KR101009888B1 - 전류 생산장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체 또는 기체가 선택적으로 이송되는 배관에 있어서, 상기 배관 도중에 양단에 형성된 유입구와 배출구가 밀착되어 결합되는 제1몸체와, 상기 제1몸체 상단에 형성된 원형의 제1개방공 내측에 제1메커니컬씰이 상부에 밀착되며 단을 이루며 형성된 제1결합면이 형성된 제1하우징부와; 상기 제1결합면에 삽입되어 볼트 결합되며 하부 중앙에 원형의 제1통공이 형성된 원통형의 제2몸체와, 상기 제2몸체 상부에 볼트로 고정되며 일측에 원형의 제2통공이 형성된 제1덮개가 형성된 제2하우징부와; 상기 제1덮개 중앙하부에 수직으로 고정된 제1회전축 하단에 고정된 임펠러와, 상기 제1회전축 상부에 고정된 제1기어와, 상기 제1기어와 맞물려 회전되며 그 중앙에 고정된 제2회전축을 회전시켜 발전기에 힘이 전달되도록하는 제2기어가 형성된 회전부가 형성된 구조로 이루어진다. 상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 전류 생산장치 및 그 방법은 제1하우징부가 기존 배관에 결합되는 구조로서 간편하게 설치가 가능해 기체 또는 유체가 이송되는 배관이 설치된 산업현장에서 바로 사용가능하고, 제1,2하우징부가 볼트에 의해 분해/결합되는 구조로 그 내측에 결합된 제1,2회전축, 임펠러 등의 교체가 용이한 효과가 있다.

배관, 유입구, 배출구, 임펠러, 회전축

Description

전류 생산장치 및 그 방법 { Electric production apparatus and method }

본 발명은 전류 생산장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건물 또는 플랜트 설비에 구비되어 기체 또는 유체가 이송되는 배관에 제1,2하우징부를 결합하되, 그 내부에 기체 또는 유체에 의해 회전되는 임펠러에 의해 발생된 기계에너지가 발전기에 의해 전기에너지로 변환됨으로써 전기를 생산할 수 있는 전류 생산장치 및 그 방법에 관한 것이다.

전기는 산업현장 전반에 걸쳐서 다양한 용도로 사용되고 있으며, 이러한 전기는 전기회사를 통해 공급받아 일정액을 지불하며 사용하고 있다. 하지만, 이렇게 공급받는 전기는 원자력/화력/수력발전소에서 여러가지 방법을 이용하여 생산하고 있다. 일예로 감소되고 있는 추세에 있지만 화력발전소와 같은 경우에는 화석연료로 알려진 석탄,석유,천연가스를 태운 화력을 이용하여 전기를 생산하고 있는데, 이로 인해 환경이 오염되며 기상이변 등이 발생되어 그 결과 인류의 생존이 위협받게 되는 문제점이 있다.

이를 개선하기 위한 종래 기술로 대한민국 공개특허공보 (제10-2008-0011728호)“물의 중력을 다중으로 이용한 수력발전장치”는 도 1에 도시된 바와 같이, 다 수의 지주간(1)과 횡지지간(1a)을 개재하여 수직방향으로 다수의 물탱크(2)가 다중으로 설치된 것에 있어서, 상부에는 트임부(2b)가 있고 그 일측에는 환수관(10)이 연결되고 상기한 물탱크(2)의 하부에 형성된 깔때기부(2a)에는 밸브(4)를 개재한 배출구(3)가 설치되며 물탱크(2) 내에는 물이 항시 가득차 있게 하되 새로운 물이 트임부(2b)로 유입되면 유입되는 량에 해당되는 물이 배출구(3)를 통해 배출되게 하고 이때 배출되는 물의 압력은 물탱크(2)내에 담겨 있는 물의 중력과 비례하는 압력으로 발전기와 연결된 터빈(5)을 회동시키는 구조로 이루어진다.

그러나 상기와 같은 종래기술은 수력을 이용하여 친환경적으로 전기를 생산할 수 있지만, 설치를 하기 위해서는 넓은 장소가 필요할 뿐만 아니라 설치규모가 커짐에 따라 설치 기간이 장기화되는 문제점이 있었다.

또한, 수력에너지 이외에도 친환경 에너지로 최근에 각광받고 있는 태양열을 이용한 전기생산은, 태양열 집진설비를 설치하기 위한 많은 공간이 필요하고, 집진설비와 이를 설치하기 위한 비용이 고가일 뿐만 아니라 유지보수하는 비용도 꾸준히 소비되는 문제점이 있었다.

