KR101644631B1

KR101644631B1 - 파력발전용 부력장치

Info

Publication number: KR101644631B1
Application number: KR1020150057520A
Authority: KR
Inventors: 김준용
Original assignee: 김준용
Priority date: 2015-04-23
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2016-08-10

Abstract

본 발명은 파랑(波浪)에 의한 해면(海面)의 승강운동을 이용하는 파력발전장치에서 부력체를 안전하게 승강 안내할 수 있도록 하는 파력발전용 부력장치에 관한 것으로서, 부력체를 안전하게 가이드할 수 있고, 해초나 해상 부유쓰레기 등에 의한 오작동시 이들 해초나 해상부유쓰레기의 분리가 간편하게 이루어지는 등 유지보수의 편리성은 물론이고, 저렴한 비용으로 쉽게 제작할 수 있고, 부력체에 적당한 물을 주입함으로 해서 파력발전을 극대화 할 수 있도록 하며, 또한 지지체에 고정지지줄로 견고하게 고정하여 태풍 등으로 부터도 파손의 염려 없이 안전하게 사용할 수 있는 파력발전장치용 부력장치를 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 해상에 부유식 또는 고정식으로 설치되는 지지체와; 상기 지지체에 수직으로 설치되는 가이드구조체와; 상기 가이드구조체의 내부를 따라서 승강하는 부력체의 승강운동을 캠축의 구동원으로 사용토록 한 파력발전용 부력장치에 있어서; 부력체의 승강방향으로 부력체에 설치한 복수의 가이드레일과; 상기 가이드레일을 따라서 구름 운동하도록 복수의 가이드롤러를 설치한 가압부재와; 상기 가압부재와 결합되도록 가이드구조체에 설치하여 가이드롤러를 가이드레일에 밀착시키거나 또는 이격시킬 수 있도록 한 작동수단 및 일단이 가압부재에 고정된 상태에서 가이드구조체에 구비된 부시에 슬라이드 되도록 결합된 복수의 가이드샤프트를 포함하도록 구성하거나,
부력체의 승강방향으로 설치한 복수의 가이드롤러와; 상기 가이드롤러가 안내하는 가이드레일이 수직으로 설치된 가압부재와; 상기 가압부재와 결합되도록 가이드구조체에 설치하여 가이드레일을 가이드롤러에 밀착시키거나 또는 이격시킬 수 있도록 한 작동수단 및 일단이 가압부재에 고정된 상태에서 가이드구조체에 구비된 부시에 슬라이드 되도록 결합된 복수의 가이드샤프트를 포함하도록 구성하며,
또한 지지체와 가이드구조체는 고정지지줄을 이용하여 견고하게 고정한 것이다.

Description

파력발전용 부력장치{buoyancy device for wave-power generation}

본 발명은 파랑(波浪)에 의한 해면(海面)의 승강운동을 이용하는 파력발전장치에서 부력체를 안전하게 승강 안내할 수 있도록 하는 파력발전용 부력장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부력체를 안전하게 가이드할 수 있고, 해초나 해상 부유쓰레기 등에 의한 오작동시 이들 해초나 해상부유쓰레기의 분리가 간편하게 이루어지는 등 유지보수의 편리성은 물론이고, 저렴한 비용으로 쉽게 제작할 수 있고, 부력체에 적당한 물을 주입함으로 해서 파력발전을 극대화 할 수 있도록 하며, 또한 지지체에 고정지지줄로 견고하게 고정하여 태풍 등으로 부터도 파손의 염려 없이 안전하게 사용할 수 있는 파력발전장치용 부력장치를 제공코자 하는 것이다.

화석에너지 자원의 고갈, 환경파괴 등 많은 문제에 부딪히면서 화석에너지를 이용한 발전설비 대신에 새로운 대체에너지를 이용한 발전설비에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이에 따라 태양광, 풍력, 조력 등의 다양한 대체에너지를 이용하여 생산된 전기를 이용하고 있는 실정이다.

그러나 상기한 태양광, 풍력 등의 대체에너지를 이용한 발전설비도 종래의 화석에너지에 비해 많은 혜택을 주고는 있지만, 설비 투자비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

한편, 다른 대체에너지인 파력, 즉 파도의 상하운동 에너지를 이용해서 회전력을 얻어 발전하는 파력 발전장치와 같이 바다를 이용한 대체에너지의 개발은 시급한 실정이다.

