KR100416923B1 - 파력을 이용한 자가발전 수단을 구비한 표식수단 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파력을 이용한 자가발전 수단을 구비한 표식수단에 관한 것으로, 파도의 유동에 따라 파도와 함께 움직이는 부체물과, 상기 부체물의 중심부위를 지나 상,하 방향으로 설치되어 파도의 흐름에 의해 상기 부체물과의 상대적인 이동 양의 차이에 의해 상,하 방향의 교호운동을 유도하는 하부 이송부재 및 상기 하부 이송부재의 상승 및 하강운동을 회전운동으로 전환하여 발전하는 발전기를 구비하여, 지지수단이 없는 바다 한 가운데에서도 파력을 이용하여 용이하게 에너지를 발생시킬 수 있고, 종래의 표식수단에 있어서 에너지 공급원으로 사용되는 축전지를 대체할 수 있어 에너지 절약을 도모할 수 있다. 아울러, 종래의 축전지 교환 및 충전을 위한 작업상의 번거로움과 교체에 따른 많은 작업시간이 소요되는 등의 문제점을 해결할 수 있는 장치이다.

Description

파력을 이용한 자가발전 수단을 구비한 표식수단{Buoy having self generating device of electricity using power of waves}

본 발명은 자가 발전수단을 구비한 표식수단에 관한 것으로, 특히 파도의 출렁거림을 에너지로 전환시켜 바다에 사용되는 여러 가지 표식수단의 에너지로 이용함으로써 별도의 동력을 공급하지 않아도 바다에서 영구적으로 사용할 수 있는 파력을 이용한 자가발전 수단을 구비한 표식수단에 관한 것이다.

일반적으로 넓은 바다에는 선박의 안전한 항로와 위험 구역을 나타내기 위한 표식수단, 예컨데 무인등대, 등부표, 표식등(buoy) 등이 사용되고 있다. 상기 표식수단에는 램프에서 빛을 발할 수 있는 에너지가 공급되어야 하는데, 상기 에너지원으로 일반적으로 축전지가 사용되고 있다.

그러나 축전지는 일정기간 사용한 후에는 에너지가 소멸되어 재충전을 시켜주거나 새 전지로 교환하지 않으면 사용할 수 없게 된다. 따라서 전지를 충전시키거나 교환하기 위해 표식수단이 위치한 먼 지역까지 배를 타고 사람이 직접 가야할 뿐 아니라 일정 중량을 가진 표식수단을 배 위로 끌어올린 후 밀봉된 축전지 케이스를 분해 및 조립해야 하므로 작업이 번거롭고 힘들뿐 아니라 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 파력을 이용하여 에너지를 발생시키는 장치가 제시되고 있으나, 이러한 종래의 장치는 인접한 지역에 반드시 별도의 지지수단, 예컨데 육지나 등대 등이 위치해 있어야 에너지의 발생이 가능하였고, 고정 및 지지수단이 없는 지역, 예컨데 바다 한 가운데에서는 전혀 사용될 수 없는 문제점을 가지고 있다.

아울러, 종래의 대부분의 표식수단이 동력원으로 수시로 교체해 주어야 하는 축전지를 사용하므로 제조비용이 많이 들고 자원낭비가 많을 뿐 아니라, 폐축전지의 방치로 자연환경을 훼손시킬 우려를 안고 있는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 별도의 지지수단이 없는 바다 한 가운데서도 파력을 이용하여 에너지를 발생시켜 별도의 동력원을 공급하지 않아도 표식수단을 영구적으로 가동할 수 있는 파력을 이용한 자가발전 수단을 구비한 표식수단을 제공하는 데 있다.