전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 산업현장에서 일반적으로 사용되는 물, 질소, 공기가 이송되는 배관에 간편하게 설치할 수 있는 구조로서 기체 또는 유체가 이송되는 배관 도중에 제1,2하우징부가 결합되며, 그 내측의 임펠러가 기체 또는 유체에 의해 회전되며 제1회전축, 제1,2기어, 제2회전축으로 회전력이 전달되어 발전기에서 전기가 생산되는 회전부가 형성된 전류 생산장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.

삭제

기체 또는 유체가 선택적으로 이송되는 배관의 일정구간에 양단의 유입구와 배출구가 각각 밀착되어 결합되는 제1몸체와, 상기 제1몸체 상단에 형성된 원형의 제1개방공 내측에 제1메커니컬씰이 상부에 밀착되며 단을 이루며 형성된 제1결합면이 형성된 제1하우징부와, 상기 제1결합면에 삽입되어 볼트 결합되며 하부 중앙에 원형의 제1통공이 형성된 원통형의 제2몸체와, 상기 제2몸체 상부에 볼트로 고정되며 일측에 원형의 제2통공이 형성된 제1덮개가 형성된 제2하우징부와, 상기 제1덮개 중앙하부에 수직으로 고정된 제1회전축 하단에 고정된 임펠러와, 상기 제1회전축 상부에 고정된 제1기어와, 상기 제1기어와 맞물려 회전되며 그 중앙에 고정된 제2회전축을 회전시켜 발전기에 힘이 전달되도록하는 제2기어가 형성된 회전부가 형성된 전류 생산장치에 있어서, 상기 제1몸체는 유입구에서 임펠러를 향해 하향경사지며, 임펠러에서 배출구를 향해 상향경사를 이루며 형성된 구조로 이루어진다.

삭제

삭제

삭제

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 전류 생산장치 및 그 방법은 제1하우징부가 기존 배관에 결합되는 구조로서 간편하게 설치가 가능해 기체 또는 유체가 이송되는 배관이 설치된 산업현장에서 바로 사용가능한 효과가 있다.

또한, 삼각나선식 임펠러로 인하여 기체 또는 유체에 의해 회전시 임펠러 후면의 마찰저항이 최소화되며, 상기 임펠러가 제1하우징 중심에서 편심되어 결합됨으로써 기체 또는 유체 흐름이 방해되지 않는 또 다른 효과가 있다.

이하 본 발명에 의한 전류 생산장치의 구성 및 작용에 따른 바람직한 실시예 를 첨부도면과 함께 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 전류 생산장치 측단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전류 생산장치 평단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전류 생산장치 부품도이고, 도 5 내지 6은 본 발명에 따른 전류 생산장치 실시예이며, 도면중에 표시되는 도면 부호 100은 본 발명에 의한 전류생산장치를 지시하는 것이다.

본 발명의 전류 생산장치는 산업현장에서 물, 질소, 공기와 같은 기체 또는 유체가 선택적으로 이송되는 배관(10)과, 상기 배관(10) 도중에 유입구(211)와 배출구(212)가 각각 밀착되어 결합되는 제1몸체(21)가 형성된 제1하우징부(20)와, 상기 제1몸체(21) 상부에 볼트(A)로 고정되는 원통형의 제2몸체(31)가 형성된 제2하우징부(30)와, 상기 제1,2하우징부(20,30)에 고정되며 기체 또는 유체에 의해 회전되는 회전부(40)와, 상기 회전부(40)에 의해 발생된 기계에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전기(50)와, 상기 발전기(50)에 의해 발생된 전기를 가정 또는 산업시설에서 사용할 수 있는 전기로 변환시키는 변압기(60)가 형성된 구조로 이루어진다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1하우징부(20)는 양단에 형성된 유입구(211)와 배출구(212)가 배관(10)에 결합되어 고정되는 원반형태의 제1몸체(21)와, 상기 제1몸체(21) 상단에 형성된 원형의 제1개방공(221) 내측에 단을 이루며 형성된 제1결합면(22)이 형성된다. 상기 유입구(211)와 배출구(212)는 배관(10)과 결합되는 부위로서 외주연에 나사산을 가공하여 배관(10) 내측에 삽입되어 고정되는 형태와 같이 여러가지 형태의 관이음으로 이루어질수 있으며 도면과 같이 볼트(A) 결합에 의 해 분해결합이 용이하도록 플랜지 형태로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 제1결합면(22)은 후술되는 제2하우징부(30)의 제2몸체(31)가 볼트(A)를 이용하여 밀착결합되는 것으로, 그 상부면에는 제1메카니컬씰(222)이 밀착되어 기체 또는 유체의 누설이 방지되도록 하는 것이다.

