KR960007103B1 - 파력을 이용한 동력발생장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

파력을 이용한 동력발생장치

제 1 도는 본 발명의 구성도.

제 2 도는 본 발명의 주요장치인 구동장치의 일실시예를 나타내는 도면.

제2도의 "a"의 "가"도와 "나"도는 제 2 도의 부구에 연설된 공지한 실린더의 동작을 예시한 예시도로서, "가"도는 실린더의 피스톤이 상승할 시의 공기의 흐름을 나타내는 단면설명도이고 "나"도는 피스톤이 하강할 시의 공기의 흐름을 나타낸 단면설명도이다.

제 3 도는 본 발명의 주요장치부인 구동장치로부터 발생된 압축공기를 저장 압축공기 저장수단과 그 저장된 압축공기로서 동력을 발생시키는 동력발생장치를 개략적으로 나타내는 도면.

제 3 도의 "a"도는 제 3 도에서의 각 부를 연결하는 공지한 공압회로도.

제 4 도는 제 3 도에 도시된 실린더의 로드를 안내하는 가이드장치의 단면도.

제 5 도는 본 발명의 사용상태도로서 다수개의 구동장치를 설치하여 사용함을 나타내는 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 구동장치 11 : 베이서

12 : 가이드포스트 13 : 안내홈

14 : 랙크부 15 : 가이드롤러

16 : 부구 17,17a,41 : 실린더

17p : 피스톤 18 : 하부축

19 : 부구휠축 20 : 부구휠

21 : 상부축 19a : 소기어

21a : 대기어 22 : 피니어

30 : 압축공기저장수단 31 : 1차 압축공기저장탱크

32 : 2차 압축공기저장탱크 33 : 스위치(밸브식)

40 : 동력발생장치 42 : 실린더로드

42a : 피스톤로드압지간 43 : 가이드장치

44 : 하부레일 45 : 상부레일

46 : 롤러 47 : 와이어

48 : 회전풀리 49,49a : 드럼

50 : 라체트 51,51a : 안내롤러

52 : 후방안내롤러 53 : 돌출부

54 : 탄성부재 55 : 발전기

56 : 간격유지구 58 : 마스터밸브

100 : 공기이송관 b,d,g : 공기흡입밸브

c,e,f : 압축공기배출밸브 g : 공기흡출밸브

본 발명은 동력발생장치를 구동시킬 자원공급이 없이 동력발생장치를 구동시킬 수 있는 파력을 이용한 동력발생장치에 관한 것이다.

일반적으로 동력을 발생시키는 방법으로는 수력발전이나, 화력발전, 원자력발전등이 널리 사용되고 있으며, 일부 특정지역에서 풍력을 이용한 발전 방법이 사용되고 있는데, 풍력발전을 제외한 상기 발전방법들은 상기 발전설비를 가동시키기 위해서는 엄청난 량의 자원이 필수적으로 공급되어야 했으며, 이 엄청난 량의 자원은 그 량이 한정되어 있어 많은 사람들이 대체에너지에 대한 연구를 하여 풍력을 이용한 풍력발전이나 태양열을 이용한 태양열 난방들이 개발되어 인류에 커다란 이익을 안겨주게 되었는데, 이 또한, 이들을 가동시키는데는 그들 자력으로만은 발전이나 난방을 할수 없어 보조장치(보조연료) 공급이 꼭 필요하였으며, 상기 설비를 설치하는데는 고도의 기술력과 설치비용 그리고 지역적인 특성등이 요구되었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 한번 동력발생장치를 설치하게 되면 별도의 연료공급이 없이도 파도에 의해서만 동력을 발생시킬 수 있는 동력발생장치를 제공하기 위한 것이다.

이하에서 본 발명에 따른 파력을 이용한 동력발생장치의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제 2 도에서 보는 바와 같이 본 발명은 만조와 간조에 따라 높이가 달라지는 해수면 높낮이 대응수단에 의해 해수면의 높이에 맞춰 승하강되면서 해수면 높이에 대응된 위치 상태에서 파도에 의하여 승하강하는 부구에 의해 연결된 부구에 실린더가 공기를 압축시키는 구동장치(10)와 이와같이 공기를 압축시키는 다수개의 구동장치(10)에 의해서 압축된 에어를 한개의 압축탱크에 집중하여 고압으로 압축하면서 저장하는 압축공기 저정수단(30)과, 이러한 고압축공기 저장수단(30)으로부터 공급되는 압축공기에 의해 실린더(41)를 전후진시키고, 이 전후진되는 실린더(41)에 의해 발전기(55)를 구동시켜 발전하는 동력발생장치(40)로 이루어진다.

