KR20100111397A - 조류 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조류 발생에 따라 이동하여 설치할 수 있으며, 조류가 흐르는 방향에 따라 조류가 부딪치는 날개가 가변되면서 회전력을 향상시킬 수 있도록 한 조류 발전장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조류 발전장치는 유체에 부양되는 부양부재와; 상기 부양부재에 설치되는 발전기와; 상기 부양부재에 회전가능하게 설치되어 유체의 흐름에 의해 회전되는 수차; 및 상기 수차의 회전력을 상기 발전기에 전달하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure P1020090029809
수차, 조류, 유체흐름, 유도

Description

조류 발전장치{WATER CURRENT POWER GENERATOR}
본 발명은 조류 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조류 발생에 따라 이동하여 설치할 수 있으며, 조류가 흐르는 방향에 따라 조류가 부딪치는 날개가 가변되면서 회전력을 향상시킬 수 있도록 한 조류 발전장치에 관한 것이다.
현재 사용되는 발전방법으로는 대규모의 화석연료를 사용하는 화력발전, 우라늄을 사용하는 원자력발전, 대규모의 담수설비가 필요한 수력발전 등이 많이 이용되고 있다.
화력발전은 석탄 또는 석유 등과 같은 연료를 연소시켜 발전을 해야 하므로, 연소가스가 많이 발생되어 대기오염을 가중시키고, 원자력발전은 대기를 오염시키는 연소가스는 배출되지 않으나 인체에 치명적인 방사선폐기물이 다량으로 배출되며, 수력발전은 연소가스나 방사선폐기물 등이 배출되지 않고 별도의 연료를 필요로 하지 않는 반면에 환경을 파괴시키므로 친환경적이지 못한 문제가 있다.
이에 최근에는 친환경적이면서도 연료를 영구히 사용할 수 있는 태양열발전, 풍력발전, 수력발전, 조류발전 등의 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이중 물의 흐름을 이용한 수력발전은 물위 낙차에 의해 발생되는 운동 에너 지를 기계적 에너지로 변환시켜 전력을 얻는 것이고, 조류발전은 조수 간만의 차이 즉, 물과 썰물에 의해 발생되는 바닷물의 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜 전력을 얻는 것이다.
특히, 조류발전은 일정량의 부체가 받는 부력을 이용하는 부체식과, 조위의 상승하강에 따라 밀실에 공기를 압축시키는 압축공기식, 그리고 방조제를 축조하여 해수저수지를 만들어 발전하는 조지식이 있다.
국내에서는 상기와 같은 조류발전방식 중 조지식을 주로 사용하고 있으며, 대부분 조수간만의 차이가 많이 발생하는 강의 하구나 만에 방조제를 설치하여 방조제에 발전기를 설치하고 방조제 내부의 수위와 방조제 외부 수위차를 이용하여 발전기 회전시킨다.
그러나 상기와 같은 종래의 조류발전은 조수간만의 차를 이용하기 위해서 방조제를 설치하여야 하므로 막대한 건설비용이 소요될 뿐만 아니라, 방조제를 건설하기 위한 장소를 선정하기가 어려운 점이 있다.
