KR20110037446A - 압축공기를 이용하는 풍력발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바람을 이용하여 동력을 발생시키는 풍력발전기에 관한 것으로, 상세하게는 바람으로 회전날개를 회전시켜 압축기를 구동하여 압축공기를 형성하고, 상기 압축공기는 압축공기 저장탱크에 저장하되, 상기 압축공기 저장탱크는 안정적인 구조로 설치되어 풍력발전기의 기초로 이용되되, 운반 및 설치가 용이하도록 이루어진 압축공기를 이용하는 풍력발전기에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 압축공기를 이용하는 풍력발전기는, 회전날개와, 상기 회전날개에 연결설치되어 압축공기를 발생시키는 압축기를 구비하는 풍력압축공기발생기가 상기 압축기로부터 생성된 압축의 공기를 저장하는 압축공기 저장탱크의 상측에 설치되며,
상기 압축공기 저장탱크는,
양측 단부가 구형의 캡으로 막혀 있는 원통형태의 중심 압축공기 저장탱크와, 상기 중심 압축공기 저장탱크의 측면에 설치되는 일측 단부가 구형의 캡으로 막혀 있고, 타단은 체결용 연결판이 형성된 측면 압축공기 저장탱크로 구성되고,
상기 중심 압축공기 저장탱크에는 외측면에 길이방향으로 대응되게 한쌍의 체결용 체결구가 설치되고, 상기 체결용 체결구에 측면 압축공기 저장탱크의 체결용 연결판이 결합되어 중심 압축공기 저장탱크에 직교방향으로 측면 압축공기 저장탱크가 설치되도록 이루어진다.
압축공기 저장탱크, 풍력발전기, 회전날개, 압축기

Description

압축공기를 이용하는 풍력발전기{The air compressors use of wind}
본 발명은 바람을 이용하여 회전날개를 구동시키고, 상기 회전날개의 구동에 의하여 압축기를 작동시켜 압축공기를 저장탱크에 저장한 후 상기 저장된 압축공기를 다양하게 이용하도록 하는 압축공기를 이용하는 풍력발전기에 관한 것이다.
일반적으로 전기는 화성연료를 이용한 화력발전소, 물을 이용한 수력발전소, 원자로를 이용한 원자력 발전소가 있으며, 최근에는 조수간만의 차를 이용한 조력발전소와 바람을 이용한 풍력발전이 개발되어 제공되고 있다.
상기 화력발전소는 화성연료를 연소시켜 전기에너지를 획득하는 것으로, 화성연료의 연소시 다량의 이산화탄소의 배출함으로써 지구의 온난화에 대한 문제점과 점점 화성연료가 고갈되어가고 있는 단점이 있으며, 상기 수력발전소는 강을 막아야 하는데 그 설치장소가 한정적이며, 설치비용이 많이 들며, 최근에는 생태계를 변화시킨다는 문제점으로 환경단체로부터 거센 항의를 받는 단점이 있고, 상기 원자력 발전소는 방사능에 대한 위험이 있어 그 설치에 따른 많은 비용과 지역주민들 에 대한 반발이 있어 그 설치가 용이하지 못하는 단점이 있다.
상기 조력발전소는 조수간만의 차가 발생하는 장소에 설치되어야 하며, 설치비용이 많이 들고, 설치시 조류가 변화하여 생태계 및 해안가의 변형을 유발시키는 단점이 있다.
최근에는 바람을 이용한 에너지의 획득을 위한 다양한 기술들이 개발되고 있고 있으며, 본 발명 또한 바람을 이용하여 회전날개를 회전시키고, 상기 회전날개와 연결설치되어 작동하는 압축기로 압력공기를 획득하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 이러한 단점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명은 연속적으로 불어오지 않고 간헐적으로 불어오는 바람으로 연속적인 동력발전이 이루어지지 않는 것을 간헐적 또는 주기적으로 불어오는 바람을 이용하여 압축공기를 생성하여 압축공기 저장탱크에 저장하고, 상기 저장된 압축공기로 에어모터를 구동시키거나 발전기를 구동시켜 동력을 발전할 수 있도록 하는 압축공기를 이용하는 풍력발전기를 제공하는데 목적이 있다.
