KR101505781B1 - 위치제어형 파력 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

위치제어형 파력 발전 장치가 개시된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 파력 발전 장치는 해상에 부유가능한 부유체; 부유체에 결합되어 파도의 요동에너지에 의해서 발생하는 상하운동을 회전운동으로 변환시키는 운동전환부; 운동전환부와 연결되는 발전기를 갖추어 전기를 발생시키는 발전부; 및 파도의 요동에너지에 의해서 추진력을 발생시키도록 해수면 아래에 위치되어 운동전환부와 일정길이의 계류부재를 매개로 연결되는 위치제어부를 포함하되, 발전기는 하우징 및 하우징에 결합되되 하우징의 상하 방향으로 연장된 회전 중심의 연장선 상에 위치되는 구동축을 포함하며, 운동전환부는 하우징에 결합되되, 회전 중심의 연장선을 중심으로 하우징과 함께 제 1 방향으로 회전가능한 제 1 회전부 및 구동축에 결합되되, 구동축과 함께 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 회전가능한 제 2 회전부를 포함하되, 제 1 회전부가 하우징에 결합되는 제 1 프레임 및 회전 중심의 연장선에 수직한 제 1 피벗 회전축을 중심으로 피벗 회전 가능하도록 제 1 프레임에 설치되는 제 1 회전 날개를 포함하고, 제 2 회전부가 구동축에 결합되는 제 3 프레임 및 회전 중심의 연장선에 수직한 제 2 피벗 회전축을 중심으로 피벗 회전 가능하도록 제 3 프레임에 설치되는 제 2 회전 날개를 포함하며, 위치제어부가 계류부재를 매개로 운동전환부와 연결되는 추진프레임; 추진프레임의 직진방향에 대하여 수직한 제 3 회전축을 중심으로 피벗 회전 가능하게 설치되는 추진날개; 추진프레임의 진행방향을 곡선방향으로 전환시킬 수 있도록 추진프레임에 일정각도 경사지게 구비되는 방향키를 포함하여, 부유체가 해수면 상에 놓이고 발전기, 제 1 회전부 및 제 2 회전부가 수중에 잠긴 상태에서 파도에 의하여 발전기, 제 1 회전부 및 제 2 회전부가 수중에서 상하 방향으로 이동할 때, 제 1 회전 날개 및 제 2 회전 날개 각각이 해수에 의하여 받는 힘에 의하여 하우징 및 구동축이 서로 반대 방향으로 회전됨으로써 발전기가 전기를 생산하고, 추진 날개의 추진력에 의해서 해상에 부유된 부유체의 위치가 일정범위 내에 제한되게 유지되도록 제어된다.

Description

위치제어형 파력 발전 장치{Position control type wave power generating apparatus}
본 발명은 위치제어가 가능하면서 파력으로 전기를 발생시키는 발전 장치에 관한 것이다.
일반적으로 부이와 같은 부유구조물은 해상에서 풍향, 풍속, 온도, 습도, 수온, 기압, 파고, 파주기, 파향 등과 같은 기상 및 해양상태를 관측하는 장비를 탑재하여 운용할 수 있으며, OGA(Tropical Ocean and Global Atmosphere), WOCE(World Ocean Circulation Exeriment)와 같은 연구 수행에서도 매우 중요한 역할을 하며, 해운, 수산업, 해양 레저 등에도 유용하게 활용될 수 있다.
이러한 부유구조물은 해저면에 위치고정된 닻과 연계되는 계류형과, 해류에 따라 이동하는 표류형으로 분류될 수 있다.
상기 계류형의 경우 해저에 닻(anchor)를 박아 위치고정시킨 다음, 쇠사슬과 같은 연결수단을 이용하여 부유체와 연결하여 해수면에 떠 있는 부이와 같은 부유구조물을 표류되지 않도록 구속된 상태에서 관측이 가능하도록 하는 것이다.
이러한 계류형은 무어링(mooring) 또는 앵커링(anchoring)과 같은 공정을 거쳐 수심이 깊은 바다의 해저에 닻을 고정설치하는 작업이 매우 어렵고, 고가의 장비를 수반해야만 하기 때문에 시공비용이 과다하게 소요되는 한편, 태풍과 같은 자연재해에 연결수단이 파손되어 단선되는 경우 고가 장비가 탑재된 부유체를 회수하기 곤란하였다.
