KR102655501B1 - 태양 에너지를 이용한 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템 - Google Patents

태양 에너지를 이용한 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템 Download PDF

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Abstract

태양 에너지를 이용한 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템이 개시된다. 시스템은: 태양 에너지 전력 공급 장치(1), 이는 태양 에너지를 사용하여 시스템 자체 및 사용자가 주간에 사용할 전력을 생산함; 공기 정화 장치(2), 회전을 위한 전력을 얻도록 변압기 전력 분재 장치(13)에 연결된 배기 팬(25)을 가져서 외부 공기가 공기 필터(24)에 의해 여과된 후 공기 실린더(21)로 흐르며 그 후에 정화된 공기는 정화된 공기를 제공하기 위해 공기 실린더(21)로부터 배출됨; 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 장치(3), 저장을 위해 고압으로 정화된 공기를 압축하는데 사용되며 고압의 정화된 공기는 발전기(35)가 사용자가 야간에 사용하기 위한 전력을 생산하기 위해 야간에 방출됨; 및 공기 정화 장치(2) 위에 배치되는 풍력 전달 장치(4);를 포함한다.

Description

태양 에너지를 이용한 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템
본 발명은 그린 에너지 발전에 관한 것으로서, 특히 태양 에너지와 풍력을 이용하여 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템에 관한 것이다.
현재 전력 회사의 발전은 대규모 발전, 중규모 발전 및 소규모 발전으로 구분될 수 있다. 일반적으로, 대규모 발전은 원자력 발전, 수력 발전 및 화력 발전을 포함한다. 하루 전체의 발전 기준으로 많은 양의 전력을 공급할 수 있는 장점이 있지만 오염을 일으켜 생태계에 악영향을 미치기 쉽다. 한편, 중규모 발전은 풍력 발전 및 태양광 발전을 포함한다. 자연의 녹색 에너지를 이용하여 청정 발전을 수행하는 장점이 있지만, 실제로 발생하는 전력 양은 제한적이고 부족하며, 태양광 강도 및 풍력 강도가 간헐적 또는 빈번하게 불충분하여 악영향을 받기 쉽다.
발전의 다양한 접근 방식의 경우, 생산된 전력은 최종 사용자에게 도달하기 위해 전달 및 분배 라인 및 네트워크를 거쳐야 한다. 이러한 대규모 네트워크를 구축하는 비용은 상당히 큰 반면, 전력 전달 손실은 엄청난 에너지 낭비를 초래할 수 있다.
따라서, 현재 발전 및 공급 시스템의 설계 및 성능은 그다지 만족스럽지 못하며 개선의 여지가 많이 남아 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점과 단점을 고려하여, 종래 기술의 단점을 보완하기 위해 태양 에너지를 이용하여 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템을 제공한다.
본 발명의 주요 목적은 태양 에너지를 이용하여 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템을 제공하는 것으로서, 태양 에너지 전력 공급 장치, 공기 정화 장치 및 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 장치를 포함한다.
태양 에너지 전력 공급 장치는 적어도 태양광 광전판(solar photoelectric plate), 제어 가능한 굴절판 및 변압기 전력 분배 장치를 포함하는 시스템의 상부 층 상에 배치된다. 굴절판은 태양광 광전판 상에 이동 가능하게 배치되며, 그것을 눈을 제거하기 위해 들어 올리거나 태양광이 조사되는 각도로 기울일 수 있다. 태양광 광전판에 의해 전력이 생성되어, 주간에 전력을 제공하기 위해 변압기 전력 분배 장치에 연결된다.
공기 정화 장치는 시스템의 중간 층 상에 배치되며 그 둘레 주위에 복수의 흡입 채널을 갖는 공기 실린더가 제공된다. 공기 실린더 상에는 출구 채널이 제공된다. 복수의 흡입 채널 각각에는 공기 필터와 배기 팬이 배치된다. 배기 팬은 변압기 전원 분배 장치에 연결되어 그 회전을 위한 전력을 얻어서, 흡입 채널 외부의 공기가 공기 필터에 의해 여과된 후에 공기 실린더로 흐르고, 그 후에 정화된 공기는 정화된 공기를 제공하기 위해 출구 채널로부터 배출된다.
