KR100303968B1 - 조수간만의차를이용한동력발생장치및방법 - Google Patents

Abstract

본 고안은 조수의 간만의 차에 의한 Energy를 이용하여 원하는 높이에 바다물을 양수하여 낙차를 만들어 수력발전을 하려는 것으로서, 현대 문명에서 Energy문제는 절대적이다. 원자력이나 화력은 많은 비용이 들 뿐만 아니라 공해도 심각하다. 이에 반하여 본 고안은 비용이 들지 않고 공해가 전혀 없다.

본 고안은 조수 간만의 차가 큰 바다에 4개의 기둥을 단단히 박아 이에 bouy를 설치하여(밀물 때는 bouy를 비워서 부력을 이용하고 썰물 때는 물을 채워 중력을 이용함) bouy의 상하 직선 운동을 4개의 체인으로 구동축(2)에 연결하여 회전운동으로 바꾼다음 이를 펌프를 이용하여 원하는 높이에 바다물을 양수하여 낙차를 만들어 수력 발전을 하도록 고안된 것이다.

(100t≒m³의 bouy 50x50이나 50x100, 100x100 등으로 설치하는 것으로 기록했으나 그 크기나 규모는 현지사정과 합리성에 입각하여 적의 조정할 수 있슴).

Description

조수간만의 차를 이용한 동력발생장치 및 방법

본 발명은 조수간만의 차이를 이용한 동력발생장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 조수에 의해 상하 운동하는 부유체의 운동력을 구동원으로 하여 지상의 장치에 동력을 공급하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래, 해수를 에너지원으로 이용한 것으로는 조력발전이 대표적이다. 그러나, 조수간만 및 파도에 의한 해수의 높낮이의 차이를 일차적인 에너지원으로 이용하여 동력을 필요로 하는 외부의 장치 - 가령, 양수펌프 - 에 필요한 동력을 공급하는 장치나 방법은 아직 개발되어 있지 않다.

그러므로, 본 발명은 조수의 차이 및 파도로 인한 해수의 높낮이 변화를 에너지원으로 이용할 수 있는 장치 및 방법을 제공함으로써, 새로운 에너지원을 확보하고, 이 에너지원의 효율적 이용을 도모함과 동시에 환경 오염의 우려가 없는 청정 시스템의 기반을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1도는 본 발명의 조수간만의 차를 이용한 동력발생장치 전체를 도시한 사시도이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동력발생장치는 해저 바닥에 삽입되어 수직 고정된 복수개의 기둥, 상기 기둥의 상부에서 각 기둥간을 단단히 연결하는 상부프레임, 베어링을 통해 상부프레임에 고정되어 상기 각 상부프레임의 전방에 설치되며, 각각의 양단이 베벨기어를 통해 연결된 구동축, 상기 구동축의 대략 중앙부에 설치된 상부구동체, 상기 구동축의 상부구동체를 중심으로 그 한편 혹은 양편에 설치된 적어도 하나 이상의 제1구동부, 상기 기둥의 하부에서 각 기둥간을 단단히 연결하는 하부프레임, 상기 하부프레임의 전방에 상기 상부구동체와 수직으로 동일한 위치에 설치된 하부구동체, 상기 상부구동체 및 상기 하부구동체를 수직 연결하는 체인 및 상기 체인에 견고히 고정되어 수평 상태를 유지하는 부유체를 기본 구성으로 하고 있다.

본 발명의 동력발생장치는, 기둥내의 해수의 유출로 부유체가 하향하여 체인의 궤도운동에 따른 구동축의 회전으로 제1구동부를 일방향으로 구동시키고, 기둥내의 해수의 유입으로 부유체가 상향하여 체인의 궤도운동에 따른 구동축의 회전으로 제1구동부를 상기 일방향과 반대방향으로 구동시킴으로써 해수의 상승 및 하강을 이용하여 신규한 에너지원을 확보하는 것을 기본 원리로 하고 있다.

이상 기술한 본 발명의 특징을 구현한 동력발생장치의 일례를 제1도를 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 동력발생장치는, 해저 바닥에 삽입되어 수직 고정된 4개의 기둥(1), 이 기둥의 상부에서 기둥간을 단단히 연결하는 4개의 상부프레임(7), 기둥의 하부에서 기둥간을 단단히 연결하는 4개의 하부프레임(7′)을 기본 구조로 하고 있다.

