KR100926463B1 - 파력발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파력발생장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 부력과 캠을 이용하여 동력을 발생시킬 수 있는 파력발생장치에 대한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 파력발생장치는 스크류바와, 부유체와, 동력변환수단을 포함한다. 상기 스크류바는 일단이 수중에 고정된다. 상기 부유체는 물결에 따라 상하운동이 가능하다. 상기 동력변환수단은 회전운동부와, 직선운동부를 구비한다. 상기 회전운동부는 상기 부유체의 상하운동시 상기 스크류바를 중심으로 회전운동을 할 수 있게 상기 부유체 및 상기 스크류바에 연결된다. 상기 직선운동부는 상기 회전운동부의 회전운동시 직선운동을 할 수 있게 상기 회전운동부에 연결된다.
본 발명에 의하면 캠의 직경을 크게 하면 동력전달축의 직선왕복운동의 거리를 크게 할 수 있으므로 해서 낮은 파도가 치는 근해에도 파력발전기를 설치하여 전기를 생산할 수 있다.
파력, 동력발생, 근해, 캠

Description

파력발생장치{Wave power generating apparatus}
본 발명은 파력발생장치에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 부력과 캠을 이용하여 동력을 발생시킬 수 있는 파력발생장치에 대한 것이다.
파력발생장치는 해파(Sea wave) 또는 해양파(Ocean wave)를 이용하여 전기와 같은 유용한 에너지로 변환하기 위하여 파력을 발생시키는 장치이다. 해파는, 효율적으로 개발된다면, 세계 에너지 문제의 상당 부분을 해결할 수 있는 거의 무한한 에너지원을 구성하는 것으로 잘 알려져 있다. 따라서 해파를 이용하여 발전을 하는 장치에 대해서 국내외로 많이 출원되어 있다. 국내 등록특허 제10-0795516호는 해수의 유동인 조류와 파도의 운동 에너지를 이용하여 전기 에너지로 변환하기 쉬운 압축공기를 생산하는 파도 에너지 변환장치에 관한 것이다. 이러한 종래의 파력발전은 큰 파도를 이용하기 위해서 육지에서 먼 곳에 떨어진 곳에서 발전을 하였다.
종래의 파력발생장치는 큰 파도를 얻기 위해서 육지에서 멀리 떨어진 곳에 발전을 하였으므로 설치비가 많이 소요되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 낮은 파도를 사용하여 큰 폭의 동력을 전달할 수 있는 파력발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이에 의하여 낮은 파도가 치는 근해에서 파력발전기를 설치하여 전기를 생산할 수 있는 파력발생장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 파력발생장치는 스크류바와, 부유체와, 동력변환수단을 포함한다. 상기 스크류바는 일단이 수중에 삽입된다. 상기 부유체는 물결에 따라 상하운동이 가능하다. 상기 동력변환수단은 회전운동부와, 직선운동부를 구비한다. 상기 회전운동부는 상기 부유체의 상하운동시 상기 스크류바에 의해서 회전운동을 할 수 있게 상기 부유체 및 상기 스크류바에 연결된다. 상기 직선운동부는 상기 회전운동부의 회전운동시 직선운동을 할 수 있게 상기 회전운동부에 연결된다.
또한, 상기의 파력발생장치에 있어서, 상기 회전운동부는 상기 부유체의 상하운동으로 상기 스크류바를 중심으로 회전할 수 있게 상기 스크류바가 일측을 관통하여 삽입된 캠인 것이 바람직하다.
또한, 상기의 파력발생장치에 있어서, 상기 캠은 상기 스크류바가 가장자리의 일측에 관통하여 삽입된 원형캠이며, 상기 직선운동부는 상기 원형캠을 감싸는 환형링과, 상기 환형링에 연결된 동력전달축을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 파력발생장치에 있어서, 상기 동력변환수단은 상기 직선운동부를 다단으로 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따른 파력발생장치는 제1부유체와, 제2부유체와, 스크류바와, 동력변환수단을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1부유체는 물결에 따라 상하운동이 가능하다. 상기 제2부유체는 상기 제1부유체와 일정 거리 이격된다. 상기 스크류바는 일단이 상기 제2부유체에 고정된다. 상기 동력변환수단은 상기 제1부유체의 상하운동시 상기 스크류바에 의해서 회전운동을 할 수 있게 상기 제1부유체 및 상기 스크류바에 연결된 회전운동부와, 상기 회전운동부의 회전운동시 직선운동을 할 수 있게 상기 회전운동부에 연결된 직선운동부를 구비한다.
