KR101509484B1 - 조수력 발전용 터빈 - Google Patents

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KR101509484B1 KR20140039770A KR20140039770A KR101509484B1 KR 101509484 B1 KR101509484 B1 KR 101509484B1 KR 20140039770 A KR20140039770 A KR 20140039770A KR 20140039770 A KR20140039770 A KR 20140039770A KR 101509484 B1 KR101509484 B1 KR 101509484B1
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김성철
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김성철
김지완
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Abstract

이 발명은 물이 흐르는 방향이 바뀌어도 한쪽 방향으로만 회전되어 발전이 가능하게 하고 수위가 변하여도 발전이 가능 하도록 하고, 자연 생태계의 변화를 주지 않고도 발전이 가능하도록 개선된 조수력 발전용 터빈 및 이를 이용한 조수력발전장치에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 터빈축(11)이 고정되는 중심부재(12)와, 상기 중심부재(12) 상하부에 각각 대향되게 고정되는 한쌍의 수평지지부재(13,13')와, 상기 한쌍의 수평지지부재(13,13') 사이에서 터빈축(11)을 중심으로 원주방향으로 날개지지축(14)이 등간격으로 다수 고정되도록 하되, 상기 날개지지축(14)이 한 지점에서 하나 이상 구비되도록 이루어지는 날개지지축(14)과, 상기 날개지지축(14)에 지지되어 상하방향으로 이동 가능하도록 이루어지고, 중간힌지부(22)를 중심으로 상하방향으로 배치되는 상부날개편(21)과 하부날개편(21')이 상하방향으로 펴지고 절첩되는 다수의 추진날개수단(20)을 포함하여 이루어지는 터빈(10)이 제공되는 한편, 하나 이상의 터빈(10)이 하나의 터빈축(11)에 수직방향으로 설치되게 하고, 상기 터빈축(11)이 부구(111)의 부력 의해 수면(Wa)으로 부상되는 부유부재(110)를 관통하여 지지부재(112)에 고정되는 발전기(120)에 회전력을 전달되도록 하여 전기에너지가 생산되도록 이루어지게 하고, 상기 부유부재(110)는 해저면(Wb)에 고정되는 해저고정수단(130)과 와이어(131)에 의해 연결되도록 구성되게 이루어지는 조수력발전장치를 제공하도록 된 것이다.

Description

조수력 발전용 터빈 및 이를 이용한 조수력발전장치{The generation for tidal electricty turbine and the tidal electricty generator by using it}
본 발명은 조수력 발전용 터빈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물이 흐르는 방향에 관계없이 회전되어 지속적인 발전이 가능하고 물 위에 부유시킨 상태에서 발전이 가능하도록 하여 해수면의 높낮이나 강수량에 관계없이 지속적으로 발전이 가능하도록 개선된 조수력 발전용 터빈 및 이를 이용한 조수력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 조력이나 수력 발전을 위한 시스템들이 개시되고 있으며, 이러한 조수력 발전 시스템들은 자연에너지를 이용하여 전기에너지를 얻을 수 있기 때문에 지구 환경적으로 매우 권장되고 있는 시스템들이라는 것은 이미 알려져 있는 사실이다.
따라서, 선행기술 문헌에 기재된 바와 같은 수많은 조력 및 수력발전장치나 터빈이 개시되고 있다.
그러나 선행기술들은 반드시 고정식 구조물이 있어야 하거나 또는 낙차 수압을 이용하여야 하는 것들일 뿐만 아니라 반드시 조류통로가 있어야만 발전이 가능하도록 된 것들이다.
그러므로 조류통로를 구비하기 위한 고정 구조물 또는 댐을 이용한 수력 발전을 해야 하는 것들이기 때문에 자연 생태계의 변화를 가져오게 하는 문제점이 있을 뿐만 아니라 많은 시설비가 투자되어야 하는 문제점이 있다.
특히, 선행기술들에 있어서 조력 발전의 경우에는 한쪽 방향으로만 흐르는 물에 의해서만 조수력 발전이 되는 것이기 때문에 밀물이 들어올 때에는 가동되지 못하는 문제점을 수반한다.
KR 10-2005-0003976 A 2005.01.12 KR 10-1003296 B1 2010.12.23 KR 10-1015572 B1 2011.02.17 KR 10-2013-012688 A 2013.11.21
본 발명은 물이 흐르는 방향이 바뀌어도 한쪽 방향으로만 회전되어 지속적인 발전이 가능하게 하고 흐르는 물의 수위가 변하여도 지속적인 발전이 가능하도록 개선된 조수력 발전용 터빈 및 이를 이용한 조수력발전장치을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 자연 생태계의 변화를 주지 않고도 발전이 가능하도록 하려는데 있다.
