KR20080008442A - 다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조 - Google Patents

다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조에 관한 것으로서, 특히, 공기의 다단 압축을 위해 실린더들을 연통시킴에 있어, 압축공기의 충분한 냉각 효과를 보장하면서도 부품간의 간섭을 최소화 할 수 있음에 따라 설계의 용이성, 제작의 편의성을 도모할 수 있음과 동시에, 실린더들의 열 수에 관계없이 동일한 형상의 연결관체가 사용되는 것이 가능하여 부품의 단일화를 구현할 수 있는 다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 복수개의 실린더들이 단위 열을 구성하여 상기 실린더들 중 어느 하나의 실린더로부터 압축된 공기가 다른 하나의 실린더에서 재차 압축되도록 구성된 2단 공기압축기에 있어서, 상기 실린더들은 실린더본체 상에 방사형으로 다수열 배치되고, 각 열을 이루는 복수의 실린더들은 연결관체에 의해 상호 연통되는 흡기구와 배기구가 동 측을 향하여 형성되며, 상기 연결관체는 각 열을 구성하는 실린더들의 외측을 만곡된 형상으로 둘러싸는 관몸체와, 상기 관몸체로부터 실린더의 높이방향으로 상향 경사져 상기 실린더의 흡기구 및 배기구와 연결되는 경사부가 일체로 형성되어 이루어지며, 상기 경사부는 상기 실린더와 높이방향으로 등 간격을 이루도록 평행하되, 상기 실린더의 밑면과는 일정각을 이루도록 형성된 것을 특징으로 한다.
다단, 공기 압축기, 실린더, 연통, 흡/배기, 다열식

Description

다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조{Connecting structure of air compressor}
도 1은 본 발명에 따른 공기 압축기의 외관을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 공기 압축기에서 압축펌프를 나타낸 부분 확대사시도,
도 3 내지 도 6은 각각 도 2의 평면, 측면, 저면, 정면의 모습을 나타낸 도면,
도 7은 도 2에서 단위열을 구성하는 복수의 실린더를 나타낸 분해사시도,
도 8은 도 7의 반대 측을 나타낸 분해사시도,
도 9는 본 발명에 따른 공기 압축기의 연결관체를 나타낸 사시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 실린더본체 11: 크랭크축
15: 실린더헤드 20: 제1실린더
21,31: 흡기구 23,33: 배기구
25: 필터 40: 연결관체
41: 관몸체 43: 경사부
45: 배출관 70: 저장탱크
80: 모터 90: 송풍팬
100: 공기 압축기
본 발명은 다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조에 관한 것으로서, 특히, 공기의 다단 압축을 위해 실린더들을 연통시킴에 있어, 압축공기의 충분한 냉각 효과를 보장하면서도 부품간의 간섭을 최소화 할 수 있음에 따라 설계의 용이성, 제작의 편의성을 도모할 수 있음과 동시에, 실린더들의 열 수에 관계없이 동일한 형상의 연결관체가 사용되는 것이 가능하여 부품의 단일화를 구현할 수 있는 다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조에 관한 것이다.
통상의 2단 공기 압축기는 복수개의 실린더가 한 쌍을 이루어 하나의 압축군을 형성하고, 이러한 압축군이 다수열로 배치되도록 구성된다.
이때, 상기 압축군에서 1단 압축된 공기는 2단 압축을 위한 실린더로 이동될 시 가급적 냉각되어진 상태로 이동되어야 하고, 또한, 상기 2단 압축된 공기도 냉각된 후 저장탱크로 이동되어져야 하는데, 이는 압축공기의 압력과 온도가 상호 밀접하게 관련되었음에 기인한다.
이를 위해, 별도의 라디에이터를 부설하거나, 1단 배기구와 2단 흡입구를 연결하는 관체에 냉각 핀을 설치한 것이 통상의 구성이다.
