CN108350853A - 利用重力和浮力的自主发电装置、利用结构物的自主发电装置以及利用其的海洋边界灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用重力和浮力的自主发电装置、利用结构物的自主发电装置以及利用其的海洋边界灯。为此，在本发明中，在旋转轴设置有至少一个旋转体，在上述旋转轴的一侧端部设置有传动齿轮，由此形成旋转模块，以相接的方式将缆绳放置于上述旋转模块的旋转体来上下移动，在上述缆绳的一侧端部设置有浮力体，在另一侧端部设置有垂直力与上述浮力体不同的张力引导体，上述旋转模块的传动齿轮的旋转力依次向动力齿轮和发电机传递。从而，可将海水的流动有效地转换成浮力体的上下铅锤运动。

Description

利用重力和浮力的自主发电装置、利用结构物的自主发电装 置以及利用其的海洋边界灯
技术领域
本发明涉及利用重力和浮力的自主发电装置及利用其的海洋边界灯，更详细地涉及如下的利用重力和浮力的自主发电装置及利用其的海洋边界灯，以相接的方式将缆绳放置于旋转模块的旋转体来上下移动，在上述缆绳的一侧端部设置有浮力体，在另一侧端部设置有张力引导体，来形成自主发电装置，上述自主发电装置设置于漂浮的结构物，上述结构物在用于防止上下移动的阻力板的上部形成浮力柱，在下部设置重力部，在漂浮的状态下也可实现稳定的支撑。
背景技术
以往，为了产生电力，广泛使用了利用化石燃料的化学能的火力发电、形成水坝来利用水能的水力发电、利用铀的核分裂的原子能发电等。
但是，随着近来重视资源枯竭和安全性问题即环境价值的时代趋势，对于上述三大发电方式的能源依赖度逐渐减少，对利用无限能量源的太阳能、潮汐能、波力、风力、地热等的发电系统的关注度逐渐增大。
并且，地球表面的70％以上为大海，尤其，韩国三面朝海，处于利用大海所拥有的无穷能源的有利环境，韩国国内对利用波力的发电装置的关注度也增大。
在此情况下，利用波力的发电装置需具备多种问题解决要素，主要课题为提供在简便地设置结构物的同时在即使产生海水流动也可实现稳定支撑的方法和可有效地捕集多个方向的海水流动的方法。
另一方面，与此相关的现有技术文献有韩国授权专利第10-1510632号“波力发电装置”(2015年04月03日授权)及韩国公开专利第10-2014-0093913号“波力发电装置”(2014年07月29日)。
上述现有技术文献可将水平运动转换为旋转运动，或将上下铅锤运动转换为旋转运动，从而生产电能。
但是，根据上述现有技术文献，在对用于设置发电装置的结构物进行施工的方面将产生相当大的费用和非经济性，难以在朝向多个方向流动的海水形成有效的发电。
进而，因发电装置的复杂的结构，在使用过程中产生部件的破损或故障，因而存在因海水的流动而很难实现稳定的发电的问题。
另一方面，海洋边界灯主要为了实现船舶的安全航行而作为标志物设置在清净海域及养殖海域，通过利用海底的礁石、海底结构物、沉船的位置标志及作为船舶系留用而漂浮在海水的物体设置，并利用锚等来安装。
这种海洋边界灯通过设置有用于确认位置的导航卫星系统及用于发送、接收各种信号的通信设备，来借助电池实现供电，但存在需持续更换电池的不便之处。
只要在供电方面存在问题，则可将产生大型海上安全事故，即使供电量少，也应持续进行供电。
发明内容
要解决的问题
本发明用于解决如上所述的问题，本发明的目的在于提供如下的利用重力和浮力的自主发电装置及利用其的海洋边界灯，即，将多个方向的海水的流动转换为上下铅锤运动，通过简化发电装置的结构来实现管理和维修的有效性，并即使在海水流动的情况下也可稳定地支撑结构物。
解决问题的方案
