KR100633921B1

KR100633921B1 - 고압 압축공기 발생장치

Info

Publication number: KR100633921B1
Application number: KR1020050058749A
Authority: KR
Inventors: 진병운
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2006-10-13

Abstract

본 발명은 차량 내에 저장된 저압의 압축 공기를 이용하여 고압의 압축공기를 생성하는 고압 압축공기 발생장치에 관한 것으로, 다수개의 날개와 중앙부에 돌출된 제1 기어를 구비하여서 회전축에 회동 가능하게 결합되며, 유입된 1차 압축공기의 유속에 의해 회전하는 임펠러; 일측에는 다수개의 날개를 구비하고 타측에는 상기 임펠러의 제1 기어와 맞물린 제2 기어를 구비하여 회전축에 회동 가능하게 결합되어서 상기 임펠러가 회전함에 따라 반대방향으로 회전하는 로터; 상기 임펠러가 회전할 수 있는 공간이 구비되고, 1차 압축공기가 유동하는 유로가 형성되며, 상단에는 상기 임펠러를 회전시킨 1차 압축공기가 배출되는 배출 포트가 구비되는 상부 케이스; 상기 임펠러와 로터가 회전될 수 있도록 지지하는 지지면이 형성되고, 2차 압축공기를 형성하는 날개가 구동될 수 있는 공간이 구비되고, 1차 압축공기가 이동될 수 있는 유로가 형성되며, 일측에는 1차 압축공기가 유입되는 입력 포트가 구비되고 타측에는 2차 압축공기가 토출되는 토출 포트가 구비되는 몸체; 및 상기 로터의 압축 공기 생성시 밀폐력을 증대시켜 주는 하부 케이스;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

압축공기 발생장치, 타이어, 로터, 임펠러

Description

고압 압축공기 발생장치{An apparatus for generating a compressed air of a high-pressure}

도 1은 종래 고압의 압축 공기를 공급하기 위한 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 고압의 압축공기 발생장치에 의해 형성된 고압의 압축 공기를 공급하기 위한 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 고압의 압축공기 발생장치의 정면사시도.

도 4는 본 발명에 따른 고압의 압축공기 발생장치의 배면사시도.

도 5는 본 발명에 따른 고압의 압축공기 발생장치의 임펠러와 로터가 체결된 상태를 나타낸 사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 임펠러 12, 28: 회전축

14: 제1 기어 16, 22: 날개

20: 로터 24: 홈

26: 제2 기어 30: 상부 케이스

36: 배출 포트 40: 몸체

42: 입력 포트 44: 토출 포트

47: 제 1유로 48: 제2 유로

50: 하부 케이스

A: 1차 압축공기의 체적 B: 2차 압축공기의 체적

본 발명은 고압 압축공기 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 운행 및 정비시 필요한 고압 및 고용량의 압축공기를 공급할 수 있도록 하기 위해서 차량 내에 저장된 저압의 압축공기를 이용하여 고압의 압축공기를 생성할 수 있는 고압 압축공기 발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 타이어와 같은 고압의 압축 공기를 필요로 하는 에어장비가 다수 갖추어져 있으며, 빈번히 행해지고 있는 차량의 운행 및 정비시 상기 에어장비에 고압 및 고용량의 압축공기를 제공하기 위한 목적으로 압축 공기를 저장할 수 있는 에어탱크가 구비되어 있다.

상기 차량 내에 구비된 에어탱크에 압축공기를 공급하여 저장한 후 에어장비에 제공하는 방법에 있어서는 차량 내에 별도의 고압의 압축공기를 생성할 수 있는 장치가 없기 때문에, 도1에 도시된 바와 같이, 차량 정비소 등과 같은 장소에 설치된 고정형 압축기를 통해 압축공기를 공급받아서 압축공기를 필요로 하는 타이어와 기타 장비에 제공하고 있다.

그러나, 상기 에어탱크는 고압의 압축공기를 저장할 수 있는 공간이 한정되어 있어 다량의 압축공기를 필요로 할 때 압축 공기의 부족 현상이 초래되는 경우 가 종종 발생한다.

