KR20130104377A - 파력 발전장치 - Google Patents

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KR20130104377A
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Abstract

파력 발전장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 파력 발전장치는: 파도에 의해 길이가 가변되는 제1신축부와, 제1신축부의 내측에 위치하며 제1신축부의 신축 동작에 연동되어 길이가 가변되는 제2신축부와, 제1신축부와 제2신축부의 사이로 유입되어 부력을 발생시키며 제1신축부의 신축 동작에 따라 제1신축부의 외측 또는 내측으로 이동되는 제1작동유체와, 제2신축부의 신축 동작에 따라 제2신축부의 외측 또는 내측으로 이동되는 제2작동유체 및 제2작동유체의 이동을 이용하여 전기를 발생시키는 발전부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

파력 발전장치{WAVE POWER GENERATION}
본 발명은 파력 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파력 발전에 관련된 부품 수가 감소되어 설치비용을 절감할 수 있으며, 향상된 내구성과 응답성을 제공하는 파력 발전장치에 관한 것이다.
일반적인 발전방법에는 수력을 이용한 수력발전, 화석연료를 이용한 화력발전, 원자력을 이용한 원자력발전 등이 있다.
이러한 발전방법들은 대규모의 발전설비와 발전설비를 가동시키기 위한 막대한 양의 에너지원을 필요로 하며 설치장소에 제약이 따른다.
특히, 화력발전에 이용되는 에너지원으로서 석유나 석탄 등의 화석연료는 자원 고갈 등의 문제를 야기하고, 그 사용이 영구적이지 못하다는 한계를 안고 있다.
화석연료의 고갈과 환경오염의 문제점이 부각되면서 자연에너지를 직접적으로 이용하여 전기를 발생시킬 수 있으며, 대규모의 발전설치가 필요없는 대체에너지의 개발이 요구된다.
이러한 대체에너지를 이용한 장치로는 태양열, 조력, 파력, 풍력 및 수력 등의 자연에너지를 이용한 친환경적이며 영구적으로 에너지원을 활용할 수 있는 발전장치들이 개발되고 있다.
이러한 발전장치 가운데 파도의 힘을 이용하여 발전하는 파력 발전장치는, 파도에 의한 부유체의 운동에너지를 변환하여 전기에너지를 생산한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 2012-0010101호(2012.02.02 공개, 발명의 명칭: 파력발전 장치)에 개시되어 있다.
종래의 파력 발전장치는, 파도의 힘을 전기에너지로 변환하기 위하여 사용되는 발전장치의 부품의 수가 많으므로 설치비용 및 유지보수 비용이 증가한다.
또한 파력 발전장치를 구성하는 대부분의 부품들이 금속성 재질로 이루어지므로, 장기간 사용시 염분에 의한 부식 및 부품 사이의 마찰로 인한 긁힘 현상으로 내구성 및 응답성이 저하된다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 파력 발전에 관련된 발전장치의 부품 수가 감소되어 설치비용을 절감할 수 있으며, 향상된 내구성과 응답성을 제공할 수 있는 파력 발전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 파력 발전장치는: 파도에 의해 길이가 가변되는 제1신축부와, 제1신축부의 내측에 위치하며 제1신축부의 신축 동작에 연동되어 길이가 가변되는 제2신축부와, 제1신축부와 제2신축부의 사이로 유입되어 부력을 발생시키며 제1신축부의 신축 동작에 따라 제1신축부의 외측 또는 내측으로 이동되는 제1작동유체와, 제2신축부의 신축 동작에 따라 제2신축부의 외측 또는 내측으로 이동되는 제2작동유체 및 제2작동유체의 이동을 이용하여 전기를 발생시키는 발전부를 포함한다.
