KR102624668B1 - 안전 스위치 부착 및 용접형 다이어프램 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 등의 유체를 펌핑하는 다이어프램 펌프(Diaphragm Pump)에 관한 것으로, 하부 베이스(100); 상기 하부 베이스(100)의 상부에서 결합되는 상부 케이스(200); 상기 하부 베이스(100) 상에 설치되고, 한 쌍의 코어(310)와, 상기 각 코어(310)에 설치된 한 쌍의 코일(320)을 포함하는 전자석(300); 상기 한 쌍의 코일(320) 사이에 설치되고, 상기 전자석(300)의 극성 변화에 따라 진동하는 진동자(400); 상기 전자석(300)의 측방에 설치되고, 다이어프램(600)이 결합되는 다이어프램 결합부재(500); 상기 다이어프램 결합부재(500)에 결합되고, 상기 진동자(400)의 진동에 따라 변위되는 다이어프램(600); 유체의 흡입 시에 개방되는 흡입 밸브(170); 상기 다이어프램(600)의 측방에 설치되고, 유체의 흡입 또는 토출이 진행되는 챔버(800); 및 유체의 배출 시에 개방되는 배출 밸브(270)를 포함하는 다이어프램 펌프를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 코어(310)는 다이어프램 결합부재(500)의 지지판(516)과 용접 결합되고, 상기 흡입 밸브(170) 및 배출 밸브(270) 중에서 선택된 하나 이상은 밸브 조립체(700)로 구성된다. 상기 밸브 조립체(700)는 밸브 플레이트(730)와, 상기 밸브 플레이트(730)의 개폐공(735)을 개폐하는 금속재의 밸브(740)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 부품 수 및 조립 공정 수를 절감할 수 있고, 이와 함께 수명 연장 및 펌핑 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

안전 스위치 부착 및 용접형 다이어프램 펌프 {Safety switched and welded Diaphragm Pump}

본 발명은 다이어프램(Diaphragm)의 변위를 통해 공기 등의 유체를 펌핑(흡입/배출)하는 다이어프램 펌프(Diaphragm Pump)에 관한 것으로, 하나의 실시예에 따라서 안전 스위치(safety switch)를 부착(설치)하여 다이어프램의 손상에 따른 전력 소모나 화재 등을 예방할 수 있고, 각 구성요소들의 결합 방법(용접 등), 구조 및/또는 재질 등의 개선을 통해 부품 수 및 조립 공정 수를 절감할 수 있으며, 이와 함께 수명 연장 및 펌핑 성능의 지속 안정성을 향상시킬 수 있는 다이어프램 펌프에 관한 것이다.

다이어프램 펌프(Diaphragm Pump)는 주로 공기 등의 유체를 펌핑(pumping)하는 데에 사용되며, 이는 신축성의 다이어프램(Diaphragm)을 변위시켜 유체를 흡입 및 배출(토출)시킨다. 다이어프램 펌프는 전자석을 이용하여 진동자를 진동(선형 왕복 운동)시키고, 상기 진동자의 진동을 통해 다이어프램을 초당 수십회 변위(수축/팽창)시켜 공기 등의 유체를 펌핑하는 전자식 다이어프램 펌프가 가장 널리 사용되고 있다. 이러한 다이어프램 펌프는 정화조나 수족관 등에 설치되어, 미생물이나 물고기에 공기(산소)를 공급하는 공기 펌핑의 용도로 많이 사용되며, 이 경우 통상 에어 펌프(Air Pump) 또는 공기 펌프로 불린다.

예를 들어, 한국 공개실용신안 제20-2016-0000570호에는 경량화 및 축소화가 가능한 철심코어가 구비된 에어 펌프가 제안되어 있으며, 한국 실용신안등록 제20-0347850호에는 정화조에 설치되는 에어 펌프로서 여러 대의 에어 펌프를 한 대의 에어 펌프로 기능을 수행할 수 있는 트윈 에어 펌프가 제안되어 있다. 또한, 한국 특허등록 제10-0416304호에는 진동자의 진동으로 발생되는 소음을 감소시킬 수 있는 수족관용 공기 펌프가 제안되어 있으며, 한국 특허등록 제10-1378760호에는 다이어프램의 느슨함을 방지하여 장기간 사용에 의해서도 토출량이 변화하지 않는 전자식 다이어프램 펌프가 제안되어 있다.

일반적으로, 다이어프램 펌프는 하부 베이스(바닥부) 상에 설치된 전자석과, 상기 전자석의 극성 변화에 따라 진동(선형 왕복 운동)하는 진동자와, 상기 진동자에 결합되어 진동자의 진동에 따라 초당 수십회의 변위(수축/팽창)를 통해 유체(공기 등)를 펌핑하는 신축성의 다이어프램과, 상기 다이어프램의 측방에 설치되어 유체의 흡입 또는 토출이 진행되는 챔버(Chamber)와, 유체의 흡입 시에 개방되는 흡입 밸브와, 유체의 배출 시에 개방되는 배출 밸브 등을 주요 구성요소로 포함하고 있다.

상기 전자석은 한 쌍의 코어(core)와, 상기 각 코어에 설치된 한 쌍의 전자석용 코일(coil)을 포함한다. 상기 각 코일은 보빈(bobbin)에 감겨진 상태로 코어에 설치된다. 상기 진동자는 한 쌍의 코일 사이에 설치되며, 이는 전자석의 극성 변화에 따라 초당 수십회 진동(선형 왕복 운동)한다. 상기 흡입 밸브 및 배출 밸브는 기밀성 및 탄성을 위해 고무재로 구성되며, 이들은 원반(디스크) 형태를 갖는다. 상기 챔버는 흡입실과 배출실로 구획되고, 일반적으로 상기 흡입 밸브는 흡입실(챔버)의 벽체에 설치되며, 상기 배출 밸브는 배출실(챔버)의 벽체에 설치되고 있다. 이러한 다이어프램 펌프는 폭기 정화조의 규모에 따라 통상 1 ~ 4대가 설치되어, 폭기 정화조 내의 호기성 미생물에 공기(산소)를 공급할 목적으로 유용하게 사용되고 있다. 아울러, 다이어프램 펌프는 폭기 정화조의 관리시스템(제어기)에 의해 가동 시간 등이 관리(제어)되고 있다.

그러나 종래 기술에 따른 다이어프램 펌프(공기 펌프)는 적어도 다음과 같은 문제점이 있다.

다이어프램 펌프의 작동 시에는 불가피하게 열과 소음이 발생된다. 열은 대부분의 경우, 전원이 인가되는 전자석(코어와 코일)과 초당 수십회 진동하는 진동자에서 발생된다. 또한, 소음은 진동자의 진동에 의해서 발생됨은 물론, 흡입 및 배출되는 유체(공기 등)에 의해서도 발생된다.

그런데, 종래의 다이어프램 펌프는 상기 전자석과 진동자를 별도의 하우징이나 지지체 등의 구조물 내부에 결합시켜 외부에 노출(접촉)되지 않은 구조로 내장하고 있다. 이에 따라 종래의 다이어프램 펌프는 별도의 구조물과 이의 체결을 위한 체결구(나사나 볼트 등)가 사용되어 부품 수 및 조립 공정 수가 많고, 무엇보다 다이어프램 펌프의 작동 시에 발생된 열이 펌프 내부에 축적되어 과열된다. 이러한 열에 의해 적어도 전자석(코어와 코일)과 다이어프램이 열화(劣化)되어, 적어도 이들의 수명이 단축되고, 기능이 저하되어 펌핑 성능(흡입/토출 시의 펌핑 효율)이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 종래의 다이어프램 펌프를 구성하는 상기 흡입 밸브와 배출 밸브는 열경화성 수지계의 고무재(고무 제품)로 구성되고 있는데, 장기간 사용 시 흡입 밸브 및 배출 밸브가 열에 의해 열화(劣化)되는 문제점이 있다. 즉, 상기 고무재의 흡입 및 배출 밸브가 열에 의해 변형되어 오그라들고 들뜨게 되는 열화 현상이 발생된다. 이러한 열화(열 변형)는 다이어프램에 고정 설치된 흡입 밸브에서 심하게 발생되며, 경우에 따라서는 열경화성 수지계(고무)의 특성에 의해 딱딱하게 열 경화되거나 탄화되어 기밀성 및 탄성이 손실되는 문제점이 있다. 이에 따라 흡입 및 배출 밸브의 수명이 단축되어 교체 주기가 짧고, 유체의 누설(leak)이 발생되어 펌핑 성능(흡입/토출 시의 펌핑 효율)이 떨어지는 문제점이 있다.

위와 같이 종래의 다이어프램 펌프는 적어도 상기한 바와 같은 이유로 부품 수 및 조립 공정 수가 많아 가격 경쟁력이 낮고, 열에 의해 수명이 단축되고 펌핑 성능이 떨어지는 문제점이 있다.

한국 실용신안등록 제20-0347850호(2004.04.28.자 등록공고) 한국 공개실용신안 제20-2016-0000570호(2016.02.17.자 공개) 한국 특허등록 제10-0416304호(2004.01.31.자 등록공고) 한국 특허등록 제10-1378760호(2014.03.27.자 등록공고)

이에, 본 발명은 안전 스위치(safety switch)의 부착(설치), 각 구성요소의 구성, 결합 방법 및/또는 유체의 흐름 등을 개선함으로써, 부품 수 및 조립 공정 수가 감소되어 가격 경쟁력을 가지며, 냉각 효율이 향상되어 수명이 연장되고 펌핑 성능이 향상된 다이어프램 펌프를 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명은, 하나의 실시예에 따라서 다이어프램의 손상 시 작동하는 안전 스위칭 장치(safety switching device)를 설치함으로써, 전력 소모나 화재 등을 예방할 수 있는 다이어프램 펌프를 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명은, 다른 실시예에 따라서 전자석의 코어를 용접을 통해 결합시키고 외부에 노출되는 노출 표면을 갖게 함으로써, 부품 수 및 조립 공정 수가 감소되고 냉각 효율이 향상된 다이어프램 펌프를 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명은, 또 다른 실시예에 따라서 다이어프램 펌프를 구성하는 흡입 및 배출 밸브 중에서 적어도 유체의 흡입 시에 개방되는 흡입 밸브의 구조 및/또는 재질을 개선함으로써, 적어도 흡입 밸브의 열화(열 변형 등) 및 유체의 누설(leak)이 방지되며, 이를 통해 수명이 연장되고 펌핑 성능이 향상된 다이어프램 펌프를 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명은, 또 다른 실시예에 따라서 소음을 차단하는 차음 커버를 설치함으로써, 소음이 감소된 다이어프램 펌프를 제공하는 데에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

하부 베이스(100);

상기 하부 베이스(100)의 상부에서 결합되는 상부 케이스(200);

상기 하부 베이스(100) 상에 설치되고, 한 쌍의 코어(310)와, 상기 각 코어(310)에 설치된 한 쌍의 코일(320)을 포함하는 전자석(300);

상기 한 쌍의 코일(320) 사이에 설치되고, 상기 전자석(300)의 극성 변화에 따라 진동하는 진동자(400);

상기 전자석(300)의 측방에 설치되고, 다이어프램(600)이 결합되는 다이어프램 결합부재(500);

상기 다이어프램 결합부재(500)에 결합되고, 상기 진동자(400)의 진동에 따라 변위되는 다이어프램(600);

유체의 흡입 시에 개방되는 흡입 밸브(170);