한편, 상기와 같은 2단 공기 압축기에서, 특히, 실린더들이 다열로 배치된 다열식 공기 압축기의 경우에는 1단 배기구와 2단 흡입구를 연결하는 관체와 타 구성품간의 간섭 현상이 심하여, 이를 인식한 설계 상의 난점이 많았다.
더욱이, 상기 공기 압축기를 구성하는 실린더들의 열 수가 달리 적용되면, 이들을 연결하는 관체 또한 다른 형상을 가짐에 따라 부품의 종류가 필요 이상으로 많아지는 문제점이 야기되었다.
이와 같은 문제점은 부품 종류의 간소화 및 단일화에 반하는 것으로, 따라서, 충분한 압축공기의 냉각 효율을 보장하면서도 실린더들의 열 수에 관계없이 단일적, 획일적으로 사용될 수 있는 부품 및 이의 적용을 위한 전체 공기 압축기의 바람직한 배관 구조가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공기의 압축을 위한 실린더들을 연통시킴에 있어, 압축공기의 충분한 냉각 효과를 보장하면서도 부품간의 간섭을 최소화 할 수 있는 다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조를 제공함에 있다.
이에 더하여, 본 발명의 다른 목적은 실린더들의 열 수에 관계없이 동일한 형상의 연결관체가 사용되는 것이 가능하여 부품의 단일화를 구현할 수 있는 다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조를 제공함에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 복수개의 실린더들이 단위 열을 구성하여 상기 실린더들 중 어느 하나의 실린더로부터 압축된 공기가 다른 하나 의 실린더에서 재차 압축되도록 구성된 2단 공기압축기에 있어서, 상기 실린더들은 실린더본체 상에 방사형으로 다수열 배치되고, 각 열을 이루는 복수의 실린더들은 연결관체에 의해 상호 연통되는 흡기구와 배기구가 동 측을 향하여 형성되며, 상기 연결관체는 각 열을 구성하는 실린더들의 외측을 만곡된 형상으로 둘러싸는 관몸체와, 상기 관몸체로부터 실린더의 높이방향으로 상향 경사져 상기 실린더의 흡기구 및 배기구와 연결되는 경사부가 일체로 형성되어 이루어지며, 상기 경사부는 상기 실린더와 높이방향으로 등 간격을 이루도록 평행하되, 상기 실린더의 밑면과는 일정각을 이루도록 형성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 보다 명확히 설명될 수 있을 것이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하도록 한다.
설명에 앞서, 본 발명이 적용된 공기 압축기는 실린더 내부에서 피스톤의 왕복운동에 의해 공기를 압축하며, 상기 실린더들은 다수개 구비되되, 복수개의 실린더들이 단위 열을 구성하여 상기 실린더들 중 어느 하나의 실린더로부터 압축된 공기가 다른 하나의 실린더에서 재차 압축되도록 구성된 2단 공기 압축기임을 밝혀둔다.
도 1은 본 발명에 따른 공기 압축기의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기 압축기에서 압축펌프를 나타낸 부분 확대사시도이고, 도 3 내지 도 6은 각각 도 2의 평면, 측면, 저면, 정면의 모습을 나타낸 도면이고, 도 7은 도 2에서 단위열을 구성하는 복수의 실린더를 나타낸 분해사시도이며, 도 8은 도 7의 반대 측을 나타낸 분해사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명이 적용된 공기 압축기(100)는 크게 공기를 흡입하여 압축하기 위한 압축펌프(50)와, 상기 압축된 공기를 저장하기 위한 저장탱크(70)로 구성된다.
상기 압축펌프(50)는 모터(80) 등의 동력원으로부터 동력을 인가받아 회전되는 크랭크축(11)이 내설된 실린더본체(10)와, 상기 실린더본체(10) 상에 방사형으로 다수열 배치되는 다수의 실린더들(20,30)로 구성된다. 이때, 상기 실린더들(20,30)은 실린더본체(10)와 주조 과정에서 일체로 형성될 수도 있으며, 도시된 것처럼 밑면이 상기 실린더본체(10)에 볼트,너트 등의 체결수단으로 고정될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 실린더본체(10) 상에 총 6개의 실린더들(20,30)이 돌설되며, 복수의 실린더들(20,30)이 한 쌍을 이루어 단위 열을 구성한다. 이에 따라, 상기 실린더본체(10)에는 총 3열의 실린더들이 구성된다.