또한 제1신축부는, 제1신축부의 내측과 외측을 연통시켜 제1작동유체의 이동을 안내하는 제1안내관로를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제2신축부는, 제2신축부의 내측과 외측을 연통시켜 제2작동유체의 이동을 안내하는 복수 개의 제2안내관로 및 제2안내관로에 설치되어 제2작동유체의 이동을 제어하는 밸브부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제1신축부와 제2신축부는 합성수지 재질의 주름관을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 제1신축부의 제1저면과 제2신축부의 제2저면을 연결하여, 제1저면과 함께 제2저면을 이동시키는 연결부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 연결부재는, 제1저면에 접하여 설치되는 제1접합부재와, 파이프 형상으로 형성되며 측면을 따라 연결공을 구비하며 제1접합부재에 연결되는 연결몸체 및 연결몸체에 연결되며 제2저면에 접하여 설치되는 제2접합부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제1작동유체로 공기를 사용하며, 제2작동유체로 물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 발전부는, 제1신축부의 외측으로 이동되는 제2작동유체가 저장되는 제1저장부와, 제1저장부에서 나오는 제2작동유체에 의해 발전이 이루어지는 전기발생기 및 전기발생기를 통과하여 나오는 제2작동유체가 저장되는 제2저장부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제1저장부는, 완충가스와 제2작동유체가 저장되는 제1저장공간을 구비하는 제1저장몸체를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제2저장부는, 공기와 제2작동유체가 저장되는 제2저장공간을 구비하는 제2저장몸체 및 제2저장몸체의 내측과 외측을 연통시켜 공기의 이동을 안내하는 가이드관로를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 파력 발전장치는: 프레임부와, 프레임부에 상측이 고정되며 파도에 의해 길이가 가변되는 제1신축부와, 프레임부에 상측이 고정되어 제1신축부의 내측에 위치하며 제1신축부의 신축 동작에 연동하여 길이가 가변되는 제2신축부와, 제1신축부와 제2신축부의 사이로 유입되어 부력을 발생시키며 제1신축부의 신축 동작에 따라 제1신축부의 외측 또는 내측으로 이동되는 제1작동유체와, 제2신축부의 신축 동작에 따라 제2신축부의 외측 또는 내측으로 이동되는 제2작동유체 및 프레임부에 고정되며 제2작동유체의 이동을 이용하여 전기를 발생시키는 발전부를 포함한다.
또한 제1신축부는, 제1신축부의 내측과 외측을 연통시켜 제1작동유체의 이동을 안내하는 제1안내관로를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제2신축부는, 제2신축부의 내측과 외측을 연통시켜 제2작동유체의 이동을 안내하는 복수 개의 제2안내관로 및 제2안내관로에 설치되어 제2작동유체의 이동을 제어하는 밸브부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제1신축부와 제2신축부는 합성수지 재질의 주름관을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 제1신축부의 제1저면과 제2신축부의 제2저면을 연결하여, 제1저면과 함께 제2저면을 이동시키는 연결부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 연결부재는, 제1저면에 접하여 설치되는 제1접합부재와, 파이프 형상으로 형성되며 측면을 따라 연결공을 구비하며 제1접합부재에 연결되는 연결몸체 및 연결몸체에 연결되며 제2저면에 접하여 설치되는 제2접합부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제1작동유체로 공기를 사용하며, 제2작동유체로 물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 발전부는, 제1신축부의 외측으로 이동되는 제2작동유체가 저장되는 제1저장부와, 제1저장부에서 나오는 제2작동유체에 의해 발전이 이루어지는 전기발생기 및 전기발생기를 통과하여 나오는 제2작동유체가 저장되는 제2저장부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제1저장부는, 완충가스와 제2작동유체가 저장되는 제1저장공간을 구비하는 제1저장몸체를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제2저장부는, 공기와 제2작동유체가 저장되는 제2저장공간을 구비하는 제2저장몸체 및 제2저장몸체의 내측과 외측을 연통시켜 공기의 이동을 안내하는 가이드관로를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 프레임부는, 링 형상으로 형성되어 제1신축부와 제2신축부가 복수 개 연결되며 내측에 중공부를 구비하는 프레임몸체 및 프레임몸체의 내측에 설치되며 중공부를 차폐하여 발전부를 지지하는 지지부재를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 제1신축부와 함께 이동되는 이동부재와, 이동부재의 상측과 하측에 설치되는 완충부재 및 이동부재의 상측과 하측에 위치하여 완충부재의 이동을 구속하는 지지부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 지지부는, 프레임몸체에 연결되는 연장부재와, 연장부재의 측면으로 돌출되어 이동부재의 상측에 위치하는 제1스토퍼 및 연장부재의 측면으로 돌출되어 이동부재의 하측에 위치하는 제2스토퍼를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 파력 발전장치는, 파도에 연동되어 주름관인 제1신축부와 제2신축부가 신축되어 길이가 가변되며, 이러한 제2신축부의 동작으로 제2작동유체가 이동되어 전기발생기를 동작시키므로, 파력 발전에 관련된 부품 수가 감소되어 설치비용을 절감할 수 있다.