상기 다이어프램(600)의 측방에 설치되고, 유체의 흡입 또는 토출이 진행되는 챔버(800); 및

유체의 배출 시에 개방되는 배출 밸브(270)를 포함하는 다이어프램 펌프를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 하부 베이스(100)는 베이스 본체(120); 상기 베이스 본체(120) 상에 결합된 바닥 플레이트(140); 및 상기 베이스 본체(120)의 일측에 형성된 배출구(160)를 포함한다. 이때, 상기 베이스 본체(120)에는 격벽(122)과, 상기 격벽(122)에 의해 구획된 복수의 격리실(124)이 형성되고, 상기 복수의 격리실(124)은 격벽(122)에 형성된 통로 홈(123)을 통해 연통된다. 또한, 상기 상부 케이스(200)는 케이스 본체(220); 상기 케이스 본체(220)의 상부에 형성된 필터 장착부(230); 상기 필터 장착부(230)에 장착된 필터(240); 및 상기 필터 장착부(230) 상에 결합된 마감 커버(250)를 포함한한다.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 다이어프램 결합부재(500)는 코어(310)와 결합되는 코어 결합부(510); 및 상기 코어 결합부(510)의 일측에 형성되고, 상기 다이어프램(600)과 결합되는 다이어프램 결합부(520)를 포함하며, 상기 코어 결합부(510)의 측면(514)은 코어(310)의 측면(314)에 밀착 결합된다. 아울러, 상기 코어(310)는 상부 케이스(200)와 코어(310)의 사이에 형성된 내부 공간(S)에 노출되는 노출 표면(315)을 가지며, 상기 코어 결합부(510)는 코어(310)와 결합되는 측면(514)에 형성된 유체 유입공(515)을 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 다이어프램 결합부재(500)는 코어(310)와 결합되는 코어 결합부(510); 및 상기 코어 결합부(510)의 측방에 설치되고, 상기 다이어프램(600)과 결합되는 다이어프램 결합부(520)를 포함하며, 상기 코어 결합부(510)는 코어(310)의 측방에 이격하여 설치된 지지판(516)과, 상기 지지판(516)에 형성된 용접 결합부(518)를 포함한다. 이때, 상기 코어(310)는 용접 결합부(518)와 용접 결합된다.

본 발명의 실시예에 따라서, 다이어프램 펌프는 소음 저감을 위한 차음 커버(540)(550)를 더 포함한다. 상기 차음 커버(540)(550)는 전자석(300)과 진동자(400)로 구성된 작동체(300)(400)의 상부에 설치된 상부 차음 커버(540); 및 상기 전자석(300)과 진동자(400)로 구성된 작동체(300)(400)의 하부에 설치된 하부 차음 커버(550)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따라서, 다이어프램 펌프는 상기 다이어프램(600)의 손상 시 작동하는 안전 스위칭 장치(900)를 더 포함한다. 상기 안전 스위칭 장치(900)는 다이어프램(600)의 손상 시 진동자(400)의 푸싱부(490)가 일측 방향으로 편심되면, 상기 편심된 방향으로 이동되는 작동부재(910); 및 상기 작동부재(910)의 이동에 의해 스위칭되는 안전 스위치(920)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 흡입 밸브(170) 및 배출 밸브(270) 중에서 선택된 하나 이상은 밸브 조립체(700)로 구성된다. 상기 밸브 조립체(700)는, 유체가 통과되는 통공(715)(725)이 형성된 고정 플랜지(710)(720); 상기 고정 플랜지(710)(720)에 결합되고, 상기 통공(715)(725)과 연통된 개폐공(735)이 형성된 밸브 플레이트(730); 및 상기 밸브 플레이트(730) 상에 설치되고, 상기 개폐공(735)을 개폐하는 밸브(740)를 포함한다. 이때, 상기 밸브 플레이트(730) 및 밸브(740) 중에서 적어도 밸브(740)는 금속재로 구성된다. 상기 밸브(740)는 스테인레스스틸(SUS) 재질로 구성되고, 0.01mm ~ 0.15mm의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 밸브 플레이트(730)는 금속재로서, 이는 인서트 사출을 통해 상기 고정 플랜지(710)(720)에 결합되되, 상기 고정 플랜지(710)(720)의 테두리에 형성된 삽입홈(713)에 가장자리(733)가 삽입되어 결합될 수 있다.

본 발명에 따르면, 부품 수 및 조립 공정수가 감소되어 가격 경쟁력을 가지며, 냉각 효율(방열성)이 향상되어 수명이 연장되고 펌핑 성능이 향상되는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명에 따르면, 적어도 흡입 밸브의 열화(열 변형) 및 유체의 누설(leak)이 방지되며, 이를 통해 수명이 연장되고 펌핑 성능이 향상되는 효과를 갖는다. 부가적으로, 본 발명에 따르면, 차음 커버에 의해 소음이 감소되고, 이와 함께 상기 차음 커버에 설치(부착)된 안전 스위칭 장치에 의해 다이어프램의 손상 시 전력 소모나 화재 등을 예방할 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프의 제1요부를 분리한 모습을 보인 분리 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프의 제2요부를 분리한 모습을 보인 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프를 구성하는 밸브 조립체의 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 조립체를 구성하는 밸브 플레이트와 금속재 밸브의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프의 결합 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프의 요부를 보인 결합 정단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 다이어프램 펌프의 요부를 보인 결합 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 다이어프램 펌프를 구성하는 코어의 다른 실시예를 보인 사시도 및 정면도이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 다이어프램 펌프의 요부를 분리한 모습을 보인 분리 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 다이어프램 펌프의 요부를 보인 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 다이어프램 펌프의 요부를 보인 단면도이다.

본 발명에서 사용되는 용어 "및/또는"은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하는 의미로 사용된다. 본 발명에서 사용되는 용어 "제1", "제2", "일측(일면)" 및 "타측(타면)" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되며, 각 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

또한, 본 발명에서 사용되는 용어 "상에 형성", "상부(상측)에 형성", "하부(하측)에 형성", "상에 설치", "상부(상측)에 설치" 및 "하부(하측)에 설치" 등은, 당해 구성요소들이 직접 접하여 적층 형성(설치)되는 것만을 의미하는 것은 아니고, 당해 구성요소들 간의 사이에 다른 구성요소가 더 형성(설치)되어 있는 의미를 포함한다. 예를 들어, "상에 형성된다", "상에 설치된다" 라는 것은, 제1구성요소에 제2구성요소가 직접 접하여 형성(설치)되는 의미는 물론, 상기 제1구성요소와 제2구성요소의 사이에 제3구성요소가 더 형성(설치)될 수 있는 의미를 포함한다.

본 발명은 제1형태에 따라서, 다이어프램 펌프를 구성하는 각 구성요소의 구성(구조나 재질), 결합 방법 및/또는 유체의 흐름 등을 개선하여, 다이어프램 펌프의 부품 수 및 조립 공정 수가 감소되고, 이와 함께 수명 연장, 펌핑 성능 향상 및/또는 소음 감소 등을 구현할 수 있는 다이어프램 펌프를 제공한다. 본 발명은 제2형태에 따라서, 다이어프램 펌프의 흡입 밸브 및/또는 배출 밸브로 사용되는 밸브 조립체(Valve Assembly)을 제공한다. 상기 밸브 조립체는 장기간 사용에 따른 열화(열 변형 등)가 방지되어, 다이어프램 펌프의 내구성(수명 연장) 및 펌핑 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따른 다이어프램 펌프는 공기 등의 유체를 펌핑(pumping)하여 이송시킬 수 있는 것이면 여기에 포함하며, 이의 사용용도(사용 목적)나 설치 장소 등은 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 다이어프램 펌프는, 예를 들어 공기 등의 유체를 흡입 또는 토출(배출)하여 공급할 목적으로 사용되거나, 물속에 공기 등의 유체를 주입하여 기포를 발생시킬 목적으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 다이어프램 펌프는, 예를 들어 가정용 또는 산업용의 수족관, 정화조 및 연료 전지 등에 설치될 수 있다. 본 발명에서, 유체는 특별히 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 공기, 산소 및/또는 연료 가스(LPG 등) 등의 기체로부터 선택될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 것으로, 이는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된다. 첨부된 도면에서, 각 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위해 두께는 확대하여 나타낸 것일 수 있고, 도면에 표시된 두께, 크기 및/또는 비율 등에 의해 본 발명의 기술적 범위가 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 예시적인 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명에 따른 다이어프램 펌프의 실시예를 설명하면서 본 발명에 따른 다이어프램 펌프용 밸브 조립체의 실시예를 함께 설명한다.

[제1실시예]

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프의 제1요부를 분리한 모습을 보인 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프의 제2요부를 분리한 모습을 보인 분리 사시도이다. 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프를 구성하는 밸브 조립체(700)의 분리 사시도로서, 도 3의 (a)는 밸브 조립체(700)를 우측에서 바라본 분리 사시도이고, 도 3의 (b)는 밸브 조립체(700)를 좌측에서 바라본 분리 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 조립체(700)를 구성하는 밸브 플레이트(730)와 금속재 밸브(740)의 평면도이다. 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프의 주요 부분을 보인 결합 단면도로서, 이는 다이어프램 펌프를 정면에서 바라본 모습의 정단면도이다. 그리고 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 다이어프램 펌프의 요부를 보인 결합 단면도(정면에서 바라본 모습의 정단면도)로서, 도 6의 (a)는 유체의 흡입 시에 흡입 밸브(170)(700)가 개방되는 모습(흡입 과정)이고, 도 6의 (b)는 유체의 배출 시에 배출 밸브(270)가 개방되는 모습(배출 과정)이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 다이어프램 펌프는 하부 베이스(100)와, 상기 하부 베이스(100)의 상부에서 결합되는 상부 케이스(200)와, 상기 하부 베이스(100) 상에 설치된 전자석(300)과, 상기 전자석(300)의 극성 변화에 따라 진동하는 진동자(400)와, 상기 전자석(300)의 측방에 설치된 다이어프램 결합부재(500)와, 상기 다이어프램 결합부재(500)에 결합된 다이어프램(600)과, 유체의 흡입 시에 개방되는 흡입 밸브(170)와, 유체의 흡입 또는 토출이 진행되는 챔버(Chamber)(800)와, 유체의 배출 시에 개방되는 배출 밸브(270)를 포함한다.

본 발명에 따른 다이어프램 펌프는 하부 베이스(100)와 상부 케이스(200)를 케이싱 부재로 하되, 이들(100)(200)의 결합에 의해 형성된 내부에 전자석(300)을 기준으로 각 구성요소가 좌우에 대칭적으로 동일하게 설치된다. 구체적으로, 중앙의 전자석(300)을 중심으로 하여, 상기 전자석(300)의 양측(도면에서 좌우측)에 한 쌍의 다이어프램 결합부재(500), 한 쌍의 다이어프램(600) 및 한 쌍의 챔버(800)가 설치되고, 각 다이어프램(600)에는 흡입 밸브(170)가 설치되며, 각 챔버(800)에는 배출 밸브(270)가 설치된다. 상기 한 쌍의 각 구성요소(500)(600)(800)(170)(270)가 전자석(300)과 진동자(400)을 기준으로 좌우에 대칭적으로 동일하게 설치되어, 어느 한쪽(좌측)에서 흡입이 진행되고 있으면 다른 한쪽(우측)에서는 배출이 진행되며, 이러한 흡입과 배출 과정을 번갈아가며 계속적으로 반복한다.

[1] 하부 베이스(100)

상기 하부 베이스(100)는 지면, 건물 바닥 또는 임의의 구조물(시설물) 등에 설치되는 바닥부로서, 이는 다이어프램 펌프의 주요 구성요소들을 지지하고 설치면을 제공할 수 있는 것이면 좋다. 상기 하부 베이스(100)의 상측에 전자석(300), 진동자(400), 다이어프램 결합부재(500), 다이어프램(600), 밸브(170)(270) 및 챔버(800) 등이 설치된 다음, 이들의 상부에서 상부 케이스(200)가 결합되어 덮어진다.

