KR20230025733A - 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 관한 것이다.
상세하게는,
압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단(1)에 있어서,
가스를 흡입, 압축하여, 압축된 압축가스를 필요한 곳으로 공급하는 압축가스냉각식2단가스압축부(100); 및 상기 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부 일측에 형성되어, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부 압력차를 이용하여, 제 2냉각용압축가스(G2')를 통해 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부가 냉각되도록 함과 동시에, 냉각에 사용된 제 2냉각용압축가스(G2')가 제 3압축가스(G3)로서 회수되어, 재차, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)를 통해 압축되도록 하여, 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는 압축가스압력차활용냉각부(200);로 구성되어,
압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 밀폐된 내부에 발생되는 압력차를 이용하여, 압축가스압력차활용냉각부(200)를 통해, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부가 냉각되도록 함과 동시에, 내부 냉각으로 사용된 압축가스를 회수하여, 흡입되는 가스와 함께 재차 압축되도록 함으로서, 에너지의 효율 및 선순환이 동시에 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
이로 인해, 본 발명은, 상술한 바와 같이,
별도의 냉각 장치 및 냉각 시스템 없이, 압축가스냉각식2단가스압축부(100) 내부의 압력차만을 이용, 냉각되도록 하고, 냉각에 사용된 압축가스를 회수, 재차 압축되도록 하여, 가스의 손실이 없는 2단 가스 압축 수단을 제공한다는 이점이 있다.
상세하게는,
압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단(1)에 있어서,
가스를 흡입, 압축하여, 압축된 압축가스를 필요한 곳으로 공급하는 압축가스냉각식2단가스압축부(100); 및 상기 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부 일측에 형성되어, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부 압력차를 이용하여, 제 2냉각용압축가스(G2')를 통해 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부가 냉각되도록 함과 동시에, 냉각에 사용된 제 2냉각용압축가스(G2')가 제 3압축가스(G3)로서 회수되어, 재차, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)를 통해 압축되도록 하여, 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는 압축가스압력차활용냉각부(200);로 구성되어,
압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 밀폐된 내부에 발생되는 압력차를 이용하여, 압축가스압력차활용냉각부(200)를 통해, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부가 냉각되도록 함과 동시에, 내부 냉각으로 사용된 압축가스를 회수하여, 흡입되는 가스와 함께 재차 압축되도록 함으로서, 에너지의 효율 및 선순환이 동시에 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
이로 인해, 본 발명은, 상술한 바와 같이,
별도의 냉각 장치 및 냉각 시스템 없이, 압축가스냉각식2단가스압축부(100) 내부의 압력차만을 이용, 냉각되도록 하고, 냉각에 사용된 압축가스를 회수, 재차 압축되도록 하여, 가스의 손실이 없는 2단 가스 압축 수단을 제공한다는 이점이 있다.
Description
본 발명은 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 완전 밀폐된 2단 가스 압축 수단 내부에 생성되는 기체의 압력차를 이용하여, 2단 가스 압축 수단의 내부를 냉각시킴과 더불어, 냉각에 사용된 기체를 회수하여, 재차 압축, 압축가스가 필요한 곳에 공급되도록 하는, 에너지 효율의 극대화 및 에너지의 선순환을 도모하는 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 관한 것이다.
가스 압축 수단이라 함은,
가스나 공기의 압력을 높이는 기계로, 연결 장치의 저항에 대하여 밀도가 높은 가스를 내보내어 압축 공기 기구, 착암기 따위를 운전하거나, 공기 구동 장치의 압력 원천으로 쓰이는 기계 장치이다.
즉, 임펠러의 회전 구동에 의해 기체를 압축하는 장치로, 압축된 기체를 필요한 곳에 공급하는 기계 장치이다.
이러한, 가스 압축 수단은, 임펠러가 고속으로 회전되어야 하므로, 임펠러를 회전시키는 구동요소의 냉각이 중요하다.
냉각은, 기계 장치의 성능과 더불어, 내구성 및 수명과 직결된다.
따라서, 가스 압축 수단에 다양한 냉각 시스템 및 냉각 방식이 적용된다.
