KR20070115104A - An air compressor using wave-force and electric-generating system having the same - Google Patents

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Abstract

An air compressor using wave force and an electricity generating system with the same are provided to maximize a compression ratio, to improve intake efficiency, and to produce compressed air continuously by using a buoy piston moving up and down by wave height difference and buoyancy, and having a preliminary intake room in the buoy piston. An air compressor(300) using wave force comprises a buoy piston(310) reciprocating up and down to intake sea water and air, and a piston assembly(320) connected to the buoy piston to intake the sea water and air from the buoy piston. When the buoy piston moves up by wave force, the sea water and air is transferred to the piston assembly and compressed air is generated. When the buoy piston moves down by own weight, the sea water and air is sucked into the buoy piston. The buoy piston comprises an air intake part, a check valve(311) to control intake of the sea water and air, a pressurizing room(319) to accommodate the sea water and air, and a sliding bushing(314) to make reciprocating movement in sea water smooth.

Description

파력을 이용한 공기압축기 및 이를 구비하는 발전시스템 {An air compressor using wave-force and electric-generating system having the same}Air compressor using wave force and power generation system having same {An air compressor using wave-force and electric-generating system having the same}

도1은 종래기술에 따른 공기터빈 구동형 발전장치를 개략적으로 나타낸 사용상태도. 1 is a use state diagram schematically showing an air turbine driven generator according to the prior art.

도2는 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압축기가 적용되는 발전시스템의 일실시예를 개략적으로 나타낸 구성도.Figure 2 is a schematic diagram showing an embodiment of a power generation system to which the air compressor using the wave force in accordance with the present invention.

도3은 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압축기가 적용되는 발전시스템의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도.Figure 3 is a schematic diagram showing another embodiment of the power generation system to which the air compressor using the wave force in accordance with the present invention.

도4는 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압축기의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an air compressor using a wave force in accordance with the present invention.

도5는 본 발명의 일실시예에 따라 파력을 이용한 공기압축기가 구현되는 과정을 개략적으로 나타낸 사용상태도.5 is a state diagram schematically showing a process of implementing an air compressor using a wave force in accordance with an embodiment of the present invention.

도6은 도5의 (a)에 나타낸 공기압축기의 1단계에 대한 개략적인 사용상태도.Figure 6 is a schematic use state of the first stage of the air compressor shown in Figure 5 (a).

도7은 도5의 (b)에 나타낸 공기압축기의 2단계에 대한 개략적인 사용상태도.FIG. 7 is a schematic use state diagram of two stages of the air compressor shown in FIG.

도8은 도5의 (c)에 나타낸 공기압축기의 3단계에 대한 개략적인 사용상태도.FIG. 8 is a schematic use state diagram for three stages of the air compressor shown in FIG.

도9은 도5의 (d)에 나타낸 공기압축기의 4단계에 대한 개략적인 사용상태도.9 is a schematic use state diagram for four stages of the air compressor shown in FIG.

도10은 도5의 (e)에 나타낸 공기압축기의 5단계에 대한 개략적인 사용상태도.FIG. 10 is a schematic use state diagram of five stages of the air compressor shown in FIG.

도11a 내지 도11d는 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압축기에서 파고에 따른 압축공기의 유량/압력 그래프.11a to 11d is a flow rate / pressure graph of the compressed air according to the crest in the air compressor using the wave force in accordance with the present invention.

도12는 본 발명에 따른 부이형 피스톤의 형상을 개략적으로 나타낸 사시도.Figure 12 is a perspective view schematically showing the shape of a buoyant piston according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 설명* Description of the main parts of the drawings

100, 200 : 발전시스템 110, 210 : 공기압축기100, 200: power generation system 110, 210: air compressor

310 : 부이형 피스톤 320 : 피스톤 조립체 310: buoyant piston 320: piston assembly

410 : 부이형 피스톤 411, 412, 413 : 체크밸브 410: buoy type piston 411, 412, 413: check valve

419 : 가압실 420 : 피스톤 조립체419: pressure chamber 420: piston assembly

421 : 압축실421: compression chamber

본 발명은 파력을 이용한 공기압축기에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 공기와 액체를 같이 흡입함에 따라 압축비가 극대화되고, 무동력으로 구현되는 파력을 이용한 공기압축기에 관한 것이다.The present invention relates to an air compressor using wave force. More specifically, the present invention relates to an air compressor using a wave force that maximizes the compression ratio as the air and the liquid are sucked together.

우리나라는 현재 에너지원 단위(국내 총생산당 소비에너지)가 세계에서 가장 높은 수준이며, 에너지 국외 의존도는 전체 사용량의 97%(한겨레 2004년 9월 20일자)이고, 대부분이 화석연료 및 핵발전에 의한 것이다. 그리고 재생에너지는 전체 사용량의 2%이하에 불과한 실정이다. 이와 같이 현재 환경을 고려한 에너지 사용에 관한 필요성이 급격히 부각되고 있는 실정에서 재생에너지 개발은 선택이 아닌 필수적인 상황이다. Korea currently has the highest energy source unit (consumption energy per gross domestic product) in the world, and the dependence on energy abroad is 97% of total consumption (September 20, 2004), and most of them are from fossil fuels and nuclear power generation. will be. Renewable energy is only less than 2% of total consumption. As such, the necessity for the use of energy in consideration of the current environment is rapidly emerging, and the development of renewable energy is not an option but an essential situation.

이를 위한 해양파 에너지(Ocean wave energy)는 태양에너지와 함께 아무리 사용하여도 고갈되지 않는 무한청정 에너지라고 할 수 있다. 그리고 인류의 미래를 위한 대체 에너지원으로서의 큰 기대에 의해 가용에너지 추출방법에 대한 연구가 오랫동안 수행되어 왔고, 해양파 에너지인 파력에너지는 많은 장점을 지니고 있어 선진국에서도 활발한 개발이 이루어지고 있다. Ocean wave energy for this purpose can be said to be infinite clean energy that is not depleted even if used together with solar energy. In addition, research on the available energy extraction method has been conducted for a long time due to the great expectation as an alternative energy source for the future of mankind, and the wave energy, the ocean wave energy, has many advantages, and active development is being developed in the developed countries.

보다 구체적으로 현존하는 발전 시스템중에서 발전효율이 가장 높은 시스템은 수차발전이다. 그리고 상기 수차발전은 물의 위치에너지 즉, 수두차×유량을 수차(프란시스수차, 펠턴수차등)를 이용하여 95%이상의 효율로 전기에너지로 바꾼다. 그러나 예측가능성과 지속성이 있는 위치에너지의 확보가 어려워 가동효율이 저하되고 댐 건설비 등 많은 비용이 소요되며, 환경문제 또한 발생된다.More specifically, among the existing power generation systems, the most efficient power generation system is aberration power generation. The aberration power generation converts the potential energy of water, that is, water head difference × flow rate into electrical energy with an efficiency of 95% or more using aberrations (Francis aberration, Felton aberration, etc.). However, it is difficult to secure potential energy with predictability and sustainability, which lowers operating efficiency and costs a lot such as dam construction costs.

