KR101647879B1

KR101647879B1 - Turbo molecular vapor compression device

Info

Publication number: KR101647879B1
Application number: KR1020140044818A
Authority: KR
Inventors: 엄태인
Original assignee: 한밭대학교 산학협력단
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2016-08-12
Also published as: KR20150119549A

Abstract

본 발명은 터보분자식 수증기 압축장치는 외부에서 공급되는 전원에 의해 회전축을 회전시켜 회전력을 발하는 구동부와, 상기 구동부의 후단에 배치되어, 상기 회전축의 회전력을 전달받아 후단으로 전달하는 회전력전달부와, 상기 회전력전달부의 후단에 배치되어, 상기 회전력전달부를 통해 전달된 회전력으로 터보로터를 회전시켜, 상기 터보로터의 후방에 배치되는 터보스테이터를 통해 전진력 및 원심력으로 일측에서 인입되는 수증기를 고압으로 압축하여 후방으로 방출하는 압축터보부를 포함하여, 상기 터보로터와 터보스테이터에 의한 전진력과 원심력으로 수증기를 압축하도록 해 수증기의 압축률을 종래보다 높이고, 상기 터보로터와 터보스테이터에 형성되는 디스크(수증기가 유동하는 공간)의 체적을 전방에서 후방으로 갈수록 점진적으로 감소시켜 수증기의 압력을 급속히 증가되도록 하여, 수증기의 압축률을 종래보다 높이며, 상기 터보로터와 터보스테이터의 블레이드의 비틀림 각을 전방에서 후방으로 갈수록 점차 크게하여, 전진력 보다는 원심력이 더욱 크게 작용하도록 해 수증기 압력이 높아져 수증기의 압축률을 종래보다 높이고, 일정량의 물을 수증기가 인입되는 터보압축부 내부에 분사하여, 열에 의한 수증기의 밀도를 조절하도록 수증기를 적정 온도로 유지하도록 하며, 배출되는 수증기량을 증가시키는 터보분자식 수증기 압축장치를 제공한다.The present invention relates to a turbo molecular steam compressor which comprises a driving part for rotating a rotating shaft by a power source supplied from the outside and a rotating force transmitting part disposed at a rear end of the driving part for transmitting the rotating force of the rotating shaft to a rear end, A turbocharger that is disposed at a rear end of the rotational force transmitting portion to rotate the turbo rotor by a rotational force transmitted through the rotational force transmitting portion and compresses the water vapor introduced from one side by a forward force and a centrifugal force through a turbo stator disposed behind the turbo- The turbocharger and the turbocharger to compress the steam by the forward force and the centrifugal force of the turbocharger and the turbocharger to increase the compression ratio of the steam to a level higher than the conventional compressor, The volume of the flowing space) gradually increases from the front to the rear So that the twist angle of the blades of the turbo rotor and the turbo stator is gradually increased from the front to the rear so that the centrifugal force acts more greatly than the forward force The water vapor pressure is increased to increase the compression ratio of the water vapor to a level higher than the conventional one and a certain amount of water is injected into the turbo compression section in which the water vapor is introduced to maintain the steam at an appropriate temperature so as to control the density of the steam by heat, And a turbo molecular steam condenser.

Description

Turbo molecular vapor compression device < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 터보분자식 수증기 압축장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전단에 배치되는 구동부의 10,000[rpm] 이상의 회전력을 회전력전달부를 통해 전달받아 고속으로 회전하는 다수 단의 터보로터와 터보스테이터를 포함하는 압축터보부로 수증기를 전진력 및 원심력으로 압축하는 터보분자식 수증기 압축장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a turbomolecular water vapor compression apparatus, and more particularly, to a turbo molecular steam compressor which includes a turbocharger and turbo stator having a plurality of stages of turbochargers rotating at a high speed and receiving a rotation force of 10,000 rpm or more, To a turbo molecular steam compressor for compressing water vapor with a compression turbo part by a forward force and a centrifugal force.

일반적인 고함수 물질의 건조 및 농축과정에서 발생하는 수증기는 압력이 대기압 정도이므로 비등(끓는)온도는 100℃이고, 대기압 보다 낮은 진공상태에서 운전할 경우 배출되는 수증기 온도는 100℃이다.The boiling (boiling) temperature is 100 ° C because the pressure of the water vapor generated in the drying and concentration process of the high-boiling substance is about atmospheric pressure, and the steam temperature discharged when operating in a vacuum state lower than atmospheric pressure is 100 ° C.

또한 반도체, 석유화학, 식품, 섬유, 제약 등의 산업체에서는 보일러에서 고온 고압의 수증기를 생산하여 공정에서 사용하고 최종 배출되는 수증기는 압력과 온도가 각각 2bar, 130℃이하이다.In the semiconductor industry, petrochemical industry, food industry, textile industry, and pharmaceutical industry, boiler produces high temperature and high pressure steam, and the steam and pressure are 2 bar and 130 ℃ respectively.

이러한 방출되는 수증기는 잠열량은 530kcal/kg정도로 크나 온도가 낮아서 공정용 수증기로 활용할 수 있는 조건이 매우 제한적이거나 건조 또는 농축 대상물질의 예열 등에만 이용할 수 있는데, 이 경우 수증기 잠열의 10 ~ 15% 정도만 이용할 수 있고 나머지 수증기 직접 배출되거나 응축장치에서 응축되어 배출되기 때문에 추가적인 에너지 소비를 유발한다.The amount of latent heat is about 530 kcal / kg, but the temperature is low. Therefore, it is possible to utilize the water vapor as a process water vapor only for a limited amount of time or to preheat dry or concentrated substances. In this case, And the remaining water vapor is directly discharged or is condensed and discharged from the condenser, thereby causing additional energy consumption.

