KR100472617B1 - 공기 압축 장치의 방열 및 방음 구조 - Google Patents

공기 압축 장치의 방열 및 방음 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기 압축 장치의 방열 및 방음 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기 압축 장치로부터 발생되는 열과 소음 및 진동을 두 개의 서로 다른 매질을 통과하도록 함으로써 냉각 및 방음 효율을 향상시키도록 하는 공기 압축 장치의 방열 및 방음 구조에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은 공기 압축장치를 방음액이 저장된 방음액 탱크 내에 설치하여 방음시키도록 하는 구조에 있어서, 냉각 효율을 향상시킬 수 있도록 공기 압축기를 구동시키는 모터를 방음액 탱크의 외부에 설치하고, 외부로부터 인입되는 공기를 압축하여 토출시키도록 된 공기 압축기는 내부에 공간부가 형성되고, 외측면에는 냉각편(140')이 다수 돌출 형성되면서 방음액 탱크 내에 설치되는 차음실에 설치되고, 모터(110)와 공기압축기(120)의 축(111)(120')을 서로 연결하며 상기 방음액 탱크(130) 내에 저장된 방음액(131)을 순환시키도록 회전날개형상의 연결부재(150)가 형성되고, 연결부재(150)의 외곽측에는 소정의 간격을 두고 원통형상의 유도관이 설치되어서 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

공기 압축 장치의 방열 및 방음 구조{A protection against heat and soundproof construction of air compressor}
본 발명은 공기 압축 장치의 방열 및 방음 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기 압축 장치로부터 발생되는 열과 소음 및 진동을 두 개의 서로 다른 매질을 통과하도록 함으로써 냉각 및 방음 효율을 향상시키도록 하는 공기 압축 장치의 방열 및 방음 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 공기나 냉매 같은 기체를 압축시키기 위한 압축기는 다양한 분야에 사용되고 있으며, 이들의 냉동 사이클을 이루는 구성은 압축기와 응축기, 팽창밸브, 증발기로 이루어지며, 이와 같은 냉동사이클에서는 냉매가 상기 압축기와 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 계속적으로 순환하면서 기체에서 액체로, 액체에서 기체로 반복 변화함으로써 압축, 응축, 팽창, 증발의 4단계의 물리적 변화를 수행하게 된다.
이와 같은 압축기 중 공기 압축기는 첨부 도면 도 1에서 보는 바와 같이, 구동모터(10)와, 이 구동모터(10)의 동력을 전달하기 위한 V벨트(6a) 및 벨트풀리(6)와, 벨트풀리(6)의 회전력을 받아 동작하는 감속기(2)와, 이 감속기(2)와 연동되는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)를 통해 압축된 기체를 저장하는 저장탱크(5) 등으로 구성된다.
또한, 상기 압축기(1)로 공기를 유입하는 기체여과기(1a)와, 압축된 기체를 저장탱크(5)로 보내는 압축기체 이송관(7)과, 상기 저장탱크(5)에서 압축기체를 배출하는 압축기체 출구관(4)이 구비되며, 상기 압축기(1)의 외면에는 장치의 구동으로 발생한 열을 냉각시키기 위한 냉각핀(1b)이 형성되어 있다.
상기 구동모터(10)와 감속기(2)와 압축기(1) 등은 상기 저장탱크(5) 상면에 설치되어 있다.
도면중 미설명 부호 3은 압력 게이지이며, 9는 장치를 덮는 커버이고, 11은 전원공급 케이블이다.
상기와 같은 구성을 가진 기체 압축장치는 상기 구동모터(10)가 회전하면 V벨트(6a)를 통하여 벨트풀리(6)가 회전하고, 이 벨트풀리(6)의 회전에 의해 감속기(2)가 동작되며, 이와 연결된 압축기(1)가 작동되어 기체여과기(1a)를 통해 유입된 기체가 압축되어 압축기체 이송관(7)을 통해 저장탱크(5)에 압축기체가 저장된다.
이와 같이 저장탱크(5)에 저장된 압축공기는 사용 시 압력 게이지(3)를 거쳐 압축기체 출구관(4)을 통하여 작업체로 이송한다.