이에 파랑(波浪)에 의한 해면(海面)의 승강운동을 이용하는 파력발전장치가 다양하게 연구되고 있으며, 대표적인 예로는 대한민국 공개특허공보(A)10-2011-0016352호(2011.02.17.)의 파력과 중력의 발전기가 제안되고 있으며, 이의 구성은 평면의 외형이 유선형이며, 정면의 모습은 사각체인 몸체 통의 내부에 윗면이 개방 된 원통체의 공간이 설치되고, 하부에 전자 밸브를 설치하며, 중앙부가 관통된 원형 봉이 설치되며, 상부의 상면에 수면 센서가 설치되고, 타원의 진원의 차이로 형성된 곳의 상, 하에 직선 베어링을 설치한 몸체 통에 구동 체의 상면에 단차가 있는 원형 봉의 형태이며, 체인 고정 핀부가 설치된 전달 축이 설치 된 구동 체부와, 내부에 원통체의 공간이 설치되고, 상부는 원형 공이 설치된 사각 판이 설치되고, 하부에는 막혀있는 사각 판이 설치되며, 상, 하의 사각 판 사이[상부의 사각 판 밑면과 하부의 사각 판 윗면]에 직선 베어링이 설치되고, 상부 사각 판 중앙부에 두 개의 고정 체 사이에 볼 베어링이 내장된 체인기어와 원형 컬러를 관통하여 설치된 원형 축, 수면 센서가 설치된 밸런스 몸체부와, 회전축의 한 단부에 체인기어에 내장된 원웨이 클러치는 몸체 통의 회전력만 축에 전달되게 연결하여, 회전기어와 함께 설치되고, 구동축의 한 단부에 체인기어에 내장된 원웨이 클러치는 웨이트 몸체의 회전력만 전달하게 연결 하여, 회전기어와 함께 설치한 회전력 전달부와, 속도 센서와 부력체가 설치되고, 전자 밸브와 펌프와 물탱크가 설치된 몸체 통과 밸런스 몸체의 중량조정 시스템이 설치된 것이다.

그러나 상기한 선행기술의 경우 부력체와 웨이트 몸체가 별도 구성되어 상호 연동되도록 한 것으로 구성이 복잡하여 제작이 어렵고, 또한 부력체를 잡아줄 수 있는 수단이 부재하여 정확한 작동성을 기대하기 어렵다.

다른 예로는 공개특허공보(A)10-2011-0035619호(2011.04.06.)의 회전운동 변환기를 이용한 발전장치가 제안되고 있으며, 이의 구성은 상하운동을 회전운동으로 변환하여 발전하는 장치에 있어서: 프레임 상에 샤프트를 개재하여 회전 가능하게 설치되는 관성휠; 상기 샤프트 상에 각각의 프리휠을 개재하여 연결되도록 설치되고, 승하강운동을 교번하면서 샤프트에 일방향 회전력을 전달하는 작동로드; 상기 작동로드의 하단에 설치되어 외력에 의한 구동력을 발생하는 구동수단; 및 상기 샤프트의 일측에 연결되어 전기를 생산하는 발전기;를 포함하여 이루어지는 것으로, 이는 단순히 부구가 승강하는 직선에너지를 회전에너지로 변환할 수 있도록 한 것으로 파고에 의한 신속한 상승이 가능하나, 중력 수단이 부재하여 신속한 하강에 어려움이 있었다.

또한 부구 주변에 해초나 해상부유쓰레기 등이 걸려 작동불량일 때 수리할 수 있는 수단이 부재하여 발전기 가동에 많은 문제점이 있었다.

KR 1020110016352 A 2011.02.17. KR 1020110035619 A 2011.04.06.

이에 본 발명자는 상기한 종래 파력발전용 부력장치가 갖는 제반 문제점을 해결코자 본 발명을 연구 개발한 것으로서, 본 발명에서는 부력체의 승강이 가이드롤러를 따라서 안정적으로 이루어질 수 있도록 함과 아울러 해초나 해상 부유쓰레기 등에 의한 가이드 오작동시 이들 해초나 해상부유쓰레기의 분리가 간편하게 이루어는 등 유지 보수의 편리성을 제공하고, 수리 시간을 대폭 단축하여 전력 생산성을 개선할 수 있도록 함은 물론이고, 부력체에 적당한 물을 주입함으로 해서 파력발전을 극대화 할 수 있도록 하며, 또한 지지체에 고정지지줄로 견고하게 고정하여 태풍 등으로 부터도 파손의 염려 없이 안전하게 사용할 수 있는 파력발전용 부력장치를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결수단으로 본 발명에서는;

첫째 해상에 부유식 또는 고정식으로 설치되는 지지체와; 상기 지지체에 수직으로 설치되는 가이드구조체와; 상기 가이드구조체의 내부를 따라서 승강하는 부력체의 승강운동을 구동원으로 사용토록 한 파력발전용 부력장치에 있어서; 부력체의 승강방향으로 부력체에 설치한 복수의 가이드레일과; 상기 가이드레일을 따라서 구름 운동하도록 복수의 가이드롤러를 설치한 가압부재와; 상기 가압부재와 결합되도록 가이드구조체에 설치하여 가이드롤러를 가이드레일에 밀착시키거나 또는 이격시킬 수 있도록 한 작동수단 및 일단이 가압부재에 고정된 상태에서 가이드구조체에 구비된 부시에 슬라이드 되도록 결합된 복수의 가이드샤프트를 포함하도록 구성하였다.

