KR20050075668A

KR20050075668A - 파력에 의해 구동되는 유압펌프 및 이를 이용한 파력발전시스템

Info

Publication number: KR20050075668A
Application number: KR1020040004029A
Authority: KR
Inventors: 이광섭
Original assignee: 이광섭
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2005-07-21

Abstract

본 발명은 파력의 직진운동을 이용하여 유압을 발생시키는 유압펌프 및 이를 이용한 발전시스템에 대한 것이다. 본 유압펌프의 주요 부분은 크게 "파도의 운동에 의해서 움직이는 부력체(10), 유압을 발생시키는 유압펌프(30), 부력체와 유압펌프를 연결하는 고정대(20)" 등으로 구성된다. 유압펌프(30)의 주요 부분은 "원통형의 실린더튜브(31), 실린더튜브의 내측면 좌우에 구성되는 고정날개(31b), 실린더튜브의 양측면에 자리하는 실린더헤드(32), 부력체 및 고정대의 운동과 함께 회전하는 회전축(33), 회전축에 고정되는 회전날개(34)" 등으로 구성된다. 여기서 회전날개(34)의 좌우회전과 함께 회전날개와 고정날개(31b) 사이에 자리하는 오일에 압력이 발생한다. 여기서 발생하는 고압유는 유압탱크(70)로 전달되고, 유압탱크의 고압유를 이용하여 유압모터(80) 및 발전기(100)가 가동된다.

Description

파력에 의해 구동되는 유압펌프 및 이를 이용한 파력발전 시스템 { The Wave Activated Oil Pump And Wave Power System With The Same }

본 발명은 파력에 의해 구동되는 유압펌프 및 이를 이용한 발전시스템에 대한 것이다. 구체적으로 바다에서 시설되는 부력체를 이용하여 동력을 발생시키고, 상기 동력으로 유압펌프를 구동하는 것이다. 그리고 유압펌프에서 발생하는 고압유를 이용하여 발전기를 가동시키는 것이다.

현재 상용화되고 있는 부력체를 이용한 파력발전시스템은 매우 부족하다. 이러한 이유는 현재 실용화 내지 연구되는 있는 부력체를 이용한 파력발전소의 문제에 기인한다. 부력체를 이용한 기존의 파력발전시스템에서 문제는 다음과 같다. 첫번째 문제는 부력체를 물위에 띄우거나 혹은 부력체를 줄로 연결하는 것이다. 부력체를 물위에 띄우는 경우에 부력을 받는 힘은 반감된다. 예를 들어, 부력체의 1/2을 물위에 띄우는 경우에 부력의 힘은 1/2로 반감된다. 부력체를 줄로 연결하는 경우에 부력체의 좌우 내지 전후운동만을 동력화할 수 있다. 두 번째 문제는 부력체의 상하 운동과정에서 부력체 내에 발생하는 공기를 이용하여 터빈을 돌리는 것이다. 파력을 이용하여 발전을 하는 가장 큰 이유는 파력이 에너지 밀집도가 높기 때문이다. 에너지 밀집도가 높은 파력을 에너지 밀집도가 낮은 풍력으로 전환하는 과정에서 에너지 손실이 매우 크다. 셋째는 앞서 제기한 문제들로 인해서 파력발전이 매우 대형화 되었다는 것이다. 파력의 제한된 운동만을 에너지화하기 때문에 에너지효율이 매우 낮다. 이러한 문제는 필연적으로 발전설비의 대형화와 함께 또 따른 문제를 유발한다. 바다에 세워지는 대형 파력발전설비들은 자연생태계의 파괴하며, 물의 흐름을 방해하기 때문에 태풍과 같은 큰 파도를 견디지 못하는 취약성이 있다. 결과적으로 파력발전장치들이 풍력 및 수력에 비해서 실용화되지 못하였다.

본 발명은 앞서 기술한 파력발전장치의 문제들을 극복하는 파력발전장치를 만들고자 한다. 즉, 부력체의 운동을 최대한으로 이용함으로서 에너지 효율을 높이고, 발전설비를 소형화할 수 있는 발전장치를 만들고자 한다.

