KR101273987B1 - 공기 건조기 카트리지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량 공기 건조기를 위한 건조용 카트리지(10)를 제공한다. 상기 카트리지(10)는 베이스(12) 및 커버(14)를 포함하는 케이싱과, 압축기로부터 공기를 수용하도록 배치되는 차지 입구(24)와, 상기 차지 입구(24)와 연통하는 차지 출구(22)를 가진다. 상기 케이싱은 유착수단(20)과, 상기 차지 입구(24)와 상기 차지 출구(22) 사이에 배치되는 건조제(18)를 포함함으로써, 상기 차지 입구(24)를 경유하여 상기 케이싱으로 유입되는 공기가 상기 차지 출구(22)에 도달하기 이전에 상기 유착수단(20)과 상기 건조제(18)를 순서적으로 통과한다. 또한, 상기 카트리지(10)에는, 상기 케이싱 내에 상기 유착수단(20)과 건조제(18) 사이에 형성된 퍼지 출구(26)가 더 제공되며, 상기 차지 입구(24), 차지 출구(22) 및 퍼지 출구(26)는 상기 카트리지(10)의 베이스(12)에 제공된다.
차량 공기 건조기, 카트리지, 베이스, 커버, 케이싱, 입구, 출구, 건조제, 유착수단

Description

공기 건조기 카트리지{AIR DRYER CARTRIDGE}
본 발명은 차량 공기 시스템에 설비된 공기 건조 장치와 함께 사용되는 공기 건조기 카트리지에 관한 것이다.
차량 공기 시스템들에 공기 건조장치(이후, 공기 건조기로 함)를 제공하는 것은 잘 알려져 있다. 전형적으로, 공기 건조기 장치는, 공기 소스, 예를 들면 압축기(compressor) 및 저수통(reservoir)의 중간에 위치한다. 공기 건조기는, 압축기로부터 공급되는 공기에서 수분을 제거함으로써, 상기 수분이 시간이 지남에 따라 공기 시스템의 구성요소들을 손상할 수 있는 차량 공기 시스템에서 상기 수분이 하류에 축적되는 것을 방지하는, 예를 들면 실리카 겔(silica gel)과 같은 수분-흡착 재료(moisture adsorbing material)와 같은 건조용 재료(desiccant material)을 포함한다. 건조용 재료에 수분이 축적되는 것을 해결하기 위해, 공기 건조기는 건조 공기와 함께 저수통으로부터 대기로 주기적으로 퍼지된다(purge). 건조제를 퍼지하는 것은, 전형적으로, 압축기가 공전이고 저수통에 건조 공기에 대한 현저한 요구들이 이루어지지 않는 기간 동안에 수행된다. 건조용 재료는, 전형적으로, 해제가능하게 공기 건조기에 부착되는 착탈 가능한 캐니스터(canister)(이 후, 카트리지라 함)에 제공된다. 카트리지는, 시간이 경과하면서 건조용 재료의 성능 저하 를 고려하기 위해, 주기적으로 대체된다.
압축기에 의해 공급되는 공기가 매우 미세한 오일 액적들(droplets)로 이루어진 분무를 포함하는 것은 알려져 있다. 상기 오일 액적들은 상기 압축기의 왕복 동작(reciprocating action)에 의해 상기 압축기에 존재하는 윤활유(lubricating oil)로부터 생성된다. 오일 분무는, 전형적으로, 공기 건조기를 통과하고, 이어서 차량 공기 시스템을 통과한다. 일부 오일 분무는 저수통에 축적될 것이다. 이러한 식으로 축적된 오일은 수분과 같은 방식으로 공기 시스템 구성요소들을 손상시킬 가능성은 적지만, 시간이 지날수록, 그것의 침전물이, 예를 들면 공기 시스템 구성요소들의 협소한 통로들의 수축 및 고무계 실들(elastomeric seals)의 열화와 같은 문제점들을 야기할 수 있다. 본 발명의 목적은, 통과하는 오일의 전달을 방지하고 나아가 오일이 공기 건조기로부터 제거되도록 허용하는 개선된 공기 건조기를 제공함에 있다.
