KR200351638Y1 - 방음, 방진형 수중 기체압축장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 방음, 방진형 수중 기체압축장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기체를 압축시키기 위한 압축기와, 이 압축기가 내부에 설치되며 방음액으로 충진된 방음액 탱크로 구성되는 기체 압축장치에 관한 것으로, 작동시 방음액탱크의 액체가 압축기에서 발생하는 열 및 진동, 소음을 흡수할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 고안은 압축기를 액체 속에 넣음으로서 열을 냉각시키고 모든 압축기의 문제점인 소음과 진동을 현격히 줄이는 효과가 있다.

Description

방음, 방진형 수중 기체압축장치 {UNDERWATER GAS COMPRESSOR FOR PREVENTING SOUND AND SHOCK}

본 고안은 방음, 방진형 수중 기체압축장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 통상적인 압축기를 액체가 담겨진 방음액 탱크 내부에 설치하여 장치의 구동으로 인한 열을 냉각시키고 소음과 진동을 방지하는 기체 압축장치에 관한 것이다.

기체나 냉매 같은 기체를 압축시키기 위한 압축기는 다양한 분야에 사용되는데, 도1은 종래의 일반적인 기체압축장치를 도시한 것으로, 기체를 흡입한 후 압축시켜 압축된 기체를 작업체에 보내기 위한 장치이다.

이와 같은 기체압축장치는 구동모터(10)와, 이 구동모터(10)의 동력을 전달하기 위한 V벨트(6a)와 벨트풀리(6), 이 벨트풀리(6)의 회전력을 받아 동작하는 감속기(2)와, 이 감속기(2)와 연동되는 압축기(1)와, 상기 압축기(1)를 통해 압축된 기체를 저장하는 저장탱크(5) 등으로 구성된다.

또한, 상기 압축기(1)로 기체를 유입하는 기체여과기(1a)와, 압축된 기체를 저장탱크(5)로 보내는 압축기체 이송관(7)과, 상기 저장탱크(5)에서 압축기체를 배출하는 압축기체 출구관(4)이 구비되며, 상기 압축기(1)의 외면에는 장치의 구동으로 발생한 열을 냉각시키기 위한 냉각핀(1b)이 형성되어 있다.

상기 구동모터(10)와 감속기(2)와 압축기(1) 등은 상기 저장탱크(5) 상면에 설치되어 있다. 도면 중 미설명부호 3은 압력게이지이며, 9는 장치를 덮는 커버이고, 11은 전원공급 케이블이다.

상기와 같은 구성을 가진 기체압축장치는 상기 구동모터(10)가 회전하면 V벨트(6a)를 통하여 벨트풀리(6)가 회전하고, 이 벨트풀리(6)의 회전에 의해 감속기(2)가 동작되며, 이와 연결된 압축기(1)가 작동되어 기체여과기(1a)를 통해 유입된 기체가 압축되어 압축기체 이송관(7)을 통해 저장탱크(5)에 압축기체가 저장된다.

이와 같이 저장탱크(5)에 저장된 압축기체는 사용시 압력게이지(3)를 거쳐 압축기체 출구관(4)을 통하여 작업체로 이송한다.

그러나 상기와 같은 종래의 기체압축장치는 동작 시 구동모터(10)와V벨트(6a), 벨트풀리(6) 등의 회전에 따른 진동이 발생하였고, 이 진동으로 인한 소음 뿐 아니라 압축기(1)와 감속기(2)에서 구동 시 발생하는 마찰에 의한 소음이 발생하였고 장치를 오랫동안 작동하다보면 장치에서 열이 발생하여 다음과 같은 문제점을 유발하였다.

첫째, 기체압축장치의 대부분이 실험을 위한 측정실이나 설계실 및 병원 등 정숙을 요하는 실내에 설치되는데, 상기와 같이 기존의 기체압축장치는 장치가 구동할 때 큰 소음을 내게 되므로 주변 사람들에게 불편함을 주는 문제점이 있었다.

