KR102550802B1 - 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 전자 제어 장치에 의해 압축 공기 처리 장치의 압축 공기 공급 및 재생 동작을 효율적으로 제어할 수 있는 압축 공기 처리 장치를 제공한다. 특히, 본 발명에서는 제어 입력 별로 분할된 압축 영역을 구성하고, 제어 입력에 의해 가압 동작하는 피스톤의 가압 로드에 의해 밸브 시트를 개방하여 언로딩 밸브 장치를 통해 압축 공기가 빠르고 정확하게 배기될 수 있을 뿐만 아니라, 밸브 폐쇄 시 내구성을 개선할 수 있는 언로딩 밸브 장치를 제공한다.

Description

상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치 {UNLOADING VALVE ASSEMBLY FOR COMPRESSED AIR PROCESSING SYSTEM IN COMMERCIAL VEHICLE}

본 발명은 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상용차의 브레이킹 시스템, 서스펜션 시스템 등에 사용되는 압축 공기의 처리하여 공급하고, 압축 공기를 다시 역류시켜 건조기를 재생시키는 압축 공기 처리 장치에 설치되는 언로딩 밸브 장치에 관한 것이다.

상용 차량에서는 크고 무거운 상용차량의 작동 제어를 위해 공압을 이용한 여러 작동 시스템들이 구비된다. 이러한 공압 시스템들의 예로, 서비스 브레이크 시스템, 공압 서스펜션 시스템, 주차 브레이크 시스템 등이 있다. 이러한 공압 시스템들을 구동하기 위해서는 고압의 압축 공기가 필요하며, 이러한 압축 공기는 엔진 또는 구동 모터에 의해 구동되는 압축기를 통해 생성된 다음 각각의 압축 공기를 소비하는 시스템의 리저버들로 전달된다.

한편, 압축기를 통해 공급되는 압축공기에는 유분과 수분을 포함하는 이물질이 포함되어 있는데, 이러한 압축 공기 내 유분, 수분 등의 이물질은 공압 시스템의 고장을 일으키거나 내구성을 저하시키는 등 시스템에 악영향을 끼치게 된다.

압축 공기 내에 포함된 유분과 수분 등을 제거하기 위해, 압축 공기 처리 장치 내에는 건조제가 수납된 필터 카트리지를 포함한 건조기 유닛이 포함된다. 이러한 건조기 유닛은 압축 공기의 공급 라인 상에 설치되어 압축기로부터 유입되는 압축 공기 내에 포함된 유분을 필터링함은 물론, 수분을 제거하여 건조하고 깨끗한 공기를 각 시스템 측으로 배출하도록 구성된다.

한편, 필터 카트리지 내부의 압축 공기 처리 효율은 시간이 갈수록 떨어지게 되며, 필터 카트리지의 효율 특히 건조제의 수분 제거 효율을 개선하기 위해 이미 처리된 압축 공기를 역류시키는 재생 과정이 필요하다. 이러한 재생 과정을 통해 이미 처리된 압축 공기가 필터 카트리지 측으로 역류하게 되고, 필터 카트리지 내부에 존재하는 수분 및 오염물질들을 외부로 배출하게 된다.

압축 공기 공급 및 재생 과정을 수행함에 있어서, 각 유로 상에 설치된 다수의 밸브들을 제어함으로써, 압축 공기 공급 또는 재생 과정이 선택적으로 수행된다.

자동차 산업의 최근 트렌드는 경량화 및 최적 제어 등을 통해 연비를 향상시키는 것에 포커스가 맞추어져 있으며, 특히 상용차의 경우 물류 수송의 가격 경쟁력을 위해 점진적으로 대형화되는 추세에 있기 때문에 에너지 효율을 향상시키기 위한 기술이 필수적으로 요구되고 있다. 그 일환으로, 차량 통신을 통해 ECU에서 수신한 차량 정보를 바탕으로 ECU가 전자적으로 에어 공급을 위한 최적의 조건으로 시스템을 제어하는 기술들이 적용되고 있다.

이러한 전자 제어 방식의 압축 공기 처리 장치에 있어서, 최적의 재생 동작을 구현함으로써 압축기의 구동 효율 및 불필요한 압축 공기의 소모를 방지하는 기술이 요구된다.

특히, 압축 공기 처리 장치의 언로딩 밸브를 통해 이물질을 포함하는 공기가 배출됨에 있어서, 배출구 측에서 응축수가 응결되거나, 유분과의 혼합물에 의한 에멀전이 축적되어 압축 공기 처리 장치의 고장이 발생하는 문제가 주기적으로 발생하는 바, 배출 성능을 개선한 언로딩 밸브 장치가 요구된다.

또한, 반복적인 언로딩 밸브 개폐 구동에 따라 밸브가 조기에 파손되는 문제로 인해 밸브 내구성의 개선이 필요하다.

한국등록특허 제10-2248426호 (2021.04.29) 한국등록특허 제10-2248427호 (2021.04.29)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서는 전자 제어 장치에 의해 압축 공기 처리 장치의 압축 공기 공급 및 재생 동작을 효율적으로 제어할 수 있는 압축 공기 처리 장치를 구성함에 있어서, 이러한 솔레노이드 밸브의 개폐 제어에 효과적으로 동작할 수 있는 언로딩 밸브를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

특히, 본 발명에서는 밸브 개방에 소요되는 힘을 줄이고 내부 스프링 부재의 스프링 계수를 감소시켜 밸브 개폐 시 밸브 시트면에 작용하는 힘을 감소시켜 밸브 내구성을 개선하고자 하는 것에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명에서는 밸브 내부 과압 발생 시 고압의 압축 공기를 적절히 배출하여 밸브 파손 위험을 저감시킬 수 있는 언로딩 밸브 장치를 제공하는 것에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명에서는 언로딩 밸브에 연결된 배출구 측으로 압축 공기가 배출되는 량을 최소화함으로써 시스템의 재생 효율을 극대화시키는 것에 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명에서는 재생 라인을 통해 압축 공기가 필터 카트리지 측으로 유입되기 전, 언로딩 밸브가 미리 개방되도록 구성함으로써, 재생 효율을 개선하고 언로딩 밸브의 내구성을 개선하는 것에 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 축 방향으로 연장 형성된 내부 공간을 가지며, 제1 제어 밸브의 동작에 따라 압축 공기의 제1 제어 입력이 유입되는 제1 유입구와, 제2 제어 밸브의 동작에 따라 압축 공기의 제2 제어 입력이 유입되는 제2 유입구와, 내부 공간의 압축 공기를 외부로 배출할 수 있는 메인 배출구를 포함하는 밸브 바디; 상기 밸브 바디의 내부 공간에 삽입되며, 상기 제2 유입구에 연통되어 상기 제2 제어 입력에 의해 축 방향으로 이동가능한 피스톤; 상기 밸브 바디의 내부 공간에 삽입되고, 상기 제1 유입구에 연통된 제1 개구와, 상기 피스톤의 일부가 통과할 수 있는 제2 개구를 포함하며, 밸브 시트 안착면이 형성된 중공형 어댑터; 상기 중공형 어댑터의 밸브 시트 안착면에 밀착 가능하며, 상기 피스톤에 의해 가압되어 축 방향으로 이동함에 따라 상기 중공형 어댑터의 상기 제2 개구를 개방할 수 있도록 설치되는 밸브 시트; 상기 밸브 바디에 고정되는 커버; 및 상기 커버와 상기 밸브 시트 사이에 압축 가능하게 설치되는 제1 스프링 부재;를 포함하는 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치를 제공한다.

또한, 상기 피스톤은 상기 제2 유입구로부터 유입되는 압축 공기에 의한 제2 제어 입력을 인가받는 피스톤 헤드와 상기 피스톤 헤드로부터 축 방향으로 연장 형성되며 상기 피스톤 헤드에 비해 작은 외경을 갖는 가압 로드를 포함할 수 있다.

상기 피스톤 헤드에는 제2 유입구와 연통되는 가압 홈이 형성되며, 상기 가압 홈으로 상기 제2 입력이 인가됨에 따라 상기 피스톤이 축 방향으로 후퇴하는 경우, 상기 밸브 시트를 가압하여 상기 중공형 어댑터의 제2 개구가 개방되어 상기 제1 유입구를 통해 상기 밸브 시트의 내부 공간으로 유입된 압축 공기가 상기 메인 배출구로 배출될 수 있다.

상기 커버는 상기 제1 스프링 부재가 삽입되며, 상기 밸브 시트의 후퇴량을 제한할 수 있도록 상기 밸브 시트를 향해 돌출 형성된 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

상기 밸브 바디의 내부 공간은 단차부를 갖는 다단 구조로 이루어지고, 상기 중공형 어댑터는 상기 커버와 상기 밸브 바디의 상기 단차부 사이에 고정될 수 있다.

상기 피스톤은 상기 가압 로드로부터 축방향으로 연장 형성되는 가이드 핀을 더 포함하고, 상기 밸브 시트는 상기 가이드 핀을 안내하기 위한 가이드 홈이 형성될 수 있다.

상기 밸브 바디에는 상기 제1 유입구로 유입된 압축 공기를 상기 메인 배출구를 통하지 않고 배출할 수 있는 바이패스 배출구가 형성되고, 상기 중공형 어댑터는 상기 바이패스 배출구와 연통되는 제3 개구가 형성되며, 상기 바이패스 배출구를 단속하기 위한 안전 밸브를 더 포함할 수 있다.

상기 안전 밸브는, 상기 바이패스 배출구를 차단가능한 안전 밸브 시트; 상기 안전 밸브 시트에 연결되는 안전 밸브 샤프트; 상기 밸브 바디에 고정 장착되고, 상기 안전 밸브 샤프트를 가이드할 수 있도록 구성되며, 배기구가 형성된 가압 소켓; 및 상기 가압 소켓과 상기 안전 밸브 시트 사이에 압축 가능하게 설치되는 제2 스프링 부재;를 포함하도록 구성되며, 상기 안전 밸브는 상기 밸브 바디 내부 공간의 압력이 미리 설정된 기준 압력을 초과하는 경우 개방되도록 구성될 수 있다.

