KR101168275B1 - 응폭 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 응폭 펌프는, 토출 실린더와, 상기 토출 실린더 내에서 왕복운동가능하게 설치되어 그 왕복운동에 의해 유체를 유입하고 토출하는 토출 피스톤과, 브라운 가스의 연소시에 발생되는 응폭 현상을 이용하여 상기 토출 피스톤을 왕복운동시키는 구동수단을 포함하는 응폭 펌프로서, 상기 토출 실린더는, 펌핑될 유체를 상기 토출 실린더로 유입하도록 상기 토출 실린더에 연결되는 유체 유입구와; 유체를 상기 토출 실린더로부터 배출하도록 상기 토출 실린더에 연결되는 유체 배출구를 포함하고, 상기 구동수단은, 내부 공간을 갖는 구동 실린더와; 상기 구동 실린더의 내부 공간을 한 쌍의 연소실로 분리하고, 상기 구동 실린더 내에서 왕복운동가능하게 설치되고, 상기 토출 피스톤에 연결고정된 구동 피스톤과; 브라운 가스를 상기 연소실 각각에 유입하도록, 상기 연소실 각각에 연결되는 한 쌍의 브라운 가스 유입구와; 응축수를 상기 연소실 각각으로부터 배출하도록, 상기 연소실 각각에 연결되는 한 쌍의 응축수 배출구와; 상기 브라운 가스 유입구로부터 상기 연소실로 유입되는 브라운 가스의 유로를 개폐하는 브라운 가스 유입 밸브와; 상기 연소실로부터 상기 응축수 배출구로 배출되는 응축수의 유로를 개폐하는 응축수 배출 밸브; 및 상기 각각의 연소실로 유입된 브라운 가스를 연소시키도록 상기 연소실 각각에 장착된 한 쌍의 점화기를 포함하고, 상기 구동 피스톤은, 상기 각각의 연소실로 유입된 브라운 가스를 교대로 연소시켜, 연소에 의해 형성된 연소실들 내의 진공압에 의해 왕복운동하는 것을 특징으로 한다.

Description

응폭 펌프{Implosion pump}

본 발명은 피스톤 펌프에 관한 것으로서, 특히, 브라운 가스의 연소시에 발생되는 응폭 현상을 이용한 응폭 펌프에 관한 것이다.

일반적인 피스톤 펌프는, 실린더 내에서 왕복운동을 하는 피스톤을 포함하는 구조이다.

이러한 종래의 피스톤 펌프의 일례가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 이 피스톤 펌프(10)는 실린더(1)와 실린더(1) 내에서 왕복운동이 가능하게 설치된 피스톤(2)을 구비하고 있다. 그리고, 피스톤(2)에는 커넥팅 로드(4)가 연결되고, 이 커넥팅 로드(4)는 크랭크(5)의 회전 중심 축에 대하여 편심된 위치에 연결되어 있다. 이러한 구조에 의해, 크랭크(5)의 회전운동이 직선운동으로 변환되어 피스톤(2)은 실린더 내에서 왕복으로 운동할 수 있게 된다. 또한, 실린더(1) 내의 펌프실(3)로 펌핑되는 유체의 유입을 조절하기 위한 유입 밸브(6)와, 펌프실(3) 내에서 펌핑된 유체의 배출을 조절하기 위한 배출 밸브(7)가 실린더(1)에 마련되어 있다.

상기 피스톤 펌프(10)를 이용하여 유체를 펌핑하기 위해서, 모터나 엔진과 같은 외부 동력원을 크랭크(5) 축에 연결하여 회전시킴으로써, 피스톤(2)을 실린더(1) 내에서 직선으로 왕복운동시킨다. 피스톤(2)이 도 1에 도시된 실린더(1)의 우측으로 이동될 때, 실린더(1) 내의 펌프실(3)이 확장되어 펌프실(3)은 진공이 되고, 이때 흡입 밸브(6)가 열려 펌핑될 유체가 외부의 유체 공급원(미도시)으로부터 펌프실(3) 내로 유입된다. 한편, 피스톤(2)이 도 1에 도시된 실린더(1)의 좌측으로 이동될 때에는, 실린더(1) 내의 펌프실(3)이 수축하게 되는데, 이때 배출 밸브(7)가 열리게 되어 유체가 펌프실(3)로부터 외부로 배출되게 된다.

그러나, 종래의 피스톤 펌프(10)는 펌프를 구동하기 위하여 별도의 외부 동력원을 구비해야하고, 피스톤(2)을 직선으로 왕복운동시키기 위해서 크랭크(5), 커넥팅 로드(4)와 같은 복잡한 기계 구조를 필요로 하기 때문에, 내구성이 약하고 유지 관리에 문제가 발생한다. 또한, 피스톤(2)과 커넥팅 로드(4) 사이의 작동 연결부와, 커넥팅 로드(4)와 크랭크(5) 사이의 작동 연결부에서는 진동과 소음이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 브라운 가스의 응폭력을 이용하여 펌프를 구동함으로써, 구조가 간단해 질 수 있고, 작동시 진동 및 소음을 줄일 수 있으며, 내구성을 향상시킬 수 있는 펌프를 제공하는 데 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 응폭 펌프는, 토출 실린더와, 상기 토출 실린더 내에서 왕복운동가능하게 설치되어 그 왕복운동에 의해 유체를 유입하고 토출하는 토출 피스톤과, 브라운 가스의 연소시에 발생되는 응폭 현상을 이용하여 상기 토출 피스톤을 왕복운동시키는 구동수단을 포함하는 응폭 펌프로서,

