KR101490692B1 - Self generator using karman vortex - Google Patents
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Abstract
본 발명은 카르만볼텍스를 이용한 자가발전장치에 관한 것으로, 하천이나 해양에서 발생되는 카르만볼텍스를 이용하여 자가발전 가능한 발전 장치를 구현함에 있어; 하천이나 해양에 세워 고정되는 고정대; 상기 고정대의 길이 일부에 설치되는 발전기; 상기 발전기를 감싸는 몸체, 상기 몸체로부터 수평하게 연장되고 상하로 서로 간격을 둔 한 쌍의 제1,2지지축을 갖는 회동대; 상기 회동대의 제1,2지지축 사이의 단부에 회전가능하게 회전축에 고정된 회전체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 카르만볼텍스를 이용한 자가발전장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 아주 간단한 구조이면서 소규모 설치가 가능한 자가발전장치를 구현하여 효과적인 대체 에너지 개발이 가능하고, 초기 설치 및 관리 유지비용이 적어 개발하기 용이한 효과를 얻을 수 있다.The present invention relates to a self-generating apparatus using a Karman vortex, and in realizing a self-generating power generation apparatus using a Karman vortex generated in a river or the ocean; Fixtures fixed in the river or ocean; A generator installed at a part of the length of the fixing table; A rotating body having a body surrounding the generator, a pair of first and second support shafts extending horizontally from the body and spaced apart from each other, And a rotating body rotatably fixed to the rotating shaft at an end between the first and second supporting shafts of the rotating table.
According to the present invention, it is possible to develop an effective alternative energy by implementing a self-power generation apparatus having a very simple structure and a small-sized installation, and it is easy to develop due to low initial installation and maintenance cost.
Description
본 발명은 카르만볼텍스를 이용한 자가발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하천이나 해양에서 관측되는 카르만볼텍스를 이용하여 자가발전 가능하게 함으로써 천연 자연에너지를 얻을 수 있도록 한 카르만볼텍스를 이용한 자가발전장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a self-power generation apparatus using a Karman vortex, and more particularly, to a self-power generation apparatus using a Karman vortex for obtaining natural natural energy by making a self-power generation using a Karman vortex observed in a river or ocean. .
화석연료의 고갈은 전인류의 생존을 위협할 것으로 예측되어 많은 나라에서는 수많은 대체 에너지 개발에 집중하고 있다.Depletion of fossil fuels is projected to threaten the survival of all humankind, and many countries are focusing on the development of many alternative energy sources.
이러한 대체 에너지 개발은 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 방식으로 진행되고 있다.Such alternative energy development is proceeding in various ways such as solar power, wind power, and tidal power.
하지만, 태양광, 풍력, 조력 모두 거대 발전단지를 필요로 한다는 점에서 개발상 한계에 부딪혀 있는 상태이고, 더구나 효율이 매우 낮다는 단점도 있다.However, solar, wind, and tidal power are all in need of huge power generation complexes.
이와 관련하여, 우리나라의 지리적 특성상 조수간만의 차가 크다는 점을 고려하여 최근에는 조력발전에 많은 관심이 집중되고 있다.In this regard, due to the geographical characteristics of Korea, there is a great interest in tidal power generation in consideration of the fact that the difference between the tides is large.
한편, 종래에도 자가 발전과 관련하여, 공개특허 제2010-0006508호, 공개특허 제2011-0108485호, 공개특허 제2013-0080495호 등을 통해 압축공기를 이용한 자가발전시스템, 자기 발전형 모터를 구비한 풍력발전시스템, 압전소자를 활용한 자가발전시스템 등이 개시되어 왔다.Conventionally, in relation to self-power generation, a self-power generation system using compressed air, a self-generating type motor, and the like have been provided through open systems such as Open Patent No. 2010-0006508, Open Patent Application No. 2011-0108485 and Open Publication No. 2013-0080495 A wind power generation system, a self power generation system utilizing a piezoelectric element, and the like have been disclosed.
그럼에도 불구하고, 이들의 효율은 매우 낮고, 또한 대규모 설비를 구비해야 하는 등 많은 문제로 인해 아직까지 효과적인 자가발전시스템이 구축되고 있지는 못하다.
