KR200428722Y1 - 압축공기의 2단 냉각구조를 갖는 공기 압축기 - Google Patents

압축공기의 2단 냉각구조를 갖는 공기 압축기 Download PDF

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Abstract

본 고안은 압축공기의 2단 냉각구조를 갖는 공기 압축기에 관한 것으로서, 압축된 공기가 역류방지를 위한 체크밸브를 통과 한 후, 별도의 라인을 통해 재차 냉각되어 저장탱크로 저장되도록 함으로써, 압축공기와 외기 간의 온도편차에 기인한 압력강하 등의 종래 문제점을 해결할 수 있음과 동시에, 더 나아가, 압축공기의 추가 냉각을 위한 라인을 구성함에 있어, 탱크와의 전도 현상을 방지하고, 외부 냉각 공기와의 접촉면적을 넓혀, 냉각효율을 극대화 할 수 있는 2단 냉각구조를 갖는 공기 압축기에 관한 것이다.
이를 위해 본 고안은 공기를 흡입하여 압축하기 위한 압축펌프와, 상기 압축펌프로부터 압축된 공기를 저장하기 위한 저장탱크를 구비한 공기 압축기에 있어서, 상기 압축펌프와 저장탱크를 연결하여 상기 압축펌프로부터 압축된 공기가 저장탱크로 이동되도록 하는 연결관체와, 상기 연결관체 상에서 이동되는 압축공기를 냉각시키기 위한 냉각수단을 포함하되, 상기 연결관체는 일측이 상기 압축펌프의 실린더와 연결되어 내부로 압축공기가 이동되고, 상기 압축공기의 역류를 방지하기 위한 체크밸브를 포함함과 동시에, 상기 압축공기가 이동되는 과정에서 냉각될 수 있도록 상기 냉각수단에 의해 형성되는 냉각영역을 가로지르는 냉각관로와; 상기 냉각관로와 저장탱크를 연결하며, 상기 압축공기가 체크밸브를 거친 후 냉각되어 상기 저장탱크로 유입되도록 상기 냉각영역을 또한 가로지르는 제2차냉각관로; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
공기 압축기, 냉각, 탱크, 압력, 온도

Description

압축공기의 2단 냉각구조를 갖는 공기 압축기{Air Compressor}
도 1은 본 고안에 따른 공기 압축기를 나타낸 사시도,
도 2는 본 고안에 따른 공기 압축기를 나타낸 측면도,
도 3은 도 1 요부확대도,
도 4는 본 고안에 따른 공기 압축기에서 연결관체의 설치구성을 나타낸 정면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 실린더 15: 실린더케이스
17: 해드 20: 모터
30: 압축펌프 35: 송풍팬
50: 연결관체 51: 냉각관로
55: 제2냉각관로 70: 저장탱크
75: 체결편 77: 볼트
본 고안은 압축공기의 2단 냉각구조를 갖는 공기 압축기에 관한 것으로서, 압축된 공기가 역류방지를 위한 체크밸브를 통과 한 후, 별도의 라인을 통해 재차 냉각되어 저장탱크로 저장되도록 함으로써, 압축공기와 외기 간의 온도편차에 기인한 압력강하 등의 종래 문제점을 해결할 수 있음과 동시에, 더 나아가, 압축공기의 추가 냉각을 위한 라인을 구성함에 있어, 탱크와의 전도 현상을 방지하고, 외부 냉각 공기와의 접촉면적을 넓혀, 냉각효율을 극대화 할 수 있는 2단 냉각구조를 갖는 공기 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 공기 압축기는 공기를 흡입하여 흡입된 공기를 목적하는 압력까지 압축하는 것으로서, 크게 공기의 압축을 위한 압축펌프와 압축된 공기를 저장하는 탱크로 구성된다.
이때, 상기 공기 압축기에는 압축된 공기의 역류를 방지하기 위한 체크밸브 등의 역류방지변이 내설되는데, 지금까지는 공기 압축기에 역류방지변을 적용함에 있어, 압축된 공기가 탱크로 바로 이동되도록 단순히, 상기 압축펌프와 탱크를 직결 연결하였으며, 이 연결된 압축공기 이동로 상에 역류방지변을 설치하는 것이 보통이었다.