한편 종래의 스크류식 수증기 압축장치는 스크류의 회전속도가 5,000[rpm] 이상에서는 운전시 기계적인 마모, 진동, 기밀유지 등의 문제로 인하여 구동모터의 에너지 소비율이 높고 대용량 수증기 압축장치를 제작할 수 없는 단점이 있다.On the other hand, in the conventional screw type water vapor compression device, when the rotation speed of the screw is 5,000 [rpm] or more, the energy consumption rate of the driving motor is high and the large capacity water vapor compression device can not be manufactured due to mechanical abrasion, vibration, There are disadvantages.

이러한 종래의 기술을 살펴보면, 일본 특허공개 제2005-30382호에서는 수증기를 터보 기계의 압축장치를 이용하여 고온으로 압축하는 종래의 수증기 압축장치에 관한 것으로, 압축장치는 수증기가 급기통로로 유입되어 축수의 지지를 받는 컴프레서 임펠러에 의하여 배기통로로 배출되는 구조를 갖는다.Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2005-30382 discloses a conventional water vapor compression apparatus that compresses water vapor to a high temperature by using a compressor of a turbomachine. In the compressor, water vapor is introduced into an air supply passage, And is discharged to the exhaust passage by the compressor impeller supported by the compressor impeller.

그러나, 종래의 기술은 수증기의 가열 온도가 포화 증기(160℃) 보다 낮은 130℃ 내외이어서 고효율의 증발잠열을 이용할 수 없을 뿐만 아니라, 가열수단도 외부에 별도로 장착되는 구조를 가지기 때문에 초기 설치비와 유지관리비가 상승되는 문제점을 발생시킨다.However, according to the conventional technology, since the heating temperature of water vapor is about 130 캜 lower than the saturated steam (160 캜), not only the latent heat of evaporation of high efficiency can be utilized but also the heating means is separately installed outside, The management cost is raised.

또 다른 종래기술은 등록특허 제10-935424호에서는 응축열을 회수하는 열회수기에 관한 것으로, 공급된 온수와 수증기를 열로 소비한 후 응축수 중에 남아있는 폐열을 회수하기 위하여, 증기 포집관과 응축수 유입관이 외부에 장착되어 있고, 응축수 탱크의 내부 공간에는 열교환 파이프가 구비되는 응축수 냉각용 열회수기가 하부에 배치되어 있다.Another prior art is disclosed in Japanese Patent No. 10-935424, which relates to a heat recovery apparatus for recovering condensation heat. In order to recover the waste heat remaining in the condensed water after the supplied hot water and steam are consumed as heat, steam collection pipes and condensate inlet pipes And a condenser water cooling heat recoverer having a heat exchange pipe is disposed at the lower part of the inner space of the condensate water tank.

그리고 종래의 기술의 스크류 방식은 수증기의 압축률이 낮아 소비되는 동력에 비해 효율이 낮은 문제점이 있었다.
The screw type of the conventional technique has a problem that the compression ratio of steam is low and the efficiency is low as compared with the power consumed.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위해 베어링의 마찰저항이 매우 낮은 공기베어링과 사용함은 물론, 10,000[rpm] 이상의 회전하는 구동부의 회전력을 동력전달부를 통해 전달받아 5중(5단) 이상의 터보로터와 터보스테이터를 포함하는 터보압축부로 구성하여, 상기 터보로터와 터보스테이터에 의한 전진력과 원심력으로 수증기를 압축하도록 해 수증기의 압축률을 종래보다 높이고, 상기 터보로터와 터보스테이터에 형성되는 디스크(수증기가 유동하는 공간)의 체적을 전방에서 후방으로 갈수록 점진적으로 감소시켜 수증기의 압력을 급속히 증가되도록 하여, 수증기의 압축률을 종래보다 높이며, 상기 터보로터와 터보스테이터의 블레이드의 비틀림 각을 전방에서 후방으로 갈수록 점차 크게하여, 전진력 보다는 원심력이 더욱 크게 작용하도록 해 수증기 압력이 높아져 수증기의 압축률을 종래보다 높이고, 일정량의 물을 수증기가 인입되는 터보압축부 내부에 분사하여, 열에 의한 수증기의 밀도를 조절하도록 수증기를 적정 온도로 유지하도록 하며, 배출되는 수증기량을 증가시키는 터보분자식 수증기 압축장치를 제공한다.
Accordingly, in order to solve the above-described problems, the present invention has been applied to an air bearing having a very low frictional resistance of a bearing, And a turbocharger including the turbocharger and the turbocharger to compress steam by a forward force and a centrifugal force generated by the turbocharger and the turbocharger so as to increase the compression ratio of the steam. The volume of the disk (the space in which water vapor flows) is gradually decreased from the front to the rear so as to rapidly increase the pressure of the water vapor, so that the compression ratio of the water vapor is higher than that of the prior art, and the twist angle of the blades of the turbo- And the centrifugal force is larger than the forward force The steam pressure is increased to increase the compression ratio of the water vapor to a level higher than that of the prior art, and a predetermined amount of water is sprayed into the turbo compression unit in which water vapor is introduced to maintain the steam at an appropriate temperature so as to control the density of steam by heat. A turbomolecular water vapor compression device for increasing the amount of water vapor is provided.

