KR20090058422A - Energy generating system using atmospheric, vacuum, compressed air - Google Patents

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KR20090058422A
KR20090058422A KR1020070125190A KR20070125190A KR20090058422A KR 20090058422 A KR20090058422 A KR 20090058422A KR 1020070125190 A KR1020070125190 A KR 1020070125190A KR 20070125190 A KR20070125190 A KR 20070125190A KR 20090058422 A KR20090058422 A KR 20090058422A
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Abstract

An energy generating system using atmospheric, vacuum, compressed air is provided to prevent the occurrence of pollution by generating energy with compressed air. An energy generating system using atmospheric, vacuum, compressed air a main cylinder(10) in which an upper intake port(11), a lower intake port(12), and an outlet(13) are formed, a main piston(15) in which an upper main shaft(16) and a lower main shaft(17) are formed, a sub cylinder(20) in which an inlet(21) and an outlet(22) are formed, a sub piston(24), a vacuum cylinder(30), a vacuum piston(31) reciprocating up and down, a cross beam(33) protruded from the side of the upper main shaft a sub tank(40) consisting of an inlet, an outlet, a piston(41), and a spring(42), a connection pipe(50) connecting the main cylinder outlet, the sub cylinder outlet, and the sub tank inlet, an expansion cylinder(60) in which an inlet is connected to the sub tank outlet, and an expansion piston(61) in which an expansion shaft(62) is formed on the top. The expansion shaft raises the upper main shaft, contacting with the cross beam.

Description

대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치 {Energy generating system using atmospheric, vacuum, compressed air}Energy generating system using atmospheric pressure, vacuum, compressed air

본 발명은 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인위적으로 충전한 충전압축공기가 실린더 내에서 팽창하면서 이와 연동 되는 다른 실린더에 진공을 만들고 진공을 만들면서 생산하는 생산압축공기와 진공에 가해지는 대기압의 힘으로 팽창한 충전압축공기를 재압축하고 생성된 생산압축공기는 에너지 발생장치로 유동하여 에너지를 얻는 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치에 관한 것이다.The present invention relates to an energy generating device using atmospheric pressure, vacuum, and compressed air, and more specifically, to artificially charged filling compressed air while expanding in a cylinder to make a vacuum in another cylinder linked thereto and to produce a vacuum. The production compressed air produced by recompressing the compressed compressed air expanded by the production compressed air and the atmospheric pressure applied to the vacuum, and related to the energy generating device using atmospheric pressure, vacuum, compressed air to obtain energy by flowing to the energy generating device .

지구는 주변 둘레가 공기층으로 형성되어 있다. 지구표면으로부터 약 100㎞ 정도를 대기층이라 부르는데 대기층은 질소(Ne) 78.084%, 산소(O2) 20.94%, 아르곤(Ar) 0.934%, 네온(Ne) 0.0018% 외 미량의 헬륨 메탄 등으로 구성되어 있다.Earth is formed by air layers around its perimeter. About 100km from the earth's surface is called the atmospheric layer, which consists of 78.084% of nitrogen (Ne), 20.94% of oxygen (O 2 ), 0.934% of argon (Ar), 0.0018% of neon (Ne), etc. have.

지구표면은 이러한 공기층의 지구중력에 의해 가해지는 압력을 받고 있으며 지구표면적의 평균압력 즉 대기압은 잘 알려진 바로 Patm≒1.033㎏/㎠ 의 압력이다.The earth's surface is under pressure from the earth's gravity in the air layer, and the mean pressure, or atmospheric pressure, of the earth's surface area is well known: P atm ≒ 1.033㎏ / ㎠.

일상생활에서 우리가 이 압력의 크기를 전혀 느낄 수 없는 것은 우리 몸의 세포가 대기압에 충분히 대응하기 때문이다. In everyday life, we cannot feel the magnitude of this pressure at all because our body's cells respond sufficiently to atmospheric pressure.

그러나 이 대기압이 지구표면적 전체에 가하는 힘은 실로 엄청나다. 만일 얇은 철판으로 만들어진 용기 내부를 진공상태로 만든 다음 대기에 노출시키면 대기압으로 인하여 용기는 크게 변형을 일으키게 된다. 이는 대기압이 용기 내부의 진공에 대응하는 힘을 가하기 때문이다.      But the force that this atmospheric pressure exerts on the earth's entire surface is tremendous. If the inside of the container made of thin steel plate is vacuumed and then exposed to the atmosphere, the container will be greatly deformed due to the atmospheric pressure. This is because atmospheric pressure exerts a force corresponding to the vacuum inside the vessel.

대기압이 지구표면 적에 가하는 총 힘(Fatm - earth)의 크기는 다음과 같은 식을 통해 간단히 알 수 있다.The magnitude of the total force (F atm - earth ) exerted by the atmospheric pressure on the earth's surface area can be obtained simply by

지구의 평균반지름은 약

Figure 112007087379926-PAT00001
이다. 이를 구 표면적을 구하는 식 1에 대입하면,The average radius of the earth is about
Figure 112007087379926-PAT00001
to be. Substituting this into Equation 1 to find the sphere surface area,

Figure 112007087379926-PAT00002
(식 1)
Figure 112007087379926-PAT00002
(Equation 1)

Figure 112007087379926-PAT00003
Figure 112007087379926-PAT00003

대기층이 지구표면에 가하는 힘(Fatm -p)은 식 2에 의하여,The force exerted on the Earth's surface (F atm -p ) is given by

Figure 112007087379926-PAT00004
(식 2)
Figure 112007087379926-PAT00004
(Equation 2)

Figure 112007087379926-PAT00005
이다.
Figure 112007087379926-PAT00005
to be.

즉, 지구표면 전체에 대기층이 가하는 힘(Fatm -p)은 약 5268조 톤으로 엄청난 힘이다. 이 엄청난 힘은 항상 지구주변에 존재하고 있기 때문에 만일 이러한 대기압력 힘을 에너지로 변환하여 이용한다면 무한한 에너지로 사용할 수 있다In other words, the force exerted by the atmosphere (F atm -p ) on the entire Earth's surface is about 5268 trillion tons, a tremendous force. This tremendous force is always around the Earth, so if we use this atmospheric pressure to convert it into energy, we can use it as infinite energy.

이러한 대기압 힘을 도 2a 및 도 2b에 도시된 간단한 실험장치에 적용하여 이론적으로 설명하면 다음과 같다.This atmospheric pressure is theoretically explained by applying the simple experimental apparatus shown in FIGS. 2A and 2B.

도 2는 상부에는 흡입밸브가 하부에는 배출밸브가 형성되어 있으며 내부에 피스톤이 상하 운동할 수 있도록 구성된 피스톤이 구비된 실린더이다. 피스톤의 유효행정은 300㎜, 실린더 내경은 10㎜이고, 대기압은 Patm≒1.033㎏/㎠로 실린더와 피스톤은 기밀을 유지하여 압력 출입이 없는 것으로 가정한다.Figure 2 is a cylinder with a piston configured to enable the piston to move up and down inside the suction valve is formed in the upper portion and the discharge valve in the lower portion. It is assumed that the effective stroke of the piston is 300 mm, the cylinder inner diameter is 10 mm, the atmospheric pressure is P atm ≒ 1.033㎏ / ㎠, and the cylinder and the piston are kept airtight so that there is no pressure entry.

만약 피스톤과 실린더 사이에 간격이 있어 압력출입이 있거나 또는 흡입밸브와 배출밸브가 개방되어 있다면 피스톤은 피스톤과 실린더 사이의 마찰력 정도의 힘으로 쉽게 움직일 수 있다.If there is a gap between the piston and the cylinder for pressure entry or if the inlet and outlet valves are open, the piston can easily move with the force of friction between the piston and the cylinder.

이때 마찰력이 피스톤과 피스톤에 연결된 샤프트의 자중보다 작다면 지구중력에 의하여 피스톤은 스스로 움직여 하강하게 될 것이다.At this time, if the friction force is smaller than the piston and the weight of the shaft connected to the piston, the piston will move itself by the earth's gravity.

위 실험장치의 작동순서는 도 2a에서와 같이 피스톤이 실린더 상부에 밀착된 상태에서 흡입밸브를 폐쇄하고 배출밸브는 개방한 상태에서 피스톤에 하측으로 힘을 가하여 실린더 하부에 밀착한 후 배출밸브를 폐쇄한다.The operating sequence of the above experimental apparatus is to close the intake valve in a state where the piston is in close contact with the upper part of the cylinder as shown in FIG. do.

피스톤은 외력이 없는 한 실린더 하부에 밀착된 상태에서 도 2b에 도시된 바와 같이 고정된 상태를 유지한다.The piston remains fixed as shown in FIG. 2B in a state in which the piston is in close contact with the lower portion of the cylinder unless there is an external force.

실험에서 흡입밸브를 폐쇄하고 배출밸브를 개방한 상태에서 피스톤에 하측으로의 힘을 가하여 피스톤을 실린더 하단(이하 '하사점'이라 함)까지 움직이려면 그 힘은 대기압력의 힘보다 커야 한다.In the experiment, if the inlet valve is closed and the outlet valve is open, the piston must be applied downward to move the piston to the lower end of the cylinder (hereinafter referred to as 'bottom dead center').

식2 에 의하여 대기압력은 힘(Fatm) 은 다음과 같다.According to Equation 2, the atmospheric pressure is the force (F atm ).

Figure 112007087379926-PAT00006
Figure 112007087379926-PAT00006

대략 성인남자 한 사람의 체중 정도가 필요하다는 것을 알 수 있다.You can see that you need about the weight of an adult man.

그러나 이는 힘의 크기로, 위 실험장치에서 피스톤을 하사점까지 이동시키는데 필요한 일의 양은 식 3에 의하여 나타낼 수 있다.However, this is the magnitude of the force, and the amount of work required to move the piston to the bottom dead center in the above experiment can be represented by Eq.

Figure 112007087379926-PAT00007
(식 3)
Figure 112007087379926-PAT00007
(Equation 3)

Figure 112007087379926-PAT00008
Figure 112007087379926-PAT00008

이와 같이 일을 하여 피스톤을 하사점까지 이동시킨 후 배출밸브를 폐쇄하면 압력 출입 및 외부 일이 없기 때문에 피스톤은 하사점에서 고정된다.In this way, if the piston is moved to the bottom dead center and the discharge valve is closed, the piston is fixed at the bottom dead center because there is no pressure in and out.

이때 흡입밸브를 개방하면 대기압이 유입되면서 피스톤은 급상승한다. 이는 대기압이 진공에 대하여 일을 하였기 때문인데 식 3에 의하여 산출된 값과 같다.At this time, when the intake valve is opened, the piston rises as atmospheric pressure flows in. This is because atmospheric pressure worked for vacuum, which is the same as the value calculated by Eq.

이는 뉴턴의 운동법칙에 의하여 힘은 항상 쌍으로 존재하기 때문이다. 따라서 대기압이 피스톤에 한 일(Watm -p) 및 힘(Fatm -p)은 식 3과 식 2를 통하여,This is because, according to Newton's law of motion, forces always exist in pairs. Thus, the work done by the atmospheric pressure on the piston (W atm -p ) and the force (F atm -p ) is given by equations 3 and 2,

Figure 112007087379926-PAT00009
Figure 112007087379926-PAT00009

Figure 112007087379926-PAT00010
이 된다.
Figure 112007087379926-PAT00010
Becomes

이는 뉴턴의 운동법칙을 나타낸 식 4에 의해 만족 된다.This is satisfied by Equation 4, which shows Newton's law of motion.

Figure 112007087379926-PAT00011
(식 4)
Figure 112007087379926-PAT00011
(Equation 4)

Figure 112007087379926-PAT00012
Figure 112007087379926-PAT00012

이상에서와 같이 간단한 실험장치를 통하여 대기압 힘의 크기와 그 일의 양을 확인해보았다.As above, the magnitude of the atmospheric pressure and the amount of work were confirmed through a simple experimental device.

본 발명은 이와 같은 대기압의 힘을 이용하여 인위적으로 충전한 충전압축공기(이하: 충전압축공기)가 팽창하면서 진공을 만들고 진공을 만들면서 생산하는 생산압축공기(이하: 생산압축공기)와 진공에 가해지는 대기압의 힘으로 충전압축공기가 팽창한 것을 재압축하고 생산압축공기는 에너지 발생장치로 유동하여 에너지를 얻는 장치이다.According to the present invention, the compressed compressed air (hereinafter referred to as the compressed compressed air), which is artificially charged using the force of the atmospheric pressure, is produced while producing a vacuum while making a vacuum and producing a vacuum (hereinafter referred to as a production compressed air) and a vacuum. The compressed compressed air is expanded again by the applied atmospheric pressure, and the produced compressed air flows through the energy generating device to obtain energy.

충전압축공기를 재압축하는 외부 에너지는 대기압과 생산압축 공기를 재활용 하여 압축하므로 일반적으로 말하는 외부동력원은 대기압이다.The external energy that recompresses the compressed air is compressed by recycling the atmospheric pressure and the production compressed air.

이는 자칫 오인하여 외부 동력원이 없는 제2 영구기관으로 오해의 소지가 있어 거듭 강조하는 것이다.This is a misunderstanding and misunderstanding as a second permanent engine without an external power source.

본 발명은 상기와 같은 이론 및 원리를 이용하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 인위적으로 발생시킨 충전압축공기를 시동동력으로 실린더 내에서 팽창하도록 하면서 이와 연동 되는 다른 실린더에 진공을 만들고 진공을 만들면서 생산하는 생산압축공기와 진공에 가해지는 대기압의 힘으로 팽창한 충전압축공기를 재압축하고 생성된 생산압축공기는 에너지 발생장치로 유동하도록 함으로 대기압을 주 동력원으로 에너지를 발생시킬 수 있는 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치를 제공하는 데 있다.The present invention was made using the above theory and principle, and an object of the present invention is to create a vacuum and make a vacuum in the other cylinder to be interlocked while allowing the artificially generated filling compressed air to expand in the cylinder with starting power. Recompresses the expanded compressed compressed air with the production compressed air produced by the air and the atmospheric pressure applied to the vacuum, and the produced compressed air flows to the energy generator, allowing atmospheric pressure to generate energy as the main power source. It is to provide an energy generating device using a vacuum, compressed air.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치는 상부에 상부흡입구(11)가 하부에 하부흡입구(12)와 배출구(13)가 형성된 메인실린더(10)와, 상기 메인실린더(10) 내부에 위치하며 상부로 상부메인샤프트(16)가 하부로 하부메인샤프트(17)가 형성되어 상-하 왕복운동을 하는 메인피스톤(15)과, 상기 메인실린더(10) 하측에 위치하여 하부에 흡입구(21)와 배출구(22)가 형성된 서브실린더(20)와, 상기 서브실린더(20) 내부에 위치하며 상기 하부메인샤프트(17)와 연결되는 서브피스톤(24)과, 상기 메인실린더(10) 상측에 위치한 진공실린더(30)와, 상기 진공실린더(30) 내부에 위치하여 상부메인샤프트(16)가 하부에 연결되어 상-하 왕복운동을 하는 진공피스톤(31)과, 상기 상부메 인샤프트(16) 측면으로 돌출되도록 형성된 크로스빔(33)과, 상부에 흡입구(43)와 배출구(44)가 형성되고 내부에 피스톤(41)이 구성되며 피스톤(41) 하부에 스프링(42)이 삽입되는 실린더 형상의 서브탱크(40)와, 메인실린더 배출구(13), 서브실린더 배출구(22), 서브탱크 흡입구(42)를 연결하는 연결관(50)과, 상기 서브탱크(40)의 상측에 위치하며 하부에 흡입구(63)와 배출구(64)가 형성되되 상기 흡입구(63)는 서브탱크 배출구(44)와 연결되는 팽창실린더(60)와, 상기 팽창실린더(60) 내부에 위치하여 상하운동을 하며 상부에 팽창샤프트(62)가 형성된 팽창피스톤(61);으로 구성되는 것을 특징으로 하되, 상기 팽창샤프트(61)가 상향 운동시 상기 크로스빔(33)에 접촉되어 상부메인샤프트(16)를 함께 올릴 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 진공피스톤(24)과 상부메인샤프트(16)는 상호 탈/착 가능한 결합수단(34)으로 연결되는 것을 특징으로 하게 된다.Energy generating device using the atmospheric pressure, vacuum, compressed air of the present invention in order to achieve the above object, the main cylinder 10 having the upper inlet 11, the lower inlet 12 and the outlet 13 formed in the lower portion And a main piston 15 positioned inside the main cylinder 10 and having an upper main shaft 16 upward and a lower main shaft 17 downward to reciprocate up and down, and the main cylinder (10). 10) a subcylinder 20 having a suction port 21 and an outlet 22 formed at a lower side thereof, and a sub piston 24 positioned inside the sub cylinder 20 and connected to the lower main shaft 17. ), A vacuum cylinder 30 positioned above the main cylinder 10, and a vacuum piston 30 positioned inside the vacuum cylinder 30 to connect an upper main shaft 16 to a lower side to perform a vertical reciprocating motion ( 31) and protruded to the side of the upper main shaft 16 Cross-beam 33, the inlet 43 and the outlet 44 is formed in the upper portion, the piston 41 is formed therein, the cylindrical sub-tank 40 in which the spring 42 is inserted below the piston 41 ), A connecting pipe 50 for connecting the main cylinder outlet 13, the sub cylinder outlet 22, and the sub tank inlet 42, and an upper inlet of the sub tank 40 and a lower inlet 63. And an outlet 64 is formed, the inlet 63 is an expansion cylinder 60 connected to the sub-tank outlet 44, and is located in the expansion cylinder 60 to move up and down and the expansion shaft 62 at the top. It is characterized in that consisting of; wherein the expansion shaft 61 is formed so that the expansion shaft 61 is in contact with the crossbeam 33 during the upward movement to raise the upper main shaft 16 together Characterized in that, the vacuum piston 24 and the upper main shaft 16 is mutually removable / detachable coupling means ( 34) is characterized in that the connection.

