KR102248425B1

KR102248425B1 - 공기 건조기 카트리지

Info

Publication number: KR102248425B1
Application number: KR1020200178407A
Authority: KR
Inventors: 문성원; 박상선
Original assignee: 주식회사 세명테크
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2021-05-06
Also published as: WO2022131425A1; EP4265320A1

Abstract

본 발명은 압축 공기 내에 포함된 수분과 유분 및 이물질을 카트리지 내부에서 다단계로 필터링함으로써 압축 공기의 클리닝 효과를 개선할 수 있으며, 하부에 오일 포집이 가능한 건조기 카트리지에 관한 것이다.

Description

공기 건조기 카트리지 {AIR DRYER CARTRIDGE}

본 발명은 압축공기 처리 시스템에 적용되는 건조기 카트리지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상용차용 압축공기 처리 시스템에 적용되는 공기 건조기의 필터 카트리지에 관한 것이다.

상용 차량에서는 크고 무거운 상용차량의 작동 제어를 위해 공압을 이용한 여러 작동 시스템들이 구비된다. 이러한 공압 시스템들의 예로, 서비스 브레이크 시스템, 공압 서스펜션 시스템, 주차 브레이크 시스템 등이 있다. 이러한 공압 시스템들을 구동하기 위해서는 고압의 압축 공기가 필요하며, 이러한 압축 공기는 엔진 또는 구동 모터에 의해 구동되는 압축기를 통해 생성된 다음 각각의 압축 공기를 소비하는 시스템의 리저버들로 전달된다.

한편, 압축기를 통해 공급되는 압축공기에는 유분과 수분을 포함하는 이물질이 포함되어 있는데, 이러한 압축 공기 내 유분, 수분 등의 이물질은 공압 시스템의 고장을 일으키거나 내구성을 저하시키는 등 시스템에 악영향을 끼치게 된다.

따라서, 압축공기를 생성하여 공급하는 시스템에 있어서, 생성된 압축공기의 유분 등 이물질을 걸러내고, 수분을 흡수하여 건조한 공기를 만들기 위해 필터 카트리지를 포함한 건조기 유닛이 구비된다.

도 1은 종래 건조기 유닛이 설치된 압축공기 처리 시스템의 예를 도시하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(10)에서 생성된 고압의 압축공기는 건조기 유닛(20)을 거치면서 유분과 수분이 제거된다. 특히 건조기 유닛(20)으로 유입된 압축 공기는 필터 카트리지(21)을 통과하면서 처리되고, 처리된 압축 공기는 밸브 어셈블리(22)를 통해 각 소비 회로 측으로 공급된다.

한편, 건조기 유닛 내 제습제가 포화 상태에 이르는 등, 충분한 제습 성능을 발휘하지 못하는 경우, 건조한 압축공기를 건조기 유닛 내로 되돌려 제습제 성능을 회복하기 위한 재생 공정이 실시될 수 있으며, 이 경우의 압축 공기 유동은 공급 시와 대체로 반대 방향의 흐름을 보인다.

압축 공기 처리 시스템에서, 이미 흡입 공기에 포함된 오염 입자 뿐만 아니라 압축 과정 중에 압축기로부터 압축 공기에 도입되는 오일- 및 카본 블랙 입자가 압축 공기로부터 제거되고, 압축 공기 내에 존재하는 수분이 제거된다. 이를 위해 상용차의 압축 공기 처리 시스템에는 일반적으로 압축 공기를 제습하고 바람직하게 오일- 및 오염 입자도 흡수할 수 있는 공기 건조기 카트리지가 제공된다.

이와 관련, 한국공개특허 제10-2018-0118715호 및 한국등록특허 제10-2079405호에서는 종래의 필터 카트리지의 예를 도시하고 있다.

종래의 건조기 유닛에는 카트리지 내부에 제습제가 수납되어 제습 성능을 확보하는 한편, 압축공기의 유입구 인근에 유흡착 필터를 설치하여 유분을 제거할 수 있도록 구성됨이 일반적이었다. 다만, 종래의 건조기용 카트리지 구조의 경우, 유흡착 필터만으로는 유분을 충분히 흡착 제거하는 것에 한계가 있었다. 또한, 유흡착 필터 인근에 체크 밸브를 설치하여, 재생 시 압축 공기가 유흡착 필터를 우회하도록 구성하고 있었는데, 이러한 체크 밸브를 추가로 설치함으로 인해 제조 원가가 상승하고, 체크 밸브 측에서 완전한 기밀을 이루지 못하는 문제가 발생하였다.

이에, 상용차량의 연비 및 시스템 내구성 개선 등을 위해 필터 카트리지의 수분 및 유분 제거 성능을 보다 개선하는 것이 요구된다. 또한, 필터 카트리지를 주기적으로 교체함에 있어서, 설치 및 교체 작업이 용이함은 물론, 보다 저렴한 비용으로 제작 가능한 필터 카트리지를 설계함으로써 교체 비용을 절감할 수 있는 공기 건조기 카트리지가 요구된다.

한국공개특허 제10-2018-0118715호 (2018. 10. 31.) 한국등록특허 제10-2079405호 (2020. 02. 13.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 압축 공기 내에 포함된 수분과 유분 및 이물질을 카트리지 내부에서 다단계로 필터링함으로써 압축 공기의 클리닝 효과를 개선할 수 있는 건조기 카트리지를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

특히, 본 발명에서는 카트리지 바디와 카트리지 하우징 사이에 좁은 압축공기 유로를 형성함에 있어서, 카트리지 바디와 하우징 사이에 1차적으로 유분 등을 필터링할 수 있는 사전 필터링 부재인 충돌 부재를 형성함으로써, 필터 카트리지의 유분 및 수분 제거 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 충돌 부재에 의해 1차적으로 유분 등이 필터링된 압축공기가 유흡착 필터를 통과하기 때문에, 유흡착 필터의 오염도를 저감시켜 유흡착 필터의 수명을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 필터링된 유분이 외부로 배출되지 않도록 포집하고, 포집된 유분을 원하는 시간과 장소에서 배출 가능하도록 구성함으로써 친환경적인 공기 건조기 카트리지를 구현하는 것에 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 상용차용 오일 포집형 공기 건조기 카트리지로서, 상측 일단부가 개방되고, 하측의 타단부는 폐쇄된 바닥면으로 이루어지는 하우징; 하우징 내부에 위치하며, 내부에 건조제가 수납된 카트리지 용기부; 및 상기 카트리지 용기부로 유입되는 압축 공기로부터 분리된 유분을 포집하기 위한 오일 포집용 지지체;를 포함하는 공기 건조기 카트리지를 제공한다.

또한, 상기 오일 포집용 지지체는 상기 하우징 내부의 바닥면에 세워진 적어도 하나의 격벽부와 상기 격벽부의 상단에 형성되는 베이스 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지를 제공한다.

또한, 상기 오일 포집용 지지체의 상기 베이스 플레이트의 반경 방향 단부에서, 상기 하우징의 내벽에 접촉하면서 일방향의 유동만을 허용하는 체크 밸브;를 더 포함하는 공기 건조기 카트리지를 제공한다.

또한, 본 발명의 공기 건조기 카트리지는 상기 카트리지 바디의 공기 유입구 상류에서 유분을 필터링할 수 있도록 상기 카트리지 바디 상에 설치되는 유흡착 필터;를 더 포함하고, 상기 체크 밸브는 상기 하우징 바닥면을 향해 하강하는 유동 만을 허용하도록 구성할 수 있다.