이러한 압축공기를 이용하는 풍력발전기는 압축공기를 저장하는 저장탱크가 회전날개와, 상기 회전날개에 연결설치되어 압축공기를 발생시키는 압축기를 구비하는 풍력압축공기발생기를 지지하도록 이루어지도록 하며,
이러한 상기 압축공기 저장탱크가 안정적인 구조를 가지도록 하기 위하여 'ㄷ'자 또는 '+'자 또는 'ㅏ'자 중 어느 한 형태로 형성되도록 하되, 설치를 위하여 이동시 용이한 구조를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명인 압축공기를 이용하는 풍력발전기는, 회전날개와, 상기 회전날개에 연결설치되어 압축공기를 발생시키는 압축기를 구비하는 풍력압축공기발생기가 상기 압축기로부터 생성된 압축의 공기를 저장하는 압축공기 저장탱크의 상측에 설치되며,
상기 압축공기 저장탱크는,
양측 단부가 구형의 캡으로 막혀 있는 원통형태의 중심 압축공기 저장탱크와, 상기 중심 압축공기 저장탱크의 측면에 설치되는 일측 단부가 구형의 캡으로 막혀 있고, 타단은 체결용 연결판이 형성된 측면 압축공기 저장탱크로 구성되고,
상기 중심 압축공기 저장탱크에는 외측면에 길이방향으로 대응되게 한쌍의 체결용 체결구가 설치되고, 상기 체결용 체결구에 측면 압축공기 저장탱크의 체결용 연결판이 결합되어 중심 압축공기 저장탱크에 직교방향으로 측면 압축공기 저장탱크가 설치됨을 특징으로 한다.
상기 압축공기 저장탱크는 'ㄷ'자 또는 '+'자 또는 'ㅏ'자 중 어느 한 형태로 형성된다.
상기 체결용 연결판은 중심 압축공기 저장탱크에는 외측면에 밀착되도록 형성된다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 중심 압축공기 저장탱크와 측면 압축공기 저장탱크로 구성되는 압축공기 저장탱크가 'ㄷ'자 또는 '+'자 또는 'ㅏ'자 중 어느 한 형태로 이루어짐으로써 지면 또는 건물의 옥상에 안정적인 구조로 용이하게 설치될 수 있다.
또한, 압축공기 저장탱크가 중심 압축공기 저장탱크와 측면 압축공기 저장탱크로 구성되되, 중심 압축공기 저장탱크에 형성된 한쌍의 체결용 체결구와 측면 압 축공기 저장탱크에 형성된 체결용 연결판으로 분리 결합됨으로써 이동시 중심 압축공기 저장탱크와 측면 압축공기 저장탱크로 분리되어 이동됨으로써 이동의 불편함을 해소할 수 있다.
즉, 상부에 설치되는 풍력압축공기발생기를 안정적인 구조로 이루어지기 위해서는 압축공기 저장탱크는 풍력압축공기발생기의 크기에 따라 변화하나 그 크기는 비교적 큰 크기로 형성된다. 이러한 압축공기 저장탱크가 'ㄷ'자 또는 '+'자 또는 'ㅏ'자 중 어느 한 형태로 이루어지는 경우 이동에 따른 큰 불편함을 가지게 된다. 그러므로 압축공기 저장탱크가 중심 압축공기 저장탱크와 측면 압축공기 저장탱크로 분리되어 이동될 경우 매우 용이하게 이동할 수 있다.
아울러 원통형태로 형성되는 압축공기 탱크는 중심 압축공기 저장탱크와 측면 압축공기 저장탱크가 서로 교차되게 설치됨으로서 구조적으로 안정된 상태를 유지하게 된다.
첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1과 도 2와 같이 본 발명의 압축공기를 이용하는 풍력발전기는, 바람을 이용하여 회전날개를 회전시켜 압축공기를 발생시키는 풍력압축공기발생기(20)와, 상기 풍력압축공기발생기(20)를 지지하고, 발생된 압축공기를 저장하는 압축공기 저장탱크(10)로 구성된다.
이러한 압축공기를 이용하는 풍력발전기는, 보통 건물의 옥상이나, 논과 밭의 교차로 길 지면(바닥면)에 설치되어 바람에 의하여 풍력압축공기발생기(20)로 압축의 공기를 발생시키고, 발생된 압축의 공기는 압축공기 저장탱크(10)로 저장되고, 상기 압축공기 저장탱크(10)에 저장된 공기는 에어모터를 구동시켜 발전을 하여 전력을 생산하거나, 에어모터가 장착된 농기구에 압축공기를 공급하여 농기구를 작동시키는 동력원으로 사용되거나, 또는 압축공기를 이용한 수공구에 공급하여 수공구의 동력원으로 사용되는 등 다양한 방법으로 이용된다.
