KR101197664B1 - 파력을 이용한 전자식 부표 - Google Patents

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KR101197664B1
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이윤표
신유환
조복희
신동욱
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한국과학기술연구원
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Abstract

본 발명은 파력을 이용한 전자식 부표에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 추의 움직임에 의한 에너지를 이용하여 자가 발전하되 추가 움직이는 방향과 관계없이 에너지를 전달하여 에너지 손실을 방지할 수 있는 파력을 이용한 전자식 부표를 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 파력을 이용한 전자식 부표는 외장 하우징과, 상기 외장 하우징의 내부에 구비되며 파도의 요동에너지에 의해 상기 외장 하우징과 서로 반대방향으로 운동하는 추와, 상기 추가 고정되되 상기 추의 고정 높이를 조절하는 복수의 추 높이조절용 홀이 구비된 추 고정 프레임과, 상기 추 고정 프레임에 연결되며 상기 추의 진자운동을 회전운동으로 변환시키는 운동변환 장치와, 상기 운동변환 장치의 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기 및 상기 발전기에 연결되어 전기를 공급받는 부하를 포함하되, 상기 운동변환 장치는 상기 추 고정 프레임의 양측에 쌍으로 마주보며 배치되는 주 기어와, 상기 주 기어의 중심부에 각각 반대 방향으로 장착되어 상기 주 기어에 단일 방향의 동력을 전달하는 단방향 베어링 및 상기 주 기어 상부에 쌍으로 맞대어 배치되며 중심에 출력축이 구비되어 상기 발전기로 단일 방향의 동력을 전달하는 종 기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파력을 이용한 전자식 부표{ELECTRONIC BUOY IN USING WAVE-FORCE}
본 발명은 파력을 이용한 전자식 부표에 관한 것으로서 추의 운동 에너지를 이용하여 자가 발전하되 에너지 손실을 감소시킬 수 있는 파력을 이용한 전자식 부표에 관한 것이다.
일반적으로, 부표는 해양에 설치되는 것으로 통상 야간에 발광할 수 있게 형성되어 바다 양식장, 해상 구조물 등의 위치 표시 및 선박의 안전한 항로를 안내하여 각종의 인적ㆍ물적 피해를 예방하는 용도로 활용되고 있고, 최근에는 해양 생태 환경을 탐사하기 위한 해양 관측용으로도 이용되고 있다.
이러한 부표는 통상 자체적인 전력으로 램프를 발광시킬 수 있도록 구축되어야 하는데, 종래에는 내장된 배터리에만 의존하여 램프가 발광할 수 있도록 되어 있어 배터리를 자주 교환해 주어야 하는 불편함이 있다.
또한, 다양한 기능을 추가하기 위해 전력에 의해 구동되는 요소를 부가하고자 할 경우 제한된 전력수급 능력에 의해 전력소모 요소의 부가를 어렵게 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 개선할 수 있게 태양전지를 부표에 장착한 구조를 고려해 볼 수 있으나, 생성되는 전력이 집광판의 면적에 비례하기 때문에 부표의 크기가 적은 경우 생성할 수 있는 전력이 제한되고, 야간 또는 흐린 날 등에는 사용에 제약이 있는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 파도의 운동에너지를 이용한 파력발전장치를 부표에 구비하여 자가 발전하는 방식이 일부 제안된 바 있다.
해상의 파도는 그 크기와 주파수가 일정하게 유지되지 않고 지역별 및 계절별로 변화의 폭이 크기 때문에 파력발전장치를 통한 동력이용의 효율이 매우 중요하다.
