KR20030019275A - 무소음 공기압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소음이 거의 없고 힘도 좋으나 마찰열이 극심한 수평 피스톤 방식에 있어서, 수평 피스톤 방식의 문제점인 마찰열을 해결하여 무소음을 실현할 수 있도록 한 무소음 공기압축기에 관한 것이다.

본 발명은 일차적으로 고온에서 순간고열처리와 소정의 초저온처리의 반복을 통하여 에이징 프로세스(AGING PROCESS)를 수행하고, 이차적으로 가스를 이용한 적정 압력 하에서 혼합 가스로 장시간 숙성 표면 처리함으로써 얻어지는 Nst(Natural Saint Technology)를 통한 윤활유를 사용하여 최적의 성능과 소음저감을 실현한 것으로 Nst+팬의 사용으로 저마력을 실현함과 함께 Nst+냉각수단으로 고마력을 실현한 것이다.

Description

무소음 공기압축기{A noiseless air-compressor}

본 발명은 무소음 공기 압축기에 관한 것으로, 특히 마찰열이 극심한 수평 피스톤 방식에 있어서 수평 피스톤 방식의 마찰열을 해결하여 무소음의 공기 압축기를 실현할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 냉동컴프레서는 냉매가스를 압축시켜 순환시키는 기기로 냉매가스를 압축시키기 위한 피스톤과 실린더, 전동기, 전동기의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜주기 위한 크랭크 축, 냉매가스를 흡입하고 배출하기 위한 저압포트 및 고압포트를 갖추고 있다.

이와 같은 기본적인 구성품 들은 완전 밀봉된 케이스 내에 내장되어 있고, 이 케이스는 피스톤 작동시의 기계적 소음을 방지하고 윤활유를 저장하는 용기로서의 역할을 담당하는 것으로, 이때의 냉동컴프레서는 저소음형의 3마력이하 중소형 컴프레서로서 밀폐형을 기준으로 한다.

냉동컴프레서로 냉매가스가 아닌 공기를 압축시킬 경우 냉동컴프레서도 일종의 압축기기 때문에 일시적으로는 공기압축기로 사용할 수는 있으나, 이때 발생되는 압축공기에는 많은 윤활유가 포함되어 압축공기로서는 적합하지 못하고 장기적으로는 윤활에 문제가 생겨 압축기가 고장나게 된다.

냉동컴프레서로 공기를 압축할 경우 저압 포트로 유입된 공기중의 수분이 케이스 내에 잔류 적하되어 내부에 녹을 발생시키고 윤활유의 점도를 높여 냉동컴프레서 가동시 기동이 되지 않거나 과부하의 원인이 되어 기동코일의 소손을 유발하게 된다.

또한, 피스톤이 공기압축을 위한 왕복운동을 할 때 전동기의 축에 만들어진윤활홈을 따라 윤활유가 피스톤을 비롯한 크랭크 축통에 분무되며 케이스 내에 비산된다.

이때, 실린더의 저압측에는 공기뿐만 아니라 비산 분무된 윤활유도 같이 흡입되어 고압측으로 압축 이송된다.

따라서, 케이스내의 윤활유가 쉽게 고갈되어 압축공기에는 너무 많은 윤활유가 포함되어 깨끗한 압축공기를 요하는 곳에서는 부적합하게 된다.

또한, 냉동컴프레서는 윤활에 매우 민감하여 냉매가스가 아닌 공기를 압축할 경우 윤활유의 선정이 매우 까다로워 윤활유가 부적절할 경우 기동시 소음이 발생하거나 기동이 되지 않는 경우가 발생하게 된다.

냉동컴프레서로 공기를 압축할 경우 또 하나의 문제점은 압축기 작동시 발생하는 열(熱)이다.

냉동컴프레서의 경우 윤활유의 또 하나의 기능인 윤활유의 냉각작용과 순환되어 들어오는 냉매가스의 냉각작용에 의해 압축기를 자연 냉각시켜 발열문제를 해결하나 공기를 압축할 경우 윤활유에 의한 냉각 외에는 별다른 냉각 수단이 없어 별도의 냉각장치를 하지 않으면 전동기의 기동이 불가능해지거나 코일의 열화소손을 유발하게 된다.