상기 수차발전을 구현하기 위한 동력의 하나로 파력은 고갈되지 않는 무한청정 에너지라고 할 수 있으며, 인류의 미래를 위한 대체 에너지원으로서의 큰 기대를 가지고 가용에너지 추출방법에 대한 연구가 오랫동안 수행되어 오고 있다. As one of the powers for implementing the aberration power generation, the wave power can be said to be an infinite clean energy that is not depleted, and research on the available energy extraction method has been conducted for a long time with great expectation as an alternative energy source for human future.

또한, 파력에너지는 전력을 발생시킬 수 있는 가장 친환경적인 방법 중의 하나이고, 해상의 파력 에너지 발전은 많은 에너지 공급체계 프로젝트를 힘들게 하는 NIMBY(Not in my backyard, 내 집 근처에는 오지 말 것, 특히 원자력 발전소 등은 시민들이 자기 집 근처에 오는 것을 반대하는 경향이 심함) 문제를 최소화할 수 있는 방법이다. In addition, wave energy is one of the greenest ways to generate power, and offshore wave energy generation is not in my backyard, which is difficult for many energy supply projects, especially nuclear power. Power plants, etc., tend to oppose citizens coming near their homes.

이와 같은 파력에너지를 이용한 발전장치는 해안으로부터 충분히 먼 곳에 설치되고, 파력 에너지는 태양 에너지나 풍력 에너지에 비하여 보다 예측가능하며 전력망을 이용하여 급송할 수 있어 수익성이 높다. 이에 더하여 파력 에너지의 강점은 고전력 밀도를 가진다는 것이며 대양에 존재하는 풍력 에너지까지 포함하는 파력을 더욱 쉽고 싸게 집적할 수 있다. The generator using wave energy is installed far enough from the coast, and the wave energy is more predictable than the solar energy or the wind energy and can be dispatched using the electric grid, which is highly profitable. In addition, the strength of wave energy is that it has a high power density, and it is easier and cheaper to integrate wave power including wind energy existing in the ocean.

상기의 이점으로 인해 파력에너지를 이용한 발전기는 다양하게 개발되고 있으나 효율이 적고 전력생산 대비 설치비가 매우 커서 실용화에 어려움이 있으며, 효과적으로 구현하기 위해서는 지리적 여건 뿐만 아니라, 기술적으로도 많은 점을 보완하여야 한다. Due to the above-mentioned advantages, generators using wave energy have been developed in various ways, but the efficiency is low and the installation cost is very high compared to power generation, which makes it difficult to put them to practical use. .

보다 구체적으로 도1은 종래기술에 따른 공기터빈 구동형 발전장치를 개략적으로 나타낸 사용상태도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 수면높이변화에 따른 밀폐된 공간의 체적변화를 이용하여 공기터빈을 구동하는 구조로서, 공기를 압축한다고 볼 수는 있으나 생산된 공기는 극히 미압(파고가 5m일 때 최대0.5bar)하여, 저장하여 이용하기에는 부적합하다.More specifically, FIG. 1 is a state diagram schematically showing an air turbine driven generator according to the prior art. As shown in the figure, it is a structure that drives the air turbine by using the volume change of the enclosed space according to the change in the height of the water, but it can be seen that the air is compressed, but the produced air is extremely low pressure (maximum 0.5 when the height is 5m) bar), not suitable for storage and use.

상술된 바와 같이 종래의 기술에 따른 파력을 이용한 공기압축장치의 경우 파력을 이용하여 공기를 고압으로 압축하기 어려울 뿐만 아니라, 파고는 대부분의 지역에서 최고치와 최저치의 값이 큰 차이를 보이고, 조수간만의 차이에 의한 높이 차이도 있는 등, 전체의 높이변화 값이 매우 커서 공기압축기를 전 구간에 대응하도록 하는 것은 어려움이 있을 뿐만 아니라, 그 구조에 있어서도 매우 복잡하고 유지 및 보수에 비용이 많이 든다는 문제점을 지니고 있다. As described above, in the case of the air compressor using the wave force according to the prior art, it is difficult to compress the air to a high pressure by using the wave force, and the digging shows a large difference between the highest value and the lowest value in most regions. There is a difference in height due to the difference of the height, so that it is difficult to make the air compressor cope with the entire section because of the large change in height, and the structure is very complicated and expensive to maintain and repair. It has

따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 파고차 및 부력에 의해 상승/하강하는 부이형 피스톤을 이용하여 공기 및 유체를 동시에 흡입하고, 공기를 압축함에 따라 압축비가 극대화되고, 예비 흡입실에 의해 흡입효율이 개선될 뿐만 아니라, 지속적이여 예측가능한 압축공기가 생산되는 파력을 이용한 공기압축기를 제공하기 위한 것이다. Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to simultaneously inhale air and fluid by using a buoyant piston that rises / falls due to a crest difference and buoyancy, and compresses air. As a result, the compression ratio is maximized, and the suction efficiency is improved by the preliminary suction chamber, and to provide an air compressor using wave power to continuously and predictably produce compressed air.

본 발명의 다른 목적은 증감속이 가능한 공기압축기를 제공하기 위한 기어, 레버, 윤활오일, 압축공기 냉각장치 등을 별도로 구비하지 않음 따라 구조가 간단하며 제작과 유지보수가 용이하고, 적은 비용으로 생산, 설치할 수 있을 뿐만 아니라 대용량/고압력의 압축공기를 생산하므로 다양한 용도에 적용할 수 있는 파력을 이용한 공기압축기를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is not equipped with a gear, a lever, a lubricating oil, a compressed air cooling device, etc. to provide an air compressor capable of increasing and decreasing speed, the structure is simple, easy to manufacture and maintain, and produced at a low cost. Not only can be installed, but also to provide a large capacity / high pressure compressed air to provide an air compressor using a wave force that can be applied to various applications.

본 발명의 또 다른 목적은 부력에 의해 상승하고, 자중에 의해 하강됨에 따라, 무동력 및 반영구적으로 구현되는 파력을 이용한 공기압축기를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide an air compressor using wave force, which is realized by non-power and semi-permanent as it rises by buoyancy and descends by its own weight.

본 발명의 또 다른 목적은 파고와 부력만을 이용하여 고압의 압축 공기를 얻을 수 있고, 각종 산업용, 발전용, 수족관용, 기타 등에 사용할 수 있는 파력을 이 용한 공기압축기를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide an air compressor using wave power that can obtain high pressure compressed air using only digging and buoyancy, and can be used for various industries, power generation, aquarium, and the like.