상기 밸브 시트는 메인 밸브 샤프트와 상기 메인 밸브 샤프트 상에 고정 장착되는 라운드진 시트면을 갖는 시트부를 포함하여 이루어지고, 상기 커버에는 상기 메인 밸브 샤프트를 가이드하기 위한 홈이 형성된 스토퍼가 형성되고, 상기 중공형 어댑터의 상기 밸브 시트 안착면은 상기 시트면에 따라 라운드질 수 있다.

상기 시트부는, 상기 제1 스프링 부재를 지지하기 위한 제1 지지면과; 상기 피스톤에 가압될 수 있는 제2 지지면; 및 상기 제1 지지면으로부터 상기 제2 지지면으로 연결되는 라운드진 시트면을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 상기 시트부는 구형 시트부일 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 일 구현예에 따른 언로딩 밸브 장치가 적용된 압축 공기 처리 장치에서는, 전자적으로 제어되는 밸브의 스위칭 제어를 통해 재생 라인 상에 설치된 재생 시퀀스 밸브로의 압력을 스위칭 압력 이상으로 상승시키는 한편, 이 과정에서 언로딩 밸브를 제어 입력에 의해 빠르게 개방시킴으로써, 압축기의 언로딩에 비해 재생 라인 개방 시기를 지연시켜 재생 효율을 개선하는 효과가 있다.

특히, 본 발명에 따르면, 상대적으로 작은 힘으로 밸브 개방이 가능한 구조를 채용함으로써 언로딩 밸브 장치에 적용되는 스프링 부재의 스프링 계수를 작게 설정할 수 있어 밸브 개폐시 밸브 장치 내부에 반복적으로 작용하는 힘을 감소시켜 밸브 내구성을 크게 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치의 경우, 압축 공기에 의해 작동성이 개선되어 언로딩 밸브 장치의 효율이 개선되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 밸브 내부 과압 발생 시 고압의 압축 공기를 적절히 배출하여 밸브 파손 위험을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 재생 라인의 개방 전, 언로딩 밸브 개방이 이루어질 수 있는 언로딩 밸브 장치를 포함한 압축 공기 처리 시스템을 구현함으로써, 압축 공기 공급 라인에서 과압이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 재생 시 압축 공기 공급 라인 상에 잔존하는 고압의 압축 공기로 인해 초기 재생 효율이 떨어지는 문제를 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 재생이 완전히 개시되기 전, 언로딩 밸브가 미리 개방되기 때문에, 재생 초기에 언로딩 밸브 측에 가해지는 충격을 저감시킬 수 있어 언로딩 밸브의 내구성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 언로딩 밸브 장치가 적용된 압축 공기 처리 장치의 예를 도시한 것이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 언로딩 밸브 장치의 단면도를 도시한 것으로, 도 2는 언로딩 밸브 장치의 폐쇄 상태를 도시한 것이고, 도 3은 밸브 제어에 의해 개방된 언로딩 밸브 장치의 개방 상태를 도시한 것이고, 도 4는 밸브 어셈블리 내부 압력이 기준 압력 이상 상승한 경우 안전 밸브가 개방된 상태를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 구현예에 따른 언로딩 밸브 장치에 대한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 언로딩 밸브 장치에 대한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 압축 공기 처리 장치를 설명한다.

이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다. 따라서, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 일부 구성요소들에 대한 치환이나 변경이 이루어질 수 있다.

이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 장치를 사이에 두고 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 설명하고 있는 압축 공기 처리 장치는 종래 시스템과 마찬가지로, 압축기로부터 공급되는 압축 공기에 포함된 유분과 수분 등을 제거하기 위한 필터 카트리지를 포함한다. 명세서에서 압축 공기가 '처리'된다고 함은, 압축 공기가 필터 카트리지를 통과하면서 압축 공기 내 유분과 수분 및 이물질들이 필터링되는 것을 의미한다.

또한, 본 명세서에서 설명하고 있는 압축 공기 처리 장치는 필터를 통해 처리된 압축 공기가 일방향으로 공급될 수 있으며, 또한 일정한 조건에 따라 이미 처리된 압축 공기를 역류시켜 재생이 이루어지도록 구성된다.

본 명세서에서 공급 단계라 하면, 압축기에 의해 압축된 공기를 필터 카트리지를 통해 처리한 다음 압축 공기 소비 시스템 측으로 공급하는 과정을 의미하고, 재생 단계는 이미 처리된 압축 공기를 필터 카트리지 측으로 되돌려 필터 카트리지 내부를 재생하는 과정을 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 언로딩 밸브 장치가 적용된 압축 공기 처리 장치의 예를 도시한 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 언로딩 밸브 장치가 설치된 압축 공기 처리 장치(1)는 건조기 유닛(10)과 밸브 어셈블리(70)를 포함하며, 도 1에서 좌측에 파선으로 표시된 부분은 압축기로부터 압축 공기를 공급받아 필터 카트리지(14)를 통해 건조시킨 다음 이를 밸브 어셈블리(70) 측으로 공급하기 위한 건조기 유닛(10)을 표시하고 있다. 또한, 압축 공기 처리 장치(1)는 도 1의 나머지 부분, 즉 일점쇄선으로 표시된 부분으로, 분기점(57)에서 제1 공급 라인(43) 하류에서 각각의 압축공기 소비시스템으로 공급하는 밸브들을 포함하는 밸브 어셈블리(70)를 포함하도록 구성될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 압축 공기 처리 장치는 압축기(미도시)에 연결된 압축공기 유입구를 통해 유입되는 압축공기를 필터 카트리지(14)를 통해 처리한 다음, 각각의 압축공기 소비 시스템에 연결된 밸브 어셈블리(70) 측으로 압축 공기를 공급할 수 있도록 구성된다.

미도시된 압축기는 주변의 공기를 흡입하여 압축한 다음 토출하는 장치이며, 압축 공기 유입구(11)는 압축기로부터 토출되는 압축 공기를 본 발명에 따른 압축 공기 처리 장치로 전달하기 위한 유입 포트이다. 또한, 도 1에서와 같이, 상기 압축 공기 유입구(11) 이외에 또 다른 압축 공기 보조 유입구(12)를 포함할 수 있으며, 압축공기 보조 유입구(12)는 차량 정비 등의 목적으로 외부에 다른 압축공기 유입원으로부터 생성된 압축공기를 시스템 내로 공급하기 위한 용도로 사용될 수 있다.

압축 공기 유입구(11)를 통해 공급된 압축 공기는 압축 공기 공급 라인(41)을 통해 필터 카트리지(14)로 공급될 수 있다. 이러한 필터 카트리지(14)는 건조제가 포함된 필터 구조체로, 제습 성능 확보를 위한 건조제가 카트리지 내부에 수납되고, 압축공기 입구 측에 유흡착 필터가 설치되어 유분을 제거할 수 있도록 구성될 수 있다.

따라서, 압축 공기 유입구(11)를 통해 공급된 압축 공기는 상기 필터 카트리지(14)를 통과하면서 처리된다. 처리된 압축 공기는 메인 체크 밸브(15)를 통해 중앙의 메인 공급 라인(42)으로 공급될 수 있다. 메인 체크 밸브(15)는 중앙의 메인 공급 라인(42)에 존재하는 처리된 압축 공기들이 필터 카트리지(14) 측으로 역류하는 것을 방지하기 위해 제공된다.

중앙의 메인 공급 유로는 분기점(57)을 포함하고, 이 분기점(57)에는 각 소비 시스템 측에 접속된 밸브 어셈블리(70) 측으로 압축 공기를 공급하기 위한 제1 공급 라인(43)과 재생 제어를 위한 전자 제어 밸브 측으로 연결된 제2 공급 라인(44)이 접속된다.

제1 공급 라인(43)에는 다수의 소비 시스템이 연결되는데, 예를 들어, 도 1에서와 같이, 이러한 소비 시스템은 제1 및 제2 서비스 브레이크 시스템(81, 82), 주차 브레이크 시스템(84), 에어 서스펜션 시스템(83), 트레일러 공급 시스템(85) 및 보조 공급 시스템(86)일 수 있다. 각 시스템으로의 유로 상에는 회로를 보호하기 위한 오버플로우 밸브들(71, 72, 73, 74, 75)이 설치될 수 있다. 상기 오버 플로우 밸브들(71, 72, 73, 74, 75)은 유로를 개방하기 위한 개방 압력이 설정되고, 미리 설정된 개방 압력을 초과하는 경우에만 각 시스템 측으로 압력을 인가할 수 있다.

각 회로 측으로 연결된 오버플로우 밸브들(71, 72, 73, 74, 75)의 개방 압력은 각 소비회로의 우선 순위에 따라 설정되며, 바람직하게는 서비스 브레이크 시스템 측 오버플로우 밸브들(71, 72)의 개방 압력을 가장 낮게 설정함으로써 서비스 브레이크 측으로 압축공기가 우선 공급될 수 있도록 한다. 따라서, 서비스 브레이크 측으로 압축 공기가 충분히 공급되어 라인 내부 압력이 상승하게 되면, 각 오버플로우 밸브의 개방 압력에 따라 순차적으로 밸브들이 개방되면서 각각의 소비회로로 압축공기가 공급될 수 있다. 또한, 밸브 어셈블리(70) 내에는 역류를 방지하기 위한 체크 밸브들이 설치될 수 있다.

한편, 제2 공급 라인(44)은 재생 과정을 위한 압축 공기의 공급 라인에 해당되는데, 제2 공급 라인(44)을 통과하는 압축 공기는 재생 제어를 위한 제어 입력으로 사용될 수 있으며, 재생 라인(45) 측을 통과하여 필터 카트리지(14)로 공급되는 재생용 압축 공기로도 사용된다.

한편, 제2 공급 라인(44)은 재생 과정을 위한 압축 공기의 공급 라인에 해당되는데, 제2 공급 라인(44)을 통과하는 압축 공기는 재생 제어를 위한 제어 입력으로 사용될 수 있으며, 재생 라인(45) 측을 통과하여 필터 카트리지(14)로 공급되는 재생용 압축 공기로도 사용된다. 재생 라인(45)는 분기점(55)로부터 필터 카트리지(14) 사이의 라인을 의미한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 압축 공기 처리 장치는 두 개의 전자 제어 밸브를 포함하며, 이 전자 제어 밸브를 전자적으로 제어하기 위한 전자 제어 장치(21)가 구비된다. 상기 전자 제어 장치(21)는 차량 내 다른 제어기 또는 센서류 등과 전기적으로 연결이 가능하고, 바람직하게는 이들 제어기 또는 센서류 등으로부터 차량의 각종 상태 정보를 실시간으로 입력받을 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 도 1에서와 같이, 상기 전자 제어 장치(21)는 압축 공기 처리 장치 내 특정 위치에서의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(22, 23, 24)에 연결될 수 있다. 또한, 상기 전자 제어 장치(21)는 다른 제어기 또는 압력 센서와 같은 센서류 등으로 입력 받은 차량 상태 정보에 따라 상기 전자 제어 밸브를 스위칭 제어 가능하도록 구성된다.

