KR102280742B1

KR102280742B1 - Tidal Current Generator

Info

Publication number: KR102280742B1
Application number: KR1020200159053A
Authority: KR
Inventors: 양광수
Original assignee: 양광수
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2021-07-23

Abstract

The present invention relates to an immersion-type tidal current generator comprising: an immersion body unit provided to be immersed in water; and a horizontal turbine unit connected to the immersion body unit, and receiving energy in accordance with the flow rate of seawater generated by the difference between tides to produce energy and store the same. The horizontal turbine unit includes: a unit body having first and second connecting units connected to the immersion body unit; a horizontal turbine shaft connected to the unit body to be rotatable, and rotated at the flow rate of seawater generated by the difference between the tides; a plurality of helical turbine blades provided on the horizontal turbine shaft, receiving the energy in accordance with the flow rate of seawater to rotate the horizontal turbine shaft, and having a helical shape; a power generation and storage device coupled to any one end region of the horizontal turbine shaft, generating electric energy based on the rotational motion of the horizontal turbine shaft, and storing the same; and a controller connected to the power generation and storage device, and performing control so that electrical energy is generated and stored in the power generation and storage device based on the rotational motion of the horizontal turbine shaft. Therefore, power generation efficiency can be significantly increased.

Description

Tidal Current Generator

본 발명은, 침지식 조류발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 간단하지만 효율적인 구조라서 초기 투자비용 또는 유지비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있는 침지식 조류발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a submerged tidal current generator, and more particularly, to an immersed tidal current generator that can reduce initial investment or maintenance costs because of its simple but efficient structure, while on the contrary, can significantly increase power generation efficiency compared to the prior art.

조류발전(tidal stream power generation)은 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 높은 유속을 이용하여 전기를 생산하는 방식을 일컫는다.Tidal stream power generation refers to a method of generating electricity using the high flow velocity of seawater generated by the difference between tidal streams.

여기서, 조류는 재생 가능한 비(非)고갈성 운동에너지로서 조류발전은 조류의 자연적인 흐름으로 수차발전기를 회전시켜 전기를 생산하는 방식을 말한다.Here, algae is a renewable, non-depleting kinetic energy, and tidal power refers to a method of generating electricity by rotating a water turbine generator with the natural flow of algae.

조류발전은 운동에너지를 회전에너지로 변환하여 터빈을 돌린다는 점에서 원리상 풍력발전과 유사하다. 밀도를 비교했을 때 해수가 공기보다 약 840배 정도 크므로, 풍력발전보다 에너지 밀도가 높다.In principle, tidal power generation is similar to wind power generation in that it converts kinetic energy into rotational energy to turn a turbine. Compared to the density, seawater is about 840 times larger than air, so it has a higher energy density than wind power.

조수의 낙차를 이용한 조수발전과는 달리 바닷물의 흐름을 이용하는 발전 방식이므로 발전 설비를 설치할 때, 저수지 확보를 위한 댐이나 둑 등의 건설이 필요 없으며, 선박과 어류의 이동을 방해하지 않아 환경친화적 에너지 시스템에 해당한다.Unlike tidal power generation using the fall of the tide, since it is a power generation method that uses the flow of seawater, there is no need to construct a dam or dam to secure a reservoir when installing power generation facilities, and it does not interfere with the movement of ships and fish, making it environmentally friendly energy. corresponds to the system.

발전 방식은 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 유체의 에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 전자유체발전 방식과 조수간만의 차를 이용하여 조류의 운동에너지를 회전에너지로 변환시키는 발전기를 이용한 방식이 있다.The power generation method is divided into an electro-fluid power generation method that directly converts fluid energy into electrical energy according to Faraday's law of electromagnetic induction, and a method using a generator that converts the kinetic energy of the tide into rotational energy using the difference between the tides.

발전기를 이용하는 방식은 물살의 발향과 회전축의 방향이 이루는 각도에 따라 수평축 터빈 방식과 수직축 터빈 방식으로 나뉘며, 조류발전 시스템의 운용 방식에 따라 부상식, 침지식 등으로 구분할 수 있는데, 대표적인 것이 도 1과 같은 방식이다.The method of using the generator is divided into a horizontal axis turbine method and a vertical axis turbine method according to the angle between the direction of the direction of the current and the direction of the rotating shaft, and can be divided into a floating type, a submerged type, etc. according to the operation method of the tidal power generation system. in the same way as

도 1과 같은 방식이 조류발전기 혹은 조류발전 시스템의 가장 일반적인 형태이기는 하지만, 도 1을 비롯한 현존 방식은 구조가 복잡해서 초기 투자비용이 높은데도 불구하고 실질적인 발전효율이 떨어지는 문제점이 있다.Although the method as shown in FIG. 1 is the most common form of a tidal generator or tidal power system, the existing method including FIG. 1 has a complicated structure and thus has a problem in that the actual power generation efficiency is lowered despite the high initial investment cost.