본 발명은, 터빈축이 고정되는 중심부재와, 상기 중심부재 상하부에 각각 대향되게 고정되는 한쌍의 수평지지부재와, 상기 한쌍의 수평지지부재 사이에서 터빈축을 중심으로 원주방향으로 날개지지축이 등간격으로 다수 고정되도록 하되, 상기 날개지지축이 한 지점에서 하나 이상 구비되도록 이루어지는 날개지지축과, 상기 날개지지축에 지지되어 상하방향으로 이동 가능하도록 이루어지고, 중간힌지부를 중심으로 상하방향으로 배치되는 상부날개편과 하부날개편이 상하방향으로 펴지고 절첩되는 다수의 추진날개수단을 포함하여 이루어지는 조수력 발전용 터빈을 그 특징으로 한다.
상기 중간힌지부는, 상,하부날개편에 각각 다수 구비되면서 상호 일렬이 되게 끼워지는 힌지편들의 축공으로 힌지축이 끼워지도록 하거나, 상,하부날개편 중간부가 경첩이나 휘어질 수 있는 성질을 가진 스프링강판재에 의해 연결되도록 이루어지는 것 중에 어느 하나로 이루어지도록 한 것을 다른 특징으로 한다.
상기 중간힌지부가 있는 부분의 상,하부날개편에는 낱개의 힌지편 사이사이 마다 외부로 각각 돌출되는 다수의 날개벌어짐억제편을 구비하도록 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다.
상기 추진날개수단의 상,하부날개편에는 각각 날개지지축이 관통되는 축공을 갖는 이동부재를 구비하여 수직방향으로 왕복 이동 가능하게 하되 상기 이동부재가 수직방향으로 이동할 때 상,하부날개편이 각각 이동부재를 중심으로 회동운동되도록 연결되게 이루어지게 하고, 상기 이동부재가 날개지지축 중간에 구비되는 스톱퍼에 걸려서 이동되는 것이 정지되도록 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.
상기 상,하부날개편에 각각 구비되는 공간부에 삽입되는 이동부재의 후미에 있는 힌지축공과 공간부 양측 고정부재의 힌지축공으로 끼워지는 힌지축을 중심으로 상,하부날개편이 회동되도록 하거나, 이동부재의 축공이 날개지지축 직경 보다 큰 직경을 갖도록 하여 축공과 날개지지축 사이에 유격을 갖도록 하거나, 상,하부날개편이 각각 이동부재에서 회동되게 구비되는 보올과 연결되도록 하여 이동부재가 수직방향으로 이동하는 과정에 상,하부날개편이 회동 가능하도록 하는 것 중에 어느 하나로 이루어지도록 하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
상기 이동부재가 날개지지축에 끼워지게 설치되는 탄력부재에 의해 스톱퍼 방향으로 가압되어 이동될 수 있도록 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다.
그리고 본 발명은, 제1항과 같이 이루어지는 하나 이상의 터빈이 하나의 터빈축에 수직방향으로 설치되게 하고, 상기 터빈축이 부구의 부력 의해 수면으로 부상되는 부유부재를 관통하여 지지부재에 고정되는 발전기에 회전력이 전달되도록 하여 전기에너지가 생산되도록 이루어지게 하고, 상기 부유부재는 해저면에 고정되는 해저고정수단과 와이어에 의해 연결되도록 이루어지는 조수력 발전용 터빈을 이용한 조수력발전장치를 다른 특징으로 한다.
상기 해저고정수단은, 와이어가 연결되고 확개경사머리부를 갖는 볼트봉과, 상기 확개경사머리부에 의해 외측방향으로 벌어지기 위해 하단갈라짐공 사이에 구비되는 다수의 확개편부를 구비하고 볼트봉이 관통되게 결합되는 관체와, 상기 관체 상부에서 볼트봉에 끼워지는 받침부재와, 상기 받침부재 상부에서 볼트봉에 체결되는 너트부재에 의해 이루어지는 것을 또 다른 특징으로 한다.
본 발명은 물이 흐르는 방향이 바뀌어도 터빈이 한쪽 방향으로만 회전되므로 물 흐름이 정지되지 되지 않는 한 지속적인 발전이 가능하게 되는 효과가 있을 뿐만 아니라 수위 높낮이가 변하게 되더라도 지속적인 발전이 가능하게 되는 효과가 있는 것이다.
