KR20180002152A - 다이아프램식 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이아프램식 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반복적인 압축 및 팽창에 다이아프램이 파손되는 것을 방지하기 위한 다이아프램식 펌프에 관한 것이다.
또한, 모터의 회전축에 대해 소정의 각도로 기울어진 경사핀이 중심으로부터 편심지게 배치된 회전부와 모터의 회전축에 연결되어 회전하는 상기 회전부의 경사핀이 삽입되어 상하 요동운동을 하는 요동 플레이트와 상기 요동 플레이트에 의한 상하 요동운동을 통해 높이가 감소 또는 증가되면서 내부의 압축실 체적이 축소 또는 확대되는 주름진 형태의 복수 개의 다이아프램과 다이아프램의 압축실 체적이 확대될 때 유체가 공급되는 유입구 및 압축실 체적이 축소될 때 유체가 배출되는 배출구가 형성된 커버와 상기 커버의 유입구 및 배출구에서 유체가 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다이아프램식 펌프{diaphragm type pump}

본 발명은 다이아프램식 펌프에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반복적인 압축 및 팽창에 다이아프램이 파손되는 것을 방지하기 위한 다이아프램식 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 유체를 공급하기 위한 펌프 중 다이아프램을 이용한 펌프는 동력장치를 이용하여 탄성을 가진 재질로 구성된 얇은 막 형태의 다이아프램 내부 체적을 반복적으로 축소 또는 확대시켜 유체를 펌핑하여 공급하게 된다.

반면, 종래의 다이아프램을 이용한 펌프는 상대적으로 압축효율이 작고, 소음진동이 크며, 누설이 되는 문제점이 있었으며, 이를 해결하기 위해 한국공개특허 제10-2012-0002350호 "소형 공기 펌프"와 같은 기술이 개발되었으나, 도 1에 도시된 바와 같이 다이아프램(1)의 내부 공간부 체적(V1, V2)을 반복적으로 축소, 증가시키면서 유체를 펌핑하는 과정에서 다이아프램(1)의 구조가 반복적인 동작에 쉽게 파손되는 문제점이 있었다.

보다 상세하게는, 종래의 다이아프램(1)은 반복적인 압축, 팽창 과정에서 밀폐부(11)와 가압부(13) 사이에 배치된 얇은 막 형태의 접힘부(12)가 P1 또는 P2 부분과 같이 90도 이상의 둔각(obtuse angle)으로 꺾임에 따라 내구성이 크게 하락하여 찢어짐으로써 누수가 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 압축시 접힘부(12)가 둔각 형태로 꺽이기 위해서는 가압부(13)를 통해 비교적 큰 힘이 필요하였으며, 비교적 큰 힘이 가해졌을 때 접힘부(12)를 가압하되 가압부(13)가 변형되는 것을 방지하기 위해서는 가압부(13)를 두껍게 형성해야만 하는 필요성이 있었다.

반면, 가압부(13)의 두께에 의해 다이아프램(1)의 전체 스트로크 및 공간부 체적은 축소되는 문제점이 있었다.

또한, 다이아프램(1)이 압축되는 과정에서 접힘부(12)가 용이하게 꺾일 수 있도록 가압부(13)와 밀폐부(11) 사이에는 V3 부분과 같이 소정의 빈 공간이 형성되어 있으며, 상기 빈 공간(V3)에 위치한 유체는 다이아프램(1)의 반복적인 압축, 팽창과정에서 외부로 배출되지 않고 체류하는 문제점이 있었다.