그러나, 본 발명은, 별도의 냉각 장치 및 냉각 시스템 없이, 자체적으로, 저온, 저마력 가스 압축 수단에 적용하여, 가스 압축 수단의 내부의 압력차를 이용하여, 냉각하는, 내부의 생성되는 기체의 압력차를 이용, 냉각되도록 하는 2단 가스 압축 수단을 제공하고자 한다.
이에, 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 관한 선행기술로서,
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이,
대한민국 등록특허공보 제10-1103245호의 "압축기 모터 냉각 장치"(이하, '선행기술 1'이라 함.)는,
압축메카니즘을 갖는 압축기와, 상기 압축기와 유체 교환 가능하게 고압측에 배치되는 응축기와, 상기 응축기와 유체 교환 가능하게 저압측에 배치되고 압축기와 응측기 사이에 위치하는 증발기와, 상기 압축메카니즘을 구동하기 위해 상기 압축기에 연결된 모터와, 상기 압축기와 모터를 감싸는 하우징을 포함하는 압축 가스 장치에 있어서,
가스공급원으로부터 비압축 가스를 받아 압축기에 비압축 가스를 전달하는 흡입어셈블리를 포함하되, 이 흡입어셈블리는,
상기 가스공급원과 유체 교환이 가능한 흡입파이프,
상기 가스공급원으로부터 비압축 가스의 압력강하를 형성하고, 상기 흡입파이프와 유체 교환이 가능한 압력강하 형성 수단,
상기 압력강하 형성수단으로부터 비압축 가스를 받아 상기 압축기로 비압축 가스를 공급하도록 구성된 압축기입구를 포함하고,
상기 가스 압축 장치의 저압측은 증발기를 포함하는 동시에 흡입어셈블리쪽으로 연장되며,
상기 하우징은 가스 압축 장치의 저압측에 있는 가스공급원과 유체 교환이 가능한 입구통로와, 상기 압력 강하 형성수단과 유체교환이 가능한 출구통로를 포함하고, 상기 압력강하형성수단은 비압축 가스를 가스공급원으로부터 하우징을 통해 끌어당겨 모터를 냉각하고, 상기 흡입어셈블리로 연장된 배출점을 갖는 가시리턴도관을 통해 흡입어셈블리에 비압축 가스를 리턴시켜,
밀폐 및 반밀폐 모터의 냉각은 가스 압축 순환의 저압측에 위치한 가스공급원을 사용한 가스 스윕에 의해 달성되고, 상기 가스 스윕은 모터하우징을 통해 비압축가스를 끌어당기고, 모터를 관통하여 상기 하우징에서 흡입어셈블리로 리턴시키기에 충분한 압력강하를 형성함으로써 제공되며, 상기 압력강하는 노즐과 갭 어셈블리, 또는 압축기입구의 상류에 위치한 벤츄리와 같은 흡입어셈블리에 제공된 수단에 의해 형성되고, 추가적인 모터냉각은 액체 또는 또다른 냉각액체를 모터에 인접한 모터하우징부에 있는 냉각재킷을 통해 순환시킴으로써 제공되도록 하는, 압축기 모터 냉각 장치에 관한 것이다.
또 다른 선행기술로는,
도 7의 (b)에 도시된 바와 같이,
대한민국 등록특허공보 제10-1052513호의 "다단 압축기용 냉각사이클 장치"(이하, '선행기술 2'라 함.)는,
초저온 가스가 유이되어 배출되는 가스공급라인 상에 설치되며 초저온 가스를 상온으로 가열하는 가열부와, 가열부의 후단에 설치되고 상온으로 가열된 가스를 고온 고압의 가스가 되도록 압축하는 제 1 압축기와, 제 1 압축기에서 압축된 압축 가스의 온도를 저하시키기 위하여 설치되는 제 1 중간냉각기와, 제 1 중간냉각기로부터 온도 저하된 압축 가스를 고온 고압으로 압축하는 제 2 압축기와, 제 2 압축기의 후단에 설치되며 다시 압축과정에서 고온이 된 압축가스를 냉각하여 배출시키는 제 2 중간냉각기를 포함하며, 가열부와 제 1, 2 중간냉각기를 순환하도록 설치되어 열교환이 수행되는 냉매순환라인과, 냉매순환라인 상에 설치되는 냉매공급조절부를 포함하여,
초저온 가스를 압축기 전단에서 상온 가스로 가열하고, 각 압축기의 후단에 냉각이 이루어지도록 냉매가 순환하는 냉각시스템을 제공, 간단한 순환 구조를 통하여 냉매를 다시 냉각시키기 위한 별도의 냉각시스템이 필요하지 않게 되어 설비의 단순화로 설치 및 운용비가 절감되고, 효율적인 열관리가 이루어질 수 있도록 하는, 다단 압축기용 냉각사이클 장치에 관한 것이다.
