KR20210141068A - 압신기 - Google Patents

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KR20210141068A
KR20210141068A KR1020200058192A KR20200058192A KR20210141068A KR 20210141068 A KR20210141068 A KR 20210141068A KR 1020200058192 A KR1020200058192 A KR 1020200058192A KR 20200058192 A KR20200058192 A KR 20200058192A KR 20210141068 A KR20210141068 A KR 20210141068A
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김길영
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한화파워시스템 주식회사
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Abstract

본 발명은 압신기에 관한 것으로, 발전기에 연결되는 불기어, 상기 불기어에 일측에 구비되는 적어도 하나의 제1 피니언; 및 상기 불기어의 타일측에 구비되는 적어도 하나의 제2 피니언을 포함하고, 상기 제1 피니언에는 상기 압축부 중 제1 압축기와 제1 익스펜더가 실장되고, 상기 제2 피니언에는 제2 압축기 및 제2 익스펜더가 실장될 수 있다.
또한, 상기와 같은 압신기는 실시예에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

Description

압신기{Compander}
본 발명은 압신기(compander)에 관한 것으로, 예컨대 초임계 CO2(Supercritical CO2, sCO2)를 활용한 발전 시스템에서 효율 향상을 위한 IG(Integral Geared) 방식을 활용한 안정적이고, 효율이 높은 압신기에 관한 것이다.
도 1a는 일반적인 IG 방식의 압신기(10)에서, 압축기(16) 및 익스펜더(17)를 구비한 기어 박스의 평면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1b는 일반적인 IG 방식의 압신기(10)에서, 압축기(16) 및 익스펙더를 구비한 기어 박스의 전면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 IG 방식의 압신기(10)는 발전기(11)에 연결된 불기어(12)의 일측과 타일측에 각각 압축기(16)와 인스펜터가 구비된다. 즉, 불기어(12)의 일측으로 불기어(12)의 일측과 연결된 제1 피니언(15) 기어가 구성되고, 상기 제1 피니언(15) 기어의 양단으로 제1 단 압축기(16) 및 제2 단 압축기(16)가 각각 실장될 수 있다. 또한, 불기어(12)의 타일측으로 불기어(12)의 타일측과 연결된 제2 피니언(15) 기어가 구성되고, 상기 제2 피니언(15) 기어의 양단으로 제1 단 익스펜더(17) 및 제2단 익스펜더(17)가 각각 실장될 수 있다.
상기의 기어 박스 구성을 가지는 압신기(10)에서, 제1 단의 압축기(16)에서 제2 단의 압축기(16)로 가면서 작동 유체(통상 CO2)의 압력과 온도가 상승하게 된다. 또한, 제1 단의 익스펜더(17)에서 제2 단의 익스펜더(17)로 가면서 작동 유체의 압력과 운도는 낮아지게 된다.
예를 들면, 제1 단 압축기(16)의 입구 온도와 압력은 각각 30C/80bar이고, 제1 단 압축기(16)의 출구 온도와 압력은 각각 40C/150bar이다. 또한, 제2 단 압축기(16)의 입구 온도와 압력은 각각 40C/150bar이고, 제2단 압축기(16)의 출구 온도와 압력은 각각 50C/230bar이다.
또한, 익스펜더(17)의 경우, 제1 단의 익스펜더(17) 입구의 온도와 압력은 400C/220bar이고, 제1 단의 익스펜더(17) 출구의 온도와 압력은 350C/140bar이다. 또한, 제2 단 익스펜더(17)의 입구의 온도와 압력은 350C/140bar(Heater 등 다른 장치가 없는 경우)이며, 제2 단 익스펜더(17)의 출구의 온도와 압력은 290C/80bar이다.
