KR20150142593A - 교각에 설치된 부력 발전시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해상에 건설되어 있는 교량의 교각 사이에 설치될 수 있는 부력 발전시스템에 관한 것으로서, 부력 발전시스템이 거치될 수 있는 상단프레임 및 하단프레임으로 구성되어 있는 지지프레임부와; 상단프레임에 일정 간격으로 천공되어 있는 관통부와; 상단프레임 상면에 관통부를 사이로 하여 일정 간격으로 설치되어 있는 다수의 축고정대와; 상단프레임 및 하단프레임 사이에 구비되어 있는 부력체고정대와; 부력체고정대를 중심으로 삽결되어 있으며, 파력에 의해 수직상하운동을 할 수 있는 부력체와; 부력체 상단에 고정 결합되어 있으며, 상단프레임에 천공된 관통부를 관통하여 부력체의 수직상하운동을 전달받아 수직상하운동을 할 수 있는 파력전달부와; 상기 축고정대에 평행하도록 관통 설치된 중심회전축과; 부력체 및 파력전달부에 의해 전달된 수직상하운동을 회전운동으로 변환할 수 있도록 중심회전축에 고정 결합되어 있는 톱니바퀴부와; 중심회전축 일측에 결합되어 있는 발전기로; 구성되어 있어 해상에 건설되어 있는 교량의 교각 사이에 부력 발전시스템을 설치함으로써 다방향에서 작용하는 파력에 의한 발전시스템의 이탈 방지 및 내구성 확보를 위한 별도의 구조체 설치가 불필요하므로 경제적이며, 상단은 다방향에 작용하는 파력을 상쇄할 수 있는 구의 형태로 성형되어 있고, 저면은 파력에 의한 부력의 전달을 극대화하기 위하여 오목하게 함몰되어 있는 종(bell) 형상의 부력체에 의해 부력체의 훼손을 방지함과 동시에 부력 전달을 극대화함으로써 발전의 효율성을 향상시킬 수 있는 교각에 설치된 부력발전시스템에 관한 것이다.

Description

교각에 설치된 부력 발전시스템{Buoyancy Power generating system installed onto bridge posts}
본 발명은 교각에 설치된 부력 발전시스템에 관한 것으로서, 해상에 건설되어 있는 교량의 교각 사이에 부력 발전시스템을 설치하며, 설치된 발전시스템에 전달된 파력으로 인한 부력체의 수직상하운동을 회전운동으로 변환시켜 발전할 수 있는 교각에 설치된 부력 발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로 우리나라에서는 화력, 수력 및 원자력 발전을 통해 전기를 생산 공급하고 있다. 하지만 최근 대두되는 친환경 재생에너지의 활성화에 따라 풍력, 태양광 발전이 크게 부각되고 있으며, 또한, 우리나라는 삼면이 바다로 둘러 쌓여 있는 점을 이용하여, 파력 및 조력을 활용하여 발전하는 친환경 발전기의 개발에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이에 대하여, 출원번호 제10-2008-0118486호 파력에너지 변환장치에서는 파도의 높낮이 변화를 이용하여 설치 장소에 제약을 받지 않으며, 간단한 구성에 의해 회전력을 발생시킬 수 있도록 파력에너지를 회전운동에너지 변환할 수 있는 발전장치에 관하여 게재되어 있다.
