KR100442505B1 - 압축 탱크용 드레인장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구성이 단순하여 조립성 및 신뢰성 확보가 용이하고, 작은 압력 변화에도 민감하게 반응하며, 응축수에 포함되어 있는 유분 및 이물질의 분리 회수가 가능한 압축 탱크용 드레인장치를 제공한다. 본 발명의 드레인장치는, 압축 탱크의 몸체 저부, 상기 저부로부터 연결된 응축수 배출 호스의 단부 또는 압축 공기 이송 라인상에 설치되는 밸브 몸체와; 드레인 포트를 구비하며, 상기 밸브 몸체의 하단 개방부를 밀폐하는 커버체와; 상기 밸브 몸체의 내부 공간을 상부 챔버 및 하부 챔버로 구획하며, 밸브 몸체의 내경부와의 사이에 압축 공기 이송 통로를 형성하는 피스톤과; 상기 피스톤의 측면에 설치되며 상기 상부 챔버의 압력 변화에 따라 압축 공기 이송 통로를 개방 또는 폐쇄하도록 탄성 변형되고, 하부 챔버로의 압축 공기 및 응축수의 이송은 가능하게 하는 한편, 반대방향 이송은 차단하는 체크 밸브체와; 상기 피스톤의 저부에 설치되어 상기 드레인 포트를 개폐하는 드레인 코크;를 포함한다.

Description

압축 탱크용 드레인장치{DRAIN APPARATUS OF COMPRESSION TANK}

본 발명은 상하부 챔버의 압력 차이에 의해 피스톤을 승강 및 하강 작동시키면서 응축수를 배출하는 드레인장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구성이 단순하여 조립성 및 신뢰성 확보가 용이하고, 작은 압력 변화에도 민감하게 반응하며, 응축수에 포함되어 있는 유분 및 이물질의 분리 회수가 가능한 압축 탱크용 드레인장치에 관한 것이다.

압축기는 압축하고자 하는 매체, 예를 들어 공기나 질소 또는 산소 등의 기체와, 오일 또는 냉매와 같은 액체에 외부로부터 동력을 가하여 그 매체 자체의 압력과 속도를 증가시키는 장치이다. 이러한 압축기는 흡배기밸브가 설치된 실린더 및 이 실린더 내부를 직선 왕복운동하는 피스톤으로 이루어져 상기 피스톤의 왕복운동에 의해 기체를 압축하는 왕복압축기와, 회전축의 회전력을 사판에 전달하여 사판에 연결되어 있는 피스톤을 직선왕복운동으로 변환시킴으로써 기체를 압축하는 사축식 압축기로 구분될 수 있다.

위에서 설명한 왕복압축기 또는 사축식 압축기는 일반적으로 압축기를 구동하기 위한 모터와, 상기 압축기에서 배출된 압축 공기를 저장하는 압축 탱크와 함께 압축 시스템을 구성한다.

이러한 기체 압축 시스템에 있어서, 상기 압축 탱크, 또는 압축 탱크에 저장된 압축 공기를 이송하는 이송 라인에는 압축 공기에 포함된 수분이 응축되어 발생되는 응축수를 배출하기 위한 드레인장치가 구비되는데, 상기한 드레인장치의 일례가 대한민국 공개특허공보 제95-31734호에 개시되어 있다.

상기 대한민국 공개특허공보에 개시된 드레인장치는, 압축 탱크에 연결되는 조절 밸브 몸체와, 드레인 포트를 구비하며 상기 밸브 몸체를 폐쇄하는 커버를 포함한다. 또한, 공기 유입 통로를 중앙에 구비하며 상기 밸브 몸체의 내부를 상부 챔버 및 하부 챔버로 구획하는 피스톤과, 상기 피스톤을 하부 챔버쪽으로 탄력 지지하는 스프링과, 피스톤의 상측 및 하측에 각각 설치되어 상부 및 하부 챔버를 밀폐하는 O-링과, 피스톤의 공기 유입 통로를 개폐하도록 상기 피스톤의 저부에 설치되는 차폐판과, 상기 차폐판과 일체로 설치되어 조절 밸브의 드레인 포트를 개폐하는 드레인 코크를 포함한다.

상기한 구성의 드레인 장치는 다음과 같이 작동된다.