한편, 종래에는 상기 압축펌프의 압축실 및 배기 측의 주변은 고열이 발생하게 되고 이 고열은 역류방지변의 리턴밸브를 손상시키게 됨에 따라 이를 방지하고자, 역류방지변을 통과하는 압축공기의 온도를 저감시키고자 압축 매니폴드의 배관을 길게 형성하고, 별도의 송풍팬 등의 냉각장치로 간접적으로나마 압축공기의 온도를 냉각시키는 것이 보통이었다. 또한, 이러한 냉각 효율을 극대화시키기 위해 압축공기가 이동되는 관체의 표면에 냉각 핀을 형성하는 방법도 사용되었다.
그러나, 이와 같은 압축 공기의 냉각을 위한 구성에도 불구하고, 압축공기가 역류방지변을 통과할 때 좁은 틈으로 이동됨에 따라 통과과정에서 다시 고열이 발생하게 되었으며, 이를 다시 냉각시키기 위한 구성은 전무한 것이 실정이다.
즉, 전술한 종래의 냉각 구성은 압축공기가 역류방지변을 통과하기 전까지 냉각되도록 하는 것에 그 비중이 있었는바, 역류방지변을 통과하여 다시 온도가 상승된 압축공기는 냉각시키지 못하였으며, 이에 따라 압축공기를 목적하는 온도로 저장 및 사용하는 데에 많은 어려움이 있었다.
본 고안의 목적은 압축된 공기가 역류방지를 위한 체크밸브를 통과 한 후, 별도의 라인을 통해 재차 냉각되어 저장탱크로 저장되도록 함으로써, 압축공기와 외기 간의 온도편차에 기인한 압력강하 등의 종래 문제점을 해결할 수 있는 공기 압축기를 제공하는 데 있다.
또한, 본 고안의 다른 목적은 압축공기의 추가 냉각을 위한 라인을 구성함에 있어, 탱크와의 전도 현상을 방지하고, 외부 냉각 공기와의 접촉면적을 넓혀, 냉각효율을 극대화 할 수 있는 공기 압축기를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 고안은 공기를 흡입하여 압축하기 위한 압축펌프와, 상기 압축펌프로부터 압축된 공기를 저장하기 위한 저장탱크를 구비한 공기 압축기에 있어서, 상기 압축펌프와 저장탱크를 연결하여 상기 압축펌프로부터 압축된 공기가 저장탱크로 이동되도록 하는 연결관체와, 상기 연결관체 상 에서 이동되는 압축공기를 냉각시키기 위한 냉각수단을 포함하되, 상기 연결관체는 일측이 상기 압축펌프의 실린더와 연결되어 내부로 압축공기가 이동되고, 상기 압축공기의 역류를 방지하기 위한 체크밸브를 포함함과 동시에, 상기 압축공기가 이동되는 과정에서 냉각될 수 있도록 상기 냉각수단에 의해 형성되는 냉각영역을 가로지르는 냉각관로와; 상기 냉각관로와 저장탱크를 연결하며, 상기 압축공기가 체크밸브를 거친 후 냉각되어 상기 저장탱크로 유입되도록 상기 냉각영역을 또한 가로지르는 제2차냉각관로; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 고안은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 보다 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 고안에 따른 공기 압축기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 공기 압축기를 나타낸 측면도이고, 도 3은 도 1 요부확대도이며, 도 4는 본 고안에 따른 공기 압축기에서 연결관체의 설치구성을 나타낸 정면도이다.
도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 공기 압축기(100)는 피스톤(미도시)의 왕복운동에 의해 공기를 압축시키는 용적식 압축기로서 크게 압축펌프(30)와 저장탱크(70)로 구성된다.
상기 압축펌프(30)는 공기를 흡입하여 압축하기 위한 것이며, 상기 저장탱크(70)는 상기 압축펌프(미도시)로부터 압축된 공기를 사용시점까지 일시 저장하기 위해 마련된 것이다.
