KR20110099859A - 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바다에서 발생하는 무한한 에너지 보고인 파력(波力) 에너지를 다른 형태의 에너지로 변환시키도록 구성된 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치에 관한 것이다.
상기한 본 발명은, 방파제상에 고정 설치된 수납부; 상기 수납부의 내부에 수용되며, 파력(波力)에 의해 수납부의 상방향으로 이동하는 부체부재; 상기 부체부재의 상방향 이동과 연동하여 공기를 압축 및 배기시키는 적어도 하나 이상의 공기압축 및 배기부; 및 상기 공기압축 및 배기부를 통해 이송된 압축공기가 저장되는 저장탱크;를 포함하여 구성된다.

Description

파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치{Apparatus for production air pressure energy by using wave energy}
본 발명은 공기압 에너지 생산장치에 관한 것으로, 특히 바다에서 발생하는 무한한 에너지 보고인 파력(波力) 에너지를 다른 형태의 에너지로 변환시키도록 구성된 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치에 관한 것이다.
근래 들어, 에너지의 급격한 수요에 따라 석탄, 석유 및 천연가스등의 화석연료가 부족해지고, 환경오염이 사회적 문제로 대두되고 있으며, 이와 같은 문제점을 해결하고자 환경오염이 적고 에너지 효율이 높은 다양한 친환경적인 에너지원에 대한 관심이 높아지고 있다.
위와 같은 친환경적인 에너지원으로는 태양열, 풍력발전, 조력발전, 파력(波力)발전 등이 있다. 이중 파력발전의 경우 바다에서 발생하는 파도의 힘을 이용하는 것으로 여러가지 발전방식이 연구되고 있다.
종래의 방식으로는 부유식 발전장치, 치차회전식 발전장치, 래크와 피니언을 이용한 발전장치 등이 개발되어 사용되고 있으나 이러한 발전방식은 장치가 복잡하여 설치비용이 높으며, 파도의 불규칙적인 운동으로 인하여 정압 발전의 어려움, 발전에 적합하지 못한 낮은 파고, 파도의 느린 운동으로 인한 발전 효율 저하 등의 어려움을 극복하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 장치 구성을 통해 바다에서 발생하는 무한한 에너지 보고인 파력 에너지를 이용하여 압축 공기를 얻는 것이 가능한 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 위와 같이 얻어진 압축 공기를 발전시스템에 적용하여 전기와 같은 다른 형태의 에너지로 변환시키는 것이 가능한 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치를 제공하는 데 있다.
상기한 본 발명의 목적은, 방파제상에 고정 설치된 수납부; 상기 수납부의 내부에 수용되며, 파력(波力)에 의해 수납부의 상방향으로 이동하는 부체부재; 상기 부체부재의 상방향 이동과 연동하여 공기를 압축 및 배기시키는 적어도 하나 이상의 공기압축 및 배기부; 및 상기 공기압축 및 배기부를 통해 이송된 압축공기가 저장되는 저장탱크;를 포함하여 구성되는 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치에 의하여 달성된다.
상기 수납부는, 합성수지제 하우징과; 상기 하우징의 외면에 도포되어 하우징의 강도를 보강시키는 강도보강부재;를 포함한다.
상기 부체부재는, 내부가 빈 튜브(tube)에 물이 충진된다.
상기 공기압축 및 배기부는, 실린더와; 상기 실린더 내부에 수용되어 전후 왕복운동하는 피스톤과; 일단부가 상기 피스톤에 연결되고, 타단부가 상기 부체부재에 연결된 피스톤 로드와; 상기 실린더의 상단에 연결되어 압축된 공기가 배기되는 배기관;을 포함한다.
상기 피스톤의 일측에 공기유입공이 관통 형성되고, 상기 공기유입구상에는 공기유입공을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하기 위한 제 1체크밸브가 설치된다.
상기 배기관상에는, 압축된 공기가 역류되는 것을 방지하는 제 2체크밸브가 설치된다.
상기 피스톤 로드의 중앙부에는 스프링으로 구성되는 완충부재가 연결 설치되고, 상기 완충부재의 외면에는 고무 또는 실리콘 재질의 커버부재가 설치된다.
