KR20160109671A

KR20160109671A - 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프

Info

Publication number: KR20160109671A
Application number: KR1020150034507A
Authority: KR
Inventors: 김승섭; 구노림
Original assignee: 김승섭; 구노림
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2016-09-21

Abstract

리니어 모터 타입 다이아프램 펌프가 개시된다. 본 발명의 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프는, 양측에 각각 복수의 공기 유입구 및 공기 배출구가 마련되는 하우징, 상기 하우징의 내부 공간을 구획하며 공기 유입 및 배출을 위해 상기 하우징 내에 왕복 이동 가능하게 마련되는 다이아프램부, 및 상기 다이아프램부를 왕복 이동시키되 리니어 모터 구조를 채용한 다이아프램 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 다이아프램부를 리니어 모터 구조를 적용한 방식으로 이동(진동)시킴으로써 펌프 성능 저하 및 수명 감소를 최소화할 뿐만 아니라 작동 소음도 감소시킬 수 있다.

Description

리니어 모터 타입 다이아프램 펌프{LINEAR MOTOR TYPE DIAPHRAGM PUMP}

본 발명은, 다이아프램 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다이아프램을 진동시키기 위한 수단으로 리니어 모터 구조가 적용된 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 다이아프램 펌프(일명 격막 펌프)는 신축성이 좋은 재질의 다이아프램을 상하 피스톤 운동시키면서 유체의 펌핑 작업을 수행하는데, 그 운동력은 회전력을 발생하는 모터와 그 회전력을 상하 피스톤 운동으로 전환하는 캠 기구에 의하여 전달받게 된다.

이때, 이러한 캠 기구는 캠, 커넥팅 로드등 비교적 복잡한 기구구성으로 형성될 뿐아니라, 캠 작용이 접촉식 운동이므로 펌프 회전에 따른 작동 소음이 크고 캠 기구 마모에 의한 펌프 성능 저하 내지는 수명 단축의 현상을 초래하는 단점이 있다. 특히, 펌프의 용량 증대를 위해서 다이아프램에 펌핑 작용을 하는 피스톤 부의 개수를 증가시킬수록 이러한 단점은 가중된다.

한국 등록특허공보 제10-1138133호 (2012. 04. 12 등록)

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다이아프램의 구동 수단으로 리니어 모터 구조를 적용함으로써 펌프 성능 저하 및 수명 감소를 최소화할 뿐만 아니라 작동 소음도 한층 감소시킬 수 있는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 리니어 모터 구조의 구성을 대형화 사이즈로 적용하여 전체적인 펌프를 대용량으로 적용할 수 있는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 양측에 각각 복수의 공기 유입구 및 공기 배출구가 마련되는 하우징, 상기 하우징의 내부 공간을 구획하며 공기 유입 및 배출을 위해 상기 하우징 내에 왕복 이동 가능하게 마련되는 다이아프램부, 및 상기 다이아프램부를 왕복 이동시키되 리니어 모터 구조를 채용한 다이아프램 구동부를 포함하는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프를 제공한다.

상기에서 설명한 본 발명의 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프에 의하면, 다이아프램부를 리니어 모터 구조를 적용한 방식으로 이동(진동)시킴으로써 펌프 성능 저하 및 수명 감소를 최소화할 뿐만 아니라 작동 소음도 감소시킬 수 있다.

또한, 공기 배출구를 통해 배출되는 공기를 리니어 모터 내장 하우징 내측 공간으로 피드백시키는 배출공기 피드백부가 마련됨으로써, 리니어 모터 구성을 충분히 냉각하여 발열에 따른 내구성 하락을 최대한 방지하고 충분한 성능을 유지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프를 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프의 작동 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프를 나타내는 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프의 작동 상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프(이하 '다이아프램 펌프'라 함)은, 다이아프램의 운동에 의해 공기 또는 유체를 흡입 및 배출하는 방식의 용적형 펌프이다.

