KR900002959B1 - 파력발전 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

파력발전 방법 및 그 장치

제 1 도는 본 발명장치의 부분 정면도.

제 2 도는 제 1 도의 부분확대도.

제 3 도는 본 발명 장치의 부분 평면도.

제 4 도는 제 3 도의 B부분에 대한 분해 사시도.

제 5 도는 제 2 도의 A-A선 단면도.

제 6 도는 제 2 도의 A부분에 대한 확대도.

제 7 도는 부구와 로프의 연결상태를 보인 정면도.

제 8 도는 부구의 종단면도.

제 9 도는 부구의 일부절결 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 프레임 2 : 회전주

3 : 부구 4 : 호프

5 : 체인 6 : 변속기 및 발전기

8 : 무게추 10 : 공기주머니

14 : 상부아암 15 : 제 1스프로켓

16 : 하부아암 22 : 좌대

29 : 제 2스프로켓 30 : 제 3스프로켓

45 : 제 1연결부재 46 : 제 2연결부재

본 발명은 해면에 항시 발생하는 파도의 운동에너지를 동력원으로 하는 파력발전 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 해면에 항시 일고있는 파도의 파도를 이용하여 해면상에 띄어진 부분을 반복승강시키고 로프 및 체인을 통하여 그 부구와 연결되어 수중에 설치된 변속기 및 발진기를 구동시킴으로써 전기적에너지를 발생시키는 파력발전 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

최근에 이르러 대체에너지 개발의 차원에서 조력이나 파력을 이용하여 발전을 하려는 노력이 활발히 진행되고 있다. 그러나, 조수간만의 차를 이용하여 발전하는 조력발전방식의 경우에는 설치장소의 제약과 장치자체의 구성이 복잡하여 실용화할 수 없는 등의 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 연근해 및 심해에서 발생되는 파도의 운동에너지를 간단히 장치와 용이한 설치방법에 의해서 효율적으로 전기적에너지로 변환시키기 위한 파력발전 방법 및 그 장치를 제공함에 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 장치는 해면으로부터 소정깊이에 설치되는 프레임과 그 프레임상에 설치되는 회전주 및 발전기와, 해면에 부상되어 반복승강운동을 하는 부구와, 그 부구의 승강운동을 발전기에 전해주기 위한 체인 등으로 구성되어 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 장치는, 해면에서 연속반복적으로 진행하는 파도에 의해서 부구가 승강운동을 하게 되고, 그 승강운동은 로프와 체인을 통해 변속기의 구동축기어와 체인으로 연결되는 체인풀리에 전달되어 변속된 회전력으로 발전기를 구동시키게 됨으로써 동력발생 수단의 구성을 단순화하여 전력단가를 낮출 수 있을 뿐아니라 파도의 운동에너지를 효율적으로 발전기에 전달함으로써 에너지 손실을 최소화 하면서 전기적에너지로의 변환이 가능하다.

상기한 바와같은 본 발명의 특징과 구성을 첨부도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도면중 제 1 도는 본 발명에 따른 파력발전장치가 바다속에 설치된 상태를 보인 부분 정면도이며, 제 2 도는 제 1 도의 부분 확대도로서 이에 도시한 바와같이, 바다속 일정수심(약 10m)에 설치되는 격자상 프레임(1)의 네 모서리는 로우프(12)에 의해서 해저지반에 고정된 앵커(9)에 연결되어 지지되며, 한기당 4개의 공기주머니(10)를 회전주(2)의 사방프레임(1)상에 설치하여 그 공기주머니(10)에 작용하는 부력이 한 기가 나타내는 수중총중량의 1.2배가 되도록 하여 상기 앵커(9)에 연결된 로우프(12)에 무리한 힘을 가하지 않으면서 장치전체에 약간의 상승부력이 작용하게 하여 그 장치가 일단 설치된 장소에서 해저의 해류등에 의해서 요동하거나 흔들리지 않도록 구성된다.

다음, 회전주(2)는 그 하부가 프레임(1)상에 고정된 4개의 I형강에 의해서 회동가능하게 지지고정되며, 그 회전주(2)의 상부는 H형강으로 형성되어 있는 반면, 그 하부는 원통형관으로 형성되어 있다. 회전주(2)의 선단(2A)은 로프(11)에 의해서 해면상에 위치하는 부구(3)와 연결되며, 회전주(2)의 중간부에는 선단에 폴리(13)와 도르레(26)가 설치된 상부아암(14)의 회전수(2)와 수직으로 착설된다. 상기 상부아암(14)의 아래쪽에는 하부아암(16)이 회전주(2)와 수직으로 착설됨과 아울러 상,하부아암(14)(16)사이에 보강재(17)가 연결설치되며, 보강재(17)의 중간에는 그 보강재(17)와 수직을 이루는 지지부재(18)가 착설된다.

