KR20050029105A - 공기압축기의 수분제거기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기압축기의 수분제거기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기압축기로부터 공급되는 압축공기의 수분함량을 떨어뜨리기 위하여 공기압축기에 연결되어 사용되는 수분제거기에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 몸체를 이루는 케이싱; 일단이 외부의 압축공기 공급호스와 연결되며 타단이 상기 케이싱의 일 측면을 관통하여 상기 케이싱의 내부로 인입되어 상기 케이싱의 타측 내면에 근접하도록 마련되는 제 1 공기공급관; 일단이 상기 케이싱의 내부에 위치하고 타단이 상기 케이싱의 일 측면을 관통하여 외부의 압축공기 공급호스와 연결되는 제 2 공기공급관; 및 상기 케이싱의 내부에 모아지는 수분을 배출하기 위하여 상기 케이싱의 하부에 형성되는 배출구; 및 상기 배출구를 통하여 상기 수분을 배출하기 위하여 상기 배출구에 연결되는 밸브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 수분제거기를 제공한다.

Description

공기압축기의 수분제거기 {MOISTURE REMOVER FOR AN AIR COMPRESSOR}

본 발명은 공기압축기의 수분제거기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기압축기에서 공급되는 고압의 공기에 포함된 수분을 제거하기 위한 수분제거기에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 왕복식 공기압축기가 사용되는 상태를 도시한 사용상태도이다. 일반적으로 공기압축기(10)는 외부의 공기를 고압으로 압축하여 에어건, 스프레이 건, 기타 전동공구 등에 공급하는 장치를 말하는데, 상기 공기압축기(10)는 공기를 압축하는 방법에 따라 왕복식 공기압축기, 회전형 공기압축기 등으로 분류된다. 도면은 왕복식 공기압축기(10)의 일 예를 나타낸 것으로 상기 왕복식 공기압축기(10)는 크게 흡입되는 공기를 피스톤의 압축행정을 이용하여 압축하는 실린더(12), 상기 실린더(12) 내에서 왕복직선운동을 하는 피스톤에 연결되는 크랭크축을 회전시키기 위하여 상기 크랭크축에 회전력을 제공하는 모터(14) 및 상기 실린더(12)에서 압축되는 공기를 외부의 필요한 장치에 공급하기 전에 저장하기 위한 에어탱크(16)를 포함하여 구성된다. 상기 에어탱크(16)에는 압축공기를 필요로 하는 장치의 하나인 에어건(30)이 압축공기 공급호스(20)를 통하여 연결된다.

상기 공기압축기(10)에서 제공되는 압축공기는 상기 에어건(30)이나 스프레이건 외에도 산업상의 다양한 용도에 사용되는데, 예를 들면 산업용 기계류에서 금속의 절삭 잔존물 등을 제거하거나 카센터 등에서 전동공구에 압축공기를 공급하여 공구에 회전력을 제공하는 경우를 들 수 있다.

그런데, 전술한 종래의 공기압축기의 경우 외부의 대기 중에서 흡입된 공기가 상기 실린더(12)내에서 압축된 후에는 고온·고압의 공기로 그 상태가 변화되고 이러한 고온·고압의 압축공기가 상기 에어탱크(16)내에 저장되게 된다. 이때, 상기 에어탱크(16)에 저장되는 압축공기는 그 온도가 고온이므로 상기 에어탱크(16) 외부의 차가운 공기와 접촉하는 경우 압축공기의 온도가 하강하면서 일부 응축되어 수분을 함유하게 된다.