공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 장치는 시스템의 바닥 층 상에 배치되며, 그것은 공기 필터가 제공되는 흡입 단부를 갖는 적어도 공기 컴프레셔를 포함한다. 출구 단부에는 고압의 정화된 공기를 저장하기 위해 적어도 고압 가스 탱크가 제공된다. 공기 컴프레셔는 실행할 전력을 얻기 위해 변압기 전력 분배 장치에 전기적으로 연결된다. 고압의 정화된 공기는 고압 가스 탱크에 저장되며 고압 가스 탱크의 출구 단부는 공압 커플러에 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 공압 커플러를 통해 고압의 정화된 공기는 발전기를 구동하여 야간에 사용하기 위한 전력을 생산한다.
전달 샤프트(transmission shaft)는 공기 정화 장치의 중앙을 관통한다. 전달 샤프트의 하부 단부는 공기 컴프레셔를 구동하여 트랜스미터(transmitter)를 통해 단일 방향으로 실행시킨다. 전달 샤프트의 중간 섹션에는 공기 실린더에 배치된 복수의 팬 블레이드가 제공된다. 공기 실린더로부터 나오는 정화된 공기에 의해 생성된 강한 바람은 전달 샤프트를 단일 방향으로 고속으로 회전시키는데 사용된다. 이와 같이, 트랜스미터는 고압의 정화된 공기가 고압 가스 탱크에 저장되는 동안 공기 컴프레서가 실행되도록 구동한다. 이러한 방식으로 공압 커플러를 통해 고압 가스 탱크의 고압 정화 공기가 방출되어 발전기가 실행하도록 구동하여 야간에 사용하기 위한 전력을 제공한다.
본 발명의 일 양태에서, 공기 정화 장치의 위에는 풍력 전달 장치가 배치된다. 풍력 전달 장치는 방사형 윈드 휠을 포함하며, 이는 전달 샤프트의 상부 단부 상의 일방향 클러치에 연결된다. 각 윈드 블레이드의 후방 단부에는 회전을 위해 더 많은 바람을 모으기 위해 굽은 부분이 제공된다. 풍력 전달 장치의 회전 속도가 아래의 공기 실린더에서 전달 샤프트의 회전 속도보다 클 때 풍력 전달 장치는 일방향 클러치를 사용하여 가속하도록 전달 샤프트를 구동할 수 있다; 그렇지 않으면 전달 샤프트가 가속되지 않을 것이다.
본 발명의 다른 양태에서, 태양광 광전판은 랙(rack) 상에 배치되고; 굴절판은 태양광 광전판 상에 배치되고; 굴절판은 태양광 광전판 상에 배치되며 공압 실린더에 의해 제어된다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 고압 흡입 부분이 고압 가스 탱크와 공기 컴프레셔 사이에 배치되고; 고압 출구 부분은 고압 가스 탱크 및 공압 커플러 사이에 배치된다.
본 발명의 추가 양태에서, 공기 컴프레셔는 복수의 고압 가스 탱크에 추가로 연결된다.
기존 기술에 비해 본 발명에서는 제어 가능한 굴절판이 태양광 광전판 상에 설치되어 적설을 제거하고 태양광 조사를 강화하여 태양광 전력 공급 장치가 충분한 태양광 세기를 모아 전력을 생성할 수 있어서 시스템 자체 및 사용자가 주간에 사용하기 위한 전력을 생성한다. 또한, 공기 정화 장치의 배기 팬이 회전할 때 외부 공기가 공기 필터에 의해 흡입 및 여과된 후 공기 실린더로 흘러 공기 실린더에서 빠져 나와 차후 사용을 위한 정화된 공기를 제공한다. 또한, 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 장치는 저장을 위해 정화된 공기를 고압으로 압축하고 사용자가 사용하기 위해 전력을 생성하는 발전기에 의해 야간에 사용되도록 구성된다. 또한, 풍력 전달 장치는 전달 샤프트가 공기 컴프레셔가 실행하도록 구동하기 위해 일방향 클러치를 통해 사용하도록 구성된다. 본 발명에서는, 발전, 깨끗한 공기, 오염 감소 및 에너지 절약의 이점을 달성하고 사용자가 주간 및 야간에 모두 사용하기 위한 전력을 제공하기 위해 서로 다른 장치가 결합되고 시스템에 통합된다.
본 발명의 적용 가능성의 추가 범위는 이하에 주어진 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 구체적인 실시예는 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이기 때문에 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내면서 단지 예시에 불과한 것으로 이해되어야 한다.