먼저, 상부 구조에 대해서 설명하면, 각 상부프레임(7)의 전방에는 그 길이방향을 따라 4개의 구동축(2)이 배설되어 있으며, 이들 구동축(2)은 대응하는 상부프레임(7)에 베어링(5)을 통해 고정되어 있고, 구동축(2)끼리는 그 양단에서 다른 구동축(2)과 가령, 베벨기어(8)와 같은 연결부재를 통해 작동적으로 연결되어 있다. 베어링(5)은 후술하는 것과 같이 구동축(2)의 회전운동을 원활히 해주는 역할도 한다. 도면에 도시된 일례에서, 전방 구동축(2)의 대략 중앙부에 위치하여 그리고, 두 베어링(5) 사이에는 상부기어(3)가 설치되어 있으며, 상부기어(3)를 중심으로 그 양편에는 두 개의 구동기어(9,9′)가 구동축(2)에 끼워 맞추어져 있다. 구동기어(9,9′)는 풀리나 벨트를 통하여 외부의 양수장치, 가령 펌프(10,10′)와 연결되어 있다. 그리고, 상부기어(3)와 좌측구동기어(9)사이 및 상부기어(3)와 우측구동기어(9′)사이에 일방향클러치(14,14′)가, 또한, 이들 구동기어(9,9′)와 베벨기어(8)사이에도 일방향클러치(14A, l4B)가 배설되어, 구동축(2)의 임의의 일방향 회전시 한쪽의 구동기어(9,9′)에만 회전력이 전달되는 구조로 되어 있다. 한편, 펌프(10,10′)의 입력라인은 후드밸브를 통해 양수 대상인 해수에 연결되어 있으며, 출력라인은 양수된 해수를 저장하기 위한 저수조에 연결되어 있다.

다음, 본 발명의 구동장치의 각 하부프레임(7′)의 대략 중앙부 전방에는 상부기어(3)와 동일한 수직면상에 하부기어(4′)가 설치되어 있으며, 이들 하부기어(4′)는 베어링(5′)사이에 끼워진 중간축(12)에 의해 지지되어 회전가능한 상태로 하부프레임(7′)에 지지되어 있다.

본 발명의 특징을 이루는 부유장치는 부유체(11), 연결고리(6) 및 체인(4)으로 구성된다. 체인(4)은 각각의 상부 및 하부기어(3,3′)에 연결되어 이들 기어를 지지점으로 기둥(1)의 길이방향으로 궤도운동을 수행한다. 부유체(11)는 단단한 연결고리(6)를 통해 체인(4)에 체결되어 있는데, 도시된 예에서는 4개의 연결고리에 의해 밸런스를 맞추어 수평상태를 유지하고 있다. 부유체(11)는 물에 뜰 수 있는 재질로 제작되는데, 그 내부에 미리 물을 절반 정도 채워 제작하여 적당한 비중을 가지도록하면, 해수에 의해 부유체(11)가 상승할 때 부력의 과도 영향으로 심한 출렁임이 생기는 것을 방지함과 동시에 수평 밸런스 상태를 계속 유지할 수 있는 장점이 있다.

이상 기술한 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 해수의 만조시 부유체(11)는 도면의 실선에 도시한 위치에서 수평 상태를 유지하고 있다 이때 부유체는 해수면상에 위치하도록 그 위치가 설정되는 것이 바람직하다. 해수의 간조로 썰물 현상이 일어나면, 해수가 빠져나가면서 점차 부유체(11)가 체인(4)을 따라 하향하게 되고, 체인(4)의 궤도운동으로 상부기어(3)가 회전하여 이에 삽입된 전방구동축(2)이 일방향으로 회전한다. 이때, 일방향클러치(14, 14A)는 구동축(2)을 연결한 상태이고, 일방향클러치(14′, 14B)는 구동축을 단절한 상태이므로, 도면의 우구동축, 후방구동축 및 좌구동축의 회전은 베벨기어(8)를 통해 전방구동축(2)으로 시계 반대 방향으로 전달되며, 이들 구동축의 회전력에 더하여 전방구동축의 클러치(14′)좌측부분의 회전력이 부가되어 구동기어(9)를 일방향으로 구동시키게 된다. 이와 같이 구동축의 회전력의 총합이 구동기어(9)와 펌프(10)에 일시에 전달됨으로써 강한 양수작용이 행해지며, 펌프(10)의 입력라인을 통해 유입된 해수가 저수조에 저장되게 된다. 다음에, 부유체(11)가 점선에 도달한 최하 위치에서 만조로 밀물이 시작되면, 부유체(11)가 상승하면서 체인(4) 및 구동축(2)을 반대방향으로 운동시키면서 전술한 것과 동일한 방법으로 구동기어(9′)를 회전시킨다. 이때에는 일방향클러치(14, 14A)가 전방구동축(2)좌측의 동력 전달을 단절한 상태이므로 도면의 좌구동축, 후방구동축 및 우구동축의 회전은 베벨기어(8)를 통해 전방구동축(2)으로 시계 방향으로 전달되며, 이들 구동축의 회전력에 더하여 전방구동축의 클러치(14)우측부분의 회전력이 부가된 상태로 구동기어(9′)를 전술한 일방향과 반대 방향으로 회전시킴으로써 펌프(10′)에 구동력을 전달하여 양수를 행하게 된다.