둘째, 구동모터(10)와 감속기(2)가 저장탱크(5)에 접하게 설치되어 있으므로 구동 시 발생하는 진동이 저장탱크(5)에 전달되고, 상기 저장탱크(5)는 바닥 위에 접하게 놓여 있으므로 압축기(1)에서 발생한 진동이 장치가 설치된 실내의 바닥에 전달되어 계측장비나 측정기 등의 오차의 원인이 된다. 특히 가장 많이 사용되는 왕복식 압축기의 경우 심한 소음을 동반하는 진동이 발생하는 문제점이 있었다.

셋째, 장시간 기체압축장치를 작동시키면 구동모터(10) 및 압축기(1)에서 발생하는 과열로 인하여 장비의 수명이 감소되며, 특히 압축기(1)는 많은 열이 발생하는 부분이므로 압축기(1)의 열을 냉각하기 위한 장치의 구성이 요구되었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래의 기체압축장치에서는 통상적으로 압축기(1)의 열을 냉각하기 위하여 공냉식과 수냉식의 방법을 사용하고 있는데, 공냉식은 상술한 바와 같이, 전열(傳熱) 접촉 면적을 증가시키기 위해 압축기(1) 표면에 냉각핀(1b)을 설치하여 공기의 대류현상에 의해 대기 중으로 열을 방출하는 것이지만 냉각핀(1b)으로는 압축기(1)의 열을 식히기에 불충분하기 때문에 계속적인 동작에는 문제가 있었다.

또한, 공냉식 보다 냉각효율을 높일 수 있는 수냉식 압축기가 사용되고 있으나 그 구성은 대부분 대형구조에 적용되는 것으로서 냉각탑이 요구되고 연속적으로 냉각수를 공급하는 구성이 요구되는 문제점이 존재하고 있다.

넷째, 구동모터(10)와 감속기(2)가 V벨트(6a)로 동력 전달이 되어 기계적 효율이 저하되며 안전 상 위험성이 있어 커버(9)를 설치해야하는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 대안이 계속적으로 요구되어 왔으며, 본 고안은 이에 대한 해결책을 제시하고자 안출한 것이다.

한편, 냉동사이클을 이루는 구성은 잘 알려진 바와 같이, 압축기와 응축기, 팽창밸브, 증발기로 이루어지며, 이와 같은 냉동사이클에서는 냉매가 상기 압축기와 응축기, 팽창밸브 및 증발기를 계속적으로 순환하면서 액체에서 기체로, 기체에서 액체로 반복 변화함으로써 압축, 응축, 팽창, 증발의 4단계 물리적 변화를 수행하는 것이다.

즉, 액체 냉매는 증발기 내에서 저온, 저압으로 증발하여 주위로부터 열을 흡수하며, 기체로 된 냉매는 흡입관을 통하여 압축기에서 고온, 고압의 기체로 되어 응축기에 보내지며 응축기에서는 흡수한 열 또는 압축기의 압축코일에서 발생한 열을 라디에이터를 통하여 방출하여 중온고압의 액체로 되어 팽창밸브를 통하여 저온저압으로 되어 증발기에 보내져 기체로 변하며 1사이클을 이룬다.

이와 같은 냉동사이클에서의 압축기의 역할은 증발기에서 증발한 냉매증기가 응축되기 쉽도록 냉매 증기의 압력을 높이는 것이며 일반적으로 8~11℃의 저온저압기체를 압축하여 70~80℃의 고온고압 기체로 압축시킨다.

첨부한 도5는 종래의 일반적인 압축기를 도시한 구성도로서, 증발기에서 냉매가 유입되는 흡입관(41)과, 응축기로 냉매를 배출하는 배출관(42)이 설치되고, 압축기(40)의 하면에는 방진장치(43)가 설치되어 있다.

