KR101174582B1 - 파력발생장치 - Google Patents

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KR101174582B1 KR1020100111323A KR20100111323A KR101174582B1 KR 101174582 B1 KR101174582 B1 KR 101174582B1 KR 1020100111323 A KR1020100111323 A KR 1020100111323A KR 20100111323 A KR20100111323 A KR 20100111323A KR 101174582 B1 KR101174582 B1 KR 101174582B1
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Abstract

본 발명은 파력발생장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 물결의 높낮이 변화를 이용하여 부력수단을 회전시키고 상기 부력수단의 회전력으로 압축기나 발전기를 구동시킬 수 있는 파력을 발생시킬 수 있는 파력발생장치에 대한 것이다.
본 발명에 따른 파력발생장치는 스크류바와, 부유수단과, 고정수단을 포함한다. 상기 스크류바는 일단이 수중에 삽입된다. 상기 부유수단은 상기 스크류바가 일측을 통과하도록 관통되고 상부가 넓고 하부가 좁게 경사지며, 물결에 의하여 상기 스크류바를 따라 상하운동을 할 때 상기 스크류바를 중심으로 회전운동을 하도록 상기 스크류바에 결합한다. 상기 고정수단은 상기 스크류바가 수중에 고정되어 물결에 의하여 좌우앞뒤 방향으로 움직여 파도의 충격에너지를 상쇄시킬 수 있게 상기 스크류바의 일단과 조인트로 연결된다.
본 발명에 따른 파력발생장치는 스크류바와, 부유수단과, 고정수단을 포함한다. 상기 스크류바는 일단이 수중에 삽입된다. 상기 부유수단은 상기 스크류바가 일측을 통과하도록 관통되고 상부가 넓고 하부가 좁게 경사지며, 물결에 의하여 상기 스크류바를 따라 상하운동을 할 때 상기 스크류바를 중심으로 회전운동을 하도록 상기 스크류바에 결합한다. 상기 고정수단은 상기 스크류바가 수중에 고정되어 물결에 의하여 좌우앞뒤 방향으로 움직여 파도의 충격에너지를 상쇄시킬 수 있게 상기 스크류바의 일단과 조인트로 연결된다.

Description

파력발생장치{Wave power generation apparatus}
본 발명은 파력발생장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 물결의 높낮이 변화를 이용하여 부력수단을 회전시키고 상기 부력수단의 회전력으로 압축기나 발전기를 구동시킬 수 있는 파력을 발생시킬 수 있는 파력발생장치에 대한 것이다.
파력발생장치는 해파(Sea wave) 또는 해양파(Ocean wave)를 이용하여 전기와 같은 유용한 에너지로 변환하기 위하여 파력을 발생시키는 장치이다. 해파는 효율적으로 개발된다면 세계 에너지 문제의 상당 부분을 해결할 수 있는 거의 무한한 에너지원을 구성하는 것으로 잘 알려져 있다. 따라서 해파를 이용하여 발전을 하는 장치에 대해서 국내외로 많이 출원되어 있다. 국내 등록특허 제10-0926463호는 해수의 유동인 조류와 파도의 운동 에너지를 이용하여 동력을 발생시킬 수 있는 파력발생장치에 대한 것이다. 도 3은 등록특허 제10-0926463호에 개시된 파력발생장치의 개념도이다. 도 3에 개시된 종래의 파력발생장치는 스크류바(1)와, 제1부유체(3)와, 동력변환수단(5)과, 제2부유체(15)와, 압축기(20)를 포함한다.
스크류바(1)는 일단이 해저에 고정된다. 제1부유체(3)는 파도가 쳐서 물결이 일렁일 때 스크류바(1)를 따라 상하운동을 한다.