이상 기술한 본 발명의 원리는 해수의 운동을 토대로 한 것이므로, 파도에 의한 부유체의 상하운동을 마찬가지로 활용하여 지속적인 구동력을 전달하고 새로운 에너지원을 확보할 수 있다. 또한, 클러치와 같은 단속부재를 펌프내에 배설하거나 구동기어와 펌프 사이의 도관라인에 삼방향밸브를 두어 구동축에 있는 클러치의 구성을 생략하여도 무방하다. 나아가, 부유체의 하향이동 또는 상향이동의 일방만을 활용하여 구조를 간단히 하는 것도 생각할 수 있으며, 이 경우에는 펌프와 구동기어를 하나 설치하여도 좋다. 더욱, 상부기어(3), 하부기어(3′) 및 구동기어(9)는 강한 힘을 전달하도록 톱니바퀴형상의 통상의 임펠러를 사용하여도 좋다.

본 발명의 적용은 이상 기술한 실시예로서의 복수의 양수장치를 해저에 배설하여 저수된 다량의 해수를 이용한 수력발전 외에도, 펌프의 출력라인을 외부 힘을 필요로 하는 다른 동력수단에 연결한 방식의 활용등 대단히 광범위하다.

이상 기술한 본 발명은 조수의 차이 및 파도로 인한 해수의 높낮이 변화를 새로운 에너지원으로 이용할 수 있는 장치 및 방법을 제공하므로, 신규한 에너지원을 확보할 수 있음은 물론, 이 에너지원의 효율적 이용을 도모함과 동시에 환경 오염의 우려가 없는 청정 시스템의 기반을 제공하는 우수한 효과를 발휘한다.

Claims (3)

1. 조수간만의 차를 이용한 동력발생장치로서, 상기 장치는 해저 바닥에 삽입되어 수직 고정된 복수개의 기둥(1); 상기 기둥(1)의 상부에서 각 기둥간을 단단히 연결하는 상부프레임(7); 베어링(5)을 통해 각 상부프레임(7)에 고정되어 상기 각 상부프레임(7)의 전방에 설치되며, 각각의 양단이 베벨기어(8)를 통해 연결된 구동축(2); 상기 구동축(2)의 대략 중앙부에 설치된 상부구동체(3); 상기 구동축(2)의 상부구동체(3)를 중심으로 그 한편 혹은 양편에 설치된 적어도 하나 이상의 제1구동부(9,9′); 상기 기둥(1)의 하부에서 각 기둥간을 단단히 연결하는 하부프레임(7′), 상기 각 하부프레임(7′)의 전방에 상기 상부구동체(3)와 수직으로 동일한 위치에 설치된 하부구동체(3′); 상기 상부구동체(3) 및 상기 하부구동체(3′)를 수직 연결하는 체인(4);및 상기 체인(4)에 견고히 고정되어 기둥 사이에서 수평 상태를 유지하는 부유체(11);로 이루어진 것을 특징으로 하는 조수간만의 차를 이용한 동력발생장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1구동부(9,9′)는 적어도 하나 이상의 양수펌프(10,10′)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 조수간만의 차를 이용한 동력발생장치.
3. 기둥(1)내의 해수의 유출로 부유체(11)가 하향하여 체인(4)의 궤도운동에 따른 구동축(2)의 회전으로 제1구동부(9,9′)를 일방향으로 구동시키고, 기둥(1)내의 해수의 유입으로 부유체(11)가 상향하여 체인(4)의 궤도운동에 따른 구동축(2)의 회전으로 제1구동부(9,9′)를 상기 일방향과 반대방향으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 청구항 1기재의 장치를 이용한 조수간만의 차를 이용한 동력발생방법.

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