이들 전자 제어 밸브는 공급 모드와 재생 모드를 선택적으로 제어할 수 있기 때문에, 본 발명에서는, 상기 전자 제어 장치(21)에 의해, 차량의 현재 상태에 연동하여 공급 단계 또는 재생 단계를 선택적으로 실시하는 것이 가능하다.

두 개의 전자 제어 밸브는 전기적으로 동작하는 솔레노이드 밸브일 수 있으며, 본 명세서에서는 제1 전자 제어 밸브(31)와 제2 전자 제어 밸브(35)로 칭한다. 두 개의 전자 제어 밸브들은 공통적으로 재생 단계를 실시함에 있어서 사용될 수 있으며, 바람직하게는 두 개의 밸브를 동시에 또는 순차적으로 스위칭 제어함으로써 재생 단계가 완료되도록 구성할 수 있다.

특히, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 제1 전자 제어 밸브(31) 및 상기 제2 전자 제어 밸브(35)는 도 1에서와 같이 3포트 2포지션 밸브로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 전자 제어 밸브(31)는 압축기 제어 출구(51) 측으로 연결되는 제1포트(32), 제2 공급 라인(44) 측으로 연결되는 제2포트(33) 및 벤트(53) 측으로 연결되는 제3포트(34)를 포함할 수 있다. 또한, 제1 전자 제어 밸브(31)는 제1포트(32)와 제3포트(34)가 연결되는 제1위치, 그리고 제1포트(32)와 제2포트(33)가 연결되는 제2위치를 가질 수 있다. 전원이 공급되지 않는 상태, 즉 제1 전자 제어 밸브(31)의 오프 상태에서는, 도 1에서와 같이 제1 전자 제어 밸브(31)가 제1위치에 놓여있게 되며, 따라서 제2 공급 라인(44) 측은 닫혀 있게 되고, 압축기 제어 출구(51)는 벤트(53) 측으로 연결된다. 반면, 전원이 공급되는 상태, 즉 제1 전자 제어 밸브(31)의 온 상태에서는 제1 전자 제어 밸브(31)는 제2위치로 스위칭되어 위치하게 되며, 따라서 제2 공급 라인(44)이 제1 전자 제어 밸브(31)를 통해 압축기 제어 출구(51) 측에 연결된다. 따라서, 제1 전자 제어 밸브(31)의 제2위치에서는 압축 공기가 압축기 제어 출구(51) 측으로 전달되고, 이에 따라 압축기를 구동 상태로 전환할 수 있게 된다. 즉, 상기 압축기 제어 출구(51)를 통해 압축기로 제어 입력이 공급되면 압축기가 구동 상태로 전환되고, 시스템 내부 특히 재생 시퀀스 밸브가 개방되는 것을 보조할 수 있다.

아울러, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 제1 전자 제어 밸브(31)의 제1포트(32)는 압축기 제어 출구(51)로 연결되는 라인의 분기점(56)에서 분기되어 재생 라인(45)의 재생 시퀀스 밸브(16) 측으로 압축 공기가 공급될 수 있도록 구성된다. 따라서, 제1 전자 제어 밸브(31)가 제2위치로 스위칭 제어됨에 따라 압축기 제어 출구(51) 측으로 제어 입력이 인가됨과 동시에 재생 시퀀스 밸브(16)의 제3 제어 입력 라인(26)으로 메인 공급 라인의 압축 공기가 공급될 수 있다. 또한 상기 재생 시퀀스 밸브(16)는 제2 전자 제어 밸브(35)와 연결된 제4 제어 입력 라인(27)에 접속하며, 두 개의 제어 입력 라인(26, 27)을 통해 인가되는 압축 공기의 압력이 소정의 설정 압력에 도달하는 경우, 재생 시퀀스 밸브의 내부 유로가 개방되도록 구성된다. 이와 관련, 상기 제2 전자 제어 밸브(35) 또한 제1 전자 제어 밸브(31)와 마찬가지로, 3포트 2포지션 밸브로 구성될 수 있다.

앞서 제1 전자 제어 밸브(31)와 마찬가지로, 제2포트(37)는 제2 공급 라인(44) 측으로 연결될 수 있고, 제3포트(38)는 벤트(53)로 연결될 수 있다. 한편, 상기 제2 전자 제어 밸브(35)의 제1포트(36)는 언로딩 밸브(13)의 개폐를 제어하기 위한 제어 입력으로 전달된다. 따라서, 도 1에서와 같이, 상기 제1포트(36)는 언로딩 밸브(13)의 제어 입구 측으로 연결된다.

이와 관련, 본 발명에서의 언로딩 밸브(13)는 배기 라인(47) 상에 설치되는 것으로, 배기구(52)를 통해 압축 공기를 대기로 배출하기 위한 것일 수 있다.

예를 들어, 언로딩 밸브(13)는 제2 전자 제어 밸브(35)를 통한 제어 입력(제2 제어 입력부(13b)를 통한 제어 입력)을 받아 공압 구동하도록 구성될 수 있다. 또한, 다른 예에서는 제1 전자 제어 밸브(31)를 통한 제어 입력(제1 제어 입력부(13a)를 통한 제어 입력)과 제2 전자 제어 밸브(35)를 통한 제어 입력(제2 제어 입력부(13b)를 통한 제어 입력)을 받아 공압 구동하도록 구성될 수도 있다.

따라서, 상기 언로딩 밸브(13)의 제어 입구 측에 제1 전자 제어 밸브(31) 및/또는 제2 전자 제어 밸브(35)를 통과한 압축공기가 인가됨에 따라 언로딩 밸브(13)의 스프링력을 이겨내고 언로딩 밸브(13)가 제1위치에서 제2위치로 이동하게 된다. 여기서 제1위치는 도 1에서와 같이 압축기와 필터 카트리지(14) 사이의 압축 공기 공급 라인(41)에서 분기되는 입구포트(13d)와 배기구(52) 측에 연결되는 출구포트(13e)가 단절된 상태를 의미하고, 제2위치는 두 개의 포트가 서로 연결되어 압축 공기 공급 라인(41) 측 공기가 배기구(52)로 배출될 수 있는 개방된 밸브 위치를 의미한다.

바람직하게는, 언로딩 밸브(13)의 제1 제어 입력부(13a)로는 제1 전자 제어 밸브를 통과한 압축공기가 인가될 수 있으며, 제2 제어 입력부(13b) 측으로는 제2 전자 제어 밸브(35)를 통과한 압축공기가 인가될 수 있다. 도 1에서와 같 제1 제어 입력부(13b)는 압축 공기 공급 라인(41)과 함께 압축 공기 유입구(11)에도 연결되어 있으며, 따라서 압축 공기 유입구를 통해 입력되는 압축 공기(압축기로부터 토출되는 압축 공기)가 입력되도록 구성될 수 있다.

압축 공기 공급 과정에서 상기 압축 공기 공급 라인(41)의 압력이 미리 설정된 압력을 초과하는 경우 상기 압축 공기 공급 라인(41)의 공기를 외부로 배출할 수 있도록 구성된다. 이를 통해, 언로딩 밸브(13)는 허용되지 않는 압력 상승이 발생하더라도 자동으로 개방될 수 있으며, 이를 통해 압축 공기 공급 라인(41) 상에 과압이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이와 관련, 상기 언로딩 밸브(13)는 압축 공기 공급 라인(41)의 최대 공급 압력에 따라 개방되도록 구성될 수 있다.

이와 관련, 언로딩 밸브(13)는 스프링 부재에 의해 제공되는 스프링 바이어스(13c)를 포함하고, 상기 제1 및/또는 제2 전자 제어 밸브를 통해 입력되는 제어 입력에 연동하여 초기 스프링력을 설정할 수 있다.

예를 들어, 스프링에 의해 바이어스된 초기 위치에서 언로딩 밸브는 폐쇄된 상태를 유지하며, 제1 제어 입력부(13a) 및/또는 제2 제어 입력부(13b)를 통해 미리 설정된 압력 이상의 압력이 인가되는 경우에만 개방되도록 구성될 수 있다. 도 1을 참조하면, 제1 제어 입력부(13a) 또는 제2 제어 입력부(13b)를 통해 인가되는 압축 공기의 힘이 스프링 바이어스(13c)의 스프링력을 이겨내는 경우, 언로딩 밸브(13)가 개방(제1위치에서 제2위치로 이동)된다. 여기서 제1위치는 도 1에서와 같이 압축기와 필터 카트리지(14) 사이의 압축 공기 공급 라인(41)에서 분기되는 입구포트(13d)와 배기구(52) 측에 연결되는 출구포트(13e)가 단절된 상태를 의미하고, 제2위치는 두 개의 포트(13d, 13e)가 서로 연결되어 압축 공기 공급 라인(41) 측 공기가 배기구(52)로 배출될 수 있는 밸브 위치를 의미한다. 도 1의 언로딩 밸브 및 관련 설명은 언로딩 밸브의 동작 원리를 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 언로딩 밸브(13)에 대한 상세한 설명 및 그 구체적인 실시예에 대해서는 후술한다.

한편, 상기 제2 전자 제어 밸브의 제1포트(36)를 통해 유입되는 압축 공기는 분기점(58)에서 분기되어 제4 제어 입력 라인(27)으로 공급될 수 있다. 이러한 제4 제어 입력 라인(27)은 재생 시퀀스 밸브에 접속하는 또 다른 제어 입력이며, 따라서 제2 전자 제어 밸브가 제2위치로 스위칭 제어됨에 따라 재생 공급 라인의 압축 공기가 상기 제2 전자 제어 밸브를 통해 제4 제어 입력 라인으로 공급된다. 그러므로, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 재생 시퀀스 밸브에 접속된 두 개의 제어 입력 라인, 즉 제3 제어 입력 라인(26)과 제4 제어 입력 라인(27)을 통해 압축 공기가 공급될 수 있다.