본 발명의 또 다른 목적은 조수간만의 차 및 파고 차에 의한 무용체적을 모두 없애고, 고효율이면서 전체구조가 비교적 간단할 뿐만 아니라, 제작, 설치, 운전비용이 적어 초기투자 또한 저렴하며, 필요에 따라 장소의 변경, 즉 이동이 가능하고, 대용량의 발전이 가능하여 대규모의 산업용 발전을 할 수 있는 파력을 이용한 공기압축기를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to eliminate all the useless volume by the tide and the height of the tide, not only high efficiency and relatively simple structure, but also low production, installation and operation costs, the initial investment is low, if necessary The purpose of the present invention is to provide an air compressor using wave power that is capable of changing a place, that is, moving and generating a large amount of power.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 파력에 의해 상하 왕복이동되고, 해수 및 공기를 흡입하기 위한 부이형 피스톤; 및 상기 부이형 피스톤이 상하이동 가능하도록 장착되고, 부이형 피스톤으로부터 해수 및 공기가 유입되는 피스톤 조립체를 포함하고, 상기 부이형 피스톤은 파력에 의해 상승될 경우, 내부로 유입된 해수 및 공기가 피스톤 조립체로 이송되며 압축공기가 형성되고, 자중에 의해 하강될 경우, 부이형 피스톤으로 해수 및 공기가 유입되는 파력을 이용한 공기압축기를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a vertical piston reciprocating by the wave force, a buoyant piston for sucking seawater and air; And a piston assembly in which the buoyant piston is mounted so as to be movable, and the seawater and air are introduced from the buoyant piston, and when the buoyant piston is raised by the wave force, the seawater and air introduced into the piston are pistons. When the air is delivered to the assembly and the compressed air is formed and lowered by its own weight, the buoyant piston provides an air compressor using wave force into which seawater and air are introduced.

이하, 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압축기의 바람직한 구체예에 대한 구성, 기능 및 효과에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration, function and effects of the preferred embodiment of the air compressor using the wave force according to the present invention will be described in detail.

도2는 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압축기가 적용되는 발전시스템의 일실시예를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 발전시스템(100)은 복수개의 공기압축기(110), 기액분리기(120), 압축공기저장탱크(130), 공기터빈발전기(140), 해수배출밸브(미도시), 유량조절밸브(150), 및 공기터빈발전기(140)를 포함한다. 그리고 상기 공기압축기(110)에 장착된 부이형 피스톤(111)은 파고(h)에 의해 상하왕복 이동하고, 이에 의해 발생된 압축공기는 기액분리기(120)를 거쳐 압축공기저장탱크(130)에 저장되고 유량조절밸브(150)에 의해 균일하게 공기터빈발전기(140)에 공급된다. 그리고, 상기 공기압축기를 통해 상기 기액분리기(120)로 유입되는 해수는 기액분리기(120)의 하부에 장착되는 해수배출밸브(미도시)를 통해 배출된다.2 is a configuration diagram schematically showing an embodiment of a power generation system to which an air compressor using wave force according to the present invention is applied. As shown in the figure, the power generation system 100 includes a plurality of air compressors 110, gas-liquid separator 120, compressed air storage tank 130, air turbine generator 140, seawater discharge valve (not shown), It includes a flow control valve 150, and the air turbine generator 140. And the buoy-type piston 111 mounted on the air compressor 110 is moved up and down by digging (h), the compressed air generated by this through the gas-liquid separator 120 to the compressed air storage tank 130 It is stored and uniformly supplied to the air turbine generator 140 by the flow control valve 150. In addition, the seawater introduced into the gas-liquid separator 120 through the air compressor is discharged through a seawater discharge valve (not shown) mounted to the lower portion of the gas-liquid separator 120.

본 발명에 따른 공기압축기(110)의 구성, 구조, 및 작동은 후술되는 도4 내지 도10에 의한 설명을 통해 자세히 기술한다. The configuration, structure, and operation of the air compressor 110 according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 10 to be described later.

도3은 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압축기가 적용되는 발전시스템의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 발전시스템(200)은 공기압축기(210), 해수공급펌프(220), 가압물탱크(230), 압축공기저장탱크(240), 수차발전기(250), 해양구조물(260), 및 조절밸브수단인 공기압조절밸브(290), 과압공기배출밸브(291), 공급수 조절밸브(292)를 포함한다.3 is a configuration diagram schematically showing another embodiment of a power generation system to which an air compressor using wave force according to the present invention is applied. As shown in the figure, the power generation system 200 is an air compressor 210, sea water supply pump 220, pressurized water tank 230, compressed air storage tank 240, aberration generator 250, offshore structure ( 260, and an air pressure control valve 290, an overpressure air discharge valve 291, and a feed water control valve 292, which are control valve means.

보다 구체적으로, 이동설치가 가능한 고정식 해양구조물(260)의 소정부위에 하나 이상의 해수공급펌프(220)와 하나 이상의 공기압축기(110)가 장착된다. 상기 해수공급펌프(220)는 해수를 고압상태로 저장하기 위한 상기 가압물탱크(230)에 해수를 공급하기 위한 것으로서, 파고(h)에 의해 상하로 왕복이동하는 부이형 피스톤(221)이 장착된다. 그리고 상기 공기압축기(210)는 해수가 저장된 가압물탱크(230)에 압축공기를 제공하기 위한 것으로서, 파고에 의해 상하로 왕복이동하는 부이형피스톤(211)이 장착된다.More specifically, at least one seawater supply pump 220 and at least one air compressor 110 are mounted at a predetermined portion of the fixed offshore structure 260 that can be moved. The seawater supply pump 220 is for supplying seawater to the pressurized water tank 230 for storing seawater in a high pressure state, and is equipped with a buoyant piston 221 reciprocating up and down by digging (h). do. In addition, the air compressor 210 is to provide compressed air to the pressurized water tank 230 in which seawater is stored, and a buoyant piston 211 reciprocating up and down by digging is mounted.

이와 같이 이루어지고, 상기 해수공급펌프(220)에 의해 가압물탱크(230)에 해수가 공급되고, 상기 공기압축기(110)에 의해 발생된 압축공기는 압축공기저장탱크(240)에 저장되고 공기압조절밸브(290)를 통해 가압물탱크로 이송되어 상기 해수의 상부를 가압한다. 그리고 가압된 상태에서 상기 해수는 공급수 조절밸브(292)를 통해 수차발전기(250)에 공급된다. 이와 같이 이루어짐에 따라, 압축공기에 의해 가압물탱크의 높이를 크게 형성시키지 않아도 저수위차에서 고압을 얻어 고수위차를 나타낼 수 있다. In this way, the seawater is supplied to the pressurized water tank 230 by the seawater supply pump 220, the compressed air generated by the air compressor 110 is stored in the compressed air storage tank 240 and the air pressure The control valve 290 is transferred to the pressurized water tank to pressurize the upper portion of the sea water. In the pressurized state, the sea water is supplied to the aberration generator 250 through a supply water control valve 292. In this way, it is possible to obtain a high pressure at a low water level difference even if the height of the pressurized water tank is not largely formed by the compressed air.

또한 해양구조물(260)에는 본 발명의 적절하고 효율적인 운전을 위하여 파고측정용 센서(미도시)를 비롯한 각종 환경측정장치(미도시) 등과 순간 발전량, 압축해수 저장용량, 적정압력 등을 비교분석하여 최적의 발전효율을 발휘하도록 하는 제어 운전장치 및 유지 보수용 장치들을 더 포함하여 이루어진다.In addition, the marine structure 260 by comparing and analyzing the instantaneous power generation amount, compressed seawater storage capacity, appropriate pressure and the like with various environmental measurement devices (not shown), including a crest measurement sensor (not shown) for the proper and efficient operation of the present invention It further comprises a control operation device and a maintenance device to achieve the optimum power generation efficiency.