한국공개특허 제10-2012-0002350호 "소형 공기 펌프"

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 반복적인 압축 및 팽창에 다이아프램이 파손되는 것을 방지하기 위한 다이아프램식 펌프를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다이아프램의 압축 과정에서 다이아프램 내부에 빈 공간이 형성되어 유체가 체류하는 것을 방지하기 위한 다이아프램식 펌프를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 다이아프램식 펌프는 모터의 회전축에 대해 소정의 각도로 기울어진 경사핀이 중심으로부터 편심지게 배치된 회전부와 모터의 회전축에 연결되어 회전하는 상기 회전부의 경사핀이 삽입되어 상하 요동운동을 하는 요동 플레이트와 상기 요동 플레이트에 의한 상하 요동운동을 통해 높이가 감소 또는 증가되면서 내부의 압축실 체적이 축소 또는 확대되는 주름진 형태의 복수 개의 다이아프램과 다이아프램의 압축실 체적이 확대될 때 유체가 공급되는 유입구 및 압축실 체적이 축소될 때 유체가 배출되는 배출구가 형성된 커버와 상기 커버의 유입구 및 배출구에서 유체가 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다이아프램은 복수 개의 홀이 형성된 판상의 밀폐부와 상기 밀폐부에 형성된 홀의 내주면 상단에서 하부로 연장되며 복수 개의 골이 내주면과 외주면에 반복 형성되어 중앙에 빈 압축실이 형성된 주름진 형태의 접힘부와 상기 접힘부의 하단을 밀폐시키는 가압부와 상기 요동 플레이트에 결합되어 상기 가압부를 상하 운동시키기 위한 밀대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다이아프램은 복수 개의 홀이 형성된 판상의 밀폐부와 상기 밀폐부에 형성된 홀의 내주면에 단차가 형성되도록 홀의 하단에서 하부로 연장되며 복수 개의 골이 내주면과 외주면에 반복 형성되어 중앙에 빈 압축실이 형성된 접힘부와 상기 접힘부의 하단을 밀폐시키는 가압부와 상기 요동 플레이트에 결합되어 상기 가압부를 상하 운동시키기 위한 밀대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접힘부는 밀대에 의해 상하 운동하는 가압부에 의해 골의 폭이 축소 또는 확대되면서 전체 높이 및 내부 압축실의 체적이 반복적으로 축소 또는 확대되며, 상기 접힘부의 골은 반복동작에 의한 파손을 방지하기 위해 예각(acute angle)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압부는 상측으로 돌출된 돌기부를 더 포함하며, 상기 돌기부는 다이아프램의 전체 높이가 감소 되었을 때 압축실에 빈 공간이 형성되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수 개의 다이아프램은 각 밀폐부가 인접한 다이아프램의 밀폐부와 접합될 수 있도록 각 밀폐부에 상호 대응되는 접합면이 형성되고 각 접합면의 접합을 통해 일체형으로 구성될 수 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다이아프램식 펌프에 의하면, 다이아프램의 접힘부가 예각(acute angle)으로만 꺾임에 따라 반복적인 압축 및 팽창에 다이아프램이 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 다이아프램식 펌프에 의하면,본 발명의 다른 목적은 다이아프램 내부에 유체가 체류하지 않도록 다이아프램의 압축과정에서 내부에 빈 공간이 형성되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 다이아프램을 이용한 펌프를 도시한 단면도.
도 2 또는 도 3은 본 발명에 따른 다이아프램식 펌프의 다이아프램을 도시한 단면도.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 다이아프램식 펌프의 다른 실시예를 도시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2 또는 도 3은 본 발명에 따른 다이아프램식 펌프의 다이아프램을 도시한 단면도이며, 도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 다이아프램식 펌프의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 2 또는 도 3은 본 발명에 따른 다이아프램식 펌프의 다이아프램을 도시한 것이며, 모터의 회전축(22)에 대해 소정의 각도로 기울어진 경사핀(21)이 중심으로부터 편심지게 배치된 회전부(2)와 모터의 회전축(22)에 연결되어 회전하는 상기 회전부(2)의 경사핀(21)이 삽입되어 상하 요동운동을 하는 요동 플레이트(3)와 상기 요동 플레이트(3)에 의한 상하 요동운동을 통해 높이가 감소 또는 증가되면서 내부의 압축실 체적(V1, V2)이 축소 또는 확대되는 주름진 형태의 복수 개의 다이아프램(1)과 다이아프램(1)의 압축실 체적(V1, V2)이 확대될 때 유체가 공급되는 유입구(5) 및 압축실 체적(V1, V2)이 축소될 때 유체가 배출되는 배출구(6)가 형성된 커버(7)와 상기 커버(7)의 유입구(5) 및 배출구(6)에서 유체가 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지부(4)를 포함하여 구성된다.