또한, 상기 제2하우징부(30)는 제1결합면(22) 수직상부에 저면이 밀착되며 볼트(A)결합되는 제2몸체(31)와, 상기 제2몸체(31) 상부에 볼트(A)에 의해 분해결합되는 제1덮개(32)가 형성된다. 상기 제2몸체(31)는 저면 중앙이 내측으로 들어간 형태로 되며 그 중앙에는 후술되는 제1회전축(41)이 삽입되는 제1통공(311)이 형성되며, 제1통공(311) 상/하부로는 제1몸체(21) 내측에서 이송되는 기체 또는 유체가 밀폐되도록 제1회전축(41)을 감싸며 제2,3메카니컬씰(312,313)이 결합된다.

또한, 상기 회전부(40)는 상단이 제1덮개(32) 내측 저면에 볼베어링(B)에 고정되어 회전하되 제1몸체(21) 내측으로 관통된 하단에 임펠러(42)가 고정된 제1회전축(41)과, 상기 제1회전축(41) 상부에 결합된 제1기어(43)와 맞물려 회전되는 제2기어(44)와, 상기 제2기어(44)가 하단에 고정되며 상단은 제1덮개(32) 일측에 형성된 제2통공(321)에 관통되어 발전기(50)와 결합되는 제2회전축(45)이 형성되어 임펠러(42) 회전에 의한 구동력이 발전기(50)에 전달되어 전기가 생산되는 것이다. 또한, 상기 제1,2회전축(41,45)은 상부가 제1덮개(32)에 접하게 되는데, 접하는 지점에 형성된 볼베어링(B)에 의해 원할한 회전이 이루어지게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 임펠러(42)의 중심은 제1몸체(21)의 중심에서 편심되어 결합됨으로써, 배관(10)을 통과되어 나온 기체 또는 유체가 고정된 임펠 러(42)의 중심을 통과되며 속도가 감소되는 것을 방지하며 그 흐름이 원활하게 이루어질 수 있도록 하였다. 또한, 임펠러(42)는 도 4와 같이, 그 형상이 삼각 나선형으로 형성되어 전면에서 효과적으로 기체 또는 유체가 충돌되어 임펠러(42)가 회전되도록 하며, 후면은 부딪히는 기체 또는 유체의 마찰저항이 감소되어 임펠러(42)의 효율이 향상 되는 것이다.

한편, 제1몸체(21)는 유입구(211)에서 임펠러(42)를 향해 하향경사를 이루며, 임펠러(42)에서 출입구(212)를 향해 상향경사를 이루며 형성되어, 경사에 의해임펠러(42)를 향한 기체 또는 유체의 흐름속도가 배가되도록 하는 것이다.

또한, 제1,2,3메커니컬씰(222,312,313)은 펌프축과 같은 고속회전체 축에 취부되는 메커니컬씰로서 제1,2하우징부(20,30)의 결합부와 제1통공(311)을 중심으로 제1회전축(41)을 감싸며 결합되어 배관(10)으로 이송되는 기체 또는 유체의 기밀이 유지되도록 하며 그 재질은 실리콘 카바이드로 이루어진다.

그러면, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전류 생산장치 사용에 따른 바람직한 실시예를 도 5를 참고하여 살펴보기로 한다.

본 발명의 전류 생산장치는 제1몸체(21) 양단에 형성된 유입구(211)와 배출구(212)를 배관(10)에 결합시킨후 기체 또는 유체가 이송되도록 밸브(도면 미도시)를 개방하게 된다. 이에 따라 제1몸체(21) 내측의 임펠러(42)가 회전하게 되고, 상기 임펠러(42)가 하단에 고정된 제1회전축(41)이 회전하며 제1,2기어(43,44), 제2회전축(45)이 회전하게 된다. 이러한 회전력에 의해 제2회전축(45)에 고정된 발전기(50)가 구동되며, 이에 따라 발전기(50)에서 운동에너지가 전기에너지로 변환되 는 것이다.

또한, 상기 발전기(50)에서 발생된 전기는 변압기(60)를 통하여 가정 또는 산업현장에서 사용할 수 있는 전압으로 변환하여 사용되는 것으로, 발전기(50)와 변압기(60)는 일반적으로 사용되는 것으로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 6은 전류 생산장치의 타 실시예로서, 전류생산기(100)와 평행한 위치에 배관(10)에서 분리된 보조배관(11)을 형성하여 전류생산기(100) 고장시 밸브(C)를 이용하여 보조배관(11)으로 기체 또는 유체가 이송되도록 하여 배관(10)이 사용되는 시설의 운영이 항상 정상가동되도록 하는 것이다.

한편, 도 7은 본 발명에 따른 전류 생산방법 공정도이고, 도 8은 본 발명에 따른 전류 생산방법 순서도이다.

