KR101792988B1 - 공기압축기용 제습기 및 제습 필터 - Google Patents

공기압축기용 제습기 및 제습 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 응축수가 포함된 압축공기를 제습하는 필터에 있어서, 상기 필터의 하단은 배수 밸브가 구비된 유입구와 연결되고, 상기 필터의 상단은 상기 필터의 외주면을 감싸고, 압축공기를 저장하는 압축공기 저장부 및 배기구와 연결된 것을 특징으로 하는 제습 필터를 제공한다.
본 발명에 따르면, 별도의 재생 유로 형성 및 관리 없이 필터를 재생할 수 있어서, 필터의 유지와 관리가 간단해지는 효과가 있다.

Description

공기압축기용 제습기 및 제습 필터{Dehumidifier and Dehumidifier Filter for Air Compressor}
본 발명은 공기압축기용 제습기 및 제습 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제습기 및 제습 필터의 내부 구조를 개량하여 공기 압축기가 정지되었을 때 필터 내부의 수분을 자동으로 배출하고, 수분응축을 용이하게 하는 공기압축기용 제습기 및 제습 필터에 관한 것이다.
공기압축기에 있어서, 공기를 압축하는 과정은 단열 압축과정이다. 이때, 고온으로 압축된 공기가 냉각되는데, 이 경우 내부에 수분 콜로이드가 생긴다. 이 응축수는 기기 내부의 기기 수명을 저하시키고, 미생물이 번식할 수 있는 토대가 된다. 따라서 응축수 제거는 특히 의료용 공기압축기에 있어서 필수적인 장비라 할 수 있다.
일본등록실용신안공보 2592875에는 에어 드라이어 장치가 개시된다.
일본등록실용신안공보 2592875는 압축 공기 토출구로 통하는 공기 취입구에서 케이스의 측면을 향해 공기를 분사하여 기름분과 수분을 제거하는 구조가 개시된다. 여기서 개시된 일본 실용신안공보의 발명의 분사구조는 와류가 생성되어 제습 성능이 낮아지는 문제가 있다.
한편, 제습필터를 재생하는 방법은 역 방향으로 건조 공기를 주입하는 방법이다. 미국등록특허공보 7569095에는 공기압축기용 제습기에 대한 발명이 개시된다. 이 발명은 제습용 필터를 사용하였을 때, 축적된 수분을 역방향으로 건조공기를 주입하여 건조하는 장치에 관한 발명이다. 이때, 2개의 필터를 구비하여, 하나의 필터를 사용하여 생성된 건조공기로 다른 하나의 필터를 건조시키는 작업을 교번하여 연속해서 필터를 사용하는 구조를 개시하고 있다.
이들 기술은 필터를 사용하고 나서 별도의 역방향 건조공기 주입을 통해 필터를 재생하여야 하므로, 별도의 노즐과 건조공기 주입구조가 필요한 문제가 있다.
일본등록실용신안공보 2592875 미국등록특허공보 7569095
본 발명의 목적은 별도의 유로형성 및 압축공기 주입 없이 자동으로 필터에 건조공기를 주입하여 필터를 재생하는 공기압축기용 제습기 및 제습 필터를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 목적은 압축공기를 분사하는 구조를 개량하여 압축공기에 포함된 수분의 응축효율을 증대하여 제습효율이 높은 공기압축기용 제습기 및 제습 필터를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 압축된 공기에 포함된 콜로이드를 실린더 내의 공간을 이용하여 제거하는 제습기에 있어서, 상기 실린더에 구비되어 상기 실린더 하단으로 상기 공기를 분사하는 하나 이상의 노즐; 및 상기 노즐과 연결되어 상기 노즐에 균일한 압력을 가하는 흡입압 균일화부;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 흡입압 균일화부는 환형으로 구비되고, 상기 노즐은 분사구를 원형 대칭적으로 구비될 수있다.