상기 역류방지부(4)는 복수 개의 판막(41a, 41b, 41c, 41d)을 통해 유체가 기 설정된 방향으로 공급될 때만 들어 올려져 개방되고, 유체가 다른 방향으로 공급될 때에는 저항에 의해 각 판막(41a, 41b, 41c, 41d)이 내려져 폐쇄되도록 구성되어 유입구(5) 및 배출구(6)를 통과하는 유체의 역류를 방지하게 된다.

또한, 상기 다이아프램(1)은 복수 개의 홀이 형성된 판상의 밀폐부(11)와 상기 밀폐부(11)에 형성된 홀의 내주면 상단에서 하부로 연장되며 복수 개의 골이 내주면과 외주면에 반복 형성되어 중앙에 빈 압축실(V1, V2)이 형성된 주름진 형태의 접힘부(12)와 상기 접힘부(12)의 하단을 밀폐시키는 가압부(13a, 13b)와 상기 요동 플레이트(3)에 결합되어 상기 가압부(13a, 13b)를 상하 운동시키기 위한 밀대(14a, 14b)를 포함하여 구성된다.

보다 상세하게는, 도 2의 (2-I)에 도시된 바와 같이 일측의 다이아프램(1)의 밀대(14a)가 요동 플레이트(3)에 의해 당겨지면, 밀대(14a)와 결합된 가압부(13a)는 접힘부(12)를 하측으로 당겨 압축실(V1)의 체적을 증가시키고, 증가된 체적에 의해 압력이 낮아진 압축실(V1)로 외부의 유체가 유입구(5)를 통해 공급된다.

이때, 반대측 다이아프램(1)은 밀대(14b)가 요동 플레이트(3)에 의해 밀어지며, 밀대(14b)와 결합된 가압부(13b)는 접힘부(12)를 상측으로 밀어 압축실(V2)의 체적을 감소시키고, 감소된 체적에 의해 압력이 높아진 압축실(V2) 내부의 유체는 배출구(6)를 통해 외부로 배출된다.

또한, 모터의 회전에 따라 요동 플레이트(3)의 운동 방향은 도 2의 (2-II)에 도시된 바와 같이 반대로 전환되어 유체가 공급된 압축실(V1)은 체적은 요동 플레이트(3)의 동작에 따라 가압부(13a)가 상승함에 따라 감소되며, 감소된 체적에 의해 압력이 높아진 압축실(V1) 내부의 유체는 배출구(6)를 통해 외부로 배출된다.

이때, 유체가 배출된 반대측 다이아프램(1)의 압축실(V2) 체적은 요동 플레이트(3)의 동작에 따라 가압부(13b)가 상승함에 따라 증가되며, 증가된 체적에 의해 압력이 낮아진 압축실(V2)로 외부의 유체가 유입구(5)를 통해 공급된다

상기와 같은 동작의 반복에 의해 유입구(5)로 공급되는 유체는 배출구(6)로 펌핑된다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 접힘부(12)는 밀대에 의해 상하 운동하는 가압부(13)에 의해 골(1A)의 폭이 축소 또는 확대되면서 전체 높이 및 내부 압출실의 체적이 반복적으로 축소 또는 확대되며, 상기 접힘부의 골(1A)은 반복동작에 의한 파손을 방지하기 위해 예각(acute angle)으로 구성됨이 바람직하다.

또한, 상기 접힘부(12)는 각 골(1A)이 예각 범위 내에서만 변형되도록 주름진 형태로 구성되어 다이아프램(1)의 접힘부(12)가 90도 이상의 둔각(obtuse angle)으로 꺾임에 따라 내구성이 크게 하락하는 것을 방지하게 된다.

