KR100967121B1 - 조력 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조력 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바다와 인접한 하천의 하류에 해수의 유출입을 이용하여 전기에너지를 생산하는 조력 발전 장치에 관한 것이다.

본 발명의 조력 발전 장치는, 조력발전장치에 있어서, 회전날개부; 상기 회전날개부가 일측에 구비된 회전축; 상기 회전축의 양측이 결합된 지지벽; 상기 회전축과 연결되어 상기 회전축의 회전력을 전기에너지로 변환하는 발전수단;를 포함하여 이루어지되, 상기 회전날개부는, 상기 회전축에 다수의 회전날개의 일측이 구비되고, 상기 회전날개의 양측에 복수개의 측면판이 구비되며, 상기 회전날개의 끝단부에 다수의 안착부 일측이 구비되고, 상기 안착부 타측은 인접된 안착부와 타측과 결합되어 테이퍼형태로 구비되며, 상기 안착부끼리 결합된 테이퍼 형태의 끝단에 안내날개가 회동수단으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 또한, 바닷물이 유입과 유출시 양방향으로 발전이 가능 발전할 수 있는 횟수가 2배로 증대되는 효과가 있다.

조력, 발전, 회전, 장착, 개폐

Description

조력 발전 장치{Tidal power generation system}

본 발명은 조력 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바다와 인접한 하천의 하류에 해수의 유출입을 이용하여 전기에너지를 생산하는 조력 발전 장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술의 조력발전장치를 개략적으로 도시한 도면.

상기 도 1 을 참조하여 선출원된 공개특허 10-2003-0021164호(발명의 명칭: 조력발전장치)의 구조를 살펴보면, 해안의 만을 가로막아 바닷물을 주로 채우는 제1수문(116)과 보조적으로 채워지게 제3수문(118)을 형성하면서 수위를 감지하게 제1센서(120)를 설치한 대저수조(104)와, 상기 대저수조(104) 일측에 일정 비율의 크기로 바닷물을 배출하거나 채우는 제2수문(122)과 대저수조(104)와의 수위조절용 제4수문(124)을 구비하면서 수위를 감지하게 제2센서(136)를 설치한 소저수조(106)와, 상기 대저수조(104)와 소저수조(106)의 전면에 형성되고, 상기 설정된 정보에 의해 제어되어 전기를 발생시키는 통상적인 낙차형성장치(108), 발전수차(100), 발전(112), 제어부(14)로 이루어지고, 상기 대저수조 (104)와 소저수조(106)가 5 : 1의 유량을 가지도록 형성하고, 상기 대수조부(104)와 소저수조(106)의 유량으로 교 호로 발전하게 구성시킨 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 공개특허 10-2003-0021164호는 상기 대수조 및 상기 저수조에 물을 채워 일측방으로 상기 물을 배출하면서 발전수차를 회전하여 발전하는 방식으로써 한쪽방향으로만 발전을 할 수 있다. 따라서, 밀물 또는 썰물 어느 하나의 조건일때만 발전을 할 수 있어 하루중 반 미만의 시간만 발전할 수 있는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 바닷물이 유입과 유출시 양방향으로 발전이 가능한 조력발전장치를 제공하는데 있다.

아울러, 본 발명의 제 2 목적은 개폐장치가 구비되어 역풍을 차단하고 순풍만이 회전날개부에 접촉되어 풍력에 의하여 발전력이 증대되는 조력발전장치를 제공하는데 있다.

그리고, 본 발명의 제 3 목적은 회전날개부로의 바닷물의 유출입을 차단하는 조력발전장치를 제공하는데 있다.

특히, 본 고안의 또 다른 목적은 하기 고안의 상세한 설명으로부터 당업자에게 명백하게 드러날 것이다.