동력변환수단(5)은 회전운동부와 직선운동부(8)를 구비한다. 회전운동부는 원형캠(7)으로 구성된다. 원형캠(7)은 제1부유체(3)의 상부에 고정된다. 그래서 제1부유체(3)가 상하운동을 하면 원형캠(7)도 상하운동을 한다. 그리고 원형캠(7)은 상하운동시 스크류바(1)를 중심으로 회전운동을 할 수 있게 스크류바(1)와 결합한다. 즉 스크류바(1)는 원형캠(7)을 관통하여 삽입된다. 이때 스크류바(1)는 원형캠(7)이 중심에서 벗어난 일측을 중심으로 회전할 수 있게 상기 일측을 관통하여 삽입된다.
직선운동부(8)는 원형캠(7)이 회전운동시 직선운동을 안내하는 역할을 한다. 이를 위하여 환형링(9)과 동력전달축(11)을 구비한다. 환형링(9)은 타원형으로서 원형캠(7)을 감싼다. 그리고 동력전달축(11)은 환형링(9)에 결합한다. 그래서 원형캠(7)이 회전운동을 하면 동력전달축(11)은 직선운동을 한다.
압축기(20)는 제2부유체(15)의 상부에 설치되며, 동력전달축(11)에 연결된다. 그래서 동력전달축(11)이 직선운동을 하면 공기 또는 물 등의 유체를 압축시킨다.
파도(30)가 치면 물결이 일렁인다. 그러면 제1부유체(3)가 화살표 31의 방향으로 상하운동을 한다. 제1부유체(3)가 상하운동을 하면 원형캠(7)은 스크류바(1)를 중심으로 화살표 33의 방향으로 회전운동을 한다. 스크류바(1)가 회전운동을 하면 동력전달축(11)은 화살표 35의 방향으로 직선운동을 하여 압축기(20)를 구동시킨다. 이때 압축기(20)를 구동시키는 효율은 동력전달축(11)의 직선 왕복운동 거리에 달려있다.
종래의 파력발생장치의 경우 스크류바(1)가 해저 바닥에서 좌우로 움직이지 못하도록 고정되어 있다. 그런데 파도가 칠 때 마다 제1부유체(3)가 좌우로 흔들리므로 제1부유체(3)가 스크류바(1)에 힘을 가한다. 그래서 스크류바(1)가 고정되어 있으므로 제1부유체(3)에서 가해지는 힘에 의하여 스크류바(1)가 굴절되거나 파손되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 파력발생장치의 경우 장시간 사용하면 스크류바(1)에 해조류 등이 부착된다. 이 경우 파도가 치더라도 제1부유체(3)가 스크류바(1)에 부착된 해조류 등에 의하여 스크류바(1)를 따라 상하로 제대로 이동하지 못하므로 파력을 발생시키지 못한다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 파도가 칠 경우 파도 방향에 따라 스크류바가 좌우앞뒤로 자유롭게 움직일 수 있도록 함으로써 스크류바의 파손을 방지할 수 있는 파력발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 스크류바에 해조류 등이 부착되더라도 부유수단이 스크류바를 따라 상하로 이동하면서 스크류바에 부착된 해조류 등을 제거할 수 있는 파력발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 파력발생장치는 스크류바와, 부유수단과, 고정수단을 포함한다. 상기 스크류바는 일단이 수중에 삽입된다. 상기 부유수단은 상기 스크류바가 일측을 통과하도록 관통되고 상부가 넓고 하부가 좁게 경사지며, 물결에 의하여 상기 스크류바를 따라 상하운동을 할 때 상기 스크류바를 중심으로 회전운동을 하도록 상기 스크류바에 결합한다. 상기 고정수단은 상기 스크류바가 수중에 고정되어 물결에 의하여 좌우앞뒤 방향으로 움직여 파도의 충격에너지를 상쇄시킬 수 있게 상기 스크류바의 일단과 조인트로 연결된다.
또한, 상기의 파력발생장치는 상기 부유수단이 상하운동을 할 때 상기 스크류바에 묻은 이물질을 제거할 수 있도록 상기 부유수단에 장착된 커터를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 파력발생장치에 있어서, 상기 부유수단은 외주면에 복수의 돌기가 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기의 파력발생장치에 있어서, 상기 고정수단은 인공어초와, 연결바를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 인공어초는 수중에 고정된다. 상기 연결바는 일단은 스크류바의 일단에 조인트 연결되고, 타단은 상기 인공어초의 일측에 조인트 연결된다.
