KR20240056329A - 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치 - Google Patents

일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치에 관한 것으로, 조류의 방향이 바뀌지만 발전기에 전달되는 회전에너지를 단일방향으로 유지하여 간단한 구성을 통해 회전에너지를 전기에너지로 전환하고 안정적으로 발전하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치는, 해저면에 고정되거나 부력체를 통해 부유식으로 설치되는 구조체(10)와; 조류에 의해 회전하는 다수의 블레이드(40)와; 상기 구조체를 지지기반으로 하여 상기 블레이드의 회전에 의해 회전하여 회전에너지를 발전기(30)에 전달하는 회전체(20)와; 상기 다수의 블레이드 중에 상기 회전체를 기준으로 하여 조류와 순방향에 있는 블레이드를 수면과 평행하지 않은 각도로 제어하는 한편 반대쪽에 있는 블레이드를 수면과 평행한 각도로 제어하는 각도 조정기(50)를 포함하여, 조류의 방향과 관계없이 상기 다수의 블레이드가 동일한 일방향으로 회전하면서 조류의 방향에 맞춰 수면에 대해 평행과 직각으로 전환된다.

Description

일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치{A drag-type tidal current generation device capable of one-way underwater rotation}
본 발명은 조류발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조류의 방향에 관계없이 발전기에 전달되는 회전운동을 단일방향으로 하여 발전효율을 높이는 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치에 관한 것이다.
이 부분은 본 출원 내용과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 선행기술이 되는 것은 아니다.
조류발전은 해수 등이 빠르게 흐르는 수중(해저)에 프로펠러가 장착된 수차발전기를 설치한 뒤 조류의 힘에 의해 수차발전기를 회전시켜 전기를 생산하는 것이다. 특히 조류발전은 기후변화나 계절에 관계없이 발전이 항시 가능하고 신재생에너지 중 유일하게 발전 가능량을 예측할 수 있는 에너지원이면서도 태양광이나 풍력에 비해 단위 시설비당 생산전력을 높게 형성시킬 수 있다는 점에서 효용성이 매우 좋다.
단, 조류발전은 조류에너지의 변환, 구조물 설계와 시공, 발전시스템의 적용과 운용 등 복합적인 기술이 요구되고 있다.
종래 기술의 조류발전장치는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.
회전축에 작용되는 힘은 T= r F로 정리되며 여기서 T는 회전력의 크기 r는 거리, F 는 작용하는 벡터량으로서 조류에 의해 미치는 힘의 크기로 단순히 설명할 수 있다. 즉, 회전축을 중심으로 회전력은 회전축으로부터 힘이 작용하는 점까지의 거리와 힘의 크기에 비례하게 되며, 즉, 회전축을 중심으로 힘이 작용하는 점에 블레이드가 설치될 경우 회전축과 블레이드간 거리가 멀수록 회전축에 가해지는 힘의 크기는 커질 수밖에 없다.
회전축은 수직축 또는 수평축의 형태로 설치되며, 수직축의 경우에는 블레이드의 길이를 길게 할 수 없는 한계가 있었으며 특히 조류방향과 역 방향 쪽에 발생되는 저항으로 인해 블레이드의 회전력 확보가 불가능할 수밖에 없었다.
수평축의 경우 역시 블레이드 길이 확장을 위한 설치수심과 회전력 확보를 위해서는 블레이드의 해수면 상부 노출 등이 필요한 한계가 있었다.
또한, 조류방향이 하루 네 번 정, 역방향으로 바뀌게 됨으로써 블레이드의 회전방향 역시 이에 따라 변동이 발생되어 운영과 유지관리에 불편이 발생될 수 있었다.
특히 유속이 2.0m/s 이하로 낮은 분포를 갖고 있는 우리나라의 경우 이러한 낮은 유속에서는 블레이드의 초기 회전력 확보가 어려워 발전장치의 운영이 어려운 현실적인 문제가 있었다.