그리고 본 발명은 수중으로 잠기는 터빈이 윤활유가 필요로 되는 보올 베어링이나 메탈베어링을 전혀 채용하지 않아도 회전가능하게 되고, 윤활유가 필요로 되는 보올 베어링이나 메탈베어링이 채용되는 다른 발전장치나 부품들은 수면상에 부상시킨 상태에서 발전이 가능하게 되므로 윤활유와 같은 기름에 의해 물이 오염되지 않게 하면서 발전이 가능하기 때문에 자연 생태계의 변화를 주지 않고도 친환경적인 발전이 가능하게 하는 효과를 제공하게 되는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 조수력 발전용 터빈의 전체 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 조수력 발전용 터빈의 평면 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 추진날개수단을 보인 분리 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 추진날개수단의 결합 상태를 나타낸 사시도,
도 5의 (a),(b)는 본 발명의 상,하부날개편과 날개지지축을 따라 이동되는 이동부재와의 연결구조를 나타낸 분리사시도 및 작용도이고,
도 6은 도 4의 X-X'선 단면상태로 나타낸 추진날개수단의 단면구성도,
도 7의 (a),(b)는 본 발명에 따른 중간힌지부의 다른 실시예의 단면 구성도,
도 8은 도 6의 Y-Y'선 단면상태로 나타낸 추진날개수단의 작용 설명도,
도 9의 (a)는 본 발명의 날개지지축과 이동부재가 결합 된 평단면 구성도이고, (b)는 그 작용 상태 설명도,
도 10의 (a)는 본 발명의 이동부재와 상,하부날개편이 연결된 상태를 나타낸 평단면 구성도이고, (b)는 그 작용 상태 설명도,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예의 개략도,
도 12는 본 발명의 터빈이 채용된 상태의 조수력발전장치의 전체 구성도,
도 13의 (a)는 본 발명에 따른 조수력발전장치의 해저고정수단의 단면구성도이고, (b)는 해저고정수단의 본체를 나타낸 사시도이다.
본 발명을 첨부된 바람직한 실시도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 6를 참조하면, 본 발명에 의한 터빈(10)은 터빈축(11)이 고정되는 중심부재(12)를 구비하고, 상기 중심부재(12) 상하부에는 한쌍의 수평지지부재(13,13')가 각각 대향되게 고정된다. 도 6에서 부호 11a는 중심부재(12)의 회전력을 터빈축(11)으로 전달하는 키이를 나타낸다.
그리고 상기 한쌍의 수평지지부재(13,13') 사이에는 터빈축(11)을 중심으로 원주방향으로 날개지지축(14)이 등간격으로 다수 고정되도록 하되, 상기 날개지지축(14)이 한 지점에서 하나 이상 구비되도록 고정되는 것으로서, 이후에 설명되는 추진날개수단(20)이 조립된 상태에서 날개지지축(14)이 한쌍의 수평지지부재(13,13') 사이에 고정되는 것이다.
따라서, 상기 날개지지축(14)은 바람직하게는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 수평지지부재(13,13')의 외측에서 터빈축(11) 방향으로 한쌍이 고정되게 구비되도록 하는 것이 바람직하다. 도 3에서 부호 14a는 날개지지축(14)을 고정하는 볼트를 나타낸다.
본 발명은 날개지지축(14)에 지지되어 상하방향으로 이동 가능하도록 이루어지는 추진날개수단(20)을 구비한다. 상기 추진날개수단(20)은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 등간격으로 다수 설치되는 날개지지축(14)에 각각 지지되도록 설치되는 것이므로 본 발명의 터빈(10)은 원주방향으로 추진날개수단(20)이 등간격으로 다수를 구비하는 것이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 추진날개수단(20)은 중간힌지부(22)를 중심으로 상하방향으로 배치되는 상부날개편(21) 및 하부날개편(21')을 구비하고, 상기 상,하부날개편(21,21')이 상하방향으로 펴지고 절첩 될 수 있도록 이루어지게 된다.
상기한 상,하부날개편(21,21')들은 판재로 이루어져 있기 때문에 판 상에 가령 프레스 금형으로 띠 형태로 가압하여 형성되는 보강돌기를 다수 구비하도록 하면 더욱 강한 상태의 상,하부날개편(21,21')을 구성시킬 수 있는 것으로서, 이러한 보강구조 기술은 이미 알려져 있는 것이므로 도면 및 설명을 생략하는 것으로 한다.
