KR101578027B1 - Compressor and energy saving system using the same - Google Patents
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Abstract
압축 장치와, 이를 이용한 에너지 절감 시스템를 개시한다. 본 발명은 유체를 흡입하는 적어도 하나의 흡입부와, 흡입부로부터 유입된 유체를 다단으로 압축하는 압축부와, 압축된 공기를 배출하는 배출부와, 압축부의 출구측에 설치된 열교환기를 가지는 압축 장치;와, 압축 장치와 연결되며, 압축 장치로부터 압축된 고압의 유체를 수용하는 저장부;와, 저장부로의 압축된 유체로부터 발생되는 폐가스에 의하여 구동되는 익스팬더;와, 익스팬더에 대하여 회전축에 연결되어서, 고압의 유체를 발생시키는 외부 압축부;를 포함하는 것으로서, 외부로부터 유체가 복수의 압축부로 유입되고, 압축부로부터 압축된 유체는 압축 장치에 구비된 열교환기에서 소망하는 온도로 냉각한 다음에 압축 시스템과 연결된 외부 시스템으로 공급됨으로써, 압축 장치의 외부에 별도의 열교환기의 설치가 요구되지 않음에 따라 구조가 간단해진다. Compression apparatus, and an energy saving system using the same. The present invention relates to a compression device having at least one suction section for sucking fluid, a compression section for compressing the fluid introduced from the suction section in multiple stages, a discharge section for discharging the compressed air, and a heat exchanger An expander connected to the compressor and adapted to receive the compressed high-pressure fluid from the compressor, an expander driven by the waste gas generated from the compressed fluid to the reservoir, A fluid is introduced into the plurality of compressing portions from the outside and the fluid compressed from the compressing portion is cooled to a desired temperature in a heat exchanger provided in the compressing device, Since it is not required to install a separate heat exchanger outside the compression device by being supplied to the external system connected to the compression system, That is simplified.
Description
본 발명은 압축 장치에 관한 것으로서, 압축 장치와 열교환기를 일체로 모듈화시킨 압축 장치와, 이를 이용한 에너지 절감 시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a compression device, and more particularly, to a compression device in which a compression device and a heat exchanger are integrated as a unit and an energy saving system using the same.
통상적으로, 압축 장치는 회전 운동을 하는 임펠러를 이용하여 유체에 원심력을 부여함으로써, 유체가 압축하도록 하는 장치이다.Generally, the compression device is a device for causing a fluid to compress by applying a centrifugal force to the fluid by using an impeller for rotating motion.
산업용 압축 장치는 압축기, 인터쿨러, 및 전동기 등을 포함하는데, 입구부에 설치된 필터를 통하여 여과되어서 흡입된 유체가 1개의 제 1 단 압축기를 통하면서 압력과 온도가 상승되어서 토출되고, 인터쿨러를 거치면서 상온 수준으로 온도를 냉각시키고, 냉각된 공기가 1개의 제 2 단 압축기로 흡입되고, 다시 압력과 온도가 상승되고, 이를 다시 냉각시킨후에 다음 단의 압축기로 전달하게 된다. An industrial compressor includes a compressor, an intercooler, and an electric motor. The fluid is sucked through a filter installed at an inlet of the compressor and discharged through a single first-stage compressor while being raised in pressure and temperature. The temperature is cooled to the room temperature level, the cooled air is sucked into one second-stage compressor, the pressure and the temperature are raised again, and it is cooled again and then transferred to the next-stage compressor.
압축 장치를 이용하여 발생되는 압축된 공기는 소망하는 산업 분야, 예컨대, 효소 배양을 시키기 위한 장치와 같은 외부 시스템에 적용하여서 효율적으로 이용할 수 있다.Compressed air generated using a compression device can be efficiently utilized by applying it to an external system such as an apparatus for making an enzyme culture in a desired industrial field.
한국공개특허 제2011-0059889호에 개시된 "인터쿨러 및 애프터쿨러의 냉간연료 냉각"에는 높은 고도의 항공기 파워 플랜트가 엔진, 인터쿨러, 및 애프터쿨러를 가지는 2단 터보 차저, 극저온 수소 연료 공급원, 및 수소 열교환기를 포함하는 냉각 시스템을 개시하고 있다. 한국공개특허 제2011-0059889호에는 공기가 1개의 터보차저 압축기로 유입되는 것으로서, 보다 많은 양의 공기를 압축하기에는 용이하지 않다.In Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0059889 entitled " Cold Fuel Cooling of Intercooler & After Cooler ", a high-altitude aircraft power plant includes a two-stage turbocharger with an engine, an intercooler, and an aftercooler, a cryogenic hydrogen fuel source, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > Korean Patent Publication No. 2011-0059889 discloses that air is introduced into a single turbocharger compressor, so that it is not easy to compress a larger amount of air.