이와 함께, 상기 접힘부(12)의 각 골(1A)이 예각 범위 내에서 꺾이도록 구성함에 따라, 접힘부(12)를 둔각 범위 내에서 꺾을 때보다 비교적 적은 힘으로 다이아프램(1)을 압축 또는 팽창시킬 수 있다.

또한, 주름진 형태를 가지고 신축되는 접힘부(12)는 종래의 접힘부(12c)와 같이 빈 공간(V3)이 형성되지 않아 빈 공간(V3)에 유체가 체류하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 접힘부(12)의 각 골(1A)이 예각 범위 내에서 꺾이도록 구성되어 비교적 적은 힘으로 다이아프램(1)의 압축 또는 팽창이 가능함에 따라, 가압부(13a)의 높이를 더욱 낮게 구성할 수 있다.

보다 상세하게는, 접힘부(12)의 수축이 비교적 적은 힘으로 가능함에 따라 도 4의 (4-I)에 도시된 바와 같이 종래의 가압부(13c)와 같은 높이로 가압부(13a)를 형성하지 않고, 도 4의 (4-II)와 같이 가압부(13b)의 높이를 축소시키킬 수 있으며, 이를 통해 V5와 같이 보다 많은 압축실의 체적을 증가시킬 수 있으며, 다이어프램(1)의 스트로크도 종래의 스트로크(S1) 대비 더욱 증가된 스트로크(S2)를 가지도록 구성할 수 있으며, 상기 가압부(13b)로부터 연장되는 접힘부(12a)가 가압부(13b)의 외각으로 가압부(13b)의 지름보다 더 크게 가압부(13b)가 축소된 높이만큼 형성된 후 접힘부(12)가 내측과 외측으로 반복되는 형태로 주름지도록 구성되어 접힘부(12)의 내주면에 형성되는 압축실의 지름이 가압부(13b)보다 크게 형성된다.

또한, 도 5의 (5-I)와 같이 다이아프램(1)의 전체 높이가 감소 되었을 때 접힘부(12) 사이의 압축실에 빈 공간(V4)이 형성되는 것을 방지하기 위해 도 5의 (5-II)와 같이 상기 가압부(13)는 상측으로 돌출된 돌기부(15)를 더 포함하도록 ㄱ구성될 수도 있다.

상기 돌기부(15)는 다이아프램(1)의 전체 높이가 감소 되었을 때 압축실에 빈 공간(V4)이 형성되는 것을 방지하게 된다.

즉, 압축된 다이아프램(1)의 내부에 형성되는 빈 공간(V4)과 동일한 체적을 가지는 돌기부(15)를 배치함으로써 다이아프램(1) 내부에 빈 공간(V4)이 형성되고, 유체가 체류하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 6의 (6-I)에 도시된 바와 같이 상기 다이아프램(1)이 복수 개의 홀이 형성된 판상의 밀폐부(11)와 상기 밀폐부(11)에 형성된 홀의 내주면 상단에서 하부로 연장되지 않고, 도 6의 (6-II)에 도시된 바와 같이 상기 다이아프램(1)은 상기 밀폐부(11)에 형성된 홀의 내주면에 단차(11a)가 형성되도록 홀의 하단에서 하부로 연장되며 복수 개의 골이 내주면과 외주면에 반복 형성되어 중앙에 빈 압축실이 형성된 주름진 형태의 접힘부를 포함하도록 구성할 수도 있다.

이를 통해 상기 단차(11a)에 의해 내부 압축실의 체적을 보다 증가시킬 수 있으며, 다이아프램(1)이 압축되었을 때 접힘부(12)가 자체 탄성에 의해 상측으로 밀착되어 단차(11a)에 의해 빈 공간이 형성되는 것을 최대한 억제하도록 구성할 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 복수 개의 다이아프램(1c, 1d)은 다이아프램의 개수가 다른 펌프와의 호환성 및 생산성을 높이기 위해 각 밀폐부(11c, 11d)가 인접한 다이아프램(1c,1d)의 밀폐부(11c, 11d)와 접합될 수 있도록 밀폐부(11c, 11d)에 상호 대응되는 접합면(16)이 형성되어 접합면(16)의 접합을 통해 일체형으로 구성될 수 있다.

