KR100695061B1 - 조력을 이용한 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조력(潮力)을 이용하여 전력을 생산하는 것에 관련된 것으로, 더욱 구체적으로는 바닷물의 흐름으로 회전하는 발전날개로부터 생성된 회전력을 이용하여 발전기를 가동시켜 전력을 생산하는 다수의 조력발전기가 부력체의 사이사이에 병렬로 설치되어 전력 생산에 소요되는 충분한 회전동력을 원활하게 공급하여 전력의 생산성이 획기적으로 증진될 수 있도록 하는 조력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 다수의 부력체 사이사이 전,후에 축설되는 다수의 동력축과, 상기 각각의 동력축 양측에 결합된 회전기어 사이에 결합되는 동력밸트와, 상기 동력밸트의 외측면에 설치되어 조력에 의해 자동으로 수평, 회전이동하는 다수의 발전날개와, 상기 동력밸트의 회전작동시 가이드롤러가 탈선방지부재를 통과하도록 하여 동력밸트가 회전기어로부터 탈선되지 않도록 유도하는 탈선방지수단과, 상기 동력밸트의 회전작동시 동력밸트에 설치된 다수의 호차가 쳐짐방지레일을 따라 슬라이딩 이송하도록 하는 동시에 선택적으로 쳐짐방지레일을 상부로 들어올려 동력밸트의 쳐짐을 방지하는 쳐짐방지수단을 구비시키므로써 이루어지는 것이다.

Description

조력을 이용한 발전장치{omitted}
도 1은 본 발명의 발전장치가 부력체에 설치된 상태의 종단면도
도 2는 본 발명의 발전장치가 부력체에 설치된 상태의 평면도
도 3은 본 발명의 발전장치가 부력체에 설치된 상태의 측면도
도 4는 본 발명 부력체의 분리상태도
도 5는 본 발명의 동력밸트 및 탈선방지수단의 사시도
도 6은 본 발명 도 1의 A-A선 단면도로서 동력밸트의 설치상태 측단면도
도 7은 본 발명 도 1의 B-B선 단면도로서 탈선방지수단 및 쳐짐방지수단의 설치상태 측단면도
도 8은 본 발명 발전날개의 작동상태 확대도
도 9는 본 발명 탈선방지수단의 설치상태 측면도
도 10은 본 발명 쳐짐방지수단의 측단면도
도 11은 본 발명 쳐짐방지수단의 작동상태 종단면도
도 12는 본 발명의 동력축을 이용한 동력 인출상태 일예시도
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1‥ 부력체 2‥ 연결대
10‥ 동력축 12‥ 회전기어
20‥ 동력밸트 21‥ 기어이
30‥ 발전날개 40‥ 탈선방지수단
50‥ 쳐짐방지수단 53‥ 견인대
본 발명은 조력(潮力)을 이용하여 전력을 생산하는 것에 관련된 것으로, 더욱 구체적으로는 바닷물의 흐름으로 회전하는 발전날개로부터 생성된 회전력을 이용하여 발전기를 가동시켜 전력을 생산하는 다수의 조력발전기가 부력체의 사이사이에 병렬로 설치되어 전력 생산에 소요되는 충분한 회전동력을 원활하게 공급하여 전력의 생산성이 획기적으로 증진될 수 있도록 하는 조력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 조력발전은 해수의 유속이 빠른 곳에 수차발전기를 설치하여 전기를 생산하는 것으로 저수지(조지)를 확보하기 위해 별도로 댐을 막을 필요가 없으며, 선박의 이동이 자유로움은 물론 어류의 이동을 방해하지 않고 주변 생태계에 영향을 주지 않는 환경친화적인 대체에너지 시스템이다.
상기 조력발전을 위한 해양은 통상 지구 표면적의 70%를 차지하고 있으며, 생명과 에너지의 근원이며 보고로서, 상기 해양을 이용한 조력발전은 21세기 들어 지구촌에 고갈되어 가는 화석연료나 석유및 천연가스 등의 부존 자원의 고갈을 대비할 수 있는 유일한 방안으로 추진되고 있는 실정이다.