이 때, 상기 카트리지 용기부는 상기 오일 포집용 지지체 상에 위치하고, 상기 카트리지 용기부는 상단 중앙에 공기 유출구가 형성되고 하단이 개방된 원통형 카트리지와, 공기 유입구가 형성되며 상기 카트리지 바디의 하단 개방면에 결합하는 카트리지 캡으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 카트리지 용기부를 가압하도록 상기 오일 포집용 베이스 플레이트의 안착홈 상에 설치되는 스프링 부재; 및 상기 하우징의 개방면을 폐쇄하도록 구성되며, 상기 하우징 내로 공기가 이동할 수 있도록 유입 포트와 유출 포트가 형성된 커버부;가 포함될 수 있다.

한편, 상기 오일 포집용 지지체의 상기 격벽부는 2 이상의 원통형 격벽들을 포함하고, 상기 원통형 격벽들은 모두 동심일 수 있다. 또한, 상기 원통형 격벽들은, 그 하단부에서, 상기 하우징의 바닥면과의 사이에 유체가 흐를 수 있는 다수의 개구를 형성할 수 있으며, 바람직하게는 상기 원통형 격벽들의 하단부는 왕관 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 카트리지 용기부의 외측 둘레면과 상기 하우징 내벽 사이에는 압축 공기가 이동하기 위한 갭이 형성되고, 상기 갭 내에는 충돌 부재가 설치될 수 있다. 이 때, 상기 충돌 부재는 상기 카트리지 용기부의 외측 둘레면 또는 상기 하우징 내벽에 돌출 형성되며, 상기 갭을 통해 이동하는 공기를 가이드할 수 있도록 연속적으로 연장된 적어도 하나의 블레이드 타입 돌기부로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 충돌 부재는 나선형 블레이드 타입 돌기부이거나, 상기 카트리지 용기부의 중심축에 수직한 수평면에 평행한 수평 구간과 상기 수평면에 일정한 각도로 경사진 경사 구간이 교대로 배치된 블레이드 타입 돌기부일 수 있으며, 상기 블레이드 타입 돌기부의 수평 구간에는 상기 중심축 방향을 따라 형성된 다수의 유동홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 충돌 부재는 상기 카트리지 용기부의 중심축에 수직한 수평면에 평행하게 연장되는 다수의 수평 블레이드 돌기부들이 이격 배치되어 형성되며, 상기 수평 블레이드 돌기부에는 상기 갭의 상류와 하류 사이에 공기가 이동할 수 있도록 다수의 유동홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 충돌 부재는 상기 카트리지 용기부의 외측 둘레면 또는 상기 하우징 내벽에 돌출 형성되며, 상기 갭의 상류와 하류 간 공기 유동을 방해할 수 있도록 서로 이격 배치되는 다수의 돌기부들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지를 제공한다. 이 때, 상기 돌기부들은 'V'형 돌기부이거나 원형 돌기부일 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 돌기부는 상기 카트리지 용기부의 외측 둘레면에 형성되고, 상기 돌기부의 하부면이 상기 카트리지 용기부의 외측 둘레면과 이루는 각도(θ)가 0° < θ ≤ 90° 범위 내에 있도록, 상기 돌기부가 하향 배향되어 형성 되는 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 카트리지 바디와 하우징 사이 좁은 유로 상에 유흡착 필터로 유입되기 전 압축 공기의 유분 등을 1차적으로 필터링할 수 있는 충돌 부재를 구비함으로써, 필터 카트리지의 유분 및 수분 제거 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 이러한 충돌 부재 및 유흡착 필터를 통해 압축 공기 내에 포함된 수분과 유분 및 이물질을 카트리지 내부에서 다단계로 필터링함으로써 압축 공기의 클리닝 효과를 개선할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는 충돌 부재에 의해 압축 공기의 유분 등이 1차로 필터링된 다음 압축 공기가 유흡착 필터를 통과하기 때문에, 유흡착 필터의 오염도를 저감시켜 유흡착 필터의 수명을 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 'ㄷ' 형상의 가스켓을 밸브 하우징 측에 설치함으로써, 내압에 따른 밀폐력이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 오일 포집용 지지체를 통해 분리된 오일을 포집하고, 포집된 오일이 누출되지 않도록 저장함으로써 오일의 배출로 인한 환경 오염 문제를 해소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 건조기 유닛이 설치된 압축공기 처리 시스템의 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 건조기용 카트리지의 단면을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 건조기용 카트리지의 분해도이다.
도 4는 도 2의 A-A' 단면을 도시한 것이다.
도 5는 도 2의 제2 격벽의 하단 개구를 확대 도시한 것이다.
도 6은 도 2의 예에서 압축 공기 공급 및 재생 시 공기 흐름을 도시한 것이다.
도 7A 내지 도 7D는 본 발명에 따른 건조기용 카트리지의 외벽에 설치되는 충돌 부재의 세부 구조의 바람직한 예를 도시한 것이다.
도 8A 내지 도 8D는 본 발명에 따른 건조기용 카트리지의 외벽에 설치되는 충돌 부재의 세부 구조의 또 다른 예를 도시한 것이다.
도 9A 및 도 9B는 충돌 부재의 측면 각도를 달리한 예를 도시하고 있다.

이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 따라서, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 일부 구성요소들에 대한 치환이나 변경이 이루어질 수 있다.

이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 장치를 사이에 두고 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 설명하고 있는 공기 건조기 카트리지는 종래의 건조기용 카트리지와 마찬가지로, 압축공기 내 유분을 제거하고, 압축 공기를 건조시켜 일방향으로 공급하도록 구성되는 한편, 일정한 조건에 따라 카트리지 재생을 위해 압축 공기를 반대 방향으로 흐르게 한 다음 대기로 배출하는 과정을 수행할 수 있도록 구성된 것을 의미한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 공기 건조기 카트리지 또한 압축공기가 유입되는 유입 포트와 압축 공기가 배출되는 배출 포트를 포함하도록 구성되는 바, 여기서 사용되는 용어 '유입'과 '유출'은 압축 공기 처리 시스템의 동작 상태에 따라 상대적으로 결정되는 개념으로, 압축 공기의 유동 방향과 관련된다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, 압축 공기가 공급되는 상태, 즉 압축기에서 생성된 공기가 공기 건조기 카트리지로 유입된 다음, 밸브 어셈블리 측으로 유출되는 상태를 기준으로 '유입'과 '유출'을 설명한다. 참고로, 재생 시에는 카트리지 내부에서 이와는 반대 방향의 공기 유동을 보이기 때문에, '유입'과 '유출'은 압축 공기 공급시와는 반대가 된다는 점은 이 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 명세서에서 압축 공기가 '처리'된다고 함은, 압축 공기가 필터 카트리지를 통과하면서 압축 공기 내 유분과 수분 및 이물질들이 필터링되는 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 공기 건조기 카트리지를 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 건조기용 카트리지의 단면을 도시한 것이고, 도 3은 도 2의 건조기용 카트리지의 각 구성을 분해하여 도시한 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 공기 건조기 카트리지(100)는 수직방향의 중심축에 대해 실질적으로 회전 대칭으로 형성되고, 대체로 원통형의 하우징(110) 내부에 건조제가 채워진 카트리지 용기부(130) 및 오일 포집용 지지체가 수납되는 형태를 갖는다. 도 2에 도시된 것처럼, 상기 원통형의 하우징(110)은 공기 건조기 카트리지(100)의 외부 하우징(110)을 구성하는 것으로, 카트리지 내부 구성들을 보호하고, 내부로 유입된 압축공기가 누출되는 것을 방지하도록 기능한다.