살펴본 바와 같이, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2는 본 발명과 동일한 기술분야로서, 발명의 기본적인 구성요소 및 가스 압축 수단을 냉각시키기 위함이라는 발명의 목적에 있어 유사, 동일한 기술적 개념이 존재하지만, 발명이 해결하고자 하는 과제 및 효과, 이를 해결하기 위한 해결수단에 차이가 있다.
즉, 발명이 해결하고자 하는 과제를 해결하고, 그 효과를 발휘시키기 위한 발명의 구체적인 해결수단(구성요소)에 있어 기술적 특징에 차이가 있다.
그러므로, 본 발명은, 상기 선행기술 1 내지 선행기술 2를 포함한 종래의 가스 압축 수단의 냉각 시스템에 대한 기술과는 다른, 본 발명만의 발명의 해결하고자 하는 과제(발명의 목적), 이를 해결하기 위한 해결수단(구성요소) 및 이를 해결함으로서 발휘되는 효과를 기반으로, 그 기술적 특징을 꾀하고자 한다.
이에, 본 발명은 상기 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,
토출되는 압축된 가스 이외에, 가스의 손실 없이, 구동, 냉각되는 2단 가스 압축 수단을 제공하는 데에 목적이 있다.
즉, 별도의 냉각 장치 및 냉각 시스템 없이, 완전 밀폐된 내부의 압력차만을 이용하여, 내부를 냉각시키는 2단 가스 압축 수단을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 압력차를 이용한 냉각은 물론, 냉각에 사용된 가스가 재차, 유입되는 가스와 더불어, 압축되도록 함으로서, 에너지 효율의 극대화 및 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는, 2단 가스 압축 수단을 제공하는 하는 데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해 안출된 것으로서,
압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 있어서,
가스를 흡입, 압축하여, 압축된 압축가스를 필요한 곳으로 공급하는 압축가스냉각식2단가스압축부;
상기 압축가스냉각식2단가스압축부의 내부 일측에 형성되어, 압축가스냉각식2단가스압축부의 내부 압력차를 이용하여, 제 2냉각용압축가스를 통해 압축가스냉각식2단가스압축부의 내부가 냉각되도록 함과 동시에, 냉각에 사용된 제 2냉각용압축가스가 제 3압축가스로서 회수되어, 재차, 압축가스냉각식2단가스압축부를 통해 압축되도록 하여, 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는 압축가스압력차활용냉각부;로 구성되어,
압축가스냉각식2단가스압축부의 밀폐된 내부에 발생되는 압력차를 이용하여, 압축가스압력차활용냉각부를 통해, 압축가스냉각식2단가스압축부의 내부가 냉각되도록 함과 동시에, 내부 냉각으로 사용된 압축가스를 회수하여, 흡입되는 가스와 함께 재차 압축되도록 함으로서, 에너지의 효율 및 선순환이 동시에 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 압축가스냉각식2단가스압축부는,
저온의 가스를 흡입하고, 저마력의 용량을 가진, 압축가스냉각식2단가스압축부인 것을 특징으로 하고,
압축가스냉각식2단가스압축부는,
가스를 흡입하여, 1차적으로 압축하는 제 1가스압축임펠러가 위치하는 제 1가스흡입실;
상기 제 1가스흡입실에서 흡입, 압축된 제 1압축가스를 2차적으로 재차 압축하는 제 2가스압축임펠러가 위치하는 제 2가스흡입실;
상기 제 1가스흡입실과, 제 2가스흡입실의 사이에 형성되고, 가스가 흡입, 압축, 토출되도록 구동되는 가스압축스테이터, 가스압축로터, 가스압축샤프트가 위치하는 가스흡입압축실;로 구성되되,
완전 밀폐되어 형성되는 것과,
제 1가스흡입실의 압력을 'P1',
제 2가스흡입실의 압력을 'P2',
가스흡입압축실의 압력을 'P3'라 할 때,
부등식,
의 관계가 성립되도록, 압력이 생성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 이에 앞서 본 명세서는 특허등록청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이상의 구성 및 작용에서 상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면,
1. 가스를 흡입, 압축하고, 토출하는 과정 내에서, 토출되는 압축된 가스 이외에, 가스의 손실 없이, 구동, 냉각되도록 한다.