대한민국특허청 출원번호 제10-2010-0098871호Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2010-0098871 대한민국특허청 출원번호 제10-2011-0034296호Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2011-0034296 대한민국특허청 출원번호 제10-2011-0108862호Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2011-0108862 대한민국특허청 출원번호 제10-2011-7009912호Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2011-7009912

본 발명의 목적은, 간단하지만 효율적인 구조라서 초기 투자비용 또는 유지비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있는 침지식 조류발전기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a submerged tidal current generator that can reduce initial investment or maintenance cost because it has a simple but efficient structure, but can increase power generation efficiency significantly compared to the prior art.

상기 목적은, 물 속에 침지되게 마련되는 침지 본체부; 및 상기 침지 본체부에 연결되며, 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속에 따른 에너지를 받아 전기에너지를 생산해서 저장하는 수평형 터빈 유닛을 포함하며, 상기 수평형 터빈 유닛은, 상기 침지 본체부와 연결되는 제1 및 제2 연결부를 구비하며 회전판이 결합하는 유닛 바디; 상기 유닛 바디에 회전 가능하게 연결되되 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속으로 회전하고, 에어 탱크 내에 배치되는 수평형 터빈 샤프트; 상기 수평형 터빈 샤프트를 기준으로 방사상으로 배치되며, 상기 해수 유속 에너지를 받아 상기 수평형 터빈 샤프트를 회전시키되 나선형 형상으로 이루어지는 복수 개의 나선형 터빈 날개; 상기 수평형 터빈 샤프트의 일측 단부 영역에 배치되며, 상기 수평형 터빈 샤프트의 회전운동을 기초로 전기에너지를 발전시켜 저장하는 발전 저장장치; 및 상기 발전 저장장치에 연결되되 상기 수평형 터빈 샤프트의 회전운동을 기초로 상기 발전 저장장치에서 전기에너지가 생산되어 저장되게 컨트롤하는 컨트롤러;를 포함하고, 상기 침지 본체부는, 하부 프레임; 상기 수평형 터빈 유닛의 설치 공간을 사이에 두고 상기 하부 프레임의 상부에 배치되는 상부 프레임; 상기 하부 프레임과 상기 상부 프레임을 연결하는 연결 프레임; 상기 하부 프레임에 결합하되 상기 유닛 바디의 제1 연결부가 회전 및 착탈 가능하게 결합하는 제1 결합부; 및 상기 상부 프레임에 결합하되 상기 유닛 바디의 제2 연결부가 회전 및 착탈 가능하게 결합하는 제2 결합부를 포함하며, 상기 제1 및 제2 연결부가 상기 제1 및 제2 결합부 사이에서 자유 회전 가능하고, 상기 발전 저장장치는, 상기 수평형 터빈 샤프트에 연결되고 상기 수평형 터빈 샤프트의 회전을 전달하는 로터; 상기 로터에 동축적으로 연결되며, 상기 로터의 회전속도를 증속하는 증속기; 상기 증속기에 연결되며, 증속된 회전에너지를 토대로 전기에너지를 생산하는 발전기; 상기 발전기에서 생산된 전기에너지를 변환하는 전력변환기; 상기 전력변환기에서 변환된 전력을 저장하는 배터리; 및 상기 로터, 상기 증속기, 상기 발전기, 상기 전력변환기 및 상기 배터리를 일체로 지지하는 장치 하우징을 포함하며, 상기 유닛 바디는, 측벽이 오목한 아크 형태로 마련되되 내부가 빈 관형 몸체; 상기 관형 몸체의 일단부를 이루되 해수가 유입되는 장소를 형성하고, 상기 관형 몸체보다 단면적이 크게 형성되는 확장 유입부; 상기 관형 몸체의 타단부를 이루되 상기 확장 유입부보다 단면적이 작고 상기 관형 몸체보다 단면적이 크게 마련되며 해수가 배출되는 장소를 형성하는 축소 배출부; 상기 축소 배출부에 이웃한 상기 관형 몸체의 외벽에 연결되며, 상기 관형 몸체의 회전을 가이드하는 회전 가이드 날개부; 상기 확장 유입부에 마련되는 복수 개의 유입 빗살형 리브; 및 상기 축소 배출부에 마련되는 복수 개의 배출 빗살형 리브를 포함하며, 상기 수평형 터빈 샤프트는 그 양단부 영역이 상기 유입 빗살형 리브와 상기 배출 빗살형 리브의 센터 영역에 회전 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 침지식 조류발전기에 의해 달성된다.The object, the immersion body portion provided to be immersed in water; and a horizontal turbine unit connected to the submerged body portion, receiving energy according to the flow rate of seawater generated by a difference between tides, and producing and storing electric energy, wherein the horizontal turbine unit is the submerged body a unit body having first and second connecting portions connected to the unit body to which the rotating plate is coupled; a horizontal turbine shaft that is rotatably connected to the unit body, rotates at a flow rate of seawater generated by a difference between tides, and is disposed in an air tank; a plurality of helical turbine blades disposed radially with respect to the horizontal turbine shaft and configured in a spiral shape to rotate the horizontal turbine shaft by receiving the seawater flow velocity energy; a power generation storage device disposed at one end region of the horizontal turbine shaft, generating and storing electrical energy based on the rotational motion of the horizontal turbine shaft; and a controller connected to the power generation storage device and controlling the electrical energy to be generated and stored in the power generation storage device based on the rotational motion of the horizontal turbine shaft; including, wherein the submerged body unit includes: a lower frame; an upper frame disposed above the lower frame with the installation space of the horizontal turbine unit interposed therebetween; a connection frame connecting the lower frame and the upper frame; a first coupling part coupled to the lower frame but rotatably and detachably coupled to the first coupling part of the unit body; and a second coupling part coupled to the upper frame but rotatably and detachably coupled to a second coupling part of the unit body, wherein the first and second coupling parts are freely rotatable between the first and second coupling parts and a rotor connected to the horizontal turbine shaft and transmitting rotation of the horizontal turbine shaft; a gearbox coaxially connected to the rotor and configured to increase the rotational speed of the rotor; a generator connected to the speed increaser and generating electrical energy based on the increased rotational energy; a power converter for converting the electrical energy produced by the generator; a battery for storing the power converted by the power converter; and a device housing integrally supporting the rotor, the speed increaser, the generator, the power converter, and the battery, wherein the unit body includes: a tubular body having a sidewall concave arc shape; an expansion inlet that forms one end of the tubular body and forms a place where seawater is introduced and has a larger cross-sectional area than the tubular body; Doedoe forming the other end of the tubular body, the cross-sectional area is smaller than that of the expanded inlet and is provided with a cross-sectional area larger than that of the tubular body, the reduced discharge unit forming a place where seawater is discharged; a rotation guide wing part connected to the outer wall of the tubular body adjacent to the reduced discharge part and guiding the rotation of the tubular body; a plurality of inlet comb-shaped ribs provided on the expansion inlet; and a plurality of discharge comb-tooth ribs provided in the reduced discharge part, wherein both end regions of the horizontal turbine shaft are rotatably coupled to the center region of the inlet comb-tooth rib and the discharge comb-shaped rib. It is achieved by a submerged tidal current generator.

