KR100784678B1 - 폐에어를 재활용하는 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기작동기(10)의 작동 시 버려지는 공기를 재활용하여 저소음 무 압축 공기지원으로 고압기기를 작동하기 위하여 발명하였다. 대부분의 공기작동기은 에어콤프레샤를 작동하여 공기를 압축하고 그 압축된 공기를 에어 솔레로이드의 전기적 통제로 공기압을 이용하여 압축된 공기를 밀어 넣었다가 다시 배출하여 버리는 방법으로 작동하고 하고 있다.

그런 본 발명은 한번 압축 충전된 압축공기를 재압축기(20)를 이용하여 압축공기를 순환하여 지속적으로 사용하도록 하였다. 이는 한번 충전된 압축공기만을 가지고 에어콤프레샤의 지원 없이 공기작동기(10)에서 버려지는 공기를 공기탱크로 모으고 다시 재활용함으로써 폐공기 배출시 발생 되는 환경오염물질과 소음을 방지하기 위한 발명이다.

에어콤프레샤, 에어실린더, 솔레로이드, 공기압축기

Description

폐에어를 재활용하는 시스템{THE SYSTEM WHICH RECYCLED THE AIR}

도면 1 은 본 발명에 의한 대표 도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

공기작동기(10) : 압축공기를 받아 직선운동을 하는 작동기계. 일명 에어실린더. 상면 공기압 공기포트를 통하여 공기가 흡입되면 공기작동기의 내부 원형판을 내리고 다시, 하면의 공기포트로 공기가 흡입되면 상면의 공기가 상면 공기포트로 빠져 나가면서 왕복 직선운동을 하는 공기작동기계.
공기작동기공기배출기(11), 공기작동기공기흡입구(12)

에어솔레노이드밸브(13) : 공기작동기를 작동을 위하여 공기의 흐름을 차단하고 배출하는 전기적 에어 조절 스위치.
재활공기주입구(14), 폐공기배출구(15)
재압축기(20) : 본 발명의 핵심부품으로 에어솔레노이드 밸브에서 버려지는 공기를 공기탱크로 보내는 기계, 본 기계는 단동형 에어솔레노이드 밸브로 전기 신호가 들어오면 전자 신호에 의하여 왕복 직선운동을 하는 기계이다. 이 솔레노이드밸브는 버려진 공기를 모우고 다시 전기 신호를 받아 그 공기를 공기탱크로 밀어 넣는 역할을 한다. 본 재압축기에는 전기솔레노이드 밸브에서 배출되어 들어오는 공기의 역류를 방지하는 폐공기 흡입 척밸브와 재압축기의 전기솔레로이드 복귀 시 작동을 원활하게 하는 공기 흡입 척밸브, 공기탱크로 압축공기를 보내주는 공기 배출 척밸브를 가지며, 공기재압축기의 공기압과 공기탱크의 공기압이 같거나 공기탱크의 공기압이 높을 때 공기를 배출하여 공기탱크를 안전하게 보호하기 위하여 안전밸브를 갖는다.
전기솔레노이드(21) : 전기신호를 받아 에어실린더 처럼 전기자석으로 내부의 물체를 밀어내고 스프링에 의해서 복원되는 전기적 솔레로이드.
폐공기흡입척밸브(22) : 공기의 흐름의 한쪽 방향으로 흐르게 하는 밸브, 일면에는 스프링이 장착되어 압이 발생되는 방향에서 공기를 받아 공기를 모으고, 다시 스프링과 공기압으로 공기의 흐름을 막아 공기가 역류하는 것을 방지하는 기계적 밸브로 버려지는 폐공기의 주입만을 목적으로 사용되는 방향성 기계적 밸브.

