KR20200040035A - 연료 승압 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료 승압 블로워에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펌핑 챔버 내의 압력을 변화시켜, 서로 차폐되어 있는 흡기실과 배기실의 각 체크밸브를 순차적으로 개폐하여 기체를 흡기한 후 배출시키는 비금속 다이어프램을 포함하는 연료 승압 블로워에 있어서, 상기 펌핑 챔버, 흡기실, 배기실을 구비한 챔버 하우징; 상기 챔버 하우징에 결합되는 모터 하우징; 상기 챔버 하우징과 모터 하우징 사이에 구비되는 비금속 다이어프램; 및 상기 모터 하우징에 내장되어 상기 비금속 다이어프램을 탄성 병형시키는 작동수단;을 포함하되, 상기 작동수단은, 모터, 일단에 상기 비금속 다이어프램이 연결되고 타단에 원형의 캠 장착공을 구비한 피스톤, 상기 캠 장착공에 장착되는 제1 베어링 디스크, 상기 제1 베어링 디스크에 끼워져 결합되는 캠부와 상기 캠부의 중심부에서 일측으로 편중된 위치에 형성되어 상기 모터에 의해 회전하는 구동축이 결합되는 축공을 구비하여 상기 모터의 회전력을 상기 피스톤의 직선 왕복 운동으로 전환하는 편심 캠을 포함하여, 모터 작동 시 발생하는 소음 및 진동 등을 저감할 수 있는 연료 승압 블로워에 관한 것이다.

Description

연료 승압 블로워{AIR PUMP EQUIPPED WITH DIAPHRAGM}

본 발명은 연료 승압 블로워에 관한 것으로, 보다 상세하게는 펌핑 챔버 내의 압력을 변화시켜, 서로 차폐되어 있는 흡기실과 배기실의 각 체크밸브를 순차적으로 개폐하여 기체를 흡기한 후 배출시키는 비금속 다이어프램을 포함하는 연료 승압 블로워에 있어서, 상기 펌핑 챔버, 흡기실, 배기실을 구비한 챔버 하우징; 상기 챔버 하우징에 결합되는 모터 하우징; 상기 챔버 하우징과 모터 하우징 사이에 구비되는 비금속 다이어프램; 및 상기 모터 하우징에 내장되어 상기 비금속 다이어프램을 탄성 병형시키는 작동수단;을 포함하되, 상기 작동수단은, 모터, 일단에 상기 비금속 다이어프램이 연결되고 타단에 원형의 캠 장착공을 구비한 피스톤, 상기 캠 장착공에 장착되는 제1 베어링 디스크, 상기 제1 베어링 디스크에 끼워져 결합되는 캠부와 상기 캠부의 중심부에서 일측으로 편중된 위치에 형성되어 상기 모터에 의해 회전하는 구동축이 결합되는 축공을 구비하여 상기 모터의 회전력을 상기 피스톤의 직선 왕복 운동으로 전환하는 편심 캠을 포함하여, 모터 작동 시 발생하는 소음 및 진동 등을 저감할 수 있는 연료 승압 블로워에 관한 것이다.

부식성이 높은 가스와 같은 기체를 펌핑하여 공급하는 연료 승압 블로워는, 펌핑 방식에 따라 다양한 종류가 있으며, 이 중 체적 변화를 통해 펌핑 챔버 내의 압력을 변화시켜 흡기 후 배출이 이루어지도록 하는 다이어프램을 이용한 연료 승압 블로워가 있다.

이러한 다이어프램은 펌핑하는 기체의 종류나 사용 환경 등에 따라, 코발트기 또는 니켈기 등의 초합금으로 이루어진 금속 다이어프램과, 일반 고무 재질로 이루어진 비금속 다이어프램으로 나뉜다.

이와 관련된 종래기술로써, 공개특허 제10-2018-0103270호가 있다.

상기 공개특허는 펌핑 챔버 내의 압력을 변화시켜 기체를 흡기 후 배출시키는 비금속 다이어프램의 강한 탄성력을 유지하면서도, 그 두께를 최소화시킬 수 있으며, 고온, 고압의 기체를 장기간 펌핑하더라도 비금속 다이어프램의 파손 내지 헐거움 등이 발생하지 않도록 내구성을 향상시킨 비금속 다이어프램을 구비한 에어 펌프에 관한 것이다.