또한 본 발명은, 신축 동작이 이루어지는 제1신축부와 제2신축부가 합성수지로 성형되므로, 염분에 의한 부식 및 반복 동작에 의한 긁힘 현상이 방지되어 향상된 내구성과 응답성을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1신축부와 제2신축부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1신축부와 제2신축부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전장치의 요부구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1신축부와 제2신축부의 길이가 줄어들면서 제2작동유체가 이동되는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전부의 요부구성을 개략적으로 도시한 부분절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파력 발전장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파력 발전장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지부와 완충부재의 설치상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2신축부가 이동되어 완충부재가 지지부에 접하여 이동이 구속된 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 파력 발전장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전장치를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1신축부와 제2신축부를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1신축부와 제2신축부를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전장치의 요부구성을 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1신축부와 제2신축부의 길이가 줄어들면서 제2작동유체가 이동되는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전부의 요부구성을 개략적으로 도시한 부분절개 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전장치(1)는, 프레임부(10)와, 프레임부(10)에 상측(이하 도 2 기준)이 고정되며 파도에 의해 길이가 가변되는 제1신축부(20)와, 프레임부(10)에 상측이 고정되어 제1신축부(20)의 내측에 위치하며 제1신축부(20)의 신축 동작에 연동하여 길이가 가변되는 제2신축부(30)와, 제1신축부(20)와 제2신축부(30)의 사이로 유입되어 부력을 발생시키며 제1신축부(20)의 신축 동작에 따라 제1신축부(20)의 외측 또는 내측으로 이동되는 제1작동유체(60)와, 제2신축부(30)의 신축 동작에 따라 제2신축부(30)의 외측 또는 내측으로 이동되는 제2작동유체(65) 및 프레임부(10)에 고정되며 제2작동유체(65)의 이동을 이용하여 전기를 발생시키는 발전부(70)를 포함한다.
파도에 의해 상하 길이가 가변되는 제1신축부(20)와 제2신축부(30)는 하나의 모듈로 제작되며, 이러한 제1신축부(20)와 제2신축부(30)는 프레임부(10)를 포함한 구조물에 상측이 고정된다.
일 실시예에 따른 프레임부(10)는, 제1신축부(20)와 제2신축부(30)의 상측이 고정되어 바다 위에 떠 있는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 프레임부(10)는, 링 형상으로 형성되어 제1신축부(20)와 제2신축부(30)가 복수 개 연결되며 내측에 중공부(14)를 구비하는 프레임몸체(12) 및 프레임몸체(12)의 내측에 설치되어 중공부(14)를 차폐하는 지지부재(16)를 포함한다.
프레임몸체(12)의 중공부(14)에 발전부(70)가 설치되며, 이러한 발전부(70)의 하측은 지지부재(16)에 의해 지지된다.
프레임몸체(12)를 따라, 제1신축부(20)와 제2신축부(30)로 이루어진 모듈이 복수로 설치되며, 이러한 제1신축부(20)와 제2신축부(30)의 내측과 연결된 관로가 발전부(70)의 외형을 형성하는 케이스부(72)로 연결된다.
프레임부(10)에 상측이 고정되며 파도에 의해 길이가 가변되는 제1신축부(20)는, 파도의 상하 이동에 의해 종방향 길이가 가변되는 기술사상 안에서 다양한 종류의 신축장치가 사용될 수 있다.
일 실시예에 따른 제1신축부(20)는 합성수지 재질의 주름관을 사용하므로, 염분에 의한 부품의 부식이 방지된다.
제1신축부(20)는, 파이프 형상으로 따라 복수의 주름이 형성되어 상하로 길이가 신축되는 제1신축몸체(22)와, 제1신축몸체(22)의 상측을 차폐하는 제1상부면(24) 및 제1신축몸체(22)의 하측을 차폐하는 제1저면(26)을 포함한다.