구체적으로, 본 발명은, 리니어 모터 구조를 통해 다이아프램을 상하 방향 또는 좌우 방향으로 반복하여 진동시킴으로써 외부로부터 공기를 흡입한 후 배출하는 구조를 채용하고 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 따른 다이아프램 펌프는 대용량 및 소용량의 가습기, 살균기 등 다양한 제품에 적용 가능하다. 부연하자면, 본 발명은 예를 들어 후술하는 리니어 모터 구조를 대형화 사이즈로 적용하여 대용량 펌프로 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프를 나타내는 단면도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프의 작동 상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 다양한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다이아프램 펌프(100)는, 양측에 각각 복수의 공기 유입구(111) 및 공기 배출구(112)가 마련되는 하우징(110)과, 하우징(110)의 내부 공간을 구획하며 공기 유입 및 배출을 위해 하우징(110) 내에 왕복 이동 가능하게 마련되는 다이아프램부(120)와, 다이아프램부(120)를 왕복 이동시키되 리니어 모터 구조를 채용한 다이아프램 구동부(130)를 포함한다. 이하, 설명에 앞서, 본 발명에 따른 다이아프램부(120)는 별도의 모터 및 캠 구조 등에 의해 구동하는 것이 아니라 후술하는 리니어 모터 구조의 구성을 통해 상하 또는 좌우 방향으로 진동 가능함으로써, 장시간 사용시에도 소음 및 고장 발생률이 감소하게 되는 이점이 있다.

먼저, 하우징(110)은 내부 공간을 가지며 일측 및 타측에는 각각 복수의 공기 유입구(111) 및 공기 배출구(112)가 마련된다. 구체적으로, 하우징(110)은 복수의 공기 유입구(111) 및 공기 배출구(112)가 마련되는 중앙 하우징(113)과, 중앙 하우징(113)의 좌우 측에 각각 연결되는 좌측 하우징(114) 및 우측 하우징(115)을 포함한다. 여기서, 좌측 하우징(114) 및 우측 하우징(115)은 중앙 하우징(113)에 볼트 결합, 열 융착 등 다양한 방법을 통해 고정 결합될 수 있다.

한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 중앙 하우징(113)과 좌측 하우징(114)의 사이 공간과, 중앙 하우징(113)과 우측 하우징(115)의 사이 공간에는 복수의 공기 유입구(111) 및 공기 배출구(112)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄하기 위한 공기유동제어부(116)가 마련된다. 여기서 공기유동제어부(116)는 일종의 공기 밸브로서 다이아프램부(120)의 왕복 이동에 의해 적어도 일부가 선택적으로 벤딩되어 공기 유입구(111) 및 공기 배출구(112)를 개방 또는 폐쇄 가능하도록 연성의 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 일 예로 고무, 실리콘, 에폭시 등과 같은 재질로 이루어질 수 있다.

일 예로, 관련 도면에는 공기유동제어부(116)가 대략 'ㄱ'자의 단면 형상을 갖는 경우가 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 덧붙이자면 공기유동제어부(116)는 중앙 하우징(113)과 좌측 하우징(114)의 사이 공간과, 중앙 하우징(113)과 우측 하우징(115)의 사이 공간에 마련되어 다이아프램부(120)의 왕복 이동에 의해 공기 유입구(111) 및 공기 배출구(112)를 선택적으로 개방 또는 폐쇄할 수 있다면 어떠한 구조가 적용되어도 무방하다. 일 예로, 공기유동제어부(116)는 공기 유동에 따라 전술한 사이 공간 내에서 좌우 방향으로 전체가 이동하여 공기 유입구(111) 및 공기 배출구(112)를 개방 또는 폐쇄 가능한 구조가 채용될 수 있다.

다음, 다이아프램부(120)는 하우징(110), 구체적으로 중앙 하우징(113)의 내부 공간을 구획하며 공기 유입 및 배출을 위해 중앙 하우징(113) 내에 왕복 이동 가능하게 마련된다.