또한, 상기의 파력발생장치에 있어서, 상기 회전운동부는 상기 부유체의 상하운동으로 상기 스크류바에 의해서 회전할 수 있게 상기 스크류바가 일측을 관통하여 삽입된 캠인 것이 바람직하다.
또한, 상기의 파력발생장치에 있어서, 상기 캠은 상기 스크류바가 가장자리의 일측에 관통하여 삽입된 원형캠이며, 상기 직선운동부는 상기 원형캠을 감싸는 환형링과, 상기 환형링에 연결된 동력전달축을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 파력발생장치에 있어서, 상기 동력변환수단은 상기 직선운동부를 다단으로 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 파력발생장치는 상기 제2부유체를 물결에 따라 상하운동은 할 수 있게 고정시키기 위하여 일단은 수중에 삽입되고 상기 제2부유체를 관통하여 삽입된 지지대를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기에서 설명한 파력발생장치들은 압축기와, 파이프라인과, 저장탱크를 구비하는 것이 더 바람직하다. 상기 압축기는 상기 직선운동부에서 전달되는 힘으로 유체를 압축시키기 위하여 상기 직선운동부에 연결된다. 상기 파이프라인은 상기 압축기에서 압축된 유체를 수송하기 위하여 상기 압축기에 연결된다. 상기 저장탱크는 상기 파이프라인에서 수송된 유체를 저장한다.
본 발명에 의하면 캠의 직경을 크게 하면 동력전달축의 직선왕복운동의 거리를 크게 할 수 있으므로 해서 낮은 파도가 치는 근해에도 파력발전기를 설치하여 전기를 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 파력발생장치의 일 실시예의 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 실시예의 원형캠과 환형링의 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 파력발생장치의 일 실시예를 설명한다.
도 1에 도시된 파력발생장치는 스크류바(1)와, 제1부유체(3)와, 동력변환수단(5)과, 압축기(20)와, 파이프라인(21)과, 저장탱크(23)를 포함한다.
스크류바(1)는 일단이 해저에 고정된다. 제1부유체(3)는 파도가 쳐서 물결이 일렁이 때 상하운동을 한다.
동력변환수단(5)은 회전운동부와 직선운동부(8)를 구비한다. 회전운동부는 원형캠(7)으로 구성된다. 원형캠(7)은 제1부유체(3)의 상부에 고정된다. 그래서 제1부유체(3)가 상하운동을 하면 원형캠(7)도 상하운동을 한다. 그리고 원형캠(7)은 상하운동시 스크류바(1)를 중심으로 회전운동을 할 수 있게 스크류바(1)와 결합한다. 즉 스크류바(1)는 원형캠(7)을 관통하여 삽입된다. 이때 스크류바(1)는 원형캠(7)이 중심에서 벗어난 일측을 중심으로 회전할 수 있게 상기 일측을 관통하여 삽입된다.
직선운동부(8)는 원형캠(7)이 회전운동시 직선운동을 안내하는 역할을 한다. 이를 위하여 환형링(9)과 동력전달축(11)을 구비한다. 환형링(9)은 타원형으로서 원형캠(7)을 감싼다. 그리고 동력전달축(11)은 환형링(9)에 결합한다. 그래서 원형캠(7)이 회전운동을 하면 동력전달축(11)은 직선운동을 한다.