그러나 상기와 같은 종래의 기체압축장치는 동작 시 구동모터(10)와 V벨트(6a), 벨트풀리(6) 등의 회전에 따른 진동이 발생하였고, 이 진동으로 인한 소음 및 압축기(1)와 감속기(2)에서 구동 시 발생하는 마찰에 의한 소음이 발생하였고 장치를 오랫동안 작동하다보면 장치에서 열이 발생하여 다음과 같은 문제점을 유발하였다.
첫째, 기체압축장치의 대부분이 실험을 위한 측정실이나 설계실 및 병원 등 정숙을 요하는 실내에 설치되는데, 상기와 같이 기존의 기체압축장치는 장치가 구동할 때 큰 소음을 내게 되므로 주변 사람들에게 불편함을 주는 문제점이 있었다.
둘째, 구동모터(10)와 감속기(2)가 저장탱크(5)에 접하게 설치되어 있으므로 구동 시 발생하는 진동이 저장탱크(5)에 전달되고, 상기 저장탱크(5)는 바닥 위에 접하게 놓여 있으므로 압축기(1)에서 발생한 진동이 장치가 설치된 실내의 바닥에 전달되어 계측장비나 측정기 등의 오차의 원인이 된다. 특히 가장 많이 사용되는 왕복식 압축기의 경우 심한 소음을 동반하는 진동이 발생하는 문제점이 있다.
셋째, 장시간 기체압축장치를 작동시키면 구동모터(10) 및 압축기(1)에서 발생하는 과열로 인하여 장비의 수명이 감소되며, 특히 압축기(1)는 많은 열이 발생하는 부분이므로 압축기(1)의 열을 냉각하기 위한 구성이 요구되었다.
따라서, 종래의 기체 압축장치에도 열을 냉각하기 위한 구성이 있는데, 통상적으로 압축기(1)의 열을 냉각하기 위한 방법으로는 공냉식과 수냉식이 있으며, 공냉식은 상술한 바와 같이, 전열 접촉 면적을 증가시키기 위해 압축기(1) 표면에 냉각핀(9a)을 설치하여 공기의 대류현상에 의해 공기 중으로 열을 방출하는 것이지만 냉각핀(0a)으로는 압축기(1)의 열을 식히기에 불충분하기 때문에 계속적인 동작에는 문제가 있었다.
넷째, 구동모터(10)와 감속기(2)가 V벨트(6a)로 동력 전달이 되어 기계적 효율이 저하되며 안전 상 위험성이 있어 커버(9)를 설치해야하는 문제점이 있었다.
본원인이 상기 요구 사항 및 문제점을 고려하여 선출원한 바 있는 기체압축장치는 방음액 내에 공기 압축장치를 삽입하였으나 이는 모터와 공기 압축기의 소음을 최소화하는 방음효율이 향상되었으나, 열 발생이 많은 모터(25)로 인해 방음액의 효율이 떨어지는 문제점이 있었으며, 이로 인한 장치의 고장이 빈번하게 되며, 방음액이 저장되는 방음액 탱크의 크기가 커지는 문제점등이 있는 것이었다.
또한, 그 구성에 따라 대부분 대형구조에 적용되는 것으로서 냉각탑이 요구되고 연속적으로 냉각수를 공급하는 구성이 요구되는 등 구조상의 문제점이 있는 것이었다.
상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 본 발명은 공기 압축 장치로부터 발생되는 열과 소음 및 진동을 두 개의 서로 다른 매질을 통과하도록 함으로써 냉각 및 방음 효율을 향상시키도록 하는 공기 압축 장치의 방열 및 방음 구조를 제공함을 기술적 과제로 삼는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명은 공기 압축장치를 방음액이 저장된 방음액 탱크 내에 설치하여 방음시키도록 하는 구조에 있어서, 냉각 효율을 향상시킬 수 있도록 공기 압축기를 구동시키는 모터를 방음액 탱크의 외부에 설치하고, 외부로부터 인입되는 공기를 압축하여 토출시키도록 된 공기압축기는 내부에 공간부가 형성되고, 외측면에는 냉각편(140')이 다수 돌출 형성되면서 방음액 탱크 내에 설치되는 차음실에 설치되고, 모터(110)와 공기압축기(120)의 축(111)(120')을 서로 연결하며 상기 방음액 탱크(130) 내에 저장된 방음액(131)을 순환시키도록 회전날개형상의 연결부재(150)가 형성되고, 연결부재(150)의 외곽측에는 소정의 간격을 두고 원통형상의 유도관이 설치되어서 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명을 설명하기 위한 첨부 도면 도 3은 본 발명의 구조를 보인 부분 단면 사시도이고, 도 4는 본 발명의 구조를 보인 측단면도이며, 도 5는 본 발명의 작용을 보인 측단면도로서, 이중 도면 부호 100은 본 발명의 구조에 의해 이루어진 공기 압축 장치를 나타낸 것이다.