구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 다이아프램부(120)는, 후술하는 샤프트(131)가 고정되는 고정 브래킷(121)과, 고정 브래킷(121)에 연결되어 후술하는 전자석 코일(132)의 자력 발생 여부에 따른 샤프트(131) 및 고정 브래킷(121)의 이동시에 연동하여 이동 가능한 다이아프램(122)을 포함한다. 여기서, 다이아프램(122)은 일정 이상의 연성을 갖는 고무, 실리콘, 에폭시 등의 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 다이아프램(122)은 고정 브래킷(121)에 걸림돌기 등에 의한 걸림 고정구조, 열 융착 등의 방법을 통해 고정될 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 고정 브래킷(121)은 전자석 코일(132)과 마그네트(134)에서 각각 발생하는 자기력에 의해 마그네트(134)가 왕복 이동할 때 마찬가지로 왕복 이동하게 되며 이때 다이아프램(122) 또한 벤딩이 이루어진다.

다음, 다이아프램 구동부(130)는 실질적으로 다이아프램부(120)를 왕복 이동시키는 것으로서 리니어 모터 구조가 채용되어 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 구체적으로, 다이아프램 구동부(130)는, 다이아프램부(120)의 일부, 즉 고정 브래킷(121)에 일체로 연결되는 샤프트(131)와, 샤프트(131)를 둘레 방향으로 감싸도록 마련되며 외부 인가 전원에 의해 자력을 발생 가능한 복수의 전자석 코일(132)이 설치되는 코어(133)와, 샤프트(131)에 마련되되 전자석 코일(132)로의 전원 인가 변동에 따라 코어(133)에 형성되는 자기장의 극성 변화에 의해 왕복 이동 가능한 복수의 마그네트(134)를 포함한다. 여기서, 마그네트(134)는 전자석 코일(132)의 자력 발생 여부에 따라 코어(133) 중 특정 부분으로 접근 또는 이격하도록 이동하게 된다.

본 발명에서, 샤프트(131)의 일단은 고정 브래킷(121)에 일체로 결합되며 타단은 하우징(110) 외측으로 돌출되어 있다. 이에 따라, 샤프트(131)가 왕복 이동하게 되면 다이아프램부(120) 또한 연동하여 왕복 이동하게 된다.

다음, 코어(133)는 서로 이격되게 한 쌍으로 이루어지며 복수의 전자석 코일(132)이 각각 삽입 가능하도록 복수의 전자석 코일 삽입홈(135)이 마련된다. 구체적으로, 코어(133)의 내측에는 서로 이격되게 복수의 전자석 코일 삽입홈(135)이 마련되는데, 본 발명의 실시예에서는 2개의 전자석 코일 삽입홈(135)이 마련되어 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며 전자석 코일 삽입홈(135)은 3개 이상으로 마련될 수도 있다. 이러한 전자석 코일 삽입홈(135)은 샤프트(131)와 마주보는 샤프트(131)의 일측에 길이 방향을 따라 마련되는 마그네트(134)의 개수와 대응하도록 마련된다. 한편, 전자석 코일 삽입홈(135)은 적어도 2개 이상의 마련되는 것이 바람직한데, 이러한 이유에 대해서는 후술하기로 한다.

다음, 전자석 코일(132)은 전자석 코일 삽입홈(135)에 강제 압입 등의 방법을 통해 삽입 가능하다.

다음, 복수의 마그네트(134)는 각각 일종의 영구자석으로서, 코어(133)의 중앙 영역에 코어(133)와 일정 거리 이격된 상태로 샤프트(131)에 마련된다.

구체적으로, 도 1을 기준으로 샤프트(131)의 좌측에 배치된 전자석 코일(132)과 대응하도록 마그네트(134)는 샤프트(131)의 좌측에 길이 방향을 따라 2개가 마련된다. 마찬가지로, 샤프트(131)의 우측에 배치된 전자석 코일(132)과 대응하도록 마그네트(134)는 샤프트(131)의 우측에 길이 방향을 따라 2개가 마련된다. 상기의 '좌측'과 후술하는 '좌측', 상기의 '우측' 및 후술하는 '우측'은 관련 도면을 시계반대방향으로 90도 회전한 상태를 기준으로 설명의 편의를 위해 사용한 것이다.