본 발명은 압축 장치와 열교환기를 압축 시스템 내에서 일체로 구성하여 모듈화시키고, 이를 이용하여 압축된 유체를 이와 연결된 외부 시스템에 용이하게 이용할 수 있는 압축 장치와, 이를 이용한 에너지 절감 시스템을 제공하는 것을 주된 과제로 한다. It is an object of the present invention to provide a compression device capable of modularizing a compression device and a heat exchanger integrally in a compression system and using the compressed fluid in an external system connected thereto by using the compression device and an energy saving system using the same, We will do it.
본 발명의 일 측면에 따른 압축 장치는,According to an aspect of the present invention,
유체를 흡입하는 흡입부;와,A suction unit for sucking the fluid,
상기 흡입부로부터 유입된 유체를 다단으로 압축하는 압축부;와,A compression unit for compressing the fluid introduced from the suction unit into multiple stages,
압축된 공기를 배출하는 배출부;를 포함하되,And a discharge portion for discharging the compressed air,
상기 흡입부와, 압축부는 각각 복수로 이루어지고, The suction unit, and the compression unit,
압축부의 출구측에는 다단 압축된 유체를 냉각시키는 열교환기가 설치된다.A heat exchanger for cooling the multi-stage compressed fluid is provided at the outlet side of the compression section.
일 실시예에 있어서, 상기 압축부는 적어도 하나의 기어를 가지는 종속기에 결합된 제 1 단 압축기와, 상기 제 1 단 압축기의 후단에 설치된 적어도 하나의 후단 압축기를 포함한다.In one embodiment, the compression section includes a first stage compressor coupled to a slave device having at least one gear, and at least one rear stage compressor disposed downstream of the first stage compressor.
일 실시예에 있어서, 상기 증속기는 전동기로부터 공급된 동력원으로 회전하는 불 기어와, 상기 불 기어의 양단에 설치된 복수의 피니언 기어를 포함하되, 상기 제 1 단 압축기는 상기 불 기어의 일측에 설치되며, 제 1 임펠러를 가지는 제 1 압축기와, 상기 불 기어의 타측에 설치되며, 제 2 임펠러를 가지는 제 2 압축기를 가지며, 상기 제 1 압축기의 입구에는 제 1 흡입부가 형성되며, 상기 제 2 압축기의 입구에는 제 2 흡입부가 형성된다.In one embodiment, the speed increasing gear includes a bull gear that is rotated by a power source supplied from an electric motor, and a plurality of pinion gears provided at both ends of the bull gear, wherein the first stage compressor is installed at one side of the bull gear A first compressor having a first impeller and a second compressor disposed on the other side of the bull gear and having a second impeller, wherein a first suction portion is formed at an inlet of the first compressor, A second suction portion is formed at the inlet.
일 실시예에 있어서, 상기 제 1 압축기는 상기 불 기어의 일측에서 제 1 피니언 기어를 지지하는 제 1 피니언 기어축의 일단에 회전 가능하게 결합되고, 상기 제 2 압축기는 상기 불 기어의 타측에서 제 2 피니언 기어를 지지하는 제 2 피니언 기어축의 일단에 회전 가능하게 결합되되, 상기 후단 압축기는 상기 제 1 피니언 기어축의 타단에 회전 가능하게 결합된 제 3 압축기와, 상기 제 2 피니언 기어축의 타단에 회전 가능하게 결합된 제 4 압축기를 포함한다.In one embodiment, the first compressor is rotatably coupled to one end of a first pinion gear shaft that supports a first pinion gear on one side of the bull gear, and the second compressor is rotatably coupled to one end of a second pinion gear shaft on the other side of the bull gear, A third compressor rotatably coupled to one end of a second pinion gear shaft for supporting the pinion gear, the third compressor being rotatably coupled to the other end of the first pinion gear shaft, and a second compressor rotatably coupled to the other end of the second pinion gear shaft, And a fourth compressor coupled to the second compressor.
일 실시예에 있어서, 상기 제 1 압축기 및 제 2 압축기는 외부로부터 유체를 배분하여 흡입하고, 압축된 유체의 유량을 배분하여 토출하도록 배관에 연결된다.In one embodiment, the first compressor and the second compressor distribute the fluid from the outside and suck it, and are connected to the pipe to distribute and discharge the flow rate of the compressed fluid.
일 실시예에 있어서, 상기 열교환기는 상기 후단 압축기의 하류에 적어도 하나 설치된 애프터쿨러이다.In one embodiment, the heat exchanger is at least one downstream of the downstream compressor.
본 발명의 다른 측면에 따른 압축 장치를 이용한 에너지 절감 시스템은,According to another aspect of the present invention, there is provided an energy saving system using a compression device,
유체를 흡입하는 적어도 하나의 흡입부와, 상기 흡입부로부터 유입된 유체를 다단으로 압축하는 압축부와, 압축된 공기를 배출하는 배출부와, 상기 압축부의 출구측에 설치된 열교환기를 가지는 압축 장치;A compression unit for compressing the fluid introduced from the suction unit into multiple stages, a discharge unit for discharging compressed air, and a heat exchanger provided at an outlet side of the compression unit;
상기 압축 장치와 연결되며, 상기 압축 장치로부터 압축된 고압의 유체를 수용하는 저장부; A storage unit connected to the compressor and storing a high-pressure fluid compressed by the compressor;
상기 저장부로의 압축된 유체로부터 발생되는 폐가스에 의하여 구동되는 익스팬더; 및An expander driven by waste gas generated from the compressed fluid to the storage section; And
상기 익스팬더에 대하여 회전축에 연결되어서, 고압의 유체를 발생시키는 외부 압축부;를 포함한다.And an external compression unit connected to the rotary shaft with respect to the expander to generate a high-pressure fluid.
