급관(L2b) 및 튜브3 냉기 공급관(L2c)에도 앞서 언급된 솔레노이드 밸브와 같은 밸브를 구비하여 선택적인 공급이 이루어질 수 있다.
이후, 튜브1 냉기 공급관(L2a)과 튜브2 냉기 공급관(L2b) 및 튜브3 냉기 공급관(L2c)을 통해 절삭유 탱크(30)에 공급된 냉기는 볼텍스 튜브(20)가 하나일 때와 같이 공기를 공급받아 열교환시키고, 절삭유 탱크(30)에 연통된 배관인 냉기 공급관(L2)을 통해 절삭유 탱크(30)에 공급되며, 공작기계(50)의 절삭유는 절삭유 탱크(30)에 연통된 배관인 절삭유 회수관(L4)을 통해 절삭유 탱크(30)로 회수되어 튜브1 냉기 공급관(L2a)과 튜브2 냉기 공급관(L2b) 및 튜브3 냉기 공급관(L2c)으로부터 분사되는 냉기를 통해 열교환이 다시 이루어지게 된다.
상기된 바에 따른 볼텍스 튜브(20)의 병렬 결합방식에 따르면, 공기압축기(10)로부터 공급된 공기가 볼텍스 튜브(20)와 밸브를 통해 고루 분산되며 선택적으로 공급이 이루어져 유냉각기의 냉각 용량이나 온도조절의 조절이 용이하다. 이를 통해 냉동기의 용량에 따라 냉각기의 용량이나 사용온도 범위를 손쉽게 결정할 수 있어 시스템 구성의 거대화 및 복잡성의 단점을 갖는 기존 절삭유 냉각기를 대체하여 냉각기의 용량과 온도 범위의 조절이 가능하고, 장비가 단순하고 저온을 쉽게 얻을 수 있어 효율적인 시스템 구성을 갖는다.
그리고, 본 개시의 직렬 결합방식은 도 5에 도시된 바와 같이, 볼텍스 튜브(20)가 볼텍스 튜브1(20a)과 볼텍스 튜브2(20b) 및 볼텍스 튜브3(20c)의 세개가 구비되되, 공기압축기(10)와 연결하는 배관인 압축공기 공급관(L1)은 볼텍스 튜브1(20a)에 연통된다.
그리고, 볼텍스 튜브1(20a)과 볼텍스 튜브2(20b)가 튜브1 냉기 공급관(L2a)으로 연통되고, 볼텍스 튜브2(20b)와 볼텍스 튜브3(20c)가 튜브2 냉기 공급관(L2b)으로 연통되며, 볼텍스 튜브3(20c)과 절삭유 탱크(30)가 튜브3 냉기 공급관(L2c)으로 연통된다. 이를 통해 공기압축기(10)에서 생성된 공기가 볼텍스 튜브1(20a)과 볼텍스 튜브2(20b) 및 볼텍스 튜브3(20c)을 거쳐 절삭유 탱크(30)로 순차적으로 공급된다.
이때, 본 개시의 직렬 결합방식은, 볼텍스 튜브1(20a)과 볼텍스 튜브2(20b) 및 볼텍스 튜브3(20c) 중 어느 하나 등이 고장 등의 이유로 사용이 불가하거나 선택적으로 사용하고자 하는 경우가 발생될 수 있다.
이를 위해 압축공기 공급관(L1)과 튜브1 냉기 공급관(L2a)에는 튜브1 바이패스관(L1a')이 연통되어 설치되고, 튜브1 냉기 공급관(L2a)과 튜브2 냉기 공급관(L2b)에는 튜브2 바이패스관(L1b')이 연통되어 설치되며, 튜브2 냉기 공급관(L2b)과 튜브3 냉기 공급관(L2c)에는 튜브2 바이패스관(L1b')이 연통되어 설치되며, 튜브1 바이패스관(L1a')과 튜브2 바이패스관(L1b') 및 튜브3 바이패스관(L1c')에는 선택적인 연통이 가능하도록 솔레노이드 밸브와 같은 밸브가 각각 구비될 수 있다.
한편, 본 개시의 직렬 결합방식은 도면에 도시된 바와 같이 볼텍스 튜브1(20a)과 볼텍스 튜브2(20b) 및 볼텍스 튜브3(20c)으로부터 열교환되어 분리된 온기를 별도의 배관으로 연통하여 함께 수거하여 열교환시키는 볼텍스 튜브4(20d)가 구비될 수 있다.
이때, 열교환된 볼텍스 튜브4(20d)의 온기는 볼텍스 튜브1(20a)과 볼텍스 튜브2(20b) 및 볼텍스 튜브3(20c)으로부터 열교환되어 분리된 온기를 볼텍스 튜브4(20d)로 공급되게 하는 배관에 연통시켜 다시 회수하여 열교환 할 수 있고, 냉기는 볼텍스 튜브4(20d)와 압축공기 공급관(L1)에 연결된 배관을 통해 다시 공급시켜 순차적으로 열교환을 시킬 수 있다.
상기와 같은 볼텍스 튜브4(20d)는 볼텍스 튜브1(20a)과 볼텍스 튜브2(20b) 및 볼텍스 튜브3(20c)으로부터 배출된 온기를 재순환하기 위한 예를 위한 것일 뿐 이에 한정되지 않고 별도의 순환구조를 갖거나 배출시킬 수 있으며, 볼텍스 튜브4(20d)를 연결하기 위한 배관에도 솔레노이드 밸브와 같은 밸브가 구비될 수 있다.
