KR100991370B1 - Arrangement for converting fluid energy into rotational energy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물 또는 공기와 같은 유체의 흐름에 의한 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환시키거나 또는 변환된 회전운동 에너지를 다시 전기적 에너지로 변환시키는 것을 특징으로 하는 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for converting kinetic energy of a fluid into rotational kinetic energy, and more particularly, to convert the kinetic energy of the flow of the fluid, such as water or air, to rotational kinetic energy or The present invention relates to a device for converting kinetic energy of a fluid into rotational kinetic energy, which is characterized by conversion into electrical energy.
오늘날, 자연환경을 이용하여 에너지를 얻는 방법에는 수위차(水位差)를 이용하는 수력발전과, 바람을 이용한 풍력 발전과, 태양에너지를 이용한 태양열발전 등의 여러 가지 방법이 있다.Today, there are various methods of obtaining energy using the natural environment, such as hydro power generation using water level difference, wind power generation using wind, and solar power generation using solar energy.
상기의 발전방식에 있어서, 수력발전의 경우에는 댐을 건설하여 풍족한 유량(流量)을 확보하여야 한다는 문제가 있을 뿐 아니라, 낙하된 후의 물을 재사용하 기 어렵고, 갈수기 및 결빙기에는 유수량이 적어 전력생산에 차질이 생기는 문제점이 있어 왔다.In the above power generation system, in the case of hydro power generation, there is a problem in that a dam must be secured to ensure abundant flow rate, and it is difficult to reuse water after falling, and water flow is low in the dry season and the ice breaker, so that power is produced. There has been a problem that causes a disruption.
또한, 풍력발전이나 태양열을 이용한 발전도 수시로 변하는 자연현상 및 기상의 변화에 영향을 크게 받게 되고, 설치 장소의 지형적 제한에 따른 문제가 있으며, 원자력 발전과 화력발전은 환경오염 물질을 배출하는 등 많은 문제가 있어 왔다.In addition, wind power generation or solar power generation are also greatly affected by changing natural phenomena and weather conditions, and there are problems due to the geographical restrictions of the installation site. Nuclear power generation and thermal power generation emit environmental pollutants. There has been a problem.
또한, 내연기관을 이용한 발전방식은 우리나라의 경우 원유를 전량 수입하여야 하고, 원유의 매장량이 유한한 한계가 있어, 이를 대체할 수 있는 대체에너지 개발이 시급한 실정이다.In addition, in the power generation method using an internal combustion engine, Korea needs to import all the crude oil, and there is a finite limit on the reserve of crude oil, so it is urgent to develop alternative energy to replace it.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래에는 다음과 같이 유체를 이용하여 에너지를 발생하는 장치에 대해 게시되어 있다.In order to solve this problem, it is conventionally disclosed as a device for generating energy using a fluid as follows.
먼저, 대한민국 등록특허 제10-0534546호(등록일: 2005.12.01)에 게시된 수력발전장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 발전장치(1)를 수면에 설치시키는 부구(2)와, 상기 부구(2)와 발전장치(1)의 움직임을 억제시키는 고정장치(3)로 구성되고, 상기 발전장치(1)는 무한궤도의 레일과, 상기 레일을 따라 이동하는 다수의 활차(12)와, 상기 다수의 활차(12)를 이동시키는 날개(15)와, 상기 활차의 이동에너지를 동력전달장치를 통하여 전달받아 전기를 발생시키는 발전기로 구성되는 것에 있어서, 도 2에 도시되어진 바와 같이 상기 날개(15)가 테두리벽체(150)의 내부에 물맞이판(151)을 설치시켜 구성되고, 상기 테두리벽체(150)의 내부에 가이드바(152)를 설치시키며, 상기 가이드바(152)에 물맞이판(151)을 관통 설치시키고, 가이드바(152)의 양측에 저지턱(153)을 형성시켜 구성함으로서, 구성 및 설비비용을 최소화하고 발전 효율을 극대화하며 유지보수를 편리하게 할 수 있도록 되어 있다.First, the hydroelectric power generation device published in Republic of Korea Patent No. 10-0534546 (Registration Date: 2005.12.01) is, the boom (2) for installing the
그리고 대한민국 공개특허 제2006-0083702호(공개일 : 2006년 7월 21일)에 게시된 유체내의 부력을 이용한 에너지 발생장치는 도 3에 유체내에 설치되되 상단과 하단에 각각 회동 가능한 롤러(10, 20)가 장착되고, 상단 롤러(10)와 하단 롤러(20) 사이에 회전체인이 체결된 본체와; 본체의 회전체인 상에 소정간격으로 축설되되 상승시 기포를 포집할 수 있도록 캡 형상으로 제작된 부구(50)와; 부구 내에 기포를 공급할 수 있도록 본체 하단부에 기포발생기(60);를 구성하여, 도 4에 도시된 바와 같이 부구(50) 내에 기포를 발생시켜 포집하고 이때 발생된 부력에 의해 가변형 부구가 상승하도록 함으로써 연속적으로 회전동력을 얻을 수 있도록 되어 있다.And the energy generating device using the buoyancy in the fluid published in the Republic of Korea Patent Publication No. 2006-0083702 (published: July 21, 2006) is installed in the fluid in FIG. 20 is mounted, the main body and the rotation chain is fastened between the
그러나, 상기와 같은 종래의 에너지 발생(변환)장치는 설비 구조가 복잡하고 설치면적이 넓어서 비용이 많이 소요되는 문제점이 있으며, 특히, 도 4에 도시된 바와 같은 에너지 발생장치의 경우에는 기포발생기의 작동을 위한 별도의 동력이 소요될 뿐만 아니라 기포 발생기에 이상이 발생할 시에는 구동이 불가능한 문제점이 있었다. However, the conventional energy generating (converting) device as described above has a problem that the facility structure is complicated and the installation area is large, which requires a lot of cost. In particular, in the case of the energy generating device as shown in FIG. In addition to the need for additional power for operation, there was a problem that can not be driven when a problem occurs in the bubble generator.
