KR101010607B1 - 선박의 파력 발전장치 - Google Patents

Abstract

본원 발명은 파력 발전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산박에 장착되어 선박에 국부적으로 작용하는 파도를 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 하는 선박의 파력 발전 장치에 관한 것이다.

상술한 본원 발명은 해수면에 부유되어 파도에 따라 상하이동되는 부유부와;

선박의 해수면 라인에 고정설치되어 상기 부유부의 상하 운동을 회전 운동으로 변환한 후 전기에너지를 생성하는 발전부;를 포함하여 구성되어, 선박에 필요한 전력을 파력에 의해 생산하고 이에 따라 화석에너지의 이용을 줄임으로써 선박 유지비의 절감 및 환경 오염의 방지 효과를 제공하는 것을 그 특징으로 한다.

선박, 파력 발전 장치, 회전자, 고정자, 선박 장착, 선박 파력 발전 장치

Description

선박의 파력 발전장치{Electric power generation system of ship using wave force}

도 1은 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 파력 발전 장치를 나타내는 도면이고,

도 2는 도 1의 파력 발전 장치가 장착된 선박을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

100: 파력 발전 장치

10: 부유부

11: 부유기 12: 가이드돌기

13: 부유축

20: 발전부

21: 회전자 22: 볼베어링

23: 고정자 24: 구리선

30: 케이스

31: 가이드홈

40: 커버 50: 유입구

본원 발명은 파력 발전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산박에 장착되어 선박에 국부적으로 작용하는 파도를 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 하는 선박의 파력 발전 장치에 관한 것이다.

일반적으로 파력 발전이란 파도에 의해 수면이 주기적으로 상하운동 에너지를 전기에너지로 변환시켜 발전을 수행하는 것을 말한다.

상술한 파력 발전은 파의 에너지를 이용하는 방법에 따라 각각 파의 상하운동, 수평운동, 수중압력을 이용하는 파력발전으로 나뉘게 된다. 그리고 상술한 파력 발전을 위한 발전기는 설치 방법에 따라 부체식과 고정식으로 나뉜다. 부체식은 바다에 떠 있는 장치로 파 에너지의 효율적이용과 시설주변 측면에서 좋고 고정식은 고정되어있는 기질에 설치되는데 설계, 시공상 유리하며 방파제 등 타 시설물과의 겸용할 수 있고 추출한 에너지 수용이 용이하다.

상술한 바와 같은 파력 발전기 중 종래기술의 부체식, 공기터빈 방식의 파력 발전기를 일 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

상기 부체식, 공기터빈 방식의 파력 발전기는 대부분 지름은 수십cm, 길이는 수m 정돌의 세로 원통으로 구성되며, 원통의 바닥은 열려 있어 물이 자유롭게 유입되고 유출되고, 원통의 상부에는 공기식 터빈이 형성되어 원통의 유입 유출 공기에 따라 회전되어 발전을 수행하는 구성을 가진다. 그리고 원통의 상단 가까이에는 '부표'가 부착되어 파력발전장치가 가라앉는 것을 방지한다.

상술한 구성을 가지는 부체식, 공기식 파력 장치의 구동원리를 설명하면 다음과 같다.

일반적인 파의 운동은 수면으로부터 멀어지면 작게 되기 때문에, 부체식 공기식 파력 발전 장치의 원통내의 수면은 그다지 움직이지 않는다. 이것에 반해 부표는 파에 의해 상하로 움직이기 때문에, 원통내의 수면은 원통에 대해서 상대적으로 상하로 움직이는 것으로 된다. 그래서 원통내(공기실)의 압력은 변동하게 된다. 원통의 상단에는 공기의 입구가 있고, 이것은 내측으로만 열리는 변의 장치로 되어 있다. 원통내의 수면이 내려가면 공기실의 압력이 내려가 공기가 공기실로 들어오고 수면이 올라가면 압력이 올라가 위쪽에 설치된 공기 터빈을 통해서 밖으로 내보낸다. 이때에 공기터빈이 회전하면서 이것에 접속된 발전기로 발전을 수행하게 된다.