상기 토출 실린더는, 펌핑될 유체를 상기 토출 실린더로 유입하도록 상기 토출 실린더에 연결되는 유체 유입구와; 유체를 상기 토출 실린더로부터 배출하도록 상기 토출 실린더에 연결되는 유체 배출구를 포함하고,

상기 구동수단은, 내부 공간을 갖는 구동 실린더와; 상기 구동 실린더의 내부 공간을 한 쌍의 연소실로 분리하고, 상기 구동 실린더 내에서 왕복운동가능하게 설치되고, 상기 토출 피스톤에 연결고정된 구동 피스톤과; 브라운 가스를 상기 연소실 각각에 유입하도록, 상기 연소실 각각에 연결되는 한 쌍의 브라운 가스 유입구와; 응축수를 상기 연소실 각각으로부터 배출하도록, 상기 연소실 각각에 연결되는 한 쌍의 응축수 배출구와; 상기 브라운 가스 유입구로부터 상기 연소실로 유입되는 브라운 가스의 유로를 개폐하는 브라운 가스 유입 밸브와; 상기 연소실로부터 상기 응축수 배출구로 배출되는 응축수의 유로를 개폐하는 응축수 배출 밸브; 및 상기 각각의 연소실로 유입된 브라운 가스를 연소시키도록 상기 연소실 각각에 장착된 한 쌍의 점화기를 포함하고,

상기 구동 피스톤은, 상기 각각의 연소실로 유입된 브라운 가스를 교대로 연소시켜, 연소에 의해 형성된 연소실들 내의 진공압에 의해 왕복운동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 또 다른 응폭 펌프는, 브라운 가스의 연소시에 발생되는 응폭 현상을 이용하는 응폭 펌프로서,

각각 내부공간을 갖는 한 쌍의 실린더와; 상기 실린더 각각의 내부공간을 펌프실과 연소실로 분리하며, 상기 각각의 실린더 내에서 왕복운동가능하게 설치되고, 서로 연결된 한 쌍의 피스톤과; 펌핑될 유체를 상기 각각의 펌프실로 유입하도록 상기 펌프실 각각에 연결되는 한 쌍의 유체 유입구와; 유체를 상기 각각의 펌프실로부터 배출하도록 상기 각각의 펌프실에 연결되는 한 쌍의 유체 배출구와; 브라운 가스를 상기 각각의 연소실로 유입하도록 상기 연소실 각각에 연결되는 한 쌍의 브라운 가스 유입구와; 응축수를 상기 각각의 연소실로부터 배출하도록 상기 연소실 각각에 연결되는 한 쌍의 응축수 배출구; 및 상기 각각의 연소실로 유입된 브라운 가스를 연소시키도록 상기 연소실 각각에 장착된 한 쌍의 점화기를 포함하고,

상기 한 쌍의 피스톤은, 상기 한 쌍의 실린더 중 어느 한 실린더의 연소실에서의 브라운 가스의 연소에 의해 형성된 연소실 내의 진공압에 의해, 타 실린더의 펌프실을 수축시키는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 응폭 펌프 조립체는, 전술한 응폭 펌프를 복수개 포함하고, 상기 각각의 응폭 펌프의 유체 유입구들은 서로 연결되고, 상기 각각의 응폭 펌프의 유체 배출구들은 서로 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 각각의 응폭 펌프의 점화기의 점화시점을 시차를 두고서 제어하기 위한 제어기를 포함한다.

본 발명에 의하면, 브라운 가스의 응폭 현상을 이용하여 피스톤을 왕복운동시키도록 실린더 내에 연소실을 마련하고, 피스톤의 왕복 운동을 구현하기 위하여 복잡한 기계 요소를 사용하지 않으므로, 구조가 간단하여 내구성이 증대되고, 유지보수가 용이하며, 작동시 진동 및 소음을 감소시킬 수 있다. 또한, 브라운 가스의 응폭에 의한 진공압을 이용하여 피스톤을 왕복 운동시키므로, 종래의 외부 동력원을 이용하는 피스톤 펌프에 비해 펌프의 구동 효율이 높다. 한편, 복수개의 응폭 펌프를 포함하는 응폭 펌프 조립체가, 각각의 응폭 펌프의 점화기의 점화시점을 시차를 두고서 제어할 수 있는 제어기를 포함하는 경우, 펌프로부터 배출되는 유체의 압력 요동을 줄일 수 있다.

도 1은 종래의 피스톤 펌프의 일례의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 응폭 펌프의 개략도로서, 토출 실린더 내로 유체를 흡입하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 응폭 펌프로서, 토출 실린더 내로 유체가 최대로 유입된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 응폭 펌프로서, 토출 실린더 내의 유체를 배출하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 응폭 펌프로서, 토출 실린더 내의 유체의 배출을 완료한 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 응폭 펌프 조립체의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 응폭 펌프의 개략도이다.
도 8은 도 7에 도시된 응폭 펌프로서, 제1 펌프실의 유체를 배출하고, 제2 펌프실로 유체를 유입하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 7에 도시된 응폭 펌프로서, 제1 펌프실로 유체를 유입하고, 제2 펌프실의 유체를 배출하는 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예들은 제한적인 것으로 의도된 것이 아니며, 동일한 실시예를 설명함에 있어서, 동일한 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용된다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 응폭 펌프의 개략도로서, 토출 실린더 내로 유체를 유입하고, 유입된 유체를 토출 실린더로부터 배출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 도시된 응폭 펌프(100)는 브라운 가스의 연소시에 발생되는 응폭 현상을 이용하는 펌프로서, 토출 실린더(110)와, 구동수단(105)을 포함한다.