상기 구동장치(10)는 제 2 도에 도시된 바와 같이 바다의 바닥에는 상기 구동장치(10)를 지지고착하도록 소정의 무게를 가진 베이스(11)가 설치되고, 이 베이스 상부 양측에는 부구(16)와 부구휠축(19) 그리고 부구휠축(19) 상하에 각각 설치된 상하부축(21), (18)의 가이드 롤러(15)들은 안내하는 가이드포스트(12)를 설치하되, 베이스(11)와 가이드포스트(12)는 요동치는 바닷물에 대응토록 피봇결합되어 있다.

상기 가이드포스트(12)는 내측에 상기 가이드롤러(15)들이 안내될 안내홈(13)이 형성됨과 동시에 외측에는 랙크부(14)가 형성되어 부구휠축(19)의 상부에 설치된 상부축(21)의 피니언(22)이 맞물리도록 되어있다.

또한, 상기 하부축(18)의 하측에는 양측에 가이드롤러(15)가 설치된 부구(16)가 파도에 의해 승하강될 수 있게 설치되고, 이 부구(16)이 상측과 하부축(18) 사이에는 적어도 2개 이상이 실린더(17)(17a)가 설치되어 부구(16)가 승하강함에 따라 에어를 압축할 수 있도록 되어 있다.

상기 실린더(17),(17a)는 부구가 승하강할때 모두 압축되는 실린더(17)와, 상승할때만 압축되는 실린더(17a)가 각각 설치되어, 상승할 때는 파력에 의해 압축되고 하강할 때는 부구(16)의 자중에 의해 압축될 수 있게 된 것이다.

이를 첨부한 도면 제 2 도와 제 2 도 "a"도의 "가"도와 "나"도에 의해 상세히 설명하면 "가"도와 "나"도는 부구(16)와 연설된 공기압축실린더(17)에 대한 것으로서 먼저 상기 공기압축실린더(17)에는 실린더(17) 상측에 공기흡입밸브(b)와 압축공기 배기밸브(c)가 설치되어 있고 실린더(17) 하측 또는 공기흡입밸브(d)와 공기압축배기밸브(e)가 설치되어 있되 하부축(18)에 고정적으로 연설되어 있는 상태에서 부구(16)가 파고에 의하여 상승할 시 부구에 연결된 실린더(17)의 피스톤 로드가 실린더(17) 내부에서 도면 제 2 도의 "a"도의 "가"도에서 도시한 바와 같이 상승하게 되고 이때 피스톤(17p)을 중간으로 하여 공기흡입밸브(B)와 압축공기배기밸브(e)는 막히게 됨과 동시에 공기흡입밸브(d)와 압축공기배기밸브(c)는 열리게 되고 이 열린 압축공기 배기밸브(c)와 연설된 압축공기 이송관(100)을 통하여 압축된 공기가 일차압축공기 저장탱크(31)에 공급저장된다. 반대로 제 2 도의 "a"도의 "나"도와 같이 파도의 하강에 의하여 부구(16)의 지중으로 하강할 시에는 상승시와는 반대로 압축공기배기밸브(c) 공기흡입밸브(d)는 닫힘과 동시에 공기흡입밸브(b)와 압축공기배기밸브(e)는 열기게 되어 피스톤이 실린더내에 공급된 공기를 압축하여 압축된 공기를 압축공기이송관(100)을 통하여 부구의 상승하강시 모두 압축공기를 생성시켜 1차 압축공기저장탱크에 공급하도록 구성된다.

이때 실린더(17a)는 상기 실린더(17)와는 다르게 부구(16)가 상승할 시에는 실린더내의 공기가 압축되어 열린 압축공기배기밸브(f)를 통하여 공기 이송관(100)으로 연결되게 하여 압축공기를 1차 압축공기 저장탱크(31)로 공급되게 하고 동시에 공기흡입밸브(g)는 항상 개방되게 하므로서 피스톤(17p)이 하강할 시는 실린더(17a)의 공기를 공기흡, 출 밸브(g)를 통하여 대기중으로 방출하게 하므로서 이를 정리하면 실린더(17)는 부구(16)의 상승 및 하강시 각각 압축공기를 생성함에 비하여 실린더(17a)은 부구(16)의 상승시에만 공기를 압축하게 하므로서 부구의 자중에 의한 하강을 보다 용이하게 함과 아울러 부구의 상승시 보다 많은 양의 공기를 압축할 수 있게 된다.