그 지지부재(18)의 선단에는 일반향 클러치베어링(33)이 개재된 제 1스프로켓(15)의 회전축(19)이 축착되어 있으며, 그 회전축(19)의 연장부에는 제 2스프로켓(29)이 축설되며 그 제 2스프로켓(29)은 체인(32)에 의해서 변속기의 입력축(7)에 축설된 제 3 스프로켓(30)에 연결된다. 제 2스프로켓 및 제 3스프로켓(29)(30)사이에 감겨진 체인(32)은 하부아암(16)에 유동가능하게 형성된 텐션 스프로켓(31)에 의해서 텐션이 조절되도록 구성되어 있다.

그리고, 하부아암(16)의 아래에 위치하면서 회전주(2)에 수직으로 착설되 변속기 및 전동기(21)의 좌대(22)는 그 선단부가 턴버클(23) 및 라이롯드(24)에 의해서 상부아암(14)의 일끝단과 연결형성된다.

해면에 위치하는 부구(3)의 저면에 연결되어 수직하방으로 연장된 로프(4)는 폴리(13)의 상부에서 체인(5)과 연결되며 그 체인(5)은 폴리(13)와 도르레(26)사이를 지나 제 1스프로켓(15)을 권회하여 하부아암(16)의 선단에 착설된 폴리(27)를 거쳐 소정의 무게(약 300kg 정도)를 갖는 추(28)에 연결된다.

이와같은 구성에 의하면, 해면상의 부구(3)가 승강운동을 하게되면 그 승강운동은 로프(4) 및 체인(5)에 의해서 제 1스프로켓(15)에 전달되어 제 1스프로켓(15)을 시계방향 및 반시계방향으로 회전시키게 되나, 제 1스프로켓(15)에 개재된 일방향클러치베어링(33)에 의해서 제 2스프로켓(29)은 부구(3)에 상승부력이 작용할 때에만 회전하게 된다. 즉, 제 2스프로켓(29)이 단속적으로 일방향 회전을 하게 되므로 변속기 및 전동기(21)의 입력축(7)에 축설된 제 3스프로켓(30) 역시 단속적으로 회전하게 되어 단속적으로 발전기를 구동시키게 된다.

제 6 도는 회전주(2)의 상부를 구성하는 H형강(35)과 하부의 원통형관(34)의 연결상태를 보인 상세도로서, 원통형관(34)선단부의 상부플랜지(36)와 하부플랜지(37)는 원통형관(34)의 주위에 형성된 네개의 리브(38)에 의해서 연결되며 상부플랜지(35)의 표면상에 H형강(35)의 하단부가 용접형성된다. 하부플랜지(37)의 저면과 원통형관(34)의 상부는 일예로 테프론과 같이 팩킹(39)의 상면 및 내측면에 각각 회동가능하게 접촉 지지됨과 동시에 그 팩킹(39)의 외주면은 원통형 중공강관(40)에 둘러싸여 있다. 회전주(2)의 하단부는 그 회전주(2)를 지지하는 네개의 I형강의 중간부에 용접형성되어 있는 지지부재(41)상에 형성된 원통형 고정구(42)내에 회동가능하게 삽입고정된다. 이때 원통형 강관(42)이 삽입되는 부분의 외주면 즉, 고정구(42)의 내면은 팽킹이 형성되어 있으므로 회전주(2)의 회전이 원활하게 된다.

제 5 도에서와 같이 일방향 클러치베어링(33)이 개재된 제 1스프로켓(15)의 축(19)선상에는 제 2스프로켓(29)이 축설되어 있다. 따라서 부구(3)의 승강운동에 의해서 제 1스프로켓(15)이 시계방향 및 반시계방향으로 회전하더라도 부구(3)에 상승부력이 작용할때의 회전력만이 제 2스프로켓(29)에 전달된다. 즉, 부구(3)의 하강시에는 제 1스프로켓(15)은 겉돌게 된다.

제 3 도는 본 발명의 파력발전장치에 대한 부분 평면도로서, 도면에서와 같이 한개씩의 부구(3)를 갖는 각각의 프레임(1)은 동일평면상에서 사방으로 인접프레임과 연결되어 전체적으로 격사상 배열을 형성하고 있다. 즉, 프레임(1)상의 회전주(2)를 중심으로 하여 사방으로 연장된 프레임(1)상의 소장위치에 각각 공기주머니(10)가 설치되어 프레임(1)에 상승부력을 부여하게 되며 그 프레임(1)의 각각의 선단은 제 4 도에서와 같이 쐐기(12)와 U보울트(13)에 의해서 인접 프레임과 연결된다.

제 8 도는 부구(3)의 종단면도이며, 제 9 도는 부구(3)의 일부절결 평면도로서, 도면에서와 같이 부구(3)의 각 연결부(43)는 팩킹을 사이에 끼워 보울트로 결합됨으로써 부구의 내부가 완전히 밀폐되어 해수의 유입이 불가능하게 된다.

