| JPH0988873 | VACUUM PUMP |
LIM JONG-KUN (KR)
| JPH01170790A | ||||
| JP2007212112A | ||||
| JP2001234887A | ||||
| JP2001329911A |
유병옥 (KR)
| 내부에 공간이 형성된 상태로 밀폐된 하우징(100);과, 상기 하우징(100)의 내부로 구동축(210)이 삽입되는 구동모터(200);와, 상기 하우징(100)의 내부에 설치되되, 중심부가 상기 구동축(210)과 결합되어 회전되며, 중심부로부터 방사상의 벤트홀(310)이 형성된 원형의 임펠러(300);와, 상기 하우징(100)과 연통되며, 상기 벤트홀(310)에 외기를 공급하는 기체흡입관(400);과, 상기 하우징(100)과 연통되며, 내부에 질량인가 액체가 보관되는 액체실(500);과, 상기 액체실(500)에 보관된 질량인가 액체를 펌프(P)에 의해 상기 기체흡입관(400)으로 공급하는 액체주입관(600);과, 상기 하우징(100)과 연통되는 기체배출관(710)으로 상기 임펠러(300)에 의해 압축된 공기가 저장되는 고압용기(700);를 포함하는 것을 특징으로 하는 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서. |
| 청구항 1에 있어서, 상기 질량인가 액체는 부동액과 방식재 및 방부재가 혼합된 것을 특징으로 하는 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서. |
| 청구항 1에 있어서, 상기 하우징(100)은, 상기 하우징(100)의 바닥면에 돌출형성되어, 상기 기체배출관(710)을 감싸는 액체유입방지턱(110);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서. |
| 청구항 1에 있어서, 상기 기체흡입관(400)에 설치되어, 흡입 공기의 이물질을 걸러내고, 상기 임펠러(300)의 회전 소음이 외부로 방출되는 것을 방지하는 방음필터(410);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서. |
| 청구항 1에 있어서, 상기 액체주입관(600)에는 사용자의 조작에 의하여 질량인가 액체의 유입량이 조절되도록 설치되는 미세유량조절밸브(610);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서. |
| 청구항 1에 있어서, 상기 하우징(100)과 상기 구동모터(200)의 사이에 끼워지는 제1오링(120);과, 상기 하우징(100)과 상기 기체흡입관(400)의 사이에 끼워지는 제2오링(130);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서. |
본 발명은 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서에 관한 것으로서, 더 상세하게는 다수개의 벤트홀이 형성된 임펠러의 회전 시, 벤트홀에 기체와 질량인가 액체가 주기적으로 교차 주입되어 공기 대역 사이에 액주가 형성되고, 액주로 인하여 증가된 원심력으로 임펠러의 고속 회전을 유지시켜 전단의 기체를 압박함으로써 고압의 공기가 생산되는 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서에 관한 것이다.
컴프레서는 외부로부터 끌어들인 기체에 기계적 에너지(압력, 속도)를 가하여 기체의 부피를 축소시켜, 상기 역학적 에너지를 압력으로 바꾸어 고압의 기체를 얻는 장치로서 피스톤 방식, 스크류 방식, 터보 방식 등으로 제조되고 있다. 상기 컴프레서는 각종 에어공구, 에어브러쉬, 에어실린더 등 산업 현장에서 다양하게 활용되고 있다.
그러나, 일반적으로 사용되는 저용량 컴프레서는 피스톤 왕복 운동에 의존한 단순한 압축 방식이 사용되고 있다. 상기와 같은 방식은 공기 압축 시 피스톤 수와 왕복 사이클 시간에 의한 압축 맥동이 있으며, 피스톤의 상하 이동시 마찰에 의한 진동과 소음이 클 뿐만 아니라, 구조적 한계로 회전 사이클을 빠르게 할 수 없기 때문에 압축 사이클이 느리고 마찰 손실이 증가되어 에너지 효율이 낮은 문제점이 있었다.