일 실시예에 있어서, 상기 압축부는 적어도 하나의 기어를 가지는 증속기에 결합된 제 1 단 압축기와, 상기 제 1 단 압축기의 후단에 설치된 적어도 하나의 후단 압축기를 포함하며, 상기 열교환기는 상기 후단 압축기와 저장부 사이에 설치된 애프터쿨러이다.In one embodiment, the compression section includes a first stage compressor coupled to an accelerator having at least one gear, and at least one rear stage compressor disposed at a rear stage of the first stage compressor, and the heat exchanger is connected to the rear stage compressor And is an after-cooler installed between the storage units.
일 실시예에 있어서, 상기 외부 압축부는,In one embodiment, the external compression unit includes:
외부로부터 저압의 스팀이 유입되는 스팀 흡입부;A steam sucking portion into which low pressure steam flows from the outside;
상기 스팀 흡입부로부터 유입된 유체를 압축하는 압축부; 및A compression unit for compressing the fluid introduced from the steam suction unit; And
압축된 공기를 배출하는 스팀 배출부;를 포함한다.And a steam discharging portion for discharging the compressed air.
일 실시예에 있어서, 상기 압축부는 적어도 하나의 기어를 가지는 증속기에 결합된 제 1 단 압축기와, 상기 제 1 단 압축기의 후단에 설치된 적어도 하나의 후단 압축기를 포함하며, 상기 열교환기는 상기 후단 압축기와 저장부 사이에 설치된 애프터쿨러며, 상기 증속기에 구비된 전동기에는 기어 박스의 축 일단이 연결되고, 상기 기어 박스의 축 타단은 동일한 회전수를 제공하도록 상기 익스팬더와 외부 압축부 사이에 연결된다. In one embodiment, the compression section includes a first stage compressor coupled to an accelerator having at least one gear, and at least one rear stage compressor disposed at a rear stage of the first stage compressor, and the heat exchanger is connected to the rear stage compressor The motor is provided with an aftercooler installed between the expander and the storage unit. One end of the shaft of the gear box is connected to the motor of the accelerator, and the other end of the gear box is connected between the expander and the external compression unit to provide the same rotation speed.
상기한 바와 같이 본 발명의 압축 장치와, 이를 이용한 에너지 절감 시스템은 외부로부터 유체가 복수의 압축부로 유입되고, 압축부로부터 압축된 유체는 압축 장치에 구비된 열교환기에서 소망하는 온도로 냉각한 다음에 압축 시스템과 연결된 외부 시스템으로 공급됨으로써, 압축 장치의 외부에 별도의 열교환기의 설치가 요구되지 않음에 따라 구조가 간단해진다. As described above, in the compression apparatus of the present invention and the energy saving system using the same, the fluid is introduced into the plurality of compression sections from the outside, the fluid compressed from the compression section is cooled to a desired temperature in the heat exchanger provided in the compression apparatus Is supplied to an external system connected to the compression system, so that it is not required to install a separate heat exchanger outside the compression device, so that the structure is simplified.
또한, 압축 장치 내에서 압축부와 열교환기를 일체형으로 제조함에 따라서 압축부 후단에서의 배관의 설계가 용이하다. In addition, since the compression unit and the heat exchanger are integrally manufactured in the compression apparatus, it is easy to design the piping at the rear end of the compression unit.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 장치를 도시한 구성도,
도 2는 도 1의 압축 장치가 적용된 에너지 절감 시스템을 도시한 구성도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축 장치가 적용된 에너지 절감 시스템을 도시한 구성도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a compression apparatus according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a schematic view showing an energy saving system to which the compression device of FIG. 1 is applied,
3 is a view showing an energy saving system to which a compression apparatus according to another embodiment of the present invention is applied.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and particular embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, “포함한다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, Should not be construed to preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.
