KR102293440B1 - Water stream and wind power generation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 부유체에 설치된 수차가 수류 또는 풍력에 의하여 회전하면서 전기를 생산하도록 된 수류 및 풍력 겸용 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a water current and wind power generator combined with a water wheel installed on a floating body to generate electricity while rotating by the water current or wind power.
최근 전기의 생산은 화석 연료의 고갈, 환경 오염, 지구 온난화 등의 문제로 전통적인 화력 발전에서 풍력, 수력, 조력, 태양열 등의 친환경 발전으로 그 중심이 옮겨가고 있는 추세이다.In recent years, electricity generation is shifting its focus from traditional thermal power generation to eco-friendly power generation such as wind power, hydropower, tidal power, and solar power due to problems such as depletion of fossil fuels, environmental pollution, and global warming.
그러나 풍력발전은 풍속 및 풍량의 변동폭이 커서 안정적인 발전에 어려움이 있으며 설비의 고비용과 유지보수의 어려움이라는 문제가 있고, 우리나라의 기후적 특성상 항시 일정 이상의 강도로 바람이 불어오는 지역이 극히 제한적이어서 널리 보급되기 힘든 문제가 있다.However, wind power generation has difficulties in stable power generation due to large fluctuations in wind speed and volume, high cost of equipment and difficulty in maintenance and repair. There are problems that are difficult to spread.
이에 반해 조력발전은 바다의 물살이 빠른 곳에 수차발전기를 설치해 조류의 흐름으로부터 전기 에너지를 생산하므로 어느 정도 예측이 가능하다는 점에서 장점이 있다.On the other hand, tidal power generation has an advantage in that it can be predicted to some extent because it generates electric energy from the flow of tidal currents by installing a water turbine generator in a place where the current of the sea is fast.
그러나, 우리나라의 연안의 조류는 풍부하기는 하나 10kn 전후의 강한 조류의 개체수가 적고 평균 3kn 전후의 비교적 낮은 유속의 조류가 대부분이어서, 강한 조류를 요구하는 방식의 조력발전기는 실용적이지 않을 뿐만 아니라 안전한 설치를 위해서는 일정 이상의 수심이 요구되는 제약이 뒤따른다.However, although tidal currents in the coast of Korea are abundant, the number of strong tidal currents around 10kn is small and most of the tidal currents with relatively low flow rates around 3kn on average are not practical. For installation, there is a restriction that a water depth of more than a certain level is required.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 수류와 풍력발전을 선택적으로 수행하여 풍속과 수류의 유입속도가 약한 경우에도 수심에 상관없이 항상 안정적인 발전을 수행할 수 있게 되는 수류 및 풍력 겸용 발전장치를 제공함에 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and by selectively performing water current and wind power generation, even when the wind speed and the inflow speed of the water current are weak, stable power generation can be performed at all times regardless of the water depth. An object of the present invention is to provide a generator.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 수류 및 풍력 겸용 발전장치는 좌측부유체와, 우측부유체와, 양단이 상기 좌측부유체와 우측부유체의 전단에 고정되어 상기 좌측부유체와 우측부유체의 전방을 일정거리 이격되게 고정하는 전방이격고정바와, 좌측부유체와 우측부유체 사이를 통과하는 수류를 따라 회전하는 수평수차와 상기 수평수차의 양단에 결합된 상태로 상기 좌측부유체와 우측부유체에 안착되어 상기 수평수차로부터 발생되는 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 제1발전기를 구비한 수평발전유닛과, 상기 좌측부유체와 우측부유체의 외측을 통과하는 수류를 따라 회전하는 수직수차와 상기 수직수차의 상단에 결합되어 상기 수직수차로부터 발생되는 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 제2발전기를 구비한 수직발전유닛과, 상기 좌측부유체와 우측부유체 내부에 설치되며 상기 제1발전기 및 제2발전기들로부터 생산되는 전기가 저장되는 배터리와, 상기 배터리로부터 전원을 공급받아 상기 수직발전유닛을 승강시킬 수 있도록 상기 좌측부유체와 우측부유체의 상단에 설치되어 하강한 상기 수직발전유닛을 상승시킴으로써 수류발전모드에서 풍력발전모드로 전환시키는 승강유닛과, 상기 좌측부유체와 우측부유체 중 적어도 일측 전단에 구비되어 수류의 유입속도를 감지하는 제1센서와, 상기 좌측부유체와 우측부유체 중 적어도 일측 상부에 구비되어 풍속을 감지하는 제2센서를 구비한 센서부와, 상기 센서부로부터 실시간으로 