用于解决如上所述的本发明的利用重力和浮力的自主发电装置20的特征在于，在旋转轴21a设置有至少一个旋转体21b，并在上述旋转轴21a的一侧端部设置有传动齿轮21c，由此形成旋转模块21，以相接的方式将缆绳22放置于上述旋转模块21的旋转体21b来上下移动，在上述缆绳22的一侧端部设置有浮力体23，在另一侧端部设置有垂直力与上述浮力体23不同的张力引导体24，上述旋转模块21的传动齿轮21c的旋转力依次向动力齿轮25和发电机26传递。
并且，上述张力引导体24可以为在流体中下沉的配重体24a或在流体中漂浮的第二浮力体24b。
并且，上述旋转体21b可为小齿轮，能够以相接的方式放置形成于缆绳22的齿条齿轮22a来上下移动。
并且，上述缆绳22能够以在旋转体21b卷绕一次以上的方式放置来上下移动。
并且，在上述旋转模块21中，至少一个第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2可分别设置于并排配置的一对第一旋转轴21a-1、第二旋转轴21a-2的相互对应的位置，上述第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2可在上述第一旋转轴21a-1、第二旋转轴21a-2之间设置有板条L，来分别仅向不同方向的一侧方向传递动力，可向传动齿轮21c传递上述第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2的旋转力。
并且，上述第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2可分别通过形成有齿轮部21b-3来相互啮合，可通过使上述第二旋转体21b-1的齿轮部21b-3和传动齿轮21c相啮合来传递旋转力。
另一方面，本发明的利用结构物的自主发电装置SG的特征在于，在漂浮的上述结构物10设置有发电装置20，在上述结构物10中，在用于防止上下移动的阻力板11的上部设置有浮力柱12，在下部设置有重力部13，在上述发电装置20中，在旋转轴21a设置有至少一个旋转体21b，并设置有用于接收上述旋转体21b的旋转力的传动齿轮21c，由此形成旋转模块21，以相接的方式将缆绳22放置于上述旋转模块21的旋转体21b来上下移动，在上述缆绳22的一侧端部设置有浮力体23，在另一侧端部设置有垂直力与上述浮力体23不同的张力引导体24，上述传动齿轮21c的旋转力依次向在上述浮力柱12的上端所设置的动力齿轮25和发电机26传递。
并且，上述张力引导体24可为在流体中下沉的配重体24a，上述旋转模块21设置于浮力柱12的上部。
并且，上述张力引导体24可为在流体中漂浮的第二浮力体24b，上述旋转模块21可设置于阻力板11。
并且，在上述旋转模块21中，至少一个第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2可分别设置于并排配置的一对第一旋转轴21a-1、第二旋转轴21a-2的相互对应的位置，上述第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2可在上述第一旋转轴21a-1、第二旋转轴21a-2之间设置有板条L，分别仅向不同方向的一侧方向传递动力，可向传动齿轮21c传递上述第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2的旋转力。
另一方面，根据本发明的自主发电边界灯，在漂浮的结构物10设置有发电装置20及照明部30，本发明的自主发电边界灯的特征在于，在上述结构物10中，在用于防止上下移动的阻力板11的上部设置有浮力柱12，在下部设置有重力部13，在上述发电装置206中，在旋转轴21a设置有至少一个旋转体21b，并设置有用于接收上述旋转体21b的旋转力的传动齿轮21c，由此形成旋转模块21，以相接的方式将缆绳22放置于上述旋转模块21的旋转体21b来上下移动，在上述缆绳22的一侧端部设置有浮力体23，在另一侧端部设置有垂直力与上述浮力体23不同的张力引导体24，上述传动齿轮21c的旋转力依次向在上述浮力柱12的上端所设置的动力齿轮25和发电机26传递，由此进行发电，并向上述照明部30供电。
