KR19990068406A - 에어모타동력활용압축공기순환직류발전장치. - Google Patents

에어모타동력활용압축공기순환직류발전장치. Download PDF

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    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야.
유체흐름의 운동을 역학 에너지로 전환하여 에어모타의 회전동력으로 활용하는 유체기기의 응용기술 분야임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제.
압축기의 동력으로 만들어지는 압축공기의 운동을 다시 동력으로 바꿀 때 에너지 이용효율을 높이고, 에어모타의 동력으로 압축기나 직류 발전기를 구동하여, 유체인 압축공기의 운동에너지를 전기에너지로 전환 활용한다.
3. 발명의 해결 방법의 요지.
다수대의 에어모타 직렬연결 순환장치로서 압축공기의 에너지 이용효율이 높도록 구성하고, 일부의 에어모타와 결합된 공기 압축기는 자체 순환용 압축공기를 만들어서 재활용 할 수 있게 하며,
나머지 직렬 연결된 에어모타와 결합된 직류 발전기를 구동하여 유체인 압축공기의 운동에너지를 전기에너지로 활용하는 복합장치를 구성한다.
4. 발명의 중요한 용도.
화재위험이 있는 곳의 동력장치나 자동화 기기 또는 휴대용 에어공구 등으로 특수한 용도에만 사용되었던 에어모타의 에너지 이용효율을 높이고 응용범위를 넓혀서 유체 기기의 시장 수요를 크게 확장한다.

