特許 7246110 エネルギー変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-16

(45)【発行日】2023-03-27

(54)【発明の名称】エネルギー変換装置

(51)【国際特許分類】

   F03G 7/00 20060101AFI20230317BHJP

   F01B 7/16 20060101ALI20230317BHJP

   F01B 11/00 20060101ALI20230317BHJP

   F25B 30/02 20060101ALI20230317BHJP

【ＦＩ】

F03G7/00 B

F01B7/16

F01B11/00

F25B30/02

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021578207

(86)(22)【出願日】2020-06-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-15

(86)【国際出願番号】 KR2020008263

(87)【国際公開番号】W WO2020262975

(87)【国際公開日】2020-12-30

【審査請求日】2021-12-27

(31)【優先権主張番号】10-2019-0077110

(32)【優先日】2019-06-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】522000430

【氏名又は名称】キム、ビョンシク

【氏名又は名称原語表記】ＫＩＭ， Ｂｙｅｏｎｇｓｉｋ

【住所又は居所原語表記】１０８－５０３， １２， Ｂａｅｋｂｅｏｍ－ｒｏ ３７－ｇｉｌ Ｍａｐｏ－ｇｕ Ｓｅｏｕｌ ０４１９３ （ＫＲ）

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】キム、ビョンシク

【審査官】池田 匡利

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２９３５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１８－０００５１５１（ＫＲ，Ａ）

【文献】韓国公開実用新案第２０００－０００８７１６（ＫＲ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０３Ｇ ７／００

Ｆ０１Ｂ ７／１６

Ｆ０１Ｂ １１／００

Ｆ２５Ｂ ３０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピストンと、前記ピストン中心線上の一側に具備されたピストンロードと、前記ピストンを間に置いて相対的に可変される第１圧力空間と第２圧力空間が区画形成されたシリンダーと、前記第１圧力空間及び前記第２圧力空間でそれぞれ外気を選択的に開放及び閉鎖する外気開閉部を含むエネルギー変換モジュールと、
内部に流体を含んで前記第１圧力空間に具備されて圧縮及び膨脹する第１ベローズと、
内部に流体を含んで前記第２圧力空間に具備されて圧縮及び膨脹する第２ベローズと、
前記シリンダー外部に位置するが、前記第１ベローズと前記第２ベローズを相互連結して閉空間を形成し、圧力によって内部に収容された流体が移動する流体移動管と、
前記第１ベローズの一側面を加圧する第１ベローズ加圧部と、
前記第２ベローズの一側面を加圧する第２ベローズ加圧部と、
前記第１ベローズ加圧部に駆動力を伝達する第１モータと、及び
前記第２ベローズ加圧部に駆動力を伝達する第２モータを含むエネルギー変換装置。

【請求項2】

前記第１ベローズ及び前記第２ベローズそれぞれは、
前記シリンダーの両端部内側にそれぞれ装着され、前記ピストンロードの軸方向にそれぞれ中空が形成され、弾性を有する流体収容部で形成されたことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換装置。

【請求項3】

前記第１ベローズ及び前記第２ベローズそれぞれは、
内部に２以上の隔室が形成されるように隔壁が形成されて前記隔壁に流体移動ホールが形成されたことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換装置。

【請求項4】

前記第１ベローズ加圧部は、
前記第１圧力空間で前記ピストンロードに外周面に沿ってスライディングされるように装着されて加圧のための引張力を伝達する第１引張ロードと、前記第１引張ロードの前記ピストン方向端部で折曲されて形成されて前記第１ベローズを前記ピストンロードの軸方向に加圧して圧縮する第１加圧板を含むことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換装置。

【請求項5】

前記第２ベローズ加圧部は、
前記第２圧力空間で前記ピストンロードの軸方向に配置されて加圧のための引張力を伝達する第２引張ロードと、前記第２引張ロードの前記ピストン方向端部で折曲されて形成されて前記第２ベローズを前記ピストンロードの軸方向に加圧する第２加圧板と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換装置。

【請求項6】

内部に前記エネルギー変換モジュールを収容し、前記外気を圧縮された圧縮空気で収容するシリンダータンクをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のエネルギー変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力差を利用したエネルギー変換装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