상기 종래기술은 모터에 의해 회전하는 캠부를 통해 피스톤이 승하강하여 다이어프램의 펌핑 동작이 이루어지는데, 이때 캠부와 피스톤의 마찰 저감을 위해 캠 장착공에 베어링 디스크가 끼워져 있다.

이때 종래의 피스톤은 캠 장착공을 형성하는 한 쌍의 고정편이 분리형으로 이루어져 베어링 디스크를 고정편들 사이에 끼운 후 조절 볼트로 고정편들 사이를 조여서 캠 장착공의 크기를 조절 가능하게 하는 구성을 갖는다.

상기 종래기술은 고정편들 사이의 폭을 조절하여 베어링 디스크의 조립 작업을 용이한 장점이 있는데, 장시간 반복 작동으로 고정편들 사이가 헐거워질 경우 캠 장착공의 크기가 넓어져 베어링 디스크의 장착이 불안정해짐에 따라, 작동 중 피스톤과 베어링 디스크의 유격 발생으로 인한 소음 및 진동이 증가되는 문제점이 있다.

또한 상기 종래기술은 모터 하우징과 구동축의 마찰 저감을 위해 하우징의 축 장착공에 또 다른 베어링 디스크가 끼워져 있는데, 축 장착공의 내경과 구동축의 내경 차이가 작으면 구동축의 조립이 어려워지고, 반대로 축 장착공의 내경과 구동축의 외경 차이가 크면 구동축이 헐겁게 고정됨에 따라 소음 및 진동이 발생하는 문제점이 있다.

아울러 상기 종래기술은 피스톤의 상단에 다이어프램이 견고하게 조립되도록 다이어프램의 상, 하면에 플레이트를 볼트로 체결하는 바, 볼트와 각 플레이트 사이의 틈새로 각 챔버 내의 기체 연료가 외부로 누설되는 등의 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

다이어프램을 동작시키는 피스톤과 모터에 의해 회전하는 편심 캠의 마찰 저감을 위해 구비된 베어링 디스크에 의한 소음 및 진동 발생을 줄임과 동시에, 구동축과 하우징의 마찰 저감을 위한 베어링 디스크의 쉽고 견고한 조립 및 작동 중 발생하는 소음과 진동을 억제할 수 있으며, 접시 머리 볼트가 체결되는 틈새로 챔버 내의 기체 원료가 누설되는 것을 방지할 수 있는 연료 승압 블로워에 관한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 연료 승압 블로워는,

펌핑 챔버 내의 압력을 변화시켜, 서로 차폐되어 있는 흡기실과 배기실의 각 체크밸브를 순차적으로 개폐하여 기체를 흡기한 후 배출시키는 비금속 다이어프램을 포함하는 연료 승압 블로워에 있어서,

상기 펌핑 챔버, 흡기실, 배기실을 구비한 챔버 하우징;

상기 챔버 하우징에 결합되는 모터 하우징;

상기 챔버 하우징과 모터 하우징 사이에 구비되는 비금속 다이어프램; 및

상기 모터 하우징에 내장되어 상기 비금속 다이어프램을 탄성 병형시키는 작동수단;을 포함하되,

상기 작동수단은, 모터, 일단에 상기 비금속 다이어프램이 연결되고 타단에 원형의 캠 장착공을 구비한 피스톤, 상기 캠 장착공에 장착되는 제1 베어링 디스크, 상기 제1 베어링 디스크에 끼워져 결합되는 캠부와 상기 캠부의 중심부에서 일측으로 편중된 위치에 형성되어 상기 모터에 의해 회전하는 구동축이 결합되는 축공을 구비하여 상기 모터의 회전력을 상기 피스톤의 직선 왕복 운동으로 전환하는 편심 캠을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 연료 승압 블로워에서,

상기 모터 하우징은 상기 모터가 내장되는 모터실, 상기 모터실의 측벽을 관통하여 형성된 축 결합홈, 상기 축 결합홈에 장착되며 상기 구동축이 관통하여 결합되는 제2 베어링 디스크를 포함하되,