따라서, 상기 고압의 압축공기를 사용하고 추가로 에어탱크에 압축공기를 충전시키기 위해서 고정형 압축기가 설치된 정비소 등으로 차량을 이동시켜야 하는데, 이는 운행 도중 차를 정비소 방향으로 돌려야 하기 때문에 운행의 효율성 및 편의성이 상실되고 계속 주행 시에는 타이어 공기압의 부족으로 차륜 각각에서의 얼라이먼트가 이루어지지 못하여 안전성에 있어서 심각한 문제를 내포하고 있다.

특히, 화물 운송용과 같은 상용차량에서는 다량의 물품을 정해진 시간 안에 배송해야 하는 특성 때문에 통상적으로 24시간 운행이 행해지고 있고 이로 인하여 차량의 운행 거리 및 부품의 내구력에 대한 요구치가 점진적으로 증가되고 있으며 부품의 수시 점검 및 보충 등이 필수적으로 이루어져야 함에 따라서 많은 양의 고압의 압축공기를 필요로 하고 있는 데, 차량 내의 에어탱크에 저장된 압축공기만으로는 충분하지 못하여 완전한 정비가 실시되지 못하고 있는 실정에 놓여 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 차량의 운행 및 정비시 필요한 고압 및 고용량의 압축공기를 공급받기 위해 고정형 압축기가 설치된 장소로 이동할 필요 없이 차량 내에 설치된 고압의 압축공기 발생장치를 이용하여 고압의 압축공기를 수시로 제공받을 수 있게 하는 고압의 압축공기 발생장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 저압 압축공기를 이 용한 고압 압축공기의 발생장치는, 저압의 압축 공기를 이용하여 고압의 압축공기를 생성하는 고압 압축공기 발생장치에 있어서, 다수개의 날개와 중앙부에 돌출된 제1 기어를 구비하여서 회전축에 회동 가능하게 결합되며, 유입된 1차 압축공기의 유속에 의해 회전하는 임펠러; 일측에는 다수개의 날개를 구비하고 타측에는 상기 임펠러의 제1 기어와 맞물린 제2 기어를 구비하여 회전축에 회동 가능하게 결합되어서 상기 임펠러가 회전함에 따라 반대방향으로 회전하는 로터; 상기 임펠러가 회전할 수 있는 공간이 구비되고, 1차 압축공기가 유동하는 유로가 형성되며, 상단에는 상기 임펠러를 회전시킨 1차 압축공기가 배출되는 배출 포트가 구비되는 상부 케이스; 상기 임펠러와 로터가 회전될 수 있도록 지지하는 지지면이 형성되고, 2차 압축공기를 형성하는 날개가 구동될 수 있는 공간이 구비되고, 1차 압축공기가 이동될 수 있는 유로가 형성되며, 일측에는 1차 압축공기가 유입되는 입력 포트가 구비되고 타측에는 2차 압축공기가 토출되는 토출 포트가 구비되는 몸체; 및 상기 로터의 압축 공기 생성시 밀폐력을 증대시켜 주는 하부 케이스;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 몸체의 입력 포트 측의 유로는 내부로 유입되는 1차 압축공기중 일부가 상기 임펠러로 공급되도록 하는 제1 유로와 나머지 일부가 로터로 공급되도록 하는 제2 유로로 분할 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 로터의 날개는 회전시 돌출되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 고압 압축공기의 발생장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 고압의 압축공기 발생장치에 의해 형성된 고압의 압축 공기를 공급하기 위한 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고압의 압축공기 발생장치의 정면사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고압의 압축공기 발생장치의 배면사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 고압의 압축공기 발생장치의 임펠러와 로터가 체결된 상태를 나타낸 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고압의 압축공기 발생장치를 이용하여 고압의 압축 공기를 공급하기 위한 구성을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

차량에 탑재되어서 차량의 엔진에 연결된 공기압축기에 의해 최대 9bar의 1차 압축공기가 생성된다.

상기 공기압축기에 의해 생성된 1차 압축공기는 차량 내에 구비된 에어탱크에 저장되어서, 상기 1차 압축공기를 필요로 하는 곳에 공급되거나 고압의 압축공기를 생성하기 위한 고압 압축공기 생성장치로 보내진다.

상기 고압 압축공기 생성장치에서는 1차 압축공기를 고압의 압축공기인 2차 압축공기로 변환시켜서 타이어의 공기압을 보충하거나 고압의 압축공기를 필요로 하는 장비로 보내진다.