따라서, 상,하부날개편(21,21')이 상하방향으로 펴지고 절첩 될 수 있도록 하는 중간힌지부(22)는, 도 3 및 도 6에 나타낸 바와 같이 상,하부날개편(21,21')에 각각 다수 구비되면서 상호 일렬이 되게 끼워지는 힌지편(23,23')들의 축공(23a)으로 힌지축(25)이 끼워지도록 하여 구성되게 하는 것이 바람직하다.
그러나 도 7의 (a)에 보인 바와 같이 상,하부날개편(21,21')이 경첩(26)에 의해서 연결되는 중간힌지부(22) 일 수도 있고, 또는 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이 휘어질 수 있는 성질을 가진 스프링강판재(26')에 의해 상,하부날개편(21,21')이 연결되는 중간힌지부(22) 일 수도 있다.
그리고 도 3을 참조하면 본 발명은 중간힌지부(22)가 있는 부분의 상,하부날개편(21,21')에는 낱개의 힌지편(23,23') 사이사이 마다 외부로 각각 돌출되는 다수의 날개벌어짐억제편(24)을 구비하는 것이 바람직하다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 추진날개수단(20)의 상,하부날개편(21,21')에는 각각 날개지지축(14)이 관통되는 축공(28)을 갖는 하나 이상의 이동부재(27)가 연결축(271)에 의해 상,하부날개편(21,21')에 각각 연결되도록 설치된다.
도 5의 (a),(b)를 참조하면, 상,하부날개편(21,21')에 각각 형성되는 공간부(211) 양측으로 한쌍의 고정부재(212,212')가 각각 대향 되도록 고정되고, 상기 한쌍의 고정부재(212,212') 사이로 이동부재(27)가 삽입되어 힌지축(213)이 일측의 고정부재(212)와 이동부재(27) 및 타측의 고정부재(212')의 힌지축공(214,271)을 관통하여 연결되도록 이루어지게 된다.
그리고 이동부재(27)의 축공(28)으로는 날개지지축(14)이 관통하여 그 날개지지축(14)을 따라 이동부재(27)가 상하방향으로 이동하게 되는 것이다.
따라서, 도 5의 (b)에서 실선도시와 같이 이동부재(27)가 날개지지축(14)을 따라 하부방향으로 이동하게 되면 이동부재(27)는 직선방향으로 이동하게 되는 과정에 힌지축(213)을 중심으로 고정부재(212,212')가 시계방향으로 회동하게 되는 것이고, 반대로 이동부재(27)가 날개지지축(14)을 따라 가상선 도시와 같이 상부방향으로 이동하게 되면 이동부재(27)가 직선방향으로 이동하게 되는 과정에 힌지축(213)을 중심으로 고정부재(212,212')는 시계반대방향으로 회동하게 됨으로써 이동부재(27)가 날개지지축(14)을 따라 상하방향으로 이동할 수 있게 되면서도 상,하부날개편(21,21')이 이동부재(27)와 연결되는 지점에서 회동되어 상,하부날개편(21,21')이 펴지거나 절첩될 수 있게 되는 것이다.
그리고 상기 이동부재(27)는 날개지지축(14) 중간에 구비되는 스톱퍼(15)에 걸려서 이동되는 것이 날개지지축(14) 중간에서 정지되도록 이루어지게 된다.
도 8을 참조하면, 본 발명은 추진날개수단(20)의 상,하부날개편(21,21')에 물흐름력이 전혀 작용하지 않을 경우에는 도 8에서 가상선 도시와 같이 상,하부날개편(21,21')이 자중에 의해서 모두 밑으로 내려가 있는 상태에 있게 된다.
이때, 상부날개편(21)의 이동부재(27)는 스톱퍼(15)에 걸려서 더 이상 밑으로 내려가지 못하는 상태가 됨으로써 상,하부날개편(21,21')는 완전히 겹쳐지지 않고 약간 벌어진 상태를 유지하게 된다.
한편, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 힌지축(25)을 중심으로 날개벌어짐억제편(24)이 있는 방향 쪽을 추진날개수단(20)의 후면부, 또는 상,하부날개편(21,21')의 후면부라고 약칭되게 명칭하고, 힌지축(25)을 중심으로 날개벌어짐억제편(24)과 반대방향 쪽을 추진날개수단(20)의 전면부, 또는 상,하부날개편(21,21')의 전면부라고 약칭되게 명칭하여 설명하는 것으로 한다.