본 발명의 제 1 양상에 따르면, 차량 공기 건조기를 위한 건조용 카트리지(desiccant cartridge)가 제공되는데, 상기 카트리지는 베이스 및 커버를 포함하는 케이싱을 가지며, 상기 카트리지는 압축기로부터 공기를 수용하도록 배치되는 입구(inlet)와, 상기 입구와 연통하는 출구(outlet)를 더 가지며, 상기 케이싱은 유착수단(coalescing means)과, 상기 입구와 상기 출구 사이에 배치되는 건조제(desiccant)를 포함함으로써, 상기 입구를 경유하여 상기 케이싱으로 유입되는 공기가, 상기 출구에 도달하기 이전에 상기 유착수단과 상기 건조제를 순서적으로 통과하며, 상기 카트리지에는, 상기 케이싱 내에 상기 유착수단과 건조제 사이에 형성된 퍼지 출구(purge outlet)가 더 제공되며, 상기 입구, 출구 및 퍼지 출구는 상기 카트리지의 베이스 내에 제공된다.
상기 퍼지 출구는, 퍼지 흐름이 상기 건조제를 통과한 후 그러나 상기 유착수단을 통과하지는 않고, 상기 케이싱으로부터 빠져나가도록 할 수 있다. 바람직하게는, 상기 퍼지 출구는 상기 카트리지의 섬프(sump)에 제공되며, 상기 섬프는 상기 유착수단으로부터 액체를 수용하도록 배치된다. 바람직한 실시예에서, 상기 카트리지 출구는 상기 카트리지의 베이스에 중앙 위치에 제공된다. 상기 입구는 상기 출구의 바깥으로 방사상으로 제공되며, 상기 퍼지 출구는 상기 입구의 바깥으로 방사상으로 제공된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 사용시에 상기 제 1 양상의 건조용 카트리지와 연결되는 밸브 블럭(valve block)이 제공되며, 상기 밸브 블럭은 상기 건조용 카트리지와 공기 건조기의 몸체 사이에 끼워 맞춰질 수 있는 몸체를 포함하며, 상기 몸체는, 사용중에 상기 카트리지의 퍼지 출구와 연통하는 입구와, 상기 공기 건조기 몸체의 퍼지 출구와 연통하는 출구를 가지며, 상기 밸브 블럭에는, 상기 입구와 상기 출구 사이에 형성되어 상기 블럭을 통해 상기 입구로부터 상기 출구로의 흐름을 허용하나 그 역방향으로는 허용하지 않는 원웨이 밸브가 제공된다.
바람직한 실시예에서는, 상기 밸브 블럭은 상기 입구와 상기 밸브 사이에 제공되는 챔버를 포함한다. 또한, 바람직하게는, 상기 밸브 블럭은 상기 밸브와 상기 출구 사이에 제공되는 챔버를 포함한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따라 구성되는 공기 건조기 건조용 카트리지의 부분적인 단면도들,
도 3은 공기 건조기에 끼워 맞춰지는 본 발명에 따라 구성되는 공기 건조기 건조용 카트리지의 단면도,
도 4는 도 3의 카트리지와 공기 건조기의 부분적인 단면도, 그리고,
도 5는 공기 건조기의 밸브의 부분적인 단면도이다.
지금부터, 본 발명의 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.
우선, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 일반적으로 참조번호 10으로 지정된 공기 건조기 카트리지가 도시되어 있다. 상기 카트리지는, 베이스(12), 커버(14), 건조용 재료(18)를 담고 있는 건조용 컨테이너(16), 및 상기 건조용 컨테이너(16)의 하부 주위에 배열되는 유착수단(coalescing means: 20)을 포함한다. 베이스(12) 둘레에 커버(14)의 단부를 압착시켜 커버(14)가 베이스(12)에 결합됨으로써 카트리지(10)가 밀봉된다. 상기 베이스(12)에는, 중앙 퍼지입구(purge inlet)/차지 출구(charge outlet) 어퍼쳐(이하에서는 '중앙 어퍼쳐' 로 지칭함)(22)를 포함하는 복수의 어퍼쳐들과, 중앙 어퍼쳐(22)를 둘러싸는 차지 입구 어퍼쳐들(24)의 이격된 원주 어레이와, 중앙 어퍼쳐(22)와 입구 어퍼쳐들(24)의 어레이인 양자를 둘러싸는 퍼지 출구 어퍼쳐들(26)의 다른 이격된 원주 어레이가 제공된다. 입구들 및 출구들과 관련하여 "차지"란 용어는, 공기 건조기(10)가 내부에 제공되는 공기 시스템의 압축기에서부터 저수통까지의 카트리지(10)를 통과하는 공기의 흐름을 말한다. 입구들 및 출구들과 관련하여 "퍼지"란 용어는, 건조용 재료를 재생성하기 위해 건조 공기 저수통에서부터 대기까지의 카트리지(10)를 통과하는 공기의 역흐름을 말한다. 따라서, 상기 베이스의 중앙 어퍼쳐(22)는 차지 흐름 용의 출구와 퍼지 흐름 용의 입구로서 작용한다.