상기의 압축기(16)와 익스펜더(17)에 사용되는 유체(CO2)의 특성상 밀도가 높아, 이로 인한 추력은 상당히 크다. 따라서, 이러한 추력을 감소시키기 위해, 슈라우드 임펠러(Shrouded(Closed) impeller)를 사용한다든지, 아이 실(Eye Seal)을 사용하여 베어링의 부하를 줄여 추력을 감소시키는 방안을 사용하고 있다.
압력이 상승하는 압축기(16)든, 압력이 하강하는 익스펜더(17)든 비슷한 개념으로 추력을 감소시키기 위해 노력하게 된다.
여기서, 제1 단 압축기(16) 및 제2 단 압축기(16)는 작동 유체를 압축하고, 압력을 상승시키기 위해, 동력(전기)을 소모하고, 제1단 익스펜더(17) 및 제2 단 익스펜더(17)는 고온, 고압의 작동 유체를 팽창시켜 동력(전기)을 생성한다.
그러나, 제1 단 압축기(16) 및 제2 단 압축기(16)를 구동하는 제1 피니언(15) 기어는 제1 단 압축기(16) 및 제2 2단 압축기(16)에 소요되는 동력을 전달하는 기계 손실을 발생하는 문제점이 있다.
또한, 제1 단 익스펜더(17) 및 제2 단 익스펜더(17)를 구동하는 제2 피니언(15) 기어도 제1 단 익스펜더(17) 및 제2 단 익스펜더(17)에서 발생하는 동력을 전달하는 기계 손실을 발생하는 문제점이 있다.
일본공개특허공보 제10-2007-332826(공개일:2007.12.27)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 초임계 CO2(Supercritical CO2, sCO2)를 활용한 발전 시스템에서 추력 감소를 구현할 수 있는 압력기와 익스펜더의 구성 배치를 통해 추력을 좌우하는 압력 분포를 좌우 비슷하게 하여 추력을 감쇠할 수 있는 압신기를 제공하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 불기어의 좌우 양단에 걸리는 압력분포를 비슷하게 하여, 중간에 위치하게 되는 실(seal), 구체적으로 DGS(Dry Gas Seal) 또는 라비린스 씰(Labyrinth Seal) 등에 대해 누설 메커니즘을 유사하게 하여 동일한 실(Seal)을 사용할 수 있는 압신기를 제공하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 압신기의 설계 운전점이 아니라 과도기 운전 영역에서도 양단에 걸리는 압력을 비슷하게 하여, 종래의 과도기 운전 영역에서의 추력의 불평형 양을 줄일 수 있는 압신기를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 압신기는,
발전기에 연결되는 불기어;
상기 불기어에 일측에 구비되는 적어도 하나의 제1 피니언; 및
상기 불기어의 타일측에 구비되는 적어도 하나의 제2 피니언을 포함하고,
상기 제1 피니언에는 상기 압축부 중 제1 압축기와 제1 익스펜더가 실장되고,
상기 제2 피니언에는 제2 압축기 및 제2 익스펜더가 실장될 수 있다.
상기 제1 압축기에서 상기 제2 압축기로 갈수록 작동유체의 압력과 온도는 상승하는 레이아웃을 가지며,
상기 2 익스펜더에서 상기 제1 익스펜더로 갈수록 작동유체의 압력과 온도는 하강되는 레이아웃을 가질 수 있다.
상기 제1 피니언에는 상대적으로 저압 및 저온의 레이아웃을 가지는 상기 제1 압축기와, 상대적으로 저압 및 저온의 레이아웃을 가지는 제1 익스펜더가 실장되고,
상기 제2 피니언에는 상대적으로 고압 및 고온의 레이아웃을 가지는 상기 제2 압축기와, 상대적으로 고압 및 고온의 레이아웃을 가지는 제2 익스펜더가 실장될 수 있다.
상기 제1 익스펜더와 상기 제2 익스펜더는 상기 제1 피니언 및 상기 제2 피니언의 일측으로 상기 발전기와 인접하게 배치되고,
상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기는 상기 제1 피니언 및 상기 제2 피니언의 타일측으로 상기 발전기와 상대적으로 간섭이 발생되지 않는 위치에 배치될 수 있다.