상기한 바와 같이 바닷물의 흐름을 이용하여 발전을 하는 조력발전장치는 주로 밀물시 바닷물을 가두어 두었다가 필요시에 이를 배출시키면서 발전을 하도록 하거나 조수 간만의 차에 의해 발생되는 해수의 흐름을 이용하는 정도의 발전장치가 주류를 이루는 것이었다.
이러한 조력발전장치는 통상 바닷물에 떠 있을 수 있는 부력체에 회전날개와 발전기가 설치되므로써 밀물 및 썰물에 의한 강력한 조력이 상기 회전날개를 회전시키며, 이때 회전날개에서 생성된 회전력을 동력전달장치를 통해 발전기를 구동시키므로써 전력을 생산할 수 있는 기본적인 구조를 갖는 것이었다.
그러나, 종래의 조력발전장치는 대형으로 실물제작시 충분한 전력을 생산할 수 있을 정도의 회전력을 생성하지 못할 뿐만 아니라 원활한 작동을 보장할 수 없고, 밀물 및 썰물, 기타 기후여건에 따른 외력에 충분하게 견딜 수 있는 내구성을 확보할 수 없어 제대로 실용화되지 못하고 있는 실정이다.
이에 상기한 현실을 감안하여 본 발명의 출원인에 의해 선출원된 『특허출원 제2004-0114506호 명칭 조력을 이용한 발전장치』가 제안되고 있다.
그러나 상기 선출원 발명은 단일 부력체에 조력발전기가 단독으로 설치됨에 따라 전력을 생산함에 소요되는 충분한 양의 회전동력을 공급하는데 한계가 따르는 것이었다.
또한 회전스프라켓의 링크 부위가 조력에 의해 접철됨을 방지하는 접철방지구가 설치됨에도 불구하고 상기 회전스프라켓이 강력한 조력에 의해 접철되거나 스프라켓으로부터 탈선될 우려가 높아 전력생산에 차질을 빚게 되는 것이었다.
본 발명은 상기 선출원 발명에서 야기되는 일부의 개선점을 적극적으로 해소하기 위한 방안으로, 선출원 발명에 연속되는 개량발명에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 부력체의 사이사이에 다수의 조력발전기를 병렬상태로 설치하여 전력을 생산함에 충분한 조력을 제공받아 전력의 생산량을 획기적으로 향상시킬 수 있도록 하고, 상기 조력발전기를 구성하는 다수의 발전날개를 동력밸트에 일체로 형성하여 강력한 조력에도 불구하고 동력밸트가 접철되거나 탈선됨을 방지하여 전력생산에 만전을 기할 수 있도록 하는 기술을 강구하므로써 이루어진다.
본 발명의 기술적과제를 효과적으로 달성하기 위한 바람직한 실시예의 구성에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 발전장치를 구성하는 핵심적인 기술적 구성은 다수의 부력체(1) 사이사이 전,후에 축설되는 다수의 동력축(10)과, 상기 각각의 동력축(10) 양측에 결합된 회전기어(12) 사이에 결합되는 동력밸트(20)와, 상기 동력밸트(20)의 외측면에 설치되어 조력에 의해 자동으로 수평, 회전이동하는 다수의 발전날개(30)와, 상기 동력밸트(20)의 회전작동시 가이드롤러(45)가 탈선방지부재(43)를 통과하도록 하여 동력밸트(20)가 회전기어(12)로부터 탈선되지 않도록 유도하는 탈선방지수단(40)과, 상기 동력밸트(20)의 회전작동시 동력밸트(20)에 설치된 다수의 호차(56)가 쳐짐방지레일(55)을 따라 슬라이딩 이송하도록 하는 동시에 선택적으로 쳐짐방지레일(55)을 상부로 들어올려 동력밸트(20)의 쳐짐을 방지하는 쳐짐방지수단(50)으로 이루어짐을 알 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 구성을 통상의 지식을 가진 자에 의거 용이하게 실시할 수 있도록 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 조력발전기(G)가 바닷물에 부양되도록 하는 부력체(1)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 바닷물에 뜰 수 있는 충분한 부력을 구비하며, 상기 부력체(1)는 일정간격으로 다수개가 배치됨에 따라 상기 각각의 부력체(1) 사이사이에는 다수의 조력발전기(G)가 병렬로 설치될 수 있어 전력을 생산함에 따른 충분한 조력을 제공받아 보다 원활한 전력생산이 가능함은 물론 전력의 생산량을 극대화시킬 수 있는 특별함을 제공한다.