이때 상기 결합수단(34)은 상부메인샤프트(16) 외측에 설치되는 메인탄성돌기(19)와, 진공피스톤(31) 하부에 설치되며 내측으로 상부메인샤프트(16)가 삽입되는 피스톤고정부(35)와, 진공실린더(30) 하부 내측에 설치되며 상기 피스톤고정부(35) 외측과 결합/분리되는 실린더고정부(36)를 포함하여 구성되도록 하는 것이 바람직하다.At this time, the coupling means 34 is a main elastic protrusion 19 installed on the outer side of the upper main shaft 16, and the piston fixing portion is installed below the vacuum piston 31 and the upper main shaft 16 is inserted inward ( 35) and the cylinder fixing portion 36 which is installed inside the lower portion of the vacuum cylinder 30 and coupled to and separated from the outside of the piston fixing portion 35 is preferable.

또한, 상기 메인실린더 하부흡입구(12) 및 메인실린더 배출구(13), 서브실린더 흡입구(21)는 체크밸브(14, 23)로 구성하는 것이 바람직하다.In addition, the main cylinder lower inlet 12, the main cylinder outlet 13, the sub-cylinder inlet 21 is preferably composed of check valves (14, 23).

또한, 상기 팽창실린더 배출구(64)와 연결되어 팽창실린더 배출구로부터 배출되는 공기를 저장시키는 생산공기탱크(70)를 더 포함하여 구성하는 것이 바람직 하다.In addition, it is preferable to further comprise a production air tank 70 is connected to the expansion cylinder outlet 64 to store the air discharged from the expansion cylinder outlet.

또한, 상기 서브탱크 흡입구(43) 측과 팽창실린더 배출구(64)측에 체크밸브(45, 65)가 구성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that check valves 45 and 65 are configured at the sub tank inlet 43 and the expansion cylinder outlet 64.

또한, 상기 진공실린더(30)의 하부 및 팽창실린더(60)의 상부에는 각 피스톤이 대기압의 작용을 원활하게 받도록 개방부(32, 66)가 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that openings 32 and 66 are formed at the lower portion of the vacuum cylinder 30 and the upper portion of the expansion cylinder 60 so that each piston smoothly receives the action of atmospheric pressure.

또한, 상기 서브실린더(20)는 동일한 용적과 피스톤 면적을 갖는 두 개의 실린더를 나란히 설치하여 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the sub cylinder 20 is preferably configured by installing two cylinders having the same volume and the piston area side by side.

본 발명의 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치를 이용함으로써 인위적인 외부 동력장치 없이 대기압 진공 그리고 충전 압축공기로 생산압축공기를 생산할 수 있다.By using the energy generator using the atmospheric pressure, vacuum, and compressed air of the present invention, the production compressed air can be produced by atmospheric pressure vacuum and packed compressed air without an artificial external power unit.

즉, 외부 동력원으로 지표면에 작용하는 무한한 대기압의 힘을 이용하므로 연료 또는 전기를 이용하여 동력을 발생시키는 장치와 비교하여 동력생산 비용절감에 대한 파격적인 경제적 효과를 얻을 수 있다.In other words, since it uses infinite atmospheric pressure acting on the ground as an external power source, it is possible to obtain a significant economic effect on reducing the cost of power production compared to a device that generates power using fuel or electricity.

대기압이 작용하는 곳이라면 장소에 구애받지 않고 어느 곳에서나 구현이 가능하며, 에너지생산 요구에 따라 다양한 규격으로 설계가 가능하므로 그 적용범위가 매우 넓다.Where atmospheric pressure is applied, it can be implemented anywhere regardless of the place, and the range of application is very wide because it can be designed in various specifications according to energy production requirements.

또한, 압축공기로만 에너지를 생산함으로써 공해발생이 없을 뿐만 아니라 오히려 장치의 설계에 따라 공해를 정화할 수도 있으므로 친환경적 에너지로 사용이 가능하다.In addition, by producing energy only with compressed air, not only there is no pollution, but also can be used as environmentally friendly energy because it can purify the pollution according to the design of the device.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치의 구성 및 작동관계를 이론 및 실험결과를 근거하여 자세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the energy generating device using the atmospheric pressure, vacuum, compressed air of the present invention will be described in detail based on the theory and experimental results.

도 3은 본 발명의 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치의 작동가능성을 검토하기 위한 실험장치의 구성을 나타낸 구성도, 도 4는 메인실린더의 세부 구성을 도시한 단면도, 도 5는 서브실린더의 세부 구성을 도시한 단면도, 도 6은 진공실린더의 세부 구성을 도시한 단면도 및 하면도, 도 7은 서브탱크의 세부 구성을 도시한 단면도, 도 8은 팽창실린더의 세부 구성을 도시한 단면도이다. 3 is a configuration diagram showing the configuration of an experimental apparatus for examining the operability of the energy generating device using atmospheric pressure, vacuum, compressed air of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the main cylinder, Figure 5 is a sub 6 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the cylinder, Figure 6 is a cross-sectional view and a bottom view showing a detailed configuration of the vacuum cylinder, Figure 7 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the sub tank, Figure 8 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the expansion cylinder to be.

도 3에 도시된 시험장치의 구성과 동일하게 본 발명의 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치는 상부에 상부흡입구(11)가 하부에 하부흡입구(12)와 배출구(13)가 형성된 메인실린더(10)와, 상기 메인실린더(10) 내부에 위치하며 상부로 상부메인샤프트(16)가 하부로 하부메인샤프트(17)가 형성되어 상-하 왕복운동을 하는 메인피스톤(15)이 배치된다.As in the configuration of the test apparatus shown in FIG. A cylinder 10 and a main piston 15 disposed in the main cylinder 10 and having an upper main shaft 16 upward and a lower main shaft 17 downward are formed to reciprocate up and down. do.

메인실린더 상부흡입구(11)로 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치의 시동을 위해 압축공기가 들어가며 상기 압축공기의 힘으로 인해 메인피스톤(15)은 하측 방향으로 운동을 시작하게 된다. (압축공기가 메인실린더(10)에 들어가기 전 메인피스톤(15)은 상사점에 위치하여 메인피스톤(15) 하부는 대기압 상 태이다.)Compressed air enters the main cylinder upper suction port 11 to start the energy generator using atmospheric pressure, vacuum, and compressed air, and the main piston 15 starts to move downward due to the force of the compressed air. (The main piston 15 is located at the top dead center before the compressed air enters the main cylinder 10. The lower portion of the main piston 15 is at atmospheric pressure.)

이때 본 발명에서 메인피스톤(15)을 하측 방향으로 운동시키기 위하여 압축공기기 이외에도 압축성을 갖는 어떠한 유체를 사용하여도 무방하다. At this time, in order to move the main piston 15 in the downward direction in the present invention, any fluid having a compressibility may be used in addition to the compressed air.

상기 메인실린더 하부흡입구(12) 및 메인실린더 배출구(13)는 체크밸브(14)로 구성하여 메인피스톤(15)이 상측 방향으로 운동할 때 메인실린더 하부흡입구(12)를 통해 대기압의 공기가 흡입되고 메인실린더 배출구(13)를 통해 공기가 역류하지 않으며 메인피스톤(15)이 하측 방향으로 운동할 때 메인실린더 하부흡입구(12)를 통해 공기가 새어나가지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.The main cylinder lower inlet 12 and the main cylinder outlet 13 are constituted by check valves 14 so that atmospheric pressure is sucked in through the main cylinder lower inlet 12 when the main piston 15 moves upward. And it is preferable that the air does not flow back through the main cylinder outlet 13 and the main piston 15 is configured so that the air does not leak through the main cylinder lower inlet 12 when moving downward.

상기 메인실린더(10) 하측에는 하부에 흡입구(21)와 배출구(22)가 형성된 서브실린더(20)와, 상기 서브실린더(20) 내부에 위치하며 상기 하부메인샤프트(17)와 연결되는 서브피스톤(24)이 배치된다. A sub piston 20 having a suction port 21 and an outlet 22 formed at a lower side of the main cylinder 10, and a sub piston positioned in the sub cylinder 20 and connected to the lower main shaft 17. 24 is arranged.

또한, 서브실린더 흡입구(21)는 체크밸브(14, 23)로 구성하여 서브피스톤(24)이 상측 방향으로 운동할 때 서브실린더 흡입구(21)를 통해 대기압의 공기가 흡입되고 서브피스톤(24)이 하측 방향으로 운동할 때 서브실린더 흡입구(21)를 통해 공기가 새어나가지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.In addition, the sub-cylinder inlet 21 is composed of check valves 14 and 23 so that when the sub-piston 24 moves upward, atmospheric air is sucked in through the sub-cylinder inlet 21 and the sub-piston 24 It is preferable to configure so that air does not leak through the subcylinder inlet port 21 when it moves downward.

이를 통해 상기 메인피스톤(15)이 하측 방향으로 움직일 때 상기 서브피스톤(24)도 함께 하측으로 움직이게 된다. 마찬가지로 운동전 서브피스톤(24)은 상사점에 위치하고 있으며 서브실린더(20) 내부 서브피스톤(24)의 하부는 대기압 상태이다. 또한, 서브피스톤(24)의 하측 방향으로 운동에 따라 서브피스톤(24) 상부에는 진공이 형성된다.As a result, when the main piston 15 moves downward, the sub piston 24 also moves downward. Similarly, the sub piston 24 before the exercise is located at the top dead center, and the lower portion of the sub piston 24 inside the sub cylinder 20 is at atmospheric pressure. In addition, a vacuum is formed in the upper portion of the sub-piston 24 as it moves downward in the sub-piston 24.

상기 서브실린더(20)는 하나로 구성할 수 있으나 본 발명에서는 동일한 용적과 피스톤 면적을 갖는 두 개의 서브실린더(20)를 나란히 설치하여 두개의 서브피스톤(24)이 동시에 움직이도록 구성하였다.The subcylinder 20 may be configured as one, but in the present invention, two subcylinders 20 having the same volume and piston area are installed side by side so that the two sub pistons 24 move simultaneously.

상기 메인실린더(10) 상측에는 진공실린더(30)가 배치되며, 상기 진공실린더(30) 내부에는 상부메인샤프트(16)가 하부에 연결되어 상-하 왕복운동을 하는 진공피스톤(31)이 있으며, 상기 상부메인샤프트(16) 측면으로 크로스빔(33) 돌출되어 있다. 이때 상기 진공피스톤(24)과 상부메인샤프트(16)는 상호 탈/착 가능한 결합수단(34)으로 연결되도록 구성된다.The vacuum cylinder 30 is disposed above the main cylinder 10, and the inside of the vacuum cylinder 30 has an upper main shaft 16 connected to a lower portion thereof, and has a vacuum piston 31 for vertically reciprocating movement. The cross beam 33 protrudes from the side of the upper main shaft 16. At this time, the vacuum piston 24 and the upper main shaft 16 is configured to be connected to each other detachable coupling means (34).

즉 메인피스톤(15)은 상부메인샤프트(16)를 통해 진공피스톤(31)과 하부메인샤프트(17)를 통해 서브피스톤(24)과 각각 연결되어 메인피스톤(15)의 하측 방향으로의 운동을 통해 서브피스톤(24)과 진공피스톤(31)도 함께 하측 방향으로 운동을 한다.That is, the main piston 15 is connected to the sub piston 24 through the vacuum piston 31 and the lower main shaft 17 through the upper main shaft 16, respectively, to perform the movement in the downward direction of the main piston 15. The sub piston 24 and the vacuum piston 31 also move downward together.

상기 진공피스톤(31)도 운동 전 상사점에 위치하며 흡입/배출 밸브를 갖고 있지 않으므로 하측 방향으로 운동함에 따라 진공피스톤(31) 상부에는 진공이 형성된다.Since the vacuum piston 31 is also located at the top dead center before the movement and does not have an intake / discharge valve, a vacuum is formed in the upper portion of the vacuum piston 31 as it moves downward.

또한, 상기 진공실린더(30)의 하부에는 진공피스톤(31) 하부로 대기압이 원활하게 작용하도록 진공실린더 개방부(32)가 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the vacuum cylinder opening 32 is formed under the vacuum cylinder 30 so that the atmospheric pressure smoothly operates under the vacuum piston 31.

상기 메인실린더(10) 옆으로 상부에 흡입구(43)와 배출구(44)가 형성되고 내부에 피스톤(41)이 구성되며 피스톤(41) 하부에 스프링(42)이 삽입되는 실린더 형상의 서브탱크(40)가 배치되며, 메인실린더 배출구(13), 서브실린더 배출구(22), 서브탱크 흡입구(42)는 연결관(50)으로 연결된다.The inlet 43 and the outlet 44 are formed at an upper side of the main cylinder 10, and a piston 41 is formed therein, and a cylinder-shaped sub tank in which a spring 42 is inserted below the piston 41 ( 40 is disposed, the main cylinder outlet 13, the sub cylinder outlet 22, the sub tank inlet 42 is connected to the connecting pipe (50).

이를 통해 메인피스톤(15)과 서브피스톤(24)의 하측 방향운동에 의해 메인피스톤(15)과 서브피스톤(24) 하부의 대기압이 압축력을 받고 상기 연결관(50)을 통해 서브탱크(40) 내부로 들어가게 되는 것이다. 또한 상기 서브탱크(40) 내부로 들어간 공기는 상기 서브탱크 피스톤(41)을 하측 방향으로 운동시켜 상기 스프링(42)이 압축되도록 한다.As a result, the atmospheric pressure of the lower portion of the main piston 15 and the sub piston 24 is compressed by the downward movement of the main piston 15 and the sub piston 24, and the sub tank 40 through the connecting pipe 50. It will go inside. In addition, the air entered into the sub tank 40 moves the sub tank piston 41 downward to allow the spring 42 to be compressed.