또한, 대한민국 등록특허 제10-0806691호(등록일: 2008.02.18)에 게시된 유체(流體)의 에너지 변환 장치는, 도 5에 도시되어진 바와같이 유체 에너지의 작용방향을 유도하고 에너지를 집적하는 유체 에너지 집적용관(10)과; 이미 생성된 에너지가 충분히 작용할 수 있도록 작용 단면적을 크게 설계한 태극수차(20)와; 상기 태극수차에 작용된 회전력을 다른 에너지로 전달할 수 있도록 구비된 회전자(30)와; 유체 에너지 변환장치가 유체의 흐름방향에 따라 능동적으로 변화할 수 있도록 구비된 회전형 지지물(미도시)로 구성되어 있다.In addition, the energy conversion device of the fluid disclosed in the Republic of Korea Patent No. 10-0806691 (Registration Date: 2008.02.18), as shown in FIG. An
그러나, 상기와 같은 종래의 유체(流體)의 에너지 변환 장치는 유체 에너지를 수용하는 유체 에너지 집적용관(10)의 크기가 한정되어 있어 유체 에너지를 가용 에너지로 변환시키기 위한 변환량의 크기에는 한계가 있었다. However, the conventional fluid energy conversion device as described above has a limited size of the fluid
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 물 또는 공기와 같은 유체의 흐름에 의한 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환시키거나 또는 변환된 회전운동 에너지를 다시 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환 장치를 제시하는데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to convert the kinetic energy due to the flow of fluid such as water or air to rotational kinetic energy or to convert the converted rotational kinetic energy back to electrical energy In presenting a conversion device.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 유체의 종류와 바다, 강 또는 대기 중에서와 같이 장소에 상관없이 유체의 흐름이 있는 어느 곳에서나 설치가 가능한 에너지 변환 장치를 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide an energy conversion device that can be installed anywhere in the fluid flow regardless of the type of fluid and the place, such as in the sea, river or air.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 이산화탄소(CO2)의 발생이 전혀 없는 친환경적인 에너지 변환 장치를 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide an environment-friendly energy conversion device that does not generate any carbon dioxide (CO 2 ).
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또다른 기술적 과제는 구조가 간단하고 설치비용이 저렴한 에너지 변환 장치를 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is to provide an energy conversion device with a simple structure and low installation cost.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 유체의 움직임에 따라 일정 방향과 일정 간격으로 설치된 복수 개의 유체받이에 의해 움직이면서 유체 의 운동 에너지에 의해 회전체를 회전시키는 무한궤도 로프를 제공하는 에너지 변환 장치를 제시하는데 있다.In addition, another technical problem to be achieved by the present invention is the energy conversion to provide a crawler rope for rotating the rotating body by the kinetic energy of the fluid while moving by a plurality of fluid receivers installed in a predetermined direction and a certain interval in accordance with the movement of the fluid. To present the device.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 청구항 2에 기재된 발명은, 「유체를 이용한 에너지 변환 장치에 있어서, 지반 또는 부체(101)에 설치된 지지대(102)와;
상기 지지대(102)에 설치된 회전축(120)을 중심으로 회전하는 물레방아 형상의 회전체(100); 및
상기 회전체(100)의 외주면을 돌아서 설치되며, 유체의 움직임에 따라 일정 방향과 일정 간격으로 설치된 복수 개의 유체받이(20)에 의해 움직이면서 상기 회전체(100)를 회전시키는 무한궤도 로프(10)를 포함하고,
상기 회전체(100)는 원형의 측판(111) 사이에 일정 간격으로 설치되며 상단 중앙에 곡면의 체인홈(113)이 형성된 복수 개의 회전날개(112)를 구비하고, 무한궤도 로프(10)에 의해 전달되는 유체의 운동 에너지를 회전축(120)의 회전에 의해 회전운동 에너지로 변환시키는 것을 특징으로 하는 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치.」를 제공한다.As a means for solving the above-mentioned technical problem, the invention of
A watermill-
The
The rotating
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청구항 3에 기재된 발명은, 「제 2 항에 있어서, 상기 에너지 변환 장치는: According to the invention of
상기 회전축(120)의 동력을 상기 회전체(100)에 일체형으로 결합된 발전기로 전달하는 동력전달수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치.」를 제공한다.And a power transmission means for transmitting the power of the rotating
청구항 4에 기재된 발명은, 「제 2 항에 있어서, 상기 에너지 변환 장치는: 상기 회전축(120)의 동력을 외부 발전기로 전달하는 동력전달수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치.」를 제공한다.The invention according to
청구항 5에 기재된 발명은, 「제 3 항에 있어서, 상기 동력전달수단은; 상기 회전체(100) 측판(111)의 중앙에 관통 형성되며 내주면에 링기어(115)가 형성된 축 삽입구(114)와; 상기 축 삽입구(114) 중앙에 설치되어 발전기의 회전자(134)와 결합되는 선기어(121); 및 상기 축 삽입구(114)의 링기어(115)와 상기 선기어(121) 사이에서 맞물리면서 회전하며, 상기 회전체(100)의 회전에 따라 상기 선기어(121)을 회전시키는 복수 개의 유성기어(planet gear)(122);를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치.」를 제공한다.The invention according to claim 5, wherein the power transmission means according to
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청구항 7에 기재된 발명은, 「제 2 항에 있어서, 상기 무한궤도 로프(10)는:According to the invention of claim 7, "The track rope 10 according to
상기 유체받이(20) 일측의 상기 무한궤도 로프(10) 상에 설치된 체인구슬(40); 및A chain ball (40) installed on the track rope (10) on one side of the fluid receiver (20); And
상기 유체받이(20) 내측의 상기 무한궤도 로프(10) 상에 설치된 유체받이 스토퍼(22); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치.」를 제공한다.A
청구항 8에 기재된 발명은, 「제 7 항에 있어서, 상기 무한궤도 로프(10)는:According to the invention according to claim 8, "The track rope 10 according to claim 7, wherein:
상기 무한궤도 로프(10) 상에 설치된 상기 유체받이 스토퍼(22)와 부력체 스토퍼(31) 사이에 설치된 부력체(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 변환 장치.」를 제공한다.And a buoyancy body (30) provided between the fluid receiving stopper (22) and the buoyancy body stopper (31) provided on the crawler rope (10).