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본 발명에 따르면, 간단하지만 효율적인 구조라서 초기 투자비용 또는 유지비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since it is a simple but efficient structure, it is possible to reduce the initial investment cost or maintenance cost, and on the contrary, there is an effect that the power generation efficiency can be significantly increased compared to the prior art.

도 1은 일반적인 조류발전기의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 침지식 조류발전기의 개략적인 구조도이다.
도 3은 도 2의 수평형 터빈 유닛 영역의 분해 구조도이다.
도 4는 발전 저장장치 영역에 대한 확대도이다.
도 5는 도 2의 침지식 조류발전기에 대한 제어블록도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 침지식 조류발전기의 개략적인 구조도이다.
도 7은 도 6의 수평형 터빈 유닛 영역의 분해 구조도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 침지식 조류발전기에서 수평형 터빈 유닛 영역의 분해 구조도이다.1 is a structural diagram of a general tidal current generator.
Figure 2 is a schematic structural diagram of the submerged tidal current generator according to the first embodiment of the present invention.
3 is an exploded structural view of the horizontal turbine unit area of FIG.
4 is an enlarged view of the power generation storage area.
5 is a control block diagram for the submerged tidal current generator of FIG.
6 is a schematic structural diagram of a submerged tidal current generator according to a second embodiment of the present invention.
7 is an exploded structural view of the horizontal turbine unit area of FIG.
8 is an exploded structural diagram of the horizontal turbine unit area in the submerged tidal current generator according to the third embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present invention, and a method for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms.

본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하여지도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.In the present specification, the present embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the scope of the invention. And the invention is only defined by the scope of the claims.

따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하려고 구체적으로 설명되지 않는다.Thus, in some embodiments, well-known components, well-known operations, and well-known techniques have not been specifically described to avoid obscuring the present invention.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.Like reference numerals refer to like elements throughout. And the terms used (referred to) herein are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문어구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작(작용)은 하나 이상의 다른 구성 요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In this specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the written word. In addition, elements and operations (acts) referred to as 'including (or including)' do not exclude the presence or addition of one or more other elements and operations.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.In addition, commonly used terms defined in the dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless they are defined.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 침지식 조류발전기의 개략적인 구조도, 도 3은 도 2의 수평형 터빈 유닛 영역의 분해 구조도, 도 4는 발전 저장장치 영역에 대한 확대도, 도 5는 도 2의 침지식 조류발전기에 대한 제어블록도이다.Figure 2 is a schematic structural diagram of a submerged tidal current generator according to a first embodiment of the present invention, Figure 3 is an exploded structural diagram of the horizontal turbine unit area of Figure 2, Figure 4 is an enlarged view of the power generation storage area, 5 is a control block diagram for the submerged tidal current generator of FIG.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 침지식 조류발전기(100)는 간단하지만 효율적인 구조라서 초기 투자비용 또는 유지비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있도록 한다.Referring to these drawings, the submerged tidal current generator 100 according to the present embodiment has a simple but efficient structure, so that the initial investment cost or maintenance cost can be reduced, and the power generation efficiency can be significantly increased compared to the prior art.