본 발명의 배경기술을 확인할 수 있는 특허문헌으로 등록특허 제10-1071526호는 조류발전기의 축이 바다방향으로 60각으로 기운 축에 수차바퀴의 수위조절이되는 받침판을 끼우면 받침판은 120도 각으로 끼우진 부력용 받침판 위에 수차날개 속에 공기통이 달린 8개의 날개가 연결된 8발이를 축에 끼우면 8발이에 연결된 수차날개 50%인 수차날개 4개는 물속에 잠기는 순간 수차날개 속에 달린 공기탱크의 부력으로 수차날개 끝이 물위로 뜨면서 이동회전하고 수차날개 4개는 120도로 물위로 기운 받침판위로 이동회전 함으로 물속으로 이동하는 날개 이동방향에 저항을 주지않는 수평식 수차 부력 조류발전기의 축이 60각으로 선 조류발전기로서, 육지에 근접하도록 설치하여 사용하기 위한 것으로 일부의 수차날개가 물속에 있을 때 나머지 수차날개가 육지 위에서 회전하도록 한 것이며, 일부의 수차날개가 물속에 잠기는 순간 수평으로 전환되어 수평 상태로 조류발전이 이루어지는 것이다.
등록특허 제10-1071526호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 조류의 방향이 바뀌지만 발전기에 전달되는 회전에너지를 단일방향으로 유지하여 간단한 구성을 통해 회전에너지를 전기에너지로 전환하고 안정적으로 발전하는 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치는, 조류에 의해 회전하는 다수의 블레이드와; 상기 블레이드의 회전에 의해 회전하여 회전에너지를 발전기에 전달하는 회전체와; 상기 다수의 블레이드 중에 상기 회전체를 기준으로 하여 조류와 순방향에 있는 블레이드를 수면과 평행하지 않은 각도로 제어하는 한편 반대쪽에 있는 블레이드를 수면과 평행한 각도로 제어하는 각도조정기를 포함하여, 조류의 방향과 관계없이 상기 다수의 블레이드가 동일한 일방향으로 회전하면서 조류의 방향에 맞춰 수면에 대해 평행과 직각으로 전환되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치는, 조류에 의해 회전하는 다수의 블레이드와; 상기 블레이드의 회전에 의해 회전하여 회전에너지를 발전기에 전달하는 회전체를 포함하고, 상기 블레이드는 상기 회전체에 관절식으로 연결되면서 액추에이터를 매개로 하여 강제로 절첩되는 것으로, 접힘 시 수면 위로 상승하고 펼침 시 수중에 잠겨 상기 회전체를 회전시키며, 조류의 방향과 관계없이 상기 회전체가 동일한 일방향으로 회전하도록 상기 블레이드가 잠김과 부상을 반복하되, 상기 회전체를 기준으로 하여 우측 또는 좌측의 블레이드만 수중에 잠기는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치는, 조류에 의해 회전하는 다수의 블레이드와; 상기 블레이드의 회전에 의해 회전하여 회전에너지를 발전기에 전달하는 회전체와; 상기 다수의 블레이드 중에 상기 회전체를 기준으로 하여 일측에 있는 블레이드를 조류에 대해 직교하는 각도로 제어하는 한편 반대쪽에 있는 블레이드를 조류와 동일한 방향으로 제어하며, 조류의 방향과 관계없이 상기 다수의 블레이드가 동일한 일방향으로 회전하면서 조류의 방향에 맞춰 조류에 직교하거나 조류와 동일한 방향으로 전환되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치는, 조류에 의해 회전하는 다수의 블레이드와; 상기 블레이드의 회전에 의해 회전하여 회전에너지를 발전기에 전달하는 회전체와; 상기 다수의 블레이드와 회전체가 수용되는 바디를 포함하고, 상기 바디는 원주방향을 따라 형성되는 다수의 블레이드 수납부를 포함하며 상기 블레이드는 상기 블레이드 수납부에 출몰 가능하게 장착되어, 조류의 방향과 관계없이 상기 회전체가 동일한 일방향으로 회전하도록 상기 블레이드가 돌출과 수납을 반복하되, 상기 회전체를 기준으로 하여 우측 또는 좌측의 블레이드만 돌출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치에 의하면, 조류의 방향이 바뀌지만 회전체가 동일한 방향으로 회전하여 발전기에 전달됨으로써 발전기에 의한 안정적인 발전이 가능함과 아울러 발전 손실을 극소화하며 양방향 회전을 전달받기 위한 복잡한 구성을 사용하지 않아 시공과 유지보수가 용이한 효과가 있다.
그리고, 블레이드의 거리 조절을 통해 조류 유속의 변화에도 큰 변동없는 발전량을 확보하는 효과가 있다.