Nevertheless, their efficiency is very low, and due to many problems such as the necessity of having a large-scale facility, an effective self-generating system is not yet established.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 한계점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 하천이나 해양에서 흔히 관측되는 카르만볼텍스 현상을 응용하여 자가발전시스템으로 접목 전환함으로써 효과적이면서 효율적인 발전장치를 구현하고, 이를 통해 대체 에너지로서 충분히 활용할 수 있도록 한 카르만볼텍스를 이용한 자가발전장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional limitations, and it is an object of the present invention to provide an efficient and efficient power generation device by applying a Carman vortex phenomenon commonly observed in rivers or oceans to a self- The main purpose of which is to provide a self-power generation apparatus using a Karman vortex that can be fully utilized as an alternative energy.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 하천이나 해양에서 발생되는 카르만볼텍스를 이용하여 자가발전 가능한 발전 장치를 구현함에 있어; 하천이나 해양에 세워 고정되는 고정대; 상기 고정대의 길이 일부에 설치되는 발전기; 상기 발전기를 감싸는 몸체, 상기 몸체로부터 수평하게 연장되고 상하로 서로 간격을 둔 한 쌍의 제1,2지지축을 갖는 회동대; 상기 회동대의 제1,2지지축 사이의 단부에 회전가능하게 회전축에 고정된 회전체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 카르만볼텍스를 이용한 자가발전장치를 제공한다.As a means for achieving the above object, the present invention provides a power generating device capable of generating electricity by using a Karman vortex generated in a river or ocean, Fixtures fixed in the river or ocean; A generator installed at a part of the length of the fixing table; A rotating body having a body surrounding the generator, a pair of first and second support shafts extending horizontally from the body and spaced apart from each other, And a rotating body rotatably fixed to the rotating shaft at an end between the first and second supporting shafts of the rotating table.
이때, 상기 회전체는 유선형상을 갖고 좌우 비대칭형이며, 중앙을 중심으로 외측으로 볼록한 형태인 것에도 그 특징이 있다.At this time, the rotating body has a streamlined shape and is asymmetrical in both left and right directions, and has a convex shape outward around the center.
또한, 상기 회전체는 회전축을 중심으로 좌우 중량이 서로 다르게 구성된 것에도 그 특징이 있다.Further, the rotating body is also characterized in that its left and right weights are different from each other around a rotational axis.
뿐만 아니라, 상기 제1,2지지축의 각 단부에는 상기 회전축을 동축으로 하고, 상기 제1,2지지축과 동일한 형태를 갖는 다수의 지지축들이 연속적으로 동일한 구조로 더 연장 배열되고, 배열된 수만큼 회전체도 대응개수로 더 설치되며, 상기 회전축 상에는 회전식발전기가 더 설치된 것에도 그 특징이 있다.In addition, a plurality of support shafts having the same shape as that of the first and second support shafts are continuously extended and arranged in the same structure continuously at the respective end portions of the first and second support shafts, , And a rotary generator is further provided on the rotary shaft.
아울러, 상기 회전체의 표면에는 압전소자가 더 설치된 것에도 그 특징이 있다.In addition, a piezoelectric element is further provided on the surface of the rotating body.
나아가, 상기 제1,2지지축을 포함한 다수의 지지축들은 분절되고, 분절된 부분에는 링크된 관절부가 형성되며, 상기 관절부에는 압전소자가 더 설치된 것에도 그 특징이 있다.
Furthermore, a plurality of support shafts including the first and second support shafts are segmented, a jointed portion is formed in the segmented portion, and a piezoelectric element is further provided in the jointed portion.
본 발명에 따르면, 아주 간단한 구조이면서 소규모 설치가 가능한 자가발전장치를 구현하여 효과적인 대체 에너지 개발이 가능하고, 초기 설치 및 관리 유지비용이 적어 개발하기 용이한 효과를 얻을 수 있다.
According to the present invention, it is possible to develop an effective alternative energy by implementing a self-power generation apparatus having a very simple structure and a small-sized installation, and it is easy to develop due to low initial installation and maintenance cost.