이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 침지식 조류발전기(100)는 침지 본체부(110)와, 침지 본체부(110)에 연결되며, 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속에 따른 에너지를 받아 전기에너지를 생산해서 저장하는 수평형 터빈 유닛(120)을 포함할 수 있다.The submerged tidal current generator 100 according to this embodiment that can provide such an effect is connected to the submerged body part 110 and the submerged body part 110, and the flow rate of seawater generated by the difference between the tides. It may include a horizontal turbine unit 120 for generating and storing electric energy by receiving the corresponding energy.

침지 본체부(110)는 물, 즉 본 실시예에 따른 침지식 조류발전기(100)가 설치되는 해수 내에 침지되게 마련되되 수평형 터빈 유닛(120)을 회전 가능하게 지지하는 구조물이다.The submerged body part 110 is a structure that is provided to be immersed in water, that is, seawater in which the submerged tidal current generator 100 according to the present embodiment is installed, and rotatably supports the horizontal turbine unit 120 .

이러한 침지 본체부(110)는 하부 프레임(111)과, 수평형 터빈 유닛(120)의 설치 공간을 사이에 두고 하부 프레임(111)의 상부에 배치되는 상부 프레임(112)과, 하부 프레임(111)과 상부 프레임(112)을 연결하는 연결 프레임(113)과, 하부 프레임(111)에 결합하되 수평형 터빈 유닛(120)을 이루는 유닛 바디(125)의 제1 연결부(126)가 회전 및 착탈 가능하게 결합하는 제1 결합부(114)와, 상부 프레임(112)에 결합하되 유닛 바디(125)의 제2 연결부(127)가 회전 및 착탈 가능하게 결합하는 제2 결합부(115)를 포함한다.The submerged body part 110 includes a lower frame 111 and an upper frame 112 disposed on the lower frame 111 with an installation space of the horizontal turbine unit 120 interposed therebetween, and a lower frame 111 . ) and the connecting frame 113 connecting the upper frame 112 and the first connecting portion 126 of the unit body 125 which is coupled to the lower frame 111 but forms the horizontal turbine unit 120 is rotated and detached. It includes a first coupling part 114 for operable coupling, and a second coupling part 115 coupled to the upper frame 112 but the second coupling part 127 of the unit body 125 is rotatably and detachably coupled. do.

이처럼 수평형 터빈 유닛(120)을 이루는 유닛 바디(125)의 제1 및 제2 연결부(126,127)가 침지 본체부(110)를 이루는 제1 및 제2 결합부(114,115) 사이에서 이들에 회전 및 착탈 가능하게 결합함으로써 설치 및 유지보수가 쉽고, 또한 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 방향에 따라 수평형 터빈 유닛(120)이 회전할 수 있게끔 유도할 수 있다.As such, the first and second connection portions 126 and 127 of the unit body 125 constituting the horizontal turbine unit 120 rotate between the first and second coupling portions 114 and 115 constituting the submerged body portion 110, and By being detachably coupled, installation and maintenance are easy, and the horizontal turbine unit 120 can be induced to rotate according to the direction of the seawater generated by the difference between the tides.

한편, 수평형 터빈 유닛(120)은 침지 본체부(110)에 연결되며, 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속에 따른 에너지를 받아 전기에너지를 생산해서 저장하는 역할을 한다.On the other hand, the horizontal turbine unit 120 is connected to the submerged body part 110, receives energy according to the flow rate of seawater generated by the difference between the tides, and serves to produce and store electrical energy.

많은 개수의 수평형 터빈 유닛(120)이 적용되면 그만큼 발전량이 많아져서 유리할 수 있다. 따라서, 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.When a large number of horizontal turbine units 120 are applied, the amount of power generation increases accordingly, which may be advantageous. Accordingly, the scope of the present invention is not limited to the shape of the drawings.

이러한 수평형 터빈 유닛(120)은 유닛 바디(125), 수평형 터빈 샤프트(130), 나선형 터빈 날개(135), 발전 저장장치(140) 및 컨트롤러(150)를 포함할 수 있다.The horizontal turbine unit 120 may include a unit body 125 , a horizontal turbine shaft 130 , a spiral turbine blade 135 , a power generation storage device 140 , and a controller 150 .

유닛 바디(125)는 수평형 터빈 유닛(120)의 외관 구조를 이루며, 수평형 터빈 샤프트(130), 나선형 터빈 날개(135), 발전 저장장치(140) 및 컨트롤러(150) 등의 구조를 지지한다.The unit body 125 forms the external structure of the horizontal turbine unit 120 , and supports structures such as the horizontal turbine shaft 130 , the spiral turbine blade 135 , the power generation storage device 140 , and the controller 150 . do.

내부로 물이 유입되어야 하기 때문에 유닛 바디(125)는 전후좌우의 벽체가 막히지 않은 빗살 구조를 이룬다. 이러한 유닛 바디(125)에는 침지 본체부(110)의 제1 및 제2 결합부(114,115)와 회전 가능하게 결합하는 제1 및 제2 연결부(126,127)가 마련된다.Since water must be introduced into the unit body 125, the front, rear, left, and right walls form a comb structure in which the walls are not blocked. First and second connecting portions 126 and 127 rotatably coupled to the first and second coupling portions 114 and 115 of the immersion body portion 110 are provided on the unit body 125 .