따라서, 조류 발전용뿐만 아니라 일정한 유속이 확보되는 하천이나 강변에 설치되어 소수력 발전용으로도 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치의 구성을 보인 정면도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치의 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치에 적용된 회전체와 블레이드 및 각도 조정기의 확대 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치가 도 2와 반대 방향의 조류에서 회전 방향을 보인 평면도.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치에 적용된 회전전환 센서를 보인 도면.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치에 적용된 블레이드의 로드부를 보인 정면도.
도 7과 도 8은 각각 본 발명의 실시예 1에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치에 적용된 로드부의 동작을 보인 평면도.
도 9는 본 발명의 실시예 1에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치에 적용된 로드부의 십자형 단면 예시도.
도 10은 본 발명의 실시예 1에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치에 적용된 블레이드가 다단인 예시도.
도 11은 본 발명의 실시예 1에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치의 블레이드가 경사형으로 설치된 예시도.
도 12는 본 발명의 실시예 1에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치에 부력체가 적용된 예시도.
도 13은 본 발명의 실시예 2에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치의 정면도.
도 14와 도 15는 본 발명의 실시예 3에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치의 정면도와 평면도.
도 16은 본 발명의 실시예 3에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치의 변형 예를 도시한 정면도.
도 17은 본 발명의 실시예 3에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치에 적용된 신축형 로드부를 도시한 정면도.
도 18 내지 도 20은 본 발명의 실시예 4에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치의 평면도, 사시도 및 정면도.
도 21과 도 22는 본 발명의 실시예 5에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치의 평면도와 정면도.
도 23은 본 발명의 실시예들에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치에 적용된 블레이드의 각도 조정을 도시한 다른 예시도.
도 24는 도 23에 도시된 회전체의 평면도.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
<실시예 1>
도 1 내지 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치는, 구조체(10), 구조체(10)에 회전 가능하게 설치되는 회전체(20), 회전체(20)의 회전에너지를 전기에너지로 발전시키는 발전기(30), 조류에 의해 회전하여 회전체(20)를 회전시키는 다수의 블레이드(40, 40-1, 40-2), 도 2를 기준으로 할 때 회전체(20)를 기준으로 하여 일측에 있는 블레이드(40-1)를 조류에 대한 항력을 발생하도록 수면과 평행하지 않은 각도 바람직하게 직각의 각도로 제어하는 동시에 반대쪽에 있는 블레이드(40-2)를 수면과 평행한 각도로 제어하는 각도 조정기(50, 50-1, 50-2)를 포함한다.
구조체(10)는 예를 들어 저부가 해저면에 직접 정착되는 고정식 또는 앵커(닻)으로 정착되는 앵커 고정식, 수면에 부유하는 부력체를 이용한 부유식이며, 그 형태는 원형 탑, 육면체 등 다양한 구조와 다양한 재질이 가능하다.
회전체(20)는 구조체(10)에 회전 가능하게 설치되면서 다수의 블레이드(40)와 연결되고 또한 발전기(30)와 연결된다.
발전기(30)는 회전에너지를 전기에너지로 전환시키는 통상의 제품이며, 구조체(10)에 설치된다.
블레이드(40)는 회전체(20)에 각도 조정 가능하게 연결, 예를 들어, 회전체(20)에 축이 베어링을 통해 회전 가능하게 연결되고, 그 구조는 조류에 대한 항력의 발생을 위하여 판형이며 바람직하게는 항력을 받는 부분은 조류에 대해 직각인 평평하거나 오목한 구조이면서 반대쪽은 조류가 빠르게 통과하도록 유선형인 단면으로 이루어진다.
모든 블레이드(40)는 동일한 구조이며, 조류에 대한 항력을 발생하는 제1위치(수면과 직각)에 있는 것을 블레이드(40-1), 항력이 거의 없는 제2위치(제1위치와 직각, 수면과 평행)에 있는 것을 블레이드(40-2)로 번호를 부여한 것이다.
블레이드(40)는 총 수량을 짝수로 하고 바람직하게, 도 2를 기준으로 할 때 회전체(20)의 중심선을 기준으로 하여 대칭으로 배치된다.