상기 부력체(1)는 강력한 풍량이나 파도 등에 의해 분리되거나 파손됨을 방지하도록 상부면에 각각 다수의 연결대(2)가 일체로 연결되어 견고함을 유지하며, 특히 다수의 부력체(1) 가운데 중앙에 배치되는 부력체(1)는 분리될 수 있도록 등분된다.
이는 상기 부력체(1)를 분리할 경우 조력발전기(G)가 개별적으로 분리되므로써 운반 및 이동에 따른 편의성을 제공할 수 있으며, 현장에 도착하면 마주하는 플랜지부(3)를 볼팅 등과 같은 체결방법을 통해 간편하게 일체로 연결하므로써 전력을 생산함에 무리가 없게 된다.
또한 상기 부력체(1)의 사이사이 전,후에는 도 1과 같이 내측에 설치되는 조력발전기(G)에 외력(바람, 풍랑 등)이 가해짐을 차단하는 차단막(4)이 수직으로 설치된다.
이러한 부력체(1)의 사이사이 전,후에는 각각 다수의 동력축(10)이 부력체(1)에 고정된 회전지지구(11)에 의해 회전 자유롭게 설치되고, 상기 동력축(10)에는 일정거리만큼 이격되게 한 쌍의 회전기어(12)가 결합되며, 이 회전기어(12)에는 동력밸트(20)가 결합되므로써 상기 동력밸트(20)의 회전작동에 따라 동력축(10)이 회전하면서 일정한 회전동력을 생성한다.
여기에서 상기 동력밸트(20)는 내측면 양측에 다수의 기어이(21)가 등간격으로 돌출 형성되며, 상기 기어이(21)는 회전기어(12)와 치합되므로써 상기 회전기어(12)의 회전작동에 따라 동력밸트(20)가 회전구동력을 발생한다.
따라서 상기 동력밸트(20)는 종래의 이송체인에 비해 중간중간에 연결부위(링크)가 존재하지 않아 별도의 접철방지구를 구비하지 않더라도 접철되거나 또는 회전기어(12)로부터 기어이(21)가 탈선됨을 효과적으로 방지하여 더욱 확실한 전력생산을 보장하는 본 발명의 특징부를 구성한다.
즉 상기 동력밸트(20)에 설치되는 발전날개(30)에 강력한 조력이 가해지더라도 동력밸트(20)는 자체적으로 회전함에 무리가 없음은 물론 발전날개(30)가 상부로 제껴지면서 접철되는 일이 없어 더욱 효과적인 발전이 이루어진다.
이러한 동력밸트(20)에 회전력을 제공하는 다수의 발전날개(30)는 동력밸트(20)의 외측면을 따라 등간격으로 설치되며, 이 발전날개(30)는 밀물 및 썰물의 조력에 의해 자동으로 어느 한 방향으로 수평, 회전이동하면서 동력밸트(20)를 구동시키는 역할을 한다.