풍속과 수류의 유입속도를 수신받아 예상발전량을 산출하고 산출되는 예상발전량에 따라 승강유닛을 승강시켜 수류발전모드와 풍력발전모드 중 유리한 발전모드로 전환시키는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, the combined water flow and wind power generation device of the present invention has a left floating body, a right floating body, and both ends are fixed to the front end of the left floating body and the right floating body, so that the front of the left floating body and the right floating body A front separation fixing bar fixed to be spaced apart by a certain distance, a horizontal aberration rotating along a water flow passing between the left and right floating fluids, and the horizontal aberration coupled to both ends of the horizontal aberration are seated on the left floating body and the right floating body A horizontal power generation unit having a first generator for generating electricity using the rotational force generated from the horizontal aberration, a vertical aberration rotating along the water flow passing through the outside of the left and right floating bodies, and the upper end of the vertical aberration A vertical power generation unit having a second generator coupled to generate electricity using the rotational force generated from the vertical aberration, and installed inside the left floating body and the right floating body and produced from the first generator and the second generator A battery in which electricity is stored, and a wind power generation in a water current power generation mode by receiving power from the battery and raising the vertical power generation unit installed on the upper ends of the left and right floating bodies to raise and lower the vertical power generation unit a lifting unit for switching mode; a first sensor provided at the front end of at least one side of the left floating body and the right floating body to detect the inflow speed of the water flow; A sensor unit having a second sensor for sensing, receiving the wind speed and the inflow speed of the water flow in real time from the sensor unit, calculating the expected power generation, and lifting the lifting unit according to the calculated expected power generation mode to generate a water current generation mode and a wind power generation mode It includes a control unit for switching to an advantageous power generation mode.
또한, 상기 승강유닛은 상기 좌측부유체와 우측부유체의 상단에 수직으로 설치된 구동스크류와, 상기 구동스크류에 체결되어 회전하는 구동스크류를 따라 승강하는 승강부재와, 상기 승강부재와 제2발전기를 연결하는 제1연결바를 구비할 수 있다.In addition, the lifting unit includes a drive screw installed vertically on the upper end of the left floating body and the right floating body, a lifting member fastened to the drive screw and lifting and lowering along the rotating drive screw, and the lifting member and the second generator are connected. It may be provided with a first connecting bar.
아울러, 상기 수평발전유닛은 승강부재를 통해 승강가능하게 설치되어 상승시 수류발전모드에서 풍력발전모드로 전환되도록 구성되며, 상기 승강유닛은 상기 수평발전유닛의 제1발전기와 연결된 제2연결바를 구비할 수 있다.In addition, the horizontal power generation unit is installed so as to be lifted through the lifting member and is configured to be switched from the water current generation mode to the wind power generation mode when ascending, and the lifting unit is provided with a second connection bar connected to the first generator of the horizontal power generation unit can do.