본 발명에 따른 터보분자식 수증기 압축장치는 외부에서 공급되는 전원에 의해 회전축를 회전시켜 회전력을 발하는 구동부와, 상기 구동부의 후단에 배치되어, 상기 회전축의 회전력을 전달받아 후단으로 전달하는 회전력전달부와, 상기 회전력전달부의 후단에 배치되어, 상기 회전력전달부를 통해 전달된 회전력으로 터보로터를 회전시켜, 상기 터보로터의 후방에 배치되는 터보스테이터를 통해 전진력 및 원심력으로 일측에서 인입되는 수증기를 고압으로 압축하여 후방으로 방출하는 압축터보부 및 수증기가 인입되는 상기 압축터보부의 전방측에 구비되고, 상기 압축터보부로 인입된 수증기가 적정 온도로 유지되도록, 인입된 수증기의 온도보다 낮은 저온의 물을 분사하는 냉수분사부재가 포함된다.The turbo molecular steam compressor according to the present invention comprises a driving unit for rotating a rotating shaft by a power source supplied from the outside and a rotating force transmitting unit disposed at a rear end of the driving unit for transmitting the rotating force of the rotating shaft to a rear end, A turbocharger that is disposed at a rear end of the rotational force transmitting portion to rotate the turbo rotor by a rotational force transmitted through the rotational force transmitting portion and compresses the water vapor introduced from one side by a forward force and a centrifugal force through a turbo stator disposed behind the turbo- And a low-temperature water injection unit for injecting low-temperature water at a temperature lower than the temperature of the drawn-in steam so that the steam introduced into the compressed turbo unit is maintained at an appropriate temperature And a cold water jetting member.

이때 본 발명에 따른 상기 회전력전달부는 자성을 가지며, 상기 회전축의 일단에 장착되어, 상기 회전축이 회전됨에 따라 함께 회전하는 주동회전부재와, 전방면이 개방된 원통형으로, 상기 주동회전부재가 내부에 간극을 갖도록 수용되며, 개방된 전방면이 상기 구동부의 후방측에 결합되어, 상기 주동회전부재를 고온의 열로부터 보호하도록 차폐하는 차폐캡과, 전방면이 개방된 원통형으로 개방된 전방면을 통해 상기 차폐캡이 간극을 갖도록 수용되고, 상기 주동회전부재의 자성에 이끌려 함께 회전하여 회전력을 전달하는 종동회전부재를 포함할 수 있다.At this time, the rotational force transmitting portion according to the present invention has a magnetism, a main rotating member mounted on one end of the rotating shaft and rotating together as the rotating shaft rotates, and a cylindrical rotating member having a front face opened. A shield cap which is accommodated to have a gap and which has an open front surface coupled to a rear side of the drive unit to shield the main rotation member from high temperature heat and a front surface opened in a cylindrically opened state, The shield cap may include a driven rotatable member that is accommodated to have a gap and is rotated by the magnetic force of the main rotatable member to transmit a rotational force.

그리고 본 발명에 따른 상기 압축터보부는 내부에 공간이 형성되고, 상기 종동회전부재에서 후방으로 연장된 회동축을 수용하도록 상기 회전력전달부의 후방측에 결합되며, 후단에는 압축된 고압의 수증기를 배출하는 배출구를 포함하는 실린더와, 상기 회동축에 일정한 간격을 두고 다중으로 배치하는 복수의 터보로터 및 상기 실린더의 길이방향으로 일정한 간격을 두고 다중으로 배치한 복수의 터보스테이터를 포함하고, 상기 복수의 터보로터 및 복수의 터보스테이터를 순차로 배치할 수 있다.Further, the compression turbo unit according to the present invention has a space formed therein and is coupled to a rear side of the rotational force transmitting portion to receive a rotational shaft extending rearward from the driven rotational member, and discharges compressed high- And a plurality of turbo stator units arranged at a predetermined interval in a longitudinal direction of the cylinders, wherein the plurality of turbo stator units are arranged at a predetermined interval in the longitudinal direction of the cylinders, The rotor and the plurality of turbo stator can be sequentially arranged.

또한 본 발명에 따른 상기 터보로터는 상기 회동축에 결합되는 로터몸체에서 방사상 형태로 배열되는 다수의 로터블레이드를 포함하고, 상기 터보스테이터는 상기 실린더의 내주면에서 상기 실린더의 중심측으로 연장형성되면서 방사상 형태로 배열되는 다수의 스테이터블레이드를 포함할 수 있다.Also, the turbo rotor according to the present invention includes a plurality of rotor blades arranged in a radial shape in a rotor body coupled to the rotating shaft, and the turbo stator extends from the inner circumferential surface of the cylinder to the center of the cylinder, As shown in FIG.

이때 본 발명에 따른 상기 터보로터의 로터블레이드 및 터보스테이터의 스테이터블레이드는 지정각도로 경사지게 비틀려 형성하여, 전진력과 원심력을 제공한다. At this time, the rotor blades of the turbo rotor and the stator blades of the turbo stator according to the present invention are inclined at a specified angle to provide a forward force and a centrifugal force.

그리고 본 발명에 따른 상기 터보로터의 로터블레이드 및 터보스테이터의 스테이터블레이드는 서로 비틀려진 면이 엇갈리게 배치될 수 있다.The rotor blade of the turbo rotor and the stator blades of the turbo stator according to the present invention may be staggered with respect to each other.

더불어 본 발명에 따른 상기 터보로터의 로터몸체는 후방으로 갈수록 그 직경이 커지면서 상기 로터몸체에서 연장형성된 로터블레이드의 길이는 짧아지고, 상기 터보스테이터의 스테이터블레이드는 후방으로 갈수록 길이가 짧아져, 수증기가 통하는 통로의 면적이 후방으로 갈수록 점진적으로 줄도록 구성할 수 있다.In addition, as the rotor body of the turbo rotor according to the present invention increases in diameter toward the rear, the length of the rotor blade extending from the rotor body becomes shorter, and the length of the stator blade of the turbo stator decreases toward the rear, The area of the passageway through which the passageway passes can be configured to gradually decrease as it goes backward.