상기 표류형은 부유체를 계류고정할 필요가 없어 설치비용이 저렴한 반면에 계류형과 같이 한 곳에 고정되어 있지 않고 해류를 따라 표류하면서 관측하기 때문에 특정지역에 대한 정밀관측이 곤란하였다.
또한, 계류형 부유구조물 또는 표류형 부유구조물에는 관측장비에 전원을 공급하기 위해서 태양광 발전기 및 배터리와 같은 전원부를 별도로 설치하여 이용하게 되는데 날씨가 흐린 상태가 장시간 유지되어 태양광 발전이 불가능한 경우, 안정적인 전원공급이 곤란하고, 방전된 배터리를 새로운 것으로 교체해야만 하였다.
이에 따라, 다양한 형태의 파력을 이용한 발전장치가 개시되어 있으나 먼 바다에서 단선에 따른 분실염려없이 표류하지 않고 제한된 영역에서 정밀관측이 가능하도록 안정적으로 전원을 공급할 수 있는 발전장치의 개발이 절실하였다.
본 발명의 일 실시예는 해저면에 고정되지 않아 해류를 따라 자유롭게 표류함과 동시에 해수면의 특정영역에서의 부유위치를 일정하게 유지한 상태에서 전기를 생산할 수 있는 위치제어형 파력 발전 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 기상악화시 해수면 아래로 잠수하여 대피할 수 있고, 잠수위치를 정밀하게 조정할 수 있는 위치제어형 파력 발전 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해상에 부유가능한 부유체; 상기 부유체에 결합되어 파도의 요동에너지에 의해서 발생하는 상하운동을 회전운동으로 변환시키는 운동전환부; 상기 운동전환부와 연결되는 발전기를 갖추어 전기를 발생시키는 발전부; 및 상기 파도의 요동에너지에 의해서 추진력을 발생시키도록 해수면 아래에 위치되어 상기 운동전환부와 일정길이의 계류부재를 매개로 연결되는 위치제어부를 포함하되, 상기 발전기는 하우징 및 상기 하우징에 결합되되 상기 하우징의 상하 방향으로 연장된 회전 중심의 연장선 상에 위치되는 구동축을 포함하며, 상기 운동전환부는 상기 하우징에 결합되되, 상기 회전 중심의 연장선을 중심으로 상기 하우징과 함께 제 1 방향으로 회전가능한 제 1 회전부 및 상기 구동축에 결합되되, 상기 구동축과 함께 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 회전가능한 제 2 회전부를 포함하되, 상기 제 1 회전부가 상기 하우징에 결합되는 제 1 프레임 및 상기 회전 중심의 연장선에 수직한 제 1 피벗 회전축을 중심으로 피벗 회전 가능하도록 상기 제 1 프레임에 설치되는 제 1 회전 날개를 포함하고, 상기 제 2 회전부가 상기 구동축에 결합되는 제 3 프레임 및 상기 회전 중심의 연장선에 수직한 제 2 피벗 회전축을 중심으로 피벗 회전 가능하도록 상기 제 3 프레임에 설치되는 제 2 회전 날개를 포함하며, 상기 위치제어부가 상기 계류부재를 매개로 운동전환부와 연결되는 추진프레임; 상기 추진프레임의 직진방향에 대하여 수직한 제 3 피벗 회전축을 중심으로 피벗 회전 가능하게 설치되는 추진날개; 상기 추진프레임의 진행방향을 곡선방향으로 전환시킬 수 있도록 상기 추진프레임에 일정각도 경사지게 구비되는 방향키를 포함하여, 상기 부유체가 해수면 상에 놓이고 상기 발전기, 상기 제 1 회전부 및 상기 제 2 회전부가 수중에 잠긴 상태에서 파도에 의하여 상기 발전기, 상기 제 1 회전부 및 상기 제 2 회전부가 수중에서 상하 방향으로 이동할 때, 상기 제 1 회전 날개 및 상기 제 2 회전 날개 각각이 해수에 의하여 받는 힘에 의하여 상기 하우징 및 상기 구동축이 서로 반대 방향으로 회전됨으로써 상기 발전기가 전기를 생산하고, 상기 추진 날개의 추진력에 의해서 해상에 부유된 부유체의 위치를 일정범위 내에 제한되게 유지되도록 제어되는 위치제어형 파력 발전 장치가 제공된다.