본 발명은 첨부 도면 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 공기 압축장치(100)를 방음액(131)이 저장된 방음액 탱크(130) 내에 설치하여 방음시키도록 하는 구조에 있어서, 냉각 효율을 향상시킬 수 있도록 공기 압축기(120)를 구동시키는 모터(110)를 방음액 탱크(130)의 외부에 설치하고, 외부로부터 인입되는 공기를 압축하여 토출시키도록 된 공기 압축기(120)는 내부에 공간부가 형성되고, 외측면에는 냉각편(140')이 다수 돌출 형성되면서 방음액 탱크(130) 내에 설치되는 차음실(140)에 설치되고, 모터(110)와 공기압축기(120)의 축(111)(120')을 서로 연결하며 상기 방음액 탱크(130) 내에 저장된 방음액(131)을 순환시키도록 회전날개형상의 연결부재(150)가 형성되고, 연결부재(150)의 외곽측에는 소정의 간격을 두고 원통형상의 유도관이 설치되어서 이루어진 것이다.
이와 같은 본 발명의 구조를 더욱 상세히 설명하면, 방음액 탱크(130)의 상부에 고정되는 구동모터(110)와, 이 구동모터(110)의 동력을 전달하는 모터축(111)과 연결부재(150)에 의해 축 결합되어 연동되는 외부의 흡입필터(123)와 흡입관(122)을 통해 연결되고 외부의 압축 공기 저장 탱크(125)와 토출관(124)을 통해 연결되는 실린더(121)를 갖는 공기압축기(120)와, 함체 형상으로 되면서 내부에 방음액(131)이 충진되고, 내측면에 외부 공기와 열 교환의 효율이 증대되도록 하는 방음판 기능의 냉각편(132)이 형성되고, 바닥면에 모터(110) 및 공기 압축기(120)의 진동을 흡수하도록 된 방진부재(133)가 구비된 방음액 탱크(130)와, 고정바(170)와 고정부재(171)를 통해 모터(110) 부분과 연결 고정되어 방음액 탱크(130) 내의 공간에 설치되면서 공기 압축기(120)를 수용할 수 있도록 내측에 소정의 밀폐 공간을 갖도록 된 차음실(140)로 이루어진 것이다.
차음실(140)의 외부면에는 방음액 탱크(130)의 외부면에 형성된 냉각편(132)과 동일 도는 유사한 냉각편(140')이 형성되어 있다.
이와 같이 이루어진 본 발명은 첨부 도면 도 5에서 보는 바와 같이, 공기 압축기(120)에 비해 열 발생은 많고 진동이 적은 모터(110)는 방음액 탱크(130) 외부에 설치하고, 모터(110)에 비해 소음정도가 큰 공기 압축기(120)로부터 발생되는 소음 및 진동이 1차적으로 차음실(140) 내의 공기중을 통과하여 차음실(140)를 거치면서 일부 감소하게 되고, 2차적으로 방음액 탱크(130) 내의 방음액(131)이 나머지 열과 소음 및 진동을 흡수하여, 열은 방음액(131)과 방음액 탱크(130)의 외부면에 형성된 냉각편(132)을 통해 외부 공기와 열 교환되면서 방열되게 되고, 소음 및 진동은 방음액(131)을 거치면서 소멸되고, 나머지 소음 및 진동은 방음액 탱크(130) 하부면에 구비된 방진부재(133)를 거쳐 흡수되면서 방음되게 된다.
참고로, 음파가 한 유체 매체로부터 다른 유체 매체로 전달될 때에 입사파에 대한 반대파와 통과 파장의 강도는 두 매질에서의 음속과 음향의 임피던스에 의해 영향을 받는다.
이론적인 계산에 의하면 물속에서 음향 강도는 입력체에서 발생한 값이 1m 떨어졌을 때 100배로 증가하나, 물에 있던 음파가 공기 중으로 나오면서 1/1000배 정도 감소하여 결국에는 압축기 소음체 - 물(10cm두께) - 대기로 전달될 때는 약 10db 정도 줄어들게 된다.