이하, 본 발명에 따른 압축 장치와, 이를 이용한 에너지 절감 시스템의 일 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, an embodiment of a compression apparatus according to the present invention and an energy saving system using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like elements, And redundant explanations thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 장치(100)를 도시한 것이다.1 shows a
도면을 참조하면, 상기 압축 장치(100)는 전동기(110), 증속기(120), 복수의 압축부, 인터쿨러(140), 및 애프터쿨러(150)를 포함한다. 복수의 압축부는 제 1 단 압축기(131) 및 후단 압축기(171)(172)를 포함한다.Referring to the drawings, the
상기 전동기(110)는 압축 장치(100)에 동력을 제공하는 구동 모우터를 포함한다. 상기 전동기(110)는 일정한 회전 속도로 회전하는 정속도 전동기나, 회전 속도를 자유롭게 변환할 수 있는 가변 속도 전동기 중에서 선택할 수 있다. The
상기 증속기(120)는 불 기어(bull gear, 121)와, 상기 불 기어(121)의 일측에 결합된 제 1 피니언 기어(122)와, 상기 불 기어(121)의 타측에 결합된 제 2 피니언 기어(123)를 포함한다. 상기 증속기(120)는 하나의 불 기어(121)의 양 단에 제 1 피니언 기어(122) 및 제 2 피니언 기어(123)가 맞물린 트윈 피니언형(twin pinion type) 증속기이나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
상기 불 기어(121)는 불 기어 회전축(124)의 일단에 접속되어 있다. 상기 불기어 회전축(124)의 타단은 증속기 케이스(125)의 외부로 인출되어서 상기 전동기(110)에 결합된 전동기 출력축(111)에 접속되어 있다. 이에 따라, 상기 불 기어(121)는 상기 전동기(110)의 회전력을 전달받아서 회전가능하다. The
상기 제 1 피니언 기어(122)는 제 1 피니언 기어축(126)에 의하여 회전가능하게 지지되고, 상기 제 2 피니언 기어(123)는 제 2 피니언 기어축(127)에 의하여 회전가능하게 지지되고 있다.The
상기 제 1 피니언 기어축(126) 및 제 2 피니언 기어축(127)에는 적어도 하나의 압축기를 가지는 제 1 단 압축기(131)가 결합되어 있다. 상기 제 1 단 압축기(131)는 제 1 압축기(132)와, 제 2 압축기(133)를 포함한다.A
상기 제 1 피니언 기어축(126)의 일단에는 제 1 압축기(132)의 제 1 임펠러(134)가 결합되며, 상기 제 2 피니언 기어축(127)의 일단에는 제 2 압축기(133)의 제 2 임펠러(135)가 결합되어 있다. A
이때, 상기 제 1 압축기(132)와, 제 2 압축기(133)의 각 입구에는 유체를 흡입하기 위한 제 1 흡입부(136)와, 제 2 흡입부(137)가 형성되어 있다. 외부로부터 유입되는 유체(190)는 상기 제 1 흡입부(136)와, 제 2 흡입부(137)를 통하여 동시에 흡입가능하다. 상기 제 1 흡입부(136) 및 제 2 흡입부(137)를 통하여 유입되는 유체(190)는 동일한 유량이 흡입가능하다. At this time, a
이처럼, 제 1 단 압축기(131)는 유체역학적으로 동일하게 설계되어서 회전수는 서로 동일하고, 서로 동일한 방향 방향으로 회전가능하며, 상기 제 1 흡입부(136) 및 제 2 흡입부(137)로부터 유입된 유체(190)를 압축하는 제 1 압축기(132) 및 제 2 압축기(133)를 구비하고 있으므로, 제 1 단 압축기에 하나의 압축기만 설치된 경우보다 2배의 유량 확보가 가능하다. 본 실시예에서는 상기 제 1 단 압축기(131)는 2개의 압축기를 구비하는 것으로 개시되어 있지만, 압축기의 개수는 2개에 한정되는 것은 아니다. In this way, the first-
상기 제 1 압축기(132) 및 제 2 압축기(133)의 각 출구측에는 제 1 열교환기인 제 1 인터쿨러(141) 및 제 2 열교환기인 제 2 인터쿨러(142)가 각각 설치되어 있다. 상기 제 1 압축기(132) 및 제 2 압축기(133)로부터 압축된 유체(190)는 제 1 배관(161) 및 제 2 배관(162)을 통하여 제 1 인터 쿨러(141) 및 제 2 인터 쿨러(142)로 각각 공급가능하다. A
상기 제 1 인터 쿨러(141) 및 제 2 인터 쿨러(142)는 상기 제 1 단 압축기(131)의 압축을 통하여 상승된 유체(190)의 온도를 낮춰줌으로써, 상기 압축 장치(100)에서 보다 적은 일율을 가지고, 소망하는 압축비를 구현하기 위하여 추가적으로 설치되는 열교환기이다. The