제 7 도와 제 9 도에서와 같이 부구(3)의 저면 중앙부에는 로프의 연결을 위한 직사각형의 판체(44)가 보울트에 의해서 부착되어 있으며, 그 판체(44)의 중앙부에는 체인(5)과 연결되는 로프(4)의 접속을 위한 제 1연결부재(45)와 회전주(2)의 선단(2A)과 연결되는 로프(11)의 접속을 위한 두개의 제 2연결부재(46)가 양측에 형성되어 있다. 제 1연결부재(45)와 제 2연결부재(46) 모두 새클(47)을 통하여 로프에 연결되며 회전주(2)의 선단(2A)과 연결되는 로프(11)는 부구(3)의 하부에서 두개의 로프로 나뉘어 각각 제 2연결부재(46)에 연결된다. 따라서 해면상의 부구(3)는 그 저면에 제 1연결부재(45)로부터 수직방향으로 연장되는 로프(4)와 제 2연결부재(46)로부터 회전주(2)의 선단(2A)에 연결되는 로프(11)에 의해서 장축이 항상 풍향과 수직을 이루게 된다.

즉, 해면상에 위치하는 모든 부구(3)는 그 장축이 파도의 진행방향과 수직으로 배열된다.

다음에, 전술한 바와같이 변속기 및 발전기(21)에는 부구(3)에 상승부력이 작용하는 때에만 동력이 전달되므로 발전기에서 생산되는 전기 역시 단속적으로 출력되어 이를 일단 축전지에 저장한 다음 필요시에 축전지에 축전된 전력을 사용할 수 있다. 이때 변속기 및 발전기(21)가 내재하는 케이싱(21A)을 완전히 밀폐하여 그 케이싱(21A)의 내부를 당해 수심에 작용하는 수압의 1.2배의 압력을 유지하도록 압축공기를 충진시킴으로써 상기 변속기 및 발전기(21)의 케이싱(21A)내로 해수로 유입되는 것을 방지하게 된다.

한편, 상기 실시예에서는 본 발명에 의해서 발생되는 동력을 변속기를 통하여 증속출력 시키고 이로서 발전기를 직접 구동시키어 전기를 발생시키는 것을 일예로 하였으나, 본 발명을 실시함에 있어서 변속기의 출력축에 전달되는 동력으로 피스톤 펌프를 구동시키거나, 공기압축기를 구동시켜 인간생활에 실제로 이용가능한 동력으로의 전환이 가능하다.

전술한 바와같이, 본 발명은 파도를 동력원으로 하여 계속 반복적으로 상승하강되는 부구(3)와, 그 부구(3)에 로프(4)로 연결되는 기어의 회전력을 이용하여 필요한 동력을 얻을 수 있게 한 것이므로, 동력 발생수단 및 그 지지수단의 구성을 단순화하여 그 시공을 간편히 할 수 있으며 파도의 크기에 구애됨이 없이 부구(3)는 두개의 로프에 의해 횡방행운동이 거의 제한되고, 부구(3)의 장축이 항상 파도의 진행방향과 수직을 이루므로 파도의 운동에너지를 효율적으로 전기에너지로 전환시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 해면에 부상된 부구(3)가 파도의 진행에 따라 반복승강되게 하고, 그 부구(3)에 연결되는 로프(4)와 체인(5)을 수중에 설치되는 일방향 클러치베어링(33)이 개재된 제 1스프로켓(15)에 권회시켜 상기 부구(3)에 상승부력이 작용할때 체인(5)에 작용하는 견인력으로 상기 제 1스프로켓(15)을 회전시키고, 그 회전력을 체인(32)을 통하여 변속기의 입력축(7)에 전달하여 변속된 회전력을 발전기를 구동시킴으로써 전기적에너지를 얻게함을 특징으로 하는 파력발전방법.
2. 해면으로부터 소정깊이에 설치되는 격자상의 프레임(1)과 그 프레임(1)상에 설치되는 회전주(2)와, 해면상에 부상되어 반복승강운동을 하는 부구(3)와, 그 부구(3)의 승강운동을 변속기 및 발전기(21)에 전달하기 위한 로프(4), 체인(5) 및 일방향 클러치베어링(33)이 개재된 제 1스프로켓(15)과, 장치에 부상력을 부여하기 위한 공기주머니(10)로 구성되고, 상기 격자상의 프레임(1)의 네 모서리가 해저의 앵커(9)에 로프(12)를 통하여 연결지지됨을 특징으로 하는 파력발전장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전주(2)는 파도의 진행방향에 따라 회전가능하게 설치되고, 그 회전주(2)의 선단(2A)으로부터 부구(3)의 제 2연결부재(42)사이를 로프(11)로 연결함으로써 부구(3)의 장축이 파도의 진행방향과 항상 수직을 이루면서 상,하승강운동만을 하도록 구성함을 특징으로 하는 파력발전장치.
4. 제 2 항에 있어서, 한기당 4개식 설치된 공기주머니(10)의 부력의 크기가 한기의 수중 총중량의 1.2배가 되도록 구성함으로 특징으로 하는 파력발전장치.

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