더욱이, 방조제의 건설로 인하여 해양 생태계는 물론 갯벌 생태계에 많은 오염을 초래하게 되는 문제점이 발생되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 발전장치를 물위로 부양할 수 있도록 제작하여 조류 발생에 따라 이동 설치할 수 있도록 함으로써, 방조제의 건설을 방지하여 해양 생태계의 오염을 현저 하게 줄일 수 있는 조류 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 조류가 흐르는 방향에 따라 조류가 부딪치는 날개가 가변되도록 하여 회전력을 향상시킬 수 있는 조류 발전장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 수차로 유입되는 유체의 양을 조절할 수 있도록 하여 고속회전에 의하여 수차가 파손되거나 변형되는 것을 방지할 수 있는 조류 발전장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 조류 발전장치는, 유체에 부양되는 부양부재와; 상기 부양부재에 설치되는 발전기와; 상기 부양부재에 회전가능하게 설치되어 유체의 흐름에 의해 회전되는 수차; 및 상기 수차의 회전력을 상기 발전기에 전달하는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 조류 발전장치는 상기 부양부재에 설치되어 상기 수차가 유체에서 이탈될 수 있도록 상기 수차를 이동시키는 이동부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부양부재는, 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 유로가 형성되고, 상기 수차가 상기 유로의 내측에 위치되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수차는, 양단부가 상기 부양부재에 회전가능하게 설치되는 회전축과; 상기 회전축의 외면에 상기 회전축의 원주방향을 따라 일정간격으로 설치되며 상기 유체의 힘이 전달되는 날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 날개는, 상기 회전축에 결합되며 상기 유체가 관통되도록 유체관통구멍이 형성되는 고정날개와, 상기 고정날개의 선단부에 회동가능하게 설치되어 상기 유체의 힘이 전달되는 가변날개를 포함하며, 상기 가변날개로 유입되는 유체가 상기 유체관통구멍으로 유도되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수차에는 상기 회전축의 양단부에 각각 설치되며, 상기 날개의 양단부가 접합되어 고정되는 지지플레이트가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 날개는 상기 가변날개의 회동을 탄성 지지하는 탄성부재가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가변날개는 양면이 비대칭 유선형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결부재는, 상기 수차에 설치되어 상기 부양부재의 내부에 위치되며, 상기 수차와 함께 회전되는 원동스프라켓과; 상기 발전기의 로터회전축에 축결합되어 상기 원동스프라켓에 연동되어 회전되는 종동스프라켓과; 상기 원동스프라켓과 종동스프라켓을 연결하는 체인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동부재는, 상기 부양부재에 이동가능하게 설치되며, 상기 발전기 및 상기 수차가 설치되는 하우징과; 상기 부양부재에 설치되어 상기 하우징을 상기 부양부재의 상측으로 이동시키는 윈치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조류 발전장치는 상기 부양부재에 회동가능하게 설치되어 상기 수차로 유입되는 유체의 양을 증가 및 감소시키는 유체유도플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조류 발전장치는 상기 부양부재의 내부에 설치되어 상기 유체유도플레이트를 회동시키는 작동부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 작동부재는, 상기 유체유도플레이트의 지지축에 축결합되는 종동기어와; 상기 종동기어에 치합되는 원동기어; 및 상기 원동기어가 모터축에 축결합되는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 조류 발전장치에 의하면, 물위에 부양되는 부양부재를 이용하여 조류 발생에 따라 수차를 이동 설치할 수 있으므로, 해양 생태계의 오염을 현저하게 줄일 수 있음은 물론 설치가 용이한 효과가 있다.
또한 조류가 흐르는 방향에 따라 조류가 부딪치는 날개가 가변되므로, 수차의 회전력이 향상되어 발전효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 수차로 유입되는 유체의 양을 조절할 수 있으므로, 고속회전에 의해 수차가 파손되거나 변형되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 조류 발전장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 조류 발전장치의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조류 발전장치의 구성을 나타낸 측단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 조류 발전장치의 구성을 나타낸 정단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 조류 발전장치(100)는, 유체인 바닷물 또는 강물에 부양되는 부양부재(110)와, 이 부양부재(110)에 설치되는 발전기(120)와, 부양부재(110)에 회전가능하게 설치되는 수차(130) 및 이 수차(130)의 회전력을 발전기(120)에 전달하는 연결부재(140)를 포함한다.
또한, 조류 발전장치(100)는 부양부재(110)에 설치되어 수차(130)를 조류의 외부로 이탈되도록 수차(130)를 이동시키는 이동부재(150) 및 부양부재(110)에 회동가능하게 설치되어 수차(130)로 유입되는 조류의 양을 증가 및 감소시키기 위한 복수의 유체유도플레이트(170)를 더 포함한다. 이때, 유체유도플레이트(170)는 부양부재(110)에 설치되는 작동부재(180)에 의해 회동된다.