이 경우, 상기 제1발전기의 측벽에는 제1전기접속단자가 형성되고, 상기 좌측부유체와 우측부유체에는 상기 제1발전기의 승강을 안내하는 수직안내면이 형성되며, 상기 수직안내면에는 상승한 제1발전기의 제1전기접속단자와 접촉하여 상승한 제1발전기와 배터리를 전기적으로 연결시켜 주는 제2전기접속단자가 형성될 수 있다.In this case, a first electrical connection terminal is formed on the sidewall of the first generator, a vertical guide surface for guiding the lifting and lowering of the first generator is formed on the left floating body and the right floating body, and the rising first generator is formed on the vertical guide surface A second electrical connection terminal that electrically connects the first generator and the battery rising in contact with the first electrical connection terminal of the may be formed.
한편, 상기 좌측부유체와 우측부유체의 전단은 수류의 유입속도를 증가시킬 수 있도록 후방으로 갈수록 좁아지는 경사내측면을 구비하는 것이 바람직하다.On the other hand, the front ends of the left floating fluid and the right floating fluid preferably have an inclined inner side surface that becomes narrower toward the rear so as to increase the inflow speed of the water flow.
상기와 같이 구성된 본 발명은 수차가 승강가능하게 구성되고 제어부가 풍속과 수류의 유입속도에 따라 예상발전량을 산출하고 이에 따라 수차를 승강시키면서 유리한 발전모드로 자동 전환시켜 주도록 구성되므로 풍속과 수류의 유입속도가 약하거나 수심이 얕을 경우에도 상관없이 항상 안정적인 발전을 수행할 수 있는 효과가 있다.In the present invention configured as described above, the water wheel is configured to be liftable, and the control unit calculates the expected power generation amount according to the wind speed and the inflow speed of the water flow and automatically converts the water wheel to an advantageous power generation mode while lifting the water wheel accordingly. Even when the speed is weak or the water depth is shallow, it has the effect of always performing stable power generation.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수류 및 풍력 겸용 발전장치의 평면도.
도 2은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 사용상태 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수류 및 풍력 겸용 발전장치의 평면도.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ에 따른 사용상태 단면도.1 is a plan view of a water current and wind power combined generator according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a cross-sectional view of a state of use taken along line II-II of Fig. 1;
3 is a plan view of a water current and wind power combined generator according to another embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of the state of use taken along IV-IV of FIG. 3;
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments, taken in conjunction with the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims are based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to best describe his invention in the technical spirit of the present invention. It must be interpreted with a corresponding meaning and concept.
아울러, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.In addition, the terms or words used in the specification and claims are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.
예컨대, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 아울러, "포함한다" 또는 "구비한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.For example, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "comprises" or "comprising" or "having" are intended to designate the presence of a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more It should be understood that this does not preclude the possibility of addition or existence of other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.Also, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, this includes not only the case where the other part is “directly on” but also the case where there is another part in between. Conversely, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “under” another part, this includes not only cases where it is “directly under” another part, but also cases where there is another part in between.