종래의 파력발전장치는 추의 좌우 진자 움직임을 그대로 발전기에 전달함으로써 발생하는 동력의 방향이 일정하지 않고 주기적으로 반대가 되어 균일하지 못한 동력에 의해 에너지 손실이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 발명된 것으로, 추의 움직임에 의한 에너지를 이용하여 자가 발전하되 추가 움직이는 방향과 관계없이 에너지를 전달하여 에너지 손실을 방지할 수 있는 파력을 이용한 전자식 부표를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 파력을 이용한 전자식 부표는 외장 하우징과, 상기 외장 하우징의 내부에 구비되며 파도의 요동에너지에 의해 상기 외장 하우징과 서로 반대방향으로 운동하는 추와, 상기 추가 고정되되 상기 추의 고정 높이를 조절하는 복수의 추 높이조절용 홀이 구비된 추 고정 프레임과, 상기 추 고정 프레임에 연결되며 상기 추의 진자운동을 회전운동으로 변환시키는 운동변환 장치와, 상기 운동변환 장치의 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기 및 상기 발전기에 연결되어 전기를 공급받는 부하를 포함하되, 상기 운동변환 장치는 상기 추 고정 프레임의 양측에 쌍으로 마주보며 배치되는 주 기어와, 상기 주 기어의 중심부에 각각 반대 방향으로 장착되어 상기 주 기어에 단일 방향의 동력을 전달하는 단방향 베어링 및 상기 주 기어 상부에 쌍으로 맞대어 배치되며 중심에 출력축이 구비되어 상기 발전기로 단일 방향의 동력을 전달하는 종 기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외장 하우징은 반구 형상의 상부 커버와, 상기 상부 커버와 결합되는 반구 형상의 하부 커버와, 상기 상부 커버와 하부 커버의 결합 테두리를 따라 형성되는 플렌지 및 상기 상부 커버와 하부 커버의 결합 테두리에 연결되되 상부에 상기 운동변환 장치를 고정시키는 브라켓이 구비된 T형 프레임을 포함할 수 있다.
또한, 상기 추는 상기 추 높이조절용 홀에 고정부재에 의해 고정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 파력을 이용한 전자식 부표는 외장 하우징과, 상기 외장 하우징의 내부에 구비되며 파도의 요동에너지에 의해 상기 외장 하우징과 서로 반대방향으로 운동하는 추와, 상기 추가 고정되되 상기 추의 고정 높이를 조절하는 복수의 추 높이조절용 홀이 구비된 추 고정 프레임과, 상기 추 고정 프레임에 연결되며 상기 추의 진자운동을 회전운동으로 변환시키는 운동변환 장치와, 상기 운동변환 장치에 연결되어 후술할 압전소자를 진동시키는 압전소자 진동장치와, 상기 압전소자 진동장치에 의해 변형되어 전기를 발생시키는 압전소자 및 상기 압전소자에 연결되어 전기를 공급받는 부하를 포함하되, 상기 운동변환 장치는 상기 추 고정 프레임의 양측에 쌍으로 마주보며 배치되는 주 기어와, 상기 주 기어의 중심부에 각각 반대 방향으로 장착되어 상기 주 기어에 단일 방향의 동력을 전달하는 단방향 베어링 및 상기 주 기어 상부에 쌍으로 맞대어 배치되며 중심에 출력축이 구비되어 상기 압전소자 진동장치로 단일 방향의 동력을 전달하는 종 기어를 포함할 수 있다.
이때, 상기 외장 하우징은 반구 형상의 상부 커버와, 상기 상부 커버와 결합되는 반구 형상의 하부 커버와, 상기 상부 커버와 하부 커버의 결합 테두리를 따라 형성되는 플렌지 및 상기 상부 커버와 하부 커버의 결합 테두리에 연결되되, 상부에 상기 운동변환 장치를 고정시키는 브라켓이 구비된 T형 프레임을 포함할 수 있고, 상기 추는 상기 추 높이조절용 홀에 고정부재에 의해 고정될 수 있다.
또한, 상기 압전소자는 MFC로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 압전소자 진동장치는 기어 형상으로 이루어지되, 상기 출력축으로부터 단일 방향의 동력을 전달받아 좌 또는 우로 구동되어 상기 압전소자를 진동시킬 수 있다.