상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기는 상기 제1 피니언 및 상기 제2 피니언의 일측으로 상기 발전기와 인접하게 배치되고,
상기 제1 익스펜더와 상기 제2 익스펜더는 상기 제1 피니언 및 상기 제2 피니언의 타일측으로 상기 발전기와 상대적으로 간섭이 발생되지 않는 위치에 배치될 수 있다.
상기 제1 피니언 및 상기 제2 피니언이 상기 불기어의 일측 및 타측으로 각각 적어도 두 개 이상 다단으로 배치되는 경우,
상기 제1 압축기와 상기 제1 익스펜더 및 상기 제2 압축기와 상기 제2 익스펜더의 단수를 같게 하여 유사한 압력대 별로 상기 제1 피니언 및 상기 제2 피니언의 양측에 배치될 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 압신기는, 초임계 CO2(Supercritical CO2, sCO2)를 활용한 발전 시스템에서 저압의 압축기와 고압의 익스펜더를 하나의 피니언 기어에 배치하고, 고압에 해당되는 압축기와 저압에 해당되는 익스펙더를 하나의 피니언에 배치하여 추력을 좌우하는 압력 분포를 좌우 비슷하게 하여 추력을 감쇠시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 압신기는 압축기와 익스펙더를 하나의 피니언 기어에 배치하여 불기어의 좌우 양단에 걸리는 압력분포를 비슷하게 할 수 있고, 이에 따라 중간에 위치하게 되는 실(seal), 구체적으로 DGS(Dry Gas Seal) 또는 라비린스 씰(Labyrinthe Seal) 등에 대해 누설 메커니즘을 유사하게 하여 동일한 실(Seal)을 사용할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 압신기는 하나의 피니언에 압축기와 익스펜더가 실장됨에 따라 압축기에 소요되는 동력과 익스펜더에서 발생되는 동력이 서로 상쇄되어 압축기에서 소요되는 동력을 제외한 익스펜더의 순동력(Net Power)만 피니언에 전달될 수 있어 기계적 손실을 줄일 수 있고, 이는 sCO2를 활용한 발전 시스템의 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 일반적인 IG 방식의 압신기에서, 압축기 및 익스펜더를 구비한 기어 박스의 평면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1b는 일반적인 IG 방식의 압신기에서, 압축기 및 익스펙더를 구비한 기어 박스의 전면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기에서 압축기 및 익스펜더의 평면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기에서, 압축기 및 익스펜더의 전면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기에서, 다른 실시예에 따른 압축기 및 익스펜더의 평면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기에서, 다른 실시예에 따른 압축기 및 익스펜더의 전면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기에서, 또다른 실시예에 따른 압축기 및 익스펜더의 평면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기에서, 또다른 실시예에 따른 압축기 및 익스펜더의 전면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 압신기(100)를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기(100)에서 압축기 및 익스펜더의 평면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기(100)에서, 압축기 및 익스펜더의 전면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기(100)는 압축기(compressor)와 익스펜더(Expander)발전기(110), 불기어(120), 피니언 부재(150), 압축 부재(160) 및 익스펜더 부재(170)를 포함할 수 있다.
상기 불기어(120)는 상기 발전기(110)에 연결될 수 있고, 상기 발전기(110)의 축을 중심으로 상기 불기어(120)의 양측에는 각각 압축 부재(160)와 익스펜더 부재(170)가 실장되는 피니언 부재(150)가 구비될 수 있다.
상기 피니언 부재(150)는 제1 피니언(151)과 제2 피니언(152)을 포함할 수 있다.