압축 탱크의 공기압이 증가하면 차폐판은 상부 챔버로 유입된 압축 공기 및응축수에 의해 변형되며, 상기 차폐판의 변형으로 인해 형성된 통로를 통해 압축 공기 및 응축수가 하부 챔버로 유입된다. 이때, 하부 챔버의 공기압은 피스톤에 작용하는 상부 챔버의 공기 압력과 스프링이 피스톤에 작용하는 압축력 및 O-링에 의한 마찰력의 합이 상기 하부 챔버의 공기압과 동일하게 될때까지 증가하게 된다.

이러한 상태에서 압축 공기의 사용으로 인해 압축 탱크 및 상부 챔버의 압력이 낮아지게 되면, 피스톤은 하부 챔버의 압력으로 인해 스프링을 압축시키면서 상부 챔버쪽으로 이동되고, 이때 드레인 코크가 피스톤과 일체로 상향 이동되어 조절 밸브의 드레인 포트가 개방된다.

따라서, 하부 챔버 내부의 압축 공기 및 응축수가 상기 개방된 드레인 포트를 통해 배출된다.

그런데, 상기한 구성의 드레인장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

상기 드레인장치는 위에서 설명한 바와 같이 공기 이동 통로가 피스톤의 중앙에 마련되어 있으므로, 상부 및 하부 챔버 사이의 기밀을 유지하기 위해서는 기밀 유지를 위한 O-링을 별도로 구비해야 한다. 또한, 상부 챔버의 압력이 작용하는 피스톤의 면적은 하부 챔버의 압력이 작용하는 피스톤의 면적에 비해 매우 작기 때문에 양 챔버의 압력이 동일할 경우에는 피스톤에 작용하는 하부 챔버의 힘이 상부 챔버의 힘에 비해 크므로 드레인 포트가 개방된다.

따라서, 피스톤과 일체로 작동하는 드레인 코크에 의해 드레인 포트가 밀폐되도록 하기 위해서는 피스톤을 하부 챔버 쪽으로 탄력 지지하기 위한 스프링을 설치해야만 한다. 또한, 조절 밸브 몸체와 커버, 그리고 드레인 코크와 피스톤이 체결 나사 또는 체결 볼트에 의해 결합되는 구조로 이루어져 있다.

이러한 이유로 인해, 상기 드레인장치는 구성 부품수가 불필요하게 증가되어 조립성이 저하되는 경향이 있고, 피스톤의 반복적인 상하 동작에 따라 O-링이 마모되는 경우에는 상하부 챔버 사이의 기밀 유지 작용이 저하되어 장치의 신뢰성을 확보할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 가장 큰 단점으로서 상기한 드레인장치는 피스톤을 하부 챔버쪽으로 탄력 지지하는 스프링을 사용함으로, 상부 및 하부 챔버간에 큰 압력차가 발생해야만 작동하게 되어 일정한 압력을 지속적으로 유지하는 에어 탱크에는 사용이 용이하지 못하며 응축수의 배출이 효과적으로 이루어지지 않게 된다.

그리고, 상기한 구성의 드레인장치는 하부 챔버의 압축 공기 및 응축수가 드레인 포트를 통해 조절 밸브의 외부로 직접 배출되므로 응축수에 포함된 기름 등의 유분 및 이물질이 응축수와 함께 배출된다. 따라서 상기 유분 및 이물질로 인해 드레인 포트가 폐쇄될 우려가 있고, 드레인 포트를 통해 배출된 유분 및 이물질로 인해 환경 오염이 발생될 가능성이 있다.

본 발명은 종래의 드레인장치가 갖는 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 구성이 단순하여 조립성 및 신뢰성 확보가 용이하고, 작은 압력 변화에도 민감하게 반응하는 드레인장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 응축수에 포함되어 있는 유분 및 이물질을 응축수와 분리 회수할 수 있는 드레인장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드레인장치의 단면도.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 드레인장치의 단면도.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 드레인장치의 단면도.

도 4는 본 발명의 드레인장치가 설치되는 기체 압축 시스템의 분해사시도.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

압축 탱크의 몸체 저부, 상기 저부로부터 연결된 응축수 배출 호스의 단부 또는 압축 공기 이송 라인상에 설치되는 밸브 몸체와;

드레인 포트를 구비하며, 상기 밸브 몸체의 하단 개방부를 밀폐하는 커버체와;

상기 밸브 몸체의 내부 공간을 상부 챔버 및 하부 챔버로 구획하며, 밸브 몸체의 내경부와의 사이에 압축 공기 이송 통로를 형성하는 피스톤과;

상기 피스톤의 측면에 설치되며 상기 상하부 챔버의 압력 변화에 따라 압축 공기 이송 통로를 개방 또는 폐쇄하도록 탄성 변형되고, 하부 챔버로의 압축 공기 및 응축수의 이송은 가능하게 하는 한편, 반대방향 이송은 차단하는 체크 밸브체와;

상기 피스톤의 저부에 설치되어 상기 드레인 포트를 개폐하는 드레인 코크;

를 포함하는 압축 탱크용 드레인장치에 의해 달성된다.