여기서, 상기 흡입압 균일화부는 중심에 필터의 일부를 구비하여 상기 필터를 감쌀 수 있다.
여기서, 상기 필터는 하단이 상기 노즐이 분사된 상기 실린더 하단과 연결되고, 상단은 배기구와 연결될 수 있다.
여기서, 상기 필터의 내측에 실리카겔이 구비될 수 있다.
여기서, 상기 필터는 외주면에 압축공기 저장부를 구비하고, 상기 압축공기 저장부는 내부에 압축공기를 저장할 수 있는 내부 공간을 구비하며, 상기 배기구는 상기 내부 공간과 연결될 수 있다.
여기서, 상기 실린더 하단에 배수 밸브가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 노즐은 대각선 하방으로 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 콜로이드가 포함된 압축공기를 제습하는 필터에 있어서, 상기 필터의 하단은 배수 밸브가 구비된 유입구와 연결되고, 상기 필터의 상단은 상기 필터의 외주면을 감싸고, 압축공기를 저장하는 압축공기 저장부 및 배기구와 연결된 것을 특징으로 하는 제습 필터를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다수의 노즐로부터 분사되는 공기량을 일정하게 되어, 와류가 저감되고, 응축효율이 증대되는 효과가 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 별도의 재생 유로 형성 및 관리 없이 필터를 재생할 수 있으므로, 필터의 유지와 관리의 용이성이 증대되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기압축기용 제습기 및 제습 필터의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 해당하는 압축공기 저장부가 구비된 필터의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 구조를 표현한 구조도이다.
이하 기술하는 구현예들은 본 발명의 개시를 설명하기 위해 제공된다. 이러한 이점들 및 효과들은 본 명세서의 개시를 읽은 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 명백할 수 있다. 또한, 본 발명은 기타 다른 구현예들에 의해 수행되거나 적용될 수 있다. 본 명세서의 상세는 여러 주안점과 적용들을 기초로 할 수 있으며, 많은 수정들 및 변형들이 본 발명의 정신을 탈피하지 않고서도 만들어질 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하고자 한다.
수분 콜로이드는 압축 공기가 냉각되었을 때 발생하는 수증기를 의미한다. 수증기는 압축 공기의 유동에 따라 비말 상태로 압축 공기 내에 존재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기압축기용 제습기 및 제습 필터의 단면도이다.
도 1 도시된 실시예는 서로 다른 2개의 발명을 하나의 구조로 통합한 형태이다. 각 발명에 대하여는 도 2 내지 3을 참조하여 후술한다.
본 실시예는 공기압축기에서 생성된 압축공기에 포함된 콜로이드를 실린더 내의 공간과 필터를 이용하여 제거하는 제습 필터를 구비한, 공기압축기용 제습기이다.
본 제습기는 실린더에 구비되어 실린더 벽면의 하단으로 공기를 분사하는 하나 이상의 노즐 및 노즐과 연결되어 노즐에 균일한 압력을 가하는 공간을 포함하는 흡입압 균일화부를 구비한다. 여기서 흡입압 균일화부(130)는 환형으로 구비되어 노즐(120)이 원형 대칭적으로 구비된다. 즉, 노즐(120)은 환형으로 동일한 간격으로 배치된다. 노즐(120)로부터 분사되는 공기는 회전하므로 원형대칭적으로 균일한 공기가 분사되는 본 구조는 압력의 불균일로 발생할 수 있는 와류를 억제할 수 있다. 즉, 회전력이 보존되어 공기가 장기간 회전할 수 있다. 또한, 공기의 회전은 큰 반지름을 가질수록 높은 원심력을 형성하므로, 노즐(120)의 끝이 벽에 가까운 것이 유리하다. 따라서 흡입압 균일화부(130)는 벽에 밀착된 환형이 바람직하다.
