KR101405017B1 - Wind Power Generator System by Using Pipeline with Automatic Opening and Closing Function - Google Patents

Wind Power Generator System by Using Pipeline with Automatic Opening and Closing Function Download PDF

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KR101405017B1 KR1020130155025A KR20130155025A KR101405017B1 KR 101405017 B1 KR101405017 B1 KR 101405017B1 KR 1020130155025 A KR1020130155025 A KR 1020130155025A KR 20130155025 A KR20130155025 A KR 20130155025A KR 101405017 B1 KR101405017 B1 KR 101405017B1
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Abstract

The present invention relates to a wind power generation system using a pipeline including an automatic opening and closing function for a vessel. The wind power generation system includes first and second pipelines (100a,100b) in which a plurality of impellers is installed; a plurality of automatic opening and closing devices (200); a plurality of the impellers (300) including a rotary blade (310) and a hub (320) supporting the rotary blade; a multiplying gear (400); a plurality of generators (500) converting mechanical rotation energy of the impellers (300) into electric energy; and a plurality of power conversion control devices including a battery (610) and an inverter (620) converting the power of the battery into an AC current.

Description

자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템{Wind Power Generator System by Using Pipeline with Automatic Opening and Closing Function}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a wind power generation system using a pipeline having an automatic opening / closing function,

본 발명은 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 선수에서 선미까지 선체 좌우 벽을 타고 흐르는 해상풍을 자동개폐기능을 갖는 파이프라인 내로 집중시켜 다수개의 임펠러(Impeller; blade)를 동시에 가동시킴으로써, 풍력발전의 효율성 극대화 및 안전적인 전력을 확보할 수 있도록 하도록 한 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a ship wind power generation system using a pipeline having an automatic open / close function, and more particularly, to a ship wind power generation system using a pipeline having an automatic open / close function, The present invention relates to a ship wind power generation system using a pipeline having an automatic opening and closing function for maximizing the efficiency of wind power generation and ensuring safe power by simultaneously operating two impellers.

최근 선박용 풍력발전사업화가 날로 발전하고 있다. 운항하는 선박용 풍력발전은 자연바람을 이용하는 고정식 풍력발전에 비해 일 격차나 계절 격차에 관계없이 풍속이 일정하고 안정된 바람을 얻을 수 있다.Recently, the commercialization of wind turbine for marine use is evolving. Compared with stationary wind power generation using natural wind, the wind power for marine vessels to be operated is able to obtain a constant and stable wind speed irrespective of the gaps or seasonal gaps.

풍력발전이란 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적(Aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(Rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시키고 이 기계적 에너지로 전기를 얻는 기술이다. Wind power generation is a technology that uses the aerodynamic characteristic of the kinetic energy of the air flow to convert the rotor into mechanical energy and obtain electricity using this mechanical energy.

풍력발전시스템은 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 분류되는데, 크게 수평축 풍력발전 시스템(Horizontal Axis Wind Turbine)과 수직축 풍력발전 시스템(Vertical Axis Wind Turbine)으로 구분된다. 주요 구성요소로는 날개(Blade)와 허브(Hub)로 구성된 회전자(Rotor), 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속장치(Gear Box), 발전기 및 각종 안전장치를 제어하는 제어장치, 유압 브레이크 장치, 전력 제어 장치, 구조물, 공기유도장치 등으로 이루어진다. 이러한 주요 구성요소들을 이용하여 선박용 풍력발전 시스템을 구현한 다양한 기술들이 개발되고 있다. The wind power generation system is classified according to the direction of the rotation axis relative to the ground. It is divided into a horizontal axis wind turbine and a vertical axis wind turbine. The main components are a rotor composed of a blade and a hub, a gear box for driving the generator by increasing the rotation speed, a control device for controlling the generator and various safety devices, a hydraulic brake Device, a power control device, a structure, and an air induction device. A variety of technologies have been developed for implementing marine wind power generation systems using these major components.

그 일례로, 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0064479호의 풍력터빈환풍팬을 이용한 에너지절감형 선박(The Method of Energy Saving and Power Generation using Wind Turbine Ventilation Fan in Ships) 기술에 의하면, “선박의 화물창 환기를 위해서 풍력으로 구동되는 환풍팬을 설치하고 화물창에서 배기된 공기만큼 공기유입관로(3)를 공기가 공급되도록 고안되었으며, 공기유입관로(3)는 선박의 선수에서 선미부까지 연결된 공기관로(2)와 연결된다. 선박이 운항하고 풍속이 풍력터빈환풍팬(4)을 구동할 수 있는 속도 (약 2m/s 이상의 풍속)가 되면, 풍력터빈환풍팬(4)에 의해 화물창 내의 공기가 배기되고 화물창에는 부압이 형성되며 선박의 운항속도에 의해 공기관로(2) 입구에는 충분한 동압이 형성되어 공기가 공기관로(2)를 따라 공기유입관로(3)로 들어오고 환풍팬을 따라 배기된다. 또한 공기관로(2) 입구에 마이크로 풍력터빈(1)을 설치하여 추가로 전력을 생산한다.”라고 기술되어 있다(도 1 참조).For example, according to Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0064479, an energy-saving type of ship using a wind turbine ventilation fan, (3) is designed to supply air to the air inlet pipe (3) as much as the air exhausted from the cargo hold, and the air inlet pipe (3) is connected to the air pipe 2). The air in the cargo hold is exhausted by the wind turbine ventilation fan 4 and a negative pressure is formed in the cargo hold when the speed of the wind is higher than the speed (about 2 m / s or more) Due to the operating speed of the ship, a sufficient dynamic pressure is formed at the inlet of the air pipe (2) so that the air enters the air inlet pipe (3) along the air pipe (2) and is exhausted along the ventilation fan. Further, the micro wind turbine 1 is installed at the inlet of the air pipe 2 to generate additional electric power "(see FIG. 1).