본 발명의 제1 실시예를 따르면, 상기 피스톤은 상부 챔버 내부의 응축수에 포함된 유분 등의 이물질을 침전시키기 위한 상부 챔버용 이물질 침전 공간을 구비하며, 이와 마찬가지로 커버체는 압축 공기 이송 통로를 통해 하부 챔버로 유입된 응축수에 포함된 유분 등의 이물질을 침전시키기 위한 하부 챔버용 이물질 침전 공간을 구비한다.

이와 같이 이물질 침전 공간을 갖는 드레인장치는 압축기의 작동 과정 또는저장 탱크의 내부에서 발생된 이물질이 상부 챔버 및/또는 하부 챔버용 이물질 침전 공간에 침전되므로, 상기 이물질이 드레인 포트를 통해 밸브 몸체 외부로 배출되는 것을 억제할 수 있으며, 상기 이물질로 인해 드레인 포트가 폐쇄되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 제2 실시예에 의하면, 상기 커버체에는 드레인 포트를 통해 배출된 응축수 및 유분을 집수하는 집수컵이 착탈 가능하게 설치되는데, 상기 집수컵은 조립성을 향상시키기 위해 커버체에 나사 결합되고, 내부에 집수된 응축수를 오버플로우시키기 위한 오버플로우부를 구비하며, 상기 오버플로우부에는 유분을 걸러내기 위한 유분 걸름망이 설치된다.

이러한 실시예의 드레인장치는 유분을 응축수와 분리 회수할 수 있으므로, 환경 오염이 발생되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 의하면, 상기 밸브 몸체를 압축 공기 이송 라인에 설치하고, 압축 공기를 정화하기 위한 정화 필터를 설치한다. 이로써, 사용자가 고순도의 압축 공기를 사용하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 상기한 실시예들을 실시함에 있어서, 상기 피스톤의 높이를 크게 하여 피스톤이 밸브 몸체의 내부에서 틸트(tilt)되는 것을 방지함으로써 피스톤 저면에 일체로 설치된 드레인 코크가 드레인 포트를 개폐할 때 상기 드레인 코크의 이탈을 방지하도록 하고, 드레인 코크는 피스톤의 저면 중심부에 돌출 형성된 로드에 끼워맞춤식으로 삽입 고정할 수도 있고, 상기 로드의 주위로 피스톤의 저면은 하부 챔버의 공간 확보 및 피스톤 중량 감소를 위한 홈부를 구비할 수도 있으며, 상기커버체는 밸브 몸체에 나사 결합할 수도 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드레인장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드레인장치의 단면도를 도시한 것이다. 도시한 바와 같이 본 실시예의 드레인장치(10)는, 압축 탱크(T)의 저부에 나사 조립되는 밸브 몸체(12)와, 밸브 몸체(12)의 개방단부에 나사 조립되는 커버(14)를 포함한다.

상기 밸브 몸체(12)의 폐쇄 단부에는 압축 탱크(T)에 연통하는 압축 공기 유입공(16)이 형성되고, 상기 몸체(12)의 내부에는 내부 공간을 상부 챔버(C1)와 하부 챔버(C2)로 구획하는 피스톤(18)이 설치된다.

피스톤(18)은 밸브 몸체(12)의 내경부(12')보다 작은 직경을 갖도록 형성된 것으로, 피스톤(18)의 외주면 둘레와 밸브 몸체(12)의 내경부(12') 사이 공간은 유입공(16)을 통해 상부 챔버(C1)로 유입된 압축 공기 및 응축수가 하부 챔버(C2)로 이송되는 압축 공기 이송 통로(20)로 작용한다.

그리고, 상기 피스톤(18)의 외주면에는 설치홈(22)이 형성되는데, 상기 설치홈(22)에는 압축 공기 이송 통로(20)를 개폐하는 체크 밸브(24)가 설치된다. 이 체크 밸브(24)는 고무 또는 우레탄과 같은 탄성재질의 원형 링상으로 형성되며, 단면은 대략 " ∩"자형으로 형성되고, 밸브 몸체(12)의 내경부(12')쪽으로 향하는 단부는 상기 내경부(12')에 밀접하도록 탄성력이 작용된다. 따라서, 상부 챔버(C1)로부터 하부 챔버(C2)로 향하는 압축 공기 및 응축수의 이송은 가능한 반면에, 반대 방향 즉 하부 챔버(C2)로부터 상부 챔버(C1)로 향하는 압축 공기 및 응축수의 이송은 불가능하다.