부양부재(110)는, 중앙부로 조류가 통과되면서 수차(130)를 회전시킬 수 있도록 중앙부에 조류가 흐를 수 있는 유로(111)가 형성되며, 유로(111)의 내측에 수차(130)가 회전가능하게 설치된다. 또한 부양부재(110)는 이동부재(150)가 상하로 이동되면서 수차(130)를 상하로 이동시킬 수 있도록 이동부재(150)가 이동 가능하게 삽입되는 가이드부(113)가 형성된다. 또한 부양부재(110)는 발전장치(100)가 조 류를 따라 이동되는 것이 방지되도록 닻(115)이 더 구비되며, 닻(115)이 부양부재(110)의 전방 양측에 각각 마련된다. 부양부재(110)의 양측에 닻(115)을 설치하는 것은 조류에 의하여 부양부재(110)가 회전되는 것을 방지하기 위함이다.
본 실시 예에서는 수차(130)를 설치하기 위하여 별도의 부양부재(110)가 마련되는 것을 예를 들어 설명하고 있지만, 부양부재(110)를 사용하지 않고 쌍동형 배에 수차(130)를 설치하여 사용할 수도 있다. 이러한 경우 상기 쌍동형 배가 운행하는 과정에서 발생되는 조류의 흐름에 의해 수차(130)의 회전력이 향상되어 전력을 보다 효율적으로 발전할 수도 있다.
발전기(120)는 수차(130)와 함께 이동될 수 있도록 이동부재(150)의 상측에 설치된다.
이동부재(150)는 부양부재(110)에서 상하로 이동될 수 있도록 부양부재(110)의 가이드부(113)에 삽입되는 하우징(151)과, 부양부재(110)에 설치되어 하우징(151)을 상하로 이동시키는 윈치(WINCH)(153)를 포함한다. 이때, 윈치(153)는 와이어(155)에 의해 하우징(151)에 연결되어 와이어(155)의 권취를 통해 하우징(151)을 상하로 이동시킨다.
하우징(151)은 부양부재(110)의 유로(111)측 내면에 대응되도록 설치되며, 수차(130)의 양단부가 각각 회전가능하게 설치된다. 이때, 어느 하나의 하우징(151)은 상단에 발전기(120)가 설치되고, 그 내부에 연결부재(140)가 내장되도록 설치된다.
이처럼 부양부재(110)에 상하로 이동가능하게 설치되는 하우징(151)을 통해 수차(130) 및 발전기(120)를 이동시키는 것은 조류가 연결부재(140)와 발전기(120)에 접촉되는 것을 최소화 하여 그 부식을 방지함과 동시에 수차(130)와 발전기(120)를 동시에 이동시키기 위함이다.
더욱이, 이동부재(150)를 통해 수차(130)를 조류에 입수 또는 이탈시킴으로써, 조류 발전장치(100)를 필요에 따라 발전할 수 있다. 즉, 조류가 세면 윈치(153)에 와이어를 권취시켜 하우징(151)을 부양부재(110)의 상측으로 이동시킴으로써 수차(130)를 조류에서 이탈시키고, 조류가 적당할 때 윈치(153)에서 와이어를 풀어 하우징(151)을 부양부재(110)의 하측으로 이동시켜 수차(130)를 조류에 입수시킨다.
또한, 이동부재(150)는 하우징(151)의 하부에 체결되는 와이어(155)가 윈치(153)에 원활하게 귄취되고 풀릴 수 있도록 와이어(155)가 가이드되는 가이드롤러(157)가 더 마련된다. 가이드롤러(157)는 부양부재(110)의 상면에 설치된다.