또한, 상기 서브탱크 흡입구(43) 측에 체크밸브(45)가 구성되오 공기가 역류하지 않도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the check valve 45 is configured on the side of the sub tank inlet 43, so that air does not flow back.

상기 서브탱크(40)의 상측에 위치하며 하부에 흡입구(63)와 배출구(64)가 형성되되 상기 흡입구(63)는 서브탱크 배출구(44)와 연결되는 팽창실린더(60)가 배치되며 상기 팽창실린더(60) 내부에는 상하운동을 하며 상부에 팽창샤프트(62)가 형성된 팽창피스톤(61)이 위치한다.Located in the upper side of the sub tank 40 and the inlet port 63 and the outlet 64 is formed in the lower portion of the inlet 63 is an expansion cylinder 60 connected to the sub tank outlet 44 is disposed and the expansion In the cylinder 60, the expansion piston 61, which moves up and down and has an expansion shaft 62 formed thereon, is located.

이때 상기 팽창실린더(60)가 상측 방향으로 움직일 경우 팽창샤프트(61)가 상향 운동을 하여 상기 크로스빔(33)에 접촉되어 상부메인샤프트(16)를 함께 올릴 수 있도록 구성하게 된다.In this case, when the expansion cylinder 60 moves in the upward direction, the expansion shaft 61 moves upward to come into contact with the cross beam 33 to raise the upper main shaft 16 together.

또한, 상기 팽창실린더 배출구(64)와 연결되어 팽창실린더 배출구로부터 배출되는 공기를 저장시키는 생산공기탱크(70)가 구성되어 최종적으로 생산되는 생산압축공기를 저장하도록 한다.In addition, the production air tank 70 is connected to the expansion cylinder outlet 64 to store the air discharged from the expansion cylinder outlet is configured to store the final production compressed air.

또한, 팽창실린더(60)의 상부에는 각 팽창피스톤(61) 상부 측이 대기압의 작용을 원활하게 받도록 팽창실린더 개방부(66)가 형성되고, 팽창실린더 배출구(64) 측에 체크밸브(65)가 구성되어 공기가 역류하지 않도록 하는 것이 바람직하다.In addition, an expansion cylinder opening portion 66 is formed at an upper portion of the expansion cylinder 60 so that the upper side of each expansion piston 61 smoothly receives the action of atmospheric pressure, and a check valve 65 is provided at the expansion cylinder outlet 64 side. It is preferable to configure so that air does not flow back.

도 15는 본 발명의 결합수단의 구조를 나타낸 단면도, 도 16은 본 발명의 결합수단의 동작상태를 나타낸 단면도이다.15 is a cross-sectional view showing the structure of the coupling means of the present invention, Figure 16 is a cross-sectional view showing the operating state of the coupling means of the present invention.

상기 진공피스톤(24)과 상부메인샤프트(16)는 상호 탈/착 가능한 결합수단(34)으로 연결되도록 구성된다고 하였는데 결합수단(34)은 다양한 방법을 통해 구현이 가능하나 상부메인샤프트(16) 외측에 설치되는 메인탄성돌기(19)와, 진공피스톤(31) 하부에 설치되며 내측으로 상부메인샤프트(16)가 삽입되는 피스톤고정부(35)와, 진공실린더(30) 하부 내측에 설치되며 상기 피스톤고정부(35) 외측과 결합/분리되는 실린더고정부(36)를 포함하여 구성되도록 하는 것이 바람직하다.The vacuum piston 24 and the upper main shaft 16 is said to be configured to be connected to each other detachable coupling means 34, the coupling means 34 can be implemented through a variety of methods, but the upper main shaft 16 It is installed in the main elastic projection 19 is installed on the outside, the piston piston (35) is installed in the lower portion of the vacuum piston 31, the upper main shaft 16 is inserted into the inner side, and the lower portion of the vacuum cylinder (30) Preferably, the piston fixing unit 35 includes a cylinder fixing unit 36 that is coupled to or separated from the outside of the piston fixing unit 35.

이에 대해 자세히 설명하면 진공피스톤(31) 하부에 내측으로 상부메인샤프트(16)가 삽입되도록 피스톤고정부(35)가 설치되며 상기 상부메인샤프트(16) 외측에는 스프링을 이용해 탄성을 갖는 메인탄성돌기(19)가 형성된다. 상기 메인탄성돌기(19)는 모서리부분이 곡선으로 처리되어 상부메인샤프트(16)가 상측 방향운동을 하며 상기 피스톤고정부(35)에 삽입되며 피스톤고정부(35) 내부에는 상기 메인탄성돌기(19)와 대응되는 위치에 요홈이 형성되어 상부메인샤프트(16)와 피스톤고정부(35)는 결합된다.In detail, the piston fixing part 35 is installed so that the upper main shaft 16 is inserted into the lower portion of the vacuum piston 31, and the main elastic protrusion having elasticity using a spring outside the upper main shaft 16. (19) is formed. The main elastic projection 19 is a corner portion is treated with a curved upper main shaft 16 is moved upward and inserted into the piston fixing portion 35 and the piston fixing portion 35 inside the main elastic protrusion ( A groove is formed at a position corresponding to 19, so that the upper main shaft 16 and the piston fixing part 35 are coupled to each other.

대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치의 시동전 상부메인샤프트(16)와 피스톤고정부(35)는 결합 된 상태이다.Atmospheric pressure, vacuum, before the start of the energy generating device using the compressed air, the upper main shaft 16 and the piston fixing part 35 is in a coupled state.

메인피스톤(15)의 하측방향 운동에 따라 상부메인샤프트(16)와 이에 연결된 진공피스톤(31)은 함께 하측 방향으로 운동을 하게 되며 진공피스톤(31)의 하사점 위치에서 상기 피스톤고정부(35)는 진공실린더(30) 하부 내측에 형성된 실린더고정부(36)와 결합하여 고정되고 상부메인샤프트(16) 하측 방향으로 운동하려는 힘으로 인해 상부메인샤프트(16)와 피스톤고정부(35)는 분리된다.According to the downward movement of the main piston 15, the upper main shaft 16 and the vacuum piston 31 connected thereto move together in the downward direction, and the piston fixing part 35 at the bottom dead center position of the vacuum piston 31. ) Is fixed in combination with the cylinder fixing part 36 formed inside the lower portion of the vacuum cylinder 30, and the upper main shaft 16 and the piston fixing part 35 due to a force to move downward in the upper main shaft 16 are Are separated.

상기 실린더고정부(36)는 'ㄷ'형브라켓(39)을 갖고 있으며 'ㄷ'형브라켓(39)의 상부는 도 15 및 도 16에 도시되어 있는 바와 같이 스프링을 통해 중앙부를 축으로 상부가 내측으로 미는 힘을 상시 받고 있다. 이를 통해 진공피스톤(31)이 하측 방향으로 운동함에 따라 피스톤고정부(35)가 상측에서 하측으로 실린더고정부(36)에 삽입되고 삽입 후 'ㄷ'형브라켓(39) 상부에 의해 피스톤고정부(35) 상부가 지지되어 피스톤고정부(35)와 실린더고정부(36)는 결합되는 것이다.The cylinder fixing part 36 has a 'c' type bracket 39, and an upper portion of the 'c' type bracket 39 is axially formed on the central portion through a spring as shown in FIGS. The force pushing inward is always on. As the piston piston 31 moves downward through this, the piston fixing part 35 is inserted into the cylinder fixing part 36 from the upper side to the lower side, and after insertion, the piston fixing part is fixed by the upper part of the 'c' type bracket 39. (35) The upper part is supported so that the piston fixing part 35 and the cylinder fixing part 36 are combined.

또한 도 15 및 도 16에 도시되어 있는 바와 같이 피스톤고정부(35) 내부에는 하단부에(피스톤고정부 내측 방향으로) 경사가 형성되고 상단부에는 피스톤고정부 외측 방향으로 경사돌출부가 형성되며 상하로 움직일 수 있는 슬라이드바(38)가 형성되어 있다In addition, as shown in FIGS. 15 and 16, the inclination is formed at the lower end (inward direction of the piston fixing) inside the piston fixing part 35, and the inclined protrusion is formed at the upper part of the piston fixing part in the outward direction and moves up and down. The slide bar 38 which can be formed is formed

또한, 슬라이드바(38) 하부로는 피스톤고정부(35) 내부로 돌출되어 상부메인샤프트(16)가 피스톤고정부(35)에 삽입됨에 따라 눌리도록 구성된 제1탄성돌기(37a)가 형성되어 제1탄성돌기(37a)가 눌림에 따라 하단부에 경사가 형성된 슬라이드바(38)를 밀어올릴 수 있도록 구성된다.In addition, a first elastic protrusion 37a is formed below the slide bar 38 to protrude into the piston fixing part 35 and to be pressed as the upper main shaft 16 is inserted into the piston fixing part 35. As the first elastic protrusion 37a is pressed, the slide bar 38 having the inclination formed at the lower end thereof can be pushed up.

또한, 슬라이드바(38) 상부 측에 피스톤고정부 내측으로 돌출된 제2탄성돌기(37b)가 형성되어 슬라이드바(38)가 상측으로 움직일 경우 슬라이드바(38)의 경 사돌출부가 제2탄성돌기(37b)를 누르게 되고 제2탄성돌기(37b)는 'ㄷ'형브라켓(39)을 외측으로 밀어낼 수 있도록 구성된다.In addition, when the second elastic protrusion 37b protruding into the piston fixing part is formed on the upper side of the slide bar 38 and the slide bar 38 moves upward, the inclined protrusion of the slide bar 38 is second elastic. The protrusion 37b is pressed and the second elastic protrusion 37b is configured to push the 'c' type bracket 39 outward.

이를 통해 피스톤고정부(35)와 실린더고정부(36)의 분리상태에서 상부메인샤프트(16)가 상측 방향으로 운동하여 피스톤고정부(35)에 삽입되어 결합되고 제1탄성돌기(37a)가 눌림에 따라 피스톤고정부(35)와 실린더고정부(36) 분리되어 진공피스톤(31)은 상측 방향으로 운동하게 된다.Through this, the upper main shaft 16 moves upward in the separated state of the piston fixing unit 35 and the cylinder fixing unit 36 and is inserted into the piston fixing unit 35 to be coupled to the first elastic protrusion 37a. As it is pressed, the piston fixing part 35 and the cylinder fixing part 36 are separated, and the vacuum piston 31 moves upward.

본 발명의 장치는 에너지 생산 요구에 따라 그 규격을 다양하게 하여 설계가능하나 이하 출원인이 구현한 실험장치를 통해 작동가능성 검토 및 원리를 설명하기로 한다.The device of the present invention can be designed by varying its specifications according to the energy production needs, but the following will be described the operability review and principle through the experimental device implemented by the applicant.

이하 상기의 장치를 통해 본 발명의 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치의 이론에 입각한 작동과정을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation process based on the theory of the energy generating device using the atmospheric pressure, vacuum, compressed air of the present invention through the above device will be described.

이하 전개되는 공식은 본 장치의 작동가능성을 이론적으로 검토하고 장치의 작동원리를 쉽게 이해할 수 있도록 전개된 것이며, 계산의 복잡성을 피하도록 소수점 이하의 숫자들은 실제 장치의 동작에서는 무시할 수 있을 정도라 판단되는 범위 내에서 반올림 표기하였다.The formula developed below is developed to theoretically examine the operability of the apparatus and to easily understand the operation principle of the apparatus. To avoid the complexity of calculation, the numbers below the decimal point are considered to be negligible in the operation of the apparatus. It is rounded and expressed in the range which becomes.

본 발명의 실험을 위해 구형된 실험장치의 각 구성품들에 대한 세부적인 규격 및 작동을 뒷받침하기 위한 수치계산식은 다음과 같다. Numerical formulas to support the detailed specifications and operation of each component of the experimental apparatus spherical for the experiment of the present invention is as follows.

충전압축공기는 Pcharge = 7㎏/㎠으로 하며, 충전압축공기를 충전하였을 때 각 실린더의 피스톤 및 샤프트는 고정된 것으로 가정하여 설명하는 것이 이해하기 쉬우므로 이하 수식 산출 작업에서 초기 충전압축공기를 충전할 때 각 실린더의 피스톤 및 샤프트는 고정되어 있는 것으로 가정한다.It is easy to understand that the compressed compressed air is P charge = 7㎏ / ㎠ and assumes that the piston and shaft of each cylinder are fixed when the compressed compressed air is charged. It is assumed that the piston and the shaft of each cylinder are fixed when filling.

메인실린더(이하 공식에서 메인실린더는 아래 첨자 MC로, 메인피스톤은 아래 첨자 MP로 표기함)는 본 장치중 주장치로서 메인피스톤 상부의 상부 흡입구를 통해 충전압축공기가 충전되며 메인피스톤의 하부는 대기압 상태이다.The main cylinder (in the formula below, the main cylinder is denoted by the subscript MC and the main piston is denoted by the subscript MP ) is the main unit of the device, which is charged with compressed air through the upper intake port on the upper part of the main piston, It is a state.

메인실린더의 규격은 지름이 100㎜(내경기준), 행정길이는 701㎜으로 메인피스톤의 상사점 위치에서는 메인실린더 상부 내벽과 하사점 위치에서는 하부 내벽과 완전 밀착이 이루어지는 것으로 한다.The size of main cylinder is 100mm (inner diameter standard) and stroke length is 701mm, and it is supposed that the main cylinder is in close contact with the upper inner wall of the main cylinder and the lower inner wall at the top dead center position.

도 9에서 도시된 것과 같이 메인실린더의 흡입구와 배출구가 폐쇄되고 메인샤프크가 고정된 상태에서 충전압축공기를 충전하여 고정 수단을 해제할 경우 메인피스톤의 상, 하부의 압력차이로 인하여 메인피스톤은 하측으로 운동 한다. (메인 피스톤의 두께는 산입하지 않았다.) As shown in FIG. 9, when the inlet and the outlet of the main cylinder are closed and the main shaft is fixed, the main piston is caused by the pressure difference between the upper and lower parts of the main piston when the fixed means is released by charging the compressed compressed air. Exercise downwards. (The thickness of the main piston is not included.)

초기에는 빠르게 운동하다가 메인피스톤 하부의 대기압이 압축되어 메인피스톤 상부 압력과 평형을 이루는 위치에서 운동 속도는 서서히 느려지고 메인피스톤 상, 하부 압력 평형위치에서 정지하게 된다. 이때의 메인피스톤의 위치를 가상평형위치(이하 '가상평형위치'라 함)라고 지정한다면 가상평형위치에서 압력은 피스톤 상, 하부 압력이 같다. In the early stage of movement, the atmospheric pressure in the lower part of the main piston is compressed, and the movement speed is gradually slowed down at the position in equilibrium with the pressure in the upper part of the main piston. At this time, if the position of the main piston is designated as the virtual equilibrium position (hereinafter referred to as the 'virtual equilibrium position'), the pressure at the virtual equilibrium position is equal to the upper and lower pressures of the piston.

충전압축공기의 압력이 대기압보다 월등하게 높기 때문에 고정 장치를 해제 할 경우 메인피스톤이 하측으로 운동한다는 것은 자명하다. 따라서 메인피스톤은 하측으로 운동하며 가상평형위치에서 정지하게 될 때 메인피스톤 상부에서는 팽창이 발생하고, 메인피스톤 하부에서는 압축이 발생하므로 이 두 과정에 있어서 압력 및 위치는 식 5를 통해 산출할 수 있다.It is obvious that the main piston moves downward when the clamping device is released because the pressure of the compressed air is significantly higher than atmospheric pressure. Therefore, when the main piston moves downward and stops at the virtual equilibrium position, expansion occurs in the upper part of the main piston and compression occurs in the lower part of the main piston. Therefore, the pressure and the position in these two processes can be calculated by Equation 5. .