그리고, 상기 실린더(17)(17a)의 상부에는 양측 가이드롤러(15)가 가이드포스트(12)의 안내홈(13)에 인내되는 하부축(18)에 설치되며, 이 하부축(18) 상축은 다수개의 공기통(20a)이 방사상으로 배열설치된 부구휠(20)이 양측에 설치되며, 가이드포스트의 안내홈(13)에 안내되는 가이드롤러(15)와 소기어(19a)가 설치된 부구휠축(19)이 설치되어 파도의 높이가 높으면 부구휠(19)이 상승하고 해수면이 낮아지면(간조시) 부구휠(19)이 자중에 의해 하강될 수 있도록 되어 있다.

이 부구휠축(19) 상측에는 안내홈(13)에 안내되는 가이드롤러(15)와 랙크부(14)에 치합되는 피니언(22)이 설치된 상부축(21)이 양 가이드포스트 상에 횡단설치되는데, 이 상부축(21)에는 상기 소기어 (19a)와 맞물리는 대기어(21a)가 설치되어 수면이 높고 낮음(만조와 간조)에 따라 부구휠(20)이 승강하면서 실린더(17)(17a)가 효율적으로 승하강펌핑할 수 있도록 되어 있다.

상기 부구휠축(19)과 상, 하부축(21),(18)은 간격유지구(56)에 의해 일정간격을 유지토록 된다.

그리고, 상기 부구(16)가 승하강하면서 실린더(17)(17a)에서 압축되는 에어는 1차 압축공기저장탱크(31)로 공급되게 되며, 상기와 같은 1조의 실린더(17)(17a)가 구비된 구동장치(10)를 제 5 도와 같이 다수대 장치하므로서 이 각각의 구동장치(10)에 생성된 압축공기를 1차 압축공기 저장탱크로 집합시키므로서 고압으로 공기를 저장하게 하므로서 저장된 에어는 1차 압축공기저장탱크(31)에서 고압으로 압축되어 2차압축저장탱크(32)로 보내지게 된다(제2도의 "a"도 참조).

제 3 도와 제 3 도 "a"도에서 보는 바와 같이 동력발생장치(40)는 1,2차 압축공기저장공기(31),(32)로 이루어지는 압축공기저장수단(30)에서 저장공급되는 압축공기가 스위치(33)(공기공급변)를 온ㆍ오프시킴에 따라 동력발생장치(40)로 압축공기를 공급하여 실린더(41)를 전후진 동작시키고, 실린더로드(42)에 설치된 가이드장치(43)에 의해 회전풀리(48)가 상기 실린더(41)의 정후진시 모두 일정방향으로 회전하면서 발전기(55)를 구동시켜 발전할 수 있도록 된다. 상기와 같은 동력을 얻기 위하여 구성된 구조 및 작동을 보다 자세한 설명을 이하에서 설명하면, 다수대의 구동장치(10)로부터 생성된 압축공기가 끊임없이 1차 압축공기저장탱크(31)로 보내지고 이 다수대의 압축공기저장탱크(31)로부터 고압으로 상승된 압축공기가 제 2 차 공기저장탱크(32)로 보내지며 이 고압공기는 스위치(33)(공기공급변)을 온ㆍ오프시킴에 따라 고압축 공기를 공급 또는 차단하게 하되 실린더(41)의 피스톤 로드(42)가 연속적으로 출몰될 수 있도록 도면 제 3 도의 "a"도와 같이 공지한 공압회로를 구성하므로서, 실린더(41)에 압축공기가 실린더 전후측 위치에 교번적으로 공급될 수 있도록 실린더로드(42) 선단에 실린더(42)가 출,몰되는 위치에 유체(공기 포함) 방향을 전환시키는 전,후로 2개의 메카니칼밸브(57)(57a)를 제 3 도의 "a"도와 같은 회로로 연결접속하고 이 회로를 공압회로의 공기흐름방향을 조정하는 마스터 밸브(58)와 연결하므로서 실린더로드(42)가 몰입될시는 몰입되는 방향으로 공기가 유입되다가 몰입이 완료된 지점에서 실린더로드(42) 선단에 장착된 압지간(42a)이 매카니칼 밸브(57)을 압지하여 공기흐름 방향을 반대로 바꾸고 따라서 압지된 방향의 실린더(41)측으로 마스터밸브(58)에 의하여 공기가 실린더(41)의 반대측으로 공급되므로서 실린더(41) 피스톤을 압압하므로서 실린더(41) 피스톤로드(42)는 몰입된 상태로부터 인출되게 되고 일정한 길이로 인출된 피스톤로드(42)의 압지간(42a)가 다시 메카니칼 밸브(57a)를 압지하므로서 피스톤로드(42)의 인출이 중지됨과 동시에 공기흐름방향이 다시 변환되므로서 피스톤로드(42)가 몰입되는 출, 몰교번동작이 압축공기가 공급되는 한 지속적으로 반복되고 이 실린더로드(42)의 왕복출몰운동을 회전운동으로 바꾸어주게 되는 바 이들 회전운동변환장치를 설명하면, 제 3 도 및 제 3 도의 "a"도에 도시된 바와 같이 실린더로드(42)가 전후진 될때 로드(42)가 항상 일정한 위치에서 정확하게 출몰될 수 있도록 케이스(43a) 내측에 2개의 하부레일(44)을 각각 설치한 뒤에 상측에 상부레일(45)를 설치하였으며, 로드(42)에는 각각 레일(44),(45)들에 안내되는 롤러(46)들을 설치하였다.