이와 관련 재생 시퀀스 밸브(16)의 구체적인 구조를 살피면, 본 발명에서의 재생 시퀀스 밸브(16)는 정상 상태에서는 내부 유로를 폐쇄하는 스프링을 포함하며, 입력 측으로부터 유입된 공기 압력에 의해 상기 스프링을 가압함으로써 밸브가 개방되도록 구성될 수 있다. 앞서의 제3 제어 입력 라인(26)과 제4 제어 입력 라인(27)을 통해 재생 시퀀스 밸브(16) 측으로 공급되는 공기는 상기 스프링을 가압하도록 구성되며, 상기 스프링의 스프링력을 극복하는 경우, 스프링을 밀어 밸브 내부 유로를 개방하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 재생 시퀀스 밸브는 재생 시의 제3 제어 입력 라인(26)을 통한 압력 조건과 제4 제어 입력 라인(27)의 조건을 고려하여, 두 입력 라인 중 어느 하나로부터만 압력이 인가되는 경우에는 개방되지 않고, 두 입력 라인 모두의 압력이 인가되는 경우에만 개방될 수 있도록 설정됨이 바람직하다. 이 때, 두 개의 전자 제어 밸브가 동시에 개방될 수도 있으며, 보다 바람직하게는 제3 제어 입력 라인(26)을 통해 압력이 인가되어 밸브에 1차로 압력이 유입(즉, 제1 전자 제어 밸브(31) 우선 개방)된 다음, 제4 제어 입력 라인(27)을 통해 압력이 유입(즉, 제2 전자 제어 밸브(31) 후순위 개방)되는 2단 제어 방식으로 제어될 수 있다. 이 경우, 재생 시퀀스 밸브의 압력 상승이 단계적으로 이루어지기 때문에, 밸브 내구를 개선할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 재생 시퀀스 밸브의 설정 압력에 도달하여 밸브 내부 유로가 개방되면, 제1 전자 제어 밸브(31) 및 제2 전자 제어 밸브(35)를 각각 통과한 압축 공기는 제3 및 제4 제어 입력 라인(26, 27)을 통해 재생 시퀀스 밸브 내부 유로로 유입되고, 재생 라인(45)으로 공급될 수 있다.

재생 시퀀스 밸브의 개방 조건에 대해 살펴보면 아래와 같다. 먼저, 전자 제어 장치(21)가 상기 제1 전자 제어 밸브(31)를 스위칭 제어하여, 메인 공급 라인(42)의 압축 공기가 제어 라인(48)으로 유입되면, 제어 라인(48)로 유입된 압축 공기의 일부는 제3 제어 입력 라인(26)을 통해 상기 재생 시퀀스 밸브(16) 측으로 공급된다. 한편, 상기 재생 시퀀스 밸브(16)의 설정 압력은 제어 라인(48)을 통해 유입되는 공기의 압력 보다 높게 설정되어 있으며, 따라서 재생 시퀀스 밸브로 인가되는 압력이 점진적으로 증가하여 설정 압력을 초과하여야만 스프링을 가압하여 밸브 내부 유로를 개방할 수 있게 된다. 예를 들어, 상기 재생 시퀀스 밸브(16)의 제어 입력 측으로 압축 공기가 유입되게 되면, 다른 제어가 이루어지지 않는 한 재생 시퀀스 밸브(16)는 개방되지 않는다.

이 때, 상기 제2 전자 제어 밸브(35)를 스위칭 제어하여, 제4 제어 입력 라인(27)을 개방하면, 상기 재생 시퀀스 밸브(16)의 설정 압력을 초과하여 압력이 형성되므로, 재생 시퀀스 밸브(16)가 개방된다.

이와 관련, 상기 재생 시퀀스 밸브는 압축 공기의 초기 압력 수준에 따라 일정한 압력을 유지한 다음, 밸브의 설정 압력까지 밸브 내 압력을 점진적으로 상승시킴으로써 밸브 내 유로가 개방될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 이를 위해, 상기 재생 시퀀스 밸브(16)는 메인 공급 유로 내 압축 공기의 압력 보다 높은 설정 압력으로 세팅되며, 바람직하게는 제1 전자 제어 밸브(31)의 개방 이후 소정의 시간 지연 후에 재생 시퀀스 밸브(16)가 개방되도록 설정될 수 있다.

따라서, 재생 시퀀스 밸브(16)는 전자 제어 밸브의 제어 입력에 의해 재생 라인(45)을 개방할 수 있도록 구성되며, 바람직하게는 재생 라인(45)의 상류 측에 설치되는 노멀리 클로즈드 밸브일 수 있다.

또한, 상기 재생 시퀀스 밸브(16)는 재생 체크 밸브(17)가 설치된 재생 라인(45)으로 연결되며, 재생 라인(45)을 통해 필터 카트리지(14)를 역류하게 된다. 상기 재생 체크 밸브(17)는 재생 라인(45)의 공기가 역류하는 것을 방지하기 위한 구성으로, 공급 단계에서 필터 카트리지(14)를 통과한 압축 공기가 재생 라인(45)을 통해 역류하지 않고 메인 체크 밸브(15) 측으로만 공급되도록 기능한다. 재생 과정에서 필터 카트리지(14)를 역류한 공기는 압축 공기 공급 라인(41) 측으로 흐르며, 언로딩 밸브(13)를 통과하여 배기구(52)를 통해 대기로 배출된다. 또한, 상기 재생 라인(45)에는 스로틀(18)이 배치될 수 있으며, 이러한 스로틀(18)은 재생 라인(45)의 일부 관경을 좁아지게 하는 도관으로 구성된다. 상기 스로틀(18)을 통과함에 따라 필터 카트리지(14)로 유입되는 압축 공기의 압력은 저감된다.

또한, 상기 재생 라인(45)은 분기점(55)을 선택적으로 포함할 수 있으며, 이 분기점(55)에 접속된 셉 쿨러 배기 라인(46) 및 셉 쿨러 입구 포트(54)를 통해 셉 쿨러와 연결될 수도 있다. 상기 셉 쿨러는 압축기로 유입되는 공기에 포함된 오일 등 이물질을 걸러내기 위한 것으로, 시스템 구성에 따라 선택적으로 적용 가능하다.

도 1에서 셉 쿨러가 설치된 예에 따르면, 재생 체크 밸브(17)와 재생 시퀀스 밸브(16) 사이에서 분기되는 셉 쿨러 배기 라인(46)을 통해 압축 공기가 공급된 후, 셉 쿨러의 내부를 거쳐 셉 쿨러의 배기 포트를 통해 배출되도록 구성될 수 있다. 따라서, 재생 단계에서 필터 카트리지(14)를 재생시키면서, 셉 쿨러 내부에 잔존하는 이물질을 동시에 배출할 수 있다.

또한, 상기 제2 전자 제어 밸브(35)는 상기 재생 시퀀스 밸브(16)가 상기 재생 라인(45)을 개방하기 전 상기 언로딩 밸브(13)를 미리 개방하도록 상기 전자 제어 장치(21)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 이를 통해 압축 공기 공급 라인(41) 상의 압축 공기를 충분히 배기시킨 상태에서, 재생이 이루어지게 되므로 재생 효율이 개선될 수 있다.

예를 들어, 상기 전자 제어 장치(21)는 상기 제1 전자 제어 밸브(31)와 상기 제2 전자 제어 밸브(35)를 동시에 스위칭 제어할 수 있으며, 이를 통해 재생 시퀀스 밸브(16)의 개방 전, 언로딩 밸브(13)의 개방 및 압축기의 언로딩 상태로의 전환이 완료될 수 있다.

이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 도 1을 참고하여, 본 발명에 따른 압축 공기 처리 장치의 동작을 설명한다.

먼저, 도 1에서는 제1 전자 제어 밸브(31)과 제2 전자 제어 밸브(35)가 각각 제1위치에 위치한 상태로, 압축 공기가 공급되는 상황을 나타내고 있다.

도 1에서는 두 개의 전자 제어 밸브들(31, 35)가 모두 동작하기 전이므로, 재생 라인은 비활성화된 상태로 존재한다. 구체적으로, 제1 전자 제어 밸브(31)에 전원이 인가되지 않는 상태에서는 제1 전자 제어 밸브(31)의 제1포트(32)는 제3포트(34)를 통해 벤트(53)와 연결되며, 제1포트(32)와 재생 시퀀스 밸브(16) 사이의 압력이 재생 시퀀스 밸브(16)의 설정 압력에 도달하지 못하기 때문에 재생 시퀀스 밸브(16)는 닫혀진 상태, 즉 재생 라인(45)이 재생 시퀀스 밸브(16)에 의해 폐쇄된 상태로 유지된다.

한편, 카트리지 재생이 필요한 경우, 제1 및 제2 전자 제어 밸브들(31, 25)을 동시에 또는 순차적으로 개방함으로써, 재생 시퀀스 밸브(16)을 개방하여 재생 라인을 통해 필터 카트리지 측으로 메인 유로 측의 압축 공기를 공급함으로써 재생을 실시한다.

본 구현예에서의 재생 시퀀스 밸브(16)는 제1 전자 제어 밸브(31)를 통과한 공기가 재생 시퀀스 밸브(16)의 제3 제어 입력 라인(26) 측으로 유입되면, 유입된 공기가 재생 시퀀스 밸브(16) 내부 스프링(25)을 압축하는 방향으로 압력을 전달하도록 구성된다. 또한, 상기 제2 전자 제어 밸브(35)가 제2위치로 스위칭 제어됨에 따라 재생 시퀀스 밸브(16)의 제4 제어 입력 라인(27)을 통해 공기가 유입되고, 마찬가지로 재생 시퀀스 밸브(16)의 내부 스프링을 압축하는 방향으로 압력을 전달하게 된다. 만일, 재생 시퀀스 밸브(16)의 미리 설정된 동작 압력, 즉 설정 압력에 도달하게 되면, 스프링의 복원력을 이겨내면서 재생 라인(45)으로 연결된 밸브 내 유로를 형성하게 된다. 따라서, 이러한 재생 시퀀스 밸브(16)를 통해, 설정 압력에 도달하기 위한 소요 시간 만큼의 시간 지연이 발생하게 되므로, 제2 전자 제어 밸브(35)에 의해 언로딩 밸브(13)가 먼저 개방된 상태에서 재생이 이루어지게 된다.