그러나 이 기술은 선박의 선수에서 선미부까지 연결된 공기관로(2)를 통해 풍력터빈환풍팬(4)을 구동할 수 있으나, 발전용 전력을 생산하는데 한계가 있다. 그 이유는 화물창의 공기관로(2) 내부에 설치된 다수개의 풍력터빈환풍팬(4)들은 공기의 흐름에 대한 바람의 세기를 감속시켜 풍력터빈환풍팬(4)들이 발전기를 구동시킬만큼 충분한 회전력을 얻지 못하기 때문이다. 그리고 이 기술에서는 저풍속에도 구동하는 마이크로풍력터빈(1)이 선박의 선수쪽에 위치한 공기관로(2) 입구에 설치되어 있으나, 마이크로풍력터빈(1)이 원활한 회전력을 얻을 수 있도록 하기 위해서는 회전자(터빈)를 통과한 바람이 빠져나가는 배기구가 형성되어 있어야 하는데 폐쇄된 공기관로(2)만이 형성되어 있기 때문에 회전자가 충분한 회전토크를 얻을 수 없기 때문에 원하는 선박용 발전전력을 얻을 수 없는 문제점이 여전히 남아 있다.
However, this technique can drive the wind turbine ventilation fan 4 through the air conduit 2 connected to the stern part of the ship, but there is a limit in producing electric power for power generation. The reason is that a plurality of wind turbine ventilation fans 4 installed inside the air duct 2 of the cargo hold slows down the intensity of the wind with respect to the air flow so that the wind turbine ventilation fans 4 generate sufficient rotational force to drive the generator I can not get it. In this technique, a micro wind turbine 1 driven at low wind speed is installed at the inlet of the air pipe 2 located at the bow side of the ship. However, in order to obtain a smooth turning force of the micro wind turbine 1, Turbine) is formed. However, since only the closed air pipe 2 is formed, the rotor can not obtain a sufficient torque, so that there is still a problem that the desired generator power can not be obtained .

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 더욱 상세하게는, 선박의 선수에서 선미까지 다수개의 임펠러가 내장된 파이프라인을 설치하되, 파이프라인에는 선체 좌우 벽을 타고 유동하는 해상풍을 집중시키기 위한 다수개의 개폐장치를 통해 임펠러가 충분한 회전토크를 얻을 수 있도록 구성함으로써, 선박용 풍력발전기에 대한 풍력발전의 효율성 극대화 및 안정적인 전력을 확보할 수 있도록 한 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a pipeline in which a plurality of impellers are installed from a bow to a stern of a ship, A plurality of opening and closing devices for concentrating the wind can be provided to obtain a sufficient torque of the impeller to maximize the efficiency of the wind power generation for the marine wind power generator and to provide a pipeline having an automatic opening and closing function And to provide a ship wind power generation system using the same.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 선박용 풍력발전 시스템에 있어서, 상기 시스템은, 일정한 규격을 갖고 선박의 선수에서 선미까지 좌우에 설치되되, 개방된 공기 유통로(110)와 연결되며 다수개의 임펠러가 내장되는 제1/제2 파이프라인(First/second Pipeline, 100a,100b)과; 상기 제1/제2 파이프라인(100a,100b) 외부에는 선체의 좌우 벽을 타고 유동하는 해상풍을 집중시켜 파이프라인 내부에 장착된 다수개의 임펠러에 공급되는 바람을 단속하기 위한 한 개 이상의 공기유입구(210)와 공기유출구(220)를 갖는 다수개의 자동개폐장치(200)와; 상기 제1/제2 파이프라인(100a,100b)의 공기 유통로(110)와 상기 다수개의 자동개폐장치(200)를 통해 유입 유출되는 해상풍에 의해 회전토크를 얻는 회전날개(310, Blade) 및 상기 회전날개를 지지하는 허브(320, Hub)를 갖는 다수개의 임펠러(Impeller, 300)와; 상기 다수개의 임펠러(300)를 연결하고 분리시키는 샤프트(410) 및 커플링(420)의 일측과 연결된 구동용 베벨기어(430)와 상기 구동용 베벨기어와 수직으로 교차되어 맞물리는 발전용 베벨기어(440)를 갖는 증속장치(Gear Box, 400)와; 상기 증속장치(400)의 발전용 베벨기어(420)와 연결되며 상기 다수개의 임펠러(300)의 기계적인 회전에너지를 전기에너지로 전환하는 다수개의 발전기(500)와; 상기 다수개의 발전기(500)에서 발전된 전력을 DC전력으로 충전하는 배터리(610)와 상기 배터리의 전력을 AC전력으로 변환시키는 인버터(620)를 구비하는 다수개의 전력변환제어장치(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동개폐기능을 갖는 관로를 이용한 선박 풍력발전 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wind turbine system for a marine vessel, the system having a predetermined size and being installed at left and right sides of a ship from a bow to a stern, A first / second pipeline (100a, 100b) having a plurality of impellers; The first and second pipelines 100a and 100b concentrate the sea air flowing on the right and left walls of the hull so as to concentrate the at least one air inlets for interrupting the wind supplied to the plurality of impellers mounted in the pipeline. A plurality of automatic opening and closing apparatuses 200 having an air outlet 210 and an air outlet 220; A rotary blade 310 for obtaining a rotational torque by the air flow path 110 of the first and second pipelines 100a and 100b and the sea air flowing in and out through the plurality of automatic opening and closing devices 200, A plurality of impellers 300 having a hub 320 for supporting the rotary vanes; A shaft 410 for connecting and separating the plurality of impellers 300 and a driving bevel gear 430 connected to one side of the coupling 420 and a bevel gear 423 for power generation for intersecting the driving bevel gear vertically, (Gear Box, 400) having an inlet (440); A plurality of generators (500) connected to the bevel gear (420) of the speed increasing device (400) and converting the mechanical rotational energy of the plurality of impellers (300) into electric energy; And a plurality of power conversion control devices 600 having a battery 610 for charging the power generated by the plurality of generators 500 with DC power and an inverter 620 for converting the power of the battery into AC power The present invention provides a ship wind power generation system using a pipeline having an automatic open / close function.