Figure 112007087379926-PAT00013
(식 5)
Figure 112007087379926-PAT00013
(Eq. 5)

Figure 112007087379926-PAT00014
Figure 112007087379926-PAT00014

이는 메인피스톤 상부의 충전압축공기가 가상평형위치까지 팽창하였을 때의 체적이므로 가상평형위치 Lbalance는 다음과 같다.Since this is the volume when the compressed compressed air in the upper part of the main piston expands to the virtual equilibrium position, the virtual equilibrium position L balance is as follows.

Figure 112007087379926-PAT00015
Figure 112007087379926-PAT00015

Figure 112007087379926-PAT00016
Figure 112007087379926-PAT00016

Figure 112007087379926-PAT00017
Figure 112007087379926-PAT00017

즉 충전압축공기로 인하여 메인피스톤의 하부 대기압이 압축되어 평형을 이루는 가상평형위치로써 메인실린더 상부로부터 약 0.6m, 다시 하측으로 약 0.130m 위치이다.In other words, it is a virtual equilibrium position in which the lower atmospheric pressure of the main piston is balanced by the compressed compressed air to form an equilibrium, which is about 0.6m from the top of the main cylinder, and about 0.130m downward.

실제작동에 있어서 메인피스톤에 연결된 상부메인샤프트는 진공피스톤에 하부메인샤프트는 서브피스톤과 각각 연결되어 운동하므로 이와는 다르게 된다. 진공 피스톤 및 서브피스톤 상부는 압력출입이 없는 진공상태가 되므로 메인피스톤이 하강할 때 진공실린더 및 서브실린더에서 발생하는 진공으로 인해 대기압력의 부하를 추가적으로 받게 된다.In actual operation, the upper main shaft connected to the main piston is different because the lower main shaft is connected to the sub piston and moves. Since the upper part of the vacuum piston and the sub piston are in a vacuum state without pressure entry, the vacuum generated in the vacuum cylinder and the sub cylinder when the main piston descends receives an additional load of atmospheric pressure.

또한, 실제 작동에서 메인실린더 및 서브실린더의 배출구의 체크밸브는 실린더 내부압력이 대기압보다 높을 경우 밸브가 개방되어 배출구로 공기가 배출된다. (체크밸브가 없어도 배출구를 통해 공기가 배출됨에 변함이 없다.) In addition, in actual operation, the check valves of the discharge ports of the main cylinder and the sub-cylinder are opened when the internal pressure of the cylinder is higher than the atmospheric pressure, and air is discharged to the discharge ports. (Even if there is no check valve, the air is discharged through the outlet.)

따라서 메인피스톤의 운동은 지금까지 가정한 것과 다르며 진공실린더 및 서브실린더에서 발생하는 진공에 대한 대기압의 힘(Fatm)보다 충전압축공기의 힘(Fcharge)이 더 커야만 메인피스톤을 하측으로 운동시킬 수 있다.Therefore, the movement of the main piston is different from what is assumed so far, and the main piston is moved downward only when the force of the charge compressed air (F charge ) is greater than the atmospheric force (F atm ) for the vacuum generated in the vacuum cylinder and the sub-cylinder. You can.

서브실린더 (이하 공식에서 서브실린더는 아래 첨자 SC로, 서브피스톤은 아래 첨자 SP로 표기함)의 규격은 지름이 100㎜(내경기준), 행정길이는 401㎜으로 서브피스톤은 상사점 위치에서 서브실린더 상부 내벽과 하사점 위치에서 서브실린더 하부 내벽과 완전 밀착이 이루어지는 것으로 한다.Sub cylinders (in the formula below, sub cylinders are denoted by subscript SC and sub pistons are denoted by subscript SP ) have a diameter of 100 mm (inner diameter) and a stroke length of 401 mm. The inner wall of the cylinder is in close contact with the inner wall of the subcylinder at the bottom dead center position.

진공실린더(이하 공식에서 진공실린더는 아래 첨자 VC로, 진공피스톤은 아래 첨자 VP로 표기함)의 규격은 지름이 100㎜(내경기준), 행정길이는 401㎜으로 서브피스톤은 상사점 위치에서 진공실린더 상부 내벽과 완전 밀착이 이루어지는 것으로 한다.The size of the vacuum cylinder (in the formula below, the vacuum cylinder is denoted by the subscript VC and the vacuum piston is denoted by the subscript VP ) is 100 mm in diameter (based on internal diameter) and the stroke length is 401 mm. Full contact with the inner wall of the cylinder is assumed.

서브피스톤에 가해지는 대기압의 힘(Fatm -s)은 상기 식 5에 의하여,The atmospheric force (F atm -s ) applied to the sub piston is expressed by Equation 5,

Figure 112007087379926-PAT00018
이다. 그러나 본 발명의 실시 예에서 서브실린더는 두 개를 설치하므로,
Figure 112007087379926-PAT00018
to be. However, in the embodiment of the present invention, since two subcylinders are installed,

Figure 112007087379926-PAT00019
이 된다.
Figure 112007087379926-PAT00019
Becomes

진공피스톤에 가해지는 대기압의 힘(Fatm - va)은Atmospheric force (F atm - va ) applied to the vacuum piston

Figure 112007087379926-PAT00020
이다.
Figure 112007087379926-PAT00020
to be.

충전압축공기의 힘(Fcharge)의 힘은

Figure 112007087379926-PAT00021
이므로 상기 세가지의 힘의 벡터합에 해당하는 힘(
Figure 112007087379926-PAT00022
)은,Power of the charge compression force (F charge) of air
Figure 112007087379926-PAT00021
Since the force corresponding to the vector sum of the three forces (
Figure 112007087379926-PAT00022
)silver,

Figure 112007087379926-PAT00023
이 된다.
Figure 112007087379926-PAT00023
Becomes

음수로 힘의 방향이 나타나므로 진공실린더 및 서브실린더에 작용하는 대기압의 힘보다 충전압축공기의 힘이 크기 때문에 메인피스톤은 하측으로 운동을 함을 알 수 있다. Since the direction of force is negative, the main piston moves downward because the force of the compressed compressed air is greater than that of the atmospheric pressure acting on the vacuum cylinder and the subcylinder.

도 10에서 메인실린더 및 서브실린더의 상태를 도시하였다. 진공실린더의 진공피스톤은 가상평형위치에서 상부메인샤프트와 분리되므로 메인피스톤이 하사점일 때 메인피스톤에 가해지는 힘은 오직 서브피스톤에 대한 대기압이 힘(Fatm -s)만이 존재하므로 메인실린더의 최대팽창 즉 메인피스톤의 하사점 위치에 대하여 압력을 검토하면 다음과 같다. 식5에 의하여,10 shows the state of the main cylinder and the sub cylinder. Since the vacuum piston of the vacuum cylinder is separated from the upper main shaft at the virtual equilibrium position, the force exerted on the main piston when the main piston is at the bottom dead center has only the atmospheric pressure (F atm -s ) for the sub piston, so the maximum of the main cylinder Examining the pressure of the expansion, that is, the bottom dead center position of the main piston, is as follows. By equation 5,

Figure 112007087379926-PAT00024
Figure 112007087379926-PAT00024

Figure 112007087379926-PAT00025
Figure 112007087379926-PAT00025

즉 메인실린더의 최대팽창(메인피스톤의 하사점 위치)일 때 압력은

Figure 112007087379926-PAT00026
이 된다. 결국 이는 대기압보다 높은 압력이므로 메인피스톤은 하측으로 이동한다는 것을 알 수 있다.In other words, the pressure at the maximum expansion of the main cylinder (the bottom dead center position of the main piston)
Figure 112007087379926-PAT00026
Becomes After all, this is higher than atmospheric pressure, so the main piston moves downwards.

상기에서 살펴본 작동 여부 확인을 위한 각종 수치들을 메인실린더에 한하여 정리하면 다음과 같으며 이는 실제 유동에서는 달라진다.The various values for checking whether the operation described above is limited to the main cylinder are as follows, which is different in actual flow.

① 초기압력 (충전공기압력)① Initial pressure (charged air pressure)

Figure 112007087379926-PAT00027
Figure 112007087379926-PAT00027

Figure 112007087379926-PAT00028
Figure 112007087379926-PAT00028

② 메인피스톤 상부에서의 가상평형압력② Virtual equilibrium pressure at the top of main piston

Figure 112007087379926-PAT00029
(메인실린더에 한하여)
Figure 112007087379926-PAT00029
(Main cylinder only)

Figure 112007087379926-PAT00030
Figure 112007087379926-PAT00030

Figure 112007087379926-PAT00031
Figure 112007087379926-PAT00031

Figure 112007087379926-PAT00032
Figure 112007087379926-PAT00032

Figure 112007087379926-PAT00033
Figure 112007087379926-PAT00033

③ 메인피스톤 하부에서의 가상평형압력③ Virtual equilibrium pressure under the main piston

Figure 112007087379926-PAT00034
Figure 112007087379926-PAT00034

Figure 112007087379926-PAT00035
Figure 112007087379926-PAT00035

Figure 112007087379926-PAT00036
Figure 112007087379926-PAT00036

Figure 112007087379926-PAT00037
Figure 112007087379926-PAT00037

④ 최대팽창 (메인피스톤의 하사점)④ Maximum expansion (lower dead center of main piston)

Figure 112007087379926-PAT00038
Figure 112007087379926-PAT00038

Figure 112007087379926-PAT00039
Figure 112007087379926-PAT00039

Figure 112007087379926-PAT00040
Figure 112007087379926-PAT00040

매안 실린더와 진공실린더 및 서브실린더의 연결 후 작동 여부 확인을 위한 각종 수치들을 정리하면 다음과 같으며 이는 실제 유동에서는 달라진다.(이하 실제유동)The various figures for checking the operation after connecting the cylinder and the vacuum cylinder and the sub-cylinder are summarized as follows and this is different in the actual flow.

상부메인샤프트와 연결된 진공피스톤은 가상평형압력까지 하강한 후 상부메인샤브트로부터 분리되며 이러한 과정을 도 11에 도시하였다.The vacuum piston connected to the upper main shaft is lowered to the virtual equilibrium pressure and then separated from the upper main shaft. This process is illustrated in FIG. 11.

즉 진공피스톤은 상부메인샤프트와 연결되어 메인피스톤 및 하부메인샤프트에 연결된 서브피스톤과 함께 하측으로 운동하다가 가상 평형위치에 도달시 상부메인샤프트로부터 이탈하게 된다. 이탈과 동시에 진공피스톤은 고정 장치에 의하여 고정되고 메인피스톤 및 서브피스톤은 더욱 하강하여 최대팽창(하사점)위치까지 운동하게 되는데 충전압축공기의 힘(Fcharge)은 실제 작동에 있어서 서브피스톤 상부에 형성되는 진공으로 인한 대기압의 부하로 서브피스톤이 대기압에 의해 받는 힘(Fatm -s)만큼 작다.That is, the vacuum piston is connected to the upper main shaft and moves downward along with the sub piston connected to the main piston and the lower main shaft, and when the virtual piston reaches the virtual equilibrium position, the vacuum piston is separated from the upper main shaft. At the same time, the vacuum piston is fixed by the fixing device and the main piston and the sub piston are further lowered to move up to the maximum expansion (bottom dead center) position. The force (F charge ) of the compressed compressed air is in the upper part of the sub piston in actual operation. Atmospheric pressure due to the vacuum being formed is as small as the force (F atm -s ) the subpiston is subjected to by atmospheric pressure.

따라서 이에 대하여 산출하면,So if you calculate this,

Figure 112007087379926-PAT00041
Figure 112007087379926-PAT00041

이는 실제작동 압력이며 상기 메인실린더에서 산출된 가상평형압력(

Figure 112007087379926-PAT00042
)과 다르다. 따라서 실제 가상평형압력을 산출하면,This is the actual working pressure and the virtual equilibrium pressure calculated from the main cylinder (
Figure 112007087379926-PAT00042
) Therefore, if you calculate the actual virtual equilibrium pressure,

Figure 112007087379926-PAT00043
으로 가상평형압력(Pbalance -t)은 약
Figure 112007087379926-PAT00044
이다.
Figure 112007087379926-PAT00043
The virtual equilibrium pressure (P balance -t ) is about
Figure 112007087379926-PAT00044
to be.

가상평형압력까지 작용하는 충전압축공기의 힘은 다음과 같다.The force of the compressed compressed air operating up to the virtual equilibrium pressure is as follows.

Figure 112007087379926-PAT00045
Figure 112007087379926-PAT00045

여기에서 실제작동은 메인피스톤 및 서브피스톤 배출구로 배출되는 공기는 대기압보다 약간 높은 압력에서 서브탱크로 유동하기 때문에 가상평형압력까지 대기압력은 각 실린더 내에서 압축과정을 직접 겪지 않는다. 따라서 최대팽창위치까지 팽창하며 이는 진공피스톤이 가상평형압력에서 상부메인샤프크로부터 이탈하기 때문이다.The actual operation here is that the air discharged to the main piston and subpiston outlets flows into the subtank at a pressure slightly above atmospheric pressure, so atmospheric pressure up to the virtual equilibrium pressure does not directly undergo compression in each cylinder. Therefore, it expands to the maximum expansion position because the vacuum piston is separated from the upper main shaft at the virtual equilibrium pressure.

그러므로 위 산출 값은 가상평형위치까지 실제 충전압축공기가 메인피스톤에 가하는 힘이다.Therefore, the above calculated value is the force exerted by the actual filling compressed air on the main piston up to the virtual equilibrium position.

Figure 112007087379926-PAT00046
Figure 112007087379926-PAT00046

이는 가상평형위치까지 실제 충전압축공기가 하는 일이다. 음의 부호는 일의 방향이므로 메인피스톤은 가상평형위치까지 약

Figure 112007087379926-PAT00047
의 힘을 가지고 약
Figure 112007087379926-PAT00048
의 일을 하게 된다.This is what the actual charge compressed air does to the virtual equilibrium position. The negative sign is in one direction, so the main piston is approximately
Figure 112007087379926-PAT00047
About to have the power of
Figure 112007087379926-PAT00048
To work.

이는 바꾸어 말하면 진공피스톤이 진공으로 인하여 대기압 힘(Fatm - va)에 의하여 약

Figure 112007087379926-PAT00049
의 힘을 받고 있으며 충전압축공기를 통한 진공을 형성하기 위해 진공피스톤이
Figure 112007087379926-PAT00050
의 일을 대기압력에 한 것이다.In other words, the vacuum piston is weakened by the atmospheric pressure (F atm - va ) due to the vacuum.
Figure 112007087379926-PAT00049
Vacuum pistons are used to form a vacuum
Figure 112007087379926-PAT00050
To work at atmospheric pressure.

상기에서 살펴본 작동 여부 확인을 위한 각종 수치들을 메인실린더와 진공실린더를 연계하여 정리하면 다음과 같다.Various values for checking whether the above operation is summarized in connection with the main cylinder and the vacuum cylinder are as follows.

① 실제 충전압축공기의 힘① Actual power of compressed air

Figure 112007087379926-PAT00051
Figure 112007087379926-PAT00051

Figure 112007087379926-PAT00052
Figure 112007087379926-PAT00052

Figure 112007087379926-PAT00053
Figure 112007087379926-PAT00053

② 실제가상평형압력② actual virtual equilibrium pressure

Figure 112007087379926-PAT00054
Figure 112007087379926-PAT00054

③ 충전압축공기가 진공실린더에 한 일 및 작용한 힘③ The work that the compressed compressed air did to the vacuum cylinder and the applied force

Figure 112007087379926-PAT00055
Figure 112007087379926-PAT00055

Figure 112007087379926-PAT00056
Figure 112007087379926-PAT00056

Figure 112007087379926-PAT00057
Figure 112007087379926-PAT00057

서브실린더는 메인실린더와 함께 생산압축공기를 생산한다. 그러나 메인실린더와는 차이가 있다. 서브실린더 내의 서브피스톤 상부는 진공을 형성하여 그 진공에 대한 대기압으로 서브피스톤을 상승시키기 위한 대기압의 힘을 받기 때문이다.The subcylinder produces compressed air together with the main cylinder. However, it is different from the main cylinder. This is because the upper portion of the subpiston in the subcylinder is subjected to atmospheric pressure to form a vacuum and raise the subpiston to the atmospheric pressure for the vacuum.