도 1 은 본 발명의 파력을 이용한 자가발전 수단을 구비한 표식수단의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도,

도 2 의 (a) 와 (b) 는 본 발명의 표식수단이 파도의 고저에 따른 작동되는 상태를 도시한 단면도이다.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

1 : 부체물 3 : 상부 지지부재

5 : 하부 지지케이스 7 : 슬라이더(저항판 샤프트)

9 : 저항판 10 : 하부 이송부재

11 : 발전기 13 : 탄성부재

14 : 상부 지지부재 15 : 표식등(램프)

17 : 랙(rack)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파력을 이용한 자가발전 수단을 구비한 표식수단은 바다에 뜰 수 있으며 일정한 크기의 부력을 갖는 부체물과, 상기 부체물의 중심부를 대략 수직 방향으로 지나도록 설치되어 파도의 흐름에 따른 상기 부체물과의 상대적인 이동거리 차에 의해 상하 방향으로의 교호 직선운동을 유도하는 하부 이송부재와, 상기 부체물상에 설치되어 상기 하부 이송부재와 부체물간의 상하 교호운동을 회전운동으로 변환하여 에너지를 발생시키는 발전기와, 상기 부체물의 상부에 설치되며 상기 하부 이송부재를 상부에서 지지하는 상부 지지부재, 및 상기 발전기에 의해 생성된 에너지를 이용하여 빛을 발하는 표식등을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명에 의하면, 상기 하부 이송부재는 상기 부체물의 중심 부위에 결착된 하부 지지 케이스와, 상기 케이스의 내부에 수납되어 상,하 운동이 이루어지며 상부부위에 랙이 형성된 샤프트와, 상기 샤프트의 하측 단부에 결착된 저항판으로 구성할 경우, 효과적으로 상승 및 하강 운동을 유도할 수 있다.

또한 본 발명의 상기 저항판은 수중에서 상,하 방향으로의 이동시 저항을 받도록 한 것으로, 일정 크기의 직경을 가진 원판형 또는 임의의 각형으로 형성할 수 있으며,

상기 상부 지지부재는 부체물의 상부에 설치되는 지지케이스와, 상기 지지케이스 내부의 탄성부재로 이루어지며, 상기 탄성부재는 하부 이송부재의 샤프트 상단부에 연결되어 샤프트의 상,하 운동을 유도하도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 파력을 이용한 자가발전 수단을 구비한 표식수단의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 파력을 이용한 표식수단의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파력을 이용한 표식수단(30)은 파도의 움직임에 의한 운동에너지를 발전기를 이용하여 전기 에너지로 변환시키기 위한 일련의 수단을 구비하고 있다.

즉, 본 발명의 표식수단(30)은 바다에 뜰 수 있으며 일정한 크기의 부력을 갖는 부체물(6)과, 상기 부체물(6)의 중심부를 대략 수직 방향으로 지나도록 설치되어 파도의 흐름에 따른 상기 부체물(6)과의 상대적인 이동거리 차에 의해 상하 방향으로의 교호 직선운동을 유도하는 하부 이송부재(10)와, 상기 부체물(6)상에 설치되어 상기 하부 이송부재(10)와 부체물(6)간의 상하 교호운동을 회전운동으로 변환하여 에너지를 발전시키는 발전기(11)와, 상기 부체물(6)의 상부에 설치되며 상기 하부 이송부재(10)를 상부에서 지지하는 상부 지지부재(14) 및 발전기(11)에의해 생성된 에너지를 이용하여 빛을 발하는 표식등(15)으로 크게 구성된다.

상기 구성에 있어서, 부체물(6)의 중심 부위에는 하부 지지 케이스(5)가 설치되고, 그 내부를 하부 이송부재(10)의 샤프트(7)가 지나가며, 상기 샤프트(7)의 하측단부에는 저항판(9)이 결착되어 있다. 상기 저항판(9)은 수중에서 상,하 방향으로의 이동시 저항을 받도록 한 것으로, 일정 직경을 가진 원판형 또는 임의의 각형으로 형성할 수 있다. 상기 샤프트(7)의 상부, 즉 상기 부체물(6)과의 교호 운동이 일어나는 영역에 걸친 샤프트(7) 상부 부위에 랙(7)을 형성하고, 이 랙(7)이 발전기의 축과 연결된 피니언(11a)과 치합 되게 하여 발전기(11) 축을 정방향 또는 역방향으로 반복 회전하도록 한다.