바람직하게는, 상기 제1/제2 파이프라인(100a,100b)의 정면입구(101)는, 선박 전면으로 다가오는 해상풍의 원활한 유입을 위해 상기 제1/제2 파이프라인의 공기 유통로(110) 출구의 1.5배, 중간부분 유통로(102)보다 2배 이상 크기로 제작되어 상기 정면입구가 공기 유통로 보다 외측으로 더 벌어진 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.The front inlet 101 of the first and second pipelines 100a and 100b may be connected to the air flow path 110 of the first and second pipelines for smooth flow of the sea- The front inlet is formed to be 1.5 times larger than the outlet, and the inlet is made twice larger than the middle portion flow passage 102, and the front inlet is further opened outward than the air flow passage.

바람직하게는, 상기 다수개의 자동개폐장치(200)는, 방수기능을 갖고 솔레노이드 밸브(230)의 단속에 의해 원격지에서도 자동적으로 개폐 가능한 것을 특징으로 한다.Preferably, the plurality of automatic opening and closing apparatuses 200 have a waterproof function and can be automatically opened and closed at remote locations by the solenoid valve 230.

바람직하게는, 상기 다수개의 임펠러(Impeller, 300)는, 정격 및 허용최대회전수를 단속하는 자동회전제어스위칭 기능을 갖는 토크 리미트(Torque Limit, 330) 혹은 휠락(Wheel Lock) 기능을 갖는 과속방지장치(340)에 의해 안정적으로 단속되는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the plurality of impellers 300 include a torque limit 330 having an automatic rotation control switching function for interrupting the rated and permissible maximum number of revolutions, or an overspeed prevention And is stably interrupted by the device (340).

본 발명의 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.The ship wind power generation system using the pipeline having the automatic open / close function of the present invention has the following effects.

(1) 제1/제2 파이프라인에 구축된 다수개의 자동개폐장치를 통해 선박 전면에서 불어오는 해상풍을 조절하여 다수개의 임펠러를 구동시킴으로써, 선박용 풍력발전시스템의 파이프라인 입구에서 사용된 폐바람이 출구에서 재사용되어 다수개의 임펠러에 대한 높은 회전관성력을 발생시켜 발전효율을 크게 높일 수 있다. (1) By driving a plurality of impellers by controlling the sea air blowing from the front of the ship through a plurality of automatic open / close devices installed in the first and second pipelines, It is reused at this outlet to generate a high rotational inertia force for a plurality of impellers, thereby greatly increasing the power generation efficiency.

(2) 제1/제2 파이프라인에 구축된 방수기능을 갖는 다수개의 자동개폐장치를 원격지에서도 개폐가 가능하도록 함으로써, 파도가 높은 바다를 운항할 시 풍력발전 시스템을 염분으로부터 안정적으로 보호할 수 있다. (2) By opening and closing a plurality of automatic opening / closing devices having waterproof function built in the first and second pipelines from a remote place, it is possible to stably protect the wind power generation system from salinity when the sea is operated with high waves have.

