KR200366013Y1 - 래크 피니언식 높낮이 조절장치를 갖는 수평수차 - Google Patents

Abstract

본 고안은 래크 피니언식 높낮이 조절장치를 갖는 수평수차에 관한 것이며, 그 목적은 해양이나 하천의 조류에너지를 전기에너지로 변환시키기 위한 수평수차를 설치구성 시 상기 수평수차의 높낮이조절수단을 제공하여 조석 간만의 차에 따른 수위변동에 대응될 수 있도록 한 조력발전장치를 제공함에 있다.

본 고안은 해양 혹은 하천의 바닥면에 고정 설치된 고정구조물상에 그 회전축이 수평되게 설치 구성되어, 수면에 그 일정부분이 입수된 채 회전되도록 하는 원통형의 수평수차를 이용한 조력발전장치에 있어서,

상기 수평수차가 탑재되는 고정플레이트를 구성하고, 상기 고정플레이트를 고정구조물상에 설치 시, 상기 고정플레이트의 양측단부에 설치된 피니언과, 상기 피니언의 회전축을 고정지지하는 고정수단을 구성하고, 상기 피니언과 맞물림 구동되도록 고정구조물의 양측에 상·하길이방향으로 형성된 래크를 구성하여, 상기 고정구조물상에 래크/피니언 지지된 고정플레이트가 상·하 이동되도록 한 높이조절수단을 포함하여 설치 구성한 래크 피니언식 높낮이조절장치를 갖는 수평수차에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

래크 피니언식 높낮이 조절장치를 갖는 수평수차{A Horizontal cylindric water mill type which has high and low control unit of the rack and pinion method}

본 고안은 래크 피니언식 높낮이조절장치를 갖는 수평수차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해양이나 하천의 조류에너지를 전기에너지로 변환시키기 위한 수평수차를 설치 구성시 상기 수평수차의 높낮이 조절수단을 제공하여 조석 간만의 차에 따른 수위변동에 대응될 수 있도록 한 높이조절장치를 갖는 수평수차에 관한 것이다.

기존의 화석에너지 자원이 점차 고갈되어지고, 환경문제가 대두되어짐에 따라 이미 오래전부터 청정대체에너지에 대한 관심 및 그 이용에 대한 실질적인 장치의 개발을 위한 활발한 연구와 노력이 이루어져 왔다.

일반적으로 청정대체에너지는 태양에너지(solar energy), 풍력에너지(wind energy), 조류력(current energy), 조력에너지(tidal energy), 지열에너지(geo-thermal energy), 생화학에너지(bio-chemical energy) 등이 있으며, 본 발명은 세계 각 지역 특히, 빠른 조류가 발생되는 지역을 중심으로 널리 사용중이며, 여전히 활발한 개발이 이루어지고 있는 조류력 발전장치에 관한 것이다.

우리나라에서도 최근 남해안의 10놋트 이상의 고속 조류가 발생되는 지역이 대두되면서 조류에너지를 이용한 대용량의 발전장치의 모색이 이루어지고 있다.

이와 같이 주어진 조류의 상태에서 가능한 한 많은 전력을 생성하도록 하기 위한 큰 회전력(Torque)을 요구하는 조류발전장치의 중요 구성인자가 수차이며, 일정한 조류력 및 일정한 크기를 갖는 수차에 발생되는 회전력은 그 수차에 설치형성된 날개의 단면형상 및 날개의 개수, 날개의 배치에 따라 큰 차이를 보이게 된다.

도 2a 및 2b 와, 도 3 은 종래에 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 실용신안 출원 2004-0007638 호 "수평원통형 수차에 의한 조류력발전장치"와, 대한민국 실용신안 출원 2004-0007639 호 "이중복합 날개 원판림 지지구조의 원통형 수차"에 의해 제시된 바 있는 원통형의 수평수차를 이용한 조력 발전장치의 개략도를 도시한 것으로,

상기 조력 발전장치는 해양이나 하천의 바닥면(11)에 고정되는 지지구조물(12)을 포함하며 원통형의 수평수차(20)의 일부가 수면에 입수되도록 탑재하고 있는 고정구조물(13)을 설치하고, 상기 수평수차(20)의 회전축에 나란히 설치된 증속기(14)를 거친 수평수차(20)의 회전력을 발전기(15)측으로 전달하는 원통형의 수평수차(20)를 갖는 조력발전장치를 구성하고 있다.