상기 제 1 피니언 기어축(126) 및 제 2 피니언 기어축(127)에는 후단 압축기가 설치되어 있다. 즉, 상기 제 1 피니언 기어축(126)의 타단에는 제 3 압축기(171)의 임펠러(173)가 결합되며, 상기 제 2 피니언 기어축(127)의 타단에는 제 4 압축기(172)의 임펠러(174)가 결합되어 있다. The first
본 실시예에서는 상기 제 3 압축기(171) 및 제 4 압축기(172)가 2단 압축기로서 역할을 하지만, 상기 제 1 단 압축기(131)의 후단에 설치되는 압축기 단의 개수는 이에 한정되지 않고, 구성에 따라서 3단 압축기 이상으로 설계할 수 있을 것이다.Although the
상기 제 1 인터 쿨러(141)와 제 3 압축기(171) 사이에는 제 3 배관(163)이 설치되어서, 상기 제 1 인터 쿨러(141)로부터 공급된 압축된 유체(190)를 제 3 압축기(171)로 공급가능하다. 상기 제 2 인터 쿨러(142)와 제 4 압축기(172) 사이에는 제 4 배관(164)이 설치되어서, 상기 제 2 인터 쿨러(142)로부터 공급된 압축된 유체(190)를 제 4 압축기(172)로 공급가능하다. A
이때, 상기 제 1 압축기(132)와, 제 3 압축기(171)는 서로 동기화되어 있으며, 상기 제 2 압축기(133)와, 제 4 압축기(172)는 서로 동기화되어 있다. 이처럼, 상기 제 1 압축기(132) 및 제 2 압축기(133)로 유입된 유체(190)는 이들과 동기화된 상기 제 2 압축기(171) 및 제4 압축기(172)를 거치면서 각각 압축가능하다. At this time, the
상기 제 3 압축기(171)의 출구측에는 제 3 열교환기인 제 1 애프터 쿨러(151)가 설치되어 있다. 상기 제 3 압축기(171)로부터 압축된 유체(190)는 제 5 배관(165)을 통하여 제 1 애프터 쿨러(151)로 공급가능하다. 상기 제 4 압축기(172)의 출구측에는 제 4 열교환기인 제 2 애프터 쿨러(152)가 설치되어 있다. 상기 제 4 압축기(172)로부터 압축된 유체(190)는 제 6 배관(166)을 통하여 제 2 애프터 쿨러(152)로 공급가능하다. A
상기 제 1 애프터 쿨러(151) 및 제 2 애프터 쿨러(152)는 상기 제 3 압축기(171) 및 제 4 압축기(172)의 압축을 통하여 상승된 유체(190)의 온도를 낮추어 압축 장치(100)와 연결된 외부 시스템으로 공급가능하게 한다. The
이처럼, 상기 애프터 쿨러(151)(152)는 후단 압축기인 제 3 압축기(171)나, 제 4 압축기(172)의 하류에 적어도 하나 설치되는 것이 바람직하다. As described above, it is preferable that the
한편, 상기 유체(190)가 유동하는 경로 상에는 유동하는 유체(190)의 유량을 측정하기 위한 유량계(180)가 설치되어 있다. On the other hand, a
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축 장치(100)의 작용을 살펴보면 다음과 같다. The operation of the
전원이 인가되면, 상기 전동기(110)는 회전하게 된다. When the electric power is applied, the
상기 전동기(110)가 회전하게 되면, 상기 전동기(110)에 결합된 전동기 출력축(111)과, 이와 접속된 불기어 회전축(124)은 회전하게 되고, 상기 불기어 회전축(124)에 접속된 불 기어(121)도 회전하게 된다. 상기 불 기어(131)는 상기 전동기(110)에 대하여 동일한 회전수로 회전하게 된다. When the
이어서, 상기 불기어(121)의 일측에 결합된 제 1 피니언 기어(122)와, 상기 불 기어(121)의 타측에 결합된 제 2 피니언 기어(123)가 각각 설계된 회전수로 회전하게 된다. 본 발명은 상기 제 1 피니언 기어(122)와, 제 2 피니언 기어(123)가 동일한 회전수로 회전한다.The
이에 따라, 상기 제 1 피니언 기어(122)를 회전가능하게 지지하는 제 1 피니언 기어축(126)의 일단에 결합된 제 1 단 압축기(131)에 구비된 제 1 임펠러(134)와, 제 1 피니언 기어축(126)의 타단에 결합된 제 2 단 압축기에 구비된 제 3 임펠러(173)가 회전하게 된다. A
이와 동시에, 상기 제 2 피니언 기어(123)를 회전가능하게 지지하는 제 2 피니언 기어축(127)의 일단에 결합된 제 1 단 압축기(131)에 구비된 제 2 임펠러(135)와, 제 2 피니언 기어축(127)의 타단에 결합된 제 2 단 압축기의 제 4 임펠러(174)가 회전하게 된다. At the same time, a
본 실시예에서는 상기 제 1 압축기(132)와, 제 3 압축기(171)이 서로 동기화되고, 제 2 압축기(133)와, 제 4 압축기(172)가 서로 동기화되어 있으며, 회전수가 동일하다.In this embodiment, the