发明的效果
本发明的利用重力和浮力的自主发电装置及利用其的海洋边界灯可在缆绳的两个端部设置具有不同垂直力的浮力体和张力引导体，来可有效地将海水的流动转换为浮力体的上下铅锤运动。
并且，以相接的方式将缆绳放置于旋转模块的第一旋转体、第二旋转体来上下移动，可通过简化发电装置的结构来实现管理和维修的有效性。
并且，在结构物中的用于防止上下移动的阻力板的上部形成浮力柱，在下部设置重力部，并在上述结构物设置有发电装置，从而可简便地设置用于自主发电的结构物。
并且，可通过以阻力板为中心来设置浮力柱和重力部，即使海水移动，也可稳定地支撑结构物。
由此，通过简化结构物的结构来确保管理和维修的有效性。
而且，可提供实现持续供电的海洋边界灯。
附图说明
图1为示出本发明一实施例的利用配重体的自主发电装置的立体图。
图2为示出本发明一实施例的利用配重体的自主发电装置的工作原理的示意图。
图3为示出本发明的利用设置于漂浮的结构物的配重体的自主发电装置的立体图。
图4为示出本发明一实施例的利用配重体的自主发电装置的旋转体与缆绳之间的关系的示意图。
图5为示出本发明另一实施例的利用配重体的自主发电装置的旋转体与缆绳之间的关系的示意图。
图6为示出本发明另一实施例的利用配重体的自主发电装置的旋转体与缆绳之间的关系的立体图。
图7为示出本发明一实施例的利用浮力体的自主发电装置的立体图。
图8为示出本发明一实施例的利用浮力体的自主发电装置的工作原理的示意图。
图9为示出本发明的利用在漂浮的结构物所设置的浮力体的自主发电装置的立体图。
图10为示出本发明一实施例的利用浮力体的自主发电装置的旋转体与缆绳之间的关系的示意图。
图11为示出本发明另一实施例的利用浮力体的自主发电装置的旋转体与缆绳之间的关系的示意图。
图12为示出本发明一实施例的利用在漂浮的结构物所设置的张力引导体的自主发电装置的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图来对本发明的优选实施例进行详细说明。
图3及图9为示出本发明多个实施例的利用结构物的自主发电装置SG，在漂浮的结构物10设置有发电装置20。
具体地，在上述结构物10中，在用于防止上下移动的阻力板11的上部设置有浮力柱12，在下部设置有重力部13。
上述阻力板11执行以即使产生流体的流动也防止上下移动的方式使结构物10设置于规定位置的功能。在此情况下，上述浮力柱12通过形成中空部等来以相对确保浮力的方式形成，可在设置于下部的重力部13设置密度相对高的重量体。
由此，使结构物10借助浮力柱12有效地漂浮，并可借助重力部13垂直直立，可借助阻力板11来以不产生很大位置变动的方式确保规定位置，即使流体流动，也可使发电装置20得到稳定的支撑，从而可实现自主发电装置SG的有效发电。
还能够以使阻力板11自身具有充分的漂浮力的方式制造，来代替上述浮力柱12。
在此情况下，上述重力部13可通过设置有重力柱13a来实现比结构物10更稳定的直立，上述重力部13可借助固定件A来简便地固定于规定位置，以便不被冲走。
另一方面，如图1至图7所示，本发明的发电装置20可包括：旋转模块21；缆绳22，放置于旋转模块21；浮力体23，设置于缆绳22的两个端部；张力引导体24；动力齿轮25，用于接收上述旋转模块21的旋转力；以及发电机26，以旋转力为基础来进行发电。
具体地，旋转模块21为将上述缆绳22的上下铅锤运动转换为旋转运动来向动力齿轮25传递旋转力的结构，在旋转轴21a设置至少一个旋转体21b，可设置有用于接收上述旋转体21b的旋转力的传动齿轮21c。