따라서, 상기 하우징(110)은 일단이 개방된 개방면을 갖는 구조이며, 그 맞은편 타단은 폐쇄된 형상이다. 예를 들어, 상기 하우징(110)은 금속 박판을 딥드로잉 가공하여 제작한 컵 형상일 수 있으며, 상단이 개방된 형태로 이루어진다.

본 발명에서는 압축기로부터 생성된 압축공기가 하우징(110) 상부면으로부터 유입되어 하우징(110) 바닥 쪽으로 흐른 다음 내부 건조제를 통과하여 다시 하우징(110) 상부면을 통해 외부로 배출되도록 구성된다.

따라서, 본 구현예에서의 하우징(110)은 하단부가 폐쇄된 형태로 압축 공기의 유동 과정에서 분리된 오일 등을 포집하기 용이한 구조로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 하우징 바닥면(112)을 라운드지게 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 2에서와 같이, 하우징 바닥면(112)은 아래로 볼록한 구면으로 형성될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징 바닥면(112)으로부터 오일 포집용 지지체(120), 카트리지 용기부(130)가 차례로 적층되고, 커버부(150)에 의해 하우징(110)의 개방면이 폐쇄된다. 상기 카트리지 용기부(130)와 상기 오일 포집용 지지체(120) 사이에는 스프링 부재(142)가 삽입되고, 이 스프링 부재(142)가 카트리지 용기부(130)를 가압함에 따라 카트리지 용기부(130) 내부에 수납된 건조제의 밀도가 증가한다.

특히, 본 발명의 바람직한 구현예서는 스프링 부재(142)가 하우징(110) 하단의 오일 포집용 지지체(120)와 카트리지 용기부(130) 사이에 위치하면서, 카트리지 용기부(130)를 상방으로 가압하는 상향식 구조로 이루어진다.

또한, 커버부(150) 중앙에는 카트리지 용기부(130)를 통과한 압축공기가 밸브 어셈블리 측으로 이동하기 위한 유출 포트가 형성되고, 그 주변으로 압축기에서 생성된 압축 공기가 유입되기 위한 유입 포트가 형성된다.

본 구현예에 따르면, 공간 활용도를 높여 상향식 구조의 공기 건조기 카트리지(100)를 컴팩트하게 구성하기 위해, 스프링 부재(142)의 주변 공간에는 유흡착 필터(141)가 위치한다.

특히, 본 발명에서는 상기 유흡착 필터(141)를 통과하기 전 카트리지 용기부(130)의 외벽과 하우징(110) 내벽 사이의 갭(147)에 형성된 충돌부재를 통해 1차적으로 유분이 필터링되는 것에 특징이 있다.

이하, 유분을 1차로 필터링하기 위한 카트리지 용기부(130)의 구성을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.

상기 카트리지 용기부(130)는 건조제를 수납하는 용기 전체를 의미하는 것으로, 상기 카트리지 용기부(130)는 대체로 원통형인 카트리지 바디(130a)와 상기 카트리지 바디(130a)의 개구를 덮는 카트리지 캡(130b)을 포함하는 것을 의미할 수 있다. 다만, 카트리지 용기부(130)의 분할 형태는 제시된 예로만 제한되는 것은 아니고, 내부에 건조제를 수납할 수 있는 것이라면 제한 없이 적용 가능한다.

상기 카트리지 용기부(130)에 채워지는 건조제는 제올라이트와 같이 제습 기능을 갖는 분말의 건조제일 수 있으며, 또는 건조제가 함침된 구조체일 수도 있다. 이러한 건조제는 카트리지 용기부(130)의 내부 공간 내에 가득 채워지게 되고, 스프링 부재(142)에 의해 카트리지 용기부(130)가 가압됨에 따라 건조제의 밀도가 충분히 증가될 수 있다.

도 2의 구현예에서는 카트리지 용기부(130)가 카트리지 바디(130a)와 카트리지 캡(130b)으로 분할 구성된 것을 예시하고 있다. 구체적으로, 상기 카트리지 용기부(130)는 대체로 원통형이며 상단 중앙에는 공기 유출구(132)가 형성되고 하단이 개방된 카트리지 바디(130a)와, 상기 카트리지 바디(130a)의 아래 개방면을 덮는 카트리지 캡(130b)을 포함한다. 이 때, 상기 카트리지 바디(130a)의 중앙 공기 유출구(132)로 내부에 수납된 건조제가 누출되는 것을 방지하기 위해, 상기 공기 유출구에는 부직포 등 다공성 부재가 설치될 수 있다. 또한, 카트리지 바디(130a)와 카트리지 캡(130b)의 사이에는 밀봉을 위해 실링부재가 삽입될 수 있다.

상기 카트리지 바디(130a)는 커버부(150)에 밀착되고, 상기 커버부(150)의 유입 포트를 통해 유입된 공기가 하우징(110) 저부로 이동하기 위한 유로를 제공한다.

이를 위해, 상기 카트리지 바디(130a)는 하우징(110)의 내벽과 카트리지 바디(130a)의 외벽 사이의 갭(147)을 형성하고, 이 갭(147)으로 압축 공기가 안내될 수 있도록 중앙의 공기 유출구(132)로부터 하우징(110) 외벽을 향해 연장되는 숄더부(131)를 포함한다.

원통형의 카트리지 바디(130a)는 하우징(110) 내벽과 대체로 일정한 간격의 갭(147)을 형성하며, 이 갭(147) 사이에는 압축 공기 내에 포함된 오일을 1차적으로 분리하기 위한 충돌 부재(133)가 형성된다.

상기 충돌 부재(133)는 카트리지 용기부(130) 또는 하우징(110) 상에 돌출 형성되는 것으로, 상기 갭(147)을 통해 이동하는 공기가 상기 충돌 부재(133)에 충돌하면서 유분과 이물질 등을 1차적으로 필터링하도록 구성된다. 바람직하게는 상기 충돌 부재(133)가 카트리지 용기부(130) 또는 하우징(110)에 밀착하도록 구성할 수 있으며, 이러한 충돌 부재(133)의 구체적인 구성은 후술하기로 한다.

상기 카트리지 캡(130b)은 상기 카트리지 바디(130a)의 하단 개방면에 결합하는 원통형 덮개로, 실링 부재(146)에 의해 카트리지 바디(130a)의 내측면을 밀봉한다.

상기 카트리지 캡(130b)의 덮개면(134)에는 내부의 건조제 측으로 압축공기가 유입되기 위한 유입구(137)가 형성되며, 이 유입구(137)로 압축공기가 유입되기 전 오일과 이물질을 2차로 필터링하기 위한 유흡착 필터(141)가 설치된다. 이러한 유흡착 필터(141)는 카트리지 캡(130b) 상에 설치되는 고리형 필터 부재이다.

또한. 상기 카트리지 캡(130b)은 스프링 부재(142)를 안착하기 위한 중앙의 안착홈(138)이 형성되고, 상기 유흡착 필터(141)를 설치할 수 있도록 이 안착홈으로부터 반경 방향으로 연장된 지지 구조를 포함한다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 카트리지 캡(130b)은 중앙의 안착홈(138) 부근에서 덮개면(134)으로부터 하방으로 경사지게 연장되는 가이드 면(135)과 이 가이드면에서 카트리지 중심축에 수직한 반경방향으로 연장되는 플랜지부(136)를 포함한다.