상기 모터실의 측벽에 열을 가하여 상기 축 결합홈이 팽창된 상태에서, 상기 제2 베어링 디스크가 상기 축 결합홈에 끼워진 후 축 결합홈의 냉각 수축에 의해 제2 베어링 디스크가 축 결합홈에 고정되는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명에 따른 연료 승압 블로워에서,

상기 피스톤은 상기 비금속 다이어프램의 일면에 중첩되고 접시 머리홈을 구비한 제1 플레이트, 피스톤의 로드부에 결합되어 상기 비금속 다이어프램의 타면에 중첩되고 상기 접시 머리홈에 대응하는 나사홀을 구비한 제2 플레이트, 상기 접시 머리홈에 대응하여 삽입되는 헤드부와 상기 나사홀에 체결되는 나사부로 이루어져 비금속 다이어프램을 피스톤에 결합시키는 접시 머리 볼트, 상기 접시 머리홈과 상기 헤드부 사이에 개재되는 오링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 연료 승압 블로워는,

피스톤에 구비된 캠 장착공이 종전의 분리형 구조가 아닌 일체형 구조로 이루어져 제1 베어링 디스크의 헐거움으로 인한 소음 및 진동 발생을 해결할 수 있고,

구동축의 구름 지지를 위한 제2 베어링 디스크를 하우징의 축 장착공 상에 보다 쉽고 견고하게 조립할 수 있으며,

접시 머리 볼트가 체결된 틈새로 챔버 내의 고온, 고압의 기체 연료가 챔버 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 연료 승압 블로워의 외관 사시도.
도 2 및 도 3은 도 1의 단면도들.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 피스톤의 조립 사시도 및 분해 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 모터 하우징과 구동축의 분해 사시도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 연료 승압 블로워를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 2 및 도 3을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 연료 승압 블로워를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은, 펌핑 챔버(13) 내의 압력을 변화시켜, 서로 차폐되어 있는 흡기실(11)과 배기실(12)의 각 체크밸브(15)(16)를 순차적으로 개폐하여 기체를 흡기한 후 배출시키는 비금속 다이어프램(30)을 구비한 연료 승압 블로워에 관한 것으로,

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 크게 고온, 고압의 기체를 흡기 후 배출하는 유로가 형성된 챔버 하우징(10)과, 비금속 다이어프램(30)을 작동시키는 모터(21)와 피스톤(22)이 내장되는 모터 하우징(20) 및 피스톤(22)의 작동과 연동하여 펌핑 챔버(13)에 펌핑 압력을 형성하는 비금속 다이어프램(30)을 포함한다.

본 명세서에서 기체란 일반적인 가스 및 가스 형태의 기체 연료 등 액상화 되지 않은 기체 종류의 모든 유체를 의미하며, 본 발명은 특히 각종 기체 연료의 압력을 승압시켜 공급하는 기체 연료 승압 블로워로 사용되는 것이 바람직하다.

도면에서는 본체의 중앙에 모터(21)가 장착되고, 모터(21)의 양측에 각각 챔버 하우징(10)과 모터 하우징(20)이 하나씩 구비되고,

단일 모터(21)의 회전자 양측으로 구동축(21a)이 관통, 연결되어 구동축(21a)의 양 단부에 연결된 피스톤(22)에 의해 2개의 비금속 다이어프램(30)이 동시에 작동하는 실시예가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않는다.

먼저 상기 챔버 하우징(10)은 일측에 흡기구(11a)가 연결된 흡기실(11)이 구비되고, 타측에 배기구(12a)가 연결된 배기실(12)이 구비되고, 흡기실(11)과 배기실(12) 하측에 펌핑 챔버(13)가 구비되어 있다.

상기 흡기실(11)과 배기실(12)은 격벽(11S)에 의해 서로 차폐되어 있으며,

상기 펌핑 챔버(13)는 흡기실(11) 및 배기실(12)과 연통된 상측 개구부에 차폐부(14)가 설치되어 서로 차폐되어 있고, 모터 하우징(20)과 연통된 하측 개구부 둘레에는 비금속 다이어프램(30)의 외측단이 끼워져 결합되는 끼움부(13a)가 구비되어 있다.