상기된 바에 따른 볼텍스 튜브(20)의 직렬 결합방식에 따르면, 공기압축기(10)로부터 공급된 공기가 볼텍스 튜브(20)와 밸브를 통해 순차적이면서 선택적으로 공급이 이루어져 유냉각기의 냉각 용량이나 온도조절이 신속하게 조절되게 된다.
전술된 바에 따른 본 개시의 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템의 직렬 결합방식과 병렬 결합방식에 따르면, 절삭유의 온도범위나 장치의 용량을 조절해야 하는 경우 볼텍스 튜브(20)가 직렬, 또는 병렬로 연결되어 있어 온도나 용량의 조절이 가능하다. 이때, 온도나 용량의 장치적 측면에서의 조절은 절삭유 온도와 각 볼텍스 튜브에 유입 또는 유출되는 공기라인에 설치되는 밸브들과의 연동에 의해 조절로서 가능하며, 이를 위한 본 개시에서는 각 배관과 밸브에 센서 등을 접목하여 자동으로 조절할 수 있게 구성될 수 있다.
전술된 바에 따른 본 개시의 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템에 따르면, 자동차 공장, 부품 공장 등에서 CNC, 로봇, 용접 등 냉각에 용이하고, 금속 절삭 가공 시 칩 냉각에 따른 정밀도와 수명이 대폭 향상되고, 절단, 연마시 발생하는 열 냉각, 전자 부품의 급속 냉각, 납땜 부분의 냉각, 각종 전기 판넬, 제어반, CCTV의 냉각, IC, Thermostat 등 검사 공정에서 프레온 가스를 대체하여 사용, 유리, 주물, 제철 공장에서의 급속 냉각, 자동 포장 기계(고속절단, 봉합 시) 냉각, 보석, 귀금속, 치과 기공 등에서의 냉각 등 다양한 분야에 접목하여 사용할 수 있게 된다.
이상에서와 같은 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템은, 볼텍스 튜브에서 만들어진 차가운 공기를 일정 용기의 유체속에 직접 주입시켜 절삭유와 차가운 공기가 직접접촉에 의해 절삭유를 냉각시킬 수 있는 장점을 갖고, 냉동기의 용량에 따라 냉각기의 용량이나 사용온도 범위가 결정되어 시스템 구성의 거대화 및 복잡성의 단점을 갖는 기존 절삭유 냉각기를 대체하여 냉각기의 용량과 온도 범위를 조절할 수 있되, 장비가 단순하고 저온을 쉽게 얻을 수 있어 효율적인 열교환이 이루어지는 장점을 가지며, 장비의 단순함과 효율적인 열교환을 통해 특별한 환경 조건을 갖는 다양한 산업분야에 접목하여 활용이 가능한 장점을 갖고, 효율적인 냉각 시스템으로 인하여 장치가 구동하면서 발생되는 열로 장치의 성능 저하, 수명 감소, 동작 정지 등을 초래하는 단점이 보완되는 장점을 갖는다.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.
1 : 보텍스회전실 2 : 조절밸브
10 : 공기압축기 20 : 볼텍스 튜브
20a : 볼텍스 튜브1 20b : 볼텍스 튜브2
20c : 볼텍스 튜브3 20d : 볼텍스 튜브4
30 : 절삭유 탱크 40 : 디스트리뷰터
41 : 몸체 42 : 배출공
43 : 연결관 50 : 공작기계
L1 : 압축공기 공급관 L1a : 튜브1 공급관
L1b : 튜브2 공급관 L1c : 튜브3 공급관
L1a' : 튜브1 바이패스관 L1b' : 튜브2 바이패스관
L1c' : 튜브3 바이패스관 L2 : 냉기 공급관
L2a : 튜브1 냉기 공급관 L2b : 튜브2 냉기 공급관
L2c : 튜브3 냉기 공급관 L3 : 절삭유 공급관
L4 : 절삭유 회수관

Claims (4)

  1. 주조 또는 단조 등으로 만든 기계 부품을 가공하는 공작기계;
    상기 공작기계의 인접 위치에 설치되며, 상기 공작기계의 절삭 공구부를 냉각시키고 윤활하게 하는 냉각유를 저장하여 상기 공작기계에 공급하거나 회수되게 하는 절삭유 탱크;
    상기 공작기계의 인접 위치에 설치되며 공기를 압축 생산하여 상기 공작기계의 공구부에 공급하는 공기압축기; 및
    상기 절삭유 탱크과 상기 공기압축기에 연통되어 상기 공작기계의 인접 위치에 설치되며, 상기 공기압축기로부터 상기 공기를 공급받아 열교환시켜 냉기를 상기 절삭유 탱크에 분사되도록 하여 상기 절삭유 탱크에 저장된 냉각유가 냉각되게 열교환시키는 볼텍스 튜브;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼텍스 튜브는 상기 절삭유 탱크에 저장된 상기 냉각유를 직접접촉에 의해 열교환이 이루어지도록 하는 디스트리뷰터가 구비된 것을 특징으로하는 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼텍스 튜브는 다수로 구비되어 상기 절삭유 탱크과 상기 공기압축기에 연통되는 것을 특징으로 하는 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 볼텍스 튜브는 다수가 상호간 연결된 형태로서 상기 절삭유 탱크과 상기 공기압축기에 연통되거나, 다수가 상호 분리된 형태로서 상기 절삭유 탱크과 상기 공기압축기에 각각 연통되는 것을 특징으로 하는 볼텍스 튜브를 이용한 유냉각기 온도 및 용량조절 시스템.
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