至少一个第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2分别设置于上述旋转轴21a中的并排配置的一对第一旋转轴21a-1、第二旋转轴21a-2的相互对应的位置。
在此情况下，如图4至图6及图10至图11所示，上述旋转模块21的第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2可通过在上述第一旋转轴21a-1、第二旋转轴21a-2之间设置有板条L，来分别仅向上下方向中的一侧方向传递动力，可向传动齿轮21c传递上述第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2的旋转力。
另一方面，根据缆绳22卷绕于第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2的方向来使得从属于第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2的第一旋转轴21a-1、第二旋转轴21a-2朝向相同方向旋转，也可朝向不同方向旋转。
虽然未图示，但上述旋转体21b和缆绳22可设置有多个，可通过独立的上下铅锤运动来使各自的旋转运动变得不同，可在各个旋转体21b设置板条L，从而向旋转轴21a独立传递旋转力。
在此情况下，可通过使第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2的旋转力全部向传动齿轮21c传递，来实现有效发电，可通过设置有充电电池，来实现持续的双向发电。
另一方面，如图4至图6及图10至图11所示，在上述第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2分别形成齿轮部21b-3来以相互啮合的方式设置，可通过使上述第二旋转体21b-1的齿轮部21b-3和传动齿轮21c以相啮合的方式设置来传递旋转力。
由此，分别以不同方向旋转的第一旋转体21b-1、第二旋转体21b-2以不同方向啮合的方式旋转，这将引导传动齿轮21c向单一方向旋转。
在此情况下，如图9所示，上述旋转模块21的传动齿轮21c和动力齿轮25可借助传动带B来传递动力，上述传动带B可以是齿条齿轮或链条。
另一方面，如图1至图2及图7至图8所示，上述浮力体23可随着海水的流动来执行上下铅锤运动，可将缆绳20的铅锤运动传递为旋转体21b的旋转运动。
在此情况下，上述浮力体23可制造成球形、平面形、柱形、倒金字塔形、圆锥形等多种形状，优选地，可由圆柱或多面棱柱形状的柱部和位于柱部下部的圆锥或多面棱锥形状的锥部形成。
并且，可在上述浮力体23形成用于注入或排出空气或海水等的流体注入口和流体排出口。由此，为了在与张力引导体24之间的关系中调节浮力，可通过注入空气来增加浮力，或可通过注入海水来减少浮力。即，通过利用上述流体注入口和流体排出口来注入或排出空气或海水，来调节浮力。
进而，上述浮力体23和张力引导体24以浮力柱12为中心对称设置，从而能够以确保自主发电装置GS的平衡的方式制造。
另一方面，在本发明中，施加于浮力体23和张力引导体24的垂直力意味着重力和浮力之和。
如图1及图2所示，上述张力引导体24为在流体中下沉的配重体24a，上述旋转模块21可直接设置于浮力柱12的上部，还可设置于在浮力柱12的上部所形成的上部板14。
具体地，上述配重体24a可通过向缆绳20施加规定张力来以不使浮力体23左右移动的方式进行控制，还可插入设置于浮力柱12的内部。
在此情况下，能够以引导上述缆绳20的上下移动的方式在上述上部板14形成引导孔。即，可通过使缆绳20贯通上部板14，来使浮力体23有效地执行铅锤运动。