또한 차폐부(14)에는 흡기실(11)과 펌핑 챔버(13)를 서로 연통시키는 하나 이상의 흡기공(14a)과, 배기실(12)과 펌핑 챔버(13)를 서로 연통시키는 하나 이상의 배기공(14b)이 형성되어 있으며, 흡기공(14a)과 배기공(14b)을 각각 개폐하는 제1 체크밸브(15)와 제2 체크밸브(16)가 구비된다.

제1, 제2 체크밸브(15)(16)는 기체의 흐름을 일방향, 즉 제1 체크밸브(15)는 기체가 흡기실(11)에서 펌핑 챔버(13) 방향으로, 제2 체크밸브(16)는 기체가 펌핑 챔버(13)에서 배기실(12) 방향으로 흐르도록 제어하는 것으로, 도면에서는 흡기공(14a)과 배기공(14b)을 덮는 돔 형상의 개폐막을 구비한 제1, 제2 체크밸브(15)(16)를 확인할 수 있고,

기체의 흐름 방향을 감안하여, 제1 체크밸브(15)는 개폐막이 펌핑 챔버(13) 내에 배치되도록 구비되고, 제2 체크밸브(16)는 개폐막이 배기실(12) 내에 배치되도록 구비된다.

이러한 구성의 본 발명은,

비금속 다이어프램(30)에 의해 펌핑 챔버(13) 내의 압력이 하강하면 제1 체크밸브(15)가 변형되면서 흡기공(14a)을 개방함과 동시에 제2 체크밸브(16)는 차폐부(14)의 상면에 밀착되어 배기공(14b)을 폐쇄하고,

반대로 비금속 다이어프램(30)에 의해 펌핑 챔버(13) 내의 압력이 상승하면, 제1 체크밸브(15)가 차폐부(14)의 하면에 밀착되면서 흡기공(14a)을 폐쇄함과 동시에 제2 체크밸브(16)가 변형되면서 배기공(14b)을 개방하여,

흡기구(11a)로 흡입되는 고온, 고압의 기체가, 흡기실(11), 흡기공(14a), 펌핑 챔버(13), 배기공(14b), 배기실(12)을 차례로 경유한 다음, 배기구(12a)로 배출되어, 기체의 펌핑 작용이 이루어져, 승압된 기체의 펌핑이 가능해진다.

물론 상기 제1, 제2 체크밸브(15)(16)는 기체의 흐름을 일방향으로 제어하는 것이면 족하므로, 공지된 다른 종류의 밸브가 사용되어도 무방하다.

그리고 상기 비금속 다이어프램(30)은, 피스톤(22)의 승하강 작동에 따라 그 모양이 탄성 변형되면서 펌핑 챔버(13)의 체적을 변화시켜, 기체 펌핑을 위한 압력을 변화시키는 링 형상의 부재로써,

중공부를 형성하는 내측단이 제1, 제2 플레이트(23A)(23B) 사이에 형성된 장착부(23a)에 끼워지고, 외측단이 펌핑 챔버(13)의 하측 개구부에 구비된 끼움부(13a)에 끼워져, 펌핑 챔버(13)를 기밀 상태로 유지시킨다.

그리고 피스톤(22)의 후진(도면 상 하강)에 의해 비금속 다이어프램(30)이 펌핑 챔버(13) 외측(도면 상 하측)으로 가압되면서 탄성 변형되어 펌핑 챔버(13) 내의 체적이 커지면, 이에 따라 펌핑 챔버(13) 내의 압력이 하강하면서 펌핑 챔버(13)에 흡입 압력이 발생하여, 제1 체크밸브(15)의 개방 및 제2 체크밸브(16)의 폐쇄가 이루어져, 흡기실(11)의 기체를 펌핑 챔버(13) 내로 흡기한 후,

피스톤(22)의 전진(도면 상 상승)에 의해 비금속 다이어프램(30)이 펌핑 챔버(13) 내측(도면 상 상측)으로 가압되면서 탄성 변형되면, 피스톤(22)의 비금속 다이어프램(30)이 차폐부(14) 방향으로 밀착됨에 따라 펌핑 챔버(13) 내의 체적이 작아지면서 펌핑 챔버(13) 내의 압력이 상승하여, 펌핑 챔버(13)의 배출 압력에 의해 제1 체크밸브(15)의 폐쇄 및 제2 체크밸브(16)의 개방이 이루어져, 펌핑 챔버(13) 내의 기체를 배기실(12)로 배출하게 된다.