상기 풍력압축공기발생기(20)는 도 1과 같이 지면과 수직으로 설치되는 지지대(21)와, 상기 지지대(21)의 상부에 설치되어 바람의 방향으로 회전하는 회전날개(23)가 설치된 회전지지대(22)와, 상기 회전날개(23)와 연결되어 회전날개(23)의 회전으로 압축공기를 발생시키는 압축기(24)로 구성된다.
즉, 통상의 풍력발전기에서 회전날개의 회전으로 전기를 발생시키는 발전기를 대신하여 압축기가 사용된 것이다.
이러한 풍력압축공기발생기(20)는 바람의 방향에 따라 회전지지대(22)가 회전하여 바람에 의하여 회전날개(23)가 회전하고, 상기 회전날개(23)의 회전으로 인하여 압축기(24)는 압축공기를 생성하여 공급호스(25)를 통하여 압축공기 저장탱크(10)에 공급한다.
상기 풍력압축공기발생기(20)는 첨부된 도면에서와 같이 후설되는 중심 압축공기 저장탱크(10a)와 측면 압축공기 저장탱크(10b)로 이루어지는 압축공기 저장탱크(10)에 각각 1개 또는 다수개가 설치된다.
상기 압축공기 저장탱크(10)는 풍력압축공기발생기(20)의 압축기(24)에서 생성된 압축공기를 공급받아 압축의 공기를 저장하고, 기초몸체(베이스)로 사용되는 것으로, 밀폐형의 원통형태로 형성된다.
상기 밀폐형의 원통형태로 이루어지는 압축공기 저장탱크(10)는 양측 단부가 구형의 캡으로 막혀 있는 원통형태의 중심 압축공기 저장탱크(10a)와, 도 5와 도 6과 같이 상기 중심 압축공기 저장탱크(10a)의 측면에 설치되는 일측 단부가 구형의 캡으로 막혀 있고, 타단은 체결용 연결판(11)이 형성된 측면 압축공기 저장탱크(10b)로 구성되고, 도 2와 같이 '+'자 또는 도 3과 같이 'ㅏ'자 또는 도 4와 같이 'ㄷ'자 등 다양한 형태로 형성된다.
보통 도 2와 도 3과 같이 '+'자 또는 'ㅏ'자 형태는 교차로의 길에 적합하고, 도 4와 같이 'ㄷ'자 형태는 건물 옥상에 적합하다.
일반적으로 원통형태로 이루어지는 압축공기 저장탱크(10)가 지면(바닥면) 등에 직접 안착되거나 또는 지면(바닥면)에 설치되는 받침대(12)에 안착되어 설치되고, 상부에 풍력압축공기발생기(20)가 설치되는 경우 바람으로 인하여 풍력압축공기발생기(20)는 압축공기 저장탱크(10)에 힘(모우멘트)을 가하여 회전시키고자 함으로써 압축공기 저장탱크(10)를 설치하는데 많은 노력을 하여야 한다.
그러나, 압축공기 저장탱크(10)를 중심 압축공기 저장탱크(10a)와, 상기 중심 압축공기 저장탱크(10a)의 측면에 직교방향으로 측면 압축공기 저장탱크(10b)로 구성하여 'ㄷ'자 또는 '+'자 또는 'ㅏ'자 중 어느 한 형태로 형성할 경우에는 보다 용이하게 안정적인 구조로 설치할 수 있다.
첨부된 도면을 참조하여 압축공기 저장탱크에 관하여 상세하게 설명하면, 도 5와 도 6과 같이 압축공기 저장탱크(10)는 중심 압축공기 저장탱크(10a)와, 상기 중심 압축공기 저장탱크(10a)의 측면에 직교방향으로 설치되는 측면 압축공기 저장탱크(10b)로 구성되되,
상기 중심 압축공기 저장탱크(10a)와 측면 압축공기 저장탱크(10b)는 상기 압축공기 저장탱크(10a)의 외측면에 길이방향으로 대응되게 형성된 한쌍의 체결용 체결구(31)와, 상기 측면 압축공기 저장탱크(10b)의 일측에 형성된 체결용 연결판(11)의 끝단부에 형성된 플랜지부(32)로 이루어진 결합수단(30)에 의하여 일체로 형성된다. 상기 체결용 체결구(31)와 플랜지부(32)는 체결수단인 볼트와 너트 또는 리벳에 의하여 체결된다.