결과적으로, 상기 수분을 일부 함유한 압축공기가 상기 공기압축기(10)에 연결되는 전동공구 등에 제공되게 되는데, 수분을 함유한 압축공기가 에어건이나 전동공구 등에 제공되면 상기 압축공기를 이용하는 기계제품 등에 매우 좋지 않은 영향을 준다는 문제가 있다. 즉, 수분이 함유된 압축공기가 정밀한 성능을 요구하는 기계제품에 제공되면 부식 등의 우려가 있으며, 이는 기계제품의 성능을 저하시키는 원인이 되기도 한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 유리병처럼 생긴 두개의 병을 이용하여 한 쪽에는 오일을 넣고 다른 한 쪽은 비워둔 상태에서 필터와 같은 것을 이용하여 건공기와 수분을 분리하는 방법을 사용하기도 하였으나 이는 그 효율이 매우 저조하다는 문제가 있으며, 상기 필터를 자주 교체해야 하는 문제가 있었다. 또 다른 종래 기술의 하나로서 에어 드라이기를 사용하여 압축공기를 외부의 장치 등에 공급하기 전에 미리 건조시켜 수분을 제거하는 방법이 제시되기도 하였으나, 이는 그 운전비용이 매우 고가이므로 실용화되지는 못하였다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 공기압축기에서 공급되는 압축공기에 포함되는 수분을 간편하고 효율적으로 제거하기 위한 수분제거기를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 몸체를 이루는 케이싱; 일단이 외부의 압축공기 공급호스와 연결되며 타단이 상기 케이싱의 일 측면을 관통하여 상기 케이싱의 내부로 인입되어 상기 케이싱의 타측 내면에 근접하도록 마련되는 제 1 공기공급관; 일단이 상기 케이싱의 내부에 위치하고 타단이 상기 케이싱의 일 측면을 관통하여 외부의 압축공기 공급호스와 연결되는 제 2 공기공급관; 및 상기 케이싱의 내부에 모아지는 수분을 배출하기 위하여 상기 케이싱의 하부에 형성되는 배출구; 및 상기 배출구를 통하여 상기 수분을 배출하기 위하여 상기 배출구에 연결되는 밸브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 수분제거기를 제공한다. 상기 밸브는 통상의 핸들을 구비한 밸브는 물론, 볼트, 니플 등과 같이 조임 등에 의해 상기 배출구에 탈착가능하게 결합되는 차단부재 등을 포함하는 개념이다.

상기 공기압축기의 수분제거기에는 상기 케이싱 내부의 상기 제 1 공기공급관 및 상기 제 2 공기공급관의 하방에 위치하며, 그 외주면이 상기 케이싱의 내면에 접촉하고 그 중심부에 개구부가 형성되는 격벽을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기에서 상기 격벽의 상면은 외측부보다 상기 개구부가 형성되는 중심부가 더 낮아지도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 케이싱 내부에 위치하는 상기 제 1 공기공급관의 상기 타단은 축소노즐의 형상을 가지는 것이 바람직하며, 상기 케이싱 내부에 위치하는 상기 제 2 공기공급관의 상기 일단에는 그 중심부로부터 외측부를 향하여 테이퍼가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 케이싱의 내부에 위치하는 상기 제 1 공기공급관의 상기 타단과 상기 케이싱의 상기 타측 내면과의 이격거리는 1mm 내지 15mm 인 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 작동원리를 보다 상세하게 설명한다. 이하의 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 기능과 작용을 하는 동일한 부재를 의미하는 것으로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 수분제거기가 사용되는 상태를 도시한 사용상태도이고, 도 3은 상기 도 2의 "A" 부분의 확대도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 수분제거기(140)는 공기압축기(100)와 상기 공기압축기(100)에서 제공되는 압축공기를 사용하는 장치의 하나인 에어건(160) 사이에 압축공기 공급호스(170,175)를 사용하여 연결된다. 상기 공기압축기(100)는 일반적으로 실린더(110), 모터(120) 및 에어탱크(130) 등을 포함하여 구성된다. 상기 모터(120)는 상기 실린더(110)내의 피스톤(미도시)에 연결되는 크랭크축(미도시)에 직결되거나 벨트를 이용하여 연결된다. 따라서 상기 모터(120)의 회전력은 상기 크랭크축에 전달되고 상기 크랭크축이 회전하면서 상기 피스톤을 왕복운동시켜 상기 실린더(110)내로 흡입되는 공기를 압축하게 되는 것이다. 이렇게 압축된 고온·고압의 공기는 상기 에어탱크(130)에 저장되며 필요한 경우 상기 에어건(160) 등에 공급된다.