(3) 다수개의 임펠러를 연결하고 분리시키는 샤프트와 커플링을 통해 연결 및 분리가 가능하도록 함으로써, 다수개의 임펠러가 고장 시 수리가 용이할 뿐만 아니라 사용자가 다수개의 임펠러를 선별적으로 운용 가능하다.(3) Since a plurality of impellers can be connected and separated through a coupling with a shaft for connecting and separating a plurality of impellers, it is easy to repair a plurality of impellers in case of failure, and a user can selectively operate a plurality of impellers.

(4) 다수개의 임펠러에 대한 정격 및 최대허용회전수를 단속하는 토크 리미트(Torque Limit) 혹은 과속방지장치를 구성함으로써, 임펠러의 저속회전수와 발전기의 고속회전수 간의 회전수를 동기화(Synchronizing)시켜 안정적으로 발전 전력을 확보할 수 있는 효과가 있다.
(4) Synchronizing the number of revolutions between the low-speed revolution of the impeller and the high-speed revolution of the generator by constructing a torque limit or overspeed preventing device for interrupting the rated and maximum allowable revolution numbers for a plurality of impellers, So that the generated power can be stably secured.

도 1은 종래 기술에 대한 선박용 풍력발전시스템을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템에 대한 세부 구성을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템에 대한 파이프라인, 자동개폐장치, 임펠러 및 주변장치 등의 세부 구성을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템에 대한 증속장치를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템에 대한 전력변환제어장치를 나타낸 도면BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing a marine wind power generation system according to the prior art;
FIG. 2 is a schematic view showing an overall configuration of a ship wind power generation system using a pipeline having an automatic opening and closing function in a preferred embodiment of the present invention; FIG.
3 is a detailed configuration of a ship wind power generation system using a pipeline having an automatic open / close function according to a preferred embodiment of the present invention
4 is a view showing a detailed configuration of a pipeline, an automatic opening / closing device, an impeller, a peripheral device, and the like for a ship wind power generation system using a pipeline having an automatic open / close function according to a preferred embodiment of the present invention
5 is a view illustrating a speed increasing device for a ship wind power generation system using a pipeline having an automatic open / close function according to a preferred embodiment of the present invention
6 is a view illustrating a power conversion control apparatus for a ship wind power generation system using a pipeline having an automatic open / close function according to a preferred embodiment of the present invention

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. Although the same reference numerals are used in the different drawings, the same reference numerals are used throughout the drawings. The prior art should be interpreted by itself. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 2 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템의 기술적 해결수단은, 제1/제2 파이프라인(First/second Pipeline, 100a,100b), 다수개의 자동개폐장치(200), 다수개의 임펠러(300,Impeller), 증속장치(400, Gear Box), 발전기(500) 및 전력변환제어장치(600)로 이루어진다. 2 to 6, a technical solution of a ship wind power generation system using a pipeline having an automatic open / close function according to a preferred embodiment of the present invention includes a first / second pipeline 100a A plurality of automatic opening and closing devices 200, impellers 300, a gear box 400, a generator 500, and a power conversion control device 600.

먼저 도 2 내지 도 3을 참조하여, 상기 제1/제2 파이프라인(First/second Pipeline, 100a,100b)은, 선박용 풍력발전 시스템에 공기를 유입 유출시키기 위한 수단으로, 일정한 규격을 갖는 원형파이프, 혹은 닥트로 제작 가능하고 선박의 선수에서 선미까지 좌우로 설치되며, 다수개의 임펠러를 내장할 수 있도록 하기 위하여 개방된 공기 유통로(110)를 갖는다.2 and 3, the first / second pipelines 100a and 100b are means for introducing and discharging air to and from the marine wind power generation system. The first and second pipelines 100a and 100b are circular pipes Or a duct, and is installed to the left and right of the ship from the bow to the stern, and has an air passage 110 that is opened to accommodate a plurality of impellers.

여기서 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 제1/제2 파이프라인(100a,100b)의 정면입구(101)는, 선박 전면으로 다가오는 해상풍의 원활한 유입을 위해 상기 제1/제2 파이프라인의 공기 유통로(110) 출구의 1.5배 크기, 중간부분 유통로(102) 보다는 2배 이상 크기로 제작되어 상기 정면입구가 공기 유통로 보다 외측으로 더 벌어진 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.4, the front inlet 101 of the first and second pipelines 100a and 100b is connected to the first / second pipelines 100a and 100b in order to smoothly flow the approaching sea- 2 pipeline is formed to have a size 1.5 times larger than the outlet of the air passage 110 of the pipeline and twice or more larger than the middle portion flow passage 102 so that the front inlet is opened further outward than the air passage .

다음은 도 2 내지 도 4를 참조하여, 상기 다수개의 자동개폐장치(200)는, 상기 제1/제2 파이프라인(100a,100b)으로 유입되는 해상풍을 단속하기 위한 수단으로, 상기 다수개의 자동개폐장치(200)는 상기 제1/제2 파이프라인(100a,100b) 외부에 설치되며, 선체의 좌우 벽을 타고 유동하는 해상풍을 집중시켜 파이프라인 내부에 장착된 다수개의 임펠러에 공급되는 바람을 단속하기 위하여 한 개 이상의 공기유입구(210)와 공기유출구(220)를 갖는다.2 to 4, the plurality of automatic opening and closing apparatuses 200 are means for interrupting the sea air flowing into the first / second pipelines 100a and 100b, The automatic opening and closing apparatus 200 is installed outside the first and second pipelines 100a and 100b and is supplied to a plurality of impellers installed in the pipeline by concentrating the sea air flowing on the right and left walls of the ship And has one or more air inlets 210 and an air outlets 220 for interrupting the wind.

