设置有压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置

技术领域

本发明涉及设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置，更详细地，涉及如下的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置，即，利用在完全密封的双级气体压缩装置内部产生的气体的压力差来对双级气体压缩装置的内部进行冷却，并且，通过回收用于冷却的气体并再次压缩来向有需要的地方供给压缩气体，从而实现能源效率的最大化及能源的良性循环。

背景技术

气体压缩装置作为用于增加气体压力或空气压力的机器，是指通过在存在连接装置的阻力的情况下排出高密度的气体来使压缩空气机、凿岩机等运转或用作空气驱动装置的压力源的机械装置。

即，作为通过叶轮的旋转驱动压缩气体的装置，是指用于向有需要的地方供给压缩气体的机械装置。

在这种气体压缩装置中，由于叶轮需要高速旋转，因此，驱动要素的冷却对于叶轮的旋转尤为重要。

冷却不仅对机械装置的性能产生影响，而且，直接联系到耐久性及使用寿命。

因此，气体压缩装置会采用多种冷却系统及冷却方式。

但是，本发明提供如下的双级气体压缩装置，即，无需单独的冷却装置及冷却系统，本身就可通过应用于低温、低马力的气体压缩装置来利用气体压缩装置的内部压力差进行冷却，并且，利用在内部产生的气体的压力差进行冷却。

而且，如图7a所示，作为有关设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的现有技术有韩国授权专利公报第10-1103245号的“压缩机马达冷却装置(以下，称为“现有技术1”)”，其中，压缩气体装置包括：压缩机，具有压缩机理；冷凝器，配置在高压侧，能够与上述压缩机进行流体交换；蒸发器，配置在低压侧，位于压缩机与冷凝器之间，能够与上述冷凝器进行流体交换；马达，与上述压缩机相连接，以按上述压缩机理驱动上述压缩机；以及壳体，包围上述压缩机和马达，上述压缩机马达冷却装置包括吸入组件，从气体供给源接收非压缩气体并向压缩机传递非压缩气体，上述吸入组件包括：吸入管，能够与上述气体供给源进行流体交换；压力下降装置，用于降低上述气体供给源的非压缩气体的压力，能够与上述吸入管进行流体交换；以及压缩机入口，用于从上述压力下降装置接收非压缩气体并向上述压缩机供给非压缩气体，上述气体压缩装置的低压侧包括蒸发器并沿着吸入组件侧延伸，上述壳体包括：入口通道，能够与形成在气体压缩装置的低压侧的气体供给源进行流体交换；以及出口通道，能够与上述压力下降装置进行流体交换，上述压力下降装置通过壳体从气体供给源吸出非压缩气体来冷却马达，通过毛刺回流管来使得非压缩气体向吸入组件回流，上述毛刺回流管具有朝向上述吸入组件延伸的排出点，从而通过气体推送来实现密封及半密封马达的冷却，上述气体推送通过位于气体压缩循环的低压侧的气体供给源来实现，上述气体推送通过马达壳体吸出非压缩气体并以能够在贯通马达后从上述壳体向吸入组件回流的方式使压力充分下降，如上所述的压力下降通过吸入组件中的装置来形成，即喷嘴和间隔组件或位于压缩机入口上游的文丘里管等，通过在与马达相邻的马达壳体部所形成的冷却夹套来使液体或其他冷却液体进行循环，由此实现额外的马达冷却。

如图7b所示，另一现有技术有韩国授权专利公报第10-1052513号的“用于多级压缩机的冷却循环装置(以下，称为“现有技术2”)”，上述用于多级压缩机的冷却循环装置包括：加热部，设置在用于使超低温气体流入及排出的气体供给管线上，用于将超低温气体加热到常温；第一压缩机，设置在加热部的后端，用于将加热成常温的气体压缩为高温高压的气体；第一中间冷却机，用于降低在第一压缩机被压缩的压缩气体的温度；第二压缩机，用于将从第一中间冷却机产生的温度降低的压缩气体压缩成高温高压状态；第二中间冷却机，设置在第二压缩机的后端，对在再次压缩的过程中处于高温状态的压缩气体进行冷却并排出；制冷剂循环管线，以在加热部、第一中间冷却机、第二中间冷却机之间形成循环的方式设置，实现热交换；以及制冷剂供给调节部，设置在制冷剂循环管线上，在压缩机前端将超低温气体加热成常温气体，在各个压缩机的后端提供使得制冷剂以实现冷却的方式进行循环的冷却系统，因此，通过简单的循环结构来实现无需设置用于再次冷却制冷剂的额外的冷却系统，由此可通过简化设备来减少设置费用及运行成分，可有效实现热量管理。