상기 제1 피니언(151)은 상기 불기어(120)의 일측에 적어도 하나 이상 다단으로 배치될 수 있다. 상기 제2 피니언(152)은 상기 불기어(120)의 타일측에 적어도 하나 이상 다단으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 2a 및 도 2b는 물론 후술하는 도 3a 및 도 3b와 같이 상기 불기어(120)의 일측과 타일측에 각각 하나씩 배치될 수 있고, 이와 달리 후술하는 도 4a 및 도 4b와 같이 상기 불기어(120)의 일측과 타일측에 각각 두개씩 배치될 수 있다.
상기 압축 부재(160)는 작동 유체를 압축하고, 압력을 상승시키기 위해 동력(전기)를 소모하는 구성으로, 상기 제1 피니언(151) 및 상기 제2 피니언(152)의 각각의 양측 중 하나의 측부에 배치될 수 있다.
상기 익스펜더 부재(170)는 고온, 고압의 작동유체를 팽창시켜 동력(전기)를 생성하는 구성으로, 상기 압축 부재(160)와 함께 상기 제1 피니언(151) 및 상기 제2 피니언(152)의 각각의 양측 중 또다른 하나의 측부에 배치될 수 있다.
구체적으로, 본 발명에서와 같이 상기 불기어(120)의 일측에 한 개의 제1 피니언(151)이 구성되고, 상기 불기어(120)의 타일측에 한 개의 제2 피니언(152)이 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 압축 부재(160)는 한 개의 상기 제1 피니언(151)과 한 개의 상기 제2 피니언(152)에 각각 구성되도록 제1 압축기(161)와 제2 압축기(162)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 익스펜더 부재(170)는 한 개의 상기 제1 피니언(151)과 한 개의 상기 제2 피니언(152)에 각각 구성되도록 제1 익스펜더(171)와 제2 익스펜더(172)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 피니언(151)에는 상기 압축 부재(160) 중 제1 압축기(161)와, 상기 익스펜더 부재(170) 중 제1 익스펜더(171)가 실장될 수 있고, 상기 제2 피니언(152)에는 상기 압축 부재(160) 중 제2 압축기(162)와, 상기 익스펜더 부재(170) 중 제2 익스펜더(172)가 실장될 수 있다.
본 발명의 상기 압신기(100)의 경우, 상기 제1 압축기(161)에서 상기 제2 압축기(162)로 갈수록 작동유체의 압력과 온도는 상승하는 레이아웃을 가지도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 2 익스펜더에서 상기 제1 익스펜더(171)로 갈수록 작동유체의 압력과 온도는 하강되는 레이아웃을 가지도록 구성될 수 있다.
즉, 상기 제1 피니언(151)에는 상대적으로 저압 및 저온의 레이아웃을 가지는 상기 제1 압축기(161)와, 상대적으로 저압 및 저온의 레이아웃을 가지는 제1 익스펜더(171)가 실장될 수 있다. 또한, 상기 제2 피니언(152)에는 상대적으로 고압 및 고온의 레이아웃을 가지는 상기 제2 압축기(162)와, 상대적으로 고압 및 고온의 레이아웃을 가지는 제2 익스펜더(172)가 실장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 피니언(151)의 일측과 상기 제2 피니언(152)의 일측에 각각 상기 제1 익스펜더(171)와 상기 제2 익스펜더(172)가 실장되어, 상기 발전기(110)와 인접하게 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 피니언(151)의 타 일측과 상기 제2 피니언(152)의 타일측에 각각 상기 제1 압축기(161)와 상기 제2 압축기(162)가 실장되어 상기 발전기(110)와 상대적으로 간섭이 발생되지 않는 위치에 배치될 수 있다.