또한, 가이드 면(135)에는 중심으로부터 방사 상으로 연장되는 다수의 리브(139)들이 형성되며, 인접한 리브(139)들 사이에는 상기 덮개면(134) 상의 유입구(137)가 위치할 수 있다.

방사상으로 연장 형성된 다수의 리브(139)들은 카트리지 용기부(130)를 구조적으로 보강하는 보강 리브일 뿐 아니라, 상기 유입구(137)들 전단에 유흡착 필터(141)가 고정 설치될 수 있도록 지지한다. 유흡착 필터(141)는 충돌 부재(133)를 통해 필터링된 압축 공기를 2차로 필터링하기 위한 것으로, 다공성 재료나 부직포로 구성된다. 일반적으로 상기 유흡착 필터(141)는 상기 리브(139)들의 둘레에 다공성 재료나 부직포가 랩핑(wrapping)되는 방식으로 제작된다. 따라서, 상기 유흡착 필터(141)는 상기 리브(139)들에 의해 카트리지 캡(130b)의 유입구(137)에 이격된 상태로 고정 설치된다. 또한, 도 2 및 도 3에서와 같이, 상기 유흡착 필터(141)는 상기 리브(139)들의 둘레에 랩핑됨에 따라 덮개면(134)과 플랜지부(136) 사이에 완전히 밀착되면서 감겨질 수 있기 때문에, 상기 유흡착 필터(141)를 우회하는 공기 유동을 완전히 차단하여 유흡착 필터(141)의 필터링 성능을 극대화할 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 것처럼, 상기 카트리지 캡(130b)에는 리브(139)가 설치된 위치를 제외하고는 유흡착 필터(141)의 내측으로는 모든 영역에서 유입구(137)를 형성할 수 있으므로, 덮개면(134) 상에 비교적 큰 면적으로 유입구(137)를 형성할 수 있다. 따라서, 이러한 유입구(137)들의 면적을 충분히 크게 함으로써, 건조제와 압축 공기의 접촉 면적을 증가시켜 건조제의 건조 효율을 개선할 수 있다. 이 때, 유입구 하단의 경사진 가이드면을 통해 일부 통과된 유분들도 하방의 오일 포집용 지지체 측으로 안내될 수 있다.

이와 같은 구성을 통해, 압축기로부터 유입되는 압축 공기의 경우, 건조제를 통과하기 전에 2단계에 걸쳐 유분을 필터링할 수 있으므로, 유분 제거 성능을 크게 개선할 수 있다.

한편, 상기 하우징 바닥면(112) 상에는 분리된 오일을 포집하기 위한 오일 포집용 지지체(120)가 위치한다. 또한, 상기 오일 포집용 지지체(120)는 하우징(110) 바닥에 설치되어 하우징(110) 내부에 수납되는 부품들을 지지하도록 구성된다.

상기 오일 포집용 지지체(120)는 하우징(110) 내부의 바닥면에 세워진 적어도 하나의 격벽부와 상기 격벽부의 상단에 형성되는 베이스 플레이트(123)로 구성될 수 있다.

상기 격벽부는 하우징(110)의 바닥면에 밀착하여 세워지고, 그 상단의 베이스 플레이트(123)를 통해 하우징 내부 구성들을 지지한다. 상기 격벽부는 하우징 바닥면(112)에 포집된 오일 등이 주변으로 흘러 넘치는 것을 방지하기 위한 것으로, 하우징의 중심축에 대체로 수직하게 연장된 하나 이상의 원통형 격벽으로 이루어질 수 있다. 다만, 상기 격벽은 유체의 흐름을 완전히 차단해서는 안되고, 하부로는 유체의 이동을 허용하도록 구성되어야 한다. 이를 위해, 상기 격벽의 하부에는 하우징 바닥면(112)을 타고 유체가 흐를 수 있도록 하나 이상의 개구(203)가 형성된다. 예를 들어, 도 2 및 도 5에서와 같이, 상기 격벽의 하단부는 다수의 아치부(202)를 포함하는 왕관 형상으로 구성될 수 있다. 유체의 흐름에 따라 아치부(202)의 크기와 개수 및 아치부(202) 간의 간격은 적절히 선택될 수 있으며, 바람직하게는 다수의 아치부가 일정한 간격을 두고 격벽의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 또한 개구부(203)의 형상은 아치부를 포함하는 구조에 한정되는 것은 아니며, 베이스 플레이트(123)의 아래에서 대체로 수직한 격벽을 포함하는 구조에 있어서, 격벽 지지면(201)에 인접한 개구를 통해 유체 흐름이 가능한 구조라면 제한 없이 적용될 수 있다.

이러한 원통형 격벽을 통해, 차량의 움직임에 따라 내부 포집된 오일이 요동치더라도, 격벽부에 의해 오일이 오일 포집용 지지체(120) 바깥의 압축공기 측으로 배출되는 것을 제한할 수 있다. 또한 오일 포집용 지지체(120) 내부에 포집된 오일은 각 격벽의 개구를 통해 지속적으로 격벽 내외로 이동할 수 있기 때문에 오일 점착을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 격벽부는 적어도 2 이상의 격벽들(121, 122)로 이루어질 수 있다. 도 2에서는 2 개의 격벽(121, 122)으로 격벽부를 구성한 예로, 2 개의 격벽(121, 122)은 중심축을 중심으로 한 동심의 원통형 격벽으로 이루지고 있다. 도 4에서는 A-A' 단면을 도시한 것으로, 동심의 두 원통형 격벽, 즉 제1 격벽(121)과 제2 격벽(122)이 일정한 간격을 두고 배치되는 것을 나타내고 있다. 이와 같이 동심의 제1 격벽(121)과 제2 격벽(122)을 구성함으로써, 실질적으로 오일을 포집하는 중앙의 제1 챔버와, 그 둘레의 제2 챔버가 구획되는 효과를 거둘 수 있다. 따라서, 동심의 격벽들로 인해, 격벽의 개구를 통해 오일 포집용 지지체(120) 바깥으로 배출되는 오일량을 2단으로 저감시킬 수 있다. 또한 동심의 격벽들로 인해, 스프링 부재(142)의 가압력이 비교적 균일하게 건조제 측으로 미치도록 스프링 부재(142)를 지지할 수 있으므로, 건조제 전 영역에 걸쳐 균일한 건조 성능을 확보할 수 있다.

또한, 상기 유흡착 필터(141)가 상기 제 2 격벽의 상측에 위치하여 제2 격벽(122)에 의해 상기 유흡착 필터(141) 및 플랜지부(136)를 압착하도록 구성하는 경우, 유흡착 필터(141)의 기밀 성능을 보다 개선할 수 있다. 이를 위해, 상기 플랜지부(136)는 상기 제2 격벽(122)의 상측 베이스 플레이트(123) 면에 충분히 맞닿아 있도록 구성될 수 있다.

