KR20230070665A - 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기 및 공기 냉각기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡착식 필터의 전(前) 단계에서 압축 기체 속에 포함되어 있는 수분이나 오일미스트 등을 미리 제거하여 흡착식 필터의 부하를 줄여줌으로써 흡착식 필터의 사용시간을 대폭 연장할 수 있는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기 및 공기 냉각기에 관한 것이다.
본 발명은 공기가 압축되어 필터로 들어가기 전에 냉매를 이용한 장치를 이용하여 필터로 인입되는 공기를 냉각시키고, 이러한 과정을 통해 공기 중의 수분과 오일미스트를 감소시킨 상태의 공기가 필터로 들어가도록 하는 새로운 공기 냉각기를 구현함으로써, 필터의 부하를 줄여서 필터 사용시간을 대폭 연장할 수 있는 동시에 필터의 공기 정화능력을 높여서 공기 품질을 향상시킬 수 있는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기 및 공기 냉각기를 제공한다.

Description

공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기 및 공기 냉각기{Refrigerated cooler installed SCBA compressor and refrigerated cooler}
본 발명은 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기 및 공기 냉각기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡착식 필터의 전(前) 단계에서 압축 기체 속에 포함되어 있는 수분이나 오일미스트 등을 미리 제거하여 흡착식 필터의 부하를 줄여줌으로써 흡착식 필터의 사용시간을 대폭 연장할 수 있는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기 및 공기 냉각기에 관한 것이다.
일반적으로 화재 시에 인명 구조작업을 하는 소방관, 수중 스포츠를 즐기는 사람이나 수중 작업을 하는 작업자, 의료용 목적으로 호흡용 공기를 필요로 하는 사람들의 경우에는 각종 세균에 오염되지 않은 깨끗하게 정화된 공기를 제공하기 위한 철저한 준비가 필요하다.
이와 관련하여, 외부의 공기를 흡입한 후에 다단식 공기 압축기로 고압 압축하여 만든 호흡용 공기를 각 사용처에 제공하는 공기 호흡기용 공기 충전기가 제시되어 있다.
종래에는 외부의 공기를 흡입한 후에 이를 30MPa 정도의 고압으로 다단 압축 충전하여 호흡용 공기를 만들고, 압축과정 중에 생기는 이물질은 정화하여 배출하는 타입의 공기 충전기를 대부분 사용하고 있다.
그리고, 오일윤활식 공기 충전기의 경우, 압축기체에서 수분 및 오일미스트 등이 생기고, 이러한 수분 및 오일미스트를 정화하기 위해 제올라이트 및 활성탄을 혼합한 흡착식 필터를 사용한다.
이렇게 정화된 공기의 품질은 국내 및 해외 기준으로 공기 중의 수분은 25㎎/㎥, 오일미스트는 5㎎/㎥ 이하가 되어야 한다.
이러한 오일윤활식 공기 충전기에 사용하는 필터는 정화 능력의 한계 때문에 대부분 약 50시간 정도 사용한 후에 교체하고 있는 실정이다.
그러나, 여름철과 같이 온도가 높을 때는 물론, 우천 시와 같이 공기에 다량의 수분이 포함되어 있는 조건에서는 수분과 오일을 정화하는 필터에 과부하가 발생되면서 환경폐기물인 필터의 수명이 빨리 줄고, 공기 품질이 나빠지는 결과를 초래하는 등 많은 단점이 있다.
특히, 이를 자주 사용하는 소방관의 경우, 화재 대응업무를 위해 날씨 조건에 관계없이 항상 사용해야 하기 때문에 많은 어려움이 있고, 최근 기후변화에 따른 혹서기의 증가 및 우천일 수 증가 등으로 인해 이러한 어려움이나 불편함이 점점 커지고 있는 실정이다.
따라서, 날씨의 영향을 받지 않고 항상 사용가능한 공기 충전기의 개발이 매우 절실하다.
공개특허 제10-2000-0036267호 공개특허 제10-2008-0007076호 공개특허 제10-2019-0128034호 공개특허 제10-2019-0138431호
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 공기가 압축되어 필터로 들어가기 전에 냉매를 이용한 장치를 이용하여 필터로 인입되는 공기를 냉각시키고, 이러한 과정을 통해 공기 중의 수분과 오일미스트를 감소시킨 상태의 공기가 필터로 들어가도록 하는 새로운 공기 냉각기를 구현함으로써, 필터의 부하를 줄여서 필터 사용시간을 대폭 연장할 수 있는 동시에 필터의 공기 정화능력을 높여서 공기 품질을 향상시킬 수 있는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기 및 공기 냉각기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기는 공기의 흡입을 위한 공기 흡입장치와, 공기의 압축을 위한 다단식 공기 압축장치와, 수분 및 오일미스트 정화를 위한 흡착식 필터장치를 포함하는 공기 호흡기용 공기 충전기로서, 상기 다단식 공기 압축장치와 흡착식 필터장치 사이에 설치되어 흡착식 필터장치로 들어가는 공기를 냉각시키는 공기 냉각기를 포함한다.
이러한 공기 냉각기는 다단식 공기 압축장치에서 연장되는 배출측 공기 라인과 연결되는 공기 입구를 가지는 흡입측 공기 배관과, 흡착식 필터장치로 연장되는 흡입측 공기 라인과 연결되는 공기 출구를 가지는 배출측 공기 배관과, 상기 흡입측 공기 배관과 배출측 공기 배관 사이에 연결되는 동시에 드레인 배관을 가지는 유수 분리기를 포함한다.
특히, 상기 흡입측 공기 배관과 냉동 사이클에서 연장되는 냉매 배관은 내외측에서 동심원을 이루는 이중관 구조로 이루어져, 흡입측 공기 배관을 흐르는 공기가 냉매 배관을 흐르는 냉매와의 열교환 작용에 의해 냉각됨으로써, 다단식 공기 압축장치에서 압축된 공기는 흡착식 필터장치로 들어가기 전에 공기 냉각기를 거치면서 냉각되어 수분과 오일미스트가 제거된 상태에서 흡착식 필터장치로 들어갈 수 있도록 된 것이 특징이다.