여기서 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 다수개의 자동개폐장치(200)는, 방수기능을 갖고 솔레노이드 밸브(230)의 단속에 의해 원격지(예를 들어, 선장실)에서도 자동적으로 개폐 가능한 것을 특징으로 한다. 또한 상기 솔레노이드 밸브(230)는 상기 다수개의 자동개폐장치(200)만큼 설치되어 상기 다수개의 자동개폐장치(200) 각각에 대하여 개폐 기능을 수행하도록 한다.3 and 4, the plurality of automatic opening / closing apparatuses 200 according to the embodiment of the present invention have a waterproof function and can be operated at a remote place (for example, a captain's room) by the solenoid valve 230 And can be automatically opened and closed. The solenoid valve 230 is installed as many as the plurality of automatic opening / closing devices 200 to perform the opening and closing functions with respect to each of the plurality of automatic opening and closing devices 200.

이와 같이 본 발명의 실시 예에서, 상기 다수개의 자동개폐장치(200)를 구성한 것은, 제1/제2 파이프라인의 외부에 구축된 다수개의 자동개폐장치(200)를 통해 선박 전면과 선박 좌우 벽을 타고 유입되는 해상풍을 조절하여 다수개의 임펠러를 구동시킴으로써, 선박용 풍력발전시스템의 파이프라인 입구, 즉 첫 번째 임펠러에서 사용된 폐바람이 빠져나가는 출구에서 재사용된다. 다시 말해서 첫 번째에서 사용된 폐바람이 다음 번째 임펠러에 재사용되는 방식을 반복한다. 이때 다음 번째 임펠러에는 상기 다수개의 자동개폐장치(200) 중에서 두 번째 자동개폐장치를 통해 해상풍이 동시에 유입됨으로써, 다수개의 임펠러에 대한 높은 회전관성력을 발생시켜 발전효율을 크게 높일 수 있다. 이러한 방식을 채택한 것은 상기 다수개의 임펠러를 구동시킴으로써 선박 엔진에 부하가 걸리는 것을 해소하고자 한 것이다.As described above, in the embodiment of the present invention, the plurality of automatic opening / closing apparatuses 200 are constituted by a plurality of automatic opening / closing apparatuses 200 installed outside the first / second pipelines, To be reused at the outlet of the pipeline of the marine wind turbine system, that is, at the exit of the pulsating wind used in the first impeller. In other words, the pulsed wind used in the first is reused in the next impeller. At this time, since the sea air is simultaneously introduced into the next impeller through the second automatic opening / closing device among the plurality of automatic opening / closing devices 200, high rotational inertia force for the plurality of impellers is generated, and the power generation efficiency can be greatly increased. The adoption of such a scheme is intended to solve the problem of loading the ship engine by driving the plurality of impellers.

또한, 상기 제1/제2 파이프라인(100a,100b)에 구축된 다수개의 자동개폐장치(200)에는 방수기능이 구비되어 있음은 물론, 원격지에서도 상기 다수개의 자동개폐장치 각각에 대하여 솔레노이드 밸브(230)가 장착되어 있고 이들 솔레노이드 밸브를 단속하여 자동적으로 개폐가 가능함으로써, 파도가 높은 바다를 운항할 시 풍력발전시스템을 염분으로부터 안정적으로 보호할 수 있다. The plurality of automatic opening and closing apparatuses 200 installed in the first and second pipelines 100a and 100b are not only provided with a waterproof function but also provided with a solenoid valve 230) are mounted on the wind power generation system, and these solenoid valves can be automatically opened and closed by interrupting the solenoid valves, so that it is possible to stably protect the wind power generation system from salinity when operating the sea with high waves.

또한 도 2 내지 도 4를 참조하여, 상기 다수개의 임펠러(Impeller, 300)는, 풍력발전의 회전력을 얻는 수단으로, 상기 제1/제2 파이프라인(100a,100b)의 공기 유통로(110)와 상기 다수개의 자동개폐장치(200)를 통해 유입 유출되는 해상풍에 의해 회전토크를 얻는 회전날개(Blade, 310) 및 상기 회전날개를 지지하는 허브(Hub, 320)를 갖는다.2 to 4, the plurality of impellers 300 are means for obtaining the rotational force of the wind power generator, and the impeller 300 is connected to the air flow path 110 of the first / second pipelines 100a and 100b, And a hub (320) for supporting the rotary vane. The rotary vane (320) is provided with a rotary blade (310) for obtaining rotary torque by the sea air flowing in and out through the plurality of automatic opening and closing devices (200).