공기흡입척밸브(23) : 공기의 흐름의 한쪽 방향으로 흐르게 하는 밸브, 일면에는 스프링이 장착되어 압이 발생되는 방향에서 공기를 받아 공기를 모우고, 다시 스프링과 공기압으로 공기의 흐름을 막아 공기가 역류하는 것을 방지하는 방향성 기계적 밸브
공기배출척밸브(24) : 공기의 흐름의 한쪽 방향으로 흐르게 하는 밸브, 일면에는 스프링이 장착되어 압이 발생되는 방향에서 압축된 공기를 공기탱크로만 보내고 역류를 방지하는 방향성 기계적 밸브

안전밸브(25) : 공기의 압력이 일정하거나 공기의 압력이 같을 때 공기탱크를 보호하기 위하여 공기의 배출구를 막고 있다가 일정 압력이 오르면 공기를 자동 배출 되도록 하여 공기탱크의 압력을 안전 상태로 유지시키는 스프링식 압력조절밸브.
공기압축판(26)

삭제

공기탱크(30) : 압축된 공기를 보관하는 저장용 탱크, 이 또한 공기탱크의 보호를 위하여 안전 밸브를 가질 수 있다.

본 발명의 목적은 현재 사용 되어지는 공기작동기, 일명 에어실린더의 운영 시, 공기를 압축하는 에어콤프레샤에서 공기를 압축하여 연결구를 통하여 공기작동기에 보내어지고 그 보내어진 공기는 전기솔레로이드에 의하여 에어실린더에 흡입되었다가 배출 되어지는 방식으로 사용 되어지고 있다. 이는 한번 압축된 공기를 1회 사용하고 배출됨으로 지속적이고 과다한 에너지를 소모하게 되고 에어실린더의 원활한 작동을 위하여 에어작동유와 혼합되어 배출됨으로 공장 건물 내의 공기를 오염시키고 배출 시 발생하는 소음으로 공장의 작업환경을 저하시키고 있다.

삭제

또한 이는, 여러 대의 각종 공기작동기들이 설치된 공장 내에서는 에어콤프레샤의 크기 및 운영 대수를 최대 사용량에 맞추어 운영하면서 1대 및 소량의 기계를 운영할 때도 에어콤프레샤의 전체 운영이 이루어져야만 하는 공장의 에어관의 배관 설비를 각 기계별로 별도 구분하여 에어 배관 및 불필요한 에어콤프레샤의 운영을 막을 수 있다.

본 발명의 목적은 현재 사용 되어지는 공기작동기의 운영 시, 사용한 압축공기를 재활용하지 못하고 폐공기를 배출함으로 그로 인하여 발생 되는 공기의 재압축을 위한 에너지를 절약하고 공기배출시 발생 되는 소음을 막아 공장 내에서 에너지의 절약과 더불어 저소음의 공기작동기계를 운영하기 위함이다. 또한 이는 한번 압축된 공기를 외부로 배출시키지 않고, 지속적으로 사용하기 위함이다.
현재 사용 되어지는 공기작동기기인 대표적인 에어 실린더는 에어솔레로이드밸브에 의하여 작동되면, 그 에어솔레로이드밸브는 한번 사용한 압축공기를 버림으로 인하여 정상 작동된다. 그러나 버려지는 압축공기를 본 발명의 재압축기로 재활용하여 에어콤프레샤의 압축공기 지원이 없이도 지속적인 작동이 가능하도록 하고, 자체적으로 공기의 압축 정도를 재압축기로 보존함으로써 공장 내의 공기의 오염을 막고 전기에너지를 절감하기 위한 목적이 있다.
또한 이는, 에어작동기에 자가발전원을 설치하고, 그로 인하여 발생 된 전기에너지를 다시 솔레노이드밸브에 공급하여 지속적인 에너지를 얻을 수 있다는 부가적인 효과도 기대할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 도1에 의거하여