상기 하부 베이스(100)는 금속재 및/또는 플라스틱재 등으로 구성될 수 있다. 도 1을 참고하면, 상기 하부 베이스(100)는 하나의 실시예에 따라서 베이스 본체(120)와, 상기 베이스 본체(120) 상에 결합된 바닥 플레이트(140)와, 상기 베이스 본체(120)의 일측에 형성된 배출구(160)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 베이스 본체(120)에는 격벽(122)과, 상기 격벽(122)에 의해 구획된 복수의 격리실(124)이 형성되고, 상기 복수의 격리실(124)은 격벽(122)에 형성된 통로 홈(123)을 통해 서로 연통된다. 이때, 챔버(800)의 배출실(840)(도 5 참고)에서 배출(토출)된 유체는 베이스 본체(120)에 형성된 복수의 격리실(124)로 유입되어 분산된 다음, 각 통로 홈(123)을 따라 배출구(160)를 통해 외부로 배출되는 흐름 유로를 갖는다. 이러한 흐름 유로에 의해 유체(공기 등)로부터 발생될 수 있는 소음이 감소될 수 있다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어, 경우에 따라서는 상기 유체로서 공기를 예로 들어 설명한다.

[2] 상부 케이스(200)

상기 상부 케이스(200)는 다이어프램 펌프의 주요 구성요소들을 덮어 보호하는 덮개로서, 이는 전자석(300), 진동자(400), 다이어프램 결합부재(500), 다이어프램(600), 밸브(170)(270) 및 챔버(800) 등을 덮은 다음, 상기 하부 베이스(100)와 체결을 통해 결합된다. 상기 상부 케이스(200)는 외측 테두리(201)에서 나사 및/또는 볼트 등의 체결구를 통해 하부 베이스(100)와 체결될 수 있다. 상기 상부 케이스(200)는 금속재 및/또는 플라스틱재 등의 재질로 구성될 수 있다. 상기 상부 케이스(200)는 냉각 효율을 위해 방열성의 금속재로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 방열성 및 경량성 등에서 유리한 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al) 합금 등의 금속재로 구성될 수 있다.

도 2를 참고하면, 상기 상부 케이스(200)는 하나의 실시예에 따라서 케이스 본체(220)와, 상기 케이스 본체(220)의 상부에 형성된 필터 장착부(230)와, 상기 필터 장착부(230)에 장착된 필터(240)와, 상기 필터 장착부(230) 상에 결합된 마감 커버(250)를 포함할 수 있다. 상기 필터 장착부(230) 및 마감 커버(250)의 중앙에는 각각 체결부(235)(255)가 형성되고, 상기 체결부(235)(255)에 나사 등의 체결구가 체결되어 필터 장착부(230) 상에 마감 커버(250)가 결합될 수 있다. 상기 필터 장착부(230)에는 공기 정화를 위한 필터(240)가 장착된다. 상기 필터(240)는 외부로부터 유입되는 공기를 정화시킬 수 있는 것이면 좋으며, 이는 예를 들어 부직포 필터, 활성탄 필터 및/또는 세라믹 필터 등으로부터 선택되고, 시트(sheet) 형태를 가질 수 있다. 따라서 외부의 공기는 케이스 본체(220)와 마감 커버(250)의 사이에 형성된 틈새(224)(도 1 참고)를 통해 필터 장착부(230) 내부로 유입된 다음, 상기 필터 장착부(230)에 장착된 필터(240)를 통과(경유)하면서 정화된 후, 상기 필터 장착부(230)에 형성된 유입 구멍(225)을 통해 상부 케이스(200)의 내부 공간(S)(도 5 참고)으로 유입된다.

[3] 전자석(300)

상기 전자석(300)은 통상과 같이 한 쌍의 코어(310)와, 상기 각 코어(310)에 설치된 한 쌍의 전자석용 코일(320)을 포함한다. 상기 각 코일(320)은 보빈(330)에 감겨진 상태로 코어(310)에 설치된다. 상기 전자석(300)에는 전선(도시하지 않음)이 연결되어 교류 전원이 공급될 수 있으며, 이는 교류 전원의 주파수와 동일 횟수의 극성 변화를 발생시킨다. 상기 코어(310)는 통상과 같이 E자 형상을 가지는 E형 코어가 사용될 수 있으며, 이는 또한 박판 형태의 코어 유닛(core unit)이 복수개 적층되어 구성될 수 있다. 상기 한 쌍의 코일(320)은 서로 이격되어 있다. 상기 한 쌍의 코일(320) 사이에는 진동자(400)가 설치되며, 상기 진동자(400)는 코어(310)나 코일(320)과 접촉되지 않는다.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 코어(310)는 외부와 접촉(외부에 노출)되는 노출 표면(315)을 갖는다. 여기서, 외부는 노출 표면(315) 상의 빈 공간에 해당하는 외부로서, 이는 코어(310)의 상측에서 상부 케이스(200)가 결합된 후, 상기 상부 케이스(200)와 코어(310)의 사이에 형성된 내부 공간(S)(도 5 참고)을 의미한다. 도 1 및 도 2에 보인 바와 같이, 상기 코어(310)의 측면(314)(도면에서 좌우측면)은 다이어프램 결합부재(500)와 밀착된 상태로 결합되어 있으나, 상기 코어(310)의 상면(311), 정면(312) 및/또는 배면(313)은 어떠한 부재와도 접촉되지 않고 내부 공간(S)에 노출된다. 즉, 상기 코어(310)의 상면(311), 정면(312) 및/또는 배면(313)은 내부 공간(S)에 노출되어 외부와 접촉되는 노출 표면(315)이 된다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 코어(310)가 내부 공간(S)에 노출(외부와 접촉)되는 노출 표면(315)을 가지는 경우, 공기의 흡입 과정에서 상기 노출 표면(315)은 외부로부터 유입되는 찬 공기와 접촉된다. 보다 구체적으로, 상기 노출 표면(315)은 내부 공간(S) 내에 존재하는 찬 공기와 계속적으로 접촉(흡입 시 유입 구멍(225)을 통해 유입된 외부 공기와 접촉)하게 되어 냉각된다. 이에 따라 상기 노출 표면(315)에 의해 적어도 코어(310)의 냉각 효율이 향상되어 적어도 코어(310)의 열화가 방지된다.

[4] 진동자(400)

상기 진동자(400)는 전자석(300)의 극성 변화에 따라 진동할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 진동자(400)는 한 쌍의 코일(320) 사이에 비-접촉으로 설치되며, 보다 구체적으로는 상기 한 쌍의 보빈(330) 사이에 비-접촉으로 개재된다. 상기 진동자(400)는 자성체(420)를 포함하여, 상기 전자석(300)의 극성 변화에 따라 초당 수십회의 진동 운동(선형 왕복 운동)을 자유롭게 할 수 있는 것으로부터 선택되며, 이는 예를 들어 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.

상기 진동자(400)는, 하나의 실시예에 따라서 몸체로서의 홀더(410)와, 상기 홀더(410)에 설치된 자성체(420)와, 상기 홀더(410)의 양측 말단에 설치된 금속재의 샤프트(430)를 포함할 수 있다. 상기 홀더(410)는 자성체(420)를 고정(부착)하여 지지할 수 있는 것이면 제한되지 않으며, 이는 예를 들어 경질의 플라스틱재로 구성될 수 있다. 상기 자성체(420)는 자성을 갖는 것이면 좋으며, 이는 예를 들어 페라이트계 자석 등의 영구자석을 사용할 수 있다. 상기 자성체(420)는, 바람직하게는 강자성체로서 펌핑 효율에 유리한 네오디뮴 자석(Neodymium Magnet)을 사용할 수 있다. 상기 자성체(420)는 N극과 S극을 포함하되, 상기 N극과 S극은 각각 홀더(410)에 복수개로 설치(부착)될 수 있다. 상기 홀더(410)와 자성체(420)는 다이어프램 결합부재(500)의 내측에 배치된다. 상기 샤프트(430)의 일측은 홀더(410)에 결합되고, 그의 타측은 다이어프램 결합부재(500)의 외측(도면에서 좌우측)으로 인출되어 흡입 밸브(170)(700)와 결합된다.

[5] 다이어프램 결합부재(500)

상기 다이어프램 결합부재(500)는 다이어프램(600)을 결합시키기 위한 것으로서, 그의 일측에는 다이어프램(600)이 결합된다. 상기 다이어프램 결합부재(500)는, 예를 들어 금속재 및/또는 경질의 플라스틱재로 구성될 수 있다. 상기 다이어프램 결합부재(500)는 전자석(300)의 측방(좌우 양측)에 한 쌍으로 설치된다. 상기 다이어프램 결합부재(500)는 하부 베이스(100) 상에 고정 설치되되, 그의 측면(514)은 코어(310)의 측면(314)에 밀착 결합된다. 보다 구체적으로, 상기 다이어프램 결합부재(500)는 코어(310)와 다이어프램(600)의 사이에 설치되어, 이들(310)(600)을 결합시키면서 상기 코일(320), 보빈(330) 및 진동자(400)를 수용한다. 상기 다이어프램 결합부재(500)의 바닥부는 하부 베이스(100)의 바닥 플레이트(140)에 고정 결합된다. 상기 다이어프램 결합부재(500)의 일면에는 다이어프램(600)이 결합되고, 이의 반대쪽 측면(514)에는 코어(310)의 측면(314)이 밀착 결합된다. 또한, 상기 다이어프램 결합부재(500)는 내부에 수용 공간(530)을 가지며, 상기 수용 공간(530)에는 코일(320), 보빈(330) 및 진동자(400)가 수용(내장)된다.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 다이어프램 결합부재(500)는 코어(310)와 결합되는 코어 결합부(510)와, 다이어프램(600)과 결합되는 다이어프램 결합부(520)를 포함한다. 상기 코어 결합부(510)와 다이어프램 결합부(520)는 경질의 플라스틱재로서 일체적 구조를 가질 수 있으며, 이들(510)(520)은 예를 들어 사출을 통해 일체로 성형될 수 있다.

상기 코어 결합부(510)는 코어(310)와 측면(314)(514) 결합된다. 구체적으로, 상기 코어 결합부(510)의 측면(514)은 코어(310)의 측면(314)에 밀착 결합되며, 예를 들어 나사나 볼트 등의 체결구를 통해 밀착 결합될 수 있다. 상기 코어 결합부(510)는 대략 사각형의 단면 형상을 가질 수 있다. 도 1 및 도 2를 참고하면, 상기 코어 결합부(510)는 하나의 실시예에 따라서 사각통체(직육면체) 형상을 가지되, 좌측과 우측은 개방되고 정면, 배면, 상면 및 하면은 벽체(510a)에 의해 폐쇄된 구조를 가지며, 내부에는 수용 공간(530)을 가질 수 있다. 이때, 상기 개방된 좌측과 우측에는 다이어프램(600) 및 흡입 밸브(170)(700)에 의해 폐쇄된다. 상기 코어 결합부(510)가 위와 같은 사각통체(직육면체) 형상의 폐쇄 구조를 가지는 경우, 소음이 감소될 수 있다. 즉, 상기 진동자(400)의 진동에 의해 발생되는 소음이 사각통체(직육면체)의 형상을 가지는 폐쇄 구조의 코어 결합부(510)에 의해 차단될 수 있다.