두 개의 전자 제어 밸브들(31, 35)가 순차적으로 제어되는 경우를 예시하면, 먼저 제1 전자 제어 밸브(31)가 제2위치로 스위칭 제어되면, 압축기 제어 출구(51) 측으로 제어 입력이 전달됨과 동시에 재생 시퀀스 밸브(16)의 제3 제어 입력 라인(26) 측으로도 압축 공기가 공급된다. 다만, 이 때에도 재생 시퀀스 밸브(16)의 압력이 설정 압력에 도달하지는 못하기 때문에 재생 라인(45)은 개방되지 않는다.

이후, 제2 전자 제어 밸브(35)가 개방됨에 따라 제4 제어 입력 라인(27)을 통해 추가 압력이 공급되면, 재생 시퀀스 밸브(16)의 제어 입력 라인(26)으로의 압력이 높아짐에 따라 설정 압력에 도달하게 된다. 따라서, 재생 시퀀스 밸브(16)는 개방되며 압축 공기가 필터 카트리지(14) 측으로 공급되면서 재생 단계가 실시된다. 이 때, 제2 전자 제어 밸브가 제2위치로 스위칭됨에 따라 언로딩 밸브(13)는 이미 개방된 상태일 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 제2 전자 제어 밸브(35)는 상기 전자 제어 장치(21)에 의해 스위칭 제어됨에 따라 상기 언로딩 밸브(13)를 우선 개방시킨 다음, 상기 재생 시퀀스 밸브(16)의 시간 지연에 따라 상기 재생 라인(45)을 개방하도록 동작될 수 있다.

한편, 재생이 종료되면, 상기 전자 제어 장치(21)는 시스템 내부 압력을 유지하기 위한 복귀 제어를 실시하도록 구성될 수 있다. 이러한 복귀 제어는 제1 전자 제어 밸브가 제1위치로 되돌아가는 시점을 지연시키는 방식으로 실행될 수 있다. 바람직하게는 재생 종료 시, 상기 제2 전자 제어 밸브(35)를 오프시켜 제2 전자 제어 밸브를 제1위치로 원복시키는 반면, 제1 전자 제어 밸브(31)은 온 상태, 즉 제2위치를 유지하는 제어를 실시함으로써 달성될 수 있다. 이 경우, 언로딩 밸브(13)은 제2 전자 제어 밸브(35)의 폐쇄에 따라 다시 폐쇄되므로, 압축 공기 공급 라인(41)을 통한 압축 공기 배출을 억제하므로, 빠르게 시스템 내부 압력을 상승시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 필터 카트리지와 연결되도록 밸브 어셈블리 내에 설치된 언로딩 밸브 장치에 대한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 언로딩 밸브 장치에서는 2개의 제어 밸브를 통과한 압축 공기가 유입될 수 있도록 형성된 밸브 바디(110)와, 그 밸브 바디(110)의 내부 공간에 설치된 피스톤(120), 중공형 어댑터(130), 밸브 시트(140), 스프링 부재 및 스토퍼(161) 등의 부속품을 포함할 수 있다.

기본적인 언로딩 밸브 장치의 구조의 경우, 앞서 도 1에 대한 설명에서와 같이, 제1 전자 제어 밸브(31)를 통해 입력되는 제1 제어 입력과 제2 전자 제어 밸브(35)를 통해 입력되는 제2 제어 입력를 이용하여 공압 구동되도록 구성할 수 있다.

이와 관련, 언로딩 밸브(13)의 제1 제어 입력부(13a)로는 제1 전자 제어 밸브를 통과한 압축공기가 인가될 수 있으며, 제2 제어 입력부(13b) 측으로는 제2 전자 제어 밸브(35)를 통과한 압축공기가 인가될 수 있다. 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 언로딩 밸브 장치의 구동 제어에 있어서 활용되는 제1 전자 제어 밸브와 제2 전자 제어 밸브는 모두 전자적으로 제어되는 밸브일 수 있으며, 이와는 달리 이들 제어 밸브들은 한계 압력에 연동되어 기계적으로 제어되는 밸브일 수도 있다. 이하, 제1 전자 제어 밸브(31)과 제2 전자 제어 밸브(35)는 각각 제1 제어 밸브와 제2 제어 밸브로 호칭한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 언로딩 밸브 장치는 제1 제어 밸브의 동작에 따라 밸브 개방을 위한 압축 공기의 제1 제어 입력을 입력받는 제1 제어 입력부(13a)와, 제2 제어 밸브의 동작에 따라 밸브 개방을 위한 압축 공기의 제2 제어 입력을 입력받는 제2 제어 입력부(13b)를 포함할 수 있으며, 이는 후술할 언로딩 밸브의 피스톤(120)을 가압하기 위해 피스톤(120)의 상면 측으로 유입되는 압축 공기에 의한 제1 가압 영역과 후술할 중공형 어댑터(130) 내부로 유입되는 압축 공기에 의한 제2 가압 영역으로 구분될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 언로딩 밸브 장치는 제1 제어 입력부(13a)와 제2 제어 입력부(13b)에 의한 제어 입력에 대응하게 바이어스된 제1 스프링 부재(150)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 바이어스되었다는 것은 제1 스프링 부재(150)가 미리 설정된 수준의 스프링 복원력을 제공하도록 압축된 초기 위치를 갖도록 설정된 것을 의미한다.

스프링 부재에 의해 바이어스된 초기 위치에서 언로딩 밸브는 폐쇄된 상태를 유지하며, 바람직하게는 미리 설정된 시스템 내부 압력값에 연동하여 개방되는 제1 제어 밸브와 제2 제어 밸브를 통해 각각 제공되는 제어 입력의 압력 수준에 맞추어 스프링 바이어스량이 세팅될 수 있다. 또한, 스프링 바이어스(13c)의 세팅값은 압축 공기 처리 장치에서 언로딩 밸브를 개방하기 위한 동작에 맞추어 설정될 수 있으며, 이 경우 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의한 제어 입력 또한 고려될 수 있다.

또한, 언로딩 밸브 장치 내부에는, 내부의 압축 공기를 외부로 배출할 수 있도록 서로 연결되는 입구포트(13d)와 출구포트(13e)가 형성될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 밸브 시트(140)의 단속 위치 기준 전후의 대응되는 위치를 입구포트(13d)와 출구포트(13e)로 설명할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 언로딩 밸브 장치는 시스템의 압력 제어 조건에 따라 밸브 개폐가 가능하며, 언로딩 밸브 개방 시 압축 공기가 외기로 배출될 수 있도록 구성된다. 이를 위해 밸브의 하우징에 해당되는 밸브 바디(110)가 제공되고, 밸브 바디(110) 내부에는 밸브 개폐 동작을 위한 밸브 시트(140) 및 중공형 어댑터(130)가 수납될 수 있다. 또한, 밸브 시트(140)가 중공형 어댑터(130)와 기밀을 형성하는 접촉부에 이탈하는 힘을 제공하기 위한 구성으로 피스톤(120)을 포함할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 바이어스된 제1 스프링 부재(150)가 밸브 시트(140)를 지지하며, 이 스프링 부재를 지지하기 위한 커버(160)가 밸브 바디(110) 상에 장착될 수 있다. 중공형 어댑터(130)와 피스톤(120), 그리고 커버(160)는 밸브 바디(110)의 내주면에 충분히 밀착하면서 기밀을 형성할 수 있으며, 밸브 바디(110) 내에서 움직임이 제한되는 중공형 어댑터(130)와 커버(160)와는 달리, 피스톤(120)은 밸브 바디(110) 내부에서 슬라이딩 가능하도록 구성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 언로딩 밸브 장치는 필터 카트리지의 입구와 출구에 연결될 수 있으며, 언로딩 밸브 장치의 내부를 통과하여 압축 공기가 배출되도록 구성될 수 있다. 언로딩 밸브 장치의 하부에는 압축 공기 배출을 위한 배출구가 형성될 수 있다. 도 2의 예는 압축 공기의 배출을 위한 2개의 배출구를 포함한 예로, 밸브 어셈블리 내부 또는 언로딩 밸브 내에 과압이 발생한 경우(예를 들어, 13.5bar 이상의 압력), 시스템 보호를 위해 과압의 압축 공기 배출을 위한 바이패스용 안전 밸브(180)가 포함된 예이다. 다만, 도 2의 실시예는 하나의 예시일 뿐이며, 안전 밸브(180)를 제외하고 단일한 배출구를 언로딩 밸브 장치 내에 형성하는 것도 가능하다. 도 2의 예에서는 언로딩 밸브 장치의 메인 배출구(113) 외에 메인 배출구(113)를 우회하여 밸브 내부 과압 형성 시 압축 공기를 비상 배출하기 위한 바이패스 배출구(114)를 포함하며, 이 바이패스 배출구(114) 측에 형성된 안전 밸브(180)를 통해 압축 공기를 배출할 수 있도록 구성된 것이다.

언로딩 밸브 장치 내에 포함되는 각각의 구성을 보다 구체적으로 살펴보면, 밸브 바디(110)는 내부 구성품들에 대한 하우징으로 기능하는 것으로, 예를 들어 밸브 어셈블리에 일체로 형성된 것일 수 있다.

도 2의 예는 필터 카트리지 저부에 수평 방향을 중심축으로 하는 원통형 구조의 밸브 바디(110)를 예시하고 있는 것으로, "축 방향(본 명세서에서 별도의 설명이 없다면 "축 방향"은 도 2 기준 수평 방향으로 피스톤(120)이 이동하고, 제1 스프링 부재가 가압되는 방향을 의미한다.)"으로 다단 구조의 원통형 내부 공간을 가지며, 축 방향 양 단부가 개방된 구조를 가질 수 있다.

밸브 바디(110)의 다단 구조는 단차가 형성된 각 단차부를 통해 밸브 바디(110) 내부에 수납된 구성들, 즉 커버(160), 중공형 어댑터(130), 피스톤(120)의 이동을 제한하도록 기능할 수 있다.

