KR20100068685A

KR20100068685A - 풍력을 이용한 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템.

Info

Publication number: KR20100068685A
Application number: KR1020080127124A
Authority: KR
Inventors: 기승철
Original assignee: 기승철
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-06-24

Abstract

본 발명은 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템에 관한 것으로, 어느 지역에서나 손쉽게 블레이드가 장착된 공기압축기를 지면 또는 공중에 설치하고, 지상 또는 지하 , 수중에 위치한 온도변환부를 통과한 압축공기로 전기 생성 과 함께 계절에 따른 냉난방을 위한 일정한 온도로 실내공기를 순환시키는 기능을 갖도록 한 것이며, 또한, 다른 지역으로의 이동 및 설치를 간편히 할 수 있으며, 전기 공급이 불가능한 곳에도 미약한 풍속만 으로도 전기 생성 과 함께 냉난방을 할 수 있는 하이브리드 개념의 경제성이 있는 효과를 제공하는 것이며, 공압발전 및 압축공기실내 순환시스템은 지면 또는 공중에 설치되는 지지구조물 및 상기 지지구조물에 설치되는 공기를 압축하기 위한 블레이드가 장착된 공기압축기로, 상기 공기압축기의 배기부에 입력배관이 연결되어, 압축공기를 일정한 온도로 변환하기 위한 온도변환부와, 상기 온도변환부에 설치되는 입력배관에서 연장된 온도변환배관, 상기 온도변환배관을 거쳐 출력배관에서 토출되는 압축공기로 구동되는 공압발전기와, 상기 공압발전기 구동 후에 토출되는 일정한 온도의 압축공기가 실내로 유입되어 압축공기 실내순환시스템을 포함한다.

공압발전 및 압축공기 실내순환시스템, 지지구조물, 블레이드, 공기압축기, 입력배관, 출력배관, 온도변환부, 온도변환배관 공압발전기, 하우징, 압축공기 실내순환시스템, 태양열 집열부

Description

풍력을 이용한 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템.{omitted}

본 발명은 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템에 관한 것으로, 상세하게는 공기압축기의 회전축에 장착된 블레이드가 바람에 의해 회전력을 발생 공기를 압축하여 그 압축공기가 지상 또는 지하 , 수중에 위치한 온도변환부를 통과 하며 일정한 온도로 변환되어 실내에 설치된 발전기의 터빈을 회전시켜 전기를 생성하고 나서 거기서 토출된 압축공기가 실내에 순환되어 실내의 공기온도를 변환시키는 친환경적인 공압발전 및 압축공기실내순환시스템이다.

일반적으로 전기를 발생하는 발전장치는 사용되는 에너지원에 따라 석유나 석탄과 같은 화석연료를 이용하는 화력발전과, 태양열, 원자력, 수력, 조력, 풍력을 이용하는 발전 등으로 구분될 수 있다.

이러한 발전장치 중 원자력을 이용하는 발전장치는 화력발전에 비해 저렴한 비용으로 전기를 발생시킬 수 있다는 장점이 있으나, 방사능으로 인한 환경 오염 및 인체의 유해성으로 인해 설치가 제한적으로 이루어지고 있다. 더욱이 최근에는 전기를 생산한 후 발생하는 핵폐기물의 처리 문제 등으로 인해 시설 투자가 원활하게 이루어지고 있지 않다.

또한, 화력발전의 경우, 석탄, 석유와 같은 화석연료를 사용하는데, 이러한 발전용 연료는 전기의 발생시 환경을 오염시키는 물질을 배출할 뿐만 아니라 연료의 비용이 크다. 더욱이, 최근에는 자원매장량이 감소 등으로 인해 유가가 상승하고 있으며, 이에 따라 발전비용이 증가되는바 이를 대체할 수 있으며, 환경을 오염시키는 물질을 발생하지 않는 청정에너지의 개발이 요구되고 있다.

이와 같은 청정에너지를 이용한 발전장치로는 태양광이나, 풍력, 조력 등 자연환경을 이용한 발전장치가 개발되고 있으며, 태양광을 이용한 발전장치가 대표적이며, 최근 들어 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해지면서 보급이 확대되고 있다.