본 발명은 모터(110) 및 공기 압축기(120)로부터 발생되는 열과 소음 및 진동이 방음액 탱크(130) 내의 방음액(131)에 직접 전달되는 것보다, 감쇄 효과가 뛰어난 차음실(140)내의 공기층을 통과한 후에 액체를 통과하도록 하여, 즉, 소음체 - 공기층 - 방음액 - 대기로 전달 되도록 하여 방열 및 방음 효과를 더욱 향상시키게 된다.
본 발명은 상기와 같이 소음 및 진동을 서로 다른 세 매질 사이를 통과시켜 소음 및 진동을 감쇄시킴과 동시에 방음액(131)을 통해 열 교환이 가능하도록 하는 것이다.
에컨대, 보온병이나 이중유리 사이에 공간을 만들어 방열하는 원리가 이에 해당한다.
이와 같은 본 발명은 특히, 방음액(131)의 냉각 효율을 극대화하기 위해 공기 압축기(120)에 비해 소음이 적고 열리 많은 모터(110)는 외부에 장착시키고, 모터(110)에 비해 열은 적으나 소음 큰 공기 압축기(120)는 방음액(131) 내에 설치시킨 것이 특징이다.
본 발명에서 차음실(140) 내의 온도가 지나치게 상승할 경우에는 별도의 드레인을 통해 내기를 외부로 배출시키면서 외기를 충진시키는 것도 바람직한 것이며, 이는 방음액 탱크(130) 내의 방음액도 동일하게 적용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명은 공기 압축기에 비해 소음이 적고 열 발생이 많은 구동 모터는 방음액 탱크의 외측에 설치하고, 모터에 비해 소음이 크고 열이 적은 공기 압축기는 방음액 탱크의 내측에 각각 격리시켜 설치하되, 공기 압축기는 방음액 태크 내의 별도 차음실에 설치함으로써, 공기 압축기에서 발생되는 열 및 진동 공기층 - 방음액 - 대기로 진행하면서 소멸되도록 함과 동시에 열 교환(수냉식) 시켜 방음액에 의한 냉각 효율 및 방음효율을 향상시키도록 하는 효과를 갖는다.
즉, 열발생이 많은 모터의 열은 외부의 공기와 열교환시켜 방열토록 하고, 소음 및 진동 발생이 큰 공기 압축기는 방음액 내에 설치하여 소음을 소멸시킴으로써 냉각 및 방음효율을 향상시키는 효과를 갖는다.
도 1은 종래의 공기 압축 장치의 구성을 보인 측면도
도 2는 종래의 개선된 압축 장치의 구성을 보인 단면도
도 3은 본 발명의 구조를 보인 부분 단면 사시도
도 4는 본 발명의 구조를 보인 측단면도
도 5는 본 발명의 작용을 보인 측단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
100 : 공기 압축 장치 110 : 모터
111 : 모터축 120 : 압축기
121 : 실린더 122 : 흡입관
123 : 흡입필터 124 : 토출관
125 : 압축 공기 저장 탱크 130 : 방음액 탱크
131 : 방음액 132 : 냉각편
133 : 방진부재 140 : 차음실
141 : 지지부재 150 : 연결부재
170 : 고정바 171 : 고정부재

Claims (1)

  1. 공기 압축장치(100)를 방음액(131)이 저장된 방음액 탱크(130) 내에 설치하여 방음시키도록 하는 구조에 있어서, 냉각 및 방음 효율을 향상시킬 수 있도록 공기 압축기(120)를 구동시키는 모터(110)를 방음액 탱크(130)의 외부에 설치하고, 외부로부터 인입되는 공기를 압축하여 토출시키도록 된 공기 압축기(120)는 내부에 공간부가 형성되고, 외측면에는 냉각편(140')이 다수 돌출 형성되면서 방음액 탱크(130) 내에 설치되는 차음실(140)에 설치되고 모터(110)와 공기압축기(120)의 축(111)(120')을 서로 연결하며 상기 방음액 탱크(130) 내에 저장된 방음액(131)을 순환시키도록 회전날개형상의 연결부재(150)가 형성되고, 연결부재(150)의 외곽측에는 소정의 간격을 두고 원통형상의 유도관이 설치되어서 이루어짐을 특징으로 하는 공기 압축 장치의 방열 및 방음 구조.
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