본 발명의 전류생산방법은 산업현장에서 물, 질소, 산소와 같은 기체 또는 유체가 선택적으로 이송되는 배관(10)의 일부 구간에 회전부(40)가 내측에 고정된 제1,2하우징부(20,30)가 결합된다.(S10) 상기 제1하우징부(20)가 배관(10)에 결합되면 배관(10)의 밸브(C)를 개방함으로써 제1하우징부(20) 내부로 기체 또는 유체가 통과되며 회전부(40)의 임펠러(42)가 회전하게 된다.(S20) 상기 임펠러(42)는 제1회전축(41) 하단에 고정된 것으로, 임펠러(42)의 회전으로 인해 제1회전축(41) 상부에 고정된 제1기어(43)가 회전하게 된다. 또한, 상기 제1기어(43)에 맞물려 회전되는 제2기어(44)가 회전하며, 상기 제2기어(44)가 하단에 고정된 제2회전축(45)의 회전에 의해 임펠러(42) 회전에 의한 기계에너지가 발전기(50)에 전달되는 것이다.(S30)

상기 발전기(50) 구동에 의해 기계에너지가 전기에너지로 변환되는 것이며(S40), 도면과 같이 변압기(60)를 통하여 일반 가정이나 산업시설에서 사용되는 전압으로 변환되어 제공될 수 있는 것으로, 산업현장에 일반적으로 설치되어 공기, 질소, 물 등이 이송되는데 사용되는 배관을 활용하며, 기존에 설치된 배관의 직경별로 유입구와 배출구를 제작함으로써 설치가 용이한 것이다.

또한, 전류발생장치와 수평으로 보조배관이 형성됨으로써, 전류발생장치 고장시에도 산업현장의 시설가동에 영향을 미치지 않으며, 제1,2하우징부가 볼트에 의해 분해/결합되는 구조로 그 내측에 결합된 제1,2회전축, 임펠러 등의 교체가 용이한 효과가 있다.

또한, 삼각나선식 임펠러로 인하여 기체 또는 유체에 의해 회전시 임펠러 뒷면의 마찰저항이 최소화되며, 상기 임펠러가 제1하우징 중심에서 편심되어 결합됨으로써 기체 또는 유체 흐름이 방해되지 않는 또 다른 효과가 있다.

본 발명은 상기한 특징의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 종래기술에 따른 물의 중력을 다중으로 이용한 수력발전장치 사시도

도 2는 본 발명에 따른 전류 생산장치 측단면도

도 3은 본 발명에 따른 전류 생산장치 평단면도

도 4는 본 발명에 따른 전류 생산장치 부품도

도 5 내지 6은 본 발명에 따른 전류 생산장치 실시예

도 7 은 본 발명에 따른 전류 생산방법 공정도

도 8 은 본 발명에 따른 전류 생산방법 순서도

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 배관 11 : 보조배관

20 : 제1하우징부 21 : 제1몸체

211 : 유입구 212 : 배출구

22 : 제1결합면 221 : 제1개방공

222 : 제1메커니컬씰 30 : 제2하우징부

31 : 제2몸체 311 : 제1통공

312 : 제2메커니컬씰 313 : 제3메커니컬씰

32 : 제1덮개 321 : 제2통공
40 : 회전부 41 : 제1회전축
42 : 임펠러 43,44 : 제1,2기어
45 : 제2회전축 50 : 발전기
60 : 변압기

삭제

삭제

삭제

Claims (5)

1. 삭제
2. 기체 또는 유체가 선택적으로 이송되는 배관(10)의 일정구간에 양단의 유입구(211)와 배출구(212)가 각각 밀착되어 결합되는 제1몸체(21)와, 상기 제1몸체(21) 상단에 형성된 원형의 제1개방공(221) 내측에 제1메커니컬씰(222)이 상부에 밀착되며 단을 이루며 형성된 제1결합면(22)이 형성된 제1하우징부(20)와, 상기 제1결합면(22)에 삽입되어 볼트 결합되며 하부 중앙에 원형의 제1통공(311)이 형성된 원통형의 제2몸체(31)와, 상기 제2몸체(31) 상부에 볼트로 고정되며 일측에 원형의 제2통공(321)이 형성된 제1덮개(32)가 형성된 제2하우징부(30)와, 상기 제1덮개(32) 중앙하부에 수직으로 고정된 제1회전축(41) 하단에 고정된 임펠러(42)와, 상기 제1회전축(41) 상부에 고정된 제1기어(43)와, 상기 제1기어(43)와 맞물려 회전되며 그 중앙에 고정된 제2회전축(45)을 회전시켜 발전기(50)에 힘이 전달되도록하는 제2기어(44)가 형성된 회전부(40)가 형성된 전류 생산장치에 있어서,

   상기 제1몸체(21)는 유입구(211)에서 임펠러(42)를 향해 하향경사지며, 임펠러(42)에서 배출구(212)를 향해 상향경사를 이루며 형성된 것을 특징으로 하는 전류 생산장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images