노즐(120)은 실린더(110) 벽면을 타고 공기를 분사하되, 회전력을 발생시켜야 하므로, 노즐(120) 방향은 벽면의 원주 방향이어야 하며, 중력에 따라 응축수가 아래로 수집되어야 하므로 아래 방향이 바람직하다. 따라서 노즐(120) 방향은 벽면의 대각선 아래 방향일 수 있다. 노즐(120)은 흡입압 균일화부(130)와 연결된 입구와 실린더 하단(180)으로 토출되는 출구를 가진다. 입구에 비해 출구의 반경을 줄일 경우 유체의 유속이 증대되고, 출구에 비해 입구의 반경을 줄일 경우 소음이 저감되는 효과가 있다.
흡입압 균일화부(130)는 중심에 필터(140)의 일부를 구비하여 필터(140)를 감싸는 구조가 바람직하다. 본 실시예의 구조는 회전하는 공기의 중심으로부터 공기를 인가받아 필터링하는 필터(140)를 구비한다. 따라서 공간의 절약을 위해 환형인 흡입압 균일화부(130)의 내부에 필터(140)를 구비하는 것이 바람직하다.
필터(140)는 하단이 노즐(120)이 분사된 실린더 하단(180)과 연결되고, 상단은 배기구(160)와 연결된다. 원심력으로 인해 무겁고 입자가 큰 수분 콜로이드가 외각으로 이동한다. 따라서 비교적 수분 콜로이드가 적은 공기는 회전하는 공기의 중심에 존재한다. 이 공기를 배기해야 하므로, 내부에 공기가 지나갈 수 있는 통로가 필요하다. 이 통로에 필터(140)를 구비하는 것이 바람직하다.
필터(140)는 내부에 제습제를 구비할 수 있다. 특히 본 실시예와 같이 건조 공기를 이용하여 재생하는 경우, 가역적인 제습이 가능하고, 공기의 유동이 자유로운 실리카겔과 같은 제습제가 바람직하다.
필터(140)의 외주면에는 압축공기 저장부(150)를 구비한다. 압축공기 저장부(150)는 필터(140)의 외주면과 실린더(110)의 내주면 사이의 공간으로 형성될 수 있다. 압축공기 저장부(150)는 내부에 압축공기를 저장할 수 있는 공간이며, 배기구(160)는 압축공기 저장부(150)와 연결될 수 있다. 필터(140)의 배기구(160)와 압축공기 저장부(150) 사이에서 압축공기는 자유롭게 유동할 수 있는 구조이므로, 필터(140) 내부의 압력이 낮아지면 압축공기 저장부(150)의 압축공기가 자연스럽게 필터(140) 내부로 역류한다. 또한, 압축공기 저장부(150)의 공기는 압축공기가 필터(140) 내부의 제습제를 지나갈 때 발생하는 소음을 차단하는 역할도 수행한다.
실린더 하단(180)에는 배수 밸브가 구비되고, 실린더(110) 상단의 배기구(160)는 배기 밸브(190)와 연결된다. 배수 밸브(170)와 배기 밸브(190)는 동기화되어, 배기가 차단되었을 때 배수 밸브(170)가 열리도록 제어될 수 있다. 배수 밸브(170)는 개방되어, 수분 콜로이드가 압축공기의 회전에 따라 실린더(110)에 벽면에 부딪혀서 생성된 응축수를 배수할 수 있다. 본 실시예에서는 이와 별개로 필터(140) 내부의 압력을 낮추어 압축공기 저장부(150)에 축적된 압축공기가 필터(140)를 통해 역류하도록 제어하는 역할을 할 수 있다.
본 실시예는 동작과 정지가 잦은 공기압축기가 사용되는 분야에 특히 유용하다. 예를 들어 치과용 공기압축기는 의료 시술이 분절적으로 이루어지므로, 압축공기가 자주 소모된다. 따라서 공기를 자주 압축하여 공급해야 한다. 공기압축이 정지되었을 때마다 배기 밸브(190)가 닫히는데, 이때 배수 밸브(170)를 열면, 자동으로 건조된 압축공기가 역류하여 필터(140)를 재생할 수 있다. 따라서 항상 최적의 필터(140)로 건조된 압축공기를 사용할 수 있다.