서브피스톤은 하부메인샤프트와 연결되어 함께 동작한다. 메인피스톤이 하측으로 충전압축공기에 의하여 운동하므로 서브피스톤도 하측으로 운동하는데 이때 서브피스톤 상부에 형성되는 진공으로 인하여 운동에 필요한 힘은 다음과 같다.The subpistons work in conjunction with the lower main shaft. Since the main piston is moved downward by the compressed compressed air, the sub piston is also moved downward. At this time, the force required for the movement due to the vacuum formed on the upper part of the sub piston is as follows.

Figure 112007087379926-PAT00058
Figure 112007087379926-PAT00058

서브실린더는 두 개이므로 대기압력이 서브피스톤에 가하는 힘(Fatm -s)의 합은

Figure 112007087379926-PAT00059
Since there are two subcylinders , the sum of the force (F atm -s ) that the atmospheric pressure exerts on the subpiston
Figure 112007087379926-PAT00059

Figure 112007087379926-PAT00060
Figure 112007087379926-PAT00060

이는 대기압 서브피스톤에 한 일이며 또한 충전압축공기가 대기압을 밀어내 서브피스톤 상부에 진공을 만드는데 사용된 힘이기도 하다.This is the work done for atmospheric subpistons, which is also the force used by the compressed air to push the atmospheric pressure and create a vacuum above the subpistons.

따라서 충전압축공기는 서브피스톤이 하사점에 다다를 때까지 서브피스톤에 가해지는 대기압의 힘을 받게 되어 힘이 줄어들게 된다.Therefore, the compressed compressed air receives the force of atmospheric pressure applied to the subpiston until the subpiston reaches the bottom dead center, thereby reducing the force.

Figure 112007087379926-PAT00061
Figure 112007087379926-PAT00061

즉 충전압축공기의 힘은 서브피스톤 두 단면적에 대한 대기압 만큼 힘이 줄어들게 되어 최대팽창(하사점까지 이동)한다.That is, the force of the compressed compressed air is reduced by the atmospheric pressure for the two cross-sectional areas of the sub-piston, so that the maximum expansion (move to the bottom dead center).

전에 살펴본 바와 같이 메인피스톤, 서브피스톤 하부의 대기압은 배출구를 통해 대기압보다 약간 높은 압력에서 배출되므로 사실상 각 실린더 하부에서 압축과정을 거치지 않으며 이는 서브탱크로 유입되면서 서브탱크 내의 체적 및 스프링에 의해 최대팽창 압력과 동등해지며 생산압축공기 압력을 발생시키게 된다.As we have seen before, the atmospheric pressure at the lower part of the main piston and sub-piston is discharged at a pressure slightly higher than the atmospheric pressure through the outlet port, so it is virtually not compressed at the lower part of each cylinder. It is equal to the pressure and produces the production compressed air pressure.

이에 대해 살펴보면 다음과 같다.This is as follows.

서브탱크는 메인피스톤 및 서브피스톤 하부의 공기가 대기압보다 약간 높은 압력으로 유입되는데 서브탱크 내의 피스톤 하부 스프링에 의하여 상시 힘을 받고 있으므로 일정 압력 이상이 되어야 유입 시작된다.The subtank enters the main piston and the lower part of the subpiston at a pressure slightly higher than atmospheric pressure. Since the subtank is constantly powered by the piston lower spring, the subtank starts to flow above a certain pressure.

상기 스프링에 의한 압력이 최대팽창 압력보다 높으면 메인피스톤 및 서브피스톤이 최대 팽창을 할 수가 없으므로 상기 스프링에 의한 압력은 최대팽창 압력보다 낮아야 한다.If the pressure by the spring is higher than the maximum expansion pressure, the main piston and the sub-piston are not able to maximize expansion, so the pressure by the spring should be lower than the maximum expansion pressure.

따라서 서브탱크 내의 피스톤 하부 스프링에 의한 압력을 Pss = 2 ㎏/㎠로 가정하면 다음과 같다. 도 12에 서브탱크의 구조에 관하여 개략적으로 도시하였다. Therefore, assuming that the pressure by the piston lower spring in the sub tank P ss = 2 kg / ㎠ as follows. 12 schematically illustrates the structure of the sub tank.

서브탱크는 최대팽창압력으로 세 개의 체적(메인피스톤 및 서브피스톤 하부체적)에 해당하는 공기를 유입하여 저장하였다가 메인실린더 및 서브실린더가 최대팽창(각 피스톤의 하사점 도착)한 후 체크밸브(체크밸브가 없더라도 압력차로 인해 자연적으로 유동 됨)의 개방에 의하여 팽창실린더로 저장된 생산압축공기를 유동 한다. 상기 스프링이 서브탱크 내 피스톤에 가하는 힘(Fstp)은 다음과 같다.The sub-tank enters and stores air corresponding to three volumes (main piston and sub-piston lower volume) at the maximum expansion pressure, and then checks the valve after the main cylinder and the sub-cylinder have reached their maximum expansion (the bottom dead center of each piston). Even if there is no check valve, it is flowed naturally due to the pressure difference) and the production compressed air stored in the expansion cylinder flows. The force F stp that the spring exerts on the piston in the subtank is as follows.

Figure 112007087379926-PAT00062
Figure 112007087379926-PAT00062

그러므로 서브탱크 내의 피스톤의 운동은,Therefore, the movement of the piston in the sub tank

Figure 112007087379926-PAT00063
Figure 112007087379926-PAT00063

즉 생산압축공기는 스프링보다

Figure 112007087379926-PAT00064
만큼 힘이 더 크므로 하측으로 운동한다. 이를 스프링압축과정이라 표현하면 생산압축공기의 압축된 체적(Vproduction)은 메인실린더 및 두 개의 서브실린더에서 각 피스톤 하부체적에 해당하는 세 개의 체적이다.That is, the production compressed air
Figure 112007087379926-PAT00064
As the force is greater, it moves downward. Expressed as a spring compression process, the compressed volume of production compressed air (V production ) is three volumes corresponding to each piston lower volume in the main cylinder and two subcylinders.

따라서 생산압축공기 총 체적(Vpro -t)은Therefore, the total volume of compressed air produced (V pro -t )

Figure 112007087379926-PAT00065
Figure 112007087379926-PAT00065

따라서 서브탱크 내의 피스톤 행정길이(Lstp)는The piston stroke length (L stp ) in the subtank therefore

Figure 112007087379926-PAT00066
Figure 112007087379926-PAT00066

즉 이는 생산압축공기를 유입한 후 서브탱크 피스톤의 위치이다.In other words, this is the position of the sub tank piston after the production compressed air is introduced.

이렇게 유입된 생산압축공기는 메인피스톤 및 서브피스톤이 최대팽창(하사점에 도달) 하였을 때 팽창실린더로 생산압축공기가 유동 되기 직전 상태이다.The production compressed air introduced in this way is just before the production compressed air flows to the expansion cylinder when the main piston and the sub piston have reached their maximum expansion (reach bottom dead center).

메인피스톤, 서브피스톤, 진공피스톤의 하측으로의 운동에 관하여 종합결론을 먼저 말하자면 메인피스톤 및 서브피스톤의 유동은 결국 서브탱크의 유입속도 및 압력에 지배받게 된다.As a general conclusion regarding the movement of the main piston, the sub piston and the vacuum piston to the lower side, the flow of the main piston and the sub piston is ultimately governed by the inflow velocity and pressure of the sub tank.

서브탱크 내의 스프링 압력에 의하여 공기 유입속도가 영향을 받기 때문이다. 따라서 실제 장치에 있어서 공기 유동에 대한 결론은 다음과 같다.This is because the air inflow rate is affected by the spring pressure in the subtank. Therefore, the conclusion about air flow in the actual device is as follows.

이미 수차례 각 부분별 설명에서 증명되고 산출된 것과 같이 각 피스톤은 하측으로 운동하며 부분별로 설명된 것을 통해 종합적 과정을 설명한다.As has already been demonstrated and calculated in the description of each section several times, each piston moves downward and explains the overall process through the description of the sections.

① 충전압축공기의 힘(Fcharge)① F charge of compressed air

Figure 112007087379926-PAT00067
Figure 112007087379926-PAT00067

② 충전압축공기가 최대팽창까지 하는 일(Wcharge)② Charge compressed air to the maximum expansion (W charge )

Figure 112007087379926-PAT00068
Figure 112007087379926-PAT00068

③ 진공피스톤에 가해지는 대기압의 힘(Fatm - va)③ Atmospheric pressure applied to the vacuum piston (F atm - va )

Figure 112007087379926-PAT00069
Figure 112007087379926-PAT00069

④ 진공피스톤 상부에 진공을 형성하기 위한 일(Watm - va)④ Work to form a vacuum on the top of the vacuum piston ( Watm - va )

Figure 112007087379926-PAT00070
Figure 112007087379926-PAT00070

⑤ 서브피스톤에 가해지는 대기압의 힘(Fatm -s)⑤ Atmospheric pressure applied to the sub piston (F atm -s )

Figure 112007087379926-PAT00071
Figure 112007087379926-PAT00071

⑥ 서브피스톤 상부에 진공을 형성하기 위한 일(Watm -s)⑥ Work to form a vacuum on the sub piston (W atm -s )

Figure 112007087379926-PAT00072
Figure 112007087379926-PAT00072

⑦ 서브탱크 내의 스프링의 힘(Fstp)⑦ Force of spring in sub tank (F stp )

Figure 112007087379926-PAT00073
Figure 112007087379926-PAT00073

⑧ 서브탱크 내의 스프링이 하는 일(Wspring)⑧ What does the spring in the sub tank do (W spring )

Figure 112007087379926-PAT00074
Figure 112007087379926-PAT00074

즉 메인피스톤, 진공피스톤, 서브피스톤이 하측으로 운동하는데 작용하는 네 가지 힘이 있다.In other words, the main piston, the vacuum piston, and the sub-piston has four forces acting to move downward.

충전압축공기 힘, 진공피스톤에 가해지는 대기압의 힘, 서브피스톤에 가해지는 대기압의 힘, 서브탱크 내의 스프링의 힘이다. 이러한 힘의 종류와 일의 양을 산출하였다.Charge compressed air force, atmospheric pressure applied to the vacuum piston, atmospheric pressure applied to the sub piston, and spring force in the sub tank. This kind of force and the amount of work were calculated.

진공피스톤에 가해지는 대기압의 힘은 가상평형 압력위치에서 상부메인샤프트로부터 진공피스톤이 이탈하여 메인피스톤 및 서브피스톤의 하측 방향의 운동에 영향을 주지 않게 되고 (가상평형압력위치부터) 메인피스톤과 서브피스톤이 하사점에 다다르도록 최대팽창하는데 결국 서브피스톤에 가해지는 대기압의 힘 만이 하측 방향으로의 운동을 방해한다.Atmospheric pressure applied to the vacuum piston is released from the upper main shaft at the virtually equilibrium pressure position so that it does not affect the downward movement of the main and sub pistons (from the virtual equilibrium pressure position). The piston expands maximally to reach bottom dead center, and only atmospheric pressure on the subpiston prevents the downward motion.

또한, 생산압축공기가 서브탱크 내부보다 압력이 높아야 하므로 각 실린더의 배출구 측 밸브는 대기압보다 약간 높은 압력에서 개방되지만 서브탱크 내의 스프링의 힘에 의하여 서브탱크 내에 생산압축공기가 유입되는 시점은 메인피스톤 상부 압력이

Figure 112007087379926-PAT00075
이상일 때이다.In addition, since the compressed air must be higher than the inside of the subtank, the valve on the outlet side of each cylinder is opened at a pressure slightly higher than atmospheric pressure, but the main piston is when the compressed air is introduced into the subtank by the spring force in the subtank. Upper pressure
Figure 112007087379926-PAT00075
This is the case.

이러한 실제 유동에 있어서의 sub tank 내의 생산압축공기 유입시점은 도 13으로부터 용이하게 이해할 수 있다.The starting point of the production compressed air in the sub tank in this actual flow can be easily understood from FIG.

도 13에서 실제 피스톤의 하측 방향으로의 운동과정을 간략하게 표현하였다.In FIG. 13, the movement of the actual piston in the downward direction is briefly represented.

실제장치의 작동은 도 13과 같이 작동되며 특히 도 13의 ⓐ항을 주목할 필요가 있다.The operation of the actual device is operated as in FIG. 13, and it is particularly noteworthy that item ⓐ in FIG.

앞의 실험에 의하여 피스톤이 하측으로 운동할 때 실제 가해지는 힘은 각 피스톤에 대한 대기압 힘(Fatm)이 제외된 힘만이 존재한다. 따라서ⓐ항까지 운동은 진공피스톤에 가해지는 대기압 힘이 운동을 방해하며, 식 5에 의하여 다음과 같이 표현된다.According to the previous experiment, when the piston moves downward, only the force applied to each piston is excluded from the atmospheric pressure (F atm ). Therefore, the motion up to the term ⓐ hinders the movement of atmospheric pressure applied to the vacuum piston, and is expressed by Equation 5 as follows.

Figure 112007087379926-PAT00076
Figure 112007087379926-PAT00076

이를 다시 압력으로 환산하면,If you convert it back to pressure,

Figure 112007087379926-PAT00077
Figure 112007087379926-PAT00077

Figure 112007087379926-PAT00078
Figure 112007087379926-PAT00078

다시 말하면 메인피스톤과 서브피스톤 하부의 공기가

Figure 112007087379926-PAT00079
압축되어 서브탱크 내의 스프링과 평형을 이루는 위치이다. 따라서 메인피스톤 상부의 충전압축공기가 이보다 낮으면 메인피스톤은 하측으로 운동할 수 없다.In other words, the air below the main piston
Figure 112007087379926-PAT00079
Compressed to equilibrate with the spring in the subtank. Therefore, if the compressed compressed air in the upper part of the main piston is lower than this, the main piston cannot move downward.

그러나 실험 및 이론을 통하여 스프링에 의한 압력보다 훨씬 높은 압력을 가진다는 것을 확인하였으므로 각 피스톤들은 하측으로 운동한다는 것이 입증되었다.Experiments and theories, however, confirm that the pressure is much higher than the pressure by the spring, so that each piston moves downward.

그러므로 메인피스톤 및 서브피스톤의 최대팽창압력 또한 진공피스톤이 상부메인샤프트와 이탈 후 서브탱크 내의 스프링에 의한 압력보다 높으므로 메인피스톤 및 서브피스톤은 최대팽창하고 생산압축공기는 최대팽창의 압력을 가지고 서브 탱크 내로 유입된다는 것 또한 증명되었다.Therefore, the maximum expansion pressure of the main piston and sub piston is also higher than the pressure of the spring in the sub tank after the vacuum piston is separated from the upper main shaft, so the main piston and the sub piston are expanded and the production compressed air has the maximum expansion pressure. It has also been demonstrated that it enters the tank.

여기에서 가상평형압력 위치에서의 압력을 검토하면 다음과 같다.Here, the pressure at the virtual equilibrium pressure position is examined as follows.

