KR20110026069A - Electric power plant use wind and water - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 바람(풍력)과 일 방향으로 진행하는 수압 또는 상부에서 떨어지는 수압(수력)(이하 "자연에너지"라 통칭함)을 이용하여 물레방아를 회전시키고, 그 회전되는 물레방아의 회전력을 전기에너지로 변환하여 사용할 수 있도록 한 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치에 관한 것이다.The present invention rotates the watermill using wind (wind power) and water pressure proceeding in one direction or water pressure falling from the top (hereinafter referred to as "natural energy"), and the rotational force of the rotating watermill The present invention relates to an electric power generator using wind and hydraulic power that can be converted into energy.
일반적으로 수력발전은 높은 곳에서 낮은 곳으로 낙하하는 위치에너지의 수차를 이용하여 기계적 에너지로 변환하고, 이것을 다시 전기에너지로 변환하는 물의 낙차에 의한 발전방식 또는 강이나 하천 등을 흐르는 물의 흐름에 의한 속도에너지의 수차를 이용하여 기계적 에너지로 변환하고, 이것을 다시 전기에너지로 변환하는 물의 흐름에 의한 발전방식이 널리 사용되고 있다. In general, hydroelectric power is converted into mechanical energy using aberrations of potential energy falling from a high place to a low place, and is generated by a power generation method by a drop of water that converts it into electric energy or by a flow of water flowing through a river or a river. The power generation method by the flow of water which converts mechanical energy by using aberration of speed energy and converts it into electrical energy is widely used.
즉, 수력(물이 낙차 또는 물의 흐름)으로 수차(水車)를 돌리면, 수차의 축에 붙어있는 발전기가 돌아가게 되어 전기가 발생되는 것이다. 이러한 수력발전은 물을 이용하여 전력을 생산하기 때문에 화력발전이나 원자력발전에 비하여 환경 친화적일 뿐만 아니라 운전비용의 측면에서도 저렴한 비용으로 양질의 전력공급이 가능 하다는 이점이 있다.In other words, if the aberration is turned by hydraulic power (water drop or water flow), the generator attached to the shaft of the aberration turns to generate electricity. Since hydroelectric power is used to generate electric power, it is not only environmentally friendly than thermal power or nuclear power, but also has a merit of providing high-quality power at low cost in terms of operating costs.
한편, 풍력 발전은 대기 중에 발생하는 바람이 가지고 있는 속도에너지를 회전 날개를 이용하여 기계적 에너지로 변환하고, 이것을 다시 전기에너지로 변환하는 발전방식이 널리 사용되고 있다. On the other hand, wind power generation is a widely used power generation method of converting the speed energy of the wind generated in the atmosphere into mechanical energy by using a rotary blade, and converts it into electrical energy again.
즉, 풍력(바람의 세기)으로 회전날개를 돌리면, 회전날개의 축에 붙어있는 발전기가 돌아가게 되어 전기가 발생되는 것이다. 이러한 풍력발전은 바람을 이용하여 전력을 생산하기 때문에 화력발전이나 원자력발전에 비하여 환경 친화적일 뿐만 아니라 운전비용의 측면에서도 저렴한 비용으로 양질의 전력공급이 가능하다는 이점이 있다.In other words, when rotating the rotary blades with wind power (wind strength), the generator attached to the axis of the rotary blades is turned to generate electricity. Since wind power is used to generate electricity using wind, it is not only environmentally friendly than thermal power generation or nuclear power generation, but also has the advantage of providing high-quality power at low cost in terms of operating costs.