다시, 상기 압축펌프(30)는 내부에 피스톤을 포함하는 다수의 실린더(10)와, 모터(20) 등의 구동원으로부터 동력을 인가받아 회전되며, 회전시 상기 피스톤을 직선 왕복운동시키는 크랭크축(30a)이 내설된 실린더케이스(15)를 포함한다. 이에 더하여, 상기 실린더(10)에는 공기의 흡입 및 토출을 위한 밸브(미도시)가 구성된 헤드(17)가 결합된다. 여기서, 상기한 압축펌프(30)의 더욱 세부적인 구성은 공지된바 있으므로, 이에 관한 별도의 도시 및 상세한 설명은 본 고안의 요지가 희석됨을 기피하여 생략하기로 한다.
상기 저장탱크(70)는 내부에 일정공간이 형성되어 상기 압축펌프(30)에 의해 압축된 공기를 저장함과 동시에, 그 상부에는 공기 압축기(100)를 이루는 구성품들이 설치된다. 즉, 도 1을 참조하면, 상기 저장탱크(70)에는 전술한 압축펌프(30)가 설치되며, 또한, 동도면에서 대략 원통의 형상을 갖는 것은 상기 압축펌프(30)에 사용되는 동력을 제공하기 위한 모터(20)이다. 상기 모터(20)는 상기 압축펌프(30)로부터 돌출된 크랭크축(30a)의 일단에 고정된 송풍팬(35)과 동력전달 가능하게 결합된다. 본 실시예에서, 상기 모터(20)와 송풍팬(35)의 동력전달 가능한 구성은 상기 모터(20)의 축에 구동풀리(21)가 결합되고 상기 구동풀리(21)와 송풍팬(35)이 밸트(37)로 연결됨으로써 이루어진다.
상기와 같은 구성에 따라 모터(20)가 최초 동력을 발생시키면, 송풍팬(35)의 회전에 의해 크랭크축(30a)이 동반 회전되어 실린더(10) 내부의 피스톤을 직선운동시킴은 자명하다. 이와 동시에, 상기 송풍팬(35)은 다수의 날개(36)를 형성하여, 대략, 상기 압축펌프(30)와 후술될 연결관체(50) 측으로 공기를 강제 송풍하는바, 공기가 송풍되는 부위에 냉각영역을 형성하게 된다. 이와 같은 구성에 따르면, 상기 송풍팬(35)은 동력전달 매체로서 뿐만 아니라, 냉각수단의 기능도 수행하게 되는 것이다.
한편, 전술한 연결관체(50)는 상기 압축펌프(30)와 저장탱크(70)를 연결하여 상기 압축펌프(30)로부터 압축된 공기가 저장탱크(70)로 이동되도록 하는 것으로서, 이하의 세부구성으로 더욱 특징되어 진다.
즉, 상기 연결관체(50)는 냉각관로(51), 제2냉각관로(55)로 대분되는데, 여기서, 상기 냉각관로(51)는 일측이 상기 압축펌프(30) 실린더(10)의 배출구와 연결되어 내부로 압축공기가 이동되는데, 이때, 상기 냉각관로(51)는 전술한 송풍팬(35)에 의해 형성되는 냉각영역을 가로지르도록 구성되어 내부의 압축공기가 이동되는 과정에서 냉각될 수 있도록 한다. 물론, 상기 냉각관로(51)에는 압축공기가 다시, 실린더(10) 측으로 역류되는 것을 방지하도록 체크밸브(51a)가 구성된다. 본 실시예에서는 상기 체크밸브(51a)가 냉각관로(51)의 선단 측에 구성됨을 보인다.
상기 제2냉각관로(55)는 상기 냉각관로(51)와 저장탱크(70)를 연결하며, 상기 냉각관로(51)와 마찬가지로 냉각영역을 가로지르게 된다. 이때, 상기 제2냉각관로(55)는 압축공기의 진행방향을 기준하여, 상기 냉각관로(51)의 역방향으로 형성된 것이다.