따라서 상기 부력체(1)가 바닷물에 떠 있는 상태에서 밀물 및 썰물에 의한 조력이 도 8에 도시된 바와 같이 발전날개(30)에 작용하면 강력한 조력에 의해 발전날개(30)는 수평이송하게 되고, 상기 발전날개(30)의 수평이송에 따라 동력밸트(20)는 연동적으로 이송 및 회전하며, 상기한 동력밸트(20)의 가동에 따라 동력축(10)은 일정한 회전동력을 발생한다.
그러므로 다수의 조력발전기(G)를 구성하는 각각의 동력축(10)에서 인출한 고회전동력을 이용하여 도 12와 같이 별도의 메인동력축(10a)을 가동시킨 후 상기 메인동력축(10a)에 인출하고자 하는 동력개소만큼 밸트(10-2) 및 체인 등의 동력전달부재를 연속적으로 연결하여 회전동력을 가속시킨 후 상기 가속된 회전동력을 이용하여 선택적으로 다수의 발전기를 가동시켜 전력을 양산할 수 있게 된다.
여기에서 본 발명은 4개소에서 동력을 인출할 수 있도록 실시된 것으로, 메인동력축(10a)에 4개의 원동풀리(10-1)를 설치하고 이 원동풀리(10-1)에 각각 밸트(10-2)로 연결되어 가속 회전하는 가속축(10-3)을 이격 설치하며, 상기 가속축(10-3)에 결합된 종동풀리(10-4)는 연속적으로 밸트(10-2) 전달을 통해 다음 가속축(10-3)을 가속시키므로써 더욱더 가속된 회전동력을 얻을 수 있게 된다.
즉 상기한 동력인출의 개소 및 연속적으로 가속되는 가속축(10-3)의 갯수는 선택적으로 실시될 수 있는 것으로, 본 발명에서 실시된 것에 반드시 한정되지 않는다.
또한 조수간만의 차에 따라 조류의 세기가 약해지면 공지된 클러치 조작을 통해 4개소로 인출하던 동력을 차단하여 2~3개소로 줄이면 다수의 조력발전기(G) 전체에 무리를 주지 않고 원활한 동력을 인출할 수 있게 된다.
한편, 이와 같은 본 발명은 실물제작시 대형으로 제작함에 따라 동력밸트(20)가 회전기어(12)로부터 탈선하면서 원활한 작동이 이루어지지 못함을 감안하여 동력밸트(20)의 탈선을 방지하는 별도의 탈선방지수단(40)이 제공된다.
이를 위한 탈선방지수단(40)은 동력밸트(20)에 일체로 설치된 가이드롤러(45)가 탈선방지부재(43)를 통과하도록 유도하여 상기 동력밸트(20)가 회전기어(12)로부터 탈선됨을 방지하는 것으로, 회전기어(12)에 인접된 동력밸트(20)의 내측 상,하부에 탈선방지프레임(41)(41a)이 각각 부력체(1)에 고정되게 설치된다.
이때 상기 탈선방지프레임(41)(41a)은 하부로 쳐짐을 방지하도록 전체적으로 상향으로 만곡지게 형성됨이 바람직하다.
상기 탈선방지프레임(41)(41a)의 양측 저부 및 상부에는 롤러이송로(42)가 형성된 탈선방지부재(43)가 일체로 부착되고, 상기 롤러이송로(42)는 가이드롤러(45)의 입,출이 용이하도록 양측이 외향으로 벌어지는 형태로 제작된다.
또한 상기 탈선방지부재(43)에 안내되는 다수의 가이드롤러(45)는 동력밸트(20)의 내측면에 일체로 설치됨에 따라 동력밸트(20)의 회전작동시 상기 가이드롤러(45)는 탈선방지부재(43)의 롤러이송로(42)를 통과하면서 동력밸트(20)가 회전기어(12)와 동일선상으로 위치하도록 유도하므로써 대형으로 제작함에도 동력밸트(20)가 회전기어(12)로부터 탈선됨을 효과적으로 방지하여 동력축(10)이 실용가능한 충분한 회전동력을 발생할 수 있게 된다.