그러나 종래에는 수력 또는 풍력 중 어느 하나의 에너지만을 이용하여 전기를 생성시키는 것으로 이들의 기술은 다양하게 제공되어 있다. 그러나 상기와 같은 수력 또는 풍력 중 어느 하나만을 이용한 발전장치는 효율성이 떨어지고 발전량에 한계가 있음은 물론, 수력 및 풍력을 동시에 이용할 경우에는 수력발전기 및 풍력발전기를 각각 설치하여야 하므로 설치비용이 증가되는 등의 문제점이 있다.However, in the related art, electricity is generated using only energy of either hydropower or wind power, and various technologies thereof are provided. However, the power generator using only one of the above-mentioned hydro or wind power is less efficient and there is a limit to the amount of power generation, as well as the installation cost increases because the hydro and wind generators must be installed at the same time, respectively. There is a problem.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 수력에 의해서 회전되는 수차의 중앙부에 풍력에 의해서 회전되는 회전날개를 설치하여 수력과 풍력에 의해서 수차를 효과적으로 회전시켜 발전량을 증대시킴과 동시에 자연에너지를 이용한 전기에너지를 생성시키는 발전시설을 건축하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있도록 하고 또, 환경을 보존 할 뿐만 아니라 경제적이고 효과적으로 에너지를 얻을 수 있도록 한 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치를 제공함에 있다.The present invention is to solve the above problems, the object is to install a rotary blade rotated by the wind in the center of the water wheel to be rotated by hydraulic power to effectively rotate the aberration by hydraulic power and wind power to increase the amount of power generation To reduce the cost of building power generation facilities that generate electric energy using natural energy, and to provide an electric power generation system using wind and hydropower that not only preserves the environment but also provides economical and effective energy. Is in.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적인 구성을 설명하면 다음과 같다.Referring to the characteristic configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.
중앙부에 통공(111)이 형성된 수면에 뜨는 바지선(100)과, 그 바지선의 통공(111)에 하부 일부가 침수되게 설치되어 지주(102)에 설치된 중심축(112)과 함께 회전되며 외주연부를 따라 일정간격으로 버켓(113)이 설치된 원형의 수차(110)와, 그 수차(110)의 내부에 설치되어 상기 중심축과 함께 회전되는 회전날개(120)와, 상기 중심축(112)상에 연결 설치되어 전기를 발전시키는 발전기(140)를 포함하는 구성으로 이루어진다.The
그리고 상기 수차(110)의 중앙부에는 복수개의 지지리브(114)가 설치되고, 상기 바지선(100)의 통공(111)에는 회전날개(120)가 설치된 수차(110)가 복수개 이상 설치되며, 상기 물이 진행하는 방향의 바지선(100) 입 측면에는 "("."〈"형 중 어느 하나의 요입부(160)를 형성시키고, 상기 수차의 상부 및 측면에는 빗물 또는 바람을 수차(110)로 유도하는 유도 판(150)이 지지대(151)를 매개로 소정의 기울기를 갖도록 고정 설치된다.In addition, a plurality of
상술한 바와 같은 본 발명의 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치는 수력에 의해서 회전되는 수차의 중앙부에 풍력에 의해서 회전되는 회전날개를 설치하여 수력과 풍력에 의해서 수차를 효율적으로 회전시켜 발전량을 증대시킴과 동시에 자연에너지를 이용한 전기에너지를 생성시키는 발전시설을 건축하는데 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 또 환경을 보존 할 뿐만 아니라 경제적이고 효과적으로 에너지를 얻을 수 있는 특유의 효과가 있다.Electric power generator using the wind and hydraulic power of the present invention as described above to install the rotary blades rotated by the wind in the center of the water wheel rotated by the hydraulic power to effectively rotate the aberration by the hydraulic power and wind power to increase the amount of power generated At the same time, it is possible to reduce the cost of building a power plant that generates electric energy using natural energy, and to save the environment as well as to obtain energy uniquely economically and effectively.
이하 본 발명의 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.When described with reference to the accompanying drawings an electric generator using the wind and hydraulic power of the present invention.
도1a 및 도1b는 본 발명에 따른 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치의 실시 예를 나타낸 사시도이고, 도2a 및 도2b는 본 발명에 따른 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치의 실시 예를 나타낸 평면도이며, 도3a 및 도3b는 본 발명에 따른 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치의 수차 실시 예를 나타낸 측면도이고, 도4a 및 도3b는 본 발명에 따른 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치의 작용을 나타낸 측면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치의 다른 작용을 나타낸 측면도이다Figure 1a and Figure 1b is a perspective view showing an embodiment of the electric power generator using the wind and hydraulic power according to the present invention, Figures 2a and 2b is a plan view showing an embodiment of the electric power generator using the wind and hydraulic power according to the present invention 3A and 3B are side views illustrating an aberration embodiment of the electric power generator using the wind and hydraulic power according to the present invention, and FIGS. 4A and 3B illustrate the operation of the electric power generator using the wind and hydraulic power according to the present invention. Figure 5 is a side view, Figure 5 is a side view showing another action of the electric generator using the wind and hydraulic power according to the invention.
