KR20170101111A - 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조 - Google Patents

공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조에 관한 것으로, 특히 실린더에 복수 개의 바람 차단용 벽이 설치된 구조에 관한 것이다. 상기 복수 개의 바람 차단용 벽은 복수 개의 배기공을 서로 차단시켜, 배기공의 개폐 상태를 제어하는 밸브 기구가 압축공기의 진동을 받아 개폐 동작을 하게 하며, 분사되는 순간의 고압 공기를 서로 차단시킴으로써, 밸브 기구가 개폐 동작을 하는 단계에서 서로 방해하지 않게 하므로, 피스톤 바디의 작동이 더욱 수월하게 되어 공기 주입 효율을 향상시킨다.

Description

공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조{Improved air discharging structure in the compressible cylinder of an air compressor}
본 발명은 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조에 관한 것으로, 특히 실린더에 복수 개의 바람 차단용 벽이 설치된 구조에 관한 것이다. 상기 복수 개의 바람 차단용 벽은 복수 개의 배기공을 서로 차단시켜, 배기공의 개폐 상태를 제어하는 밸브 기구가 압축공기의 진동을 받아 개폐 동작을 하게 하며, 분사되는 순간의 고압 공기를 서로 차단시킴으로써, 밸브 기구가 개폐 동작을 하는 단계에서 서로 방해하지 않게 하므로, 피스톤 바디의 작동이 더욱 수월하게 되어 공기 주입 효율을 향상시킨다.
종래에 사용되는 공기압축기의 구조는 기본적으로 실린더를 구비하고, 상기 실린더 내에서 피스톤 바디가 왕복운동을 하여 압축공기를 생성하고, 생성된 압축공기는 실린더의 배기공을 통해 밸브 기구를 밀어서, 압축공기가 압축공기를 저장용 공간에 진입하게 하고, 상기 공간은 공기 저장부(또는 공기 저장탱크(tank)) 내의 공간일 수 있으며, 공기 저장부에는 배기구가 별도로 구비되어 압축공기를 공기를 충전할 물체에 수송함으로써 전체적으로 공기 주입이라는 목적을 이루게 된다. 종래의 실린더 및 공기 저장부 양자 사이의 중간 벽에는 하나의 배기공만 설치되기에, 상기 배기공의 개방이나 폐쇄는 하나의 밸브 기구에 의해 제어된다. 밸브 기구는 밸브 시트 및 스프링으로 구성되고, 피스톤 바디에 의해 생성된 압축공기는 밸브 시트를 밀어서 스프링을 압축하여 공기 저장부의 공기 저장챔버 내에 진입하게 된다. 공기 저장챔버 내에 축적된 압축공기가 밸브 시트에 대해 배압을 생성하므로 공기 주입 단계에서 상기 배압이 밸브 시트의 개방을 억제하고, 피스톤 바디의 작동 시 생성되는 압축공기가 상기 밸브 시트를 밀 때 저항력이 상대적으로 더 크게 되어 순조롭지 못하게 된다. 피스톤 바디가 작동할 때 저항력을 더 크게 하는 이러한 요인으로 인해 공기 주입 속도가 느려지고, 공기압축기의 모터의 과열을 일으키기 쉬우며, 모터의 작동 효율을 감쇠시켜서 모터가 타버리게 되는 문제점을 내재한다. 