따라서 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 조력발전장치는, 조력발전장치에 있어서, 회전날개부, 상기 회전날개부를 관통하여 양말단부가 소정의 길이만큼 양측으로 돌출된 원기둥 형상의 회전추, 상기 회전축의 양측으로 돌출된 부분과 결합되어 회전축이 관통하고 있는 회전날개부를 지지하고 있는 지지벽, 상기 지지벽의 상부에 아치형채로 형성된 지지프레임, 상기 지지프레임의 상수에 구비되어, 역풍을 차당하고 순풍만이 회전날개부와 접촉되도록 하는 개폐장치, 상기 지지벽의 양측에 각각 구비되어, 상기 회전 날개부로의 유량의 유입을 제어하는 유량 제어부, 및 상기 회전축으로부처 회전력을 전달받아 전기 에너지를 발생시키는 발전수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 개폐장치는 아치형태의 상기 지지프렝미을 따라 상부에 구비된 개폐막과, 상기 개폐막의 외주면에 구비된 회전봉과, 상기 회전봉에 회전력을 전달하는 모터와, 상기 모터의 작동을 제어하는 제어부를 구비하여, 상기 제어부에 의한 모터의 제어에 따라 개폐막을 열고 닫음으로써, 역풍을 차단하고 순풍만을 상기 회전 날개부에 접촉되도록하는 것이 바람직하다.

상기 회전란개부는 두쌍의 판이 각 모서리 부분에서 결합되어 형성됨에 따라 다이아몬드 형상의 단면을 가지며, 상기 두쌍의 판 중 한쌍의 판이 이루는 예각의 꼭지부분이 상기 회전축의 외주면에 접촉되는 복수의 회전날개와, 상기 두쌍의 판중 한쌍의 판에 해당하며, 상기 예각과 마주보게 하는 또 다른 예각을 형성시키며, 유량과 직접 접촉하여 상기 회전 날개부를 회전시키는 한쌍의 안착부와 상기 안착부에 의해 상기 각 회전날개마다 형성되는 복수의 예각 외부를 따라 회전날개의 양측에 결합된 원형의 측면판과, 상기 안착부에 의해 형성되는 예각의 내부 꼭지부분에 회동수단인 힌지에 의해 결합되어, 상기 회전 날개의 사각 내부에서 회동하면서, 물의 유입방향과 반대방향에 구비된 안착부로 물의 유출을 차단하는 안내날개를 구비하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 유량 제어부는 상기 지지벽으로부터 연장되어 구비된 개폐문과, 일단이 상기 개폐문의 타단과 결합하여, 상기 회전 날개부로 물이 유입되도록 유도하는 유량 유도벽과, 상기 개폐문 선단의 내측과 외측에 그 일단이 연결된 와이어, 상기 와이어의 타단에 연결된 권취부와, 상기 권취부를 회전시킴으로써, 상기 권취부와 연결된 와이어를 권취부에 권취시키는 회동모터와, 상기 회동모터의 구동으로 상기 권취부에 와이어를 감고 물음으로써 개폐문을 열고 닫아 상기 회전 날개부로의 물의 유입을 유도하고 차단하는 개폐수단을 구비하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 발전 수단은 상기 회전축에 장착되어 상기 회전축의 회전력을 전달받는 평기어인 동력기어와, 상기 동력기어가 전달받은 회전력의 방향을 전환하기 위하여 결합된 평기어인 발전기어와, 일단이 상기 발전기어와 결합되어 회전력을 전달받는 발전축과 상기 발전축의 타단과 결합되어 전달되는 회전력을 전기 에너지로 변환하는 발전기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는것이 더욱 바람직 하다.

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상술한 바와 같이, 본 발명의 조력 발전 장치는 바닷물이 유입과 유출시 양방향으로 발전이 가능 발전할 수 있는 횟수가 2배로 증대되는 효과가 있다.

아울러, 개폐장치가 구비되어 역풍을 차단하고 순풍만이 회전날개부에 접촉되어 풍력의 힘에 의해 상기 회전날개부의 회전이 더욱 강하게 회전할 수 있음으로 인해 보다 많은 발전력을 얻을 수 있는 효과가 있다.

그리고, 회전날개부로의 바닷물의 유출입을 차단하여 조력 발전 장치의 작동을 조절하기 수월한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 조력 발전 장치를 나타낸 평면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 조력 발전 장치에서 회전날개부를 나타낸 측면도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 조력 발전 장치에서 회전날개 및 이송날개를 나타낸 사시도이다.

또한, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 조력 발전 장치를 나타 낸 평면도이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 조력 발전 장치를 나타낸 사시도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 조력 발전 장치는 회전날개부(50)와, 회전축(20)과, 지지벽(10)과, 발전수단을 포함하여 이루어진다.