이러한 제1신축부(20)에는, 제1신축부(20)의 내측과 외측을 연통시켜 제1작동유체(60)의 이동을 안내하는 제1안내관로(28)가 제1상부면(24)에 설치된다.
제1신축부(20)와 제2신축부(30)의 사이에는 부력을 형성하는 제1작동유체(60)가 충진되며, 이러한 제1작동유체(60)는 제1안내관로(28)를 따라 이동된다.
일 실시예에 따른 제1작동유체(60)는 공기를 사용하며, 공기 외에도 부력을 형성하는 기술사상 안에서 다양한 종류의 기체가 제1작동유체(60)로 사용될 수 있다.
이러한 제1작동유체(60)는, 제1신축부(20)와 제2신축부(30)의 사이로 유입되어 부력을 발생시키며, 제1신축부(20)의 신축 동작에 따라 제1신축부(20)의 외측 또는 내측으로 이동된다.
제2신축부(30)는, 제1신축부(20)의 내측에 위치하며, 제1신축부(20)의 신축 동작에 연동하여 길이가 가변되는 기술사상 안에서 다양한 종류의 신축장치가 사용될 수 있다.
일 실시예에 따른 제2신축부(30)는 합성수지 재질의 주름관을 사용하므로, 염분에 의한 부품의 부식이 방지된다.
제2신축부(30)는, 파이프 형상으로 따라 복수의 주름이 형성되어 상하로 길이가 신축되는 제2신축몸체(32)와, 제2신축몸체(32)의 상측을 차폐하는 제2상부면(34) 및 제2신축몸체(32)의 하측을 차폐하는 제2저면(36)을 포함한다.
이러한 제2신축부(30)에는, 제2신축부(30)의 내측과 외측을 연통시켜 제2작동유체(65)의 이동을 안내하는 복수 개의 제2안내관로(38)가 제2상부면(34)에 설치된다.
제2안내관로(38)에는 제2작동유체(65)의 이동을 제어하는 밸브부(40)가 설치된다. 일 실시예에 따른 밸브부(40)는 제2안내관로(38)를 따라 이동하는 제2작동유체(65)의 흐름이 일 방향으로만 이동되도록 체크밸브를 사용한다.
제2신축부(30)의 외측으로 제2작동유체(65)의 배출을 안내하는 제2안내관로(38)에는, 제2작동유체(65)의 배출 흐름은 허용하고, 제2신축부(30)의 내측으로 작동유체가 유입되는 흐름을 차단하는 밸브부(40)가 설치된다.
또한, 제2신축부(30)의 내측으로 제2작동유체(65)의 유입을 안내하는 제2안내관로(38)에는, 제2작동유체(65)의 유입은 허용하고, 제2신축부(30)의 외측으로 작동유체가 배출되는 흐름을 차단하는 밸브부(40)가 설치된다.
이러한 밸브부(40)는, 제2안내관로(38)의 내측에 가압스프링(44)이 설치되는 작동공간(48)을 형성하며, 가압스프링(44)의 일측에 접하여 설치되는 볼부재(42)가 작동공간(48)의 측벽에 구비된 시트부재(46)에 접하여 제2작동유체(65)의 흐름을 제어한다.
제2안내관로(38)를 따라 이동하는 제2작동유체(65)가 설정된 압력 이상으로 볼부재(42)를 가압하는 경우, 가압스프링(44)이 압축되면서 볼부재(42)가 이동되므로 제2작동유체(65)의 이동이 이루어진다.
일 실시예에 따른 제2작동유체(65)는 물을 사용하며, 제2신축부(30)의 길이가 짧아지면서 제2신축부(30)의 내측 압력이 높아지는 경우, 제2안내관로(38)를 따라 제2신축부(30)의 외측으로 제2작동유체(65)가 배출된다.
이러한 제2작동유체(65)는 제2신축부(30)의 신축 동작에 따른 내측 압력 변화에 의해 이동되어 전기발생기(80)를 동작시키는 기술사상 안에서 다양한 종류의 유체가 사용될 수 있다.