둘째 해상에 부유식 또는 고정식으로 설치되는 지지체와; 상기 지지체에 수직으로 설치되는 가이드구조체와; 상기 가이드구조체의 내부를 따라서 승강하는 부력체의 승강운동을 구동원으로 사용토록 한 파력발전용 부력장치에 있어서; 부력체의 승강방향으로 설치한 복수의 가이드롤러와; 상기 가이드롤러가 안내하는 가이드레일이 수직으로 설치된 가압부재와; 상기 가압부재와 결합되도록 가이드구조체에 설치하여 가이드레일을 가이드롤러에 밀착시키거나 또는 이격시킬 수 있도록 한 작동수단 및 일단이 가압부재에 고정된 상태에서 가이드구조체에 구비된 부시에 슬라이드 되도록 결합된 복수의 가이드샤프트를 포함하도록 구성하였다.

셋째 상기 작동수단은 실린더로 구성하며; 상기 가이드샤프트 중 어느 하나에는 실린더에 의해 가압부재가 부력체 쪽으로 가압상태로 가이드샤프트를 고정하는 스토퍼수단을 더 설치하되; 상기 스토퍼수단은 가이드구조체에 고정된 스토퍼실린더와, 스토퍼실린더의 로드가 삽입되도록 가이드샤프트에 형성한 스토퍼홈을 포함하도록 구성하였다.

넷째 상기 작동수단은 가압부재에 일단이 고정된 래크와, 상기 래크에 결합되는 웜축이 구비되도록 가이드구조체에 고정설치한 정역회전 가능한 감속기를 포함하는 구동모터의 조합에 의해 이루어질 수 있도록 하였다.

다섯째 상기 작동수단은 가압부재에 일단이 자유 회전하도록 고정된 나사축과, 상기 나사축이 결합되도록 가이드구조체에 베어링으로 지지되도록 설치한 너트이송구와, 상기 너트이송구의 외면에 형성된 기어와 치결합되는 구동기어가 구비된 정역회전 가능한 감속기를 포함하는 구동모터의 조합에 의해 이루어질 수 있도록 하였다.

여섯째 상기 부력체의 하단 내부에는 밸러스트수가 설치장소의 최고 파고높이에 부합하는 높이에 부합하도록 채워지도록 구성하고, 부력체의 상단 내부에는 상기 벨러스트수에 대응하도록 공기를 채워 구성하며, 부력체의 상단과 하단에는 완충수단을 마련하여 가이드구조체의 상단과 하단에 위치하는 스토퍼와의 충격을 완충할 수 있도록 하였다.

일곱째 상기 부력체는 1개 또는 복수의 합성수지통과, 합성수지통의 외부에 씌워지는 철망타입의 지지통으로 구성하였다.

여덟째 상기 부력체는 방수시트로 구성된 복수의 방수시트챔버와, 방수시트챔부의 외부에 씌워지는 철망타입의 지지통으로 구성하였다.

아홉째 지지체와 가이드구조체는 고정지지줄을 이용하여 견고하게 고정하였다.

열 번째 부력체의 상단과 2개의 조인트와 연결대로 연결된 승강링크와; 지지체에 세워지는 서포터와; 상기 서포터에 횡설되며 승강링크를 가이드하는 부시베어링이 결합된 베어링지지체와; 상기 서포터의 상단에 발전기와 연결되도록 설치되며 승강링크의 상단에 형성된 랙과 기어결합되는 피니언이 일방향베어링에 의해 결합되는 구동축을 포함하되; 상기 베어링지지체와 구동축은 가이드구조체의 폭보다 넓은 위치에서 분할되어 연결부재로 연결되도록 구성하여, 연결부재 부분을 이용하여 분할된 베어링지지체와 구동축을 분리한 상태에서 지지체에 결합되어 있는 가이드구조체를 베어링지지체와 구동축 사이로 들어 올릴 수 있도록 하였다.

본 발명에서 제공하는 파력발전용 부력장치를 사용할 경우 하기와 같은 효과가 있다.

부력체가 가이드레일 및 가이드롤러에 의해 승강하는 구성이므로 파고에 의한 승강작동이 원활하다.

가이드레일 또는 가이드롤러가 부력체에서 선택적으로 이격될 수 있으므로 해초나 해상부유쓰레기가 가이드롤러와 부력체 사이에 끼여 작동 불량이 발생하더라도, 작동수단을 이용하여 가이드레일 또는 가이드롤러를 이동시키는 방법으로 간편하게 수리가 이루어질 수 있다.

수리 작업을 신속하게 행할 수 있으므로 전력 생산을 극대화 할 수 있다.

부력체의 내부에 밸러스트수가 내입되어 있어, 파고에 의한 부력과 밸러스트수에 의한 중력이 교대로 작용하여 부력체가 승강할 때 강력한 에너지원을 제공할 수 있게 된다.