또한 본 발명에 따른 상기 복수의 터보로터 및 복수의 터보스테이터는 적어도 5중 이상으로 배치할 수 있다.The plurality of turbo rotors and the plurality of turbo stator according to the present invention may be arranged in at least five or more.

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본 발명에 따른 터보분자식 수증기 압축장치는 다음과 같은 효과를 가진다.The turbo molecular steam compressor according to the present invention has the following effects.

첫째, 10,000[rpm] 이상의 회전하는 구동부의 회전력을 동력전달부를 통해 전달받아 5중(5단) 이상의 터보로터와 터보스테이터를 포함하는 터보압축부로 구성하여, 상기 터보로터와 터보스테이터에 의한 전진력과 원심력으로 수증기를 압축하도록 해 수증기의 압축률을 종래보다 높일 수 있는 효과를 가진다. First, a turbo compressor including a turbo rotor and a turbo stator receiving a rotational force of a driving part rotating at 10,000 rpm or more through a power transmitting part and having five or more (five) stages, and the forward force by the turbo rotor and the turbo stator And the water vapor is compressed by the centrifugal force, so that the compression ratio of the water vapor can be increased.

둘째, 상기 터보로터와 터보스테이터에 형성되는 디스크(수증기가 유동하는 공간)의 체적을 전방에서 후방으로 갈수록 점진적으로 감소시켜 수증기의 압력을 급속히 증가되도록 하여, 수증기의 압축률을 종래보다 높일 수 있는 효과를 가진다. Secondly, the volume of the disk (the space in which water vapor flows) formed in the turbo rotor and the turbo stator is gradually decreased from the front to the rear, so that the pressure of steam is rapidly increased, .

셋째, 상기 터보로터와 터보스테이터의 블레이드의 비틀림 각을 전방에서 후방으로 갈수록 점차 크게하여, 전진력 보다는 원심력이 더욱 크게 작용하도록 해 수증기 압력이 높아져 수증기의 압축률을 종래보다 높일 수 있는 효과를 가진다. Third, the twist angle of the blades of the turbo rotor and the turbo stator gradually increases from the front to the rear, so that the centrifugal force acts more largely than the forward force, so that the water vapor pressure increases and the compression ratio of the water vapor can be increased.

넷째, 일정량의 물을 수증기가 인입되는 터보압축부 내부에 분사하여, 열에 의한 수증기의 밀도를 조절하도록 수증기를 적정 온도로 유지하도록 하고, 배출되는 수증기량을 증가시키는 효과를 가진다.
Fourth, a certain amount of water is injected into the turbo compression unit in which water vapor is introduced, and the water vapor is maintained at an appropriate temperature so as to control the density of water vapor by heat, thereby increasing the amount of water vapor discharged.

도 1은 본 발명에 따른 터보분자식 수증기 압축장치의 구성을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 요지인 터보압축부의 구성을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 요지인 터보압축부의 구성을 보인 단면 예시도이다.
도 4는 본 발명의 요지인 터보압축부의 일 실시예를 보인 예시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a configuration of a turbo molecular steam compressor according to the present invention; FIG.
2 is an exemplary view showing a configuration of a turbo compression unit, which is a gist of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a turbo compression unit, which is a gist of the present invention.
4 is an exemplary view showing an embodiment of a turbo compression unit, which is a gist of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, at the time of the present application, It should be understood that variations can be made.

도 1은 본 발명에 따른 터보분자식 수증기 압축장치의 구성을 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명의 요지인 터보압축부의 구성을 보인 예시도이며, 도 3은 본 발명의 요지인 터보압축부의 구성을 보인 단면 예시도이고, 도 4는 본 발명의 요지인 터보압축부의 일 실시예를 보인 예시도이다.FIG. 1 is a view showing the construction of a turbo molecular steam compressor according to the present invention. FIG. 2 is a view showing the construction of a turbo compression unit, which is a matter of the present invention. FIG. 4 is an exemplary view showing an embodiment of a turbo compression unit, which is a gist of the present invention. FIG.

본 발명에 따른 터보분자식 수증기 압축장치는 회전력을 발생하는 구동부(100)와, 그 회전력을 후방으로 전달하는 회전력전달부(200)와, 전달된 회전력을 이용하여 전진력 및 원심력으로 수증기를 고압으로 압축하는 압축터보부(300)로 구성한다.The turbo molecular steam compressor according to the present invention comprises a driving unit 100 for generating a rotational force, a rotational force transmitting unit 200 for transmitting the rotational force to the rear, and a steam generator 200 for generating steam at a high pressure by a forward force and a centrifugal force And a compression turbo unit 300 for compressing the compressed image.

상기한 구성을 도 1을 참조하여 살펴보면 먼저 상기 구동부(100)는 외부에서 공급되는 전원에 의해 회전축(120)을 회전시켜 회전력을 발하여 제공한다.Referring to FIG. 1, the driving unit 100 rotates the rotation shaft 120 by a power source supplied from the outside to generate rotational force.

보다 상세하게는 상기 구동부(100)는 원통형의 하우징(110)을 구비하고, 상기 구동부(100)의 하우징(110) 내부에는 환형의 고정자(111)를 구비하며, 상기 고정자(111)의 중심부에는 상기 회전축(120)을 배치하는데, 상기 회전축(120)에는 상기 회전축(120)의 주연을 따라 영구자석으로 된 회전자(121)를 구비한다.More specifically, the driving unit 100 includes a cylindrical housing 110, and an annular stator 111 is provided in the housing 110 of the driving unit 100. The center of the stator 111 The rotating shaft 120 is disposed on the rotating shaft 120. The rotating shaft 120 is provided with a rotor 121 formed of a permanent magnet along the circumference of the rotating shaft 120.