제2신축부(30)의 길이가 늘어나는 경우 제2작동유체(65)는 압력이 낮은 제2신축부(30)의 내측으로 이동되며, 제2신축부(30)의 길이가 줄어드는 경우 제2작동유체(65)는 제2신축부(30)의 외측으로 이동된다.
제1작동유체(60)는 제1신축부(20)와 제2신축부(30)의 사이에 항상 충진되어 있으며, 제2작동유체(65)도 항상 제2신축부(30)의 내측에 충진된 상태로 설치된다.
파도에 의해 제1신축부(20)가 상하로 신축되는 경우, 제1신축부(20)와 함께 제2신축부(30)도 상하로 신축작용이 이루어지도록, 제1신축부(20)와 제2신축부(30)의 사이에 연결부재(50)가 설치된다.
연결부재(50)는, 제1신축부(20)의 제1저면(26)과 제2신축부(30)의 제2저면(36)을 연결하여, 제1저면(26)과 함께 제2저면(36)을 이동시키는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 연결부재(50)는, 제1저면(26)에 접하여 설치되는 제1접합부재(56)와, 파이프 형상으로 형성되며 측면을 따라 연결공(54)을 구비하며 제1접합부재(56)에 연결되는 연결몸체(52) 및 연결몸체(52)에 연결되며 제2저면(36)에 접하여 설치되는 제2접합부재(58)를 포함한다. 연결몸체(52)에 구비된 연결공(54)을 통해 제1작동유체(60)의 이동이 이루어진다.
연결부재(50)에 의해 제1신축부(20)와 함께 제2신축부(30)가 이동되어 제2작동유체(65)가 제2신축부(30)의 외측 또는 내측으로 이동된다.
도 1, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제2작동유체(65)를 공급받아 전기를 발생시키는 발전부(70)는, 제1신축부(20)의 외측으로 이동되는 제2작동유체(65)가 저장되는 제1저장부(74)와, 제1저장부(74)에서 나오는 제2작동유체(65)에 의해 발전이 이루어지는 전기발생기(80) 및 전기발생기(80)를 통과하여 나오는 제2작동유체(65)가 저장되는 제2저장부(90)를 포함한다.
제1저장부(74)는, 완충가스(79)와 제2작동유체(65)가 저장되는 제1저장공간(78)을 구비하는 제1저장몸체(76)를 포함한다.
일 실시예에 따른 완충가스(79)로 공기를 사용하며, 이러한 완충가스(79)는 밀폐된 제1저장몸체(76)의 내측에 저장된다.
제1저장몸체(76)의 내측에 일정한 량의 공기가 들어 있으며, 제1저장몸체(76)의 내측에 구비된 제1저장공간(78)으로 제2작동유체(65)가 지속적으로 유입되면, 완충가스(79)가 압축되어 발생된 압력에 의해 제2작동유체(65)는 제1저장몸체(76)의 외측으로 배출된다.
제1저장부(74)와 전기발생기(80)는 관로로 연결되며, 제1저장부(74)를 통하여 공급되는 유체는 전기발생기(80)의 하우징부재(82)로 공급된다.
하우징부재(82)의 내측에는 날개부재(84)가 회전 가능하게 설치되며, 날개부재(84)는 전기를 발생시키는 발전기(86)와 축 연결된다.
하우징부재(82)에서 나온 제2작동유체(65)는 관로를 따라 제2저장부(90)로 이동된다.
제2저장부(90)는, 공기와 제2작동유체(65)가 저장되는 제2저장공간(94)을 구비하는 제2저장몸체(92) 및 제2저장몸체(92)의 내측과 외측을 연통시켜 공기의 이동을 안내하는 가이드관로(96)를 포함한다.
제2저장부(90)는 제2신축부(30)의 내측으로 제2작동유체(65)를 안정적으로 공급하며, 제2작동유체(65)의 내측에 포함된 공기를 가이드관로(96)를 통해 외측으로 배출시킨다.
제2저장몸체(92)와 제2신축부(30)는 제2안내관로(38)로 연결되며, 이러한 제2안내관로(38)에는 제2작동유체(65)에 포함관 공기를 배출시키기 위한 에어벤트부(100)가 추가 설치된다.