즉, 본 발명에서, 샤프트(131)의 좌측에 배치된 마그네트(134)는 샤프트(131)의 좌측에 배치된 코어(133)를 마주보며, 샤프트(131)의 우측에 배치된 마그네트(134)는 샤프트(131)의 우측에 배치된 코어(133)를 마주보도록 마련된다.

본 발명에서, 전자석 코일(132)은 별도의 전원 공급기(미도시)를 통해 전원을 인가받게 되며, 제어부(미도시)는 필요시 전자석 코일(132)로의 인가 전원을 조절하여 자기력 극성을 조절할 수 있다.

부연하자면, 샤프트(131)에 마련된 마그네트(134)를 마주보는 상태로 마련된 전자석 코일(132)에 전원이 인가되면 전자석 코일(132) 주변에 형성되는 자기장에 의해 코어(133)에 극성이 형성된다. 본 발명에서는, 결국 코어(133)에 형성되는 자기장 극성과 마그네트(134) 자체의 자기장 극성의 상호 작용에 의해 샤프트(131)의 왕복 이동이 이루어진다.

한편, 도 2를 참조하면, 샤프트(131)의 좌측에 배치된 마그네트(134)의 극성이 샤프트(131)의 길이 방향을 따라 각각 N극, S극으로 형성되고, 샤프트(131)의 우측에 배치된 마그네트(134)의 극성이 샤프트(131)의 길이 방향을 따라 각각 S극, N극으로 형성된 경우가 도시되어 있다. 또한, 일 예로 샤프트(131)를 기준으로 좌측에 배치되어 있는 코어(133)에는 상측으로부터 하측으로 S극, N극, S극의 극성이 형성된 경우가 도시되어 있으며, 반대로 샤프트(131)를 기준으로 우측에 배치되어 있는 코어(133)에는 상측으로부터 하측으로 N극, S극, N극의 극성이 형성된 경우가 도시되어 있다. 본 발명의 실시예에서, 샤프트(131)를 기준으로 좌측에 배치된 전자석 코일(132)과 우측에 배치된 전자석 코일(132)에는 동시에 전원이 인가되되 서로 마주보는 전자석 코일(132) 간에 극성이 반대가 되도록 전원이 인가된다. 이와 같이 양측 전자석 코일(132)로 인가되는 전원의 극성을 교대로 반복하여 변경함으로써 샤프트(131)의 좌측에 배치된 코어(133)와 우측에 배치된 코어(133)에 형성되는 극성 또한 반복적으로 변화하게 되며 이에 따라 샤프트(131)의 왕복 이동이 이루어지게 된다.

그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 관련 도면에 구체적으로 도시하지는 않았지만, 샤프트(131)의 좌측에 배치된 마그네트(134)의 극성이 샤프트(131)의 길이 방향을 따라 각각 N극, S극으로 형성되고, 샤프트(131)의 우측에 배치된 마그네트(134)의 극성도 마찬가지로 샤프트(131)의 길이 방향을 따라 각각 N극, S극으로 형성되도록 할 수 있다. 또한 일 예로 샤프트(131)를 기준으로 좌측에 배치되어 있는 코어(133)에 상측으로부터 하측으로 S극, N극, S극의 극성이 형성되도록 하고, 반대로 샤프트(131)를 기준으로 우측에 배치되어 있는 코어(133)에 상측으로부터 하측으로 N극, S극, N극의 극성이 형성되도록 할 수 있다. 이러한 경우, 샤프트(131)를 기준으로 좌측에 배치된 전자석 코일(132)과 우측에 배치된 전자석 코일(132) 중 서로 마주보는 전자석 코일끼리에는 동일한 극성이 형성된다는 점에서 전자의 경우와 차이가 있다. 이러한 극성의 변화는 전자석 코일(132)로의 전원 인가를 조절하여 충분히 변경할 수 있다.

한편, 도 1 내지 도 3에는 샤프트(131)의 길이 방향을 따라 양측에 각각 2개씩의 마그네트(134)가 마련되며, 이에 대응하도록 샤프트(131)의 양측에 각각 2개씩의 전자석 코일(132)이 마련된 경우가 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 전자석 코일(132)과 마그네트(134)는 각각 샤프트(131) 및 샤프트(131)의 측방에 각각 1개씩 마련될 수도 있다. 여기서, 마그네트(134)가 2개로 마련된다는 의미는 샤프트(131)의 일측에 마그네트(134)가 그 길이 방향을 따라 2개가 마련된다는 의미이다.