여기서, 복수개의 실린더들(20,30)이 한 쌍을 이루어 하나의 압축군을 형성한 것은 전술한 바 있듯, 본 실시예에서 예시된 공기 압축기(100)가 2단 공기 압축기임에 기인하며, 따라서, 3단, 또는 그 이상의 다단 공기 압축기의 경우 복수 이상의 실린더가 하나의 압축군을 형성할 것이다.
다시, 상기와 같이 하나의 압축군을 형성하는 복수의 실린더들(20,30) 중 어 느 하나의 실린더(이하, 제1실린더라함)는 외부로부터 공기를 유입하여 유입된 공기를 1차 압축하고, 상기 실린더들(20,30) 중 다른 하나의 실린더(이하, 제2실린더라함)는 상기 제1실린더(20)로부터 압축된 공기를 공급받아, 2차 압축한 후, 이를 토출시킨다.
물론, 여기서 상기 실린더들(20,30)의 내부 체적은 상호 차등되어야 함은 당연하다. 즉, 상기 제2실린더(30)는 공기를 더욱 압축하기 위해 상기 제1실린더(20)보다 작은 체적을 가져야 하는 것이다.
전술한 구성에서 제1실린더(20) 및 제2실린더(30)에는 내부로 공기를 유입시키기고, 유입된 공기를 압축시킨 후, 이를 토출하기 위한 흡기구(21,31)와 배기구(23,33)가 각각 형성되는데, 이들은 실린더들(20,30)의 상단에 결합된 실린더헤드(15)에 각각 형성되며, 비록 도시하지는 않았으나, 상기 실린더헤드(15)에는 공기의 흡입 및 배기 여부를 단속하기 위한 밸브가 내설된다. 상기 실린더헤드(15)는 각 실린더들(20,30)에 개별적으로 형성될 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이, 하나로 일체되어 형성될 수도 있다.
여기서, 상기 실린더헤드(15)에 형성된 각 실린더들(20,30)의 흡기구(21,31) 및 배기구(23,33)의 최적 위치와, 이들의 연통구조를 설명하면 다음과 같다.
우선, 상기 실린더헤드(15)의 한 측에는 제1실린더(20)로 외부 공기를 유입시키기 위한 흡기구(21)가 형성된다. 이때 상기 흡기구(21)에는 유입되는 공기를 필터링하기 위한 필터(25)가 결합된다.
또한, 상기 실린더헤드(15)의 반대 측에는 상기 제1실린더(20)에서 압축된 공기를 상기 제1실린더(20) 내부로부터 토출시키기 위한 배기구(23)와, 후술되는 연결관체(40)와 상기 제1실린더(20)의 배기구와 연통되어 상기 제1실린더(20)로부터 토출된 압축공기를 제2실린더(30)로 유입하기 위한 흡기구(31)가 상호 일정 이격되어 형성된다. 즉, 상기 제1실린더(20)의 배기구(23)와 제2실린더(30)의 흡기구(31)는 동 측을 향하여 형성된다. 아울러, 제2실린더(30)의 흡기구(31)와 제1실린더(20)의 배기구(23)가 형성된 측의 직교된 측, 즉, 상기 실린더헤드(15)의 측면에는 상기 제2실린더(30)로부터 최종 압축된 공기를 토출하기 위한 배기구(33)가 형성되며, 상기 배기구(33)에는 압축공기를 저장탱크(70)로 이동시키기 위한 배출관(45)이 연결된다.
