KR200303187Y1

KR200303187Y1 - 스크롤 팽창기를 이용한 발전장치

Info

Publication number: KR200303187Y1
Application number: KR20-2002-0032214U
Authority: KR
Inventors: 김룡영
Original assignee: 주식회사 쿨텍
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2003-02-06

Abstract

본 고안은 스크롤 팽창기와 발전기를 일체화시킴으로써 스크롤 팽창기를 이용한 발전을 위해 스크롤 팽창기의 외부에 발전기 및 발전기와 스크롤 팽창기를 연결하기 위한 매개구조물 등의 별도의 부가 구조물을 구비할 필요가 없도록 한 스크롤 팽창기를 이용한 발전장치를 제공한다.

이는 스크롤 팽창기의 출력축에 발전기가 연결되되, 상기 출력축에 상기 발전기의 회전축이 접속되고, 상기 회전축에 발전기의 로터가 고정되며, 상기 발전기가 내장되는 케이스 내벽면에 스테이터가 고정되어 상기 스크롤 팽창기와 발전기가 일체화됨에 의해 달성될 수 있다.

이러한 본 고안은 스크롤 팽창기의 출력축과 발전기를 연결시키기 위한 별도의 매개구조물 등이 불필요하게 됨에 따라 장치의 사이즈를 감소킬 수 있게 됨과 더불어 설치공간을 축소시킬 수 있게 된다.

Description

스크롤 팽창기를 이용한 발전장치{A ELECTRIC GENERATION APPARATUS USING SCROLL EXPANDER}

본 고안은 스크롤 팽창기를 이용한 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스크롤 팽창기에서 얻어지는 동력에 의해 발전기가 발전할 수 있도록 하는 스크롤 팽창기를 이용한 발전장치에 관한 것이다.

스크롤 유체기계의 명칭으로 알려진 유체기계의 원리는 이미 알려져 있으며, 압축기, 펌프, 팽창기 등 각종에 응용이 고려되오고 있다.

도 1은 스크롤 유체기계의 기본적인 구성요소를 도시한 것으로, (1)은 고정스크롤, (2)는 회전스크롤, (3)은 배출구, (P)는 압축실이다.

고정스크롤(1) 및 회전스크롤(2)은 각각 도시하지 않은 밑판상에 권회방향이 반대이며 동일형상인 와권측판(1a,2a)이 한짝으로 형성되어 도 1과 같이 서로 조합되어 있으며, 와권측판(1a,2a)의 형상은 종래부터 알려진대로 인벌류트(involute) 곡선 등으로 형성되어 있다.

이러한 스크롤 유체기계가 압축기로서 작동하는 경우에 대하여 살펴보면, 도 1에 있어서 고정스크롤(1)은 공간에 대하여 정지하고 있으며, 회전스크롤(2)은 고정스크롤(1)과 조합되어서 그 자세를 공간에 대하여 변화시키지 않고 회전운동을 하며, 도 1에 표시하는 0°,90°,180°,270°와 같이 운동한다.

회전스크롤(2)의 운동에 수반하여 고정스크롤 와권측판(1a) 및 회전스크롤 와권측판(2a) 사이에 형성되는 초승달 모양의 압축실(P)은 점차 그 용적을 감하여이 압축실(P)에 흡입된 기체는 압축되어 배출구(3)에서 배출된다.

이러한 스크롤 압축기는 도시하지 않은 모터에서 회전스크롤(2)에 동력을 제공하여 이에 따라 상기 회전스크롤(2)이 운동을 하도록 되어 있다.

한편, 스크롤 팽창기는 상기 스크롤 압축기와 역으로 동작을 하게 되는데, 이를 도 2와 함께 설명한다.

도에서 (11)은 고정스크롤, (12)는 회전스크롤, (13)는 유체 주입구, (P)는 압축실로, 그 기본 구성요소는 스크롤 압축기와 동일하다.

이러한 스크롤 팽창기는 유체 주입구(13)에 고압의 작동유체가 주입되면, 이 작동유체가 고정스크롤(11)의 와권측판(11a)과 회전스크롤(12)의 와권측판(12a) 사이에 형성되는 압축실(P)을 통하여 바깥쪽으로 빠져 나오면서 회전스크롤(12)에 회전력을 부여하게 되는데, 종래 이 회전력을 회전스크롤(12)에 연결된 도시하지 않은 출력축을 통하여 발전기 등에 동력으로 제공할 수 있도록 하고 있다. 이러한 스크롤 팽창기는 작동유체가 바깥쪽으로 빠져 나오면서 회전스크롤(12)에 회전력을 부여하므로 스크롤 압축기에서와 같은 모터는 구비되지 않는다.