여기서, 상기 이중관 구조를 이루는 흡입측 공기 배관과 냉매 배관은 코일 형태로 이루어져 공기와 냉매 간의 열교환 구간을 충분히 확보할 수 있으며, 이때의 이중관 구조를 이루는 동시에 코일 형태를 이루는 흡입측 공기 배관과 냉매 배관을 감싸주는 단열재를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기는 흡입측 공기 배관과 냉매 배관 간의 연결 부위에 설치되어 공기와 냉매를 각각 격리시켜주면서 흐르게 해주는 "T"자 모양의 배관 연결부재를 더 포함할 수 있고, 상기 유수분리기의 드레인 배관 상에 설치되어 유수 분리기 내부에 모인 수분과 오일미스트를 타이머 방식에 의해 주기적으로 배출시켜주는 솔레노이드 밸브를 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 공기 냉각기와 냉동 사이클은 제어반을 가지는 케이스의 내부에 일체식으로 조합되는 하나의 모듈 형태로 이루어져 신규 공기 충전기 제품은 물론 기존 공기 충전기 제품에 쉽게 적용할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 공기 냉각기는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 공기 냉각기는 공기 입구를 가지는 흡입측 공기 배관과, 공기 출구를 가지는 배출측 공기 배관과, 상기 흡입측 공기 배관과 배출측 공기 배관 사이에 연결되는 동시에 드레인 배관을 가지는 유수 분리기를 포함할 수 있으며, 특히 상기 흡입측 공기 배관과 냉동 사이클에서 연장되는 냉매 배관은 내외측에서 동심원을 이루는 이중관 구조로 이루어져, 흡입측 공기 배관을 흐르는 공기가 냉매 배관을 흐르는 냉매와의 열교환 작용에 의해 냉각될 수 있다.
여기서, 상기 이중관 구조를 이루는 흡입측 공기 배관과 냉매 배관은 코일 형태로 이루어져 공기와 냉매 간의 열교환 구간을 충분히 확보할 수 있고, 이때의 이중관 구조를 이루는 동시에 코일 형태를 이루는 흡입측 공기 배관과 냉매 배관을 감싸주는 단열재를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 공기 냉각기는 흡입측 공기 배관과 냉매 배관 간의 연결 부위에 설치되어 공기와 냉매를 각각 격리시켜주면서 흐르게 해주는 "T"자 모양의 배관 연결부재를 더 포함할 수 있고, 상기 유수분리기의 드레인 배관 상에 설치되어 유수 분리기 내부에 모인 수분과 오일미스트를 타이머 방식에 의해 주기적으로 배출시켜주는 솔레노이드 밸브를 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 공기 냉각기와 냉동 사이클은 제어반을 가지는 케이스의 내부에 일체식으로 조합되는 하나의 모듈 형태로 이루어져 신규 공기 충전기 제품은 물론 기존 공기 충전기 제품에 쉽게 적용할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기는 다음과 같은 특징이 있다.
상기 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기는 공기의 흡입을 위한 공기 흡입장치와, 공기의 압축을 위한 다단식 공기 압축장치와, 수분 및 오일미스트 정화를 위한 흡착식 필터장치를 포함하며, 상기 다단식 공기 압축장치와 흡착식 필터장치 사이에 설치되어 흡착식 필터장치로 들어가는 공기를 냉각시키는 공기 냉각기를 더 포함할 수 있다.
특히, 상기 공기 냉각기는 다단식 공기 압축장치에서 연장되는 배출측 공기 라인과 연결되는 공기 입구를 가지는 흡입측 공기 배관과, 흡입측 열교환 라인과 연결되는 공기 출구를 가지는 배출측 공기 배관과, 세퍼레이터의 전단부에서 흡입측 공기 라인과 흡입측 열교환 라인 간의 열교환이 가능한 구조로 이루어지는 서브 이중관과, 서브 이중관에서 연장되면서 흡착식 필터장치로 연장되는 흡입측 공기 라인과 연결되는 배출측 열교환 라인과, 상기 흡입측 공기 배관과 배출측 공기 배관 사이에 연결되는 동시에 드레인 배관을 가지는 유수 분리기를 포함한다.
따라서, 상기 흡입측 공기 배관과 냉동 사이클에서 연장되는 냉매 배관은 내외측에서 동심원을 이루는 이중관 구조로 이루어져, 흡입측 공기 배관을 흐르는 공기가 냉매 배관을 흐르는 냉매와의 열교환 작용에 의해 냉각됨으로써, 다단식 공기 압축장치에서 압축된 공기는 흡착식 필터장치로 들어가기 전에 공기 냉각기를 거치면서 냉각되어 수분과 오일미스트가 제거된 상태에서 흡착식 필터장치로 들어갈 수 있게 됨과 더불어 상기 공기 냉각기에서 배출되는 냉각된 공기를 이용하여 다단식 공기 압축장치에서 압축된 공기가 공기 냉각기로 들어가기 전에 보조 이중관을 거치면서 냉각되도록 할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기 및 공기 냉각기는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 공기가 압축되어 필터로 들어가기 전에 필터로 인입되는 공기를 냉각시켜서 공기 중의 수분과 오일미스트를 최대한 감소시킨 후에 필터로 들어가도록 하는 방식을 적용함으로써, 필터의 부하를 줄여서 필터 사용시간을 대폭 연장할 수 있는 효과가 있다.
예를 들면, 필터의 주성분은 제습제로서 본 발명의 장치를 적용하여 수분과 오일미스트가 감소된 공기가 필터로 유입되면 필터의 사용시간을 기존 필터의 사용시간 대비 약 3배 이상(예컨대, 150시간 이상) 늘릴 수 있다.
둘째, 필터의 사용시간이 길어짐에 따라 필터 폐기로 인한 환경폐기물 배출량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
셋째, 필터의 사용시간이 길어짐에 따라 배출되는 공기의 순도가 종전에 비해 3배 이상의 사용시간 동안 순도를 유지하여 공기 품질이 좋아지는 효과가 있다.