이와 관련, 상기 격벽부 상에 일체로 형성되는 베이스 플레이트(123)는 오일이 흘러내를 수 있도록 공기 건조기 카트리지(100)의 중심축으로부터 반경 방향으로 아래로 경사진 경사면을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 베이스 플레이트(123)는 경사면을 통해 플랜지부(136)를 지지하게 된다. 한편, 상기 베이스 플레이트(123)의 중앙에는 스프링 부재(142)를 위한 안착홈(124)이 형성되며, 이 안착홈(124)에 위치한 스프링 부재(142)를 통해 상기 카트리지 용기부(130)를 가압하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는 도 2에서와 같이, 상기 스프링 부재(142)가 상기 카트리지 용기부(130) 내의 건조제의 밀도가 증가하도록 카트리지 용기부(130)를 충분히 가압하게 되며, 이와 같은 가압 상태에서 상기 카트리지 캡(130b)의 플랜지부(136)가 오일 포집용 지지체(120)의 베이스 플레이트(123) 상면에 지지된 상태를 유지하도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 베이스 플레이트(123)는 하우징(110)의 내측면에 거의 인접하도록 반경 방향으로 연장되고, 연장된 단부 상에 체크 밸브(125)가 위치하도록 구성할 수 있다. 상기 체크 밸브(125)는 상기 하우징(110)의 내벽에 접촉하면서 일방향의 유동만을 허용하도록 구성되며, 바람직하게는 고무와 같은 탄성을 갖는 재질로 이루어질 수 있다.

도 2 및 도 3에서와 같이, 이러한 체크 밸브(125)는 베이스 플레이트(123)의 반경 방향 단부에 형성된 고리형 홈에 고정될 수 있으며, 하우징(110)의 내벽에 밀착된 상태에서 하방으로의 유동은 허용하는 반면, 하우징 바닥면(112)으로부터 상방으로의 유동은 허용하지 않도록 구성된다. 따라서, 포집된 오일 일부가 오일 포집용 지지체(120)의 격벽부를 통과하더라도 상기 체크 밸브(125)에 의해 외부로 배출되는 것이 제한된다.

한편, 상기 하우징의 바닥면은 개방 가능한 형태로 구성할 수 있으며, 바람직하게는 내벽에 나사산이 형성된 오일 배출구(113)가 하우징 바닥면(112)에 형성되고, 이 오일 배출구(113)에 나사 체결되는 엔드 플러그(114)가 설치될 수 있다. 이러한 하우징(110)의 오일 배출구(113) 및 엔드 플러그(114)를 통해, 필요에 따라 오일 포집용 지지체(120) 내부에 포집된 오일을 외부로 배출하도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 오일 포집용 지지체(120) 내부의 오일 잔류량을 측정하기 위한 센서가 포함될 수 있으며, 상기 센서의 검출 결과에 따라 운전자에게 오일 배출을 경고하는 알람을 송출하도록 구성할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 스프링 부재(142)가 건조제를 위쪽 방향으로 가압하는 상향식 구조를 가지며, 특히 압축공기의 필터 카트리지 내 유입구(137) 및 배출구가 상부의 커버부(150)에 위치하는 것에 또 다른 특징이 있다.

본 발명에 따른 공기 건조기 카트리지(100)는 그 상부면이 밸브 어셈블리를 포함하는 압축 공기 처리 시스템에 부착되는 부착면으로 기능하며, 따라서 하우징(110)의 개방된 상부면에는 체결 구조를 갖는 커버부(150)에 의해 밀봉될 수 있다.

이와 관련, 카트리지 용기부(130)의 상단에는 상기 하우징(110)과 결합하면서 상기 카트리지 용기부(130)를 내부에 고정시키기 위한 커버부(150)가 설치된다. 따라서, 상기 커버부(150)는 상기 하우징(110)의 개방면 측에 위치하며, 상기 커버부(150)는 하우징(110)의 개방면의 덮개로 기능한다. 상기 커버부(150)는 하우징(110)의 개방면을 부분적으로 폐쇄하게 되는데, 여기서 하우징(110)의 개방면을 부분적으로 폐쇄한다는 것은 하우징(110) 내외로 공기가 이동하기 위한 유입 포트와 유출 포트를 제외한 커버부(150)의 나머지 영역에서는 유체의 이동이 제한됨을 의미한다. 따라서, 상기 커버부(150)는 유입 포트와 유출 포트를 제외하고는 하우징 내부로의 유체 이동이 불가능하도록 완전히 밀봉된다.

이러한 커버부(150)와 관련, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 커버부(150)는, 도 2에서와 같이, 공기 건조기 카트리지(100) 내부에서의 압축 구조를 보강하기 위한 보강판(151)과, 상기 보강판(151) 상부에서 상기 보강판(151)에 고정되며 상기 하우징(110)의 단부와 플랜지형 시임 방식 등을 통해 체결되는 시밍캡(152)으로 구성될 수 있다. 한편, 이러한 플랜지형 시임 방식의 체결 구조와는 달리, 상기 커버부(150)가 용접 등을 통해 하우징(110)에 완전히 고정되도록 구성할 수도 있다.

한편, 공기 건조기 카트리지(100)는 공기 처리 시스템의 밸브 어셈블리 상에 직접 장착되어야 하므로, 공기 건조기 카트리지(100)는 공기 처리 시스템에 장착되기 위한 체결 구조가 구비되어야 한다. 따라서, 상기 커버부(150)는 공기 처리 시스템의 밸브 어셈블리에 직접 장착되기 위한 체결 구조를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 상기 보강판(151) 중앙의 유출 포트의 둘레에 나사산을 형성하여 밸브 어셈블리의 입구 측 넥부와 나사 결합되도록 구성할 수 있다.

또한, 상기 보강판(151)에는 중앙의 유출 포트 주변으로 적어도 하나의 유입 포트가 형성될 수 있으며, 이 유입 포트의 내측으로 시밍 캡의 일측 플랜지가 삽입 고정될 수 있다. 이 때, 상기 시밍 캡의 외측, 즉 밸브 어셈블리 측으로는 압축공기의 기밀을 유지하기 위한 가스켓(153)이 설치될 수 있으며, 바람직하게는 상기 가스켓(153)은 중심축을 향해 열린 'ㄷ' 형상의 단면을 갖는 고리형 가스켓일 수 있다. 이와 같이 'ㄷ' 형상의 단면을 갖는 가스켓(153)을 적용함으로써, 내압에 따른 밀폐력이 향상되어 공기 건조기 카트리지(100)의 기밀 성능이 더욱 개선될 수 있다. 상기 고리형 가스켓(153)은 하부가 시밍 캡(152)의 요철부에 인입되어 고정되며, 상기 시밍 캡의 요철부 외측에서 카트리지 중심축을 향해 돌출된 돌출부를 형성할 수 있다. 이를 통해 도 2에서와 같이 'ㄷ' 형상의 단면 구조를 가질 수 있으며, 공기 건조기 카트리지 상단에 위치하는 밸브 하우징(미도시)에 카트리지가 결합할 경우, 고리형 가스켓(153)의 단면 구조에 의해 내압에 따른 밀폐력이 향상될 수 있다.

또한, 하우징(110) 내부에서 압축 공기 유로 상의 기밀을 충분히 확보하기 위해, 분리된 각각의 구성들, 즉 보강판(151)과 카트리지 바디(130a) 사이, 그리고 카트리지 캡(130b)와 카트리지 바디(130a) 사이에는 각각 실링 부재(145, 146)가 삽입될 수 있다. 이러한 실링 부재로 오-링이 사용될 수 있으며, 충분한 기밀 효과를 내면서 고정되기 위해, 카트리지 캡(130b)의 외측과 보강판(151)의 외측에는 각각 오-링이 고정될 수 있는 홈이 형성될 수 있다

도 6에서는 압축 공기의 공급 및 재생 시의 공기 유동이 도시되어 있다. 특히 도 6에서 실선의 화살표는 압축 공기의 공급 시를 나타내는 것이며, 점선의 화살표는 재생 시의 공기 유동을 나타내는 것이다.