도4는 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압축기의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도4의 (a)는 부이형 피스톤(310)이 최대하강된 상태를 나타낸 것이고, 도4의 (b)는 부이형피스톤(310)이 최대상승된 상태를 나타낸 것이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 공기압축기(300)는 부이형 피스톤(310) 및 피스톤 조립체(320)를 포함한다. Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the air compressor using the wave force in accordance with the present invention, Figure 4 (a) is a state in which the buoyant piston 310 is lowered maximum, Figure 4 (b) is The buoyant piston 310 shows a state in which the maximum rise. As shown in the figure, the air compressor 300 includes a buoyant piston 310 and a piston assembly 320.

상기 부이형 피스톤(310))은 상측으로 형성된 공기흡입부, 공기 및 해수의 유입을 단속하기 위한 체크밸브(311, 312), 해수 및 공기가 수용되는 가압실(319), 및 해수에서의 상하 습동에 적합한 습동재로 만들어진 슬라이딩 부싱(314)을 포함 하고 상기 피스톤 조립체(320)에 상하 슬라이드이동이 가능하도록 장착된다. The buoyant piston 310 has an air suction portion formed upward, check valves 311 and 312 for controlling the inflow of air and sea water, pressurization chamber 319 for receiving sea water and air, and up and down in sea water. It includes a sliding bushing 314 made of a sliding material suitable for sliding and is mounted to the piston assembly 320 to enable vertical slide movement.

또한, 상기 피스톤 조립체(320)는 해수 및 공기를 수용하기 위한 압축실(321)이 형성되고, 공기 및 해수의 유입을 단속하기 위한 체크벨브(322, 323)가 장착된다. 이에 더하여, 본 발명에 따른 공기압축기는 상기 부이형 피스톤(310)이 피스톤 조립체(320)에 장착되어 상하이동에 적합한 압력에서 충분히 밀봉되도록 장착되는 패킹을 더 포함한다.In addition, the piston assembly 320 is formed with a compression chamber 321 for receiving sea water and air, and is equipped with check valves (322, 323) for controlling the inflow of air and sea water. In addition, the air compressor according to the present invention further includes a packing in which the buoyant piston 310 is mounted to the piston assembly 320 so as to be sufficiently sealed at a pressure suitable for shanghaidong.

이와 같이 이루어지고, 상기 부이형 피스톤(310)의 하강시 공기와 함께 해수가 유입된다. 이때 기체는 액체보다 빨리 흡입됨에 따라 공기는 해수보다 상대적으로 많은 량이 유입된다. 그리고 해수가 유입된 상태로 부이형 피스톤이 상승됨에 따라, 공기압축비는 극대화된다. In this way, the seawater is introduced with the air when the buoyant piston 310 is lowered. At this time, as the gas is sucked faster than the liquid, air is introduced in a relatively larger amount than seawater. And as the buoyant piston is raised in the state in which seawater is introduced, the air compression ratio is maximized.

이에 더하여, 만조 및 간조에도 상기 피스톤 조립체(320)에 장착되는 부이형 피스톤(310)의 상하운동에 의해 압축공기가 발생됨에 따라 별도의 높이조절장치가 필요없게 된다. In addition, in the high water and low water as the compressed air is generated by the vertical movement of the buoy-type piston 310 mounted on the piston assembly 320, there is no need for a separate height adjusting device.

또한 도12의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 부이형 피스톤에서 부이의 형상은 원통형(320) 및 유선형(320')으로 형성될 수 있으며, 유선형으로 형성되는 바람직하다. 이는 유선형이 해류, 또는 조류에 의한 부하를 줄이고, 이에 의해 피스톤 조립체(320) 및 해양구조물(260)의 내력을 향상시키기 때문이다. 또한 유선형 부이에는 방향키(318)가 장착되는 것이 바람직하다.In addition, as shown in (a) and (b) of FIG. 12, the shape of the buoy in the buoyant piston may be formed in a cylindrical shape 320 and a streamlined shape 320 ′, and is preferably formed in a streamlined shape. This is because the streamline reduces the load caused by currents or tidal currents, thereby improving the strength of the piston assembly 320 and the offshore structure 260. In addition, it is preferable that the direction key 318 is mounted on the streamlined buoy.

도5는 본 발명의 일실시예에 따라 파력을 이용한 공기압축기가 구현되는 과정을 개략적으로 나타낸 사용상태도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 상기 부이형 피스톤(410)은 (a)에 나타낸 1단계인 하강 및 흡입완료, (b)에 나타낸 2단계인 상승중 및 압축과정, (c)에 나타낸 3단계인 상승 및 압축완료, (d)에 나타낸 4단계인 하강중 및 흡입과정, 및 (e)에 나타낸 5단계인 하강 및 흡입완료의 과정을 반복한다.5 is a state diagram schematically showing a process of implementing the air compressor using the wave force in accordance with an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the buoyant piston 410 is the first step of lowering and suction completion as shown in (a), the second step of ascending and compression process shown in (b), the three-step lift shown in (c) And the completion of compression, the descent and suction process of four steps shown in (d), and the descent and suction completion of five steps shown in (e).

보다 구체적으로, 1단계는 파도의 골에서 부이형 피스톤(410)이 하사점까지 내려간 상태를 나타내며, 이 구간에서의 공기흡입량은 최대를 이루게 된다. 그리고 상기 부이형 피스톤(410)의 중력으로 인해 부이가 일부 잠김으로서, 부력/중력 균형선(i)이 형성되게 된다. 그리고, 3단계인 압축 시에는 부력높이(b) 정도가 물에 추가로 잠기게 되고, 4단계인 흡입 시에는 부력/중력 균형선(i) 까지만 하강된다. 그리고, 파고(h)에 의해 부이가 피스톤 조립체축을 기준으로 상하동작을 하며, 이때 적절한 공기압축비를 얻기 위해 부이의 작동높이인 행정(s)은 파고(h)에서 부력생성높이(b)를 뺀 것과 같다. 즉, s=h-b 이다.More specifically, the first stage represents a state in which the buoyant piston 410 is lowered to the bottom dead center in the valley of the wave, the air intake in this section is at a maximum. And buoys are partially locked due to gravity of the buoyant piston 410, the buoyancy / gravity balance line (i) is formed. In the third stage of compression, the buoyancy height (b) is further submerged in water, and in the fourth stage of inhalation, only the buoyancy / gravity balance line (i) falls. The buoy moves up and down relative to the shaft of the piston assembly by digging (h), where the stroke (s), which is the operating height of the buoy, is obtained by subtracting the buoyancy height (b) from the digging (h). Same as That is, s = h-b.