한편, 소형냉동컴프레서는 주로 가전용으로 소음을 최소화하고 소형으로 최고의 압축비를 얻을 수 있도록 개발된 우수한 압축기이다.

이 냉동컴프레서로 위에 열거한 문제점들을 해결한다면 소형의 무소음 고압 공기압축기를 만들 수 있다.

종래 공기 압축기의 경우에는, 벨트를 이용한 수직 피스톤의 경우 소음이 크고, 벨트를 이용한 V자형 피스톤방식이나 스크류(Screw)방식의 경우에도 소음이 큰 문제를 안고 있다.

한편, 수평 피스톤의 경우에는 소음이 거의 없고 힘도 좋으나 마찰열이 극심하여 사용이 불가능한 실정이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 소음이 거의 없고 힘도 좋으나 마찰열이 극심한 수평 피스톤 방식에 있어서, 이러한 수평 피스톤 방식의 마찰열을 해결하여 무소음의 공기압축기를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 적용되는 무소음 공기압축기의 외관을 도시한 사시도

도 2는 본 발명에 의한 무소음 공기압축기의 요부 단면도

도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 단면도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1:케이스 1A:저압 포트

1B:고압 포트 2:윤활유

3:전동기 4:크랭크축

5:실린더 6:피스톤

7:커넥팅 로드 8:연결관

9:배기 팬 10:커버

11, 11A:압축기

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일측에 냉매흡입용 저압포트가 형성되고, 타측에는 압축냉매를 토출하기 위한 고압 포트가 형성된 케이스와,상기 케이스의 내측 하부에 위치되는 냉각용 윤활유와, 상기 케이스의 내측 하부에 설치되어 소정 속도로 회전하는 저속 회전수를 갖는 전동기와, 일측이 상기 전동기의 회전축에 고정 설치되며, 타측은 상기 커넥팅 로드에 회동 가능하게 설치되어 상기 전동기의 구동력을 전달받아 피스톤이 상기 원통체의 내부에서 직선 왕복 운동하도록 하는 크랭크축과, 상기 케이스의 상부측에 결합되는 실린더와, 상기 실린더의 내부에 긴밀하게 삽입되어 좌우 왕복운동을 하는 피스톤과, 일측은 상기 피스톤에 연결핀을 매개로 하여 회동 가능하게 설치되며, 타측은 상기 크랭크축에 설치되는 커넥팅 로드와, 상기 케이스의 외측 상부에 설치되어 압축기로부터 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 배기 팬을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 저압 포트와 실린더의 하방을 직접 연결하여 흡입공기가 실린더를 통하여 윤활유가 포함되지 않은 상태에서 그대로 압축공기와 수분만 배출되도록 구성함을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 윤활유가, 고온에서 순간고열처리와 소정의 초저온처리의 반복을 통하여 에이징 프로세스를 수행하고, 가스를 이용한 적정 압력 하에서 혼합 가스로 장시간 숙성 표면 처리하여 얻어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 공기압축기(11)의 외관을 도시한 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 공기압축기(11)의 요부 단면도이다.

일측에 냉매흡입용 저압포트(1A)가 형성되고, 타측에는 압축냉매를 토출하기 위한 고압 포트(1B)가 형성된 케이스(1)와, 상기 케이스(1)의 내측 하부에 위치되어 냉각 기능을 수행하는 냉각용 윤활유(2)와, 상기 케이스(1)의 내측 하부에 설치되어 소정 속도로 회전하는 저속 회전수를 갖는 전동기(3)와, 일측이 상기 전동기(3)의 회전축에 고정 설치되며, 타측은 커넥팅 로드에 회동 가능하게 설치되어 상기 전동기(3)의 구동력을 전달받아 피스톤이 상기 원통체의 내부에서 직선 왕복 운동하도록 하는 크랭크축(4)과, 상기 케이스(1)의 상부에 결합되는 실린더(5)와, 상기 실린더(5)의 내부에 긴밀하게 삽입되어 좌우 왕복운동을 하는 피스톤(6)과, 일측은 상기 피스톤(6)에 연결핀을 매개로 하여 회동 가능하게 설치되며, 타측은 상기 크랭크축(4)에 설치되는 커넥팅 로드(7)와, 상기 저압포트를 통하여 유입된 공기가 실린더를 통하여 압축된 상태에서 이를 상기 고압포트 쪽으로 이동시키기 위한 연결관(8)과, 상기 케이스(1)의 외측 상부에 설치되는 커버(10)상단에 설치되어 압축기(11)로부터 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 배기 팬(9)으로 구성된 것이다.

