KR20220118667A - Machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 공작기계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수소연료전지 시스템이 구비된 공작기계에 관한 것이다.The present invention relates to a machine tool, and more particularly, to a machine tool equipped with a hydrogen fuel cell system.
일반적으로, 각종의 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하든가 또는 반소재에 더욱 정밀한 가공을 할 목적으로 사용하는 기계를 공작기계라 한다. 이러한 공작기계 중 가공과정에서 칩이 발생하는 공작기계를 절삭공작기계라고 하고, 가공과정에서 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 금속가공기계라고 한다. 절삭공작기계에는 선반(lathe), 밀링기, 머시닝센터(machining center), 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어가공기, 특수가공기 등이 있으며, 금속성형기계에는 기계식 프레스, 유압식 프레스, 절단절곡기, 단조기, 인발기 등이 있다.In general, a machine used for the purpose of processing metal or non-metallic materials into shapes and dimensions using appropriate tools by various cutting or non-cutting methods or for more precise processing on semi-materials is called a machine tool. . Among these machine tools, a machine tool that generates chips during machining is called a cutting machine tool, and a non-cutting machine tool that does not generate chips during machining is called a metal processing machine. Cutting machine tools include lathes, milling machines, machining centers, drilling machines, boring machines, grinding machines, gear machines, and special machines. Early, drawing, etc.
그러나 종래의 공작기계는 정전이나 전기적인 문제로 3상 전원이 공급이 중단되는 경우, 일체의 가동이 중단되게 되며, 이는 작업중인 공작물의 품질에 큰 영향을 미치고, 중력축의 낙하로 인명이 다치거나 기계가 파손되는 등 안전상의 문제가 존재한다. 이러한 문제점을 방지하기 위해 전기가 중단되는 경우를 대비한 여러 안전장치가 개발되고 있으나, 종래의 안전장치 또한 근본적으로는 생산이 중단되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 전력피크제, 친환경 에너지 사용 의무화, 온실가스 감축 등 환경적 이슈가 확대됨에 따라 전력 생태계의 전환이 필요한 시점이다.However, when the three-phase power supply is interrupted due to a power outage or an electrical problem in the conventional machine tools, all operations are stopped, which greatly affects the quality of the workpiece being worked, and causes injuries or injuries due to the fall of the gravity shaft. There are safety issues such as machine damage. In order to prevent this problem, various safety devices have been developed in case electricity is interrupted, but the conventional safety devices also have a problem in that production is fundamentally stopped and productivity is lowered. In addition, as environmental issues such as the power peak system, mandatory use of eco-friendly energy, and greenhouse gas reduction are expanding, it is time to change the power ecosystem.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2097697호(2020.03.31 등록, 발명의 명칭: 공작기계의 전기 구동 시스템 및 그 작동방법)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2097697 (registered on March 31, 2020, title of the invention: an electric drive system for a machine tool and an operating method thereof).
본 발명은 전원의 공급이 중단되더라도 일체의 가동이 중단되는 것을 방지할 수 있는 공작기계를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a machine tool that can prevent all operations from being stopped even if the supply of power is interrupted.
본 발명은 수소, 태양광 등 친환경 에너지를 통해 구동될 수 있는 공작기계를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a machine tool that can be driven through eco-friendly energy such as hydrogen and sunlight.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 공작기계는: 공작물을 가공하는 본체부; 수소를 연료로 공급받아 전력을 생성하고, 생성된 전력을 상기 본체부에 공급하는 제1전원부; 상기 본체부와 상기 제1전원부에 연결되고, 냉각유체를 순환시켜 상기 본체부와 상기 제1전원부를 냉각시키는 냉각부; 및 상기 본체부와 상기 제1전원부에 연결되고, 상기 본체부와 상기 제1전원부에 압축공기를 공급하는 압축부;를 포함한다.In order to solve the above problems, a machine tool according to the present invention includes: a main body for processing a work; a first power supply unit for generating electric power by receiving hydrogen as a fuel, and supplying the generated electric power to the body unit; a cooling unit connected to the body unit and the first power supply unit and cooling the body unit and the first power supply unit by circulating a cooling fluid; and a compression unit connected to the main body and the first power source, and supplying compressed air to the main body and the first power source.