여기서, 브라운 가스란 잘 알려진 바와 같이, 물의 전기 분해에 의해 발생한 수소와 산소가 정량적으로 공존하는 가스로서, 밀폐된 공간 내에서 연소시 기상에서 액상(물)으로 변화하면서 자체 부피가 약 1/1860 배로 줄어드는 응폭(implosion) 현상을 나타내는 특징이 있다.

상기 토출 실린더(110)에는, 외부의 유체 공급원(미도시)으로부터 펌핑될 유체를 펌프실(121)로 유입하기 위하여, 토출 실린더(110)의 펌프실(121)에 연결되는 유체 유입구(122)가 구비되어 있다. 또한, 토출 실린더(110)에는, 펌핑된 유체를 펌프실(121)로부터 외부로 배출하기 위하여, 토출 실린더(110)의 펌프실(121)에 연결되는 유체 배출구(123)가 구비되어 있다. 그리고, 토출 실린더(110)의 내부에는 토출 피스톤(120)이 마련되어 있는데, 이 토출 피스톤(120)은 토출 실린더(110) 내에서 왕복운동가능하게 설치되어 있다.

한편, 유체 유입구(122)에는, 유체 유입구(122)로부터 상기 펌프실(121)로 유입되는 유체의 유로를 개폐하기 위하여, 유체 유입 밸브로서 체크밸브(124)가 구비되어 있다. 체크밸브(124)는 유체가 펌프실(121)로 유입되는 방향으로만 흐르게 하고, 역방향으로 흐르게 하는 것을 방지한다.

또한, 유체 배출구(123)에는, 펌프실(121)로부터 유체 배출구(123)로 배출되는 유체의 유로를 개폐하기 위하여, 유체 배출 밸브로서 체크밸브(125)가 구비되어 있다. 체크밸브(125)는 유체가 펌프실(121)로부터 배출되는 방향으로만 흐르게 하고, 역방향으로 흐르게 하는 것을 방지한다.

상기 구동수단(105)은, 토출 피스톤(120)을 왕복운동시키기 위해 마련된 것으로, 내부 공간을 갖는 구동 실린더(132)와, 구동 피스톤(130)을 포함하여 구성된다.

상기 구동 피스톤(130)은 상기 구동 실린더(132)의 내부 공간을 제1 연소실(140)과 제2 연소실(150)로 분리하고, 상기 구동 실린더(132) 내에서 왕복운동가능하게 설치된다. 이 구동 피스톤(130)은 상기 토출 피스톤(120)에 연결부재(128)를 통하여 연결고정되어 있다. 따라서, 구동 피스톤(130)이 구동 실린더(132) 내에서 왕복운동하게되면, 토출 피스톤(120)은 구동 피스톤(130)과 같은 방향으로 토출 실린더(110) 내에서 왕복운동하게 된다.

상기 제1 연소실(140)에는, 외부의 브라운 가스 저장소(미도시)로부터 브라운 가스를 제1 연소실(140)로 유입할 수 있도록, 제1 브라운 가스 유입구(142)가 구비되어 있으며, 브라운 가스의 연소 종료 후, 반응 생성물인 물을 제1 연소실(140)로부터 외부로 배출하기 위하여, 제1 연소실(140)에 연결되는 제1 응축수 배출구(146)가 구비되어 있다.

상기 제2 연소실(150)에는, 상기 제1 연소실(140)과 마찬가지로, 외부의 브라운 가스 저장소(미도시)로부터 브라운 가스를 제2 연소실(150)로 유입할 수 있도록, 제2 브라운 가스 유입구(152)가 마련되어 있으며, 물을 제2 연소실(150)로부터 외부로 배출하기 위하여, 제2 연소실(150)에 연결되는 제2 응축수 배출구(156)가 구비되어 있다.

또한, 제1 브라운 가스 유입구(142)에는, 외부 브라운 가스 저장소(미도시)로부터 제1 연소실(140)로 유입되는 브라운 가스의 유로를 개폐하기 위하여, 제1 브라운 가스 유입 밸브(144)가 구비되어 있고, 제1 응축수 배출구(146)에는, 연소실(140)로부터 외부로 배출되는 브라운 가스의 유로를 개폐하기 위하여, 제1 응축수 배출 밸브(148)가 구비되어 있다. 제1 브라운 가스 유입 밸브(144)와 제1 응축수 배출 밸브(148)는 제어기(미도시)에 연결되어 그 개폐가 제어된다.

마찬가지로, 제2 브라운 가스 유입구(152)에는, 외부 브라운 가스 저장소(미도시)로부터 제2 연소실(150)로 유입되는 브라운 가스의 유로를 개폐하기 위하여, 제2 브라운 가스 유입 밸브(154)가 구비되어 있고, 제2 응축수 배출구(156)에는, 제2 연소실(150)로부터 외부로 배출되는 브라운 가스의 유로를 개폐하기 위하여, 제2 응축수 배출 밸브(158)가 구비되어 있다. 제2 브라운 가스 유입 밸브(154)와 제2 응축수 배출 밸브(158)는 제어기(미도시)에 연결되어 그 개폐가 제어된다.

또한, 제1 브라운 가스 유입구(142)와 제2 브라운 가스 유입구(152)는, 외부 브라운 가스 저장소로부터 브라운 가스를 공급하는 브라운 가스 공급관(160)에 연결되어 있고, 제1 응축수 배출구(146)와 제2 응축수 배출구(156)는, 외부로 물을 배출하기 위한 응축수 배출관(170)에 연결되어 있다.