真空状態または真空類似状態(低真空状態)とこれと相互対面する空圧状態または圧縮空圧状態は、結局運動エネルギー及びこれによる電力エネルギーを生成することができる手段で利用されることができる。すなわち、シリンダー内のピストンを間に置いて人為的に一側に真空を生成して他側に高圧状態を形成すれば、この二つの間の圧力差によってピストンの往復運動を誘導することができるし、このような往復運動を利用して電力エネルギーを生成することができる。

【0003】

従来の類似な発明としては、空気圧を通じて油圧を生成して生成された油圧及び空気圧でエネルギーを保存して変換する大韓民国登録特許第０３０４８６３号「エネルギー保存及び変換装置」がある。大韓民国登録特許第０３０４８６３号は圧縮空気タンクを利用して空油圧変換器で油圧を生成し、空圧利用手段及び油圧利用手段を作動させて用途に合うエネルギーを生成する技術に関するものである。

【0004】

しかし、従来発明は保存された圧縮空気を利用した空油圧変換に焦点が合わせられていてピストン往復運動を生成する圧力差を最大化するための構成や圧力差を形成するための効率的な方法を提示していることはできない。

【0005】

したがって、ピストンの往復運動が相互連動されるように構成しながら空圧差を手軽く構成することができるエネルギー変換装置に対する研究の必要性が頭をもたげる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、前記のような必要性に基づいて導出されたものであり、本発明の第１目的はシリンダーの圧力空間を真空状態と空圧状態で両分して相互に圧力差を形成することで、運動エネルギーを生成して変換することができるエネルギー変換装置を提供することにある。

【0007】

本発明の第２目的は、嵩が大きいシリンダー内部にベローズを挿入して嵩を占めることで効率的にシリンダーの両分された圧力空間に圧力差を形成することができるエネルギー変換装置を提供することにある。

【0008】

本発明の第３目的は、嵩が大きいシリンダーの両分された空間に一対のベローズが各挿入されて、ある一つのベローズ圧縮及び他の一つのベローズの膨張が相互連動されるようにしてシリンダー空間の真空形成を効率的にできるエネルギー変換装置を提供することにある。

【0009】

本発明の第４目的は、シリンダーの両分された空間に挿入された一対のベローズに加圧部を置いて真空状態を作ることができるエネルギー変換装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記のような本発明の目的は、ピストンと、ピストン中心線上の一側に具備されたピストンロードと、ピストンを間に置いて相対的に可変される第１圧力空間と第２圧力空間が区画形成されたシリンダーと、第１圧力空間及び前記第２圧力空間でそれぞれ外気を選択的に開放及び閉鎖する外気開閉部を含むエネルギー変換モジュールと、内部に流体を含んで第１圧力空間に具備されて圧縮及び膨脹する第１ベローズと、内部に流体を含んで第２圧力空間に具備されて圧縮及び膨脹する第２ベローズと、シリンダー外部に位置するが、第１ベローズと第２ベローズを相互連結して閉空間を形成し、圧力によって内部に収容された流体が移動する流体移動管と、前記第１ベローズの一側面を加圧する第１ベローズ加圧部と、第２ベローズの一側面を加圧する第２ベローズ加圧部と、第１ベローズ加圧部に駆動力を伝達する第１モータと、及び第２ベローズ加圧部に駆動力を伝達する第２モータを含むエネルギー変換装置を提供することで達成されることができる。

【0011】

また、第１ベローズ及び第２ベローズそれぞれは、シリンダーの両端部内側に各装着され、ピストンロードの軸方向にそれぞれ中空が形成され、弾性を有する流体収容部で形成されたものであることがある。

【0012】

第１ベローズ及び第２ベローズそれぞれは、内部に２以上の隔室が形成されるように隔壁が形成されて隔壁に流体移動ホールが形成されたものであることがある。
第１ベローズ加圧部は、第１圧力空間でピストンロードに外周面に沿ってスライディングされるように装着されて加圧のための引張力を伝達する第１引張ロードと、第１引張ロードのピストン方向端部で折曲されて形成されて第１ベローズをピストンロードの軸方向に加圧して圧縮する第１加圧板を含むものであることがある。