Figure 112007087379926-PAT00080
Figure 112007087379926-PAT00080

가상평형압력 위치에서도 서브탱크 내의 스프링에 의한 압력보다 높은 것을 알 수 있으며, 메인피스톤 및 서브피스톤은 최대팽창위치(하사점 도달)까지 팽창한 다는 것을 증명하였다.It can be seen that the virtual equilibrium pressure position is higher than the spring pressure in the subtank, and the main piston and the subpiston expand to the maximum expansion position (at bottom dead center).

앞서 지적하였지만 메인피스톤 및 서브피스톤의 하강속도는 서브탱크의 스프링의 힘에 지배된다.As noted above, the descending speed of the main piston and the subpiston is governed by the spring force of the subtank.

이는 생산압축공기의 유입 속도가 메인피스톤 및 서브피스톤의 하강속도이기 때문이다. 따라서 생산압축공기의 유입속도는 다음 식으로 산출될 수 있다.This is because the inflow velocity of the compressed air is the descending velocity of the main piston and the sub piston. Therefore, the inflow rate of the compressed air can be calculated by the following equation.

생산 압축공기가 서브탱크의 스프링을 압축하는 힘 그리고 스프링이 생산압축공기에 가하는 힘의 두 가지 힘이 존재한다.There are two forces: the production compressed air compresses the spring of the subtank and the spring exerts on the production compressed air.

Figure 112007087379926-PAT00081
(식6)
Figure 112007087379926-PAT00081
(Eq. 6)

여기에서 공기의 질량과 각 피스톤, 각 피스톤에 연결되는 샤프트의 질량은 힘에 비하여 매우 작으므로 압력 즉 힘은 각 피스톤을 가속하는데 사용된다.Here, the mass of air, the mass of each piston, and the shaft connected to each piston are very small compared to the force, so pressure, or force, is used to accelerate each piston.

여기에서 개략적으로 피스톤의 질량을 다음과 같이 가정한다.Here, schematically, the mass of the piston is assumed as follows.

① 피스톤 하강에 관련된 모든 질량을 (mdown=8㎏)로 가정① Assume that all the masses related to the lowering of the piston are (m down = 8㎏)

② 피스톤 상승에 관련된 모든 질량 (mup=12㎏)로 가정 이 두 가정은 재질 등의 재원을 감안하여 가정 한 값이므로 근사치이며 공기의 질량은 무시할 정도로 작으며, 공기의 질량은 다음과 같다. ② Assume all masses related to the piston rise (m up = 12㎏). These two assumptions are approximate values considering materials such as materials, and the air mass is negligibly small. The mass of air is as follows.

③ 대기압력 공기의 질량 (mair)③ Mass of atmospheric pressure air (m air )

Figure 112007087379926-PAT00082
Figure 112007087379926-PAT00082

생산 압축공기가 서브탱크의 스프링을 압축하는 힘 그리고 스프링이 생산압축공기에 가하는 두 힘은 거의 피스톤을 가속하는데 사용된다. 따라서 이에 대하여 산출하면,The two forces that the production compressed air compresses the spring of the subtank and the spring exerts on the production compressed air are almost used to accelerate the piston. So if you calculate this,

㉮ 생산압축공기의 가속도(αdown)가속 acceleration of production compressed air (α down )

Figure 112007087379926-PAT00083
Figure 112007087379926-PAT00083

이를 운동방정식 식7 에 의하여,By the equation of motion,

Figure 112007087379926-PAT00084
(식7)
Figure 112007087379926-PAT00084
(Eq. 7)

Figure 112007087379926-PAT00085
Figure 112007087379926-PAT00085

이를 시간으로 산출하면If you calculate this as time

Figure 112007087379926-PAT00086
Figure 112007087379926-PAT00086

즉 생산압축공기가 서브탱크 내에 유입하는데 소요되는 시간이다. 그러나 서브탱크 내의 스프링이 압축되면서 유입속도는 떨어지게 된다.That is, the time taken for the production compressed air to flow into the sub tank. However, as the spring in the subtank is compressed, the inflow rate drops.

따라서 스프링을 압축하는데 소요되는 시간은 식 6 및 식 7 에 의하여 다음과 같다.Therefore, the time taken to compress the spring is given by the following equations (6) and (7).

생산압축공기 유입압력은

Figure 112007087379926-PAT00087
이며 서브탱크의 스프링의 압력은
Figure 112007087379926-PAT00088
이다.The compressed air inlet pressure
Figure 112007087379926-PAT00087
And the pressure of the spring of the sub tank
Figure 112007087379926-PAT00088
to be.

따라서 두 압력의 차이가 스프링을 압축하는 힘이므로 이를 대입하면Therefore, since the difference between the two pressures is the force that compresses the spring,

Figure 112007087379926-PAT00089
Figure 112007087379926-PAT00089

Figure 112007087379926-PAT00090
Figure 112007087379926-PAT00090

Figure 112007087379926-PAT00091
Figure 112007087379926-PAT00091

즉 생산압축공기가 서브탱크 내로 완전 유입되는데 소요되는 시간이다. In other words, it is the time taken for the production compressed air to be completely introduced into the sub tank.

* 각 피스톤의 상승 *Rise of each piston

각 피스톤의 상승은 생산압축공기의 힘 그리고 서브피스톤에 가해지는 대기압의 힘으로 가상평형압력 위치까지 상승한 후 진공피스톤과 상부메인샤프트이 결합하여 다시 상사점까지 상승한다.Each piston rises to the virtual equilibrium pressure position by the force of the production compressed air and the atmospheric pressure applied to the sub-piston, and then the vacuum piston and the upper main shaft are combined again to the top dead center.

먼저 메인피스톤 및 서브피스톤이 하사점에 다다랐을 때 체크밸브가 개방되어 생산압축공기는 팽창실린더로 유입되고 서브실린더 흡입밸브(밸브가 없더라도 자동적으로 대기압이 흡입구를 통해 유입됨)도 동시 개방되어 대기압력이 서브 피스톤 하부에 유입된다.First, when the main piston and the sub piston reach the bottom dead center, the check valve is opened, and the production compressed air flows into the expansion cylinder, and the sub cylinder intake valve (automatic pressure is automatically introduced through the inlet port even if there is no valve) opens simultaneously. It flows into the lower part of the sub piston.

따라서 두 압력이 각 피스톤에 상승 힘을 가하게 되는데 팽창피스톤은 크로스빔에 힘을 가하고 서브피스톤은 메인피스톤과 연결된 하부메인샤프트에 힘을 가한다.Therefore, two pressures exert an upward force on each piston. The expansion piston applies the cross beam and the sub piston applies the lower main shaft connected to the main piston.

이 두 힘은 다음과 같다.These two forces are as follows.

㉮ 생산압축공기가 팽창피스톤에 가하는 힘(Fpro - ep)힘 force exerted on the expansion piston by the production compressed air (F pro - ep )

Figure 112007087379926-PAT00092
Figure 112007087379926-PAT00092

㉯ 대기 압력이 서브피스톤에 가하는 힘(Fatm -s)힘 the force exerted by the atmospheric pressure on the subpiston (F atm -s )

Figure 112007087379926-PAT00093
Figure 112007087379926-PAT00093

서브피스톤은 두 개이므로There are two sub pistons

Figure 112007087379926-PAT00094
Figure 112007087379926-PAT00094

㉰ 메인피스톤 및 서브피스톤의 최대팽창(하사점 도달)압력의 힘(Fmax - exp)힘 Force of maximum expansion (reach bottom dead center) pressure of main piston and sub piston (F max - exp )

Figure 112007087379926-PAT00095
Figure 112007087379926-PAT00095

그러므로 상승 힘은 ㉮ 와 ㉯ 이며 상승을 방해하는 힘은 오직 ㉰ 만 존재한다. 이 세 힘의 합은Therefore the ascending forces are ㉮ and ㉯ and only the forces that hinder the ascent exist. The sum of these three forces

Figure 112007087379926-PAT00096
Figure 112007087379926-PAT00096

즉 생산압축공기의 힘과 최대팽창(하사점)압력의 힘은 서로 상쇄되고 서브피스톤에 가해지는 힘이 메인피스톤에 전달된다. 이 대기압 힘이 메인피스톤을 상승시키게 되며 이는 식 5를 통하여 산출된다.That is, the force of the production compressed air and the force of the maximum expansion (bottom dead center) pressure cancel each other, and the force applied to the sub piston is transmitted to the main piston. This atmospheric force raises the main piston, which is calculated from Eq.

두 힘의 합이 “0” 이므로 오직 존재하는 힘은 대기압이다.Since the sum of the two forces is "0", the only force present is atmospheric pressure.

Figure 112007087379926-PAT00097
Figure 112007087379926-PAT00097

여기에서 두 힘의 합은 “0” 이지만 압력은

Figure 112007087379926-PAT00098
이다. 따라서 대기 압에 의하여 메인피스톤 상부 압력이 상승 즉 메인피스톤이 상승하여 압력이 평형을 이룰 때 메인피스톤은 상승을 멈추게 된다. 대기압에 의한 메인피스톤의 상승 평형압력(Pmp-up)은Here the sum of the two forces is "0" but the pressure
Figure 112007087379926-PAT00098
to be. Therefore, when the pressure of the main piston rises, that is, the main piston rises due to atmospheric pressure, and the pressure is balanced, the main piston stops rising. The rising equilibrium pressure (P mp-up ) of the main piston due to atmospheric pressure is

Figure 112007087379926-PAT00099
Figure 112007087379926-PAT00099

이때의 메인피스톤의 위치는At this time, the position of the main piston

Figure 112007087379926-PAT00100
Figure 112007087379926-PAT00100

Figure 112007087379926-PAT00101
Figure 112007087379926-PAT00101

즉 메인실린더 상부에서 약 0.388m까지 상승할 수가 있다. 이는 가상평형위치보다 높은 위치이므로 진공피스톤과 상부메인샤프트의 결합이 가능 하다는 것을 알 수 있다.That is, it can rise to about 0.388m from the top of the main cylinder. Since it is higher than the virtual equilibrium position, it can be seen that the combination of the vacuum piston and the upper main shaft is possible.

* 축 결합 ** Shaft Coupling *

메인피스톤 및 서브피스톤의 최대팽창 상태에서 생산압축공기가 팽창피스톤을 통해 크로스빔을 상승하는 압력이 서로 상쇄되어 대기압의 힘으로 서브피스톤을 통하여 메인피스톤을 상승시킨다. 이때 진공피스톤과 상부메인샤프트가 결합하여 진공피스톤에 가해지는 힘 즉 대기압의 힘이 더 가해져 메인피스톤 및 서브피스톤은 상사점까지 상승하게 된다. 따라서 이에 대하여 검토하면 도 14에 도시된 바와 같다.In the maximum expansion state of the main piston and the sub-piston, the pressure of the production compressed air ascending the cross beam through the expansion piston cancels each other and raises the main piston through the sub-piston under atmospheric pressure. At this time, the vacuum piston and the upper main shaft are combined to apply the force applied to the vacuum piston, that is, the atmospheric pressure, so that the main piston and the sub piston rise to the top dead center. Therefore, this is as shown in FIG. 14.

도 14에 개략적인 압력들을 나타내었다. 즉 메인피스톤 상부 압력은 최대팽창압력 만 존재한다. 생산압축공기가 팽창피스톤을 통해 크로스빔에 압력을 가함으로써 최대팽창 압력과 생산압축공기를 통한 팽창피스톤 압력은 상쇄되고 서브실린더에 유입되는 대기압이 메인피스톤 및 서브피스톤의 상승에 기여한다.Schematic pressures are shown in FIG. 14. In other words, the upper pressure of the main piston is the maximum expansion pressure. As the production compressed air pressurizes the cross beam through the expansion piston, the maximum expansion pressure and the expansion piston pressure through the production compressed air cancel out, and the atmospheric pressure flowing into the subcylinder contributes to the increase of the main piston and the sub piston.

따라서 가상평형위치보다 더 높은 위치까지 상승할 수 있으므로 진공피스톤과 상부메인샤프트의 결합이 가능하고 결합을 통하여 진공피스톤에 가해지는 대기 압으로 더욱 상승하여 메인샤프트 및 서브샤프트를 상사점까지 상승시키게 된다.Therefore, since it can rise to a position higher than the virtual equilibrium position, the combination of the vacuum piston and the upper main shaft is possible, and the combination further raises the atmospheric pressure applied to the vacuum piston to raise the main shaft and the sub shaft to the top dead center. .

도 14에서는 압력으로만 표현되었으므로 메인피스톤이 상승하기 위하여 압력으로만 상승속도 시간 및 위치를 파악할 수 없으므로 이에 대하여 다음과 같은 계산을 확인한다.In FIG. 14, since only the pressure is expressed, the time and position of the ascending speed cannot be determined only by the pressure so that the main piston rises.

* 각 피스톤 상승에 대한 최종 검토 *Final review of each piston rise

생산압축공기와 최대팽창압력은 서로 상쇄된다는 것을 알고 있으므로 대기압이 서브피스톤 및 진공피스톤에 가하는 힘과 각 피스톤의 상승속도 및 위치를 확인해야 한다.Knowing that the production compressed air and the maximum inflation pressure cancel each other out, the force exerted by the atmospheric pressure on the sub-piston and vacuum piston, as well as the speed and position of each piston, should be checked.

따라서 먼저 서브피스톤에 대해 검토하면So if you first review the subpiston

① 대기압이 서브피스톤을 통하여 메인피스톤에 가하는 압력(Patm - mp)① Pressure that atmospheric pressure exerts on main piston through sub piston (P atm - mp )

Figure 112007087379926-PAT00102
Figure 112007087379926-PAT00102

② ①항을 통한 메인피스톤 상부에 대한 체적(Vatm - mp)② Volume of the upper part of main piston through ① ① (V atm - mp )

Figure 112007087379926-PAT00103
Figure 112007087379926-PAT00103

Figure 112007087379926-PAT00104
Figure 112007087379926-PAT00104

여기에서 상기의 체적을 유지하기 위해 서브탱크 내의 생산압축공기의 체적이 유지되어야 가능하다. 따라서 서브탱크 내의 스프링의 역할이 얼마나 중요한지 알 수 있다.It is possible here that the volume of the production compressed air in the subtank must be maintained in order to maintain the above volume. Thus it can be seen how important the role of the spring in the subtank is.

Figure 112007087379926-PAT00105
Figure 112007087379926-PAT00105

이 생산압축공기의 체적은 메인피스톤 및 서브피스톤 하부 공간이 세 개이므로

Figure 112007087379926-PAT00106
The volume of this compressed air is three spaces below the main piston and the sub piston.
Figure 112007087379926-PAT00106

이를 다시 각 피스톤의 행정길이를 산입하여 산출하면If you calculate this by calculating the stroke length of each piston

Figure 112007087379926-PAT00107
Figure 112007087379926-PAT00107

즉 팽창피스톤은 팽창실린더 하부로부터 약 0.487m까지 상승할 수 있다. 그러므로 ②항의 상승위치까지 상승할 수 있다는 것이 확인된다.That is, the expansion piston may rise to about 0.487m from the bottom of the expansion cylinder. Therefore, it is confirmed that it can rise to the rising position of ②.