청구항 9에 기재된 발명은, 「제 8 항에 있어서, 상기 부력체(30)는: 중심부에 무한궤도 로프(10)가 관통되는 관통공이 형성된 스티로폼(Styrofoam), 폴리우레탄폼과 같은 발포체나 또는 밀폐시킨 합성수지제 용기인 것을 특징으로 하는 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치.」를 제공한다.The invention according to claim 9 is that "the
청구항 10에 기재된 발명은, 「제 8 항에 있어서, 상기 부력체(30)는: 내부에 헬륨 또는 수소 기체를 충진한 것을 특징으로 하는 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치.」를 제공한다.The invention according to
청구항 11에 기재된 발명은, 「제 7 항에 있어서, 상기 체인구슬(40)은: 상기 유체가 상기 유체받이(20)를 밀어내면서 상기 무한궤도 로프(10)를 움직일 때 회전날개(112)의 체인홈(113)과 접촉되면서 마찰에 의해 회전날개(112)를 회전시키도록 상기 체인홈(113)의 크기보다 크게 구성된 것을 특징으로 하는 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치.」를 제공한다.The invention according to
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청구항 13에 기재된 발명은, 「제 2 항에 있어서, 상기 지지대(102)는: 지면 또는 부체(101)의 상부면에 일체형으로 고정설치 되거나 또는 지지대(102)의 하단부에 일체형으로 결합된 지지판(117)과, 이 지지판(117)의 하부에 설치된 지반고정판(110) 또는 부체(101) 사이에 구비된 베어링(116)에 의해 좌우 회전이 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치.」를 제공한다.According to the invention as claimed in
본 발명에 따르면, 물 또는 공기와 같이 유체의 종류와 바다, 강, 폭포 또는 대기 중에서와 같이 장소에 상관없이 유체의 흐름이 있는 어느 곳에서나 설치가 가능하고, 구조가 간단하며 설치비용이 저렴한 효과가 있다.According to the present invention, it is possible to install in any place where the flow of fluid, regardless of the type of fluid, such as water or air and in the sea, river, waterfall or the atmosphere, the structure is simple and the cost of installation is low There is.
또한, 유체의 흐름을 이용한 운동 에너지를 회전운동 에너지나 또는 변환시킨 회전운동 에너지를 전기적 에너지로 변환하기 때문에 이산화탄소(CO2)의 발생이 전혀 없어 친환경적인 효과가 있다.In addition, since the kinetic energy using the flow of the fluid to convert the rotational kinetic energy or the converted rotational kinetic energy into electrical energy, there is no generation of carbon dioxide (CO 2 ) has an environmentally friendly effect.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, specific technical contents to be implemented in the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 명세서에 첨부된 도면인 도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치의 구성도이고, 도 7은 도 6에 도시된 A 부분을 확대하여 상세하게 나타낸 단면도이며, 도 8은 도 6에 도시된 에너지 변환장치와는 달리 지반에 회전체(100)를 고정시킨 상태를 나타낸 구성도이고, 도 10은 도 6에 도시된 유체 에너지 변환장치의 회전체(100)를 상측에서 바라 본 모습을 나타낸 사시도이며, 도 10은 도 6에 도시된 무한궤도 로프(10)의 구성도이다.6 is a block diagram of the apparatus for converting the kinetic energy of the fluid into rotational kinetic energy according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 7 is an enlarged portion A shown in FIG. FIG. 8 is a detailed cross-sectional view illustrating a state in which the
도 6에 도시된 에너지 변환 장치는 바다의 조류를 이용하여 전기를 발생시키는 예를 나타낸 것으로, 바다(1) 수면 위에 떠 있는 부체(101) 위에 회전체(100)를 설치하고, 상기 회전체(100)에 무한궤도 로프(10)를 설치하여 조류의 움직임에 따라 상기 무한궤도 로프(10)가 회전하면서 상기 회전체(100)를 회전시켜 발전이 이루어지도록 한다.6 shows an example of generating electricity by using the tidal current of the sea. The