따라서, 상기와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 압신기(100)는 저온 및 저압에 해당하는 제1 압축기(161)와 제1 익스펜더(171)를 같은 피니언 부재(150), 구체적으로 상기 제1 피니언(151)에 실장한다. 또한, 고온 및 고압에 해당하는 제2 압축기(162)와 제2 익스펜더(172)를 같은 피니언 부재(150), 구체적으로 상기 제2 피니언(152)에 실장하는 구성이다. 이에 따라 상기 제1 압축기(161)의 임펠러(Impeller)와 제1 익스펜더(171)의 휠(Wheel)에 걸리는 압력이 비슷하게 되고, 상기 제2 압축기(162)의 임펠러와 상기 제2 익스펜더(172)의 휠에 걸리는 압력이 비슷하게 된다. 상기와 같이 압력 부재의 임펠러와 익스펜더 부재(170)의 휠에 걸리는 압력이 비슷해짐에 따라 상기 불기어(120)를 중심으로 추력을 좌우하는 압력 분포가 비슷해지고, 추력을 감쇠할 수 있게 된다.
또한, 압축 부재(160)와 익스펙더 부재가 하나의 피니언 기어에 배치됨에 따라 불기어(120)의 좌우 양단에 걸리는 압력분포를 비슷하게 할 수 있고, 이에 따라 중간에 위치하게 되는 실(seal), 구체적으로 DGS(Dry Gas Seal) 또는 라비린스 씰(Labyrinthe Seal) 등에 대해 누설 매커니즘을 유사하게 하여 동일한 실(Seal)을 사용할 수 있게 된다.
또한, 압신기(100)의 과도기 운전 영역에서도, 한 개의 피니언 양단에 걸리는 압력이 비슷하게 되어, 과도기 운전 영역에서의 추력의 불평형 양을 현격히 줄일 수 있다.
또한, 상기와 같이 한 개의 피니언의 양단에 압축기와 익스펜더가 배치됨에 따라, 제1 압축기(161)에서 소요되는 동력과 제1 익스펜더(171)에서 발생되는 동력은 서로 상쇄되고, 제2 압축기(162)에서 소요되는 동력과 제2 익스펜더(172)에서 발생되는 동력은 서로 상쇄되어 최종적으로 제1 압축기(161)나 제2 압축기(162)에서 소요되는 동력을 제외한 제1 익스펜더(171)나 제2 익스펜더(172)의 순동력(Net Power)만 제1 피니언(151)과 제2 피니언(152)에 각각 전달되므로, 이에 해당하는 기계 손실을 줄어들게 된다. 예를 들어, 기계 손실로는 40% 이상 절감되고, 전체 sCO2 엔진으로는 약 1.5% 정도의 효율 상승을 야기하는 획기적인 효율 개선을 가능하게 할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기(100)에서, 다른 실시예에 따른 압축기 및 익스펜더의 평면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기(100)에서, 다른 실시예에 따른 압축기 및 익스펜더의 전면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 3a 및 도 3b에 개시된 본 발명의 압신기(100)는 도 2a 및 도 2b의 압신기(100)와 동일한 구성을 개시하고 있다. 다만, 피니언 부재(150)에 실장되는 압축 부재(160)와 익스펜더 부재(170)의 실장 위치에서 차이점이 있다. 따라서, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 동일한 구성 및 구조는 앞선 실시예의 설명을 준용할 수 있다. 또한, 이하에서는 상기의 실시예와 차이점이 있는 구성 및 구조를 설명할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기(100)는 앞선 압신기(100)의 구성을 모두 가지되, 피니언 부재(150)에 실장되는 압축 부재(160)와 익스펜더 부재(170)의 실장 위치가 앞선 실시예와 차이점이 있다.
즉, 발전기(110)의 샤프트 및 기타 구성의 배치상 상기 익스펜더 부재(170)와 간섭이 발생되는 경우, 상기 익스펜더 부재(170)를 상기 발전기(110)와 간섭이 발생되지 않는 위치 즉, 피니어 부재의 타 일측 부분으로 실장하여 공간을 추가적으로 확보하도록 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 압축기(161)와 상기 제2 압축기(162)는 상기 제1 피니언(151) 및 상기 제2 피니언(152)의 일측으로 상기 발전기(110)와 인접하게 배치되고, 상기 제1 익스펜더(171)와 상기 제2 익스펜더(172)는 상기 제1 피니언(151) 및 상기 제2 피니언(152)의 타일측으로 상기 발전기(110)와 상대적으로 간섭이 발생되지 않는 위치에 배치될 수 있다.