도 1은 본 발명에 따른 자가발전장치의 제1실시예를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자가발전장치의 제2실시예를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자가발전장치의 제3실시예를 보인 예시도이다.FIG. 1 is a view showing a first embodiment of a self-generating device according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a second embodiment of the self-generating device according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing an example of a third embodiment of the self-generating device according to the present invention.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Before describing the present invention, the following specific structural or functional descriptions are merely illustrative for the purpose of describing an embodiment according to the concept of the present invention, and embodiments according to the concept of the present invention may be embodied in various forms, And should not be construed as limited to the embodiments described herein.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In addition, since the embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. However, it should be understood that the embodiments according to the concept of the present invention are not intended to limit the present invention to specific modes of operation, but include all modifications, equivalents and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.
잘 알려진 바와 같이, 하천이나 해양에서는 카르만볼텍스(Karman Vortex)가 자주 관측되고 있는데, 이러한 카르만볼텍스는 유체의 밀도가 높기 때문에 발전설비를 만드는데 매우 유리하므로 본 발명자는 이를 착안점으로 하여 본 발명을 완성하게 되었다.As is well known, Karman vortex is frequently observed in rivers and oceans. Since such a Karman vortex has a high density of fluids, it is very advantageous to make a power generation facility. Therefore, the present inventor completes the present invention .
특히, 해양의 조류를 이용할 경우에는 하천과 달리 사계절에 따른 수위 변화가 적고 시간에 따른 조류방향에 맞춰 방향성만 유지된다면 지속적인 발전이 가능한 장점이 있다.Especially, when using ocean tides, unlike rivers, there is a merit that the water level change according to the four seasons is small and sustainability can be maintained if the direction is maintained according to the direction of the tide according to time.
보통, 일정한 레이놀드수(Reynolds Number) 범위가 되면 흐르는 유체 중에 놓인 원통형의 물체로부터 와류 유출에 의해 주기적인 섭동 유동이 하류로 발달하는데, 이러한 와류시스템을 카르만 와열이라고 하며, 통상 카르만볼텍스란 흐름 안의 물체의 유역 뒤쪽 양끝에 규칙적이며 서로 반대방향인 소용돌이가 방출되고, 여기에 수반되어 물체에 대해 양력이 플러스 또는 마이너스로 되풀이 작용하는 현상이 발생하는 소용돌이를 말한다.Usually, in the constant Reynolds Number range, a periodic perturbation flow develops downstream by a vortex flow from a cylindrical object placed in a flowing fluid. This vortex system is called the Karman Warm-Up, A vortex in which vortexes are regularly discharged in opposite directions to each other at both ends of an object's watershed, and a phenomenon occurs in which the lift acts on the object repeatedly in a positive or negative manner.
이때, 카르만볼텍스는 반복성을 갖고 후류로 갈수록 지속적으로 성장하기 때문에 이러한 규칙성과 성장 구조를 응용하여 발전설비를 제작할 수 있다.At this time, since the Karman vortex has a repeatability and grows steadily as it goes to the wake, the power plant can be manufactured by applying the regularity and growth structure.
후술되는 본 발명에 따른 제1,2,3실시예는 이와 같은 사항들을 총체적으로 파악하여 최적의 발전시스템을 갖출 수 있도록 구성된 것이다.The first, second, and third embodiments according to the present invention described below are configured to provide an optimal power generation system by collectively understanding such matters.
[제1실시예][First Embodiment]
본 발명에 따른 자가발전장치의 제1실시예는 도 1에 도시된 바와 같이, 고정대(100)를 포함한다.A first embodiment of the self-generating device according to the present invention includes a fixing table 100 as shown in FIG.
상기 고정대(100)는 하천 또는 해양에 수직하게 설치 고정되는 것으로, 일종의 축(Shaft)을 구성한다.The fixing table 100 is fixed vertically to a river or a sea and constitutes a kind of shaft.