상기 고압 압축공기 생성장치에 대해서 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고압 압축공기 생성장치는 임펠러(impeller, 10), 로터(rotator, 20), 상부 케이스(30), 몸체(40), 및 하부 케이스(50)로 구성된다.

도3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러(10)는 몸체(40)의 지지면(46)에 결합된 회전축(12)에 회동 가능하게 결합되고, 상기 임펠러(10)가 회전할 수 있는 공간이 확보된 상부 케이스(30)에 의해 덮어 씌워지며, 중앙부에는 돌출되게 형성된 제1 기어(14)가 구비된다.

상기 임펠러(10)의 회전은, 도 3에 도시된 화살표 방향과 같이, 입력 포트(42)를 통해서 들어온 1차 압축공기의 일부가 제1 유로(47)를 지나 상기 임펠러(10)에 구비된 다수개의 날개(16)에 부딪히게 됨으로서 이루어진다.

상기 임펠러(10)가 회전하면 제1 기어(14)와 맞물린 제2 기어(26)를 통해서 로터(20)도 회전한다.

상기 임펠러(10)를 회전시키기 위해 유입된 1차 압축공기는 상기 상부 케이스(30)의 상단에 설치된 배출 포트(36)를 통해서 외부로 배출된다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 로터(20)는 상기 임펠러(10)와 같이 몸체(40)의 지지면(46)에 결합된 회전축(28)에 회동 가능하게 결합되고, 상기 임펠러(10)의 제1 기어(14)와 맞물려 임펠러(10)가 회전하는 반대방향으로 회전할 수 있도록 하기 위한 제2 기어(26)가 일측에 구비되며, 타측에는 다수개의 날개(24)와 상기 날개(24)를 수용할 수 있는 다수개의 홈(24)이 구비된다.

상기 로터(20)는 몸체(30) 내부에서 회전하는 데, 회전하지 않을 때는 상기 홈(24)에 수용되어 있던 날개(22)가 상기 로터(20)의 회전에 의한 원심력에 의해 원주방향으로 돌출되어 회전하고, 상기 로터(20)가 회전하면 몸체(30) 내부에는 1차 압축공기를 압축하여 2차 압축공기를 생성하는 압축실과 상기 생성된 2차 압축 공기를 토출하는 토출실을 형성하게 된다.

도 4에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 1차 압축공기의 일부가 제2 유로(48)를 통해서 로터(20)가 있는 공간으로 이동함으로써 로터(20)의 회전과 동시에 외부로 돌출되어 회전하는 날개(22)에 의해 상기 1차 압축공기가 더욱 압축되어 2차 압축공기가 생성되며, 이 때 압축공기의 체적은 A(1차 압축공기의 체적)에서 B(2차 압축공기의 체적)로 변환된다.

상기 상부 케이스(30)에는 상기 임펠러(10)가 회전할 수 있는 공간이 구비되고, 상기 임펠러(10)를 회전시키는 1차 압축공기중 일부가 유동하는 제1 유로(47)가 형성되며, 상단에는 상기 임펠러(10)를 회전시킨 1차 압축공기가 배출되는 배출 포트(36)가 구비된다. 이 때, 상기 상부케이스(30)는 몸체(40)의 일면과 밀폐되게 결합되어 한다.

상기 몸체(40)에는 상기 임펠러(10)와 로터(20)가 결합되어서 회전할 수 있도록 회전축(12, 28)을 지지하는 지지면(46)이 형성되고, 일측에 형성된 입력 포트(42)를 통해서 들어온 1차 압축공기가 분할되어서 일부는 임펠러(10)로 그리고 나머지 일부는 로터(20)로 이동하게 하는 제1 유로(47) 및 제2 유로(48)가 형성되어 있으며, 상기 2차 압축공기를 생성하는 로터(20)의 날개(22)가 회동하는 공간이 구비된다.

상기 몸체(40)의 타측에는 토출 포트(44)가 구비되어 상기 로터(20)에 의해 형성된 2차 압축공기를 토출실로부터 배출한다.