하지만, 마그네트(134)와 전자석 코일(132)이 각각 2개씩 마련된 경우가 각각 1개씩 마련된 경우에 비해 하우징(110) 내에서의 공기 압축력이 증가함으로 전자의 경우가 공기 압축력 상승 효과 측면에 있어서는 유리하다. 이하에서는 설명의 편의상 전자의 경우를 기준으로 설명한다.

다시 전술한 공기 압축력 상승 효과면에 대해 부연하자면, 마그네트(134)와 전자석 코일(132)이 각각 1개씩 마련된 경우에 있어서는 마그네트(134)의 왕복 이동을 위한 힘이 하나의 전자석 코일(132)의 극성 변환에 따른 인력 및 척력에 의해서만 영향을 받게 된다.

그러나, 마그네트(134)와 전자석 코일(132)이 각각 2개씩 마련된 경우에 있어서는 마그네트(134)의 왕복 이동을 위한 힘이 어느 하나의 전자석 코일(132)의 극성 변환에 따른 인력 또는 척력과 나머지 전자석 코일(132)의 극성 변환에 따른 인력 또는 척력의 영향을 모두 받게 되므로 공기 압축력이 상대적으로 증가하게 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 코어(133) 및 복수의 마그네트(134)는, 하우징(110)과 인접하는 리니어 모터 내장 하우징(140) 내에 마련된다. 덧붙이자면, 샤프트(131)는 그 일단이 하우징(110)을 관통하여 고정 브래킷(121)에 연결되고 그 타단은 리니어 모터 내장 하우징(140)을 관통하여 외부로 노출된다. 그러나, 반드시 이에 한정되지 않고 샤프트(131)의 타단은 리니어 모터 내장 하우징(140) 내에 마련될 수도 있으나, 샤프트(131)의 타단이 외부로 노출되는 경우 작업자가 샤프트(131)의 왕복 이동을 육안으로 관찰하여 전체 펌프의 정상적인 작동을 쉽게 확인할 수 있으므로 이러한 점에 있어서는 전자의 경우가 유리하다.

본 발명의 실시예에서, 샤프트(131)와 하우징(110) 및 리니어 모터 내장 하우징(140)의 연결 부위에는 슬라이드 베어링(150)이 마련되는 것이 바람직하다. 이러한 슬라이드 베어링(150)은 일정 이상의 기밀 효과를 제공하면서 샤프트(131)가 원활하게 왕복 이동하도록 샤프트(131)를 지지하게 된다. 여기서, 슬라이드 베어링(150)은 샤프트(131)의 왕복 이동시 하우징(110) 및 리니어 모터 내장 하우징(140)과의 사이에서 발생하는 마찰을 최소화하여 왕복 이동을 원활하게 하도록 고정될 수 있다.

이러한 슬라이드 베어링(150)은 예를 들어 오일리스 베어링, 슬라이드 롤러 베어링, 볼 부시 및 원형 부시 중 어느 하나로 선택될 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명은, 다이아프램부(120)가 다이아프램 구동부(130)의 구동에 의해 리니어 모터 내장 하우징(140) 측으로 접근 이동할 때, 공기 배출구(112)를 통해 배출되는 공기를 리니어 모터 내장 하우징(140) 내측 공간으로 피드백시키는 배출공기 피드백부(160)가 더 마련된다.