또한, 상기 압전소자 진동장치는 상기 출력축과 압전소자에 양 단이 연결되는 크랭크암으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 압전소자 진동장치는 원형 단면을 가지며 상기 출력축에 연결되되 N극과 S극이 서로 번갈아 가며 형성된 제 1자석 및 사각형 단면을 가지며 상기 압전소자에 연결되되 N극과 S극이 상하부로 적층된 제 2자석을 포함하되, 상기 제 1자석의 회전으로 제 1자석과 제 2자석에 인력과 척력이 주기적으로 발생하여 상기 압전소자를 진동시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 파력을 이용한 전자식 부표는 외장 하우징과, 상기 외장 하우징의 내부에 구비되며 파도의 요동에너지에 의해 상기 외장 하우징과 서로 반대방향으로 운동하는 추와, 상기 추가 고정되되 상기 추의 고정 높이를 조절하는 복수의 추 높이조절용 홀이 구비된 추 고정 프레임과, 상기 추 고정 프레임에 연결되며 상기 추의 진자운동을 회전운동으로 변환시키는 운동변환 장치와, 상기 운동변환 장치에 연결되어 후술할 압전소자를 진동시키는 압전소자 진동장치와, 상기 압전소자 진동장치에 의해 변형되어 전기를 발생시키는 압전소자 및 상기 압전소자에 연결되어 전기를 공급받는 부하를 포함하되, 상기 운동변환 장치는 상기 추 고정 프레임의 양측에 쌍으로 마주보며 배치되는 주 기어와, 상기 주 기어의 중심부에 장착되어 상기 주 기어에 양방향의 동력을 전달하는 양방향 베어링 및 상기 주 기어 상부에 쌍으로 맞대어 배치되며 중심에 출력축이 구비되어 상기 압전소자 진동장치로 양방향의 동력을 전달하는 종 기어를 포함할 수 있다.
이때, 상기 외장 하우징은 반구 형상의 상부 커버와, 상기 상부 커버와 결합되는 반구 형상의 하부 커버와, 상기 상부 커버와 하부 커버의 결합 테두리를 따라 형성되는 플렌지 및 상기 상부 커버와 하부 커버의 결합 테두리에 연결되되 상부에 상기 운동변환 장치를 고정시키는 브라켓이 구비된 T형 프레임을 포함할 수 있고, 상기 추는 상기 추 높이조절용 홀에 고정부재에 의해 고정될 수 있으며, 상기 압전소자는 MFC로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 압전소자 진동장치는 기어 형상으로 이루어지되, 상기 출력축으로부터 양방향의 동력을 전달받아 좌우로 구동되어 상기 압전소자를 진동시킬 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 파력을 이용한 전자식 부표에 의하면, 추의 움직임에 의한 에너지를 이용하여 자가 발전하되 추가 움직이는 방향과 관계없이 에너지를 전달하여 에너지 손실을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 해상에서 해로를 안내하거나 양식장, 그물 등의 부이, 해안의 암초 등에 설치하여 그 위치를 알리는 역할을 수행하며, 발생된 전기를 이용하여 빛, 전기 신호 등으로 그 위치나 현재의 상태 등을 발신할 수 있는 효과가 있다.
또한, GPS 장치, 해양 관찰 실험 등과 관련된 해수 온도, 해수의 염도, 해상?해저 탐사 등에 사용되는 각종 측정장치 및 측정된 데이터를 원거리로 송신하고 원거리 원격제어를 위한 수신장치 등의 구동동력으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 어군탐지 및 군사적 목적의 적함탐지 등에 이용가능하고, 기후변화 및 해수면 상승 등과 관련된 조기 경보 체제의 동력원으로 이용가능하며, 태양 전지와 병행함으로써 발전 능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 일정한 방향이 없는 해수면에 원하는 방향으로만 운동에너지를 취득하기 위하여 부이와 그 주변에 설치하는 플로트의 형태 설계시에 활용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표의 개략적인 구성도.