또한 진공피스톤이 상부메인샤프트와 결합하여 대기압 힘(Fatm - va)이 메인피스톤을 상사점까지 상승시키는데 기여한다. 따라서 진공피스톤에 가해지는 힘은

Figure 112007087379926-PAT00108
이다. 이를 대입하여 압력으로 환산하면In addition, the vacuum piston is combined with the upper main shaft, and the atmospheric pressure (F atm - va ) contributes to raising the main piston to the top dead center. Therefore, the force applied to the vacuum piston
Figure 112007087379926-PAT00108
to be. Substituting it and converting it into pressure

Figure 112007087379926-PAT00109
Figure 112007087379926-PAT00109

따라서 생산압축공기압력, 서브피스톤에 가해지는 대기압, 진공피스톤에 대한 대기압의 세 압력의 합은Therefore, the sum of the three pressures of the production compressed air pressure, the atmospheric pressure applied to the sub-piston, and the atmospheric pressure for the vacuum piston

Figure 112007087379926-PAT00110
Figure 112007087379926-PAT00110

그러므로 충전압축공기의 압력(

Figure 112007087379926-PAT00111
)과 거의 동일하다.Therefore, the compressed air pressure (
Figure 112007087379926-PAT00111
Is almost the same as

결론적으로 메인피스톤 상부 충전압축공기는 재압축할 수 있다는 것을 알 수 있으며, 상사점까지의 상승속도를 고려하여 보면 일정압력까지 빠르게 상승하다가 압력이 충전압축공기와 평형을 이루는 근처에서 속도가 급격히 떨어져 서서히 상승 할 것이다.In conclusion, it can be seen that the filling compressed air in the upper part of the main piston can be recompressed, and considering the ascending speed to the top dead center, it rapidly rises to a constant pressure, and the pressure drops rapidly near the equilibrium with the filling compressed air. Will rise slowly.

따라서 상사점 위치까지 상승속도를 검토해보면 다음과 같다.Therefore, the ascending speed to the top dead center position is as follows.

* 상사점까지 상승속도에 대한 검토 *Review of ascent rate to top dead center

생산압축공기가 팽창실린더에 유입되어 팽창피스톤에 힘을 전달하고 전달된 힘은 크로스빔을 통하여 메인피스톤에 전달된다. 이와 동시에 서브피스톤 상부 진공에 대한 대기압의 힘이 메인피스톤에 전달되는데 생산압축공기 압력과 메인피스톤 최대팽창 후 압력은 동일하여 서로 상쇄되고 오직 메인피스톤의 상승에 작용하는 힘은 서브피스톤에 가해지는 대기압력 힘이다.The production compressed air flows into the expansion cylinder and transmits the force to the expansion piston, which is transmitted to the main piston through the cross beam. At the same time, the atmospheric pressure force on the upper sub piston is transferred to the main piston. The pressure of the production compressed air and the pressure after the main expansion are the same, are offset each other, and the force acting on the rising of the main piston is applied to the sub piston. It's pressure force.

따라서 이 힘은 산출된 바와 같이

Figure 112007087379926-PAT00112
의 압력으로 약 0.388m까지 빠르게 상승시키나 가상평형압력 위치에서 진공피스톤과 상부메인샤프트와의 결합을 통하여 더욱 빠른 속도로 상승한다. 그러나 약 0.388m 지점에서부터 상사점인 0.401m까지 매우 느린 속도로 상승하다가 충전압축공기와 평형압력에서 상승을 멈추게 된다.So this force is calculated as
Figure 112007087379926-PAT00112
It rises up to about 0.388m at the pressure of, but at a higher speed through the combination of the vacuum piston and the upper main shaft at the virtual equilibrium pressure position. However, it rises very slowly from about 0.388m to the top dead center of 0.401m and stops rising at the packed compressed air and equilibrium pressure.

이에 따른 속도를 분석해 보면 다음과 같다.The speed analysis is as follows.

① 에서의 피스톤 하부 대기압력 (Patm - dws)Atmospheric pressure at bottom of piston at ① (P atm - dws )

Figure 112007087379926-PAT00113
Figure 112007087379926-PAT00113

Figure 112007087379926-PAT00114
Figure 112007087379926-PAT00114

② 생산압축공기와 서브피스톤에 대한 대기압 힘② Atmospheric pressure for production compressed air and sub-piston

Figure 112007087379926-PAT00115
Figure 112007087379926-PAT00115

Figure 112007087379926-PAT00116
Figure 112007087379926-PAT00116

③ 가상평형압력에서 진공피스톤과 상부메인샤프트의 결합 후 메인피스톤에 가해지는 힘의 총 합③ Sum of the forces applied to the main piston after the combination of the vacuum piston and the upper main shaft at the virtual equilibrium pressure.

Figure 112007087379926-PAT00117
Figure 112007087379926-PAT00117

④ 0.388m 위치에서 충전압축공기의 압력(Pch (*0.388)) ④ Pressure of compressed compressed air at position 0.388m (P ch (* 0.388) )

Figure 112007087379926-PAT00118
Figure 112007087379926-PAT00118

⑤ 0.388m 위치에서 충전압축공기 힘(F0.388)⑤ Charge compressed air force at position 0.388m (F 0.388 )

Figure 112007087379926-PAT00119
Figure 112007087379926-PAT00119

⑥ 0.388m 위치까지의 메인피스톤의 이동 속도⑥ Speed of main piston up to 0.388m

Figure 112007087379926-PAT00120
Figure 112007087379926-PAT00120

Figure 112007087379926-PAT00121
Figure 112007087379926-PAT00121

Figure 112007087379926-PAT00122
Figure 112007087379926-PAT00122

즉 0.388m 위치까지 상승하는데 소요되는 시간이다.That is, it takes time to climb to the 0.388m position.

⑦ 상사점까지의 상승 속도는⑦ Ascent rate to top dead center

Figure 112007087379926-PAT00123
Figure 112007087379926-PAT00123

Figure 112007087379926-PAT00124
Figure 112007087379926-PAT00124

여기에서 음의 부호는 상사점 즉 상사점을 좌표상 “0” 라고 하면 상사점 위까지 상승할 수 있다는 결과를 나타내는 값이다. 그러나 실제 유동에서 상사점까지 상승하지 않으므로 중요하지 않다. 그러나 상사점까지 속도의 값을 산출해야 하므로Here, the negative sign is a value indicating that the top dead center, that is, if the top dead center is “0” in coordinates, may rise to the top dead center. However, this is not important because it does not rise to the top dead center in the real flow. But we need to calculate the speed

Figure 112007087379926-PAT00125
이다.
Figure 112007087379926-PAT00125
to be.

따라서 상사점까지 상승하는데 소요되는 시간은 약 0.97초가 소요된다.Therefore, it takes about 0.97 seconds to ascend to top dead center.

이로써 메인피스톤의 하강 및 상승에 대해 모든 사항을 증명하였다.This proved everything about the fall and rise of the main piston.

검토된 바 1회 왕복운동 소요시간은 약 1 초(상기 하강속도 계산 참조)이다.As discussed above, the time required for one reciprocating motion is about 1 second (refer to the descending speed calculation above).

본 발명의 장치는 생산압축공기를 에너지 발생장치에 공급하는 것이 목적이므로 생산효율이 산출된 바에 의하면 매우 낮다. 따라서 생산압축공기 생산효율을 높이기 위하여 긱 피스톤의 왕복시간을 최소화해야 한다. 따라서 본 장치의 생산효율을 높이는 방법은 메인피스톤이 상사점까지 상승하기 전 0.388m 지점에서 재팽창을 유도함으로써 생산효율을 높일 수 있다.Since the apparatus of the present invention is intended to supply the production compressed air to the energy generating device, the production efficiency is very low as calculated. Therefore, the reciprocating time of the gig piston should be minimized to increase the production compressed air production efficiency. Therefore, the method of increasing the production efficiency of the device can increase the production efficiency by inducing re-expansion at 0.388m before the main piston rises to the top dead center.

따라서 생산효율 논의하면 다음과 같다. Therefore, the production efficiency is discussed as follows.

* 생산효율 ** Production efficiency *

본 발명의 장치는 생산압축공기를 메인탱크에 저장하여 저장된 생산압축공기를 에너지 발생장치(예: 발전기 또는 동력장치)에 공급하여 에너지를 발생하고자하는 것이다.The apparatus of the present invention is intended to generate energy by storing the production compressed air in the main tank and supplying the stored production compressed air to an energy generating device (for example, a generator or a power unit).

따라서 본 장치의 효율성은 동일 시간내 생산되는 생산압축공기에 좌우된다.The efficiency of the device therefore depends on the production compressed air produced in the same time.

그러나 지금까지 이론 또는 실험된 결과에 의하면 본 장치가 1 회 작동 소요시간이 약 1.12초 정도 소요되므로 효율성이 매우 낮다. 그러므로 효율성을 높이기 위하여 팽창실린더에 유입된 생산압축공기가 메인피스톤을 0.388m까지 상승시킨 후 메인탱크로 유동하면 메인피스톤은 상사점보다 0.013m 낮은 위치에서 팽창하게 된다.However, according to the theoretical or experimental results so far, the device takes about 1.12 seconds for one operation and thus the efficiency is very low. Therefore, to increase efficiency, if the production compressed air flowing into the expansion cylinder raises the main piston to 0.388m and flows to the main tank, the main piston expands at a position 0.013m lower than the top dead center.

따라서 상승속도를 상기 '상사점까지 상승속도에 대한검토'에서 ⑥ 항의 속 도를 대입하면 상승속도는 tup=0.3s 이고 하강속도는(상기 '하강속도' 참조) tdown=0.19s이므로 1회 왕복에 소요되는 시간은 1cycle=0.5s 가 된다. 따라서 생산압축공기의 생산 질량은 다소 떨어지지만 속도가 증가하므로 생산효율을 높일 수 있다.Therefore, because the increase rate when the "supervisor reviews of ramping up rate to a point" ⑥ substituting a counter-speed (see the "lowering speed") increases speed t = 0.3s up and fall down speed is t = 0.19s 1 The time required for one round trip is 1 cycle = 0.5s. Therefore, the production mass of the production compressed air is slightly reduced, but the speed is increased to increase the production efficiency.

이러한 상승위치를 생산상사점 이라고 가칭하면 이 생산상사점에서 재팽창을 하여도 각 실린더 상황과 각 장에서 산출된 여러 가지 상황들은 변화가 없으며 단지 지적한 것과 같이 속도에만 영향을 주고 생산압축공기의 생산 질량에만 변화가 있다.If this rising point is called production top dead center, even if re-expansion at this top dead center does not change the situation of each cylinder and the various situations calculated in each chapter. Only mass changes.

* 생산량 ** output *

생산량은 생산 상사점에서 생산압축공기의 질량으로 산출된다. 메인피스톤 및 서브피스톤 하부 대기압 유입질량은 보존법칙에 의해 생산압축공기의 생산 질량과 같으므로 생산압축공기 질량은 다음 식으로 산출할 수 있다.The output is calculated from the mass of the production compressed air at production top dead center. Atmospheric pressure inlet mass of the main piston and sub piston is equal to the production mass of the production compressed air according to the conservation law, so the production compressed air mass can be calculated by

Figure 112007087379926-PAT00126
(식8)
Figure 112007087379926-PAT00126
(Eq. 8)

Figure 112007087379926-PAT00127
(식9)
Figure 112007087379926-PAT00127
(9)

(

Figure 112007087379926-PAT00128
)(
Figure 112007087379926-PAT00128
)

Figure 112007087379926-PAT00129
Figure 112007087379926-PAT00129

Figure 112007087379926-PAT00130
Figure 112007087379926-PAT00130

이는 피스톤 한 개의 질량이므로This is the mass of one piston

Figure 112007087379926-PAT00131
Figure 112007087379926-PAT00131

즉 1회 압축공기 질량이 약 0.0114㎏이다. 따라서 1회 피스톤 왕복운동 소요시간은 1cycle=0.5s 이므로 이를 대입하면That is, the compressed air mass is about 0.0114 kg. Therefore, the time required for one piston reciprocating motion is 1 cycle = 0.5s.

Figure 112007087379926-PAT00132
Figure 112007087379926-PAT00132

시간당

Figure 112007087379926-PAT00133
압력의 생산압축공기
Figure 112007087379926-PAT00134
을 생산한다는 결론을 내릴 수 있다.per hour
Figure 112007087379926-PAT00133
Production of pressure
Figure 112007087379926-PAT00134
It can be concluded that

다시 말하면 시간당 83.08㎏의 공기가 의 압력을 가지고 메인탱크로 유입되는 것이다. 이를 근거로 하여 생산압축공기가 에너지 발생장치에 할 수 있는 일의 량을 검토해보면 다음과 같다.In other words, 83.08 kg of air per hour flows into the main tank at. Based on this, the amount of work that the compressed air can do to the energy generating device is as follows.

* 생산압축공기의 일의 량 *   The amount of work of production compressed air

위와 같이 생산된 생산압축공기는 메인탱크로 저장된다. 이 저장된 생산압축공기는 노즐을 통하여 에너지 발생장치에 공급된다. 따라서 생산압축공기 유동을 통하여 생산압축공기가 에너지공급장치에 공급하는 일의 량을 예측할 수 있다.The compressed air produced as above is stored in the main tank. The stored production compressed air is supplied to the energy generator through the nozzle. Therefore, it is possible to predict the amount of work supplied by the compressed air to the energy supply apparatus through the compressed air flow.

메인탱크 내에서 유출되는 생산압축공기는 베르누이(Bernoulli)의 방정식으로 산출되는데The production compressed air flowing out of the main tank is calculated by Bernoulli's equation.

Figure 112007087379926-PAT00135
(식10)
Figure 112007087379926-PAT00135
(Eq. 10)

식 10에 의하여By eclipse 10

Figure 112007087379926-PAT00136
(식11)
Figure 112007087379926-PAT00136
(Eq. 11)

Figure 112007087379926-PAT00137
(식12)
Figure 112007087379926-PAT00137
(Eq. 12)

(

Figure 112007087379926-PAT00138
)(
Figure 112007087379926-PAT00138
)

여기에서 메인탱크 출구 측 배압은 대기압력 이므로 메인탱크 내의 압력(

Figure 112007087379926-PAT00139
)을 대입하면 분출속도는 다음과 같이 구해진다.In this case, the back pressure of the main tank outlet is atmospheric pressure, so the pressure in the main tank (
Figure 112007087379926-PAT00139
), The blowing speed is calculated as

Figure 112007087379926-PAT00140
Figure 112007087379926-PAT00140

여기에서 시간당 몇 cycle 이 가능한지 산출하여 보면Here's how many cycles per hour are possible

Figure 112007087379926-PAT00141
Figure 112007087379926-PAT00141

즉 초당 2회 왕복운동 한다는 것을 알 수 있다.In other words, it can be seen that it reciprocates twice per second.