상기 제1전원부는, 수소를 저장하는 저장부; 상기 저장부로부터 공급받은 수소와, 상기 압축부로부터 공급받은 압축공기에 포함된 산소의 전기화학반응을 통해 전력을 생성하는 연료전지부; 및 상기 연료전지부와 상기 본체부 사이에 구비되고, 상기 연료전지부로부터 생성된 전력을 교류 전력으로 변환시키는 변환부;를 포함한다.The first power supply unit, a storage unit for storing hydrogen; a fuel cell unit generating electric power through an electrochemical reaction between hydrogen supplied from the storage unit and oxygen contained in the compressed air supplied from the compression unit; and a conversion unit provided between the fuel cell unit and the main body unit and converting power generated from the fuel cell unit into AC power.
상기 제1전원부는, 상기 연료전지부와 상기 변환부 사이에 구비되고, 상기 연료전지부로부터 생성된 전력을 저장하는 축전부;를 더 포함한다.The first power supply unit may further include a power storage unit provided between the fuel cell unit and the conversion unit and configured to store power generated from the fuel cell unit.
태양광을 이용해 전력을 생성하고, 생성된 전력을 상기 본체부로 공급하는 제2전원부;를 더 포함한다.It further includes; a second power supply unit for generating electric power using sunlight and supplying the generated electric power to the main body unit.
상기 제1전원부와 상기 제2전원부는 설정 시간 간격을 두고 상기 본체부에 교대로 전력을 공급한다.The first power supply unit and the second power unit alternately supply power to the main body unit at a set time interval.
상기 냉각부는, 상기 냉각유체가 저장되는 칠러; 상기 칠러와 연결되고, 상기 칠러로부터 공급되는 상기 냉각유체를 분기시키는 분기부; 상기 분기부와 상기 본체부에 연결되고, 상기 분기부로부터 분기된 상기 냉각유체를 상기 본체부로 순환시켜 상기 본체부를 냉각시키는 제1냉각라인; 및 상기 분기부와 상기 제1전원부에 연결되고, 상기 분기부로부터 분기된 상기 냉각유체를 상기 제1전원부로 순환시켜 제1전원부를 냉각시키는 제2냉각라인;을 포함한다.The cooling unit may include: a chiller in which the cooling fluid is stored; a branch unit connected to the chiller and branching the cooling fluid supplied from the chiller; a first cooling line connected to the branch part and the main body part and configured to circulate the cooling fluid branched from the branch part to the main body part to cool the main body part; and a second cooling line connected to the branch unit and the first power supply unit and configured to cool the first power supply unit by circulating the cooling fluid branched from the branch unit to the first power supply unit.
상기 압축부는, 상기 본체부에 연결되고, 상기 본체부에 압축공기를 공급하는 압축부본체; 및 상기 압축부본체로부터 분기되어 상기 제1전원부에 연결되고, 상기 제1전원부에 압축공기를 공급하는 압축라인부;를 포함한다.The compression unit is connected to the main body portion, the compression unit main body for supplying compressed air to the main body portion; and a compression line unit branched from the compression unit main body and connected to the first power supply unit to supply compressed air to the first power supply unit.
본 발명에 따른 공작기계는 제1전원부와 제2전원부에 의해 외부 전원의 전력 공급이 중단되더라도 본체부가 일체로 중단되는 것을 방지할 수 있어 생산성의 저하 및 인명 피해를 방지할 수 있다.The machine tool according to the present invention can prevent the main body from being integrally interrupted even when the power supply of the external power is interrupted by the first power supply unit and the second power supply unit, thereby preventing a decrease in productivity and loss of life.
또한, 본 발명에 따른 공작기계는 제1전원부와 제2전원부가 각각 수소와 태양광을 이용해 전력을 생산함에 따라 탄소배출권 확대에 따른 온실가스 감축 설비조건을 만족할 수 있고, 환경오염을 방지할 수 있다.In addition, the machine tool according to the present invention can satisfy the greenhouse gas reduction facility conditions according to the expansion of carbon credits as the first power supply unit and the second power supply unit produce electric power using hydrogen and sunlight, respectively, and can prevent environmental pollution have.
또한, 본 발명에 따른 공작기계는 제1전원부와 제2전원부가 설정 시간 간격을 두고 교대로 본체부에 전력을 공급할 수 있음에 따라 본체부의 연속적인 작동 상태를 확보할 수 있다.In addition, the machine tool according to the present invention can secure the continuous operating state of the main body part as the first power supply unit and the second power supply unit can alternately supply power to the main body unit at a set time interval.