한편, 제1 연소실(140)과 제2 연소실(150)에는 각각의 연소실로 유입된 브라운 가스를 연소시키기 위해, 제1 점화기(145)가 제1 연소실(140)에 설치되어 있고, 제2 점화기(155)가 제2 연소실(150)에 각각 설치되어 있다. 도면에는 도시되어 있지 않으나, 제1 점화기(145)와 제2 점화기(155)가 적절한 타이밍에 브라운 가스를 연소시킬 수 있도록, 제1 점화기(145)와 제2 점화기(155)의 점화 타이밍을 제어하는 제어기가 제1 점화기(145) 및 제2 점화기(155)에 연결된다.

제어기에 의해 제1 점화기(145)가 점화되면, 제1 연소실(140) 내의 브라운 가스는 물, 즉 액상으로 바뀌면서 부피가 급격히 줄어들게 된다. 이에 따라, 제1 연소실(140) 내에는 진공압이 형성되므로, 구동 피스톤(130)은 제1 연소실(140)을 수축시키는 방향으로 이동하게 된다. 이와 동시에, 구동 피스톤(130)에 연결고정된 토출 피스톤(120)은 상기 펌프실(121)을 확장시키는 방향으로 이동하게 된다.

이와 반대로, 제어기에 의해 제2 점화기(155)가 점화되면, 제2 연소실(150) 내의 브라운 가스는 물, 즉 액상으로 바뀌면서 부피가 급격히 줄어들게 된다. 이에 따라, 제2 연소실(150) 내에는 진공압이 형성되므로, 구동 피스톤(130)은 제2 연소실(150)을 수축시키는 방향으로 이동하게 된다. 이와 동시에, 구동 피스톤(130)에 연결고정된 토출 피스톤(120)은 상기 펌프실(121)을 수축시키는 방향으로 이동하게 된다.

한편, 브라운 가스의 연소 반응시, 제1 연소실(140) 및 제2 연소실(150) 내의 온도는 매우 높게 상승하게 되는데, 이들 연소실(140, 150)의 온도를 냉각시키기 위하여, 연소실(140, 150) 주변의 구동 실린더(132) 외벽에는 구동 실린더(132)를 둘러싸는 냉각통(182)이 구비되어 있다. 이들 냉각통(182) 내에는 냉각수가 흐르게 되어 연소실(140, 150)의 온도를 낮추게 한다.

이하, 응폭 펌프(100)의 작동 과정에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

먼저, 유체의 유입과정을 설명하기로 한다. 도 2는 응폭 펌프(100)가 유체의 유입을 하고 있는 상태를 도시하고 있다. 이때에는 제1 연소실(140) 내의 브라운 가스가 제1 점화기(145)에 의해 점화되어 연소된다. 브라운 가스는 연소반응에 의해 물로 변환되면서 급격히 부피가 축소되게 되어, 제1 연소실(140) 내에는 진공이 형성된다. 이로 인해, 제1 연소실(140)과 제2 연소실(150)의 압력차가 발생하게 되어, 구동 피스톤(130)은 제1 연소실(140)을 수축시키는 방향으로 이동하고, 이와 동시에, 토출 피스톤(120)은 펌프실(121)을 확장시키는 방향으로 이동한다.

또한, 이때의 토출 실린더(110)의 유체 유입구(122)에 마련된 체크밸브(124)는 펌프실(121) 내의 부압에 의해 열리게 되어, 펌핑될 유체가 펌프실(121) 내로 유입된다.

이때의 제1 연소실(140)은 밀폐된 상태로, 제1 브라운 가스 유입 밸브(144)와 제1 응축수 배출 밸브(148)가 모두 닫혀 있기 때문에, 브라운 가스가 제1 연소실(140)로 유입되거나 제1 연소실(140)로부터 배출될 수 없다. 또한, 이때의 제2 브라운 가스 유입 밸브(154)는 열리게 되어, 브라운 가스는 제2 연소실(150) 내로 유입된다.

한편, 제1 연소실(140) 내의 브라운 가스의 연소가 완료되어, 브라운 가스가 물로 변환되고, 도 3에 도시된 바와 같이, 구동 피스톤(130)이 제1 연소실(140)을 수축시키는 방향으로 최대로 이동하였을 때, 제1 응축수 배출 밸브(148)가 열리게 되어 물이 외부로 배출되게 된다.

다음으로, 유체의 배출과정에 대해 설명하기로 한다. 도 3에서, 물이 외부로 완전히 배출되게 되면, 제2 연소실(150) 내의 브라운 가스가 제2 점화기(155)에 의해 점화되어 연소된다. 브라운 가스는 연소반응에 의해 물로 변환되면서 급격히 부피가 축소되게 되어, 제2 연소실(150) 내에는 진공이 형성된다. 이로 인해, 제1 연소실(140)과 제2 연소실(150)의 압력차가 발생하게 되어, 구동 피스톤(130)은 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 연소실(150)을 수축시키는 방향으로 이동하고, 이와 동시에, 토출 피스톤(120)은 펌프실(121)을 수축시키는 방향으로 이동한다.

또한, 이때의 토출 실린더(110)의 유체 배출구(123)에 마련된 체크밸브(125)는 펌프실(121)의 압력에 의해 열리게 되어, 유체가 펌프실(121)로부터 외부로 배출되게 된다.

이때의 제2 연소실(150)은 밀폐된 상태로, 제2 브라운 가스 유입 밸브(154)와 제2 응축수 배출 밸브(158)가 모두 닫혀 있기 때문에, 브라운 가스가 제2 연소실(150)로 유입되거나 제2 연소실(150)로부터 배출될 수 없다. 또한, 이때의 제1 브라운 가스 유입 밸브(144)는 열리게 되어, 브라운 가스는 제1 연소실(140) 내로 유입된다.