Description

에어모타 동력활용 압축공기순환 직류발전장치.{AAAAA}
본 발명은 압축공기를 사용하는 에어모타의 에너지 이용효율을 향상시켜서 획득되는 동력으로 자체순환용 압축기와 발전기를 구동시키는 장치이다.
에어모타는 전기모타에 비하여 크기가 작고 가벼우며 구조가 간단하여 고장 발생 시 수리가 용이하며 과부하시 안전하여 화재위험이 없는 등 많은 장점을 가지고 있으나, 에어모타의 에너지 이용 효율이 10% 이내로서 저조하기 때문에 널리 활용되지 못하고 사용상에 많은 제한을 받고 있다.
본 발명에서는 에어모타 직렬연결 순환장치를 설치하여 에너지 이용효율을 높여서 얻고, 기계적으로 결합된 에어모타와 압축기 또는 에어모타와 발전기를 구동시켜서 변환된 전기 에너지를 활용 할 수 있는 에어모타동력활용 압축공기순환 직류발전장치를 제공함에 있다.
수많은 종류의 유체기기 중에서 대기공기의 운동을 동력으로 변환하여 활용하는 풍차나 압축공기의 운동을 동력으로 변환하여 활용하는 에어모타 등은, 유체흐름의 운동에너지를 역학에너지로 전환하는 동일한 작동 원리이다.
기체상태인 공기의 흐름을 동력발생 장치로 이용했던 풍차 또는 에어모타의 사용했던 역사는 오래되었으나 단순구조의 단일장치로는 에너지 이용효율이 낮아서 현대 문명을 이룬 산업 사회에서는 많이 활용되지 못하였으며 압축공기의 흐름을 동력으로 활용하는 에어모타 기술의 발전도 극히 미약하였다.
그러나 열기관 장치가 빠른 속도로 보급되어 심각한 공해문제를 일으키면서 부터, 구미 선진국을 중심으로 시작하여 공해 없는 청정한 에너지를 동력으로 활용하는 기술의 일부 분야로서 압축공기의 운동을 동력으로 변환하는 에어모타를 개발하여 효율을 향상시키기 위하여 많은 노력을 기울여 왔으며, 풍차 형태의 날개를 가진 유체기기를 비롯하여 에어모타는 피스톤 형태, 로우터리 형태, 스크류 형태, 터보 형태 등으로 정밀가공 기술에 의존하여 단일장치의 효율을 향상시키기 위해서 많은 노력을 기울였으나 독일 일본 미국 등의 선진국에서 만든 에어모타 제품들의 에너지 이용효율이 10% 이내로서 한계에 머물러 있어서 더 이상의 에너지 효율향상을 기대할 수 없어서압축공기 손실이 없는 에어모타 직렬연결 순환장치가 개발되어 압축공기 운동에너지의 이용효율을 크게 향상시킬 수 있게 되었으며,
전기모타에 비해서 크기가 작고 구조가 단순하여 제작이 용이하면서도 사용하기에 편리하고 화재 위험으로부터 안전한 작동특성을 가진 에어모타의 활용범위를 넓힐 수 있게 되었던 것이다.
압축기의 동력에 의해서 대기중의 공기를 저장탱크에 충진하여 만들어지는 고압의 압축공기가 저압 측으로 흐르면서 발생하는 압축공기의 운동에너지를 다시 동력으로 전환하여 활용할 때 전체적인 에너지 이용효율이 향상된압축공기 손실이 없는 에어모타 직렬연결 순환장치를 구성하며,
에어모타가 회전하여 얻어지는 동력을 전기 에너지로 전환하여 재활용하는 장치를 구성하기 위하여 에어모타와 압축기 또는 에어모타와 발전기를 각각 기계적으로 연결하여 동력이 전달되도록 결합시키고,
외각 케이스를 압축공기가 누설되지 않는 밀폐형으로 제작하여,
에어모타를 압축공기가 흐르면서 통과하는 배관에 직렬로 연결 설치하므로서 유체순환 장치를 복합적으로 구성하여,
압축공기의 운동 에너지를 전기 에너지로 바꾸는에어모타 동력활용 압축공기순환 직류발전장치를 개발하고자 한다.
제 1도는 밀폐된 케이스에 에어모타와 공기압축기가 기계적으로 결합되어 있
는 에어모타 압축기 결합장치의 외부 케이스 절단 단면도.
제 2도는 밀폐된 케이스에 에어모타와 직류발전기가 기계적으로 결합되어 있
는 에어모타 발전기 결합장치의 외부 케이스 절단 단면도.
제 3도는에어모타 동력활용 압축공기순환 직류발전장치의 전체를 구성하
는 설치 계통도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
AMC : 에어모타 압축기(7개) AMG : 에어모타 발전기(3개)
AC : 에어 압축기 AM : 에어모타
EMC : 전기모타 압축기
본 발명 장치는 유체기기의 일종으로 화재위험이 상존하고 있는 유조선이나 화학공장의 동력장치를 비롯하여 자동화장치의 기기나 휴대용 공구 등으로 특수 용도에만 이용되었던 에어모타의 압축공기 에너지 이용 효율을 높이고, 압축공기의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여,
급격하게 엔트로피가 증가되어 포화상태에 이르고 있는 현대 문명사회에서 엔트로피 증가를 감소시키면서, 안전하고 실용적으로 활용 할 수 있는에어모타 동력활용 압축공기순환 직류발전장치이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명 장치의 세부 구성과 상세한 작동 원리를 설명하고자 한다.
제 1도는 밀폐된 케이스에 에어모타와 공기압축기가 기계적으로 결합되어 있는 에어모타 압축기 결합장치의 외부케이스를 절단한 단면도이고,
제 2도는 밀폐된 케이스에 에어모타와 직류발전기가 기계적으로 결합되어 있는 에어모타 발전기 결합장치의 외부케이스를 절단한 단면도이며,
제 3도는 제 1도와 제2도의 장치를 복합하여에어모타 동력활용 압축공기순환 직류발전장치의 전체를 구성하는 설치 계통도이다.
본 발명장치의 배관 계통 내부에는 운전하기 전에도 일정량의 압축공기가 충진되어 있는 상태이다.
장치를 운전하기 위해서 전기모타구동 압축기(EMC)를 시동하면 전기모타 구동 압축기(EMC)에 의해서 내부에 충진된 압축공기가 직렬로 연결된 에어모타(AM)를 통과하여 계통을 순환하면서 에어모타(AM)를 구동시킨다.
압축공기의 흐름으로 구동되는 에어모타 공기 압축기(AMC)가 구동되면서 화살표로 표기된 압축공기의 흐름을 더욱 빠르게 강화시킨다.
순환계통 내부에 화살표 방향으로 빠르게 흐르는 압축공기의 운동으로 구동되는 에어모타 직류발전기(AMG)가 구동되면서 발전기의 출력단자에는 사용자가 필요로 하는 정격의 직류전원이 발생된다.
본 발명 장치가 정상 운전되면 자체 순환 에어모타 압축기(AMC)에 의해서 압축공기의 흐름이 계속해서 상승함으로 전기모타 압축기(EMC)를 정지시키거나 재시동을 시켜야 하는데,
이러한 작용은 에어모타(AM)의 회전 속도를 감지하는 센서나 압축 공기의 흐름을 감지하는 센서를 설치하여 기존의 자동제어 기술을 응용하면 간단히 해결할 수 있기 때문에 본 발명에서는 따로 설명하지 않았다.
다수대의 에어모타(AM) 직렬연결 순환장치로서 압축공기의 에너지 이용 효율이 높도록 구성하고,
일부의 에어모타 공기압축기(AMC)는 계통 내부의 자체순환용 압축공기를 만들어서 재활용 할 수 있게 하며,
나머지 직렬로 연결된 에어모타 직류발전기(AMG)를 구동하여 유체인 압축공기의 운동에너지를 직류 전기로 전환하여 활용 할 수 있는에어모타 동력활용 압축공기순환 직류발전장치를 구성한 것이다.
상기에서 설명된 바와 같이 유체의 순환계통을 구성하여 압축공기의 운동에너지 이용효율을 높여서 직류 전기를 발전하여 활용함으로서,
전기모타에 비하여 크기가 작고 구조가 간단하면서 안전하고 편리함과 실용적인 면에서도 많은 장점을 가지고 있는 에어모타의 응용범위를 넓혀서,
선진국에 비하여 낙후되어 있는 환경을 보존하는 기술과 대체에너지를 활용하는 기술의 바탕이 되는, 국내의 유체 기기 산업 발전에 기여하면서 에어모타의 시장을 크게 확장 할 수 있는에어모타 동력활용 압축공기순환 직류발전장치를 개발한 것이다.

Claims (1)

  1. 공기 압축기로 충진된 압축공기에 의해서 작동되는 에어모타의 에너지 이용효율을 높여서 전기에너지로 전환하여 활용하는 장치를 구성하기 위하여,
    밀폐된 단일 케이스에 에어모타와 공기압축기를 기계적으로 결합시킨 에어모타 압축기(AMC)와, 에어모타와 직류발전기를 기계적으로 결합시킨 에어모타 발전기(AMG)를 완전 기밀상태로 제작하며,
    전기모타 압축기(EMC)의 압축공기 에너지 이용효율을 향상시키기 위하여 다수대의 에어모타(AM) 직렬연결 순환장치로서 에너지 이용효율이 높도록 자체순환 계통의 압축공기가 흐르는 배관장치를 구성하고,
    에어모타 압축기(AMC)는 자체 순환용 압축공기를 만들어서 연속적으로 재순환되면서 전기모타 압축기(EMC)의 일을 돕도록 유체의 배관을 연결하여 압축공기의 흐름 속도를 더욱 빠르게 하면서 에어모타 발전기(AMG)를 구동하게됨을 특징으로 하는에어모타 동력활용 압축공기순환 직류발전장치.
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