또한, 상기의 파력발생장치에 있어서, 상기 부유수단이 상기 스크류바에서 이탈하는 것을 방지할 수 있도록 상기 스크류바의 타단에 설치된 스토퍼를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 스크류바가 연결바에 의하여 조인트 연결된 파력발생장치를 제공함으로써 파도에 의하여 부력수단이 좌우앞뒤로 흔들리더라도 스크류바가 부력수단을 따라 함께 좌우앞뒤로 움직일 수 있다. 따라서 스크류바의 파손을 막을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 스크류바에 묻은 이물질을 제거하기 위하여 부유수단에 장착된 커터를 구비하는 파력발생장치를 제공함으로써, 스크류바에 해조류 등이 부착되더라도 이를 제거할 수 있다. 따라서 스크류바에 이물질이 부착되더라도 부유수단이 스크류바를 따라 원활하게 상하로 이동할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 상부가 넓고 하부가 좁은 부유수단을 구비한 파력발생장치를 제공한다. 이 경우 파도가 칠 경우 파도의 힘이 부유수단에 수직으로 작용한다. 그래서 파도가 칠 때마다 부유수단이 상하로 보다 원활하게 이동하여 큰 파력을 발생시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 상기 부유수단의 외주면에 돌기가 형성된 파력발생장치를 제공한다. 이 경우 파도의 마찰력을 증대시켜 부유수단에 작용하는 수직력을 크게 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파력발생장치의 일 실시예의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 파력발생장치의 부유수단의 다른 실시예의 개념도,
도 3은 종래의 파력발생장치의 개념도이다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 파력발생장치의 일 실시예를 설명한다. 본 발명에 따른 파력발생장치의 일 실시예는 스크류바(101)와, 부유수단(103)과, 고정수단(120)과, 스토퍼(140)와, 커터(155)를 포함한다.
스크류바(101)는 일단이 수중에 삽입된다.
부유수단(103)은 수면에 떠 있으며, 물결이 일렁일 때 스크류바(101)를 따라 상하운동을 하도록 설치된다. 이를 위하여 부유수단(103)은 중심부가 관통되어 스크류바(101)가 삽입된다. 그리고 부유수단(103)은 스크류바(101)를 따라 상하운동을 할 때 스크류바(101)를 중심으로 회전운동을 하도록 스크류바(101)와 결합한다. 즉 물결에 의하여 부유수단(103)이 화살표 161의 방향으로 상하운동을 하면 부유수단(103)은 스크류바(101)를 중심으로 화살표 163의 방향으로 회전운동을 한다. 따라서 회전운동을 하는 부유수단(103)에 발전기나 압축기를 연결시키면 발전기나 압축기를 구동시킬 수 있는 파력을 발생시킬 수 있다. 그러므로 본 실시예의 파력발생장치는 부유수단(103)의 이러한 상하운동을 이용하여 파력을 발생시킨다. 따라서 큰 힘의 파력을 발생시키기 위해서는 부유수단(103)이 상하로 큰 폭으로 이동하여야 한다. 이를 위하여 부유수단(103)은 상부가 넓고 하부가 좁은 원뿔기둥형으로 형성된다. 이 경우 파도가 쳐서 부유수단(103)의 옆면을 치게 되면 부유수단(103)이 경사져 있으므로 파도에 의하여 부유수단(103)에 수직방향으로 힘이 작용하게 된다. 그러면 부유수단(103)은 부력뿐만 아니라 파도에 의한 수직방향의 힘에 의하여 상하로 이동하게 된다. 즉 부유수단(103)은 경사지게 형성됨으로 인하여 수직방향으로 이동폭이 커지게 된다.