한편, 제2 연소실(150) 내의 브라운 가스의 연소가 완료되어, 브라운 가스가 물로 변환되고, 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 피스톤(130)이 제2 연소실(150)을 수축시키는 방향으로 최대로 이동하였을 때, 제2 응축수 배출 밸브(158)가 열리게 되어 물이 외부로 배출되게 된다. 도 2 내지 도 5에 도시된 과정이 반복적으로 수행됨으로써, 응폭 펌프(100)는 유체를 연속적으로 펌핑하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 응폭 펌프(100)는 종래의 피스톤 펌프(10)와는 달리, 복잡한 기계구조를 필요로 하지 않으며, 브라운 가스의 응폭력을 이용하여 구동 피스톤(130)을 왕복운동시키는 구조를 취하고 있기 때문에, 구조가 간단하여 펌프의 내구성이 증대되고, 유지보수가 용이하며, 작동시 진동이 감소하는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 펌프를 구동시키기 위하여 별도의 동력원을 요구하는 종래의 피스톤 펌프(10)와는 달리, 본 실시예의 응폭 펌프(100)는 외부 동력원의 도움을 필요로 하지 않고, 브라운 가스의 연소에 의해 형성되는 진공압에 의한 에너지를 구동 피스톤의 운동에너지로 직접 변환하기 때문에, 종래의 피스톤 펌프(10)에 비해 에너지 효율이 높다. 또한, 브라운 가스의 연소에 의해 생성된 물은 다시 브라운 가스를 생산하는 데 재사용되기 때문에, 추가적인 물의 공급이 필요 없으며, 연소 과정에서 질소산화물, 황산화물, 이산화 탄소등과 같은 유해 배출물이 전혀 배출되지 않는 이점이 있다.

이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 응폭 펌프 조립체를 설명하기로 한다. 도시된 바와 같이, 응폭 펌프 조립체(400)는 4개의 응폭 펌프(100)로 구성된다. 각각의 응폭 펌프는 도 2 내지 도 5에 도시된 실시예의 응폭 펌프와 동일하므로, 개개의 응폭 펌프의 구성과 작동에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 응폭 펌프 조립체(400)는, 각각의 응폭 펌프(100) 내에서 왕복운동하는 구동 피스톤(130)과 토출 피스톤(120)의 왕복운동 축선이 서로 평행하도록 배열되어 있다. 즉, 응폭 펌프들은 서로 나란하게 배열되어 있다. 또한, 각각의 응폭 펌프의 유체 유입구들(122)은 유체 유입 매니폴드(440)를 통해 서로 연결되어 있고, 각각의 응폭 펌프의 유체 배출구들(123)은 유체 배출 매니폴드(450)를 통해 서로 연결되어 있다. 즉, 4개의 응폭 펌프는 하나의 외부 유체 공급원(미도시)에 연결되어 있는 동시에, 각각의 응폭 펌프로부터 배출되는 유체는 유체 배출 매니폴드(450)를 통하여 외부로 배출된다. 이와 유사한 방식으로, 각각의 응폭 펌프의 브라운 가스 유입구들(142, 152)은 브라운 가스 유입 매니폴드(420)를 통해 서로 연결되어 있고, 각각의 응폭 펌프의 응축수 배출구들(146, 156)은 브라운 가스 배출 매니폴드(430)를 통해 서로 연결되어 있다. 즉, 4개의 응폭 펌프(100)는 하나의 외부 브라운 가스 유체 공급원(미도시)에 연결되어 있어, 이를 통해 브라운 가스를 공급받게 된다. 이렇게, 복수개의 응폭 펌프(100)를 나란히 배열함으로써, 컴팩트한 구조로 응폭 펌프의 배치 공간을 절약하면서 펌프의 토출량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 각각의 응폭 펌프의 점화기들(145, 155)은 제어기(410)에 연결되어 있다. 제어기(410)는 시차를 두고서 각각의 점화기(145, 155)를 제어하여, 각각의 응폭 펌프 내의 브라운 가스를 연소시킨다. 또한, 이 제어기(410)는 브라운 가스의 유입 밸브들과 응축수 배출 밸브들에 연결되어, 각각의 응폭 펌프의 브라운 가스 유입 밸브의 개폐를 개별적으로 제어하고, 응폭 펌프의 응축수 배출 밸브의 개폐 역시 개별적으로 제어한다.

상술한 바와 같이, 4개의 응폭 펌프(100)를 개별적으로 제어함에 따라, 토출량이 동일한 다른 펌프에 비해, 배출되는 유체의 압력 요동을 줄일 수 있는 효과가 있다.

상기 실시예에 있어서, 4개의 응폭 펌프(100)가 배열되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 임의의 복수개의 응폭 펌프가 배열될 수도 있다. 또한, 본 실시예에서의 응폭 펌프 조립체(400)는, 4개의 응폭 펌프(100)가 별도의 몸체로 결합되어 있는 형태이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 하나의 몸체 내에 4개의 실린더를 마련하도록 구성될 수도 있다.

이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 응폭 펌프를 설명하기로 한다.

도시된 응폭 펌프(200)는 브라운 가스의 연소시에 발생되는 응폭 현상을 이용하는 펌프로서, 각각 내부 공간을 갖는 제1 실린더(220) 및 제2 실린더(260)와, 제1 피스톤(222) 및 제2 피스톤(262)을 포함한다. 제1 실린더(220)와 제2 실린더(260)은 직렬로 연결되어 있다.

상기 제1 피스톤(222)은 상기 제1 실린더(220)의 내부공간을 제1 펌프실(230)과 제1 연소실(232)로 분리하고, 제1 실린더(220) 내에서 왕복운동가능하게 설치되어 있다.

상기 제2 피스톤(262)은 상기 제2 실린더(260)의 내부공간을 제2 펌프실(270)과 제2 연소실(272)로 분리하고, 제2 실린더(260) 내에서 왕복운동가능하게 설치되어 있다.