따라서, 본 실시예의 구성에 따라, 제습기 내부의 공간기에 압축공기를 저장하는 용도로 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 공간기로 인한 공간 손실을 최소화하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 필터가 일체화된 제습기를 제공하는 효과가 있다.
또한, 필터로 유입되는 공기가 원활히 배기되는 효과가 있다.
또한, 제습기를 사용하지 않는 동안 역방향으로 건조공기가 주입되어 필터가 재생되는 효과가 있다.
또한, 용이하게 콜로이드가 제거되는 효과가 있다.
또한, 압축공기 내의 수분이 용이하게 응축되는 효과가 있다.
본 발명의 주된 개념인 노즐 구조와, 압축공기 저장부에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 해당하는 압축공기 저장부가 구비된 필터의 단면도이다.
필터(140)는 내부에 제습제가 포함되며, 제습이 수행되면 일방향으로 습한 공기가 유입된다. 이때, 유입구와 가까운 부분에 특히 많은 수분이 축적된다. 필터(140)를 재생할 때에는 건조공기가 토출되는 배기구(160) 방향으로 건조공기를 유입하는 것이 일반적이다. 이 경우 유입구와 가까운 부분의 수분이 우선 배출되며, 비교적 건조한 토출구 주변이 특히 건조된다. 이 경우 역방향으로 건조공기를 유입하기 위한 수단이 필요하다.
필터(140)의 외주면과 이격되게 하우징이 구비된다면, 필터(140)와 하우징 사이의 공간으로 압축공기 저장부(150)를 형성할 수 있다. 필터(140)에서 건조공기가 충분히 고압으로 토출된다면, 제습시 압축공기 저장부(150)에 압축공기가 축적된다. 배기 밸브(190)가 배기구(160)를 차단하고, 필터(140) 내부의 압력이 낮아지면, 외주면에 구비된 압축공기 저장부(150)로부터 압축공기가 필터(140) 내부로 유입되어 도 2a와 동일하게 필터(140)를 건조시킬 수 있다. 따라서, 필터(140)의 외부에 압축공기를 저장할 수 있는 압축공기 저장부(150)를 구비하고, 압축공기 저장부(150)를 필터(140)의 배기구(160)와 연결한 구조와, 배기구(160)와 필터(140) 하단에 구비된 배기 밸브(190)와 배수 밸브(170)로 필터(140)의 건조를 수행할 수 있다.
이때 필터(140)를 건조시키는 강도는 압축공기 저장부(150)의 부피와 건조시 압축공기가 압축공기 저장부(150)에 축적되는 압력에 비례한다. 도 2b와 같은 방법으로 필터(140)를 건조할 때 필터(140)를 완전히 건조시키기 위해서는 필터(140)를 자주 건조시켜야 한다. 따라서 건조기의 사용과 중지가 잦은 영역에서 사용할 때 특히 유리한 구조이다. 예컨대 치과용 공기 압축기의 건조기로 사용하기에 적합하다.
따라서, 콜로이드가 포함된 압축공기를 제습하는 필터(140)에 있어서, 필터(140)의 하단은 배수 밸브(170)가 구비된 유입구와 연결되고, 필터(140)의 상단이 필터(140)의 외주면을 감싸고, 압축공기를 저장하는 압축공기 저장부(150) 및 배기구(160)와 연결된 구조는 제습기가 정지할 때 자동으로 필터(140) 재생이 가능한 구조이다.
도 3은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 노즐 구조를 표현한 구조도이다.
노즐(120)이 일측에 구비된 경우 공기압이 불균일하여 와류가 생긴다. 이 와류는 공기의 흐름을 저해하므로, 공기가 실린더(110) 내부에서 회전하는 기간을 줄이게 된다.