또한, 중·대형 압축기로 사용되고 있는 스크류 방식은 특수 형태의 스크류 형상 가공에 고급 기술을 요구하여 제조 원가가 높을 뿐만 아니라, 스크류 마찰 면적의 과다한 크기로 고열이 수반되어 냉각 장치가 필요하다. 그리고, 스크류의 기밀 유지용 윤활류의 주기적 교체 등으로 인한 유지 보수 비용이 많이 들고, 고압의 압축 공기 생산이 어려운 문제점이 있었다.
또한, 대용량 공기 압축기로 사용되는 현재의 터보 압축기는 임펠러의 고속 회전에 의한 원심력에 의존한 공기압축방식으로 공기의 질량이 미미하여 적용 동력에 비하여 압축비가 낮다. 따라서, 고압 공기 생산을 위하여 다중 압축 과정을 거쳐야 하기 때문에, 기계가 복잡해 가격이 높아 대용량 분야에 국한되어 사용되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 다수개의 벤트홀이 형성된 임펠러의 회전 시, 벤트홀에 기체와 질량인가 액체가 주기적으로 교차 주입되어 공기 대역 사이에 액주가 형성되고, 액주로 인하여 증가된 원심력으로 임펠러의 고속 회전을 유지시켜 전단의 기체를 압박함으로써 고압의 공기가 생산되는 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서를 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서는, 내부에 공간이 형성된 상태로 밀폐된 하우징(100)과, 상기 하우징(100)의 내부로 구동축(210)이 삽입되는 구동모터(200)와, 상기 하우징(100)의 내부에 설치되되, 중심부가 상기 구동축(210)과 결합되어 회전되며, 중심부로부터 방사상의 벤트홀(310)이 형성된 원형의 임펠러(300)와, 상기 하우징(100)과 연통되며, 상기 벤트홀(310)에 외기를 공급하는 기체흡입관(400)과, 상기 하우징(100)과 연통되며, 내부에 질량인가 액체가 보관되는 액체실(500)과, 상기 액체실(500)에 보관된 질량인가 액체를 펌프에 의해 상기 기체흡입관(400)으로 공급하는 액체주입관(600)과, 상기 하우징(100)과 연통되는 기체배출관(710)으로 상기 임펠러(300)에 의해 압축된 공기가 저장되는 고압용기(700)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 질량인가 액체는 부동액과 방식재 및 방부재가 혼합된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징(100)의 바닥면에 돌출형성되어, 상기 기체배출관(710)을 감싸는 액체유입방지턱(110)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기체흡입관(400)에 설치되어, 흡입 공기의 이물질을 걸러내고, 상기 임펠러(300)의 회전 소음이 외부로 방출되는 것을 방지하는 방음필터(410)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 액체주입관(600)에는 사용자의 조작에 의하여 질량인가 액체의 유입량이 조절되도록 설치되는 미세유량조절밸브(610)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징(100)과 상기 구동모터(200)의 사이에 끼워지는 제1오링(120)과, 상기 하우징(100)과 상기 기체흡입관(400)의 사이에 끼워지는 제2오링(130)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다수개의 벤트홀이 형성된 임펠러의 회전 시, 벤트홀에 기체와 질량인가 액체가 주기적으로 교차 주입되어 공기 대역 사이에 액주가 형성되고, 액주로 인하여 증가된 원심력으로 임펠러의 고속 회전을 유지시켜 전단의 기체를 압박함으로써 고압의 공기가 생산되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서의 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서의 부분확대도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서의 임펠러의 분해사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서의 사용상태도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서의 임펠러에 질량인가 액체가 유입되는 것을 도시한 평면상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서의 단면도가 도시되어 있으며, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서의 부분확대도가 도시되어 있다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서의 임펠러의 분해사시도가 도시되어 있다. 도 1내지 도 3에 의하면, 본 발명에 따른 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서는 하우징(100), 구동모터(200), 임펠러(300), 기체흡입관(400), 액체실(500), 액체주입관(600), 고압용기(700)가 포함되어 있으며, 액체유입방지턱(110), 방음필터(410), 미세유량조절밸브(610), 제1오링(120), 제2오링(130)이 더 포함될 수 있다.