상기에서 실린더헤드(15)에는 각 실린더(20,30)의 흡기구(31)와 배기구(23,33)가 형성된 위치에 매니폴드(23a,31a,33a)가 일체로 형성되는데, 이는 타 구성품과의 연통을 위한 관체의 연결을 보다 용이하게 하기 위함이다. 다만, 도면에서 제1실린더(20)의 흡기구(21)에는 관체가 아닌 필터(25)가 결합됨에 따라 매니폴드가 형성되지 않았음을 나타낸다.
한편, 본 발명에 따르면, 상기 실린더들(20,30)이 이루는 각 열의 특징적 배치구성과 각 열의 제1실린더(20) 및 제2실린더(30)를 연결하는 연결관체(40)의 기하학적인 독특한 형성에 기인하여, 압축공기의 충분한 냉각이 가능하며, 관체 및 부품 간의 간섭됨을 방지할 수 있는바, 이를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 다른 공기 압축기(100)에서, 실린더들(20,30)은 실린더본체(10) 상에 3열로 배치된 형태이며, 중앙의 열이 상기 실린더본체(10)의 밑면과 수직을 이룬 상태에서 각 열은 상호 55°~60°범위의 각을 이룬다.
그리고, 각 열들은 제1실린더(20) 및 제2실린더(30)가 상호 교번되게 위치하도록 배치된다. 이에 따라, 각 열들 간에서 제1실린더(20)와 제2실린더(30)의 흡기구(21,31) 및 배기구(23,33)는 인접한 열의 그것(흡기구 및 배기구)와 상호 반대된 측에 위치하게 된다.
또한, 각 열에서 제1실린더(20)의 배기구(23)와 제2실린더(30)의 흡기구(31)는 상호 동 측을 향하도록 형성되며, 이들(배기구와 흡기구)을 연통시키는 연결관체(40)는 상기 실린더들(제1실린더 및 제2실린더)(20,30)의 외측을 만곡된 형상으로 둘러싸는 관몸체(41)와, 상기 관몸체(41)로부터 상기 실린더들(20,30)의 높이방향으로 상향 경사져 상기 실린더들(20,30) 중 제2실린더(30)의 흡기구(31) 및 제1실린더(20)의 배기구(23)와 연결되는 경사부(43)가 일체로 형성되어 이루어진다. 또한, 적어도 상기 관몸체(41)의 외측면에는 내부 이동되는 압축공기와 외기 간의 열교환 효율을 높일 수 있도록 링(41a)이 결합된다.
이때, 상기 경사부(43)는 상기 실린더들(20,30)과 높이방향으로 평행되어, 상기 실린더들(20,30)과 높이에 따라 등 간격을 이루되, 상기 실린더들(20,30)의 밑면과는 일정각을 이루도록 형성된다.
여기서, 상기 연결관체(40)의 경사부(43)가 실린더들(20,30)의 밑면과 이루는 각은 45°~ 60°의 범위에 속하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 연결관체(40)의 기하학적 형상을 공간상에서 보다 상세히 살펴 보면, 다음과 같다. 도 9는 본 발명에 따른 공기 압축기의 연결관체를 나타낸 사시도이다. 도 9에 도시된 바와 같이,
상기 연결관체(40)는 상기 실린더들(20,30)의 밑면이 형성된 X-Y 평면 상에 관몸체(41)가 둘러싸는 형태로 형성되고, 상기 실린더들(20,30)의 높이방향인 Z축 방향으로 상향되되 Y축과 경사각을 형성하는데, 이때, 상기 경사각은 45°~60°의 범위에 속하는 것이다.