후술할 본 발명의 상세한 설명과 관련된 도면을 간략히 설명하면 다음과 같다:
도 1은 본 발명에 따른 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 광전판 상에 설치되는 굴절판의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 광전판 상에 설치되는 굴절판의 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 풍력 전달 장치의 윈드 휠의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 풍력 전달 장치의 윈드 휠의 측면도이다.
본 발명의 목적, 구성, 특징, 기능 및 이점은 첨부된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명을 통하여 더욱 철저히 이해될 수 있다.
각각 본 발명에 따른 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템의 개략도; 본 발명에 따른 태양광 광전판에 설치된 굴절판의 정면도; 및 본 발명에 따른 태양광 광전판에 설치된 굴절판의 측면도에 대한 도 1 내지 3을 참조한다. 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 태양 에너지를 사용하여 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템은 주로: 태양 에너지 전력 공급 장치(1), 공기 정화 장치(2) 및 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 장치(3)를 포함한다.
태양 에너지 전력 공급 장치(1)는 적어도 태양광 광전판(11), 제어 가능한 굴절판(12) 및 변압기 전력 분배 장치(13)를 포함하는 시스템의 상부 층에 배치된다. 태양광 광전판(11)은 랙(111) 상에 설치된다. 굴절판(12)은 태양광 광전판(11) 상에 설치되며 공압 실린더(121)에 의해 제어되어, 굴절판(12)은 태양광 광전판(11) 상에 이동 가능하게 커버될 수 있다. 공압 실린더(121)는 굴절판(12)이 특정 각도로 기울어지도록 제어하여 태양광을 굴절시키고 태양광 조사를 강화하며, 굴절판(12)을 덮을 수 있는 얼음을 제거할 수 있다. 이와 같이, 태양광 광전판(11)은 충분한 태양광을 받아 전력을 생산한 후 케이블(131)을 통해 변압기 전력 분배 장치(13)에 전력을 전달하여 자체 및 사용자가 주간에 사용하기 위한 전력을 공급할 수 있다.
공기 정화 장치(2)는 중간 층에 배치되고 그 둘레에 복수의 흡입 채널(22)을 갖는 공기 실린더(21)가 제공된다. 복수의 흡입 채널(22) 각각에는 공기 필터(24) 및 배기 팬(25)이 배치된다. 배기 팬(25)은 변압기 전력 분배 장치(13)에 연결되어 그 회전을 위한 전력을 얻으므로, 흡입 채널(22) 외부의 공기는 공기 필터(24)에 의해 여과된 후에 공기 실린더(21)로 흐르며, 그 후에 정화된 공기가 출구 채널(23)에서 나온다.
공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 장치(3)는 시스템의 바닥 층 상에 배치되며, 그것은 다른 공기 필터(32)가 제공되는 흡입 단부(311)를 갖는 적어도 공기 컴프레셔(31)를 포함한다. 출구 단부(312)에는 고압의 정화된 공기를 저장하기 위해 적어도 고압 가스 탱크(33)가 제공된다. 다른 실시예에서, 2 개의 고압 가스 탱크(33)가 제공되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 공기 컴프레셔(31)는 전력을 얻어 실행하기 위해 변압기 전력 분배 장치(13)에 전기적으로 연결된다. 고압의 정화된 공기는 고압 가스 탱크(33)에 저장되며 고압 가스 탱크(33)의 출구 단부는 공압 커플러(34)에 전기적으로 연결된다. 이와 같이, 공압 커플러(34)를 통해 고압의 정화된 공기는 발전기(35)를 구동하여 야간에 사용하기 위한 전력을 생산한다.
전달 샤프트(41)는 공기 정화 장치(2)의 중앙을 관통한다. 전달 샤프트(41)의 하부 단부는 공기 컴프레셔(31)를 구동하여 트랜스미터(42)를 단일 방향으로 실행시킨다. 전달 샤프트(41)의 중간 부분에는 공기 실린더(21)에 배치된 복수의 팬 블레이드(44)가 제공된다. 공기 실린더(21)에서 나오는 정화된 공기에 의해 생성되는 강한 바람은 복수의 팬 블레이드(44)를 회전시키는데 사용되며, 이는 차례로 전달 샤프트(41)를 단일 방향으로 고속으로 회전시킨다. 이와 같이, 풍력은 전달 샤프트(41)를 통해 트랜스미터(42)에 도달하고 트랜스미터(42)는 공기 컴프레셔(31)를 구동시켜 실행시키고, 고압의 정화된 공기는 고압 가스 탱크(33)에 저장된다. 이러한 방식으로, 공압 커플러(34)를 통해 고압 가스 탱크(33)의 고압의 정화된 공기를 방출하여 발전기(35)를 구동시켜 실행시켜서 야간에 사용하기 위한 전력을 제공한다.