대안으로는, 상기 제 1 내지 제 4 압축기(132, 133, 171, 172)의 배치 구조는 이에 한정되지 않고, 유체(190)가 적어도 2개 이상의 흡입부(136)(137)를 통하여 동시에 흡입되어 압축 장치(100) 내에서 다단 압축되는 구조라면, 압축기 단의 개수나, 각 압축기가 불 기어, 피니언 기어 등을 이용하여 서로 연결되는 구조나, 각 압축기의 회전수나, 각 압축기의 회전 방향은 소망하는 유체(190)의 압축 크기에 따라 다양하게 설계가능하다 할 것이다. Alternatively, the arrangement of the first to
상기 제 1 압축기(132), 제 2 압축기(133), 제 3 압축기(171) 및 제 4 압축기(172)를 이용한 압축의 원리는 각 임펠러(134, 135, 173, 174)의 고속 회전에 따른 운동 에너지를 압력 에너지로 회복시킴으로써 가능하며, 한 단의 압축기가 발휘할 수 있는 압축비는 제한적이므로, 다단 압축을 통하여 구현하게 된다.The principle of compression using the
유체(190)는 제 1 압축기(132)의 입구에 마련된 제 1 흡입부(136)와, 제 2 압축기(133)의 입구에 마련된 제 2 흡입부(137)를 통하여 제 1 압축기(132)와, 제 2 압축기(133)로 흡입된다.The fluid 190 is supplied to the
상기 유체(190)는 상기 제 1 압축기(132)의 제 1 임펠러(134) 및 제 2 압축기(133)의 제 2 임펠러(135)로 동시에 유입되며, 유입되는 유체(190)의 유량은 실질적으로 동일하게 배분하여 흡입된다. The fluid 190 simultaneously flows into the
1단 압축기인 제 1 압축기(132) 및 제 2 압축기(133)에서 압축된 유체(190)는 제 1 배관(161) 및 제 2 배관(162)을 통하여 제 1 인터 쿨러(141) 및 제 2 인터 쿨러(142)로 전달된다. 상기 제 1 인터 쿨러(141) 및 제 2 인터 쿨러(142)로 전달된 유체(190)는 냉각수나, 기타 매질에 의하여 냉각이 되어서 온도가 낮아진다. The fluid 190 compressed by the
냉각된 유체(190)는 제 3 배관(163) 및 제 4 배관(164)을 통하여 제 3 압축기(171) 및 제 4 압축기(172)로 전달되고, 상기 제 3 임펠러(173) 및 제 4 임펠러(174)의 회전으로 상기 제 1 압축기(132) 및 제 2 압축기(133)보다 더 높은 압력으로 압축되고, 이와 동시에 온도가 상승되어서 제 5 배관(165) 및 제 6 배관(166)을 통하여 배출된다. 상기 제 5 배관(165) 및 제 6 배관(166)을 통하여 토출된 유체(190)는 제 1 애프터 쿨러(151) 및 제 2 애프터 쿨러(152)를 통하여 다시 냉각되고, 제 7 배관(167)을 통하여 배출된다.The cooled
제 7 배관(167)을 통하여 배출된 고압의 유체(190)는 압축 장치(100)와 연결된 외부 시스템으로 전달되어서 소망하는 목적에 따라 효율적으로 이용가능하다.The high-
도 2는 도 1의 압축 장치(100)가 적용된 에너지 절감 시스템(200)을 도시한 것이다.FIG. 2 illustrates an
여기서, 상기 에너지 절감 시스템(200)은 상기 압축 장치(100)로부터 공급된 고압으로 압축된 유체(190)를 이용하는 외부 시스템이다. Here, the
도면을 참조하면, 상기 에너지 절감 시스템(200)은 고압으로 압축된 유체(190)를 수용하는 저장부(R, 210)를 포함한다. 상기 저장부(210)가 효소를 배양하는 배양조라면, 상기 저장부(210)에 공급된 유체(190), 예컨대, 압축된 산소(O2)는 효소를 배양하기 위한 에너지 공급원으로 사용하게 된다. Referring to the drawings, the
상기 유체(190)는 압축 장치(100)에 마련된 제 1 흡입부(136) 및 제 2 흡입부(137)를 통하여 흡입되어서 상기 제 1 압축기(132) 및 제 2 압축기(133)를 포함하는 제 1 단 압축기(131)와, 상기 제 1 압축기(132) 및 제 2 압축기(133)에 각각 동기화되어서 회전하고, 이들의 하류에 설치된 제 3 압축기(171) 및 제 4 압축기(172)를 포함하는 제 2 단 압축기에 의하여 다단으로 압축되어서, 상기 제 7 배관(167)을 통하여 저장부(210)로 공급된다.The fluid 190 is sucked through the
이때, 상기 저장부(210)에서 압축된 공기를 사용전후 발생하는 폐가스, 이를테면, 고압의 질소(N2)는 제 1 외부 배관(211)을 통하여 익스팬더(220)를 구동하기 위한 동력 구동원으로 사용하게 된다. 상기 익스팬더(220)는 회전축(221)의 일단에 결합되어 있다. 상기 회전축(221)의 타단에는 스팀 압축기(230)가 동축상에 연결되어 있다. At this time, a waste gas generated before and after the use of compressed air in the