도시된 실시예에서는, 제1 연소실(232)과 제2 연소실(272)이 서로 이웃하도록 배치되어 있다.

또한, 제1 피스톤(222)과 제2 피스톤(262)은 연결부재(280)를 통하여 서로 연결고정되어 있다. 따라서, 제1 피스톤(222)이 제1 실린더(220) 내에서 왕복운동하게되면, 제2 피스톤(262)은 제1 피스톤(222)과 동일방향으로 제2 실린더(260) 내에서 왕복운동하게 된다.

상기 제1 실린더(220)에는, 외부의 유체 공급원(미도시)으로부터 펌핑될 유체를 제1 펌프실(230)로 유입하기 위하여, 제1 펌프실(230)에 연결되는 제1 유체 유입구(223)가 구비되어 있다. 또한, 제1 실린더(220)에는, 펌핑된 유체를 제1 펌프실(230)로부터 외부로 배출하기 위하여, 제1 펌프실(230)에 연결되는 제1 유체 배출구(224)가 구비되어 있다.

한편, 제1 유체 유입구(223)에는, 제1 유체 유입구(223)로부터 상기 제1 펌프실(230)로 유입되는 유체의 유로를 개폐하기 위하여, 유체 유입 밸브로서 체크밸브(233)가 구비되어 있다. 체크밸브(233)는 유체가 제1 펌프실(230)로 유입되는 방향으로만 흐르게 하고, 역방향으로 흐르게 하는 것을 방지한다.

또한, 제1 유체 배출구(224)에는, 제1 펌프실(230)로부터 제1 유체 배출구(224)로 배출되는 유체의 유로를 개폐하기 위하여, 유체 배출 밸브로서 체크밸브(234)가 구비되어 있다. 체크밸브(234)는 유체가 제1 펌프실(230)로부터 배출되는 방향으로만 흐르게 하고, 역방향으로 흐르게 하는 것을 방지한다.

상기 제1 연소실(232)에는, 외부의 브라운 가스 저장소(미도시)로부터 브라운 가스를 제1 연소실(232)로 유입할 수 있도록, 제1 브라운 가스 유입구(225)가 구비되어 있으며, 브라운 가스의 연소 종료 후, 반응 생성물인 물을 제1 연소실(232)로부터 외부로 배출하기 위하여, 제1 연소실(232)에 연결되는 제1 응축수 배출구(226)가 구비되어 있다.

또한, 제1 브라운 가스 유입구(225)에는, 외부 브라운 가스 저장소(미도시)로부터 제1 연소실(232)로 유입되는 브라운 가스의 유로를 개폐하기 위하여, 브라운 가스 유입 밸브(236)가 구비되어 있고, 제1 응축수 배출구(226)에는, 제1 연소실(232)로부터 외부로 배출되는 브라운 가스의 유로를 개폐하기 위하여, 제1 응축수 배출 밸브(235)가 구비되어 있다. 제1 브라운 가스 유입 밸브(236)와 제1 응축수 배출 밸브(235)는 제어기(미도시)에 연결되어 그 개폐가 제어된다.

상기 제2 실린더(260)에는, 상기 제1 실린더(220)와 마찬가지로, 외부의 유체 공급원(미도시)으로부터 펌핑될 유체를 제2 펌프실(270)로 유입하기 위하여, 제2 펌프실(270)에 연결되는 제2 유체 유입구(263)가 구비되어 있다. 또한, 제2 실린더(260)에는, 펌핑된 유체를 제2 펌프실(270)로부터 외부로 배출하기 위하여, 제2 펌프실(270)에 연결되는 제2 유체 배출구(264)가 구비되어 있다.

한편, 제2 유체 유입구(263)에는, 제2 유체 유입구(263)로부터 상기 제2 펌프실(270)로 유입되는 유체의 유로를 개폐하기 위하여, 유체 유입 밸브로서 체크밸브(273)가 구비되어 있다. 체크밸브(273)는 유체가 제2 펌프실(270)로 유입되는 방향으로만 흐르게 하고, 역방향으로 흐르게 하는 것을 방지한다.

또한, 제2 유체 배출구(264)에는, 제2 펌프실(270)로부터 제2 유체 배출구(264)로 배출되는 유체의 유로를 개폐하기 위하여, 유체 배출 밸브로서 체크밸브(274)가 구비되어 있다. 체크밸브(274)는 유체가 제2 펌프실(270)로부터 배출되는 방향으로만 흐르게 하고, 역방향으로 흐르게 하는 것을 방지한다.

상기 제2 연소실(272)에는, 외부의 브라운 가스 저장소(미도시)로부터 브라운 가스를 제2 연소실(272)로 유입할 수 있도록, 제2 브라운 가스 유입구(265)가 구비되어 있으며, 브라운 가스의 연소 종료 후, 반응 생성물인 물을 2 연소실(272)로부터 외부로 배출하기 위하여, 제2 연소실(272)에 연결되는 제2 응축수 배출구(266)가 구비되어 있다.

또한, 제2 브라운 가스 유입구(265)에는, 외부 브라운 가스 저장소(미도시)로부터 제2 연소실(272)로 유입되는 브라운 가스의 유로를 개폐하기 위하여, 브라운 가스 유입 밸브(276)가 구비되어 있고, 제2 응축수 배출구(266)에는, 제2 연소실(272)로부터 외부로 배출되는 브라운 가스의 유로를 개폐하기 위하여, 제2 응축수 배출 밸브(275)가 구비되어 있다. 제2 브라운 가스 유입 밸브(276)와 제2 응축수 배출 밸브(275)는 제어기(미도시)에 연결되어 그 개폐가 제어된다.