도 1, 4, 5에 도시된 바와 같이, 풍력 전달 장치(4)가 공기 정화 장치(2)와 공기 컴프레셔(31) 사이에 배치된다. 풍력 전달 장치(4)는 전달 샤프트의 상부 단부 상에 위치되며 일방향 클러치(45)에 연결되는 방사형의 윈드 휠(43)을 포함한다. 굽은 부분(432)은 윈드 블레이드(431) 각각의 후방 단부에 제공된다. 굽은 부분(432)은 단일 방향으로 고속으로 회전하기 위해 전달 샤프트(41)를 구동하도록 윈드 블레이드(431)의 바람을 모으는 능력을 향상시키는데 사용된다. 풍력 전달 장치(4)의 회전 속도가 공기 실린더(21)에서 전달 샤프트(41)의 회전 속도보다 클 때, 일방향 클러치(45)의 작용을 통해 전달 샤프트(41)의 회전이 가속될 수 있다. 그렇지 않으면, 전달 샤프트(41)의 회전은 가속되지 않을 것이다. 또한, 태양 에너지 전력 공급 장치(1)에 의해 생성된 전력은 공기 압축 에너지 저장 및 전원 공급 장치(3)가 작동하도록 구동하는데 직접 사용될 수 있다.
공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 장치(3)의 에어 컴프레셔(31)가 작동하도록 구동될 때, 정화된 공기를 고압으로 압축할 수 있다. 그 후에 고압의 정화된 공기는 에너지 자원으로 저장하기 위해 고압 흡입 부분(331)을 거쳐 고압 가스 탱크(33)로 보내진다. 야간에는 고압의 정화된 공기는 고압 출구 부분(332)을 통해 공압 커플러(34)로 방출되어 사용자가 야간에 사용하기 위해 발전기(35)를 구동하여 전력을 생산할 수 있다.
이상을 요약하면, 본 발명에서는 발전, 깨끗한 공기, 오염 감소 및 에너지 절약의 이점을 달성하고 사용자가 주간 및 야간에 모두 사용하기 위한 전력을 제공하기 위해 서로 다른 장치가 결합되고 시스템에 통합된다. 이와 같이, 본 발명은 특허의 요건을 충족하고 특허적 가치를 갖는다.
바람직한 실시예에 대한 상술한 상세한 설명은 본 발명의 특징 및 사상을 보다 명확하게 설명하기 위한 것이다. 그러나, 위에 개시된 바람직한 실시예는 본 발명의 범위에 대해 어떠한 제한도 의도되지 않는다. 반대로, 그 목적은 첨부된 청구범위의 범위 내에 있는 다양한 변경 및 등가 배열을 포함하는 것이다.
1 태양 에너지 전력 공급 장치
11 태양광 광전판
111 랙
12 굴절판
121 공압 실린더
13 변압기 전력 분배 장치
131 케이블
2 공기 정화 장치
21 공기 실린더
22 흡입 채널
23 출구 채널
24 공기 필터
25 배기 팬
3 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 장치
31 공기 컴프레셔
32 공기 필터
33 가스 탱크
331 고압 흡입 부분
332 고압 출구 부분
34 공압 커플러
35 발전기
4 풍력 전달 장치
41 전달 샤프트
42 트랜스미터
43 윈드 휠
431 윈드 블레이드
432 굽은 부분
44 팬 블레이드
45 일방향 클러치

Claims (5)

  1. 태양 에너지를 이용한 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템으로서,
    태양 에너지 전력 공급 장치(1), 공기 정화 장치(2) 및 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 장치(3)를 포함하며,
    상기 태양 에너지 전력 공급 장치(1)는 시스템의 상부 층 상에 배치되며, 상기 태양 에너지 전력 공급 장치(1)는 적어도 태양광 광전판(11), 제어 가능한 굴절판(12) 및 변압기 전력 분배 장치(13)를 포함하며, 굴절판(12)은 태양광 광전판(11) 상에 이동 가능하게 배치되며, 상기 굴절판(12)은 눈을 제거하기 위해 들어 올려지거나 굴절판(12)은 태양광이 조사되는 각도로 기울어지며, 상기 태양광 광전판(11)에 의해 전력이 생성되며, 상기 태양광 광전판(11)은 주간에 전력을 제공하기 위해 변압기 전력 분배 장치(13)에 연결되며,