보다 상세하게는, 양측의 다이아프램(1c, 1d) 사이로 유체가 유출되는 것을 방지하기 위해 일측의 다이아프램(1c)의 밀폐부(11c)는 상측으로 단차진 접합면(16)이 형성되고, 타측의 다이아프램(1d)의 밀폐부(11d)는 하측으로 단차진 접합면(16)이 형성되어 각 접합면(16)이 상호 접합되어 일체형으로 구성됨이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

1 : 다이아프램
2 : 회전부
3 : 요동 플레이트
4 : 역류방지부
5 : 유입구
6 : 배출구
7 : 커버
11 : 밀폐부
12 : 접힘부
13 : 가압부
14 : 밀대
15 : 돌기부
16 : 접합면
21 : 경사핀
22 : 회전축
41a, 41b, 41c, 41d : 판막

Claims (6)

1. 모터의 회전축에 대해 소정의 각도로 기울어진 경사핀이 중심으로부터 편심지게 배치된 회전부와;
   모터의 회전축에 연결되어 회전하는 상기 회전부의 경사핀이 삽입되어 상하 요동운동을 하는 요동 플레이트와;
   상기 요동 플레이트에 의한 상하 요동운동을 통해 높이가 감소 또는 증가되면서 내부의 압축실 체적이 축소 또는 확대되는 주름진 형태의 복수 개의 다이아프램과;
   다이아프램의 압축실 체적이 확대될 때 유체가 공급되는 유입구 및 압축실 체적이 축소될 때 유체가 배출되는 배출구가 형성된 커버와;
   상기 커버의 유입구 및 배출구에서 유체가 역류하는 것을 방지하기 위한 역류방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는
   다이아프램식 펌프.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 다이아프램은
   복수 개의 홀이 형성된 판상의 밀폐부와;
   상기 밀폐부에 형성된 홀의 내주면 상단에서 하부로 연장되며 복수 개의 골이 내주면과 외주면에 반복 형성되어 중앙에 빈 압축실이 형성된 주름진 형태의 접힘부와;
   상기 접힘부의 하단을 밀폐시키는 가압부와;
   상기 요동 플레이트에 결합되어 상기 가압부를 상하 운동시키기 위한 밀대를 포함하는 것을 특징으로 하는
   다이아프램식 펌프.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 다이아프램은
   복수 개의 홀이 형성된 판상의 밀폐부와;
   상기 밀폐부에 형성된 홀의 내주면에 단차가 형성되도록 홀의 하단에서 하부로 연장되며 복수 개의 골이 내주면과 외주면에 반복 형성되어 중앙에 빈 압축실이 형성된 접힘부와;
   상기 접힘부의 하단을 밀폐시키는 가압부와;
   상기 요동 플레이트에 결합되어 상기 가압부를 상하 운동시키기 위한 밀대를 포함하는 것을 특징으로 하는
   다이아프램식 펌프.
   
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 접힘부는
   밀대에 의해 상하 운동하는 가압부에 의해 골의 폭이 축소 또는 확대되면서 전체 높이 및 내부 압축실의 체적이 반복적으로 축소 또는 확대되며, 상기 접힘부의 골은 반복동작에 의한 파손을 방지하기 위해 예각(acute angle)으로 구성된 것을 특징으로 하는
   다이아프램식 펌프.
   
5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 가압부는 상측으로 돌출된 돌기부를 더 포함하며,
   상기 돌기부는 다이아프램의 전체 높이가 감소 되었을 때 압축실에 빈 공간이 형성되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는
   다이아프램식 펌프.
   
6. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 복수 개의 다이아프램은 각 밀폐부가 인접한 다이아프램의 밀폐부와 접합될 수 있도록 각 밀폐부에 상호 대응되는 접합면이 형성되고 각 접합면의 접합을 통해 일체형으로 구성될 수 있는 것을 특징으로 하는
   다이아프램식 펌프.
   

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