如上所述，上述现有技术1及现有技术2的技术领域与本发明的技术领域相同，虽然在发明的基本结构要素及用于冷却气体压缩装置这一发明的目的方面存在相似或相同的技术概念，但是，在发明的技术问题、发明的效果及技术方案层面上存在差异。

即，用于实现发明的技术目的并实现其效果的发明的具体技术方案(结构要素)存在技术特征上的差异。

因此，不同于包括上述现有技术1及现有技术2在内的现有的气体压缩装置的冷却系统，本发明仅基于本发明的技术问题(发明的目的)、技术方案(结构要素)及发明的效果来体现其技术特征。

现有技术文献

专利文献

文献01：韩国授权专利公报第10-1103245号(2011年12月30日授权)

文献02：韩国授权专利公报第10-1052513号(2011年07月22日授权)

发明内容

技术问题

对此，为了解决上述现有的问题，本发明的目的在于，提供如下的双级气体压缩装置，即，除排出的压缩气体外，以无气体损失的方式进行驱动、冷却。

换言之，本发明的目的在于，提供如下的双级气体压缩装置，即，无需额外的冷却装置及冷却系统，仅利用完全密封的内部的压力差对内部进行冷却。

并且，本发明的另一目的在于，提供如下的双级气体压缩装置，即，不仅利用压力差进行冷却，而且，使得用于冷却的气体再次与流入的气体一同被压缩，从而实现能源效率的最大化及能源的良性循环。

技术方案

本发明用于实现上述目的，本发明的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的特征在于，包括：压缩气体冷却式双级气体压缩部，通过吸入并压缩气体来向有需要的地方供给压缩后的压缩气体；以及压缩气体压力差应用冷却部，形成在上述压缩气体冷却式双级气体压缩部的内部一侧，利用压缩气体冷却式双级气体压缩部的内部压力差并通过第二冷却用压缩气体对压缩气体冷却式双级气体压缩部的内部进行冷却，同时回收用于冷却的第二冷却用压缩气体来作为第三压缩气体并再次通过压缩气体冷却式双级气体压缩部进行压缩，从而实现能源的良性循环，利用在压缩气体冷却式双级气体压缩部的密封的内部产生的压力差并通过压缩气体压力差应用冷却部对压缩气体冷却式双级气体压缩部的内部进行冷却，同时通过回收用于冷却内部的压缩气体来使得其再次与所吸入的气体一同被压缩，从而同时实现能源效率的最大化及良性循环。

在此情况下，本发明的特征在于，压缩气体冷却式双级气体压缩部能够吸入低温气体并具有低马力的容量，并且，本发明的特征在于，压缩气体冷却式双级气体压缩部包括：第一气体吸入室，设置有第一气体压缩叶轮，上述第一气体压缩叶轮用于吸入气体并进行第一次压缩；第二气体吸入室，设置有第二气体压缩叶轮，上述第二气体压缩叶轮用于对在上述第一气体吸入室吸入、压缩的第一压缩气体再次进行第二次压缩；以及气体吸入压缩室，形成在上述第一气体吸入室与第二气体吸入室之间，设置有用于吸入气体、压缩气体、排出气体的气体压缩定子、气体压缩转子及气体压缩轴，上述压缩气体冷却式双级气体压缩部以完全密封的方式形成，当设第一气体吸入室的压力为“P1”、第二气体吸入室的压力为“P2”、气体吸入压缩室的压力为“P3”时，生成的压力满足不等式P1＜P3＜P2。

另一方面，在本说明书中的发明要求保护范围中所使用的术语或单词不应以通常所理解的含义或词典中的含义加以限定解释，基于本发明人可以为了以最优方法说明其自身的发明而适当定义术语概念的原则，应以符合本发明的技术思想的含义和概念加以解释。

因此，本说明书中所记载的实施例和附图示出的结构仅为本发明的最优选实施例，并不代表本发明的全部技术思想，因此，应当理解的是，可在本发明的申请时间点上存在能够代替其的各种等同技术方案和变形例。

发明的效果

具有上述结构及作用的本发明具有如下的效果。

第一、在吸入、压缩、排出气体的过程中，除排除的压缩气体外，能够以无气体损失的方式进行驱动、冷却。

第二、可提高冷却效果并通过简化用于冷却双级气体压缩装置的装置来最大限度地减少制造成本及维修成本。

第三、由于没有气体损失，因此，不仅可使能源效率最大化，而且，可通过实现能源的良性循环来防止浪费气体。

附图说明

图1为示出本发明的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的结构图。

图2为示出本发明的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的示意图。

图3为简要示出本发明实施例的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的剖视图。

图4为利用本发明实施例的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的剖视图来简要示出通过压缩气体压力差应用冷却部形成的压缩气体的移动路径的图。