상기 피스톤(18)의 상면에는 상부 챔버(C1) 내부의 응축수에 포함된 이물질이 침전되는 상부 챔버용 이물질 침전 공간(26)이 형성되고, 피스톤 저면에 일체로 되어 있는 드레인 코크의 개폐 작동시 상기 드레인 코크가 드레인 포트로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 피스톤의 높이를 증가시켰으며, 하면에는 드레인 코크(28)가 끼워맞춤식으로 삽입 고정되는 로드(30)가 돌출 형성되고, 로드(30)의 주위로는 피스톤(18)의 중량을 경감시킴과 아울러 하부 챔버(C2)의 공간 확보를 위한 홈부(32)가 제공된다.

그리고, 밸브 몸체(12)의 개방단부를 폐쇄하는 커버(14)의 중심부에는 드레인 포트(34)가 관통 형성되고, 커버(14)의 상면 중심부에는 드레인 코크(28)가 안착되는 안착홈(미도시함)이 형성되며, 안착홈의 주위로는 상부 챔버용 이물질 침전 공간(26)에 침전되지 않고 압축 공기 이송 통로(20)를 통해 하부 챔버(C2)로 이송된 이물질을 2차적으로 침전시키는 하부 챔버용 이물질 침전 공간(36)이 제공된다.

상기에서는 상부 및 하부 챔버용 이물질 침전 공간(26,36)을 모두 구비하는 것으로 설명하였지만, 상기 상부 및 하부 챔버용 이물질 침전 공간중 어느 한 개만 구비하는 것도 가능하다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 드레인장치는 다음과 같이 작동된다.

먼저, 체크 밸브(24)의 개방 및 폐쇄 작동에 대해 살펴보면, 체크 밸브(24)를 경계로 하여 상기 체크 밸브(24)에 작용하는 상부 챔버(C1)의 힘(F1: 이하 F1이라 한다)과 하부 챔버(C2)의 힘(F2: 이하 F2라 한다)은 다음의 수학식 1로 각각 표현할 수 있다.

[수학식 1]

F1 = P1 ×A,

F2 = P2 ×A,

상기 수학식 1에서 P1,P2는 상부 및 하부 챔버의 압력을 각각 나타내고, A는 상기 상부 및 하부 챔버의 압력이 작용하는 체크 밸브의 단면적을 나타낸다.

그런데, 상기 체크 밸브(24)의 탄성력(K)은 F1의 반력으로 작용하므로 상기 체크 밸브(24)는 양 챔버(C1,C2)의 힘의 차이값(F1-F2)이 체크 밸브(24)의 탄성력(K)을 초과할 때 변형되기 시작하고, 이때 상부 챔버(C1)의 공기 및 응축수가 공기 이송 통로(20)를 통해 하부 챔버(C2)로 유입되기 시작한다.

하부 챔버(C2)로의 공기(응축수를 포함한다) 유입으로 인해 하부 챔버(C2)의 압력(P2)이 상승하기 시작하면 하부 챔버의 힘(F2)이 점차적으로 증가하게 되는데, 상기 하부 챔버의 힘(F2)이 증가하여 양 챔버(C1,C2)의 힘의 차이값(F1-F2)이 체크 밸브의 탄성력(K)과 동일하게 되는 시점에 체크 밸브(24)가 원형으로 복원된다.

그리고, 상기 하부 챔버(C2)로 유입된 응축수는 피스톤(18)에 작용하는 상부 챔버(C1)의 힘과 하부 챔버(C2)의 힘의 차이에 의해 피스톤(18)이 작동함에 따라 밸브 몸체(12)의 외부로 배출되는바, 이를 상술하면 다음과 같다.

체크 밸브(24)에 의한 응축수 유입 과정이 종료된 후 상기 체크 밸브(24)는 상하부 챔버(C1,C2)의 압력 차이로 인한 압축 공기의 단속 역할만 할뿐 피스톤(18)의 상승력과는 관계가 없으므로, 상기 체크 밸브(24)의 탄성력은 피스톤 작동 과정에서는 무시된다.