단, 상기 저압 포트(1A)와 실린더(5)의 하방을 연결하여 흡입공기가 실린더(5)를 통하여 윤활유(2)가 포함되지 않은 상태에서 그대로 압축공기와 수분만 배출되도록 구성할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전동기(3)에 전원을 인가하여 전동기(3)를 구동시키면, 전동기(3)의 회전축(3A)이 소정 회전속도로 회전되며, 이에 따라 크랭크축(4)도 회전하게 된다.

따라서, 크랭크축(4)이 회전하면 크랭크축(4)을 매개로 하여 피스톤(6)이 실린더(5)의 원통체(5A)의 내벽면과 긴밀하게 마찰을 일으키면서 좌우로 직선 왕복 운동을 하게 된다.

즉, 피스톤(6)이 좌측으로 이동할 때에는 실린더(5)의 공기유입구가 개방되면서 케이스(1)의 일측에 설치된 저압 포트(1A)로부터 공기가 유입된다.

이와 반대로, 피스톤(6)이 우측으로 이동할때에는 실린더(5)의 공기 유입구가 폐쇄되면서 실린더(5)의 내부에 남아있는 공기가 압축상태가 된다.

따라서, 실린더(5)에서 압축된 압축 공기가 연결관(8)을 통하여 고압 포트(1B)로 이송되며 이어서 다른 연결관 등을 통해 공기 탱크로 이송된다.

이때, 실린더(5)의 저압측 배관과 케이스(1) 외부의 저압 포트(1A)를 직결하여 연결하면 흡입된 공기가 바로 실린더(5) 내로 유입된 후 압축되어 고압 포트(1B)를 통해 외부에 연결된 공기 탱크로 이송되어 압축기(11)의 내부에는 공기에 의한 수분이 발생하지 않고 피스톤(6) 작동시 비산 분무되는 윤활유(2)도 흡입되지 않아 생성되는 압축공기에는 윤활유(2)가 혼입되지 않는다.

단, 배관은 소음과 직결되므로 유연한 구조로 피스톤 운동시의 진동을 충분히 흡수 할 수 있어야 한다.

한편, 냉동컴프레서에 있어서 윤활은 매우 중요한 것으로, 냉매가스의 경우 그에 맞는 윤활유(2)를 사용하면 되지만 공기를 압축할 경우에는 윤활유(2)가 압축기의 성능을 좌우하게 된다.

따라서, 본 발명은 특수첨가제를 혼합한 윤활유(2)를 사용하여 최적의 성능과 소음저감을 실현한 것으로, Nst(Natural Saint Technology)+배기팬(9)의 사용으로 저마력을 실현하였으며, 상기 Nst+냉각수단으로 고마력을 실현하였다.

상기 Nst는 일차적으로 고온에서 순간고열처리와 소정의 초저온처리의 반복을 통하여 에이징 프로세스(AGING PROCESS)를 수행하고, 이차적으로 가스를 이용한 적정 압력하에서 혼합 가스로 장시간 숙성 표면 처리함으로써 얻어지는 것이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것으로, 상기 도 2에서 전동기(3)부분과 실린더(5)부분이 바뀐 상태의 공기 압축기(11A)를 나타낸 것이며, 동일 부분에 대하여는 동일부호를 사용한다.

이러한 실시 예에 있어서도 전동기(3)의 구동에 따라 크랭크축(4)이 회전하면 크랭크축(4)을 매개로 하여 피스톤(6)이 실린더(5)의 원통체(5A)의 내벽면과 긴밀하게 마찰을 일으키면서 좌우로 직선 왕복 운동을 하게 되어 실린더(5)에서 압축된 압축 공기가 연결관(8)을 통하여 고압 포트(1B)로 이송되며 이어서 다른 연결관 등을 통해 공기 탱크로 이송되는 것이다.

