KR20180127880A - 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 대기 중의 공기의 열을 냉매로 흡열하여 고온의 온도를 방출하여 열로 발생하는 부력과, 편심 된 회전체의 중력으로 발생되는 회전력으로 전기를 발전을 하는 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.
보다 상세하게는 냉매를 이용하여 저온의 공기에서 에너지를 공급받아 발전을 하는 액체와 기체를 이용한 발전터빈에서 고압으로 압축된 냉매의 고열 발생부에 공기가 흐르는 관을 높게 설치하여, 이때, 발생되는 터널효과의 유체이송과 발생되는 열의 부력을 이용하여 풍력터빈을 회전시켜 풍력에너지로 에너지를 발생시키며, 상기 터널효과를 냉매의 기화부에도 적용하여 에너지의 흡열효율을 높인 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.
특히, 풍력과 공기가 포함한 열을 흡수하여 에너지원으로 융합했다는 점에서 주목해야 하며, 이는 반드시 개발되어야 에너지원이다.
따라서 , 본 발명은 장소와 조건에 구애 받지 않고 에너지를 얻을 수 있으며, 환경의 파괴도 일어나지 않은 자연에너지로서 자원고갈과 환경문제를 해결해야 하는 현시점에서 매래를 위해서 반드시 필요한 발명이다.

Description

공기 열과 풍력을 이용한 발전장치{A Generating System using Air heat and Wind}

본 발명은 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 대기 중의 공기의 열을 냉매로 흡열하여 고온의 온도를 방출하여 열로 발생하는 부력과, 터널효과(굴뚝효과)의 풍력으로 발생되는 회전력으로 전기를 발전을 하는 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.

일례로 냉매를 이용하여 저온의 공기에서 에너지를 공급받아 발전을 하는 액체와 기체를 이용한 발전터빈에서 고압으로 압축된 냉매의 고열 발생부에 공기가 흐르는 관을 높게 설치하여, 이때, 발생되는 터널효과의 유체이송과 발생되는 열의 부력을 이용하여 풍력회전날개를 회전시키고, 상기 터널효과를 냉매의 기화부에도 적용하여 에너지의 흡열효율을 높인 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 저온의 열원으로부터 에너지를 공급받는 기화기에서 고압의 펌프로 유입 되는 과정에서가스용 저속 발전터빈을, 상기 펌프로 고압의 액체 냉매로 만들어 방열 한 후, 풍력터빈을 터널효과의 설치관내부에 설치하고, 액체용 고압발전터빈을 설치하여, 기화흡열기로 분사하여 발전하며, 터빈본체에 발전코일을 설치한 발전효율을 향상시킨 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.

공기에 포함하고 있는 열을 흡열하여 난방을 하는 공기 열 보일러가 기름이나 가스보일러보다 각광을 받는 것은 환경문제와 높은 에너지 효율 때문이다.

즉, 히트펌프를 이용하여 저온의 유체가 갖고 있는 에너지를 고온의 에너지로 변환하여 사용하는 원리인데, 최근 에어컨의 냉방논리를 역으로 사용하여 냉매로 열을 흡수하여 고압의 압력상태에서 방열하여 그 열원으로 보일러를 가동하는 논리이다.

한편, 냉매가 발산하는 열과 터널효과에서 발생하는 열 부력으로 풍력터빈의 에너지원으로 사용하는 것도 가능하다.

특히, 본인이 특허 출원한 자력과 중력을 이용한 발전장치에서 기술하였듯이 자력으로 역 중력으로 사용하여 회전에너지를 발생한 것과 같이 공기에서 흡수한 에너지로 열 부력을 발생하게 하여 에너지를 융합한 발전장치도 가능하다.

그러나 , 기존의 공기에서 열을 흡수하여 에너지로 변환 하는 기술에는 여러 가지 난점이 있었다.

예를 들어, 냉매가 에너지를 흡수하는 잠열에 비하여, 발열하는 비열의 차이가 너무 작아 흡수한 에너지를 열로 변환하는데 한계가 있다는 것이다.