일례로, 풍력발전장치는 바람이 많고, 일정 속도 이상의 풍력이 지속적으로 발생하는 지점에 주로 설치되며, 대표적으로 제주도나, 태백산맥 등과 같은 해안지역이나 산악지역에 설치되고 있다.

그러나, 이러한 풍력발전장치는 대형 프로펠러를 갖추고 있으며, 안정적인 발전을 위해 높은 곳에 설치된다. 이러한 풍력발전장치는 대형 프로펠러 등으로 인해 공간을 많이 차지하며, 다수의 풍력발전장치들의 간섭을 방지하기 위해 대규모의 토지공간을 필요로 한다. 이에 따라 풍력발전장치를 설치하기 위해서는 막대한 토지의 사용으로 인하여 토지의 구입에 있어 많은 제약이 있고, 토지의 구입 또는 보상 등으로 인해 비용이 많이 소요되는 문제가 있고, 대규모로 발전시설을 설치하기 위해서는 주변 주민들의 협조를 이끌어내야 하는 어려움이 있다.

또한, 이러한 풍력발전장치에서 생성된 전기를 이용하여 각 가정에서 별도의 전기제품인 냉난방기기를 이용하여 실내의 일정한 온도를 유지하고 있는데, 이러한 방법은 전기의 소모가 많고, 냉난방기기의 구입에 따른 경제적 손실을 유발하고 있다.

특히, 농촌에서 하우스 작물을 재배함에 있어, 동절기에는 하우스 실내 온도를 유지하기 위해 화석연료를 사용하여 지구 온난화에 막대한 영향을 미치고 있으며, 연료비 증가로 농가의 수익률이 감소하여 하우스 농사를 포기하는 실정이다.

또한, 여러 지역을 이동하며 생활하는 유목민(몽골,중앙아시아, 아프리카 등)이나 도서 벽지,섬 등 낙후된 지역에 생활하고 있는 사람들은 전력선이 설치되어 있지 못해 전기를 사용 할 수 없어 냉난방기기는 물론 전기제품을 사용하지 못하는 문명의 혜택을 누리지 못하고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 어느 지역에서나 손쉽게 블레이드가 장착된 공기압축기를 지면 또는 공중에 설치하고, 지상 또는 지하 , 수중에 위치한 온도변환부를 통과한 압축공기로 전기 생성 과 함께 계절에 따른 냉난방을 위한 일정한 온도로 실내공기를 순환시키는 기능을 갖도록 한 것이며, 또한, 다른 지역으로의 이동 및 설치를 간편히 할 수 있으며, 전기 공급이 불가능한 곳에도 미약한 풍속만으로도 전기 생성 과 함께 냉난방을 할 수 있는 하이브리드 개념의 경제성이 있는 효과를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공압발전 및 압축공기실내 순 환시스템은 지면 또는 공중에 설치되는 지지구조물 및 상기 지지구조물에 설치되는 공기를 압축하기 위한 블레이드가 장착된 공기압축기로, 상기 공기압축기의 배기부에 입력배관이 연결되어, 압축공기를 일정한 온도로 변환하기 위한 온도변환부와, 상기 온도변환부에 설치되는 입력배관에서 연장된 온도변환배관, 상기 온도변환배관을 거쳐 출력배관에서 토출되는 압축공기로 구동되는 공압발전기 와, 상기 공압발전기 구동 후에 토출되는 일정한 온도의 압축공기가 실내로 유입되어 압축공기 실내순환시스템을 포함한다.

여기에서, 상기 공기압축기는 베이스플레이트 와 리브가 용착된 지주상부에 설치되거나, 헬륨가스가 충진된 공중으로 부양되는 풍선에 설치되어, 공기압축기의 배기부에 입력배관이 연결되어, 그 입력배관에서 연장된 부분인 온도변환배관이 온도변환부에 설치되어 그곳을 통과하며 압축공기를 일정한 온도로 변환시킬 수 있다. 이때, 바람직하게는 배관이 후렉시블한 합성수지 소재의 배관 또는 금속관 어느 것이든 사용할 수 있다. 또한, 온도변환부를 통과 한 후에 발전기 터빈까지 인출된 배출배관에 단열재로 밀봉할 수 있다.