상기와 같은 구성의 조력발전장치는 조석 간만의 차와 같이 수위의 변동이 발생되는 경우, 고정된 고정구조물(13)에 원통형의 수평수차(20)에 고정 설치됨에 따라 상기 수위변동과 적절히 연동할 수 있는 높이조절수단을 구비하지 못해 수위변동이 자주 발생되는 지역에서의 그 설치 활용성이 현저히 떨어지는 문제점이 발생된다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 그 목적은 고정구조물에 설치된 원통형의 수평수차의 높이조절수단을 구비토록 하여 수위의 변동 특히 조석간만의 차가 발생되는 지역에서의 일정한 발전량을 획득할 수 있도록 한 래크 피니언식 높낮이조절장치를 갖는 수평수차를 이용한 조력발전장치를 제공함에 있다.

도 1 은 본 고안에 의한 높낮이조절수단을 구비한 수평수차를 이용한 조력발전장치의 개략도

도 2a 는 본 고안에 적용된 다수의 날개군을 갖는 원판림 지지구조의 수평수차

도 2b 는 본 고안에 적용된 다수의 날개군의 배치를 보이기 위한 수평수차의 단면 개략도

도 3 은 종래의 고정 구조물에 고정 설치된 수평수차를 이용한 조력발전장치의 개략도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(11) : 바닥면 (12) : 지지구조물

(13) : 고정구조물 (14) : 증속기

(15) : 발전기 (19) : 회전축

(20) : 수평수차 (21,22) : 원판림

(21a,22a) : 내면판 (21b,22b) : 외면판

(23) : 보강판 (24) : 플랜지

(25) : 회전날개 (27) : 제 1 날개군

(28) : 제 2 날개군 (30,30') : 피니언

(31,31') : 래크 (40) : 높낮이조절수단

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 고안은 해양 혹은 하천의 바닥면에 고정 설치된 고정구조물상에 그 회전축이 수평되게 설치되며, 상기 회전축의 양측으로 고정된 각각의 원판림들을 구성하고, 상기 원판림들의 대향하는 내면을 따라 양단이 고정 설치되는 회전날개들을 구성하되, 상기 회전날개들이 회전반경을 달리하는 다수의 날개군을 구비하여 수면에 그 일정부분이 입수된 채 회전되는 원통형의 수평수차를 이용한 조력발전장치에 있어서,

상기 수평수차가 탑재되는 고정플레이트를 구성하고, 상기 고정플레이트를 고정구조물상에 설치 시, 상기 고정플레이트의 양측단부에 설치된 피니언과, 상기 피니언의 회전축을 고정지지하는 고정수단을 구성하고, 상기 피니언과 맞물림 구동되도록 고정구조물의 양측에 상·하길이방향으로 형성된 래크를 구성하여, 상기 고정구조물상에 래크/피니언 지지된 고정플레이트가 상·하 이동되도록 한 높이조절수단을 포함하여 설치 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안에 의한 높낮이조절수단을 구비한 수평수차를 이용한 조력발전장치의 개략도를, 도 2a 는 본 고안에 적용된 다수의 날개군을 갖는 원판림 지지구조의 수평수차를, 도 2b 는 본 고안에 적용된 다수의 날개군의 배치를 보이기 위한 수평수차의 단면 개략도를 도시한 것으로,

해양이나 하천의 바닥면(11)에 고정되는 지지구조물(12)과, 상기 지지구조물(12)의 상측에 고정설치된 고정구조물(13)과, 상기 고정구조물(13)상에 설치되어, 수차의 회전축을 따라 나란히 설치 구성된 수평수차(20)/증속기(14)/발전기(15)를 포함하는 발전장치를 탑재하는 고정플레이트(29)를 구성한다.

또한, 상기 수평수차(20)/증속기(14)/발전기(15)를 포함하는 발전장치를 탑재한 고정플레이트(29)가 고정구조물(13)로부터 승·하강 되도록 하는 높낮이조절수단(40)을 구비하고 있다.

상기 본 고안에 적용된 원통형의 수평수차(20)는 본 출원인에 의해 출원된 대한민국 실용신안 출원 2004-0007638 호 "수평원통형 수차에 의한 조류력발전장치"와, 대한민국 실용신안 출원 2004-0007639 호 "이중복합 날개 원판림 지지구조의 원통형 수차"에 의해 제시된 바 있으며,

이는 회전축(19)상에 일정 간격을 두어 플랜지(24)에 의해 볼트 체결되는 원판림(21,22)들을 구성하고, 상기 각각의 원판림(21,22)의 대향하는 내면의 원주방향으로 등간격 고정 설치되는 회전날개(25)들을 구성하고, 상기 원판림(21,22)의 사이구간에 위치되며, 상기 회전날개(25)가 관통되어 지지토록 하는 보강판(23)으로 구성된다.