그러나, 상기한 기존 발명은 불규칙적인 파도의 높낮이 및 파장에 따라 발전기의 내구성 확보가 어렵다는 문제점 있으며, 경우에 따라 다방향에서 작용하는 파력으로 인하여 발전기의 부력체가 이탈 또는 훼손되는 경우가 발생할 수 있다. 또한, 발전장치를 체결할 수 있도록 하부가 해저면에 매립 고정되어 있는 별도의 구조물이 필요하여 수심이 깊은 심해 또는 강한 유속으로 인해 구조물 설치 작업이 용이하지 못한 지역에서는 설치될 수 없는 문제점이 있다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 해상에 건설되어 있는 교량의 하중을 지지하는 교각 사이에 부력 발전시스템을 설치함으로써 다방향에서 작용하는 파력에 의한 발전시스템의 이탈 방지 및 내구성 확보를 위한 별도의 구조체 설치가 불필요하므로 경제적이며, 발전시스템에 의해 생산된 에너지를 발전시스템이 설치된 교량의 운영을 위한 소요에너지로 사용함으로써 전력의 이동에 의한 전력 손실을 방지할 수 있는 교량을 이용한 부력 발전시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상단이 다방향에 작용하는 파력을 상쇄할 수 있는 구의 형태로 성형되어 있고, 저면이 파력에 의한 부력의 전달을 극대화하기 위하여 오목하게 함몰되어 있는 종(bell) 형상의 부력체에 의해 부력체의 훼손을 방지함과 동시에 부력 전달을 극대화할 수 있으며, 상기 부력체를 파도의 진행 방향과 평행하게 다수 배열하여 부력체의 지속적인 수직상하운동이 가능하게 함으로써 발전의 지속성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 교각에 설치된 부력 발전시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 교각에 설치된 부력 발전시스템에 관한 것으로서,
해상에 건설되어 있는 교량의 교각 사이에 부력 발전시스템을 설치함으로써 다방향에서 작용하는 파력에 의한 발전시스템의 이탈 방지 및 내구성 확보를 위한 별도의 구조체 설치가 불필요하므로 경제적인 교각에 설치된 부력 발전시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 파도의 진행 방향을 고려하여 부력체를 다수 배열하여 파력에 의한 부력체의 지속적인 수직상하운동을 가능하게 함으로써 발전의 지속성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 교각에 설치된 부력 발전시스템을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 해상에 건설되어 있는 교량의 교각 사이에 상단프레임 및 하단프레임으로 구성되어 있는 지지프레임부가 설치되어 있어 다방향에서 작용하는 파력에 의해 발전시스템이 이탈하는 것을 방지할 수 있으며, 상단프레임 및 하단프레임 사이에 설치되어 있는 부력체고정대는 부력체고정대를 중심으로 결합되어 있는 부력체의 안정적인 수직상하운동을 도모할 수 있도록 한 교각에 설치된 부력 발전시스템을 제공함으로써 해결된다.
또한, 본 발명은 상단이 다방향에 작용하는 파력을 상쇄할 수 있는 구의 형태로 성형되어 있고, 저면이 파력에 의한 부력의 전달을 극대화하기 위하여 오목하게 함몰되어 있는 종(bell) 형상의 부력체에 의해 부력체의 훼손을 방지함과 동시에 부력 전달을 극대화할 수 있으며, 상기 부력체를 파도의 진행 방향과 평행하게 다수 배열하여 부력체의 지속적인 수직상하운동이 가능하게 함으로써 발전의 지속성 및 효율성을 향상시킬 수 있는 교각에 설치된 부력 발전시스템을 제공함으로써 해결된다.
또한, 본 발명은 부력체의 상단에 결합되어 있으며 축회전돌출판이 일정 간격으로 체결되어 있는 파력전달부 및 파력전달부의 축회전돌출판과 맞물려 편방향으로 회전하는 톱니바퀴부와 상기 톱니바퀴부의 회전력에 의해 톱니바퀴부에 고정 결합된 중심회전축이 회전하게 됨으로써 발전을 도모할 수 있는 교각에 설치된 부력 발전시스템을 제공함으로써 해결된다.
본 발명은 교각에 설치된 부력 발전시스템에 관한 것으로서, 해상에 건설되어 있는 교량의 교각 사이에 부력 발전시스템을 설치함으로써 다방향에서 작용하는 파력에 의한 발전시스템의 이탈 방지 및 내구성 확보를 위한 별도의 구조체 설치가 불필요하므로 경제적이며, 상단은 다방향에 작용하는 파력을 상쇄할 수 있는 구의 형태로 성형되어 있고, 저면은 파력에 의한 부력의 전달을 극대화하기 위하여 오목하게 함몰되어 있는 종(bell) 형상의 부력체에 의해 부력체의 훼손을 방지함과 동시에 부력 전달을 극대화함으로써 발전의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 파도의 진행 방향을 고려한 다수의 부력체 설치를 통해 부력체의 지속적인 수직상하운동을 가능하게 함으로써 발전의 효율성 및 지속성을 향상시킬 수 있으며, 발전시스템에 의해 생산된 에너지를 발전시스템이 설치된 교량의 운영을 위한 소요에너지로 사용함으로써 전력의 이동에 의한 전력 손실을 최소화 할 수 있다.
도 1은 교각에 설치된 부력 발전시스템에 대한 실시도이다.