상기 회전자(121)는 외부에서 인가되는 전원에 의해 상기 고정자(111)에서 전자기장이 발생하면, 상기 회전자(121)를 자성에 따른 인력 및 척력으로 회전시켜, 상기 회전자(121)가 회전됨에 따라 상기 회전축(120)이 회전된다.When an electromagnetic field is generated in the stator 111 by an external power source, the rotor 121 rotates the rotor 121 by attraction and repulsion according to magnetism, The rotation shaft 120 is rotated.

이때 상기 회전축(120)은 회전시 기계적인 마찰력이 저감되도록 적어도 하나 이상의 공기베어링으로 상기 구동부(100)의 하우징(110)에 지지될 수 있는데, 본 발명에서는 상기 공기베어링이 상기 회전축(120)의 양 단부에 상기 회전축(120)과 베어링고정부재 축간 사이에 각각 설치되어, 상기 회전축(120)을 지지한다.At this time, the rotating shaft 120 may be supported by the housing 110 of the driving unit 100 with at least one air bearing so that the mechanical frictional force during rotation is reduced. In the present invention, And is disposed between the rotary shaft 120 and the bearing fixing member shaft at both ends, and supports the rotary shaft 120.

그리고 상기 공기베어링은 상기 회전축(120)과 소정의 간극을 두고 상기 회전축(120)의 일부분을 둘러싸도록 배치되고, 상기 간극 사이로 고압의 에어가 공급되어 상기 회전축(120)이 상기 공기베어링에 지지됨은 물론, 상기 에어가 기계적 마찰을 줄이는 윤활 작용을 한다.The air bearing is disposed so as to surround a part of the rotation shaft 120 with a predetermined gap from the rotation shaft 120, and high-pressure air is supplied between the gaps so that the rotation shaft 120 is supported by the air bearing Of course, the air lubricates to reduce mechanical friction.

상기한 구동부(100)의 후단에는 회전력전달부(200)가 배치되는데, 상기 구동부(100)의 회전력을 전달받아 후단으로 전달한다. The rotational force transmitting portion 200 is disposed at the rear end of the driving portion 100 and transmits the rotational force of the driving portion 100 to the rear end thereof.

상기 회전력전달부(200)는 상기 구동부(100)의 회전축(120)에 설치되는 주동회전부재(210)와, 상기 주동회전부재(210)가 회전함에 따라 함께 회전하여, 상기 압축터보부(300)로 회전력을 전달하는 종동회전부재(220)와, 상기 주동회전부재(210)와 종동회전부재(220) 사이에 위치되어, 상기 주동회전부재(210)와 종동회전부재(220)의 기계적인 연결을 단절하고, 상기 주동회전부재(210)를 열로부터 보호하며, 상기 주동회전부재(210)가 고속회전함에 따라 발생되는 와전류를 차폐하는 차폐캡(230)을 구비한다.The rotation transmitting unit 200 rotates together with the main rotating unit 210 installed on the rotating shaft 120 of the driving unit 100 and rotates together with the main rotating unit 210 to rotate the main rotating unit 210 A driven rotatable member 220 which is disposed between the main rotatable member 210 and the driven rotatable member 220 and rotatably supports the driven rotatable member 210 and the driven rotatable member 220 in a mechanical And a shield cap 230 for disconnecting the connection, protecting the main rotating member 210 from heat, and shielding an eddy current generated as the main rotating member 210 rotates at a high speed.

상기 회전력전달부(200)를 보다 상세하게 살펴보면, 먼저 상기 주동회전부재(210)는 상기 구동부(100)의 하우징(110) 밖으로 노출된 상기 회전축(120)의 일단에 장착되어, 상기 회전축(120)이 회전함에 따라 함께 회전한다.The main rotating member 210 is mounted on one end of the rotating shaft 120 exposed to the outside of the housing 110 of the driving unit 100 so that the rotating shaft 120 ) Rotate together.

이때 상기 주동회전부재(210)는 슬리브부재(211)와 제1영구자석(212)으로 구성되는데, 상기 슬리브부재(211)는 금속재이며 원통형으로 형성되고, 상기 슬리브부재(211)의 내주면을 따라 일정한 간격으로 복수의 제1영구자석(212)이 배치된다.The main rotating member 210 is composed of a sleeve member 211 and a first permanent magnet 212. The sleeve member 211 is made of a metal material and is formed in a cylindrical shape and is formed along the inner peripheral surface of the sleeve member 211 A plurality of first permanent magnets 212 are arranged at regular intervals.

상기 복수의 제1영구자석(212)은 상기 슬리브부재(211)의 내주면을 따라 방사상으로 배치되는데, 이때 상기 구동부(100)의 회전축(120)에 상기 제1영구자석(212)들이 고정되어, 상기 회전축(120)이 회전함에 따라 상기 제1영구자석(212)들이 상기 회전축(120)을 따라 회동한다.The plurality of first permanent magnets 212 are radially disposed along the inner circumferential surface of the sleeve member 211. The first permanent magnets 212 are fixed to the rotating shaft 120 of the driving unit 100, As the rotation shaft 120 rotates, the first permanent magnets 212 rotate along the rotation axis 120.