그리고, 상기 고정대(100)의 길이 일부에는 발전기(200)가 설치된다.A
상기 발전기(200)는 내부에 전자기유도코일(210)과 영구자석(220)이 구비된 통상적인 구조이고, 회전에 따라 전기를 생산하는 수단이며, 도시하지는 않았지만 발전된 전기를 모을 수 있는 집전기 혹은 축전기가 연결될 수 있다.The
아울러, 상기 발전기(200)의 외주면에는 회동대(300)가 구비된다.In addition, a rotating table 300 is provided on the outer circumferential surface of the
상기 회동대(300)는 대략 'ㅑ' 형상으로 형성되는데, 상기 발전기(200)를 감싸는 형태로 고정되는 몸체(310)와, 상기 몸체(310)의 일측으로부터 상하로 간격을 두고 뻗어 있는 한 쌍의 제1,2지지축(320,330)이 구비된다.The
또한, 상기 제1,2지지축(320,330)의 단부에는 이들 사이에 배치되고, 회전될 수 있도록 축고정되는 회전체(400)가 마련된다.A rotating
이때, 상기 회전체(400)는 유선형상을 갖고 좌우 비대칭형이며, 중앙을 중심으로 외측으로 볼록한 형태를 갖는다.At this time, the rotating
특히, 상기 회전체(400)는 그 회전축(410)을 중심으로 좌우 중량이 서로 다르게 구성되게 하여 카르만볼텍스 발생시 신속하면서 민감하게 반응하도록 하여 쉽고 빠른 회동력이 발생하도록 구성된다.Particularly, the
다시 말해, 중량이 편심되어 있기 때문에 조그마한 외력이 가해져도 쉽게 균형이 무너지면서 회동가능한 상태를 유지하게 되어 발전 효율을 높이는데 매우 효과적이다.In other words, since the weight is eccentric, even if a small external force is applied, the balance is easily collapsed, and it is possible to rotate, which is very effective in improving the power generation efficiency.
이에 따라, 상기 회전체(400)가 카르만볼텍스에 의해 회전되면 이의 영향을 받는 제1,2지지축(320,330)이 회전하려고 하고, 이에 따라 몸체(310)가 고정대(100)를 축으로 하여 회전되게 된다.Accordingly, when the
그러면, 상기 몸체(310)가 고정된 발전기(200)가 회전되면서 결국 발전기능을 수행하게 되면, 이를 통해 전기를 생산하게 된다.Then, when the
이를 자가발전기능이라고 보면 된다.This is a self-generated function.
이후, 생산된 전기는 집전하여 활용처로 배전할 수 있다.Thereafter, the generated electricity can be collected and distributed to the utilization site.
이와 같이, 본 발명에 따른 제1실시예는 아주 간단하고 소규모의 발전설비를 카르만볼텍스에 응용하여 자가발전이 가능하게 구현될 수 있으며, 해양과 같은 곳에서는 상시 발전이 가능하므로 효율도 우수하다.
As described above, the first embodiment of the present invention is very simple and can apply small-scale power generation facilities to the Karman vortex to enable self-power generation.
[제2실시예][Second Embodiment]
본 발명 제2실시예에 따른 자가발전장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1실시예에서 설명한 제1,2지지축(320,330)과 회전체(400)를 더 연결하여 다수개 구성한 것으로, 이를 테면 상기 제1,2지지축(320,330)에 회전가능하게 조립되는 회전체(400)의 회전축(410, 도 1 참조) 상에 회전식발전기(RB)를 설치하고, 동 회전축(410) 상에 제3,4지지축(322,332)을 더 연결하여 설치하며, 또한 상기 제3,4지지축(322,332) 상에 또 하나의 회전체(400')를 더 설치하고, 이와 동일한 방식으로 제5,6지지축(324,334) 및 회전체(400")를 더 설치하며, 이들의 각 회전축(410)에는 각각 회전식발전기(RB)를 설치하여 발전 가능한 유닛을 다수개로 구비하여 발전효율을 더욱 더 높일 수 있도록 변형할 수 있다.As shown in FIG. 2, the self-generating device according to the second embodiment of the present invention includes a plurality of first and
이에 더하여, 상기 회전체(400,400',400")의 표면, 바람직하게는 양면에 압전소자(PR)를 다수개 설치하여 유체의 흐름에 의해 압전소자(PR)가 압을 받는 순간 전기를 생산하고, 생산된 전기를 집전하는 구성을 더 할 수 있다.In addition, a plurality of piezoelectric elements PR are provided on the surfaces, preferably both surfaces, of the
이와 같은 본 발명 제2실시예에 따른 제1실시예의 효율에 비해 전기를 얻는 유닛이 다수개 더 추가되기 때문에 발전효율이 더 향상되며, 제1실시예의 구조와 병행설치가 가능하다.