압축 공기의 공급 시를 살펴보면, 압축기를 통해 유입된 압축공기는 커버부(150)의 유입포트를 통해 하우징(110) 상부 측으로 유입된 후, 하우징 내벽과 카트리지 용기부(130)의 외벽 사이 갭(147)을 통해 하우징 하부 측으로 이동하게 된다. 이 때, 상기 갭(147)을 통과하는 공기는 갭(147) 내의 충돌 부재(133)에 부딪히면서 유분 등이 충돌 부재(133) 상에 분리되어 잔존하게 된다. 참고로 분리된 유분은 충돌 부재(133) 상에 잔존해 있거나, 중력으로 인해 하우징 외벽을 타고 하우징 바닥 쪽으로 떨어지게 된다. 이후, 분리된 오일들은 하우징 바닥면(112)의 오일 포집용 지지체(120) 측으로 유입되고, 유입된 오일은 오일 포집용 지지체(120) 내부에 잔류하게 된다.

한편, 상기 갭(147)을 통과한 압축 공기는 유흡착 필터(141)를 통과하면서 2차로 필터링되고, 이후 카트리지 용기부(130) 내부의 건조제를 통과하면서 수분이 제거되는 3차 필터링 과정을 거치게 된다. 3단계에 걸친 필터링 과정을 통해 처리된 압축 공기는 유출 포트를 통해 밸브 어셈블리 측으로 배출된다.

이러한 3단계의 필터링 과정을 통해, 공기 건조기 카트리지(100)를 통과한 압축 공기에 대한 개선된 클리닝 효과를 제공할 수 있다.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 건조기용 카트리지의 외벽에 설치되는 충돌 부재(133)의 구체적인 구현예들을 각각 도시한 것이다.

각각의 충돌 부재(133)들은 하우징(110)과 카트리지 용기부(130) 사이의 갭(147) 내에 배치되는 것으로, 사출 성형에 의해 카트리지 용기부(130)와 일체로 형성될 수 있다. 다만, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 충돌 부재(133)는 상기 하우징(110)의 내벽 상에도 형성될 수 있으며, 예를 들어, 상기 충돌 부재(133)는 금속 하우징의 외벽에 주름을 형성하는 방식으로 제작될 수 있다. 다만, 하우징은 고압을 견딜 수 있도록 제작되어야 하는 바, 응력 집중으로 인한 파손을 방지하는 관점에서는, 상기 충돌 부재(133)가 카트리지 용기부(130)와 일체로 성형되는 것이 보다 바람직하다. 이하에서는 상기 충돌 부재(133)가 카트리지 용기부(130) 상에 형성되는 것을 예시로 하여 설명하며, 하우징 상에 형성되는 충돌 부재(133) 또한 상응하는 구조를 가질 수 있다.

먼저, 도 7a 내지 도 7d는 블레이드 타입의 돌기부를 도시하고 있다.

구체적으로, 이러한 블레이드 타입 돌기부는 상기 갭(147)의 하류로부터 상기 갭(147)의 상부 측으로 공기를 가이드할 수 있도록, 연속적으로 연장된 적어도 하나의 블레이드 타입 돌기부로 이루어질 수 있다.

이 때, 상기 충돌 부재(133)는 도 7a에서와 같이 나선형 블레이드 타입 돌기부일 수 있으며, 도 7b에서와 같이, 수평 구간(133a)과 경사 구간(133b)을 갖는 블레이드 타입 돌기부일 수도 있다. 여기서 적어도 하나의 블레이드 타입 돌기부로 이루어진다는 의미는 하나의 돌기부만이 카트리지 용기부(130)의 둘레를 따라 연속되어 형성되거나, 다수의 연속적인 돌기부들이 소정의 간격을 두고 서로 이격되면서 카트리지 용기부(130)의 둘레를 따라 연장 형성될 수 있다는 의미이다.

이 때, 다수의 돌기부들이 포함되는 예의 경우, 하나의 돌기부만으로 충돌 부재(133)를 형성하는 경우에 비해 압축 공기가 유동할 수 있는 유로의 수가 늘어나게 된다. 블레이드 타입 돌기부의 개수 및 각도는 요구되는 요구되는 공기 유동 및 유분 필터링 성능 등에 따라 적절히 조절될 수 있다.

도 7a에 도시된 것처럼, 나선형 블레이드 타입 돌기부는 수평면과 일정한 각도를 이루면서 연장되는 구조를 가진다. 이러한 나선형 블레이드 타입 돌기부의 경우, 공기 흐름은 비교적 원활하며, 원심력에 의해 유분이 분리될 수 있도록 구성된다. 다만, 공기와 돌기부 간의 충돌이 충분하게 이루어지지 않기 때문에, 상대적으로 유분 필터링 효과가 제한적일 수 있다.

또한, 도 7b에서는 다수의 수평 블레이드 돌기부들을 포함하는 예를 도시하고 있다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 충돌 부재(133)는 상기 카트리지 용기부(130)의 중심축에 수직한 수평면에 평행하게 연장되는 다수의 수평 블레이드 돌기부(133)들이 이격 배치되어 형성되며, 상기 수평 블레이드 돌기부(133)에는 상기 갭(147)의 상류와 하류 사이에 공기가 이동할 수 있도록 다수의 유동홀(H)이 형성되는 것을 특징으로 한다. 이러한 예에서는 수평 블레이드 돌기부는 상류와 하류 간의 공기 유동 통로로는 기능하지 못하며, 단지 압축 공기의 챔버로만 기능한다. 따라서, 본 구현예에서는 압축 공기가 상부로 이동할 수 있도록 공기 유동홀(H)이 수평 블레이드 돌기부 상에 형성되어야 한다. 이러한 공기 유동홀(H)은 수평 블레이드 돌기부(133) 상에 일정한 간격을 두고 형성될 수 있으며, 중심축에 평행한 수직 방향으로는 인접한 수평 블레이드 돌기부 상의 홀들이 서로 엇갈리게 배치됨으로써 공기 충돌에 의한 유분 필터링 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 7c에서는 도 7a와 나선형 블레이드와 도 7b의 수평 블레이드가 조합된 예를 도시하고 있다. 도 7c를 참고하면, 본 구현예에서의 충돌 부재(133)는 상기 카트리지 용기부(130)의 중심축에 수직한 수평면에 평행한 수평 구간(133a)과 상기 수평면에 일정한 각도로 경사진 경사 구간(133b)을 포함하도록 구성된다. 바람직하게는, 이러한 수평 구간(133a)과 경사 구간(133b)은 연장 방향을 따라 교대로 배치되며, 이를 통해 빠른 속도로 공기가 회전하면 상승하는 과정에서 원심력에 의한 유분 필터링 효과가 구현될 수 있는 한편, 공기의 흐름이 변하는 과정에서 공기가 돌기부에 충분히 충돌할 수 있기 때문에 충돌에 의한 유분 필터링 효과도 거둘 수 있다. 이 때, 분리된 유분은 경사면을 따라 내려오면서 수평 구간(133a)에 일부 유착되는 문제가 발생할 수 있다.

이에 본 발명의 바람직한 구현예에서는 수평 구간(133a)에 구배를 두어 분리된 오일이 블레이드 상에 유착되지 않고, 중력에 의해 하방으로 모일 수 있도록 구성할 수도 있다. 이러한 예에서는 수평 구간(133a) 또한 수평면에 평행하지 않도록 일정한 각도를 가지고 연장되며, 따라서, 서로 다른 각도를 갖는 2 이상의 돌기부 그룹을 포함하도록 충돌 부재(133)가 구성된다.