도 3은 도 1 및 도 2의 A 부분 확대도.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표의 제 1실시도.
도 5는 도 4에 따른 파력을 이용한 전자식 부표에 외장 하우징이 포함된 모습을 도시한 도.
도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표의 제 2실시도.
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표의 제 3실시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표의 개략적인 구성도이고, 도 3은 도 1 및 도 2의 A 부분 확대도이다.
본 발명의 제 1실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 외장 하우징(미도시)과, 추(200)와, 추 고정 프레임(300)과, 운동변환 장치(400)와, 발전기(500) 및 부하(800)를 포함한다.
상기 추(200)는 상기 외장 하우징의 내부에 구비되며 파도의 요동에너지에 의해 상기 외장 하우징과 서로 반대방향으로 운동할 수 있다.
상기 추 고정 프레임(300)은 상기 추(200)를 고정시킨다.
구체적으로, 상기 추 고정 프레임(300)은 일정간격 이격되어 형성된 추 높이조절용 홀(310)이 구비되며, 상기 추(200)는 상기 추 높이조절용 홀(310)에 고정부재(320)에 의해 고정될 수 있다.
상기 추(200)는 사용환경 및 적용조건 등 상황에 따라 그 무게가 결정될 수 있고, 추 고정 프레임(300)의 적절한 위치에 고정되어 그 높이가 조절될 수 있다. 상기 추(200)의 무게 및 높이를 조절함으로써 상기 추(200)에서 발생하는 동력의 힘(토크)과 주기(RPM)를 사용환경에 적합하도록 조정할 수 있다.
상기 운동변환 장치(400)는 상기 추 고정 프레임(300)에 연결되며 상기 추(200)의 진자운동을 회전운동으로 변환시키는 장치이다.
상기 운동변환 장치(400)는 도 3에 도시된 바와 같이, 주 기어(410)와, 단방향 베어링(420) 및 종 기어(430)를 포함한다.
상기 주 기어(410)는 상기 추 고정 프레임(300)의 양측에 쌍으로 마주보며 배치된다.
구체적으로, 상기 주 기어(410)는 제 1주 기어(411) 및 제 2주 기어(412)로 이루어지되, 상기 추 고정 프레임(300)의 일 단을 기준으로 양측에 마주보며 배치될 수 있다.
상기 단방향 베어링(420)은 상기 주 기어(410)의 중심부에 장착되어 상기 주 기어(410)에 단일 방향의 동력을 전달한다.
구체적으로, 상기 단방향 베어링(420)은 제 1 단방향 베어링(421) 및 제 2 단방향 베어링(422)으로 이루어지되, 상기 주 기어(410)의 중심부에 각각 반대 방향으로 장착될 수 있다.
상기 종 기어(430)는 상기 주 기어(410) 상부에 쌍으로 맞대어 배치되며 중심에 출력축(433)이 구비되어 상기 발전기(500)로 단일 방향의 동력을 전달한다.
구체적으로, 상기 종 기어(430)는 제 1종 기어(431) 및 제 2종 기어(432)로 이루어지되, 상기 제 1종 기어(431)는 상기 제 1주 기어 상부(411)에 배치되고, 상기 제 2종 기어(432)는 상기 제 2주 기어(412) 상부에 배치되며, 상기 제 1종 기어(431)와 제 2종 기어(432)는 서로 맞대어 배치될 수 있다. 이때, 상기 출력축(433)은 상기 제 1종 기어(431)의 중심부를 관통하며 형성될 수 있다.
한편, 상기 주 기어(410)와 추(200)의 위치를 조절하여 사용환경에 맞게 토크 및 에너지를 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 주 기어(410)와 추(200)의 거리가 길면 상기 종 기어(430)에서 발생하는 토크는 커지나 RPM은 낮아지게 되고, 반대로 상기 주 기어(410)와 추(200)의 거리가 짧아지면 상기 종 기어(430)에서 발생하는 토크는 작아지나 RPM은 높아지게 된다.