그리고, 상기 실린더가 전진할 때나 후진할 때나 회전풀리(48)는 일정방향으로만 회전되도록 실린더로드(42)에는 축방향으로 와이어(47)의 일단이 연결되고 로드(42)의 돌출부(53)에는 와이어(47)의 타단이 연결되며, 이들 와이어(47)는 회전풀리(48) 축(48a)에 설치된 2개의 드럼(49),(49a)에 각각 권회된다.

상기 2개의 드럼 (49),(49a)에는 각기 역회전방지용 라체트(50)가 각각 설치되며, 상이 와이어(47)는 실린더로드(42)축 방향선단부로부터 일측 드럼(49)-안내롤러(51)-안내롤러(51a)-타측드럼(49a)-후방안내롤러(52)-실린더로드(42)의 돌출부(53)를 통하여 권회되어 있다.

그리고, 상기 가이드장치(43)의 케이스(43a)에는 실린더로드(42)의 전후진을 감지하는 메칼니칼밸브(57),(57a)가 각각 설치된다.

제 5 도는 본 발명의 사용상태도로서 다수개의 구동장치(10)를 설치하여 사용함을 나타내는 것으로, 다수개의 구동장치가 설치되어 효율적으로 동력을 발생시킬 수 있는 것이며, 도면부호중 미셜명부호 "a"는 파도이다.

이와 같이 구동된 본 발명의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제 2 도에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 파력을 이용한 동력발생장치를 바다에 설치해두면, 파도가 치는데로 부구(16)가 가이드포스트(12)의 안내홈(13)에 안내되면서 승하강하게 된다.

상기와 같이 부구(16)가 승하강함에 따라 그 상측에 설치된 실린더(17),(17a)가 압축되면서 1차 압축공기저장탱크(31)에 압축공기를 저장하게 된다.

이때, 상기 실린더의 압축은 파고가 높아질 경우에 그 압력이 더 크므로 양측 실린더(17)(17a) 모두 상승할 경우에 실린더 압축이 이루어지고, 파고가 낮아져 부구가 하강할 경우에는 상기 상승할 경우 보다 약하므로 일측 실린더(17)만 하강될 때 실린더를 압축시킬 수 있도록 하고 있다.

상기와 같은 부구(16)의 승하강동작으로 1차 압축공기저장탱크(31)에 1차로 압축공기가 압축충진되게 되되, 고압을 얻기위하여 상기 구동장치(10)를 제 5 도와 같이 다수대 연결하여 그 각각의 구동장치(10)에서 생성된 압축공기를 1차 압축공기 저장탱크(31)에 공급하고 1차 압축공기 저장탱크(31)에서 그 내측의 압축공기를 1차 압축공기저장탱크(31)보다 용량이 적은 2차 압축공기 저장탱크(32)로 공급하여 이렇게 고압의 압축공기 공급조건을 일정하게 안정화시킨 다음 2차로(고압으로) 압축시켜 2차 압축공기 저장탱크(32)에 압축저장시킨다.

이 상태에서 제 3 도 및 제 3 도의 "a"도에서와 같이, 스위치(33)(압축공기 공급변)를 동작시켜 실린더(41)에 압축공기를 공급시키게 되면, 실린더의 피스톤로드가 실린더로부터 출, 몰하므로 이 피스톤로드의 전후진 동작으로서 그에 따라 회전풀리(48)를 일방향으로 회전되게 하여, 이 회전풀리(48)축과 연결된 발전기(55)를 구동시켜 동력을 발생시키게 되는 것이다.