한편, 상기와 같은 연결관체(50)는 상기 저장탱크(70)와 일정간격 이격된 형태로 설치되는데, 이는 상기 연결관체(50)의 내부로 이동되는 압축공기의 열이 상 기 저장탱크(70)로 전도되는 것을 방지하고, 또한, 이와 동시에 상기 연결관체(50)로 송풍팬(35)에 의한 냉각공기의 공급시, 상기 연결관체(50)가 보다 넓은 방열면적을 갖도록 하기 위함이다.
이와 같은 연결관체(50)의 설치구성은 상기 연결관체(50)가 저장탱크(70)로부터 돌출형성되는 체결편(75)에 안치된 상태에서 상기 체결편(75)으로부터 관통되는 볼트(77)에 의해 고정됨으로써 가능하다. 즉, 상기 체결편(75)은 저장탱크(70)로부터 돌출형성됨에 따라 상기 체결편(75)에 안치된 연결관체(50)는 상기 저장탱크(70)로부터 이격되는 것이며, 결국, 상기 연결관체(50)는 상기 저장탱크(70)와 최소한의 면적(체결편과 접촉된 면적)으로 접촉되어 상기 연결관체(50)와 저장탱크(70) 간의 열전도가 근본적으로 차단되는 것이다.
한편, 다수의 실린더(10)가 다수열로 구비되는 구성에서는 상기 실린더(10)에 연결되는 냉각관로(51)와 이에 설치되는 체크밸브(51a)도 상기 실린더(10)에 상응되는 개수로 구성된다.
본 실시예에서는 총 4개의 실린더(10)가 구성되며, 복수개의 실린더(10)가 하나의 실린더군을 형성하여 2단 압축되도록 구성된바, 압축된 공기를 유도하기 위한 냉각관로(51)가 복수개 구성됨을 보이며, 이의 바람직한 설치구성은 다음과 같다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각관로(51)가 상에서 하측으로 순차적으로 배치되어 상호 연통되며, 하단에 위치한 냉각관로(51)는 다시, 저장탱크(70)의 체결편(75)에 안치된 제2냉각관로(55)와 연통되어, 결국 상기 냉각관로(51)들과 제2 냉각관로(55)가 모두 연통되는 구성을 갖는다. 여기서, 상기 관로들 간의 연통은 상기 냉각관로(51)들에 설치된 체크밸브(51a)가 상호 연결되고, 다시, 상기 체크밸브(51a)들 중 어느하나가 상기 제2냉각관로(55)와 연결되어 이루어진다.
물론, 여기서, 상기 냉각관로(51) 및 이에 설치되는 체크밸브(51a)의 개수가 변경될 경우에도 그에 관한 설치구성은 상기와 같은 본 고안의 실시예로부터 용이하게 도출할수 있으며, 이에 따라 상기 냉각관로(51) 및 체크밸브(51a)의 개수를 달리하여도 본 고안의 범주에 속함은 당연하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제2냉각관로(55)의 타측(압축공기가 탱크로 유입되는 관로 말단)과 저장탱크(70)와의 연결을 위해 엘보우(또는 링엘보우)를 포함하는 관 연결수단을 사용할 수 있다. 당업계에 주지된 관의 말단과 저장탱크 연결수단은 본 고안의 명세서에 기재된 것으로 본다.
이하, 본 고안의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
최초, 압축펌프(30)의 실린더(10)로부터 토출된 압축공기는 상기 실린더(10)와 연결된 냉각관로(51)를 통해 이동된다. 이때, 상기 냉각관로(51)는 송풍팬(35)에 의해 형성되는 냉각영역을 가로지르도록 구성되어 상기 냉각관로(51) 내부로 이동되는 압축공기가 1차 냉각된다. 이후, 상기 압축공기는 유체 흐름의 특성상 상대적으로 좁은 통로를 갖는 체크밸브(51a)를 통과하는 시점에서 온도가 상승 될 것이다.
그러나, 본 고안에 따르면 상기 체크밸브(51a)를 통과한 압축공기는 바로 저 장탱크(70)로 이동되지 않고, 다시 제2냉각관로(55)를 통해 냉각영역을 지나게 되어 목적하는 온도로 냉각된 후, 저장탱크(70)로 유입된다.