그러나 상술한 바와 같은 종래기술의 파력 발전 장치는 해수면에 부표로 부유되도록 설치되거나, 방파제 등의 시설물에 설치되는 것에 의해 그 운용 효율이 저하되는 문제점을 가진다.

또한 공기 방식을 사용하는 경우 공기의 유출 또는 유입 압력에 의해 공기커빈을 회전시키게 됨으로 파도의 에너지를 직접 운동에너지로 변환하는 경우에 비하여 에너지 저하 효율이 현저히 저하되는 문제점을 가진다.

또한 선박에 장착되어 발전을 수행할 수 있는 파력 발전 장치는 제공되지 않고 있다.

따라서 본원 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 선박에 장착되어 선박에 국부적으로 미치는 파도의 파 에너지를 전기 에너지로 변환함으로써 선박에 필요한 전기에너지를 파도를 이용하여 자체 생산할 수 있도록 하는 선박의 파력 발전 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 선박의 파력 발전장치는, 해수면에 부유되어 파도에 따라 상하이동되는 부유부와; 선박의 해수면 라인에 고정설치되어 상기 부유부의 상하 운동을 회전 운동으로 변환한 후 전기에너지를 생성하는 발전부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 부유부는 상기 해수면에서 부유되는 부유기와; 상기 부유기에 수직방향으로 결합되고 외주면을 따라 나사산이 형성된 수나사부를 구비한 부유축;을 포함하여 구성된다.

상기 발전부는 선박에 고정되는 케이스와; 상기 케이스의 내측에 고정되어 전원 출력을 위한 전원선이 권취된 고정자와; 상기 고정자의 내측에서 회전 가능하게 베어링에 의해 결합되고 내측면에는 상기 부유축의 나사산과 결합되는 암나사부가 형성되는 회전자를; 포함하여 구성된다.

상기 구성에서 상기 회전자 또는 상기 고정자 중 어느 하나는 자성을 가지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 부유기는 외측면에는 가이드돌기가 형성되고, 상기 케이스는 내측면에 상기 부유부의 상하 이동을 제외한 회전 운동을 억제하기 위하여 상기 부유 부의 가이드돌기의 상하방향 운동을 유도하는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본원 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 파력 발전 장치의 구성을 나타내는 부분 단면도이다. 도 2는 도 1의 파력 발전장치가 장착된 선박을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본원 발명의 일 실시 예에 따르는 파력 발전 장치는, 케이스(30)가 선박(200)의 외측면에 부착 고정된다. 그리고 케이스(30)의 내측면에는 해수면 상에 부유되어 파도에 따라 상하 운동되는 부유부(10)와 부유부(30)의 상하 운동을 회전운동으로 변환한 후 전기를 생산하는 발전부(20)가 탑재된다.

상기 부유부(10)는 해수면에서 부력에 의해 부유되는 부유기(11)와; 부유기(11)의 상부면 중심에 수직으로 결합되고 외측면에 나사산이 형성된 수나사부를 구비한 부유축(12)으로 이루어진다. 그리고 부유기(11)의 외측면에는 부유부(1)의 상하 운도을 제외한 회전 운동을 억제하기 위한 부유돌기(12)가 돌출 형성된다. 이때 상기 케이스(30)의 내부에서 부유돌기(12)에 대응되는 내측면에는 부유돌기(12)가 삽입되어 부유부(10)의 회전 운동을 억제하고 상하 방향 운동을 유도하는 가이드홈(31)이 형성된다.