상기 다이어프램 결합부(520)는 코어 결합부(510)의 일측에 형성되며, 이는 원형의 단면 형상을 가지는 두 개의 환형 리브(522)(ring type rib)를 가질 수 있다. 아울러, 상기 다이어프램 결합부(520)는 두 개의 환형 리브(522) 사이에 형성된 환형 결합홈(525)을 가지며, 상기 환형 결합홈(525)에는 다이어프램(600)의 환형 돌기부(625)가 끼움 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 다이어프램 결합부재(500)의 일측에는 다이어프램(600)을 결합시키고, 그의 타측에는 코어(310)를 결합시켜, 상기 다이어프램 결합부재(500)를 코어(310)와 다이어프램(600)의 결합수단으로 작용하게 하되, 상기 코어(310)와의 결합을 측면(314)(514) 결합으로 구현하여 전술한 바와 같은 노출 표면(315)을 갖게 한 것임에 기술적 의의가 있다. 즉, 본 발명은 코어(310)를 하우징이나 지지체 등의 구조물에 내장하여 외부에 노출(접촉)되지 않도록 구성한 종래의 내장 구조를 탈피하여, 상기 코어(310)와 다이어프램 결합부재(500)를 측면(314)(514)을 통해 결합시키고, 이를 통해 코어(310)의 상면(311), 정면(312) 및 배면(313)이 외부에 노출(내부 공간(S)에 노출)되는 노출 표면(315)이 되게 하여, 적어도 코어(310)의 냉각 효율을 개선한 것임에 기술적 의의가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 코어 결합부(510)에는 공기(유체)가 유입되는 유체 유입공(515)이 형성될 수 있다. 상기 유체 유입공(515)은 코어(310)와 결합되는 측면(514)에 형성된다. 즉, 상기 코어 결합부(510)는 코어(310)의 측면(314)에 밀착 결합되되, 코어(310)와 결합되는 측면(514)에 외부의 공기가 유입되는 유체 유입공(515)이 형성된다. 상기 유체 유입공(515)은 코어 결합부(510)의 측면(514)에 1개 또는 2개 이상 복수개로 형성될 수 있다.

위와 같이 코어 결합부(510)의 측면(514)에 유체 유입공(515)이 형성된 경우, 냉각 효율이 향상되고 공기의 중앙 흐름이 유도될 수 있다. 구체적으로, 공기의 흡입 시 외부의 찬 공기가 유체 유입공(515)을 통해 유입됨으로 인해, 먼저 공기가 상기 유체 유입공(515)을 통과하는 과정에서 코어(310)의 측면(314)과 접촉되어 코어(310)을 냉각시키고, 이후 수용 공간(530)에 수용(내장)된 코일(320), 보빈(330) 및 진동자(400) 등과도 접촉되어 냉각시킨다. 이에 따라 상기 코어(310)는 물론이고 코일(320), 보빈(330) 및 진동자(400) 등을 냉각시켜 열화를 방지할 수 있다. 또한, 상기 유체 유입공(515)을 통해 유입된 공기는 상기 수용 공간(530) 내의 각 부재들(310)(320)(330)(400)과 접촉한 후, 다이어프램(600)의 중앙 영역에 설치된 밸브 조립체(700)의 통공(715)(725) 및 개폐공(735)으로 유입되어 중앙 흐름이 유도된다.

[6] 다이어프램(600)

상기 다이어프램(600)은 공기(유체)의 흡입 및 배출을 위한 펌핑력을 생성하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 다이어프램(600)은 한 쌍으로서, 각 다이어프램 결합부재(500)의 측방에 결합된다. 상기 다이어프램(600)은 진동자(400)의 진동에 따라 초당 수십회의 변위(수축/팽창)를 통해 공기를 펌핑하는 것으로서, 이는 예를 들어 통상과 같이 진동자(400)의 샤프트(430)에 축결합될 수 있다.

상기 다이어프램(600)은 신축성의 재질로서, 이는 예를 들어 고무계, 실리콘계 및 이들의 공중합체 등으로부터 선택된 신축성의 재질로 구성될 수 있다. 상기 다이어프램(600)은 원반형의 다이어프램 본체(620)와, 상기 다이어프램 본체(620)에 형성된 환형 돌기부(625)를 갖는다. 상기 환형 돌기부(625)는 다이어프램 본체(620)의 테두리(가장자리)에 일체로 연장 형성되며, 이는 상기 다이어프램 결합부(520)의 환형 결합홈(525)에 끼움 결합된다. 또한, 상기 다이어프램(600)은 중앙에 형성된 결합공(630)과, 상기 결합공(630)의 주위에 형성되되, 다이어프램 본체(620)로부터 일체로 돌출 형성된 환형의 돌출단(640)을 포함할 수 있다. 상기 결합공(630) 및/또는 돌출단(640)은 아래에서 설명되는 밸브 조립체(700)와의 결합을 위해 사용된다.

[7] 흡입 밸브(170) / 밸브 조립체(700)

상기 흡입 밸브(170)는 다이어프램(600)에 설치되거나, 통상과 같이 챔버(800)에 설치될 수 있다. 상기 흡입 밸브(170)는, 본 발명의 실시예에 따라서 다이어프램(600)에 설치되며, 이는 구체적으로 다이어프램(600)의 중앙 영역에 고정 결합된다. 상기 흡입 밸브(170)는 다이어프램(600)의 변위에 따라 공기(유체)의 흡입 시에는 개방되고 공기(유체)의 배출(토출) 시에는 폐쇄되는 것으로서, 이는 통상과 같이 구성될 수 있다. 상기 흡입 밸브(170)는, 본 발명의 실시예에 따라서 아래에서 설명되는 본 발명에 따른 밸브 조립체(700)로 구성된다.

도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 밸브 조립체(700)가 도시되어 있다. 상기 밸브 조립체(700)는, 본 발명에 따른 다이어프램 펌프의 흡입 밸브(170) 및 배출 밸브(270) 중에서 선택된 하나 이상으로 유용하게 사용된다. 상기 밸브 조립체(700)는, 본 발명의 실시예에 따라서 적어도 흡입 밸브(170)로 사용되며, 이는 다른 실시예에 따라서 흡입 밸브(170) 및 배출 밸브(270) 둘 모두로 사용된다. 도 3의 (a)는 상기 본 발명의 밸브 조립체(700)를 우측에서 바라본 분리 사시도이고, 도 3의 (b)는 상기 본 발명의 밸브 조립체(700)를 좌측에서 바라본 분리 사시도이다. 도 3에서는 상기 본 발명의 밸브 조립체(700)가 다이어프램(600)의 중앙 영역에 설치되어 흡입 밸브(170)로 사용되는 모습을 예시한 것이다.

상기 밸브 조립체(700)는 적어도 하나 이상의 고정 플랜지(710)(720)와, 상기 고정 플랜지(710)(720)에 결합된 밸브 플레이트(730)와, 상기 밸브 플레이트(730) 상에 설치된 밸브(740)를 포함한다. 이때, 상기 밸브 플레이트(730) 및 밸브(740) 중에서 적어도 밸브(740)는 금속재로 구성되며, 상기 금속재의 밸브(740)는 탄성적으로 휘어질 수 있는 소정 두께를 갖는다. 상기 밸브 조립체(700)는 흡입 밸브(170)로 사용되어, 상기 다이어프램(600)의 변위에 따라 공기(유체)의 흡입 시에는 개방되고, 공기(유체)의 배출 시에는 폐쇄된다.

상기 고정 플랜지(710)(720)는 밸브 플레이트(730) 및 밸브(740)를 고정하기 위한 것으로서, 이는 예를 들어 플라스틱재(합성수지재)로 구성될 수 있다. 상기 밸브 조립체(700)가 흡입 밸브(170)로 사용되는 경우, 이는 다이어프램(600)에 결합될 수 있다. 이때, 상기 고정 플랜지(710)(720)는 밸브 플레이트(730) 및 밸브(740)를 다이어프램(600)의 중앙 영역에 고정시킨다. 상기 고정 플랜지(710)(720)는, 하나의 실시예에 따라서 다이어프램(600)의 일측(도 3에서 우측)에 설치되는 제1 고정 플랜지(710)와, 상기 다이어프램(600)의 타측(도 3에서 좌측)에 설치되는 제2 고정 플랜지(720)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제1 고정 플랜지(710)는 다이어프램(600)의 일측면(도 3에서 우측면)에 결합되고, 상기 제2 고정 플랜지(720)는 제1 고정 플랜지(710)이 결합된 면의 반대쪽 면(도 3에서 좌측면)에 결합된다. 상기 고정 플랜지(710)(720)에는 진동자(400)의 샤프트(430)가 삽입되는 축공(712)(722)과, 공기(유체)가 통과(흡입)되는 통공(715)(725)이 형성되어 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1 고정 플랜지(710)는 다이어프램(600)의 중앙 영역에 결합되는 원반 형상의 제1 플랜지 본체(711)와, 상기 제1 플랜지 본체(711)의 중앙에 형성되고 상기 진동자(400)의 샤프트(430)가 삽입되는 제1 축공(712)과, 상기 제1 축공(712)의 주위에 형성되고 공기가 통과(흡입)되는 제1 통공(715)을 포함한다. 또한, 상기 제2 고정 플랜지(720)는 다이어프램(600)의 중앙 영역에 결합되는 원반 형상의 제2 플랜지 본체(721)와, 상기 제2 플랜지 본체(721)의 중앙에 형성되고 상기 진동자(400)의 샤프트(430)가 삽입되는 제2 축공(722)과, 상기 제2 축공(722)의 주위에 형성되고 공기가 통과(흡입)되는 제2 통공(725)을 포함한다. 상기 제1 통공(715) 및 제2 통공(725)은 서로 연통된다. 상기 제1 통공(715) 및 제2 통공(725)은 복수개로서, 이들(715)(725)은 각 축공(712)(722)의 주위에 방사형으로 형성될 수 있다. 도면에서는 상기 제1 통공(715) 및 제2 통공(725)이 각각 6개로서, 동일 간격으로 형성되어 있되, 각 축공(712)(722)의 주위에 방사형으로 배열된 모습을 예시하였다.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 밸브 플레이트(730)는 제1 고정 플랜지(710)에 결합될 수 있다. 이때, 상기 제1 고정 플랜지(710)는, 본 발명의 구현예에 따라서 다이어프램(600)에 결합된 제1 플랜지 본체(711)와, 상기 제1 플랜지 본체(711)의 중앙에 형성된 제1 축공(712)과, 상기 제1 플랜지 본체(711)의 중앙 영역(제1 축공(712)의 주위)에 형성된 제1 통공(715)과, 상기 제1 플랜지 본체(711)의 테두리에 형성된 삽입홈(713)과, 상기 제1 플랜지 본체(711)의 테두리에 형성되되 상기 삽입홈(713)의 일측에 형성된 이탈 방지부(714)를 포함한다. 상기 삽입홈(713)에는 밸브 플레이트(730)의 가장자리(733)가 삽입된다. 상기 이탈 방지부(714)는 밸브 플레이트(730)의 가장자리(733)에 밀착되어, 상기 삽입홈(713)에 삽입된 밸브 플레이트(730)의 이탈을 방지한다.

또한, 상기 밸브 플레이트(730)는, 본 발명의 실시예에 따라서 인서트 사출을 통해 제1 고정 플랜지(710)의 성형 과정에서 상기 제1 고정 플랜지(710)의 테두리에 삽입(인서트)된 일체적 결합 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 사출 금형 내에 금속재의 밸브 플레이트(730)를 설치한 다음, 상기 제1 고정 플랜지(710)의 성형을 위한 합성수지 용융물을 상기 사출 금형에 주입, 성형(인서트 사출 성형)하여, 제1 플랜지 본체(711)의 테두리에 삽입홈(713) 및 이탈 방지부(714)가 형성되게 하고, 이와 함께 상기 삽입홈(713)에 밸브 플레이트(730)의 가장자리(733)가 삽입된 구조의 제1 고정 플랜지(710)를 형성(제조)할 수 있다.