제1 실린더(220)의 제1 유체 배출구(224)와 제2 실린더(260)의 제2 유체 배출구(264)는 외부로 유체를 배출하기 위한 유체 배출관(292)에 연결되어 있고, 제1 실린더(220)의 제1 유체 유입구(223)와 제2 실린더(260)의 제2 유체 유입구(263)는 외부의 유체 공급원(미도시)으로부터 유체를 유입하기 위한 유체 유입관(294)에 연결되어 있다.

한편, 제1 연소실(232)과 제2 연소실(272)에는 각각의 연소실로 유입된 브라운 가스를 연소시키기 위해, 제1 점화기(282)가 제1 연소실(232)에 설치되어 있고, 제2 점화기(284)가 제2 연소실(272)에 각각 설치되어 있다. 도면에는 도시되어 있지 않으나, 제1 점화기(282)와 제2 점화기(284)가 적절한 타이밍에 브라운 가스를 연소시킬 수 있도록, 제1 점화기(282)와 제2 점화기(284)의 점화 타이밍을 제어하는 제어기가 제1 점화기(282) 및 제2 점화기(284)에 연결된다.

또한, 브라운 가스의 연소 반응시, 제1 연소실(232) 및 제2 연소실(272)의 온도를 냉각시키기 위하여, 이들 연소실(232, 272) 주변의 실린더(220, 260) 외벽에는 실린더(220, 260)를 둘러싸는 냉각통(290)이 구비되어 있다. 이들 냉각통(290) 내에는 냉각수가 흐르게 되어 연소실(232, 272)의 온도를 낮추게 한다.

제어기에 의해 제2 점화기(284)가 점화되면, 제2 연소실(272) 내의 브라운 가스는 물, 즉 액상으로 바뀌면서 부피가 급격히 줄어들게 된다. 이에 따라, 제2 연소실(272) 내에는 진공압이 형성되므로, 제2 피스톤(262)은 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 연소실(272)을 수축시키는 방향으로 이동하게 된다. 이와 동시에, 제2 피스톤(262)에 연결고정된 제1 피스톤(222)은 제1 펌프실(230)을 수축시키는 방향으로 이동하게 된다. 이때, 제1 실린더(220)의 체크밸브(234)는 열리게 되어, 제1 펌프실(230) 내의 유체는 외부로 배출되게 되고, 제2 실린더(260)의 체크밸브(273)가 열리게 되어, 제2 펌프실(270) 내로 유체가 유입되게 된다.

이와 반대로, 제어기에 의해 제1 점화기(282)가 점화되면, 제1 연소실(232) 내의 브라운 가스는 물, 즉 액상으로 바뀌면서 부피가 급격히 줄어들게 된다. 이에 따라, 제1 연소실(232) 내에는 진공압이 형성되므로, 제1 피스톤(222)은 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 연소실(232)을 수축시키는 방향으로 이동하게 된다. 이와 동시에, 제2 피스톤(222)에 연결고정된 제2 피스톤(262)은 상기 제2 펌프실(270)을 수축시키는 방향으로 이동하게 된다. 이때, 제2 실린더(260)의 체크밸브(274)가 열리게 되어, 제2 펌프실(270) 내의 유체는 외부로 배출되게 되고, 제1 실린더(220)의 체크밸브(233)가 열리게 되어, 제1 펌프실(230) 내로 유체가 유입되게 된다. 도 8 내지 도 9에 도시된 과정이 반복적으로 수행됨으로써, 응폭 펌프(200)는 유체를 연속적으로 펌핑하게 된다.

이렇게, 제1 연소실(232)과 제2 연소실(272)의 브라운 가스를 교대로 연소시킴으로써, 응폭펌프(200)는 도 2에 도시된 응폭펌프(100)에 비해 2배 부피의 유체를 토출할 수 있는 효과가 있다.

상기 실시예에 있어서, 제1 연소실(232)과 제2 연소실(272)이 서로 이웃하도록 배치되는 구성을 예를 들어 설명하였으나, 이와 달리, 제1 연소실(232)과 제2 연소실(272)이 외측에 배치되고, 제1 펌프실(230)과 제2 펌프실(270)이 서로 이웃하게 배치될 수도 있음은 물론이다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 응폭 펌프(200)를 복수개 마련하고, 각각의 피스톤의 왕복운동 축선이 서로 평행하게 배열하며, 각각의 응폭 펌프의 유체 유입구들을 서로 연결하고, 각각의 응폭 펌프의 유체 배출구들을 서로 연결하며, 각각의 응폭 펌프의 브라운 가스의 유입구와, 각각의 응폭 펌프의 응축수 배출구를 서로 연결하고, 각각의 응폭 펌프의 점화기의 점화시점을 시차를 두고서 제어하기 위한 제어기를 포함함으로써 펌프로부터 배출되는 유체의 압력 요동을 줄일 수도 있다.

상기 실시예들에 있어서, 유체 유입 밸브와 유체 배출 밸브는 체크밸브이나, 이에 한정되는 것은 아니며, 외부 제어기에 의해 그 개폐가 작동되는 솔레노이드 밸브와 같은 전자식 밸브 또는 유압 밸브 등일 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이다.