본 발명에서는 상기 에어탱크(130) 내에 저장되는 압축공기가 상기 에어건(160) 등에 공급되기 전에 상기 수분제거기(140)를 지나면서 수분이 제거된다. 즉, 일반적으로 압축이 끝나고 상기 에어탱크(130)에 저장되는 압축공기는 매우 고온이므로 대기중의 차가운 공기와의 온도차이로 인하여 다량의 수량을 함유하게 된다. 이러한 다량의 수분을 함유한 압축공기가 바로 외부의 장치 등에 공급되면 여러 가지 좋지 않은 문제를 야기하게 된다. 즉, 외부의 기계제품 등의 부식을 유발할 뿐만 아니라 정밀함을 요하는 기계장치의 성능을 저하시키기도 한다.

따라서, 본 발명에서는 수분제거기(140)를 상기 공기압축기(100)와 상기 에어건(160) 등의 외부 장치 사이에 설치하여 상기 압축공기에 함유된 다량의 수분을 미리 효율적으로 제거하여 외부의 장치에 공급한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 수분제거기(140)는 상기 공기압축기(100)와 압축공기 공급호스(170)에 의하여 연결되며, 상기 에어건(160)과 다른 하나의 압축공기 공급호스(175)에 의하여 연결된다. 상기 수분제거기(140)의 하부에는 상기 수분제거기(140)에 고인 물을 배출하기 위한 드레인밸브(150)가 마련된다. 상기 드레인밸브(150)에는 배출관(154)이 연결되며 상기 드레인밸브(150)를 개폐하기 위한 조절손잡이(152)가 상기 드레인밸브(150)의 측면에 마련된다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수분제거기의 구성을 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 수분제거기의 단면도이고, 도 5는 도 4의 "B" 부분의 부분 확대단면도이다. 도시한 바와 같이, 상기 수분제거기(140)는 크게 상기 수분제거기(140)의 몸체를 이루는 케이싱(142), 상기 케이싱(142)의 일 측면을 관통하여 상기 케이싱(142)과 결합되는 제 1 공기공급관(144), 상기 제 1 공기공급관(144)의 상방에 위치하여 상기 케이싱(142)의 타측면을 관통하여 상기 케이싱(142)과 결합되는 제 2 공기공급관(146), 상기 제 1 공기공급관(144)의 하방에 위치하는 격벽(148), 상기 케이싱(142) 내부에 고인 물을 배출하기 위하여 상기 케이싱(142)의 하부에 형성되는 배출구(153), 상기 배출구(153)와 연결되는 드레인밸브(150) 및 상기 드레인밸브(150)에 연결되는 배출관(154)을 포함하여 구성된다.

상기 제 1 공기공급관(144)의 일단에 형성되는 제 1 공기공급관 입구(144a)는 입구측 호스연결관(156)과 연결되며 상기 입구측 호스연결관(156)에는 일단이 상기 공기압축기(100)에 연결되는 상기 압축공기 공급호스(170)의 타단이 연결된다. 상기 제 1 공기공급관(144)의 타단에 형성되는 제 1 공기공급관 출구(144b)는 상기 케이싱(142) 내측 벽면에 근접하도록 위치하는데, 도 5에 도시한 바와 같이 상기 케이싱(142)의 내측 벽면과 1mm 내지 15mm 의 이격거리 "h" 를 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1 공기공급관 출구(144b)의 형상은 유로가 점점 좁아지는 형태의 축소노즐 형상을 가지도록 설계되는 것이 바람직하다. 이는 수분을 함유한 압축공기가 축소노즐 형상의 상기 제 1 공기공급관 출구(144b)를 통과하면서 분출속도는 증가하고 압력은 낮아지도록 하여 상기 케이싱(142)의 내측 벽면에 충돌할 때 보다 넓은 면적에 걸쳐 충돌이 일어나도록 하기 위한 것이다. 따라서, 상기 수분을 함유한 압축공기가 보다 넓은 면적에 걸쳐 상기 케이싱(142)의 내측 벽면에 부딪치게 되어 좀 더 효율적으로 수분을 제거할 수 있게 된다.