아울러, 상기 제1 고정 플랜지(710)는 제1 플랜지 본체(711)의 중앙 영역에 돌출 형성된 제1 결합단(716)을 포함할 수 있다. 상기 제1 결합단(716)은 다이어프램(600)의 결합공(630)에 삽입 결합된다. 아울러, 상기 제2 고정 플랜지(720)는 제2 플랜지 본체(721)의 중앙 영역에 돌출 형성된 제2 결합단(726)과, 상기 제2 결합단(726)의 주위에 형성된 환형의 끼움홈(724)을 포함할 수 있다. 상기 제2 결합단(726)은 다이어프램(600)의 결합공(630)에 삽입되되, 이는 또한 상기 결합공(630)의 내부에서 제1 고정 플랜지(710)의 제1 결합단(716)에 밀착될 수 있다. 그리고 상기 환형의 끼움홈(724)에는 다이어프램(600)의 돌출단(640)이 끼움 결합된다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 상기 밸브 플레이트(730)는 대략 원반형의 형상을 가지되, 그의 중앙에는 축공(732)이 형성되고, 상기 축공(732)의 주위에는 개폐공(735)이 형성되어 있다. 상기 축공(732)에는 진동자(400)의 샤프트(430)가 삽입된다. 상기 개폐공(735)은 공기(유체)가 통과(흡입)되는 통로로서, 이는 축공(732)의 주위에 방사형으로 형성된다. 상기 개폐공(735)은 고정 플랜지(710)(720)에 형성된 통공(715)(725)과 연통된다. 상기 통공(715)(725)을 통과한 공기(유체)는 개폐공(735)을 통과하여 흡입된다. 상기 개폐공(735)는 복수개로서, 이는 통공(715)(725)의 개수와 동일하다. 또한, 상기한 바와 같이, 상기 밸브 플레이트(730)의 가장자리(733)는 인서트 사출을 통해 제1 고정 플랜지(710)의 삽입홈(713)에 삽입(인서트)되고, 이탈 방지부(714)의 밀착에 의해 제1 고정 플랜지(710)와 견고한 결합력을 갖는다.

상기 밸브 플레이트(730)는 금속재로부터 선택되는 것이 좋으며, 이 경우 금속재의 밸브(740)와 양호한 표면 밀착성을 갖는다. 구체적으로, 상기 밸브 플레이트(730)가 금속재로 구성되는 경우, 금속재의 밸브(740)와 양호한 표면 밀착성을 가져 공기(유체)의 펌핑 시 누설(leak)이 방지되고 펌핑 성능이 향상된다. 상기 밸브 플레이트(730)는, 예를 들어 알루미늄(Al), 철(Fe), 주석(Sn), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 탄소강 및 이들의 합금 등으로부터 선택된 금속재로 구성될 수 있다. 상기 밸브 플레이트(730)는, 일례를 들어 스테인레스스틸(SUS ; Stainless steel)로 구성될 수 있다. 또한, 상기 밸브 플레이트(730)는, 예를 들어 0.2mm ~ 2mm의 두께를 가질 수 있다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 상기 밸브(740)는 밸브 플레이트(730) 상에 밀착 설치되되, 이는 상기 밸브 플레이트(730)의 개폐공(735)을 개폐한다. 상기 밸브(740)는 금속재로서, 이는 개폐공(735)을 탄성적으로 개폐한다. 즉, 상기 밸브(740)는 다이어프램(600)의 변위에 따라 공기(유체)의 흡입 시에는 개폐공(735)을 개방하고, 공기(유체)의 배출 시에는 개폐공(735)을 폐쇄한다.

상기 밸브(740)는 금속재로서, 상기 밸브 플레이트(730)와 동일한 종류의 금속재로 구성될 수 있다. 상기 밸브(740)는, 예를 들어 스테인레스스틸(SUS) 및 알루미늄(Al) 합금강 등의 금속재로 구성될 수 있다. 또한, 상기 밸브(740)는 0.01mm ~ 0.15mm의 두께를 가질 수 있다. 이때, 상기 밸브(740)의 두께가 0.01mm 미만인 경우, 강도가 약하고 탄성적인 복원력이 낮아질 수 있다. 그리고 상기 밸브(740)의 두께가 0.15mm를 초과하는 경우, 강도가 강하여 밸브 기능(개방)이 어려워질 수 있다. 위와 같은 강도 및/또는 밸브 기능을 고려할 때, 상기 밸브(740)는 스테인레스스틸(SUS) 재질로 구성되고, 0.02mm ~ 0.1mm의 두께를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 밸브(740)는 중앙의 림(rim)부(741)와, 상기 림부(741)로부터 연장 형성된 복수의 연결부(744)와, 상기 복수의 각 연결부(744)의 말단에 형성된 개폐부(745)를 포함한다.

상기 림부(741)는 환형(ring shape)으로서, 그의 중앙에는 진동자(400)의 샤프트(430)가 삽입되는 축공(742)이 형성되어 있다. 상기 연결부(744)는 환형의 림부(741)와 개폐부(745)의 사이에 형성되어, 이들(741)(745)을 연결하면서 공기의 흡입 시 탄성적으로 휘어진다. 상기 연결부(744)는 림부(741)로부터 일체로 연장 형성되되, 림부(741)의 주위에 방사형으로 복수개 형성된다. 상기 개폐부(745)는 복수의 각 연결부(744)의 말단에 일체로 형성되며, 이는 상기 밸브 플레이트(730)의 개폐공(735) 상에 위치되어 상기 개폐공(735)을 개폐한다. 상기 개폐부(745)는 복수개로서 개폐공(735)의 개수와 동일하며, 이는 예를 들어 디스크(disc) 형상을 갖는다.

상기 연결부(744)와 개폐부(745)의 동작에 의해 개폐공(735)이 개방 및 폐쇄된다. 도 6의 (a)는 개폐공(735)의 개방된 모습(흡입 과정)이고, 도 6의 (b)는 개폐공(735)의 폐쇄된 모습(배출 과정)이다. 도 6에서 진동자(400)가 좌측으로 이동하면, 다이어프램(600)의 변위에 의해 연결부(744)는 탄성적으로 휘어지고, 이와 함께 상기 개폐부(745)는 개폐공(735)으로부터 이탈(개방)되어 공기가 흡입실(820) 내로 흡입된다. 그리고 도 6에서 진동자(400)가 우측으로 이동하면, 다이어프램(600)의 변위에 의해 연결부(744)는 원래 상태로 복귀하고, 이와 함께 상기 개폐부(745)는 개폐공(735)에 밀착(폐쇄)된다. 이때, 배출 밸브(270)가 개방되어 공기는 배출실(840)로 배출된다. 도 6에서 화살표는 공기의 흐름을 나타낸다.

위와 같이 밸브 조립체(700)가 흡입 밸브(170)로 사용되는 경우, 상기 방사형으로 형성된 복수의 통공들(715)(725)과 및 개폐공(735)은 공기(유체)가 유입되는 흡입공이 된다. 이때, 도 5 및 도 6에 보인 바와 같이, 상기 밸브 조립체(700)는 다이어프램(600)의 중앙 영역에 설치되어 있어, 공기는 중앙 흐름으로 챔버(800)의 흡입실(820) 내로 유입된다. 이후, 상기 흡입실(820) 내로 유입된 공기는 배출 밸브(270)의 개방 시 배출공(815)을 통해 배출실(840)로 배출된다.

아울러, 상기 밸브 조립체(700)는 그의 중앙에서 진동자(400)의 샤프트(430)와 축결합된다. 구체적으로, 상기 밸브 조립체(700)를 구성하는 각 구성요소(710)(720)(730)(740)의 중앙에는 축공(712)(722)(732)(742)이 형성되어 있는데, 상기 축공(712)(722)(732)(742)에 진동자(400)의 샤프트(430)가 삽입되어 축결합된다. 그리고 상기 샤프트(430)의 말단에는 너트(753)가 결합되어 마감된다. 또한, 상기 밸브(740)와 너트(753)의 사이에는 탄성체의 오링(O-ring)(751) 및 와셔(washer)(752)이 개재되어 밀착 결합될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 밸브 조립체(700)는 종래의 고무재 밸브(고무 제품)를 대체하여 적어도 수명 특성과 펌핑 성능을 향상시킨다. 구체적으로, 종래의 고무재 밸브는 열 변형(열에 의해 오그라들고 들뜸)되거나 딱딱하게 열 경화되는 등의 열화 현상이 발생되나, 본 발명에 따른 밸브 조립체(700)는 밸브 플레이트(730)와, 상기 밸브 플레이트(730)에 밀착 설치된 금속재의 밸브(740)를 포함하여, 공기의 펌핑 시 누설(leak)이 방지되면서 장기간 사용하더라도 열화가 발생되지 않는다. 즉, 공기의 펌핑 시 상기 밸브(740)는 밸브 플레이트(730)에 표면 밀착되어 누설(leak)을 방지한다. 또한, 상기 밸브(740)는 금속재로서 열에 의해 오그라들거나 들뜨지 않고 열 경화되는 현상도 발생되지 않는다. 이에 따라 본 발명에 따른 밸브 조립체(700)는 종래의 고무재 밸브에 비해 적어도 수명이 연장되고 펌핑 성능(흡입/토출 시의 펌핑 효율)을 향상시킨다.

[8] 챔버(800)

상기 챔버(800)는 공기의 흡입 및 배출(토출)이 진행되는 펌핑부로서, 이는 상기 다이어프램(600)의 측방에 설치된다. 상기 챔버(800)는, 예를 들어 그의 테두리에서 나사나 볼트 등의 체결구를 통해 상기 다이어프램 결합부재(500)의 일측에 결합될 수 있다.

상기 챔버(800)는 통상의 구조를 가질 수 있다. 상기 챔버(800)는, 하나의 실시예에 따라서 내벽(801)과, 상기 내벽(801)으로부터 소정의 간격을 두고 설치된 외벽(802)과, 공기가 유입(흡입)되는 흡입실(820)과, 공기가 배출되는 배출실(840)을 포함한다. 상기 흡입실(820)과 배출실(840)은, 이들(820)(840)의 사이에 설치된 내벽(801)에 의해 구획된다. 상기 내벽(810)에는 공기가 통과(배출)되는 복수의 배출공(815)이 형성되고, 상기 배출공(815)이 형성된 부분에는 배출공(815)을 개폐하는 배출 밸브(270)가 설치된다.

또한, 상기 내벽(810)에는 배출 밸브(270)를 결합하기 위한 결합홀(830)이 형성될 수 있다. 아울러, 상기 챔버(800)는 배출실(840)과 연통된 배출 통로(860)를 더 포함할 수 있다. 상기 배출 통로(860)의 하단은 베이스 본체(120)(도 1 참고)의 내부에 장입되고, 배출 통로(860)를 통해 베이스 본체(120)의 내부로 유입된 공기는 복수의 격리실(124)(도 1 참고)을 따라 배출구(160)을 통해 외부로 배출된다.

[9] 배출 밸브(270)

상기 배출 밸브(270)는 다이어프램(600)의 변위에 따라 공기(유체)의 배출 시에는 개방되고, 공기(유체)의 흡입 시에는 폐쇄되는 것으로서, 이는 챔버(800)의 내벽(801)에 설치된다. 상기 배출 밸브(270)는 배출공(815)을 개폐할 수 있는 것이면 좋으며, 이는 예를 들어 통상적으로 사용되는 것으로부터 선택될 수 있다.