가이드구조체에 스토퍼가 설치되고, 부력체의 상하측에 완충수단이 구비되어 있으므로 부력체가 승강하는 과정에서 파손의 염려가 없다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 파력발전용 부력장치의 제1실시례를 보인 외형 사시도
도 2는 도 1의 평면도
도 3은 도 1의 단면도
도 4는 본 발명에서 제공하는 파력발전용 부력장치의 제2실시례를 보인 외형 사시도
도 5는 도 4의 평면도
도 6은 도 4의 단면도
도 7은 본 발명 제1,2실시례에 적용된 부력체 상단과 구동축의 결합구성을 보인 단면 구성도
도 8은 본 발명 제1,2실시례에 적용된 작동수단으로 래크와 웜축을 적용한 예를 보인 정면도
도 9는 본 발명 제1,2실시례에 적용된 작동수단으로 나사축과 너트를 적용한 예를 보인 정면도
도 10은 본 발명에 적용되는 부력체를 합성수지통으로 구성한 례를 보인 단면도
도 11은 본 발명에 적용되는 부력체를 방수시트챔버로 구성한 례를 보인 단면도
도 12는 본 발명에서 제공하는 파력발전용 부력장치를 반잠수식 해상구조물에 설치한 례를 보인 정면도
도 13은 본 발명에서 제공하는 파력발전용 부력장치를 반잠수식 해상구조물에 설치한 례를 보인 평면도

이하 본 발명에서 제공하는 파력발전용 부력장치의 실시례들을 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 파력발전용 부력장치의 제1실시례를 보인 외형 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 평면도, 도 3은 도 1의 단면도를 도시한 것이다.

본 발명은 해상에 부유식 또는 고정식으로 설치되는 지지체(100)상에 설치하여 사용하는 파력발전용 부력장치(1)를 제공한 것으로서, 해상에 부유식(반잠수식)으로 제공된 지지체(100)에 적용한 구성을 도시한 예가 제안되고 있다.

즉, 본 발명은 도 12에 도시된 바와 같이 지지체(100) 상에 수직으로 가이드구조체(2)가 설치되며, 구조체(2)의 중단 및 상단에 보조지지체(120)가 더 설치되어 구조체(2)를 안정적으로 분리 가능하도록 설치한다. 가이드구조체(2)는 해상의 염분에 충분히 견딜 수 있는 스틸로 구성함이 바람직하며, 트러스 구조로 구성하여 견고하고 해수가 쉽게 유통될 수 있도록 한다.

가이드구조체(2)는 평면에서 볼 때 사각형상으로 구성되며, 지지체(100) 및 보조지지체(120)에 조립식으로 구성함이 바람직하며, 지지체(100) 및 보조지지체(120)와 분해 조립될 수 있도록 외연에 설치용브래킷(2a)을 만들고 이를 이용하여 지지체(100) 및 보조지지체(120)에 고정 설치할 수 있도록 한다. 도면상에는 가이드구조체(2) 상부에만 도시되어 있으나, 중간 과 하단에도 형성되어 보조지지체(120)와 고정되는 것은 당연하다.

또한 지지체(100)와 보조지지체(120)가 고정지지줄(100)에 의해 견고하게 고정되므로 태풍 등으로 부터도 파손의 염려 없이 안전하게 사용할 수 있다. 이때 고정지지줄(110)은 보조지지체(102)의 사방으로 설치하여 수직방향으로 세워지는 보조지지체(102)의 전단, 휨, 뒤틀림을 방지할 수 있도록 함은 당연하다.

가이드구조체(2)의 내부에는 부력체(3)가 배치되어 가이드구조체(2)를 따라서 승강되도록 구성하며, 바람직한 가이드 구성으로는 부력체(3)에 가이드레일(4)을 설치하고, 가이드구조체(2)에 가이드롤러(5)를 설치한다.

가이드레일(4)의 설치는 부력체(3)의 사방으로 고정브래킷(31)을 형성하고, 이에 가이드레일(4)을 볼트와 너트를 이용하여 고정하는 구성으로 쉽게 탈부착할 수 있도록 하며, 가이드롤러(5)는 작동수단(6)에 의해 진퇴(進退)되는 작동을 제공할 수 있도록 하며, 가이드롤러(5)는 가이드레일(4)이 내입될 수 있는 깊은 홈(51)을 형성하여 가이드레일(4)의 3면이 면접촉되어 안정된 가이드 상태를 유지하면서 해초나 해상부유쓰레기의 분리를 간편하게 할 수 있도록 한다. 이때 작동수단(6)은 다양한 실시례로 제공될 수 있다.

도 4는 본 발명에서 제공하는 파력발전용 부력장치의 제2실시례를 보인 외형 사시도를 도시한 것이고, 도 5는 도 4의 평면도, 도 6은 도 2의 단면도를 도시한 것이다.

본 발명 제 2실시례는 상기 제1실시례와 같이 가이드구조체(2)의 내측으로 부력체(3)를 설치하여 가이드할 수 있도록 구성함에 있어서, 부력체(3)에 가이드롤러(5)를 설치하고, 가이드구조체(2)에 가이드레일(4)을 설치한 것이다.

제2실시례에서의 가이드롤러(5)의 설치는 부력체(3)의 사방으로 고정브래킷(31)을 형성하고, 이에 가이드롤러(5)를 볼트와 너트를 이용하여 자유 회전하도록 고정하는 구성으로 쉽게 탈부착할 수 있도록 한다.