이를 위해서 본 발명은 부력체의 운동을 유압으로 전환하고, 유압을 이용하여 전기를 발생시키는 방법을 고안하였다. 먼저 원형 내지 원통형으로 구성되는 부력체의 대부분 내지 전부가 물에 잠기도록 하고, 부력체를 고정대로 고정하였다. 따라서 부력체의 전후운동은 고정대의 운동으로 연결된다. 그리고 고정대와 연결되는 유압펌프는 옆으로 누워있는 원통형 모양으로 구성된다. 유압펌프의 주요 부분은 "원통형의 실린더튜브, 실린더튜브의 내측면 좌우에 구성되는 고정날개, 실린더튜브의 양측면에 자리하는 실린더헤드, 부력체 및 고정대의 운동과 함께 회전하는 회전축, 회전축에 고정되는 회전날개" 등으로 구성된다. 유압발생과정은 부력체의 전후운동과 함께 고정대가 좌우 회전운동을 하고, 고정대의 운동과 함께 회전축 및 회전날개가 회전한다. 여기서 회전날개의 좌우회전과 함께 회전날개와 고정날개 사이에 자리하는 오일에 압력이 발생한다. 여기서 발생하는 고압유는 유압모터 및 발전기의 동력원으로 이용된다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 파력을 이용한 유압펌프의 사시도이고, 도 2는 분해사시도이고, 도 3a 내지 도 3b는 유압펌프의 횡단면도이다. 본 유압펌프의 주요 부분은 크게 "파도의 운동에 의해서 움직이는 부력체(10), 유압을 발생시키는 유압펌프(30), 부력체와 유압펌프를 연결하는 고정대(20)" 등으로 구성된다. 부력체(10)는 원형 내지 원통형으로 구성되는데, 가능하면 유선형으로 구성되는 것이 바람직하다. 파력을 극대화하기 위해서 부력체(11)는 대부분 혹은 전부가 수면 바로 아래로 잠기는 것이 바람직하다. 부력체(10)의 고정홈(10a)에 고정대(20)가 고정되고, 고정대의 고정홈(20a)에는 회전축(33)의 좌우측면이 고정된다. 고정대(20)의 윗 부분은 1개 내지 2개로 구성될 수 있으며, 아래 부분은 회전축(33)의 좌우측면에 고정할 수 있도록 2개로 구성된다. 유압펌프(30)의 주요 부분은 "원통형의 실린더튜브(31), 실린더튜브의 내측면 좌우에 구성되는 고정날개(31b), 실린더튜브의 양측면에 자리하는 실린더헤드(32), 부력체(10) 및 고정대(20)의 운동과 함께 회전하는 회전축(33), 회전축에 고정되는 회전날개(34)" 등으로 구성된다. 원통형의 실린더튜브(31)는 내부에 빈 공간이 형성되는 원통형 튜브로서 옆으로 누워있는 형태로 자리한다. 실린더튜브(31)의 일부에는 오일이 출입할 수 있는 다수의 출입구(31a)가 시설되고, 내측면에는 양측으로 고정날개(31b)가 구성된다. 그리고 실린더튜브(31)의 양측은 실린더헤드(32)와 고정결합된다. 실린더헤드(32)의 외주면 일부에는 실린더링(32b)을 시설함으로서 오일이 밖으로 새는 것을 방지한다. 양측에 있는 실린더헤드(32)에는 회전축(33)이 회전가능하도록 고정지지된다. 실린더헤드(32)와 회전축(33)의 사이에 있는 베어링(50)은 회전축의 원할한 회전을 돕고, 패킹(60)은 오일이 밖으로 새는 것을 방지한다. 그리고 회전축(33)의 양측면에는 회전날개(34)가 고정부착 되는데, 회전축과 회전날개는 일체형으로 혹은 조립/분해가 가능한 분리형으로 만들 수 있다. 회전날개(34)의 중앙부분은 회전축(33)에 고정되고, 양측 바깥 부분은 실린더튜브(31)의 내측면과 접촉한다. 원형의 실린더튜브(31) 내부에 형성되는 빈 공간에는 오일출입구(31a)를 통해서 오일이 주입된다. 마지막으로 유압펌프(30)를 고정하는 고정수단(40)은 상황에 따라서 다양하게 구성될 수 있다.