상기 에너지 변환 장치는 크게 회전체(100)와 무한궤도 로프(10)로 구성된다. 여기서, 상기 회전체(100)는 부체(101), 지지대(102), 동력전달장치 등으로 구성되고, 상기 무한궤도 로프(10)는 도 7에 도시된 바와 같이 복수 개의 유체받 이(20), 유체받이 스토퍼(22), 부력체(30), 부력체 스토퍼(31), 체인 구슬(40) 등으로 구성된다.The energy conversion device is largely composed of a
먼저, 상기 회전체(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 바다(1) 수면 위에 떠 있는 상기 부체(101)의 상부면에 일체형으로 결합된 지지대(102)에 의해 설치되며, 조류에 의해 움직이지 못하도록 상기 부체(101)가 앵커(103)에 의해 고정되거나 또는 도 8에 도시되어진 바와 같이, 육상의 지반고정판(110)의 상부면에 일체형으로 결합된 지지대(102)에 의해 설치된다.First, as shown in FIG. 6, the
또한, 도 21의 (a)에 도시된 바와 같이 수면 위에 띄우는 부체(101)의 경우 지지대(102)의 하단부에 일체형으로 결합된 지지판(117)과 이 지지판(117)의 하부에 설치된 부체(101) 사이에 구비된 베어링(116)에 의해 좌우 회전이 가능하게 설치되어질 수 있으며, 도 21의 (b)에 도시된 바와 같이 육상에 회전체(100)가 설치될 경우 지지대(102)의 하단부에 일체형으로 결합된 지지판(117)과, 이 지지판(117)의 하부에 설치된 지반고정판(110) 사이에 구비된 베어링(116)에 의해 좌우 회전이 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the case of the floating
상기 회전체(100)는 상기 지지대(102)에 설치된 회전축(120)을 중심으로 회전하도록 설치되어 있다. 상기 회전체(100)는 도 9에 도시된 바와 같이, 원형의 측판(111) 사이에 일정 간격으로 복수 개의 회전날개(112)가 구비된 물레방아 형상으 로 구성되어 있으며, 상기 회전날개(112)의 상단 중앙에 곡면의 체인홈(113)이 각각 일체로 형성되고, 상기 체인홈(113) 위에 상기 무한궤도 로프(10)의 한쪽이 걸쳐진 형상으로 설치되어 진다.The
상기 무한궤도 로프(10)에는 도 7에 도시된 바와 같이, 일정 방향과 일정 간격으로 복수 개의 유체받이(20)가 설치되어 있고, 상기 유체받이(20)의 일측에 체인구슬(40)이 설치되어 있다. 그리고 상기 유체받이(20) 내측의 상기 무한궤도 로프(10) 상에 유체받이 스토퍼(22)가 설치되어 있고, 상기 유체받이 스토퍼(22)와 부력체 스토퍼(31) 사이에 부력체(30)가 설치되어 있다.As shown in FIG. 7, the
여기서, 상기 유체받이(20)는 깔대기 형상으로 구성되어 있으며, 내부 중앙에 상기 무한궤도 로프(10)가 지나는 관통구(21)가 형성되어 있다. 상기 유체받이(20)는 유체의 흐름에 저항을 받아 상기 무한궤도 로프(10)를 무한궤도를 따라 움직이게 한다. 이때, 상기 유체의 흐름에 따라 상기 각각의 유체받이(20)가 받는 힘은 유체가 흐르는 방향으로 상기 유체받이(20)의 수만큼 누적되어 증가된다. Here, the
예를 들어, 도 10에 도시된 도면에서, 도 10에 도시된 도면에서, 회전체(100)로부터 조류방향을 따라 흐르는 9개의 유체받이(20)가 각각 조류로 부터 받는 힘을 살펴보면, 회전체(100)로부터 수면에 잠기는 각각의 유체받이가 조류로부터 받는 힘이 1이라고 가정하면, 유체받이(20i)와 결합된 로프가 받는 장력은 20a 부터 20i까지의 유체받이가 받는 힘의 합인 9가 되고, 다음 인접 유체받이(20h)에 결합된 로프가 받는 장력은 20a부터 20h까지의 각각의 유체받이가 받는 힘의 합인 8이 되며, 회전체(100)로부터 멀어질수록 로프가 받는 장력은 9-n과 같이 점차적으로 줄어들게 되고, 최종적으로 조류의 흐름방향과 역방향으로 움직이기 직전의 조류에 잠긴 유체받이(20a)가 받는 힘은 1에서 0으로 변하며, 이 유체받이(20a)는 유체받이(20b) 내지 유체받이(20i)가 당기는 무한궤도 로프(10)에 의해 회전하는 회전체(100)에 의해 자동적으로 회전체(100)를 향해 역방향으로 회전하여(생략) 진행하게 된다. 되게 되며, 이때 역방향으로 진행하는 유체받이(20)는 회전체(100)의 직경 크기에 의해 수면으로부터 경사지게 상향으로 진행하게된다. For example, in the drawing shown in FIG. 10, in the drawing shown in FIG. 10, looking at the forces each of the nine
한편, 상기 유체받이(20)는 깔대기 형상 외에 다른 여러 가지 형상으로도 구현할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 실시 예에 대해서는 후술하는 도 17a 내지 도 17e에서 상세히 설명하기로 한다.Meanwhile, the
그리고 상기 유체받이(20)는 기계적 강도가 높고, 가벼운 소재인 합성수지제 소재인 것이 바람직하다. The
또한 무한궤도 로프(10)는 기계적 물성과 내화학적 물성이 우수한 소재로서, 아라미드 섬유와 같은 합성섬유 소재, 탄소섬유 소재와 같은 무기섬유 소재 또는 피아노 강선과 같은 금속 소재에 합성수지가 코팅된 소재 등과 같이 다양한 소재 등이 사용되어 질 수 있고, 로프의 형상은 특별히 한정하지 않는다.In addition, the
또한 상기 무한궤도 로프(10)에 결합되는 체인구슬(40)은 로프에 고정되어 움직이지 않도록 일체형으로 결합되어지는 것이 바람직하다.In addition, the