여기서 도 4를 참조하면, 상기 다수개의 임펠러(Impeller, 300)는, 양력으로 변환시켜 회전시키는 기계적인 회전에너지로 변환하는데 이 회전력이 증속장치(400)를 통하여 발전기(500)의 정격회전수로 증속한 후 발전기를 구동시킨다. Referring to FIG. 4, the plurality of impellers 300 are converted into mechanical rotational energies for converting and rotating the impeller 300 into lift, and the rotational force is transmitted to the impeller 300 through the speed- And then the generator is driven.

그리고 본 발명의 실시 예에서는 상기 다수개의 임펠러(300)는, 정격 및 허용최대회전수를 단속하는 자동회전제어스위칭 기능을 갖는 토크 리미트(Torque Limit, 330) 혹은 휠락(Wheel Lock) 기능을 갖는 과속방지장치(340)에 의해 안정적으로 단속되는 것을 특징으로 한다.In the embodiment of the present invention, the plurality of impellers 300 may include a torque limit 330 having an automatic rotation control switching function for interrupting the rated and permissible maximum number of revolutions, or a speed limiter 330 having a wheel lock function. And is stably interrupted by the prevention device (340).

여기서 상기 토크 리미트(Torque Limit, 330) 및 과속방지장치(340)는 공지사실이므로 더 이상의 언급은 하지 않는다.Here, the torque limit 330 and the overspeed inhibiting device 340 are known and will not be further described.

또한 도 3 내지 도 5를 참조하여, 상기 증속장치(Gear Box, 400)는, 상기 다수개의 임펠러(300)의 저속 회전수를 증속하여 발전기(500)의 회전주파수 특성에 맞추는 수단으로, 상기 다수개의 임펠러(300)를 연결하고 분리시키는 샤프트(410) 및 커플링(420)의 일측과 연결된 구동용 베벨기어(430)와 상기 구동용 베벨기어와 수직으로 교차되어 맞물리는 발전용 베벨기어(440)를 갖는다.3 to 5, the gear box 400 is a means for increasing the low-speed rotation speed of the plurality of impellers 300 to match the rotational frequency characteristics of the generator 500, A driving bevel gear 430 connected to one side of the coupling 420 and a shaft 410 connecting and separating the plurality of impellers 300 and a bevel gear 440 for power generation which are perpendicularly intersected with the driving bevel gear, ).

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 증속장치(400) 출력측의 회전력은, 회전력 제한 커플링을 통해 발전기축으로 전달될 수 있다. In addition, the rotational force at the output side of the speed increasing device 400 according to the embodiment of the present invention may be transmitted to the generator shaft via the rotational force limiting coupling.

또한 도 3 내지 도 5를 참조하여, 상기 다수개의 발전기(500)는, 상기 다수개의 임펠러(300)의 기계적인 회전에너지를 전기에너지로 전환하는 수단으로, 상기 증속장치(400)의 발전용 베벨기어(420)와 연결된다.3 to 5, the plurality of generators 500 is a means for converting the mechanical rotational energy of the plurality of impellers 300 into electric energy, And is connected to the gear 420.

여기서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 발전기(500)는, 상기 다수개의 임펠러(300)의 회전에 의해 얻어진 기계적인 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로서 동기발전기와 유도발전기가 사용된다. 일반적으로 발전기는 증속장치(400)를 개입시켜 다수개의 임펠러에 직결시켜 나셀(Nacelle) 내에 설치된다. 발전기는 동기 발전기와 유도 발전기가 사용되는데 본 발명에서는 통상 풍력의 특성상 유도 발전기가 사용되어지고 효율을 높이기 위해 가변극수 변환장치 등이 이용된다. 또한 발전기의 온도를 감지하고자 권선 내에 온도센서가 설치되어 있고 발전기의 냉각은 팬에 의해 공기나 물 등으로 냉각되어 진다. 그리고 발전기에서 생산된 전압은 변압기에 의해 변환되어 선박용 전력계통에 연계된다.Here, the generator 500 according to the embodiment of the present invention is a device for converting the mechanical rotational energy obtained by the rotation of the plurality of impellers 300 into electric energy, and a synchronous generator and an induction generator are used. Generally, the generator is installed in the Nacelle through the impeller 400 directly to the plurality of impellers. A synchronous generator and an induction generator are used as the generator. In the present invention, a induction generator is generally used for the characteristics of wind power, and a variable pole number converter is used to increase efficiency. In addition, a temperature sensor is installed in the winding to detect the temperature of the generator, and cooling of the generator is cooled by air or water by the fan. The voltage generated by the generator is converted by the transformer and linked to the ship power system.

그리고 도 3과 도 4 및 도 6을 참조하여, 상기 다수개의 전력변환제어장치(600)는, DC전력을 AC전력으로 변환하고 저장하며 과충전 및 과방전 보호장치를 말하며, 상기 발전기(500)에서 발전된 전력을 DC전력으로 충전하는 배터리(610)와 상기 배터리의 전력을 AC전력으로 변환시키는 인버터(620)를 구비한다.Referring to FIGS. 3, 4, and 6, the plurality of power conversion control apparatuses 600 convert and store DC power into AC power and refer to overcharging and overdischarge protection apparatuses. In the generator 500, A battery 610 for charging the developed power with DC power, and an inverter 620 for converting the power of the battery into AC power.