【0013】

第２ベローズ加圧部は、第２圧力空間でピストンロードの軸方向に配置されて加圧のための引張力を伝達する第２引張ロードと、第２引張ロードのピストン方向端部で折曲されて形成されて第２ベローズをピストンロードの軸方向に加圧する第２加圧板を含むものであることがある。

【0014】

エネルギー変換装置は内部にエネルギー変換モジュールを収容し、外気を圧縮された圧縮空気で収容するシリンダータンクをさらに含むものであることがある。

【発明の効果】

【0015】

前記のような本発明の一実施例によれば、シリンダーの圧力空間を真空状態と空圧状態で両分して交互的に圧力差を形成することでピストンの運動エネルギーを生成してこれを他の必要なエネルギーに変換することができる効果がある。

【0016】

そして、エネルギー変換装置において嵩が大きいシリンダー内部にベローズを挿入して嵩を占めることで、効率的にシリンダーの両分された圧力空間に圧力差を形成することができる効果がある。

【0017】

また、嵩が大きいシリンダーの両分された空間に一対のベローズが各挿入されてある一つのベローズ圧縮及び他の一つのベローズの膨張が相互連動されるようにしてシリンダー空間の真空形成を効率的にできる効果がある。

【0018】

一方、シリンダーの両分された空間に挿入された一対のベローズに加圧部を置いて真空ポンプなしも真空状態を作ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明であるエネルギー変換装置の一実施例の断面構造を概略的に示した構造図である。

【図2】本発明であるエネルギー変換装置の一実施例構成のうちでベローズＡの断面を示した断面図である。

【図3】本発明であるエネルギー変換装置の一実施例の一方向での作動状態を示した図面である。

【図4】本発明であるエネルギー変換装置の一実施例の他の方向での作動状態を示した図面である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面ら及び添付図面らに記載した内容らを参照して本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明が実施例によって制限されるか、または限定されるものではない。

【0021】

下で説明する実施例らには多様な変更が加えられることができる。下で説明する実施例らは実施形態に対して限定しようとするものではなくて、これらに対するすべての変更、均等物乃至代替物を含むものとして理解されなければならない。

【0022】

一方、本発明を説明するにおいて、関連される公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曇ることがあると判断される場合には、その詳細な説明を略するであろう。そして、本明細書で使用される用語(terminology)らは本発明の実施例を適切に表現するために使用された用語であり、これは使用者、運用者の意図または本発明が属する分野の慣例などによって変わることがある。よって、本用語に対する定義は本明細書全般にわたった内容を土台で下ろされなければならないであろう。

【0023】

また、添付図面を参照して説明するにおいて、図面符号にかかわらず同一な構成要素は同一な参照符号を付与し、これに対する重複される説明は略することにする。実施例を説明するにおいて関連される公知技術に対する具体的な説明が実施例の要旨を不必要に曇ることがあると判断される場合、その詳細な説明を略する。

【0024】

エネルギー変換装置
本発明であるエネルギー変換装置の一実施例は、真空状態１０^-３Torr以上の低真空状態)のシリンダー圧力空間と大気圧と同一な空圧状態または圧縮空気が満たされる圧縮空圧状態を造成し、その間に配置されたピストンの往復運動を具現することで圧力差による運動エネルギー生成とこれを利用した電力エネルギーを生成できるように作用する。

【0025】

図１は、本発明であるエネルギー変換装置の一実施例の断面構造を概略的に示した構造図であり、図２は本発明であるエネルギー変換装置の一実施例構成のうちでベローズＡの断面を示した断面図である。以下、図１、２を参照して本実施例の構成に対して詳述する。

【0026】

本実施例は、図１に示されたように、ピストン１００、ピストンロード１１０、シリンダー１２０及び外気開閉部１３０を含むエネルギー変換モジュール１０と、第１、２ベローズ２０、３０と、流体移動管４０と、第１、２ベローズ加圧部５０、６０と、第１、２モータ７０、８０を含んで構成される。本実施例は、前述した構成ら以外に外気を圧縮空気で収容するタンク９０をさらに含むこともできる。以下、図１及び図２を参照して本実施例の構成に対して詳述する。