넷째, 공기 배관과 냉매 배관을 이중관 구조로 형성함과 더불어 코일형의 이중관 구조를 통해 충분한 열교환 구간을 확보함으로써, 공기 중의 수분 및 오일미스트의 상분리가 더 잘 일어나도록 할 수 있는 등 공기 냉각 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
다섯째, 공기 냉각기의 입구측 공기온도 및/또는 출구측 공기온도에 따라 냉매를 선택적으로 우회시키는 바이패스 라인을 채택함으로써, 공기 냉각기 운용의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
여섯째, 공기 냉각기와 냉동 사이클을 일체식으로 조합한 하나의 모듈 형태로 제작이 가능하므로 설치와 취급이 매우 용이하고 신규 공기 충전기 제품은 물론 기존 공기 충전기 제품에 쉽게 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기를 나타내는 개략도
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기에서 공기 냉각기를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기에서 공기 냉각기와 냉동 사이클 간의 연계구성을 나타내는 개략도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기를 나타내는 개략도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기를 나타내는 개략도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기는 공기의 흡입을 위한 공기 흡입장치(10), 공기의 압축을 위한 다단식 공기 압축장치(11), 다단식 공기 압축장치(11)와 흡착식 필터장치(12) 사이에 설치되어 흡착식 필터장치(12)로 들어가는 공기를 냉각시키는 공기 냉각기(13), 수분 및 오일미스트 정화를 위한 흡착식 필터장치(12) 등을 포함하며, 흡착식 필터장치(12)의 전(前) 단계에서 압축 기체 속에 포함되어 있는 수분이나 오일미스트 등을 공기 냉각기(13)로 미리 제거하여 흡착식 필터장치(12)의 부하를 줄여줄 수 있는 구조로 이루어진다.
이를 위하여, 상기 다단식 공기 압축장치(11)는 일반적으로 사용하려는 압력이 상승할수록 2개 이상으로 200∼300bar는 3단 혹은 4단, 400∼700bar는 5단, 700bar 이상은 6단 이상의 다단으로 구성할 수 있다.
예를 들면, 상기 다단식 공기 압축장치(11)가 3단으로 구성되는 경우, 중심부를 기준으로 하여 3개의 압축부가 90°간격으로 배치되는 T형이나 V형 혹은 W형의 실린더 배치 형상을 이룰 수 있게 된다.
그리고, 각각의 압축부에는 흡입구 및 배출구가 각각 구비되며, 이때의 각 흡입구와 배출구는 대기측 라인, 토출 및 흡입측 라인, 최종 토출측 라인에 각각 연결된다.
예를 들면, 1단 압축부의 흡입구와 배출구는 공기 흡입장치(10)와 2단 압축부의 흡입구에 각각 연결되고, 2단 압축부의 흡입구와 배출구는 1단 압축부의 배출구와 3단 압축부의 흡입구에 각각 연결되며, 3단 압축부의 흡입구와 배출구는 2단 압축부의 배출구와 흡착식 필터장치(12)측에 각각 연결된다.
물론, 상기 다단식 공기 압축장치(11)의 3단 압축부와 흡착식 필터장치(12) 사이에는 공기 냉각기(12)가 설치되는데 이에 대해서는 후술하기로 한다.
따라서, 외부의 공기는 공기 흡입장치(10)→다단식 공기 압축장치(11)의 1단 압축부→다단식 공기 압축장치(11)의 2단 압축부→다단식 공기 압축장치(11)의 3단 압축부→공기 냉각기(13)→흡착식 필터장치(12)를 경유한 후에 최종 사용처로 공급된다.
결국, 외부의 공기는 각 단의 압축부를 순차적으로 거치면서 다단 압축되어 승압된 다음, 수분이나 오일미스트가 제거된 상태로 최종 사용처로 공급된다.
그리고, 상기 공기 냉각기(13)에서는 다단식 공기 압축기(11)와 흡착식 필터장치(12) 사이를 흐르는 공기(예컨대, 압축 공기)를 냉매와 열교환시켜서 공기 속에 포함되어 있는 수분과 오일미스트를 제어함과 더불어 압축 공기의 온도를 떨어뜨려주는 역할을 하게 된다.
이렇게 상기 흡착식 필터장치(12)의 전 단계에 설치되어 있는 공기 냉각기(13)에서 수분과 오일미스트가 대부분 제거됨과 더불어 온도가 내려간 상태의 공기가 흡착식 필터장치(12)로 유입되므로, 흡착식 필터장치(12)의 부하를 줄일 수 있고, 결국 흡착식 필터장치(12)의 교체 주기, 즉 수명을 연장시킬 수 있다.
여기서, 호흡용 공기 충전기로 유입되는 대기의 온도가 약 20℃인 경우, 다단식 공기 압축장치(11)를 거치면서 배출되는 압축 공기의 온도는 약 30∼35℃ 정도이며, 계속해서 공기 냉각기(13)를 거치면서 배출되는 압축 공기의 온도는 약 5∼12℃ 정도이다.
따라서, 상기 공기 냉각기(13)를 거쳐서 수분과 오일미스트가 제거되고, 또 5∼12℃ 정도의 온도를 가지는 압축 공기가 흡착식 필터장치(12)로 들어갈 수 있게 되므로서, 흡착식 필터장치(12)의 수명을 크게 늘릴 수 있게 된다.
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기에서 공기 냉각기를 나타내는 사시도이다.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 공기 냉각기(13)는 수분과 오일미스트가 포함되어 있는 공기, 예를 들면 다단식 공기 압축장치(11)측에서 배출되는 공기의 도입을 위한 수단으로 흡입측 공기 배관(15)을 포함한다.
상기 흡입측 공기 배관(15)은 다단식 공기 압축장치(11)에서 연장되는 배출측 공기 라인(22)과 연결되는 공기 입구(14)를 갖는다.
이때, 상기 공기 입구(14)에는 퀵 커플러 등과 같은 커넥터(32a)가 장착되어 있어서, 흡입측 공기 배관(15)은 배출측 공기 라인(22)측과 착탈 가능한 구조로 연결될 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 다단식 공기 압축장치(11)로부터 배출측 공기 라인(22)을 따라 배출되는 공기는 공기 입구(14)를 통해 흡입측 공기 배관(15)의 내부로 유입되어 흐를 수 있게 된다.