또한, 이동부재(150)는 대응하는 하우징(151)을 동시에 승하강시킬 수 있도록 윈치(153)가 각각의 하우징(151)에 대응되도록 설치되며, 하우징(151)이 하강할 때에는 하우징(151)의 무게에 의하여 와이어(155)가 윈치(153)에서 풀리면서 하강된다.
이동부재(150)의 하우징(151) 내부에 설치되어 발전기(120)와 수차(130)를 연결하는 연결부재(140)는 수차(130)의 회전축(131)에 축결합되어 수차(130)와 함께 회전되는 원동스프라켓(141)과, 발전기(120)의 로터회전축(121)에 축결합되어 원동스프라켓에 연동되어 회전되는 종동스프라켓(143) 및 원동스프라켓(141)과 종 동스프라켓(143)을 연결하는 체인(145)을 포함한다. 이러한, 연결부재(140)는 수차(130)의 회전에 의해 원동스프라켓(141)이 회전되면 체인(145)을 통해 종동스프라켓(143)이 함께 회전되면서 발전기(120)의 로터회전축(121)을 회전시킨다.
본 실시 예에서는 연결부재(140)가 스프라켓과 체인에 의해 구성되는 것을 예를 들어 설명하고 있지만, 연결부재(140)를 복수의 기어를 이용한 기어구동방식 또는 벨트를 이용한 벨트구동방식으로 구성하여 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 수차(130)를 도 4 내지 도 6을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수차와 탄성부재의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 수차와 탄성부재의 구성을 나타낸 요부확대 사시도이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수차와 탄성부재의 구성을 나타낸 도 5의 A-A선 단면도이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시 예에 따른 수차(130)는 이동부재(150)의 하우징(151)에 회전가능하게 설치되는 회전축(131)과, 이 회전축(131)에 설치되는 날개(133)를 포함한다. 또한, 수차(130)는 회전축(131)의 양단부에 각각 설치되며, 날개(133)의 양단부가 접합되어 고정되는 지지플레이트(139)를 더 포함한다.
지지플레이트(139)는 조류의 흐름에 의하여 수차(130)가 회전될 때, 날개(133)가 파손되는 것을 방지함과 동시에 유입되는 조류를 날개로 유도한다.
회전축(131)은 그 양단부가 하우징(151)을 관통하여 하우징(151)의 내부에 위치되며, 베어링(도시생략)을 통해 하우징(151)에서 원활하게 회전된다. 이때, 회 전축(131)이 관통되는 하우징(151)은 회전축(131)이 관통되는 부위로 물이 침투되는 것이 방지되도록 실링 처리된다.
날개(133)는 회전축(131)의 외면에서 회전축(131)의 원주방향을 따라 일정간격으로 설치된다. 그리고 날개(133)는 조류에 의해 회전될 때 조류의 운동에너지가 보다 많이 전달될 수 있도록 고정날개(135)와, 이 고정날개(135)에 회동가능하게 설치되는 가변날개(137)를 포함한다.
고정날개(135)는 그 일단이 회전축(131)에 접합되며, 조류가 통과될 수 있도록 유체관통구멍(135a)이 회전축(131)의 축방향으로 형성된다.
날개(133)에 유체관통구멍(135a)을 형성하는 것은 상호 이웃하는 날개(133) 사이로 유입되는 조류가 가변날개(137)에 부딪쳐 날개(133)를 회전시킨 후, 유체관통구멍(135a)을 통해 흘러나가게 하기 위한 것이다.
이와 같이 본 실시 예에 따른 수차(130)는 조류가 날개(133)에 부딪친 후, 날개(133)의 내측에서 외측으로 역류되면서 발생되는 역조류에 의하여 날개(133)로 유입되는 조류의 세기가 저하되는 것을 방지함으로써, 수차(130)의 회전력이 더욱 증가하게 된다. 이로 인하여 발전기(120)의 발전효율이 더욱 향상된다.