그리고 상기 가이드레일(4)은 작동수단(6)에 의해 진퇴(進退)되는 작동을 제공할 수 있도록 하며, 가이드롤러(5)는 가이드레일(4)이 내입될 수 있는 깊은 홈(51)을 형성하여 가이드레일(4)의 3면이 면접촉되어 안정된 가이드 상태를 유지하면서 해초나 해상부유쓰레기의 분리를 간편하게 할 수 있도록 한다. 이때 작동수단(6)은 다양한 실시례로 제공될 수 있다.

한편 본 발명 제1실시례와 제2실시례에 적용되는 상기 부력체(3)의 하단 내부에는 밸러스트수(ballast water)를 설치장소에서 발생하는 통상의 파고(波高;파도의 고(高)와 저(低)의 비고(比高))에 부합하는 높이를 가지도록 채워 중력을 제공하고, 부력체의 상단 내부에는 상기 벨러스트수에 대응하도록 공기를 채워 부력이 함께 제공될 수 있도록 한다. 이러한 구성은 파고의 고 쪽으로는 파고의 힘과 부력에 의해 이동되고, 파고의 저 쪽으로는 부력체(3) 내부에 채워진 밸러스트수의 중량에 미치는 중력에 의해 하강하는 강한 힘을 발휘하게 되는 것이다.

또한 부력체(3)의 상단에는 2개의 조인트(32)와 연결대(33a)를 이용하여 상부의 승강링크(33)에 연결되도록 함으로 해서, 승강과정에서 흔들릴 수 있는 부력체(3)의 승강운동은 직선운동으로 안전하게 변환시켜 승강링크(33)에 전달토록 하며, 승강링크(33)의 상단은 도시되지는 않은 발전기와 연결된 구동축(34)을 결합하여 부력체(3)의 승강운동을 회전운동으로 변환할 수 있도록 한다.

도 7은 본 발명 제1,2실시례에 적용된 부력체 상단과 구동축의 결합구성을 보인 단면 구성도를 도시한 것으로서, 상기 승강링크(33)는 지지체(100)에 서포터(13)를 세우고, 서포터(13)에 횡설되는 베어링지지체(14)에 결합된 부시베어링(15)에 가이드되어 승강되도록 함으로 해서 흔들림 없는 승강작동이 이루어질 수 있도록 하며, 서포터(13)의 상단에는 베어링에 지지되도록 구동축(34)을 설치한다.

상기 베어링지지체(14)와 구동축(34)은 가이드구조체(2)의 폭보다 넓은 위치에서 분할되어 연결부재(16)(39)로 연결되도록 하며, 연결부재(16)(39)는 베어링지지체(14)와 구동축(34)의 분할부분에 씌워지며 이들을 따라서 슬라이드 이동하는 구성부재이며, 축직각으로 세팅볼트(16a)(39a)가 결합되어 분할된 베어링지지체(14) 또는 구동축(34)을 일체로 연결하게 된다. 이와 같이 연결부재(16a)(39a)를 이용하여 베어링지지체(14)와 구동축(34)을 연결 구성하는 경우 부력체(3)의 고장으로 수리가 필요할 때 연결부재(16)(39) 부분을 이용하여 분할된 베어링지지체(14)와 구동축(34)을 분리함으로 해서 보조지지체(120)에 결합되어 있는 가이드구조체(2)를 베어링지지체(14)와 구동축(34) 사이로 쉽게 들어 올려 수리 등을 할 수 있게 되는 유지보수의 편리성을 제공할 수 있는 것이다.

한편 승강링크(33)와 구동축(34)의 바람직한 결합으로는 승강링크(33)의 상단에 랙(33b)을 형성하고, 구동축(34)에는 일방향베어링에 의해 결합되는 피니언(34a)을 설치하여 상호 기어 결합되도록 함으로 해서 구동축(34)이 항상 일방향으로만 회전이 이루어질 수 있도록 한다. 경우에 따라서는 승강링크(33)의 양쪽으로 랙(33b)을 형성하고, 구동축(34)을 2개 설치하여 승강링크(33)가 상승할 때와 하강할 때 각각 구동이 이루어질 수 있도록 할 수도 있다.

부력체(3)의 승강운동을 회전운동으로 변환하는 구성의 경우 일반적으로 알려진 공지기술이다. 또한 본 발명에 일 실시례로 제공하고 있는 랙(33b)과 피니언(34a)의 조합의 경우 도 13에 도시된 바와 같이 복수의 가이드구조체(2)를 적용하더라도 승강되는 부력체(3)의 구동력을 회전력으로 변환할 수 있다.