또한, 본 발명에 따른 공작기계는 냉각부와 압축부에 의해 연료전지부의 전기화학반응의 효율성을 향상시킬 수 있어 보다 큰 용량의 전력을 확보할 수 있다.In addition, the machine tool according to the present invention can improve the efficiency of the electrochemical reaction of the fuel cell unit by the cooling unit and the compression unit, so that it is possible to secure a larger capacity power.
또한, 본 발명에 따른 공작기계는 냉각부와 압축부를 기존의 공작기계에 설치된 설비를 활용하여 구성할 수 있음에 따라 설치 과정을 간소화 시킬 수 있으며, 설치에 따른 비용을 절감할 수 있다.In addition, in the machine tool according to the present invention, the cooling unit and the compression unit can be configured by utilizing the equipment installed in the existing machine tool, so that the installation process can be simplified, and the cost associated with the installation can be reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 구성을 도 1과 다른 측면에서 바라본 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1전원부의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.1 is a perspective view schematically showing the configuration of a machine tool according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of the configuration of a machine tool according to an embodiment of the present invention as viewed from the other side from FIG. 1 .
3 is a front view schematically showing the configuration of a machine tool according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram schematically showing the configuration of a machine tool according to an embodiment of the present invention.
5 is a conceptual diagram schematically illustrating a configuration of a first power supply unit according to an embodiment of the present invention.
6 is an enlarged view schematically showing the configuration of a cooling unit according to an embodiment of the present invention.
7 is an enlarged view schematically showing the configuration of a compression unit according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 공작기계의 일 실시예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of a machine tool according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
또한, 본 명세서에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 접속)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(또는 구비)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(또는 구비)"할 수 있다는 것을 의미한다.In addition, in this specification, when it is said that a certain part is "connected (or connected)" with another part, it is not only "directly connected (or connected)", but also "directly connected (or connected)" with another member interposed therebetween. Indirectly connected (or connected)” is included. In this specification, when a part "includes (or includes)" a certain component, it does not exclude other components unless otherwise stated, but further "includes (or includes)" other components. means you can