이어서 상기 모터 하우징(20)은, 상기와 같은 비금속 다이어프램(30)을 탄성 변형시키는 작동수단이 내장되는 것으로, 상기 작동수단은,

모터(21),

일단에 상기 비금속 다이어프램(30)이 연결되고, 타단에 원형의 캠 장착공(22H)을 구비한 피스톤(22),

상기 캠 장착공(22H)에 장착되는 제1 베어링 디스크(25), 상기 제1 베어링 디스크(25)에 끼워져 결합되는 캠부(26A)와 상기 캠부(26A)의 중심부에서 일측으로 편중된 위치에 형성되어 상기 모터(21)에 의해 회전하는 구동축(21a)이 결합되는 축공(26a)을 구비하여 상기 모터(21)의 회전력을 상기 피스톤의 직선 왕복 운동으로 전환하는 편심 캠(26)을 포함한다.

상기 모터(21)는 BLDC 모터 등이 사용될 수 있으며, 전원 공급 시 구동축(21a)을 일방향으로 고속 회전시킨다.

상기 피스톤(22)은 로드부(22A)의 일단(도면 상 상단)에 제1 플레이트(23A)와 제2 플레이트(23B)가 적층되는 형태로 볼팅 결합되어, 제1, 제2 플레이트(23A)(23B) 사이에 비금속 다이어프램(30)이 끼워지는 장착부(23a)를 형성하여, 펌핑 챔버(13)를 기밀 상태로 유지하며,

로드부(22A)의 타단(도면 상 하단)에 연결된 머리부(23B)에 좌우 양면을 관통하는 캠 장착공(22H)이 구비되어,

상기 캠 장착공(22H)에 제1 베어링 디스크(25)가 장착되고, 구동축(21a)이 결합된 편심 캠(26)의 캠부(26A)가 상기 제1 베어링 디스크(25)에 끼워져, 모터(21) 작동 시 캠부(26A)에 의해 발생하는 마찰력을 저감시킨다.

상기 캠 장착공(22H)은 일측면 제1 삽입부(22a)와, 상기 제1 삽입부(22a)보다 작은 내경의 타측면 제1 걸림부(22b)로 형성되어, 제1 베어링 디스크(25)가 상기 제1 삽입부(22a)로 끼워져 상기 제1 걸림부(22b)에 걸려서 캠 장착공(22H)에 장착된다.

이때 피스톤(22) 및 제1 베어링 디스크(25)는 모두 금속 소재로 이루어져, 제1 베어링 디스크(25)를 캠 장착공(22H)에 억지 끼움하여 고정한다.

이렇게 캠 장착공(22H)을 구비한 피스톤(22)의 머리부(23B)가 분리형이 아닌 일체형 구조로 이루어지면, 캠 장착공(22H)에 끼워진 제1 베어링 디스크(25)의 고정이 안정적으로 유지됨에 따라, 모터(21) 작동 줄 발생하는 소음 내지 진동을 저감할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 베어링 디스크는, 볼 베어링, 또는 디스크의 소재 자체가 마찰 계수를 저감시킬 수 있는 재질로 이루어진 부시 타입 베어링 등 공지된 다양한 종류의 베어링이 사용될 수 있다.

상기 편심 캠(26)은 축공(26a)의 중심부를 기준으로, 일측 외측단까지의 거리와 타측 외측단까지의 거리가, 서로 상이하게 형성된 일측 광폭부(26L)와 타측 협폭부(26S)를 구비하는 것으로,

구동축(21a), 즉, 축공(26a)의 중심부를 축으로 캠부(26A)가 일방향으로 회전하여,

광폭부(26L)가 펌핑 챔버(13) 방향으로 회전 이동하면, 피스톤(22)이 전진하여 비금속 다이어프램(30)을 펌핑 챔버(13) 내측으로 가압하여 탄성 변형시키고,

협폭부(26S)가 펌핑 챔버(13) 방향으로 회전 이동하면, 피스톤(22)이 후진하여 비금속 다이어프램(30)을 펌핑 챔버(13) 외측으로 가압하면서 탄성 변형시켜, 상기와 같은 펌핑 압력이 발생한다.