상기 중앙 어퍼쳐(22)에는, 전형적으로, 보완적으로 나사식 돌출부를 가지는 공기 건조기 하우징의 돌출부에 상기 카트리지(10)가 연결되는 것을 허용하는 나사산(thread)이 제공된다. 상기 카트리지 베이스(12)는, 상기 카트리지(10)가 누수되지 않는 밀봉방식으로 공기 건조기 몸체에 끼워 맞춰질 수 있도록 고무계 실(elastomeric seal: 46)을 가지는 실 케리어(44)를 포함한다.
상기 건조용 컨테이너(16)는, 자신으로부터 상향으로 연장되는 벽(30)을 가지는 베이스(28)를 포함한다. 상기 베이스(28)에는, 상기 카트리지 베이스(12)의 립(lip: 34)에 끼워 맞춰지는 주변 풋(peripheral foot: 32)이 제공된다. 도면들로부터 쉽게 알 수 있듯이, 상기 립(34)은 상기 베이스(12)의 중앙 어퍼쳐(22)를 둘러싼다. O-링(36)과 같은 밀봉 부재가 상기 풋(32)과 상기 립(34) 사이에 형성되어 그들 사이의 유체의 통과를 방지한다. 스프링(33)이, 상기 풋(32)이 상기 립(34)을 향해 압박되는 것을 확신하기 위해, 상기 건조용 컨테이너(16)의 천공된 덮개(perforated lid: 35)와 상기 커버(14)의 내부 사이에 제공된다. 상기 컨테이너 베이스(28)에는, 공기가 상기 건조용 컨테이너(16)의 내부와 상기 중앙 어퍼쳐(22) 사이를 통과하는 것을 허용하기 위한 복수개의 관통홀들(38)이 제공된다.
상기 유착수단(20)은 환형 튜브를 포함하며, 상기 환형 튜브는 필터재료로 이루어진다. 상기 필터재료는 다공성 재료로 이루어진 다중 층들을 포함할 수 있으며, 오일 및 물과 같은 액적들을 유착하고 상기 카트리지(10)에 유입하는 미립자로된 물체를 트랩핑(trap)하는 두가지 역할을 수행하도록 구성된다. 상기 유착수단(20)은, 상기 건조용 컨테이너(16)의 숄더(40)와 상기 카트리지 베이스(12)에 안착되는 풋(42) 사이에 위치한다. 적당한 밀봉수단(미도시)이 상기 유착수단(20)과 상기 건조용 컨테이너(16)와 풋(42) 사이의 각각의 인터페이스들에 제공되어 그들 사이의 유체의 통과를 방지한다.
지금부터, 상기 카트리지(10)의 동작이 설명될 것이다. 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 상기 카트리지(10)는 공기 건조기의 몸체에 끼워 맞춰진다. 차량에 위치하는 압축기로부터의 공기가, 도 1에 화살표들(48)로 나타낸 바와 같이, 상기 입구 어퍼쳐들(24)에 공급된다. 상기한 바와 같이, 이 압축된 공기는, 수분, 오일 분무, 및 압축기 입구를 통해 흡입된 가능한 미립자로된 물질을 포함하고 있다. 상기 압축된 공기는, 화살표들(50)에 의해 나타낸 바와 같이, 상기 유착수단(20)을 통과하고, 그 결과 오일 분무가, 화살표들(54)에 의해 나타낸 바와 같이, 유착되어 상기 카트리지(10)의 베이스의 섬프(sump: 52)로 통과한다. 또한, 공기 흐름에 포함되어 있는 수분의 일부가 상기 유착수단(20) 상 또는 내에서 유착되어 상기 섬프(52)로 통과될 수 있다. 미립자 필터(55)가, 상기 입구 어퍼쳐들(24) 과 상기 유착수단(20)에 개재하여 제공되어 공기 흐름에 포함된 어떠한 미립자로 된 물질도 제거한다.