또한, 상기 공압발전기에서 생성된 전기를 저장하는 축전지를 더 포함할 수 있으며, 축전지에서 전기를 인출할 때, 인버터 등의 전기 안전모듈을 사용할 수 있다.

또한 상기의 온도변환부는 지하 또는 수중에 설치될 때는, 일정한 깊이로 매설될 수 있다.

또한, 온도변환부가 지상으로 설치될 때는, 태양열 집열부를 사용할 수 있 다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축공기 실내순환시스템은 지면 또는 공중에 설치되는 지지구조물 및 상기 지지구조물에 설치되는 공기를 압축하기 위한 블레이드가 장착된 공기압축기로, 상기 공기압축기의 배기부에 입력배관이 연결되어, 압축공기를 일정한 온도로 변환하기 위한 온도변환부와, 상기 온도변환부에 설치되는 입력배관에서 연장된 온도변환배관, 상기온도변환배관을 거쳐 출력배관에서 토출되는 압축공기가 실내로 유입되어 압축공기 실내순환시스템을 포함한다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 발전기 구동 및 실내공기 순환시스템은 풍속이 미약한 장소에서도 전기 생성 과 계절별에 따른 쾌적한 실내온도를 유지하는 두 가지의 기능을 부여하며, 아울러 농촌에서 하우스 작물을 재배함에 있어, 동절기에는 하우스 실내 온도를 유지하기 위해 화석연료를 사용하지 않아도 하우스 농사를 수행 할 수 있으며, 화석연료 사용을 최소화 하여 경제적 잇점이 있으며, 장소를 이동하며 생활하는 유목민(몽골,중앙아시아,아프리카 등) 과 섬, 산간오지 등에서 간편한 기계장치(지주,공기압축기,블레이드,배관,발전기,전기안전모듈 등)로 설치 및 해체가 용이하여 전력선이 없는 장소에서도 전기사용 과 적정한 실내온도를 유지할 수 있는 친환경적인 에너지 생성시스템이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템의 일실시예를 도시한 구성도이다.

본 발명에 따른 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 지면 또는 공중에 설치되는 지지구조물(12) 및 상기 지지구조물(12)에 설치되는 공기를 압축하기 위한 블레이드(36)가 장착된 공기압축기(20)로, 상기 공기압축기(20)의 배기부(33)와 입력배관(34)이 연결되어, 압축공기를 일정한 온도로 변환시키기 위해 설치되는 온도변환부(60)와, 상기 온도변환부(60)에 설치되는 입력배관(34)에서 연장된 온도변환배관(37), 상기의 온도변환배관(37)을 거쳐 출력배관(35)에서 토출되는 압축공기로 구동되는 공압발전기(39) 와, 상기 공압발전기(39) 구동 후에 토출되는 일정한 온도의 압축공기가 실내로 유입되는 공발발전 및 압축공기 실내순환시스템(100)을 포함하여 구성된다.

상기 지지구조물(12)은 상기 지면(P)에 삽입되어 고정되거나, 별도의 볼트(14)와 같은 체결부재에 의해 지면(P)에 고정되거나, 도 3을 참조하면, 헬륨가스가 충진된 풍선에 로프로 공중 부양되어 설치될 수 있으며, 보다 바람직하게는 상기 지지구조물(12)은 지면에 콘크리트와 같은 단단한 재질로 기초판이 형성될 수 있다.

상기 공기압축기(20)는 외부를 감싸는 하우징(21)으로 구성되며,

또한, 상기 하우징(21) 외측 일단부에 압축공기를 배출하는 배기부(33)가 형성되고, 상기 하우징(21)내부 중심에 중심축(22)을 기반으로 회전시 공기를 압축하는 임펠러(25)가 구비된다.