상기 제 2 공기공급관(146)의 일단에 형성되는 제 2 공기공급관 입구(146a)는 상기 케이싱(142)의 내부에 위치하며, 상기 2 공기공급관(146)의 타단에 형성되는 제 2 공기공급관 출구(146b)는 출구측 호스연결관(158)에 연결된다. 상기 출구측 호스연결관(158)에는 일단이 상기 에어건(160)에 연결되는 상기 압축공기 공급호스(175)의 타단이 연결된다. 상기 제 2 공기공급관 입구(146a)에는 도시한 바와 같이 그 중심으로부터 외측부로 테이퍼가 형성된다. 상기 제 2 공기공급관 입구(146a)에 전술한 바와 같이 테이퍼를 형성하는 이유는 상기 제 1 공기공급관 출구(144b)를 통과하여 상기 케이싱(142)의 내측 벽면에 충돌한 수분입자들이 상기 제 2 공기공급관(146)내로 유입되지 않도록 하기 위한 것이다.

상기 제 1 공기공급관(144)의 하방에는 상기 격벽(148)이 마련되는데, 상기 격벽의 중심부에는 개구부(148a)가 형성되며, 상기 격벽(148)은 도시한 바와 같이 상기 케이싱(142)의 내측 벽면을 타고 흘러내리는 수분(180)을 상기 개구부(148a)로 적절히 유도하기 위하여 그 상면이 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 상기 격벽(148)의 외주면은 상기 케이싱(142)의 내측 벽면에 접촉하도록 형성된다. 그러나, 상기 격벽(148)의 형상은 상기한 것에 한정되지 않으며, 상기 케이싱(142)의 벽면에 형성되는 수분(180)을 상기 케이싱(142)의 하부로 유도할 수 있는 형상이라면 다양한 변형과 응용이 가능하다 할 것이다. 상기 개구부(148a)를 통하여 모아진 수분(180)은 상기 케이싱(142)의 하부에 저장된다.

전술한 상기 격벽(148)은 상기 수분제거기(140) 내에 고압의 압축공기가 공급될때 상기 케이싱(142)의 하부에 모아진 물이 높은 공기압력에 의하여 심하게 튀기는 현상을 방지하기 위한 것이다. 따라서, 상기 케이싱(142)의 종방향 길이가 비교적 긴 경우에는 필요에 따라 상기 격벽(148)은 생략될 수 있다.

상기 케이싱(142)의 하부에는 상기 저장된 물(180)을 외부로 배출하기 위한 배출구(153)가 형성되는데, 배출의 편의를 위하여 상기 배출구(153)에는 드레인밸브(150)가 연결되는 것이 바람직하다. 상기 드레인밸브(150)에는 배출관(154)이 연결될 수 있다. 따라서, 상기 케이싱(142) 내에 어느 정도 수분이 모이면 주기적으로 상기 드레인밸브(150)의 조절손잡이(152)를 개폐하여 물(180)을 배출할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 수분제거기의 작동원리를 전술한 도면들을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

먼저 공기압축기(100)의 에어탱크(130)에 저장되는 수분을 함유한 압축공기는 상기 에어탱크(130)에 연결되는 압축공기 공급호스(170)를 통하여 상기 제 1 공기공급관(144)에 공급된다. 상기 제 1 공기공급관(144)에 공급된 압축공기는 상기 제 1 공기공급관 출구(144b)를 통과하여 상기 케이싱(142)의 내측 벽면에 강하게 충돌하게 된다. 이때 상기 압축공기에 포함된 수분은 그 점성으로 인하여 상기 케이싱(142)의 내부의 벽면에 달라붙어 물방울(180)을 형성하며, 상기 압축공기중에서 수분이 제거된 건공기 성분은 상기 케이싱(142) 내외부의 압력차에 의하여 상기 제 2 공기공급관(146)으로 유도되어 상기 에어건(160)으로 공급된다.