상기 유체받이(20)의 일측에 각각 설치된 상기 체인구슬(40)은 상기 유체가 상기 유체받이(20)를 밀어내면서 상기 무한궤도 로프(10)를 움직일 때 상기 회전날개(112)의 체인홈(113)과 접촉되면서 마찰에 의해 상기 회전날개(112)를 강제로 밀어내면서 회전시키는 역할을 한다(도 9 참조). 이때, 상기 체인구슬(40)의 크기는 상기 체인홈(113)의 크기보다 약간 크게 구성된 것이 바람직하다. 상기 체인구슬(40)에는 상기 무한궤도 로프(10)를 끼우기 위한 관통구(21)가 일측 및 타측을 관통하여 형성되어 있다.The
상기 유체받이 스토퍼(22)는 관통구를 통해 상기 무한궤도 로프(10)에 끼워진 상태로 고정 설치되며, 상기 유체받이(20)가 움직이지 못하도록 고정하는 역할과 함께 상기 유체가 상기 유체받이(20)의 관통구(21)로 흐르지 못하도록 상기 관통구(21)를 막아주는 기능을 한다. 따라서, 상기 유체받이(20)는 양쪽에 설치된 상기 유체받이 스토퍼(22)와 상기 체인구슬(40)에 의해 고정되게 된다.The
상기 무한궤도 로프(10)에 설치된 상기 부력체(30)는 중심부에 무한궤도 로 프(10)가 관통되는 관통공이 형성된 스티로폼(Styrofoam), 폴리우레탄폼과 같은 발포체나 또는 밀폐시킨 합성수지제 용기로서 물에 뜨는 물질로 구성되어, 상기 유체받이(20)가 유체의 흐름과 같은 방향이 되도록 상기 무한궤도 로프(10)를 부유시키는 역할을 한다. 또한, 상기 부력체(30)는 물이나 공기 중에서 잘 뜨도록 내부에 헬륨 또는 수소 기체 등을 충진하여 구성할 수도 있다. 이때, 상기 부력체(30)의 타측에 설치된 상기 부력체 스토퍼(31)는 상기 부력체(30)가 움직이지 못하게 고정시키는 역할을 한다. The
상기 유체받이(20)는 앞부분과 뒷부분의 유체 저항이 다르게 형성되어 있기 때문에, 유체(조류)가 움직이게 되면 유체 저항을 많이 받는 쪽으로 상기 유체받이(20)가 움직이면서 도 6과 같은 모양으로 상기 무한궤도 로프(10)가 형성된다. 이때, 상기 유체받이(20)는 앞에서 설명한 바와 같이, 유체가 흐르는 방향으로 가면 갈수록 상기 유체를 따라 움직이는 힘이 더 강하게 되어 상기 무한궤도 로프(10)를 무한궤도를 따라 회전시키게 된다. 이때, 해수면에 잠긴 상기 유체받이(20)가 유체의 흐름을 따라 움직이게 되면 상기 회전체(100)에 설치된 상기 무한궤도 로프(10)도 같이 움직이면서 상기 회전체(100)를 회전시키게 된다. Since the
상기 회전체(100)는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 무한궤도 로프(10)가 일측 방향으로 움직일 때 상기 무한궤도 로프(10)에 설치된 상기 체인구슬(40)이 상기 회전체(100)의 회전날개(112)에 형성된 체인홈(113)에 걸리게 된다. 이때, 상기 체인홈(113)에 접촉된 상기 체인구슬(40)은 상기 회전체(100)의 정지 마찰력에 의해 힘이 가해지면서 상기 회전날개(112)를 강제로 밀어내게 되고 이에 의해 상기 회전체(100)가 회전하게 된다. 상기 무한궤도 로프(10)에 설치된 상기 복수 개의 유체받이(20)에 의해 상기 회전체(100)의 회전날개(112)를 연속적으로 밀어 회전시키기 때문에 상기 회전체(100)는 연속적으로 고속 회전이 가능하다.As shown in FIG. 9, the
본 발명에서 도 11은 도 6에 도시된 회전체(100)의 외부에 분리된 발전기(133)에 의해 회전 운동 에너지를 전기에너지로 변환하는 동작을 설명하기 위한 구성도이고, 도 12는 도 6에 도시된 회전축(120)의 동력을 상기 회전체(100)에 일체형으로 발전기가 결합된 상태를 나타낸 단면도이며, 도 13은 도 12에 도시된 회전체(100)를 나타낸 사시도이고, 도 14는 도 12에 도시된 회전체(100)의 내부에서 선기어 및 유성기어의 톱니가 맞물려 회전하면서 일체형으로 결합된 발전기(133)에 의해 회전 운동 에너지를 전기에너지로 변환하는 동작을 설명하기 위한 구성도이다.In the present invention, Figure 11 is a block diagram for explaining the operation of converting the rotational kinetic energy into electrical energy by the
도 11을 참조하면, 상기 회전체(100)의 회전축(120) 일측에 동력을 전달하기 위한 스프로킷(131)이 설치되어 있고, 상기 스프로킷(131)에 연결된 체인(132)에 의해 발전기(133)의 회전자(134)에 설치된 스프로킷(135)이 회전하도록 구성되어 있다. Referring to FIG. 11, a
따라서, 상기 회전체(100)는 회전체(100)의 회전 운동 에너지가 회전축(120)을 따라 동력전달장치인 스프로킷(131,135)과 체인(132)을 통해 상기 발전기(133)의 회전자(134)로 전달되어 상기 발전기(133)를 가동시킴으로써, 전기 에너지로 변환할 수 있다.Therefore, the
여기서, 상기 발전기(133)는 상기 회전체(100)의 외부에 설치할 수도 있고 상기 회전체(100)의 내부에 일체로 구성할 수도 있다. 그리고 상기 동력전달장치는 상기 스프로킷(131,135)과 체인(132) 이외에 1개 이상의 기어를 이용하여 상기 회전축(120)의 동력을 전달할 수도 있다.Here, the
또한, 본 발명에서는 다른 실시 예로서, 상기 발전기(133) 대신에 상기 동력전달장치로부터 전달받은 동력을 물리적으로 변환하여 볼밀과 같은 기기들을 작동하는 기계장치를 포함할 수도 있다. In addition, in another embodiment of the present invention, in place of the
도 12 내지 도 14는 도 6에 도시된 회전체(100)의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.12 to 14 are views for explaining another embodiment of the