그리고 상기 중심축(22) 돌출부 단부에 바람에 대한 저항력을 증가시켜 회전력을 얻는 블레이드(36)가 설치된다.

또한, 상기 입력배관(34)은 상기 하우징(21) 외측 일단부에 압축공기를 배출하는 배기부(33)에 치합된다.

상기 입력배관(34)의 연장부분인 온도변환배관(37)은 온도변환부(60)에 설치 될 수 있다.

또한, 도 5를 참조하면, 상기의 온도변환부(60)는 지하 또는 수중에 설치되는데, 이때, 지하 또는 수중에 설치될 때는, 일정한 깊이에 매설되며, 온도변환부(60)에 매설되는 온도변환배관(37) 연장부분이 지면으로 표출되는 출력배관(35)을 구비한다.

또한, 도 4를 참조하면, 온도변환부(60)가 지상으로 설치될 때는, 태양열 집열부(70)를 사용할 수 있다.

상기 태양열 집열부는 태양열로 히팅되는 구조로서,통상적으로 2중, 3중으로 구성된 관부재 또는 태양열 복사패널 등을 사용하면 가능하며, 태양열을 집열하는 수단으로 사용되는 것이면 어떠한 제한도 없을 것이다.

상기 출력배관(35)은 지면으로 돌출되어 그 외측면을 단열재(44)로 밀봉하여 압축공기의 온도를 유지시키며, 실내에 설치된 공압발전기(39)의 회전축에 결합된 터빈(50)에 출력배관(35)에서 토출되는 압축공기로 공압발전기(39)를 구동 한 후에 여기에서 발생하는 압축공기가 실내로 유입되어 압축공기 실내순환시스템(200)으로 사용된다

상기의 실내공기 순환시스템(200)은 공압발전기(39) 구동 후에 발생하는 일정한 온도를 유지하며 토출되는 공기로서 실내의 공기 와 접촉하여 온도 차를 변환하며 실내공기를 순환시키는 것이다.

또한, 상기의 공압발전기(39)에서 생산된 전기는 축전지에 저장되어 인버터 등의 전기안전모듈을 통하여 다양한 용도로 전기가 사용된다.

또한, 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템(100)에서 공기압축기(20) 다수개가 설치되어 각각의 공기압축기(20)의 출력배관(35)들이 하나의 배관으로 연결되어, 동시에 공압발전기(39) 터빈(50)을 구동할 수 있다. 이렇게 되면 공압발전기(39)의 용량이 커지고 여기서 생산되는 전기 용량도 증가되는 효과가 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에서 블레이드(36)의 형상은 한정되지 않으며, 수직축 블레이드 형태 또는 수평축 블레이드 형태도 가능하며, 블레이드(36)의 날개수는 항력 과 저항력에 따라 설계변경 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축공기 실내순환시스템의 일실시예를 도시한 구성도이다. 도 6을 참조하면, 다른 실시예의 압축공기 실내순환시스템(200)은 전술한 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템(100)의 과정 중에서 온도변환배관(37)을 거쳐 출력배관(35)에서 토출되는 압축공기가 공압발전기(39)를 구동하지 않고 출력배관(35)에서 토출되는 압축공기를 실내로 유입시켜서 압축공기 실내순환시스템에 직접 사용하는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 한정되 지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력을 이용한 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템의 일예를 도시한 구성도.

도 2는 본 발명의 따른 공기압축기의 수직축 블레이드를 보여주는 사시도

도 3은 본 발명에 따른 공기압축기가 풍선에 의해 공중에 부양되는 상태를 나타낸 정면도.

도 4는 본 발명에 따른 온도변환부가 지상에 설치되는 태양열 집열부로 설치된 상태의 구조도.

도 5는 본 발명에 따른 온도변환부가 지하에 매설된 상태의 구조도.

도 6은 본 발명에 다른 실시예에 따른 압축공기 실내순환시스템을 도시한 구성도.