또한, 상기 주 기어(410)와 종 기어(430)의 기어 비를 조절하여 프리퀀시(Frequency)와 토크를 조절할 수 있음은 물론이다.
상기 발전기(500)는 상기 운동변환 장치(400)의 동력을 전달받아 전기를 발생시킨다.
상기 발전기(500)는 회전운동을 이용하여 전기를 발생시키는 장치로, 동일한 방향으로 회전하여 발전하는 일반적인 발전기가 이용될 수 있다.
상기 부하(800)는 상기 발전기(500)에 연결되어 전기를 공급받는 장치이다.
구체적으로, 상기 부하(800)는 GPS 장치, 해양 관찰 실험 등과 관련한 해수 온도, 해수의 염도, 해상?해저 탐사 등에 사용되는 각종 측정장치 및 측정된 데이터를 원거리로 송신하고 원거리 원격제어를 위한 수신장치 등으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 부하(800)는 기후변화와 관련한 해수면 상승, 쓰나미(tsunami) 등과 관련한 조기경보 체제 또는 어군탐지 및 군사적 목적의 적함탐지 등의 구동장치 등으로 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표는(1) 상기 추(200)와 추 고정 프레임(300)이 좌우로 진자운동을 하게 되면 상기 제 1주 기어(411) 및 제 2주 기어(412)는 각각 단일 방향으로 동력을 전달 받아 상기 출력축(433)으로 동력을 전달하게 된다.
구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 추(200)가 '-' 방향으로 이동하는 경우 제 1단방향 베어링(421)에 의해 제 1주 기어(411)가 시계 방향으로 회전하게 되고, 추의 에너지를 제 1종 기어(431)에 전달하여 제 1종 기어(431)를 반시계 방향으로 회전시킨다.
이때, 제 2종 기어(432)는 시계 방향으로 회전하게 되고, 제 2주 기어(412)는 반시계 방향으로 회전하게 되지만 제 2단방향 베어링(422)의 방향성에 의해 토크는 전달되지 않고 헛돌게 되므로 추(200)의 움직임에 아무런 저항을 주지 않게 된다.
또한, 상기 추(200)가 '+' 방향으로 이동하는 경우 토크는 제 2단방향 베어링(422)에 의해 제 2주 기어(412)에 전달되어 제 2주 기어(412)를 반시계 방향으로 회전시키고, 최종적으로 제 1종 기어(431)를 반시계 방향으로 회전시킨다. 이때, 제 1주 기어(411)는 시계 방향으로 회전하게 되지만 제 1단방향 베어링(421)의 방향성에 의해 토크는 전달되지 않고 헛돌게 되므로 추(200)의 움직임에 아무런 저항을 주지 않게 된다.
결과적으로, 상기 추(200)가 '+', '-' 방향으로 이동하여도 최종단의 제 1종 기어(431)는 항상 같은 방향으로 회전하게 되므로, 상기 제 1종 기어(431)에 구비된 출력축(433)에 발전기(500)를 연결하여 전력을 얻을 수 있고, 부하(800)의 동력원으로 이용할 수 있다.
이하, 본 발명의 제 2실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표의 개략적인 구성도이고, 도 4는 제 1실시도이며, 도 5는 도 4에 따른 파력을 이용한 전자식 부표에 외장 하우징이 포함된 모습을 도시한 도이다.
본 발명의 제 2실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표는 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 외장 하우징(100)과, 추(200)와, 추 고정 프레임(300)과, 운동변환 장치(400)와, 압전소자 진동장치(600)와, 압전소자(700) 및 부하(800)를 포함한다.
상기 외장 하우징(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 커버(110)와, 하부 커버(120)와, 플렌지(130) 및 T형 프레임(140)을 포함한다.