에어벤트부(100)는 공기빼기 구멍을 구비하는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.
도 1과 도 4에 도시된 바와 같이, 프레임부(10)에 제1신축부(20)와 제2신축부(30)가 복수로 설치되거나, 제1신축부(20)와 제2신축부(30)가 하나의 모듈로 설치된 경우, 제1신축부(20)는 파도에 의해 상하로 이동된다.
제1신축부(20)와 제2신축부(30)의 사이에 제1작동유체(60)가 충진되어 부력을 발생하므로, 파력 발전장치(1)는 바다 위에 떠 있는다.
도 5에 도시된 바와 같이, 파도의 발생으로 제1신축부(20)의 제1저면(26)이 상측으로 이동되는 경우, 제1저면(26)과 제2저면(36)을 연결하는 연결부재(50)에 의해 제2저면(36)도 상측으로 이동된다.
제1신축부(20)의 내측 공간이 좁아지는 경우, 제1신축부(20)의 내측에 있는 제1작동유체(60)는 제1안내관로(28)를 통해 대기로 배출된다.
제2신축부(30)의 내측 공간이 좁아지는 경우, 제2신축부(30)의 내측에 있는 제2작동유체(65)는 밸브부(40)의 볼부재(42)를 밀어 올리고 제1저장부(74)의 제1저장공간(78)으로 이동한다.
복수의 제2신축부(30)에서 제1저장부(74)로 제2작동유체(65)를 보내면, 제1저장부(74)의 내측에 있는 완충가스(79)의 압력은 점점 높아진다.
완충가스(79)의 압력에 의해 제1저장부(74)에 있는 제2작동유체(65)는 전기발생기(80)의 하우징부재(82)로 안정적인 공급이 이루어진다.
파도가 불규칙적으로 발생하는 경우, 제2신축부(30)에서 제1저장부(74)로 이동되는 제2작동유체(65)의 이동도 불규칙적으로 이루어지며, 이러한 제2작동유체(65)가 전기발생기(80)로 직접 공급되는 경우, 전기발생기(80)의 동작이 불규칙하게 이루어질 수 있다.
제2신축부(30)와 전기발생기(80)의 사이에 제1저장부(74)를 설치하는 경우, 제2신축부(30)에서 불규칙적으로 배출되는 제2작동유체(65)에 의한 충격 발생을 감소시키는 한편, 제1저장부(74)에서 전기발생기(80)로 제2작동유체(65)를 안정적으로 공급할 수 있다.
하우징부재(82)로 이동된 제2작동유체(65)는 날개부재(84)를 회전시켜 발전기(86)를 동작시키며, 발전기(86)에서 발생된 전기는 외측으로 이송된다.
날개부재(84)를 회전시킨 제2작동유체(65)는 제2저장부(90)의 내측에 구비된 제2저장공간(94)으로 이동된다.
제2작동유체(65)에 포함된 공기는 가이드관로(96)를 통해 대기로 1차 방출되며, 제2저장부(90)에서 제2안내관로(38)를 따라 이동되는 제2작동유체(65)에 포함된 나머지 공기도 에어벤트부(100)를 통해 대기로 방출된다.
제2신축부(30)가 종방향으로 압축된 이후 다시 종방향으로 길어지는 경우, 제2신축부(30)의 내측 압력이 하강하므로, 제2작동유체(65)는 밸브부(40)의 볼부재(42)를 밀고 제2신축부(30)의 내측으로 이동된다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 일 실시예에 따른 파력 발전장치(1)는, 파도에 연동되어 주름관인 제1신축부(20)와 제2신축부(30)가 신축되며, 이러한 제2신축부(30)의 동작으로 제2작동유체(65)가 이동되어 전기발생기(80)를 동작시키므로, 파력 발전에 관련된 부품 수가 감소되어 설치비용을 절감할 수 있다.
또한 신축 동작이 이루어지는 제1신축부(20)와 제2신축부(30)가 합성수지로 성형되므로, 염분에 의한 부식 및 반복 동작에 의한 긁힘 현상이 방지되어 향상된 내구성과 응답성을 제공할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 파력 발전장치(1)를 설명하기로 한다.