또한, 날개(133)는 수차(130)가 회전될 때 조류가 흐름에 따라 가변날개(137)가 고정날개(135)에서 회동되면서 수차(130)의 회전력을 증가시킨다. 구체적으로, 수차(130)가 회전될 때, 가변날개(137)의 일면이 조류가 흐르는 방향과 마주하는 날개(133)는 가변날개(137)가 조류에 의해 내측으로 회동되어 조류와의 접촉 면적이 감소하며, 가변날개(137)의 타면이 조류가 흐르는 방향과 마주하는 날 개(133)는 가변날개(137)가 조류에 의해 외측으로 회동되면서 조류와의 접촉 면적이 증가하게 된다.
즉, 수차(130)는 조류에 의해 회전될 때 회전축(131)을 기준으로 상측에 위치되는 날개(133)는 가변날개(137)가 내측으로 회동되고, 하측에 위치되는 날개(133)는 가변날개(137)가 외측으로 회동되면서 수차(130)에 전달되는 조력이 더욱 증가하여 수차(130)의 회전력이 증가된다.
또한, 수차(130)는 날개(133)의 가변날개(137)가 회동될 때 이를 탄성 지지하는 탄성부재(160)를 더 포함한다. 탄성부재(160)는 가변날개(137)의 타면에 위치되어 가변날개(137)를 타면측으로 끌어당긴다. 이를 위하여 본 실시 예에 따른 탄성부재(160)는 일단이 가변날개(137)의 타면에 결합되고 타단이 지지플레이트(139)에 결합되는 수축 스프링을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 탄성부재(160)는 조류에 의해 수차(130)의 내측으로 회동된 가변날개(137)를 수차(130)의 외측 방향으로 탄성 지지한다.
한편, 날개(133)의 가변날개(137)는 양면이 비대칭 유선형으로 형성되며, 타면이 일면에 비하여 더 큰 곡률을 가지도록 형성된다. 이처럼, 가변날개(137)의 양면을 비대칭 유선형으로 형성하는 것은 조류가 수차(130)로 유입될 때 곡률이 더 크게 형성된 타면 측의 조류 흐름이 일면측보다 빨라지게 하여 일면측과 타면측의 압력차를 발생시키기 위함이다. 가변날개(137)의 양면에 압력차가 발생하게 되면 조류의 흐름이 빠른 타면방향으로 양력이 발생하게 되어 수차(130)의 회전을 더욱 증가시키게 된다.
본 발명에 따른 조류 발전장치(100)는 수차(130)로 유입되는 조류의 양이 증가 또는 감소될 수 있도록 조류의 양을 조절하는 유체유도플레이트(170)를 더 포함한다.
이를 도 2 및 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 유체유도플레이트와 작동부재의 구성을 나타낸 요부확대 단면도이다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 본 실시 예에 따른 유체유도플레이트(170)는 수차(130)의 전방에 위치되도록 부양부재(110)의 유로(111)에 수차(130)의 원주방향을 따라 복수개 설치된다. 그리고 유체유도플레이트(170)는 부양부재(110)의 내부에 설치되는 작동부재(180)에 의해 부양부재(110)에서 상하로 회동된다.
또한, 유체유도플레이트(170)는 일단부 양측에 부양부재(110)에 회동가능하게 결합될 수 있도록 지지축(171)이 마련되고 타단부 양측에 작동부재(180)에 의해 회동될 때 원활하게 회동될 수 있도록 지지롤러(173)가 마련된다.
유체유도플레이트(170)를 회동시키는 작동부재(180)는 유체유도플레이트(170)의 지지축(181)에 축결합되는 종동기어(181)와, 이 종동기어(181)에 치합되는 원동기어(183) 및 이 원동기어(183)를 구동시킬 수 있도록 모터축에 원동기어(183)가 축결합되는 구동모터(185)를 포함한다.