물론, 상기 공기 냉각기(13)는 공기 호흡기용 공기 충전기 이외에도 다른 설비에도 적용될 수 있으며, 이때의 흡입측 공기 배관(15)은 다른 설비의 배관(미도시)과 연결될 수 있다.
특히, 상기 흡입측 공기 배관(15)은 냉동 사이클(20)에서 연장되는 냉매 배관(21), 예를 들면 팽창 밸브(33)를 빠져나온 저온ㆍ저압의 가스가 흐르는 냉매 배관(21)과 내외측에서 동심원을 이루는 이중관(34)의 구조로 이루어지게 된다.
즉, 상기 냉매 배관(21) 대비 상대적으로 직경이 작은 흡입측 공기 배관(15)은 중심부에 배치되는 동시에 흡입측 공기 배관(15) 대비 상대적으로 직경이 큰 냉매 배관(21)은 흡입측 공기 배관(15)과 동축 구조를 이루며 외곽부에 배치된다.
따라서, 공기와 냉매는 이중관(34)으로 이루어진 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21)을 따로따로 흐르게 되며, 이러한 과정에서 흡입측 공기 배관(15)을 흐르는 공기와 냉매 배관(21)을 흐르는 냉매 간에 열교환이 이루어지면서 공기가 냉각된다.
결국, 상기 다단식 공기 압축장치(11)에서 압축된 공기는 흡착식 필터장치(12)로 들어가기 전에 공기 냉각기(13)를 거치면서 냉각되어 수분과 오일미스트가 제거된 상태에서 흡착식 필터장치(12)로 들어갈 수 있게 된다.
그리고, 상기 이중관(34)의 구조를 이루는 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21)은 나사 모양으로 여러 번 감아 원통꼴을 이루는 코일 형태로 이루어지게 되며, 이에 따라 공기와 냉매는 코일 형태를 이루는 긴 경로를 따라 함께 진행하면서 충분한 열교환 구간을 확보할 수 있게 되는 등 공기와 냉매 간의 열교환 효율, 즉 공기의 냉각 효율을 한층 향상시킬 수 있게 된다.
이렇게 고압이 작용하는 환경에서 폭발의 위험을 최소화하기 위해 공기와 냉매가 흐르는 배관의 직경을 작게 설정하면서도 코일 형태의 경로를 이용하여 한정된 공간 내에서 열교환 구간을 충분히 길게 확보함으로써, 고압 환경 및 공간 제약 조건에서도 공기의 냉각 효율을 극대화할 수 있게 된다.
바람직한 실시예로서, 상기 이중관(34)의 구조를 이루면서 코일 형태로 이루어지는 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21)은 폴레에티렌 발포 단열재, 고무 발포 단열재 등과 같은 단열재(24)에 의해 둘러싸여지게 되며, 즉 이중관(34)의 외주면이 단열재(24)에 의해 감싸여지게 되며, 이에 따라 냉매 배관(21)을 흐르는 냉매의 열손실을 줄일 수 있게 된다.
이때, 상기 단열재(34)는 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21)이 만나는 2개의 배관 연결부재(25a,25b)는 물론 그 사이의 코일 형태를 이루는 이중관(34)의 전체 구간을 감싸는 형태로 설치될 수 있게 된다.
바람직한 실시예로서, 상기 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21)은 "T"자 모양의 배관 연결부재(25a,25b)에 의해 연결되면서 이중관(34)의 형태로 연장될 수 있게 된다.
예를 들면, 상기 흡입측 공기 배관(15)은 배관 연결부재(25a,25b)의 몸체 부분 중심축선을 따라 그대로 관통되면서 연결되고, 상기 냉매 배관(21)은 배관 연결부재(25a,25b)의 분기 부분(예컨대, 몸체 부분에 대해 90°방향에서 연결되는 부분)에 연결된다.
이에 따라, 공기는 흡입측 공기 배관(15)을 따라 계속 흐르게 되고, 냉매는 배관 연결부재(25a,25b)의 내부로 유입된 후, 공기와는 격리된 상태로 흡입측 공기 배관(15)의 주변을 따라 흐르게 되며, 계속해서 이중관(34)을 이루는 구간을 따라 공기와 냉매가 격리된 상태로 흐르면서 서로 간에 열교환을 이룰 수 있게 된다.
또한, 상기 공기 냉각기(13)는 수분과 오일미스트가 제거된 공기, 예를 들면 공기 냉각기(13)를 빠져나온 공기를 흡착식 필터장치(12)측으로 보내주는 수단으로 배출측 공기 배관(17)을 포함한다.
상기 배출측 공기 배관(17)의 한쪽 끝에는 흡착식 필터장치(12)측으로 연장되는 흡입측 공기 라인(23)과 연결되는 공기 출구(16)가 형성되고, 배출측 공기 배관(17)의 다른 한쪽 끝은 유수 분리기(19)의 아웃렛(36)과 연결된다.
이때, 상기 공기 출구(16)에는 퀵 커플러 등과 같은 커넥터(32b)가 장착되어 있어서, 배출측 공기 배관(17)은 흡입측 공기 라인(23)측과 착탈 가능한 구조로 연결될 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 공기 냉각기(13)의 유수 분리기(19)로부터 흡입측 공기 라인(23)을 따라 배출되는 공기는 공기 출구(16)를 통해 흡착식 필터장치(12)로 유입될 수 있게 된다.
또한, 상기 공기 냉각기(13)은 공기로부터 상분리된 수분과 오일미스트를 모았다가 배출시키는 수단으로 유수 분리기(19)를 포함한다.
상기 유수 분리기(19)는 압축 공기와 수분 및 오일미스트가 함께 섞여서 들어오는 상부 일측의 인렛(35)과, 수분 및 오일미스트가 제거된 압축 공기가 빠져나가는 상부 다른 일측의 아웃렛(36)과, 수분 및 오일미스트가 빠져나가는 하부의 드레인(미도시)을 갖춘 원통형의 구조로 이루어지게 된다.
이러한 유수 분리기(19)의 인렛(35)과 아웃렛(36)은 흡입측 공기 배관(15)과 배출측 공기 배관(17)에 각각 연결되고, 드레인에는 드레인 배관(18)이 연결된다.
