KR20110098066A - 풍,수력 공기압 에너지 생산장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍, 수력 공기압 에너지 생산장치에 관한 것이다.
본 발명은 내부에 일정한 수량이 유지되며, 내부로 물이 유입되는 유입관 및 물이 유출되는 유출관이 구비된 물탱크; 상기 물탱크 외부에 고정 설치된 공기충진부재; 상기 물탱크 내에서 부유하도록 설치된 부유체; 상기 부유체에 설치되되, 상기 부유체의 상면에 수직으로 설치되는 수직축; 상기 수직축을 중심으로 회전하도록 설치된 복수 개의 회전날개; 상기 복수 개의 풍차날개가 회전하여 발생시킨 회전력을 증폭시키는 증폭장치; 상기 증폭장치에 연결되어 증폭된 회전력으로 상기 바람(저압공기)를 압축된 공기압 에너지로 변환하는 공기압 발생장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍, 수력 공기압 에너지 생산장치를 제공한다.

Description

풍,수력 공기압 에너지 생산장치{Energy generating facilities using air pressure and water power}

본 발명은 풍,수력 공기압 에너지 생산장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에너지 생산 효율을 높이기 위해 풍력, 수력 등의 다수의 자연 에너지를 동시에 이용해서 얻어진 저압공기인 바람을 집합 저장시켜서 공기압 에너지 형태로 보관 및 사용이 가능하도록 구성된 공기압 에너지 생산장치에 관한 것이다.

에너지의 급격한 수요에 따라 근래 들어 석탄, 석유 및 천연가스등의 화석연료 부족 현상이 심화되고, 환경오염이 점차 사회적 문제로 대두되고 있으며, 이와 같은 문제점을 해결하고자 에너지 효율이 높고 환경오염이 적은 다양한 친환경적인 에너지원에 대한 관심이 높아지고 있다. 일반적으로 자연환경을 이용하여 에너지를 얻는 방법으로서 수위차(水位差)를 이용하는 수력발전, 바람을 이용한 풍력발전, 태양에너지를 이용한 태양열발전, 바다에서 발생하는 파도의 힘을 이용하는 파력발전등의 여러 가지 방법이 있다. 이와 같은 발전방식에 있어서 상기 수력발전의 경우, 댐을 건설하여 풍족한 유량(流量)을 확보하여야 한다는 문제가 있을 뿐 아니라, 낙하된 후의 물을 재사용하기 어렵고, 갈수기 및 결빙기에는 유수량이 적어 전력생산에 차질이 생기는 문제점이 있어 왔다. 또한, 풍력발전이나 태양열 발전도 수시로 변하는 자연현상 및 기상의 변화에 영향을 크게 받게 되고, 설치장소의 지형적 제한에 따른 문제가 있으며, 원자력 발전과 화력발전은 환경오염 물질을 배출하는 등 많은 문제가 있어 왔다. 한편, 내연기관을 이용한 발전방식은 우리나라의 경우 원유를 전량 수입하여야 하고, 원유의 매장량이 유한한 한계가 있으므로, 이를 대체하기 위한 대체에너지 개발이 시급한 실정에 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 풍력, 수력 등과 같은 여러가지 자연 에너지원을 동시에 이용하여 생성된 회전에너지를 압축된 공기압 에너지로 변환시켜서 생산하는 풍, 수력 공기압 에너지 생산장치를 제공하는 것을 목적으로 삼고 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 내부에 일정한 수량이 유지되며, 내부로 물이 유입되는 유입관 및 물이 유출되는 유출관이 구비된 물탱크; 상기 물탱크 외부에 고정 설치된 공기충진부재; 상기 물탱크 내에서 부유하도록 설치된 부유체; 상기 부유체에 설치되되, 상기 부유체의 상면에 수직으로 설치되는 수직축; 상기 수직축을 중심으로 회전하도록 설치된 복수 개의 회전날개; 상기 복수 개의 풍차날개가 회전하여 발생시킨 회전력을 증폭시키는 증폭장치; 상기 증폭장치에 연결되어 증폭된 회전력으로 상기 바람(저압공기)를 압축된 공기압 에너지로 변환하는 공기압 발생장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍, 수력 공기압 에너지 생산장치를 제공한다.

여기서, 상기 부유체는 물탱크 내부에서 회전운동이 가능하도록 상기 부유체에 설치된 수직축이 상기 물탱크 외부에 설치된 기둥에 고정이 된 것이 바람직하다.