또한 상기 상부 지지부재(14)는 부체물(1)의 상부에 설치되는 지지케이스(3)와 상기 지지케이스(3)의 내부의 탄성부재(13)로 이루어지며, 상기 탄성부재(13)는 하부 이송부재(10)의 샤프트(7) 상단부에 연결되어 샤프트(7)의 상,하 운동을 유도하는 역할을 한다. 이때 상기 탄성부재(13)로는 부체물(1)의 크기와 하부 이송부재(10)의 중량을 고려하여 적정 탄성계수를 갖는 스프링을 사용한다.

상기 지지 케이스(3)의 상부에는 표식등(15)이 설치되고, 자체 발전된 에너지가 공급되도록 상기 발전기(11)와 연결시킨다.

그리고 상기 부체물(6)의 하부에 위치한 하부 케이스(7)는 그 내부로 이송부재의 샤프트(7)를 수용하며, 샤프트(7)의 해수와의 접촉으로 인한 부식을 최대한 방지할 수 있도록 사용재질을 스테인레스 스틸 등의 내식성 소재를 사용한다.

한편, 본 발명의 부체물(6)의 상측 부위의 구성부품은 알루미늄과 같은 가벼운 재질을 사용하여 중량이 적게 나가도록 하고, 수중에 침수되는 부위의 구성부품은 스테인레스와 같은 재질을 사용하여 중량이 가능한 많이 나가도록 구성한다. 이는 본 발명의 표식수단이 부체물(6) 하부 부위가 상부보다 무거운 구조가 되도록 하여 수면에 대해 상시 수직상태를 유지하고자 하는 힘이 발생되도록 하기 위함이다.

또한, 상기 조명수단(2)은 어두울 때에만 점등될 수 있도록 밝기를 측정하는 측정수단, 예컨데 CDS 셀 등을 적용한 전자 회로와 간헐적인 점등이 되도록 하는 전원제어수단을 자체내 구비토록 하여 에너지의 낭비가 없는 효율적인 에너지 운용이 되도록 한다.

상기 샤프트(7)의 상부에 형성된 랙(7)과 치합되어 에너지를 생성시키는 발전기는 정,역 방향의 회전방향에 관계없이 에너지를 발전할 수 있는 발전기로서, 발전기의 회전축(미도시)에 연결된 피니언(11a)에 의해 샤프트(7)의 직선운동이 회전운동으로 바뀌어 전달되도록 한다.

또한, 상기 발전기(11)가 위치한 부분을 하나의 밀폐박스(미도시)로 형성하고, 상기 밀폐박스의 내부에는 발전기(11)와 축전지 및 충전장치(미도시)를 구성한 전원부가 수납되도록 한다.

이상, 상기와 같이 구성된 본 발명의 파력을 이용한 표식수단이 파도의 흐름에 따라 동작하는 상태를 도 2a 와 도 2b 를 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명의 파력을 이용한을 표식수단이 파도의 높낮음에 따라 작동되는 상태를 도시한 도면으로서,

(a) 는 높은 파도의 경우, (b) 는 낮은 파도의 경우를 각각 도시한 도면이다.

상기 도면을 함께 참조하면, 파도가 일어날 때 수면상에 떠 있는 부체물(6)이 상승 및 하강하는 높이는 수면의 파도의 높이에 따라 달라지나, 수중의 일정 깊이 아래에 위치하는 저항판(9)은 해수면의 하부에 위치하여 해수 표면보다 유동이 적으므로 부체물(6)에 비해 상대적으로 이동하는 양이 매우 적다.

따라서 부체물(6)과 저항판(9)간의 상,하 방향의 이동속도 차가 발생하여 하부 이송부재(10)와 부체물(6)상에 설치된 발전기(11)의 피니언(11a)과의 교호작용이 일어나게 되고, 이는 발전기(11)의 회전축을 회전시키게 된다.