图5为简要示出本发明另一实施例的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的剖视图。

图6为简要示出本发明的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的整体机理的流程图。

图7a为示出与本发明的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置相关的现有技术1的代表图。

图7b为示出与本发明的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置相关的现有技术2的代表图。

附图标记的说明

1：设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置

100：压缩气体冷却式双级气体压缩部

110：气体压缩壳体 111：第一气体吸入室

112：第二气体吸入室 113：气体吸入压缩室

120：气体压缩定子 130：气体压缩转子

140：气体压缩轴 150：第一气体压缩叶轮

160：第二气体压缩叶轮 170：双级气体压缩通道

200：压缩气体压力差应用冷却部

210：冷却用双级压缩气体流入模块

211：双级压缩气体应用冷却孔组

220：冷却后双级压缩气体排出模块

221：冷却后压缩气体回收循环孔组

230：压力差压缩气体冷却路径模块

231：压力差压缩气体冷却路径要素

232：压力差压缩气体排出路径要素

240：无气体损失良性循环路径模块

241：压力差压缩气体循环路径要素

D1：双级压缩气体应用冷却孔组211的直径

D2：冷却后压缩气体回收循环孔组221的直径

G1：第一压缩气体(在第一气体压缩室111中被压缩的压缩气体)

G2：第二压缩气体

G2’：第二冷却用压缩气体(流入到气体吸入压缩室113的第二压缩气体G2的一部分)

G3：第三压缩气体(流入到第一气体压缩室111的第二冷却用压缩气体G2’)

P1：第一气体吸入室111的内部压力

P2：第二气体吸入室112的内部压力

P3：气体吸入压缩室113的内部压力

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置1的功能、结构及作用。

图1为示出本发明的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的结构图，图2为示出本发明的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的示意图，图3为简要示出本发明实施例的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的剖视图，图4为利用本发明实施例的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的剖视图来简要示出通过压缩气体压力差应用冷却部形成的压缩气体的移动路径的图。

如图1至图4所示，本发明的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置1的特征在于，包括：压缩气体冷却式双级气体压缩部100，通过吸入并压缩气体来向有需要的地方供给压缩后的压缩气体；以及压缩气体压力差应用冷却部200，形成在上述压缩气体冷却式双级气体压缩部100的内部一侧，利用压缩气体冷却式双级气体压缩部100的内部压力差并通过第二冷却用压缩气体G2’对压缩气体冷却式双级气体压缩部100的内部进行冷却，同时回收用于冷却的第二冷却用压缩气体G2’来作为第三压缩气体G3并再次通过压缩气体冷却式双级气体压缩部100进行压缩，从而实现能源的良性循环，利用在压缩气体冷却式双级气体压缩部100的密封的内部产生的压力差并通过压缩气体压力差应用冷却部200对压缩气体冷却式双级气体压缩部100的内部进行冷却，同时通过回收用于冷却内部的压缩气体来使得其再次与所吸入的气体一同被压缩，从而同时实现能源效率的最大化及良性循环。

即，本发明涉及如下的利用压缩气体冷却式双级气体压缩部100内部的压力差进行冷却的气体压缩装置，即，利用在压缩气体冷却式双级气体压缩部100的内部产生的压力差来随着通过压缩气体压力差应用冷却部200生成的特定流路冷却压缩气体冷却式双级气体压缩部100的内部，并且，使得沿着特定流路冷却压缩气体冷却式双级气体压缩部100的内部的压缩气体作为第三压缩气体G3被回收并再次被压缩气体冷却式双级气体压缩部100吸入、压缩，由此，无需设置额外的用于冷却压缩气体冷却式双级气体压缩部100的内部的装置即可对压缩气体冷却式双级气体压缩部100的内部进行冷却，不仅如此，通过回收用于冷却的压缩气体来使其再次流入到压缩气体冷却式双级气体压缩部100，从而实现能源效率的最大化及能源的良性循环。