상기 회전날개부(50)는, 회전날개(51), 안내날개(53), 측면판(55)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 회전날개(51)는 다수개로 구비되어 상기 회전축(20)의 외주면을 따라 장착되어지고, 상기 안내날개는 상기 회전날개(51)의 끝단부에 구비되어진다.
복수개가 결합하여 회전 날개부(50)를 구성하는 회전날개(51)에 대하여 더욱 상세히 설명하며, 회전날개(51)는 두쌍의 판이 각 모서리 부분에서 서로 결합하여, 단면의 형상이 다이아몬드 구도를 형성하게 되는데, 상술한 두쌍의 판 중 한쌍의 판이 이루는 예각의 꼭지부분이 회전축(20)의 외주면에 접촉하여 결합되고, 나머지 한쌍의 판이 상기 예각과 마주보게 하는 또 다른 예각을 형성하면서 꼭지부분이 회전축의 외주면에 결합된 판의 모서리부분과 결합하게 된다.
즉, 회전날개(51)의 단면은 두쌍의 판이 결합되어 마주보는 한쌍의 예각과 둔각을 이루면서 다이아몬드 구조를 이루고 있다.
이때, 회전축(20)의 외주면과 접촉하게 하느 예각의 꼭지부분을 형성하는 한쌍의 판은 각각 다른 회전날개(51)의 판과 접촉하게 된다.

또한, 복수의 회전날개(51)가 결합된 회전 날개부(50)의 양측에 복수의 측면판(55)이 구비되고, 상기 회전축에 결합하지 않는 꼭지부분을 형성하는 한쌍의 판에 의해 형성되는 복수의 안착부(54)가 구비되어 진다.
여기서, 상기 안착부(54)는 전체적으로 일정두께의 직사각형 판형태로 구비되되, 다수의 빔 또는 봉이 그물 형태로 이루어진다. 이에따라, 상기 안착부(54)는 물의 유출입 가능하게된다.

아울러, 상기 안착부(54)끼리 상호 결합되어 테이퍼 형태로 이루어진 상기 테이퍼 형태의 끝단(내측 모서리)에 회동수단인 힌지(52)가 구비되고, 상기 힌지(52)에 안내날개(53)가 장착되어 상기 힌지(52)를 중심으로 회동가능하게 된다.

그러나, 상기 안내날개(53)의 회동시 상기 안착부(54)에 상기 안내날개(53) 가 안착되어 회동각도가 단속을 받는다.

한편, 상기 지지벽(10)의 상부에 아치형태의 지지프레임(60)이 구비되고, 상기 지지프레임(60)의 상부에 개폐장치가 구비되어, 상기 회전날개부(50)의 일측과 타측을 각각 개폐한다. 여기서, 상기 개폐장치는, 상기 회전날개 프레임(55)의 상부에 구비된 개폐막(63)과, 상기 개폐막(63)이 외주면에 구비된 회전봉(61)과, 상기 회전봉(61)에 회전력을 전달하는 모터(65)와, 상기 모터(65)의 작동을 제어하는 제어부(미도시)를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 개폐막(63)의 하부에 무게봉(64)이 더 구비되어 상기 개폐막(63)이 하부로 이동을 원할하게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 개폐장치에 의해 상기 지지프레임(60)의 일측과 타측을 개폐하게 되고, 이에따라, 상기 회전날개 프레임(55)의 상부 중 일측 방향과 타측 방향을 상기 개폐막(63)이 개폐하게 되어진다.

상기 회전축(20)은 원기둥 형상으로 양측이 지지벽(10)에 지지되어지고, 중앙부에 회전날개부(50)가 구비되어진다. 이때, 상기 회전날개부(50)가 물을 이동에 따라 회전시 상기 회전축(20)이 회전하게된다.

상기 지지벽(10)의 양측에 상기 회전축(20)의 양측이 장착되어진다.

또한, 상기 지지벽(10)의 양측 끝단에 유량유도벽(81)이 구비되어 상기 회전날개부(50)로 물이 유입되도록 유도하게된다.

그리고, 상기 지지벽(10)의 양측 중 일측과 타측에 유량제어부가 각각 구비되어, 상기 회전날개부(50)로의 유량의 유입을 제어한다.

이때, 상기 유량제어부는, 상기 지지벽(10)에 구비된 개폐문(63)과, 일측이 상기 개폐문(63)에 결합되고, 타측이 상기 유량유도벽(81)에 구비된 개폐수단인 액츄에이터(82) 포함하여 구성되고, 상기 에어 실린더에 의해 상기 개폐문(63)의 개폐가 이루어진다.