이때에도 피스톤(6) 작동시 윤활유(2)가 비산 분무되는데 이 윤활유(2)는 상술한 바와 같이 특수첨가제를 혼합 사용하여 최적의 성능과 소음저감을 실현할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 공기압축기에 있어서, 고온에서 순간고열처리와 소정의 초저온처리의 반복을 통하여 에이징 프로세스(AGING PROCESS)를 수행하고, 가스를 이용한 적정 압력 하에서 혼합 가스로 장시간 숙성 표면 처리함으로써 얻어지는 Nst를 통하여 얻어지는 윤활유를 사용하여 최적의 성능과 소음저감을 실현한 것으로, Nst(Natural Saint Technology)+팬의 사용으로 저마력을 실현하였으며, 상기 Nst+냉각수단으로 고마력을 실현한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 일측에 냉매흡입용 저압포트가 형성되고, 타측에는 압축냉매를 토출하기 위한 고압 포트가 형성된 케이스와,

   상기 케이스의 내측 하부에 위치되는 냉각용 윤활유와,

   상기 케이스의 내측 하부에 설치되어 소정 속도로 회전하는 전동기와,

   일측이 상기 전동기의 회전축에 고정 설치되며, 타측은 커넥팅 로드에 회동 가능하게 설치되어 상기 전동기의 구동력을 전달받아 피스톤이 원통체의 내부에서 운동하도록 하는 크랭크축과,

   상기 케이스의 내측 상부에 결합되는 실린더와,

   상기 실린더의 내부에 삽입되어 좌우 왕복운동을 하는 피스톤과,

   일측은 상기 피스톤에 연결핀을 매개로 회동 가능하게 설치되며, 타측은 상기 크랭크축에 설치되는 커넥팅 로드와,

   상기 저압포트를 통하여 유입된 공기가 상기 실린더를 통하여 압축된 상태에서 이를 상기 고압포트 쪽으로 이동시키기 위한 연결관과,

   상기 케이스의 외측 상부에 설치되는 커버에 설치되어 압축기로부터 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 배기 팬;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무소음 공기압축기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 저압 포트와 실린더의 하방에 위치된 연결관을 직접 연결하여 흡입공기가 실린더를 통하여 압축된 후 윤활유가 포함되지 않은 상태에서 압축공기와 수분만 배출되도록 구성한 것을 특징으로 하는 무소음 공기 압축기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 윤활유가, 고온에서 순간고열처리와 소정의 초저온처리의 반복을 통하여 에이징 프로세스를 수행하고, 가스를 이용한 적정 압력하에서 혼합 가스로 장시간 숙성 표면 처리하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 무소음 공기 압축기.
4. 일측에 냉매흡입용 저압포트가 형성되고, 타측에는 압축냉매를 토출하기 위한 고압포트가 형성된 케이스와,

   상기 케이스의 내측 하부에 위치되는 냉각용 윤활유와,

   상기 케이스의 내측 상부에 설치되어 소정 속도로 회전하는 전동기와,

   일측이 상기 전동기의 회전축에 고정 설치되며, 타측은 커넥팅 로드에 회동 가능하게 설치되어 상기 전동기의 구동력을 전달받아 피스톤이 원통체의 내부에서 운동하도록 하는 크랭크축과,

   상기 케이스의 내측 하부의 윤활유 내에 설치되는 실린더와,

   상기 실린더의 내부에 삽입되어 좌우 왕복 운동하는 피스톤과,

   일측은 상기 피스톤에 연결핀을 매개로 회동 가능하게 설치되며, 타측은 상기 크랭크축에 설치되는 커넥팅 로드와,

   상기 저압포트를 통하여 유입된 공기가 상기 실린더를 통하여 압축된 상태에서 이를 상기 고압포트 쪽으로 이동시키기 위한 연결관과,

   상기 케이스의 외측 상부에 설치되는 커버에 설치되어 압축기로부터 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 배기 팬을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무소음 공기압축기.