각도 조정기(50)는 블레이드(40)를 제1위치와 제2위치로 유지하도록 각도를 조정하는 것이며, 예를 들어 모터(유압, 전기 등)이며 블레이드(40)와 1 : 1 대응되도록 설치되어 각각 블레이드(40)의 각도를 조정한다.
블레이드(40)의 각도 조정은 개별 모터와 다른 방식으로, 원반에 구동기어를 형성하고 블레이드(40)를 각도 조정이 가능하도록 고정하는 한편 둘레부에 상기 구동기어와 치합되는 종동기어를 형성하여 치합하며 상기 원반을 회전시켜 블레이드(40)를 회전시킴으로써 각도를 조절한다.
각도 조정기(50-1, 50-2)는 블레이드(40-1, 40-2)의 위치에 맞춰 동일한 형식으로 부여를 부여한 것이다.
각도 조정기(50)는 블레이드(40)의 회전 위치를 근거로 하여 블레이드(40)를 제1위치에서 제2위치로, 제2위치에서 제1위치로 전환시키며, 예를 들어 도 5에서 보이는 것처럼, 제1,2위치전환 센서(51,52)와 컨트롤러가 포함된다.
제1위치전환 센서(51)는 블레이드(40)를 제2위치에서 제1위치로 전환시키기 위한 곳에 설치되고, 제2위치전환 센서(52)는 블레이드(40)를 제2위치에서 제1위치로 전환시키기 위한 곳에 설치되며, 따라서, 제1위치전환 센서(51)가 블레이드(40)를 감지하면 컨트롤러가 각도 조정기(50)를 제어하여 블레이드(40)를 제1위치로 전환시키고 이 상태에서 제2위치전환 센서(52)가 블레이드(40)를 감지하면 컨트롤러가 각도 조정기(50)를 제어하여 블레이드(40)를 제2위치로 전환시키도록 한다.
블레이드(40)는 제1,2위치전환 센서(51,52)의 감지를 위한 인디케이터가 적용될 수 있고, 제1,2위치전환 센서(51,52)는 리미트 센서 등 다양한 센서의 적용이 가능하며 수중에서 주간은 물론 야간과 흐린 기상 조건에서도 정확하게 동작하는 모든 것이 가능하다.
본 발명은 조류의 방향과 관계없이 블레이드(40)와 회전체(20)가 동일한 방향 즉 일방향으로만 회전하도록 구성되며, 도 2처럼 조류가 남쪽에서 북쪽으로 흐르는 경우와 도 4처럼 조류가 북쪽에서 남쪽으로 흐르는 경우 모두 회전체(20)는 반시계 방향으로 회전한다.
일방향 회전을 위한 구성으로는 예를 들어 각도 조정기(50)를 통해 블레이드(40)를 제1위치와 제2위치로 제어하는 것을 통해 가능하고, 도 2의 경우 회전체(20)의 우측의 블레이드(40-1)를 제1위치로 하고 좌측의 블레이드(40-2)를 제2위치로 제어하며, 도 4의 경우 회전체(20)의 좌측의 블레이드(40-1)를 제1위치로 하고 우측의 블레이드(40-2)를 제2위치로 제어한다.
컨트롤러는 조류의 방향이 바뀌는 경우 제1,2위치전환 센서(51,52)의 감지 시 각도 조정기(50)를 반대로 제어한다.
도 6에서 보이는 것처럼, 블레이드(40)는 회전체(20)에 연결되는 로드부(41)를 포함한다.
로드부(41)는 블레이드(40)를 연결하기 위한 봉, 관(각관, 원형관 등) 등 다양한 형태가 가능하며, 바람직하게 신축 구조에 의한 길이 가변식으로 구성되며, 신축 구조는 예를 들어 서로 다른 직경인 다수개의 부재가 신축 가능하게 연결되면서 유압실린더 등의 액추에이터를 통해 신축되는 구성이다.
이와 같은 신축 구조는 블레이드(40)의 제1,2위치와 유기적 결합관계를 갖고 있으며, 도 7과 도 8에서 보이는 것처럼, 제1위치(항력의 발생을 위하여 조류에 대한 순방향)에 있는 블레이드(40-1)를 회전체(20)에서 멀어지도록 하고 제2위치(항력이 없애기 위하여 조류에 대한 역방향)에 있는 블레이드(40-2)를 회전체(20)에 가까워지도록 한다.