상기 도면의 도1a 내지 도4b에 나타낸 바와 같이 수면에 뜨는 통상의 바지선(100)을 형성하되 그 바지선(100)에는 수차(110)의 하부 일부가 삽입되어 침수되는 통공(101)이 형성되고, 상기 통공(101)의 중앙부 양측 바지선(100)상에는 지주(102)가 상향 수직되게 설치된다.As shown in Figures 1a to 4b of the drawing to form a
그리고 상기 지주(102)의 상단에는 수차(110)의 중심축(112)이 수차(110)와 함께 연동(회전)되게 설치하되, 그 수차(110)의 하부 일부는 통공(101)에 삽입되어 바지선(100)의 하부로 노출되고 그 노출된 바지선(100)의 하부 일부는 진행하는 물에 침수된다.The
또한 상기 수차(110)의 외주연부에는 물의 흐름에 의해서(수압에 의해서) 수차(110)를 회전시키기 위한 버켓(113)이 등 간격으로 설치되어 있고, 수차(110)의 내부 중앙에는 바람에 의해서(풍압에 의해서) 수차(110)를 회전시키기 위한 회전날개(120)가 상기 중심축(112)과 연동되게 설치되어 있다.In addition, the outer periphery of the
한편 상기 회전날개(120)의 선단은 등 간격으로 설치된 버켓(113)의 내주 면과 고정 설치된다. 그 이유는 수차(110)의 지지역할과 동시에 수치(110)와 회전날개(120) 및 중심축(112)이 일체가 되어 연동(회전)할 수 있도록 하기 위해서이다.On the other hand, the tip of the
또 상기 바지선(100)의 상면에는 발전기(140)를 설치하되 그 발전기(140)는 수차(110)의 회전에너지를 이용하여 전기를 발전시키는 것으로서, 발전기(140)와 수차(110)의 사이에는 동력 전달부재를 이용하여 수차의 회전력을 발전기로 전달하는 방법이 있고, 다른 방법으로는 중심축의 일 측 끝단에 발전기(140)를 직접 설치하여 발전하는 방법도 있다.In addition, the
단 상기 수차(110)에 작용하는 외력에 의해서 수차(110)가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 회전날개(120)가 설치되는 날개안착 공(111)의 내부에 다수의 지지리브(114)를 설치하는 것도 가능하며, 이때에는 날개안착 공(111)을 통하여 바람이 이동할 수 있도록 지지리브(114)의 간격을 조절하는 것이다.However, a plurality of
또 바지선(100)의 상부에는 바람 또는 빗물을 수차(110)의 버켓(113) 측으로 유도하기 위한 유도 판(150)이 지지대(151)를 이용하여 설치되는데, 그 유도 판(150)은 수차(110)의 회전에 가속을 하도록 바람 또는 빗물이 유도되게 기울기를 갖도록 설치된다.In addition, a
이와 같이 구성된 본 발명의 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the electric generator using the wind and hydraulic power of the present invention configured as described above in detail.