따라서 체적유량 Qatm /hThus the volumetric flow rate Q atm / h is

Figure 112007087379926-PAT00142
Figure 112007087379926-PAT00142

이는 대기압 상태의 체적이다. 따라서 0.388m에서의 충전압축공기 압력(Pch(0.388))은This is the volume at atmospheric pressure. Therefore, the compressed compressed air pressure (P ch (0.388) ) at 0.388m

Figure 112007087379926-PAT00143
Figure 112007087379926-PAT00143

③ 메인피스톤의 위치가 충0313m 일 때의 충전압축공기의 힘(Fch (0.313))③ Force of compressed compressed air when the position of main piston is 0,033 m (F ch (0.313) )

Figure 112007087379926-PAT00144
Figure 112007087379926-PAT00144

④ 다시 메인피스톤 하부 대기 압력을 산출하면 압력(Patm (0.388))은④ Again, when calculating the atmospheric pressure under the main piston, the pressure (P atm (0.388) ) is

Figure 112007087379926-PAT00145
Figure 112007087379926-PAT00145

⑤ 메인피스톤의 0.388m 위치에서 메인피스톤 하부 대기 압력의 힘(Fatm (0.388))은⑤ at 0.388m position of the main piston force (F atm (0.388)) of the main piston the lower air pressure is

Figure 112007087379926-PAT00146
Figure 112007087379926-PAT00146

⑥ 상기 ②항의 체적은 대기압으로 산출된 체적이므로 이를 다시 생산압축공기 압력의 체적으로 생산압축공기 체적을 산출하면⑥ The volume in the above ② is the volume calculated by atmospheric pressure. If the volume of the production compressed air is calculated as the volume of the compressed air pressure,

Figure 112007087379926-PAT00147
Figure 112007087379926-PAT00147

⑦ 생산압축공기는 메인실린더 및 서브실린더 세 곳에서 생산하므로 1회 생산압축공기의 체적(Vpro (2.55)1 cycle)은⑦ Since the production of compressed air produced in the three sub-cylinder and the main cylinder (1 cycle V pro (2.55) ) 1 times the volume of the compressed air production is

Figure 112007087379926-PAT00148
Figure 112007087379926-PAT00148

⑧ 시간당 생산압축공기 체적(Qpro (2.55)/h)⑧ Production compressed air volume per hour (Q pro (2.55) / h )

Figure 112007087379926-PAT00149
Figure 112007087379926-PAT00149

⑨ 다시 초당 생산압축공기 체적(Qpro (2.55)/s)은⑨ Again, the production compressed air volume per second (Q pro (2.55) / s )

Figure 112007087379926-PAT00150
Figure 112007087379926-PAT00150

⑩ 따라서 생산압축공기의 유출 힘(Fpro - ef)⑩ thus the outflow force of the production compressed air (F pro - ef )

Figure 112007087379926-PAT00151
Figure 112007087379926-PAT00151

⑪ 초당 생산압축공기

Figure 112007087379926-PAT00152
힘은 이다. 따라서 시간당 생산압축공기가 할 수 있는 총 힘(Fpro - air /h)은생산 production compressed air per second
Figure 112007087379926-PAT00152
Is the power. Therefore, the total power (F pro - air / h ) that can be produced per hour

Figure 112007087379926-PAT00153
Figure 112007087379926-PAT00153

⑫ 이를 다시 일의 단위인 동력단위로 환산하면다시 This is converted into power unit which is unit of work

Figure 112007087379926-PAT00154
이므로
Figure 112007087379926-PAT00154
Because of

Figure 112007087379926-PAT00155
Figure 112007087379926-PAT00155

본 발명의 실험설계 장치의 시간당 일 생산능력은 72.35㎾이다.The daily production capacity of the experimental design device of the present invention is 72.35 ㎾.

본 발명은 대기압이 있는 곳이면 어디에서나 이용이 가능하며, 만일 대기압이 아닌 특수한 조건에서 본 발명의 장치를 사용하고자 한다면 대형 탱크 내에 본 발명의 장치를 내장하고 탱크 내의 압력 조건을 대기압 조건으로 충족한다면 사용이 가능할 것이며, 또한 특수한 압력과 높은 압력을 이용한 고효율의 장치가 요구 된다면 동일한 방법으로 대형 탱크에 내장하여 탱크 내의 압력과 조건을 필요한 조건으로 설정한다면 사용가능할 것이다.The present invention can be used wherever there is atmospheric pressure, and if the device of the present invention is to be used in a special condition other than atmospheric pressure, if the device of the present invention is built in a large tank and the pressure condition in the tank is met as the atmospheric pressure condition If a high efficiency device using a special pressure and a high pressure is required, it can be used if it is built in a large tank in the same manner and the pressure and conditions in the tank are set as necessary.

일반적인 적용으로 생산공기탱크에 발전장치를 연결하여 가정용 소규모 발전시설로써 사용이 가능하며 냉, 난방은 물론 산업 전반 및 가정용 전력공급 장치로 그 응용범위가 매우 넓다.As a general application, it can be used as a small-scale power generation facility for homes by connecting a power generation device to a production air tank.

또한, 전기자동차의 발전장치로 설계가 가능하므로 앞으로 연구범위를 확대함으로써 무한한 이용이 가능할 것이다. In addition, since it is possible to design as a generator of electric vehicles, it will be possible to use infinitely by expanding the scope of research in the future.

이상에서와 같은 내용은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있음을 밝혀둔다.As described above, those skilled in the art to which the present invention pertains can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.

도 1a는 대기층의 높이에 따른 온도 압력을 나타낸 표, Figure 1a is a table showing the temperature pressure according to the height of the atmospheric layer,

도 2b는 지구표면에 작용하는 대기압의 힘을 도시한 개념도,2b is a conceptual diagram showing the force of atmospheric pressure acting on the earth's surface,

도 2a는 내부가 대기압 상태인 실험용 실린더를 도시한 단면도,Figure 2a is a cross-sectional view showing a test cylinder inside the atmospheric pressure state,

도 2b는 피스톤을 하강시켜 내부에 진공이 형성된 실린더를 도시한 단면도,Figure 2b is a cross-sectional view showing a cylinder in which a vacuum is formed therein by lowering the piston;

도 3은 본 발명의 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치의 작동가능성을 검토하기 위한 실험장치의 구성을 나타낸 구성도,3 is a block diagram showing the configuration of an experimental apparatus for examining the operability of the energy generating device using atmospheric pressure, vacuum, compressed air of the present invention,

도 4는 메인실린더의 세부 구성을 도시한 단면도,4 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a main cylinder,

도 5는 서브실린더의 세부 구성을 도시한 단면도,5 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a sub cylinder;

도 6은 진공실린더의 세부 구성을 도시한 단면도 및 하면도,6 is a cross-sectional view and a bottom view showing a detailed configuration of a vacuum cylinder,

도 7은 서브탱크의 세부 구성을 도시한 단면도,7 is a sectional view showing a detailed configuration of a sub tank;

도 8은 팽창실린더의 세부 구성을 도시한 단면도,8 is a sectional view showing a detailed configuration of the expansion cylinder,

도 9는 충전압축공기의 충전과 평형상태에서의 메인실린더의 모습을 도시한 상태설명도,9 is a state explanatory diagram showing the state of the main cylinder in the state of charge and equilibrium of the compressed compressed air,

도 10은 충전압축공기 충전 전 초기상태와 메인피스톤 및 서브피스톤의 하사점에서의 모습을 도시한 상태설명도,10 is a state explanatory diagram showing the state at the bottom dead center of the initial state and the main piston and the sub-piston before charging the compressed air;

도 11은 상부메인샤프트와 진공실린더와의 이탈 및 결합에 따른 생산압축공기의 유동과 각 피스톤의 상승 모습을 도시한 상태설명도,11 is a state explanatory diagram showing the flow of the production compressed air and the rise of each piston according to the separation and coupling of the upper main shaft and the vacuum cylinder,

도 12는 생산압축공기 유입전과 후의 서브탱크의 모습을 도시한 상태설명도,12 is a state explanatory diagram showing the state of the sub tank before and after the production compressed air;

도 13은 시험장치의 실제 운동과정을 좌표상에 표시한 설명도,13 is an explanatory diagram showing on the coordinates the actual movement process of the test apparatus;

도 14는 피스톤 상승에 대한 각 압력작용 관계를 설명한 개략도,14 is a schematic diagram illustrating each pressure action relationship with respect to the piston lift;

도 15는 본 발명의 결합수단의 구조를 나타낸 단면도,15 is a cross-sectional view showing the structure of the coupling means of the present invention;

도 16은 본 발명의 결합수단의 동작상태를 나타낸 단면도이다.16 is a cross-sectional view showing an operating state of the coupling means of the present invention.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **

1: 실린더 2: 흡입밸브1: cylinder 2: intake valve

3: 배출밸브 10: 메인실린더3: outlet valve 10: main cylinder

11: 메인실린더 상부흡입구 12: 메인실린더 하부흡입구11: main cylinder upper inlet 12: main cylinder lower inlet

13: 메인실린더 배출구 14: 체크밸브13: main cylinder outlet 14: check valve

15: 메인피스톤 16: 상부메인샤프트15: Main piston 16: Upper main shaft

17: 하부메인샤프트 18: 샤프트홀17: lower main shaft 18: shaft hole

19: 메인탄성돌기 20: 서브실린더19: main elastic projection 20: sub cylinder

21: 서브실린더 흡입구 22: 서브실린더 배출구21: subcylinder inlet 22: subcylinder outlet

23: 체크밸브 24: 서브피스톤23: check valve 24: sub piston

30: 진공실린더 31: 진공피스톤30: vacuum cylinder 31: vacuum piston

32: 진공실린더 개방부 33: 크로스빔32: vacuum cylinder opening 33: cross beam

34: 결합수단 35: 피스톤고정부34: coupling means 35: piston fixing

36: 실린더고정부 37a: 제1탄성돌기36: cylinder fixing part 37a: first elastic projection

37b: 제2탄성돌기 38: 슬라이드바37b: second elastic protrusion 38: slide bar

39: 'ㄷ'형브라켓 40: 서브탱크39: 'B' type bracket 40: sub tank

41: 서브탱크 피스톤 42: 스프링41: subtank piston 42: spring

43: 서브탱크 흡입구 44: 서브탱크 배출구 43: sub tank inlet 44: sub tank outlet

45: 체크밸브 50: 연결관 45: check valve 50: connector

60: 팽창실린더 61: 팽창피스톤60: expansion cylinder 61: expansion piston

62: 팽창샤프트 63: 팽창실린더 흡입구62: expansion shaft 63: expansion cylinder inlet

64: 팽창실린더 배출구 65: 체크밸브64: expansion cylinder outlet 65: check valve

66: 팽창실린더 개방부 70: 생산공기탱크66: expansion cylinder opening 70: production air tank

Claims (7)

상부에 상부흡입구(11)가 하부에 하부흡입구(12)와 배출구(13)가 형성된 메인실린더(10)와,A main cylinder 10 having an upper inlet 11 at an upper portion thereof, and a lower inlet 12 and an outlet 13 formed at a lower portion thereof; 상기 메인실린더(10) 내부에 위치하며 상부로 상부메인샤프트(16)가 하부로 하부메인샤프트(17)가 형성되어 상-하 왕복운동을 하는 메인피스톤(15)과, A main piston 15 located inside the main cylinder 10 and having an upper main shaft 16 upward and a lower main shaft 17 downward, and performing up-down reciprocating motion; 상기 메인실린더(10) 하측에 위치하여 하부에 흡입구(21)와 배출구(22)가 형성된 서브실린더(20)와,A sub-cylinder 20 positioned below the main cylinder 10 and having an inlet 21 and an outlet 22 formed therein; 상기 서브실린더(20) 내부에 위치하며 상기 하부메인샤프트(17)와 연결되는 서브피스톤(24)과,A sub piston 24 located in the sub cylinder 20 and connected to the lower main shaft 17; 상기 메인실린더(10) 상측에 위치한 진공실린더(30)와,A vacuum cylinder 30 positioned above the main cylinder 10, 상기 진공실린더(30) 내부에 위치하여 상부메인샤프트(16)가 하부에 연결되어 상-하 왕복운동을 하는 진공피스톤(31)과,A vacuum piston 31 located inside the vacuum cylinder 30 and having an upper main shaft 16 connected to a lower portion to perform an up-down reciprocating motion; 상기 상부메인샤프트(16) 측면으로 돌출되도록 형성된 크로스빔(33)과,Cross beam 33 formed to protrude to the side of the upper main shaft 16, 상부에 흡입구(43)와 배출구(44)가 형성되고 내부에 피스톤(41)이 구성되며 피스톤(41) 하부에 스프링(42)이 삽입되는 실린더 형상의 서브탱크(40)와,A cylindrical sub-tank 40 in which an inlet 43 and an outlet 44 are formed at an upper portion thereof, and a piston 41 is formed therein, and a spring 42 is inserted below the piston 41; 메인실린더 배출구(13), 서브실린더 배출구(22), 서브탱크 흡입구(42)를 연결하는 연결관(50)과,A connecting pipe 50 connecting the main cylinder outlet 13, the sub cylinder outlet 22, and the sub tank inlet 42; 상기 서브탱크(40)의 상측에 위치하며 하부에 흡입구(63)와 배출구(64)가 형성되되 상기 흡입구(63)는 서브탱크 배출구(44)와 연결되는 팽창실린더(60)와,Located in the upper side of the sub tank 40, the inlet port 63 and the outlet 64 is formed in the lower inlet 63 is an expansion cylinder 60 is connected to the sub tank outlet 44, 상기 팽창실린더(60) 내부에 위치하여 상하운동을 하며 상부에 팽창샤프트(62)가 형성된 팽창피스톤(61);으로 구성되는 것을 특징으로 하되,Located in the expansion cylinder 60 is an up and down movement and an expansion piston (61) formed with an expansion shaft (62) at the top; characterized in that consisting of, 상기 팽창샤프트(61)가 상향 운동시 상기 크로스빔(33)에 접촉되어 상부메인샤프트(16)를 함께 올릴 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하고,The expansion shaft 61 is configured to be in contact with the crossbeam 33 during the upward movement to raise the upper main shaft 16 together, 상기 진공피스톤(24)과 상부메인샤프트(16)는 상호 탈/착 가능한 결합수단(34)으로 연결되는 것을 특징으로 하는 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치.The vacuum piston (24) and the upper main shaft (16) is an energy generating device using atmospheric pressure, vacuum, compressed air, characterized in that connected to each other detachable coupling means (34). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 결합수단(34)은,The coupling means 34, 상부메인샤프트(16) 외측에 설치되는 메인탄성돌기(19)와,A main elastic protrusion 19 installed outside the upper main shaft 16, 진공피스톤(31) 하부에 설치되며 내측으로 상부메인샤프트(16)가 삽입되는 피스톤고정부(35)와,A piston fixing part 35 installed below the vacuum piston 31 and having an upper main shaft 16 inserted therein; 진공실린더(30) 하부 내측에 설치되며 상기 피스톤고정부(35) 외측과 결합/분리되는 실린더고정부(36)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치.An energy generating device using atmospheric pressure, vacuum, and compressed air, which is installed in the lower part of the vacuum cylinder (30) and comprises a cylinder fixing part (36) which is coupled / separated from the outside of the piston fixing part (35). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상기 메인실린더 하부흡입구(12) 및 메인실린더 배출구(13), 서브실린더 흡입구(21)는 체크밸브(14, 23)로 구성되는 것을 특징으로 하는 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치.The main cylinder lower intake port (12), the main cylinder outlet port (13), the sub-cylinder inlet port 21 is characterized in that the check valve (14, 23) characterized in that the energy generating device using atmospheric pressure, vacuum, compressed air. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상기 팽창실린더 배출구(64)와 연결되어 팽창실린더 배출구로부터 배출되는 공기를 저장시키는 생산공기탱크(70)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치.Energy production apparatus using atmospheric pressure, vacuum, compressed air further comprises a production air tank (70) connected to the expansion cylinder outlet (64) for storing the air discharged from the expansion cylinder outlet. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 상기 서브탱크 흡입구(43) 측과 팽창실린더 배출구(64)측에 체크밸브(45, 65)가 구성되는 것을 특징으로 하는 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치.Check valve (45, 65) is configured to the sub-tank suction port (43) and the expansion cylinder discharge port (64) side, characterized in that the energy generating device using atmospheric pressure, vacuum, compressed air. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 진공실린더(30)의 하부 및 팽창실린더(60)의 상부에는 각 피스톤이 대기압의 작용을 원활하게 받도록 개방부(32, 66)가 형성되는 것을 특징으로 하는 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치.Energy using atmospheric pressure, vacuum, and compressed air, wherein openings 32 and 66 are formed at the lower portion of the vacuum cylinder 30 and the upper portion of the expansion cylinder 60 to smoothly receive the action of atmospheric pressure. Generator. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상기 서브실린더(20)는 동일한 용적과 피스톤 면적을 갖는 두 개의 실린더를 나란히 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 대기압, 진공, 압축공기를 이용한 에너지 발생장치.The sub-cylinder (20) is an energy generating device using atmospheric pressure, vacuum, compressed air, characterized in that configured by installing two cylinders having the same volume and the piston area side by side.
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WO2016064261A1 (en) * 2014-10-24 2016-04-28 Cherif-Messaoudi Zoheir Atmospheric pressure engine using the pressure gradient between the atmospheric pressure and a high vacuum as source of energy
WO2018128476A1 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 홍윤숙 Device for generating electricity using volume and atmospheric pressure differences

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