상기 발전부(20)는 케이스(30)의 내측 상부에 고정 결합되는 고정자(23)와; 고정자(23)의 내측면에는 암나사부가 형성되어 상기 부유축(13)와 외부면의 수나사부에 나사결합되고 케이스(30)의 내측에서 수직방향 이동이 억제된 상태에서 베어 링(22)에 의해 결합되어 회전 운동 가능하게 설치되는 고정자(21)를 포함하여 구성된다. 이 때 상기 회전자(21)와 고정자(23) 중 어느 하나는 자성체로 이루어지며, 상기 고정자(23)에는 회전자(21)의 회전에 의해 발생하는 기전력을 출력하기 위한 전원선(24)이 권취되어 형성되고, 상기 전원선(24)의 양단에서 전원을 출력한다.

상술한 구성을 가지는 도 1의 파력 발전 장치(100)는 부유부(10)의 부유축(12)과 회전자(21)가 긴밀하지 않은 상태로 나사결합되어 부유부(10)가 상하 방향으로 운동하게 되면 이에 따라 고정자(23)와 베이링(22)에 의해 회전 가능하게 결합된 회전자(21)가 좌우 방향으로 회전운동을 한다.

따라서 케이스(30)의 저면에 형성된 커버(4)를 개방하면 유입구(5)로 파도가 유입되어 부유부(10)가 파도에 의해 상하 운동하는 경우 부유축(13)이 회전자(21)를 회전시키게 되고 이에 의해 발전부(20)에서 전기가 생산된다.

도 2는 상술한 구성을 가지는 도 1의 파력 발전 장치(100)가 장착된 선박(200)을 나타내는 것으로서, 선박(200)의 측면에서 선박의 하중 및 적재물에 따른 하중에 의해 형성되는 해수면 높이에 다수의 파력 발전 장치(100)가 장착된 것을 나타낸다.

파도는 국부적으로 선박(200)의 표면에 계속 영향을 미치고 커버(40)를 개방한 경우 유입구(50)를 통해 유입된 파도는 부유부(10)를 상승시키게되고, 부유부(10)의 상승에 따라 부유축(13)이 상승되어 회전자(21)를 회전시키면, 회전자(21)의 회전에 따라 생성된 전력을 고정자(23)로부터 출력하여 선박(200)에 공급할 수 있게 된다.

상술한 본원 발명의 파력 발전 장치가 적용된 선박의 경우 선박의 운행 마찰을 줄이기 위해서는 선박이 정박중에만 파도 커버(40)를 개방하고 운행중에는 커버(40)를 막아서 선박의 이동 방향에 대한 저항력을 줄일 수 있다.

상술한 본원 발명은 해수면에서 자연적으로 발생하는 파도를 이용하여 전력을 생산한 후 이를 선박에 공급할 수 있도록 함으로써 선박의 운항비 및 유지비를 절감할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

또한, 상술한 본원 발명은 친환경 에너지를 이용하여 전력을 생산하는 것에 의해 선박 내에서 화석 연료와 같은 공해 발생 연료의 사용량을 감소시킬 수 있도록 함으로써 환경 오염을 방지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (5)

1. 해수면에 부유되어 파도에 따라 상하이동되는 부유기와; 상기 부유기에 수직방향으로 결합되고 외주면을 따라 나사산이 형성된 수나사부를 구비한 부유축을 포함하는 부유부와;

   선박의 해수면 라인에 고정설치되어 상기 부유부의 상하 운동을 회전 운동으로 변환한 후 전기에너지를 생성하는 발전부;를 포함하되,

   상기 발전부는, 상기 선박에 고정되는 케이스와, 상기 케이스의 내측에 고정되어 전원 출력을 위한 전원선이 권취된 고정자와, 상기 고정자의 내측에서 회전 가능하게 베어링에 의해 결합되고 내측면에는 상기 부유기에 연결된 상기 부유축의 나사산과 결합되는 암나사부가 형성되는 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 파력 발전 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 회전자 또는 상기 고정자 중 어느 하나는 자성을 가지는 것을 특징으로 하는 선박의 파력 발전 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 부유기는 외측면에 가이드돌기가 형성되고,

   상기 케이스는 내측면에 상기 가이드돌기가 삽입되어 상하 방향 이동이 유도되고 회전 운동이 억제되는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 선박의 파력 발전 장치.

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