전술한 구성에 의하면, 각 열은 전면과 후면이 상호 반대 측을 형성하도록 구성되어 각 관체 간의 간섭을 최소화 할 수 있으며, 이에 더하여, 상기 연결관체(40)는 실린더들(20,30)의 외측을 감싸는 형태로서, 내부의 압축공기가 충분히 냉각(외기와의 열교환에 의해)되도록 함과 동시에, 각 실린더들(20,30)과 연결되는 경사부(43)가 바람직한 각도로 경사져 이웃한 열의 연결관체(40), 필터(25)를 비롯한 타 구성품과의 간섭을 배제할 수 있다. 특히, 상기 연결관체(40)는 경사부(43)가 실린더들(20,30)과 높이방향으로 평행되도록 형성됨에 따라, 본 실시예에서 보다 적은 열(1열 또는 2열) 또는 다수열(3열 이상)의 공기 압축기(100)에도 형상의 변경 없이(타 부품과의 간섭을 고려한 각도 변경 등) 적용될 수 있으며, 이는 공기 압축기(100) 실린더들(20,30)의 열 수에 관계없이 동일한 연결관체(40)가 적용될 수 있음을 의미한다.
따라서, 비록 본 발명의 실시예에서는 실린더들이 3열로 배치된 공기 압축기가 예시된 것을 보였으나, 상기 실린더들이 3열 이하 또는 이상 배치된 공기 압축기도 본 발명의 범주에 속함은 당연하다.
한편, 도면에서 미설명 부호 "70"은 압축펌프(50)로부터 압축된 공기를 저장하기 위한 저장탱크이며, "80"은 상기 압축펌프(50)에 사용되는 동력을 발생시키기 위한 모터이다.
아울러, 도면 부호"90"은 상기 모터(80)와 동력전달 가능하게 연결되어 상기 압축펌프(50)에 내설된 크랭크축(11)으로 회전력을 전달함과 동시에, 상기 압축펌프(50) 측으로 공기를 강제 송풍하여 이동되는 압축공기를 냉각시키는 송풍팬이다.
이와 같은 구성품들의 더욱 상세한 설명은 본 발명의 요지가 희석됨을 기피하여 회피하기로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 실린더들을 연통시킴에 있어, 압축공기의 충분한 냉각 효과를 보장하면서도 부품간의 간섭을 최소화 할 수 있음에 따라 설계의 용이성, 제작의 편의성을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 실린더들의 열 수에 관계없이 동일한 형상의 연결관체가 사용되는 것이 가능하여 부품의 단일화를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 복수개의 실린더들(20,30)이 단위 열을 구성하여 상기 실린더들(20,30) 중 어느 하나의 실린더로부터 압축된 공기가 다른 하나의 실린더에서 재차 압축되도록 구성된 2단 공기 압축기(100)에 있어서,
    상기 실린더들(20,30)은 실린더본체(10) 상에 방사형으로 다수열 배치되고, 각 열을 이루는 복수의 실린더들(20,30)은 연결관체(40)에 의해 상호 연통되는 흡기구(31)와 배기구(23)가 동 측을 향하여 형성되며, 상기 연결관체(40)는 각 열을 구성하는 실린더들(20,30)의 외측을 만곡된 형상으로 둘러싸는 관몸체(41)와, 상기 관몸체(41)로부터 실린더의 높이방향으로 상향 경사져 상기 실린더의 흡기구(31) 및 배기구(23)와 연결되는 경사부(43)가 일체로 형성되어 이루어지며, 상기 경사부(43)는 상기 실린더와 높이방향으로 등 간격을 이루도록 평행하되, 상기 실린더의 밑면과는 일정각을 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더들(20,30)은 상기 실린더본체(10) 상에 3열로 배치되며, 각 열이 이루는 각은 55°~60°범위에 속하는 것을 특징으로 하는 다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결관체(40)의 경사부(43)가 실린더의 밑면과 이루는 각은 45°~60°인 것을 특징으로 하는 다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 실린더의 흡기구(31) 및 배기구(23)와 경사부(43)의 연결은 상기 실린더에 결합된 실린더헤드(15)와 일체로 형성되는 매니폴드(23a,31a)에 상기 경사부(43)가 결합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 다열식 2단 공기압축기 실린더 간의 흡/배기구 연결구조.
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