이때, 상기 제 1 프레임은 상기 회전 중심의 연장선을 중심으로 배열된 링 형상으로 이루어지며, 상기 제 1 회전 날개는 복수 개로 형성되어, 상기 링 형상의 제 1 프레임에 원주 방향으로 이격 배치될 수 있다.
이때, 상기 제 1 회전날개는 상기 제 1 회전부의 회전 방향으로 볼 때 상기 제 1 피벗 회전축의 후방측에 위치되고, 상기 제 1 회전 날개는 상기 제 1 피벗 회전축을 중심으로 상하 방향으로 0도보다 크고 90도 보다 작은 각도 범위 내에서 피벗 회전 가능할 수 있다.
이때, 상기 제 1 회전 날개는 상기 제 1 피벗 회전축을 중심으로 피벗 회전할 때 해수의 힘을 많이 받을 수 있도록 하기 위하여 일단부가 상기 제 1 프레임의 외측에 위치되도록 연장된 판 형태로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 제 3 프레임은 상기 회전 중심의 연장선을 중심으로 배열된 링 형상으로 이루어지며, 상기 제 2 회전 날개는 복수 개로 형성되어, 상기 링 형상의 제 3 프레임에 원주 방향으로 이격 배치될 수 있다.
이때, 상기 제 2 회전날개는 상기 제 2 회전부의 회전 방향으로 볼 때 상기 제 2 피벗 회전축의 후방측에 위치되고, 상기 제 2 회전 날개는 상기 제 2 피벗 회전축을 중심으로 상하 방향으로 0도보다 크고 90도 보다 작은 각도 범위 내에서 피벗 회전 가능할 수 있다.
이때, 상기 제 2 회전 날개는 상기 제 2 피벗 회전축을 중심으로 피벗 회전할 때 해수의 힘을 많이 받을 수 있도록 하기 위하여 일단부가 상기 제 3 프레임의 외측에 위치되도록 연장된 판 형태로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 발전기의 구동축과 상기 제 2 회전부 사이에 결합되는 증속기를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 제 1 회전부 및 상기 제 2 회전부는 상기 발전기를 중심으로 상하 방향으로 대칭인 구조로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 추진프레임은 상,하 한쌍으로 나란하게 배치되는 상,하부프레임과 이들 사이의 간격을 유지하도록 연결하는 연결프레임을 포함할 수 있다.
이때, 상기 상,하부 프레임 중 어느 하나에는 복수개의 추진날개가 프레임의 길이방향으로 이격 배치될 수 있다.
이때, 상기 위치제어부는 상기 추진프레임의 진행방향을 직진방향 및 곡선방향으로 변환시키도록 조타부를 포함하고, 상기 조타부는 상기 추진프레임에 구비되는 챔버; 상기 챔버의 내부공간에 배치되어 상기 추진프레임에 회전가능하게 조립된 상기 방향키의 회전축을 회전변위시키는 조타용 모터부재를 포함할 수 있다.
이때, 상기 상.하부 프레임 중 어느 하나에는 복수개의 추진날개가 프레임의 길이방향으로 이격 배치될 수 있다.
한편, 상기 위치제어부는 상기 추진프레임의 진행방향을 직진방향 및 곡선방향으로 변환시키도록 조타부를 더 포함하고, 상기 조타부는 상기 추진프레임에 구비되는 챔버 ; 상기 챔버의 내부공간에 배치되어 상기 추진프레임에 회동가능하게 조립된 방향키의 회전축을 회전변위시키는 조타용 모터부재를 포함할 수 있다.