따라서, 상부 및 하부 챔버(C1,C2)의 압력이 각각 P1',P2'이고, 피스톤(18)의 단면적을 A1, 로드(30)의 단면적을 A2라 할 때, 피스톤(18)의 하강 방향으로 작용하는 상부 챔버의 힘(F3)과 피스톤(18)의 상승 방향으로 작용하는 하부 챔버의 힘(F4)은 다음의 수학식 2로 각각 표현할 수 있다.

[수학식 2]

F3 = A1 ×P1',

F4 = (A1 - A2) ×P2',

이와 같이, 피스톤(18)에 작용하는 각각의 힘(F3,F4)은 상부 및 하부 챔버(C1,C2)의 압력 차이로 결정되는 것이 아니라, 드레인 코크(28)가 설치되는 로드(30)의 평단면적에 따라 조절될 수 있다.

도시하지 않은 압축기에 의해 압축된 압축 공기가 압축 탱크(T)에 유입되어 상기 압축 탱크(T)의 내부 압력이 상승하면, 압축 탱크(T)의 저부에 고여 있던 응축수는 압축 공기와 함께 유입공(16)을 통해 화살표(38) 방향을 따라 상부 챔버(C1)로 유입된다.

압축 공기 및 응축수의 유입에 따라 상부 챔버(C1)의 압력(P1)이 증가하여 체크 밸브(24)에 작용하는 상하부 챔버의 힘의 차이값(F1-F2)이 체크 밸브(24)의 탄성력(K)을 초과하게 되면, 상기 체크 밸브(24)가 화살표(40)로 도시한 방향으로 탄성 변형하여 압축 공기 이송 통로(20)가 개방되고, 상기 압축 공기 및 응축수는개방된 이송 통로(20)를 통해 하부 챔버(C2)로 이송되며, 하부 챔버(C2)로의 이송은 체크 밸브(24)에 작용하는 양 챔버(C1,C2)의 힘의 차이값(F1-F2)이 체크 밸브(24)의 탄성력(K)과 동일하게 될 때까지 계속된다. 물론, 이 상태에서는 피스톤(18)의 하강 방향으로 작용하는 상부 챔버의 힘(F3)이 피스톤(18)의 상승 방향으로 작용하는 하부 챔버의 힘(F4)에 비해 크므로, 드레인 코크(28)는 드레인 포트(34)를 폐쇄한 상태로 유지되며, 하부 챔버(C2) 내의 압축 공기 및 응축수가 상부 챔버(C1)로 이송되는 것은 체크 밸브(24)에 의해 방지된다.

이후, 압축 공기를 사용함에 따라 압축 탱크(T)의 내부 압력이 강하되면 상기 탱크(T)와 연통된 상부 챔버(C1)의 압력도 강하되며, 이 상태에서 압축 공기를 계속 사용하면, 상부 챔버(C1)의 압력 강하로 인해 피스톤(18)의 하강 방향으로 작용하는 상부 챔버의 힘(F3)이 감소된다.

그러나, 상부 챔버의 힘(F3)이 감소되는 과정중에 하부 챔버(C2)는 드레인 포트(34)가 폐쇄되어 있는 상태이므로 압력 강하가 일어나지 않으며, 이로 인해 피스톤(18)의 상승 방향으로 작용하는 하부 챔버(C2)의 힘(F4)은 상부 챔버의 힘(F3)에 대해 상대적으로 커지게 된다. 즉, 피스톤(18)의 상,하부에 작용하는 힘(F3,F4)의 차이가 점점 작아지게 된다.

결국, 상, 하부에 작용하는 힘(F3,F4)이 같아지게 되면 이 시점에서 피스톤(18)의 상승이 시작되고, 피스톤(18)의 상승 높이는 하부 챔버(C2) 내부의 응축수 및 압축 공기가 드레인 포트(34)를 통해 배출됨으로 인해 피스톤의 상,하부에 작용하는 힘(F3,F4)의 평형이 이뤄지는 지점에서 결정된다.

피스톤(18)의 상승 높이를 결정하는 상기 힘(F3,F4)의 평형은 상부 챔버(C1)의 압력 강하 비율과 하부 챔버(C2)의 압력 강하 비율이 같아질 때 결정되는데, 상기 압력 강하 비율은 상부 챔버(C1)측의 공기 토출량에 의해 결정된다.

따라서, 피스톤(18)의 로드(30)에 일체로 고정된 드레인 코크(28)도 피스톤(18)과 함께 상승되고, 드레인 코크(28)에 의해 폐쇄되어 있던 드레인 포트(34)가 개방되어 하부 챔버(C2)에 고여 있던 응축수가 드레인 포트(34)를 통해 배출된다.