일반적으로, 리니어 모터는 구동시에 마찰 등의 요인에 의해 일정 이상의 온도로 발열하게 되고, 이러한 고온의 열기를 일정 이상 제거해주지 못하는 경우 리니어 모터의 내구성이 급격하게 하락하는 문제가 발생할 수 있다. 또한 이러한 고온의 열기는 주변 구성에 전달되어 주변 구성의 이상 및 손상을 초래할 수 있게 된다. 특히, 주변에 열에 민감한 부품이 있는 경우 내구성에 심각한 문제를 초래할 수 있게 된다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하도록, 즉 다이아프램 구동부(130)의 구동시 발생하는 열을 최대한 감소하여 특히 코어(133), 전자석 코일(132) 및 마그네트(134)에 이상이 발생하는 것을 방지하고 내구성이 하락하는 것을 최대한 방지하도록 배출공기 피드백부(160)가 마련된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 구체적으로 배출공기 피드백부(160)는, 하우징(110)에 공기 배출구(112)와 연통 가능하도록 마련되는 제1 서브 공기 배출구(161)와, 리니어 모터 내장 하우징(140)에 제1 서브 공기 배출구(161)와 연통 가능하도록 마련되는 서브 공기 유입구(162)와, 리니어 모터 내장 하우징(140)에 외부와 연통하도록 마련되는 제2 서브 공기 배출구(163)를 포함한다.

여기서, 제1 서브 공기 배출구(161)와 서브 공기 유입구(162)를 외부에 대해 밀폐하여 제1 서브 공기 배출구(161)를 통해 배출된 공기가 외부로 방출하는 것을 차단하도록 하우징(110)과 리니어 모터 내장 하우징(140)을 연결하는 별도의 서브 하우징(117)이 더 마련되는 것이 바람직하다. 이러한 서브 하우징(117)은 하우징(110)과 리니어 모터 내장 하우징(140)에 융착, 스크루 결합 등의 방법을 통해 결합 가능하다.

따라서, 공기 배출구(112)를 통해 배출된 공기는 제1 서브 공기 배출구(161), 서브 공기 유입구(162), 리니어 모터 내장 하우징(140)의 내측 공간 및 제2 서브 공기 배출구(163)를 순차적으로 거쳐 외부로 배출될 수 있다. 이때, 공기 배출구(112)를 통해 배출된 공기는 리니어 모터 내장 하우징(140)의 내측으로 유입되어 마그네트(134), 전자석 코일(132) 및 코어(133)를 일정 이상 냉각하여 발열 상태 유지에 의한 내구성 하락 등을 한층 방지할 수 있다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 작동 상태에 대해 설명하는데, 샤프트(131)의 좌측에 배치된 한 쌍의 마그네트(134)의 극성을 순차적으로 N극, S극으로 설정하고 샤프트(131)를 기준으로 서로 마주보는 전자석 코일(132)에 서로 다른 극성이 형성되는 경우를 기준으로 설명한다.

먼저, 샤프트(131)를 기준으로 좌측의 코어(133)에 순차적으로 길이 방향을 따라 S극, N극, S극이 형성되고 반대인 우측의 코어(133)에 순차적으로 N극, S극, N극이 형성되면 마그네트(134) 및 샤프트(131)는 도 2에 도시한 바와 같이 하우징(110) 측으로 이동하게 된다.

이때, 다이아프램부(120)를 기준으로 하우징(110)의 상측 내부 공간(S1)에 있는 공기는 다이아프램(122) 이동에 의해 일정 이상 압축된 후 공기 배출구(112)를 통해 배출 가능하다. 반면에, 다이아프램부(120)를 기준으로 하우징(110)의 하측 내부 공간(S2)은 상대적으로 내부 압력이 감소하게 되며 이에 따라 외부의 공기는 공기 유입구(111)를 통해 하우징(110) 내부의 하측 공간(S2)으로 유입 가능하다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 공기 유입구(111) 및 공기 배출구(112)는 모두 개방되는 것이 아니라 필요에 따라 선택적으로 개방되어 외부 공기를 유입하거나 내부 공기를 배출하게 된다.

다음, 샤프트(131)를 기준으로 좌측의 코어(133)에 순차적으로 길이 방향을 따라 N극, S극, N극이 형성되고 반대인 우측의 코어(133)에 순차적으로 S극, N극, S극이 형성되면 마그네트(134) 및 샤프트(131)는 도 3에 도시한 바와 같이 하우징(110)을 향하는 방향의 반대 방향으로 이동하게 된다.