그리고, 유닛 바디(125)의 일측에는 회전판(129)이 결합한다. 회전판(129)으로 인해 수평형 터빈 유닛(120)의 회전이 자유롭게 진행될 수 있다.In addition, the rotating plate 129 is coupled to one side of the unit body 125 . Rotation of the horizontal turbine unit 120 may proceed freely due to the rotating plate 129 .

수평형 터빈 샤프트(130)는 유닛 바디(125)에 회전 가능하게 연결되되 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속으로 회전하는 축이다.The horizontal turbine shaft 130 is a shaft that is rotatably connected to the unit body 125 and rotates at the flow rate of seawater generated by the difference between the tides.

수평형 터빈 샤프트(130)는 에어 탱크(132) 내에 배치되되 에어 탱크(132)와 한 몸체로 연결되고 발전 저장장치(140)와 연결되어 회전에너지를 발전 저장장치(140)로 공급한다. 에어 탱크(132) 없이 수평형 터빈 샤프트(130)만 존재할 수도 있는데, 이러한 사항 모두가 본 발명의 권리범위에 속한다고 하여야 할 것이다.The horizontal turbine shaft 130 is disposed in the air tank 132 and is connected to the air tank 132 as one body and is connected to the power generation storage device 140 to supply rotational energy to the power generation storage device 140 . There may be only the horizontal turbine shaft 130 without the air tank 132, and it should be said that all of these matters fall within the scope of the present invention.

수평형 터빈 샤프트(130)가 잘 회전할 수 있게끔 나선형 터빈 날개(135)가 수평형 터빈 샤프트(130)에 결합한다. 즉 나선형 터빈 날개(135)는 수평형 터빈 샤프트(130)와 한 몸체를 이루는 에어 탱크(132)에 연결되며, 해수 유속 에너지를 받아 수평형 터빈 샤프트(130)를 회전시키는 역할을 한다. 용어 그대로 나선형 터빈 날개(135)는 스크루처럼 나선형 형상으로 이루어진다.The helical turbine blade 135 is coupled to the horizontal turbine shaft 130 so that the horizontal turbine shaft 130 can rotate well. That is, the spiral turbine blade 135 is connected to the air tank 132 forming a body with the horizontal turbine shaft 130 , and serves to rotate the horizontal turbine shaft 130 by receiving seawater flow velocity energy. As the term implies, the helical turbine blade 135 has a helical shape like a screw.

또한, 효율이 높아질 수 있게 하나의 수평형 터빈 샤프트(130)를 기준으로 복수 개의 나선형 터빈 날개(135)가 적용될 수 있는데, 나선형 터빈 날개(135)들은 수평형 터빈 샤프트(130)를 기준으로 방사상으로 배치된다.In addition, a plurality of spiral turbine blades 135 may be applied based on one horizontal turbine shaft 130 to increase efficiency, and the spiral turbine blades 135 are radially based on the horizontal turbine shaft 130 . is placed as

한편, 전술한 것처럼 수평형 터빈 샤프트(130)는 회전하는 물체라서 회전에너지를 발생시킨다. 이에, 이러한 회전에너지를 사용해서 전기에너지를 생산하고 저장하기 위해 발전 저장장치(140)가 마련된다.On the other hand, as described above, the horizontal turbine shaft 130 generates rotational energy because it is a rotating object. Accordingly, the power generation storage device 140 is provided to produce and store electric energy using this rotational energy.

즉 발전 저장장치(140)는 수평형 터빈 샤프트(130)의 일측 단부 영역에 결합하며, 수평형 터빈 샤프트(130)의 회전운동을 기초로 전기에너지를 발전시켜 저장하는 역할을 한다. 본 실시예에서 발전 저장장치(140)가 수평형 터빈 샤프트(130)의 일측 단부 영역에 배치된다. 따라서, 공간대비 발전효율이 높아지는 이점이 있다.That is, the power generation storage device 140 is coupled to one end region of the horizontal turbine shaft 130 , and serves to generate and store electric energy based on the rotational motion of the horizontal turbine shaft 130 . In the present embodiment, the power generation storage device 140 is disposed on one end region of the horizontal turbine shaft 130 . Therefore, there is an advantage of increasing the power generation efficiency compared to the space.

이러한 발전 저장장치(140)는 수평형 터빈 샤프트(130)에 연결되고 수평형 터빈 샤프트(130)의 회전을 전달하는 로터(141)와, 로터(141)에 동축적으로 연결되며, 로터(141)의 회전속도를 증속하는 증속기(142)와, 증속기(142)에 연결되며, 증속된 회전에너지를 토대로 전기에너지를 생산하는 발전기(143)와, 발전기(143)에서 생산된 전기에너지를 변환하는 전력변환기(144)와, 전력변환기(144)에서 변환된 전력을 저장하는 배터리(145)와, 로터(141), 증속기(142), 발전기(143), 전력변환기(144) 및 배터리(145)를 일체로 지지하는 장치 하우징(146)을 포함할 수 있다. 발전 저장장치(140)들의 배터리(145)에 저장된 전기는 한데 취합되어 관리될 수 있다.This power generation storage device 140 is connected to the horizontal turbine shaft 130 and the rotor 141 for transmitting the rotation of the horizontal turbine shaft 130, and coaxially connected to the rotor 141, the rotor 141 ) and a gearbox 142 that increases the rotational speed of the generator 143, which is connected to the gearbox 142, and produces electrical energy based on the increased rotational energy, and the electrical energy produced by the generator 143. A power converter 144 for converting, a battery 145 for storing the power converted in the power converter 144, a rotor 141, a speed increaser 142, a generator 143, a power converter 144, and a battery device housing 146 integrally supporting 145 . Electricity stored in the batteries 145 of the power generation storage devices 140 may be collected and managed.