여기서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 인버터(620)에는 상기 배터리(610)에서 과충전 및 과방전 되는 것을 자동적으로 제어하는 기능을 수행한다.Herein, the inverter 620 according to the embodiment of the present invention performs a function of automatically controlling overcharging and overdischarging in the battery 610.

또한, 상기 다수개의 발전기(500)에서 발전된 DC전력은 상기 다수개의 전력변환장치(600)로 전송되되, 상기 인버터(620)의 입력단자는 선박에 필요한 DC전력으로 사용 가능하고 상기 인버터(620)의 출력단자는 선박에 필요한 AC전력으로 사용 가능하다. The DC power generated by the plurality of generators 500 is transmitted to the plurality of power converters 600. The input terminal of the inverter 620 can be used as a DC power required for the ship, Can be used as the AC power required by the ship.

이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템은, 제1/제2 파이프라인(100a,100b)에 구축된 다수개의 자동개폐장치(200)를 통해 선박 전면에서 불어오는 해상풍을 조절하여 다수개의 임펠러(300)를 구동시킴으로써, 선박용 풍력발전시스템의 파이프라인 입구에서 사용된 폐바람이 출구에서 재사용되어 다수개의 임펠러에 대한 높은 회전관성력을 발생시켜 발전효율을 크게 높일 수 있다. 또한, 상기 제1/제2 파이프라인(100a,100b)에 구축된 방수기능을 갖는 다수개의 자동개폐장치(200)를 원격지에서도 개폐가 가능하도록 함으로써, 파도가 높은 바다를 운항할 시 풍력발전 시스템을 염분으로부터 안정적으로 보호할 수 있다. 또한, 다수개의 임펠러(300)를 연결하고 분리시키는 샤프트(410) 및 커플링(420)을 통해 연결 및 분리가 가능하도록 함으로써, 다수개의 임펠러가 고장 시 수리가 용이하고 다수개의 임펠러를 선별적으로 운용 가능하다. 그리고 다수개의 임펠러(300)에 대한 정격 및 최대허용회전수를 단속하는 토크 리미트(Torque Limit, 330) 혹은 과속방지장치(340)를 구성함으로써, 임펠러의 저속회전수와 발전기의 고속회전수 간의 회전수를 동기화(Synchronizing)시켜 안정적으로 발전을 할 수 있는 독특한 작용효과를 갖는 특징이 있다.As described above, the ship wind power generation system using the pipeline having the automatic open / close function according to the preferred embodiment of the present invention includes a plurality of automatic open / close devices 200 built in the first / second pipelines 100a and 100b The pulsating wind used at the inlet of the pipeline of the marine wind power generation system is reused at the outlet to generate a high rotational inertia force for a plurality of impellers by controlling the sea wind blowing from the front of the ship through the plurality of impellers 300 The power generation efficiency can be greatly increased. The plurality of automatic opening / closing apparatuses 200 having the waterproof function built in the first and second pipelines 100a and 100b can be opened and closed even from a remote place, Can be stably protected from salt. Further, since the impeller 300 can be connected and separated through the shaft 410 and the coupling 420 for connecting and separating the plurality of impellers 300, a plurality of impellers can be easily repaired in case of failure, Operable. A torque limit 330 or an overspeed protection device 340 for interrupting the rated and maximum allowable revolutions for the plurality of impellers 300 constitutes the rotation between the low speed revolution of the impeller and the high speed revolution of the generator, And has a unique action effect capable of stably generating power by synchronizing the number of the power source.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention but to limit the scope of the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

100a,100b : 제1/제2 파이프라인 101 : 정면입구
102 : 중간부분 유통로 110 : 공기 유통로
200 : 다수개의 자동개폐장치 210 : 공기유입구
220 : 공기유출구 230 : 솔레노이드 밸브
300 : 다수개의 임펠러 310 : 회전날개
320 : 허브 330 : 토크 리미트
340 : 과속방지장치 400 : 증속장치
410 : 샤프트 420 : 커플링
430 : 구동용 베벨기어 440 : 발전용 베벨기어
500 : 다수개의 발전기
600 : 다수개의 전력변환제어장치
610 : 배터리 620 : 인버터100a, 100b: first / second pipeline 101: front entrance
102: intermediate part flow path 110: air flow path
200: a plurality of automatic opening and closing devices 210: air inlet
220: air outlet 230: solenoid valve
300: a plurality of impellers 310: rotating blades
320: hub 330: torque limit
340: Overspeed prevention device 400: Accelerator
410: shaft 420: coupling
430: Driving bevel gear 440: Power generating bevel gear
500: Multiple generators
600: a plurality of power conversion control devices
610: Battery 620: Inverter

Claims (5)