도 2는 교각에 설치된 부력 발전시스템에 전달된 파력에 의해 수직상하운동을 하는 부력체 및 부력체에 결합된 파력전달부에 대한 실시도이다.
도 3은 교각에 설치된 부력 발전시스템의 세부구성도이다.
도 4는 파도의 각 명칭에 대한 구분도이다.
도 5는 교각에 설치된 부력 발전시스템의 관통부에 대한 세부도이다.
도 6은 교각에 설치된 부력 발전시스템의 파력전달부에 대한 세부도이다.
도 7은 교각에 설치된 부력 발전시스템의 파력전달부에 대한 분리세부도이다.
도 8은 교각에 설치된 부력 발전시스템의 중심회전축 일단의 구성도이다.
도 9는 교각에 설치된 부력 발전시스템의 톱니바퀴부에 대한 세부도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명은 해상에 건설되어 있는 교량의 교각 사이에 설치될 수 있는 교각에 설치된 부력 발전시스템에 관한 것으로서, 부력 발전시스템이 거치될 수 있는 상단프레임(11) 및 하단프레임(12)으로 구성되어 있는 지지프레임부(10)와; 상단프레임(11)에 일정 간격으로 천공되어 있는 관통부(13)와; 상단프레임(11) 상면에 관통부(13)를 사이로 하여 일정 간격으로 설치되어 있는 다수의 축고정대(14)와; 상단프레임(11) 및 하단프레임(12) 사이에 구비되어 있는 부력체고정대(15)와; 부력체고정대(15)를 중심으로 삽결되어 있으며, 파력에 의해 수직상하운동을 할 수 있는 부력체(20)와; 부력체(20) 상단에 고정 결합되어 있으며, 상단프레임(11)에 천공된 관통부(13)를 관통하여 부력체(20)의 수직상하운동을 전달받아 수직상하운동을 할 수 있는 파력전달부(30)와; 상기 축고정대(14)에 평행하도록 관통 설치된 중심회전축(40)과; 부력체(20) 및 파력전달부(30)에 의해 전달된 수직상하운동을 회전운동으로 변환할 수 있도록 중심회전축(40)에 고정 결합되어 있는 톱니바퀴부(50)와; 중심회전축(40) 일측에 결합되어 있는 발전기(60)로; 구성되어 있는 교각에 설치된 부력 발전시스템에 관한 것이다.
보다 상세하게는,
상단프레임(11)과 하단프레임(12)으로 구성된 지지프레임부(10)는 부력 발전시스템을 거치함과 동시에 다방향에서 작용하는 파력에 의해 부력 발전시스템의 이탈 및 훼손을 방지할 수 있도록 해상에 건설된 교량의 교각 사이에 트러스 구조의 형태로 고정 설치되어 있으며, 상단프레임(11)에는 관통부(13)가 다수 천공되어 있어 파력에 의한 부력체(20)의 수직상하운동을 전달받은 파력전달부(30)가 관통부(13)에 삽설되어 수직상하운동을 할 수 있다. 또한, 상단프레임(11)과 하단프레임(12) 사이에는 부력체고정대(15)가 설치되어 있어 다방향에서 작용하는 파력에 대응하여 부력체(20)의 안정적인 수직상하운동을 도모할 수 있다.
부력체(20)는 파력에 대응하여 안정성 및 발전의 효율성을 높일 수 있도록 상단은 다방향에서 작용하는 파력을 상쇄할 수 있는 구의 형태로 성형되어 있고, 저면은 파력에 의한 부력의 전달을 극대화하기 위하여 오목하게 함몰되어 있는 종(bell)의 형상으로 성형되어 부력체고정대(15)를 중심으로 삽결되어 있다. 또한, 상기 부력체(20)는 상이한 크기 및 형태로 구현될 수 있으며, 당 발명에서 설시하는 크기와 형태에 한정되지 않는다.
파력전달부(30)는 부력체(20)의 상면에 도 6과 같이 고정 결합되어 있어 부력체(20)에 작용된 파력을 전달받아 수직상하운동 할 수 있으며, 일정 간격으로 내향 돌출 성형된 지지대(31)와; 지지대(31) 저면에 결합되는 축회전돌출판(32)과; 지지대(31)와 축회전돌출판(32) 사이에 구비되는 탄성체(33)로; 구성되어 있다.