상기 유착수단(20)을 통과한 후 공기 흐름은, 화살표들(58)에 의해 나타낸 바와 같이, 상기 건조제(18)를 통과하기 이전에, 상기 커버(14), 상기 건조용 컨테이너(16) 및 상기 유착수단(20) 사이에 정의된 환형 공간(56)을 통과한다. 상기 건조제(18)는 공기 흐름으로부터 잔존하는 수분을 제거함으로써, 건조 공기가, 화살표들(60)에 의해 나타낸 바와 같이, 그들의 베이스(28) 내의 어퍼쳐들(38)을 경유하여 상기 건조용 컨테이너(16)에서 빠져나가는 것을 확신한다. 이어서, 건조 공기는 중앙 어퍼쳐(22)를 경유하여 상기 카트리지(10)에서 빠져나간다.
상기 건조제(18)가, 그것이 수분으로 적셔지는 것을 방지하기 위해 주기적으로 재생성될 필요가 있다는 것이 이해될 것이다. 재생성은, 도 2에 도시된 바와 같이, 건조 공기를 다시 건조제(18)을 통해 통과시킴으로써 이루어진다. 건조공기가, 화살표들(62)에 나타낸 바와 같이, 상기 중앙 어퍼쳐(22)를 경유하여 상기 카트리지(10)로 유입되고, 상기 어퍼쳐들(38)을 경유하여 상기 건조용 컨테이너(16) 내부로 유입된다. 상기 건조공기는, 화살표들(64 및 66)로 나타낸 바와 같이, 상기 카트리지 베이스(12)의 방향으로 상기 환형 공간(56)을 통과하기 이전에, 자신으로부터 수분을 제거하는 상기 건조제(18)를 통과한다. 현재의 수분 공기는, 역방향으로 상기 유착수단(20)을 통과하여 상기 입구 어펴처들(24)을 통해 상기 카트리지(10)를 빠져나가는 대신, 상기 섬프(52)로 유입되어 상기 출구 어펴쳐들(26)을 통해 상기 카트리지(10)로부터 빠져나간다. 공기 흐름이 상기 섬프에 존재하는 어떠한 액체를 탑재하고 있으며 이것을 또한 상기 출구 어퍼쳐들(26)을 통해 운반한다는 것이 이해될 것이다.
상기 카트리지(10)가 위에서 설명된 방식으로 기능 하기 위해서는, 적절하게 구성된 밸브 블럭이 요구된다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 공기 건조기의 몸체(68)에 끼워 맞춰지는 카트리지(10)가 도시되어 있다. 밸브 블럭(70)은 상기 카트리지(10)와 상기 몸체(68) 사이에 개입된다. 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명된 카트리지와 공통인 특징들은 동일한 참조번호들로 식별된다.
상기 몸체(68)에는 상기 카트리지(10)의 중앙 어퍼쳐(22)에 수용되는 돌출부(72)가 제공된다. 상기 돌출부(72)의 원위 단부(distal end)는 나사 형태로 형성되어 상기 중앙 어퍼쳐(22)의 벽에 제공된 상보적 나사산과 짝을 이룬다. 상기 돌출부(72)에는, 사용중에 상기 건조제(18)에 의해 건조된 공기가 상기 공기 건조기 몸체(68)로 통과되도록 허용하고 더 나아가 재생성 흐름이 상기 카트리지(10)로 유입되도록 허용하는 도관 경로(conduit passage: 74)가 제공된다.