상기 발전수단은 동력기어(71)와, 발전기어(72)와, 발전축(73)과, 발전기(74)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 동력기어(71)는 상기 발전축(73)에 장착되어지고, 상기 동력기어(71)와 맞물림 기어결합되는 발전기어(72)가 상기 동력기어(71)의 상측부에 위치되어진다. 또한, 상기 발전기어(72)의 중심부가 발전축(73)에 장착되고, 상기 발전축은 발전기에 연결되어진다. 이때, 발전기(74)는 상기 이송프레임(40)의 상부에 구비되어지고, 상기 동력기어(71) 및 발전기어(72)는 평기어인 것이 바람직하다.

한편, 도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 조력 발전 장치를 나타낸 평면도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 조력 발전 장치를 나타낸 평면도이다.

상기 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이, 바람직한 다른 실시예로 상기 개폐수단은 상기 개폐문(63)의 내측과 외측에 각각 구비된 와이어(91)와, 상기 내측 과 외측에 각각 구비된 와이어(91)의 일측이 각각 권취되는 권취부(92)와, 상기 권취부(92)를 회동시키는 회동모터(93)를 포함하여 이루어진다. 그리하여, 상기 회동모터(93)의 회전력으로 권취부(92)로 와이어(91)를 권취시켜 상기 개폐문(63)을 개폐할 수 있게 되어진다.

또한, 상기 개폐문(63)의 내부에 수용부(미도시)가 형성되고, 상기 수용부로 물의 유출입을 제어하는 펌프(87)가 상기 개폐문(63)의 일측에 구비되어진다.

상기와 같이 구성된 본 고안의 바람직한 실시예의 작용 및 효과를 설명하면, 밀물과 썰물시 바닷물이 들어오고 나가는 하천의 하류에 복수개로 양측에 지지벽(10)이 설치되고, 상기 지지벽(10)의 양측부에는 회전축(20)의 양측이 장착된다.

여기서, 바람직하게 다른 실시예로 상기 지지벽(10)은 해안을 따라 수평이동 하는 자연적 조류의 이동길목에 설치할 수 있고, 여기에 한정되는 것은 아니다.

그리하여 상기 지지벽(10) 사이의 상기 회전날개부(50) 방면으로 밀물과 썰물이 들어오고 나갈때, 상기 회전날개(51)를 회전키고, 이에따라 회전축(20)이 회전하게 되어진다.

이때, 상기 회전날개(51)의 끝단부에 구비된 안착부(54)를 통해 물이 들어와 상기 회전날개(51)를 회전시키게 되는데, 물이 유입되는 쪽에 구비된 안착부(54)와, 물의 유입방향과 반대방향에 구비된 안착부(54) 중 안내날개(53)가 물의 유입시 물의 유입방향과 반대방향에 구비된 안착부(54)에 안착되어 물이 유입되는 쪽의 안착부(54)를 통해 들어온 물이 상기 안내날개(53)에 의해 물의 유입방향과 반대방 향에 구비된 안착부(54)로 물이 유출되지 않도록하여, 상기 회전날개(53)로 더 강한 회전력을 얻게 한다.

그리고, 상기 회전축(20)은 발전수단과 연결되되, 상기 회전축(20)에 동력기어(71)가 장착되고, 상기 동력기어(71)와 발전기어(72)가 맞물림결합되어 상기 회전축(20)이 회전함에 따라 상기 동력기어(71)가 동회전 하게되고, 이에따라 상기 발전기어(72)가 회전하게된다.

그리하여 상기 발전기어(72)가 발전축(73)을 이용하여 상기 발전기에 장착되어 상기 발전기어(72)가 회전함에 따라 운동에너지는 전기에너지로 변화하여 전기를 생산하게 되어진다.

이상의 설명은 본 특허의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 특허가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 특허의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

또한, 본 특허에 개시된 실시예들은 본 특허의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 특허의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

그러므로, 본 특허의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 특허의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래 기술의 조력 변환식 발전장치를 나타낸 구조도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 조력 발전 장치를 나타낸 평면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 조력 발전 장치에서 회전날개부를 나타낸 측면도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 조력 발전 장치에서 회전날개 및 이송날개를 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 조력 발전 장치를 나타낸 평면도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 조력 발전 장치를 나타낸 사시도.

도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 조력 발전 장치를 나타낸 평면도.