이와 같은 압축기(40)는 보통 왕복동식 압축기와 회전식 압축기와 스크롤식 압축기가 사용되며 모터와 일체형으로 구성된다.

그러나 이와 같은 압축기(40) 역시 상술한 기체압축장치와 마찬가지로 진동 및 소음이 발생하는 문제점이 있었고, 여기서 발생한 진동을 상기 방진장치(43)가 다 흡수하지 못하기 때문에 이에 대한 해결책이 요구되어 왔다.

또한, 장시간 작동시키면 압축기(40)에서 발생하는 열로 인하여 장비의 수명이 감소되므로 압축기의 열을 냉각하기 위한 구성이 요구되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 고안에서는 압축기를 액체로 채워진 탱크 내부에 설치하여 액체 중에서 작동하도록 함으로써, 소음 및 진동을 현격히 줄이는 기체 압축장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 작동 중 발생하는 열을 효과적으로 냉각하여 열로 인해 압축기의 수명이 감소되는 것을 방지할 수 있는 기체 압축장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 기존 기체압축장치의 장치구성도.

도2는 본 고안의 일실시예로서, 기체압축장치의 장치구성도.

도3은 본 고안이 적용된 용적형 왕복동식 압축기를 도시한 개략도.

도4는 본 고안이 적용된 회전식 압축기를 도시한 개략도.

도5는 종래의 냉동사이클에 사용되는 압축기를 도시한 구성도.

도6은 본 고안의 다른 실시예로서, 냉매 압축장치를 도시한 구성도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 압축기 1a : 기체여과기

1b : 냉각핀 2 : 감속기

3 : 압력게이지 4 : 압축기체 출구관

5 : 저장탱크 6 : 벨트풀리

6a : V벨트 7 : 이송관

9 : 커버 10 : 구동모터

14 : 압력조절기 15 : 순환관

16 : 라디에이터 17 : 펌프

20 : 일체형 압축기 21 : 감속기

22 : 압축기 22a : 기체여과기

23 : 저장탱크 24 : 압축기체 이송관

25 : 구동모터 26 : 방음액 온도계

27 : 전기제어판 28 : 방진장치

30 : 방음액탱크 31 : 방진구

40 : 압축기 41 : 흡입관

42 : 배출관 43 : 방진장치

50 : 압축기 51 : 흡입관

52 : 배출관 53 : 방진장치

60 : 방음액탱크 61 : 압력조절기

62 : 패킹 63 : 가스켓

이에 본 고안에서는 기체를 압축시키기 위한 압축기를 포함하는 장치에 있어서, 상기 압축기가 방음액이 충진된 방음액탱크 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 기체 압축장치를 제공한다.

또한, 상기 압축기와 방음액탱크 사이에 방진장치가 설치되는 기체 압축장치를 제공한다.

또한, 상기 압축기로 저온저압의 냉매를 보내주는 흡입관이 상기 압축기의 외면을 감싸도록 설치되는 기체 압축장치를 제공한다.

또한, 기체를 압축시키는 압축기와; 상기 압축기가 내부에 설치되고 방음액이 충진된 방음액탱크와; 상기 압축기를 통해 압축된 기체를 저장하는 저장탱크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기체 압축장치를 제공한다.

또한, 상기 방음액탱크 내의 방음액을 순환시키기 위한 순환관과, 상기 순환관에 설치되어 방음액의 온도를 낮추기 위한 라디에이터와, 상기 방음액을 순환시키기 위한 펌프가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 기체 압축장치를 제공한다.

또한, 상기 방음액탱크와 상기 저장탱크 사이에 방진장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 기체 압축장치를 제공한다.

또한, 상기 방음액의 온도가 상승하여 압력이 상승하면 자동으로 방음액을 배출하는 압력조절기가 구비되는 것을 특징으로 하는 기체 압축장치를 제공한다.