지지대(31)는 바형지지부(31a)와 바형지지부(31a) 저면 양측에 일체로 성형되어 있는 측면지지판(31b)과; 상기 바형지지부 저면 및 측면지지판 사이에 결합되는 축회전돌출판(32) 으로 구성되어 있다. 상기 측면지지판(31b)에 구비된 핀천공구(31c)와 축회전돌출판(32)에 천공된 핀관통구(32a)에 고정핀(34)이 삽설됨으로써 측면지지판(31b) 사이에 축회전돌출판(32)이 결합될 수 있다.
상기 축회전돌출판(32)은 파력전달부(30)의 양 내측에 결합 시 일측 파력전달부(30)에 결합된 축회전돌출판(32)은 도 7과 같이 하향 체결되고, 타측 파력전달부(30)에 결합된 축회전돌출판(32)은 상향 체결되어 내향 돌출성형된 지지대 및 이에 설치된 축회전돌출판 사이에 편방향 톱니바퀴부(50) 맞물려 양방향 회전을 방지함으로써 다수가 동시에 수직상하운동 하는 부력체(20)에 의한 발전의 효율성을 향상시킬 수 있다. 즉, 부력체(20)의 하향 운동에 의한 파력전달부(30)의 하향 운동 시 일측 파력전달부(30)에 하향 체결된 축회전돌출판(32)이 톱니바퀴부(50)와 맞물려 톱니바퀴부(50)를 회전시킴과 동시에 타측 파력전달부(30)에 상향 체결된 축회전돌출판(32)은 고정핀(34)을 기준으로 접철되며, 부력체(20)의 상향 운동에 의한 파력전달부의 상향 운동 시 타측 파력전달부(30)에 상향 체결된 축회전돌출판(32)이 톱니바퀴부(50)와 맞물려 톱니바퀴부(50)를 회전시킴과 동시에 일측 파력전단부(30)에 하향 체결된 축회전돌출판(32)이 고정핀(34)을 기준으로 접철됨으로써 톱니바퀴부(50)의 편방향 회전을 도모할 수 있도록 하였다.
탄성체(33)는 축회전돌출판(32) 상면에 구비되어 있는 탄성체삽결구(32b)에 설치되며, 이를 통해 파력전달부(30)의 수직상하운동에 의한 톱니바퀴부(50)의 회전운동 시 축회전돌출판(32)의 위치를 일정하게 유지함으로써 톱니바퀴부(50)의 지속적인 회전이 가능할 수 있도록 하였다.
또한, 각 쌍의 파력전달부(30) 상면에는 수평지지판(35)이 체결되어 파력전달부(30)의 수직상하운동 시 파력전달부(30)의 평행성을 유지하여 톱니바퀴부(50)와 파력전달부(30) 사이의 이격 발생에 의한 톱니바퀴부(50)의 공회전을 방지함으로써 발전의 효율성을 높일 수 있도록 하였으며, 상기 수평지지판(35)은 수평지지판(35)에 천공된 수평지지판체결볼트관통구(35a)에 수평지지판체결볼트(36)가 삽결되어 파력전달부(30) 상면에 구비된 수평지지판체결볼트삽결구(37)에 체결됨으로써 결합될 수 있다.
중심회전축(40)은 상단프레임(11) 상면에 일정한 간격으로 관통부(13)를 사이하여 구비된 축고정대(14)를 관통하여 설치되어 있으며, 중심회전축(40)에 편방향으로 회전하기 위하여 도 9과 같이 각각의 톱니가 방향성을 가지고 경사형으로 성형된 톱니바퀴부(50)가 삽결됨으로써 파력전달부(30)에 의한 수직상하운동을 편방향 회전운동으로 변환할 수 있다. 상기, 변환된 편방향 회전운동은 중심회전축(40)에 삽결된 다수의 톱니바퀴부(50)에 의해 가중되며, 이를 중심회전축(40) 일단에 체결된 발전기(60)에 전달함으로써 발전의 효율성을 극대화할 수 있도록 하였다. 또한, 중심회전축(40) 일단에는 강한 파력에 의한 부력체(20)의 급격한 수직상하운동 시 마찰력을 발생시켜 톱니바퀴부(50)의 급회전을 방지할 수 있는 브레이크패드(41)가 구비되어 있어 발전시스템의 안전성을 향상시킬 수 있으며, 상기 브레이크패드(41)의 작동 원리는 기존에 공지된 기술로부터의 유추가 자명함으로써 별도로 설시하지 아니한다.