선박용 풍력발전 시스템에 있어서,
상기 시스템은, 일정한 규격을 갖고 선박의 선수에서 선미까지 좌우에 설치되되, 개방된 공기 유통로(110)와 연결되며 다수개의 임펠러가 내장 되는 제1/제2 파이프라인(First/second Pipeline, 100a,100b)과;
상기 제1/제2 파이프라인(100a,100b) 외부에는 선체의 좌우 벽을 타고 유동하는 해상풍을 집중시켜 파이프라인 내부에 장착된 다수개의 임펠러에 공급되는 바람을 단속하기 위한 한 개 이상의 공기유입구(210)와 공기유출구(220)를 갖는 다수개의 자동개폐장치(200)와;
상기 제1/제2 파이프라인(100a,100b)의 공기 유통로(110)와 상기 다수개의 자동개폐장치(200)를 통해 유입 유출되는 해상풍에 의해 회전토크를 얻는 회전날개(310, Blade) 및 상기 회전날개를 지지하는 허브(320, Hub)를 갖는 다수개의 임펠러(Impeller, 300)와;
상기 다수개의 임펠러(300)를 연결하고 분리시키는 샤프트(410) 및 커플링(420)의 일측과 연결된 구동용 베벨기어(430)와 상기 구동용 베벨기어와 수직으로 교차되어 맞물리는 발전용 베벨기어(440)를 갖는 증속장치(Gear Box, 400)와;
상기 증속장치(400)의 발전용 베벨기어(420)와 연결되며 상기 다수개의 임펠러(300)의 기계적인 회전에너지를 전기에너지로 전환하는 다수개의 발전기(500)와;
상기 발전기(500)에서 발전된 전력을 DC전력으로 충전하는 배터리(610)와 상기 배터리의 전력을 AC전력으로 변환시키는 인버터(620)를 구비하는 다수개의 전력변환제어장치(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템.
In a marine wind power generation system,
The system includes first / second pipelines (100a, 100b, 100a, 100a, 100a, 100a, 100a, 100a, 100a, 100a, , 100b);
The first and second pipelines 100a and 100b concentrate the sea air flowing on the right and left walls of the hull so as to concentrate the at least one air inlets for interrupting the wind supplied to the plurality of impellers mounted in the pipeline. A plurality of automatic opening and closing apparatuses 200 having an air outlet 210 and an air outlet 220;
A rotary blade 310 for obtaining a rotational torque by the air flow path 110 of the first and second pipelines 100a and 100b and the sea air flowing in and out through the plurality of automatic opening and closing devices 200, A plurality of impellers 300 having a hub 320 for supporting the rotary vanes;
A shaft 410 for connecting and separating the plurality of impellers 300 and a driving bevel gear 430 connected to one side of the coupling 420 and a bevel gear 423 for power generation for intersecting the driving bevel gear vertically, (Gear Box, 400) having an inlet (440);
A plurality of generators (500) connected to the bevel gear (420) of the speed increasing device (400) and converting the mechanical rotational energy of the plurality of impellers (300) into electric energy;
And a plurality of power conversion control devices 600 having a battery 610 for charging the power generated by the generator 500 with DC power and an inverter 620 for converting the power of the battery into AC power A ship wind power generation system using a pipeline having an automatic open / close function.
제 1항에 있어서,
상기 제1/제2 파이프라인(100a,100b)의 정면입구(101)는, 선박 전면으로 다가오는 해상풍의 원활한 유입을 위해 상기 제1/제2 파이프라인의 공기 유통로(110) 출구의 1.5배, 중간부분 유통로(102)보다 2배 이상 크기로 제작되어 상기 정면입구가 공기 유통로 보다 외측으로 더 벌어진 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템.
The method according to claim 1,
The front inlet 101 of the first and second pipelines 100a and 100b is connected to the outlet of the air circulation path 110 of the first and second pipelines for smooth inflow of the sea- And the middle inlet channel is formed to have a size twice as large as that of the middle channel, and the front inlet is further opened outward than the air flow channel.
제 1항에 있어서,
상기 다수개의 자동개폐장치(200)는, 방수기능을 갖고 솔레노이드 밸브(230)의 단속에 의해 원격지에서도 자동적으로 개폐 가능한 것을 특징으로 하는 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템.
The method according to claim 1,
The ship wind power generation system using the pipeline having an automatic open / close function, wherein the plurality of automatic open / close devices (200) have a waterproof function and can be automatically opened and closed at remote locations by the solenoid valve (230).
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 다수개의 임펠러(300,Impeller)는, 정격 및 허용최대회전수를 단속하는 자동회전제어스위칭 기능을 갖는 토크 리미트(Torque Limit, 330) 혹은 휠락(Wheel Lock) 기능을 갖는 과속방지장치(340)에 의해 안정적으로 단속되는 것을 특징으로 하는 자동개폐기능을 갖는 파이프라인을 이용한 선박 풍력발전 시스템.The method according to claim 1,
The plurality of impellers 300 include a torque limit 330 having an automatic rotation control switching function for interrupting the rated maximum permissible rotational speed or an overspeed prevention device 340 having a wheel lock function, Wherein the pipeline has an automatic opening / closing function.
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