즉, 상기 제1 피니언(151)에는 상대적으로 저압 및 저온의 레이아웃을 가지는 상기 제1 압축기(161)와, 상대적으로 저압 및 저온의 레이아웃을 가지는 제1 익스펜더(171)가 실장되되, 상기 제1 피니언(151)의 일측으로 상기 발전기(110)와 인접한 위치로 상기 제1 압축기(161)가 실장되고, 상기 제1 피니언(151)의 타일측에는 상기 제1 익스펜더(171)가 실장될 수 잇다.
또한, 상기 제2 피니언(152)에는 상대적으로 고압 및 고온의 레이아웃을 가지는 상기 제2 압축기(162)와, 상대적으로 고압 및 고온의 레이아웃을 가지는 제2 익스펜더(172)가 실장되되, 상기 제2 피니언(152)의 일측으로 상기 발전기(110)와 인접한 위치로 상기 제2 압축기(162)가 실장되고, 상기 제2 피니언(152)의 타일측에는 상기 제2 익스펜더(172)가 실장될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 피니언(151)의 일측과 상기 제2 피니언(152)의 일측에 각각 상기 제1 압축기(161)와 상기 제2 압축기(162)가 실장되어, 상기 발전기(110)와 인접하게 배치될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기(100)에서, 또다른 실시예에 따른 압축기 및 익스펜더의 평면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 압신기(100)에서, 또다른 실시예에 따른 압축기 및 익스펜더의 전면 배치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 4a 및 도 4b에 개시된 본 발명의 압신기(100)는 도 3a 및 도 3b의 압신기(100)와 동일한 구성을 개시하고 있다. 다만, 압축 부재(160)와 익스펜더 부재(170)를 실장한 피니언 부재(150)가 복수개가 실장되는 점에서 앞선 구조들과 차이점이 있다. 따라서, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 동일한 구성 및 구조는 앞선 실시예의 설명을 준용할 수 있다. 또한, 이하에서는 상기의 실시예와 차이점이 있는 구성 및 구조를 설명할 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 상기 제1 피니언(151) 및 상기 제2 피니언(152)이 상기 불기어(120)의 일측 및 타측으로 각각 적어도 두 개 이상 다단으로 배치될 수 있다. 이때, 상기 제1 압축기(161)와 상기 제1 익스펜더(171) 및 상기 제2 압축기(162)와 상기 제2 익스펜더(172)의 단수를 같게 하여 유사한 압력대 별로 상기 제1 피니언(151) 및 상기 제2 피니언(152)의 양측에 배치될 수 있다.
구체적으로 도 4a 및 도 4b와 같이 발전기(110)를 중심으로 불기어(120)의 양측으로 각각 두개씩 4개의 피니언(순서대로, 제1 피니언(151), 제3 피니언(153), 제4 피니언(154) 및 제2 피니언(152))이 구비될 수 있다. 여기서 상기 제1 피니언(151)과 상기 제3 피니언(153)은 상기 불기어(120)의 일측에 배치되고, 상기 제4 피니언(154)과 상기 제2 피니언(152)은 상기 불기어(120)의 타 일측에 배치되는 것을 예를 들 수 있다.
또한, 각 피니언(제1 내지 제4 피니언(154))의 양측으로 압축기와 익스펜더가 각각 실장될 수 있다.