    상기 공기 정화 장치(2)는 시스템의 중간 층 상에 배치되며, 상기 공기 정화 장치(2)에는 공기 실린더(21)의 둘레 주위에 복수의 흡입 채널(22)을 갖는 공기 실린더(21)가 제공되며, 상기 공기 실린더(21) 상에는 출구 채널(23)이 제공되며, 복수의 상기 흡입 채널(22) 각각에는 공기 필터(24)와 배기 팬(25)이 배치되며, 상기 배기 팬(25)은 변압기 전원 분배 장치(13)에 연결되어 회전을 위한 전력을 얻어서, 흡입 채널(22) 외부의 공기가 공기 필터(24)에 의해 여과된 후에 공기 실린더(21)로 흐르고, 그 후에 정화된 공기는 정화된 공기를 제공하기 위해 출구 채널(23)로부터 배출되며,
    상기 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 장치(3)는 시스템의 바닥 층 상에 배치되며, 상기 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 장치(3)는, 다른 공기 필터가 제공되는 공기 컴프레셔(31)의 흡입 단부(311) 및 고압의 정화된 공기를 저장하기 위해 적어도 고압 가스 탱크(33)가 제공되는 공기 컴프레셔(31)의 출구 단부(312)를 갖는 적어도 공기 컴프레셔(31)를 포함하며, 상기 공기 컴프레셔(31)는 실행할 전력을 얻기 위해 변압기 전력 분배 장치(13)에 전기적으로 연결되며, 고압의 정화된 공기는 고압 가스 탱크(33)에 저장되며 고압 가스 탱크(33)의 출구 단부(312)는 공압 커플러(34)에 전기적으로 연결되며, 공압 커플러(34)를 통해 고압의 정화된 공기는 발전기(35)를 구동하여 야간에 사용하기 위한 전력을 생산하며,
    전달 샤프트(41)는 상기 공기 정화 장치(2)의 중앙을 관통하며, 상기 전달 샤프트(41)의 하부 단부는 공기 컴프레셔(31)를 구동하여 트랜스미터(42)를 통해 단일 방향으로 실행시키며, 상기 전달 샤프트(41)의 중간 섹션에는 공기 실린더(21)에 배치된 복수의 팬 블레이드(44)가 제공되며, 상기 공기 실린더(21)로부터 나오는 정화된 공기에 의해 생성된 강한 바람은 전달 샤프트(41)를 단일 방향으로 고속으로 회전시키는데 사용되며, 상기 트랜스미터(42)는 공기 컴프레셔(42)가 실행되도록 구동하며, 고압의 정화된 공기는 고압 가스 탱크(33)에 저장되며 이에 따라 공압 커플러(34)를 통해 고압 가스 탱크(33)의 고압의 정화 공기가 방출되어 발전기(35)가 실행하도록 구동하여 야간에 사용하기 위한 전력을 제공하는,
    태양 에너지를 이용한 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공기 정화 장치(2) 위에 배치되는 풍력 전달 장치(4)를 더 포함하며, 상기 풍력 전달 장치(4)는 전달 샤프트(41)의 상부 단부 상의 일방향 클러치(45)에 연결되는 방사형 윈드 휠(43)을 포함하며, 각 윈드 블레이드(431)의 후방 단부에는 바람을 모아 회전시키기 위한 굽은 부분(432)이 제공되는,
    태양 에너지를 이용한 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 광전판(11)이 랙(111) 상에 배치되며, 상기 굴절판(12)은 상기 태양광 광전판(11) 상에 배치되며, 상기 굴절판(12)은 공압 실린더(121)에 의해 제어되는,
    태양 에너지를 이용한 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고압 가스 탱크(33) 및 공기 컴프레셔(31) 사이에 고압 흡입 부분(331)이 배치되며, 상기 고압 가스 탱크(33) 및 공압 커플러(34) 사이에 고압 출구 부분(332)이 배치되는,
    태양 에너지를 이용한 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공기 컴프레셔(31)는 복수의 고압 가스 탱크(33)에 추가로 연결되는,
    태양 에너지를 이용한 공기 정화 능력을 갖는 공기 압축 에너지 저장 및 전력 공급 시스템.
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