상기 배출 밸브(270)는, 하나의 실시예에 따라서 고정축(273)과, 상기 고정축(273)에 형성된 원반형의 밸브 디스크(275)를 포함할 수 있다. 상기 고정축(273)은 내벽(801)에 형성된 결합홀(830)에 끼움 고정되며, 상기 밸브 디스크(275)는 배출공(815) 상에 설치되어 배출공(815)을 개폐한다. 상기 고정축(273)과 밸브 디스크(275)는 일체 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따라서, 상기 배출 밸브(270)는 전술한 바와 같은 본 발명의 밸브 조립체(700)로 구성될 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.

[10] 기타 구성요소

한편, 상기 각 구성요소들은 체결공(H)(도 1 및 도 2 참고)을 가질 수 있으며, 상기 체결공(H)에 나사나 볼트/너트 등의 체결구가 체결되어 각 구성요소들은 조립될 수 있다. 또한, 각 구성요소들은 체결구 이외의 결합수단(예, 용접이나 접착 등)을 통해 조립될 수 있다.

도 5를 참고하면, 상기 다이어프램 결합부재(500)는 하부 베이스(100)의 바닥 플레이트(140)에 고정 결합되되, 이들(500)(140)의 사이 및 바닥 플레이트(140)의 하부에는 진동을 완충시키기 위한 고무재 댐퍼(180)가 설치될 수 있다. 또한, 상기 챔버(800)의 배출 통로(860)는 바닥 플레이트(140)에 형성된 관통공(146)(도 1 참고)을 관통하여 설치되되, 상기 배출 통로(860)와 관통공(146)의 사이에는 패킹부재(190)가 설치될 수 있다.

이하, 도 7 내지 도 11을 참고하여, 본 발명에 따른 다이어프램 펌프의 제2실시예 내지 제3실시예를 설명한다. 본 발명의 제2실시예 내지 제3실시예를 설명함에 있어서, 상기 제1실시예와 동일하게 사용되는 용어 및 도면 부호는 동일한 기능을 나타내므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 구체적으로 설명되지 않는 부분이 있다면, 이는 상기 제1실시예를 설명한 바와 같다.

[제2실시예]

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 다이어프램 펌프의 요부를 보인 단면도로서, 정면에서 바라본 요부 결합 단면도이다. 도 7의 (a)는 공기(유체)의 흡입 시에 흡입 밸브(170)가 개방되는 모습(흡입 과정)이고, 도 7의 (b)는 공기(유체)의 배출 시에 배출 밸브(270)가 개방되는 모습(배출 과정)이다. 그리도 도 8은 코어(310)의 다른 실시예를 보인 것으로서, 도 8의 (a)는 코어(310)의 분리 사시도이고, 도 8의 (b)는 한 쌍의 코어(310)가 결합된 모습의 정면도 및 요부 확대도이다.

먼저, 도 7을 참고하면, 상기 배출 밸브(270)는 내벽(801)의 중앙에 설치되어 챔버(800)의 중앙 영역에서 배출 흐름이 유도될 수 있다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 밸브 조립체(700)(270)는 흡입 밸브(170)(700)와 동일 수평선 상에 위치될 수 있다. 이와 같이, 상기 밸브 조립체(700)가 내벽(801)의 중앙에 설치된 경우, 즉 흡입 밸브(170)(700)와 동일 수평선 상에 위치된 경우, 흡입 과정에서는 물론 배출 과정에서도 공기의 중앙 흐름이 유도되어 펌핑 효율이 개선될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 배출 밸브(270)는 전술한 바와 같은 본 발명의 밸브 조립체(700)로 구성될 수 있다. 도 7에는 상기 밸브 조립체(700)가 흡입 밸브(170) 및 배출 밸브(270) 둘 모두로 사용된 모습이 도시되어 있다.

상기 밸브 조립체(700)는 적어도 하나의 고정 플랜지(710)와, 상기 고정 플랜지(710)에 결합된 밸브 플레이트(730)와, 상기 밸브 플레이트(730) 상에 설치된 밸브(740)를 포함하되, 상기 내벽(801)에 결합되어 배출 밸브(270)로 사용된다. 상기 밸브 조립체(700)는, 하나의 실시예에 따라서 나사나 볼트 등의 체결구를 통해 내벽(801)에 결합될 수 있다. 구체적으로, 상기 밸브 조립체(700)를 구성하는 각 구성요소(710)(730)(740)에는 상기한 바와 같이 축공(712)(732)(742)(도 3 참고)이 형성되고, 상기 축공(712)(732)(742)에 체결구가 삽입되어 결합될 수 있다. 이때, 상기 체결구는 내벽(801)의 결합홀(830)을 관통한 다음, 상기 각 축공(712)(732)(742)에 삽입된다. 그리고 상기 체결구의 말단에는 너트(753)가 결합되어 마감되고, 상기 밸브(740)와 너트(753)의 사이에는 탄성체의 오링(751) 및 와셔(752)이 개재되어 밀착 결합될 수 있다.

상기 고정 플랜지(710)의 통공(715)과 밸브 플레이트(730)의 개폐공(735)은 내벽(801)에 형성된 배출공(815)과 연통된다. 이러한 밸브 조립체(700)는 배출 밸브(270)로 사용되어, 상기 다이어프램(600)의 변위에 따라 공기의 흡입 시에는 폐쇄되고, 공기의 배출 시에는 개방된다. 도 7의 (b)에 보인 바와 같이, 공기의 배출 시, 금속재의 밸브(740)가 휘어져 개방되면, 상기 흡입실(820) 내의 공기는 내벽(801)의 배출공(815), 고정 플랜지(710)의 통공(715) 및 밸브 플레이트(730)의 개폐공(735)을 순차적으로 통과하여 배출실(840)로 배출된다. 상기 금속재의 밸브(740)는 전술한 바와 같이 환형의 림부(741), 상기 림부(741)로부터 연장 형성된 복수의 연결부(744), 및 상기 복수의 각 연결부(744)의 말단에 형성되어 밸브 플레이트(730)의 개폐공(735)을 개폐하는 개폐부(745)를 포함할 수 있다.

도 8을 참고하면, 상기 코어(310)는 한 쌍으로서, 제1 코어(310a)와, 상기 제1 코어(310a)에 결합된 제2 코어(310b)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 각 코어(310a)(310b)는 대략 'ㄷ'자 형상을 갖는다. 구체적으로, 상기 제1 코어(310a) 및 제2 코어(310b)는, 각각 보빈(330)(도 2 참고)이 설치되는 보빈 장착부(316a)(316b)와, 상기 보빈 장착부(316a)(316b)로부터 직각으로 연장 형성된 수직 연결부(317a)(317b)와, 상기 수직 연결부(317a)(317b)로부터 직각으로 연장 형성된 수평 결합부(318a)(318b)를 포함하여, 대략 'ㄷ'자 형상을 갖는다. 이와 같은 'ㄷ'자 형상의 코어(310a)(310b)는 기존에 범용적으로 사용되고 있는 E형 코어를 탈피하여, 적어도 구조적 및 중량 측면에서 개선된 구성을 갖는다. 즉, 도 2에 보인 기존의 E형 코어와 대비하여, 간단한 구조 및 형태를 가지면서 코어(310a)(310b)의 재료를 절감할 수 있어 중량 및 가격 면에서 유리하다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 제1 코어(310a) 및 제2 코어(310b)는 서로 간의 결합을 위한 요철 구조(319a)(319b)를 포함한다. 상기 요철 구조(319a)(319b)로서, 상기 제1 코어(310a)의 수평 결합부(318a)에는 돌기(319a)가 형성되고, 상기 제2 코어(310b)의 수평 결합부(318b)에는 상기 돌기(319a)가 끼워지는 요홈(319b)이 형성된다. 도 8의 (b)를 참고하면, 상기 제1 코어(310a)의 수평 결합부(318a)에 형성된 돌기(319a)의 두께를 T라고, 상기 제2 코어(310b)의 수평 결합부(318b)에 형성된 요홈(319b)의 폭을 W라 할 때, 상기 돌기(319a)는 수평 결합부(318a)의 말단(도 8에서 우측 말단) 쪽으로 갈수록 점점 커지는 두께(T)를 가지며, 상기 요홈(319b)은 수평 결합부(318b)의 말단(도 8에서 좌측 말단) 쪽으로 갈수록 점점 작아지는 폭(W)을 갖는다. 상기 각 수평 결합부(318a)(318b)의 최종 말단에서 T > W이다. 상기 요철 구조(319a)(319b)를 통해 도 8의 (a)에 표시한 점선(a) 방향으로 제1 코어(310a)와 제2 코어(310b)가 결합되면, 이들(310a)(310b)은 상기 두께(T)와 폭(W)의 설정(T > W)에 의해 적어도 도 8에서의 수평 방향으로 분리가 어려워 조립 공정(용접이나 나사 체결 공정 등)이 편리해진다.

[제3실시예]

도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 다이어프램 펌프의 요부를 분리한 분리 사시도이다. 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 다이어프램 펌프의 요부 도면으로서, 이는 안전 스위칭 장치(900)의 구성을 보인 평면도이다. 도 11은 본 발명의 제3실시예에 따른 다이어프램 펌프의 요부 도면으로서, 이는 안전 스위칭 장치(900)의 구성을 보인 단면도이다.

먼저, 도 9를 참고하면, 상기 다이어프램 결합부재(500)는 코어(310)와 결합되는 코어 결합부(510)와, 상기 다이어프램(600)과 결합되는 다이어프램 결합부(520)를 포함하되, 본 발명의 실시예에 따라서 상기 코어(310)와 코어 결합부(510)는 용접을 통해 결합된다. 상기 코어 결합부(510)는 코어(310)와의 용접이 가능한 금속재로 구성된다. 상기 다이어프램 결합부(520)는 코어 결합부(510)의 측방에 설치되되, 이는 경질의 플라스틱재로 구성될 수 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 상기 코어(310)의 측방에는 코어 결합부(510), 다이어프램 결합부(520) 및 챔버(800)가 순차적으로 설치된다. 또한, 도 9에는 도시하지 않았으나 다이어프램 결합부(520)에는 다이어프램(600)이 결합되어 있다. 이때, 상기 코어(310)와 코어 결합부(510)는 용접을 통해 결합되고, 상기 코어 결합부(510), 다이어프램 결합부(520) 및 챔버(800)는 이들의 테두리에서 나사나 볼트 등의 체결구(F)를 통해 체결 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라서, 상기 코어 결합부(510)는 코어(310)의 측방에 이격하여 설치된 지지판(516)과, 상기 지지판(516)에 형성된 용접 결합부(518)를 포함한다. 상기 용접 결합부(518)는 지지판(516)의 가장자리(도 9에서 정면 쪽과 배면 쪽의 가장자리)에 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용접 결합부(518)는 지지판(516)으로부터 일체로 연장하여 형성되되, 이는 코어(310) 쪽으로 절곡되어 형성될 수 있다. 상기 코어(310)는 용접 결합부(518)와 용접 결합된다.

상기 코어(310)는 외부에 노출된 노출 표면(315)을 가지되, 상기 용접 결합부(518)와 용접된 용접점(314a)을 갖는다. 상기 용접점(314a)은 코어(310)의 양쪽 측면(314)(도 9에서 좌우측면)에 형성되고, 상기 노출 표면(315)은 코어(310)의 적어도 정면(312)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 용접점(314a)은 코어(310)의 측면(314)과 용접 결합부(518)의 접촉점에서 용접 결합부(518)의 길이 방향을 따라 연속적 또는 군데군데 간헐적으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 코어(310)와 지지판(516)의 사이에는 상기 용접 결합부(518)에 의해 마련된 소정 간격의 이격부(517)가 형성된다.