또한, 언로딩 밸브 장치의 밸브 바디(110)에는 압축 공기 유입이 가능한 2개의 유입구가 형성될 수 있다. 도 2의 상측 제1 유입구(111)는 제1 제어 밸브를 거친 압축 공기가 밸브 내부로 유입되기 위한 것으로, 필터 카트리지 내부를 통과하면서 건조제를 재생시킨 다음 필터 카트리지 외부로 배출되는 압축 공기에 대한 유입구이다. 한편, 도 2의 우측 제2 유입구(112)는 제2 제어 밸브를 거쳐 언로딩 밸브 장치 외부에서 피스톤(120)을 가압하기 위해 유입되는 압축 공기에 대한 유입구이다.

제1 유입구(111) 부근에는 밸브 바디(110) 내에 고정되는 어댑터 및 그 내부에 설치되는 밸브 시트(140) 및 제1 스프링 부재(150)가 설치될 수 있다.

또한, 제2 유입구(112) 부근에는 압축 공기에 의해 밸브 바디(110) 내에 슬라이딩 하면서 이동할 수 있는 피스톤(120)이 설치된다.

피스톤(120)은 밸브 바디(110) 내주면과의 기밀을 형성하면서 밸브 바디(110) 내에서 전후로 이동할 수 있는 것으로, 제2 제어 입력부를 통한 압축 공기에 의해 밸브 시트(140)를 가압하여 밸브 시트(140)를 축 방향으로 후퇴, 즉 도 2의 좌측 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성 가능하다.

이러한 피스톤(120)은 피스톤 헤드(121)와 피스톤 헤드(121)로부터 밸브 시트(140) 측으로 연장 형성된 가압 로드(122) 및 가이드 핀(123)을 포함할 수 있다.

도 2에 도시되어 있듯이, 피스톤 헤드(121)의 일단부에는 제2 제어 입력에 해당되는 압축 공기를 위한 가압 홈(124)이 밸브 바디(110)의 제2 유입구(112)에 연통되도록 형성될 수 있다.

또한, 피스톤 헤드(121)의 타단부에는 밸브 시트(140)를 가압하기 위한 가압 로드(122)가 형성되고, 이러한 가압 로드(122)는 피스톤 헤드(121)의 일단부 측에서 유입되는 압축 공기에 의해 제공되는 힘을 이용하여 밸브 시트(140)를 효과적으로 후퇴시킬 수 있도록 피스톤 헤드(121)에 비해 충분히 작은 반경 방향(축 방향에 수직인 방향) 단면적을 갖는 가질 수 있다. 또한, 피스톤(120)은 가압 로드(122)로부터 연장 형성된 가이드 핀(123)을 포함하도록 구성될 수 있으며, 이 가이드 핀(123)은 밸브 시트(140) 내부의 가이드 홈(141)을 따라 축 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.

한편, 피스톤 헤드(121)의 가압 홈(124)은 피스톤 헤드(121)의 외경에 비해 충분히 작은 내경을 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 도 2에서와 같은 초기 상태에서, 피스톤(120)은 밸브 시트(140)에 가압 로드(122)가 밀착하여 밸브 시트(140)를 후퇴시키기까지 피스톤(120)만이 이동하는 무효 스트로크 구간을 갖도록 구성할 수 있다.

따라서, 언로딩 밸브 장치가 폐쇄된 초기 상태, 즉 도 2에서와 같이 밸브 시트(140)가 중공형 어댑터(130)에 밀착되어 있는 상태에서, 제2 제어 입력에 해당되는 압축 공기가 가압 홈(124)으로 유입됨에 따라 초기에는 가압 홈(124)의 면적만을 가압하더라도 밸브 시트(140)를 가압하는 시점에서는 피스톤(120)이 축 방향으로 좌측 이동함에 따라 도 3에서와 같이, 충분한 가압 면적에 대해 피스톤(120)을 가압할 수 있어 밸브 시트(140)를 밀어주는 힘을 극대화시킬 수 있다.

또한, 피스톤(120)과 밸브 바디(110) 간에는 제1 실링 부재(171)가 설치되어, 압축 공기가 이동하는 것을 차단할 수 있다.

밸브 시트(140)는 밸브 바디(110) 내부에서 피스톤(120)의 가압 로드(122)에 의해 축방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 밸브 시트(140)에는 가압 로드(122)와 접촉하면서 가압 로드(122)에 의한 힘을 받는 가압 로드 안착면(142)을 가질 수 있으며, 그 안착면 바깥으로는 밸브 폐쇄 시 기밀을 형성할 수 있도록 밸브 시트 홈 및 이 홈에 삽입 고정된 개스킷(174)이 설치될 수 있다. 또한 밸브 시트(140)의 반경 방향으로는 플랜지부가 형성되고, 이 플랜지부를 통해 제1 스프링 부재(150)의 이탈을 방지하고, 제1 스프링 부재(150)를 가압하도록 구성할 수 있다.

한편, 밸브 바디(110)의 일측은 커버(160)에 의해 완전히 폐쇄될 수 있다. 커버(160)는 밸브 바디(110)에 고정 장착되는 것으로, 도 2에서와 같이 나사 결합에 의해 밸브 바디(110)에 고정될 수 있다. 커버(160)에는 밸브 시트(140)를 향해 연장 형성된 스토퍼(161)가 형성되고, 이 스토퍼(161)는 밸브 시트(140)가 후퇴하는 한계를 제공함에 따라 밸브 시트(140)가 과도하게 제1 스프링 부재(150)를 압축하면서 후퇴하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 밸브 바디(110)와 커버(160) 사이에는 제2 실링 부재(173)가 삽입되어 두 부품 간 기밀을 유지할 수 있다.

도 2의 밸브 바디(110) 내부 공간 중앙에 위치하는 것은 중공형 어댑터(130)로, 중공형 어댑터(130)는 밸브 바디(110) 내부 공간에 삽입 고정된 상태로, 밸브 시트(140)와 접촉 또는 접촉 해제됨에 따라 언로딩 밸브 장치가 개폐 동작하도록 구성될 수 있다.

도 2에서와 같이, 중공형 어댑터(130)는 중앙에 중공홈을 가지며 축방향으로 연장된 중공의 원통형 구조로, 중앙의 중공홈 내에 밸브 시트(140), 스프링 부재, 그리고 커버(160)의 스토퍼(161)가 수납될 수 있다. 또한, 중공형 어댑터(130)와 밸브 바디(110) 사이에는 제3 실링 부재(172)가 설치될 수 있다.

중공형 어댑터(130)는 다단 구조의 밸브 바디(110)에 삽입되어 밸브 바디(110)의 단차부 상에 안착되며, 커버(160)에 의해 밸브 바디(110) 내에서 가압 고정될 수 있다. 도 2에서와 같이, 밸브 바디(110)의 단차부에 중공형 어댑터(130)를 고정시킨 상태에서 커버(160)를 밸브 바디(110)에 조립함에 따라 커버(160)가 중공형 어댑터(130)를 가압하면서 밸브 바디(110) 내에 고정시키도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 중공형 어댑터(130)는 원통형 부재이며, 원통형 구조의 상하면에 각각 개구가 형성됨은 물론 측면에 적어도 2 이상의 개구를 포함하도록 구성된다는 점에 특징이 있다. 제1 유입구(111) 부근의 제1 개구(131)는 제1 유입구(111)를 통과한 압축 공기가 중공형 어댑터(130) 내로 유입 가능하도록 제공되는 것이고, 밸브 시트(140) 부근의 제2 개구(132)는 중공형 어댑터(130) 내부 공기가 제2 개구(132)를 통해 메인 배출구(113) 측으로 배출될 수 있도록 제공된다.

또한, 안전 밸브(180) 부근의 제3 개구(133)는 중공형 어댑터(130) 내부 공기가 바이패스 배출구(114)를 통해 외기로 배출될 수 있도록 제공된다. 이러한 안전 밸브(180) 부근의 제3 개구(133)는 선택적으로 설치될 수 있으며, 안전 밸브(180)가 설치되지 않은 구현예에서는 제3 개구(133)를 포함하지 않을 수 있으므로, 제3 개구(133) 측은 막혀 있는 형태가 될 수 있다.

따라서, 이러한 중공형 어댑터(130)는 밸브 바디(110) 내에서 압축 공기의 흐름이 가능한 여러 유로를 구현예에 따라 선택적으로 제공할 수 있으며, 중공형 어댑터(130) 상에 형성된 복수의 개구들을 통해 메인 배출구(113)로의 유로 외에 선택적으로 안전 밸브(180)를 통한 바이패스 배출구(114)로의 유로를 추가로 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 밸브 어셈블리 또는 안전 밸브(180) 내에 기준으로 초과하는 과압이 형성되는 경우, 밸브 내부 압력 상승 및 이로 인한 부품 손상을 방지하기 위해 압축 공기를 기계적으로 방출하기 위한 안전 밸브가 더 설치될 수 있다. 한편, 도 2의 예에서는 안전 밸브(180)가 밸브 바디(110) 하부에 설치된 예를 도시하고 있으나, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 언로딩 밸브 장치에서는 이러한 안전 밸브의 설치가 필수적인 것은 아니다. 따라서, 도 2의 안전 밸브는 선택적으로 설치될 수 있으며, 예를 들어 도 2와는 달리, 메인 배출구(113)를 통한 압축 공기의 배출만이 가능하도록 구성될 수 있다.

이러한 안전 밸브(180)는 밸브 바디(110)의 바이패스 배출구(114)에 연결되며, 압력 연동형의 기계식 밸브일 수 있다. 즉, 도 2에서와 같이, 안전 밸브(180)는 안전 밸브 바디 내부에 위치하는 안전 밸브 시트(183), 안전 밸브 샤프트(182), 제2 스프링 부재(184) 및 이들을 가압하면서 안전 밸브 바디 상에 고정 장착되는 가압 소켓(181)을 포함하는 구조일 수 있다.

안전 밸브 시트(183)는 바이패스 배출구(114)를 단속할 수 있도록 안전 밸브 샤프트(182) 상에 장착되며, 제2 스프링 부재(184)에 의해 가압된 상태로 안전 밸브 내에 고정될 수 있다. 안전 밸브 시트(183)는 바이패스 배출구(114)를 효과적으로 차단 및 개방이 가능한 형상을 가질 수 있으며, 바람직하게는 도 2에서와 같이 라운드진 시트 형상을 가질 수 있다.