설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예와 구성 및 작용이 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호로 인용하고 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파력 발전장치를 개략적으로 도시한 분해 사시도이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파력 발전장치를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지부와 완충부재의 설치상태를 도시한 단면도이며, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2신축부가 이동되어 완충부재가 지지부에 접하여 이동이 구속된 상태를 도시한 단면도이다.
도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 파력 발전장치(1)는, 제1신축부(20)와 제2신축부(30)의 상하 이동이 과다하여 발생하는 부품의 파손을 방지하는 기술사상 안에서 다양한 안전장치가 사용될 수 있다.
설정된 길이 이상으로 제1신축부(20)와 제2신축부(30)가 이동됨을 방지하기 위하여, 제1신축부(20)와 함께 이동되는 이동부재(110)가 제1저면(26)에 설치된다.
이동부재(110)는 원판 형상으로 포함한 다양한 형상이 사용될 수 있다.
이러한 이동부재(110)의 상측과 하측에 탄성력을 구비하는 완충부재(120)가 설치된다.
완충부재(120)는 스프링이 사용되며, 이러한 완충부재(120)는 이동부재(110)의 상측과 하측에 각각 설치된다.
이러한 완충부재(120)는 이동부재(110)의 상측과 하측에 위치하는 지지부(130)에 의해 완충부재(120)의 이동이 구속된다.
일 실시예에 따른 지지부(130)는, 프레임몸체(12)에 연결되는 연장부재(132)와, 연장부재(132)의 측면으로 돌출되어 이동부재(110)의 상측에 위치하는 제1스토퍼(134) 및 연장부재(132)의 측면으로 돌출되어 이동부재(110)의 하측에 위치하는 제2스토퍼(136)를 포함한다.
제1스토퍼(134)와 제2스토퍼(136)의 위치는, 제1신축부(20)와 제2신축부(30)의 설정된 이동거리 및 완충부재(120)를 고려하여 설정한다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 파력 발전장치(1)의 작동상태를 상세히 설명한다.
파도의 발생으로 제1신축부(20)의 제1저면(26)이 상측으로 이동하는 경우, 제1저면(26)과 함께 완충부재(120)도 상측으로 이동된다.
제1저면(26)이 설정된 길이 이상으로 이동되는 경우, 완충부재(120)가 제1스토퍼(134)에 접하여 압축되므로, 이동부재(110)와 제1저면(26)의 상측 이동을 구속하여 제1신축부(20)와 제2신축부(30)의 파손을 방지한다.
또는 제1신축부(20)의 제1저면(26)이 하측으로 이동하는 경우, 제1저면(26)과 함께 완충부재(120)도 하측으로 이동된다.
제1저면(26)이 설정된 길이 이상으로 이동되는 경우, 완충부재(120)가 제2스토퍼(136)에 접하여 압축되므로, 이동부재(110)와 제2저면(36)의 하측 이동을 구속하여 제1신축부(20)와 제2신축부(30)의 파손을 방지한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 파도의 상하 이동을 이용하는 파력 발전장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 조력을 이용하는 발전장치를 포함한 다양한 종류의 발전장치에도 본 발명에 의한 파력 발전장치가 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 파력 발전장치 10: 프레임부
12: 프레임몸체 14: 중공부
16: 지지부재 20: 제1신축부
22: 제1신축몸체 24: 제1상부면
26: 제1저면 28: 제1안내관로
30: 제2신축부 32: 제2신축몸체
34: 제2상부면 36: 제2저면
38: 제2안내관로 40: 밸브부
42: 볼부재 44: 가압스프링
46: 시트부재 48: 작동공간
50: 연결부재 52: 연결몸체
54: 연결공 56: 제1접합부재
58: 제2접합부재 60: 제1작동유체
65: 제2작동유체 70: 발전부
72: 케이스부 74: 제1저장부
76: 제1저장몸체 78: 제1저장공간
79: 완충가스 80: 전기발생기
82: 하우징부재 84: 날개부재
86: 발전기 90: 제2저장부
92: 제2저장몸체 94: 제2저장공간
96: 가이드관로 100: 에어벤트부
110: 이동부재 120: 완충부재
130: 지지부 132: 연장부재
134: 제1스토퍼 136: 제2스토퍼

Claims (14)

  1. 파도에 의해 길이가 가변되는 제1신축부;
    상기 제1신축부의 내측에 위치하며, 상기 제1신축부의 신축 동작에 연동되어 길이가 가변되는 제2신축부;