상기한 바와 같은 본 발명의 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 별도의 에너지를 사용하지 않고도 간단한 장치 구성을 통해 바다에서 발생하는 무한한 에너지 보고인 파력 에너지를 이용하여 압축 공기를 얻는 것이 가능하다.
둘째, 상기와 같이 얻어진 압축 공기를 발전시스템에 적용하여 전기와 같은 다른 형태의 에너지로 변환시키는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치의 구성을 나타낸 모식도,
도 2는 도 1에 도시된 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치에 있어서의 부체부재를 나타낸 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 수납부의 저면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치의 구성을 나타낸 모식도이고, 도 2는 도 1에 도시된 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치에 있어서의 부체부재를 나타낸 측면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 수납부의 저면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치는 크게 수납부, 부체부재, 공기압축 및 배기부, 그리고 저장탱크를 포함한다.
상기 수납부(10)는 바닷물의 염분에 강한 합성수지 재질의 하우징(12)이 방파제(미도시)상에 고정 부착되고, 상기 하우징(12)의 외면에는 콘크리트와 같은 강도보강부재를 도포하여 하우징(12)의 강도를 보강시키며, 이때, 상기 하우징은, 중공의 원통형 또는 정방형의 단면을 구비하고 있다.
상기 부체(浮體)부재(20)는 소정의 내용적을 갖는 내부가 빈 튜브(tube)에 물이 충진되어 이루어지며, 상기 수납부(10)의 내부에 수용된다. 이때, 상기 부체부재(20)의 외면에는 밍크 털과 같은 다수의 털부재(20a)가 부착되어 있다.
상기 공기압축 및 배기부(30)는, 실린더(32)가 상기 하우징(12)과 상하 소정 간격을 두고 방파제상에 고정 부착되고, 상기 실린더(32) 내부에 피스톤(34)이 전후 왕복운동 가능하게 설치되며, 피스톤 로드(36)의 일단부가 상기 피스톤(34)에 연결되고, 피스톤 로드(36)의 타단부는 상기 부체부재(20)에 연결되어 있다.
이때, 상기 피스톤 로드(36)의 중앙부는 완충 작용을 위해 스프링으로 구성되는 완충부재(36a)가 연결 설치되고, 상기 완충부재의 외면에는 고무 또는 실리콘 재질의 커버부재(36b)를 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피스톤 로드(36)의 일측은 피스톤(34)의 전후 왕복운동 과정에서 유동이나 이탈을 방지하기 위해 상기 방파제상에 설치되는 지지 브라켓트(36c)에 의해 지지된다.
또한, 상기 실린더(32)의 상단에는 압축된 공기를 배기시키기 위한 'ㄱ'자 형태의 배기관(38)이 연결되고, 상기 피스톤(34)의 일측에 공기유입공(34a)이 관통 형성되며, 상기 공기유입공(34a)상에는 공기유입공을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하기 위한 제 1체크밸브(34b)가 설치되어 있다.
또한, 상기 배기관(38)상에는, 압축된 공기가 역류되는 것을 방지하기 위한 제 2체크밸브(38a)가 설치되어 있다.
상기 저장탱크(40)는 상기 배기관(38)의 단부와 연결되어 상기 공기압축 및 배기부(30)를 통해 이송된 공기가 저장되고, 상기 저장탱크(40)에는 도 1에 도시된 장치가 적어도 1개 이상 연결되어 공기압 에너지가 저장되며, 도 1에는 제 2배기관(138)이 연결된 상태를 나타낸다.
이때, 상기 저장탱크(40)에는 공기를 저장하기 위한 별도의 수납용 튜브(42)가 설치되는 것도 가능하며, 도면 중 미설명 부호 40a는 압력조절밸브, 40b는 토출관, 42a는 튜브 받침대이다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 파력이 부체부재(20)에 작용하지 않을 때, 상기 부체부재(20)는 자중에 의해 하우징(12)의 하부에 위치하고, 이때 상기 피스톤(34)은 실린더(32)의 하사점에 위치하며, 실린더 내부는 압축되지 않은 공기가 충만된 상태이다.