또한, 1행정당 압축공기의 이론 최대 생산량(Q : m3)은 실린더의 단면적과 행정(s)의 곱으로 나타난다. 즉, Q=(d2 2-d1 2)×π÷4×s 이다. 여기서 d2는 부이형 피스톤(410) 가압실(419)의 내경이고, d1은 피스톤 조립체(420)의 로드직경을 나타낸다. 이론 최대생산량(Q)은 흡입된 모든 공기를 배출 체크밸브(422)를 통해 배출하는 것을 전제로 하며, 일반적인 피스톤형 공기압축기는 흡입된 공기를 모두 배출하지 못하고 일부 잔류체적이 남게 된다. In addition, the theoretical maximum production of compressed air per stroke (Q: m3) is expressed as the product of the cylinder cross-sectional area and stroke (s). That is, Q = (d 2 2 -d 1 2 ) × π ÷ 4 × s. Here d 2 is the inner diameter of the buoyant piston 410 pressure chamber 419, d 1 represents the rod diameter of the piston assembly 420. The theoretical maximum production Q is based on the discharge of all the sucked air through the discharge check valve 422, the general piston-type air compressor does not discharge all the intake air and some residual volume remains.

본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압축기는 흡입된 공기를 완전히 배출함으 로서 압축효율을 극대화시키며 실린더가 상사점에 이르러 최대 압축 시에 압축실의 공기 잔류체적이 0이 되도록 한다. 그리고, 해수흡입 체크밸브(412)를 통해 해수를 유입함으로서 행정(s)를 제외한 공간에 비압축성인 물을 채우게 하는 것이다. The air compressor using the wave force according to the present invention maximizes the compression efficiency by completely discharging the sucked air, and the cylinder reaches the top dead center so that the air residual volume of the compression chamber is zero at the maximum compression. Then, by introducing the seawater through the seawater suction check valve 412 to fill the incompressible water in the space excluding the stroke (s).

이와같이 이루어짐에 따라 하사점까지 도달하여 최대의 공기를 흡입한 압축실의 공기 체적은 이론 흡입체적인 Q 값과 같으며, 상사점에 도달한 압축실의 공기 체적은 0이 되므로 공기의 흡입률 대비 배출률은 100%에 달하는 것이다. As such, the air volume of the compression chamber that reaches the bottom dead center and sucked the maximum air is equal to the theoretical suction volume Q value, and the air volume of the compression chamber that reaches the top dead center becomes zero, so the discharge rate compared to the air suction rate. Is 100%.

이 경우, 해수흡입 체크밸브(412)를 통해 유입되는 해수는 해수흡입통로를 통해 들어오게 되어 있고, 이의 크기를 적절하게 조절함으로써 해수의 과대한 흡입이 되지 않도록 한다.In this case, the seawater flowing through the seawater intake check valve 412 is introduced through the seawater intake passage, and the size of the seawater is properly adjusted so as to prevent excessive intake of seawater.

그리고, 피스톤 조립체 압축실의 로드직경(d3)과 피스톤 조립체(420)의 로드직경(d1) 치수가 같은 것을 원칙으로 하나, 압축효율을 개선하기 위해 d3의 직경을 다소 크거나, 작게 할 수 있다. 하지만 d3의 직경을 지나치게 작게 하면 단계1의 최대흡입공정에서 부력/중력 균형선(i)에 미치지 못할 수 있다. 따라서 흡입공기량이 오히려 줄어든다. Then, the piston assembly of the load of the compression chamber diameter (d 3) and one to the rod diameter (d 1) dimensioned principle of the piston assembly 420, somewhat greater than the diameter of d 3 to improve the compression efficiency, or less can do. However, if the diameter of d 3 is made too small, the buoyancy / gravity balance line (i) may not reach the maximum suction process of step 1. Therefore, the amount of intake air is rather reduced.

이하 각각의 단계에 대해서 도면을 참고로 자세히 설명한다. Hereinafter, each step will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도6은 도5의 (a)에 나타낸 공기압축기의 1단계에 대한 개략적인 사용상태도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 1단계는 해수 및 공기의 흡입이 완료된 상태로서, 공기흡입실(414)에 흡입저장된 공기는 가압실 공기흡입통로(415)와 가압실 공기흡입 체크밸브(412)를 거쳐 가압실 공기층(416)을 형성한다. FIG. 6 is a schematic use state diagram of one stage of the air compressor shown in FIG. As shown in the figure, the first step is a state in which the intake of sea water and air is completed, the air sucked and stored in the air suction chamber 414 is passed through the pressure chamber air suction passage 415 and the pressure chamber air suction check valve 412. The pressurized chamber air layer 416 is formed.

그리고 해수는 해수흡입부(417)를 통해 해수흡입 체크밸브(412)를 통과하고, 가압실 해수층(418)을 형성한다. 상기 가압실 해수층(418)은 부이형 피스톤(410)이 하강될 경우 가압실(419)의 내부가 진공상태로 되어 흡입된 것이다. 또한 각각의 체크밸브(411, 412, 423)에 최소한의 하중으로 체크밸브를 닫아주도록 힘을 가하는 체크밸브용 스프링(S)이 선택적으로 체크밸브의 상부 또는 하부로 장착될 수 있다. 또한 상기 부이형 피스톤(410)이 피스톤 조립체(420)에 대하여 슬라이드 상하운동 하면서 사용압력에서 충분한 밀봉이 가능하도록 하기 위한 패킹(P)이 부이형 피스톤(410) 또는 피스톤 조립체(420)의 소정위치에 장착된다.The seawater passes through the seawater suction check valve 412 through the seawater suction unit 417, and forms a pressurized chamber seawater layer 418. When the buoyant piston 410 is lowered, the pressure chamber seawater layer 418 is sucked into the vacuum chamber 419 in a vacuum state. In addition, each of the check valves (411, 412, 423) may be selectively mounted to the top or bottom of the check valve spring (S) for applying a force to close the check valve with a minimum load. In addition, the packing (P) for the buoyant piston 410 is a predetermined position of the buoyant piston 410 or the piston assembly 420 to allow a sufficient sealing at the working pressure while the slide up and down the piston assembly 420 Is mounted on.

본 발명에 따른 공기압축기는 상기 공기흡입실(414)에 의해 상기 가압실(419)의 압력변동과 무관하게 공기흡입량을 행정(s)에 비례하여 일정하게 유지된다. The air compressor according to the present invention is constantly maintained in proportion to the stroke (s) by the air suction chamber 414 irrespective of the pressure fluctuation of the pressure chamber 419.

다음단계로서, 도7은 도5의 (b)에 나타낸 공기압축기의 2단계에 대한 개략적인 사용상태도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 2단계는 흡입완료된 공기를 압축하는 과정으로서, 1단계를 거쳐 흡입이 완료된 후 파도가 산쪽으로 이동됨에 따라 수위가 높아지고, 이에 의해 부이형 피스톤(410)은 상승되는 상태이다. 이 경우, 가압실 공기흡입 체크밸브(423)와 해수흡입 체크밸브(412)는 가압실의 체적이 감소함에 따라 형성된 압력으로 인하여 닫히게 되고, 압력의 증가로 토출 체크밸브(422)는 서서히 열리게 된다. As a next step, Fig. 7 is a schematic use state diagram for two stages of the air compressor shown in Fig. 5B. As shown in the figure, the second step is a process of compressing the inhaled air, the water level is increased as the wave is moved toward the mountain after the suction is completed through the first step, whereby the buoyant piston 410 is raised state . In this case, the pressure chamber air suction check valve 423 and the sea water suction check valve 412 are closed due to the pressure formed as the volume of the pressure chamber decreases, and the discharge check valve 422 is gradually opened due to the increase in pressure. .