한편, 대형으로 제작시 동력밸트(20)가 과도한 자중에 의해 하부로 쳐짐에 따라 원활한 작동이 이루어지지 못함을 방지하기 위한 수단으로, 별도의 쳐짐방지 수단(50)을 제공한다.
이러한 쳐짐방지수단(50)은 동력밸트(20)의 회전작동시 동력밸트(20)의 내측면 중앙에 일체로 부착된 다수의 호차(56)가 쳐짐방지레일(55)을 따라 슬라이딩 이송하도록 함은 물론 이와 동시에 상기 쳐짐방지레일(55)이 하부로 쳐질 경우 이를 상부로 들어올려 동력밸트(20)가 쳐짐을 근본적으로 방지하게 된다.
이를 위한 쳐짐방지수단(50)의 구성은 동력밸트(20)의 내측 하부에 등간격으로 다수의 견인지지프레임(51)이 부력체(1)에 고정 설치되고, 이 견인지지프레임(51)은 하부로 쳐짐을 방지하도록 상향으로 만곡지게 형성된다.
상기 견인지지프레임(51)의 중앙 양측에는 가이드홀더(52)가 일체로 부착되고, 이 가이드홀더(52)에는 연결부재(53a)에 의해 일체화 연결된 견인대(53)가 상,하 이송가능하게 결합되며 상기 견인대(53)의 저부에는 레일지지대(54)가 부착되고 이 레일지지대(54)에는 쳐짐방지레일(55)이 일체로 부착된다.
따라서 상기 쳐짐방지레일(55)에는 동력밸트(20)의 내측면에 일체로 설치된 다수의 호차(56)가 결합되고, 상기 호차(56)는 가이드홈(55a)을 따라 슬라이딩 이송하므로써 동력밸트(20)는 과도한 하중에도 불구하고 하부로 쳐지지 않고 원활하게 작동할 수 있게 된다.
이때 상기 쳐짐방지수단(50)은 동력밸트(20)의 쳐짐을 방지하는 동시에 설령 하부로 쳐짐이 발생되더라도 이를 상부로 들어올릴 수 있는 기능을 겸할 수 있게 된다.
이를 위해 상기 견인대(53)는 견인지지프레임(51)에 입설된 고정대(51a)에 회전 가능하게 결합된 활차(57)를 경유하여 중량물을 들어올리거나 끌어당기는 역할을 하는 윈치에 감겨진 와이어(58)와 일체로 연결되므로써 선택적으로 상기 윈치를 가동하면 와이어(58)가 당겨지면서 견인대(53)를 상부로 끌어 올려 결국에는 하부로 쳐진 상태의 쳐짐방지레일(55)을 상부로 들어올리므로써 동력밸트(20)가 상부로 이동할 수 있게 된다.
즉 본 발명은 조력을 이용하여 동력밸트(20)를 회전시켜 동력축(10)이 회전동력을 발생하며, 이 회전동력으로 발전기를 가동하여 전력을 생산할 수 있음은 물론 이러한 과정에서 탈선방지수단(40)에 의해 동력밸트(20)가 탈선을 효과적으로 방지하며, 쳐짐방지수단(50)에 의해 동력밸트(20)의 쳐짐을 방지하여 더욱 원활한 작동을 보장하므로써 대형으로 실제작시 전력을 생산함에 무리가 없게 됨은 자명하다.
본 발명은 부력체의 사이사이에 병렬로 설치된 다수의 조력발전기가 동시다발적으로 가동하므로써 전력 생산에 충분한 조력을 확보하여 전력의 생산량을 극대화할 수 있는 효과를 제공한다.
또한 조력에 의해 회전하면서 회전동력을 발생시키는 다수의 발전날개가 동력밸트에 일체로 형성되므로써 상기 발전날개에 강력한 조력이 가해지더라도 동력밸트가 접철, 탈선됨을 미연에 방지하여 더욱 효율적인 전력생산이 이루어질 수 있게 된다.