즉, 구동축(21a)에 의해 캠부(26A)가 시계 방향으로 회전하면, 광폭부(26L)가 펌핑 챔버(13) 외측으로 하향 회전 이동하면서 피스톤(22)이 하강하게 되고, 이에 따라 제1, 제2 플레이트(23A)(23B)의 하강에 의해 비금속 다이어프램(30)이 하측으로 탄성 변형되면서 펌핑 챔버(13)에 흡입 압력이 발생하여, 제1 체크밸브(15)만이 개방되면서 펌핑 챔버(13) 내로 흡기실(11)의 기체를 흡입하고,

이 상태에서 캠부(26A)가 시계 방향으로 계속 회전하면, 광폭부(26L)가 펌핑 챔버(13) 내측으로 상향 회전 이동하면서 피스톤(22)이 상승하여, 제1, 제2 플레이트(23A)(23B)의 상승에 의해 비금속 다이어프램(30)이 상측으로 탄성 변형되면서 펌핑 챔버(13)에 배출 압력이 발생하여, 제2 체크밸브(16)만이 개방되면서 펌핑 챔버(13) 내의 기체가 배기실(12)로 배출되며,

이렇게 모터(21)의 의한 구동축(21a)의 회전이 고속으로 연속되면, 편심 캠(26)에 의해 피스톤(22)이 직선 왕복 운동을 하면서 흡기 및 배기에 필요한 펌핑 압력을 발생시켜, 기체를 펌핑하여 공급하게 된다.

이러한 편심 캠(26)은, 축공(26a)에 끼워진 구동축(21a)에 너트(26b)가 체결되어 고정되며, 도면에서는 모터(21)와 직결된 구동축(21a)에 편심 캠(26)이 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 각종 축 및/또는 기어를 통해 구동축(21a)과 연동하는 종동축에 편심 캠(26)이 결합되는 것도 가능하다.

한편 상기 모터 하우징(20)은 상기 모터(21)가 내장되는 모터실(20S), 상기 모터실(20S)의 측벽(20A)을 관통하여 형성된 축 결합홈(20H), 상기 축 결합홈(20H)에 장착되며 상기 구동축(21a)이 관통하여 결합되는 제2 베어링 디스크(28)를 포함하되,

상기 모터실(20S)의 측벽(20A)에 열을 가하여 상기 축 결합홈(20H)이 팽창된 상태에서, 상기 제2 베어링 디스크(28)가 상기 축 결합홈(20H)에 끼워진 후 축 결합홈(20H)의 냉각 수축에 의해 제2 베어링 디스크(28)가 축 결합홈(20H)에 고정된다.

즉, 금속 소재인 제2 베어링 디스크(28)와 플라스틱류의 합성수지 소재인 모터 하우징(20)은 다른 소재의 특성으로 인해 가공 오차가 클 수밖에 없고, 가공 오차가 클 경우 제2 베어링 디스크(28)를 축 결합홈(20H)에 끼우기 어렵거나, 장착 후 제2 베어링 디스크(28)가 헐겁게 고정될 수 있는 바,

본 발명은 축 결합홈(20H)의 가열 팽창을 통해 제2 베어링 디스크(28)의 장착을 용이하게 하고, 축 결합홈(20H)의 냉각 수축을 통해 제2 베어링 디스크(28)의 고정을 견고하게 유지시킬 수 있고, 특히 냉각 수축을 통해 축 결합홈(20H)의 내경과 제2 베어링 디스크(28)의 외경을 맞추어 제2 베어링 디스크(28)가 고정되므로 모터(21) 작동 중 발생하는 진동 내지 소음의 발생을 저감할 수 있다.

이러한 축 결합홈(20H)은 일측면 제2 삽입부(20a)와 상기 제2 삽입부(20a)보다 작은 내경의 타측면 제2 걸림부(20b)로 형성되어, 상기 제2 베어링 디스크(28)가 상기 제2 삽입부(20a)로 끼워져 상기 제2 걸림부(20b)에 걸려서 축 결합홈(20H)에 장착된다.