또한, 부이형 피스톤(410)의 상승으로 공기흡입실(414)은 부압(대기압보다 낮은 압력)으로 바뀌며 이로 인해 공기흡입 체크밸브(411)가 열리고 외부공기 흡입 통로(413)를 통해 공기의 흡입이 이루어지게 된다. 결국, 압축실(421)의 압축과 흡입실(419)의 흡입이 동시에 이루어지게 된다.In addition, as the buoyant piston 410 is raised, the air suction chamber 414 is changed to a negative pressure (pressure lower than the atmospheric pressure), which causes the air suction check valve 411 to open and suction of air through the external air suction passage 413. This is done. As a result, the compression of the compression chamber 421 and the suction of the suction chamber 419 are simultaneously performed.

도8은 도5의 (c)에 나타낸 공기압축기의 3단계에 대한 개략적인 사용상태도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 3단계는 파도가 산에 이르러 공기의 압축이 완료되는 과정으로서, 부이형 피스톤(410)이 상사점에 도달된 상태이다. 보다 구체적으로 1단계에 나타낸 가압실 공기층(416)은 모두 압축실(421)로 이송 완료되고, 이때 추가 흡입된 가압실 해수층(418) 중 소량의 해수가 압축실(421)로 같이 이송된다. FIG. 8 is a schematic use state diagram of three stages of the air compressor shown in FIG. As shown in the figure, step 3 is a process in which the compression of the air is completed by the waves to reach the mountain, the buoyant piston 410 has reached the top dead center. More specifically, all of the pressurized chamber air layers 416 shown in step 1 are completed to be transferred to the compression chamber 421, and at this time, a small amount of seawater from the additionally suctioned pressurized chamber seawater layer 418 is transferred to the compression chamber 421 together. .

이와 같이 이송된 해수는 공기의 압축이 반복되면서 압축실(421)을 채우게 되고, 공기의 압축시 발생하는 열량을 흡수하게 된다. 그리고 2단계와 마찬가지로 공기흡입실(414)은 상사점까지 공기가 흡입된다.The seawater thus transported fills the compression chamber 421 as the air is repeatedly compressed and absorbs the amount of heat generated when the air is compressed. As in step 2, air is sucked to the top dead center of the air suction chamber 414.

도9은 도5의 (d)에 나타낸 공기압축기의 4단계에 대한 개략적인 사용상태도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 4단게는 파도가 산에서 골로 이동, 흡입하는 과정으로서, 상사점에 이르렀던 부이형 피스톤(410)은 수위가 낮아짐에 따라 하강된다. 다만, 수위의 변화량과 실린더의 하강량은 동일하지 않다. 그 이유는 상기한 바와 같이, 수위가 부력/중력 균형선(i)까지 내려와야지만 실린더의 하강이 가능하기 때문이다. 일단 부이형 피스톤(410)의 하강이 시작하면 토출 체크밸브(422)는 압축실(421)과 가압실(419)의 압력차이로 인해 닫히게 되고, 공기흡입실(414)에 흡입 완료되어 저장되었던 공기는 가압실 공기흡입통로(415)를 통과해 가압실 공기흡입 체크밸브(423)를 열고 가압실 공기층(416)을 형성한다. 이 과정에서는 공기흡입실(414)의 압력은 가압실(419)의 압력보다 크다. FIG. 9 is a schematic use state diagram of four stages of the air compressor shown in FIG. As shown in the figure, step 4 is a process in which the waves move from the mountain to the bone, and suck, the buoyant piston 410 has reached a top dead center is lowered as the water level is lowered. However, the amount of change in water level and the amount of descending cylinder are not the same. The reason is that, as described above, the cylinder level can be lowered even though the water level must be lowered to the buoyancy / gravity balance line i. Once the buoyant piston 410 begins to descend, the discharge check valve 422 is closed due to the pressure difference between the compression chamber 421 and the pressure chamber 419, and the suction check valve 414 has been sucked and stored in the air suction chamber 414. The air passes through the pressure chamber air suction passage 415 to open the pressure chamber air suction check valve 423 to form the pressure chamber air layer 416. In this process, the pressure of the air suction chamber 414 is greater than the pressure of the pressure chamber 419.

또한 가압실 해수층(418)의 량은 가압실의 압력과 해수면에서 가압실 해수층(418) 상단까지의 수압차가 동일해지는 압력에 도달할 때까지 증가하게 된다. 따라서 과도한 해수의 흡입을 저지하고, 최적량의 흡입을 위해 해수흡입통로(417)의 단면적을 결정한다.In addition, the amount of the pressure chamber seawater layer 418 is increased until the pressure in the pressure chamber and the pressure difference from the sea surface to the top of the pressure chamber seawater layer 418 reaches the same pressure. Therefore, excessive seawater inhalation is prevented and the cross-sectional area of the seawater suction passage 417 is determined for the optimal amount of suction.

도10은 도5의 (e)에 나타낸 공기압축기의 5단계에 대한 개략적인 사용상태도이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 5단계는 파도의 골에 이르러 흡입이 완료된 과정으로써, 부이형 피스톤(410)이 하사점에 이르러 흡입이 종료된 상태이고, 공기흡입실(414)의 압력과 가압실(419)의 압력이 평형을 이룬다. 그리고, 다시 도5에 나타낸 부이형 피스톤 왕복운동을 반복하게 되고, 도7에 따른 압축과정시 공기의 압축실 유입에 따라 체크밸브가(422)가 개방되어 압축실에 수용된 해수는 일시적으로 빠지게 된다. FIG. 10 is a schematic use state diagram of five stages of the air compressor shown in FIG. As shown in the figure, step 5 is a process in which suction is completed by reaching the valley of the wave, and the buoyant piston 410 reaches the bottom dead center and the suction is completed, and the pressure and pressure chamber of the air suction chamber 414 ( 419) is in equilibrium. Then, the buoyant piston reciprocating motion shown in FIG. 5 is repeated, and the check valve 422 is opened according to the inflow of the compression chamber of the air during the compression process according to FIG. 7, and the seawater contained in the compression chamber is temporarily lost. .

상기 체크밸브(411,412,422,423)는 그 형상이 볼 형태에 국한되지 않으며 판형, 원추형 등 다양한 형태로 제안될 수 있다. 또한 이물질의 흡입을 방지하는 휠터, 해양고착생물(따개비등)이 부착을 방지하기 위한 코팅재나 전기장치 등은 본 발명의 원활한 실시를 위해 더 포함하는 것이 바람직하다.The check valves 411, 412, 422, and 423 are not limited to ball shapes, but may be proposed in various forms such as plate and cone shapes. In addition, it is preferable to further include a filter material for preventing the inhalation of foreign substances, coating materials or electrical devices for preventing the adhesion of marine fixed organisms (barnacles, etc.) for the smooth implementation of the present invention.