따라서 , 공기에서 흡수한 열을 에너지로 변환시키는 방법을 여러 가지로 함께 융합으로 시도해야 한다는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 공기열을 흡열하는 기화기부에서 많은 공기의 열을 냉매로 전달하는 장치가 필요하다.

또한, 본 발명은 공기에서 흡수한 열에너지를 전기에너지로 변환시킴과 동시에 열에너지에서 흡수할 때, 상승한 압력에너지를 전기에너지로 변환 하는 기술이 필요하다.

본 발명은 공기에서 발생되는 열에너지와 터널효과에서 공기의 흐름을 에너지로 활용하는 시너지 효과를 낼 수 있는 별도의 에너지원과의 융합이 필요하다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 터널효과를 가미하여 냉매가 대량의 공기와 접촉이 가능하게 하여 에너지 흡수효율을 높이는 데 있다.

기체 저속 발전터빈과 액체 고속 발전터빈을 사용하여 공기에서 흡수한 에너지를 다양한 방법의 에너지 변환기술을 융합하는 발전장치를 제공하는데 있다.

열을 풍력터빈과 같은 또 다른 에너지와 융합하여 고 효율의 에너지 발생장치를 제공하는데 있다.

상기에서 기술한 바와 같이 본 발명의 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치는 다음과 같은 효과를 발생시킨다.

1. 공기에서 흡수한 에너지와 풍력에서 얻은 에너지이므로 환경을 파괴하지 않으며, 장소에 구애받지 않고 저렴한 에너지를 얻을 수 있다.

2. 터널효과를 이용하여 많은 양의 공기를 접촉하게 하고, 열 부력으로 에너지를 얻는 방식과 풍력으로 발전하는 장치이므로 좁은 면적에서 대형에너지 발생장치를 만들 수 있다.

3. 공기에서 흡수한 에너지를 열로 변환시키는 열 부력 방법과 압력에서 에너지를 터빈방식, 저압기체발전터빈을 사용하여 에너지 변환 효율을 극대화 할 수 있다.

4. 중력에너지와 융합을 통하여 자연에너지의 사용에 시너지 효과를 발생 한다.

제1도 : 본 발명의 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치의 개념도 .
제2도 : 본 발명의 부분 공정 확대도.
제3도 : 본 발명의 "나"- "나"선도.
제4도 : 본 발명의 풍력에너지 장치와의 사용예시도.
제5도 : 본 발명의 기체저속발전터빈과 액체고속발전터빈 구성도.
제6도 : 본 발명의 "가"- "가"선도.
제7도 : 본 발명의 "하"- "하"선도.
* 도면의 주요한 부호에 대한 설명
01) 내측로터 03) 외측로터 05) 배출 관
06) 외부회전자 07) 역방향 회전자 09) 발전코일
10) 역방향발전코일 11) 역방향발전코일 12) 발전코일
13), 14) 전자밸브 15), 16) 냉동펌프 17), 18) 전자밸브
23) 지지 파이프 25) 테이퍼 관 27) 기화기(흡열 부)
29) 원형 관 31) 저압 관
33) 몸체 35) 유입암나사 39) 유입통로
55) 분사노즐 56) 유체흡수 관 66) 방열 부
77) 원형 관 88) 풍력터빈 89) 저속터빈
90) 고속터빈 99) 발전기
* 화살표(

)는 바람의 이동방향. 화살표(→)는 물체의 이동방향.
표시 없는 사각은 공간과 상용부품임.