이에 따라, 상기 이중관(34)의 내부를 흐르는 압축 공기는 물론, 이중관(34)의 내부를 흐르면서 냉매와의 열교환에 의해 상분리되어 서로 엉겨붙어 있는 수분과 오일미스트가 인렛(35)을 통해 유수 분리기(19)의 내부로 유입되고, 이렇게 유입된 압축 공기, 수분 및 오일미스트 중 압축 공기는 아웃렛(36)을 통해 배출측 공기 배관(17)으로 배출되는 동시에 바닥쪽에 모인 수분 및 오일미스트는 드레인을 통해 드레인 배관(18)으로 배출될 수 있게 된다.
또한, 상기 공기 냉각기(13)는 유수 분리기(19)의 내부에 수집한 수분과 오일미스트를 타이머 방식에 의해 주기적으로 자동 배출시켜주는 수단으로 솔레노이드 밸브(26)를 포함한다.
이러한 솔레노이드 밸브(26)는 드레인 배관(18) 상에 설치되고, 이렇게 설치되는 솔레노이드 밸브(26)는 컨트롤러, 즉 제어반(30)의 타이머(미도시) 작동에 의해 주기적으로 ON/OFF 작동하면서 유수 분리기(19) 내의 수분과 오일미스트를 배출시켜주게 되며, 이때의 드레인 배관(18)을 빠져나온 수분과 오일미스트는 드레인 탱크(미도시)에 수거된 후 배출 처리될 수 있게 된다.
한편, 상기 공기 냉각기(13)는 압축 공기를 냉각시켜주는 냉매를 제공하는 수단으로 냉동 사이클(20)을 포함한다.
상기 냉동 사이클(20)은 저온 저압의 가스(냉매)를 고온 고압의 가스로 압축하여 사이클에 순환시키는 역할의 압축기(37)와, 상기 압축기(37)에서 토출된 고온 고압의 기체 냉매를 중온 고압의 액체 냉매로 만들어주는 역할의 응축기(38)와, 중온 고압의 액체 냉매를 저온 저압의 액체 냉매로 팽창시켜주는 역할의 팽창 밸브(33), 저압 액체의 냉매로 압축 공기 중의 열을 흡수하고 이 과정에서 만들어진 저압의 기체를 압축기(37)로 보내는 일종의 증발기 역할의 이중관(34) 등을 포함한다.
따라서, 냉매의 순환이 이루어지는 냉동 사이클(20)과 공기 냉각기(13)의 이중관(34)을 연계적으로 구성하고, 이중관(34)에서의 압축 공기와 냉매 간의 열교환이 이루어지도록 하여, 다단식 공기 압축장치(11)에서 흡착식 필터장치(12)로 압축 공기가 들어가기 전에 공기 냉각기(13)에서 압축 공기를 효과적으로 냉각시켜 줌으로써, 압축 공기 속의 수분과 오일미스트를 거의 제거한 상태의 압축 공기를 흡착식 필터장치(12)로 들어가도록 할 수 있고, 결국 흡착식 필터장치(12)가 받는 부하를 최대한 줄일 수 있게 된다.
바람직한 실시예로서, 상기 공기 냉각기(13)와 냉동 사이클(20)은 제어반(30)을 가지는 케이스(31)의 내부에 일체식으로 조합되는 하나의 모듈 형태로 이루어질 수 있게 된다.
이렇게 공기 냉각기(13) 및 냉동 사이클(20)을 케이스(31) 내에 모듈 형태로 제작함으로써, 신규 공기 충전기 제품은 물론 기존 공기 충전기 제품에도 쉽게 적용하여 사용할 수 있는 이점이 있다.
일 예로서, 상기 케이스(31)의 외부로 나와 있는 흡입측 공기 배관(15)과 배출측 공기 배관(17)을 배출측 공기 라인(23)과 흡입측 공기 라안(22)에 각각 연결하고, 또 드레인 배관(18)을 드레인 탱크측으로 연결하면, 모듈 형태의 공기 냉각기(13) 및 냉동 사이클(20)을 공기 충전기 제품에 쉽게 연결하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에서 제공하는 공기 냉각기(13)는 공기 호흡기용 공기 충전기 이외에도 압축 공기를 냉각시켜서 압축 공기 속에 포함되어 있는 수분과 오일미스트를 제거할 필요가 있는 각종 설비에도 적용할 수 있는 특징이 있다.
즉, 상기 공기 냉각기(13) 및 냉동 사이클(20)을 포함하는 공기 냉각기(13)를 제어반(30)이 있는 케이스(31)의 내부에 일체식으로 조합하여 하나의 모듈 형태로 만든 다음, 이렇게 모듈 형태로 제작한 독립적인 제품 형태의 공기 냉각기(13)를 각종 설비에 장착하여 사용할 수 있다.
이를 위하여, 상기 공기 냉각기(13)는 공기 입구(14)를 가지는 흡입측 공기 배관(15), 공기 출구(16)를 가지는 배출측 공기 배관(17), 상기 흡입측 공기 배관(15)과 배출측 공기 배관(17) 사이에 연결되는 동시에 드레인 배관(18)을 가지는 유수 분리기(19)를 포함하는 구조로 이루어지게 된다.
이러한 공기 냉각기(13)의 흡입측 공기 배관(15)과 냉동 사이클(20)에서 연장되는 냉매 배관(21)은 내외측에서 동심원을 이루는 이중관 구조로 이루어지게 ㄷ되며, 이에 따라 흡입측 공기 배관(15)을 흐르는 공기가 냉매 배관(21)을 흐르는 냉매와의 열교환 작용에 의해 냉각될 수 있게 된다.
그리고, 상기 공기 냉각기(13)에서 이중관 구조를 이루는 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21)은 코일 형태로 이루어져 공기와 냉매 간의 열교환 구간을 충분히 확보할 수 있으며, 이와 더불어 이중관 구조를 이루는 동시에 코일 형태를 이루는 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21)은 단열재(24)에 의해 감싸여질 수 있게 된다.