이처럼 발전 저장장치(140)에서 전기가 생산되고 저장되기 위하여 수평형 터빈 유닛(120)에는 컨트롤러(150)가 탑재된다.As such, in order to generate and store electricity in the power generation storage device 140 , the controller 150 is mounted on the horizontal turbine unit 120 .

컨트롤러(150)는 발전 저장장치(140)에 연결되되 수평형 터빈 샤프트(130)의 회전운동을 기초로 발전 저장장치(140)에서 전기에너지가 생산되어 저장되게 컨트롤한다.The controller 150 is connected to the power generation storage device 140 , and controls so that electric energy is generated and stored in the power generation storage device 140 based on the rotational motion of the horizontal turbine shaft 130 .

이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(150)는 중앙처리장치(151, CPU), 메모리(152, MEMORY), 그리고 서포트 회로(153, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.The controller 150 performing this role may include a central processing unit (CPU) 151, a memory (152, MEMORY), and a support circuit (153, SUPPORT CIRCUIT).

중앙처리장치(151)는 본 실시예에서 발전 저장장치(140)에 연결되되 수평형 터빈 샤프트(130)의 회전운동을 기초로 발전 저장장치(140)에서 전기에너지가 생산되어 저장되게 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.The central processing unit 151 is connected to the power generation storage device 140 in this embodiment, and based on the rotational motion of the horizontal turbine shaft 130 , in order to control that electrical energy is generated and stored in the power generation storage device 140 . It may be one of various computer processors that can be industrially applied.

메모리(152, MEMORY)는 중앙처리장치(151)과 연결된다. 메모리(152)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.The memory 152 (MEMORY) is connected to the central processing unit (151). The memory 152 is a computer-readable recording medium, which may be installed locally or remotely, and may be easily available such as random access memory (RAM), ROM, floppy disk, hard disk, or any digital storage form. It may be at least one memory.

서포트 회로(153, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(151)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(153)은 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.The support circuit 153 (SUPPORT CIRCUIT) is coupled to the central processing unit 151 to support typical operations of the processor. The support circuit 153 may include a cache, a power supply, a clock circuit, an input/output circuit, a subsystem, and the like.

본 실시예에서 컨트롤러(150)는 발전 저장장치(140)에 연결되되 수평형 터빈 샤프트(130)의 회전운동을 기초로 발전 저장장치(140)에서 전기에너지가 생산되어 저장되게 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(152)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(152)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.In this embodiment, the controller 150 is connected to the power generation storage device 140 and controls so that electrical energy is produced and stored in the power generation storage device 140 based on the rotational motion of the horizontal turbine shaft 130, such a series A control process and the like may be stored in the memory 152 . Typically, software routines may be stored in memory 152 . Software routines may also be stored or executed by other central processing units (not shown).

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.Although the process according to the present invention has been described as being executed by a software routine, it is also possible that at least some of the processes of the present invention are performed by hardware. As such, the processes of the present invention may be implemented in software executed on a computer system, implemented in hardware such as an integrated circuit, or implemented by a combination of software and hardware.

이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 간단하지만 효율적인 구조라서 초기 투자비용 또는 유지비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있게 된다.According to this embodiment, which operates based on the structure as described above, since it is a simple but efficient structure, the initial investment cost or maintenance cost can be reduced, and the power generation efficiency can be significantly increased compared to the prior art.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 침지식 조류발전기의 개략적인 구조도이고, 도 7은 도 6의 수평형 터빈 유닛 영역의 분해 구조도이다.6 is a schematic structural diagram of a submerged tidal current generator according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an exploded structural diagram of the horizontal turbine unit area of FIG.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 침지식 조류발전기(200) 역시, 침지 본체부(210)와, 침지 본체부(210)에 연결되며, 조수간만의 차에 의해 발생하는 해수의 유속에 따른 에너지를 받아 전기에너지를 생산해서 저장하는 수평형 터빈 유닛(220)을 포함할 수 있다.Referring to these drawings, the submerged tidal current generator 200 according to the present embodiment is also connected to the submerged body part 210 and the submerged body part 210, and the flow rate of seawater generated by the difference between the tides. It may include a horizontal turbine unit 220 that receives the corresponding energy to produce and store electric energy.