종래 공기압축기의 실린더 구조 설계에 여전히 문제점이 존재하기에, 본 발명자는 연구 개발에 전력을 다하여 수많은 인고 끝에 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 주된 목적은, 공기압축기의 실린더 상단 벽에 복수 개의 바람 차단용 벽이 구비되고, 상기 복수 개의 바람 차단용 벽은 복수 개의 배기공을 서로 차단시켜, 배기공의 개폐 상태를 제어하는 밸브 기구가 압축공기의 진동을 받아 개폐 동작을 하게 하며, 분사되는 순간의 고압 공기를 서로 차단시킴으로써, 밸브 기구가 개폐 동작을 하는 단계에서 서로 방해하지 않게 하므로, 피스톤 바디의 작동이 더욱 수월하게 되어 공기 주입 효율을 향상시키는 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 공기압축기에서 피스톤 바디가 왕복운동을 하게 하기 위한 실린더에 복수 개의 배기공이 구비되어, 공기압축기가 공기 주입을 시작해서 종료할 때까지의 기간 동안 실린더 내의 피스톤 바디가 왕복 압축운동을 할 때, 단위 시간 동안 실린더의 공기 저장챔버에 진입하는 압축공기의 양을 대폭 증가시켜, 압축공기가 배기공을 통해 공기 저장챔버 내에 신속하게 진입하게 함으로써, 피스톤 바디의 작동이 더욱 순조롭게 되어 공기 주입 효율이 향상되며 공기 주입 속도를 수월하고 신속하게 높일 수 있는 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조의 일 면은, 모터를 고정시키는 기판 및 피스톤 바디를 작동시키는 실린더가 공기압축기에 기본적으로 구비되고, 모터가 회전하면 상기 피스톤 바디는 실린더 내에서 왕복운동을 하여 압축공기를 생성하며, 상기 압축공기는 상단 벽의 복수 개의 배기공을 통해 공기 저장부의 공기 저장챔버 내에 진입하는 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조에 있어서,
실린더의 상단 벽에는 복수 개의 바람 차단용 벽이 구비되고, 상기 복수 개의 바람 차단용 벽은 복수 개의 배기공을 서로 차단시켜, 배기공의 개폐 상태를 제어하는 밸브 기구가 압축공기의 진동을 받아 개폐 동작을 하게 하며, 분사되는 순간의 고압공기를 서로 차단시킴으로써, 밸브 기구가 개폐 동작을 하는 단계에서 서로 방해하지 않게 하므로, 피스톤 바디의 작동이 더욱 수월하게 되어 공기 주입 효율을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 입체도이다.
도 2는 본 발명에 따른 실린더, 밸브 기구 및 공기 저장부를 나타내는 입체 분해도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복수 개의 배기공이 구비된 실린더를 나타내는 평면 설명도이다.
도 4는 도 3의 배기공에 밸브 시트가 설치된 모습을 나타내는 평면 설명도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공기 저장부가 실린더에 결합된 모습을 나타내는 평면 설명도이다.
도 6은 도 5의 A-A 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일부 단면 입체도이다.
도 8은 도 1을 기어 방향에서 본 모습을 나타내는 평면 설명도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 공기압축기는 모터(12)를 동시에 고정할 수 있는 기판(11)을 기본적으로 구비하고, 상기 모터(12)에 의해 기어(13)가 회전한다. 기어(13)는 실린더(2) 내에 설치된 피스톤 바디(14)와 연동하며, 상기 피스톤 바디(14)는 실린더(2) 내에서 왕복운동을 하여 압축공기를 생성하고, 상기 압축공기는 공기 저장부(3) 내에 진입할 수 있다. 물론, 상기 공기 저장부(3)는 생성된 압축공기를 수집 저장하기 위한 것으로, 공기 저장부(3)에는 압력계(30)에 연결하기 위한 매니폴드(31), 릴리즈 밸브(32)에 연결하기 위한 매니폴드(33), 공기를 주입할 물체에 호스(도시되지 않음)를 통해 연결하기 위한 다른 매니폴드(34) 등 하나 또는 여러 개의 공기 배출용 매니폴드가 구비된다.