따라서, 도 8에 나타낸 "A"로 표시된 화살표 방향으로 물이 흐르게 되면 그 물이 흐름력이 상,하부날개편(21,21')의 전면부에 작용 됨으로써 상,하부날개편(21,21')은 힌지축(25)을 중심으로 상하방향으로 회동되려는 상태가 되는데 하부날개편(21')의 이동부재(27)가 수평지지부재(13')에 걸림 된 상태이기 때문에 상부날개편(21)가 상부방향으로 회동되어 도 8에서 실선으로 도시된 바와 같이 벌어지는 상태가 된다.
이때, 상부날개편(21)에 있는 날개벌어짐억제편(24)은 하부날개편(21')에 접촉되어 걸림 되는 상태가 되는 동시에 하부날개편(21')에 있는 날개벌어짐억제편(24)은 상부날개편(21)에 접촉되어 걸림 되는 상태가 됨으로써 상,하부날개편(21,21')은 더 이상 벌어지지 않게 억제되는 것일 뿐만 아니라 벌어진 상태의 상,하부날개편(21,21')에 강한 물흐름력이 작용되어도 상,하부날개편(21,21')이 꺽어지지 않도록 지탱하는 지탱력을 갖도록 하는 것이다.
따라서, 물흐름력에 의해서 도 8의 실선도시와 같이 상,하부날개편(21,21')이 벌어지는 상태가 되면 그 물흐름력(조수력)이 날개지지축(14)을 통해 수평지지부재(13,13')로 전달되어 터빈(10)이 회전하게 되는 것이다.
그리고 물흐름력에 의해서 도 8의 실선도시와 같이 상,하부날개편(21,21')이 벌어진 상태에서 도 8에서 "B"로 표시된 화살표 방향인 상,하부날개편(21,21')의 후면부 쪽으로 물이 흐르게 되면 그 물흐름력이 상,하부날개편(21,21')의 후면부에 작용함에 따라 상부날개편(21)가 하부방향으로 내려가게 이동되는 상태가 되기 때문에 상,하부날개편(21,21')이 벌어진 상태일 때보다도 상대적으로 매우 미약한 물흐름력이 작용되는 상태가 되는 것이다.
한편, 본 발명의 이해를 돕기 위해서, 도 8에서 실선도시와 같이 상,하부날개편(21,21')이 벌어지게 동작하는 것을 추진날개수단(20)의 전개동작, 또는 상,하부날개편(21,21')의 전개동작이라고 약칭되게 명칭하고, 반대로 도 6에서 가상선 도시와 같이 상,하부날개편(21,21')이 오므라들게 동작하는 것을 추진날개수단(20)의 절첩동작, 또는 상,하부날개편(21,21')의 절첩동작이라고 약칭되게 명칭하여 설명하는 것으로 한다.
따라서, 도 2에서 부호 Hw로 표시된 화살표와 같이 터빈(10)의 우측에서 좌측방향으로 물이 흐르게 되는 것을 밀물상태(Hw)라고 하고, 반대로 부호 Lw로 표시된 화살표와 같이 터빈(10)의 좌측에서 우측방향으로 물이 흐르게 되는 것을 썰물상태(Lw)라고 가정하고 밀물과 썰물일 때의 본 발명에 따른 터빈(10)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
즉, 도 2에서 밀물상태(Hw)일 때에는 다수의 추진날개수단(20) 중에서 부호 20a∼20d로 표시된 수평중심선(S) 아래쪽으로 위치하는 낱개상의 추진날개수단(20)들의 전면부에 물흐름력이 작용 됨으로써 그 상,하부날개편(21,21')이 전개동작을 하게 되고, 수평중심선(S) 위쪽으로 위치하고 부호 20e∼20h로 표시된 낱개상의 추진날개수단(20)들은 그 상,하부날개편(21,21')의 후면부에 물흐름력이 작용 됨으로써 절첩동작을 하게 된다.
그러므로 수평중심선(S) 위쪽의 부호 20e∼20h로 표시된 낱개상의 추진날개수단(20)들이 절첩동작을 할 때에 받게 되는 물흐름력보다 수평중심선(S) 아래쪽의 부호 20a∼20d로 표시된 낱개상의 추진날개수단(20)들이 전개동작을 할 때에 받게 되는 물흐름력이 휠씬 더 강하기 때문에 터빈(10)은 도 2에서 시계방향으로 회전하게 되는 추진력을 갖게 된다.