이하 본 고안의 기체 압축장치를 첨부한 도면을 참조로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 고안에서 사용되는 '방음액'이라 하면 액체 또는 고체(예를 들어 쇠가루나 톱밥 등)가 포함된 액체를 통칭하는 말로서, 본 고안에서는 방음액의 종류를 물이나 기타 특정 액체로 한정하지 않음을 밝혀두는 바이다.

첨부한 도2는 본 고안에서 제시한 일실시예를 나타내는 구성도로서, 기체를 압축하기 위한 기체압축장치에 본 고안을 적용한 것이다.

이와 같은 본 고안의 기체압축장치는 구동모터(25)와, 이 구동모터(25)의 동력을 전달하는 동시에 회전을 감소시키는 감속기(21)와, 이 감속기(21)와 연동되는 압축기(22)로 이루어진 일체형 압축기(20)와, 이 일체형 압축기(20)가 내부에 설치되는 방음액탱크(30)와, 상기 압축기(22)를 통해 압축된 기체를 저장하는 저장탱크(23) 등으로 구성된다.

또한, 상기 압축기(22)에는 기체를 유입시키는 기체여과기(22a)와 압축된 기체를 저장탱크(23)로 보내는 압축기체 이송관(24)이 구비되며, 상기 방음액탱크(30)의 방음액을 순환시키는 순환관(15)이 구비되며, 이 순환관(15)에는 방음액을 순환시키기 위한 펌프(17)가 설치되며, 방음액 온도를 내리기 위한 라디에이터(16)가 구비된다.

한편, 상기 순환관(15)에는 방음액의 온도를 측정하기 위한 방음액 온도계(26)가 설치되고, 이 방음액 온도계(26)의 측정값을 전기제어판(27)에 보내주도록 전기적으로 연결되어 있다.

또한, 상기 전기제어판(27)은 상기 구동모터(25)를 구동시키기 위해 전선으로 연결되며, 상기 펌프(17)를 작동시키기도 한다.

또한, 본 고안의 방음액탱크(30)는 상기 저장탱크(23)위에 설치되는데 이때 방음액탱크(30)의 진동이 저장탱크(23)에 전달되지 않도록 상기 방음액탱크(30)와저장탱크(23) 사이에는 방진장치(28)가 설치되어 있다.

또한, 상기 일체형 압축기(20)를 방음액탱크(30) 내에 설치할 때에는 별도의 방진구(31)를 놓고 이 위에 일체형 압축기(20)를 얹어놓아 상기 일체형 압축기(20)와 방음액탱크(30) 내에 견고히 고정시키며, 일체형 압축기(20)가 방음액탱크(30)의 바닥면에 직접적으로 닿지 않도록 하여 일체형 압축기(20)에서 발생하는 진동이 방음액탱크(30)에 직접 전달되는 것을 방지하도록 한다.

도면중 미설명부호 14는 방음액탱크(30) 내 방음액을 주입하고 수압을 조절하는 압력조절기이고, 19는 전원공급선이다.

첨부한 도3 및 도4는 본 고안이 적용된 일체형 압축기를 도시한 바, 도3은 용적형인 왕복동식 압축기를 도시한 개략도이고, 도4는 회전식 압축기를 도시한 개략도이다.

이와 같은 일체형 압축기는 압축기의 종류에 따라 여러 가지로 구성할 수 있으며, 도3의 왕복동식 압축기는 구동모터(25)의 회전축에 기어(gear)열(列)을 구성하여 감속기(21)를 구비하고, 이 감속기(21)의 종동축에 크랭크샤프트(22d)를 연결시키고 이 크랭크샤프트(22d)에 왕복운동을 하는 피스톤(22b)을 설치하여 피스톤(22b)의 하강시 기체여과기(22a)를 통해 기체를 흡입하고 상승시 압축기체 이송관(24)를 통하여 압축된 기체를 저장탱크(23)로 보내는 것이다.