또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 특정 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 그 부호들은 다른 도면을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 특정 도면에 참조 부호가 표시되지 않은 부분이 있더라도, 그 부분은 다른 도면들을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 본 출원의 도면들에 포함된 세부 구성요소들의 개수, 형상, 크기 및 크기의 상대적인 차이 등은 이해의 편의를 위해 설정된 것으로서, 실시예들을 제한하지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다.Also, like reference numerals may refer to like elements throughout this specification. Even if the same or similar reference signs are not mentioned or described in a particular drawing, the reference signs may be described based on different drawings. In addition, even if there are parts to which reference numerals are not indicated in specific drawings, those parts may be described based on other drawings. In addition, the relative differences in the number, shape, size, and size of detailed components included in the drawings of the present application are set for convenience of understanding, and do not limit the embodiments and may be implemented in various forms.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 구성을 도 1과 다른 측면에서 바라본 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.Figure 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a machine tool according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view of the configuration of the machine tool according to an embodiment of the present invention viewed from the other side from Figure 1, Figure 3 is a front view schematically showing the configuration of a machine tool according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a conceptual diagram schematically showing the configuration of a machine tool according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계(1)는 본체부(100), 제1전원부(200), 냉각부(300), 압축부(400), 제2전원부(500)를 포함한다.1 to 4 , a machine tool 1 according to an embodiment of the present invention includes a
본체부(100)는 제1전원부(200), 제2전원부(500), 외부의 전원 중 적어도 하나로부터 전력을 공급받아 공작물을 가공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부(100)는 공작물에 밀링, 드릴링, 보링 등 다양한 기계적 가공을 수행할 수 있는 머시닝센터(MCT), CNC 선반 등으로 예시될 수 있다. 본체부(100)는 3상 교류 전력에 의해 동작될 수 있다. 또한, 본체부(100)에 의해 가공되는 공작물은 자동차의 각종 부품, 기타 산업 기계 부품 등 다양한 종류의 가공물로 예시될 수 있다. 본체부(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니고, 전원을 공급받아 공작물을 가공할 수 있는 가공 장치의 기술사상 안에서 다양한 설계변경이 가능하다.The
제1전원부(200)는 본체부(100)의 일측에 설치되고, 수소를 연료로 공급받아 전력을 생성한다. 제1전원부(200)는 생성된 전력을 본체부(100)에 공급하여 본체부(100)를 동작시킨다. 제1전원부(200)는 외부의 전원의 전력 공급이 중단된 경우, 본체부(100)에 전력을 공급하는 비상 전력 공급수단으로서 기능할 수 있으며, 이와 달리 단독으로 본체부(100)를 동작시키는 주 전력 공급원으로서 기능하는 것도 가능하다. 이에 따라 제1전원부(200)는 전력의 공급중단 또는 불안정한 공급 등에 관계없이 작업중인 공작물의 품질을 확보할 수 있고, 중력축의 낙하로 인한 인명의 상해와 장비의 파손을 예방할 수 있다.The first
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1전원부의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.5 is a conceptual diagram schematically illustrating a configuration of a first power supply unit according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1전원부(200)는 저장부(210), 연료전지부(220), 축전부(230), 변환부(240)를 포함한다.1 to 5 , the first
저장부(210)는 본체부(100)의 일측에 설치되어 수소를 저장한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 저장부(210)는 수소를 압축된 기체 또는 액체 상태로 저장하는 저장 용기의 형태로 형성될 수 있다. 저장부(210)는 저장된 수소의 압력을 충분히 견딜 수 있도록 금속 등과 같은 높은 강성을 지닌 재질을 포함할 수 있다. 저장부(210)는 본체부(100)에 의해 지지될 수 있으며, 본체부(100)의 외측에 설치된 별도의 지지수단에 의해 지지되는 것도 가능하다. 저장부(210)는 보다 많은 양의 수소를 저장할 수 있도록 복수개로 구비될 수 있다. 저장부(210)에 저장되는 수소는 수소를 포함하는 다양한 화합물로부터 물리적 또는 화학적 반응을 통해 분리될 수 있다. 예를 들어, 수소는 암모니아 가스와 같은 화합물을 개질하거나 열분해하여 분리될 수 있다.The