한편, 도 2에서 썰물상태(Lw)일 때에는 다수의 추진날개수단(20) 중에서 수평중심선(S) 아래쪽으로 위치하는 부호 20a∼20d로 표시된 낱개상의 추진날개수단(20)들은 후면부에 물흐름력이 작용 됨으로써 그 상,하부날개편(21,21')이 절첩동작을 하게 되고, 반대로 수평중심선(S) 위쪽으로 위치하는 부호 20e∼20h로 표시된 낱개상의 추진날개수단(20)들은 그 상,하부날개편(21,21')의 전면부에 물흐름력이 작용 됨으로써 전개동작을 하게 된다.
그러므로 수평중심선(S) 아래쪽의 부호 20e∼20h로 표시된 낱개상의 추진날개수단(20)들이 절첩동작을 할 때에 받게 되는 물흐름력보다 수평중심선(S) 위쪽의 부호 20e∼20h로 표시된 낱개상의 추진날개수단(20)들이 전개동작을 할 때에 받게 되는 물흐름력이 휠씬 더 강하기 때문에 터빈(10)은 도 2에서 시계방향으로 회전하게 되는 추진력을 갖게 된다.
즉, 본 발명은 밀물상태(Hw)이거나 썰물상태(Lw)일때를 막론하고 한쪽 방향으로만 터빈(10)이 회전되는 추진력을 얻게 되는 것으로서, 이는 즉 물의 흐름 방향에 관계없이 물이 흐르는 장소에서는 어느 장소이든지 터빈(10)이 회전되어 추진력을 얻을 수 있다는 것이다.
따라서, 상기와 같이 동작 되는 본 발명의 터빈(10)은 각각의 상,하부날개편(21,21')에 이동부재(27)가 채용되는 경우에는 도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이 이동부재(27)의 축공(28)이 날개지지축(14) 직경 보다 큰 직경을 갖도록 하여 축공(28)과 날개지지축(14) 사이에 유격(28a)을 갖도록 함으로써 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이 상,하부날개편(21,21')들이 전개동작이나 절첩동작을 할 때 이동부재(27)가 좌우방향으로 움직이게 되어 상,하부날개편(21,21')들이 양호하게 전개 및 절첩동작을 할 수 있도록 할 수도 있다.
또한, 도 10의 (a)에 보인 바와 같이 각각의 상,하부날개편(21,21')가 이동부재(27)에서 회동되게 구비되는 보올(29)과 연결되도록 하여 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이 상,하부날개편(21,21')들이 전개동작이나 절첩동작을 할 때 상,하부날개편(21,21')들이 상하방향으로 움직이게 되어 상,하부날개편(21,21')들이 양호하게 전개 및 절첩동작을 할 수 있도록 할 수도 있는 것으로서, 본 발명은 반드시 상기와 같이만 구성되는 것은 아니고 다른 구조나 수단이 채용될 수도 있는 것이다.
그리고 본 발명의 터빈(10)은 도 11에 나타낸 바와 같이 하부날개편(21')의 이동부재(27)가 날개지지축(14)에 끼워지게 설치되는 탄력부재(16)에 의해 스톱퍼(15) 방향으로 가압되어 이동될 수 있도록 이루어지게 할 수도 있다.
이 경우에는 상,하부날개편(21,21')이 절첩동작을 하였을 때 하부날개편(21')의 이동부재(27)가 탄력부재(16)의 탄력에 의해 스톱퍼(15) 방향으로 이동되는 상태가 된다.
한편, 도 12는 본 발명의 터빈(10)을 이용한 조수력발전장치(100)를 나타낸 것이다.
본 발명의 조수력발전장치(100)는 하나 이상의 터빈(10)이 하나의 터빈축(11)에 수직방향으로 설치되게 하고, 상기 터빈축(11)이 부구(111)의 부력 의해 수면(Wa)으로 부상되는 부유부재(110)를 관통하여 지지부재(112)에 고정되는 발전기(120)에 회전력을 전달되도록 하여 전기에너지가 생산되도록 이루어지게 하는 것이다.
그리고 상기 부유부재(110)는 해저면(Wb)에 고정되는 해저고정수단(130)과 와이어(131)에 의해 연결되도록 이루어지도록 한다.
상기 해저고정수단(130)은 도 12에 나타낸 바와 같이 중량이 나가는 콘크리트블록일 수도 있다.