로드부(41)는 강성 증대를 위하여 도 9에서 보이는 것처럼, 십자형 등의 단면으로 형성된다.
도 10은 회전체(20)에 블레이드(40)가 다단(도면은 4단으로 도시됨)으로 적용되는 예를 도시한 것이며, 블레이드(40)가 다단으로 적용되더라도 1개의 각도 조정기(50)를 통해 각도 조정되도록 구성되고, 이를 위하여 각도 조정기(50)의 구동축과 연결(또는 길이가 긴 구동축)되는 각도조정축(53) 및 각도조정축(53)과 직교하는 방향으로 설치되면서 회전력을 전달받도록 구성(기어 등)되며 블레이드(40)에 고정되는 전달축(54)을 포함한다.
도 11은 블레이드(40-1,40-2)가 경사형으로 설치되는 예를 도시한 것이며, 이 때, 회전체(20)는 수면 위에 배치(구조체(10)의 상단에 설치)되고 블레이드(40)는 로드부(41)가 회전체(20)를 기준으로 하여 수중으로 가면서 하향 경사지게 설치되어 블레이드(40-1,40-2)를 지지한다.
도 12는 조석 간만의 차로 인하여 해수면의 상승과 하강이 있더라도 블레이드(40-1,40-2)를 최적의 위치에 설치할 수 있도록 부력체(60)를 부가한 예이며, 부력체(60)는 내부에 에어 등이 충진되어 있고 회전체(20)의 상부(또는 하부)에서 회전체(20)에 고정되어 부력을 통해 회전체(20)와 블레이드(40-1,40-2)의 조립체를 상승 또는 하강시킨다.
<실시예 2>
도 13에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치는, 블레이드(40)의 로드부(41)는 관절식으로 구성 즉, 회전체(20)에 고정되는 고정측 로드부(41-1) 및 고정측 로드부(41-1)에 힌지 연결되며 블레이드(40)가 고정되는 절첩측 로드부(41-2)로 구성되며, 액추에이터(유압실린더 등)(41-3)를 통해 절첩측 로드부(41-2)가 회동하면서 블레이드(40)를 절첩시킨다.
블레이드(40)는 접힘 시 수면 위로 상승하여 조류의 흐름을 간섭하지 아니하고, 펼침 시 수중에 잠겨 조류에 의해 회전한다.
본 실시예는 블레이드(40)의 잠김과 부상이 교대로 이루어지도록 절첩전환 센서가 포함되며, 상기 절첩전환 센서는 실시예 1의 위치전환 센서와 동일하게 동작하여 액추에이터(41-3)의 제어가 이루어지도록 한다.
<실시예 3>
도 14와 도 15에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치는, 일방향 회전을 위한 다른 방법으로 블레이드(40-1,40-2)를 종방향 축(42)을 통해 횡방향으로 회전하도록 구성되는 예이고, 종방향 축(42)은 각도 조정기(50-1,50-2)를 통해 회전하여 블레이드(40-1,40-2)를 제1,2위치로 제어한다. 각도 조정기(5??1,50-2)의 전환은 실시예 1과 동일하다.
이 때, 블레이드(40-1,40-2)의 3면 이상을 감싸는 틀(43)이 포함될 수 있다.
도 16은 블레이드(4001,40-2)가 횡방향 축(44)을 통해 설치되어 상하 방향으로 회전하는 예를 도시한 것이며, 제1,2위치에서의 동작은 전술한 것과 동일하다.
도 17은 실시예 3에서 블레이드(40)가 신축형의 로드부(41)로 연결되는 예를 도시한 것이다.
<실시예 4>
도 18 내지 도 20에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치는, 블레이드(40)를 원주방향을 따라 배열하면서 횡방향 축을 통해 상하 종방향을 따라 각도 조정되는 예이다.
구조체(10)에는 원반형 바디(70)가 고정 또는 부력을 통해 승강 가능하게 설치된다.
바디(70)는 원주방향을 따라 형성되며 블레이드(40)가 회전(상하 방향 회전)할 수 있는 다수개의 블레이드 수납부(71) 및 블레이드 수납부(71)들의 중심에 형성되며 회전체(20)가 장착되는 회전체 장착홀을 포함하고, 외형은 원형은 물론 각형도 가능하다.