또한, 가압 소켓(181)은 안전 밸브 바디 상에 일체로 고정되며, 도 2에서와 같이, 나사 결합에 의해 일체로 조립 고정되는 것일 수 있다. 이러한 가압 소켓(181)은 제2 스프링 부재(184)의 지지면을 제공하며, 중앙에 안전 밸브 샤프트(184)를 가이드하기 위한 홀이 형성될 수 있다. 또한 안전 밸브 내부 압축 공기를 외부로 배출할 수 있는 하나 이상의 안전 밸브 배기구(185)가 형성될 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 언로딩 밸브 장치의 구체적인 작동은 각 작동 상태를 설명하고 있는 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

도 2는 언로딩 밸브 장치의 폐쇄 상태를 도시한 것이고, 도 3은 밸브 제어에 의해 개방된 언로딩 밸브 장치의 개방 상태를 도시한 것이며, 도 4는 밸브 어셈블리 내부 압력이 기준 압력 이상 상승한 경우 안전 밸브가 개방된 상태를 도시한 것이다.

먼저, 도 2는 언로딩 밸브 장치의 폐쇄 상태를 도시한 것으로, 압축 공기에 의한 제어 입력이 인가되지 않는 경우 밸브는 도 2에서와 같은 폐쇄 상태를 유지하고, 이러한 상태에서는 압축 공기는 외부로 배출되지 않는다.

한편, 압축 공기에 의한 제어 입력이 인가되어 밸브가 개방되는 상태는 도 3에 도시되어 있다.

밸브 바디(110)의 제2 유입구(112)를 통해 압축 공기가 유입됨에 따라 피스톤(120)을 가압하기 위한 제어 입력이 인가된다. 밸브 바디(110)의 제2 유입구(112) 측의 압축 공기에 의해 피스톤 헤드(121)가 가압됨에 따라 피스톤(120)은 밸브 시트(140) 측으로 이동하게 되며, 피스톤 헤드(121)에 연결된 가압 로드(122)가 밸브 시트(140)를 밀어줌에 따라 밸브 시트(140)가 개방될 수 있다.

피스톤(120)의 가이드 핀(123)은 밸브 시트(140)의 가이드 홈(141)을 따라 안내되고, 가압 로드(122)는 밸브 시트(140)의 가압 로드 안착면(142)에 밀착되고, 밸브 시트(140)에 가압력을 제공할 수 있다.

밸브 시트(140)는 제1 스프링 부재(150)에 의해 어댑터의 입구를 폐쇄하도록 초기 설정되어 있음에 반해, 피스톤(120)의 가압 로드(122)가 밸브 시트(140)의 가압 로드 안착면(142)을 밀어주게 되면, 밸브 시트(140)가 제1 스프링 부재(150)를 압축하면서 미소량 후퇴하게 된다. 이 때 밸브 시트(140)가 중공형 어댑터(130)로부터 이격됨에 따라 미세한 갭을 형성하게 되고, 이 갭을 통해 밸브 바디(110) 내부 고압의 압축 공기가 급격히 빠져나가면서 밸브 바디(110)의 메인 배출구(113)를 통해 외부로 배출된다.

이와 관련, 제1 스프링 부재(150)는 제2 제어 입력만에 의하더라도 밸브 시트(140)가 미소량 후퇴 가능하도록 스프링 계수가 설정될 수 있으며, 따라서 재생 라인이 완전히 개방되지 않은 상태에서 언로딩 밸브가 미리 개방될 수 있다. 또한, 재생 라인의 개방 여부에 따라 제2 제어 입력 또한 인가되는 경우라면, 밸브 시트(140)는 완전히 후퇴할 수 있으며, 이에 따라 압축 공기는 빠르게 배출이 완료될 수 있다.

밸브 바디(110) 내부, 특히 중공형 어댑터(130) 내부에 잔류하던 압축 공기는 제1 유입구(111)를 통해 유입된 공기, 즉 필터 카트리지를 통과해 재생에 활용된 수분과 유분을 함유한 압축 공기일 수 있으며, 이러한 압축 공기는 외부로 배출이 필요하다. 메인 배출구(113) 측 유로는 외기와 연통되므로, 대기압 상태이며, 따라서 밸브 시트(140)가 닫혀진 상태로 중공형 어댑터(130) 내부에 머물던 고압의 압축 공기(예를 들어 10bar ~ 12bar)는 피스톤(120)이 밸브 시트(140)를 밀어 어댑터의 제2 개구(132)를 개방하는 순간 급속히 메인 배출구(113)를 통해 외기로 배출될 수 있다. 이 때 메인 배출구(113)로 배출되는 압축 공기의 유동은, 밸브 시트(140)의 개방면을 통해 스프링을 압축하는 제1 제어 입력을 추가로 제공하게 되고, 피스톤(120)을 압축하는 제2 제어 입력과의 합력에 의해 밸브 시트(140)는 완전히 후퇴시켜 언로딩 밸브의 완전 개방(fully-opened)을 달성할 수 있다. 따라서, 언로딩 밸브 장치의 제1 스프링 부재(150)의 바이어스된 초기 스프링력을 충분히 작게 하여 제2 유입구(112)를 통해 유입되는 제2 제어 입력에 의해 피스톤(120)을 후퇴 거동시키는 것만으로 압축 공기 배출을 위한 언로딩 동작을 구현할 수 있으므로, 강한 스프링 복원력에 의한 반복 구동에 따라 피스톤(120), 밸브 시트(140) 등이 손상되는 문제를 해소할 수 있다.

밸브 시트(140)는 커버(160)의 스토퍼(161)에 의해 이동이 제한될 때까지 후퇴할 수 있으며, 밸브 어셈블리 내부 압축 공기가 충분히 배출되어 내부 압력이 제1 스프링 부재(150)의 복원력에 관한 기준 압력(예를 들어, 7bar ~ 8bar로 세팅) 이하로 떨어지게 되면, 밸브 시트(140) 및 피스톤(120)은 도 2에서와 같이 원위치로 복귀하도록 설정할 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 언로딩 밸브 장치의 저부에는 수직 방향으로 안전 밸브가 설치되어 비상 시 압축 공기 배출이 가능한 구조를 추가로 포함할 수 있으며, 이러한 안전 밸브의 작동 상태는 도 4에 설명되어 있다.

먼저 언로딩 밸브 장치의 폐쇄 상태를 도시하고 있는 도 2에서는 안전 밸브 또한 폐쇄된 상태이다. 안전 밸브의 폐쇄 상태에서는 바이패스 배출구(114)가 안전 밸브 시트(183)에 의해 닫혀진 상태이다.

한편, 안전 밸브 내의 제2 스프링은 미리 설정된 기준 압력(예를 들어, 13.5bar 이상의 압력) 이상에서는 개방되도록 구성될 수 있으며, 밸브 내에 기준 압력 이상의 과압이 발생한 경우, 바이패스 배출구(114)를 통해 안전 밸브 시트(183)의 상부면을 고압의 압축 공기가 가압하게 된다. 이에 따라 안전 밸브 시트(183) 및 안전 밸브 샤프트(182)는 하강하게 되고, 도 4에서와 같이 안전 밸브 배기구(185)가 개방될 수 있다. 따라서, 밸브 내부 압력이 기준 압력 이상으로 상승하는 경우, 압축 공기는 메인 배출구(113)를 우회하여 바이패스 배출구(114)를 거쳐 안전 밸브 배기구(185)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

이러한 안전 밸브는 전기적으로 제어되는 제어 밸브들을 포함한 예에 적합할 수 있으며, 전기적으로 밸브를 제어하지 않더라도 일정 수준 이상의 압력에서 기계적으로 밸브 개방이 가능하다. 따라서, 밸브 내부 과압이 형성되어 밸브 파손 문제 등이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 기준 압력 이상의 과압의 압축 공기 배출을 위한 안전 밸브 기능을 별도의 안전 밸브로 분리시킴에 따라 안전 밸브의 제2 스프링 부재(184)의 스프링 힘만을 충분히 크게 설정할 수 있다. 즉, 제1 스프링 부재(150)의 바이어스량을 압축 공기의 제어 입력에 의해 밸브 개방이 가능할 정도로만 충분히 작게 설정할 수 있으며, 이를 통해 안전 밸브에 비해 작동 횟수가 훨씬 많은 메인 언로딩 밸브의 반복적인 동작에도 밸브가 파손되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 5과 도 6은 본 발명의 다른 구현예에 따른 언로딩 밸브 장치에 대한 단면도를 나타내고 있는 것이다.

먼저, 도 5의 경우, 앞서 살펴본 안전 밸브의 밸브 시트 및 밸브 샤프트 구조가 메인 밸브로 적용된 언로딩 밸브 장치를 도시하고 있는 것이다.

도 5의 예의 경우, 밸브 시트(시트부와 밸브 샤프트를 포함하는 것)를 제외하고는 앞서 도 2의 예와 실질적으로 동일한 구조를 가진다. 다만, 도 5의 밸브 시트(740)는 도 2의 밸브 시트 및 개스킷 전체를 대체하는 것으로, 특히 고무 등 기밀이 가능한 재질로 제작되는 시트부는 중공형 어댑터(730)와의 접촉면이 라운드진 탄성 부재로 이루어질 수 있다. 시트부의 형상은 라운드진 시트면(접촉면)을 포함하는 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 5에서와 같이, 제1 스프링 부재(750)를 지지하기 위한 제1 지지면과 피스톤(720)에 가압될 수 있으며, 제1 지지면과 평행한 제2 지지면을 포함하고, 제1 지지면으로부터 제2 지지면으로 연결되는 라운드진 시트면을 포함하는 구조일 수 있으며, 제1, 제2 지지면과 시트면의 형상은 적절히 변경될 수 있다.

밸브 시트와 중공형 어댑터(730) 내부에서 축 방향으로 슬라이딩 이동이 가능한 메인 밸브 샤프트를 포함하는 구조로 변경되었기 때문에, 이러한 밸브 시트의 구조 변경으로 인해 일부 구성들에 대한 변경 만이 이루어질 수 있다.