아울러 상기 피스톤(22)은 상기 비금속 다이어프램(30)의 일면(도면 상 상면)에 중첩되고 접시 머리홈(23c)을 구비한 제1 플레이트(23A), 피스톤(22)의 로드부(22A)에 결합되어 상기 비금속 다이어프램(30)의 타면(도면 상 하면)에 중첩되고 상기 접시 머리홈(23c)에 대응하는 나사홀(24d)을 구비한 제2 플레이트(23B), 상기 접시 머리홈(23c)에 대응하여 삽입되는 헤드부(24a)와 상기 나사홀(24d)에 체결되는 나사부(24b)로 이루어져 비금속 다이어프램(30)을 피스톤(22)에 결합시키는 접시 머리 볼트(24), 상기 접시 머리홈(23c)과 상기 헤드부(24a) 사이에 개재되는 오링(24R)을 포함한다.

상기 제2 플레이트(23B)는 로드부(22A)의 상단에 볼팅 결합되어 연결되며, 제2 플레이트(23B)의 상면에 다이어프램(30)과 제1 플레이트(23A)가 순차적으로 적층되어 제1 플레이트(23A) 및 다이어프램(30)을 관통하는 접시 머리 볼트(24)가 제2 플레이트(23B)에 체결되면서, 다이어프램(30)이 피스톤(22)에 장착된다.

상기 제1, 제2 플레이트(23A)(23B)는 상하 동일선 상에 서로 대응하는 직경의 나사구멍이 천공되어 있는데, 제1 플레이트(23A)는 나사 구멍의 상단에서 상측으로 갈수록 내경이 커지는 형태의 접시 머리홈(23c)이 연결되어 있다.

상기 접시 머리 볼트(24)는 상기 접시 머리홈(23c)과 대응하는 원추형 형상을 갖는 헤드부(24a)를 갖는 것으로, 나사홀(24d) 체결 시 헤드부(24a)가 접시 머리홈(23c) 내부로 완전하게 삽입되어 돌출되지 않는다.

종래에는 제1, 제2 플레이트(23A)(23B) 및 다이어프램(30)이 단순 볼팅 결합됨에 따라 펌핑 동작 중 볼트와 나사구멍의 틈새로 고온, 고압의 기체가 세어나가 외부로 누설되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 접시 머리 볼트(24)의 헤드부(24a)와 접시 머리홈(23c) 사이에 고무나 실리콘 소재의 오링(24R)을 끼워서 볼트 구멍의 간극을 기밀시켜 상기한 문제점을 해결한다.

이때 상기 제2 플레이트(23B)는, 상면이 외측 끝단부로 갈수록 펌핑 챔버(13)의 반대편(도면 상 하측)으로 하향 경사진 만곡부(23b)로 형성되어, 제2 플레이트(23B)가 펌핑 챔버(13) 내측으로 전진하였을 때, 만곡부(23b)가 비금속 다이어프램(30)의 하면을 적정 각도로 가압하여, 펌핑 챔버(13)의 기밀성을 유지하면서 비금속 다이어 프램(30)이 용이하게 탄성 변형된다.

한편 상기 편심 캠(26)은, 원심력을 증가시키기 위해, 상기 축공(26a)의 중심부에서 일측으로 편중된 위치에 구비된 중량부재(27)를 포함한다.

상기 중량부재(27)는 일정 이상의 무거운 중량을 갖는 부재로써, 편심 캠(26)이 회전할 때 원심력을 증가시켜, 모터(21)의 출력과 별개로 편심 캠(26)의 회전력, 즉 피스톤(22)의 직선 왕복 운동 압력을 향상시킨다.

이러한 중량부재(27)는 그 종류나 형태에 제한이 없으며, 도면에서는, 편심 캠(26)의 중심부에서 일측으로 돌출 연결된 연장부(26B)에 너트 형상의 중량부재(27)가 볼트(27a)에 의해 결합되어 있는 것을 확인할 수 있다.

이때 상기 연장부(26B)의 돌출 방향은, 편심 캠(26)에서 축공(26a)이 편중된 동일 방향으로 연장 형성되며, 연장부(26B)의 외측 끝단부에 중량부재(27)가 결합된다.

즉, 축공(26a)의 중심부를 기준으로, 연장부(26B)가 협폭부(26S)가 형성된 방향으로 길게 연결되어, 중량부재(27)가 광폭부(26L)의 반대편에 배치된다.