도 3에서 도시된 실시예는 압축공기가 실린더(110)의 일측으로 유입되었을 때 이를 흡입압 균일화부(130)에 일시적으로 저장하여, 내부의 압력을 균일화하는 구조이다. 흡입압 균일화부(130)는 다수의 노즐(120)과 연결된다. 평형 상태에서 유체는 파스칼의 원리에 따라 내부 압력이 모두 균일하므로, 다수의 노즐(120)은 균일한 압력으로 공기를 유입받게 된다. 다수의 노즐(120)은 공기에 회전을 가하면서 하방으로 분사하기 위해 벽면을 타고 대각선 방향으로 구비된다. 이를 통해 원주 방향으로 균일한 공기를 분사할 수 있다. 공기가 균일하게 분사된 경우 와류가 생성되지 않으므로 공기는 유로를 따라 장기간 회전한다. 회전 중 공기에 포함된 수분 콜로이드는 원심력에 의해 벽면에 응착될 수 있다. 또한, 노즐(120)은 흡입압 균일화부(130)와 연결된 입구와 실린더 하단(180)으로 토출되는 출구를 가진다. 입구에 비해 출구의 반경을 줄일 경우 유체의 유속이 증대되고, 출구에 비해 입구의 반경을 줄일 경우 소음이 저감되는 효과가 있다.
도 1은 도 2와 도 3의 개념을 하나의 구조로 구현한 실시예로서 도 2나 도 3에 도시된 실시예는 독자적으로도 제습기 또는 제습 필터(140)로서 사용될 수 있다.
상기 상술된 상세한 구현예들은 단지 본 발명에 의한 바람직한 구현을 설명하기 위한 것에 불과하며, 이는 본 발명의 범주를 한정하기 위한 것이 아니다. 따라서, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 완성된 다수의 수정들 및 변형들은 첨부된 특허청구항들로서 정의된 본 발명의 범주 내에 있는 것이다.
110: 실린더 120: 노즐
130: 흡입압 균일화부 140: 필터
150: 압축공기 저장부 160: 배기구
170: 배수 밸브 180: 실린더 하단
190: 배기 밸브

Claims (9)

  1. 압축된 공기에 포함된 콜로이드를 실린더 내의 공간을 이용하여 상기 압축된 공기로부터 제거하는 제습기에 있어서,
    상기 실린더에 구비되며, 상기 실린더 하단으로 상기 공기를 분사하는 하나 이상의 노즐;
    상기 노즐과 연결되고, 상기 노즐에 균일한 압력을 가하는 공간을 형성하는 흡입압 균일화부;
    하단은 상기 실린더의 하단과 연결되고, 상단은 상기 실린더에 구비된 배기구와 연결된 필터; 및
    상기 필터의 외주면과 상기 실린더의 내주면 사이에 구비되고, 상단이 상기 실린더의 배기구 및 상기 필터의 상단과 통공된 압축공기 저장부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제습기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡입압 균일화부는 환형이고, 상기 노즐의 분사구가 균일한 간격으로 구비되는 것을 특징으로 하는 제습기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흡입압 균일화부는,
    상기 필터를 감싸는 것을 특징으로 하는 제습기.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 필터의 내측에 실리카겔이 구비된 것을 특징으로 하는 제습기.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 하단에 배수 밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 제습기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 실린더의 외주면에 대각선 하방으로 배열된 것을 특징으로 하는 제습기.
  9. 콜로이드가 포함된 압축공기를 제습하는 필터에 있어서,
    상기 필터의 하단에 연결되어 배수 밸브가 구비된 유입구;
    상기 필터의 상단과 연결되고, 상기 필터의 외주면과 이격되게 형성되어, 상기 필터의 외주면에 압축공기를 저장하는 압축공기 저장부를 형성하는 하우징; 및
    상기 압축공기 저장부 및 상기 필터의 상단과 통공된 배기구;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제습 필터.
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