- 도 면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

12 :지지구조물, 14:볼트 20 :공기압축기 21 :하우징 22 :중심축

25 :임펠러 33 : 배기부 34 :입력배관 35 : 출력배관 36 :블레이드

37 : 온도변환배관 39 :공압발전기 44 :단열재 50: 터빈 60 :온도변환부

70 : 태양열 집열부 100 :공압발전 및 압축공기 실내순환시스템

200 : 압축공기 실내순환시스템 300 : 축전지

Claims

지면 또는 공중에 설치되는 지지구조물 및 상기 지지구조물에 설치되는 공기를 압축하기 위한 블레이드가 장착된 공기압축기로,

상기 공기압축기의 배기부에 입력배관이 연결되어, 압축공기를 일정한 온도로 변환하기 위한 온도변환부와,

상기 온도변환부에 설치되는 입력배관에서 연장된 온도변환배관,

상기 온도변환배관을 거쳐 출력배관에서 토출되는 압축공기로 구동되는 공압발전기 와,

상기 공압발전기 구동 후에 토출되는 일정한 온도의 압축공기가 실내로 유입되어 압축공기 실내순환시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용한 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 지지구조물은 상기 지면에 설치될 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용한 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 지지구조물은 헬륨가스가 충진된 풍선에 로프로 공중 부양되어 설치될 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용한 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 공기압축기는 다수개가 설치되어 각각의 공기압축기의 출력배관들이 하나의 배관으로 연결되어, 동시에 공압발전기를 구동 할 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용한 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 블레이드는 그 형상은 한정되지 않으며, 수직축 블레이드 형태 또는 수평축 블레이드 형태도 가능하며, 블레이드의 날개수는 항력 과 저항력에 따라 설계변경 할 수 있은 것을 특징으로 하는 풍력을 이용한 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템.
청구항 1에 있어서,

상기의 공압발전기에서 생산된 전기를 저장하는 축전지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용한 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템.
청구항 1에 있어서,

상기의 온도변환부는 지하 또는 수중에 설치될 때는, 일정한 깊이로 매설 될 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용한 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 온도변환부가 지상으로 설치될 때는, 태양열 집열부를 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력을 이용한 공압발전 및 압축공기 실내순환시스템.
압축공기 실내순환시스템은 지면 또는 공중에 설치되는 지지구조물 및 상기 지지구조물에 설치되는 공기를 압축하기 위한 블레이드가 장착된 공기압축기로,

상기 공기압축기의 배기부에 입력배관이 연결되어, 압축공기를 일정한 온도로 변환하기 위한 온도변환부와,

상기 온도변환부에 설치되는 입력배관에서 연장된 온도변환배관,

상기 온도변환배관을 거쳐 출력배관에서 토출되는 압축공기가 실내로 유입되어 압축공기 실내순환시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축공기 실내순환시스템.
청구항 9에 있어서,

상기 지지구조물은 상기 지면에 설치되거나, 헬륨가스가 충진된 풍선에 로프로 공중 부양되어 설치될 수 있는 것을 특징으로 하는 압축공기 실내순환시스템.
청구항 9에 있어서,

상기 공기압축기는 다수개가 설치되어 각각의 공기압축기의 출력배관들이 하나의 배관으로 연결되어, 동시에 실내로 유입되어 압축공기 실내순환시스템을 포함 하는 것을 특징으로 하는 압축공기 실내순환시스템.
청구항 9에 있어서,

상기 블레이드는 그 형상은 한정되지 않으며, 수직축 블레이드 형태 또는 수평축 블레이드 형태도 가능하며, 블레이드의 날개수는 항력 과 저항력에 따라 설계변경 할 수 있은 것을 특징으로 하는 압축공기 실내순환시스템.
청구항 9에 있어서,

상기의 온도변환부는 지하 또는 수중에 설치될 때는, 일정한 깊이로 매설 될 수 있는 것을 특징으로 하는 압축공기 실내순환시스템.
청구항 9에 있어서,

상기 온도변환부가 지상으로 설치될 때는, 태양열 집열부를 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 압축공기 실내순환시스템.