이와 같은 공기 냉각기(13)의 경우, 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21) 간의 연결 부위에 설치되어 공기와 냉매를 각각 격리시켜주면서 흐르게 해주는 "T"자 모양의 배관 연결부재(25)는 물론, 유수분리기(19)의 드레인 배관(18) 상에 설치되어 유수 분리기(19) 내부에 모인 수분과 오일미스트를 타이머 방식에 의해 주기적으로 배출시켜주는 솔레노이드 밸브(26)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기에서 공기 냉각기와 냉동 사이클 간의 연계구성을 나타내는 개략도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 공기 호흡기용 공기 충전기에서의 공기 압축 과정을 살펴보면, 외부의 공기가 공기 흡입장치(10)를 통해 유입되고, 이렇게 유입된 공기는 다단식 공기 압축장치(11)에서 유입되며, 다단식 공기 압축기(11)에서 배출되는 압축 공기는 공기 냉각기(13)의 이중관(34)을 경유한 후에 흡착식 필터장치(12)로 보내지게 된다.
다음, 상기 냉동 사이클(20)에서의 냉매의 흐름 과정을 살펴보면, 압축기(37)에서 만들어진 고온의 기체 냉매는 응축기(38)로 들어가서 중온 고압의 액체 냉매로 전환되고, 계속해서 중온 고압의 액체 냉매는 팽창 밸브(33)를 빠져나오면서 저온 저압의 액체 냉매로 전환되며, 이때의 저온 저압의 액체 냉매는 공기 냉각기(13)의 이중관(34)을 경유한 후에 압축기(37)로 순환된다.
그리고, 상기 공기 냉각기(13)의 이중관(34)에서는 압축 공기와 저온 저압의 기체 냉매 간에 열교환이 이루어지게 되고, 그 결과 압축 공기는 냉각에 의해 상분리가 일어나면서 이때의 수분과 오일미스트가 제거된 압축 공기는 흡착식 필터장치(12)로 진행하게 됨과 더불어 열교환을 수행한 저압의 기체 냉매는 압축기(37)측으로 진행하게 된다.
이렇게 상기 이중관(34)에서 압축 공기와 냉매 간의 열교환이 이루어지도록 하여, 다단식 공기 압축장치(11)에서 흡착식 필터장치(12)로 압축 공기가 들어가기 전에 압축 공기 속의 수분과 오일미스트를 거의 제거한 상태로 흡착식 필터장치(12)로 들어가도록 함으로써, 흡착식 필터장치(12)가 받는 부하를 최대한 줄일 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기를 나타내는 개략도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 여기서는 공기 냉각기(13)를 거쳐 온도가 떨어진 공기와 다단식 공기 압축장치(11)에서 배출되는 압축 공기를 열교환시켜서 공기 냉각기(13)로 들어가는 압축 공기의 온도를 미리 낮춰줌으로써 압축 공기의 냉각 효율을 한층 더 높일 수 있는 시스템을 보여준다.
이를 위하여, 상기 공기 냉각기(13)는 다단식 공기 압축장치(11)에서 연장되는 배출측 공기 라인(22)과 연결되는 공기 입구(14)를 가지는 흡입측 공기 배관(15), 흡입측 열교환 라인(28)과 연결되는 공기 출구(16)를 가지는 배출측 공기 배관(17), 세퍼레이터(39)의 전단부에서 흡입측 공기 라인(22)과 흡입측 열교환 라인(28) 간의 열교환이 가능한 구조로 이루어지는 서브 이중관(27), 서브 이중관(27)에서 연장되면서 흡착식 필터장치(12)로 연장되는 흡입측 공기 라인(23)과 연결되는 배출측 열교환 라인(29), 상기 흡입측 공기 배관(15)과 배출측 공기 배관(17) 사이에 연결되는 동시에 드레인 배관(18)을 가지는 유수 분리기(19)를 포함한다.
여기서, 상기 유수 분리기(19)는 위에서 설명한 것과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
특히, 상기 흡입측 열교환 라인(28)은 공기 냉각기(13)의 유수 분리기(19)에서 연장되는 배출측 공기 배관(17)과 연결되고, 계속해서 이때의 흡입측 열교환 라인(28)은 공기 냉각기(13)측을 향하는(실질적으로는 세퍼레이터측을 향하는) 배출측 공기 라인(22)의 소정의 구간(예컨대, 세퍼레이터 전단 구간)과 내외측에서 이중관 구조로 결합되면서 서브 이중관(27)을 이루게 되며, 서브 이중관(27)에서 연장되는 배출측 열교환 라인(29)은 흡착식 필터장치(12)측으로 향하는 흡입측 공기 라인(23)과 연결된다.
즉, 상기 유수 분리기(19)의 아웃렛(36)에 연결되는 배출측 공기 배관(17)과 흡착식 필터장치(12)에 연결되는 흡입측 공기 라인(23) 사이에 하나의 배관이 연결되고, 이렇게 연결되는 배관의 전체 구간 중에서 배출측 공기 라인(22)과 이중관 구조를 이루는 구간은 서브 이중관(27)을 의미하고, 상기 서브 이중관(27)의 전단 구간은 흡입측 열교환 라인(28)을 의미하며, 상기 서브 이중관(27)의 후단 구간은 배출측 열교환 라인(29)을 의미한다.
이때, 상기 서브 이중관(27)의 배관 합류 지점(예컨대, 흡입측 열교환 라인과 배출측 공기 라인이 합쳐지는 지점)과 배관 분기 지점(예컨대, 배출측 공기 라인과 배출측 열교환 라인으로 나누어지는 지점)에는 공기 냉각기(13)의 이중관(34)에 적용되었던 배관 연결부재(미도시)가 적용될 수 있게 된다.
다른 예로서, 상기 서브 이중관(27)은 세퍼레이터(39)의 내부에 구성할 수도 있게 되는데, 이때에는 흡입측 열교환 라인(28)과 배출측 열교환 라인(29)을 각각 세퍼레이터(39)에 연결하고, 세퍼레이터(39)의 내부에 별도의 배관(미도시)을 설치함과 더불어 이때의 배관을 세퍼레이터 내부에 흡입측 열교환 라인(28) 및 배출측 열교환 라인(29)과 연결하여 서브 이중관(27)을 구성할 수 있다.