更具体地，作为能够吸入低温气体并具有低马力的容量的压缩气体冷却式双级气体压缩部100，压缩气体冷却式双级气体压缩部100包括：气体压缩壳体110，用于吸入气体并引导所吸入的气体的流动及排出，保护设置及结合在内部的气体压缩定子120、气体压缩转子130、气体压缩轴140、气体压缩叶轮150、160不受外部影响；气体压缩定子120，属于位于上述气体压缩壳体110内部的定子；气体压缩转子130，属于位于上述气体压缩壳体110内部的转子；气体压缩轴140，与上述气体压缩转子130相结合并旋转；第一气体压缩叶轮150，与上述气体压缩轴140的端部相结合，随着气体压缩轴140的旋转而旋转，吸入气体并进行第一次的压缩，从而生成压缩的第一压缩气体G1；第二气体压缩叶轮160，与上述气体压缩轴140的另一端部相结合，随着气体压缩轴140的选择而旋转，通过再次对由第一气体压缩叶轮150进行第一次压缩的第一压缩气体G1进行第二次压缩来生成第二压缩气体G2并排出；以及双级气体压缩通道170，使得从上述第一气体压缩叶轮150排出的第一压缩气体G1被第二气体压缩叶轮160吸入，由此，通过吸入气体并对所吸入的气体进行第一次压缩、第二次压缩来向有需要的地方进行供给，从而可使得气体及压缩气体的吸入及排出变得顺畅。

在此情况下，气体压缩壳体110包括：第一气体吸入室111，设置有第一气体压缩叶轮150，上述第一气体压缩叶轮150用于吸入气体并进行第一次压缩；第二气体吸入室112，设置有第二气体压缩叶轮160，上述第二气体压缩叶轮160用于对在上述第一气体吸入室111吸入、压缩的第一压缩气体G1再次进行第二次压缩；以及气体吸入压缩室113，形成在上述第一气体吸入室111与第二气体吸入室112之间，设置有用于吸入气体、压缩气体、排出气体的气体压缩定子120、气体压缩转子130及气体压缩轴140，除最初吸入气体并最终排出所压缩的第二压缩气体G2的地方外，第一气体吸入室111、第二气体吸入室112、气体吸入压缩室113处于完全密封状态，因此，可防止能源损失并实现能源效率的最大化。

在此情况下，第一气体吸入室111、第二气体吸入室112、气体吸入压缩室113以相互完全密封的方式形成，当设第一气体吸入室111的压力为“P1”、第二气体吸入室112的压力为“P2”、气体吸入压缩室113的压力为“P3”时，生成的压力满足不等式P1＜P3＜P2，由此，使得从第二气体吸入室112生成且用于冷却气体吸入压缩室113的第二冷却用压缩气体G2’从第二气体吸入室112经过气体吸入压缩室113流动到第一气体吸入室111。

本发明的特征在于，压缩气体压力差应用冷却部200包括：冷却用双级压缩气体流入模块210，形成在靠近压缩气体冷却式双级气体压缩部100的第二气体压缩叶轮160的位置，使得在第二气体压缩叶轮160压缩的作为第二压缩气体G2的一部分的第二冷却用压缩气体G2’因压力差流入到压缩气体冷却式双级气体压缩部100的气体压缩壳体110内部；冷却后双级压缩气体排出模块220，形成在靠近压缩气体冷却式双级气体压缩部100的第一气体压缩叶轮150的位置，使得通过上述冷却用双级压缩气体流入模块210流入且利用压力差对压缩气体冷却式双级气体压缩部100的气体压缩壳体110内部进行冷却的第二冷却用压缩气体G2’作为第三压缩气体G3排出；压力差压缩气体冷却路径模块230，以在通过上述冷却用双级压缩气体流入模块210流入并对气体压缩壳体110内部进行冷却后因压力差而向冷却后双级压缩气体排出模块220排出来生成第二冷却用压缩气体G2’；以及无气体损失良性循环路径模块240，在使通过上述压力差压缩气体冷却路径模块230排出的第二冷却用压缩气体G2’作为第三压缩气体G3流入到第一气体压缩叶轮150的一侧后，再次被第一气体压缩叶轮150压缩，由此，无需设置额外的用于冷却压缩气体冷却式双级气体压缩部100的内部的装置，可通过在压缩气体冷却式双级气体压缩部100的内部产生的压力差对压缩气体冷却式双级气体压缩部100的内部进行冷却，不仅如此，通过无气体损失良性循环路径模块240来使得压缩气体能够良性循环，由此最大限度地减少气体损失，从而实现能源效率的最大化及能源的良性循环。