연료전지부(220)는 저장부(210)와 후술하는 압축부(400)에 연결되어 수소와 압축공기를 전달받는다. 연료전지부(220)는 저장부(210)로부터 공급받은 수소와, 압축부(400)로부터 공급받은 압축공기에 포함된 산소의 전기화학반응을 통해 전력을 생성한다. The
본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지부(220)는 저장부(210)로부터 수소를 공급받고, 공급받은 수소를 산화반응 의해 수소 이온(proton)과 전자(electron)로 분해시키는 애노드(산화전극)와, 수소 이온만을 선택적으로 통과시키는 양이온교환막인 전해질막과, 전자를 전달하는 기체확산층 및 분리판과, 압축부(400)를 통해 압축 공기를 공급받고, 전해질막을 통해 공급된 수소 이온과 분리판을 통해 전달된 전자와 압축공기에 포함된 산소를 통해 물을 생성하는 반응을 일으키는 캐소드(환원전극)을 포함하는 단위셀이 복수개의 층으로 적층된 연료전지의 형태로 형성될 수 있다. 연료전지부(220)는 수소 이온과 전자의 이동 시 외부 도선을 통한 전자의 흐름으로 전력을 생성한다. 연료전지부(220)는 수소 이온을 투과시킬 수 있는 고분자막을 전해질로 사용하는 고분자 전해질막 연료전지(PEMFC), 또는 산소 또는 수소 이온을 투과시킬 수 있는 고체산화물을 전해질로 사용하는 고체산화물 연료전지(SOFC)로 예시될 수 있다.The
축전부(230)는 연료전지부(220)와 후술하는 변환부(240) 사이에 구비되고, 연료전지부(220)로부터 생성된 전력을 저장한다. 이에 따라 축전부(230)는 동작이 완료된 경우에도 전력을 저장할 수 있어 연료전지부(220)로부터 생성되는 전력이 불필요하게 낭비되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 축전부(230)는 본체부(100)가 다른 전원에 의해 동작되는 경우에도 전력을 저장할 수 있음에 따라, 제1전원부(200)가 비상 전력 공급 수단으로 기능하거나, 제2전원부(500)와의 교대 동작이 가능하도록 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 축전부(230)는 양측이 각각 연료전지부(220)와 변환부(240)에 연결되는 슈퍼 커패시터, 배터리 등으로 예시될 수 있다. 축전부(230)의 형태는 이에 한정되는 것은 아니고, 연료전지부(220)로부터 생성된 전력을 저장할 수 있는 다양한 종류의 에너지 저장 소자로 설계 변경이 가능하다.The
변환부(240)는 연료전지부(220)와 본체부(100) 사이에 구비되고, 연료전지부(220)로부터 생성된 전력을 교류 전력으로 변환시킨다. 즉, 변환부(240)는 본체부(100)가 3상 교류 전력에 의해 동작됨에 따라, 연료전지부(220)에서 생성된 직류 전력을 본체부(100)를 구동시킬 수 있는 교류 전력의 형태로 변환한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 변환부(240)는 직류 전력을 입력받아 교류 전력을 출력하는 인버터(Inverter)등으로 예시될 수 있다.The
냉각부(300)는 본체부(100)와 제1전원부(200)에 연결되고, 냉각유체를 순환시켜 본체부(100)와 제1전원부(200)를 냉각시킨다. 보다 구체적으로, 냉각부(300)는 본체부(100)에 마련된 주축의 열변형을 방지하기 위해 공작기계(1)에 필수적으로 설치되는 냉각장치로부터 제1전원부(200)를 순환하는 냉각 경로를 분기시켜 본체부(100)와 제1전원부(200)를 동시에 냉각시킨다. 이에 따라 냉각부(300)는 연료전지부(220)에 별도의 냉각재 공급 수단을 설치하지 않고도 공작기계(1)에 기설치된 냉각장치를 그대로 활용할 수 있어 설치 작업을 간소화 시킬 수 있고, 제작에 따른 비용을 절감할 수 있다.The
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.6 is an enlarged view schematically showing the configuration of a cooling unit according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부(300)는 칠러(310), 분기부(320), 제1냉각라인(330), 제2냉각라인(340)을 포함한다.Referring to FIG. 6 , the
칠러(310)는 본체부(100)의 일측에 설치되어 냉각유체를 저장한다. 여기서 냉각유체는 물, 공기, 할론 카본 냉매 탄화수소냉매(Hydrocarbon), 암모니아(NH4), 아황산가스(SO2) 등으로 예시될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 칠러(310)는 냉각유체가 저장되는 저장탱크와, 냉각부(300)를 순환하며 가열된 냉매를 열전달 작용을 이용해 재냉각시키는 열교환기, 냉각유체에 작동압력을 가하는 유체펌프를 포함할 수 있다.The
칠러(310)에는 양측이 칠러(310)와 후술하는 분기부(320)에 각각 연결되고, 열교환기에 의해 냉각된 냉각유체를 분기부(320)로 공급하는 메인공급부(311)과, 순환을 마친 냉각유체가 분기부(320)로부터 칠러(310)로 배출되는 메인배출부(312)이 설치될 수 있다.In the
분기부(320)는 칠러(310)와 연결되고, 칠러(310)로부터 공급되는 냉각유체를 후술하는 제1냉각라인(330)과 제2냉각라인(340)으로 분기시킨다. 분기부(320)는 제1냉각라인(330)과 제2냉각라인(340)을 순환한 냉각유체를 합류시켜 칠러(310)로 배출한다. 분기부(320)는 본체부(100)에 결합되어 지지될 수 있고, 별도의 지지수단(미도시)에 의해 지지되는 것도 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 분기부(320)는 케이스부, 분배 유로, 합류 유로를 포함할 수 있다.The
케이스부는 대략 박스 형태를 갖도록 형성되어 분기부(320)의 개략적인 외관을 형성한다.The case portion is formed to have a substantially box shape to form a schematic appearance of the