As compared with the efficiency of the first embodiment according to the second embodiment of the present invention, since a plurality of units for obtaining electricity are added, the power generation efficiency is further improved, and it is possible to perform parallel installation with the structure of the first embodiment.
[제3실시예] [Third Embodiment]
본 발명 제3실시예에 따른 자가발전장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1,2실시예에서 설명한 제1,2,3,4,5,6지지축(320,322,324,330,332,334)의 길이 일부를 절단하고 이를 관절운동 가능하게 관절부(500)를 구성하고, 이 관절부(500)에 압전소자(PR) 혹은 전자기유도부재를 설치하여 전기를 더 생산할 수 있도록 변형할 수도 있다.As shown in FIG. 3, the self-powered device according to the third embodiment of the present invention includes parts of the first, second, third, fourth, fifth, and
이러한 제3실시예는 상술한 제1실시예 또는 제2실시예와 병행하여 설치할 수 있다.The third embodiment can be installed in parallel with the first embodiment or the second embodiment described above.
때문에, 개시된 실시예들이 병합되게 되면 최상의 발전효율을 갖는 발전장치를 구현할 수 있고, 이러한 자가발전장치는 규모면에서 설치 및 유지 관리 측면에서 경쟁력이 매우 높기 때문에 활용성이 매우 클 것으로 기대된다.
Therefore, when the disclosed embodiments are combined, a power generation device having the best power generation efficiency can be realized. Such a self power generation device is expected to be very useful because it is highly competitive in terms of installation and maintenance in terms of scale.
100: 고정대 200: 발전기
300: 회동대 400: 회전체
500: 관절부100: fixed base 200: generator
300: Rotating table 400: Rotating table
500: joints
Claims (6)
하천이나 해양에 세워 고정되는 고정대;
상기 고정대의 길이 일부에 설치되는 발전기;
상기 발전기를 감싸는 몸체, 상기 몸체로부터 수평하게 연장되고 상하로 서로 간격을 둔 한 쌍의 제1,2지지축을 갖는 회동대;
상기 회동대의 제1,2지지축 사이에 회전축을 통해 회전되게 설치된 회전체;를 포함하되;
상기 제1,2지지축의 각 단부에는 상기 제1,2지지축과 동일한 형태를 갖는 다수의 지지축들이 관절부를 통해 링크된 채 다수 설치되어 동일한 구조로 더 연장 배열되고, 배열된 수만큼 회전체도 더 설치되며, 상기 각 회전체에 구비되는 각 회전축 상에는 회전식발전기가 더 설치되고;
상기 각 관절부에는 압전소자 혹은 전자기유도부재가 더 설치된 것을 특징으로 하는 카르만볼텍스를 이용한 자가발전장치.
In realizing a power generation device that can generate electricity by using the Karman vortex generated from rivers or oceans;
Fixtures fixed in the river or ocean;
A generator installed at a part of the length of the fixing table;
A rotating body having a body surrounding the generator, a pair of first and second support shafts extending horizontally from the body and spaced apart from each other,
And a rotating body rotatably installed between the first and second supporting shafts of the rotating table through a rotating shaft;
A plurality of support shafts having the same shape as the first and second support shafts are provided at each end of the first and second support shafts in linkage through joints and are further extended and arranged in the same structure, And further a rotary generator is installed on each of the rotary shafts provided in each of the rotary bodies;
Wherein each of the joints is further provided with a piezoelectric element or an electromagnetic induction member.
상기 회전체는 유선형상을 갖고 좌우 비대칭형이며, 중앙을 중심으로 외측으로 볼록한 형태인 것을 특징으로 하는 카르만볼텍스를 이용한 자가발전장치.
The method of claim 1,
Wherein the rotating body has a streamlined shape and is asymmetrical in the left and right direction and convex outward around the center thereof.
상기 회전체는 회전축을 중심으로 좌우 중량이 서로 다르게 구성된 것을 특징으로 하는 카르만볼텍스를 이용한 자가발전장치.
The method of claim 1,
Wherein the weight of the rotating body is different from the weight of the rotating body around the rotational axis.
상기 회전체의 표면에는 압전소자가 더 설치된 것을 특징으로 하는 카르만볼텍스를 이용한 자가발전장치.The method of claim 1,
And a piezoelectric element is further provided on a surface of the rotating body.
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