    상기 제1신축부와 상기 제2신축부의 사이로 유입되어 부력을 발생시키며, 상기 제1신축부의 신축 동작에 따라 상기 제1신축부의 외측 또는 내측으로 이동되는 제1작동유체;
    상기 제2신축부의 신축 동작에 따라 상기 제2신축부의 외측 또는 내측으로 이동되는 제2작동유체; 및
    상기 제2작동유체의 이동을 이용하여 전기를 발생시키는 발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  2. 프레임부;
    상기 프레임부에 상측이 고정되며, 파도에 의해 길이가 가변되는 제1신축부;
    상기 프레임부에 상측이 고정되어 상기 제1신축부의 내측에 위치하며, 상기 제1신축부의 신축 동작에 연동하여 길이가 가변되는 제2신축부;
    상기 제1신축부와 상기 제2신축부의 사이로 유입되어 부력을 발생시키며, 상기 제1신축부의 신축 동작에 따라 상기 제1신축부의 외측 또는 내측으로 이동되는 제1작동유체;
    상기 제2신축부의 신축 동작에 따라 상기 제2신축부의 외측 또는 내측으로 이동되는 제2작동유체; 및
    상기 프레임부에 고정되며, 상기 제2작동유체의 이동을 이용하여 전기를 발생시키는 발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1신축부는, 상기 제1신축부의 내측과 외측을 연통시켜 상기 제1작동유체의 이동을 안내하는 제1안내관로를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2신축부는, 상기 제2신축부의 내측과 외측을 연통시켜 상기 제2작동유체의 이동을 안내하는 복수 개의 제2안내관로; 및
    상기 제2안내관로에 설치되어 상기 제2작동유체의 이동을 제어하는 밸브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1신축부와 상기 제2신축부는 합성수지 재질의 주름관을 사용하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1신축부의 제1저면과 상기 제2신축부의 제2저면을 연결하여, 상기 제1저면과 함께 상기 제2저면을 이동시키는 연결부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연결부재는, 상기 제1저면에 접하여 설치되는 제1접합부재;
    파이프 형상으로 형성되며, 측면을 따라 연결공을 구비하며 상기 제1접합부재에 연결되는 연결몸체; 및
    상기 연결몸체에 연결되며, 상기 제2저면에 접하여 설치되는 제2접합부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1작동유체는 공기이며, 상기 제2작동유체는 물인 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 발전부는, 상기 제1신축부의 외측으로 이동되는 상기 제2작동유체가 저장되는 제1저장부;
    상기 제1저장부에서 나오는 상기 제2작동유체에 의해 발전이 이루어지는 전기발생기; 및
    상기 전기발생기를 통과하여 나오는 상기 제2작동유체가 저장되는 제2저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1저장부는, 완충가스와 상기 제2작동유체가 저장되는 제1저장공간을 구비하는 제1저장몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2저장부는, 공기와 상기 제2작동유체가 저장되는 제2저장공간을 구비하는 제2저장몸체; 및
    상기 제2저장몸체의 내측과 외측을 연통시켜 공기의 이동을 안내하는 가이드관로를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  12. 제 2 항에 있어서,
    상기 프레임부는, 링 형상으로 형성되어 상기 제1신축부와 상기 제2신축부가 복수 개 연결되며, 내측에 중공부를 구비하는 프레임몸체; 및
    상기 프레임몸체의 내측에 설치되며, 상기 중공부를 차폐하여 상기 발전부를 지지하는 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1신축부와 함께 이동되는 이동부재;
    상기 이동부재의 상측과 하측에 설치되는 완충부재; 및
    상기 이동부재의 상측과 하측에 위치하여 상기 완충부재의 이동을 구속하는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 프레임몸체에 연결되는 연장부재;
    상기 연장부재의 측면으로 돌출되어 상기 이동부재의 상측에 위치하는 제1스토퍼; 및
    상기 연장부재의 측면으로 돌출되어 상기 이동부재의 하측에 위치하는 제2스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전장치.
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