상기 회전체(100)는 도 13에 도시된 바와 같이, 원형의 측판(111) 사이에 일정 간격으로 설치되며 상단 중앙에 곡면의 체인홈(113)이 형성된 복수 개의 회전날개(112)를 구비하고, 상기 측판(111)의 중앙에 관통 형성되며 내주면에 링기 어(115)가 형성된 축 삽입구(114)를 형성한다. 그리고, 상기 회전체(100)의 회전력을 상기 회전체(100)의 축 삽입구(114) 중앙에 설치되어 발전기(133)의 회전자(134)와 일체로 결합되는 선기어(121)로 전달하기 위해, 상기 축 삽입구(114)의 링기어(115)와 상기 선기어(121) 사이에서 맞물려 회전하는 복수 개의 유성기어(planet gear)(122)를 구비한다. 상기 유성기어(122)는 정위치에 고정되어 상기 회전부(110)의 링기어(115)가 회전하게 되면 제자리에서 회전하면서 상기 선기어(121)를 회전시키게 된다. 상기에서 선기어(121)는 발전기(133)의 회전자(134)와 고정키(118)에 의해 일체로 결합되는 것으로, 이에 따라, 발전기(133)의 회전자(134)가 선기어(121)와 일체로 회전하면서 회전력을 전달받게 된다.As shown in FIG. 13, the
이와 같이, 본 발명은 상기 회전체(100)의 회전 운동 에너지를 상기 회전축(120)을 통해 상기 발전기(133)로 전달하기 위해서, 도 12 및 도 14와 같이 구현할 수 있으며, 이외에 다른 동력전달장치를 통해서도 얼마든지 구현이 가능하다.As such, the present invention may be implemented as shown in FIGS. 12 and 14 to transfer the rotational kinetic energy of the
도 15 및 도 16은 도 6에 도시된 무한궤도 로프(10)의 끝단에 롤러(182)가 설치된 다른 실시 예 및 또 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.15 and 16 are views showing another embodiment and another embodiment in which the
상기 에너지 변환 장치는 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 유체와 접촉하는 상기 무한궤도 로프(10)의 끝단 내부에 롤러(182)를 설치하여, 상기 무한궤도 로프(10)가 유체의 흐름에 따라 회전하도록 구현할 수 있다. 여기서, 상기 롤러(182) 는 바다(1)의 해수면 위에 설치된 부력체(180) 위에 지지대(181)의 회전축(183)에 설치되어 있다.As shown in FIG. 15, the energy conversion device installs a
상기 부력체(180)에 설치된 상기 지지대(181)의 상단부에는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지판(184)과, 상기 태양전지판(184)에서 생성된 전기에 의해 발광하는 발광등(185)이 설치하여 야간에 식별이 가능하도록 구성하였다.On the upper end of the
상기 부력체(180)를 포함하여 본 발명에서 구성하는 부력체는 앞에서 설명한 것과 같이, 스티로폼(Styrofoam), 폴리우레탄폼과 같은 발포체나 또는 밀폐시킨 합성수지제 용기로서 물에 잘 뜨도록 구성할 수 있다.As described above, the buoyancy body constituting the present invention including the
또한, 본 발명은 도 16에 도시된 바와 같이, 기구를 이용하여 대기 중에 에너지 변환 장치를 설치할 수도 있다. 이때, 상기 에너지 변환 장치는 기구(balloon)(300)에 회전 및 높이 조절이 가능하게 설치된 케이블(311)과, 상기 케이블(311)에 설치된 회전축을 중심으로 회전하는 물레방아 형상의 회전부(310)와, 상기 회전부(310)의 외주면을 돌아서 설치되며 유체의 움직임에 따라 일정 방향과 일정 간격으로 설치된 복수 개의 유체받이(20)에 의해 움직이면서 상기 회전부(310)를 회전시키는 무한궤도 로프(10)와 상기 회전축의 회전 운동 에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기로 구성되며, 동작은 도 6에서 설명한 원리와 같다. 또한 상기 기구(300)는 외부에 태양전지 및 조명부(301)를 설치하여 약간에도 식별이 가능하도록 한 것이 특징이다. In addition, the present invention can also install an energy conversion device in the atmosphere using a mechanism, as shown in FIG. In this case, the energy conversion device is a cable (311) installed to the rotation (300) and the height adjustment to the balloon (balloon), and the
도 17은 도 6에 도시된 유체받이(20)의 실시 예를 나타낸 도면으로, 도 17a는 깔대기 형상의 유체받이(210)를 나타낸 도면이고, 도 17b는 연결관(222)이 부착된 깔대기 형상의 유체받이(220)를 나타낸 도면이고, 도 17c는 깔대기 결합형 유체받이(230)를 나타낸 도면이고, 도 17d는 낙하산 형상의 유체받이(240)를 나타낸 도면이고, 도 17e는 접철식 깔대기형(우산형) 유체받이(250)를 나타낸 도면이다. FIG. 17 is a view showing an embodiment of the