본 실시예의 경우 부유수단(103)의 외주면은 평편하게 형성되었지만 파도와 부유수단(103)과의 마찰력을 증가시켜 주면 파도에 의한 수직방향의 힘을 증가시킬 수 있다. 이를 위하여 부유수단(103)은 도 2에 도시된 바와 같이 그 외주면에 복수의 돌기(103a)가 형성될 수 있다. 복수의 돌기(103a)가 형성되면 파도가 칠 때 더 많은 수직력을 받을 수 있으므로 부유수단(103)은 상하로 더 많이 이동할 수 있다.
고정수단(120)은 물결에 의하여 스크류바(101)가 좌우앞뒤 방향으로 움직여 파도의 충격에너지를 상쇄시킬 수 있게 스크류바(101)를 수중에 고정시키는 역할을 한다. 이를 위하여 고정수단(120)은 인공어초(121)와 연결바(131)를 구비한다. 인공어초(121)는 해저바닥에 고정된다. 이를 위하여 인공어초(121)는 몸체부(123)와 다리부(125)와 고정부(127)와 스프링(129)을 구비한다. 다리부(125)는 몸체부(123)를 지지할 수 있도록 몸체부(123)에 비스듬하게 연결된다. 고정부(127)는 다리부(125)에 슬라이딩을 할 수 있게 삽입되며, 일단이 해저에 박힐 수 있도록 뾰족하게 형성된다. 스프링(129)은 고정부(127)를 지지할 수 있도록 다리부(125)에 삽입된다. 일반적으로 해저 바닥은 편평하지 않고 울퉁불퉁하게 형성되어 있다. 고정부(127)가 다리부(125)에 슬라이딩을 할 수 있게 삽입되고 스프링(129)으로 지지되어 있으므로 해저바닥이 편평하지 않더라도 몸체부(123)를 수평으로 유지시킬 수 있다. 즉 해저 바닥의 높이가 높은 곳에 위치한 고정부(127)는 다리부(125) 내부로 많이 삽입되어 들어가고 해저 바닥의 높이가 낮은 곳에 위치한 고정부(127)는 다리부 (125) 내부로 적게 삽입되어 몸체부(123)를 수평으로 유지시킨다. 고정수단(120)으로 인공어초(121)가 이용되므로 파력을 발생하는 외에 어장을 형성할 수 있다는 이점이 있다.
연결바(131)는 일단은 스크류바(101)의 일단과 조인트 연결되며, 타단은 인공어초(121)의 일측과 조인트 연결된다. 파도가 치면 부유수단(103)은 좌우로 흔들린다. 부유수단(103)에는 스크류바(101)가 삽입되어 있다. 따라서 파도가 칠 때 스크류바(101)도 좌우앞뒤로 움직인다. 연결바(131)는 스크류바(101)와 조인트 연결되어 있으므로 파도가 어느 한 방향으로 칠 때 파도의 충격에너지를 상쇄시키기 위하여 스크류바(101)도 파도방향으로 이동하여 스크류바(101)가 파손되는 것을 예방시켜 준다.
스토퍼(140)는 스크류바(101)의 타단에 설치되어 부유수단(103)이 스크류바(101)로부터 이탈되는 것을 방지시켜준다. 이를 위하여 스토퍼(113)는 캡부(141)와, 충돌부(145)와, 스프링(143)을 구비한다. 캡부(141)는 스크류바(101)의 타단에 고정된다. 충돌부(145)은 캡부(141)의 내부에 슬라이딩을 할 수 있게 삽입되며, 스프링(143)은 충돌부(145)를 지지한다. 파도가 치면 부유수단(103)은 스크류바(101)를 따라 상하로 슬라이딩을 한다. 이때 파도가 과도하게 치면 부유수단(103)이 스크류바(101)를 이탈할 수 있다. 이 경우 스토퍼(140)의 충돌부(145)가 부유수단(103)과 충돌하여 부유수단(103)이 스크류바(101)를 이탈하는 것을 방지시킨다. 그리고 스프링(143)은 충돌부(145)가 충돌시 충격력을 완충시키는 역할을 한다.