구조 혹은 형태가 약간 상이하지만, 침지 본체부(210)가 하부 프레임(211), 상부 프레임(212), 연결 프레임(213), 제1 결합부(214) 및 제2 결합부(215)로 이루어지는 것은 전술한 실시예와 동일하다.Although the structure or shape is slightly different, the submerged body part 210 is composed of a lower frame 211 , an upper frame 212 , a connection frame 213 , a first coupling part 214 , and a second coupling part 215 . This is the same as the above-described embodiment.

그리고, 수평형 터빈 유닛(220) 역시, 침지 본체부(210)에 결합하되 유닛 바디(260), 수평형 터빈 샤프트(130), 나선형 터빈 날개(135), 발전 저장장치(140) 및 컨트롤러(150)를 포함한다는 점에서는 전술한 실시예와 같다.And, the horizontal turbine unit 220 is also coupled to the submerged body portion 210, but the unit body 260, the horizontal turbine shaft 130, the spiral turbine blade 135, the power generation storage device 140 and the controller ( 150) in that it is the same as in the above-described embodiment.

다만, 본 실시예에 개시되는 수평형 터빈 유닛(220)의 유닛 바디(260)의 구조가 전술한 실시예와 다르다. 즉 본 실시예에 개시되는 유닛 바디(260)는 위치별로 단면적이 다른 파이프(pipe) 형태의 구조를 이루고, 그 내부에 수평형 터빈 샤프트(130), 나선형 터빈 날개(135), 발전 저장장치(140) 및 컨트롤러(150)가 배치된다는 점에서 전술한 실시예와 다르다.However, the structure of the unit body 260 of the horizontal turbine unit 220 disclosed in this embodiment is different from the above embodiment. That is, the unit body 260 disclosed in this embodiment has a structure in the form of a pipe with a different cross-sectional area for each location, and therein a horizontal turbine shaft 130, a spiral turbine blade 135, and a power storage device ( 140) and the controller 150 are different from the above-described embodiment in that they are arranged.

구체적으로 살펴보면, 본 실시예의 유닛 바디(260)는 측벽이 오목한 아크 형태로 마련되되 내부가 빈 관형 몸체(261)와, 관형 몸체(261)의 일단부를 이루되 해수가 유입되는 장소를 형성하는 확장 유입부(262)와, 관형 몸체(261)의 타단부를 이루되 확장 유입부(262)보다 단면적이 작게 마련되고 해수가 배출되는 장소를 형성하는 축소 배출부(263)와, 축소 배출부(263)에 이웃한 관형 몸체(261)의 외벽에 연결되며, 관형 몸체(261)의 회전을 가이드하는 회전 가이드 날개부(264)와, 확장 유입부(262)에 마련되는 복수 개의 유입 빗살형 리브(265)와, 축소 배출부(263)에 마련되는 복수 개의 배출 빗살형 리브(266)를 포함할 수 있다.Specifically, the unit body 260 of this embodiment is provided in the form of an arc with a concave side wall and an empty tubular body 261, and one end of the tubular body 261 is expanded to form a place where seawater is introduced The inlet 262, the other end of the tubular body 261, the cross-sectional area is smaller than that of the expanded inlet 262, and a reduced discharge portion 263 that forms a place where seawater is discharged, and a reduced discharge portion ( 263) is connected to the outer wall of the adjacent tubular body 261, the rotation guide wing 264 for guiding the rotation of the tubular body 261, and a plurality of inlet comb-toothed ribs provided in the expansion inlet 262 265 and a plurality of discharge comb-tooth-shaped ribs 266 provided in the reduced discharge unit 263 may be included.

이러한 구조에서 수평형 터빈 샤프트(130)는 그 양단부 영역이 유입 빗살형 리브(265)와 배출 빗살형 리브(266)의 센터 영역에 회전 가능하게 결합한다.In this structure, the horizontal turbine shaft 130 is rotatably coupled to the center region of the inlet comb rib 265 and the outlet comb rib 266 at both end regions.

그리고, 관형 몸체(261) 내에서 수평형 터빈 샤프트(130)의 일측에 나선형 터빈 날개(135)가 결합한 에어 탱크(132)가 연결되면서 에어 탱크(132)에 발전 저장장치(140)가 연결되는 형태를 취한다.And, while the air tank 132 to which the spiral turbine blade 135 is coupled to one side of the horizontal turbine shaft 130 in the tubular body 261 is connected, the power generation storage device 140 is connected to the air tank 132 take shape

이러한 구조가 적용되더라도 간단하지만 효율적인 구조라서 초기 투자비용 또는 유지비용을 줄일 수 있으면서도 오히려 발전효율은 종래보다 월등히 높일 수 있다.Even if such a structure is applied, since it is a simple but efficient structure, the initial investment cost or maintenance cost can be reduced, and the power generation efficiency can be significantly increased compared to the conventional one.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 침지식 조류발전기에서 수평형 터빈 유닛 영역의 분해 구조도이다.8 is an exploded structural diagram of the horizontal turbine unit area in the submerged tidal current generator according to the third embodiment of the present invention.