따라서, 상기 다단식 공기 압축장치(11)에서 배출되어 배출측 공기 라인(22)을 따라 흐르는 압축 공기는 서브 이중관(27)을 거치면서 냉각된 공기(예컨대, 공기 냉각기를 거쳐 온도가 떨어진 공기)와의 열교환을 통해 온도가 한차례 떨어지게 되고, 계속해서 한차례 온도가 떨어진 압축 공기는 세퍼레이터(39)를 거치면서 수분과 오일미스트가 제거되고, 계속해서 수분과 오일미스트가 제거된 압축 공기는 공기 냉각기(13)를 거치면서 한차례 더 온도가 떨어지는 동시에 수분과 오일미스트가 제거되고, 계속해서 한차례 더 온도가 떨어지고 수분과 오일미스트가 제거된 압축 공기는 흡입측 열교환 라인(28)을 따라 흐른 후에 서브 이중관(27)을 거치면서 압축 공기와 열교환을 이루며 온도가 약간 올라가게 되고, 계속해서 약간 온도가 올라간 압축 공기(예컨대, 열교환에 의해 온도가 약간 올라갔지만 다단식 공기 압축장치에서 배출되는 압축 공기와 대비할 때 현저하게 낮은 온도를 갖는 압축 공기)는 배출측 열교환 라인(29) 및 흡입측 공기 라인(23)을 따라 흐른 후에 흡착식 필터장치(12)로 들어가게 된다.
이렇게 공기 냉각기(13)로 압축 공기가 유입되기 전에 이때의 압축 공기의 온도를 미리 낮춰줌으로써, 공기 냉각기(13)의 냉각 효율 및 수분/오일미스트 제거 효율을 한층 더 높일 수 있게 되는 등 공기 냉각기(13)의 전체적인 열 효율을 높이면서도 흡착식 필터장치(12)의 부하를 줄일 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 공기 냉각각기로 압축 공기를 냉각시켜서 압축 공기 속의 수분과 오일미스트를 제거한 후, 이를 흡착식 필터장치로 보내는 새로운 시스템을 제공함으로써, 흡착식 필터장치의 부하를 줄일 수 있는 등 필터 사용시간을 연장할 수 있고 필터 정화능력을 높일 수 있으며 공기 호흡기용 공기의 품질을 향상시킬 수 있다.
10 : 공기 흡입장치
11 : 다단식 공기 압축장치
12 : 흡착식 필터장치
13 : 공기 냉각기
14 : 공기 입구
15 : 흡입측 공기 배관
16 : 공기 출구
17 : 배출측 공기 배관
18 : 드레인 배관
19 : 유수 분리기
20 : 냉동 사이클
21 : 냉매 배관
22 : 배출측 공기 라인
23 : 흡입측 공기 라인
24 : 단열재
25a,25b : 배관 연결부재
26 : 솔레노이드 밸브
27 : 서브 이중관
28 : 흡입측 열교환 라인
29 : 배출측 열교환 라인
30 : 제어반
31 : 케이스
32a,32b : 커넥터
33 : 팽창 밸브
34 : 이중관
35 : 인렛
36 : 아웃렛
37 : 압축기
38 : 응축기
39 : 세퍼레이터

Claims (13)

  1. 공기의 흡입을 위한 공기 흡입장치(10)와, 공기의 압축을 위한 다단식 공기 압축장치(11)와, 수분 및 오일미스트 정화를 위한 흡착식 필터장치(12)를 포함하는 공기 호흡기용 공기 충전기에 있어서,
    상기 다단식 공기 압축장치(11)와 흡착식 필터장치(12) 사이에 설치되어 흡착식 필터장치(12)로 들어가는 공기를 냉각시키는 공기 냉각기(13)를 더 포함하고,
    상기 공기 냉각기(13)는 다단식 공기 압축장치(11)에서 연장되는 배출측 공기 라인(22)과 연결되는 공기 입구(14)를 가지는 흡입측 공기 배관(15)과, 흡착식 필터장치(12)로 연장되는 흡입측 공기 라인(23)과 연결되는 공기 출구(16)를 가지는 배출측 공기 배관(17)과, 상기 흡입측 공기 배관(15)과 배출측 공기 배관(17) 사이에 연결되는 동시에 드레인 배관(18)을 가지는 유수 분리기(19)를 포함하며,
    상기 흡입측 공기 배관(15)과 냉동 사이클(20)에서 연장되는 냉매 배관(21)은 내외측에서 동심원을 이루는 이중관 구조로 이루어져, 흡입측 공기 배관(15)을 흐르는 공기가 냉매 배관(21)을 흐르는 냉매와의 열교환 작용에 의해 냉각됨으로써, 다단식 공기 압축장치(11)에서 압축된 공기는 흡착식 필터장치(12)로 들어가기 전에 공기 냉각기(13)를 거치면서 냉각되어 수분과 오일미스트가 제거된 상태에서 흡착식 필터장치(12)로 들어갈 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이중관 구조를 이루는 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21)은 코일 형태로 이루어져 공기와 냉매 간의 열교환 구간을 충분히 확보할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 이중관 구조를 이루는 동시에 코일 형태를 이루는 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21)을 감싸주는 단열재(24)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21) 간의 연결 부위에 설치되어 공기와 냉매를 각각 격리시켜주면서 흐르게 해주는 "T"자 모양의 배관 연결부재(25a,25b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 유수분리기(19)의 드레인 배관(18) 상에 설치되어 유수 분리기(19) 내부에 모인 수분과 오일미스트를 타이머 방식에 의해 주기적으로 배출시켜주는 솔레노이드 밸브(26)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 공기 냉각기(13)와 냉동 사이클(20)은 제어반(30)을 가지는 케이스(31)의 내부에 일체식으로 조합되는 하나의 모듈 형태로 이루어져 신규 공기 충전기 제품은 물론 기존 공기 충전기 제품에 쉽게 적용할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기.