이후, 사용자가 압축 공기의 사용을 중지하면, 상부 챔버(C1)의 압력은 더 이상 강하하지 않고 하부 챔버(C2)의 압력은 드레인 포트(34)를 통해 응축수가 배출됨에 따라 계속적으로 낮아지게 된다.

따라서, 피스톤 상승시와 반대의 과정을 이루면서 하부 챔버(C2)의 힘(F4)이 상부 챔버(C1)의 힘(F3)보다 상대적으로 작아지게 되는데, 상기 하부 챔버의 힘(F2)이 상부 챔버의 힘(F1)보다 작아지게 되는 시점에 상기 피스톤(18)이 하강하게 되고, 드레인 코크(28)가 피스톤(18)과 일체로 하강하여 드레인 포트(34)를 폐쇄하게 된다.

그리고, 위에서 설명한 배출 과정중에 응축수에 포함되어 있는 이물질은 상부 챔버용 이물질 침전 공간(26)에 일차적으로 침전되고, 압축 공기 이송 통로(20)를 통해 하부 챔버(C2)로 유입된 응축수에 포함되어 있는 이물질은 하부 챔버용 이물질 침전 공간(36)에 이차적으로 침전되므로, 상기 이물질로 인해 드레인 포트(34)가 폐쇄되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기한 상부 챔버(C1)의 힘(F3)이 작용하는 피스톤(18)의 면적이 하부 챔버(C2)의 힘(F4)이 작용하는 피스톤(18)의 면적에 비해 크므로, 종래 기술에 비해 작은 압력 변화로도 피스톤의 상승 및 하강 작동이 이루어지게 된다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 드레인장치의 단면도를 도시한 것으로, 커버(14)에 착탈 가능하게 설치되는 집수컵(42)을 제외하면 기본적인 구성은 도 1의 제1 실시예와 동일한 바, 상기 동일한 부분에 대해서는 상세한 설명은 생략한다.

커버(14)에 나사 조립되는 집수컵(42)은 드레인 포트(34)를 통해 배출된 응축수 및 유분을 집수하기 위한 것으로, 이 집수컵(42)의 일정 높이 부분에는 집수된 응축수를 오버플로우(overflow)시키기 위한 오버플로우부(44)가 구비되며, 이 오버플로우부(44)에는 응축수와 함께 집수된 기름 등의 유분이 오버플로우되는 것을 방지하기 위한 통상의 유분 걸름망(46)이 설치된다.

이러한 구성의 집수컵(42)을 갖는 본 실시예의 드레인장치는 유분이 응축수와 함께 배출되는 것을 방지할 수 있으므로 유분의 분리 회수가 가능하여 상기 유분으로 인한 환경 오염을 억제할 수 있는 효과가 있다.

상기 실시예를 구성함에 있어서, 집수량의 확인이 가능하도록 상기 집수컵을 투명한 플라스틱 재질로 형성하거나, 집수컵에 확인창을 형성하는 것도 가능한데, 이러한 구성의 집수컵은 응축수가 오버플로우되기 전에 작업자가 집수컵 내부의 응축수 및 유분을 처리할 수 있으므로, 오버플로우되는 응축수로 인해 작업장 환경이 저하되는 것을 방지할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 드레인장치의 단면도를 도시한 것으로, 본 발명의 드레인장치는 도시한 바와 같이 압축 공기 이송 라인상에 설치할 수도 있는데, 이 경우에는 밸브 몸체(12)의 상측에 통상의 정화 필터(F)를 설치하면, 일측 이송 라인(L1)에서 유입된 압축 공기와 응축수 중에서 압축 공기만 화살표(54)로 도시한 바와 같이 정화 필터(F)를 통해 다른 이송 라인(L2)에 유입된다. 상기 도 3에서, 미설명 도면부호 56은 씰링재이다.

이러한 구성의 드레인장치는 압축 공기가 정화 필터(F)를 통과하게 되므로, 고순도의 압축 공기를 사용할 수 있는 장점이 있다.

도 4는 본 발명에 따른 드레인장치가 설치되는 기체 압축 시스템의 일실시예를 나타내는 분해 사시도를 도시한 것이다.

특히 상기 도 4에 도시한 기체 압축 시스템은 본 출원인이 출원번호 10-2001-0059751호로 선출원한 것으로, 이 시스템의 구성을 간략히 설명하면 다음과 같다.