10. 지지프레임부
11. 상단프레임
12. 하단프레임
13. 관통부
14. 축고정대
15. 부력체고정대
20. 부력체
30. 파력전달부
31. 지지대
31a. 바형지지부
31b. 측면지지판
31c. 핀천공구
32. 축회전돌출판
32a. 핀관통구
32b. 탄성체삽결구
33. 탄성체
34. 고정핀
35. 수평지지판
35a. 수평지지판체결볼트관통구
36. 수평지지판체결볼트
37. 수평지지판체결볼트삽결구
40. 중심회전축
41. 브레이크패드
50. 톱니바퀴부
60. 발전기

Claims (6)

  1. 해상에 건설되어 있는 교량의 교각 사이에 설치된 부력 발전시스템에 있어서, 부력 발전시스템이 거치될 수 있는 상단프레임 및 하단프레임으로 구성되어 있는 지지프레임부와; 상단프레임에 일정 간격으로 천공되어 있는 관통부와; 상단프레임 상면에 관통부를 사이로 하여 일정 간격으로 설치되어 있는 다수의 축고정대와; 상단프레임 및 하단프레임 사이에 구비되어 있는 부력체고정대와; 부력체고정대를 중심으로 삽결되어 있으며, 파력에 의해 수직상하운동을 할 수 있는 부력체와; 부력체 상단에 고정 결합되어 있으며, 상단프레임에 천공된 관통부를 관통하여 부력체의 수직상하운동을 전달받아 수직상하운동을 할 수 있는 파력전달부와; 상기 축고정대에 평행하도록 관통 설치된 중심회전축과; 부력체 및 파력전달부에 의해 전달된 수직상하운동을 회전운동으로 변환할 수 있도록 중심회전축에 고정 결합되어 있는 편방향 톱니바퀴부와; 중심회전축 일측에 결합되어 있는 발전기로; 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 교각에 설치된 부력 발전시스템.

  2. 제 1항에 있어서,
    파력전달부는 일정 간격으로 내향 돌출 성형되었으며 바형지지부와 바형지지부 저면 양측에 일체로 성형되어 있는 측면지지판(31b)으로 구성된 지지대와; 상기 바형지지부 저면의 양 측면지지판에 결합되는 축회전돌출판과; 상기 측면지지판에 구비된 핀천공구와; 축회전돌출판에 천공된 핀관통구와; 상기 핀천공구 및 축회전돌출판을 관통하여 축회전돌출판을 지지대에 회동가능하도록 고정시킬 수 있는 고정핀으로; 구성되어 있어 상기 파력전달부의 축회전돌출판과 맞물리는 편방향 톱니바퀴부를 회전시킴으로서 중심회전축을 통해 발전할 수 있는 것을 특징으로 하는 교각에 설치된 부력 발전시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    파력전달부의 일측 축회전돌출판은 하향 체결되고, 파력전달부의 타측 축회전돌출판은 상향 체결되어 내향 돌출성형된 지지대 및 이에 설치된 축회전돌출판 사이에 편방향 톱니바퀴부 맞물려 양방향 회전을 방지함으로써 다수가 동시에 수직상하운동 하는 부력체에 의한 발전을 도모할 수 있는 것을 특징으로 하는 교각에 설치된 부력발전시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    축회전돌출판 상면에 구비되어 있는 탄성체삽결구와; 상기 탄성체삽결구에 설치되는 탄성체를; 더 포함하여 축회전돌출판의 위치를 일정하게 유지함으로써 톱니바퀴부의 지속적인 회전이 가능하도록 한 것을 특징으로 한 교각에 설치된 부력발전시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 파력전달부의 수직상하운동 시 파력전달부의 평행성을 유지하여 톱니바퀴부와 파력전달부 사이의 이격 발생에 의한 톱니바퀴부의 공회전을 방지함으로써 발전의 효율성을 높일 수 있도록 하기 위하여 파력전달부 상면에 설치된 수평지지판을; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 교각에 설치된 부력발전시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 부력체는 파력에 대응하여 안정성 및 발전의 효율성을 높일 수 있도록 상단은 다방향에서 작용하는 파력을 상쇄할 수 있는 구의 형태로 성형되어 있고, 저면은 파력에 의한 부력의 전달을 극대화하기 위하여 오목하게 함몰되어 있는 종(bell)의 형상으로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 교각에 설치된 부력발전시스템.
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