그리고 상기 구동부(100)의 회전축(120)에는 상기 제1영구자석(212)의 일단이 끼워지는 복수의 결합홈이 방사상으로 형성되고, 상기 제1영구자석(212)의 일단이 상기 결합홈에 열박음 고정되는 것이 바람직하다.A plurality of coupling grooves for receiving one end of the first permanent magnet 212 are radially formed on a rotary shaft 120 of the driving unit 100. One end of the first permanent magnet 212 is connected to the coupling groove It is preferable that the heat shrinkage is fixed.

따라서 상기 주동회전부재(210)는 상기 제1영구자석(212)에 의해 자성을 갖게 되고, 상기 제1영구자석(212)은 상기 구동부(100)의 회전축(120)의 주연을 따라 방사상으로 열박음 고정 배치되며, 상기 슬리브부재(211)는 상기 회전축(120)에 방사상으로 고정된 상기 제1영구자석(212)의 외향에 배치되어, 상기 제1영구자석(212)을 감싸 탈자 현상을 억제한다.Therefore, the main rotor 210 is magnetized by the first permanent magnet 212, and the first permanent magnet 212 is radially heated along the circumference of the rotation axis 120 of the driving unit 100 And the sleeve member 211 is disposed on the outward side of the first permanent magnet 212 radially fixed to the rotating shaft 120 so as to surround the first permanent magnet 212 to suppress the exfoliation phenomenon do.

그리고 상기 주동회전부재(210) 외부에는 상기 차폐캡(230)을 구비하는데, 상기 차폐캡(230)는 전방면이 개방된 원통형이며, 개방된 전방면을 통해 상기 주동회전부재(210)가 상기 차폐캡(230) 내부에 수용하도록 상기 구동부(100)의 하우징(110) 후방측에 결합 고정한다.The shield cap 230 is provided on the outside of the main rotating member 210. The shield cap 230 is cylindrical in which the front face is opened and the main rotating member 210 is rotated And is fixed to the rear side of the housing 110 of the driving unit 100 so as to be received in the shield cap 230.

이때 상기 차폐캡(230)과 상기 주동회전부재(210)는 서로 마찰이 일어나지 않도록, 서로 이격되어 간극을 갖도록 수용하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the shield cap 230 and the main rotary member 210 are spaced apart from each other and have a gap therebetween so as not to cause friction with each other.

따라서 상기한 차폐캡(230)이 상기 주동회전부재(210)를 내부에 수용하여 차폐함으로써, 상기 주동회전부재(210)가 고속회전함에 따라 발생하는 와전류에 의한 열 발생(열충격)을 억제하고, 열에 의한 상기 주동회전부재(210)의 탈자 현상이 억제된다.Therefore, the shield cap 230 can prevent the heat generation (thermal shock) due to eddy currents generated as the main rotation unit 210 rotates at a high speed by receiving and shielding the main rotation unit 210, The demagnetization phenomenon of the main rotating member 210 due to heat is suppressed.

또한 상기 주동회전부재(210)의 자력에 이끌려 회전력을 전달받는 상기 종동회전부재(220)는 상기 차폐캡(230)의 외부에 배치되는데, 상기 종동회전부재(220)는 전방면이 개방된 원통형으로 개방된 전방면을 통해 상기 차폐캡(230)이 간극을 갖도록 내부에 수용한다.The driven rotatable member 220, which is received by the magnetic force of the main rotatable member 210 and receives the rotational force, is disposed outside the shield cap 230. The driven rotatable member 220 includes a cylindrical So that the shield cap 230 has a gap therebetween.

그리고 상기 종동회전부재(220)의 내주면을 따라 일정한 간격으로 복수의 제2영구자석(223)이 열박음되어 고정 배치된다.The plurality of second permanent magnets 223 are fixedly arranged at regular intervals along the inner circumferential surface of the driven rotary member 220.

이때 상기 제2영구자석(223)은 상기 제1영구자석(212)과 서로 상응할 수 있도록 방사상으로 배치되는 것이 바람직하다. At this time, the second permanent magnets 223 are preferably disposed radially so as to correspond to the first permanent magnets 212.

그리고 상기 종동회전부재(220)의 외주에는 환형의 공기베어링이 배치되어, 고압의 공기압으로 상기 종동회전부재(220)를 지지하는데, 이때 상기 공기베어링은 상기 압축터보부(300)의 전단에 결합하는 환형의 베어링고정부재(224)와 상기 종동회전부재(220) 축간 사이에 구비한다.An annular air bearing is disposed on the outer periphery of the driven rotatable member 220 to support the driven rotatable member 220 with a high pressure air pressure. At this time, the air bearing is coupled to the front end of the compressed turbo part 300 Between the annular bearing fixing member 224 and an axis of the driven rotatable member 220.

상기 종동회전부재(220)의 외측에는 관상의 상기 보호관체(240)를 구비하여, 상기 주동회전부재(210), 종동회전부재(220) 및 차폐캡(230)을 외부의 영향으로부터 보호한다.The tubular protective tube 240 is provided on the outer side of the driven rotation member 220 to protect the main rotation member 210, the driven rotation member 220 and the shielding cap 230 from external influences.

또한 상기 보호관체(240)는 전단이 상기 구동부(100)와 결합되고, 후단이 상기 압축터보부(300)와 결합한다. The protective tube 240 has a front end coupled to the driving unit 100 and a rear end coupled to the compression turbo unit 300.