또한, 수평 구간(133a)에서 오일이 유착되는 것을 방지하기 위해, 도 7d에서와 같이 상기 수평 구간(133a)에 상기 중심축 방향을 따라 형성된 적어도 하나의 유동홀(H)을 포함하도록 구성할 수 있다. 이러한 유동홀(H)은 공기의 흐름에는 대체로 수직하므로, 공기 흐름에는 거의 영향을 미치지 않으며, 유착된 오일을 하부로 배출하는 기능을 주로 담당하게 된다.

도 8a 내지 도 8c에서는 일정한 패턴을 갖도록 배치된 다수의 돌기부로 충돌 부재(133)를 구성한 예들을 도시하고 있다.

도 8a 내지 도 8c의 예에서, 상기 충돌 부재(133)는 상기 카트리지 용기부(130)의 외측 둘레면에 돌출 형성되는 것으로, 상기 갭(147)의 상류와 하류 간 공기 유동을 방해할 수 있도록 서로 이격 배치되는 다수의 돌기부들로 이루어진다.

특히, 상기 돌기부들은 상기 카트리지 용기부(130)의 중심축에 수직한 수평면에 평행하게 일정한 간격을 두고 이격 배치되는 다수의 돌기부들로 구성되는 제1그룹(133c)과 상기 제1그룹의 돌기부(133c)들과는 엇갈리게 배치되며, 상기 수평면에 평행하게 서로 일정한 간격을 두고 이격 배치되는 다수의 돌기부들로 구성되는 제2그룹(133d)을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 제1그룹의 돌기부(133c)와 상기 제2그룹의 돌기부(133d)는, 도 8a 내지 도 8c에서와 같이, 상기 중심축 방향을 따라 교대로 배치될 수 있다.

구체적으로, 도 8a에서는 상기 돌기부들이 'V'형 돌기부인 것을 나타낸다. 이러한 'V'형 돌기부의 경우, 압축 공기가 상승 또는 하강하면서, 도 8a에서와 같이 'V'형 돌기부와 충돌하면서 유분이 분리된다. 한편, 도시되지는 않았으나, 상기 'V'형 돌기부는 반전된 형태의 'Λ'형 돌기부로 구성될 수도 있다. 다만, 반전된 'Λ'형 돌기부와는 달리, V'형 돌기부의 경우, 압축 공기 공급 시 압축 공기의 유동을 과도하게 제한하고, 불필요한 와류를 형성할 수 있는 바, 'Λ'형 돌기부를 적용하는 것이 보다 바람직하다. 'Λ'형 돌기부의 경우, 반대 방향으로 공기가 유동하는 경우, 즉 재생 시에는 압축 공기의 유동을 마찬가지로 제한하게 되나, 압축 공기의 공급 시와는 달리, 이미 건조제를 통과하면서 재생이 이루어진 다음, 충돌 부재(133)를 통과하게 되므로 재생에 미치는 영향은 상대적으로 적다. 또한, 이와 같이 'Λ'형 돌기부를 통해 압축 공기의 유동을 제한하여 공기의 유속을 줄이게 되므로써, 재생 시 대기로 배출되는 공기로 인한 소음을 저감시킬 수 있다.

한편, 상기 'V'형 돌기부 및 'Λ'형 돌기부의 골짜기 부분에는 유분이 축적될 수 있다. 이와 같이 유분이 과도하게 축적되는 문제를 해결하기 위해, 상기 'V'형 돌기부 또는 'Λ'형 돌기부 상에는 유분 배출을 위한 유동홀(H)을 형성할 수도 있다. 다만, 'V'형 돌기부 또는 'Λ'형 돌기부 상에 축적된 유분은 재생 시 유입되는 압축 공기와의 충돌을 통해 주기적으로 배출될 수 있으므로, 이러한 유동홀(H)을 생략할 수도 있다.

도 8b에서는 본 발명의 또 다른 구현예로써, 상기 돌기부들이 원형 돌기부인 예를 도시하고 있다. 이러한 원형 돌기부의 경우, 앞서의 'V'형 돌기부에 비해 공기 흐름이 대체로 원활한 반면, 유분 필터링 효과는 상대적으로 부족하다.

도 8c에서는 서로 다른 방향으로 배향된 플레이트형 돌기부들이 군을 이루어 배치된 예를 도시하고 있다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 본 구현예에서는 제1그룹의 돌기부(133c)는 상기 수평면에 대해 일정한 각도를 갖도록 형성된 플레이트형 돌기부이고, 제2그룹의 돌기부(133d)는 상기 제1그룹의 돌기부(133c)에 수직하게 연장 형성된 플레이트형 돌기부인 것을 특징으로 한다. 이러한 충돌 부재(133)의 구조는 비교적 원활한 공기 흐름을 보이면서도 각각의 플레이트형 돌기부와 충돌에 의해 양호한 유분 필터링 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 도 8f에서는 상기 충돌부재를 메쉬망(M)으로 형성한 예를 도시하고 있다. 도 8f의 예에서는 공기가 메쉬망(M) 사이를 통과하면서 유분이 메쉬망(M)에 1차로 필터링된다. 한편 메쉬망(M)을 조밀하게 형성할 경우, 유분이 메쉬망(M)에 과도하게 유착되어 공기 유동을 완전히 폐색할 수 았는 부작용이 있을 수 있다. 이를 감안하여, 저밀도의 메쉬망을 사용하되, 앞서의 도 7a 내지 도 7d의 충돌 부재(133) 중 어느 하나 또는 도 8a 내지 도 8c의 충돌 부재(133) 중 어느 하나와 함께 사용할 수도 있다.

다음으로, 도 9a 및 도 9b에서는 충돌 부재(133)의 측면 각도를 달리한 예를 도시하고 있다. 여기서 측면 각도란, 돌기부의 하부면이 상기 카트리지 용기부(130)의 외측 둘레면과 이루는 각도(θ)를 의미한다.

먼저, 도 9a에서는 상기 돌기부의 하부면이 상기 카트리지 용기부(130)의 외측 둘레면과 이루는 각도(θ)가 90도인 경우, 도 9b에서는 상기 각도(θ)가 90도 미만인 경우를 각각 도시하고 있다.

도 9a에서와 같이 각도(θ)가 90도로 설정되는 경우, 카트리지 용기부(130) 자체에 돌기부를 일체로 사출 성형으로 제작이 용이한 장점이 있다.

한편, 도 9b에서와 같이, 각도(θ)가 90도 미만인 경우 돌기부가 하향되어 있기 때문에, 유분이 축적되지 않고 하방으로 자연스럽게 흘러 내릴 수 있는 효과가 있다.