이때, 다이아프램부(120)를 기준으로 하우징(110)의 하측 내부 공간(S2)에 있는 공기는 다이아프램(122) 이동에 의해 일정 이상 압축된 후 공기 배출구(112)를 통해 배출 가능하다. 공기 배출구(112)를 통해 배출된 공기는 제1 서브 공기 배출구(161), 서브 공기 유입구(162), 리니어 모터 내장 하우징(140)의 내측 공간 및 제2 서브 공기 배출구(163)를 순차적으로 거쳐 외부로 배출될 수 있다. 이때, 공기 배출구(112)를 통해 배출된 공기는 리니어 모터 내장 하우징(140)의 내측으로 유입되어 마그네트(134), 전자석 코일(132) 및 코어(133)를 일정 이상 냉각하게 된다.

반면에, 다이아프램부(120)를 기준으로 하우징(110)의 상측 내부 공간(S1)은 상대적으로 내부 압력이 감소하게 되며 이에 따라 외부의 공기는 공기 유입구(111)를 통해 하우징(110)의 우측 내부 공간으로 유입 가능하다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 공기 유입구(111) 및 공기 배출구(112)는 모두 개방되는 것이 아니라 필요에 따라 선택적으로 개방되어 외부 공기를 유입하거나 내부 공기를 배출하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다이아프램 펌프는, 다이아프램부(120)가 1 싸이클 구동할 때, 구체적으로 마그네트(134)가 1회 왕복 이동할 때 외부 공기 흡입은 2회 실시하게 되며 반면에 압축공기 배출 작업은 1회 실시 가능하게 된다. 덧붙이자면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 다이아프램 펌프는, 외부 공기 흡입이 2회 이루어지는 동안 리니어 모터 구조물의 냉각은 1회가 이루어진다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프를 나타내는 단면도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프의 작동 상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 다이아프램 펌프를 설명하는데, 제1 실시예와 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하며 동일 구성에 대해서는 200번대로 시작하는 도면번호를 사용하기로 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 다이아프램 펌프(200)의 전체적인 구동 원리는 제1 실시예와 동일한 데, 다만 전술한 다이아프램부(120)가 1 싸이클 구동할 때 외부 공기 흡입은 2회 실시하게 되고 마찬가지로 압축공기 배출 작업도 2회 실시되는 부분에 있어 차이가 있다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 다이아프램 펌프(200)에서, 하우징(110)은 리니어 모터 내장 하우징(140)을 기준으로 양측에 각각 마련되며, 다이아프램 구동부(130)의 구동에 의해 한 쌍의 하우징(110) 내에 각각 마련된 한 쌍의 다이아프램부(120)는 동시에 이동 가능하게 된다.

도 5 및 도 6에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 다이아프램 펌프의 동작 상태가 나타나 있는데, 다이아프램부(120)가 1 싸이클 구동(1회 왕복 이동)할 때 공기 흡입 및 압축공기 배출 작업이 각각 2회씩 이루어지는 부분 이외에는 제1 실시예와 전체적으로 유사하므로 구체적인 작동 상태에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 다이아프램 펌프는 제1 실시예에 비해 상대적으로 공기 흡입 및 공기 배출의 양을 한층 증가시켜 대용량의 가습기, 살균기 등으로 적용하는데 유리한 이점이 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시예는 제1 실시예와 달리, 샤프트(131)가 왕복 이동하는 동안 항시 다이아프램 구동부(130), 즉 마그네트(134), 코어(133) 및 전자석 코일(132) 측으로 냉각을 위한 공기가 유입 가능하므로, 펌프 작동 및 리니어 모터 냉각을 동시에 수행할 수 있는 이점이 있다. 덧붙이자면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 다이아프램 펌프는, 외부 공기 흡입이 2회 이루어지는 동안 압축공기의 외부 배출 및 리니어 모터 구조물의 냉각(다이아프램 구동부 측으로의 냉각 공기 유입)도 마찬가지로 2회가 이루어진다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