이렇게 중량부재(27)를 광폭부(26L)의 반대편에 배열하면, 모터(21) 정지 시 중력에 의해 중량부재(27)가 하측을 향한 상태(즉, 광폭부(26L)가 상측을 향한 상태)로 편심 캠(26)이 정지하게 되므로, 비금속 다이어프램(30)이 상측으로 탄성 변형된 형태로 연료 승압 블로워의 작동이 멈추게 되며,

따라서 펌핑 챔버(13)의 기체가 모두 배출됨에 따라, 제1, 제2 체크밸브(15)(16)가 모두 폐쇄된 상태로 유지되어, 모터(21)를 재가동할 때, 상기한 흡기 작용이 바로 발생함으로써, 연료 승압 블로워의 제어 정밀도 내지 반응성을 향상시킬 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 이렇게 중량부재(27)가 광폭부(26L)의 반대편에 배열되면, 펌핑 챔버(13)의 기체를 배기실(12)로 배출할 때, 즉, 피스톤(22)이 상승할 때, 하향 회전하는 중량부재(27)에 중력이 더해지면서 원심력이 보다 커지게 되어, 펌핑 챔버(13)로 흡기된 고온, 고압의 기체 압력에 의해 발생하는 저항력을 상쇄시켜, 모터(21)에 과부하가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 연료 승압 블로워를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 챔버 하우징 11 : 흡기실
12 : 배기실 13 : 펌핑 챔버
14 : 차폐부 15, 16 : 체크밸브
20 : 모터 하우징 21 : 모터
21a : 구동축 22 : 피스톤
23A, 23B : 플레이트 24 : 접시 머리 볼트
25 : 제1 베어링 디스크 26 : 편심 캠
27 : 중량부재 28 : 제2 베어링 디스크
30 : 비금속 다이어프램

Claims (3)

1. 펌핑 챔버 내의 압력을 변화시켜, 서로 차폐되어 있는 흡기실과 배기실의 각 체크밸브를 순차적으로 개폐하여 기체를 흡기한 후 배출시키는 비금속 다이어프램을 포함하는 연료 승압 블로워에 있어서,
   상기 펌핑 챔버, 흡기실, 배기실을 구비한 챔버 하우징;
   상기 챔버 하우징에 결합되는 모터 하우징;
   상기 챔버 하우징과 모터 하우징 사이에 구비되는 비금속 다이어프램; 및
   상기 모터 하우징에 내장되어 상기 비금속 다이어프램을 탄성 병형시키는 작동수단;을 포함하되,
   
   상기 작동수단은, 모터, 일단에 상기 비금속 다이어프램이 연결되고 타단에 원형의 캠 장착공을 구비한 피스톤, 상기 캠 장착공에 장착되는 제1 베어링 디스크, 상기 제1 베어링 디스크에 끼워져 결합되는 캠부와 상기 캠부의 중심부에서 일측으로 편중된 위치에 형성되어 상기 모터에 의해 회전하는 구동축이 결합되는 축공을 구비하여 상기 모터의 회전력을 상기 피스톤의 직선 왕복 운동으로 전환하는 편심 캠을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 승압 블로워.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 모터 하우징은 상기 모터가 내장되는 모터실, 상기 모터실의 측벽을 관통하여 형성된 축 결합홈, 상기 축 결합홈에 장착되며 상기 구동축이 관통하여 결합되는 제2 베어링 디스크를 포함하되,
   상기 모터실의 측벽에 열을 가하여 상기 축 결합홈이 팽창된 상태에서, 상기 제2 베어링 디스크가 상기 축 결합홈에 끼워진 후 축 결합홈의 냉각 수축에 의해 제2 베어링 디스크가 축 결합홈에 고정되는 것을 특징으로 하는 연료 승압 블로워.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 피스톤은 상기 비금속 다이어프램의 일면에 중첩되고 접시 머리홈을 구비한 제1 플레이트, 피스톤의 로드부에 결합되어 상기 비금속 다이어프램의 타면에 중첩되고 상기 접시 머리홈에 대응하는 나사홀을 구비한 제2 플레이트, 상기 접시 머리홈에 대응하여 삽입되는 헤드부와 상기 나사홀에 체결되는 나사부로 이루어져 비금속 다이어프램을 피스톤에 결합시키는 접시 머리 볼트, 상기 접시 머리홈과 상기 헤드부 사이에 개재되는 오링을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 승압 블로워.
   
   

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