상기 케이싱(142)의 내측 벽면에 형성되는 물방울(180)은 그 자중으로 인하여 서로 합쳐지면서 아래로 하강하여 결국 상기 격벽(148)의 개구부(148a)를 통과하게 되고 결국에는 상기 케이싱(142)의 하부로 모이게 된다. 상기 케이싱(142)의 하부에 모인 물(180)은 드레인밸브(150)의 개폐작용으로 인하여 상기 케이싱(142) 밖으로 배출된다.

본 발명의 수분제거기에 의하면, 공기압축기에서 생성되는 고압의 압축공기에 함유된 수분을 간편하고 효율적으로 제거할 수 있게 된다. 따라서, 부식의 우려가 있거나, 습기에 약한 특성을 가지는 기계류나 제품 등에도 안심하고 압축공기를 공급할 수 있게 된다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 수분제거기는 공기압축기 자체에 어떤 부가적인 설치를 요하는 것이 아니라 상기 공기압축기에 연결되는 압축공기 공급호스에 직접 연결되는 것이므로 공기압축기의 형상이나 종류에 구애됨이 없이 모두 장착이 가능하다는 점에서 그 응용범위가 대단히 넓다는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 왕복식 공기압축기가 사용되는 상태를 도시한 사용상태도.

도 2는 본 발명에 따른 수분제거기가 사용되는 상태를 도시한 사용상태도.

도 3은 상기 도 2의 "A" 부분의 확대도.

도 4는 본 발명에 따른 수분제거기의 단면도.

도 5는 도 4의 "B" 부분의 부분 확대단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 공기압축기 110 : 실린더

120 : 모터 130 : 에어탱크

140 : 수분제거기 142 : 케이싱

144 : 제 1 공기공급관 146 : 제 2 공기공급관

148 : 격벽 148a : 개구부

150 : 드레인밸브 152 : 조절손잡이

153 : 배출구 154 : 배출관

156 : 입구측 호스연결관 158 : 출구측 호스연결관

160 : 에어건 170, 175 : 압축공기 공급호스

180 : 수분, 물, 물방울

Claims (6)

1. 몸체를 이루는 케이싱;

   일단이 외부의 압축공기 공급호스와 연결되며 타단이 상기 케이싱의 일 측면을 관통하여 상기 케이싱의 내부로 인입되어 상기 케이싱의 타측 내면에 근접하도록 마련되는 제 1 공기공급관;

   일단이 상기 케이싱의 내부에 위치하고 타단이 상기 케이싱의 일 측면을 관통하여 외부의 압축공기 공급호스와 연결되는 제 2 공기공급관;

   상기 케이싱의 내부에 모아지는 수분을 배출하기 위하여 상기 케이싱의 하부에 형성되는 배출구; 및

   상기 배출구를 통하여 상기 수분을 배출하기 위하여 상기 배출구에 연결되는 밸브

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 수분제거기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 케이싱의 내부에 위치하는 상기 제 1 공기공급관의 상기 타단과 상기 케이싱의 상기 타측 내면과의 이격거리는 1mm 내지 15mm 인 것을 특징으로 하는 공기압축기의 수분제거기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 케이싱 내부의 상기 제 1 공기공급관 및 상기 제 2 공기공급관의 하방에 위치하며, 그 외주면이 상기 케이싱의 내면에 접촉하고 그 중심부에 개구부가 형성되는 격벽을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 수분제거기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 격벽의 상면은 외측부보다 상기 개구부가 형성되는 중심부가 더 낮아지도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 수분제거기.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 케이싱 내부에 위치하는 상기 제 1 공기공급관의 상기 타단은 축소노즐의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 수분제거기.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 케이싱 내부에 위치하는 상기 제 2 공기공급관의 상기 일단에는 그 중심부로부터 외측부를 향하여 테이퍼가 형성되는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 수분제거기.