상기 하부 케이스(50)는 상부 케이스(30)가 결합된 몸체(40) 일면의 반대면 에 밀폐되게 결합되어서 상기 로터(20)의 압축 공기 생성시 밀폐력을 증대시켜 주는 역할을 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 고압 압축공기의 발생장치의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 차량에 탑재된 에어탱크 저장되어 있는 1차 압축공기가 입력포트(42)를 통해 유입되어 일부는 임펠러(10)를 회전시키기 위해 제1 유로(47)로 공급되고 일부는 로터(20)의 회전에 의해 2차 압축공기를 생성하기 위해 제 2유로(48)로 공급된다.

따라서, 상기 1차 압축공기의 유입으로 인해 회전하는 임펠러(10)에 의해 로터(20)가 회전하고, 상기 로터(20)의 회전에 의한 원심력에 의해 홈(24)에 수용된 날개(22)가 돌출 회전하여서 상기 날개의 회전에 의한 밀착력을 통해서 1차 압축공기를 더욱 압축시켜 2차 압축공기를 생성한다.

상기 로터(20)의 날개(22)에 의해 형성된 2차 압축공기는 토출 유로(미도시)를 통해서 토출 포트(44)로 빠져 나와 타이어와 같은 에어장비에 공급된다

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 고압 압축공기 발생장치를 이용하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 대용량 고압의 압축 공기를 전기장치를 사용하지 않고서도 일반적인 엔진의 압축기를 이용한 저압 압축공기를 활용하여 얻을 수 있으므로 고효율의 시스템이 제공될 수 있다.

둘째, 화물의 중량에 따라서 타이어의 공기압을 항상 점검한 후 주행해야 하고 많은 양의 고압의 압축공기를 필요로 하는 상용차량이 본 발명에 따른 장치를 이용할 경우 주행중 언제나 차량을 점검할 수 있어 안전성이 향상된다.

셋째, 고압의 압축 공기를 필요로 하는 장비에 연결하여 정비 및 기타 장치를 간편하게 사용할 수 있다.

넷째, 로터 및 날개 구조와 같은 압축기 형식으로 인해 소음이 발생되지 않았으며 소형화가 가능하다.

Claims

저압의 압축 공기를 이용하여 고압의 압축공기를 생성하는 고압 압축공기 발생장치에 있어서,

다수개의 날개(16)와 중앙부에 돌출된 제1 기어(14)를 구비하여서 회전축(12)에 회동 가능하게 결합되며, 유입된 1차 압축공기의 유속에 의해 회전하는 임펠러(10);

일측에는 다수개의 날개(22)를 구비하고 타측에는 상기 임펠러(10)의 제1 기어(14)와 맞물린 제2 기어(26)를 구비하여 회전축(28)에 회동 가능하게 결합되어서 상기 임펠러(10)가 회전함에 따라 반대방향으로 회전하는 로터(20);

상기 임펠러(10)가 회전할 수 있는 공간이 구비되고, 1차 압축공기가 유동하는 유로가 형성되며, 상단에는 상기 임펠러(10)를 회전시킨 1차 압축공기가 배출되는 배출 포트(36)가 구비되는 상부 케이스(30);

상기 임펠러(10)와 로터(20)가 회전할 수 있도록 지지하는 지지면(46)이 형성되고, 2차 압축공기를 형성하는 날개(22)가 구동될 수 있는 공간이 구비되고, 1차 압축공기가 이동될 수 있는 유로가 형성되어 있으며, 일측에는 1차 압축공기가 유입되는 입력 포트(42)가 구비되고 타측에는 2차 압축공기가 토출되는 토출 포트(44)가 구비되는 몸체(40); 및

상기 로터(20)의 2차 압축공기 생성시 밀폐력을 증대시켜 주는 하부 케이스(50);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고압 압축공기 발생장치.
제1항에 있어서, 상기 몸체(40)의 입력 포트(42) 측에 형성된 유로는, 내부로 유입되는 1차 압축공기중 일부가 상기 임펠러(10)로 공급되도록 하는 제1 유로(47)와 나머지 일부가 로터(20)로 공급되도록 하는 제2 유로(48)로 분할되는 것을 특징으로 하는 고압 압축공기 발생장치.
제1항에 있어서, 상기 로터(20)의 날개(22)는 회전시 외측으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 고압 압축공기 발생장치.
제1항에 있어서, 상기 회전축(12, 28)은 상기 몸체(40)의 지지면(46)에 장착되는 것을 특징으로 하는 고압 압축공기 발생장치.