하우징(100)은 내부에 공간이 형성되어 있으며, 상기 하우징(100)의 내부 공간은 외부와 밀폐되어 있다. 또한, 상기 하우징(100)은 후술할 원형의 임펠러(300)의 회전이 용이하도록 원통형으로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 하우징(100)에는 제1오링(120)과 제2오링(130)이 형성된다. 상기 제1오링(120)은 상기 하우징(100)과 후술할 구동축(210)의 결합면에 끼워지며, 상기 제2오링은 상기 하우징(100)과 후술할 기체흡입관(400)의 결합면에 끼워져 상기 하우징(100)의 내부 공간을 밀폐시키는 역할을 한다.
구동모터(200)는 외부로부터 전원을 인가받아 작동되며, 중심부에는 회전력이 전달되도록 구동축(210)이 형성되어 있다. 또한, 상기 구동축(210)은 후술할 임펠러(300)와 결합되어 상기 구동모터(200)의 회전력을 임펠러(300)에 전달시킨다. 즉, 상기 임펠러(300)는 상기 구동모터(200)에 부하로서 연결되는 것이다. 한편, 상기 구동모터(200)는 고압의 공기가 압축될 수 있도록 5000RPM 이상의 고속으로 회전되는 고주파 모터가 바람직하다.
임펠러(300)는 상기 하우징(100)의 내부에 설치되며, 중심부로부터 방사상으로 벤트홀(310)이 형성되어 있다. 상기 임펠러(300)의 중심부는 상기 구동축(210)과 결합되며, 상기 구동축(210)이 회전됨에 따라 상기 임펠러(300)가 회전된다. 상기와 같이, 상기 임펠러(300)가 회전됨에 따라, 상기 벤트홀(310)에 유입된 공기는 교차 주입된 질량인가 액체(공기보다 약 780배의 질량을 가짐)의 원심력에 의하여 원주 방향으로 가속되어 압축된다. 따라서, 임펠러의 회전 저항이 미세하게 발생되고 이에 따라, 임펠러의 고속 회전이 유지되기 때문에 고압의 공기가 대량으로 생산되는 것이다.
*공기의 비중: 0.00128(g/㎤)
*4℃ 물의 비중: 1(g/㎤)
한편, 상기 임펠러(300)는 상기 임펠러(300)와 동일한 구성을 하고 있는 또 다른 임펠러(미도시)와 상하방향으로 다수개가 설치될 수도 있다. 상기 임펠러(300)의 개수가 2개라 가정하면, 상기 임펠러(300)에서 배출되는 고압의 공기를 또 다른 임펠러가 전달받아 상기 임펠러(300)와 동일한 방법으로 압축을 하게 된다. 즉, 2차례에 걸쳐 압축되어 더욱 강력한 압축공기를 얻어내는 것이다.
기체흡입관(400)은 상기 하우징(100)에 설치되며, 상기 벤트홀(310)과 연결된다. 전술한 바와 같이, 상기 임펠러(300)가 회동됨에 따라 상기 하우징(100)의 내부에 흡입력이 발생되며 이에 따라, 상기 벤트홀(310)의 중심부로 외부 공기가 유입된다.
한편, 상기 기체흡입관(400)에는 방음필터(410)가 형성되어 상기 방음필터(410)는 흡입되는 외부 기체의 먼지나 이물질을 걸러내는 역할과 상기 하우징(100)의 내부에서 발생되는 소음이 외부로 방출되는 역할을 한다. 상기 방음필터(410)는 사용 후 세척이 가능하고 영구적으로 사용이 가능하도록 제올라이트(zeolite), 활성탄소 계열의 합성수지 등의 재질이 바람직하다.