100: 다이아프램 펌프 110: 하우징
116: 공기유동제어부 120: 다이아프램부
121: 고정 브래킷 122: 다이아프램
130: 다이아프램 구동부 131: 샤프트
132: 전자석 코일 133: 코어
134: 마그네트 140: 리니어 모터 내장 하우징
150: 슬라이드 베어링 160: 배출공기 피드백부
161: 제1 서브 공기 배출구 162: 서브 공기 유입구
163: 제2 서브 공기 배출구

Claims

양측에 각각 복수의 공기 유입구 및 공기 배출구가 마련되는 하우징;
상기 하우징의 내부 공간을 구획하며 공기 유입 및 배출을 위해 상기 하우징 내에 왕복 이동 가능하게 마련되는 다이아프램부; 및
상기 다이아프램부를 왕복 이동시키되 리니어 모터 구조를 채용한 다이아프램 구동부;를 포함하는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프.
제1항에 있어서,
상기 다이아프램 구동부는,
상기 다이아프램부의 일부에 일체로 연결되는 샤프트;
상기 샤프트를 둘레 방향으로 감싸도록 마련되며 외부 인가 전원에 의해 자력을 발생 가능한 복수의 전자석 코일이 설치되는 코어;
상기 샤프트에 마련되되 상기 전자석 코일로의 전원 인가 변동에 따라 상기 코어에 형성되는 자기장의 극성 변화에 의해 왕복 이동 가능한 복수의 마그네트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프.
제2항에 있어서,
상기 코어에는, 링 형상으로 이루어지는 상기 복수의 전자석 코일이 각각 삽입 가능하도록 복수의 전자석 코일 삽입홈이 마련되며.
상기 복수의 마그네트는 상기 코어의 중앙 영역에 상기 코어와 일정 거리 이격된 상태로 마련되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프.
제2항에 있어서,
상기 코어 및 상기 복수의 마그네트는, 상기 하우징과 인접하는 리니어 모터 내장 하우징 내에 마련되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프.
제4항에 있어서,
상기 샤프트와 상기 하우징 및 상기 리니어 모터 내장 하우징의 연결 부위에는 슬라이드 베어링이 마련되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프.
제5항에 있어서,
상기 슬라이드 베어링은 오일리스 베어링, 슬라이드 롤러 베어링, 볼 부시 및 원형 부시 중 어느 하나로 선택되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프.
제4항에 있어서,
상기 다이아프램부가 상기 다이아프램 구동부의 구동에 의해 상기 리니어 모터 내장 하우징 측으로 접근 이동할 때, 상기 공기 배출구를 통해 배출되는 공기를 상기 리니어 모터 내장 하우징 내측 공간으로 피드백시키는 배출공기 피드백부;가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프.
제7항에 있어서,
상기 배출공기 피드백부는,
상기 하우징에 상기 공기 배출구와 연통 가능하도록 마련되는 제1 서브 공기 배출구;
상기 리니어 모터 내장 하우징에 상기 제1 서브 공기 배출구와 연통 가능하도록 마련되는 서브 공기 유입구; 및
상기 리니어 모터 내장 하우징에 외부와 연통하도록 마련되는 제2 서브 공기 배출구;를 포함하며,
상기 공기 배출구를 통해 배출된 공기는 상기 제1 서브 공기 배출구, 상기 서브 공기 유입구, 상기 리니어 모터 내장 하우징의 내측 공간 및 상기 제2 서브 공기 배출구를 순차적으로 거쳐 배출되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프.
제8항에 있어서,
상기 제1 서브 공기 배출구와 상기 서브 공기 유입구를 외부에 대해 밀폐하도록, 상기 하우징과 상기 리니어 모터 내장 하우징을 연결하는 서브 하우징이 더 마련되는 것을 특징으로 하는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프.
제8항에 있어서,
상기 하우징은 상기 리니어 모터 내장 하우징을 기준으로 양측에 각각 마련되며, 상기 다이아프램 구동부의 구동에 의해 상기 한 쌍의 하우징 내에 각각 마련된 한 쌍의 다이아프램부는 동시에 이동 가능한 것을 특징으로 하는 리니어 모터 타입 다이아프램 펌프.