상기 상부 커버(110)와 하부 커버(120)는 반구 형상으로 이루어지며, 서로 결합되어 밀폐 공간을 형성한다.
상기 플렌지(130)는 상기 상부 커버(110)와 하부 커버(120)의 결합 테두리를 따라 형성된다.
상기 T형 프레임(140)은 상기 상부 커버(110)와 하부 커버(120)의 결합 테두리에 연결되며 상부에 브라켓(150)이 구비되어 상기 운동변환 장치(400)를 고정시킨다.
한편, 본 발명의 제 1실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표는 본 발명의 제 2실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표와 동일하게 도 5에 도시된 외장 하우징(100)을 포함할 수 있음은 물론이다.
상기 추(200)와, 추 고정 프레임(300) 및 운동변환 장치(400)는 본 발명의 제 1실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표의 추와, 추 고정 프레임 및 운동변환 장치와 그 구성 및 내용이 동일하다.
따라서, 상기 추(200)는 상기 외장 하우징(100)의 내부에 구비되며 파도의 요동에너지에 의해 상기 외장 하우징(100)과 서로 반대방향으로 운동하고, 상기 추 고정 프레임(300)은 상기 추(200)의 고정 높이를 조절하는 복수의 추 높이조절용 홀(310)이 구비되어 고정부재(320)에 의해 상기 추(200)가 추 높이조절용 홀(310)에 고정되며, 상기 운동변환 장치(400)는 상기 추 고정 프레임(300)에 연결되어 상기 추(200)의 진자운동을 회전운동으로 변환시킨다.
이때, 상기 운동변환 장치(400)는 상기 추 고정 프레임(300)의 양측에 쌍으로 마주보며 배치되는 주 기어(410)와, 상기 주 기어(410)의 중심부에 각각 반대 방향으로 장착되어 상기 주 기어(410)에 단일 방향의 동력을 전달하는 단방향 베어링(420) 및 상기 주 기어(410) 상부에 쌍으로 맞대어 배치되며 중심에 출력축(433)이 구비되어 상기 압전소자 진동장치(600)로 단일 방향의 동력을 전달하는 종 기어(430)를 포함한다.
상기 압전소자 진동장치(600)는 상기 운동변환 장치(400)에 연결되어 상기 압전소자(700)를 진동시킨다.
구체적으로, 상기 압전소자 진동장치(600)는 기어 형상으로 이루어지되, 상기 종 기어(430) 중 제 1종 기어(431)의 중심부에 형성된 출력축(433)으로부터 단일 방향의 동력을 전달받아 좌 또는 우로 구동되어 상기 압전소자(700)를 진동시킬 수 있다.
한편, 상기 압전소자 진동장치(600)는 기어 형상으로 이루어지되, 상기 출력축(433)으로부터 양방향의 동력을 전달받아 좌우로 구동되어 상기 압전소자(700)를 진동시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 압전소자 진동장치(600)에 양방향의 동력을 전달하기 위해 상기 운동변환 장치(400)는 상기 추 고정 프레임(300)의 양측에 쌍으로 마주보며 배치되는 주 기어(410)와, 상기 주 기어(410)의 중심부에 장착되어 상기 주 기어(410)에 양방향의 동력을 전달하는 양방향 베어링(420) 및 상기 주 기어(410) 상부에 쌍으로 맞대어 배치되며 중심에 출력축(433)이 구비되어 상기 압전소자 진동장치(600)로 양방향의 동력을 전달하는 종 기어(430)를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 2실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표의 제 2실시도이다.
한편, 상기 압전소자 진동장치(600)는 도 6에 도시된 바와 같이, 일 단이 상기 출력축(433)과 연결되고 타 단이 상기 압전소자(700)에 연결되는 크랭크암으로 이루어질 수 있다.