상기 구동장치(10)는 해수면이 높고 낮음에 따라 부구(16)는 해수면 높낮이 대응수단에 의해 항상 승하강하면서 실린더(17),(17a)를 압축시키게 되는데, 바닷물이 빠져 바닷물의 높이가 낮아지게 되면 부구휠의 공기통(20a)이 수명과 떨어지게 되어 이 부구휠(20)은 자중에 의해 하강하고져 하는데, 부구휠(20)의 축(19)에 설치된 소기어 상부축(21)이 대기어(21a)와 맞물려 있고, 상부축(21) 양측의 피니언(22)이 가이드포스트(12)의 랙크부(14)에 치합된 상태이므로, 부구휠(20)을 비롯한 상하부축(21), (18)이 순식간에 내려오지 않고 서서히 내려오게 된다.

이와 반대로 바닷물이 불어나 해수면이 높아지게 되면, 다수개의 공기통(20a)이 설치된 부구휠(20)이 서서히 떠오르면서 부구휠축(19)과 그 상하의 상하부축(21), (18)이 함께 상승하면서 해수면의 높이에 맞게 떠오르게 된다.

이때, 상부축(21)의 대기어(21a)와 부구휠축(19)의 소기어(19a)가 약 20 : 1정도의 비율의 잇수를 가지고 있으며 서로 맞물려 있는 상태이기 때문에 상부축(21)의 상하 이송량이 매우 적어 부구(16)가 상승할때나 하강할때 지지대 역할을 하게 된다.

이렇게 부구(16)이 승하강함에 따라 압축된 압축공기는 1,2차 압축공기 저장탱크(31),(32)를 거쳐 동력발생장치(40)의 실린더(41)로 공급되게 되며, 실린더(41)가 전후진 함에 따라 가이드 장치(43)에 의해 실린더(41)가 전진할때나 후진할때나 모두 회전풀리(48)를 일방향으로만 회전시키게 된다.

이때, 한쌍의 드럼(49), (49a) 선단에 설치된 한쌍의 안내롤러(51), (51a)는 탄성부재(54)에 탄력적으로 설치되어 와이어(47)의 늘러짐을 방지보상하면서 회전풀리(48)를 일방향으로만 회전시킨다.

상기와 같이 실린더(41)가 전후진할때 모두 회전풀리(48)를 회전시키게 되어 작업효율을 증대시킬 수 있으며, 그 공급된 회전력으로 발전기(55)을 구동시켜 동력을 발생시키게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명은, 파도를 이용하여 실린더를 압축시키고 그 과정에서 발생되는 동력으로 발전기를 동작시킬 수 있도록 함으로써, 무한의 자원으로 동력을 만들어 내는 특출한 장점이 있다.

또한, 구조가 간단하여 설치비용 또한 저렴하여 관리점검등이 용이한 매우 유익한 것이다.

Claims (2)

1. 파력을 이용한 동력발생장치를 구성함에 있어서, 베이스(11) 상부 양측에 말단부가 피봇 결합된 한쌍의 가이드포스트(12)가 세워 설치되고, 이 가이드포스트(12)에는 파도에 의해 승하강되는 부구(16)와, 부구가 승하강함에 따라 압축되는 실린더(17)와, 해수면이 높고 낮음에 따라 대응되게 승하강하면서 상기 실린더의 효율적인 펌핑을 도와주는 부구휠(20)이 설치된 해수면 높낮이 대응수단으로 구성되는 구동장치(10)와; 상기 구동장치의 실린더(17)에 의해 압축된 에어를 1,2차 압축공기저장탱크(31),(32)에서 고압으로 압축시켜 저장하는 압축공기저장수단(30)과; 상기 압축공기저장수단으로부터 공급받은 압축공기에 의해 전후진 되는 실린더(41)의 전후진구동력으로 발전기(55)를 구동시켜 동력을 발생시키는 동력발생장치(40)로 이루어짐을 특징으로 하는 파력을 이용한 동력발생장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 해수면 높낮이 대응수단은, 다수개의 공기통(20a)이 방사상으로 설치된 부구휠(20)과, 가이드포스트(12)에 안내되는 롤러(15) 그리고 소기어(19a)가 설치된 부구휠축(19)과, 부구휠축(19) 하측에 설치되며 양측에 가이드포스트(12)에 안내되는 롤러(15)가 설치되고, 실린더(17)가 설치되는 하부측(18)과, 부구휠축(19) 상측에 설치되며 양측에 가이드포스트에 안내되는 롤러(15)와, 가이드포스트의 랙크부(14)에 치합되는 피니언(22)이 각각 설치되고, 중앙소정위치에 부구휠축(19)의 소기어(19a)와 맞물리는 대기어(21a)가 설치된 상부축(21)과, 상기 부구휠축(19)과 상, 하부축(21), (18)이 일정간격을 유지토록 설치되는 간격유지구(56)로 이루어짐을 특징으로 하는 파력을 이용한 동력발생장치.