그러나 바람직한 해저고정수단(130)은, 도 13의 (a),(b)에 나타낸 바와 같이 와이어(131)가 연결되고 확개경사머리부(133)를 갖는 볼트봉(132)과, 상기 확개경사머리부(133)에 의해 외측방향으로 벌어지기 위해 하단갈라짐공(135) 사이에 구비되는 다수의 확개편부(136)를 구비하고 볼트봉(132)이 관통되게 결합되는 관체(134) 및 상기 관체(134) 상부에서 볼트봉(132)에 끼워지는 받침부재(137)와, 상기 받침부재(137) 상부에서 볼트봉(132)에 체결되는 너트부재(138)에 의해 이루어지도록 한 것이 바람직하다.
도 13에 나타낸 해저고정수단(130)은, 도 13의 (a)에서 실선으로 도시한 바와 같이 볼트봉(132)의 확개경사머리부(133)가 관체(134)의 하단부에 있는 확개편부(136)에 걸리도록 관체(134)의 구멍으로 볼트봉(132)이 끼워지도록 결합 되게 하고, 받침부재(137)를 관체(134) 상부쪽의 볼트봉(132)에 끼워지게 결합하고 볼트봉(132)에 너트부재(138)를 체결하여 부품 상호 간에 유동이 없도록 결합한다.
다음, 볼트봉(132)을 타격하여 관체(134)와 볼트봉(132)이 함께 해저면(Wb)에 박혀 지도록 한다. 이때 받침부재(137)가 해저면(Wb) 윗쪽에 걸림되어 더 이상 박혀지지 않을 때까지 박아서 해저면(Wb)에 고정 시킨다.
다음, 너트부재(138)가 해저면(Wb) 방향으로 이동되도록 계속적으로 조임되게 하면 받침부재(137)가 해저면(Wb)상에 지지 된 상태에서 너트부재(138)가 조여지기 때문에 볼트봉(132)은 도 12 (a)에서 가상선 도시와 같이 상부방향으로 강제적으로 올라가게 되는 상태가 된다.
그러므로 볼트봉(132)의 확개경사머리부(133)가 관체(134)의 확개편부(136)들을 도 13의 (a)에서 가성선 도시와 같이 외측으로 강제적으로 벌어지게 함으로써 상기와 같이 벌어진 상태의 확개편부(136)가 해저고정수단(130)이 해저면(Wa)으로부터 빠져서 이탈되지 않게 하는 역할을 수행하게 하면서 고정되는 것이다.
그리고 와이어(131) 길이는 본 발명의 조수력발전장치(100)가 설치되는 해역에서 밀물시에 가장 높은 수위가 되는 위치까지 부유부재(110)가 부상될 수 있는 길이를 갖도록 하여 부유부재(110)와 해저고정수단(130)이 연결되도록 하는 것이다.
그러므로 부유부재(110)는 밀물시에는 상승되는 수면(Wa)을 따라 상승되게 부상되는 것이고, 썰물시에는 내려가는 수면(Wa)을 내려가게 되지만 밀물때 뿐만 아니라 썰물때에도 부유부재(110) 하부에 있는 터빈(10)이 물속에 잠겨 있기 때문에 밀물이 들어올 때뿐만 아니라 썰물이 나갈때에도 터빈(10)이 회전되어 발전이 가능하게 되는 것이다.
그리고 본 발명은 강수량이 유속이 수시로 변하는 하천이나 강물에도 부유식으로 설치되어 발전이 가능하다.
즉, 본 발명의 터빈(10)은 상,하부날개편(21,21')의 전면부 쪽에서 물을 정면으로 받아서 펼쳐지면서 물흐름력을 받기 때문에 흐르는 물 압력(조수력)을 펼쳐진 상태의 상,하부날개편(21,21') 전체가 물흐름력을 받게 되는 것일 뿐만 아니라 하나의 터빈축(11)에 다수의 터빈(10)이 일렬로 설치되게 하면 다소 유속이 느리더라도 발전에 필요로 되는 추진력을 충분히 얻을 수 있게 된다.
특히, 터빈축(11)의 회전력이 증속기(미도시됨)를 통해 발전기(120)로 전달되게 하면 유속이 다소 느리더라도 발전에 필요로 되는 추진력을 더욱 얻을 수 있기 때문에 다소 유속이 느린 하천이나 강물 또는 밀물과 썰물이 주기적으로 조류가 흐르는 해상에서도 발전이 가능하게 되어 전기에너지를 생산할 수 있게 되는 것이다.