이와 같은 냉각과정에서 상기 냉각관로(51)과 제2냉각관로(55)를 포함한 연결관체(50)는 상기 저장탱크(70)와 이격되도록 설치되어 상기 연결관체(50)의 내부로 이동되는 압축공기의 열이 상기 저장탱크(70)로 전달되는 현상이 근본적으로 차단된다. 또한, 상기와 같이 연결관체(50)와 저장탱크(70)가 이격된 구성을 가짐에 따라 송풍팬(35)에 의해 송풍된 공기가 상기 연결관체(50)의 밑면까지 고루 분포되어 지날 수 있게 되어 열교환 효율이 상승되는 작용효과도 더불어 발생된다.
상기에서, 상기 압축공기의 최종 냉각된 온도는 송풍팬(35)의 용량, 상기 냉각관로(51) 및 제2냉각관로(55)의 배관 구성에 따라 달라질 수 있다. 또한, 압축공기의 냉각 효율을 보다 증대시키기 위함을 목적으로 상기 냉각관로(51) 또는 제2냉각관로(55)의 표면에 열교환 핀을 형성할 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안은 압축된 공기가 역류방지를 위한 체크밸브를 통과 한 후, 별도의 라인을 통해 재차 냉각되어 저장탱크로 저장되도록 함으로써, 압축공기와 외기 간의 온도편차에 기인한 압력강하 등의 종래 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 고안은 압축공기의 추가 냉각을 위한 라인을 구성함에 있어, 탱크와의 전도 현상을 방지하고, 외부 냉각 공기와의 접촉면적을 넓혀, 냉각효율을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 공기를 흡입하여 압축하기 위한 압축펌프(30)와, 상기 압축펌프(30)로부터 압축된 공기를 저장하기 위한 저장탱크(70)를 구비한 공기 압축기(100)에 있어서,
    상기 압축펌프(30)와 저장탱크(70)를 연결하여 상기 압축펌프(30)로부터 압축된 공기가 저장탱크(70)로 이동되도록 하는 연결관체(50)와, 상기 연결관체(50) 상에서 이동되는 압축공기를 냉각시키기 위한 냉각수단을 포함하되,
    상기 연결관체(50)는
    일측이 상기 압축펌프(30)의 실린더(10)와 연결되어 내부로 압축공기가 이동되고, 상기 압축공기의 역류를 방지하기 위한 체크밸브(51a)를 포함함과 동시에, 상기 압축공기가 이동되는 과정에서 냉각될 수 있도록 상기 냉각수단에 의해 형성되는 냉각영역을 가로지르는 냉각관로(51)와;
    상기 냉각관로(51)와 저장탱크(70)를 연결하며, 상기 압축공기가 체크밸브(51a)를 거친 후 냉각되어 상기 저장탱크(70)로 유입되도록 상기 냉각영역을 또한 가로지르는 제2차냉각관로(55);
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축공기의 2단 냉각구조를 갖는 공기 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각수단은
    상기 연결관체(50) 측으로 공기를 강제 송풍하는 송풍팬(35)인 것을 특징으로 하는 압축공기의 2단 냉각구조를 갖는 공기 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결관체(50)는 내부로 이동되는 압축공기의 열이 상기 저장탱크(70)로 전도됨을 방지함과 동시에 방열면적을 넓힐 수 있도록 상기 저장탱크(70)와 일정간격 이격된 형태로 설치된 것을 특징으로 하는 압축공기의 2단 냉각구조를 갖는 공기 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연결관체(50)는 상기 저장탱크(70)로부터 돌출형성되는 체결편(75)에 안치된 상태에서, 상기 체결편(75)으로부터 관통되는 볼트(77)에 의해 고정되어 상기 저장탱크(70)와 이격 설치된 것을 특징으로 하는 압축공기의 2단 냉각구조를 갖는 공기 압축기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102247442B1 (ko) * 2020-12-22 2021-04-30 성갑제 배기공기의 공랭이 우수한 2단식 고압 공기압축기

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