공기탱크(30)에 압축공기를 충진하여야 한다. 압축공기의 충진은 재압축기(20)에 의하여 이루어지는데, 재압축기(20)에 설치된 전기솔레로이드(21)가 전기에너지를 받아 왕복 직선운동을 하게 된다. 이때 에어작동기(10)에서 배출된 폐공기가 폐공기흡입척밸브(22)에 의하여 재압축기(20)의 내부로 흡입되게 된다.
통상적인 공기작동기(10)의 운영은 공기를 압축시켜주는 에어콤프레샤에서 압축된 공기를 공기이동배관을 통하여 에어솔레로이드밸브(13)의 컨트롤을 받아 작동하게 된다. 에어콤프레샤에 의하여 압축된 공기를 에어솔레로이드밸브(13)가 공기작동기공기흡입구(12)를 열어 공기작동기(10) 내부의 원판을 밀어 샤프트를 하강시키고 다시 에어솔레로이드밸브(13)에 의하여 공기작동기공기배출구(11)를 열어 원판을 상승시키는 방법으로 운영되어 진다.

공기작동기(10)는 에어솔레로이드밸브(13)의 전기 신호에 따라 공기탱크의 압축공기를 받아 직선운동을 하는 작동기계이다. 상부면 공기압 공기포트를 통하여 공기가 흡입되면 에어작동기의 내부 원형판을 내리고 다시, 하부면 공기압 공기포트로 공기가 흡입되면 상면의 공기압 공기포트가 개방되면서 상하 직선운동을 하는데, 이를 컨트롤 하는 에어솔레로이드밸브(13)는 공기작동기(10)를 작동을 위하여 공기의 흐름을 차단하고 배출하는 전기적 에어 조절 스위치이다. 이로 인하여 직선 왕복운동을 수행하고 배출될 폐공기를 소음기를 통하여 공기 중으로 배출하는 것이다.
에어작동기(10)에 흡입 되어지고 배출 되어지는 폐공기는 에어솔레로이드(13)의 폐공기배출구(15)를 통하여 배출 되어지면서 공장 내 대기중으로 흡수되게 된다.
그러나 본 발병은 에어솔레로이드밸브(13)를 통하여 배출되어지는 폐공기를 재압축기(20)로 보내지는 것에서부터 시작한다.

재압축기(20)의 폐공기흡입밸브(22)로 삽입된 에어솔레로이드밸브(13)에서 버려져서 흡입된 폐공기는 재압축기(20)의 전기솔레로이드(21)의 전기신호를 받아 다시 공기탱크(30)로 밀어 넣게 되는데 이는 공기작동기(10)의 원리와 유사하다.
전기솔레로이드(21)는 압축공기에 의한 흡입 및 배출의 원리를 전기코일에 의한 전자석의 원리를 이용하여 왕복운동을 하는 기계이다. 폐공기흡입척밸즈(22)로 흡입된 폐공기는 전기솔레로이드(21)의 왕복운동에 의하여 에어솔레로이드밸브(13)에서 배출된 폐공기를 받아 공기탱크(30)로 밀어넣게 되고 압축된 상태를 유지하는 공기탱크(30)는 지속적으로 공기작동기(10)에 공기를 공급하게 된다.
재압축기(20) 안에 흡인된 폐공기는 압축밀도가 낮음으로 전기솔레로이드(21)의 직선운동의 에너지를 공기압축판(26)이 받아 공기를 압축시키면서 공기탱크(30)로 공기가 들어가고, 이는 다시 공기태크(30) 내에서 공기가 압축공기가 되게 되고, 재압축기(20)의 전기솔레로이드(21)가 복귀 될 때는 공기흡입척밸브(23)가 재압축기(20) 내부 방향으로 열리면서 일반 공기가 유입되게 된다. 이는 폐공기가 공기압축판(26)에 의하여 공기를 압축시키고 그 압력을 받은 공기배출척밸브(24)는 공기탱크(30) 방향으로 밸브가 열리면서 공기탱크(30)로 폐공기를 밀어 넣고 공기의 배출이 끝나면 공기배출척밸브(24)는 다시 닫치면서 재압축기(20) 내부가 진공 상태가 되기 때문에 공기압축판의 복귀를 원활하게 하기 위하여 외부의 공기를 공기흡입척밸브(23)를 통하여 흡입시켜주는 것이다.