이 도면을 참조하면, 본 실시예의 경우에도 전술한 제2 실시예와 동일한 구조를 이룬다. 즉 본 실시예에 개시되는 수평형 터빈 유닛(320)의 유닛 바디(260)이 위치별로 단면적이 다른 파이프(pipe) 형태의 구조를 이루고, 그 내부에 수평형 터빈 샤프트(130), 나선형 터빈 날개(135), 발전 저장장치(140) 및 컨트롤러(150)가 배치된다.Referring to this drawing, the present embodiment also has the same structure as the above-described second embodiment. That is, the unit body 260 of the horizontal turbine unit 320 disclosed in this embodiment has a pipe-shaped structure with a different cross-sectional area for each location, and the horizontal turbine shaft 130 and the spiral turbine blade are formed therein. 135 , the power generation storage device 140 and the controller 150 are disposed.

이때, 제2 실시예와 달리, 본 실시예의 경우에는 수평형 터빈 샤프트(130) 상에 복수 개의 나선형 터빈 날개(135), 발전 저장장치(140) 및 컨트롤러(150)가 배치된다. 이럴 경우, 같은 면적 대비 발전효율이 더욱 높아질 수 있는 이점이 있다.At this time, unlike the second embodiment, in the present embodiment, a plurality of helical turbine blades 135, a power storage device 140 and a controller 150 are disposed on the horizontal turbine shaft 130 . In this case, there is an advantage that the power generation efficiency can be further increased compared to the same area.

이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.As such, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, it should be said that such modifications or variations fall within the scope of the claims of the present invention.

100 : 침지식 조류발전기 110 : 침지 본체부
111 : 하부 프레임 112 : 상부 프레임
113 : 연결 프레임 114 : 제1 결합부
115 : 제2 결합부 120 : 수평형 터빈 유닛
125 : 유닛 바디 126 : 제1 연결부
127 : 제2 연결부 129 : 회전판
130 : 수평형 터빈 샤프트 132 : 에어 탱크
135 : 나선형 터빈 날개 140 : 발전 저장장치
141 : 로터 142 : 증속기
143 : 발전기 144 : 전력변환기
145 : 배터리 146 : 장치 하우징
150 : 컨트롤러100: submerged tidal current generator 110: submerged body part
111: lower frame 112: upper frame
113: connection frame 114: first coupling part
115: second coupling unit 120: horizontal turbine unit
125: unit body 126: first connection part
127: second connection part 129: rotating plate
130: horizontal turbine shaft 132: air tank
135: spiral turbine blade 140: power storage device
141: rotor 142: gearbox
143: generator 144: power converter
145: battery 146: device housing
150: controller

Claims

an immersion body portion provided to be immersed in water; and
It includes a horizontal turbine unit connected to the immersion body, receiving energy according to the flow rate of seawater generated by the difference between tides, producing and storing electric energy,
The horizontal turbine unit,
a unit body having first and second connecting portions connected to the immersion body portion and to which a rotating plate is coupled;
a horizontal turbine shaft rotatably connected to the unit body, rotating at a flow rate of seawater generated by a difference between tides, and disposed in an air tank;
a plurality of helical turbine blades disposed radially with respect to the horizontal turbine shaft and configured in a spiral shape to rotate the horizontal turbine shaft by receiving the seawater flow rate energy;
a power generation storage device disposed in one end region of the horizontal turbine shaft, generating and storing electric energy based on the rotational motion of the horizontal turbine shaft; and
a controller connected to the power generation storage device to control the generation and storage of electrical energy in the power generation storage device based on the rotational motion of the horizontal turbine shaft; and
The immersion body portion,
lower frame;
an upper frame disposed above the lower frame with the installation space of the horizontal turbine unit interposed therebetween;
a connection frame connecting the lower frame and the upper frame;
a first coupling part coupled to the lower frame but rotatably and detachably coupled to the first coupling part of the unit body; and
and a second coupling part coupled to the upper frame but rotatably and detachably coupled to the second coupling part of the unit body,
The first and second connection parts are freely rotatable between the first and second coupling parts,
The power generation storage device,
a rotor connected to the horizontal turbine shaft and transmitting rotation of the horizontal turbine shaft;
a gearbox coaxially connected to the rotor and configured to increase the rotational speed of the rotor;
a generator connected to the speed increaser and generating electrical energy based on the increased rotational energy;
a power converter for converting the electrical energy produced by the generator;
a battery for storing the power converted by the power converter; and
a device housing integrally supporting the rotor, the speed increaser, the generator, the power converter, and the battery;
The unit body,
a tubular body having a concave arc-shaped sidewall and an empty interior;
an expansion inlet that forms one end of the tubular body and forms a place where seawater flows in, and has a larger cross-sectional area than the tubular body;
Doedoe forming the other end of the tubular body, the cross-sectional area is smaller than that of the expanded inlet and is provided with a cross-sectional area larger than that of the tubular body, the reduced discharge unit forming a place where seawater is discharged;
a rotation guide wing part connected to the outer wall of the tubular body adjacent to the reduced discharge part and guiding the rotation of the tubular body;
a plurality of inlet comb-toothed ribs provided on the expansion inlet; and
It includes a plurality of discharge comb-shaped ribs provided in the reduced discharge unit,
The horizontal turbine shaft is submerged tidal current generator, characterized in that both end regions are rotatably coupled to the center region of the inlet comb-tooth rib and the exhaust comb-tooth rib.

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