따라서, 본 발명은 조류가 흐르는 방향이 바뀌어도 터빈(10)이 한쪽 방향으로만 회전되므로 물 흐름이 정지되지 되지 않는 한 지속적인 발전이 가능하게 것일 뿐만 아니라 조류나 강수위 높낮이가 변하게 되더라도 지속적인 발전이 가능하게 되는 것이고, 그로 인해 전기에너지를 예전에 비해 상대적으로 배가되게 생산할 수 있을 뿐만 아니라 발전 효율이 크게 향상될 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명은 유속이 형성되는 장소에 영구구조물을 설치하지 않고 발전시설들을 수면상에 부상시킨 상태에서 발전이 가능하게 되므로 고정된 발전용 영구구조물을 건축하지 않아도 되므로 친환경적이며 자연 생태계의 변화를 주지 않고도 발전을 가능하게 한다.
그리고 조류가 형성되는 곳이면 어느 장소에서나 본 발명의 조수력발전장치를 띄워 놓고 전기에너지를 생산할 수 있을 뿐만 아니라 더 나아가 조수력발전장치 상부에 풍력발전장치나 또는 태양력발전장치를 부가적으로 더 설치하여 더 많은 전기에너지를 얻을 수 있게 할 수도 있는 것이다.
본 발명은 도면으로 도시되고 설명된 실시예에 반드시 국한되는 것은 아니고 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 여러 가지 형태로 변형실시될 수도 있는 것이므로 청구범위를 크게 벗어나지 않는 한 폭넓게 보호되어야 하는 것은 자명한 것이다.
10:터빈 11;터빈축
12:중심부재 13,13':수평지지부재]
14:날개축 15:스톱퍼
16:탄력부재 20:추진날개수단
21,21':상,하부날개편 22:중간힌지부
23,23':힌지편 23a:축공
24:날개벌어짐억제편 25:힌지축
26;경첩 26'스프링강판재
27:이동부재 28:축공
29:보올 100:조수력발전장치
110:부유부재 111:부구
112:지지부재 120:발전기
130:해저고정수단 131:와이어
132:볼트봉 133:확개경사머리부
134:관체 135:하단갈라짐공
136:확개편부 137:받침부재
138:너트부재 211:공간부
212,212':고정부재 213:힌지축
214,271:힌지축공

Claims (8)

  1. 삭제
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  3. 삭제
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  5. 터빈축(11)이 고정되는 중심부재(12)와;
    상기 중심부재(12) 상하부에 각각 대향되게 고정되는 한쌍의 수평지지부재(13,13')와;
    상기 한쌍의 수평지지부재(13,13') 사이에서 터빈축(11)을 중심으로 원주방향으로 날개지지축(14)이 등간격으로 다수 고정되도록 하되, 상기 날개지지축(14)이 한 지점에서 하나 이상 구비되도록 이루어지는 날개지지축(14)과;
    상기 날개지지축(14)에 지지되어 상하방향으로 이동 가능하도록 이루어지고, 중간힌지부(22)를 중심으로 상하방향으로 배치되는 상부날개편(21)과 하부날개편(21')이 상하방향으로 펴지고 절첩되는 다수의 추진날개수단(20)을 포함하여 이루어지도록 하되, 상기 추진날개수단(20)의 상,하부날개편(21,21')에는 각각 날개지지축(14)이 관통되는 축공(28)을 갖는 이동부재(27)를 구비하여 수직방향으로 왕복 이동 가능하도록 하면서 상기 이동부재(27)가 수직방향으로 이동할 때 상,하부날개편(21,21')이 각각 이동부재(27)를 중심으로 회동운동되도록 연결되게 이루어지게 하고;
    상기 상,하부날개편(21,21')에 각각 구비되는 공간부(211)에 삽입되는 이동부재(27)의 후미에 있는 힌지축공(271)과 공간부(211) 양측 고정부재(212,213)의 힌지축공(214)으로 끼워지는 힌지축(213)을 중심으로 상,하부날개편(21,21')이 회동되도록 하거나, 이동부재(27)의 축공(28)이 날개지지축(14) 직경 보다 큰 직경을 갖도록 하여 축공(28)과 날개지지축(14) 사이에 유격(28a)을 갖도록 하거나, 상,하부날개편(21,21')이 각각 이동부재(27)에서 회동되게 구비되는 보올(29)과 연결되도록 하여 이동부재(27)가 수직방향으로 이동하는 과정에 상,하부날개편(21,21')이 회동 가능하도록 하는 것 중에 어느 하나로 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 조수력 발전용 터빈.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 이동부재(27)가 날개지지축(14)에 끼워지게 설치되는 탄력부재(16)에 의해 스톱퍼(15) 방향으로 가압되어 이동될 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 조수력 발전용 터빈.

  7. 삭제
  8. 삭제
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