물이 흐르는 강이나 하천에 바지선(100)을 설치하되, 그 바지선(100)은 수면에 부상되도록 설치되는 것이며, 이때 바지선(100)의 통공(101)을 통하여 하부로 노출된 수차(110)의 하부 일부는 물에 잠기게 된다. 그리고 상기 바지선(100)은 물의 흐르는 방향으로 진행하지 못하도록 로프 등을 이용하여 고정시킨다.The
상기와 같이 수차(110)가 설치된 바지선(100)이 수면에 설치되면 물에 침수된 하부 일부의 수차(110)는 진행하는 물의 수압이 버켓(113)에 전달되면서 회전하게 되고 그와 동시에 중심축(112)도 같이 회전되게 되는 것이다. 상기와 같이 중심축(112)이 회전되면 그 중심축(112)에 설치된 발전기(140)가 동작되어 전기에너지를 생성하게 되는 것이다.When the
한편, 물의 흐름에 의해서 수차(110)가 회전될 때 상기 수차(110)의 주변에 바람이 발생되면, 그 바람은 수차(110)의 중앙에 형성된 날개안착 공(111)으로 이동되고, 그 날개안착 공(111)으로 이동되는 바람은 회전날개(120)를 회전시키게 되므로 수차(110)를 더욱 빠르고 안정적으로 회전시키게 되는 것이다.On the other hand, if the wind is generated around the
또 상기 바지선(100)의 상면에 설치된 유도 판(150)에 의해서 바람 또는 빗물이 수차(110)의 버켓(113) 회전방향으로 유도되는 것이며, 이때 유도되는 바람에 의해서 수차(110)가 더욱 강하게 회전되는 것이다.In addition, the wind or rain water is guided in the direction of rotation of the
상술한 바와 같은 본 발명에 의한 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치는 강이나 하천에 흐르는 물의 속도에너지에 의해서 수차(110)가 회전됨은 물론, 상기 수차(110)의 주변에 발생되는 바람에 의해서 수차(110)가 회전되는 것이며, 상기 수차(110)의 중앙부에 발생되는 바람은 회전날개(120)를 회전시키고, 수차(110)의 외주연부에 발생되는 바람 및 빗물은 유도 판(150)에 의해서 유도되어 수차(110)로 전달되므로 수력 및 풍력에 의해서 발전효율이 향상되는 것이다.In the electric power generator using wind and hydraulic power according to the present invention as described above, the
그리고 악천우시에는 바람 또는 빗물이 유도 판(150)을 통하여 수차(110)의 버켓(113)에 압을 가함으로 수차(110)의 회전력을 향상시켜 발전 효율을 향상시키는 것이다. In case of bad weather, wind or rainwater is applied to the
또한 본 발명에 따른 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치는 바지선(100)에 한 개를 설치하여 사용할 수도 있지만, 발전용량을 증가시키고자 할 경우에는 2개 이상 직렬 및 병렬로 설치하는 것도 가능하다.In addition, although the electric generator using wind and hydraulic power according to the present invention may be used by installing one on the
또 상기 물이 진행하는 방향의 바지선(100) 입 측면에는 "("."〈"형 중 어느 하나의 요입부(160)를 형성시켜 진행하는 물이 바지선(100) 하부를 통과할 때 그 진행하는 물을 모아서 진행시킬 수 있도록 함으로서 수차(110)의 회전력을 더욱 향상시켜 발전효율을 높인다.In addition, the mouth side of the
상기와 같은 실시예 외에도 도5에 나타낸 바와 같이 수차(110)를 물이 상부에서 하부로 낙하하는 지점에 설치하여 상기 낙하하는 수압에 의해 수차(110)를 회전시켜 전기를 발전할 수도 있는 것이다.In addition to the above embodiment, as shown in FIG. 5, the
도1a 및 도1b는 본 발명에 따른 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치의 실시 예를 나타낸 사시도.Figure 1a and Figure 1b is a perspective view showing an embodiment of the electric generator using the wind and hydraulic power in accordance with the present invention.
도2a 및 도2b는 본 발명에 따른 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치의 실시 예를 나타낸 평면도.Figure 2a and Figure 2b is a plan view showing an embodiment of the electric generator using the wind and hydraulic power in accordance with the present invention.
도3a 및 도3b는 본 발명에 따른 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치의 수차 실시 예를 나타낸 측면도.Figure 3a and Figure 3b is a side view showing an embodiment of the aberration of the electric generator using the wind and hydraulic power in accordance with the present invention.
도4a 및 도3b는 본 발명에 따른 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치의 작용을 나타낸 측면도.Figure 4a and Figure 3b is a side view showing the operation of the electric generator using the wind and hydraulic power in accordance with the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 풍과 수력을 이용한 전기 발전장치의 다른 작용을 나타낸 측면도.Figure 5 is a side view showing another action of the electric generator using the wind and hydraulic power in accordance with the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 바지선 101 : 통공100: barge 101: through-hole
102 : 지주 110 : 수차 102: holding 110: aberration
111 : 날개안착 공 112 : 중심축111: wing seat ball 112: central axis
113 : 버켓 114 : 지지리브113: bucket 114: support rib
120 : 회전날개 140 : 발전기120: rotary blade 140: generator
150 : 유도 판 151 : 지지대150: guide plate 151: support
160 : 요입부 160: recessed part
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