상기 익스팬더(220)는 상기 제 1 외부 배관(211)을 통하여 공급된 폐가스에 의하여 동력을 회수하게 된다. 즉, 상기 익스팬더(220)는 상기 저장부(210)로부터 폐가스를 공급받아서 회전축(221)에 회전력을 발생시키게 된다.The
이에 따라, 회전축(221)은 회전하게 되고, 외부 장치로부터 스팀 흡입부(241)를 통하여 스팀 압축기(230)로 유입되는 저압의 스팀은 상기 회전축(221)의 회전력을 전달받은 상기 스팀 압축기(230)의 압축에 의하여 고압 스팀으로 승압되어서 스팀 배출부(242)를 통하여 배출되고, 배출된 스팀은 재활용하거나, 다른 발전기 등에 이용가능하다.The low pressure steam flowing into the
한편, 상기 익스팬더(220)로부터 방출되는 저온저압의 폐가스는 제 2 외부 배관(212)을 통하여 외부로 배출가능하다. Meanwhile, the low-temperature low-pressure waste gas discharged from the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 1의 압축 장치(100)가 적용된 에너지 절감 시스템(200)을 도시한 것이다.FIG. 3 illustrates an
도면을 참조하면, 상기 에너지 절감 시스템(200)은 압축 장치(100)로부터 다단으로 압축된 유체(190)가 저장부(310)로 공급되고, 저장부(310)에서 소망하는 에너지 공급원으로서 사용하게 된다. Referring to the drawing, the
상기 저장부(310)에서 압축된 공기를 이용한 이후에 발생하는 폐가스는 제 1 외부 배관(311)을 통하여 익스팬더(320)에 전달되어서, 동력 구동원으로서 사용하게 된다. 상기 익스팬더(320)은 회전축(321)의 일단에 결합되어 있다. 상기 회전축(321)의 타단에는 스팀 압축기(330)가 상기 회전축(321)에 대하여 동축 상에 연결되어 있다.The waste gas generated after using the compressed air in the
상기 익스펜더(320)는 상기 저장부(310)로부터 공급된 압축된 폐가스에 의하여 회전축(321)을 회전시키게 된다. 상기 회전축(321)이 회전하게 되면, 상기 스팀 압축기(330)는 구동을 하게 된다. 이에 따라, 외부 장치로부터 스팀 흡입부(341)를 통하여 상기 스팀 압축기(330) 내로 유입되는 저압의 스팀은 고압의 스팀으로 승압되고, 고압의 스팀은 스팀 배출부(342)를 통하여 재활용된다. The
한편, 상기 익스팬더(320)로부터 방출되는 저온저압의 폐가스는 제 2 외부 배관(312)을 통하여 외부로 배출가능하다. Meanwhile, the low-temperature low-pressure waste gas discharged from the
이때, 상기 회전축(321)에는 연결축(351)에 의하여 기어 박스(360)가 연결되어 있다. 상기 기어 박스(360)의 동력 인출축(361)은 압축 장치(100)의 전동기(110)에 연결되어 있다.At this time, a
상기 전동기(100)는 일정한 속도로 저속 회전하는 구동 모우터이며, 상기 기어 박스(360)는 상기 연결축(251)이나, 동력 인출축(361)을 통하여 구동력의 속도를 변환시키게 된다.The
예컨대, 상기 익스팬더(320)로 공급되는 폐가스의 유량이 충분이 커서 상기 스팀 압축기(330)의 압축에 이용되고 남는다면, 상기 회전축(321)의 동력을 상기 연결축(251)에 의하여 상기 기어 박스(360)로 전달받아서 상기 전동기(100)의 구동력을 경감시킬 수 있다. For example, if the flow rate of the waste gas supplied to the
이와 반대로, 상기 익스팬더(320)가 과다한 구동력을 받을 경우에는 상기 기어 박스(360)로부터 상기 전동기(110)의 구동력을 공급하여 상기 스팀 압축기(330)에 공급할 수 있을 것이다.On the other hand, when the
100...압축 장치 110...전동기
120...증속기 121...불 기어
126...제 1 피니언 기어축 127...제 2 피니언 기어축
130...압축부 131...제 1 압축기
132...제 2 압축기 136...제 1 흡입부
137...제 2 흡입부 140...인터 쿨러
150...애프터 쿨러 151...제 1 애프터 쿨러
152...제 2 애프터 쿨러 171...제 3 압축기
172...제 4 압축기 190...유체
200...에너지 절감 시스템 210...저장부
220...익스팬더 230...스팀 압축기100 ...
120 ...
126 ... first
130 ...
132 ...
137 ...
150 ... after cooler 151 ... first after cooler
152 ...
172 ...
200 ...
220 ...