여기서, 상기 부유체에는 그 외주면을 따라 복수 개의 날개가 설치된 것이 바람직하다.

여기서, 상기 복수 개의 풍차날개는 풍속이 약 15m/s 이상인 경우 접혀지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 복수 개의 회전날개에는 상기 회전날개가 받는 바람의 저항을 줄이기 위해서 복수 개의 속날개가 구비되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 풍력, 수력 등 다수의 자연에너지원을 통해 생성된 회전에너지를 이용하여 저압공기를 압축된 공기에너지로 생산하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면, 수직축이 물탱크 외부의 기둥에 고정됨으로써 상기 수직축 및 부유체가 직선운동을 하거나 몸체가 기울어지는 등의 불필요한 운동을 하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 부유체에 복수 개의 날개가 설치됨으로써 압축공기를 생산하는데 필요한 회전력을 더 많이 발생시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 일정 풍속 이상이 되면 풍차날개가 접힘으로써 풍차날개의 손상이 방지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 회전날개에 복수 개의 속날개가 구비됨으로써 상기 회전날개가 바람에 의해 받는 저항을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풍, 수력 공기압 에너지 생산장치의 정면 개략도이다.
도 2는 도 1의 회전날개를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 풍,수력을 이용한 공기압 에너지 생산 장치의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 풍, 수력 공기압 에너지 생산장치의 정면 개략도이고, 도 2는 도 1의 회전날개를 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 물탱크(10)에 저수된 물(10a) 표면에 부유체(浮遊體)(12)가 설치되고, 수직축(14)의 일단부가 기어박스(gearbox)(16)와 받침보(18)를 경유하여 상기 부유체(12)에 연결되며, 상기 수직축(14)의 타단부는 기둥(20)의 상단을 관통하고, 수직축(14)의 양측에는 날개지지대(22)를 통해 회전날개(24)가 구비된다.

상기 물탱크(10)에는 물이 유입되는 유입관(30)과 물이 유출되는 유출관(32)가 구비되는데, 상기 유입관(30)을 통해 유입되는 수량과 상기 유출관(32)을 통해 유출되는 수량이 동일하여 상기 물탱크(10) 내에는 항상 일정한 수량이 유지된다. 상기 유입관(30)의 단부에는 물탱크(10) 외부의 공기가 함께 유입될 수 있도록 보조날개(34)가 설치된다. 또한, 상기 유출관(32)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 나선형으로 구비된다. 따라서 상기 유입관(30)으로부터 물이 유입되어 상기 유출관(32)을 통해 물이 유출되면, 상기 물탱크(10) 내에 존재하는 일정량의 물은 회전하게 된다. 공기유입구(31)를 통해 유입된 공기가 상기 유입구(30)를 통해 유입된 물과 함께 상기 물탱크(10)에 유입됨으로써 상기 물탱크(10) 내의 물이 더욱 잘 회전되도록 한다. 상기 물탱크(10) 내의 물이 회전함에 따라, 상기 부유체(12)의 부유체 날개(13)를 밀어주게 되어 상기 부유체(12)도 함께 회전한다. 상기와 같이 물과 공기가 함께 유입됨으로써 상기 부유체(12)의 회전력을 증대시킬 수 있다. 상기 부유체(12)의 회전력은 수직축(14)을 통해 기어박스(16)에 전달되어 그 회전력이 증폭된다. 또한, 상기 수직축(14) 상단에 구비된 회전날개(24)는 풍력에 받아 회전하여 회전력을 발생시킨다. 상기 회전날개(24)가 발생시키는 회전력도 또한 수직축(14)을 통해 기어박스(16)에 전달되어 그 회전력이 증폭된다. 이와 같이 생성된 회전에너지는 송풍기(fan), 콤프레셔(compressor), 실린더(cylinder)등과 같은 여러 공기유동수단(미도시)을 통해 바람 즉, 저압공기를 생산한다. 한편, 상기한 바람은 반드시 도 1에 나타난 구성에 의해 생산되는 것은 아니며, 여타 에너지원 즉, 강물, 조류, 조력, 파력(波力)등을 통해 생성된 회전에너지를 상기 공기유동수단을 통해 생산되는 것도 가능하다. 상기와 같이 생산된 바람(저압공기)은 육상에 설치된 공기충진부재(50)에 지속적으로 저장되면 압력이 증가하여 압축된 공기에너지로 저장된다. 상기 공기충진부재(50)에는 압력조절밸브(미도시)가 구비되어 있어서, 상기 공기충진부재(50)의 내부 압력이 허용치 이상으로 증가하면 상기 압력조절밸브(미도시)의 조작을 통해 공기를 외부로 배출시켜 상기 공기충진부재(50)의 내부 압력을 항상 일정하게 유지시킬 수 있다. 상기 압축된 공기에너지는 나선형 역풍기 또는 정압기(미도시)를 경유하여 일정한 압력으로 분사되면서 발전기 구동에 의해 전기를 생산하거나 축전설비에 축전하는 것이 가능하다.