또한, 상기 원판림(21,22)은 각각이 내면부(21a,22a)와 외면부(21b,22b)를 이루며, 이 내면부(21a,22a)에는 회전날개(25)의 만곡된 단면형상과 대응되는 홈이 원주방향의 등간격으로 형성되어, 상기 대향하고 있는 각각의 원판림(21,22)의 내면부(21a,22a)에 형성된 홈에 회전날개(25)의 양단부가 끼워져 고정되도록 하고 있다.

또한, 상기 원판림(21,22)의 테두리측을 따라 원주방향 등간격 고정된 다수의 회전날개(25)를 구비하는 제 1 날개군(27)을 구성하고, 상기 제 1 날개군(27)의내측 즉, 상기 제 1 날개군(27)보다 회전반경이 작은 제 2 날개군(28)을 더 설치 구성하고 있다.

상기 원판림지지구조의 수평수차는 발생되는 조류력에 크기에 부합되는 회전력을 획득하기 위한 회전날개의 배치가 가능하며, 나아가 다수개의 수평수차가 설치 구성된 대형조류발전장치의 제작 및 그 구동효율을 향상시킬수 있는 잇점을 가지게 된다.

상기 본 고안에 따른 높낮이조절수단(40)은 상기 고정플레이트(29)의 양측단부에서 설치된 피니언(30,30')과, 상기 피니언(30,30')과 맞물림 구동되도록 고정구조물(13)의 양측에 상·하길이방향으로 형성된 래크(31,31')를 설치 구성하여, 상기 고정구조물(13)상에 래크/피니언(30,30'/31,31')지지된 고정플레이트(29)가 상·하 이동가능토록 한다.상기 피니언(30,30')은 일반적인 래크 피니언의 이동구조와 같이, 통상의 모터에 의해 회전하게 되는데 이 모터가 회전하지 않을 때는 피니언이 래크의 일정위치에 정지하게 되어 고정플레이트(29)가 일정 위치에서 고정지지 되는 것이다.

상기와 같은 높낮이조절수단(40)을 구비한 수평수차(20)를 이용한 조력발전장치는 수위에 따른 조류력의 크기를 최대한 활용하여 발전효율을 높일 수 있도록 하며, 또한 수평수차의 유지보수에 따른 작업의 편의성을 가져올 수 있는 장점이 있다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 고안은 원통형의 수평수차를 갖는 고정식 조력발전장치에 수위변동에 따른 수평수차의 높낮이조절장치를 구비토록 하여 주기적인 조석간만의 차에 의한 수위변동이나 유속변화에 대응할 수 있도록 수평수차를 위치하도록 하여 일정한 발전량을 획득할 수 있도록 하며, 제한된 조류에너지를 최대한 활용한 최적화된 조류발전장치를 이루도록 하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 해양 혹은 하천의 바닥면에 고정 설치된 고정구조물상에 그 회전축이 수평되게 설치되며, 상기 회전축상에 일정간격 이격되어 고정 설치된 각각의 원판림(21,22)들을 구성하고, 상기 원판림(21,22)들의 대향하는 내면에 양단이 고정 설치되는 회전날개(25)들을 구성하되, 상기 회전날개(25)들이 회전반경을 달리하는 다수의 날개군(27,28)을 구비하여 수면에 그 일정부분이 입수된 채 회전되는 원통형의 수평수차(20)를 이용한 조력발전장치에 있어서,

   상기 수평수차(25)가 탑재되는 고정플레이트(29)가 구성하고, 상기 고정플레이트(29)가 고정구조물(13)상에 설치 시, 높이조절수단(40)에 의해 지지되어 상·하이동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 높낮이조절장치를 갖는 조력발전장치의 수평수차.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 높이조절수단(40)은 고정플레이트(29)의 양측단부에 설치된 피니언(30,30')과, 상기 피니언(30,30')과 맞물림 구동되도록 고정구조물(13)의 양측에 상·하길이방향으로 형성된 래크(31,31')를 구성하여, 상기 고정구조물(13)상에 래크/피니언(30,30'/31,31')지지된 고정플레이트(29)가 상·하 이동되도록 한 것을 특징으로 하는 래크 피니언식 높낮이조절장치를 갖는 수평수차.