위와 같이 상기 코어(310)와 코어 결합부(510)가 용접을 통해 결합된 경우, 나사나 볼트를 이용한 체결 결합에 비해 조립 부품 수를 절감할 수 있고, 상기 진동자(400)의 진동(흔들림)에 의한 나사나 볼트의 풀림을 방지할 수 있다. 보다 구체적으로, 나사나 볼트를 이용한 체결 결합의 경우에는 장기간 사용 시 진동자(400)의 진동(흔들림)에 의해 풀림이 발생되어 결합력이 떨어지고, 상기 풀림에 의해 소음이 발생될 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따라서 용접 결합된 경우 풀림이 없고 견고한 결합력을 가져 소음 저감에도 유리하다.

또한, 본 발명에 따른 다이어프램 펌프는 소음 저감을 위한 차음 커버(540)(550)를 더 포함할 수 있다. 상기 차음 커버(540)(550)는 적어도 진동자(400)의 진동에 의해 발생되는 소음이 외부로 전달되는 것을 차단하기 위한 것으로서, 이는 차음성(또는 방음성)을 갖게 하는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 차음 커버(540)(550)는, 예를 들어 적어도 진동자(400)를 덮을 수 있는 플라스틱 성형체로 구성될 수 있다.

도 9를 참고하면, 상기 차음 커버(540)(550)는 전자석(300)과 진동자(400)의 상부 및 하부에서 설치되어, 적어도 진동자(400)를 덮을 수 있는 상부 차음 커버(540) 및 하부 차음 커버(550)를 포함한다. 상기 전자석(300)과 진동자(400)를 작동체(300)(400)라고 할 때, 상기 상부 차음 커버(540)는 전자석(300)과 진동자(400)로 구성된 작동체(300)(400)의 상부에 설치되고, 상기 하부 차음 커버(550)는 전자석(300)과 진동자(400)로 구성된 작동체(300)(400)의 하부에 설치되어, 적어도 진동자(400)의 진동에 의해 발생되는 소음을 차단한다.

상기 상부 차음 커버(540) 및 하부 차음 커버(550)는 각각 상기 작동체(300)(400) 상에 설치된 베이스판(541)(551)과, 상기 베이스판(541)(551)의 가장자리에 직각으로 연장하여 형성된 2개의 밀착벽(542)(552) 및 2개의 삽입벽(544)(554)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 밀착벽(542)(552)은 코어(310)의 상면(311)에 밀착되고, 상기 삽입벽(544)(554)은 코어(310)와 지지판(516)의 사이에 형성된 이격부(517)에 삽입되어 끼움 결합된다. 보다 구체적으로, 상기 상부 및 하부 차음 커버(540)(550)는 각각 베이스판(541)(551)으로부터 일체로 형성된 4개의 벽체를 가지되, 정면과 배면에 형성된 2개의 벽체는 코어(310)의 상면(311)에 밀착되는 밀착벽(542)(552)이 되고, 좌측면과 우측면에 형성된 2개의 벽체는 상기 이격부(517)에 삽입되는 삽입벽(544)(554)이 된다.

아울러, 상기 벽체 중에서 적어도 삽입벽(544)(554)은 지지판(516)이나 체결구(F) 등과 소정의 끼움 결합력을 갖게 하는 홈부(544a)(554a) 및/또는 돌부(544b)(554b)를 가질 수 있다. 또한, 상기 차음 커버(540)(550)에는 전자석(300)의 전원 연결 단자(306)가 삽입되어 노출되는 단자 끼움홀(546)이 형성될 수 있으며, 상기 단자 끼움홀(546)은 베이스판(541)(551) 및/또는 밀착벽(542)(552)에 형성될 수 있다. 부가적으로, 상기 차음 커버(540)(550)에는 외부의 공기(유체)가 유입되는 유체 유입홀(도시하지 않음)이 형성될 수 있으며, 상기 유체 유입홀은 베이스판(541)(551) 및/또는 밀착벽(542)(552)에 1개 또는 2개 이상 복수개로 형성될 수 있다. 상기 차음 커버(540)(550)의 결합 후, 외부의 공기는 상기 유체 유입홀을 통해서는 물론 상기 단자 끼움홀(546) 등을 통해 유입될 수 있다.

또한, 도 9를 참고하면, 본 발명에 따른 다이어프램 펌프는 다이어프램(600)의 손상 시에 작동하는 안전 스위칭 장치(safety switching device)(900)를 더 포함할 수 있다. 일반적으로, 상기 다이어프램(600)은 적정 수명을 가지며, 이는 일정 시간이 지나면 소손(燒損), 노화(老化) 및/또는 열화(劣化) 등으로 인하여 손상(부서지거나 찢어짐 등)된다. 이 상태로 계속 가동시키는 경우, 공기 펌핑이 되지 않음은 물론 불필요한 전력 소모를 유발하고 화재 위험도 따른다. 상기 안전 스위칭 장치(900)는 다이어프램(600)의 손상(찢어짐 등)이 발생한 경우에 작동하여, 전원 공급이 차단되게 하고, 및/또는 경고 신호(경고음이나 경고 램프 등)가 발생되게 한다. 이를 통해 불필요한 전력 소모를 방지하고 화재 위험을 예방하여 안전을 도모할 수 있다.

도 10은 상기 안전 스위칭 장치(900)의 주요 구성을 보인 평면도이고, 도 11은 상기 안전 스위칭 장치(900)의 주요 구성을 보인 단면도이다. 이때, 도 10의 (a)는 안전 스위칭 장치(900)의 작동 전이고, 도 10의 (b)는 다이어프램(600)의 손상 시 안전 스위칭 장치(900)가 작동된 모습의 평면도다. 그리고 도 11의 (a)는 안전 스위칭 장치(900)의 작동 전이고, 도 11의 (b)는 다이어프램(600)의 손상 시 안전 스위칭 장치(900)가 작동된 모습의 단면도이다.

상기 진동자(400)는 안전 스위칭 장치(900)의 작동을 위한 푸싱부(pushing part)(490)를 포함한다. 상기 푸싱부(490)는 진동자(400)의 홀더(410)에 설치되되, 이는 홀더(410)의 양측(좌측과 우측)에 위치하여 2개가 설치될 수 있다. 일반적으로, 다이어프램(600)이 손상(찢어짐 등)되면, 상기 진동자(400)는 어느 일측 방향으로 편심된(치우쳐진) 상태로 멈추게 된다. 도 10의 (b) 및 도 11의 (b)는 다이어프램(600)의 손상에 의해 상기 진동자(400)가 우측 방향으로 편심된 상태를 보인 것이다. 이와 같이, 다이어프램(600)의 손상에 의해 진동자(400)가 일측 방향(우측 방향)으로 편심되면, 상기 푸싱부(490)는 안전 스위칭 장치(900)의 이동바(914)를 편심 방향(우측 방향)으로 푸싱(pushing)하여 이동시킨다.

상기 안전 스위칭 장치(900)는 진동자(400)와 연동하여 이동(작동)하는 작동부재(910)와, 상기 작동부재(910)의 이동(작동)에 의해 스위칭되는 안전 스위치(920)를 포함한다.

상기 작동부재(910)는 다이어프램(600)의 손상 시에 상기 진동자(400)가 일측 방향으로 편심되면, 상기 진동자(400)와 연동하여 상기 편심된 방향으로 이동(작동)된다. 상기 작동부재(910)는, 하나의 실시예에 따라서 작동바(912)와, 상기 작동바(912)의 하측에 형성된 이동바(914)를 포함한다. 상기 이동바(914)는 다이어프램(600)의 손상 시 푸싱부(490)의 푸싱에 의해 상기 편심된 방향(도면에서 우측 방향)으로 이동된다. 상기 이동바(914)는 작동바(912)와 직각을 이루며 일체로 형성되되, 이는 상기 푸싱부(490)의 개수와 동일한 개수로 형성될 수 있다. 도면에서는 상기 푸싱부(490)와 이동바(914)가 2개씩 형성된 모습을 예시하였다.

또한, 상기 작동바(912)는 이동바(914)와 함께 이동되며, 이는 상기 안전 스위치(920)를 작동시킨다. 상기 작동바(912)에는 스위치홈(912a)과 슬릿(912b)이 형성되어 있다. 상기 스위치홈(912a)에는 안전 스위치(920)의 스위치부(922)가 삽입된다. 상기 슬릿(912b)은 스위치홈(912a)의 주위에 길게 형성되며, 이는 상기 스위치홈(912a)으로부터 스위치부(922)의 이탈 시 탄성적인 이탈을 도모한다.

상기 안전 스위치(920)는 다이어프램(600)의 손상 시 작동부재(910)의 이동(작동)에 의해 스위칭되어, 다이어프램 펌프에 전원 공급이 차단되게 하거나, 및/또는 경고 신호가 발생되게 한다. 상기 안전 스위치(920)는 스위치 본체(921)와, 상기 스위치 본체(921)에 설치된 스위치부(922)를 포함한다. 상기 스위치부(922)는 작동 전에 작동바(912)의 스위치홈(912a)에 삽입 설치되어 있다가 다이어프램(600)의 손상으로 상기 작동바(912)가 일측 방향으로 편심되면, 상기 스위치홈(912a)으로부터 이탈된다. 도 10의 (b)에 보인 바와 같이, 상기 스위치부(922)는 스위치홈(912a)으로부터 이탈된 후, 상기 작동바(912)의 측벽에 의해 탄성적으로 눌러져 작동(스위칭)된다.

상기 스위치 본체(921)는 그의 내부에 전기적 회로를 가지며, 이는 스위치부(922)의 작동(누름) 시 전기적 접촉을 차단하거나 연결하는 방식으로 스위칭하여 전원 공급의 차단 및/또는 경고 신호의 발생을 구현한다. 상기 경고 신호는 경고음(알람)이나 경고 램프(예, LED 램프) 등을 예로 들 수 있다. 상기 안전 스위치(920)는 스위치 본체(921)의 일측에 인출된 접속 단자(923)를 포함할 수 있다. 상기 안전 스위치(920)는 스위치부(922)의 작동(누름) 시 다이어프램(600)의 이상 여부를 관리시스템(제어부)에 전기적 신호로 전송할 수 있다. 즉, 상기 접속 단자(923)는 전선을 통해 관리시스템과 연결되어, 상기 관리시스템에 다이어프램(600)의 이상 여부(손상)를 전기적 신호로 전송할 수 있다. 이때, 상기 관리시스템은 다이어프램(600)의 손상 시 안전 스위치(920)로부터 신호가 수신되면, 상기 전자석(300)으로 공급되는 전원을 차단하고, 및/또는 경고 신호가 발생되게 하여 사용자(또는 관리자)에게 이상 상태를 알릴 수 있다. 상기 관리시스템은 다이어프램 펌프에 일반적으로 적용되고 있는 통상의 구성에 따른다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라서, 상기 안전 스위칭 장치(900)는 전술한 바와 같은 상부 차음 커버(540)에 설치(부착)될 수 있다. 이때, 상기 상부 차음 커버(540)는 베이스판(541)에 형성된 가이드홈(548)과, 상기 가이드홈(548)에 관통 형성된 가이드홀(549)과, 상기 베이스판(541)에 형성된 스위치 설치홈(547)을 포함할 수 있다. 상기 가이드홈(548)에는 작동바(912)가 장착되고, 상기 가이드홀(549)에는 이동바(914)가 관통하여 설치된다. 상기 가이드홈(548)과 가이드홀(549)은 각각 작동바(912)와 이동바(914)의 이동을 가이드한다. 아울러, 상기 스위치 설치홈(547)에는 안전 스위치(920)가 설치된다.