예를 들면, 구동축(34)의 구동력을 일정하게 유지하여 발전기의 과속도 제어 및 방법을 해결하기 위한 수단으로 대한민국 공개특허공보(A)10-2013-0024537호(2013.03.08.)의 터빈발전기 과속도 제어장치 및 방법 등의 기술에 의해 해결할 수 있는 것으로, 본 발명에서는 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

그리고 상기 가이드구조체(2)의 상하단에는 스토퍼(7)를 마련하며, 부력체(3)의 상단과 하단에는 상기 스토퍼(7)와 대향되는 완충수단(8)을 설치한다.

상기 완충수단(8)은 스프링타입, 쇼크 업소버(shock absorber)타입 등 다양한 것들이 제안될 수 있으며, 본 발명에서는 스프링타입으로 구성된 예가 도시되어 있다.

또한 본 발명 제1실시례와 제2실시례에 적용되는 작동수단(6)의 경우 상기에서 언급한 바와 같이 다양한 구성으로 제안될 수 있으며, 바람직한 예로는 실린더타입, 래크와 웜축을 조합한 타입, 나사축과 너트를 조합한 타입 등이다.

-실린더타입-

실린더타입은 도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이 가압부재(9)와 결합되도록 가이드구조체(2)에 작동수단(6)으로 실린더(61)를 설치하여 제1실시례와 같이 가이드롤러(5)를 가이드레일(4)에 밀착시키거나 또는 이격시킬 수 있도록 하거나, 제2실시례와 같이 가이드레일(4)을 가이드롤러(5)에 밀착시키거나 또는 이격시킬 수 있도록 하며, 가압부재(9)의 상하단에는 일단이 가압부재(9)에 고정된 가이드샤프트(10)를 마련하여 가이드구조체(2)에 구비된 부시(21)에 끼움되어 슬라이드 되도록 한다.

이때 실린더(61)로 가압부재(9)를 가압한 상태에서 시간이 경과함에 따라 압력손실에 의해 가압력이 저하되는데, 본 발명에서는 상기 가이드샤프트(10) 중 어느 하나에는 스토퍼수단(11)을 더 설치하되, 스토퍼수단(11)은 가이드구조체(2)에 스토퍼실린더(12)를 고정 설치하고, 스토퍼실린더(12)의 로드가 삽입되도록 가이드샤프트(10)에 스토퍼홈(10a)을 형성한 구성이다. 스토퍼홈(10a)은 실린더(61)가 가압부재(9)를 부력체(3) 쪽으로 전진시킨 위치와, 부력체(3)와 반대쪽으로 후퇴시킨 위치에 각각 형성하여 한다. 이와 같은 구성은 가압부재(9)에 설치되어 있는 가이드롤러(5) 또는 가이드레일(4)의 안정된 지지상태를 제공하고, 아울러 이물을 제거할 때 가압부재(9)에 설치되어 있는 가이드롤러(5) 또는 가이드레일(4)을 부력체(3) 쪽과 이격시킨 상태로 고정하여 이물 제거 작업을 안전하게 행할 수 있게 되는 기능성을 제공하는 것이다.

-래크와 웜축-

래크와 웜축타입은 도 8에 도시된 바와 같이 가압부재(9)에 일단이 고정되도록 래크(62)를 설치하고, 상기 래크(62)에는 웜축(63)을 기어 결합한다. 이때 래크(62)에 형성된 치는 웜휠을 일자 형태로 펼친 구성으로 이루어지며, 웜축(63)은 가이드구조체(2)에 고정설치한 정역회전 가능한 구동모터(64)에 의해 구동될 수 있게 하며, 구동모터(64)는 감속기를 포함하는 구성으로 저속 회전하도록 구성한다.

이와 같이 래크(62)와 웜축(63)을 조합할 경우 구동모터(64)로 웜축(63)을 정회전시키면 가압부재(9)에 설치되어 있는 가이드롤러(5) 또는 가이드레일(4)이 부력체(3) 쪽으로 가압되고, 반대로 구동모터(64)로 웜축(63)을 역회전시키면 가압부재(9)에 설치되어 있는 가이드롤러(5) 또는 가이드레일(4)을 부력체(3) 쪽과 이격시키게 되는 것이다.

-나사축과 너트-

나사축과 너트는 도 9에 도시된 바와 같이 가압부재(9)에 일단이 자유 회전하도록 나사축(65)을 고정하고, 상기 나사축(65)에는 가이드구조체(2)에 베어링으로 지지되도록 너트이송구(66)를 설치한다. 그리고 상기 너트이송구(66)의 외면은 기어(66a)를 형성하고, 기어(66a)에는 정역회전 가능한 감속기를 포함하는 구동모터(64)에 구비된 구동기어(67)를 결합한다.

이와 같이 나사축(65)과 너트이송구(66)를 조합할 경우 구동모터(64)로 너트이송구(66)를 정회전시키면 나사축(65)이 전진하면서 가압부재(9)에 설치되어 있는 가이드롤러(5) 또는 가이드레일(4)이 부력체(3) 쪽으로 가압되고, 반대로 구동모터(64)로 너트이송구(66)를 역회전시키면 나사축(65)이 후퇴하면서 가압부재(9)에 설치되어 있는 가이드롤러(5) 또는 가이드레일(4)을 부력체(3) 쪽과 이격시키게 되는 것이다.