상기 크랭크암은 상기 출력축(433)의 회전운동을 상기 압전소자(700)의 진동운동으로 변환시켜 상기 압전소자(700)의 발전을 유도할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표의 제 3실시도이다.
또한, 상기 압전소자 진동장치(600)는 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1자석(610) 및 제 2자석(620)을 포함할 수 있다.
상기 제 1자석(610)은 원형 단면을 가지며 상기 출력축(433)에 연결되되 N극과 S극이 서로 번갈아 가며 형성될 수 있다.
상기 제 2자석(620)은 사각형 단면을 가지며 상기 압전소자(700)에 연결되되 N극과 S극이 상하부로 적층되어 형성될 수 있다.
따라서, 상기 출력축(433)에 연결된 상기 제 1자석(610)의 회전으로 제 1자석(610)과 제 2자석(620)의 해당 극에 따라 인력과 척력이 주기적으로 발생하여 상기 압전소자(700)를 상하로 진동시킴으로써 상기 압전소자(700)의 발전을 유도할 수 있다.
한편, 상기 제 1자석(610)의 N극 및 S극의 수 및 배치에 따라 상기 압전소자(700)의 구동 주파수가 조절될 수 있고, 결과적으로 압전소자(700)의 발전 용량이 조절될 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1자석(610)의 N극 및 S극의 수가 많아지면 제 2자석(620)의 진동 주파수가 증가할 수 있다.
또한, 상기 제 1자석(610)의 N극 및 S극의 세기와 크기 및 상기 제 1자석(610)과 제 2자석(620)의 간격을 조절하여 상기 압전소자(700)의 구동 진폭을 조절할 수 있음은 물론이다.
상기 압전소자(700)는 상기 압전소자 진동장치(600)에 의해 변형되어 전기를 발생시킨다.
구체적으로, 상기 압전소자(700)는 압전물질을 이용한 액츄에이터의 일종으로 소자의 휘어지는 곡률과 진동에 따라 발전 특성이 달라지는 MFC로 이루어질 수 있다.
상기 부하(800)는 상기 압전소자(700)에 연결되어 전기를 공급받는 장치로 본 발명이 제 1실시예에 따른 파력을 이용한 전자식 부표의 부하와 그 구성 및 내용이 동일하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 파력을 이용한 전자식 부표를 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
1:전자식 부표 100:외장 하우징
110:상부 커버 120:하부 커버
130:플렌지 140:T형 프레임
150:브라켓 200:추
300:추 고정 프레임 310:추 높이조절용 홀
320:고정부재 400:운동변환 장치
410:주 기어 411:제 1주 기어
412:제 2주 기어 420:단방향 베어링
421:제 1단방향 베어링 422:제 2단방향 베어링
430:종 기어 431:제 1종 기어
432:제 2종 기어 433:출력축
500:발전기 600:압전소자 진동장치
610:제 1자석 620:제 2자석
700:압전소자 800:부하

Claims (10)

  1. 외장 하우징;
    상기 외장 하우징의 내부에 구비되며 파도의 요동에너지에 의해 상기 외장 하우징과 서로 반대방향으로 운동하는 추;
    상기 추가 고정되되 상기 추의 고정 높이를 조절하는 복수의 추 높이조절용 홀이 구비된 추 고정 프레임;
    상기 추 고정 프레임에 연결되며 상기 추의 진자운동을 회전운동으로 변환시키는 운동변환 장치;
    상기 운동변환 장치의 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기; 및
    상기 발전기에 연결되어 전기를 공급받는 부하를 포함하되,
    상기 운동변환 장치는,
    상기 추 고정 프레임의 상단을 기준으로 양측에 마주보게 배치된 제 1 및 제2 주 기어;
    상기 제 1 및 제 2 주 기어의 중심부에 각각 반대방향으로 장착되어, 각각이 상기 제 1 및 제 2 주 기어에 단일 방향으로만 동력을 전달하되, 상기 제 1 및 제 2 주 기어에 서로 반대되는 단일 방향의 동력을 전달하는 제 1 및 제 2 단방향 베어링; 및
    상기 제 1 주 기어의 상부에 맞대어 배치되는 제 1 종 기어와, 상기 제 2 주 기어의 상부에 맞대어 배치되는 제 2 종 기어로서, 상기 제 1 및 제2 종 기어는 서로 맞대어 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 종 기어 중 어느 하나에 출력축이 구비되어 상기 발전기로 단일 방향의 동력을 전달하는 제 1 및 제 2 종 기어; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 전자식 부표.