2. 냉각 효과는 향상시키되, 2단 가스 압축 수단을 냉각하기 위한 수단이 단순화되어, 제작 및 보수에 대한 원가 절감의 효과가 극대화된다.
3. 또한, 가스의 손실이 없으므로, 에너지 효율이 극대화되고, 버려지는 가스가 없도록 에너지의 선순환이 이루지도록 하는 매우 효과적인 발명이라 하겠다.
도 1은 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 대한 구성도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 대한 실시 예의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단의 실시 예의 단면도를 이용, 압축가스압력차활용냉각부를 통한 압축가스의 이동 경로를 간략하게 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 대한 또 다른 실시 예의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단의 전체적인 메커니즘을 간략하게 순서도로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 대한 선행기술의 대표도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 대한 개념도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 대한 실시 예의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단의 실시 예의 단면도를 이용, 압축가스압력차활용냉각부를 통한 압축가스의 이동 경로를 간략하게 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 대한 또 다른 실시 예의 단면도를 간략하게 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단의 전체적인 메커니즘을 간략하게 순서도로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 대한 선행기술의 대표도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단(1)에 대한 기능, 구성 및 작용을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 대한 구성도를 나타낸 것이며, 도 2는 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 대한 개념도를, 도 3은 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 대한 실시 예의 단면도를, 도 4는 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단의 실시 예의 단면도를 이용, 압축가스압력차활용냉각부를 통한 압축가스의 이동 경로를 간략하게 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은,
압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단(1)에 있어서,
가스를 흡입, 압축하여, 압축된 압축가스를 필요한 곳으로 공급하는 압축가스냉각식2단가스압축부(100);
상기 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부 일측에 형성되어, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부 압력차를 이용하여, 제 2냉각용압축가스(G2')를 통해 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부가 냉각되도록 함과 동시에, 냉각에 사용된 제 2냉각용압축가스(G2')가 제 3압축가스(G3)로서 회수되어, 재차, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)를 통해 압축되도록 하여, 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는 압축가스압력차활용냉각부(200);로 구성되어,
압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 밀폐된 내부에 발생되는 압력차를 이용하여, 압축가스압력차활용냉각부(200)를 통해, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부가 냉각되도록 함과 동시에, 내부 냉각으로 사용된 압축가스를 회수하여, 흡입되는 가스와 함께 재차 압축되도록 함으로서, 에너지의 효율 및 선순환이 동시에 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은,
압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부에 발생하는 압력차를 이용하여, 압축가스압력차활용냉각부(200)에 의해 생성되는 특정 유로를 따라, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부가 냉각되도록 하고,
또한, 특정 유로를 따라 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부를 냉각시킨 압축가스, 즉, 제 3압축가스(G3)를 회수하여, 재차 압축가스냉각식2단가스압축부(100)로 흡입, 압축되도록 함으로서,
압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부를 냉각시키기 위한 별도의 장치 없이, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부 냉각은 물론, 냉각에 사용된 압축가스를 회수하여, 재차 압축가스냉각식2단가스압축부(100)로 유입되도록 하여, 에너지 효율 및 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는, 압축가스냉각식2단가스압축부(100) 내부의 압력차를 이용하여 냉각되는 가스 압축 수단에 대한 기술이다.