한편 본 발명의 부력체(3)는 스틸로 구성토록 하며 경우에 따라서 합성수지, 방수시트 등 다양한 구성으로 이루어질 수 있다.

도 10은 본 발명에 적용되는 부력체를 합성수지통으로 구성한 례를 보인 단면도를 도시한 것이다.

이는 1개 또는 복수의 합성수지통(35)을 적층하고, 그 위부에 철망타입의 지지통(36)을 씌워 합성수지통(35)의 파손이 방지될 수 있도록 구성한다. 이는 1개의 합성수지통(35)으로 할 수 있으나, 합성수지통(35)의 금형과 제작의 편리성을 고려하여 소형으로 제작하여 적층식으로 제공한 것으로, 이와 같은 방법의 경우 부력체(3)의 제작단가를 대폭 절감할 수 있는 것이다.

도 11은 본 발명에 적용되는 부력체를 방수시트챔버로 구성한 례를 보인 단면도를 도시한 것이다.

도 11에 도시된 바에 의하면 방수시트챔버(37) 위부에 철망타입의 지지통(36)을 씌워 방수시트챔버(37)의 파손이 방지될 수 있도록 구성한다. 이때 지지통(36)의 내측으로는 지지통(36)에 볼트로 고정되는 수개의 지지봉(38)을 수직방향으로 형성하고, 방수시트챔버(37)의 외부에는 상기 지지봉(38)에 끼워지는 결속구(37a)를 형성하여 방수시트챔버(37)가 지지통(36)과 접하여 찢어지는 등 파손되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

도 12는 본 발명에서 제공하는 파력발전용 부력장치를 해상구조물에 설치한 례를 보인 정면도를 도시한 것이고, 도 13은 본 발명에서 제공하는 파력발전용 부력장치를 해상구조물에 설치한 다양한 예를 보인 평면도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 파력발전용 부력장치(1)는 해상에 고정식으로 설치하거나 또는 본 발명자가 선출원(10-2015-0008229호)의 반잠수식 해상 구조물과 같은 반잠수식 해상 구조물을 도 12와 같이 설치하여 사용할 수 있는 것이다.

또한 본 발명은 도 13과 같이 반잠수식 해상 구조물에 2개 이상 여러 개가 하나의 블록으로 설치되어 발전이 가능하도록 사용할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:파력발전용 부력장치 2:가이드구조체
21:부시 3:부력체
31:고정브래킷 32:조인트
33:승강링크 33b:랙
34:구동축 34a:피니언
35:합성수지통 36:지지통
37:방수시트챔버 37a:결속구
38:지지봉 4:가이드레일
5:가이드롤러 51:깊은 홈
6:작동수단 61:실린더
62:래크 63:웜축
64:구동모터 65:나사축
66:너트이송구 66a:기어
67:구동기어
7:스토퍼 8:완충수단
9:가압부재 10:가이드샤프트
10a:스토퍼홈 11:스토퍼수단
12:스토퍼실린더 13:서포터
14:베어링지지체 15:부시베어링
16,39:연결부재 16a,39a:세팅볼트
100:지지체 110:고정지지줄
120:보조지지체