분배 유로는 케이스부의 내부에 설치되고, 일측이 메인공급부(311)에 연결되며, 타측이 제1냉각라인(330)의 제1공급부(331) 및 제2냉각라인(340)의 제2공급부(341)에 연결된다. 분배 유로는 메인공급부(311)로부터 공급되는 냉각유체를 각각 제1공급부(331)와 제2공급부(341)로 분기시킨다.The distribution passage is installed inside the case unit, one side is connected to the
합류 유로는 케이스부의 내부에 설치되고, 일측이 제1냉각라인(330)의 제1배출부(332) 및 제2냉각라인(340)의 제2배출부에 연결되며, 타측이 메인배출부(312)에 연결된다. 합류 유로는 제1배출부(332)와 제2배출부(342)로부터 전달되는 냉각유체를 합류시켜 메인배출부(311)로 배출시킨다.The merging flow path is installed inside the case unit, one side is connected to the
제1냉각라인(330)은 분기부(320)와 본체부(100)에 연결되고, 분기부(320)로부터 분기된 냉각유체를 본체부(100)로 순환시켜 본체부(100)를 냉각시킨다. 제1냉각라인(330)은 본체부(100)를 냉각시켜 본체부(100)에 구비된 주축 등의 부품의 과열 및 열변형을 방지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1냉각라인(330)은 제1공급부(331), 제1배출부(332)를 포함할 수 있다.The
제1공급부(331)는 양단이 각각 분기부(320)의 분기 유로와 본체부(100)에 연결되는 중공형의 관의 형태로 형성된다. 제1공급부(331)는 분기부(320)로부터 분기된 냉각유체를 본체부(100)의 주축 등에 마련된 냉각유로로 공급한다. The
제1배출부(332)는 양단이 각각 본체부(100)와 분기부(320)의 합류 유로에 연결되는 중공형의 관의 형태로 형성된다. 제1배출부(332)는 본체부(100)의 냉각유로를 유동하며 가열되어 본체부(100)로부터 배출되는 냉각유체를 전달받아 제2분기부(320)의 합류 유로로 전달한다.The
제2냉각라인(340)은 분기부(320)와 제1전원부(200)에 연결되고, 분기부(320)로부터 분기된 냉각유체를 제1전원부(200)로 순환시켜 제1전원부(200)를 냉각시킨다. 제2냉각라인(340)은 제1전원부(200)를 냉각시켜 연료전지부(220)의 과열을 방지하고, 수소와 산소의 신속하고 효율적인 전기화학반응을 유도한다. 이 경우, 제2냉각라인(340)은 연료전지부(220)의 온도를 대략 80℃~90℃ 정도로 유지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제2냉각라인(340)은 제2공급부(341), 제2배출부(342)를 포함할 수 있다.The
제2공급부(341)는 양단이 각각 분기부(320)의 분기 유로와 연료전지부(220)에 연결되는 중공형의 관의 형태로 형성된다. 제2공급부(341)는 분기부(320)의 분기 유로로부터 분기된 냉각유체를 연료전지부(220)에 마련된 냉각유로로 공급한다. The
제2배출부(342)는 양단이 각각 연료전지부(220)와 분기부(320)의 합류 유로에 연결되는 중공형의 관의 형태로 형성된다. 제2배출부(342)는 연료전지부(220)의 냉각유로를 유동하며 가열되어 연료전지부(220)로부터 배출되는 냉각유체를 전달받아 제2분기부(320)의 합류 유로로 전달한다.The
압축부(400)는 본체부(100)와 제1전원부(200)에 연결되고, 본체부(100)와 제1전원부(200)에 압축공기를 공급한다. 보다 구체적으로, 압축부(400)는 실린더와 같이 공압에 의해 동작되는 본체부(100)의 부품을 구동하기 위해 공작기계(1)에 필수적으로 설치되는 압축공기 공급장치로부터 제1전원부(200)로 압축 공기를 공급할 수 있는 경로를 분기시켜 본체부(100)와 제1전원부(200)로 동시에 압축 공기를 공급한다. 이에 따라 압축부(400)는 공작기계(1)에 기설치된 압축공기 공급장치를 그대로 활용할 수 있어 설치 작업을 간소화시킬 수 있고, 제작에 따른 비용을 절감할 수 있다. 또한, 압축부(400)는 제1전원부(200)에 전력 생성에 필요한 산소를 압축된 상태로 제공함에 따라 연료전지부(220)의 수소와 산소의 전기화학반응의 효율성을 향상시킬 수 있다.The
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.7 is an enlarged view schematically showing the configuration of a compression unit according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축부(400)는 압축부본체(410), 압축라인부(420)를 포함한다.1 to 7 , the
압축부본체(410)는 본체부(100)에 연결되고, 본체부(100)에 압축공기를 공급한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 압축부본체(410)는 외부로부터 공급받은 공기를 소정의 압력으로 압축시키는 컴프레서(Compressor)와, 컴프레서에 의해 압축된 압축공기를 본체부(100)로 공급하는 에어패널을 포함할 수 있다.The
압축라인부(420)는 압축부본체(410)로부터 분기되어 제1전원부(200)에 연결되고, 제1전원부(200)에 압축공기를 공급한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 압축라인부(420)는 일측이 에어패널로부터 분기되고, 타측이 연료전지부(220)의 캐소드 측에 연결되는 중공형의 관의 형태로 형성될 수 있다. 압축라인부(420)에는 연료전지부(220)로 공급되는 압축공기의 양을 조절할 수 있는 솔레노이드 밸브가 설치될 수 있다.The