액체실(500)은 상기 하우징(100)에 연통되며, 상기 액체실(500)의 내부에는 질량인가 액체가 저장된다. 상기 액체실(500)의 내부에 저장되는 질량인가 액체는 저온에서도 결빙되지 않도록 부동액과, 질량인가 액체의 부식으로 인하여 질량인가 액체의 이동 경로가 연쇄적으로 부식되지 않도록 방식재 및 방부재가 혼합된 것이 바람직하다.
또한, 상기 질량인가 액체의 부동액과 방식재 및 방부재의 혼합비는 구동 환경에 따라 변동될 수 있는데, 일반적으로 부동액 90질량%와 방식재, 방부재의 혼합액 10질량%의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
액체주입관(600)은 상기 기체흡입관(400)과 상기 액체실(500)을 연결하며, 상기 액체실(500)에 보관된 질량인가 액체를 상기 기체흡입관(400)으로 유입시키는 역할을 한다. 또한, 상기 액체주입관(600)에는 펌프(P)가 설치되는데, 상기 펌프(P)는 상기 액체실(500)에 보관되어 있는 질량인가 액체를 상기 기체흡입관(400)으로 유입시키는 역할을 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 질량인가 액체를 이용한 터보컴프레서의 작동에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 4를 참조하여 상기 액체실(500)에 보관된 질량인가 액체가 상기 기체흡입관(400)으로 유입되는 과정을 설명한다.
상기 액체실(500)에 보관되어 있는 질량인가 액체는 상기 펌프(P)의 작동에 의하여 액체주입관(600)을 통하여 상기 기체흡입관(400)으로 유입된다. 상기 기체흡입관(400)으로 유입된 질량인가 액체는 상기 기체흡입관(400)으로 유입되는 기체와 함께 상기 임펠러(300)의 벤트홀(310)로 유입된다.
다음으로, 도 5를 참조하여 상기 임펠러(300)로 유입된 질량인가 액체와 기체로 이루어진 혼합기의 이동을 설명한다.
상기 기체흡입관(400)에 질량인가 액체가 연속적으로 주입되면, 일정 간격으로 배열된 방사형의 벤드홀(310) 내부에는 상기 임펠러(300)의 1회전당 상기 벤트홀(310)의 개수(n) 즉, 1/n만큼의 질량인가 액체가 상기 벤트홀(310)의 내부에 흡입된 공기층 사이에 일정한 대역으로 공기와 겹겹이 쌓이게 된다. 이에 따라, 상기 벤트홀(310)의 내부는 기체만 유입될 때보다 질량이 증가하게 된다.
따라서, 상기 임펠러(300)는 질량인가 액체에 의하여 질량(M)이 증가(780/n)되기 때문에, 동일한 모터의 회전력에 대비하여 원심력(CF=M*R*V2 , CF:원심력 M:질량 R:반지름 V:각속도)이 더 크게(약20~30배) 발생된다.
또한, 상기 벤트홀(310)에서 배출된 질량인가 액체는 자중에 의하여 상기 하우징(100)의 하부와 연통되어 있는 상기 액체실(500)에 저장되며, 기체는 후술할 고압용기(700)의 내부에 압축·저장된다. 즉, 질량인가 액체는 순환되어 사용된다.
고압용기(700)는 상기 하우징(100)관 연통된 기체배출관(710)을 통하여 상기 하우징(100)의 내부에서 생성된 고압의 공기가 압축·저장된다. 상기와 같이 상기 고압용기(700)에 저장된 압축공기는 산업 분야에서 다양하게 여러 목적으로 사용된다.
한편, 상기 하우징(100) 내부의 바닥면에는 도 4에 도시된 바와 같이, 액체유입방지턱(110)이 돌출형성된다. 또한, 상기 액체유입방지턱(110)은 상기 기체배출관(710)의 외부를 감싸며, 상기 벤트홀(310)에서 배출된 질량인가 액체가 상기 고압용기(700)의 내부로 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.
도면과 명세서에서 최적의 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Next Patent: RFID READER GENERATING SWITCHING SIGNAL AND POWER SAVING SYSTEM INCLUDING THE SAME