좀 더 구체적으로 살펴보면,
압축가스냉각식2단가스압축부(100)는,
저온의 가스를 흡입하고, 저마력의 용량을 가진, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)로,
가스를 흡입하고, 흡입된 가스의 유동 및 토출을 안내하고, 외부로부터 내부에 위치, 결합된 가스압축스테이터(120), 가스압축로터(130), 가스압축샤프트(140), 가스압축임펠러(150)를 보호하는 가스압축하우징(110);
상기 가스압축하우징(110) 내부에 위치되는 고정자인 가스압축스테이터(120);
상기 가스압축하우징(110)의 내부에 위치되는 회전자인 가스압축로터(130);
상기 가스압축로터(130)와 결합되어 회전되는 가스압축샤프트(140);
상기 가스압축샤프트(140)의 단부에 결합되고, 가스압축샤프트(140)가 회전됨에 따라 회전되어, 가스를 흡입, 1차적으로 압축, 압축된 제 1압축가스(G1)를 생성시키는 제 1가스압축임펠러(150);
상기 가스압축샤프트(140)의 타단부에 결합되고, 가스압축샤프트(140)가 회전됨에 따라 회전되어, 제 1가스압축임펠러(150)를 통해 1차적으로 압축된 제 1압축가스(G1)를 2차적으로 재차 압축하여, 제 2압축가스(G2)를 생성, 토출시키는 제 2가스압축임펠러(160);
상기 제 1가스압축임펠러(150)로부터 토출되는 제 1압축가스(G1)가 제 2가스압축임펠러(160)로 흡입되도록 하는 2단가스압축통로(170);로 구성되어,
가스를 흡입, 흡입된 가스를 1, 2차 압축하여, 제 2압축가스(G2)를 필요한 곳에 공급할 수 있도록, 가스 및 압축가스의 흡입 및 토출이 원활하게 이루어지도록 한다.
이때, 가스압축하우징(110)은,
가스를 흡입하여, 1차적으로 압축하는 제 1가스압축임펠러(150)가 위치하는 제 1가스흡입실(111);
상기 제 1가스흡입실(111)에서 흡입, 압축된 제 1압축가스(G1)를 2차적으로 재차 압축하는 제 2가스압축임펠러(160)가 위치하는 제 2가스흡입실(112);
상기 제 1가스흡입실(111)과, 제 2가스흡입실(112)의 사이에 형성되고, 가스가 흡입, 압축, 토출되도록 구동되는 가스압축스테이터(120), 가스압축로터(130), 가스압축샤프트(140)가 위치하는 가스흡입압축실(113);로 구성되되,
가스가 최초로 흡입되고, 압축된 제 2압축가스(G2)가 최종으로 토출되는 곳을 제외하고, 제 1가스흡입실(111), 제 2가스흡입실(112), 가스흡입압축실(113)이 완전 밀폐 상태로 형성되어, 에너지 손실을 방지, 효율이 극대화되도록 한다.
이때, 제 1가스흡입실(111), 제 2가스흡입실(112), 가스흡입압축실(113)은,
서로 완전 밀폐되어 형성되도록 하고,
제 1가스흡입실(111)의 압력을 'P1',
제 2가스흡입실(112)의 압력을 'P2',
가스흡입압축실(113)의 압력을 'P3'라 할 때,
하기의 부등식,
의 관계가 성립되도록, 압력이 생성되도록 함으로서,
제 2가스흡입실(112)로부터 생성되는, 가스흡입압축실(113)을 냉각시키기 위한 제 2냉각용압축가스(G2')가, 제 2가스흡입실(112)에서 가스흡입압축실(113)을 지나, 제 1가스흡입실(111)로 유동되도록 한다.