이상에 설명한 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 안전 스위칭 장치(900)의 설치(부착), 각 구성요소들의 결합 방법(용접 등), 및/또는 각 구성요소들의 구조나 재질 등의 개선을 통해 다이어프램 펌프의 부품 수 및 조립 공정수가 감소되어 가격 경쟁력을 가지며, 냉각 효율(방열성)이 향상되어 수명을 연장시키고 펌핑 성능의 지속 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 다이어프램(600)의 손상 시에 작동하는 안전 스위칭 장치(900)에 의해 전력 소모나 화재 등을 예방할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 코어(310)와 다이어프램 결합부재(500)의 지지판(516)이 용접 결합되어, 적어도 부품 수 및 조립 공정 수가 절감된다. 아울러, 흡입 밸브(170) 및/또는 배출 밸브(270)가 금속재의 밸브(740)를 포함하는 밸브 조립체(700)로 구성되어, 열화(열 변형) 및 유체의 누설(leak)이 방지된다. 이에 따라 수명이 연장되고 펌핑 성능의 지속성 및 안정성 등이 향상된다. 부가적으로, 본 발명에 따르면, 적어도 차음 커버(540)(550)에 의해 소음이 감소되고, 이와 함께 상기 차음 커버(540)(550)에 안전 스위칭 장치(900)가 설치(부착)된 경우, 차음성(방음성)과 안전성을 동시에 도모하면서 구조적 단순함을 구현할 수 있다.

100 : 하부 베이스 120 : 베이스 본체
140 : 바닥 플레이트 160 : 배출구
170 : 흡입 밸브 200 : 상부 케이스
220 : 케이스 본체 230 : 필터 장착부
240 : 필터 270 : 배출 밸브
300 : 전자석 310 : 코어
314, 514 : 측면 315 : 노출 표면
320 : 코일 330 : 보빈
400 : 진동자 430 : 샤프트
500 : 다이어프램 결합부재 510 : 코어 결합부
516 : 지지판 518 : 용접 결합부
520 : 다이어프램 결합부 540, 550 : 차음 커버
600 : 다이어프램 700 : 밸브 조립체
710, 720 : 고정 플랜지 715, 725 : 통공
730 : 밸브 플레이트 735 : 개폐공
740 : 밸브 745 : 개폐부
800 : 챔버 820 : 흡입실
840 : 배출실 900 : 안전 스위칭 장치
910 : 작동부재 912 : 작동바
914 : 이동바 920 : 안전 스위치

Claims (16)

1. 하부 베이스(100);
   상기 하부 베이스(100)의 상부에서 결합되는 상부 케이스(200);
   상기 하부 베이스(100) 상에 설치되고, 한 쌍의 코어(310)와, 상기 각 코어(310)에 설치된 한 쌍의 코일(320)을 포함하는 전자석(300);
   상기 한 쌍의 코일(320) 사이에 설치되고, 상기 전자석(300)의 극성 변화에 따라 진동하는 진동자(400);
   상기 전자석(300)의 측방에 설치되고, 다이어프램(600)이 결합되는 다이어프램 결합부재(500);
   상기 다이어프램 결합부재(500)에 결합되고, 상기 진동자(400)의 진동에 따라 변위되는 다이어프램(600);
   유체의 흡입 시에 개방되는 흡입 밸브(170);
   상기 다이어프램(600)의 측방에 설치되고, 유체의 흡입 또는 토출이 진행되는 챔버(800); 및
   유체의 배출 시에 개방되는 배출 밸브(270)를 포함하는 다이어프램 펌프에 있어서,
   상기 다이어프램 펌프는 다이어프램(600)의 손상 시 작동하는 안전 스위칭 장치(900)를 더 포함하고,
   상기 진동자(400)는 안전 스위칭 장치(900)의 작동을 위한 푸싱부(490)를 포함하며,
   상기 안전 스위칭 장치(900)는,
   상기 다이어프램(600)의 손상 시 진동자(400)의 푸싱부(490)가 일측 방향으로 편심되면, 상기 편심된 방향으로 이동되는 작동부재(910); 및
   상기 작동부재(910)의 이동에 의해 스위칭되는 안전 스위치(920)를 포함하고,
   상기 작동부재(910)는,
   상기 안전 스위치(920)를 작동시키는 작동바(912)와,
   상기 작동바(912)의 하측에 형성되고, 상기 다이어프램(600)의 손상 시 상기 푸싱부(490)의 푸싱에 의해 상기 편심된 방향으로 이동되는 이동바(914)를 포함하며,
   상기 안전 스위치(920)는,
   스위치 본체(921)와,
   상기 스위치 본체(921)에 설치되고, 상기 작동바(912)에 형성된 스위치홈(912a)에 삽입되는 스위치부(922)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
   
2. 하부 베이스(100);
   상기 하부 베이스(100)의 상부에서 결합되는 상부 케이스(200);
   상기 하부 베이스(100) 상에 설치되고, 한 쌍의 코어(310)와, 상기 각 코어(310)에 설치된 한 쌍의 코일(320)을 포함하는 전자석(300);
   상기 한 쌍의 코일(320) 사이에 설치되고, 상기 전자석(300)의 극성 변화에 따라 진동하는 진동자(400);
   상기 전자석(300)의 측방에 설치되고, 다이어프램(600)이 결합되는 다이어프램 결합부재(500);
   상기 다이어프램 결합부재(500)에 결합되고, 상기 진동자(400)의 진동에 따라 변위되는 다이어프램(600);
   유체의 흡입 시에 개방되는 흡입 밸브(170);
   상기 다이어프램(600)의 측방에 설치되고, 유체의 흡입 또는 토출이 진행되는 챔버(800); 및
   유체의 배출 시에 개방되는 배출 밸브(270)를 포함하는 다이어프램 펌프에 있어서,
   상기 다이어프램 펌프는 소음 저감을 위한 차음 커버(540)(550) 및 다이어프램(600)의 손상 시 작동하는 안전 스위칭 장치(900)를 더 포함하되,
   상기 차음 커버(540)(550)는,
   상기 전자석(300)과 진동자(400)로 구성된 작동체(300)(400)의 상부에 설치된 상부 차음 커버(540); 및
   상기 전자석(300)과 진동자(400)로 구성된 작동체(300)(400)의 하부에 설치된 하부 차음 커버(550)를 포함하고,
   상기 진동자(400)는 안전 스위칭 장치(900)의 작동을 위한 푸싱부(490)를 포함하며,
   상기 안전 스위칭 장치(900)는,
   상기 다이어프램(600)의 손상 시 진동자(400)의 푸싱부(490)가 일측 방향으로 편심되면, 상기 편심된 방향으로 이동되는 작동부재(910); 및
   상기 작동부재(910)의 이동에 의해 스위칭되는 안전 스위치(920)를 포함하고,
   상기 작동부재(910)는,
   상기 안전 스위치(920)를 작동시키는 작동바(912)와,
   상기 작동바(912)의 하측에 형성되고, 상기 다이어프램(600)의 손상 시 상기 푸싱부(490)의 푸싱에 의해 상기 편심된 방향으로 이동되는 이동바(914)를 포함하며,
   상기 상부 차음 커버(540)는,
   상기 작동체(300)(400) 상에 설치된 베이스판(541)과,
   상기 베이스판(541)에 형성되고, 상기 작동바(912)가 장착되는 가이드홈(548)과,
   상기 가이드홈(548)에 형성되고, 상기 이동바(914)가 관통하여 설치되는 가이드홀(549)과,
   상기 베이스판(541)에 형성되고, 상기 안전 스위치(920)가 설치되는 스위치 설치홈(547)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 다이어프램 결합부재(500)는,
   상기 코어(310)와 결합되는 코어 결합부(510); 및
   상기 코어 결합부(510)의 일측에 형성되고, 상기 다이어프램(600)과 결합되는 다이어프램 결합부(520)를 포함하며,
   상기 코어 결합부(510)의 측면(514)은 코어(310)의 측면(314)에 밀착 결합되고,
   상기 코어(310)는 상부 케이스(200)와 코어(310)의 사이에 형성된 내부 공간(S)에 노출되는 노출 표면(315)을 가지며,
   상기 코어 결합부(510)는 코어(310)와 결합되는 측면(514)에 유체 유입공(515)이 형성된 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 한 쌍의 코어(310)는 제1 코어(310a)와, 상기 제1 코어(310a)에 결합된 제2 코어(310b)를 포함하고,
   상기 제1 코어(310a) 및 제2 코어(310b)는 각각 보빈 장착부(316a)(316b)와, 상기 보빈 장착부(316a)(316b)로부터 직각으로 연장 형성된 수직 연결부(317a)(317b)와, 상기 수직 연결부(317a)(317b)로부터 직각으로 연장 형성된 수평 결합부(318a)(318b)를 포함하여, 'ㄷ'자 형상을 가지며,
   상기 제1 코어(310a)의 수평 결합부(318a)에는 돌기(319a)가 형성되고, 상기 제2 코어(310b)의 수평 결합부(318b)에는 상기 돌기(319a)가 끼워지는 요홈(319b)이 형성되며,
   상기 돌기(319a)는 수평 결합부(318a)의 말단 쪽으로 갈수록 점점 커지는 두께(T)를 가지며, 상기 요홈(319b)은 수평 결합부(318b)의 말단 쪽으로 갈수록 점점 작아지는 폭(W)을 가지는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 다이어프램 결합부재(500)는,
   상기 코어(310)와 결합되는 코어 결합부(510); 및
   상기 코어 결합부(510)의 측방에 설치되고, 상기 다이어프램(600)과 결합되는 다이어프램 결합부(520)를 포함하며,
   상기 코어 결합부(510)는,
   상기 코어(310)의 측방에 이격하여 설치된 지지판(516)과,
   상기 지지판(516)에 형성된 용접 결합부(518)를 포함하고,
   상기 코어(310)는 용접 결합부(518)와 용접 결합된 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 다이어프램 펌프는 소음 저감을 위한 차음 커버(540)(550)를 더 포함하고,
   상기 코어(310)와 지지판(516)의 사이에는 이격부(517)가 형성되며,
   상기 차음 커버(540)(550)는,
   상기 전자석(300)과 진동자(400)로 구성된 작동체(300)(400)의 상부에 설치된 상부 차음 커버(540); 및
   상기 전자석(300)과 진동자(400)로 구성된 작동체(300)(400)의 하부에 설치된 하부 차음 커버(550)를 더 포함하고,
   상기 상부 차음 커버(540) 및 하부 차음 커버(550)는,
   상기 작동체(300)(400) 상에 설치된 베이스판(541)(551)과,
   상기 베이스판(541)(551)의 가장자리에 직각으로 연장하여 형성되고, 상기 코어(310)의 상면(311)에 밀착된 밀착벽(542)(552)과,
   상기 베이스판(541)(551)의 가장자리에 직각으로 연장하여 형성되고, 상기 코어(310)와 지지판(516)의 사이에 형성된 이격부(517)에 삽입된 삽입벽(544)(554)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
   
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 흡입 밸브(170) 및 배출 밸브(270) 중에서 선택된 하나 이상은 밸브 조립체(700)로 구성되고,
   상기 밸브 조립체(700)는,
   유체가 통과되는 통공(715)(725)이 형성된 고정 플랜지(710)(720);
   상기 고정 플랜지(710)(720)에 결합되고, 상기 통공(715)(725)과 연통된 개폐공(735)이 형성된 밸브 플레이트(730); 및
   상기 밸브 플레이트(730) 상에 설치되고, 상기 개폐공(735)을 개폐하는 밸브(740)를 포함하며,
   상기 밸브(740)는 금속재인 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 밸브 플레이트(730)는 금속재이고, 인서트 사출을 통해 상기 고정 플랜지(710)(720)에 결합되되, 상기 고정 플랜지(710)(720)의 테두리에 형성된 삽입홈(713)에 가장자리(733)가 삽입되어 결합된 것을 특징으로 하는 다이어프램 펌프.
   
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