아울러, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.In addition, terms including an ordinal number such as "first", "second", etc. used herein may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms, and the terms are It is used only for the purpose of distinguishing one component from another.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.Hereinafter, in describing an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings, the same reference numerals are used for the same components, and for the sake of clarity, only different parts are mainly described so as not to overlap as much as possible.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수류 및 풍력 겸용 발전장치의 평면도이고, 도 2은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 사용상태 단면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수류 및 풍력 겸용 발전장치는 수류발전과 풍력발전을 선택적으로 수행할 수 있도록 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)와 전방이격고정바(130)와 수평발전유닛(140)과 수직발전유닛(150)과 배터리(160)와 승강유닛(170)과 센서부와 제어부로 구성된다.1 is a plan view of a combined water flow and wind power generator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a state of use taken along line II-II of FIG. 1, as shown, in an embodiment of the present invention The combined water and wind power generation device according to the present invention has a left floating
상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)는 전후방향으로 길게 형성된 좌우 대칭 형상의 부유체로서, 내부에는 상기 배터리(160)를 수용할 수 있는 수용공간이 형성된다.The left floating
상기 전방이격고정바(130)는 양단이 상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 전단에 고정되어 상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 전방을 일정거리 이격된 상태로 고정한다.The front
따라서, 상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 이격공간으로 수류가 통과하게 된다.Accordingly, the water flow passes through the space between the left floating
이때, 상기 수류는 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 전방에서 후방으로 통과하게 되며, 상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 전단은 수류의 유입속도를 증가시킬 수 있도록 후방으로 갈수록 좁아지는 경사내측면(111,121)을 구비할 수 있다.At this time, the water flow passes from the front to the rear of the left
아울러, 상기 전방이격고정바(130)는 슈류의 이동을 방해하지 않도록 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 저면에 하향 돌출되도록 설치되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the front
상기 수평발전유닛(140)은 좌측부유체(110)와 우측부유체(120) 사이를 통과하는 수류를 따라 회전하는 수평수차(141)와, 상기 수평수차(141)의 양단에 결합된 상태로 상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)에 안착되어 상기 수평수차(141)로부터 발생되는 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 제1발전기(142)로 구성되어 상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120) 사이를 통과하는 수류를 따라 회전하도록 설치된다.The horizontal
상기 수평발전유닛(140)은 발전량을 증대시킬 수 있도록 전후 방향으로 일정간격을 두고 복수로 설치될 수 있다.The horizontal
이 경우, 상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 상부에는 상기 제1발전기(142)가 안정적으로 안착될 수 있도록 안착단(112,122)이 형성되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that
한편, 상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 외측에는 각각 수직발전유닛(150)이 설치된다.On the other hand, the vertical
상기 수직발전유닛(150)은 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 외측을 통과하는 수류를 따라 회전하는 수직수차(151)와, 상기 수직수차(151)의 상단에 결합되어 상기 수직수차(151)로부터 발생되는 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 제2발전기(152)를 구비한다.The vertical
상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 수용공간에는 배터리(160)가 설치된다.A