可在上述配重体24a的上部、下部形成倾斜面或曲面。若配重体24a上下移动，则有可能因受水中阻力而左右移动，因而，优选地，以借助配重体24a的形状减少阻力并使配重体24a有效移动的方式形成倾斜面或曲面。
并且，上述配重体24a并不始终设置于水中，还可根据情况设置于水面上。
另一方面，如图7及图8所示，上述张力引导体24为在流体中漂浮的第二浮力体24b，上述旋转模块21可设置于阻力板11。
即使海水向多个方向流动，上述浮力体23和第二浮力体24b以可根据浮力偏差来有效地执行垂直运动的方式被引导。具体地，借助上述浮力体23与第二浮力体24b之间的浮力偏差来向缆绳22施加规定张力，以不使上述浮力体23和第二浮力体24b左右移动的方式得到控制。
在此情况下，上述第二浮力体24b也可为了调节浮力而通过注入空气来增加浮力或通过注入海水来减少浮力。即，可通过利用流体注入口和流体排出口来注入或排出空气或海水，从而可调节浮力。
并且，在将旋转模块21设置于水中的情况下，有可能因盐分而产生腐蚀或流入海洋生物等异物，因而，可在上述结构物10的阻力板11形成可包围上述旋转模块21的盖罩。
另一方面，如图4及图10所示，设置于本发明的旋转模块21的上述旋转体21b可为小齿轮，以相接的方式放置形成于缆绳22的齿条齿轮22a来上下移动。
在此情况下，上述齿条齿轮22a可用链条来代替，只要是能够向旋转模块21传递缆绳22的上下运动的结构，则这属于本技术领域的普通技术人员轻松进行变更的事项，因而应视为属于本发明的权利范围。
作为其他实施例，如图5至图6及图11所示，上述缆绳22能够以在旋转体21b卷绕一次以上的方式放置来上下移动。由此，可借助缆绳22和旋转体21b的摩擦力来将上下运动转换为旋转运动。
在此情况下，在上述旋转体21b形成卷绕部R，可在上述卷绕部R卷绕一次以上的缆绳22。由此，可防止缆绳22从旋转体21b脱离，可更有效地传递动力。
另一方面，本发明的自主发电边界灯可在漂浮的结构物10设置有发电装置20及照明部30。
具体地，传动齿轮21c的旋转力依次向在上述浮力柱12的上端所设置的动力齿轮25和发电机26传递，由此进行发电，并向上述照明部30供电。
本发明的自主发电边界灯可追加设置充电电池，即使海水不规则流动，也可使所提供的海洋边界灯实现持续、稳定的供电。
并且，通过设置有通信装备和拍摄器件，来发挥可持续对自主发电装置和海洋边界灯进行管理和维修的追加效果。
以上，对本发明的利用重力和浮力的自主发电装置、利用结构物的自主发电装置以及利用利用其的海洋边界灯进行了说明。如上所述的本发明的技术结构可在不改变本发明的技术思想和必要特征的情况下以其他具体实施方式实施，这可由本发明所属技术领域的技术人员理解。
因此，以上所述的实施例在所有层面上均属于例示性的实施例，应理解为非限定性实施例。

Claims (11)

1.一种利用重力和浮力的自主发电装置，其特征在于，
在旋转轴(21a)设置有至少一个旋转体(21b)，并设置有用于接收上述旋转体(21b)的旋转力的传动齿轮(21c)，由此形成旋转模块(21)，
以相接的方式将缆绳(22)放置于上述旋转模块(21)的旋转体(21b)来上下移动，在上述缆绳(22)的一侧端部设置有浮力体(23)，在另一侧端部设置有垂直力与上述浮力体(23)不同的张力引导体(24)，
上述旋转模块(21)的传动齿轮(21c)的旋转力依次向动力齿轮(25)和发电机(26)传递。
2.根据权利要求1所述的利用重力和浮力的自主发电装置，其特征在于，上述张力引导体(24)为在流体中下沉的配重体(24a)或在流体中漂浮的第二浮力体(24b)。
3.根据权利要求2所述的利用重力和浮力的自主发电装置，其特征在于，上述旋转体(21b)为小齿轮，以相接的方式放置形成于缆绳(22)的齿条齿轮(22a)来上下移动。
4.根据权利要求2所述的利用重力和浮力的自主发电装置，其特征在于，上述缆绳(22)以在旋转体(21b)卷绕一次以上的方式放置来上下移动。