압축가스압력차활용냉각부(200)는,
압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 제 2가스압축임펠러(160)의 근접한 위치에 형성되어, 제 2가스압축임펠러(160)에서 압축되는 제 2압축가스(G2)의 일부인 제 2냉각용압축가스(G2')가 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 가스압축하우징(110) 내부로 압력차에 의해 유입되도록 하는 냉각용2단압축가스유입모듈(210);
압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 제 1가스압축임펠러(150)의 근접한 위치에 형성되고, 상기 냉각용2단압축가스유입모듈(210)을 통해 유입되어, 압력차에 의해 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 가스압축하우징(110) 내부를 냉각시킨 제 2냉각용압축가스(G2')가 제 3압축가스(G3)로서 배출되도록 하는 냉각후2단압축가스배출모듈(220);
제 2냉각용압축가스(G2')가 상기 냉각용2단압축가스유입모듈(210)을 통해 유입, 가스압축하우징(110) 내부를 냉각시킨 후, 압력차에 의해 냉각후2단압축가스배출모듈(220)로 배출되어 생성되는 압력차압축가스냉각경로모듈(230);
상기 압력차압축가스냉각경로모듈(230)을 통해 배출되는 제 2냉각용압축가스(G2')가, 제 3압축가스(G3)로서 제 1가스압축임펠러(150)의 일측으로 유입되어, 제 1가스압축임펠러(150)에 의해 재차 압축되도록 생성되는 가스손실제로선순환경로모듈(240);로 구성되어,
압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부를 냉각시키기 위한 별도의 냉각 장치 없이, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부에 발생되는 압력차를 이용하여, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부를 냉각시킴은 물론, 가스손실제로선순환경로모듈(240)을 통해, 압축가스가 선순환되도록 함으로서,
가스 손실의 최소화로 인한 에너지 효율 및 에너지 선순환이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 냉각용2단압축가스유입모듈(210)은,
제 2가스흡입실(112)의 일측에서 가스흡입압축실(113)의 일측으로, 일정 직경(D1)으로 관통, 형성되어, 제 2가스흡입실(112)에서 생성되는 제 2압축가스(G2)의 일부인 제 2냉각용압축가스(G2')가, 가스흡입압축실(113)로 유입되도록 하는 2단압축가스활용냉각홀집합(211);으로 구성되어,
제 2가스흡입실(112)로부터 생성되는 제 2압축가스(G2)의 일부인 제 2냉각용압축가스(G2')가 압력차에 의해, 가스흡입압축실(113)로 유입되어, 가스흡입압축실(113)이 냉각되도록 하고,
냉각후2단압축가스배출모듈(220)은,
가스흡입압축실(113)의 일측에서 제 1가스흡입실(111)의 일측으로, 일정 직경(D2)으로 관통, 형성되어, 가스흡입압축실(113)에 위치한 제 2냉각용압축가스(G2')가, 제 1가스흡입실(111)로 유입되도록 하는 냉각후압축가스회수순환홀집합(221);으로 구성되어,
가스흡입압축실(113)을 냉각시킨 제 2냉각용압축가스(G2')가 압력차에 의해, 제 1가스흡입실(111)로 배출되도록 함으로서,
제 1가스흡입실(111), 제 2가스흡입실(112), 가스흡입압축실(113) 간, 가스 손실 없이, 유동되도록 하여, 에너지 효율이 극대화되도록 한다.
또한, 압력차압축가스냉각경로모듈(230);
2단압축가스활용냉각홀집합(211)을 통해, 제 2압축가스(G2)의 일부인 제 2냉각용압축가스(G2')의 유동에 대한 특정 경로가 생성되는 압력차압축가스냉각경로요소(231);
냉각후압축가스회수순환홀집합(221)을 통해, 제 2압축가스(G2)의 일부인 제 2냉각용압축가스(G2')의 유동에 대한 특정 경로가 생성되는 압력차압축가스배출경로요소(232);로 구성되고,
가스손실제로선순환경로모듈(240)은,
냉각후압축가스회수순환홀집합(221)을 통해 배출된 제 2냉각용압축가스(G2')가 제 3압축가스(G3)로서 순환되도록 하는, 제 3압축가스(G3)의 유동에 대한 특정 경로가 생성되는 압력차압축가스순환경로요소(241);로 구성되어,
제 2가스흡입실(112)로부터 생성된 제 2압축가스(G2)의 일부인 제 2냉각용압축가스(G2')가, 압력차에 의해, 가스흡입압축실(113)로 유입되고, 가스흡입압축실(113)을 냉각시킨 후, 제 1가스흡입실(111)로 유동, 제 1가스흡입실(111)로 유동되는 제 2냉각용압축가스(G2')가, 제 3압축가스(G3)로서 재차 제 1가스흡입실(111)로부터 압축되도록 하여,
에너지의 손실 없이, 에너지의 선순환이 이루어지도록 한다.