상기 배터리(160)는 제1발전기(142) 및 제2발전기(152)와 전기적으로 연결되어 상기 제1발전기(142)로부터 생산되는 전기를 저장하여 외부로 송출한다.The
한편, 상기 수직발전유닛(150)은 승강유닛(170)을 통해 승강가능하게 설치된다.On the other hand, the vertical
상기 승강유닛(170)은 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 상단에 각각 설치된다.The
이 경우, 상기 승강유닛(170)은 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 상단에 수직으로 설치된 구동스크류(171)와, 상기 구동스크류(171)에 체결되어 회전하는 구동스크류(171)를 따라 승강하는 승강부재(172)와, 상기 승강부재(172)와 제2발전기(152)를 연결하는 제1연결바(173)로 구성될 수 있다.In this case, the
한편, 상기 수직발전유닛(150)과 배터리(160)를 연결하는 전력선(153)은 외부로부터의 충격에 의한 손상을 방지하도록 상기 제1연결바(173)의 내부를 경유하도록 하는 것이 바람직하며, 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)의 내측에는 수직발전유닛(150)이 상승하는 것을 고려하여 상기 전력선(153)을 여유있게 수용하는 하우징(154)이 설치될 수 있다.On the other hand, it is preferable that the
상기 구동스크류(171)는 배터리(160)로부터 전원을 공급받도록 설치된 구동모터(M)를 통해 정역회전이 가능하도록 설치된다. 따라서, 구동스크류(171)의 회전방향에 따라 승강부재(172)가 구동스크류(171)를 따라 승강하게 되며, 제1연결바(173)를 통해 승강부재(172)연결된 수직발전유닛(150)이 승강하게 된다.The driving
상기 승강유닛(170)이 하강한 상기 수직발전유닛(150)을 상승시키게 되면 상기 수직발전유닛(150)은 수면위로 부상하면서 수류발전모드에서 풍력발전모드로 전환된다.When the
이와 같이, 구성된 상기 승강유닛(170)이 수직발전유닛(150)을 하강시키면 상기 수직발전유닛(150)이 수면에 잠기면서 수류발전모드 상태가 되고 상기 승강유닛(170)이 수직발전유닛(150)을 상승시키면 상기 수직발전유닛(150)이 수면 위로 부상하면서 풍력발전모드로 전환된다.In this way, when the
상기 센서부는 좌측부유체(110)와 우측부유체(120) 중 적어도 일측 전단에 구비되어 수류의 유입속도를 감지하는 제1센서(180a)와, 상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120) 중 적어도 일측 상부에 구비되어 풍속을 감지하는 제2센서(180b)로 구성된다.The sensor unit includes a
그리고, 상기 제어부는 좌측부유체(110) 또는 우측부유체(120)의 수용공간에 설치되어 상기 센서부로부터 실시간으로 풍속과 수류의 유입속도를 수신받는다.The control unit is installed in the receiving space of the left
아울러, 상기 제어부는 실시간으로 입력되는 풍속과 수류의 유입속도를 통해 수직발전유닛(150)에 대하여 수류발전시의 예상발전량과 풍력발전시의 예상발전량을 산출하고, 산출되는 예상발전량에 따라 승강유닛(170)를 승강시켜 수류발전모드와 풍력발전모드 중 유리한 발전모드로 전환시킨다.In addition, the control unit calculates the expected power generation at the time of water current power generation and the expected power generation at the time of wind power generation with respect to the vertical
한편, 상기 배터리(160)의 출력단에는 외부로 충전된 전력을 송출하는 송전케이블(200)이 연결된다.On the other hand, the
이 경우, 상기 송전케이블(200)은 전방이격고정바(130)의 내부를 경유하여 외부로 배출되도록 구성될 수 있다. 상기 송전케이블(200)이 전방이격고정바(130)의 내부를 경유하면 외부로부터의 충격에 의한 손상이 방지되므로 안전한 송전이 가능해진다.In this case, the
아울러, 상기 전방이격고정바(130)에는 견인로프(300)가 연결된다.In addition, the
도시되지는 않았으나, 상기 견인로프(300)를 육지 또는 수중에 마련된 고정부재에 매달아 본 발명의 수류 및 풍력 겸용 발전장치가 일정 위치를 유지하면서 안정적으로 발전을 수행할 수 있도록 한다.Although not shown, the
이와 같이 구성된 본 발명의 수류 및 풍력 겸용 발전장치는 견인바(170)에 견인로프(300)를 묶은 다음 상기 견인로프(300)를 육지나 수중에 마련된 고정부재에 견고하게 고정하여 강이나 해수면에 설치된다.The water current and wind power generation device of the present invention configured as described above binds the
이때, 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)는 강이나 해수면에 부유되며, 상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)에 설치된 수평수차(141)가 수류와 접촉하면서 수류 방향으로 회전하게 된다.At this time, the left floating
상기 수평수차(141)가 회전하게 되면 제1발전기(142)가 발전을 하게 되고, 발전을 통해 생산된 전기는 배터리(160)에 충전된다. 충전된 전기는 송전케이블(200)을 통해 외부로 전송된다.When the
이와 같은 본 발명의 수류 발전장치는 구조가 단순하여 제작이 쉽고 수면위에서 발전이 이루어지므로 약한 수류와 낮은 수심에도 발전이 원활하게 이루어지므로 국내의 지형 조건에 적용하기가 매우 유리하다.The water current generator of the present invention has a simple structure, so it is easy to manufacture and power generation is performed on the water surface.
따라서, 본 발명의 수류 발전장치를 수면 위에 일정간격으로 다수 설치하게 되면, 적은 비용으로 다량의 전기를 생산할 수 있게 된다.Accordingly, when a plurality of water current generators of the present invention are installed at regular intervals on the water surface, it is possible to produce a large amount of electricity at a low cost.