상기한 구성의 상기 회전력전달부(200) 후단에는 압축터보부(300)를 결합하는데, 상기 압축터보부(300)는 상기 회전력전달부(200)의 후단에 배치되어, 상기 회전력전달부(200)를 통해 전달된 회전력으로 터보로터(320)를 회전시켜, 상기 터보로터(320)의 후방에 배치되는 터보스테이터(330)를 통해 전진력 및 원심력으로 일측에서 인입되는 수증기를 고압으로 압축하여 후방으로 방출한다.The compression turbo unit 300 is disposed at the rear end of the rotation force transmission unit 200 and is connected to the rotation force transmission unit 200 The turbo rotor 320 is rotated by the rotational force transmitted through the turbo rotor 320 to compress the water vapor introduced from one side by the forward force and the centrifugal force through the turbo stator 330 at the rear side of the turbo rotor 320, Lt; / RTI >

이때 상기 압축터보부(300)를 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 상세하게 살펴보면, 상기 압축터보부(300)는 내부에 공간이 형성한 실린더(310)를 구비하는데, 상기 실린더(310)는 상기 종동회전부재(220)에서 후방으로 연장된 회동축(221)을 수용하도록 상기 회전력전달부(200)의 후방측에 결합되며, 전방측면에는 외부에서 제공하는 수증기가 인입되는 흡입구(311)를 구비되고, 후단에는 압축된 고압의 수증기를 배출하는 배출구(312)를 구비한다.2 through 4, the compression turbo unit 300 includes a cylinder 310 in which a space is formed, and the cylinder 310 is a cylinder And is coupled to the rear side of the rotational force transmitting portion 200 to receive the rotational shaft 221 extending rearward from the driven rotational member 220 and has a suction port 311 through which water vapor supplied from the outside is introduced into the front side And a discharge port 312 for discharging compressed high-pressure steam at the downstream end.

그리고 상기 실린더(310)의 내부에는 상기 회동축(221)에 일정한 간격을 두고 다중으로 복수의 터보로터(320)를 배치하고, 상기 실린더(310)의 길이방향으로 일정한 간격을 두고 다중으로 복수의 터보스테이터(330)를 배치한다. A plurality of turbo rotors 320 are disposed in the cylinder 310 at a predetermined interval in the rotation axis 221 and a plurality of turbo rotors 320 are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction of the cylinder 310. The turbo stator 330 is disposed.

이때 상기 복수의 터보로터(320) 및 복수의 터보스테이터(330)는 순차로 배치되는 것이 바람직하고, 적어도 5중(5단) 이상으로 배치할 수 있다.At this time, the plurality of turbo rotors 320 and the plurality of turbo stator 330 are preferably arranged in order, and may be arranged in at least five (five) or more.

그리고 상기 터보로터(320)는 상기 회동축(221)에 결합되는 로터몸체(320)에서 방사상 형태로 다수의 로터블레이드(321)를 배열하고, 상기 터보스테이터(330)는 상기 실린더(310)의 내주면에서 상기 실린더(310)의 중심측으로 연장형성되면서 방사상 형태로 다수의 스테이터블레이드(331)를 배열하는데, 상기 다수의 로터블레이드(321) 및 다수의 스테이터블레이드(331) 각각의 사이에는 수증기가 유동할 수 있는 공간인 디스크를 포함한다.The turbo rotor 320 includes a plurality of rotor blades 321 arranged in a radial shape in a rotor body 320 coupled to the pivot shaft 221. The turbo stator 330 rotatably supports the rotor 310, A plurality of stator blades 331 are arranged in a radial shape extending from the inner circumferential surface of the cylinder 310 toward the center of the cylinder 310. Steam flows between the plurality of rotor blades 321 and the stator blades 331, And a disk which is a space that can be used.

또한 상기 터보로터(320)의 로터블레이드(321) 및 터보스테이터(330)의 스테이터블레이드(331)는 지정각도로 경사지게 비틀려 형성하는데, 이때 상기 터보로터(320)의 로터블레이드(321) 및 터보스테이터(330)의 스테이터블레이드(331)는 서로 비틀려진 면이 엇갈리게 배치되어, 수증기에 전진력과 원심력을 제공하여 수증기의 압축이 이루어지도록 한다.The rotor blades 321 of the turbo rotor 320 and the stator blades 331 of the turbo stator 330 are formed to be inclined at a specified angle. The stator blades 331 of the stator 330 are staggered with respect to each other to provide a forward force and a centrifugal force to the water vapor so that the steam is compressed.

그리고 도 4에 도시한 바와 같이 상기 로터블레이드(321) 및 스테이터블레이드(331)의 경사지는 각도는 압축된 수증기가 배출되는 상기 실린더의 배출구(312)를 향해 갈수록 비틀리는 각도가 커지도록 형성하여, 수증기를 압축할 시 전방에서 후방으로 갈수록 전진력 보다는 원심력이 더욱 크게 작용하여 수증기 압력이 높아지도록 한다.4, the angles of inclination of the rotor blades 321 and the stator blades 331 are formed such that the angle of twist of the rotor blade 321 and the stator blade 331 increases toward the discharge port 312 of the cylinder through which compressed steam is discharged, When the water vapor is compressed, the centrifugal force acts more forward than the forward force as it goes from the front to the rear, thereby increasing the steam pressure.

또한 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 상기 터보로터(320)의 로터몸체는 후방으로 갈수록 그 직경이 커지면서 상기 로터몸체에서 연장형성된 로터블레이드(321)의 길이는 짧아지고, 상기 터보스테이터(330)의 스테이터블레이드(331)는 후방으로 갈수록 길이가 짧아져, 수증기가 통하는 통로의 면적이 후방으로 갈수록 점진적으로 줄도록 구성하여, 수증기가 유동하는 디스크의 체적이 점진적으로 줄어들어 압축률은 물론, 압축 압력 또한 증가한다.As shown in FIGS. 2 and 3, the rotor body of the turbo rotor 320 increases in diameter toward the rear, and the length of the rotor blade 321 extended from the rotor body is shortened. The stator blade 331 of the stator blade 331 of the stator blade 331 of the stator blade 331 of the stator blade 331 of the stator blade 331 of the stator blade 331 of the stator blade 331 of the stator blade 331 of the stator blade 331 of the stator blade 331, It also increases.