본 발명의 무한궤도 로프(10)에 사용된 상기 유체받이(20)는 도 17에 도시된 바와 같이, 깔대기 형상(도 17a), 깔대기 형상(도 17b), 복수개의 깔대기이 결합된 형상(도 17c), 천과 로프로 된 낙하산 형상(도 17d), 우산 모양의 접철식 깔대기 형상(도 17e) 등으로 구성할 수 있다. 여기서, 미설명된 도면부호 220은 깔대기 형상의 유체받이, 221은 몸체부, 222는 연결관, 230은 깔대기 결합형 유체받이, 231은 깔대기 형상의 유체받이, 240은 낙하산 형상의 유체받이, 241은 몸체부, 242는 로프, 243은 로프 결합구, 250 : 접철식 깔대기형(우산형) 유체받이, 251은 몸체부를 각각 나타낸다.The
도 18 내지 도 20은 본 발명의 유체를 이용한 에너지 변환 장치를 각각 다른 장소에 설치한 모습을 나타낸 실시 예로서, 도 18는 폭포수를 이용한 에너지 변환 장치의 예를 나타낸 도면이고, 도 19는 강물을 이용한 에너지 변환 장치의 예를 나 타낸 도면이고, 도 20은 바람을 이용한 에너지 변환 장치의 예를 나타낸 도면이다.18 to 20 are embodiments showing the state in which the energy conversion device using the fluid of the present invention is installed in different places, FIG. 18 is a view showing an example of the energy conversion device using the waterfall, Figure 19 is a river It is a figure which shows the example of the energy conversion apparatus used, and FIG. 20 is a figure which shows the example of the energy conversion apparatus using wind.
본 발명은 도 18 내지 도 20에 나타낸 바와 같이, 폭포, 강, 바다, 대기(공중), 지면 등에 에너지 변환 장치를 설치하여, 폭포수, 강물, 조류, 바람 등의 흐름에 의한 상기 무한궤도 로프(10)의 회전 운동 에너지를 회전운동 에너지 또는 변환시킨 회전운동 에너지를 전기에너지로 변환할 수 있다.As shown in Figs. 18 to 20, an energy conversion device is installed in a waterfall, a river, the sea, the atmosphere (the air), the ground, and the like, and the crawler rope caused by the flow of the waterfall, the river, the tidal current, the wind, etc. Rotational kinetic energy of 10) or the rotational kinetic energy converted can be converted into electrical energy.
이와 같이, 본 발명의 유체를 이용한 에너지 변환 장치 및 그 시스템은 유체의 움직임에 따라 일정 방향과 일정 간격으로 설치된 복수 개의 유체받이에 의해 움직이면서 발전기의 회전부를 회전시키는 무한궤도 로프를 제공함으로써, 본 발명의 기술적 과제를 해결할 수가 있다.Thus, the energy conversion device and the system using the fluid of the present invention by providing a crawler rope that rotates the rotating part of the generator while moving by a plurality of fluid receivers installed in a predetermined direction and a predetermined interval in accordance with the movement of the fluid, the present invention The technical problem of this can be solved.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the appended claims. It will be appreciated that such modifications and variations are intended to fall within the scope of the following claims.
도 1은 종래의 수력발전장치의 전체적인 구조를 도시한 측면도1 is a side view showing the overall structure of a conventional hydroelectric generator
도 2는 상기 도 1의 수력발전장치의 요부를 발췌하여 확대 도시한 사시도Figure 2 is an enlarged perspective view showing the main portion of the hydroelectric generator of Figure 1
도 3은 종래의 다른 유체내의 부력을 이용한 에너지 발생장치의 전체적인 구조를 도시한 사시도,3 is a perspective view showing the overall structure of an energy generator using buoyancy in another conventional fluid;
도 4는 상기 도 3에 개시된 기포발생기의 작동상태의 측면의 단면을 도시한 단면도, Figure 4 is a cross-sectional view showing a cross section of the side of the operating state of the bubble generator disclosed in FIG.