도 2 내지 도 7을 동시에 참조하면, 본 발명에서 실린더(2)의 배기공의 설계는 종래의 설계방식과 전혀 다른 것으로, 본 발명에 따른 실시예에서 압축공기를 출력하는 실린더(2)의 인터페이스는 실린더(2)의 상단 벽(21)일 수 있고, 상단 벽(21)에는 복수 개의 배기공 및 복수 개의 바람 차단용 벽이 구비된다. 상기 실린더(2), 이에 구비된 복수 개의 배기공 및 복수 개의 바람 차단용 벽과 상술한 기판(11)은 일체로 제조 완성될 수 있고, 본 발명에 따른 복수 개의 배기공은 배기공 4, 5, 6이다. 복수 개의 바람 차단용 벽은 원형 링 모양의 바람 차단용 벽(41, 51, 61)으로, 실린더(2) 상단 벽(21)의 배기공(4, 5, 6) 주변을 둘러싸며 위로 뻗는다. 상술한 배기공(4, 5, 6)은 개방 또는 폐쇄 상태로서, 각 배기공이 속한 밸브 기구로부터 완전히 제어를 받는다. 각각의 밸브 기구는 모두 밸브 시트 및 스프링으로 구성된다; 상기 복수 개의 밸브 시트(7, 8, 9)는 각각 바람 차단용 벽(41, 51, 61) 내에 수용 설치되어 상술한 배기공(4, 5, 6)을 밀폐할 수 있다(도 4 참조); 스프링(71, 81, 91)은 각각 밸브 시트(7, 8, 9)에 설치될 수 있다(도 6 및 도 7 참조); 실린더(2) 상단에는 링형 단턱(22)이 설치되며, 상기 링형 단턱(22)의 외주변은 링 모양의 바깥 링형 돌출 단턱(221)으로부터 뻗어나오고, 상기 바깥 링형 돌출 단턱(221)과 실린더(2) 상단에는 걸림 홈(222)이 존재한다; 상술한 공기 저장부(3)에는 서로 마주보는 두 개의 끼움체(35)가 설치되며, 공기 저장부(3)의 안쪽 평면에서 서로 격리된 복수 개의 수직 컬럼(37, 38, 39)이 아래로 뻗어나오고, 공기 저장부(3)의 끼움체(35)는 실린더(2)의 걸림 홈(222) 안에 끼움 고정된다(도 8 참조). 상술한 공기 저장부(3)에서 서로 격리된 세 개의 수직 컬럼(37, 38, 39)은 상술한 스프링(71, 81, 91)의 타단에 끼워져, 세 개의 수직 컬럼(37, 38, 39)의 끝단이 미세한 거리를 두고 상술한 밸브 시트(7, 8, 9)의 윗쪽에 위치하게 되어, 밸브 시트(7, 8, 9)가 개폐 동작을 할 때의 반등 높이를 제한함으로써 압축공기의 공기 주입량을 제어한다; 한편, 상술한 밸브 시트(7, 8, 9)가 스프링(71, 81, 91)의 탄성 장력으로 인해 배기공(4, 5, 6)을 완전히 봉쇄한 후, 공기 저장부(3)는 실린더(2)와 완전체로 결합될 수 있으며, 이러한 초기 결합 동작은 도 1에 도시된 모습과 같다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 피스톤 바디(14)가 실린더(2) 내에서 왕복운동을 지속적으로 진행하여 생성된 압축공기는 배기공(4, 5, 6)상의 밸브 시트(7, 8, 9)를 각각 밀어서 스프링(71, 81, 91)을 압축시켜, 압축공기가 배기공(4, 5, 6)을 거쳐서 공기 저장부(3)의 공기 저장챔버(36) 내에 진입하도록 할 수 있다. 실린더(2)의 피스톤 바디(14)가 운동을 시작해서 종료할 때까지의 기간 동안, 초기 공기 주입 단계에서 생성된 압축공기는 배기공(4, 5, 6)을 통해 동시에 공기 저장챔버(36) 내에 신속하게 진입할 수 있어, 단위 시간 내에 실린더(2)의 공기 저장챔버(36)에 진입하는 압축공기의 양을 대폭 증가시킨다; 중·후기의 공기 주입 단계에서는 이미 대량의 압축공기가 공기 저장챔버(36) 내에 진입하였으므로, 공기 저장챔버(36) 내의 압축공기는 밸브 시트(7, 8, 9)에 대해 반작용력이 발생하게 되며, 본 명세서에서는 배압으로 표시한다. 