Claims (10)
상기 흡입부로부터 유입된 유체를 다단으로 압축하는 압축부; 및
압축된 공기를 배출하는 배출부;를 포함하되,
상기 흡입부와, 압축부는 각각 복수로 이루어지고,
압축부의 출구측에는 다단 압축된 유체를 냉각시키는 열교환기가 설치되며,
상기 압축부는 적어도 하나의 기어를 가지는 증속기에 결합된 제 1 단 압축기와, 상기 제 1 단 압축기의 후단에 설치된 적어도 하나의 후단 압축기를 포함하며,
상기 증속기는 전동기로부터 공급된 동력원으로 회전하는 불 기어와, 상기 불 기어의 양단에 설치된 복수의 피니언 기어를 포함하되, 상기 제 1 단 압축기는 상기 불 기어의 일측에 설치되며, 제 1 임펠러를 가지는 제 1 압축기와, 상기 불 기어의 타측에 설치되며, 제 2 임펠러를 가지는 제 2 압축기를 가지며, 상기 제 1 압축기의 입구에는 제 1 흡입부가 형성되며, 상기 제 2 압축기의 입구에는 제 2 흡입부가 형성되며,
상기 제 1 압축기는 상기 불 기어의 일측에서 제 1 피니언 기어를 지지하는 제 1 피니언 기어축의 일단에 회전 가능하게 결합되고, 상기 제 2 압축기는 상기 불 기어의 타측에서 제 2 피니언 기어를 지지하는 제 2 피니언 기어축의 일단에 회전 가능하게 결합되되, 상기 후단 압축기는 상기 제 1 피니언 기어축의 타단에 회전 가능하게 결합된 제 3 압축기와, 상기 제 2 피니언 기어축의 타단에 회전 가능하게 결합된 제 4 압축기를 포함한 압축 장치.A suction unit for sucking the fluid;
A compression unit for compressing the fluid introduced from the suction unit into multiple stages; And
And a discharge portion for discharging the compressed air,
The suction unit, and the compression unit,
A heat exchanger for cooling the multistage compressed fluid is provided at the outlet side of the compression section,
Wherein the compression section includes a first stage compressor coupled to an accelerator having at least one gear and at least one rear stage compressor disposed at a rear stage of the first stage compressor,
Wherein the speed reducer includes: a bull gear that is rotated by a power source supplied from an electric motor; and a plurality of pinion gears provided at both ends of the bull gear, wherein the first stage compressor is installed at one side of the bull gear, And a second compressor having a second impeller, wherein a first suction portion is formed at an inlet of the first compressor, and a second suction portion is formed at an inlet of the second compressor, Lt; / RTI &
Wherein the first compressor is rotatably coupled to one end of a first pinion gear shaft that supports a first pinion gear on one side of the bull gear and the second compressor is rotatably coupled to one end of the bull gear, A second compressor rotatably coupled to one end of the second pinion gear shaft, wherein the rear compressor includes a third compressor rotatably coupled to the other end of the first pinion gear shaft, and a fourth compressor rotatably coupled to the other end of the second pinion gear shaft, Lt; / RTI >
상기 제 1 압축기 및 제 2 압축기는 외부로부터 유체를 배분하여 흡입하고, 압축된 유체의 유량을 배분하여 토출하도록 배관에 연결된 압축 장치.The method according to claim 1,
Wherein the first compressor and the second compressor distribute the fluid from the outside and suck the fluid, and distribute the flow rate of the compressed fluid to the piping so as to discharge the compressed fluid.
상기 열교환기는 상기 후단 압축기의 하류에 적어도 하나 설치된 애프터쿨러인 압축 장치.The method according to claim 1,
Wherein the heat exchanger is an after-cooler provided at least one downstream of the downstream-stage compressor.
상기 압축 장치와 연결되며, 상기 압축 장치로부터 압축된 고압의 유체를 수용하는 저장부;와,
상기 저장부로의 압축된 유체로부터 발생되는 폐가스에 의하여 구동되는 익스팬더;와,
상기 익스팬더에 대하여 회전축에 연결되어서, 고압의 유체를 발생시키는 외부 압축부;를 포함하되,
상기 압축부는 적어도 하나의 기어를 가지는 증속기에 결합된 제 1 단 압축기와, 상기 제 1 단 압축기의 후단에 설치된 적어도 하나의 후단 압축기를 포함하며,
상기 열교환기는 상기 후단 압축기와 저장부 사이에 설치된 애프터쿨러이며,
상기 증속기에 구비된 전동기에는 기어 박스의 축 일단이 연결되고,
상기 기어 박스의 축 타단은 동일한 회전수를 제공하도록 상기 익스팬더와 외부 압축부 사이에 연결된 압축 장치를 이용한 에너지 절감 시스템. A compression unit for compressing the fluid introduced from the suction unit into multiple stages, a discharge unit for discharging compressed air, and a heat exchanger provided at an outlet side of the compression unit; Wow,
A storage part connected to the compression device and storing a high-pressure fluid compressed by the compression device;
An expander driven by waste gas generated from the compressed fluid to the storage unit;
And an external compression unit connected to the expander and connected to the rotary shaft to generate a high-pressure fluid,
Wherein the compression section includes a first stage compressor coupled to an accelerator having at least one gear and at least one rear stage compressor disposed at a rear stage of the first stage compressor,
Wherein the heat exchanger is an after-cooler installed between the rear stage compressor and the storage unit,
One end of the shaft of the gear box is connected to the electric motor provided in the speed increasing device,
And the other end of the gear box is connected between the expander and the external compression unit to provide the same number of revolutions.
상기 외부 압축부는,
외부로부터 저압의 스팀이 유입되는 스팀 흡입부;
상기 스팀 흡입부로부터 유입된 유체를 압축하는 압축부; 및
압축된 공기를 배출하는 스팀 배출부;를 포함하는 압축 장치를 이용한 에너지 절감 시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the external compression unit comprises:
A steam sucking portion into which low pressure steam flows from the outside;
A compression unit for compressing the fluid introduced from the steam suction unit; And
And a steam discharging portion for discharging the compressed air.
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