도시되지는 않았으나, 본 발명의 수류 발전장치는 반드시 수류가 수평방향으로 흐르는 강이나 해수면에 설치할 필요는 없고, 수류가 상하방향인 낙차를 가진 지역에도 설치가 가능하다. 이 경우 낙하하는 물에 의해 수평발전유닛(140)의 수평수차(141)가 회전하면서 발전이 이루어지게 된다.Although not shown, the water current generator of the present invention does not necessarily need to be installed in a river or sea level through which the water flow flows in the horizontal direction, and can be installed even in an area where the water flow has a vertical drop. In this case, power is generated while the
한편, 수류가 약해지면서 상대적으로 풍력이 강해지면 상기 제어부가 센서부를 통해 이를 감지하고 승강유닛(170)의 동작을 제어하여 수직발전유닛(150)을 일정높이로 상승시킨다. 이에 따라, 수직발전유닛(150)은 수면위로 부상하게 되며 풍력발전모드로 전환된다.On the other hand, when the wind power is relatively strong as the water flow weakens, the control unit detects this through the sensor unit and controls the operation of the
이와 같이 수직발전유닛(150)이 풍력발전모드로 전환되면 수직수차(151)(150)가 바람에 의해 회전하면서 풍력발전이 이루어지게 된다.As such, when the vertical
따라서, 본 발명은 풍속과 수류와 유입속도에 따라 제어부가 예상발전량을 산출하고, 이에 따라 수직발전유닛(150)이 승강하면서 유리한 발전모드로 자동 전환되므로 풍속과 수류의 유입속도가 약할 경우에도 안정적인 발전을 수행할 수 있게 된다.Therefore, in the present invention, the control unit calculates the expected power generation amount according to the wind speed, the water flow, and the inflow speed, and accordingly, the vertical
한편, 본 발명은 수심이 얕은 경우에는 상기 수직발전유닛(150)을 상승시켜 풍력발전모드로 전환시키고, 수심이 깊은 경우에는 상기 수평발전유닛(140)을 하강시켜 수류발전모드로 전환시킴으로써 수심에 따른 효율적인 운용도 가능하다.On the other hand, in the present invention, when the water depth is shallow, the vertical
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수류 및 풍력 겸용 발전장치의 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ에 따른 사용상태 단면도로서, 도시된 바와 같이, 상기 수평발전유닛(140)은 승강부재(172)를 통해 승강가능하게 설치되어 상승시 수류발전모드에서 풍력발전모드로 전환되도록 구성될 수 있다.3 is a plan view of a combined water flow and wind power generation device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along IV-IV of FIG. 3, as shown, the horizontal
이 경우, 상기 승강유닛(170)은 상기 수평발전유닛(140)의 제1발전기(142)와 연결된 제2연결바(174)를 구비한다.In this case, the
또한, 상기 제1발전기(142)의 측벽에는 제1전기접속단자(144)가 형성되고, 상기 좌측부유체(110)와 우측부유체(120)에는 상기 제1발전기(142)의 승강을 안내하는 수직안내면(114)이 형성되며, 상기 수직안내면(114)에는 상승한 제1발전기(142)의 제1전기접속단자(144)와 접촉하여 제1발전기(142)와 배터리(160)를 전기적으로 연결시켜 주는 제2전기접속단자(115)가 형성될 수 있다.In addition, a first
이 경우, 상기 수평발전유닛(140)이 상승하더라도 상기 제1전기접속단자(144)와 제2접기접속단자를 통해 상기 제1발전기(142)는 안정적으로 배터리(160)와 전기적으로 접속된 상태를 유지할 수 있게 된다.In this case, even when the horizontal
따라서, 상기 제어부가 센서부를 통해 풍속과 수류의 유입속도를 감지하다가 풍력이 약해지면서 상대적으로 수류가 강해지면 승강유닛(170)의 동작을 제어하여 수평발전유닛(140)을 하강시키게 되며, 수평발전유닛(140)이 하강함에 따라 상기 수평수차(141)는 하부가 수면에 잠기면서 수류발전모드 상태가 된다. 아울러, 수류가 약해지면서 상대적으로 풍력이 강해지면 상기 승강유닛(170)이 수평발전유닛(140)을 상승시키게 되고 상기 수평수차(141)가 수면 위로 부상하면서 풍력발전모드로 전환된다.Therefore, when the control unit detects the wind speed and the inflow speed of the water flow through the sensor unit and the wind power weakens and the water flow becomes relatively strong, the
이때, 상기 제1발전기(142)는 수직안내면(114)을 따라 유동됨 없이 정확한 위치로 상승하게 되며, 제1발전기(142)의 상승이 완료되면 제1전기접속단자(144)와 제2전기접속단자(115)의 접속이 이루어지면서 제1발전기(142)가 상승한 상태에서도 상기 제1발전기(142)와 배터리(160)의 접속은 원활하게 이루어지게 된다.At this time, the