이때, 2단압축가스활용냉각홀집합(211)의 일정 직경을 'D1'이라 하고,
냉각후압축가스회수순환홀집합(221)의 일정 직경을 'D2'라 할 때,
하기의 부등식,
이는, 제 2가스흡입실(112)로부터 생성되는 제 2압축가스(G2)의 토출량에 대한 영향은 최소화하되, 압력차에 의해, 제 2압축가스(G2)의 일부인 제 2냉각용압축가스(G2')가 가스흡입압축실(113)로 유입되도록 하고,
압력차에 의해 가스흡입압축실(113)로 유입된 제 2냉각용압축가스(G2')가, 제 1가스흡입실(111)로 원활하게 유동, 배출되어, 순환되도록 함으로서,
에너지 효율이 극대화되도록 한다.
한편, 2단압축가스활용냉각홀집합(211)은,
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2냉각용압축가스(G2')가 유입되는 측, 즉, 제 2가스흡입실(112) 측의 단부를 사다리꼴 형상으로 형성하여, 제 1단면적(A1)과, 제 2단면적(A2)의 상관관계(베르누이의 정리)로, 제 2단면적(A2)에서의 제 2냉각용압축가스(G2')의 유동이 보다 적극적으로 활발하게 진행되도록 함으로서, 가스흡입압축실(113)로 특정 경로(압력차압축가스냉각경로요소, 231)를 따라 빠르게 진입되도록 할 수 있다.
또한, 냉각후압축가스회수순환홀집합(221) 역시, 상기 2단압축가스활용냉각홀집합(211)의 형상과 동일하게,
예를 들어, 가스흡입압축실(113)을 냉각시킨 제 2냉각용압축가스(G2')가 유입되는 측, 즉, 가스흡입압축실(113)의 단부 측을 사다리꼴 형상으로 형성하여, 제 1단면적(A1), 제 2단면적(A2)의 상관관계(베르누이의 정리)로, 제 2단면적(A2)에서의 제 2냉각용압축가스(G2')의 유동이 보다 적극적으로 활발하게 진행되도록 함으로서, 제 1가스흡입실(111)로 특정 경로(압력차압축가스배출경로요소, 232)를 따라 빠르게 진입되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명인 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단의 전체적인 메커니즘을 간략하게 순서도로 나타낸 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
따라서, 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있으므로, 본 발명의 실시 예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 아니되며 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
본 발명은 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단에 관한 것으로서, 이를 제작하는 제작업 및 판매업, 특히, 2단 가스 압축 수단이 활용되는 전반적인 산업현장 등, 다양한 산업분야 증진에 기여하는 데에 적용할 수 있다.
1: 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단
100: 압축가스냉각식2단가스압축부
110: 가스압축하우징 111: 제 1가스흡입실
112: 제 2가스흡입실 113: 가스흡입압축실
120: 가스압축스테이터 130: 가스압축로터
140: 가스압축샤프트 150: 제 1가스압축임펠러
160: 제 2가스압축임펠러 170: 2단가스압축통로
200: 압축가스압력차활용냉각부
210: 냉각용2단압축가스유입모듈 211: 2단압축가스활용냉각홀집합
220: 냉각후2단압축가스배출모듈 221: 냉각후압축가스회수순환홀집합
230: 압력차압축가스냉각경로모듈 231: 압력차압축가스냉각경로요소
232: 압력차압축가스배출경로요소 240: 가스손실제로선순환경로모듈
241: 압력차압축가스순환경로요소
D1: 2단압축가스활용냉각홀집합(211)의 직경
D2: 냉각후압축가스회수순환홀집합(221)의 직경
G1: 제 1압축가스(제 1가스압축실(111)에서 압축된 압축가스)
G2: 제 2압축가스
G2': 제 2냉각용압축가스(가스흡입압축실(113)로 유입되는 제 2압축가스(G2)의 일부)
G3: 제 3압축가스(제 1가스압축실(111)로 유입되는 제 2냉각용압축가스(G2'))
P1: 제 1가스흡입실(111)의 내부 압력
P2: 제 2가스흡입실(112)의 내부 압력
P3: 가스흡입압축실(113)의 내부 압력
100: 압축가스냉각식2단가스압축부