압축기(20)는 제2부유체(15)의 상부에 설치되며, 동력전달축(11)에 연결된다. 그래서 동력전달축(11)이 직선운동을 하면 공기 또는 물 등의 유체를 압축시킨다. 파이프라인(21)은 압축기(20)에 연결되어 압축기(20)에서 압축된 유체가 전송되도록 한다. 저장탱크(23)는 파이프라인(21)에 연결되어 파이프라인(21)을 통하여 전송되는 압축유체를 저장한다. 그래서 저장탱크(23)에는 압축유체가 저장된다. 저장탱크(23)의 일측(23a)를 통하여 발전기(미도시)로 압축유체를 분출하면 발전을 할 수 있다.
파도(30)가 치면 물결이 일렁인다. 그러면 제1부유체(3)가 화살표 31의 방향으로 상하운동을 한다. 제1부유체(3)가 상하운동을 하면 원형캠(7)은 스크류바(1) 를 중심으로 화살표 33의 방향으로 회전운동을 한다. 스크류바(1)가 회전운동을 하면 동력전달축(11)은 화살표 35의 방향으로 직선운동을 하여 압축기(20)를 구동시킨다. 이때 압축기(20)를 구동시키는 효율은 동력전달축(11)의 직선 왕복운동 거리에 달려있다. 그리고 원형캠(7)의 직경을 크게 하면 동력전달축(11)의 직선운동의 거리가 커진다. 그래서 원형캠(7)의 직경을 크게 함으로써 압축기(20)의 압축효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 파도가 높게 치지 않는 연안에서도 설치하여 압축기(20)를 구동시킬 수 있다. 압축기(20)는 공기 또는 물 등의 유체를 압축시켜 지상에 설치된 저장탱크(23)로 보낸다. 저장탱크(23)은 압축유체를 저장하여 분출시켜 발전기를 구동시킨다.
도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 파력발생장치의 다른 실시예의 개념도이다. 도 1에 도시된 실시예의 경우 하나의 스크류바(1)와, 하나의 동력변환수단(5)과 하나의 압축기(20)가 설치되었다. 도 3의 실시예의 경우 복수의 스크류바(1)와 복수의 동력변환수단(5)과 복수의 압축기(20)가 설치된 실시예이다.
먼저 도 1의 실시예의 경우 원형캠(7)에 하나의 직선운동부(8)가 설치되었으나 도 3의 경우 2단의 직선운동부(8)가 설치된다. 이 경우 2단 이외에 3단 등 다단으로 설치될 수 있다. 그리고 복수의 스크류바(1)가 해저에 설치되어 압축기(20)에 복수 개의 동력전달축(11)이 설치될 수 있다. 그래서 파도가 칠 때 압축기(20)의 압축효율을 극대화할 수 있다. 상기의 압축기(20)를 복수 개 설치하여 지상에 설치된 하나의 저장탱크(23)에 복수 개의 파이프라인(21)으로 압축 유체를 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 측면에 따른 파력발생장치의 일 실시예의 개념도이다. 도 1에 도시된 실시예의 경우 스크류바(1)가 해저에 설치된 실시예이다. 그러나 도 4에 도시된 실시예의 경우 스크류바(1)가 제2부유체(15)에 결합한 실시예이다. 나머지 구성요소는 도 1에 도시된 실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 다른 측면에 따른 파력발생장치의 다른 실시예의 개념도이다. 도 4는 하나의 스크류바(1)와, 하나의 동력변환수단(5)과, 하나의 압축기(20)가 설치된 실시예이나, 도 5의 경우 도 3과 같이 복수의 스크류바(1)와, 복수의 동력변환수단(5)과 복수의 압축기(20)가 설치된 실시예이다.