  7. 공기 입구(14)를 가지는 흡입측 공기 배관(15)과, 공기 출구(16)를 가지는 배출측 공기 배관(17)과, 상기 흡입측 공기 배관(15)과 배출측 공기 배관(17) 사이에 연결되는 동시에 드레인 배관(18)을 가지는 유수 분리기(19)를 포함하며,
    상기 흡입측 공기 배관(15)과 냉동 사이클(20)에서 연장되는 냉매 배관(21)은 내외측에서 동심원을 이루는 이중관 구조로 이루어져, 흡입측 공기 배관(15)을 흐르는 공기가 냉매 배관(21)을 흐르는 냉매와의 열교환 작용에 의해 냉각될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 공기 냉각기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 이중관 구조를 이루는 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21)은 코일 형태로 이루어져 공기와 냉매 간의 열교환 구간을 충분히 확보할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 공기 냉각기.
  9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
    상기 이중관 구조를 이루는 동시에 코일 형태를 이루는 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21)을 감싸주는 단열재(24)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 냉각기.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 흡입측 공기 배관(15)과 냉매 배관(21) 간의 연결 부위에 설치되어 공기와 냉매를 각각 격리시켜주면서 흐르게 해주는 "T"자 모양의 배관 연결부재(25a,25b)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 냉각기.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 유수분리기(19)의 드레인 배관(18) 상에 설치되어 유수 분리기(19) 내부에 모인 수분과 오일미스트를 타이머 방식에 의해 주기적으로 배출시켜주는 솔레노이드 밸브(26)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 냉각기.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 공기 냉각기(13)와 냉동 사이클(20)은 제어반(30)을 가지는 케이스(31)의 내부에 일체식으로 조합되는 하나의 모듈 형태로 이루어져 신규 공기 충전기 제품은 물론 기존 공기 충전기 제품에 쉽게 적용할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 공기 냉각기.
  13. 공기의 흡입을 위한 공기 흡입장치(10)와, 공기의 압축을 위한 다단식 공기 압축장치(11)와, 수분 및 오일미스트 정화를 위한 흡착식 필터장치(12)를 포함하는 공기 호흡기용 공기 충전기에 있어서,
    상기 다단식 공기 압축장치(11)와 흡착식 필터장치(12) 사이에 설치되어 흡착식 필터장치(12)로 들어가는 공기를 냉각시키는 공기 냉각기(13)를 더 포함하고,
    상기 공기 냉각기(13)는 다단식 공기 압축장치(11)에서 연장되는 배출측 공기 라인(22)과 연결되는 공기 입구(14)를 가지는 흡입측 공기 배관(15)과, 흡입측 열교환 라인(28)과 연결되는 공기 출구(16)를 가지는 배출측 공기 배관(17)과, 세퍼레이터(39)의 전단부에서 흡입측 공기 라인(22)과 흡입측 열교환 라인(28) 간의 열교환이 가능한 구조로 이루어지는 서브 이중관(27)과, 서브 이중관(27)에서 연장되면서 흡착식 필터장치(12)로 연장되는 흡입측 공기 라인(23)과 연결되는 배출측 열교환 라인(29)과, 상기 흡입측 공기 배관(15)과 배출측 공기 배관(17) 사이에 연결되는 동시에 드레인 배관(18)을 가지는 유수 분리기(19)를 포함하며,
    상기 흡입측 공기 배관(15)과 냉동 사이클(20)에서 연장되는 냉매 배관(21)은 내외측에서 동심원을 이루는 이중관 구조로 이루어져, 흡입측 공기 배관(15)을 흐르는 공기가 냉매 배관(21)을 흐르는 냉매와의 열교환 작용에 의해 냉각됨으로써, 다단식 공기 압축장치(11)에서 압축된 공기는 흡착식 필터장치(12)로 들어가기 전에 공기 냉각기(13)를 거치면서 냉각되어 수분과 오일미스트가 제거된 상태에서 흡착식 필터장치(12)로 들어갈 수 있게 되고,
    상기 공기 냉각기(13)에서 배출되는 냉각된 공기를 이용하여 다단식 공기 압축장치(11)에서 압축된 공기가 공기 냉각기(13)로 들어가기 전에 보조 이중관(27)을 거치면서 냉각되도록 하는 것을 특징으로 하는 공기 냉각기를 장착한 공기 호흡기용 공기 충전기.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0111946Y1 (ko) * 1994-12-30 1998-04-07 홍종선 냉매사이클을 이용한 쿨링시스템
KR20000036267A (ko) 1999-03-30 2000-07-05 양원동 치과용 유니트체어 공기정화.살균씨스템 및 응축수 자동배출장치
KR20080007076A (ko) 2007-01-23 2008-01-17 주식회사 현진기업 바이러스 및 세균제거용 친환경 소독장치
KR101193483B1 (ko) * 2012-04-06 2012-10-22 성시민 지능형 호흡용 공기충전기
KR101437560B1 (ko) * 2013-04-24 2014-09-04 주식회사 카이저제빙기 수냉식 열교환기
KR20190128034A (ko) 2018-05-03 2019-11-14 김부열 세균 살균 기능 및 유해 물질과 방사능 물질 제거 기능이 내장된 양압 및 음압 유지 시스템
KR20190138431A (ko) 2018-06-05 2019-12-13 박대원 공기청정기능을 구비한 산소 발생장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0111946Y1 (ko) * 1994-12-30 1998-04-07 홍종선 냉매사이클을 이용한 쿨링시스템
KR20000036267A (ko) 1999-03-30 2000-07-05 양원동 치과용 유니트체어 공기정화.살균씨스템 및 응축수 자동배출장치
KR20080007076A (ko) 2007-01-23 2008-01-17 주식회사 현진기업 바이러스 및 세균제거용 친환경 소독장치
KR101193483B1 (ko) * 2012-04-06 2012-10-22 성시민 지능형 호흡용 공기충전기
KR101437560B1 (ko) * 2013-04-24 2014-09-04 주식회사 카이저제빙기 수냉식 열교환기
KR20190128034A (ko) 2018-05-03 2019-11-14 김부열 세균 살균 기능 및 유해 물질과 방사능 물질 제거 기능이 내장된 양압 및 음압 유지 시스템
KR20190138431A (ko) 2018-06-05 2019-12-13 박대원 공기청정기능을 구비한 산소 발생장치

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