블레이드(40)는 바디(70)의 블레이드 수납부(71) 안에 횡방향 축(72)을 통해 각도 조정 가능하게 장착되며, 횡방향 축(72)은 각도 조정기와 연결되어 블레이드(40)를 회전시킨다.
<실시예 5>
도 21과 도 22에서 보이는 것처럼, 본 실시예에 의한 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치는, 바디(70)에 원주방향을 따라 다수개의 블레이드 수납부(73)가 포함되고, 블레이드(40-1,40-2)는 블레이드 수납부(73) 안에 출몰 가능하게 수납되면서 액추에이터(74-1,74-2)를 통해 제1,2위치에 맞춰 돌출/수납된다.
액추에이터(74-1,74-2)는 바람직하게, 유압실린더이며, 블레이드(40)를 전후진시킬 수 있는 다른 것으로 자유롭게 대체 가능하다.
블레이드(40)를 제1위치(각도)로 고정하여도 출몰을 통해 제1,2위치의 효과를 얻을 수 있으며, 즉, 바디(70)의 블레이드 수납부(73) 밖으로 돌출된 제1위치에서 항력을 발생하고 블레이드 수납부(73) 안에 삽입된 제2위치에서 항력을 발생하지 않는다.
다른 방법으로, 블레이드(40)를 제2위치의 각도로 하고, 블레이드 수납부(73)의 밖으로 돌출될 때 제1위치로 각도 조정되도록 각도 조정기가 포함될 수 있다.
도 23과 도 24는 블레이드(40)의 각도 조정에 대한 다른 예시도이며, 횡방향으로 설치되는 블레이드(40)의 로드부(41)에 직각 방향으로 전달축(45)을 연결하고, 전달축(45)을 통해 횡방향의 블레이드(40)에 전달되도록 로드부(41)와 전달축(45)의 상단부는 베벨기어(46)로 연결된다.
또한, 전달축(45)은 하단부에 웜(웜 기어와, 웜 휠)(47)을 형성하여 회전축과 연결될 수 있다. 회전축(20)에는 블레이드(40)의 로드부(41)의 회전각도를 변환시켜야 하는 위치에 랙기어부(22)를 대향면에 각각 구성한 랙워엄휠(21)을 결합 구성하도록 한다. 랙워엄휠(21)은 조류방향에 따라 회전축(20)에서 각도를 조정할 수 있도록 구성됨은 당연하다. 랙기어부(22)는 랙워엄휠(21)의 양쪽에 대칭으로 형성될 수 있다.
다른 한 방법으로서는 회전체에 정해진 위치에 고정한 랙기어를 구성하고 웜기어를 결합한 전달축의 다른쪽 말단에 베벨기어를 결합하되 베벨기어 한 축을 블레이드 로드부 말단이 결합되도록 할 수 있다.
조류방향은 조류의 흐르는 방향이 정확하게 계측되어 정해진 상태임으로 회전체에 고정 결합된 외주면이 원형의 랙기어부의 위치세팅이 블레이드 회전이 필요한 위치 설정이 가능하고 기어의 치차수량을 산출함으로써 각도 조정 또한 가능하다.
각도 조정 위치를 전반적으로 조정할 필요가 있을 경우에는 회전축에 고정한 랙기어부의 고정위치를 변동을 주거나 회전축 전체의 설치각도를 조정할 수 있도록 한다.
물론, 컨넥팅 로드와 베벨기어부 없이 블레이드 로드부를 직접 회전축에 구성한 랙기어부에 연결 구동시켜 그 구동 구조를 단순화 시킬 수 있음은 당연하다.
10 : 구조체, 20 : 회전체
30 : 발전기, 40,40-1,40-2 : 블레이드
41 : 로드부, 41-1 : 고정측 로드부
41-2 : 절첩측 로드부, 41-3 : 액추에이터
42 : 종방향 축, 43 : 틀
44 : 횡방향 축,
50,50-1,50-2 : 각도 조정기, 51,52 : 제1,2위치전환 센서
53 : 각도조정축, 54 : 전달축
60 : 부력체,
70 : 바디, 71,73 : 블레이드 수납부
72 : 횡방향 축,
74-1,74-2 : 액추에이터,

Claims (10)

  1. 조류에 의해 회전하는 다수의 블레이드와;
    상기 블레이드의 회전에 의해 회전하여 회전에너지를 발전기에 전달하는 회전체와;
    상기 다수의 블레이드 중에 상기 회전체를 기준으로 하여 조류와 순방향에 있는 블레이드를 수면과 평행하지 않은 각도로 제어하는 한편 반대쪽에 있는 블레이드를 수면과 평행한 각도로 제어하는 각도조정기를 포함하여, 조류의 방향과 관계없이 상기 다수의 블레이드가 동일한 일방향으로 회전하면서 조류의 방향에 맞춰 수면에 대해 평행과 직각으로 전환되는 것을 특징으로 하는 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치.