상기 배압 현상은 밸브 시트(7, 8, 9)의 개방을 억제하는데, 이는 피스톤 바디(14)가 압축공기를 밀 때 더 많은 저항을 받게 된다는 것을 의미한다. 본 발명은 실린더(2)의 상단 벽(21)에 복수 개의 배기공 및 이에 상응하는 밸브 시트(7, 8, 9)의 조합을 구비하고 있어, 공기 저장챔버(36) 내에 존재하는 배압이 밸브 시트(7, 8, 9)를 압력 감수 상태에 있도록 하나, 공기 저장챔버(36) 내에 존재하는 배압이 감소하면 실린더(2) 내에 지속적으로 생성되는 압축공기가 배기공(4, 5, 6)을 통해 공기 저장챔버(36) 내에 신속하게 진입할 수 있다. 한편, 밸브 시트(7, 8, 9)는 각각 바람 차단용 벽(41, 51, 61) 내에 수용 설치될 수 있으며, 상기 복수 개의 바람 차단용 벽(41, 51, 61)의 높이는 밸브 시트(7, 8, 9)가 공기에 밀리는 최고 행정의 높이보다 높아, 밸브 시트(7, 8, 9)가 압축공기에 밀려서 개폐 동작을 하도록 한다. 상기 복수 개의 바람 차단용 벽(41, 51, 61)은 분사되는 순간의 고압 공기를 서로 차단시켜, 밸브 기구에 설치되는 밸브 시트(7, 8, 9)가 개폐 동작을 하는 단계에서 서로 방해하지 않게 한다. 종합하면, 이로 인해 피스톤 바디(14)의 작동이 순조롭게 되어 공기 주입 효율이 생기므로, 공기 주입 속도를 더욱 수월하고 신속하게 높일 수 있다.
본 발명에 따른 복수 개의 배기공(4, 5, 6)은 배기공(4)의 구경(X), 배기공(5)의 구경(Y) 및 배기공(6)의 구경(Z)을 구비하며, 실시할 경우 구경(X, Y, Z)가 서로 동일한 배기공일 수 있고(도 3 참조, 해당 도면은 본 발명의 배기공을 한정하는 용도로 사용되지 않는다), 상기 복수 개의 배기공(4, 5, 6)의 구경(X, Y, Z)은 동일하지 않은 구경의 실시방식을 나타낼 수도 있다. 상술한 밸브 시트(7, 8, 9)의 면적은 모두 배기공(4, 5, 6)의 구경에 상응한다.
상술한 내용을 종합하면, 본 발명은 종래 공기압축기의 실린더 및 공기 저장부 양자 사이의 중간 벽에 하나의 배기공만 설치되는 설계 방식을 극복하였다. 본 발명은 실린더(2)의 상단 벽(21)에 복수 개의 배기공(4, 5, 6), 복수 개의 바람 차단용 벽(41, 51, 61) 및 이에 상응하는 밸브 시트(7, 8, 9)의 조합을 구비하고 있어, 단위 시간 내에 실린더(2)의 공기 저장챔버(36)에 진입하는 압축공기의 양을 대폭 증가시킴으로써 압축공기가 배기공(4, 5, 6)을 통해 공기 저장챔버(36) 내에 빠르게 진입하도록 한다. 또한, 밸브 시트(7, 8, 9)가 각각 바람 차단용 벽(41, 51, 61) 내에 수용 설치될 수 있으므로, 밸브 시트(7, 8, 9)가 압축공기에 밀려서 개폐 동작을 하게 되며, 상기 복수 개의 바람 차단용 벽(41, 51, 61)은 분사되는 순간의 고압 공기를 서로 차단시킴으로써, 밸브 기구에 설치된 밸브 시트(7, 8, 9)가 개폐 동작을 하는 단계에서 서로 방해하지 않게 하므로, 피스톤 바디(14)의 작동이 더욱 수월하게 되어 공기 주입 효율을 향상시킨다. 그러므로 본 발명은 명백하게 진보성 및 실용성을 구비하고 있다.