이와 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상술하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.As such, although the preferred embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and a person skilled in the art can modify it without departing from the spirit of the present invention. It is possible, and such modifications will fall within the scope of the present invention.
110...좌측부유체 111,121...경사내측면
114...수직안내면 115...제2전기접속단자
120...우측부유체 130...전방이격고정바
140...수평발전유닛 141... 수평수차
142...제1발전기 144...제1전기접속단자
150...수직발전유닛 151...수직수차
152...제2발전기 160...배터리
170...승강유닛 180a...제1센서
180b...제2센서110...Left floating fluid 111,121...Slope inner side
114...
120...Right floating
140...Horizontal
142...
150...Vertical
152...
170...elevating
180b...second sensor
Claims (5)
우측부유체;
양단이 상기 좌측부유체와 우측부유체의 전단에 고정되어 상기 좌측부유체와 우측부유체의 전방을 일정거리 이격되게 고정하는 전방이격고정바;
좌측부유체와 우측부유체 사이를 통과하는 수류를 따라 회전하는 수평수차와, 상기 수평수차의 양단에 결합된 상태로 상기 좌측부유체와 우측부유체에 안착되어 상기 수평수차로부터 발생되는 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 제1발전기를 구비한 수평발전유닛;
좌측부유체와 우측부유체의 외측을 통과하는 수류를 따라 회전하는 수직수차와, 상기 수직수차의 상단에 결합되어 상기 수직수차로부터 발생되는 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 제2발전기를 구비한 수직발전유닛;
상기 좌측부유체와 우측부유체 내부에 설치되며 상기 제1발전기 및 제2발전기들로부터 생산되는 전기가 저장되는 배터리;
상기 배터리로부터 전원을 공급받아 상기 수직발전유닛을 승강시킬 수 있도록 상기 좌측부유체와 우측부유체의 상단에 설치되어 하강한 상기 수직발전유닛을 상승시킴으로써 수류발전모드에서 풍력발전모드로 전환시키는 승강유닛;
상기 좌측부유체와 우측부유체 중 적어도 일측 전단에 구비되어 수류의 유입속도를 감지하는 제1센서와, 상기 좌측부유체와 우측부유체 중 적어도 일측 상부에 구비되어 풍속을 감지하는 제2센서를 구비한 센서부; 및
상기 센서부로부터 실시간으로 풍속과 수류의 유입속도를 수신받아 예상발전량을 산출하고, 산출되는 예상발전량에 따라 승강유닛을 승강시켜 수류발전모드와 풍력발전모드 중 유리한 발전모드로 전환시키는 제어부를 포함하는 수류 및 풍력 겸용 발전장치.left float;
right floating fluid;
a front separation fixing bar having both ends fixed to the front ends of the left floating body and the right floating body to fix the front of the left floating body and the right floating body to be spaced apart from each other by a predetermined distance;
The horizontal aberration rotates along the water flow passing between the left and right floating fluids, and it is seated on the left and right floating bodies in a state coupled to both ends of the horizontal aberration. A horizontal power generation unit having a first generator to produce;
Vertical power generation having a vertical aberration rotating along the water flow passing through the outside of the left floating fluid and the right floating fluid, and a second generator coupled to the upper end of the vertical aberration and generating electricity using the rotational force generated from the vertical aberration unit;
a battery installed inside the left floating body and the right floating body and storing electricity generated from the first and second generators;
a lifting unit that is installed on the upper end of the left floating body and the right floating body to lift the vertical power generation unit by receiving power from the battery to lift the lowered vertical power generation unit from the water current power generation mode to the wind power generation mode;