【0027】

エネルギー変換モジュール１０は圧力差によって往復運動するピストン１００と、ピストン１００から力の伝達を受けて発電機(Ｇ)などの必要エネルギー生成手段に力を伝達するピストンロード１１０と、ピストン１００を間に置いて相対的に可変される第１圧力空間１２２と第２圧力空間１２４が区画形成されたシリンダー１２と、第１圧力空間１２２及び第２圧力空間１２４でそれぞれ外気を選択的に開放及び閉鎖する外気開閉部１３０を含んで構成されることができる。

【0028】

ここで、第１外気開閉部１３０が真空状態の第１圧力空間１２２で閉鎖されて第２圧力空間１２４で連結された第２外気開閉部１３２が開放されれば、ピストン１００が第１圧力空間１２２で運動しながら圧力差による運動エネルギーが発生する。

【0029】

ピストンロード１１０の一方向に運動する場合には、第１外気開閉部１３０を通じて真空ポンプ(図示せず)が連結されて第１圧力空間１２２に真空状態を形成して第２外気開閉部１３２を開放して第２圧力空間１２４に大気状態を形成する。以後、反対方向に運動する場合には第２外気開閉部１３２を通じて真空ポンプ(図示せず)が連結されて第２圧力空間１２４に真空状態を形成して第１外気開閉部１３０を開放して第１圧力空間１２２に大気状態を形成することで繰り返し的、交互的にシリンダー１２０の両分された圧力空間１２２、１２４に圧力差を形成する。

【0030】

但し、第１、２外気開閉部１３０、１３２はシリンダータンク９０に圧縮空気を満たして入れて外気を圧縮空気で使用する場合には、大気圧との間で開閉されないでシリンダータンク９０内部で開閉がなされることでピストン１００往復運動をさらに強く誘導することができる。

【0031】

完全に第１、２圧力空間１２２、１２４に真空状態を形成する場合真空ポンプの過負荷、容量及び電力問題が招来されることができるので、第１、２ベローズ２０、３０を第１、２圧力空間１２２、１２４に具備して真空状態を形成することが望ましい。

【0032】

第１、２ベローズ２０、３０は内部に流体を含んで第１圧力空間１２２及び第２圧力空間１２４に各具備されて圧縮及び膨脹する役割をする。また、第１ベローズ２０及び第２ベローズ３０それぞれは、シリンダー１２の両端部内側に各装着され、ピストンロード１１０の軸方向にそれぞれ中空が形成され、弾性を有する流体収容部で形成される。

【0033】

ここで、第１ベローズ２０は図２に示されたように、中空が形成されたチューブ形状の隔室２１０、２１１、２１２、２１３、２１４が隔壁２２０、２２１、２２２、２２３によって区画され、隔室２１０、２１１、２１２、２１３、２１４相互間には流体移動ホール２３０、２３１、２３２、２３３、２３４を通じて連結されて内部に収容された流体が移動することができる形態であることがある。そして、第２ベローズ３０も第１ベローズ２０と同一な形態で構成されることができる。

【0034】

但し、本実施例の第１、２ベローズ２０、３０形態は例示的なものであり、第１、２ベローズ２０、３０を中が空いて長さが長い単一体を利用して螺旋形で積層した形態で構成することもできる。この場合、流体移動ホールは単一体の断面積に対応するので、内部流体の移動をさらに易しく具現することができる。

【0035】

第１ベローズ２０と第２ベローズ３０を相互連結して閉空間を形成して圧力によって内部に収容された流体を移動させるために流体移動管４０がシリンダー１２０外部に位置する。内部に収容される流体は単一種類で限定されないが、オイルまたは水を利用することができる。

【0036】

第１、２ベローズ加圧部５０、６０は図１に示されたところのように、第１、２ベローズ２０、３０の一側面をそれぞれ加圧する役割をする。第１、２ベローズ加圧部５０、６０はそれぞれ第１、２モータ７０、８０から駆動力の伝達を受ける。このようなモータとしては、ギヤードモーターのような低速モータが利用されることができる。

【0037】

また、第１ベローズ加圧部５０は、第１圧力空間でピストンロード１１０に外周面に沿ってスライディングされるように装着されて加圧のための引張力を伝達する第１引張ロード５１０と、第１引張ロード５１０のピストン１００方向端部で折曲されて形成されて第１ベローズ２０をピストンロード１１０の軸方向に加圧して圧縮する第１加圧板５２０を含むことができる。そして、第２ベローズ加圧部６０は、第２圧力空間でピストンロード１１０の軸方向に配置されて加圧のための引張力を伝達する第２引張ロード６１０と、第２引張ロード６１０のピストン１００方向端部で折曲されて形成されて第２ベローズ３０をピストンロード１１０の軸方向に加圧する第２加圧板６２０を含むことができる。

【0038】

変形例として示されなかったが第１、２ベローズ２０、３０以外に第３ベローズを流体移動管４０に介することができる。一方、ベローズから移動する流体を第３ベローズに収容した後に反対側のベローズに移動させることができるので、第１、２ベローズ２０、３０の交互的な圧縮及び膨張にインターバルを置くことで、第１、２ベローズ２０、３０をさらに大きく形成することが可能になる。

【0039】

ベローズの圧縮及び膨張
第１、２ベローズ加圧部５０、６０は交互的に作動するが、作動状態は図３及び図４を参照して説明する。図３は本発明であるエネルギー変換装置の一実施例の一方向への作動状態を示した図面であり、図４は本発明であるエネルギー変換装置の一実施例の他の方向への作動状態を示した図面である。

【0040】

第１、２ベローズ加圧部５０、６０の交互的作動は、図３に示されたように、第１外気開閉部１３０が閉鎖されて第２外気開閉部１３２が開放された状態で第１ベローズ加圧部５０が第１ベローズ２０を加圧して圧縮すれば、ピストン１００が真空状態の第１加圧空間１２２側に運動して第１ベローズ２０に収容されていた流体は流体移動管４０を通じて第２ベローズ３０に収容される。

【0041】

反対に図４に示されたように、第２外気開閉部１３２が閉鎖されて第１外気開閉部１３０が開放された状態で第２ベローズ加圧部６０が第２ベローズ３０を加圧して圧縮すれば、ピストン１００が真空状態の第２加圧空間１２４側に運動して第２ベローズ３０に収容されていた流体は流体移動管４０を通じて第１ベローズ２０に収容される。

【0042】

第１、２外気開閉部１３０、１３２の交互的開閉と共に第１、２ベローズ２０、３０の交互的圧縮及び膨張は、第１、２加圧空間１２２、１２４を真空状態と外気状態で交互的形成ができることで、ピストン１００の往復運動を誘導して発電機(Ｇ)にとって必要エネルギーの生産に利用されることができる。ここで、第１、２ベローズ２０、３０の交互的圧縮及び膨張は、真空ポンプ(図示せず)なしに独立的に利用されることができるが、第１、２外気開閉部１３０、１３２を通じて真空ポンプの真空状態形成作用と連動されて作動することもできる。

【0043】

以上、添付された図面を参照して本発明の実施例を説明したが、前述した本発明の技術的構成は本発明が属する技術分野の当業者が本発明のその技術的思想や必須特徴を変更しなくても他の具体的な形態で実施されることができるということを理解することができるであろう。それで、以上で記述した実施例らはすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないこととして理解されなければならない。併せて、本発明の範囲は前記の詳細な説明よりは後述する特許請求範囲によって現わされる。また、特許請求範囲の意味及び範囲、そして、その等価概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものとして解釈されなければならない。

【符号の説明】

【0044】

Ｇ 発電機
１０ エネルギー変換モジュール
１００ ピストン
１１０ ピストンロード
１２０ シリンダー
１２２ 第１圧力空間
１２４ 第２圧力空間
１３０、１３２ 外気開閉部
２０ 第１ベローズ
２１０、２１１、２１２、２１３、２１４ ベローズ隔室
２２０、２２１、２２２、２２３ ベローズ隔壁
２３０、２３１、２３２、２３３ ベローズ流体移動ホール
３０ 第２ベローズ
４０ 流体移動管
５０ 第１ベローズ加圧部
５１０ 第１引張ロード
５２０ 第１加圧板
６０ 第２ベローズ加圧部
６１０ 第２引張ロード
６２０ 第２加圧板
７０ 第１モータ
８０ 第２モータ
９０ シリンダータンク
９１０ 圧力空気入力管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】