더불어 수증기가 인입되는 상기 실린더(310)의 전방측에는 냉수분사부재(340)를 구비하여, 상기 실린더(310)로 인입된 수증기가 적정 온도로 유지되도록, 인입된 수증기의 온도보다 낮은 저온의 물을 분사한다.In addition, a cold water injection member 340 is provided on the front side of the cylinder 310 in which water vapor is introduced, and water of low temperature lower than the temperature of the drawn steam is supplied to the cylinder 310 so that the water vapor introduced into the cylinder 310 is maintained at an appropriate temperature. Spray.

따라서 상기한 구성에 의해 고속회전하는 터보로터(320)의 회전력에 의한 마찰열로 인해 압축될 수증기 온도가 증가하게 되면 밀도가 감소하여 압축 성능이 저하되므로 이를 방지하기 위하여, 상기 냉수분사부재(340)를 통해 저온의 수증기를 분사하여, 수증기량의 증가는 물론 수증기의 온도를 적정온도로 유지되도록 한다.Accordingly, if the steam temperature to be compressed due to the frictional heat due to the rotational force of the turbo rotor 320 rotating at a high speed is increased by the above-described configuration, the density decreases and the compression performance deteriorates. Therefore, So that the temperature of the water vapor is kept at an appropriate temperature as well as the amount of water vapor.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 구동부 110: 하우징
111: 고정자 121: 회전자
120: 회전축 200: 회전력전달부
210: 주동회전부재 211: 슬리브부재
212: 제1영구자석 220: 종동회전부재
221: 회동축 223: 제2영구자석
230: 차폐캡 240: 보호관체
300: 압축터보부 310: 실린더
311: 흡입구 312: 배출구
320: 터보로터 321: 로터블레이드
330: 터보스테이터 331: 스테이터블레이드
340: 냉수분사부재100: driving part 110: housing
111: stator 121: rotor
120: rotating shaft 200:
210: main rotating member 211: sleeve member
212: first permanent magnet 220: driven rotating member
221: Pivot shaft 223: Second permanent magnet
230: shield cap 240: protective tube
300: Compression turbo part 310: Cylinder
311: Inlet port 312: Outlet port
320: Turbo rotor 321: Rotor blade
330: Turbo stator 331: Stator blade
340: cold water injection member

Claims

A driving unit for rotating the rotating shaft by a power source supplied from the outside to generate rotational force;
A rotational force transmitting portion disposed at a rear end of the driving portion and transmitting rotational force of the rotational shaft to a rear end thereof;
A turbocharger that is disposed at a rear end of the rotational force transmitting portion to rotate the turbo rotor by a rotational force transmitted through the rotational force transmitting portion and compresses the water vapor introduced from one side by a forward force and a centrifugal force through a turbo stator disposed behind the turbo- A compression turbo unit for releasing the compressed air to the rear side; And
And a cold water jetting member which is provided at a front side of the compression turbo unit into which water vapor is introduced and which discharges water at a low temperature lower than the temperature of the drawn steam so that the steam introduced into the compression turbo unit is maintained at an appropriate temperature, Compression device.

The method according to claim 1,
The rotation-
A main rotation rotating member mounted on one end of the rotation shaft and rotating together as the rotation shaft rotates;
And a shielding cap for shielding the main rotation rotating member from the high temperature heat so that the main rotation rotation member is accommodated to have a gap in the inside thereof and the opened front face is coupled to the rear side of the driving unit, and;
And a driven rotatable member accommodated in the shield cap with a clearance through a front surface opened in a cylindrical shape with an open front face and being driven by the magnetic force of the main rotatable member to rotate together to transmit rotational force.

The method of claim 2,
The compression turbo unit
A cylinder having a space formed therein and coupled to a rear side of the rotational force transmitting portion to receive a rotational shaft extending rearward from the driven rotational member and having a discharge port for discharging compressed high pressure steam at a rear end;
A plurality of turbo-rotors disposed in the cylinders at a predetermined interval in the rotating shaft; And
And a plurality of turbo stator units arranged in multiple in a longitudinal direction of the cylinder at a predetermined interval, wherein the plurality of turbo-rotors and the plurality of turbo stator units are sequentially arranged.

The method of claim 3,
Wherein the turbo rotor comprises a plurality of rotor blades arranged radially in a rotor body coupled to the pivot axis,
Wherein the turbo stator includes a plurality of stator blades extending radially from an inner peripheral surface of the cylinder to a central side of the cylinder.

The method of claim 4,
The rotor blades of the turbo-rotors and the stator blades of the turbo-
Wherein the turbomolecular water vapor compression device forms an inclined angle with a specified angle to provide a forward force and a centrifugal force.

The method of claim 4,
The rotor blades of the turbo-rotors and the stator blades of the turbo-
A turbomolecular water vapor compression device in which mutually twisted surfaces are staggered.

The method of claim 4,
The length of the rotor blade extending from the rotor body is shortened as the diameter of the rotor body of the turbo rotor increases toward the rear side and the length of the stator blades of the turbo stator decreases toward the rear side, And a turbomolecular water vapor compression device configured to gradually decrease the pressure toward the rear side.

The method of claim 3,
The plurality of turbo rotors and the plurality of turbo stator
Wherein at least five of the turbo molecular steam compressors are disposed.

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