100, 200: 응폭 펌프 105: 구동수단
110: 토출 실린더 120: 토출 피스톤
121: 펌프실 122: 유체 유입구
123: 유체 배출구 128, 280: 연결부재
130: 구동 피스톤
132: 구동 실린더 140: 제1 연소실
145: 제1 점화기 155: 제2 점화기
150: 제2 연소실 182, 290: 냉각통
220: 제1 실린더 260: 제2 실린더
230: 제1 펌프실 232: 제1 연소실
270: 제2 펌프실 272: 제2 연소실
400: 응폭 펌프 조립체 410: 제어기

Claims (14)

1. 토출 실린더와, 상기 토출 실린더 내에서 왕복운동가능하게 설치되어 그 왕복운동에 의해 유체를 유입하고 토출하는 토출 피스톤과, 브라운 가스의 연소시에 발생되는 응폭 현상을 이용하여 상기 토출 피스톤을 왕복운동시키는 구동수단을 포함하는 응폭 펌프로서,
   상기 토출 실린더는,
   펌핑될 유체를 상기 토출 실린더로 유입하도록 상기 토출 실린더에 연결되는 유체 유입구와;
   유체를 상기 토출 실린더로부터 배출하도록 상기 토출 실린더에 연결되는 유체 배출구를 포함하고,
   상기 구동수단은,
   내부 공간을 갖는 구동 실린더와;
   상기 구동 실린더의 내부 공간을 한 쌍의 연소실로 분리하고, 상기 구동 실린더 내에서 왕복운동가능하게 설치되고, 상기 토출 피스톤에 연결고정된 구동 피스톤과;
   브라운 가스를 상기 연소실 각각에 유입하도록, 상기 연소실 각각에 연결되는 한 쌍의 브라운 가스 유입구와;
   응축수를 상기 연소실 각각으로부터 배출하도록, 상기 연소실 각각에 연결되는 한 쌍의 응축수 배출구와;
   상기 브라운 가스 유입구로부터 상기 연소실로 유입되는 브라운 가스의 유로를 개폐하는 한 쌍의 브라운 가스 유입 밸브와;
   상기 연소실로부터 상기 응축수 배출구로 배출되는 응축수의 유로를 개폐하는 한 쌍의 응축수 배출 밸브; 및
   상기 각각의 연소실로 유입된 브라운 가스를 연소시키도록 상기 연소실 각각에 장착된 한 쌍의 점화기를 포함하고,
   상기 구동 피스톤은, 상기 각각의 연소실로 유입된 브라운 가스를 교대로 연소시켜, 연소에 의해 형성된 연소실들 내의 진공압에 의해 왕복운동하는 것을 특징으로 하는 응폭 펌프.
2. 브라운 가스의 연소시에 발생되는 응폭 현상을 이용하는 응폭 펌프로서,
   각각 내부공간을 갖는 한 쌍의 실린더와;
   상기 실린더 각각의 내부공간을 펌프실과 연소실로 분리하며, 상기 각각의 실린더 내에서 왕복운동가능하게 설치되고, 서로 연결된 한 쌍의 피스톤과;
   펌핑될 유체를 상기 각각의 펌프실로 유입하도록 상기 펌프실 각각에 연결되는 한 쌍의 유체 유입구와;
   유체를 상기 각각의 펌프실로부터 배출하도록 상기 각각의 펌프실에 연결되는 한 쌍의 유체 배출구와;
   브라운 가스를 상기 각각의 연소실로 유입하도록 상기 연소실 각각에 연결되는 한 쌍의 브라운 가스 유입구와;
   응축수를 상기 각각의 연소실로부터 배출하도록 상기 연소실 각각에 연결되는 한 쌍의 응축수 배출구; 및
   상기 각각의 연소실로 유입된 브라운 가스를 연소시키도록 상기 연소실 각각에 장착된 한 쌍의 점화기를 포함하고,
   상기 한 쌍의 피스톤은, 상기 한 쌍의 실린더 중 어느 한 실린더의 연소실에서의 브라운 가스의 연소에 의해 형성된 연소실 내의 진공압에 의해, 타 실린더의 펌프실을 수축시키는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 응폭 펌프.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 한 쌍의 실린더는, 상기 각각의 연소실이 서로 이웃하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 응폭 펌프.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 한 쌍의 실린더는, 상기 각각의 펌프실이 서로 이웃하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 응폭 펌프.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 한 쌍의 유체 유입구는 서로 연결되어 있고, 상기 한 쌍의 유체 배출구는 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 응폭 펌프.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 브라운 가스 유입구는 서로 연결되고, 상기 한 쌍의 응축수 배출구는 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 응폭 펌프.
7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유체 유입구로 유입되는 유체의 유로를 개폐하는 유체 유입 밸브와;
   상기 유체 배출구로 배출되는 유체의 유로를 개폐하는 유체 배출 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 응폭 펌프.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 유체 유입 밸브 및 상기 유체 유출 밸브는 체크밸브인 것을 특징으로 하는 응폭 펌프
9. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 응폭 펌프를 복수개 포함하고,
   상기 각각의 응폭 펌프의 유체 유입구들은 서로 연결되고, 상기 각각의 응폭 펌프의 유체 배출구들은 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 응폭 펌프 조립체.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 각각의 응폭 펌프의 브라운 가스의 유입구들은 서로 연결되고, 상기 각각의 응폭 펌프의 응축수 배출구들은 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 응폭 펌프 조립체.
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수개의 응폭 펌프는, 각각의 피스톤의 왕복운동 축선이 서로 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 응폭 펌프 조립체.
12. 청구항 9에 있어서,
    상기 각각의 응폭 펌프의 점화기의 점화시점을 시차를 두고서 제어하기 위한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 응폭 펌프 조립체.
13. 청구항 9에 있어서,
    상기 유체 유입구로 유입되는 유체의 유로를 개폐하는 유체 유입 밸브와;
    상기 유체 배출구로 배출되는 유체의 유로를 개폐하는 유체 배출 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 응폭 펌프 조립체.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 유체 유입 밸브 및 상기 유체 유출 밸브는 체크밸브인 것을 특징으로 하는 응폭 펌프 조립체.

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