제2전원부(500)는 본체부(100)의 외부에 설치되고, 태양광을 이용해 전력을 생성한다. 제2전원부(500)는 본체부(100)와 전기적으로 연결되어 생성된 전력을 본체부(100)로 공급한다. 제2전원부(500)의 구체적인 형상은 어느 하나에 한정되는 것은 아니고, 태양광을 이용해 전력을 생산하는 태양광 발전 모듈의 기술사상 안에서 다양한 설계변경이 가능하다. 제2전원부(500)가 직류 전력을 생성하는 경우, 제2전원부(500)는 생성한 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 본체부(100)로 공급할 수 있도록 변환부(240)와 연결될 수 있다. 제2전원부(500)는 제1전원부(200)와 설정 시간 간격을 두고 본체부(100)에 교대로 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 제2전원부(500)는 태양광을 이용하여 전력을 생산함에 따라 주간에 본체부(100)로 전력을 공급하고, 제1전원부(200)는 제2전원부(500)의 발전 효율이 떨어지는 야간에 본체부(100)로 전력을 공급할 수 있다. 그러나 제1전원부(200)와 제2전원부(500)가 교대로 작동되는 설정 시간은 이에 한정되는 것은 아니고, 공작기계(1)의 운전 조건등에 따라 다양한 시간 간격으로 설계 변경이 가능하다.The second
이하에서는 본 발명에 따른 공작기계(1)의 작동을 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the operation of the machine tool 1 according to the present invention will be described in detail.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본체부(100)는 외부 전원으로부터 전력을 공급받아 구동된다. 또한, 주간에는 제2전원부(500)가 태양광을 이용해 전력을 생성하여 외부 전원과 함께 본체부(100)로 전력을 공급할 수 있다.1 to 7 , the
제1전원부(200)에 구비되는 연료전지부(220)는 저장부(210)로부터 공급되는 수소와, 압축부(400)로부터 공급되는 압축공기를 전달받는다. 연료전지부(200)는 수소와 압축공기에 포함된 산소의 전기화학반응을 통해 전력을 생산한다.The
이 과정에서 냉각부(300)는 제1냉각유로(330)를 통해 냉각유체를 순환시켜 본체부(100)를 냉각시킴과 동시에 제2냉각유로(340)를 통해 냉각매체를 순환시켜 연료전지부(220)를 냉각시킨다. 이때, 제2냉각유로(340)는 연료전지부(220)의 온도를 대략 80℃~90℃ 정도로 유지시킬 수 있다. In this process, the
냉각부(300)의 열교환 과정에서 발생된 폐열은 별도의 수집장치(미도시)로 전달되어 난방용수 등의 온수 공급의 용도로 활용될 수 있다.Waste heat generated in the heat exchange process of the
연료전지부(200)에서 생성된 전력은 축전부(230)로 전달되어 저장된다. 축전부(230)는 외부 전원의 공급이 중단되거나, 야간 또는 기상 악화로 인해 제2전원부(500)의 전력 생성 효율이 떨어지는 경우, 저장된 전력을 변환부(240)로 전달한다. 변환부(240)로 전달된 전력은 교류 전력으로 변환되어 본체부(100)로 공급되고, 공급된 전력에 의해 본체부(100)는 작동 상태를 연속적으로 유지할 수 있다.Power generated by the
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those of ordinary skill in the art to which various modifications and equivalent other embodiments are possible. will understand
따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.
1 : 공작기계
100 : 본체부
200 : 제1전원부
210 : 저장부
220 : 연료전지부
230 : 축전부
240 : 변환부
300 : 냉각부
310 : 칠러
311 : 메인공급부
312 : 메인배출부
320 : 분기부
330 : 제1냉각라인
331 : 제1공급부
332 : 제1배출부
340 : 제2냉각라인
341 : 제2공급부
342 : 제2배출부
400 : 압축부
410 : 압축부본체
420 : 압축라인부
500 : 제2전원부1: machine tool 100: body part
200: first power supply 210: storage
220: fuel cell unit 230: power storage unit
240: conversion unit 300: cooling unit
310: chiller 311: main supply
312: main discharge part 320: branch part
330: first cooling line 331: first supply unit
332: first discharge unit 340: second cooling line
341: second supply unit 342: second discharge unit
400: compression unit 410: compression unit body
420: compression line 500: second power supply
Claims (7)
수소를 연료로 공급받아 전력을 생성하고, 생성된 전력을 상기 본체부에 공급하는 제1전원부;
상기 본체부와 상기 제1전원부에 연결되고, 냉각유체를 순환시켜 상기 본체부와 상기 제1전원부를 냉각시키는 냉각부; 및
상기 본체부와 상기 제1전원부에 연결되고, 상기 본체부와 상기 제1전원부에 압축공기를 공급하는 압축부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
a body part for processing the workpiece;
a first power supply unit for generating electric power by receiving hydrogen as a fuel, and supplying the generated electric power to the body unit;
a cooling unit connected to the body unit and the first power supply unit and cooling the body unit and the first power supply unit by circulating a cooling fluid; and
and a compression unit connected to the main body and the first power source and supplying compressed air to the main body and the first power source.