  2. 외장 하우징;
    상기 외장 하우징의 내부에 구비되며 파도의 요동에너지에 의해 상기 외장 하우징과 서로 반대방향으로 운동하는 추;
    상기 추가 고정되되 상기 추의 고정 높이를 조절하는 복수의 추 높이조절용 홀이 구비된 추 고정 프레임;
    상기 추 고정 프레임에 연결되며 상기 추의 진자운동을 회전운동으로 변환시키는 운동변환 장치;
    상기 운동변환 장치에 연결되어 후술할 압전소자를 진동시키는 압전소자 진동장치;
    상기 압전소자 진동장치에 의해 변형되어 전기를 발생시키는 압전소자; 및
    상기 압전소자에 연결되어 전기를 공급받는 부하를 포함하되,
    상기 운동변환 장치는,
    상기 추 고정 프레임의 상단을 기준으로 양측에 마주보게 배치된 제 1 및 제 2 주 기어;
    상기 제 1 및 제 2 주 기어의 중심부에 각각 반대방향으로 장착되어, 각각이 상기 제 1 및 제 2 주 기어에 단일 방향으로만 동력을 전달하되, 상기 제 1 및 제 2 주 기어에 서로 반대되는 단일 방향의 동력을 전달하는 제 1 및 제 2 단방향 베어링; 및
    상기 제 1 주 기어의 상부에 맞대어 배치되는 제 1 종 기어와, 상기 제 2 주 기어의 상부에 맞대어 배치되는 제 2 종 기어로서, 상기 제 1 및 제 2 종 기어는 서로 맞대어 배치되고, 상기 제 1 및 제 2 종 기어 중 어느 하나에 출력축이 구비되어 상기 압전소자 진동장치로 단일 방향의 동력을 전달하는 제 1 및 제 2 종 기어; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 전자식 부표.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 외장 하우징은,
    반구 형상의 상부 커버;
    상기 상부 커버와 결합되는 반구 형상의 하부 커버;
    상기 상부 커버와 하부 커버의 결합 테두리를 따라 형성되는 플렌지; 및
    상기 상부 커버와 하부 커버의 결합 테두리에 연결되되, 상부에 상기 운동변환 장치를 고정시키는 브라켓이 구비된 T형 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 전자식 부표.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 추는 상기 추 높이조절용 홀에 고정부재에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 전자식 부표.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 압전소자는 MFC로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 전자식 부표.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 압전소자 진동장치는 기어 형상으로 이루어지되,
    상기 출력축으로부터 단일 방향의 동력을 전달받아 좌 또는 우로 구동되어 상기 압전소자를 진동시키는 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 전자식 부표.
  8. 삭제
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 압전소자 진동장치는 상기 출력축과 압전소자에 양 단이 연결되는 크랭크암으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 전자식 부표.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 압전소자 진동장치는,
    원형 단면을 가지며 상기 출력축에 연결되되 N극과 S극이 서로 번갈아 가며 형성된 제 1자석; 및
    사각형 단면을 가지며 상기 압전소자에 연결되되 N극과 S극이 상하부로 적층된 제 2자석을 포함하되,
    상기 제 1자석의 회전으로 제 1자석과 제 2자석에 인력과 척력이 주기적으로 발생하여 상기 압전소자를 진동시키는 것을 특징으로 하는 파력을 이용한 전자식 부표.
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