이때 상기 구동모터(25)와 감속기(21), 압축기(22)는 내부에 물이 들어가지 않는 방수구조로 되어야 하며, 특히 상기 구동모터(25)에 전원을 공급해야 하므로 전기 공급을 위한 전원공급선(19)이 구동모터(25)와 연결되는 부위나 감속기(21)의설치부위는 완벽하게 수밀될 수 있는 구조를 채택하여야 한다.

이때, 상기 방수를 위한 구조를 채택하는데 있어서 본 고안에서는 이를 제한하지 않는다.

한편 도4에 도시한 회전식 압축기는 상술한 크랭크샤프트(22d)와 피스톤(22b) 대신 두 개의 스크류(screw)(22c)가 회전하여 기체를 압축시키는 것으로, 기체여과기(22a)를 통해 유입된 기체를 압축시켜 압축기체 이송관(24)을 통해 저장탱크(23)로 보내는 것은 동일하다.

이하, 이와 같은 구성을 가진 본 고안의 기체압축장치의 작용을 설명한다.

먼저, 상기 전기제어판(27)에서 공급된 전원으로 일체형 압축기(20)가 작동되면 기체가 기체여과기(22a)를 통하여 흡입되고 압축기(22)를 거쳐 압축된 기체는 저장탱크(23)에 저장된다.

이때 일체형 압축기(20)에서 발생한 열은 방음액탱크(30)내의 방음액에 전열되고 방음액 온도계(26)의 측정값이 전기제어판(27)에 전달되어 방음액이 일정온도 이상이 되면 상기 펌프(17)가 작동되어 라디에이터(16)에 연결된 순환관(15)을 통하여 방음액이 라디에이터(16)에 공급되며 이곳에서 방열하여 냉각된 방음액은 다시 방음액탱크(30) 내로 유입된다.

이때 방열 면적을 증가시키기 위해 방음액탱크(30)의 표면을 방열판으로 구성하는 것도 바람직하다.

또한, 일체형 압축기(20)의 압축기(22)에서 발생한 진동은 1차로 방음액에서 흡수되고 방음액탱크(30)와 저장탱크(23)사이에 설치된 방진장치(28)에 의하여 감쇠되어 압축기(22)에서 발생한 진동이 각종 정밀을 요구하는 장치가 설치된 실내의 바닥에 전달되어 계측장비나 측정기 등의 오차의 원인이 되었던 종래의 문제점을 해결할 수 있게 된다.

또한, 방음액 속에서 구동모터(25)와 감속기(21), 압축기(22)가 동작하므로 진동과 동시에 소음을 방음액이 흡수하게 되므로 조용한 실내환경을 제공하게 된다.

또한, 구동모터(25) 및 압축기(22)에서 발생하는 열을 수냉식으로 방음액에서 즉시 냉각시켜 주므로 종래의 과열로 인한 문제점을 해결할 수 있게 된다.

또한, 구동모터(25)와 감속기(21), 압축기(22)로 이루어진 일체형 압축기(20)를 채택하여 종래의 기술과 같이 V벨트 등 별도의 동력전달수단이 필요없어 기계적 효율이 증가하며 동력전달수단이 외부로 노출되지 않아 안전상의 위험도 방지할 수 있게 된다.

첨부한 도6은 본 고안의 다른 실시예로서, 냉동사이클의 구성요소인 압축기에 본 고안을 적용한 기체 압축장치를 도시한 구성도이다.

본 고안의 기체 압축장치는 압축기(50)와, 증발기에서 냉매를 압축기(50)에 보내주는 흡입관(51)과, 압축기(50)에서 응축기로 냉매를 보내주는 배출관(52)과, 상기 압축기(50)가 내부에 설치되고 방음액이 충진되는 방음액탱크(60)로 구성된다.

또한, 상기 압축기(50)와 방음액탱크(60) 사이 즉, 압축기(50)가 설치되는 방음액탱크(60) 내부 하면에는 방진장치(53)가 설치되어 있다.