상기 밸브 블럭(70)은, 내부벽(76), 외부벽(78), 상부면(80) 및 하부면(82), 을 가지는 환형이다. 환형 공동(annular cavity: 90)이 상기 내부벽(76)과 상기 돌출부(72) 사이에 정의된다. 상기 하부면(82)에는, 상기 하부면(82)을 상기 몸체(68)에 밀봉하는 고무계 실(elastomeric seal: 84)이 제공된다. 상기 상부면(80)은, 상기 카트리지(10)의 실(46)이 대항하여 안착되는 밀봉면을 포함한다. 상기 블럭(70) 내부에는, 상부 환형 챔버(86)와 하부 환형 챔버(88)가 제공된다. 각 챔버(86, 88) 사이에는, 아래에서 상세하게 설명될 다수의 이격된 밸브들(92)이 제공 된다. 상기 밸브들(92)은, 상기 하부 챔버(88)에서 상기 상부 챔버(86)로의 연통을 허락하고 반대 방향으로 연통되는 것을 방지하도록 배치된다. 상기 환형 공동(90)과 상기 상부 환형 챔버(86) 사이에서 연통을 허용하는 복수개의 포트들(94)이 상기 내부벽(76)에 제공된다. 도 5를 참조하면, 밸브(92)의 일 예가 도시된다. 상기 밸브(92)는, 시트(96), 움직임 가능한 밸브 부재(98), 상기 밸브 부재(98)를 상기 시트(96)에 대항하여 압박하도록 배치되는 스프링(100)를 포함한다. 도관(102)(도 4에 개략적으로 도시된)이 상기 밸브 블럭(70)을 관통하여 제공된다. 상기 도관(102)은, 상기 카트리지(10)의 섬프(52)를 상기 하부 환형 챔버(88)에 연결시킨다.
압축기로부터의 공기가 상기 환형 공동(90)으로 공급된다. 그들의 적은 일부가 상기 포트들(94)과 상기 상부 환형 챔버(86)로 유입되지만, 상기 밸브들(92)에 의해 더 이상 진행되는 것이 방지된다. 따라서, 상기 환형 공동(90)에 유입되는 공기의 대부분은 상기 입구 포트들(24)을 경유하여 상기 카트리지(10)로 흘러간다. 상기 유착수단(20)을 통과한 후, 상기 압축기로부터의 공기의 일부가 상기 섬프(52)로 유입되어 상기 하부 환형 챔버(88)로 유입될 수 있다. 상기 밸브들(92)은 상기 밸브 부재들(98)에 걸쳐있는 압력차로 인해 개방되는 것이 방지된다.
재생성 흐름의 기간 동안에는, 상기 출구 어퍼쳐들(26)에 유입되는 공기는 상기 도관(102)을 통해 상기 하부 환형 챔버(88)로 통과한다. 그 후, 공기는 상기 밸브들(92)을 통과하고 상기 상부 환형 챔버(86)로 유입된 후 상기 포트들(94)을 통해 상기 환형 공동으로 유입된다. 그 후, 상기 공기는 상기 공기 건조기 몸 체(68)의 배출구 포트(vent port)(미도시)를 통해 대기로 배출된다.

Claims (9)

  1. 차량 공기 건조기를 위한 건조용 카트리지로서,
    상기 카트리지는 베이스 및 커버를 포함하는 케이싱을 가지며, 또한, 압축기로부터 공기를 수용하도록 배치되는 차지 입구(charge inlet)와, 상기 차지 입구와 연통하는 차지 출구를 가지며,
    상기 케이싱은 유착수단과, 상기 차지 입구와 상기 차지 출구 사이에 배치되는 건조제(desiccant)를 포함함으로써, 상기 차지 입구를 경유하여 상기 케이싱으로 유입되는 공기가 상기 차지 출구에 도달하기 이전에 상기 유착수단과 상기 건조제를 순서적으로 통과하며,
    상기 카트리지에는, 상기 케이싱 내에 상기 유착수단과 건조제 사이에 형성된 퍼지 출구가 더 제공되며, 상기 차지 입구, 차지 출구 및 퍼지 출구는 상기 카트리지의 베이스에 제공되는 건조용 카트리지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 퍼지 출구는 상기 카트리지의 섬프(sump)와 연통되며, 상기 섬프는 상기 유착수단으로부터 액체를 수용하도록 배치되는 건조용 카트리지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 섬프는 환형인 건조용 카트리지.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차지 출구는, 상기 카트리지의 베이스에 중앙 위치에 제공되는 건조용 카트리지.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 차지 입구는, 상기 차지 출구의 바깥으로 방사상으로 제공되는 건조용 카트리지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 퍼지 출구는, 상기 차지 입구의 바깥으로 방사상으로 제공되는 건조용 카트리지.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스는, 환형 실을 포함하며, 상기 퍼지 출구는, 상기 실의 바깥으로 방사상으로 제공되는 건조용 카트리지.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카트리지에는, 복수의 차지 입구들이 제공되는 건조용 카트리지.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카트리지에는, 복수의 퍼지 출구들이 제공되는 건조용 카트리지.
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