A first sensor provided at the front end of at least one side of the left floating body and the right floating body to detect the inflow speed of the water flow, and a second sensor provided at the upper part of at least one side of the left floating body and the right floating body to detect the wind speed. sensor unit; and
A control unit that receives the wind speed and the inflow speed of the water current from the sensor unit in real time, calculates the expected generation amount, and raises and lowers the lifting unit according to the calculated expected generation amount to switch to an advantageous generation mode among the water current generation mode and the wind power generation mode. Water current and wind power generator.
상기 승강유닛은
상기 좌측부유체와 우측부유체의 상단에 수직으로 설치된 구동스크류;
상기 구동스크류에 체결되어 회전하는 구동스크류를 따라 승강하는 승강부재; 및
상기 승강부재와 제2발전기를 연결하는 제1연결바를 구비한 수류 및 풍력 겸용 발전장치.The method of claim 1,
The lifting unit is
a drive screw vertically installed on the upper end of the left floating body and the right floating body;
an elevating member fastened to the driving screw and ascending and descending along the rotating driving screw; and
A combined water current and wind power generator having a first connecting bar connecting the lifting member and the second generator.
상기 수평발전유닛은 승강부재를 통해 승강가능하게 설치되어 상승시 수류발전모드에서 풍력발전모드로 전환되도록 구성되며;
상기 승강유닛은 상기 수평발전유닛의 제1발전기와 연결된 제2연결바를 구비한 수류 및 풍력 겸용 발전장치.The method of claim 1,
the horizontal power generation unit is installed so as to be lifted through the lifting member and is configured to be switched from the water current generation mode to the wind power generation mode when ascending;
The lifting unit is a combined water current and wind power generator having a second connecting bar connected to the first generator of the horizontal power generation unit.
상기 제1발전기의 측벽에는 제1전기접속단자가 형성되고;
상기 좌측부유체와 우측부유체에는 상기 제1발전기의 승강을 안내하는 수직안내면이 형성되며;
상기 수직안내면에는 상승한 제1발전기의 제1전기접속단자와 접촉하여 상승한 제1발전기와 배터리를 전기적으로 연결시켜 주는 제2전기접속단자가 형성된 수류 및 풍력 겸용 발전장치.4. The method of claim 3,
A first electrical connection terminal is formed on the sidewall of the first generator;
A vertical guide surface for guiding the elevation of the first generator is formed on the left floating body and the right floating body;
A combined water current and wind power generation device is formed on the vertical guide surface, and a second electrical connection terminal for electrically connecting the raised first generator and the battery in contact with the first electrical connection terminal of the raised first generator.
상기 좌측부유체와 우측부유체의 전단은 수류의 유입속도를 증가시킬 수 있도록 후방으로 갈수록 좁아지는 경사내측면을 구비한 수류 및 풍력 겸용 발전장치.The method of claim 1,
The front end of the left floating fluid and the right floating fluid is a combined water flow and wind power generator having an inclined inner side surface that becomes narrower toward the rear so as to increase the inflow speed of the water flow.
Priority Applications (1)
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2021
- 2021-02-14 KR KR1020210019586A patent/KR102293440B1/en active IP Right Grant
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