유체유도플레이트(170)는 작동부재(180)에 의해 회동되면서 부양부재(110)의 유로(111)를 통해 수차(130)로 유입되는 조류의 양을 및 증가시킨다. 즉, 작동부재(180)에 의해 유체유도플레이트(170)가 도 2의 이점쇄선과 같이 위치되면 유 로(111)로 유입되는 조류의 양이 감소하고, 유체유도플레이트(170)가 도 2의 실선과 같이 회동되면 유로(111)로 유입되는 조류의 양이 증가하게 된다.
지금부터는 상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 실시 예에 따른 조류 발전장치의 작용을 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 조류 발전장치로 유도되는 유체의 흐름과 수차의 작동을 나타낸 작동상태도이다.
도 2, 도 3 및 도 8을 참조하면, 조류 발전장치(100)를 조류가 발생되는 위치로 이동시킨 후, 조류가 부양부재(110)의 유로(111)로 유입될 수 있도록 부양부재(110)를 위치조절하고 닻(115)을 내려 부양부재(110)를 고정시킨다. 그리고 윈치(153)에 감겨진 와이어(155)를 풀어 도 3의 실선으로 도시된 것과 같이 하우징(151)을 하측으로 이동시켜 수차(130)를 조류 속으로 입수시킨다.
이후, 유체유도플레이트(170)를 통해 수차(130)로 유입되는 조류가 증가되도록 구동모터(185)를 정회전시키면, 도 2의 실선으로 도시된 것과 같이 상호 이웃하는 유체유도플레이트(170)의 사이가 넓어지면서 수차(130)로 유입될 수 있는 조류의 유입면적이 넓어져 수차(130)로 유도되는 조류의 양이 증가된다.
그러면, 유체유도플레이트(170)를 거쳐 수차(130)로 유입되는 조류가 날개(133)에 부딪치면서 조류의 운동에너지가 수차(130)로 전달되어 수차(130)가 회전되면서 발전기(120)가 전류를 발생하게 된다. 이때, 날개(133)에 부딪친 조류가 유체관통구멍(135a)을 통해 흘러나가게 되어 날개(133)에 부딪쳐 발생하는 역조류 의 양이 감소하게 되고, 유체관통구멍(135a)을 통해 흘러나간 조류가 그 다음에 위치되는 날개(133)의 가변날개(137)에 부딪치면서 운동에너지를 전달하게 되므로, 수차(130)의 회전력이 더욱 증가하게 된다.
즉, 날개(133)의 유체관통구멍(135a)에 의하여 날개(133)에 부딪쳐 수차(130)의 외측으로 발생되는 역조류는 감소되므로, 날개(133)로 유도되는 조류의 양이 증가하게 되어 날개(133)에 전달되는 조류의 운동에너지가 증가되는 것이다.
더하여, 날개(133)의 가변날개(137) 양면으로 조류가 유입되어 흐를 때 발생되는 일면과 타면의 압력차에 의하여 곡률이 큰 타면측 방향으로 양력이 발생되면서 수차(130)의 회전방향으로 회전력이 더 증가시키게 된다.
특히, 수차(130)가 조류에 의해 회전될 때 회전축(131)을 기준으로 상측에 위치되는 날개(133)는 가변날개(137)가 내측으로 회동되고, 하측에 위치되는 날개(133)는 가변날개(137)가 외측으로 회동되면서 수차(130)에 전달되는 조력이 더욱 증가하여 수차(130)의 회전력이 증가된다. 즉, 수차(130)가 조류에 의해 회동되는 가변날개(137)에 의해 상측에 위치되는 날개는 조류에 대한 저항력이 감소하고, 하측에 위치되는 날개는 조류에 대한 저항력이 증가하여 조류가 흐르는 방향으로 더 큰 운동에너지를 받게 되는 것이다.