또한, 상기 방음액탱크(60)에는 방음액을 주입하고 방음액의 압력을 조절하기 위한 압력조절기(61)가 설치되어 있고, 상기 흡입관(51)과 배출관(52)이 설치되는 부위의 수밀을 위해 패킹(62)이 설치된다.

또한, 본 고안에서는 압축기(50)의 외면을 저온저압의 냉매가 흐르는 상기 흡입관(51)으로 둘러싸서 압축기(50) 및 방음액탱크(60) 내의 액체를 냉각시킨다.

도면중 미설명부호 63은 방음액탱크(60)의 밀봉을 위해 설치되는 가스켓이다.

이와 같은 본 고안의 다른 실시예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉동사이클이 작동되어 압축기(50)가 작동되면 냉매가 흡입관(51)을 통해 유입되고 압축기(50)를 거쳐 압축된 냉매는 배출관(52)을 통해 응축기로 보내진다.

이때, 압축기(50)에서 발생한 열은 방음액탱크(60)내의 방음액에 전열되어 압축기(50)를 냉각시키고, 압축기(50)에서 발생한 진동은 1차로 방음액에서 흡수되고 압축기(50)의 하면에 설치된 방진장치(53)에 의해 방음액탱크(60)로 전달되는 양을 크게 감쇠시킨다.

또한, 방음액 속에서 압축기(50)가 동작하므로 진동과 동시에 소음을 방음액이 흡수하게 되어 압축기(50)의 외부에 전달되는 소음을 크게 줄일 수 있다.

상기와 같은 본 고안에 의하면 압축기를 방음액탱크 내부에 설치하여 액중에서 작동하도록 함으로써, 압축기에서 발생하는 소음 및 진동을 현격히 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 방음액탱크 내에 압축기와의 사이에 방진구 및 방진장치를 설치하며 구동부품의 동작으로 발생한 진동을 외부로 전달하지 않음으로서 실내의 바닥에 진동이 전달되어 계측장비에 오차가 발생하는 것을 방지한다.

또한, 방음액탱크 내에 압축기를 설치하여 액체 냉각식으로 압축기에서 발생한 열을 식혀줌으로써 모터 및 압축기에서 발생하는 열로 인해 장비의 수명이 감소되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 기체를 압축시키기 위한 압축기를 포함하는 장치에 있어서,

   상기 압축기가 방음액이 충진된 방음액탱크 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 방음, 방진형 수중 기체압축장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 압축기와 방음액탱크 사이에 방진장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 방음, 방진형 수중 기체압축장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압축기로 유입되는 저온저압의 냉매가 흐르는 흡입관이 상기 압축기의 외면을 감싸도록 설치되는 것을 특징으로 하는 방음, 방진형 수중 기체압축장치.
4. 기체를 압축시키는 압축기와;

   상기 압축기가 내부에 설치되고 방음액이 충진된 방음액탱크와;

   상기 압축기를 통해 압축된 기체를 저장하는 저장탱크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방음, 방진형 수중 기체압축장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 방음액탱크 내의 방음액을 순환시키기 위한 순환관과, 상기 순환관에 설치되어 방음액의 온도를 낮추기 위한 라디에이터와, 상기 방음액을 순환시키기 위한 펌프가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 방음, 방진형 수중 기체압축장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 방음액탱크 내에 상기 압축기와의 사이에 방진구가 설치되는 것을 특징으로 하는 방음, 방진형 수중 기체압축장치.
7. 제4항에 있어서, 상기 방음액의 온도가 상승하여 압력이 상승하면 자동으로 방음액을 배출하는 압력조절기가 구비되는 것을 특징으로 하는 방음, 방진형 수중 기체압축장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 방음액은 모든 액체 또는 고체와 액체의 혼합물 또는 고체와 액체의 화합물인 것을 특징으로 하는 방음, 방진형 수중 기체압축장치.