5.根据权利要求3或4所述的利用重力和浮力的自主发电装置，其特征在于，
在上述旋转模块(21)中，至少一个第一旋转体(21b-1)、第二旋转体(21b-2)分别设置于并排配置的一对第一旋转轴(21a-1)、第二旋转轴(21a-2)的相互对应的位置，
上述第一旋转体(21b-1)、第二旋转体(21b-2)在上述第一旋转轴(21a-1)、第二旋转轴(21a-2)之间设置有板条(L)，来分别仅向不同方向的一侧方向传递动力，
向传动齿轮(21c)传递上述第一旋转体(21b-1)、第二旋转体(21b-2)的旋转力。
6.根据权利要求5所述的利用重力和浮力的自主发电装置，其特征在于，
上述第一旋转体(21b-1)、第二旋转体(21b-2)分别形成有齿轮部(21b-3)来相互啮合，
通过使上述第二旋转体(21b-1)的齿轮部(21b-3)和传动齿轮(21c)相啮合来传递旋转力。
7.一种利用结构物的自主发电装置，上述自主发电装置(SG)利用在漂浮的结构物(10)设置有发电装置(20)的结构物，其特征在于，
在上述结构物(10)中，在用于防止上下移动的阻力板(11)的上部设置有浮力柱(12)，在下部设置有重力部(13)，
在上述发电装置(20)中，在旋转轴(21a)设置有至少一个旋转体(21b)，并设置有用于接收上述旋转体(21b)的旋转力的传动齿轮(21c)，由此形成旋转模块(21)，
以相接的方式将缆绳(22)放置于上述旋转模块(21)的旋转体(21b)来上下移动，在上述缆绳(22)的一侧端部设置有浮力体(23)，在另一侧端部设置有垂直力与上述浮力体(23)不同的张力引导体(24)，
上述传动齿轮(21c)的旋转力依次向在上述浮力柱(12)的上端所设置的动力齿轮(25)和发电机(26)传递。
8.根据权利要求7所述的利用结构物的自主发电装置，其特征在于，上述张力引导体(24)为在流体中下沉的配重体(24a)，上述旋转模块(21)设置于浮力柱(12)的上部。
9.根据权利要求7所述的利用结构物的自主发电装置，其特征在于，上述张力引导体(24)为在流体中漂浮的第二浮力体(24b)，上述旋转模块(21)设置于阻力板(11)。
10.根据权利要求8或9所述的利用结构物的自主发电装置，其特征在于，
在上述旋转模块(21)中，至少一个第一旋转体(21b-1)、第二旋转体(21b-2)分别设置于并排配置的一对第一旋转轴(21a-1)、第二旋转轴(21a-2)的相互对应的位置，
上述第一旋转体(21b-1)、第二旋转体(21b-2)在上述第一旋转轴(21a-1)、第二旋转轴(21a-2)之间设置有板条(L)，分别仅向不同方向的一侧方向传递动力，
向传动齿轮(21c)传递上述第一旋转体(21b-1)、第二旋转体(21b-2)的旋转力。
11.一种利用结构物的自主发电边界灯，在漂浮的结构物(10)设置有发电装置(20)及照明部(30)，其特征在于，
在上述结构物(10)中，在用于防止上下移动的阻力板(11)的上部设置有浮力柱(12)，在下部设置有重力部(13)，
在上述发电装置(20)中，在旋转轴(21a)设置有至少一个旋转体(21b)，并设置有用于接收上述旋转体(21b)的旋转力的传动齿轮(21c)，由此形成旋转模块(21)，
以相接的方式将缆绳(22)放置于上述旋转模块(21)的旋转体(21b)来上下移动，在上述缆绳(22)的一侧端部设置有浮力体(23)，在另一侧端部设置有垂直力与上述浮力体(23)不同的张力引导体(24)，
上述传动齿轮(21c)的旋转力依次向在上述浮力柱(12)的上端所设置的动力齿轮(25)和发电机(26)传递，由此进行发电，并向上述照明部(30)供电。
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