한편, 태풍과 같이 조류의 속도가 지나치게 강한 경우나 수차(130)의 유지보수를 위하여 도 2의 이점쇄선으로 도시되어 있는 것과 같이, 윈치(153)를 구동시켜 하우징(151)을 부양부재(110)의 상측으로 승강시켜 조류에서 이탈시킨다. 그러면, 조류의 강한 흐름에 의해 수차(130)가 파손되는 것이 방지된다.
이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 조류 발전장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조류 발전장치의 구성을 나타낸 측단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 조류 발전장치의 구성을 나타낸 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수차와 탄성부재의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 수차와 탄성부재의 구성을 나타낸 요부확대 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수차와 탄성부재의 구성을 나타낸 도 5의 A-A선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 유체유도플레이트와 작동부재의 구성을 나타낸 요부확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 조류 발전장치로 유도되는 유체의 흐름과 수차의 작동을 나타낸 작동상태도이다.
♠ 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ♠
100 : 조류 발전장치 110 : 부양부재
111 : 유로 120 : 발전기
130 : 수차 131 : 회전축
133 : 날개 135 : 고정날개
137 : 가변날개 140 : 연결부재
150 : 이동부재 151 : 하우징
153 : 윈치 160 : 탄성부재
170 : 유체유도플레이트 180 : 작동부재

Claims (13)

  1. 유체에 부양되는 부양부재;
    상기 부양부재에 설치되는 발전기;
    상기 부양부재에 회전가능하게 설치되어 유체의 흐름에 의해 회전되는 수차; 및
    상기 수차의 회전력을 상기 발전기에 전달하는 연결부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부양부재에 설치되어 상기 수차가 유체에서 이탈될 수 있도록 상기 수차를 이동시키는 이동부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조력 발전장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 부양부재는, 유체가 관통하여 흐를 수 있도록 유로가 형성되고, 상기 수차가 상기 유로의 내측에 위치되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 조류 발전장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 수차는,
    양단부가 상기 부양부재에 회전가능하게 설치되는 회전축; 및
    상기 회전축의 외면에 상기 회전축의 원주방향을 따라 일정간격으로 설치되며, 상기 유체의 힘이 전달되는 날개;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 날개는,
    상기 회전축에 결합되며 상기 유체가 관통되도록 유체관통구멍이 형성되는 고정날개와, 상기 고정날개의 선단부에 회동가능하게 설치되며 상기 유체의 힘이 전달되는 가변날개를 포함하며,
    상기 가변날개로 유입되는 유체가 상기 유체관통구멍으로 유도되는 것을 특징으로 하는 조류 발전장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 수차에는 상기 회전축의 양단부에 각각 설치되며, 상기 날개의 양단부가 접합되어 고정되는 지지플레이트가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 조류 발전장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 날개에는 상기 가변날개의 회동을 탄성 지지하는 탄성부재가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 조류 발전장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 가변날개는 양면이 비대칭 유선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조류 발전장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연결부재는
    상기 수차에 설치되어 상기 부양부재의 내부에 위치되며, 상기 수차와 함께 회전되는 원동스프라켓;
    상기 발전기의 로터회전축에 축결합되어 상기 원동스프라켓에 연동되어 회전되는 종동스프라켓; 및
    상기 원동스프라켓과 종동스프라켓을 연결하는 체인;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전장치.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 이동부재는,
    상기 부양부재에 이동가능하게 설치되며, 상기 발전기 및 상기 수차가 설치되는 하우징; 및
    상기 부양부재에 설치되어 상기 하우징을 상기 부양부재의 상측으로 이동시키는 윈치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 부양부재에 회동가능하게 설치되어 상기 수차로 유입되는 유체의 양을 증가 및 감소시키는 유체유도플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 부양부재의 내부에 설치되어 상기 유체유도플레이트를 회동시키는 작동부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 작동부재는,
    상기 유체유도플레이트의 지지축에 축결합되는 종동기어;
    상기 종동기어에 치합되는 원동기어; 및
    상기 원동기어가 모터축에 축결합되는 구동모터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전장치.
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