평행한 방향으로 인접하여 배치되는 2개의 압축 탱크(T1,T2)를 한쌍으로 구성하고, 이 압축 탱크(T1,T2)의 길이방향으로 인접한 위치에 다른 한쌍의 압축 탱크(T3,T4)를 배치하며, 상기 4개의 압축 탱크(T1∼T4)를 배관(P2∼P5)을 이용하여 직렬로 연결 설치한다. 이때, 각 압축 탱크(T1∼T4)의 저부에는 본 발명의 드레인장치가 설치되는 설치부(66)가 제공된다.

본 발명의 드레인장치는 도 1 및 도 2의 실시예에서와 마찬가지로 상기 설치부(66)에 직접 설치할 수도 있고, 설치부(66)에 연결된 응축수 배출 호스(68: 편의상 한 개만 도시함)의 단부에 각각 설치할 수도 있다. 따라서, 드레인장치를 배출 호스(68)의 단부에 설치할 경우에는 설치부(66)보다 높은 위치에 설치하는 것도 가능하다.

상기에서는 드레인장치를 설치부(66) 또는 설치부(66)에 연결된 배출 호스(68)에 각각 설치하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 드레인장치는 응축수가 가장 많이 발생되는 제1 압축 탱크(T1)에만 설치하는 것도 가능하다.

이러한 탱크배치구조 및 배관연결구조에 의하면 평행하게 배열된 제1 및 제2 압축 탱크(T1과 T2)와 제3 및 제4 압축 탱크(T3와 T4)의 위쪽으로 압축기(C) 및 모터(M)를 압축 탱크(T1∼T4)와 평행한 길이방향으로 직렬 설치하는 것이 가능하다. 또한 압축기(C)에서 배출되는 고온의 압축 공기가 상기 제1 내지 제4의 압축 탱크(T1∼T4)를 순차적으로 통과하면서 온도가 강하되어 제4의 압축 탱크(T4)에서는 기체의 온도가 상온에 근접한 온도로 유지되므로 제습 효과를 향상시킬 수 있다.

그리고, 평행 배열로 인하여 형성된 압축 탱크의 사이 공간에 방진고무(58)를 각각 설치하고, 상기 방진고무(58) 위에 모터(M) 및 압축기(C)를 서로 마주보는 위치에 직렬로 설치하며, 압축기(C)에 인접한 모터(M)의 회전축(60) 단부에 냉각팬(62)을 고정 설치한다. 따라서, 모터(M) 및 압축기(C) 구동에 따른 소음이 저감되며, 압축기(C)의 냉각이 효과적으로 이루어지게 된다.

또한, 모터(M)의 구동력을 압축기(C)에 전달하기 위한 동력전달부를 아이들 풀리 조립체(미도시함)와 동력전달벨트(64,64') 및 텐션조절부재(미도시함)로 구성하고, 상기 동력 전달부를 2쌍의 압축 탱크 사이 공간에 설치한다.

이러한 구성을 갖는 기체 압축 시스템은 다음과 같이 작동된다.

모터(M)가 구동되어 회전축(60)이 회전되면, 상기 회전축(60)의 회전력이 동력 전달부를 통해 압축기(C)에 전달되어 공기의 압축이 시작되고, 상기 압축기(C)에서 압축된 고온의 압축 공기가 배관(P1)을 통해 제1 압축 탱크(T1)로 배출되면, 이 압축 탱크(T1)로 유입된 압축 공기는 이후 제2 및 제3 압축 탱크(T2,T3)를 순차적으로 통과한 후 제4 압축 탱크(T4)에 저장된다.

이와 같이, 상기 압축 공기가 제1 내지 제4 압축 탱크(T1∼T4)를 순차적으로 통과할 때에는 압축 공기의 온도가 점차적으로 하강되며, 제4 압축 탱크(T4)에서는 상온과 근접한 온도가 유지되어 압축 공기내에 함유된 절대습도가 최소화 된다. 즉, 압축 공기 내에 함유된 수분 함량이 최소화 된다.

그리고, 상기한 모터(M)의 구동중에 회전축(60)의 단부에 고정된 냉각팬(62)이 회전축(60)과 일체로 회전되면서 압축기(C)를 향해 냉각공기를 송풍하게 되며, 상기 냉각공기가 보호커버(70)에 의해 압축기(C) 쪽으로 유도되므로, 상기 압축기(C)는 냉각공기에 의한 냉각효과가 증가된다.