Claims

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해상에 부유식 또는 고정식으로 설치되는 지지체(100)와; 상기 지지체(100)에 수직으로 설치되는 가이드구조체(2)와; 상기 가이드구조체(2)의 내부를 따라서 승강하는 부력체(3)의 승강운동을 구동원으로 사용토록 한 파력발전용 부력장치(1)에 있어서;
부력체(3)의 승강방향으로 부력체(3)에 설치한 복수의 가이드레일(4)과;
상기 가이드레일(4)을 따라서 구름 운동하도록 복수의 가이드롤러(5)를 설치한 가압부재(9)와;
상기 가압부재(9)와 결합되도록 가이드구조체(2)에 설치하여 가이드롤러(5)를 가이드레일(4)에 밀착시키거나 또는 이격시킬 수 있도록 한 작동수단(6) 및 일단이 가압부재(9)에 고정된 상태에서 가이드구조체(2)에 구비된 부시(21)에 슬라이드 되도록 결합된 복수의 가이드샤프트(10)를 포함하도록 구성하되,
상기 작동수단(6)은 실린더(61)로 구성하며;
상기 가이드샤프트(10) 중 어느 하나에는 실린더(61)에 의해 가압부재(9)가 부력체(3) 쪽으로 가압상태로 가이드샤프트(10)를 고정하는 스토퍼수단(11)을 더 설치하고;
상기 스토퍼수단(11)은 가이드구조체(2)에 고정된 스토퍼실린더(12)와, 스토퍼실린더(12)의 로드가 삽입되도록 가이드샤프트(10)에 형성한 스토퍼홈(10a)을 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 파력발전용 부력장치.
해상에 부유식 또는 고정식으로 설치되는 지지체(100)와; 상기 지지체(100)에 수직으로 설치되는 가이드구조체(2)와; 상기 가이드구조체(2)의 내부를 따라서 승강하는 부력체(3)의 승강운동을 구동원으로 사용토록 한 파력발전용 부력장치(1)에 있어서;
부력체(3)의 승강방향으로 부력체(3)에 설치한 복수의 가이드레일(4)과;
상기 가이드레일(4)을 따라서 구름 운동하도록 복수의 가이드롤러(5)를 설치한 가압부재(9)와;
상기 가압부재(9)와 결합되도록 가이드구조체(2)에 설치하여 가이드롤러(5)를 가이드레일(4)에 밀착시키거나 또는 이격시킬 수 있도록 한 작동수단(6) 및 일단이 가압부재(9)에 고정된 상태에서 가이드구조체(2)에 구비된 부시(21)에 슬라이드 되도록 결합된 복수의 가이드샤프트(10)를 포함하도록 구성하되,
상기 작동수단(6)은 가압부재(9)에 일단이 고정된 래크(62)와;
상기 래크(62)에 결합되는 웜축(63)이 구비되도록 가이드구조체(2)에 고정설치한 정역회전 가능한 감속기를 포함하는 구동모터(64)의 조합에 의해 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 파력발전용 부력장치.
해상에 부유식 또는 고정식으로 설치되는 지지체(100)와; 상기 지지체(100)에 수직으로 설치되는 가이드구조체(2)와; 상기 가이드구조체(2)의 내부를 따라서 승강하는 부력체(3)의 승강운동을 구동원으로 사용토록 한 파력발전용 부력장치(1)에 있어서;
부력체(3)의 승강방향으로 부력체(3)에 설치한 복수의 가이드레일(4)과;
상기 가이드레일(4)을 따라서 구름 운동하도록 복수의 가이드롤러(5)를 설치한 가압부재(9)와;
상기 가압부재(9)와 결합되도록 가이드구조체(2)에 설치하여 가이드롤러(5)를 가이드레일(4)에 밀착시키거나 또는 이격시킬 수 있도록 한 작동수단(6) 및 일단이 가압부재(9)에 고정된 상태에서 가이드구조체(2)에 구비된 부시(21)에 슬라이드 되도록 결합된 복수의 가이드샤프트(10)를 포함하도록 구성하되,
상기 작동수단(6)은 가압부재(9)에 일단이 자유 회전하도록 고정된 나사축(65)과;
상기 나사축(65)이 결합되도록 가이드구조체(2)에 베어링으로 지지되도록 설치한 너트이송구(66)와;
상기 너트이송구(66)의 외면에 형성된 기어(66a)와 치결합되는 구동기어가 구비된 정역회전 가능한 감속기를 포함하는 구동모터(64)의 조합에 의해 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 파력발전용 부력장치.
청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서;
상기 부력체(3)의 하단 내부에는 밸러스트수가 설치장소의 최고 파고높이에 부합하는 높이에 부합하도록 채워지도록 구성하고, 부력체(3)의 상단 내부에는 상기 밸러스트수에 대응하도록 공기를 채워 구성하며, 부력체(3)의 상단과 하단에는 완충수단(8)을 마련하여 가이드구조체(2)의 상단과 하단에 위치하는 스토퍼(7)와의 충격을 완충할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 파력발전용 부력장치.
청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서;
상기 부력체(3)는 복수의 합성수지통(35)과, 합성수지통(35)의 외부에 씌워지는 철망타입의 지지통(36)으로 구성한 것을 특징으로 하는 파력발전용 부력장치.
청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서;
상기 부력체(3)는 방수시트로 구성된 복수의 방수시트챔버(37)와, 방수시트챔버(37)의 외부에 씌워지는 철망타입의 지지통(36)으로 구성한 것을 특징으로 하는 파력발전용 부력장치.
청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서;
상기 지지체(100)와 가이드구조체(2)는 고정지지줄(110)을 이용하여 고정한 것을 특징으로 하는 파력발전용 부력장치.
청구항 3 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서;
부력체(3)의 상단과 2개의 조인트(32)와 연결대(33a)로 연결된 승강링크(33)와;
지지체에 세워지는 서포터(13)와;
상기 서포터(13)에 횡설되며 승강링크(33)를 가이드하는 부시베어링(15)이 결합된 베어링지지체(14)와;
상기 서포터(13)의 상단에 발전기와 연결되도록 설치되며 승강링크(35)의 상단에 형성된 랙(33b)과 기어결합되는 피니언(34a)이 일방향베어링에 의해 결합되는 구동축(34)을 포함하되;
상기 베어링지지체(14)와 구동축(34)은 가이드구조체(2)의 폭보다 넓은 위치에서 분할되어 연결부재(16)(39)로 연결되도록 구성하여, 연결부재(16)(39) 부분을 이용하여 분할된 베어링지지체(14)와 구동축(34)을 분리한 상태에서 보조지지체(120)에 결합되어 있는 가이드구조체(2)를 베어링지지체(14)와 구동축(34) 사이로 들어 올릴 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 파력발전용 부력장치.