도 6은 본 발명의 다른 측면에 따른 파력발생장치의 또 다른 실시예의 개념도이다. 도 4 및 도 5의 실시예의 경우 제1부유체(3) 및 제2부유체(15)가 해저에 고정되어 있지 아니하므로 파도나 바람에 휩쓸려 이동할 수 있다. 이 경우 제1부유체(3) 및 제2부유체(15)가 파도나 바람에 휩쓸리지 않고 고정되기 위하여 밧줄 등으로 고정하여야 한다. 도 6에 도시된 실시예는 이를 방지하기 위한 것이다. 도 6에 도시된 실시예의 경우 지지대(25)가 제2부유체(15)를 관통하여 삽입되고 일단이 해저에 고정된다. 그래서 제1부유체(3) 및 제2부유체(15)가 파도 또는 바람에 의하여 휩쓸려 가는 것을 방지한다. 이때 지지대(25)의 단면은 사각형 등으로 형성된다. 지지대(25)의 단면이 원형일 경우 제1부유체(3)가 제2부유체(15)를 중심으로 회전할 수 있다. 그래서 지지대(25)의 단면으로 원형은 지양한다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 파력발생장치의 일 실시예의 개념도,
도 2는 도 1에 도시된 실시예의 원형캠과 환형링의 단면도,
도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 파력발생장치의 다른 실시예의 개념도,
도 4는 본 발명의 다른 측면에 따른 파력발생장치의 일 실시예의 개념도,
도 5는 본 발명의 다른 측면에 따른 파력발생장치의 다른 실시예의 개념도
도 6은 본 발명의 다른 측면에 따른 파력발생장치의 또 다른 실시예의 개념도이다.
<도면부호의 간단한 설명>
1 : 스크류바 3 : 제1부유체
5 : 동력변환수단 5 : 동력변환수단
7 : 원형캠 8 : 직선운동부
9 : 환형링 11 : 동력전달축
15 : 제2부유체 20 : 압축기
21 : 파이프라인 23 : 저장탱크
25 : 지지대

Claims (11)

  1. 일단이 수중에 삽입된 스크류바와,
    물결에 따라 상하운동이 가능한 부유체와,
    상기 부유체의 상하운동시 상기 스크류바에 의해서 회전운동을 할 수 있게 상기 부유체 및 상기 스크류바에 연결된 회전운동부와, 상기 회전운동부의 회전운동시 직선운동을 할 수 있게 상기 회전운동부에 연결된 직선운동부를 구비한 동력변환수단을 포함한 파력발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전운동부는 상기 부유체의 상하운동으로 상기 스크류바를 중심으로 회전할 수 있게 상기 스크류바가 일측을 관통하여 삽입된 캠인 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캠은 상기 스크류바가 가장자리의 일측에 관통하여 삽입된 원형캠이며,
    상기 직선운동부는 상기 원형캠을 감싸는 환형링과, 상기 환형링에 연결된 동력전달축을 구비하는 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동력변환수단은 상기 직선운동부를 다단으로 구비하는 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
  5. 물결에 따라 상하운동이 가능한 제1부유체와,
    상기 제1부유체와 일정 거리 이격된 제2부유체와,
    일단이 상기 제2부유체에 고정된 스크류바와,
    상기 제1부유체의 상하운동시 상기 스크류바에 의해서 회전운동을 할 수 있게 상기 제1부유체 및 상기 스크류바에 연결된 회전운동부와, 상기 회전운동부의 회전운동시 직선운동을 할 수 있게 상기 회전운동부에 연결된 직선운동부를 구비한 동력변환수단을 포함한 파력발생장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전운동부는 상기 부유체의 상하운동으로 상기 스크류바를 중심으로 회전할 수 있게 상기 스크류바가 일측을 관통하여 삽입된 캠인 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 캠은 상기 스크류바가 가장자리의 일측에 관통하여 삽입된 원형캠이며,
    상기 직선운동부는 상기 원형캠을 감싸는 환형링과, 상기 환형링에 연결된 동력전달축을 구비하는 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2부유체를 물결에 따라 상하운동은 할 수 있게 고정시키기 위하여 일단은 수중에 삽입되고 상기 제2부유체를 관통하여 삽입된 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 동력변환수단은 상기 직선운동부를 다단으로 구비하는 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2부유체를 물결에 따라 상하운동을 할 수 있게 고정시키기 위하여 일단은 수중에 삽입되고 상기 제2부유체를 관통하여 삽입된 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직선운동부에서 전달되는 힘으로 유체를 압축시키기 위하여 상기 직선운동부에 연결된 압축기와,
    상기 압축기에서 압축된 유체를 수송하기 위하여 상기 압축기에 연결된 파이프라인과,
    상기 파이프라인에서 수송된 유체를 저장하기 위한 저장탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발생장치.
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