예컨데, 높은 파도가 왔을 때, 파도를 따라 부체물(6)은 높이 올라가게 되나 수중에 잠겨 있는 저항판(9)은 파도가 없는 해수의 저항을 받아 상기 부체물(6)이 상승하는 거리만큼 따라가지 못하게 되므로 샤프트(9)가 하강하고, 상부지지 케이스(3)내의 탄성부재(13)를 인장시키게 된다.

다음, 높은 파도가 지나갔을 경우는, 상기의 경우와 반대로 부체물(6)은 파도를 따라 낮은 위치로 내려오나 저항판(9)은 부체물(6)이 이동하는 양만큼 아래로 이동하지 못하게 되므로 샤프트(7)가 상승하여 인장된 상태의 탄성부재(13)를 다시 원위치 시키거나 압축시게 된다.

결국, 상기와 같은 파도의 유동이 반복적으로 이루어질 경우, 발전기가 지속적으로 가동하게 되어 축전지 등에 의한 인위적인 에너지의 공급 없이도 자체발전이 가능하며, 나아가 여분의 전기 에너지를 축전지에 충전할 수 있게 된다.

이상 상기한 바와 같이, 파도의 유동에 따라 파도와 함께 움직이는 부체물과, 상기 부체물의 중심부위를 지나 상,하 방향으로 설치되어 파도의 흐름에 의해 상기 부체물과의 상대적인 이동 양의 차이에 의해 상,하 방향의 교호운동을 유도하는 하부 이송부재 및 상기 하부 이송부재의 상승 및 하강운동을 회전운동으로 전환하여 발전하는 발전기를 구비한 본 발명의 표식수단은 지지수단이 없는 바다 한 가운데에서도 파력을 이용하여 용이하게 에너지를 발생시킬 수 있고, 종래의 표식수단에 있어서 에너지 공급원으로 사용되는 축전지를 대체할 수 있어 에너지 절약을 도모할 수 있다. 아울러, 종래의 축전지 교환 및 충전을 위한 작업상의 번거로움과 교체에 따른 많은 작업시간이 소요되는 등의 문제점을 해결할 수 있다.

Claims (4)

1. 바다에 뜰 수 있으며 일정한 크기의 부력을 갖는 부체물(6)과,

   상기 부체물(6)의 중심부를 대략 수직 방향으로 지나도록 설치되어 파도의 흐름에 따른 상기 부체물(6)과의 상대적인 이동거리 차에 의해 상하 방향으로의 교호 직선운동을 유도하는 하부 이송부재(10)와,

   상기 부체물(6)상에 설치되어 상기 하부 이송부재(10)와 부체물(6)간의 상하 교호운동을 회전운동으로 변환하여 에너지를 발전시키는 발전기(11)와,

   상기 부체물(6)의 상부에 설치되며 상기 하부 이송부재(10)를 상부에서 지지하는 상부 지지부재(14), 및

   상기 발전기(11)에 의해 생성된 에너지를 이용하여 빛을 발하는 표식등(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 자가발전 수단이 구비된 표식수단.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부 이송부재는 상기 부체물(6)의 중심 부위에 결착된 하부 지지 케이스(5)와, 상기 케이스(5)의 내부에 수납되어 상,하 운동이 이루어지며 상부부위에 랙이 형성된 샤프트(7)와, 상기 샤프트(7)의 하측 단부에 결착된 저항판(9)으로 구성된 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 자가발전 수단이 구비된 표식수단.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 저항판(9)은 상,하 방향으로의 이동에 저항을 받도록 한 것으로, 일정 크기의 직경을 가진 원판형 또는 임의의 각형으로 형성되는 것을 특징으로 파력을 이용한 자가발전 수단을 구비한 표식수단.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 지지부재(14)는 부체물(1)의 상부에 설치되는 지지케이스(3)와, 상기 지지케이스(3)의 내부의 탄성부재(13)로 이루어지며, 상기 탄성부재(13)는 하부 이송부재(10)의 샤프트(7) 상단부에 연결되어 샤프트(7)의 상,하 운동을 유도하는 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 자가발전 수단이 구비된 표식수단.