한편, 상기한 작동 과정 중에 압축 탱크(T1∼T4)의 저부에 고인 응축수는 압축 탱크의 저부에 설치되어 있는 본 발명의 드레인장치에 의해 자동으로 배출되는바, 상기 응축수의 배출 과정은 위에서 상세히 설명한 바와 동일하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 드레인장치는 체크 밸브가 피스톤의 측면에 설치되어 있으므로, 상부 및 하부 챔버의 기밀 유지를 위한 씰링재를 제거할 수 있다. 또한, 상부 챔버의 압력이 작용하는 피스톤의 평단면적이 종래 대비 증가되므로, 피스톤을 하부 챔버쪽으로 지지하기 위한 종래의 스프링을 제거할 수 있으며, 각 부품이 나사 조립 또는 끼워맞춤식으로 조립이 가능하다. 따라서, 구성이 단순화되어 조립성 및 신뢰성 확보가 용이하고, 작은 압력 변화에도 민감하게 반응할 수 있다.

또한, 피스톤 및 커버에 이물질 침전 공간이 구비되어 있으므로 이물질로 인해 드레인 포트가 폐쇄되는 것을 억제할 수 있고, 응축수에 포함되어 있는 유분은 커버에 조립된 집수컵의 유분 걸름망을 이용한 분리 회수가 가능하므로, 상기 유분으로 인한 환경 오염 및 작업장 환경 저하를 방지할 수 있다.

그리고, 드레인장치를 압축 공기 이송 라인상에 설치한 경우에는 정화 필터를 이용하여 불순물을 제거함으로써 고순도의 압력 매체를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 드레인장치는 압축 탱크 저부의 설치부에 직접 설치하거나, 상기 설치부에 연결된 응축수 배출 호스의 단부에 설치하여 상기 드레인장치를 설치부보다 높은 위치에 설치하는 것도 가능하다. 이 경우에는 집수컵을 커버로부터 분리하는 작업을 용이하게 실시할 수 있으므로, 작업성을 향상시킬 수 있는 등의효과가 있다.

Claims (10)

1. 압축 탱크의 몸체 저부, 상기 저부로부터 연결된 응축수 배출 호스의 단부 또는 압축 공기 이송 라인상에 설치되는 밸브 몸체와;

   드레인 포트를 구비하며, 상기 밸브 몸체의 하단 개방부를 밀폐하는 커버체와;

   상기 밸브 몸체의 내부 공간을 상부 챔버 및 하부 챔버로 구획하며, 밸브 몸체의 내경부와의 사이에 압축 공기 이송 통로를 형성하는 피스톤과;

   상기 피스톤의 측면에 설치되며 상기 상부 챔버의 압력 변화에 따라 압축 공기 이송 통로를 개방 또는 폐쇄하도록 탄성 변형되고, 하부 챔버로의 압축 공기 및 응축수의 이송은 가능하게 하는 한편, 반대방향 이송은 차단하는 체크 밸브체와;

   상기 피스톤의 저부에 설치되어 상기 드레인 포트를 개폐하는 드레인 코크;

   를 포함하는 압축 탱크용 드레인장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 체크 밸브체는 고무 또는 우레탄 중 선택된 어느 하나의 탄성재질로 형성된 원형 링상이며, 단면은 " ∩"자형으로 형성되는 압축 탱크용 드레인장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 밸브 몸체는 압축 공기 이송 라인에 설치되며, 상기 밸브 몸체에는 압축 공기 정화 필터가 설치되는 압축 탱크용 드레인장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 피스톤의 저면 중심부에는 상기 드레인 코크가 끼워맞춤식으로 삽입 고정되는 로드가 돌출 형성되는 압축 탱크용 드레인장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 로드의 주위로 피스톤의 저면은 하부 챔버의 공간 확보 및 피스톤 중량 감소를 위한 홈부를 구비하는 압축 탱크용 드레인장치.
6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤은 상부 챔버 내부의 응축수에 포함된 이물질을 침전시키기 위한 상부 챔버용 이물질 침전 공간을 구비하는 압축 탱크용 드레인장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 커버체는 압축 공기 이송 통로를 통해 하부 챔버로 유입된 응축수에 포함된 이물질을 침전시키기 위한 하부 챔버용 이물질 침전 공간을 구비하는 압축 탱크용 드레인장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 커버체에는 드레인 포트를 통해 배출된 응축수 및 유분을 집수하는 집수컵이 착탈 가능하게 설치되는 압축 탱크용 드레인장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 집수컵은 내부에 집수된 응축수를 오버플로우시키기 위한 오버플로우부를 구비하는 압축 탱크용 드레인장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 오버플로우부에는 유분을 걸러내기 위한 유분 걸름망이 설치되는 압축 탱크용 드레인장치.