이와 같은 상태에서 파랑(波浪)과 같은 파력이 부체부재(20)에 작용하면, 부체부재가 하우징(12)의 상부로 이동하고, 이와 연동하여 상기 피스톤(34)이 실린더(32)의 상사점으로 이동하면서 실린더(32)내의 공기를 압축시키며, 이때 상기 제 1체크밸브(34b)는 상기 공기유입공(34a)을 폐쇄시킨다.
또한, 상기 압축된 공기의 압력에 의해 상기 제 2체크밸브(38a)가 열리면서 압축 공기는 상기 배기관(38)을 통해 저장탱크(40)에 저장되며, 이와 같이 저장된 압축공기는 토출관(40b)를 통해 토출되며, 토출된 압축공기는 후공정에서 회전자 및 기어박스를 통해 회전에너지가 증대될 경우, 이렇게 얻어진 회전에너지를 통해 공지의 터빈을 회전시키면 상기 터빈의 출력측에 연결된 발전기가 구동되어 전기를 생산하는 것이 가능하고, 축전설비에 축전할 경우 필요시 사용 가능하다.
한편, 파력이 부체부재(20)에 작용하지 않을 경우, 부체부재가 하우징(12) 내부에서 원래의 자리로 이동함에 따라 상기 피스톤(34)이 실린더(32)의 하사점으로 이동하고, 상기 공기유입공(34a)을 폐쇄시키고 있던 제 1체크밸브(34b)가 실린더(32)의 내,외부 압력차이에 의해 열리면서 공기유입공(34a)을 개방시키며, 이에 따라 실린더(32) 내부로 외부의 공기가 유입되어 당초의 상태를 유지한다.
또한, 상기 피스톤(34)의 하강시, 제 2체크밸브(38a)가 열리면서 상기 저장탱크(40)내의 압축공기가 역류되는 현상을 방지하게 되며, 파력에 의해 발생된 압축공기가 저장탱크(40)에 저장되면, 상기 저장탱크 내부의 압력이 점차 상승되나, 설정치 이상의 압력은 상기 저장탱크(40)에 설치된 압력조절밸브(40a)를 통해 외부로 배출시켜서 저장탱크(40) 내부의 압력을 항상 일정하게 유지시키는 것이 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치를 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
10 : 수납부 12 : 하우징
20 : 부체부재 30 : 공기압축 및 배기부
32 : 실린더 34 : 피스톤
34a : 공기유입공 34b : 제 1체크밸브
36 : 피스톤 로드 38 : 배기관
38a : 제 2체크밸브 40 : 저장탱크

Claims (7)

  1. 방파제상에 고정 설치된 수납부;
    상기 수납부의 내부에 수용되며, 파력(波力)에 의해 수납부의 상방향으로 이동하는 부체부재;
    상기 부체부재의 상방향 이동과 연동하여 공기를 압축 및 배기시키는 적어도 하나 이상의 공기압축 및 배기부; 및
    상기 공기압축 및 배기부를 통해 이송된 압축공기가 저장되는 저장탱크;를 포함하여 구성되는 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수납부는,
    합성수지제 하우징과;
    상기 하우징의 외면에 도포되어 하우징의 강도를 보강시키는 강도보강부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 부체부재는,
    내부가 빈 튜브(tube)에 물이 충진된 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공기압축 및 배기부는,
    실린더와;
    상기 실린더 내부에 수용되어 전후 왕복운동하는 피스톤과;
    일단부가 상기 피스톤에 연결되고, 타단부가 상기 부체부재에 연결된 피스톤 로드와;
    상기 실린더의 상단에 연결되어 압축된 공기가 배기되는 배기관;을 포함하는 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 피스톤의 일측에 공기유입공이 관통 형성되고, 상기 공기유입구상에는 공기유입공을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하기 위한 제 1체크밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 배기관상에는,
    압축된 공기가 역류되는 것을 방지하는 제 2체크밸브가 설치된 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 공기압 에너지 생산장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 피스톤 로드의 중앙부에는 스프링으로 구성되는 완충부재가 연결 설치되고, 상기 완충부재의 외면에는 고무 또는 실리콘 재질의 커버부재가 설치된 것을 특징으로 하는 파력에너지 변환장치.
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