11: 기판 12 : 모터
13 : 기어 14 : 피스톤 바디
2 : 실린더 21 : 상단 벽
22 : 링형 단턱 221 : 바깥 링형 돌출 단턱
222 : 걸림 홈 3 : 공기 저장부
30 : 압력계 31 : 매니폴드
32 : 릴리즈 밸브 33, 34 : 매니폴드
35 : 끼움체 36 : 공기 저장챔버
37, 38, 39 : 수직 컬럼 4, 5, 6 : 배기공
41, 51, 61 : 바람 차단용 벽 7, 8, 9 : 밸브 시트
71, 81, 91 : 스프링

Claims (8)

  1. 모터를 고정시키는 기판 및 피스톤 바디를 작동시키는 실린더가 공기압축기에 기본적으로 구비되고, 모터가 회전하면 상기 피스톤 바디는 실린더 내에서 왕복운동을 하여 압축공기를 생성하며, 상기 압축공기는 상단 벽의 복수 개의 배기공을 통해 공기 저장부의 공기 저장챔버 내에 진입하는 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조에 있어서,
    실린더의 상단 벽에는 복수 개의 바람 차단용 벽이 구비되고, 상기 복수 개의 바람 차단용 벽은 복수 개의 배기공을 서로 차단시켜, 배기공의 개폐 상태를 제어하는 밸브 기구가 압축공기의 진동을 받아 개폐 동작을 하게 하며, 분사되는 순간의 고압공기를 서로 차단시킴으로써, 밸브 기구가 개폐 동작을 하는 단계에서 서로 방해하지 않게 하므로, 피스톤 바디의 작동이 더욱 수월하게 되어 공기 주입 효율을 향상시키는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더 및 이에 구비된 복수 개의 배기공, 복수 개의 바람 차단용 벽과 상술한 기판은 일체로 제조되는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    복수 개의 바람 차단용 벽은 원형 링 모양으로, 실린더 상단 벽의 배기공 주변을 둘러싸며 위로 뻗는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조.
  4. 제3항에 있어서,
    상술한 복수 개의 배기공은 모두 동일한 구조의 밸브 기구에 설치되고, 각각의 밸브 기구는 모두 밸브 시트 및 스프링으로 구성되며, 상기 복수 개의 밸브 시트는 각각 바람 차단용 벽 내에 수용 설치되어 상술한 배기공을 밀폐할 수 있고, 밸브 시트의 면적은 모두 배기공의 구경에 상응하는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조.
  5. 제4항에 있어서,
    실린더 상단에는 링형 단턱이 설치되며, 상기 링형 단턱의 외주변은 링 모양의 바깥 링형 돌출 단턱으로부터 뻗어나오고, 상기 바깥 링형 돌출 단턱과 실린더 상단에는 걸림 홈이 존재하며, 상술한 스프링은 각각 밸브 시트에 설치될 수 있고; 상술한 공기 저장부에는 서로 마주보는 두 개의 끼움체가 설치되며, 공기 저장부의 안쪽 평면에서 서로 격리된 복수 개의 수직 컬럼이 아래로 뻗어나오고, 공기 저장부의 끼움체는 실린더의 걸림 홈 안에 끼움 고정되며, 상술한 공기 저장부에서 서로 격리된 세 개의 수직 컬럼은 상술한 스프링의 타단에 끼워져, 세 개의 수직 컬럼의 끝단이 미세한 거리를 두고 상술한 밸브 시트의 윗쪽에 위치하게 되어, 밸브 시트가 개폐 동작을 할 때의 반등 높이를 제한함으로써 압축공기의 공기 주입량을 제어하며; 상술한 밸브 시트는 스프링의 탄성 장력으로 인해 배기공을 완전히 봉쇄하는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복수 개의 바람 차단용 벽의 높이는 밸브 시트가 공기에 밀리는 최고 행정의 높이보다 높아, 밸브 시트가 압축공기에 밀려서 개폐 동작을 하게 하며, 상기 복수 개의 바람 차단용 벽은 분사되는 순간의 고압 공기를 서로 차단시킴으로써, 밸브 시트가 개폐 동작을 하는 단계에서 서로 방해하지 않게 하는 것을 특징으로 하는 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상술한 복수 개의 배기공은 구경이 서로 동일한 배기공으로, 상기 복수 개의 배기공의 구경이 각각 구경 X, Y, Z일 경우, X=Y=Z 인 것을 특징으로 하는 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상술한 복수 개의 배기공은 구경이 동일하지 않은 배기공인 것을 특징으로 하는 공기압축기의 개선된 실린더 공기 배출 구조.
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