상기 제1전원부는,
수소를 저장하는 저장부;
상기 저장부로부터 공급받은 수소와, 상기 압축부로부터 공급받은 압축공기에 포함된 산소의 전기화학반응을 통해 전력을 생성하는 연료전지부; 및
상기 연료전지부와 상기 본체부 사이에 구비되고, 상기 연료전지부로부터 생성된 전력을 교류 전력으로 변환시키는 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
The method of claim 1,
The first power supply unit,
a storage unit for storing hydrogen;
a fuel cell unit generating electric power through an electrochemical reaction between hydrogen supplied from the storage unit and oxygen contained in the compressed air supplied from the compression unit; and
and a conversion unit provided between the fuel cell unit and the main body unit and converting the power generated from the fuel cell unit into AC power.
상기 제1전원부는,
상기 연료전지부와 상기 변환부 사이에 구비되고, 상기 연료전지부로부터 생성된 전력을 저장하는 축전부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
3. The method of claim 2,
The first power supply unit,
and a power storage unit provided between the fuel cell unit and the conversion unit and configured to store the electric power generated from the fuel cell unit.
태양광을 이용해 전력을 생성하고, 생성된 전력을 상기 본체부로 공급하는 제2전원부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
4. The method of claim 3,
A second power supply unit for generating electric power using sunlight and supplying the generated electric power to the main body;
상기 제1전원부와 상기 제2전원부는 설정 시간 간격을 두고 상기 본체부에 교대로 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
5. The method of claim 4,
The machine tool, characterized in that the first power supply unit and the second power supply unit alternately supply power to the main body at a set time interval.
상기 냉각부는,
상기 냉각유체가 저장되는 칠러;
상기 칠러와 연결되고, 상기 칠러로부터 공급되는 상기 냉각유체를 분기시키는 분기부;
상기 분기부와 상기 본체부에 연결되고, 상기 분기부로부터 분기된 상기 냉각유체를 상기 본체부로 순환시켜 상기 본체부를 냉각시키는 제1냉각라인; 및
상기 분기부와 상기 제1전원부에 연결되고, 상기 분기부로부터 분기된 상기 냉각유체를 상기 제1전원부로 순환시켜 제1전원부를 냉각시키는 제2냉각라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The cooling unit,
a chiller in which the cooling fluid is stored;
a branch unit connected to the chiller and branching the cooling fluid supplied from the chiller;
a first cooling line connected to the branch part and the main body part and configured to circulate the cooling fluid branched from the branch part to the main body part to cool the main body part; and
and a second cooling line connected to the branching part and the first power supply part, and cooling the first power supply part by circulating the cooling fluid branched from the branching part to the first power supply part.
상기 압축부는,
상기 본체부에 연결되고, 상기 본체부에 압축공기를 공급하는 압축부본체; 및
상기 압축부본체로부터 분기되어 상기 제1전원부에 연결되고, 상기 제1전원부에 압축공기를 공급하는 압축라인부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The compression unit,
a compression unit main body connected to the main body and supplying compressed air to the main body; and
and a compression line unit branched from the compression unit main body and connected to the first power supply unit, and supplying compressed air to the first power supply unit.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020210022361A KR20220118667A (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Machine tool |
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KR1020210022361A KR20220118667A (en) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Machine tool |
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---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023179115A1 (en) * | 2022-12-15 | 2023-09-28 | 滁州鸿展智能科技有限公司 | Part machining tooling for photovoltaic devices |
-
2021
- 2021-02-19 KR KR1020210022361A patent/KR20220118667A/en not_active Application Discontinuation
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WO2023179115A1 (en) * | 2022-12-15 | 2023-09-28 | 滁州鸿展智能科技有限公司 | Part machining tooling for photovoltaic devices |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |