KR101851459B1 - 육상 설치형 압축공기 저장장치 - Google Patents

육상 설치형 압축공기 저장장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압축공기를 대용량으로 저장할 수 있도록 함으로써 유사시 압축공기를 통해 터빈을 구동함에 따라 해당 시설물로 전기 공급이 이루어질 수 있도록 할 뿐만 아니라 압축공기를 가열 또는 냉각하여 공조기로 투입함에 따라 해당 시설물의 냉난방이 이루어질 수 있도록 하는 육상 설치형 압축공기 저장장치에 관한 것이다.

Description

육상 설치형 압축공기 저장장치{land mounted type compressed air storage device}
본 발명은 압축공기 저장장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축공기를 대용량으로 저장할 수 있도록 함으로써 유사시 압축공기를 통해 터빈을 구동함에 따라 해당 시설물로 전기 공급이 이루어질 수 있도록 할 뿐만 아니라 압축공기를 가열 또는 냉각하여 공조기로 투입함에 따라 해당 시설물의 냉난방이 이루어질 수 있도록 하는 육상 설치형 압축공기 저장장치에 관한 것이다.
생산 시설 및 소비 시설의 각종 장치 및 장비 대부분이 전력에 의해 구동된다.
따라서, 전력 공급은 생산 시설 및 소비 시설 운용의 핵심적 요소라 할 수 있다.
한편, 화력 발전을 통해 전력 공급을 위한 전기의 생산이 이루어지고 있다.
그러나, 화력 발전시에는 대량의 화석연료, 즉 석탄, 석유, 천연가스 등이 소모되므로 이에 의해 자원 부족 현상이 심화되는 문제가 있었을 뿐만 아니라 연소가스 및 분진 발생으로 인하여 환경오염이 따르는 문제가 있었다.
또한, 수력 발전을 통해 전력 공급을 위한 전기의 생산이 이루어지고 있다.
수력 발전은, 화석연료 등의 자원을 보호할 수 있으나, 낙차가 큰 특정 지역을 선정하여 초대형의 댐을 건설해야만 하므로 시공 과정에서 환경 파괴가 따를 뿐만 아니라 생태계가 훼손되는 문제가 있었고, 갈수기 및 결빙기에 전기 생산이 곤란한 문제가 있었으며, 댐으로부터 방류 과정에서만 발전이 이루어질 뿐이어서 댐 이전 구간 및 이후 구간에서는 물의 운동에너지를 이용할 수 없어 물의 운동에너지 활용도가 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 원자력 발전을 통해 전력 공급을 위한 전기의 생산이 이루어지고 있다.
원자력 발전은, 화석연료 등의 자원을 보호할 수 있으나, 발전 과정에서 핵 폐기물 및 방사능 물질의 발생이 따르게 되므로 이에 의해 환경오염이 유발되는 문제가 있었다.
또한, 최근 태양열, 풍력, 조력, 조류력, 파력 등의 자연 에너지를 이용하여 전력 공급을 위한 전기의 생산이 이루어지고 있다.
이때, 풍력 발전은 날개의 각도 가변 및 기어 박스 이용을 통해 바람의 운동에너지를 비교적 충분히 활용하므로 안정적 전기 생산이 가능하다.
그러나, 조력 발전, 조류력 발전, 파력 발전은 무한한 자원, 즉 자연 현상에 의한 물의 운동에너지를 이용함에도 물이 방조제 등을 통과하는 과정에서만 발전이 이루어질 뿐이어서 방조제 등의 이전 구간 및 이후 구간에서는 물의 운동에너지를 이용할 수 없었으므로 물의 운동에너지 활용도가 떨어지는 문제가 있었다.
그리고 종래 화력 발전, 수력 발전, 원자력 발전, 조력 발전, 조류력 발전, 파력 발전 등은 초대형 시설이므로 일반 건축구조물 등 소형 시설의 자가발전 수단으로는 활용이 곤란한 문제가 있었다.
상기의 이유로 해당분야에서는 화석연료 등의 자원 소모를 방지할 수 있도록 하고, 환경오염 및 생태계 훼손을 방지할 수 있도록 하며, 전기 생산 효율을 높일 수 있도록 할 뿐만 아니라 소형 시설의 자가발전 수단으로 활용할 수 있는 새로운 에너지원, 예컨대 대한민국 등록특허공보 제10-1295082호(공고일 : 2013. 08. 09.) 등에 개시된 바와 같이 압축공기가 갖는 에너지를 이용하는 기술 등의 개발을 시도하고 있으나, 현재까지는 만족할만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로, 종래 발전 시설을 통해 전기를 생산할 때 상당량의 자원이 소모되어 자원 부족 현상이 심화되었던 문제와, 환경오염 및 생태계 훼손이 따랐던 문제와, 전기 생산 효율이 저하되었던 문제를 해소할 수 있도록 하는 육상 설치형 압축공기 저장장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 종래 발전 시설의 대부분이 초대형임에 따라 소형 시설의 자가발전 수단으로 활용이 곤란하였던 문제를 해소할 수 있도록 하는 육상 설치형 압축공기 저장장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치는, 육상의 시설물에 밀실 형태로 형성되되, 제1저장부 및 상기 제1저장부와 연통하는 제2저장부의 내부 공간 일부를 통해 일정한 용량의 물을 수용하는 저장조; 외부로부터 상기 저장조의 상기 제1저장부 내하부로 이어지도록 형성되되, 외부측 일단에 연결되는 압축공기 공급수단으로부터의 압축공기를 상기 제1저장부로 투입하는 공기투입관; 상기 제1저장부 내상부로부터 외부로 이어지도록 형성되되, 상기 제1저장부 내에 저장되는 상기 압축공기를 외부측 일단에 연결되는 터빈 또는 공조기로 투입하는 공기배출관;을 포함하고, 상기 공기투입관은 상기 압축공기 공급수단으로부터의 상기 압축공기를 더욱 압축하여 예비 저장하는 압축공기 집합조를 포함한다.
상기 저장조는 일면에 상기 물 유입 및 유출을 위한 관체를 포함한다.
상기 저장조는 콘크리트 또는 철제로 형성될 수 있다.
상기 저장조의 상기 제1저장부 상단부는 유동성 소재로 형성된 유동막 및 상기 유동막의 유동을 제한하는 망체로 형성될 수 있다.
상기 저장조의 상기 제1저장부와 상기 제2저장부는 종방향으로 이어지는 격벽에 의해 횡방향으로 분리 구획될 수 있다.
상기 저장조의 상기 제1저장부와 상기 제2저장부는 횡방향으로 이어지는 격벽에 의해 종방향으로 분리 구획될 수 있다.
상기 격벽은 상기 제1저장부와 상기 제2저장부의 연통을 위한 통로를 포함한다.
상기 저장조의 상기 제2저장부는 그 내부 용적이 상기 제1저장부의 내부 용적에 비해 더 크게 형성된다.
상기 공기투입관은 상기 제1저장부로부터 외부로의 상기 압축공기 유동을 단속하는 체크밸브를 포함한다.
상기 공기투입관은 상기 압축공기 공급수단에 의해 공급되는 상기 압축공기에 포함된 이물질을 제거하는 필터를 포함할 수 있다.
상기 공기투입관은 상기 저장조 내부에 위치하는 일단에 복수의 노즐이 형성된 분배기가 연결될 수 있다.
상기 공기투입관은 복수로 형성되어 각각의 외부측 일단에 구동원이 서로 다른 상기 압축공기 공급수단이 연결될 수 있다.
상기 공기투입관은 외부측 일단이 다 갈래로 형성되어 각각의 갈래에 구동원이 서로 다른 상기 압축공기 공급수단이 연결될 수 있다.
상기 공기투입관의 상기 압축공기 공급수단은 풍력, 수력, 조력, 조류력, 파력 중의 어느 하나인 자연적 운동에너지에 의해 구동되는 컴프레셔 또는 실린더일 수 있다.
상기 공기투입관의 상기 압축공기 집합조는, 상기 제1저장부에 비해 상대적으로 적은 용량의 물을 수용하는 함체; 상기 함체의 내하부에 배치되되, 복수의 홀이 분포하는 타공판;을 포함한다.
상기 공기배출관은 외부로부터 상기 제1저장부로의 외부공기 유동을 단속하는 체크밸브와, 내부 압력을 표시하는 게이지와, 허용 압력 이상에서 자동 개방되는 안전변을 포함한다.
상기 공기배출관은 내부에서 유동하는 상기 압축공기의 가열을 위한 가열수단을 포함할 수 있다.
상기 공기배출관은 내부에서 유동하는 상기 압축공기의 냉각을 위한 냉각수단을 포함할 수 있다.
상기 공기배출관은 복수로 형성되어 적어도 어느 하나의 외부측 일단에 상기 터빈이 연결되고, 적어도 어느 하나의 다른 외부측 일단에 상기 공조기가 연결될 수 있다.
상기 공기배출관은 외부측 일단이 다 갈래로 형성되어 적어도 어느 하나의 갈래에 상기 터빈이 연결되고, 적어도 어느 하나의 다른 갈래에 상기 공조기가 연결될 수 있다.
본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치는, 공기투입관의 일단이 압축공기 공급수단과 연결되고, 공기투입관의 다른 일단이 저장조의 제1저장부 내하부로 이어지므로 압축공기 공급수단으로부터의 압축공기가 공기투입관 통해 제1저장부 내로 투입되어 저장될 수 있고, 공기배출관의 일단이 저장조의 제1저장부 내상부로 이어지고, 공기배출관의 다른 일단이 터빈 또는 공조기에 연결되므로 공기배출관을 개방함에 따라 제1저장부에 저장된 압축공기를 터빈 또는 공조기로 투입할 수 있는바, 압축공기로써 터빈을 구동시킴으로써 유사시 시설물로의 전기 공급이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 압축공기를 가열 또는 냉각하여 공조기로 투입함으로써 시설물의 냉난방이 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치는, 압축공기 공급수단이 풍력, 수력, 조력, 조류력, 파력 중의 어느 하나인 자연적 운동에너지에 의해서도 구동되는바, 자연 에너지를 활용하게 되므로 자연 에너지 활용도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 화석연료 등의 자원 소진이 방지될 수 있고, 화석연료 사용으로 인한 환경오염이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치는, 비교적 단순 구조의 소형 시설인바, 댐 및 방조제 등의 대규모 시설을 강이나 바다에 건설함에 따른 생태계 훼손이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치의 구조를 설명하기 위한 개략적 단면도.
도 2은 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치에서 제1저장부의 다른 구조를 보인 개략적 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치에서 제1저장부의 제2저장부의 다른 배치 형태를 보인 개략적 단면도.
도 4는 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치에서 공기투입관을 통한 압축공기 투입을 설명하기 위한 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치에서 저장조를 통한 압축공기 저장을 설명하기 위한 예시도.
도 6은 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기저장장치에서 공기배출관을 통한 압축공기 배출을 설명하기 위한 예시도.
도 7은 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치에서 공기투입관이 복수로 형성된 예를 보인 예시도.
도 8은 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치에서 공기투입관의 외부측 일단이 다 갈래로 형성된 예를 보인 예시도.
도 9는 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치에서 공기배출관이 복수로 형성된 예를 보인 예시도.
도 10은 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치에서 공기배출관의 외부측 일단이 다 갈래로 형성된 예를 보인 예시도.
도 11은 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치가 자동차의 배기관과 연결된 형태를 보인 개략적 단면도.
도 12는 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치가 육상 시설물 굴뚝과 연결된 형태를 보인 개략적 단면도.
도 13은 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치에서 압축공기 집합조의 구조를 설명하기 위한 단면도.
이하, 첨부 도면에 의거 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치(A)는, 저장조(10), 공기투입관(20), 공기배출관(30)을 포함한다.
상기 저장조(10)는, 육상의 시설물에 밀실 형태로 형성되되, 제1저장부(10a) 및 상기 제1저장부(10a)와 연통하는 제2저장부(10b)의 내부 공간 일부를 통해 일정한 용량의 물(100)을 수용한다.
이와 같은 상기 저장조(10)는 일면에 관체(11)를 포함함으로써 상기 관체(11)를 통해 외부로부터 내부로 상기 물(100) 유입이 가능할 뿐만 아니라 내부로부터 외부로 상기 물(100) 유출이 가능하다.
그리고 상기 저장조(10)는 콘크리트 또는 철제로 형성됨으로써 내구성이 안정된다.
다만, 상기 저장조(10)의 상기 제1저장부(10a) 상단부는 도 2에 도시된 바와 같이 유동성 소재로 형성된 유동막(13) 및 상기 유동막(13)의 유동을 제한하는 망체(14)로 형성될 수 있다.
이때, 상기 유동막(13)은 상기 제1저장부(10a) 내에 압축공기(200)가 유입됨에 따라 팽창하므로 상기 제1저장부(10a)의 내부 용적이 확장될 수 있어 상기 제1저장부(10a)를 통한 상기 압축공기(200) 저장량이 증대된다.
그리고 상기 망체(14)는 상기 유동막(13)의 유동, 즉 팽창을 제한하므로 상기 유동막(13)의 과대 팽창으로 인한 손상이 방지된다.
그리고 상기 저장조(10)에서 상기 제1저장부(10a)와 상기 제2저장부(10b)는 종방향으로 이어지는 격벽(12)에 의해 횡방향으로 분리 구획될 수 있다.
따라서, 상기 제1저장부(10a)에 수용된 상기 물(100)의 일부는 내부에 상기 압축공기(200)가 저장됨에 따라 횡방향으로 유동하여 상기 제2저장부(10b)에 저장된다.
또한, 상기 제1저장부(10a)와 상기 제2저장부(10b)는 도 3에 도시된 바와 같이 횡방향으로 이어지는 격벽(12)에 의해 종방향으로 분리 구획될 수 있다.
따라서, 상기 제1저장부(10a)에 수용된 상기 물(100)의 일부는 내부에 상기 압축공기(200)가 저장됨에 따라 종방향으로 유동하여 상기 제2저장부(10b)에 저장된다.
이때, 상기 격벽(12)은 통로(12a)를 포함함으로써 상기 통로(12a)에 의해 상기 제1저장부(10a)와 상기 제2저장부(10b)의 연통이 이루어져 상기 제1저장부(10a)와 상기 제2저장부(10b) 사이에서 상기 물(100) 유동이 가능하다.
그리고 제2저장부(10b)는 그 내부 용적이 상기 제1저장부(10a)의 내부 용적에 비해 더 크게 형성됨으로써 애초 자체의 내부에 수용된 상기 물(100) 외에 상기 제1저장부(10a)로부터 유동하는 상기 물(100)의 추가 수용이 가능하다.
한편, 상기 육상의 시설물(100)은 일반 건축구조물은 물론 육상에 배치되는 이동체, 예컨대 자동차 등을 포함한다.
상기 공기투입관(20)은, 외부로부터 상기 저장조(10)의 상기 제1저장부(10a) 내하부로 이어지도록 형성되되, 외부측 일단에 연결되는 압축공기 공급수단(21)으로부터의 상기 압축공기(200)를 상기 제1저장부(10a)로 투입한다.
이와 같은 상기 공기투입관(20)은 상기 압축공기 공급수단(21)으로부터의 상기 압축공기(200)를 더욱 압축하여 예비 저장하는 압축공기 집합조(25)를 포함한다.
이때, 상기 압축공기 집합조(25)는, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 제1저장부에 비해 상대적으로 적은 용량의 물을 수용하는 함체(25a); 상기 함체(25a)의 내하부에 배치되되, 복수의 홀(도면부호 미표시)이 분포하는 타공판(25b);을 포함한다.
따라서, 상기 압축공기 공급수단(21)으로부터의 상기 압축공기(200)는 상기 타공판(25b)의 각 홀을 통해 토출된 이후 비교적 저수위의 상기 물(100)을 거치게 되므로 상기 압축공기 집합조(25) 내에 상기 압축공기(200)의 예비 저장이 원활하다.
여기서, 상기 압축공기 집합조(25) 내에 예비 저장되는 상기 압축공기(200)는 아래에서 설명하는 상기 공기투입관(20)의 체크밸브(22)가 개방되기 이전까지 유입이 지속될 뿐 유출이 차단되므로 이에 의해 더 압축되어 유입 초기에 비해 자체의 압력이 상승하므로 상기 체크밸브(22) 개방시 상기 제1저장부(10a)로 더욱 원활히 투입된다.
한편, 상기 함체(25a) 일면 및 다른 일면에는 배관(도면상 미도시)이 마련되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 배관 어느 하나를 통해 상기 물(100)의 유입 및 유출이 가능하고, 상기 배관 다른 하나를 통해 상기 압축공기(200)의 배출이 가능하다.
이때, 상기 압축공기(200)가 배출되는 상기 배관에는 밸브(도면상 미도시) 및 안전변(도면상 미도시)이 마련됨으로써 상기 밸브에 의해 상기 압축공기(200)의 배출이 단속되고, 상기 안전변에 의해 상기 함체(25a) 내부압의 과다 상승이 방지된다.
그리고 상기 압축공기 집합조(25) 내에 수용되는 상기 물(100)은 일반 물 외에 부동액이 될 수 있다.
상기 압축공기 집합조(25) 내에 부동액이 수용되는 경우, 동절기 상기 압축공기 집합조(25) 내의 결빙이 방지된다.
그리고 상기 공기투입관(20)은 체크밸브(22)를 포함함으로써 상기 체크밸브(22)에 의해 상기 제1저장부(10a)로부터 외부로의 상기 압축공기(200) 유동이 단속된다.
그리고 상기 공기투입관(20)은 필터(24)를 더 포함함으로써 상기 필터(24)에 의해 상기 압축공기 공급수단(21)에 의해 공급되는 상기 압축공기(200)에 포함된 이물질이 제거된다.
그리고 상기 공기투입관(20)은 상기 저장조(10) 내부에 위치하는 일단에 복수의 노즐(23a)이 형성된 분배기(23)가 연결됨으로써 상기 분배기(23)의 상기 노즐(23a) 각각을 통해 상기 압축공기(200)가 분사됨에 따라 상기 제1저장부(10a)로의 상기 압축공기(200) 투입이 원활하다.
그리고 상기 공기투입관(20)은 도 7에 도시된 바와 같이 복수로 형성될 수 있다.
따라서, 복수의 상기 공기투입관(20) 각각의 외부측 일단에 종류, 즉 구동원이 서로 다른 상기 압축공기 공급수단(21)을 연결하게 되면 다양한 에너지원에 의해 구동되는 상기 압축공기 공급수단(21)을 통해 상기 압축공기(200)의 공급이 가능하다.
또한, 상기 공기투입관(20)은 도 8에 도시된 바와 같이 외부측 일단이 다 갈래로 형성될 수 있다.
따라서, 다 갈래로 형성된 상기 공기투입관(20)의 각각의 갈래에 종류, 즉 구동원이 다른 상기 압축공기 공급수단(21)을 연결하게 되면 다양한 에너지원에 의해 구동되는 상기 압축공기 공급수단(21)을 통해 상기 압축공기(200)의 공급이 가능하다.
한편, 상기 압축공기 공급수단(21)은 풍력, 수력, 조력, 조류력, 파력 중의 어느 하나인 자연적 운동에너지에 의해 구동되는 컴프레셔 또는 실린더임으로써 주변 여건에 따라 다양한 종류의 자연 에너지의 활용이 가능하다.
상기 공기배출관(30)은, 상기 제1저장부(10a) 내상부로부터 외부로 이어지도록 형성되되, 상기 제1저장부(10a) 내에 저장되는 상기 압축공기(200)를 외부측 일단에 연결되는 터빈 또는 공조기(31, 31')로 투입한다.
이와 같은 상기 공기배출관(30)은, 체크밸브(32)와, 게이지(33)와, 안전변(36)을 포함함으로써 상기 체크밸브(32)에 의해 외부로부터 상기 제1저장부(10a)로의 외부공기 유동이 단속되고, 상기 게이지(33)에 의해 내부 압력이 표시되며, 상기 안전변(36)에 의해 허용 압력 이상에서 자동 개방되어 내부압의 과다 상승이 방지된다.
그리고 상기 공기배출관(30)은 가열수단(34)을 더 포함함으로써 상기 가열수단(34)을 통해 내부에서 유동하는 상기 압축공기(200)의 가열이 가능하다.
이때, 상기 가열수단(34)은 상기 압축공기(200)를 가열할 수 있도록 하는 것이라면 통상의 어떠한 방식의 것이어도 무방하며, 그 예로는 전력, 태양열, 온수 중의 어느 하나를 이용하는 히트펌프가 될 수 있다
그리고 상기 공기배출관(30)은 냉각수단(35)을 더 포함함으로써 내부에서 유동하는 상기 압축공기(200)의 냉각이 가능하다.
이때, 상기 냉각수단(35)은 상기 압축공기(200)를 냉각할 수 있도록 하는 것이라면 통상의 어떠한 방식의 것이어도 무방하며, 그 예로는 열전소자가 될 수 있다.
그리고 상기 공기배출관(30)은 도 9에 도시된 바와 같이 복수로 형성될 수 있다.
따라서, 복수의 상기 공기배출관(30) 적어도 어느 하나 일단에 상기 터빈(31)을 연결하고, 적어도 어느 하나 다른 일단에 상기 공조기(31')를 연결함에 따라 상기 압축공기(200)에 의한 상기 터빈(31)의 작동에 의해 전기 생산 또는 상기 압축공기(200)에 의한 상기 공조기(31')의 작동에 의해 냉난방의 실시가 가능하다.
또한, 상기 공기배출관(30)은 도 10에 도시된 바와 같이 외부측 일단이 다 갈래로 형성될 수 있다.
따라서, 다 갈래로 형성된 상기 공기배출관(30)의 적어도 어느 하나 갈래에 상기 터빈(31)을 연결하고, 적어도 어느 하나 다른 갈래에 상기 공조기(31')를 연결함에 따라 상기 압축공기(200)에 의한 상기 터빈(31)의 작동에 의해 전기 생산 또는 상기 압축공기(200)에 의한 상기 공조기(31')의 작동에 의해 냉난방의 실시가 가능하다.
한편, 상기 공기배출관(30)에 연결되는 상기 터빈(31)은 상기 압축공기(200)에 의해 구동하여 전기를 생산할 수 있는 것이라면 어떠한 구조 및 방식의 것이어도 무방하며, 그 예로는 대한민국 등록특허공보 제10-1549332호(공고일 : 2015. 09. 01.)에 개시된 바와 같은 '유체 압력 터빈'이 될 수 있다.
본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치(A)를 통한 상기 압축공기(200) 저장에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 상기 공기투입관(20)의 일단은 상기 압축공기 공급수단(21)과 연결되고, 다른 일단은 상기 저장조(10)의 상기 제1저장부(10a) 내하부로 이어진다.
따라서, 상기 압축공기 공급수단(21)의 구동에 의해 발생하는 상기 압축공기(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 공기투입관(20)을 통해 상기 제1저장부(10a) 내측으로 투입되어 저장된다.
이때, 상기 압축공기 공급수단(21)은 풍력, 수력, 조력, 조류력, 파력 중의 어느 하나인 자연적 운동에너지에 의해서 구동되는바, 전력 소모 없이 자연 에너지만으로 상기 압축공기(200)의 공급이 가능하다.
다만, 상기 제1저장부(10a)에는 상기 물(100)이 수용되는바, 상기 물(100)로 인하여 상기 제1저장부(10a) 내측으로의 상기 압축공기(200) 투입에 간섭이 따를 수 있다.
그러나, 본 발명에서 상기 압축공기(200)는, 상기 물(100)에 비해 밀도가 낮은바, 상기 물(100)과 접촉할 때 부력에 의해 자연적으로 부상할 뿐만 아니라 상기 압축공기 집합조(25) 내에 예비 저장되는 과정에서 더 압축되어 자체의 압력이 상승하게 되는바, 상기 제1저장부(10a)에 수용된 상기 물(100)을 헤치며 상기 제1저장부(10a) 내측의 공간으로 유동하게 되므로 상기 물(100)에 의한 간섭 없이 상기 제1저장부(10a) 내측으로 원활히 투입된다.
이때, 상기 제1저장부(10a)에 인접 배치되는 상기 제2저장부(10b)는 상기 제1저장부(10a) 사이에 배치되는 상기 격벽(12)에 형성되는 상기 통로(12a)에 의해 상기 제1저장부(10a)와 연통한다.
따라서, 상기 제1저장부(10a)에 상기 압축공기(200)가 저장되는 과정에서 상기 제1저장부(10a)의 상기 물(100)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 압축공기(200)의 부피 및 압력 증가에 의해 밀려나며 상기 통로(12a)를 통해 상기 제2저장부(10b)측으로 유동하게 되므로 이에 의해 상기 제1저장부(10a) 내의 공간이 확장될 수 있어 상기 제1저장부(10a)에 비교적 다량의 상기 압축공기(200)가 저장된다.
한편, 상기 제1저장부(10a)에 저장된 상기 압축공기(200)는 전기 생산에 이용될 수 있다.
즉, 본 발명에서 상기 제1저장부(10a)의 내상부로부터 외부로 이어지는 상기 공기배출관(30)의 외부측 일단에는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 터빈(31)이 연결될 수 있는바, 상기 공기배출관(30)을 개방시켜 상기 터빈(31)측으로 상기 압축공기(200)를 투입하게 되면 상기 압축공기(200)의 유동에 따라 상기 터빈(31)이 구동되므로 이에 의해 전기가 생산된다.
따라서, 유사시 상기 터빈(31) 구동에 의해 생산되는 전기를 해당 시설물로 공급함으로써 단전 상황에 대비할 수 있다.
다만, 상기 공기배출관(30)을 통한 상기 압축공기(200)의 배출압이 일정하지 않을 경우, 상기 터빈(31) 구동에 의한 전기 생산이 불안정할 수 있다.
그러나, 상기 제1저장부(10a)의 상기 압축공기(200)가 상기 공기배출관(30)을 통해 배출되면 상기 제1저장부(10a) 내의 상기 압축공기(200)는 부피 및 압력이 감소하여 상기 제1저장부(10a)와 연통하는 상기 제2저장부(10b) 내의 상기 물(100)이 상기 제1저장부(10a)측으로 유동하게 되는바, 상기 제1저장부(10a)에 저장된 상기 압축공기(200)는 상기 제1저장부(10a)와 상기 제1저장부(10a)로부터의 물 유입에 따라 수위 상승하는 상기 제2저장부(10b)의 수위 차이에 의해 발생하는 수압, 더욱 구체적으로 양압력에 의해 비교적 균일한 압력으로 상기 공기배출관(30)을 통해 배출될 수 있어 상기 터빈(31) 구동에 의한 전기 생산이 안정된다.
또한, 상기 제1저장부(10a)에 저장된 상기 압축공기(200)는 냉난방에 이용될 수 있다.
즉, 본 발명에서 상기 제1저장부(10a)의 내상부로부터 외부로 이어지는 상기 공기배출관(30)의 외부측 일단에는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 공조기(31')가 연결될 수 있고, 상기 공기배출관(30)은 상기 가열수단(34) 및 상기 냉각수단(35)을 포함할 수 있는바, 상기 공기배출관(30)을 개방시켜 상기 공조기(31')측으로 상기 압축공기(200)를 투입하는 과정에서 상기 가열수단(34) 또는 상기 냉각수단(35)을 통해 상기 공기배출관(30) 내의 상기 압축공기(200)를 가열 또는 냉각하게 되면 해당 시설물(100)의 실내로 가열 또는 냉각된 상기 압축공기(200)가 공급될 수 있어 이에 의해 냉난방이 가능하다.
이때, 상기 압축공기(200)는 외부와 단절된 상기 제1저장부(10a)에 저장되는 특성상 하절기 외부공기에 비해 온도가 낮고, 동절기 외부공기에 비해 온도가 높을 수밖에 없는바, 상기 압축공기(200)가 상기 공조기(31')로 투입될 때 상기 가열수단(34) 또는 상기 냉각수단(35)에 의해 가열 또는 냉각되지 않더라도 냉난방 효과를 기대할 수 있으며, 상기 가열수단(34) 또는 상기 냉각수단(35)에 의해 상기 압축공기(200)가 가열 또는 냉각됨으로써 냉난방 효과가 향상된다.
다만, 상기 공기배출관(30)을 통해 배출되는 상기 압축공기(200)에 이물질이 포함된 경우, 냉난방 과정에서 실내 공기 오염이 따를 수 있다.
그러나, 본 발명에서 상기 공기투입관(20)에는 상기 집합조(50)가 포함되는바, 상기 압축공기 공급수단(21)에 의해 공급되는 상기 압축공기(200)가 상기 집합조(50)의 상기 함체(25a)에 수용된 상기 물(100)을 거치는 과정에서 1차적으로 이물질이 제거되고, 이후로 상기 제1저장부(10a)로 투입되는 과정에서 상기 필터(24)에 의해 2차적으로 이물질이 제거되며, 이후로 상기 제1저장부(10a)에 저장되는 과정에서 상기 제1저장부(10a)에 수용된 상기 물(100)을 거치는 과정에서 3차적으로 이물질이 제거되므로 이후로 상기 공기배출관(30)을 통해 상기 공조기(31')로 투입될 때 이물질이 제거된 상태, 다시 말해 정화된 상태에 있게 되어 상기 공조기(31')에 상기 압축공기(200)를 투입하여 냉난방을 실시하더라도 실내 공기 오염이 방지된다.
더불어, 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치(A)는 상기에서 설명한 바와 같이 상기 압축공기 공급수단(21)에 의해 공급되는 상기 압축공기(200)로부터 이물질의 제거가 가능한바, 도 11에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치(A)를 자동차에 설치하는 경우, 분진 발생처 등으로 근접 가능하여 상기 공기투입관(20)을 통해 분진 발생처 등의 공기를 유입시킴에 따라 상기 공기배출관(30)을 통해 분진 등이 제거된 공기가 배출되므로 분진 발생처로부터 발생되는 분진 등으로 인한 대기 오염이 방지될 뿐만 아니라 도 12에 도시된 바와 같이 육상 시설물 굴뚝(400)과 상기 공기투입관(20)의 외부측 일단을 연결하는 경우, 공장 등의 배출가스에 포함된 이물질이 제거된 이후 상기 공기배출관(30)을 통해 외부로 배출되므로 육상 시설물로부터 배출되는 배출가스로 인한 대기 오염이 방지된다.
이때, 상기 공기배출관(30)은 상기 공기투입관(20)으로 분진 발생처 등의 공기 또는 육상 시설물 굴뚝(400)의 배출가스가 유입되기 이전에 개방되는바, 상기 공기배출관(30)을 통해 이물질이 제거된 공기 또는 배출가스가 원활히 배출된다.
상기에서와 같이 본 발명에 의한 육상 설치형 압축공기 저장장치(A)는, 상기 공기투입관(20)의 일단이 상기 압축공기 공급수단(21)과 연결되고, 상기 공기투입관(20)의 다른 일단이 상기 저장조(10)의 상기 제1저장부(10a) 내하부로 이어지므로 상기 압축공기 공급수단(21)으로부터의 상기 압축공기(200)가 상기 공기투입관(20) 통해 상기 제1저장부(10a) 내로 투입되어 저장될 수 있고, 상기 공기배출관(30)의 일단이 상기 저장조(10)의 상기 제1저장부(10a) 내상부로 이어지고, 상기 공기배출관(30)의 다른 일단이 상기 터빈 또는 공조기(31, 31')에 연결되므로 상기 공기배출관(30)을 개방함에 따라 상기 제1저장부(10a)에 저장된 상기 압축공기(200)를 상기 터빈 또는 공조기(31, 31')로 투입할 수 있는바, 상기 압축공기(200)로써 상기 터빈(31)을 구동시킴으로써 유사시 시설물로의 전기 공급이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 상기 압축공기(200)를 상기 공조기(31')로 투입함으로써 시설물의 냉난방이 이루어질 수 있고, 상기 압축공기 공급수단(21)이 풍력, 수력, 조력, 조류력, 파력 중의 어느 하나인 자연적 운동에너지에 의해서 구동되는바, 자연 에너지를 활용하게 되므로 자연 에너지 활용도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 화석연료 등의 자원 소진이 방지될 수 있고, 화석연료 사용으로 인한 환경오염이 방지될 수 있으며, 비교적 단순 구조의 소형 시설인바, 댐 및 방조제 등의 대규모 시설을 강이나 바다에 건설함에 따른 생태계 훼손이 방지될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 가능하며, 그와 같은 변경은 이하 청구범위 기재에 의하여 정의되는 본 발명의 보호범위 내에 있게 된다.
10 : 저장조 10a : 제1저장부
10b : 제2저장부 11 : 관체
12 : 격벽 12a : 통로
13 : 유동막 14 : 망체
20 : 공기투입관 21 : 압축공기 공급수단
22 : 체크밸브 23 : 분배기
23a : 노즐 24 : 필터
25 : 집합조 25a : 함체
25b : 타공판 30 : 공기배출관
31 : 터빈 31' : 공조기
32 : 체크밸브 33 : 게이지
34 : 가열수단 35 : 냉각수단
36 : 안전변 100 : 물
200 : 압축공기 400 : 육상 시설물 굴뚝
A : 압축공기 저장장치

Claims (13)

  1. 육상의 시설물에 밀실 형태로 형성되되, 제1저장부 및 상기 제1저장부와 연통하는 제2저장부의 내부 공간 일부를 통해 일정한 용량의 물을 수용하는 저장조;
    외부로부터 상기 저장조의 상기 제1저장부 내하부로 이어지도록 형성되되, 외부측 일단에 연결되는 압축공기 공급수단으로부터의 압축공기를 상기 제1저장부로 투입하는 공기투입관;
    상기 제1저장부 내상부로부터 외부로 이어지도록 형성되되, 상기 제1저장부 내에 저장되는 상기 압축공기를 외부측 일단에 연결되는 터빈 또는 공조기로 투입하는 공기배출관;을 포함하고,
    상기 공기투입관은 상기 압축공기 공급수단으로부터의 상기 압축공기를 더욱 압축하여 예비 저장하는 압축공기 집합조를 포함하며,
    상기 제1저장부와 상기 제2저장부는 종방향 또는 횡방향으로 이어지는 격벽에 의해 분리 구획되어 상기 압축공기 투입에 의해 내부의 물이 상기 제2저장부로 밀려남에 따라 수위가 하강하는 상기 제1저장부와 상기 제1저장부로부터의 물 유입에 따라 수위 상승하는 상기 제2저장부의 수위 차이에 의해 발생하는 양압력에 의해 상기 제1저장부 내로 투입된 상기 압축공기가 밀려나며 상기 공기배출관을 통해 배출되는 것인 육상 설치형 압축공기 저장장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저장조의 상기 제1저장부 상단부는 유동성 소재로 형성된 유동막 및 상기 유동막의 유동을 제한하는 망체로 형성되는 것인 육상 설치형 압축공기 저장장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공기투입관은 상기 압축공기 공급수단에 의해 공급되는 상기 압축공기에 포함된 이물질을 제거하는 필터를 포함하는 것인 육상 설치형 압축공기 저장장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공기투입관은 복수로 형성되어 각각의 외부측 일단에 구동원이 서로 다른 상기 압축공기 공급수단이 연결되는 것인 육상 설치형 압축공기 저장장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 공기투입관은 외부측 일단이 다 갈래로 형성되어 각각의 갈래에 구동원이 서로 다른 상기 압축공기 공급수단이 연결되는 것인 육상 설치형 압축공기 저장장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공기투입관의 상기 압축공기 공급수단은 풍력, 수력, 조력, 조류력, 파력 중의 어느 하나인 자연적 운동에너지에 의해 구동되는 컴프레셔 또는 실린더인 것인 육상 설치형 압축공기 저장장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공기투입관의 상기 압축공기 집합조는, 상기 제1저장부에 비해 상대적으로 적은 용량의 물을 수용하는 함체; 상기 함체의 내하부에 배치되되, 복수의 홀이 분포하는 타공판;을 포함하는 것인 육상 설치형 압축공기 저장장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 공기배출관은 내부에서 유동하는 상기 압축공기의 가열을 위한 가열수단을 포함하는 것인 육상 설치형 압축공기 저장장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 공기배출관은 내부에서 유동하는 상기 압축공기의 냉각을 위한 냉각수단을 포함하는 것인 육상 설치형 압축공기 저장장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 공기배출관은 복수로 형성되어 적어도 어느 하나의 외부측 일단에 상기 터빈이 연결되고, 적어도 어느 하나의 다른 외부측 일단에 상기 공조기가 연결되는 것인 육상 설치형 압축공기 저장장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 공기배출관은 외부측 일단이 다 갈래로 형성되어 적어도 어느 하나의 갈래에 상기 터빈이 연결되고, 적어도 어느 하나의 다른 갈래에 상기 공조기가 연결되는 것인 육상 설치형 압축공기 저장장치.
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