  2. 조류에 의해 회전하는 다수의 블레이드와;
    상기 블레이드의 회전에 의해 회전하여 회전에너지를 발전기에 전달하는 회전체를 포함하고,
    상기 블레이드는 상기 회전체에 관절식으로 연결되면서 액추에이터를 매개로 하여 강제로 절첩되는 것으로, 접힘 시 수면 위로 상승하고 펼침 시 수중에 잠겨 상기 회전체를 회전시키며, 조류의 방향과 관계없이 상기 회전체가 동일한 일방향으로 회전하도록 상기 블레이드가 잠김과 부상을 반복하되, 상기 회전체를 기준으로 하여 우측 또는 좌측의 블레이드만 수중에 잠기는 것을 특징으로 하는 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치.
  3. 조류에 의해 회전하는 다수의 블레이드와;
    상기 블레이드의 회전에 의해 회전하여 회전에너지를 발전기에 전달하는 회전체와;
    상기 다수의 블레이드 중에 상기 회전체를 기준으로 하여 일측에 있는 블레이드를 조류에 대해 직교하는 각도로 제어하는 한편 반대쪽에 있는 블레이드를 조류와 동일한 방향으로 제어하며, 조류의 방향과 관계없이 상기 다수의 블레이드가 동일한 일방향으로 회전하면서 조류의 방향에 맞춰 조류에 직교하거나 조류와 동일한 방향으로 전환되는 것을 특징으로 하는 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치.
  4. 조류에 의해 회전하는 다수의 블레이드와;
    상기 블레이드의 회전에 의해 회전하여 회전에너지를 발전기에 전달하는 회전체와;
    상기 다수의 블레이드와 회전체가 수용되는 바디를 포함하고,
    상기 바디는 원주방향을 따라 형성되는 다수의 블레이드 수납부를 포함하며 상기 블레이드는 상기 블레이드 수납부에 출몰 가능하게 장착되어, 조류의 방향과 관계없이 상기 회전체가 동일한 일방향으로 회전하도록 상기 블레이드가 돌출과 수납을 반복하되, 상기 회전체를 기준으로 하여 우측 또는 좌측의 블레이드만 돌출되는 것을 특징으로 하는 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 블레이드는 상기 바디의 블레이드 수납부에서 돌출된 후 항력을 발생하는 위치로 각도 조정되는 것을 특징으로 하는 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 다수의 블레이드는 상기 회전체를 기준으로 하여 대칭으로 배열되는 짝수개로 구성되어, 상기 회전체를 기준으로 하여 대칭으로 배열되는 블레이드 중 일측의 블레이드는 수면에 대해 평행하지 않도록 하는 한편 반대쪽에 있는 블레이드는 수면에 대해 평행하도록 전환되는 것을 특징으로 하는 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다수의 블레이드 또는 회전체의 위치를 감지하는 위치전환 센서, 상기 위치전환 센서의 감지 값을 근거로 하여 상기 블레이드의 전환을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전체와 상기 다수의 블레이드를 연결하는 로드부를 포함하며, 상기 로드부는 신축 구조를 통해 상기 다수의 블레이드의 위치를 조절하되, 조류와 순방향에 있는 블레이드를 상기 회전체에서 멀어지도록 하고 반대쪽에 있는 블레이드를 상기 회전체에 가까워지도록 하는 것을 특징으로 하는 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 회전체는 수면 위에 배치되고 상기 다수의 블레이드는 상기 회전체에서부터 단부로 가면서 하향 경사지게 배치되어 수중에 잠기는 것을 특징으로 하는 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 해저면에 고정 설치되거나 수면에 부유하는 부력체를 통해 승강 가능하게 설치되며 상기 회전체를 지지하는 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 수중 회전이 가능한 항력식 조류발전 장치.
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