110: 가스압축하우징 111: 제 1가스흡입실
112: 제 2가스흡입실 113: 가스흡입압축실
120: 가스압축스테이터 130: 가스압축로터
140: 가스압축샤프트 150: 제 1가스압축임펠러
160: 제 2가스압축임펠러 170: 2단가스압축통로
200: 압축가스압력차활용냉각부
210: 냉각용2단압축가스유입모듈 211: 2단압축가스활용냉각홀집합
220: 냉각후2단압축가스배출모듈 221: 냉각후압축가스회수순환홀집합
230: 압력차압축가스냉각경로모듈 231: 압력차압축가스냉각경로요소
232: 압력차압축가스배출경로요소 240: 가스손실제로선순환경로모듈
241: 압력차압축가스순환경로요소
D1: 2단압축가스활용냉각홀집합(211)의 직경
D2: 냉각후압축가스회수순환홀집합(221)의 직경
G1: 제 1압축가스(제 1가스압축실(111)에서 압축된 압축가스)
G2: 제 2압축가스
G2': 제 2냉각용압축가스(가스흡입압축실(113)로 유입되는 제 2압축가스(G2)의 일부)
G3: 제 3압축가스(제 1가스압축실(111)로 유입되는 제 2냉각용압축가스(G2'))
P1: 제 1가스흡입실(111)의 내부 압력
P2: 제 2가스흡입실(112)의 내부 압력
P3: 가스흡입압축실(113)의 내부 압력
Claims (3)
- 압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단(1)에 있어서,
가스를 흡입, 압축하여, 압축된 압축가스를 필요한 곳으로 공급하는 압축가스냉각식2단가스압축부(100);
상기 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부 일측에 형성되어, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부 압력차를 이용하여, 제 2냉각용압축가스(G2')를 통해 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부가 냉각되도록 함과 동시에, 냉각에 사용된 제 2냉각용압축가스(G2')가 제 3압축가스(G3)로서 회수되어, 재차, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)를 통해 압축되도록 하여, 에너지의 선순환이 이루어지도록 하는 압축가스압력차활용냉각부(200);로 구성되어,
압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 밀폐된 내부에 발생되는 압력차를 이용하여, 압축가스압력차활용냉각부(200)를 통해, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)의 내부가 냉각되도록 함과 동시에, 내부 냉각으로 사용된 압축가스를 회수하여, 흡입되는 가스와 함께 재차 압축되도록 함으로서, 에너지의 효율 및 선순환이 동시에 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는,
압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단. - 제 1항에 있어서,
압축가스냉각식2단가스압축부(100)는,
저온의 가스를 흡입하고, 저마력의 용량을 가진, 압축가스냉각식2단가스압축부(100)인 것을 특징으로 하는,
압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단. - 제 1항에 있어서,
압축가스냉각식2단가스압축부(100)는,
가스를 흡입하여, 1차적으로 압축하는 제 1가스압축임펠러(150)가 위치하는 제 1가스흡입실(111);
상기 제 1가스흡입실(111)에서 흡입, 압축된 제 1압축가스(G1)를 2차적으로 재차 압축하는 제 2가스압축임펠러(160)가 위치하는 제 2가스흡입실(112);
상기 제 1가스흡입실(111)과, 제 2가스흡입실(112)의 사이에 형성되고, 가스가 흡입, 압축, 토출되도록 구동되는 가스압축스테이터(120), 가스압축로터(130), 가스압축샤프트(140)가 위치하는 가스흡입압축실(113);로 구성되되,
완전 밀폐되어 형성되는 것과,
제 1가스흡입실(111)의 압력을 'P1',
제 2가스흡입실(112)의 압력을 'P2',
가스흡입압축실(113)의 압력을 'P3'라 할 때,
부등식,
의 관계가 성립되도록, 압력이 생성되는 것을 특징으로 하는,
압력차를 이용하여 냉각시키는 압축가스압력차활용냉각부가 적용된 2단 가스 압축 수단.
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