이와 같이 이루어짐에 따라, 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압축기는 증감속용 기어, 레버, 윤활오일, 압축공기 냉각장치 등을 별도로 구비하지 않음 따라 구조가 간단하며 제작과 유지보수가 용이하고, 적은 비용으로 생산, 설치할 수 있을 뿐만 아니라 대용량/고압력의 압축공기를 생산하므로 다양한 용도에 적용할 수 있다.As such, the air compressor using the wave force according to the present invention does not include a gear for increasing / deceleration, a lever, a lubricating oil, a compressed air cooling device, etc., so that the structure is simple, easy to manufacture and maintain, and low cost. Not only can it be produced and installed, but it can also be applied to various applications because it produces a large capacity / high pressure compressed air.

도11은 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압축기에서 파고에 따른 압축공기의 유량/압력 그래프이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 공기압축기의 실시예로서 공기압축기 1기당 파고에 따른 압축공기의 압력 및 공기량을 가압실 로드직경을 1m, 부이의 직경을 6m, 부력높이(b)=행정(s)=1/2파고(h)로 가정하고, 부이형 피스톤의 내경을 도11a의 경우 1.2m, 도11b의 경우 1.5m, 도11c의 경우 2m 도11d의 경우 3m로 변화시켜 이에 대한 상태를 그래프로 나타내었다. 11 is a flow rate / pressure graph of the compressed air according to the wave height in the air compressor using the wave force in accordance with the present invention. As shown in the figure, as an example of the air compressor, the pressure and air amount of the compressed air according to the wave height per air compressor is 1 m in the pressure chamber rod diameter, 6 m in the buoy diameter, buoyancy height (b) = stroke (s) = Assuming a half wave height (h), the inner diameter of the buoy-type piston is changed to 1.2 m in FIG. 11A, 1.5 m in FIG. 11B, 2 m in FIG. 11C, and 3 m in FIG. 11D. Indicated.

상기 그래프에 나타낸 바와 같이 가압실의 단면적이 커지면 유량이 증가하나 압력이 떨어지며 파고(h)에 비례하여 유량과 압력이 증가함을 알 수 있다. 참고로 최대의 동력을 발생시키는 행정(s)의 값은 1/2파고(h)이다. 그러므로 설치하고자 하는 지역의 최대 활용 파고가 6m라고 가정할 때, 부이의 높이는 부력 및 실린더 조립체의 자중 평형높이를 제외하고 최소 3m 이상이어야 한다.As shown in the graph, it can be seen that as the cross-sectional area of the pressure chamber increases, the flow rate increases, but the pressure drops and the flow rate and pressure increase in proportion to the crest (h). For reference, the value of stroke (s) that generates the maximum power is 1/2 wave height (h). Therefore, assuming a maximum utilization wave height of 6m in the area to be installed, the buoy height should be at least 3m, excluding buoyancy and self-weight balance height of the cylinder assembly.

본 발명인 공기압축기는 단독 또는 직, 병렬로 설치될 수 있고 압축공기 사용용도에 적합한 생산량을 충족하도록 크기를 변경한다.The air compressors of the present invention can be installed alone, in series, or in parallel and are sized to meet the production yields suitable for compressed air use.

또한, 상기 부이형 피스톤(310, 410)이 상하로 움직일 수 있는 최대의 높이는 설치위치의 자연환경에 따라 결정한다. 예를들어, 설치지역의 조수간만의 차가 7m이고, 최대 파고(h)가 6m라면 실린더의 상하 이동 최대 높이는 7+6=13m라고 결정할 수 있다.(이 가정에서는 생산되는 공기의 압력을 최저로 하였다.) 이런 조건에서 만조일 때 파고가 2m라고 가정해보면 실린더는 가용거리 13m 중에서 상단에서부터 2m이하, 4m이상에서만 동작하게 되는 것이다. In addition, the maximum height that the buoy-type piston (310, 410) can move up and down is determined according to the natural environment of the installation position. For example, if the difference between the tides in the installation area is 7m and the maximum crest height (h) is 6m, it can be determined that the maximum height of the cylinder's vertical movement is 7 + 6 = 13m. Assuming that the wave height is 2m at high tide under these conditions, the cylinder will be operated only at 4m or less and less than 2m from the top of the 13m available distance.

따라서 피스톤의 압력실 내부공간 높이는 흡입시 9m, 압축시 7m를 나타내게 된다. 본 발명은 압축시의 높이인 7m에 비압축성인 해수를 채움으로서 압축효율을 최대화된다. Therefore, the height of the internal space of the pressure chamber of the piston is 9 m at suction and 7 m at compression. The present invention maximizes the compression efficiency by filling incompressible seawater at 7 m, the height at the time of compression.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the field of the present invention that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

상술된 바와 같이, 본 발명에 의하면 파고차 및 부력에 의해 상승/하강하는 부이형 피스톤을 이용하여 공기 및 유체를 동시에 흡입하고, 공기를 압축함에 따라 압축비가 극대화되고, 예비 흡입실에 의해 흡입효율이 개선될 뿐만 아니라, 지속적이여 예측가능한 압축공기가 생산되고, 기어, 레버, 윤활오일, 압축공기 냉각장치 등을 별도로 구비하지 않음 따라 구조가 간단하며 제작과 유지보수가 용이하고, 적은 비용으로 생산, 설치할 수 있을 뿐만 아니라 대용량/고압력의 압축공기를 생산하므로 다양한 용도에 적용할 수 있고, 부력에 의해 상승하고, 자중에 의해 하강됨에 따라 무동력으로 구현되고, 파고와 부력만을 이용하여 고압의 압축 공기를 얻을 수 있고, 각종 산업용, 발전용, 수족관용, 기타 등에 사용할 수 있고, 조수간만의 차 및 파고 차에 의한 무용체적을 모두 없애, 고효율이면서 전체구조가 비교적 간단하고 제작, 설치, 운전비용이 적고, 초기투자 저렴하며, 필요에 따라 장소의 변경, 즉 이동이 가능하고, 대용량의 발전이 가능하여 대규모의 산업용 발전을 할 수 있는 파력을 이용한 공기압축기를 제공하는 효과를 갖는다.As described above, according to the present invention, by using a buoyant piston that rises / falls due to the height difference and buoyancy, the air and the fluid are sucked at the same time, and the compression ratio is maximized as the air is compressed. Not only does this improve, but it also produces consistent, predictable compressed air, and does not include gears, levers, lubricating oils, or compressed air coolers, making the structure simple, easy to manufacture and maintain, and low cost. It can be installed as well as a large-capacity / high pressure compressed air, so it can be applied to various applications. It is driven by buoyancy and descended by its own weight. It can be used for various industries, power generation, aquarium, etc. It eliminates all the useless volume, and is highly efficient, the overall structure is relatively simple, the production, installation and operation cost is low, the initial investment is inexpensive, and the place can be changed or moved as needed, and the large-capacity power generation is possible. It has the effect of providing an air compressor using wave power capable of industrial power generation.