커터(155)는 부유수단(103)이 상하운동을 할 때 스크류바(101)에 묻은 이물질을 제거하는 역할을 한다. 이를 위하여 커터(155)는 스크류바(101)의 표면에 묻은 이물질을 제거할 수 있도록 부유수단(103)에 장착된다. 이때 커터(155)는 교체할 수 있도록 탈착가능하게 부유수단(103)에 장착된다. 파력발생장치를 장시간 사용하면 스크류바(101)의 표면에는 해조류 등의 이물질이 부착된다. 스크류바(101)에 이물질이 많이 부착되면 부유수단(103)이 스크류바(101)를 따라 상하 운동을 할 수 없다. 커터(155)는 부유수단(103)이 상하로 운동하면서 스크류바(101)의 표면에 부착된 이물질을 제거할 수 있게 부유수단(103)에 장착된다. 그리고 커터(155)가 장시간 사용되면 칼날이 무뎌지므로 커터(155)를 교체할 수 있게 탈착 가능하도록 부유수단(103)에 장착된다.
파도가 쳐서 수면의 높낮이가 변화하면 부유수단(103)은 파도의 높이에 맞추어 화살표 161의 방향으로 상하운동을 한다. 그러면 스크류바(101)에 의하여 부유수단(103)은 화살표 163의 방향으로 회전운동을 한다. 이때 로프 등으로 일측을 부유수단(103)에 감은 후 타측을 발전기나 압축기에 연결시키면 부유수단(103)이 회전운동을 할 때 발전기나 압축기를 구동시킬 수 있다. 따라서 부유수단(103)의 회전력으로 발전기나 압축기를 구동시킬 수 있는 파력을 발생시킬 수 있다.
또한, 파도가 어느 한 방향으로 칠 때 파도는 부유수단(103)에 힘을 가하여 이동시키려 한다. 이때 스크류바(101)가 수중에 직접 고정되면 부유수단(103)에 의하여 파도의 충격에너지를 받아서 스크류바(101)가 파손될 우려가 있다. 그러나 연결바(131)에 의하여 조인트 연결되어 있으므로 스크류바(101)는 파도 방향으로 이동하여 충격에너지를 상쇄시킬 수 있다.
1 : 스크류바 3 : 제1부유체
5 : 동력변환수단 7 : 원형캠
8 : 직선운동부 9 : 환형링
11 : 동력전달축 15 : 제2부유체
20 : 압축기 30 : 파도
101 : 스크류바 103 : 부유수단
103a : 돌기 120 : 고정수단
121 : 인공어초 123 : 몸체부
125 : 다리부 127 : 고정부
129 : 스프링 131 : 연결바
140 : 스토퍼 141 : 캡부
143 : 스프링 145 : 충돌부
155 : 커터

Claims (5)

  1. 일단이 수중에 삽입된 스크류바와,
    상기 스크류바가 일측을 통과하도록 관통되고 상부가 넓고 하부가 좁게 경사지며, 물결에 의하여 상기 스크류바를 따라 상하운동을 할 때 상기 스크류바를 중심으로 회전운동을 하도록 상기 스크류바에 결합한 부유수단과,
    상기 스크류바가 수중에 고정되어 물결에 의하여 좌우앞뒤 방향으로 움직여 파도의 충격에너지를 상쇄시킬 수 있게 상기 스크류바의 일단과 조인트로 연결된 고정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부유수단이 상하운동을 할 때 상기 스크류바에 묻은 이물질을 제거할 수 있도록 상기 부유수단에 장착된 커터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부유수단은 외주면에 복수의 돌기가 형성된 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고정수단은
    수중에 고정된 인공어초와,
    일단은 스크류바의 일단에 조인트 연결되고, 타단은 상기 인공어초의 일측에 조인트 연결된 연결바를 구비하는 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 부유수단이 상기 스크류바에서 이탈하는 것을 방지할 수 있도록 상기 스크류바의 타단에 설치된 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
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