본 발명의 구성 상태를 제1도에서 제7도까지 제시한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

원형 관(77)하부에 테이퍼 관(25)을 설치하고; 상기 원형 관(77)의 위쪽에 테이퍼 관으로 이어 원형 관(29)을 설치하며, 상기 테이퍼 관(25)의 플랜지에 지지 파이프(23)로 지면에 견고하게 고정 설치하며; 상기 테이퍼 관(25)내부에 방열 부(66)를 설치하고; 상기 방열 부(66)의 위쪽이며, 원형 관(77)내부에 풍력터빈(88)과 발전기(99)를 설치하며, 이어서, 다시 설치한 테이퍼 관내부에 고압터빈(90)을 설치하고; 상기 고압터빈(90)의 배출 관(05)과 기화기(27)를 밀봉하여 설치하고, 기화기(27)의 다른 쪽에 저압 관(31)을 설치하며; 상기 저압 관(31)의 다른 쪽에 저속터빈(89)을 설치하고; 상기 저압터빈(89) 배출 관(05)에 전자밸브(13), (14)가 연결 설치되고; 상기 전자밸브(13), (14)의 다른 쪽에 냉동펌프(15), (16)가 설치되며; 상기 냉동펌프(15), (16)의 다른 쪽에 전자밸브(17), (18)가 설치되고; 상기 전자밸브(17), (18)의 다른 쪽에 방열 부(66)가 설치되며; 상기 방열 부(66)의 다른 쪽과 고속터빈(90)의 유입암나사(35)와 나사 부 결합을 통하여 유입통로(39)에 연결 설치한다.

이때, 모든 연결부는 밀봉되어 기체 및 액체가 압력에도 관과 장치의 외부로 유출되지 않아야하며, 수분에 의한 부식방지를 위해서 스테인리스강이나 구리 알루미늄으로 설치하고, 특히 열전달이 발생하는 부분의 부품은 순동이나 알루미늄으로 제작 설치한다.

한편, 풍력터빈(88)은 다단으로 설치하는데 풍력터빈(88)과 풍력터빈(88)의 연결은 통상적으로 사용하는 클러치이음에 의하여 연결하고, 상가 원형 관(77)의 터널효과에 의해 하부에서 상부로 상승하는 기류와 하단의 방열 부(66)의 열 부력에 의해 상승하는 기류에 의해 회전 에너지를 발생 하게 하며, 본 발명의 구성이 완료된다.

이어서, 본 발명의 작용 상태를 제1도에서 제7도까지 제시된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

냉매가 냉동펌프(15)에서 고압으로 압축되어 방열 부(66)에서 열을 방출하면,

1. 방출된 열은 원형 관(77)의 하부 공간에 모여 열 부력을 발생하게 되어 풍력 터빈(88)을 회전시킨다.[이때, 하부에서 유입되는 찬 공기와 원형 관(77)의 터널효과에 의해 풍력터빈(88)은 강한 회전력으로 회전하게 되며, 연속적으로 설치된 풍력터빈(88)에 의해 발전기(99)에서 발전을 하게 한다.]

2. 열을 방출한 냉매는 고속터빈(90)의 내부로 유도되어 분사노즐(55)에 의해 외측로터(03)로 분사 된 이후, 내측로터(01)로 분사되며, 기화기(27)내부로 유입되어 기체로 기화한다.

이때, 분사력으로 발생된 회전력으로 발전코일(12), 역방향발전코일(11)에서 전기가 발전되며, 두 회전체의 회전속도가 다르므로 발전기도 두 개로 설치하는 것이 필요하다.

이어서, 기화기(27)내부에서 기화된 냉매 기체는 저압 관(31)을 통하여 저속터빈(89) 내부로 유입되어 배출되며, 이 과정에서 앞서 기술한 고속터빈(90)과 동일한 과정을 거치며, 발전을 하게 된다.

다만, 이때의 회전력은 냉매 기체의 유속에서 회전력이 발생되고, 그 회전력이 전기로 변환되어지며, 이는 기화기(27)에서 얻은 열에너지로 냉매기체의 체적이 증가한 사실로 에너지로 변환이 가능하다.

이어서, 냉매 기체가 냉동펌프(15)의 내부로 유입되어 액화되어 고압으로 변화하여 방열 부(66)내부로 이송되면 한 사이클이 완성되며, 연속운전이 가능하며, 일정시간이 지나면, 냉동펌프(15)를 정지하고, 냉동펌프(16)를 자동으로 가동하는데, 이는 상식적인 기술이므로 언급하지 않는다.