Claims (6)

  1. 바닷물에 뜰 수 있는 다수의 부력체(1) 사이사이 전,후에 회전 가능하게 축설되는 다수의 동력축(10)과;
    상기 각각의 동력축(10) 양측에 결합된 회전기어(12) 사이에 결합되는 동력밸트(20)와;
    상기 동력밸트(20)의 외측면을 따라 등간격으로 설치되고 밀물, 썰물의 조력에 의해 자동으로 수평, 회전이동하는 다수의 발전날개(30)와;
    상기 동력밸트(20)의 회전작동시 가이드롤러(45)가 탈선방지부재(43)를 통과하면서 동력밸트(20)가 회전기어(12)로부터 탈선되지 않도록 유도하는 탈선방지수단(40)과;
    상기 동력밸트(20)의 회전작동시 동력밸트(20)에 부착된 다수의 호차(56)가 쳐짐방지레일(55)을 따라 슬라이딩 이송하도록 하는 동시에 선택적으로 쳐짐방지레일(55)을 상부로 들어올려 동력밸트(20)의 쳐짐을 방지하는 쳐짐방지수단(50)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 조력을 이용한 발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    일정간격으로 배치되는 다수의 부력체(1)는 각각 연결대(2)로 일체화 연결되며, 상기 부력체(1) 가운데 중앙의 부력체(1)는 운반이 용이하도록 분리형으로 제 작된 후 현장에서 즉석으로 조립가능한 것을 특징으로 하는 조력을 이용한 발전장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    동력밸트(20)는 내측면 양측에 다수의 기어이(21)가 돌출 형성되고 , 상기 기어이(21)는 동력축(10)에 결합된 회전기어(12)와 치합되어 회전구동하는 것을 특징으로 하는 조력을 이용한 발전장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    탈선방지수단(40)은 회전기어(12)에 인접된 동력밸트(20)의 내측 상,하에 쳐짐을 방지하도록 상향으로 만곡진 탈선방지프레임(41)(41a)이 부력체(1)에 고정 설치되고, 상기 탈선방지프레임(41)(41a)의 양측 저부 및 상부에 롤러이송로(42)가 형성된 탈선방지부재(43)가 부착되며, 상기 탈선방지부재(43)는 동력밸트(20)의 회전작동시 동력밸트(20)의 내측면에 설치된 다수의 가이드롤러(45)가 롤러이송로(42)를 통과하면서 동력밸트(20)의 탈선을 방지하는 것을 특징으로 하는 조력을 이용한 발전장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    쳐짐방지수단(50)은 동력밸트(20)의 내측 하부에 등간격으로 상향으로 만곡진 다수의 견인지지프레임(51)이 부력체(1)에 고정 설치되고, 상기 견인지지프레임(51)의 중앙 양측에 부착된 가이드홀더(52)에는 상,하 이송 가능하게 견인대(53)가 결합되며, 상기 견인대(53)의 하부에 부착된 레일지지대(54)에 쳐짐방지레일(55)이 일체로 부착되는 한편, 상기 쳐짐방지레일(55)에는 동력밸트(20)의 내측면 중앙에 일체로 입설된 다수의 호차(56)가 가이드홈(55a)을 따라 슬라이딩 이송하면서 동력밸트(20)의 쳐짐을 방지하는 것을 특징으로 하는 조력을 이용한 발전장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    견인대(53)는 중량물을 들어올리거나 끌어당기는 윈치에 감겨진 와이어(58)가 견인지지프레임(51)에 입설된 활차(57)를 경유하여 일체로 연결되고, 상기 견인대(53)는 윈치의 선택적인 작동에 따라 상부로 이송하면서 하부로 쳐진 쳐짐방지레일(55)을 상부로 들어올리는 것을 특징으로 하는 조력을 이용한 발전장치.
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