Claims (12)

파력에 의해 상하 왕복이동되고, 해수 및 공기를 흡입하기 위한 부이형 피스톤; 및A buoyant piston which is vertically reciprocated by a wave force and sucks seawater and air; And 상기 부이형 피스톤이 상하이동 가능하도록 장착되고, 부이형 피스톤으로 부터 해수 및 공기가 유입되는 피스톤 조립체를 포함하고,The buoyant piston is mounted so as to be movable, and includes a piston assembly for introducing sea water and air from the buoyant piston, 상기 부이형 피스톤은 파력에 의해 상승될 경우, 부이형 피스톤 내부로 유입된 해수 및 공기는 피스톤 조립체로 이송되며 압축공기가 형성되고, 자중에 의해 하강될 경우, 부이형 피스톤으로 해수 및 공기가 유입되는When the buoyant piston is raised by the wave force, the seawater and air introduced into the buoyant piston are transferred to the piston assembly and compressed air is formed, and when the buoyant piston is lowered by the own weight, seawater and air flow into the buoyant piston. felled 파력을 이용한 공기압축기.Air compressor using wave force. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 부이형 피스톤은 The buoyant piston is 공기가 유입되는 공기흡입부; An air suction unit through which air is introduced; 공기 및 해수의 유입을 단속하기 위한 체크밸브; A check valve for regulating the inflow of air and sea water; 해수 및 공기가 수용되는 가압실; 및A pressurized chamber in which seawater and air are accommodated; And 해수에서의 상하 습동에 적합한 습동재로 만들어진 슬라이딩 부싱을 포함하는Including sliding bushings made of sliding material suitable for up and down sliding in seawater 파력을 이용한 공기압축기.Air compressor using wave force. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 부이형 피스톤은 The buoyant piston is 가압실의 압력변동과 무관하게 공기흡입량을 행정에 비례하여 일정하게 유지시킬 수 있는 공기흡입실을 더 포함하는It further comprises an air suction chamber that can maintain the air intake constant in proportion to the stroke irrespective of the pressure fluctuation of the pressure chamber. 파력을 이용한 공기압축기.Air compressor using wave force. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 피스톤 조립체는The piston assembly 공기 및 해수의 유입을 단속하기 위한 체크벨브; 및A check valve for regulating the inflow of air and sea water; And 해수 및 공기가 수용되는 압축실을 포함하는Compression chamber containing sea water and air 파력을 이용한 공기압축기.Air compressor using wave force. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 부이형 피스톤의 1행정당 압축공기의 생산량(Q : m3)은The production amount of compressed air per stroke of the buoyant piston (Q: m3) 실린더의 단면적과 행정(s)의 곱인Product of the cross-sectional area of the cylinder and stroke (s) Q=(d2 2-d1 2)×π÷4×s 으로서,Q = (d 2 2 -d 1 2 ) × π ÷ 4 × s, d2는 상기 부이형 피스톤의 가압실 내경이고, d1은 피스톤 조립체의 로드직경인d 2 is the pressure chamber inner diameter of the buoy piston, d 1 is the rod diameter of the piston assembly 파력을 이용한 공기압축기. Air compressor using wave force. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 부이형 피스톤은 피스톤 조립체에 장착되어 상하이동에 적합한 압력에서 충분히 밀봉되도록 장착되는 패킹을 더 포함하는The buoyant piston further includes a packing mounted to the piston assembly to be sufficiently sealed at a pressure suitable for shanghaidong. 파력을 이용한 공기압축기.Air compressor using wave force. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 부이형 피스톤에서In the buoyant piston 부이의 형상은 유선형으로 형성되고, 방향키가 장착되는The buoy has a streamlined shape and is equipped with a direction key. 파력을 이용한 공기압축기. Air compressor using wave force. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 부이형 피스톤의 하강에 따라 공기와 함께 해수가 유입될 경우, 공기가 해수보다 상대적으로 많은 량이 유입되고, 해수가 유입된 상태로 부이형 피스톤이 상승되는When seawater is introduced with air as the buoyant piston descends, air is introduced in a larger amount than seawater, and the buoyant piston is lifted with the seawater introduced. 파력을 이용한 공기압축기. Air compressor using wave force. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 이물질의 흡입을 방지하는 휠터, 해양고착생물(따개비등)이 부착을 방지하기 위한 코팅재, 및 전기장치를 더 포함하는It further comprises a filter for preventing the inhalation of foreign matter, coating material for preventing the adhesion of marine organisms (barnacles, etc.), and electrical devices 파력을 이용한 공기압축기.Air compressor using wave force. 제1항에 의한 파력을 이용한 공기압축기, 해수공급펌프, 가압물탱크, 압축공기저장탱크, 수차발전기, 해양구조물, 및 조절밸브수단인 공기압조절밸브, 과압공기배출밸브, 공급수 조절밸브를 포함하고,An air compressor, a seawater supply pump, a pressurized water tank, a compressed air storage tank, a water generator, an offshore structure, and an air pressure regulating valve, an overpressure air discharge valve, and a supply water control valve, according to claim 1, are used. and, 해수공급펌프에 의해 가압물탱크로 해수가 공급되고, 상기 공기압축기에 의해 발생된 압축공기가 가압물탱크로 이송되어 해수의 상부를 가압하고, 가압된 상태에서 해수는 공급수 조절밸브를 통해 수차발전기에 공급되는The seawater is supplied to the pressurized water tank by the seawater supply pump, and the compressed air generated by the air compressor is transferred to the pressurized water tank to pressurize the upper part of the seawater, and in the pressurized state, the seawater is fed through the feed water control valve. Supplied to the generator 파력을 이용한 공기압축기를 구비하는 발전시스템. Power generation system equipped with air compressor using wave force. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 해양구조물은The marine structure is 파고측정용 센서, 환경측정장치, 유지 보수용 장치; 및Crest sensor, environmental measuring device, maintenance device; And 순간 발전량, 압축해수 저장용량, 적정압력 등을 비교분석하는 제어 운전장치를 더 포함하는Further comprising a control operation for comparing and analyzing the instantaneous power generation, compressed seawater storage capacity, appropriate pressure, etc. 파력을 이용한 공기압축기를 구비하는 발전시스템.Power generation system equipped with air compressor using wave force. 제1항에 의한 파력을 이용한 공기압축기, 기액분리기, 압축공기저장탱크, 공기터빈발전기, 해수배출밸브, 유량조절밸브, 및 공기터빈발전기를 포함하고,An air compressor, a gas-liquid separator, a compressed air storage tank, an air turbine generator, a seawater discharge valve, a flow control valve, and an air turbine generator using wave power according to claim 1, 상기 공기압축기에 장착된 부이형 피스톤의 상하운동에 의해 발생된 압축공기는 기액분리기를 거쳐 압축공기저장탱크에 저장되고, 유량조절밸브에 의해 균일하게 공기터빈발전기에 공급되는Compressed air generated by the vertical movement of the buoy-type piston mounted to the air compressor is stored in the compressed air storage tank via a gas-liquid separator, and is uniformly supplied to the air turbine generator by a flow control valve. 파력을 이용한 공기압축기를 구비하는 발전시스템. Power generation system equipped with air compressor using wave force.
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