상기 스크롤 팽창기를 이용하여 발전기에 동력을 제공하는 예로, 본 출원인에 의해 선출원된 특허출원번호 제2002-56155호의 스크롤 팽창기를 이용하여 에어컨의 냉각사이클의 가동에 필요한 전원을 줄일 수 있도록 한 “냉각사이클의 에너지 절약장치”를 들 수 있다.

이는 도 3에 도시한 바와 같이, 냉매를 압축하는 압축기(21), 상기 압축기(21)에서 압축된 고온 고압의 기체 냉매를 중온 중압의 액체상태로 만드는응축수단(22), 상기 응축수단(22)에서 만들어진 중온 중압의 냉매 액체를 저온 저압의 액체로 만드는 팽창수단(23) 및 상기 팽창수단(23)에서 만들어진 저온 저압의 냉매를 기화시키면서 기화에 필요한 열을 실내의 온도가 높은 공기로부터 흡수하여 상대적으로 실내의 공기온도를 낮추게 하는 증발기(24)로 구성되는 일반적인 실외기 없는 에어컨의 냉각사이클의 구성요소에, 상기 응축수단(22)과 팽창수단(23)을 대신하여 상기 압축기(21)에서 발생된 고온 고압의 기체 냉매가 갖는 에너지를 동력 즉, 운동에너지로 전환시키는 스크롤 팽창기(25)가 연결되고, 이의 출력축(26)에 발전기(27)가 연결되어 있다.

이러한 구조의 냉각사이클에서 고온의 기체상태인 냉매가 압축기(21)를 통하여 압축되면 이는 고온 고압의 상태가 되며, 이는 압축기(21)의 출구에 연결된 스크롤 팽창기(25)의 도시하지 않은 흡입구를 통해 스크롤 팽창기(25)로 유입되며, 도 2에 도시한 바와 같은 스크롤 팽창기의 작동 원리에 따라 스크롤 팽창기(25)의 출력축(26)에 연결된 발전기(27)를 구동시키게 되어 냉각사이클의 가동에 필요한 전원의 최소한 일부분을 담당할 수 있도록 하고 있다.

그러나 이의 발전부분은 단지 스크롤 팽창기(25)의 출력축(26)에 발전기(27)가 연결된 구조로 되어 있으나, 보다 면밀히 고려해보면, 도 4에 도시한 바와 같이, 스크롤 팽창기(25)의 출력축(26)에 풀리(28) 등의 매개구조물을 통해 발전기(27)가 스크롤 팽창기(25)로부터 동력을 얻을 수 있도록 되어 있게 된다.

따라서 스크롤 팽창기를 이용하여 발전기를 발전시키기 위해서는 발전기라는 구조물이 스크롤 팽창기와는 별도로 구비되어야만 하며, 또한 스크롤 팽창기의 출력축에 발전기를 연결시키기 위한 풀리 등의 매개구조물이 반드시 구비되어야만 하였다.

따라서 본 고안은 이러한 점을 감안한 것으로, 스크롤 팽창기와 발전기를 일체화시킴으로써 스크롤 팽창기를 이용한 발전을 위해 스크롤 팽창기의 외부에 발전기 및 발전기와 스크롤 팽창기를 연결하기 위한 매개구조물 등의 별도의 부가 구조물을 구비할 필요가 없도록 한 스크롤 팽창기를 이용한 발전장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 스크롤 유체기계의 구조 및 동작 설명도.

도 2는 일반적인 스크롤 팽창기의 구조 및 동작 설명도.

도 3은 스크롤 팽창기를 실외기 없는 에어컨의 냉각사이클에 적용한 도.

도 4는 도 3의 발전부분의 상세도.

도 5는 본 고안에 따른 스크롤 팽창기를 이용한 발전장치의 구성도.

도 6은 본 고안의 일 실시 예도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101 : 케이스 102 : 스크롤 팽창기

102a : 출력축 103 : 발전기

103a : 회전축 103b : 로터

103c : 스테이터

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 스크롤 팽창기를 이용한 발전장치는, 스크롤 팽창기의 출력동력을 이용하여 발전기를 발전시키기 위한 장치에 있어서, 상기 스크롤 팽창기의 출력축에 발전기가 연결되되, 상기 출력축에 상기 발전기의 회전축이 접속되고, 상기 회전축에 발전기의 로터가 고정되며, 상기 발전기가 내장되는 케이스 내벽면에 스테이터가 고정되어 상기 스크롤 팽창기와 발전기가 일체화된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안을 첨부된 도면을 참조로 보다 상세히 설명한다.