在此情况下，冷却用双级压缩气体流入模块210由双级压缩气体应用冷却孔组211构成，上述双级压缩气体应用冷却孔组211按规定直径D1从第二气体吸入室112的一侧朝向气体吸入压缩室113的一侧贯通而成，使得作为在第二气体吸入室112生成的第二压缩气体G2的一部分的第二冷却用压缩气体G2’向气体吸入压缩室113流入，作为在第二气体吸入室112生成的第二压缩气体G2的一部分的第二冷却用压缩气体G2’因压力差而向气体吸入压缩室113流入并对气体吸入压缩室113进行冷却，冷却后双级压缩气体排出模块220由冷却后压缩气体回收循环孔组221构成，上述冷却后压缩气体回收循环孔组221按规定直径D2从气体吸入压缩室113的一侧朝向第一气体吸入室111的一侧贯通而成，使得位于气体吸入压缩室113的第二冷却用压缩气体G2’向第一气体吸入室111流入，通过使得冷却气体吸入压缩室113的第二冷却用压缩气体G2’因压力差而向第一气体吸入室111排出，来以无气体损失的方式在第一气体吸入室111、第二气体吸入室112、气体吸入压缩室113之间形成气体流动，从而实现能源效率的最大化。

并且，压力差压缩气体冷却路径模块230包括：压力差压缩气体冷却路径要素231，通过双级压缩气体应用冷却孔组211来针对作为第二压缩气体G2的一部分的第二冷却用压缩气体G2’的流动形成特定路径；以及压力差压缩气体排出路径要素232，通过冷却后压缩气体回收循环孔组221来针对作为第二压缩气体G2的一部分的第二冷却用压缩气体G2’的流动形成特定路径，无气体损失良性循环路径模块240由压力差压缩气体循环路径要素241构成，上述压力差压缩气体循环路径要素241针对第三压缩气体G3的流动形成特定路径，使得通过冷却后压缩气体回收循环孔组221排出的第二冷却用压缩气体G2’作为第三压缩气体G3循环，作为从第二气体吸入室112生成的第二压缩气体G2的一部分的第二冷却用压缩气体G2’因压力差向气体吸入压缩室113流入，在对气体吸入压缩室113进行冷却后向第一气体吸入室111流动，使得向第一气体吸入室111的第二冷却用压缩气体G2’作为第三压缩气体G3再次在第一气体吸入室111被压缩，从而以无能源损失的方式实现能源的良性循环。

在此情况下，当设双级压缩气体应用冷却孔组211的规定直径为“D1”且冷却后压缩气体回收循环孔组221的规定直径为“D2”时，应满足不等式D1＜D2。

由此，可最大限度地减少对于在第二气体吸入室112生成的第二压缩气体G2的排出量造成的影响，使得作为第二压缩气体G2的一部分的第二冷却用压缩气体G2’因压力差向气体吸入压缩室113流入，并使得因压力差而向气体吸入压缩室113流入的第二冷却用压缩气体G2’顺畅地向第一气体吸入室111流动、排出并循环，从而实现能源效率的最大化。

另一方面，如图5所示，在双级压缩气体应用冷却孔组211中，使得第二冷却用压缩气体G2’流入的一侧形成梯形形状，即，使第二气体吸入室112侧的端部形成梯形形状，通过第一截面积A1与第二截面积A2之间的相关关系(伯努利定理)来使得在第二截面积A2形成的第二冷却用压缩气体G2’的流动变得更为积极、顺畅，由此，可实现沿着特定路径(压力差压缩气体冷却路径要素231)快速进入到气体吸入压缩室113。

并且，冷却后压缩气体回收循环孔组221的形状也与上述双级压缩气体应用冷却孔组211的形状相同，例如，使得冷却气体吸入压缩室113的第二冷却用压缩气体G2’流入一侧形成梯形形状，即，使气体吸入压缩室113的端部侧形成梯形形状，通过第一截面积A1与第二截面积A2之间的相关关系(伯努利定理)来使得在第二截面积A2形成的第二冷却用压缩气体G2’的流动变得更为积极、顺畅，由此，可实现沿着特定路径(压力差压缩气体排出路径要素232)快速进入到第一气体吸入室111。

图6为简要示出本发明的设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置的整体机理的流程图。

如上所述，本发明并不限定于以上实施例，显而易见的是，在不脱离本发明的思想及范围的情况下，本发明所属技术领域的普通技术人员可进行多种修改及变形。

因此，由于可在不脱离技术思想或主要特征的前提下通过多种实施方式实施，因此，本发明的实施例在所有层面上仅属于简单的例示，不应以限定性地进行解释，可实施多种变形。

产业上的可利用性

本发明涉及设置有利用压力差进行冷却的压缩气体压力差应用冷却部的双级气体压缩装置，可用于促进各种工业领域的发展，例如，生产其的制造行业及销售行业，尤其，有利于促进利用双级气体压缩装置的所有工业现场的发展等。