즉, 도 5의 예에서는, 도 2에서와는 달리 메인 밸브 샤프트를 가이드하기 위한 가이드 홈이 커버(760)의 스토퍼 중앙에 형성되어 있다. 또한, 중공형 어댑터(730)는 비교적 대면적의 접촉 면적을 형성하는 밸브 시트의 라운드진 형상에 따라 시트부의 표면 형상에 대응되는 시트 안착면의 형상을 가질 수 있다.

또한, 도 5에는 별도로 설명되지 않았으나, 밸브 바디(710) 저부에는 안전 밸브가 추가로 포함될 수도 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 언로딩 밸브 장치에 대한 단면도이다. 도 6의 예 또한, 밸브 바디(810)을 포함하는 기본적인 구조는 도 5에서와 동일하고, 다만 도 6의 경우 라운드진 시트면을 형성함에 있어서 구형 시트부(840)를 적용했다는 점에서 도 5와 차이가 있다. 구형 시트부는 중공형 어댑터(830)와 기밀을 형성할 수 있으며, 피스톤(820)의 동작에 연동되어 메인 밸브 샤프트가 후퇴 거동할 수 있다. 메인 밸브 샤프트의 후퇴 거동에 따라 제2 스프링 부재(850)을 압축하면서 언로딩 밸브가 개방된다는 점은 앞서와 동일하다. 따라서, 구형 시트부 또한 메인 밸브 샤프트와 일체로 동작하도록 구성될 수 있으며, 메인 밸브 샤프트는 커버(860)의 가이드 홈을 통해 전후로 슬라이딩되면서 안내될 수 있다. 또한, 중공형 어댑터(830)의 시트 안착면은 구형 시트부의 형상에 맞추어 이루어질 수 있으며, 예를 들어 구형 시트부의 곡률에 대응되는 곡률을 가진 곡면형 시트 안착면일 수 있다. 반면, 도 6에서는 구형 시트부에 비해 비교적 큰 곡률 반경을 갖는 곡면으로 시트 안착면을 형성한 예를 도시하고 있다. 시트 안착면의 곡률은 시트부와의 충분한 기밀을 설정할 수 있도록 적절히 설계될 수 있다.

한편, 이러한 도 5 및 도 6의 예에서는 도 2의 예에 비해 밸브 시트와 어댑터의 접촉면이 곡면으로 구성 가능하므로, 언로딩 밸브 장치의 반복적인 동작 시 밸브 시트 측이 마모되어 언로딩 밸브 장치의 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로, 밸브 내구성을 개선할 수 있다.

도 5 및 도 6의 다른 구성 및 밸브 개폐 동작 등은 앞서 도 2에서와 실질적으로 동일하므로, 이와 관련된 설명은 앞서 도 2에 대한 설명으로 대체하기로 한다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

1: 압축 공기 처리 장치 10: 건조기 유닛
11: 압축 공기 유입구 12: 압축 공기 추가 유입구
13: 언로딩 밸브 13a: 제1 제어 입력부
13b: 제2 제어 입력부 13c: 스프링 바이어스
13d: 입구포트 13e: 출구포트
14: 필터 카트리지
15: 메인 체크 밸브 16: 재생 시퀀스 밸브
17: 재생 체크 밸브 18: 스로틀
21: 전자 제어 장치 22, 23, 24: 압력 센서
31: 제1 전자 제어 밸브 35: 제2 전자 제어 밸브
41: 압축 공기 공급 라인 42: 메인 공급 라인
43: 제1 공급 라인 44: 제2 공급 라인
45: 재생 라인 46: 셉 쿨러 배기 라인
47: 배기 라인 51: 압축기 제어 출구
52: 배기구 53: 벤트
54: 셉 쿨러 입구 포트 70: 밸브 어셈블리
71, 72, 73, 74, 75: 오버플로우 밸브
110: 밸브 바디 111: 제1 유입구
112: 제2 유입구 113: 메인 배출구
114: 바이패스 배출구 120: 피스톤
121: 피스톤 헤드 122: 가압 로드
123: 가이드 핀 124: 가압 홈
130: 중공형 어댑터 131: 제1 개구
132: 제2 개구 133: 제3 개구
140: 밸브 시트 141: 가이드 홈
142: 가압 로드 안착면 150: 제1 스프링 부재
160: 커버 161: 스토퍼
180: 안전 밸브 181: 가압 소켓
182: 안전 밸브 샤프트 183: 안전 밸브 시트
184: 제2 스프링 부재 185: 안전 밸브 배기구

Claims (11)

1. 축 방향으로 연장 형성된 내부 공간을 가지며, 제1 제어 밸브의 동작에 따라 압축 공기의 제1 제어 입력이 유입되는 제1 유입구와, 제2 제어 밸브의 동작에 따라 압축 공기의 제2 제어 입력이 유입되는 제2 유입구와, 상기 제1 유입구와 상기 제2 유입구 사이 내부 공간의 압축 공기를 외부로 배출할 수 있는 메인 배출구를 포함하는 밸브 바디;
   상기 밸브 바디의 내부 공간에 삽입되며, 상기 제2 유입구에 연통되어 상기 제2 제어 입력에 의해 축 방향으로 이동가능하고, 상기 제2 유입구로부터 유입되는 압축 공기에 의한 제2 제어 입력을 인가받는 피스톤 헤드와 상기 피스톤 헤드로부터 축 방향으로 연장 형성되며 상기 피스톤 헤드에 비해 작은 외경을 갖는 가압 로드를 포함하는 피스톤;
   상기 밸브 바디의 내부 공간에 삽입 고정되고, 상기 제1 유입구에 연통된 제1 개구와, 상기 피스톤의 일부가 통과할 수 있는 제2 개구를 포함하며, 밸브 시트 안착면이 형성된 중공형 어댑터;
   상기 피스톤의 상기 가압로드에 의해 가압될 수 있는 가압 로드 안착면을 포함하고, 상기 가압 로드 안착면의 바깥에서 상기 밸브 시트 안착면과의 기밀을 형성하며, 상기 피스톤에 의해 가압되어 축 방향으로 가이드되어 이동함에 따라 상기 중공형 어댑터의 상기 제2 개구를 개방할 수 있도록 상기 중공형 어댑터 내에 설치되는 밸브 시트;
   상기 밸브 바디에 고정되는 커버;
   상기 커버와 상기 밸브 시트 사이에 압축 가능하게 설치되는 제1 스프링 부재;를 포함하는 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 피스톤의 상기 가압 로드는 상기 밸브 시트의 상기 가압 로드 안착면으로부터 이격된 초기 상태에서, 상기 가압 로드가 상기 가압 로드 안착면에 밀착되어 상기 밸브 시트를 후퇴시키기까지 상기 피스톤만이 이동하는 무효 스트로크 구간을 갖도록 구성되고,
   상기 피스톤의 상기 가압 로드는 외기와 연통된 메인 배출구 측에서 상기 밸브 시트를 가압하도록 구성된 것을 특징으로 하는 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 피스톤 헤드에는 제2 유입구와 연통되고, 상기 피스톤 헤드의 외경에 비해 작은 내경을 갖는 가압 홈이 형성되며,
   상기 가압 홈으로 상기 제2 제어 입력이 인가됨에 따라 상기 피스톤이 축 방향으로 후퇴한 후, 상기 제2 제어 입력이 상기 피스톤 헤드 전체면을 가압할 수 있도록 구성되고, 상기 피스톤이 상기 밸브 시트를 가압하여 상기 중공형 어댑터의 상기 제2 개구가 개방되는 경우, 상기 제1 유입구를 통해 상기 밸브 시트의 내부 공간으로 유입된 압축 공기가 상기 메인 배출구로 배출되는 것을 특징으로 하는 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 커버는 상기 제1 스프링 부재가 삽입되고, 상기 밸브 시트의 후퇴량을 제한할 수 있도록 상기 밸브 시트를 향해 돌출 형성된 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸브 바디의 내부 공간은 단차부를 갖는 다단 구조로 이루어지고,
   상기 중공형 어댑터는 상기 커버와 상기 밸브 바디의 상기 단차부 사이에 고정되는 것을 특징으로 하는 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치.
   
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 피스톤은 상기 가압 로드로부터 축방향으로 연장 형성되는 가이드 핀을 더 포함하고,
   상기 밸브 시트는 상기 가압 로드 안착면으로부터 연장 형성되어, 상기 가압 로드가 상기 가압 로드 안착면에 밀착하기 전까지 상기 가이드 핀을 안내하기 위한 가이드 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸브 바디에는 상기 제1 유입구로 유입된 압축 공기를 상기 메인 배출구를 통하지 않고 배출할 수 있는 바이패스 배출구가 형성되고,
   상기 중공형 어댑터는 상기 바이패스 배출구와 연통되는 제3 개구가 형성되며,
   상기 바이패스 배출구를 단속하기 위한 안전 밸브가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 안전 밸브는,
   상기 바이패스 배출구를 차단가능한 안전 밸브 시트;
   상기 안전 밸브 시트에 연결되는 안전 밸브 샤프트;
   상기 밸브 바디에 고정 장착되고, 상기 안전 밸브 샤프트를 가이드할 수 있도록 구성되며, 배기구가 형성된 가압 소켓; 및
   상기 가압 소켓과 상기 안전 밸브 시트 사이에 압축 가능하게 설치되는 제2 스프링 부재;를 포함하도록 구성되며,
   상기 안전 밸브는 상기 밸브 바디 내부 공간의 압력이 미리 설정된 기준 압력을 초과하는 경우 개방되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸브 시트는 메인 밸브 샤프트와 상기 메인 밸브 샤프트 상에 고정 장착되는 라운드진 시트면을 갖는 시트부를 포함하여 이루어지고,
   상기 커버에는 상기 메인 밸브 샤프트를 가이드하기 위한 홈이 형성된 스토퍼가 형성되고,
   상기 중공형 어댑터의 상기 밸브 시트 안착면은 상기 시트면에 따라 라운드진 것을 특징으로 하는 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 시트부는,
    상기 제1 스프링 부재를 지지하기 위한 제1 지지면과;
    상기 피스톤에 가압될 수 있는 제2 지지면; 및
    상기 제1 지지면으로부터 상기 제2 지지면으로 연결되는 라운드진 시트면을 포함하는 것을 특징으로 하는 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치.
    
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 시트부는 구형 시트부인 것을 특징으로 하는 상용차의 압축 공기 처리 장치용 언로딩 밸브 장치.

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