도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 조력 발전 장치를 나타낸 평면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 지지벽 11 : 가이드부

13 : 수용부 20, 220 : 회전축

22, 222 : 결합베어링 30 : 부력부재

40 : 이송프레임 41 : 바퀴

42 : 지지베어링 50 : 회전날개부

51 : 회전날개 52 : 힌지

53 : 안내날개 54 : 안착부

55 : 측면판 60 : 지지벽

61 : 회전봉 63 : 지지프레임

64 : 무게봉 65 : 모터

71, 271 : 동력기어 72, 272 : 발전기어

73 : 발전축 74, 274 : 발전기

81 : 유량유도벽 82,84 : 액츄에이터

83,85 : 개폐문 87 : 펌프

91 : 와이어 92 : 권취부

93 : 회동모터

Claims (11)

1. 조력발전장치에 있어서,

   회전날개부;

   상기 회전날개부를 관통하여 양말단부가 소정의 길이 만큼 양측으로 돌출된 원기둥 형상의 회전축;

   상기 회전축의 양측으로 돌출된 부분과 결합되어 회전축이 관통하고 있는 회전날개부를 지지하고 있는 지지벽;

   상기 지지벽의 상부에 아치형태로 형성된 지지프레임;

   상기 지지프레임의 상부에 구비되어, 역풍을 차단하고 순풍만이 회전날개부와 접촉되도록 하는 개폐장치;

   상기 지지벽의 양측에 각각 구비되어, 상기 회전 날개부로의 유량의 유입을 제어하는 유량 제어부; 및

   상기 회전축으로부터 회전력을 전달받아 전기 에너지를 발생시키는 발전수단;을 포함하되,

   상기 개폐장치는

   아치형태의 상기 지지프레임을 따라 상부에 구비된 개폐막과 상기 개폐막의 외주면에 구비된 회전봉과, 상기 회전봉에 회전력을 전달하는 모터와, 상기 모터의 작동을 제어하는 제어부를 구비하여, 상기 제어부에 의한 모터의 제어에 따라 개폐막을 열고 닫음으로써, 역풍을 차단하고 순풍만을 상기 회전날개부에 접촉되도록 하며,

   상기 회전날개부는

   두쌍의 판이 각 모서리 부분에서 결합되어 형성됨에 따라 다이아몬드 형상의 단면을 가지며, 상기 두쌍의 판 중 한쌍의 판이 이루는 예각의 꼭지부분이 상기 회전축의 외주면에 접촉되는 복수의 회전날개와

   상기 두쌍의 판 중 한쌍의 판에 해당하며, 상기 예각과 마주보게 하는 또 다른 예각을 형성시키며, 유량과 직접접촉하여 상기 회전 날개부를 회전시키는 한쌍의 안착부와

   상기 안착부에 의해 상기 각 회전날개마다 형성되는 복수의 예각 외부를 따라 회전 날개부의 양측에 결합된 원형의 측면판,

   상기 안착부에 의해 형성되는 예각의 내부 꼭지부분에 회동수단인 힌지에 의해 결합되어, 상기 회전 날개의 사각 내부에서 회동하면서, 물의 유입방향과 반대방향에 구비된 안착부로 물의 유출을 차단하는 안내날개를 구비하며,

   상기 유량 제어부는

   상기 지지벽으로부터 연장되어 구비된 개폐문과,

   일단이 상기 개폐문의 타단과 결합하여, 상기 회전 날개부로 물이 유입되도록 유도하는 유량 유도벽과,

   상기 개폐문 선단의 내측과 외측에 그 일단이 연결된 와이어와,

   상기 와이어의 타단에 결합된 권취부와

   상기 권취부를 회전시킴으로써, 상기 권취부와 연결된 와이어를 권취부에 권취시키는 회동모터와,

   상기 회동모터의 구동으로 상기 권취부에 와이어을 감고 풀음으로써 개폐문을 열고 닫아 상기 회전 날개부로의 물의 유입을 유도하고 차단하는 개폐수단을 구비하며,

   상기 발전수단은,

   상기 회전축에 장착되어 상기 회전축의 회전력을 전달받는 평기어인 동력기어와,

   상기 동력기어가 전달받은 회전력의 방향을 전환하기 위하여 결합된 평기어인 발전기어와,

   일단이 상기 발전기어와 결합되어 회전력을 전달받는 발전축과,

   상기 발전축의 타단과 결합되어 전달되는 회전력을 전기 에너지로 변환하는 발전기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 조력발전장치.
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