도 5는 본 고안에 따른 스크롤 팽창기를 이용한 발전장치의 구성도를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 도 2에 도시한 바와 같은 구조물로 된 스크롤 팽창기(102)와 이에 일체화된 발전기(103)가 케이스(101) 내에 설치되어 있다.

상기 스크롤 팽창기(102)의 출력축(102a)에 발전기(103)의 회전축(103a)이 접속되며, 회전축(103)에 로터(103b)가 고정 설치되고, 상기 케이스(101)의 내벽면에 스테이터(103c)가 고정 설치된다. 상기 스크롤 팽창기(102)의 출력축(102a)과 발전기(103)의 회전축(103a)은 일 예로 끼워맞춤형태로 접속될 수 있으며, 상기 회전축(103a)의 하측은 케이스(101)에 설치된 끼움돌기(101a)에 끼워맞춤형태로 설치될 수 있다.

이러한 구성에서 상기 스크롤 팽창기(102)에 유체가 유입되어 도 2의 원리에 따라 상기 출력축(102a)에 동력이 취출되면 출력축(102a)에 접속된 회전축(103a)의 회전에 따라 로터(103b)가 회전하여 스테이터(103c)에 기전력이 발생되므로 발전기능을 행하게 된다.

도 6은 본 고안의 실시 예를 도시한 것으로, 도 3과 같은 실외기 없는 에어컨의 냉각사이클에 적용한 실시 예이다.

이를 도 3 및 도 4와 비교해보면 본 고안은 압축기(21)의 출력측 및 증발기(24)의 입력측에 연결되는 스크롤 팽창기(102)의 출력축(102a)에 발전기(103)의 회전축(103a)이 접속되고, 이에 로터(103b)가 고정되며, 케이스(101)에 발전기(103)의 스테이터(103c)가 고정되어 스크롤 팽창기(102)가 출력축(102a)을 매개로 발전기(103)와 직접 연결되어 스크롤 팽창기(102)와 발전기(103)가 일체화됨에 따라 도 4에서와 같이 스크롤 팽창기(25)와 발전기(27)를 연결시키기 위한 매개구조물(28)이 불필요하게 되며, 발전기(103)를 스크롤 팽창기(102)와 일체화함에 따라 발전기(103)를 스크롤 팽창기(102)와 별도로 설치할 필요가 없게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안은, 스크롤 팽창기로부터 얻어지는 동력으로 발전기를 발전시키기 위한 장치에서, 스크롤 팽창기와 발전기를 일체화함에 따라 스크롤 팽창기와 별도로 발전기를 구비하지 않아도 되며, 이에 따라 스크롤 팽창기의 출력축과 발전기를 연결시키기 위한 별도의 매개구조물 등이 불필요하게 됨에 따라 장치의 사이즈를 감소킬 수 있게 됨과 더불어 설치공간을 축소시킬 수 있게 된다.

Claims

스크롤 팽창기의 출력동력을 이용하여 발전기를 발전시키기 위한 장치에 있어서,

상기 스크롤 팽창기의 출력축에 발전기가 연결되되, 상기 출력축에 상기 발전기의 회전축이 접속되고, 상기 회전축에 발전기의 로터가 고정되며, 상기 발전기가 내장되는 케이스 내벽면에 발전기의 스테이터가 고정되어 상기 스크롤 팽창기와 발전기가 일체화되도록 됨을 특징으로 하는 스크롤 팽창기를 이용한 발전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 스크롤 팽창기와 발전기는 상기 케이스 내에 일체화되는 것을 특징으로 하는 스크롤 팽창기를 이용한 발전장치.
압축기, 응축수단, 팽창수단 및 증발기가 하나의 캐비넷에 구비되어 냉각사이클을 실현하는 실외기 없는 에어컨의 상기 압축기의 출력측 및 증발기의 입력측에 스크롤 팽창기가 연결되어 이 스크롤 팽창기의 출력동력으로 발전기를 발전시키기 위한 장치에 있어서,

상기 스크롤 팽창기의 출력축에 발전기가 연결되되, 상기 출력축에 상기 발전기의 회전축이 접속되고, 상기 회전축에 발전기의 로터가 고정되며, 상기 발전기가 내장되는 케이스 내벽면에 발전기의 스테이터가 고정되어 상기 스크롤 팽창기와 발전기가 일체화되도록 됨을 특징으로 하는 스크롤 팽창기를 이용한 발전장치.