여기에서 냉매가 흡수한 열에너지를 전기 에너지로 변환되는 과정을 분석해보면,

1. 냉매가 기화기(27)와 저압 관(31)을 지나면서 터널효과로 형성되어 하부에서 상부로 이송되는 공기의 에너지와 하부의 방열 부(66)에서 발생하는 열을 흡수하는 충분한 시간과 공기량을 공급한다.

즉, 하부의 방열 부(66)에서 발생되는 열에너지를 모두 냉매에서 재 흡수하여 에너지로 재생산하게 되는 것이 강점이다

2. 열에너지를 흡수한 냉매기체가 부피가증가하면, 냉동펌프(15)의 흡입력에서 발생되는 진공으로 이송되는 저속 기체의 속도에너지를 저속터빈(89)에 의해 전기에너지로 출력한다.

3. 고압으로 변환 냉매가 흡수한 열에너지를 풍력터빈(88)을 통하여 전기에너지로 변환시킨다.

4. 기화기(27)에서 흡수한 열에너지중의 상승압력의 에너지를 고압터빈(90)에 의해 전기에너지로 변환시키며, 모든 공기 열에너지를 다양한 방법을 통해 에너지로 변환하게 하는데 융합하였다.

상기에서 기술한 바와 같이 공기가 포함하고 있는 열에너지를 속도, 압력, 열, 그리고 속도차이가 있는 두 개의 회전에너지에 각각의 발전장치를

설치함으로서 그 효율을 최대한 높일 수 있는 발명이므로, 반드시 필요한 발명이라 할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치의 본 발명을 실시하기위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로 본 발명은 상기한 실시 예에 한정하지 않고 이하의 특허 청구 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 원형 관(77)하부에 테이퍼 관(25)을 설치하고; 상기 테이퍼 관(25)을 지지 파이프(23)로 지면에 견고하게 고정 설치하며, 테이퍼 관(25)내부에 방열부(66)를 설치하고, 원형 관(77)의 내부공간에 풍력터빈(88)을 설치하며, 터빈 축에 발전기(90)를 설치하며; 상기 원형 관(77)의 다른 쪽에 원형 관(29)을 설치하며; 상기 원형 관(29) 내부에 고속터빈(90)을 설치하고; 상기 고속터빈(90)의 배출 관(05)과 기화기(27)를 밀봉하여 설치하고, 기화기(27)의 다른 쪽에 저압 관(31)을 설치하며; 상기 저압 관(31)의 다른 쪽에 저속터빈(89)을 설치하고; 상기 저압터빈(89) 배출 관(05)에 전자밸브(13), (14)가 연결 설치되고; 상기 전자밸브(13), (14)의 다른 쪽에 냉동펌프(15), (16)가 설치되며; 상기 냉동펌프(15), (16)의 다른 쪽에 전자밸브(17), (18)가 설치되고; 상기 전자밸브(17), (18)의 다른 쪽에 방열 부(66)가 설치되며; 상기 방열 부(66)의 다른 쪽과 고속터빈(90)을 관이음으로 연결 설치하는 수단과,
   풍력터빈(88)을 열 부력과 터널효과에 의해 발생하는 기류를 회전에너지로 발전하는 것이 특징인 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치.
2. 제1항에 있어서, 풍력터빈(88)의 형상을 선풍기날개와 같은 임펠러 형상으로 설치한 것이 특징인 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치.
3. 제1항에 있어서, 기화기(27)에 설치된 저압 관(31)을 순동이나 알루미늄의 재질로 설치하고, 2개 이상의 직경이 작은 관으로 설치하는 것을 특징으로 하는 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치.
4. 제1항에 있어서, 냉동사이클내의 테이퍼 관(25)내부에 고압 터빈(90)과 저압 관(31)으로 연결되어 저압터빈(89)이 설치되고; 상기 고압터빈(90)과 저압터빈(89)에 발전장치가 설치된 특징이 있는 공기 열과 풍력을 이용한 발전장치.

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