도 5는 종래의 유체에너지를 가용 에너지로 변환되는 유체 에너지 변환장치를 도시한 사시도.Figure 5 is a perspective view showing a fluid energy converter that converts conventional fluid energy into available energy.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치의 구성도,6 is a configuration diagram of a device for converting kinetic energy of a fluid into rotational kinetic energy according to a preferred embodiment of the present invention;
도 7은 도 6에 도시된 A 부분을 확대하여 상세하게 나타낸 단면도,FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of a portion A shown in FIG. 6;
도 8은 도 6에 도시된 에너지 변환장치와는 달리 지반에 회전체(100)를 고정시킨 상태를 나타낸 구성도, 8 is a configuration diagram showing a state in which the
도 9는 도 6에 도시된 유체 에너지 변환장치의 회전체(100)를 상측에서 바라 본 모습을 나타낸 사시도,9 is a perspective view showing a state of the
도 10은 도 6에 도시된 무한궤도 로프(10)의 구성도,FIG. 10 is a configuration diagram of the
도 11은 도 6에 도시된 회전체(100)의 외부에 분리된 발전기(133)에 의해 회전 운동 에너지를 전기에너지로 변환하는 동작을 설명하기 위한 구성도,FIG. 11 is a configuration diagram for describing an operation of converting rotational kinetic energy into electrical energy by a
도 12는 도 6에 도시된 회전축(120)의 동력을 상기 회전체(100)에 일체형으 로 발전기가 결합된 상태를 나타낸 단면도, 12 is a cross-sectional view showing a state in which the power generator of the
도 13은 도 12에 도시된 회전체(100)를 나타낸 사시도,13 is a perspective view of the
도 14는 도 12에 도시된 회전체(100)의 내부에서 선기어 및 유성기어의 톱니가 맞물려 회전하면서 일체형으로 결합된 발전기(133)에 의해 회전 운동 에너지를 전기에너지로 변환하는 동작을 설명하기 위한 구성도, FIG. 14 illustrates an operation of converting rotational kinetic energy into electrical energy by the
도 15는 도 6에 도시된 무한궤도 로프(10)의 끝단에 롤러(182)가 설치된 다른 실시 예를 나타낸 도면,15 is a view showing another embodiment in which the
도 16은 도 6에 도시된 무한궤도 로프(10)의 끝단에 롤러(182)가 설치된 또 다른 실시 예를 나타낸 도면,16 is a view showing another embodiment in which the
도 17은 도 6에 도시된 유체받이(20)의 실시 예를 나타낸 도면으로,17 is a view showing an embodiment of the fluid receiving 20 shown in FIG.
도 17a는 깔대기 형상의 유체받이(210)를 나타낸 도면이고,17A is a view illustrating a funnel-shaped
도 17b는 연결관(222)이 부착된 깔대기 형상의 유체받이(220)를 나타낸 도면이고,17B is a view showing the funnel-shaped fluid receiver 220 to which the
도 17c는 깔대기 결합형 유체받이(230)를 나타낸 도면이고,Figure 17c is a view showing the funnel-coupled fluid receiving 230,
도 17d는 낙하산 형상의 유체받이(240)를 나타낸 도면이고,17D is a view showing the
도 17e는 접철식 깔대기형(우산형) 유체받이(250)를 나타낸 도면이다.FIG. 17E illustrates a folding funnel (umbrella)
도 18 내지 도 20은 본 발명의 유체의 운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하는 장치를 각각 다른 장소에 설치한 모습을 나타낸 실시 예로서,18 to 20 is an embodiment showing a state in which the devices for converting the kinetic energy of the fluid of the present invention into rotational kinetic energy are installed in different places, respectively,
도 18은 폭포수를 이용한 에너지 변환 장치의 예를 나타낸 도면이고,18 is a diagram illustrating an example of an energy conversion device using a waterfall.
도 19는 강물을 이용한 에너지 변환 장치의 예를 나타낸 도면이고,19 is a view showing an example of an energy conversion device using a river,
도 20은 바람을 이용한 에너지 변환 장치의 예를 나타낸 도면이며,20 is a diagram illustrating an example of an energy conversion device using wind.
도 21의 (a)와 (b)는 좌우회전이 가능하게 회전체(100)를 설치한 모습을 나타낸 실시 예이다. 21A and 21B illustrate an example in which the
[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ][Description of Code for Major Parts of Drawing]
1 : 바다(조류) 10 : 무한궤도 로프1: Sea (bird) 10: Tracked rope
20 : 유체받이 21 : 관통구20: fluid receiving 21: through hole
22 : 유체받이 스토퍼 30 : 부력체22: fluid receiving stopper 30: buoyancy body
31 : 부력체 스토퍼 40 : 체인구슬31: buoyant body stopper 40: chain beads
100 : 회전체 101 : 부체100: rotating body 101: floating body
102 : 지지대 103 : 앵커102: support 103: anchor
110 : 지반고정판 111 : 측판110: ground fixing plate 111: side plate
112 : 회전날개 113 : 체인홈112: rotary blade 113: chain groove
114 : 삽입구 115 : 링기어114: insertion hole 115: ring gear
116 : 베어링 117 : 지지판116: bearing 117: support plate
118 : 고정키 120 : 회전축118: fixed key 120: rotation axis
121 : 선기어 122 : 유성기어121: sun gear 122: planetary gear
123 : 회전축 130 : 체결부123: rotation axis 130: fastening portion
131 : 스프로킷 132 : 체인131: sprocket 132: chain
133 : 발전기 134 : 회전자133: generator 134: rotor
135 : 스프로킷 135: Sprocket
180 : 부력체 181 : 지지대180: buoyant body 181: support
182 : 롤러 183 : 회전축182: roller 183: rotation axis
184 : 태양전지판 185 : 발광등184: solar panel 185: luminous lamp
210 : 깔대기 형상의 유체받이 220 : 깔대기 형상의 유체받이210: funnel-shaped fluid receiver 220: funnel-shaped fluid receiver
221 : 몸체부 222 : 연결관 221
230 : 깔대기 결합형 유체받이 231 : 깔대기 형상의 유체받이230: funnel-coupled fluid receiving 231: funnel-shaped fluid receiving
240 : 낙하산 형상의 유체받이 241 : 몸체부240: fluid chute in the form of parachute 241: body portion
242 : 로프 243 : 로프 결합구242: rope 243: rope coupler
250 : 접철식 깔대기형(우산형) 유체받이 251 : 몸체부250: folding funnel (umbrella) fluid receiving 251: body portion
300 : 기구 301 : 태양전지 및 조명부300: apparatus 301: solar cell and lighting unit
310 : 회전부 311 : 케이블 310: rotating part 311: cable
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