상기 부유체(12)에는 그 외주면을 따라 복수 개의 부유체 날개(13)가 구비된다. 상기 부유체 날개(13)가 구비됨으로써, 상기 부유체(12)가 물탱크(10) 내의 물의 회전에 의해 더욱 잘 회전하여 회전력을 발생시키게 된다.

상기 복수 개의 회전날개(24)는 풍속이 강한 경우에 파손될 위험이 있으므로, 풍속이 15m/s 이상이 되면 날개가 접혀져서 수직축(14)에 구비된 고정장치(미도시)에 의해 고정된다. 상기 회전날개(24)는 풍속을 감지하고 풍속이 15m/s 이상이 되면 그 신호를 송신하는 공지의 제어장치(미도시)에 의해 신호를 수신받아 접혀진다. 상기 제어장치(미도시)에 관한 내용은 공지된 기술과 동일한바, 설명을 생략한다.

상기 복수 개의 회전날개(24)에는 각각 복수의 속날개(26)를 구비한다. 상기 속날개(26)는 상기 회전날개(24) 면에 설치된다. 상기 회전날개(24)의 일면에는 속날개(26)의 운동축이 설치되고, 상기 운동축에 상기 복수 개의 속날개(26)의 일 단부가 연결되되, 상기 속날개(26)는 상기 운동축을 중심으로 일정 각도로 회전이 가능하도록 설치된다. 상기 회전날개(24)가 바람에 의해 회전을 하게 되면 상기 속날개(26)는 바람의 반대편에서 상기 회전날개(24) 면과 수직하게 서게 되어, 상기 회전날개(24)가 받는 저항을 줄여주는 역할을 하게 된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

10 : 물탱크
12 : 부유체
14 : 수직축
16 : 기어박스
18 : 받침보
20 : 기둥
22 : 날개지지대
24 : 회전날개
26 : 속날개
30 : 유입관
32 : 유출관
34 : 보조날개
50 : 공기충진부재

Claims (5)

1. 내부에 일정한 수량이 유지되며, 내부로 물이 유입되는 유입관 및 물이 유출되는 유출관이 구비된 물탱크;
   상기 물탱크 외부에 고정 설치된 공기충진부재;
   상기 물탱크 내에서 부유하도록 설치된 부유체;
   상기 부유체에 설치되되, 상기 부유체의 상면에 수직으로 설치되는 수직축;
   상기 수직축을 중심으로 회전하도록 설치된 복수 개의 회전날개;
   상기 복수 개의 풍차날개가 회전하여 발생시킨 회전력을 증폭시키는 증폭장치;
   상기 증폭장치에 연결되어 증폭된 회전력으로 상기 바람(저압공기)를 압축된 공기압 에너지로 변환하는 공기압 발생장치; 및
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍, 수력 공기압 에너지 생산장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 부유체는 물탱크 내부에서 회전운동이 가능하도록 상기 부유체에 설치된 수직축이 상기 물탱크 외부에 설치된 기둥에 고정이 된 것을 특징으로 하는 풍, 수력 공기압 에너지 생산장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 부유체에는 그 외주면을 따라 복수 개의 날개가 설치된 것을 특징으로 하는 풍, 수력 공기압 에너지 생산장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 회전날개는 풍속이 15m/s 이상인 경우에 접혀지는 것을 특징으로 하는 풍, 수력 공기압 에너지 생산장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수 개의 회전날개에는 상기 회전날개가 받는 바람의 저항을 줄이기 위해서 복수 개의 속날개가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 풍, 수력 공기압 에너지 생산장치.

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