또한, 블레이드 타입의 돌기부에 조합될 경우, 압축공기 공급 및 재생 시에 공기 흐름을 원활하게 하는 효과가 있다. 만일, 압축 공기의 유동방향이 대체로 아래에서 위로 상승하도록 구성되는 경우, 아래로 배향된 돌기부로 인해 압축 공기 유동이 방해되어 압축 공기의 공급 공정에서의 일부 손실을 야기할 수 있다. 다만, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 나선형 구간을 포함하는 연속적인 블레이드 타입의 돌기부가 하우징(110) 벽면에 대체로 밀착되기 때문에, 압축 공기를 안내하는 유로로 기능하면서 이러한 단점을 상쇄시킬 수 있다. 따라서, 돌기부를 나선형 구간을 포함하는 연속적인 블레이드 타입의 돌기부로 형성함에 있어서, 돌기부를 도 6B에서와 같이 90도 미만의 각도로 구성하는 경우, 효과적으로 유분 축적을 억제할 수 있다. 따라서, 상기 돌기부의 각도(θ)는 0° < θ ≤ 90° 범위 내에 있을 수 있으며, 더욱 바람직하게는 돌기부의 각도가 45° < θ ≤ 90° 범위 내에 있을 수 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100: 공기 건조기 카트리지 110: 하우징
111: 하우징 원통부 112: 하우징 바닥면
113: 오일 배출구 114: 엔드 플러그
120: 오일 포집용 지지체 121: 제1 격벽
122: 제2 격벽 123: 베이스 플레이트
124: (오일 포집용 지지체의) 안착홈 125: 체크 밸브
130: 카트리지 용기부 130a: 카트리지 바디
130b: 카트리지 캡 131: 숄더부
132: 유출구 133: 충돌 부재
134: 덮개면 135: 가이드 면
136: 플랜지부 137: 유입구
138: (카트리지 용기부의) 안착홈 139: 리브
141: 유흡착 필터 142: 스프링 부재
143: 유입 포트 144: 유출 포트
145, 146: 실링 부재 147: 갭
150: 커버부 151: 보강판
152: 시밍캡 153: 가스켓

Claims

상용차용 오일 포집형 공기 건조기 카트리지로서,
상측 일단부가 개방되고, 하측의 타단부는 폐쇄된 바닥면으로 이루어지는 하우징;
하우징 내부에 위치하며, 내부에 건조제가 수납된 카트리지 용기부;
상기 카트리지 용기부로 유입되는 압축 공기로부터 분리된 유분을 포집하기 위한 오일 포집용 지지체; 및
상기 하우징의 개방면을 폐쇄하도록 구성되며, 상기 하우징 내로 공기가 이동할 수 있도록 유입 포트와 유출 포트가 형성된 커버부;를 포함하고,
상기 오일 포집용 지지체는 상기 하우징 내부의 바닥면에 세워진 적어도 하나의 격벽부와 상기 격벽부의 상단에서 상기 하우징의 내측면을 향해 반경 방향으로 연장 형성되는 베이스 플레이트를 포함하여 이루어지고,
상기 카트리지 용기부를 가압하도록 상기 베이스 플레이트의 안착홈 상에 설치되는 스프링 부재;를 더 포함하는 공기 건조기 카트리지.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 오일 포집용 지지체의 상기 베이스 플레이트의 반경 방향 단부에서, 상기 하우징의 내벽에 접촉하면서 일방향의 유동만을 허용하는 체크 밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 3에 있어서,
상기 카트리지 용기부는 상단 중앙에 공기 유출구가 형성되고 하단이 개방된 원통형 카트리지 바디와, 공기 유입구가 형성되며 상기 카트리지 바디의 하단 개방면에 결합하는 카트리지 캡으로 이루어지고,
상기 카트리지 바디의 공기 유입구 상류에서 유분을 필터링할 수 있도록 상기 카트리지 바디 상에 설치되는 유흡착 필터;를 더 포함하고,
상기 체크 밸브는 상기 하우징 바닥면을 향해 하강하는 유동 만을 허용하도록 구성되어, 상기 유흡착 필터에서 분리된 오일이 상기 체크 밸브를 거쳐 상기 오일 포집용 지지체 내부 공간에 포집되는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 1에 있어서,
상기 카트리지 용기부는 상기 오일 포집용 지지체 상에 위치하고, 상기 카트리지 용기부는 상단 중앙에 공기 유출구가 형성되고 하단이 개방된 원통형 카트리지 바디와, 공기 유입구가 형성되며 상기 카트리지 바디의 하단 개방면에 결합하는 카트리지 캡으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 오일 포집용 지지체의 상기 격벽부는 2 이상의 원통형 격벽들을 포함하고, 상기 원통형 격벽들은 모두 동심인 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 7에 있어서,
상기 원통형 격벽들은, 그 하단부에서, 상기 하우징의 바닥면과의 사이에 유체가 흐를 수 있는 다수의 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 8에 있어서,
상기 원통형 격벽들의 하단부는 왕관 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 1에 있어서,
상기 카트리지 용기부의 외측 둘레면과 상기 하우징 내벽 사이에는 압축 공기가 이동하기 위한 갭이 형성되고,
상기 갭 내에는 충돌 부재가 설치되어, 상기 갭을 통해 이동하는 공기가 상기 충돌 부재에 충돌하면서 유분을 필터링하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 10에 있어서,
상기 충돌 부재는 상기 카트리지 용기부의 외측 둘레면 또는 상기 하우징 내벽에 돌출 형성되며, 상기 갭을 통해 이동하는 공기를 가이드할 수 있도록 연속적으로 연장된 적어도 하나의 블레이드 타입 돌기부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 11에 있어서,
상기 충돌 부재는 나선형 블레이드 타입 돌기부인 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 11에 있어서,
상기 충돌 부재는 상기 카트리지 용기부의 중심축에 수직한 수평면에 평행한 수평 구간과 상기 수평면에 일정한 각도로 경사진 경사 구간이 교대로 배치된 블레이드 타입 돌기부인 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 13에 있어서,
상기 블레이드 타입 돌기부의 수평 구간에는 상기 중심축 방향을 따라 형성된 다수의 유동홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 11에 있어서,
상기 충돌 부재는 상기 카트리지 용기부의 중심축에 수직한 수평면에 평행하게 연장되는 다수의 수평 블레이드 돌기부들이 이격 배치되어 형성되며, 상기 수평 블레이드 돌기부에는 상기 갭의 상류와 하류 사이에 공기가 이동할 수 있도록 다수의 유동홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 10에 있어서,
상기 충돌 부재는 상기 카트리지 용기부의 외측 둘레면 또는 상기 하우징 내벽에 돌출 형성되며, 상기 갭의 상류와 하류 간 공기 유동을 방해할 수 있도록 서로 이격 배치되는 다수의 돌기부들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 16에 있어서,
상기 돌기부들은 상기 카트리지 용기부의 중심축에 수직한 수평면에 평행하게 일정한 간격을 두고 이격 배치되는 다수의 돌기부들로 구성되는 제1그룹과 상기 제1그룹의 돌기부들과는 엇갈리게 배치되며, 상기 수평면에 평행하게 서로 일정한 간격을 두고 이격 배치되는 다수의 돌기부들로 구성되는 제2그룹을 포함하고, 상기 제1그룹의 돌기부와 상기 제2그룹의 돌기부는 상기 중심축 방향을 따라 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 17 있어서,
상기 돌기부들은 'Λ'형 돌기부인 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 17에 있어서,
상기 돌기부들은 원형 돌기부인 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 17에 있어서,
상기 제1그룹의 돌기부는 상기 수평면에 대해 일정한 각도를 갖도록 형성된 플레이트형 돌기부이고, 상기 제2그룹의 돌기부는 상기 제1그룹의 돌기부에 수직하게 연장 형성된 플레이트형 돌기부인 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.
청구항 11 또는 청구항 17에 있어서,
상기 돌기부는 상기 카트리지 용기부의 외측 둘레면에 형성되고,
상기 돌기부의 하부면이 상기 카트리지 용기부의 외측 둘레면과 이루는 각도(θ)가 0° < θ ≤ 90° 범위 내에 있도록, 상기 돌기부가 하향 배향되어 형성 되는 것을 특징으로 하는 공기 건조기 카트리지.