이때, 가장 저압 및 저온의 압축기(제1 압축기(161))와 가장 저압 및 가장 저온의 익스펜더(제1 익스펜더(171))가 상기 제1 피니언(151)에 배치될 수 있다. 또한, 가장 고압 및 고온의 압축기(제2 압축기(162))와 가장 고압 및 고온의 익스펜더(제2 익스펜더(172))가 상기 제2 피니언(152)에 배치될 수 있다.
또한, 순차적으로 두번째의 저압 및 저온의 압축기(제3 압축기(163))와 두번째로 저압 및 저온의 익스펜더(제3 익스펜더(173))가 상기 제3 피니언(153)에 배치될 수 있고, 순차적으로 두번째 고압 및 고온의 압축기(제4 압축기(164))와 두번째로 고압 및 고온의 익스펜더(제4 익스펜더(174))가 상기 제4 피니언(154)에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 압축 부재(160)는 제1 압축기(161)에서 제4 압축기(164)로 갈수록 고온 및 고압이 되며, 익스펜더 부재(170)는 제1 익스펜더(171)에서 제4 익스펜더(174)로 갈수록 저온 및 저압이 된다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 압신기
110: 발전기
111: 축
120: 불기어
150: 피니언 부재
151: 제1 피니언
152: 제2 피니언
153: 제3 피니언
154: 제4 피니언
160: 압축 부재
161: 제1 압축기
162: 제2 압축기
163: 제3 압축기
164: 제4 압축기
170: 익스펜더 부재
171: 제1 익스펜더
172: 제2 익스펜더
173: 제3 익스펜더
174: 제4 익스펜더

Claims (6)

  1. 압신기에 있어서,
    발전기에 연결되는 불기어;
    상기 불기어에 일측에 구비되는 적어도 하나의 제1 피니언; 및
    상기 불기어의 타일측에 구비되는 적어도 하나의 제2 피니언을 포함하고,
    상기 제1 피니언에는 제1 압축기와 제1 익스펜더가 실장되고,
    상기 제2 피니언에는 제2 압축기 및 제2 익스펜더가 실장되는 압신기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 압축기에서 상기 제2 압축기로 갈수록 작동유체의 압력과 온도는 상승하는 레이아웃을 가지며,
    상기 2 익스펜더에서 상기 제1 익스펜더로 갈수록 작동유체의 압력과 온도는 하강되는 레이아웃을 가지는 압신기.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 피니언에는 상대적으로 저압 및 저온의 레이아웃을 가지는 상기 제1 압축기와, 상대적으로 저압 및 저온의 레이아웃을 가지는 제1 익스펜더가 실장되고,
    상기 제2 피니언에는 상대적으로 고압 및 고온의 레이아웃을 가지는 상기 제2 압축기와, 상대적으로 고압 및 고온의 레이아웃을 가지는 제2 익스펜더가 실장되는 압신기.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 익스펜더와 상기 제2 익스펜더는 상기 제1 피니언 및 상기 제2 피니언의 일측으로 상기 발전기와 인접하게 배치되고,
    상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기는 상기 제1 피니언 및 상기 제2 피니언의 타일측으로 상기 발전기와 상대적으로 간섭이 발생되지 않는 위치에 배치되는 압신기.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 압축기와 상기 제2 압축기는 상기 제1 피니언 및 상기 제2 피니언의 일측으로 상기 발전기와 인접하게 배치되고,
    상기 제1 익스펜더와 상기 제2 익스펜더는 상기 제1 피니언 및 상기 제2 피니언의 타일측으로 상기 발전기와 상대적으로 간섭이 발생되지 않는 위치에 배치되는 압신기.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 피니언 및 상기 제2 피니언이 상기 불기어의 일측 및 타측으로 각각 적어도 두 개 이상 다단으로 배치되는 경우,
    상기 제1 압축기와 상기 제1 익스펜더 및 상기 제2 압축기와 상기 제2 익스펜더의 단수를 같게 하여 유사한 압력대 별로 상기 제1 피니언 및 상기 제2 피니언의 양측에 배치되는 압신기.
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