도 3a 내지 도 3b를 중심으로 유압발생과정을 설명하면 다음과 같다. 부력체(10)의 전후운동과 함께 고정대(20) 및 회전축(33)이 좌우 회전운동을 하고, 회전축(33)의 좌우회전과 함께 회전날개(34)가 좌우회전을 한다. 여기서 회전날개(34)의 좌우회전과 함께 회전날개와 고정날개(31b) 사이에 자리하는 오일에 압력이 발생한다. 도 3a는 회전축(33) 및 회전날개(34)가 시계방향으로 회전할 경우이다. 여기서 고압유는 B와 C에서 발생하고, A와 D에는 작동유가 공급된다. 도 3b는 회전축(33) 및 회전날개(34)가 반시계방향으로 회전할 경우이다. 여기서 고압유는 A와 D에서 발생하고, B와 C에는 작동유가 공급된다.

도 4는 파력에 의해 구동되는 유압펌프를 이용한 발전과정을 보여준다. 유압펌프(30)에서 발생하는 고압유는 유압탱크(70)로 전달되고, 유압탱크의 고압유를 이용하여 유압모터(80)가 구동된다. 유압모터(80)의 회전과 함께 발전기(100)에서 전기가 발생한다. 여기서 유압제어장치(90)는 "유압의 양과 속도, 방향" 등을 제어한다.

본 발명의 파력에 의해 구동되는 유압펌프는 간단한 구조이면서 많은 양의 강한 유압을 발생시킬 유압발생장치이다. 이러한 유압펌프를 이용한 발전시스템은 소형이면서 에너지효율이 높기 때문에 상용화가 가능할 것으로 예상된다. 본 발명의 유압펌프 및 이를 이용한 발전시스템은 기존의 파력발전시스템을 대체할 수 있을 것이다.

도 1은 파력에 의해 구동되는 유압펌프의 사시도

도 2는 파력에 의해 구동되는 유압펌프의 분해사시도

도 3a 내지 3b는 파력에 의해 구동되는 유압펌프의 횡단면도

도 4는 유압펌프를 이용한 파력발전시스템의 흐름도

(도면부호의 설명)

10. 부력체 10a. 고정홈 20. 고정대

20a. 고정홈 30. 유압펌프 31. 실린더튜브

31a. 오일출입구 31b. 고정날개 31c. 고정홈

32. 실린더헤드 32a. 고정홈 32b. 실린더링

40. 고정수단 50. 베어링 60. 패킹

70. 유압탱크 80. 유압모터 90. 유압제어장치

100. 발전기

Claims

부력체를 이용하는 파력발전에서,

유체 속에 자리하는 부력체(10);

부력체(10)의 하단부를 고정하는 고정대(20);

고정대(20)의 하단부와 연결되는 회전축(33);

회전축(33)의 양측에 구성되는 회전날개(34);

회전축(33)이 회전가능하도록, 회전축의 양측을 고정지지하는 원형의 실린더 헤드(32);

양측에 있는 실린더헤드(32)가 고정되는, 내부에 빈공간이 형성되는 원통형의 실린더튜브(31);

실린더튜브(31)의 외주면에 구성되는 다수의 오일출입구(31a);

실린더튜브(31)의 내측면 양측에 구성되는 고정날개(31b);

상기 회전축(33)과 실린더헤드(32)의 헤드의 접촉부분에 시설되는 베어링(50); 등으로 구성되어,

부력체(10)의 전후운동과 함께 고정대(20)가 좌우 회전하고,

고정대(20)의 좌우 회전과 함께 회전축(33) 및 회전날개(34)가 좌우 회전하면서, 상기 회전날개와 실린더튜브(31)의 고정날개(31b) 사이에 자리하는 오일에 압력이 발생하는, 파력에 의해 구동되는 유압펌프
청구항 1의 유압펌프에 부가적으로

오일을 저장하는 유압탱크(70);

유압탱크(70)의 유압으로 구동되는 유압모터(80);

유압모터(80)의 회전력으로 전기를 발생시키는 발전기(100);

상기 유압기기에서 이용되는 오일의 "양, 속도, 방향" 등을 제어하는 유압제어장치(90); 등으로 구성되는, 파력에 의해 구동되는 유압펌프를 이용한 발전시스템