에어솔레로이드밸브(13)에서 배출된 폐공기를 모두 흡수하면서 전기솔레로이드(21)가 복귀하면서 흡입한 일반공기와 더해져 전기솔레로이드(21)의 작동이 반복 될 수 록 공기의 압축밀도가 높아지게 되어 있다. 그러므로 공기의 일정량을 유지하기 위하여 재압축기(20)와 공기탱크(30)에는 안전밸브(25)를 설치하여 과다하게 압축된 공기를 외부로 안전하게 배출하도록 안전밸브(25)를 장치하였다.
공기작동기(10)의 경우 그 왕복운동의 속도는 타 기계장치들에 비하여 속도의 증가를 현상태에서는 기대할 수 없으나 작동의 출력은 가장 소형화된 기계로 판단하고 있다. 따라서 전기적 장치를 사용하는 기계장치에서 현재 공장들은 운영은 공압이나 유압을 이용한 장치로 변환되는 것이 추세이다.

직선 왕복운동을 하는 공기작동기(10)의 용도는 철판 및 주물 주조 가공시 사용하는 프래스 장치나 크랭크축을 이용한 회전운동을 유도할 수 있으며, 그로 인하여 공기작동기(10)는 자기의 정해진 고유업무를 수행하면서 일부의 공기작동기(10)는 회전운동을 하도록 유도하여, 그 회전력으로 자가발전을 하여 전기 공급을 얻을 수 있으며, 이 얻어진 전기 에너지를 다시 에어솔레로이드(13)와 전기솔레로이드(21)로 보내어 외부의 에너지 지원을 최소화하여 자체 작동을 수행할 수 있도록 하였다.
이는 초기 작동을 위해서는 외부에너지의 지원이 필요하나 일정량의 공기가 압축되어 그 압축공기를 재압축기(20)에 의하여 다시 압축하고 그로 인하여 지속적인 공기작동기(10)를 운영할 수 있도록 하였다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면 공장 내의 공기작동기기의 운영 시 에어콤프레샤에서 압축되어 보낸 진 공기를 사용하는 것이 아니라 한번 충전된 공기를 사용후 다시 재압축기를 이용하여 공기를 보충 다시 압축함으로써 에어콤프레샤의 설치가 필요 없고, 압축된 공기의 원활한 보급을 위하여 설비 되어지는 고압의 에어 호수 및 에어 배관들을 공장 내에서 제거함으로써 공장 설립 시 막대한 투자비용을 절감할 수 있다.
또한 공기작동기에서 사용되어 진 폐공기의 배출시 발생 되는 폐공기의 배출소음과 폐공기 속에 흡수되어 있는 공기작동유의 배출을 억제하여 공장 내의 대기환경 및 소음환경을 개선할 수 있으며, 대량의 공기작동기를 운영하기 위하여 설비되어지는 에어컴프레샤를 충전용으로만 소형화하여 에어컴프레샤 운영 전력을 절감할 수 있다.
부가적으로, 본 발명에서 사용되어 지는 전기장치, 즉 솔레로이드밸브들이 전력소모량이 적음으로 전기사용을 외부 전기 공급이 아니라 공기작동기의 일부 면에 자가발전원을 설치하면 외부의 전력 지원이 없이도 지속적인 작동을 수행하게 함으로 외부의 지원 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 에어작동기(10)에 의해서 사용되고 버려진 폐공기를 재압축기(20)의 폐공기흡입밸브(22)로 흡입시켜 전기솔레로이드(21)가 전기신호를 받아 공기압축판(26)이 폐공기를 에어배출척백브(24)를 통해 공기탱크(30)로 밀어 넣고, 공기탱크(30)에 보관 압축된 압축공기가 전기솔레로이드밸브(13)를 통하여 공기작동기(10)에 압축공기를 보냄으로 외부의 공기압축장치의 지원이 없이 공기작동기(10)의 운영이 가능한 폐공기를 다시 활용하는 폐에어를 재활용하는 시스템.
2. 삭제

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