이와 같이 결합수단(30)에 의하여 일체로 형성되는 중심 압축공기 저장탱크(10a)와 측면 압축공기 저장탱크(10b)는 현장조립이 가능하게 한다.
상기 체결용 연결판(11)은 중심 압축공기 저장탱크(10a)의 외주면에 설치되는 것으로 도 5와 같이 중심 압축공기 저장탱크(10a)의 외주면에 부착되도록 대응되게 형성된다.
상기 체결용 연결판(11)이 중심 압축공기 저장탱크(10a)의 외주면에 부착되도록 대응되게 형성되어 설치됨으로써 체결용 연결판(11)에 작용하는 하중이 중심 압축공기 저장탱크(10a)의 외주면에 작용하도록 함으로써 안전성을 확보할 수 있게 된다.
상기 중심 압축공기 저장탱크(10a)와 측면 압축공기 저장탱크(10b)에는 각각에 압축공기의 압력을 조절하기 위한 압력변(미도시)과, 압력게이지(미도시) 및 내부에 수용된 압력공기를 인출하여 사용하기 위한 배출구(미도시) 등이 설치되어 있다.
상기와 같이 체결용 체결구(31)와 플랜지부(32)로 이루어지는 결합수단(30)으로 중심 압축공기 저장탱크(10a)와 측면 압축공기 저장탱크(10b)가 현장에서 용이하게 일체로 설치할 수 있음으로 이동시 중심 압축공기 저장탱크(10a)와 측면 압축공기 저장탱크(10b)를 분리하에 이동이 가능함으로써 이동이 용이한 장점을 가진다.
이러한 이동의 용이성은 국내의 도로의 폭등을 고려할 때, 아주 큰 장점으로 대두 될 수 있다. 즉, 중심 압축공기 저장탱크(10a)와 측면 압축공기 저장탱크(10b)가 공장에서 일체로 형성되어 이동할 경우 도로의 여건을 감안할 때, 거의 이동이 불가능하다. 또한 현장에서 용접하여 일체로 할 경우 용접부의 검사 및 압력테스트 등을 실시하여야 하는 압력탱크라는 사항을 감안할 경우 현장에서의 용접도 거의 불가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 압축공기를 이용하는 풍력발전기의 정면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 압축공기를 이용하는 풍력발전기의 평면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 압축공기를 이용하는 풍력발전기의 평면도.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 압축공기를 이용하는 풍력발전기의 평면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 압축공기를 이용하는 풍력발전기의 부분단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 압축공기를 이용하는 풍력발전기의 부분사시도.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
10, 10a, 10b : 압력공기 저장탱크
11 : 체결용 연결판
20 : 풍력압축공기발생기
30 : 결합수단
31 : 체결용 체결구 32 : 플랜지부

Claims (3)

  1. 회전날개(23)와, 상기 회전날개(23)에 연결설치되어 압축공기를 발생시키는 압축기(24)를 구비하는 풍력압축공기발생기(20)가 상기 압축기(24)로부터 생성된 압축의 공기를 저장하는 압축공기 저장탱크(10)의 상측에 설치되며,
    상기 압축공기 저장탱크(10)는,
    양측 단부가 구형의 캡으로 막혀 있는 원통형태의 중심 압축공기 저장탱크(10a)와, 상기 중심 압축공기 저장탱크(10a)의 측면에 설치되는 일측 단부가 구형의 캡으로 막혀 있고, 타단은 체결용 연결판(11)이 형성된 측면 압축공기 저장탱크(10b)로 구성되고,
    상기 중심 압축공기 저장탱크(10a)에는 외측면에 길이방향으로 대응되게 한쌍의 체결용 체결구(31)가 설치되고, 상기 체결용 체결구(31)에 측면 압축공기 저장탱크(10b)의 체결용 연결판(11)이 결합되어 중심 압축공기 저장탱크(10a)에 직교방향으로 측면 압축공기 저장탱크(10b)가 설치됨을 특징으로 하는 압축공기를 이용하는 풍력발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축공기 저장탱크(10)는 'ㄷ'자 또는 '+'자 또는 'ㅏ'자 중 어느 한 형태로 형성됨을 특징으로 하는 압축공기를 이용하는 풍력발전기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 체결용 연결판(11)은 중심 압축공기 저장탱크(10a)에는 외측면에 밀착되도록 형성됨을 특징으로 하는 압축공기를 이용하는 풍력발전기.
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