한편, 상기 부유체의 부력을 조절하는 부력조정부를 더 포함하고, 상기 부력조정부는 상기 부유체에 설치되는 제1탱크; 상기 제1탱크의 내부공간에 해수를 채우도록 해수가 유입되는 제1해수유입라인과 연결되는 제1펌프 및 상기 부유체를 해수면 아래 일정깊이까지 잠수시키도록 1차 제어하는 제1부력조정기를 포함할 수 있다.
이때, 상기 부력조정부는 상기 제1탱크의 외부면에 구비되는 제2탱크; 상기 제2탱크의 내부에 구비되는 격벽에 의해서 분할된 조정공간에 해수를 채우거나 채워진 해수를 배출하는 제2해수유입라인과 연결되는 제2펌프 및 상기 제1부력조정기에 의해서 해수면 아래로 잠수된 부유체의 잠수위치를 2차로 상하조절하는 제2부력조정기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 파력 발전 장치에 의하면, 파도가 출렁거림에 따라 부유체의 상하 운동을 회전운동으로 변환시켜 전기를 발생시키고, 파도의 요동에너지에 의해서 해수면 아래에서 추진력을 발생시키고, 부유된 부유체가 일정범위 내에서 조류에 떠내려가지 않도록 위치 제어할 수 있어 먼 바다에서 사용하는데 어려움이 있는 계류부이를 대체할 수 있다.
또한, 저비용으로 설정된 해상 지역에서 기상장비에 의한 정밀하고 지속적인 관측이 가능할 뿐만 아니라 필요에 따라 부유체의 위치를 이동시켜 관측지점을 변경할 수 있다.
그리고, 기상악화시 부유체를 해수면 아래로 일정깊이 잠수시킴과 동시에 잠수위치를 상하방향으로 정밀하게 제어함으로서, 태풍에 의한 기기손상을 예방하여 사용수명을 연장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위치제어형 파력 발전 장치를 도시한 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 위치제어형 파력 발전 장치을 도시한 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 위치제어형 파력 발전 장치에 채용되는 제2회전부를 도시한 분해사시도이다.
도 4a 와 도 4b 는 본 발명의 일실시예에 따른 위치제어형 파력 발전 장치에 채용되는 제2회전부의 작동상태를 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위치제어형 파력 발전 장치에 채용되는 위치제어부를 도시한 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 위치제어형 파력 발전 장치에 채용되는 부력조정부를 도시한 개략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 위치제어형 파력 발전 장치(1)는 부유체(10), 운동전환부(20), 발전부(30) 및 위치제어부(40)를 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치(10)는 부유체(20)가 해수면 상에 놓인 상태에서 파도가 발생하여 파력 발전 장치(10)가 상하 방향으로 이동할 때 파력 발전 장치(10)의 발전부(30)를 구성하는 발전기(31)의 하우징에 결합된 제 1 회전부(20a) 및 발전기(31)의 구동축에 결합된 제 2 회전부(20b)가 서로 반대 방향으로 회전하도록 형성된다. 이 때, 제 1 회전부(20a)의 회전 및 제 2 회전부(20b)의 회전은 제 1 회전부의 제 1 회전날개 및 제 2 회전부의 제 2 회전날개 각각이 해수에 의하여 받는 힘에 기인한다. 이와 같이 제 1 회전부(20a) 및 제 2 회전부(20b)가 서로 반대 방향으로 회전함에 따라, 발전기 하우징 내부의 회전자 및 고정자가 상대적으로 반대 방향으로 회전함으로써 발전기(31)의 발전이 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치는 부유체가 해수면 상에 놓인 상태에서 파도가 발생하여 파력 발전 장치(10)가 상하 방향으로 이동할 때 파력 발전 장치(10)의 위치 제어부가 추진프레임의 일단부에 방향키(46)를 구비하여, 방향키의 조작에 의하여 상기 부유체(10)가 해수면의 일정범위내에서 순환하면서 위치되도록 함으로써 앵커와 같은 별도의 고정장치가 없이 부유체가 해수면 상에 계류될 수 있도록 한다.
보다 상세히, 상기 부유체(10)는 해상에 떠서 부유 및 이동가능한 소정 크기의 부이로 형성될 수 있으며, 이러한 부유체(10)는 전체적인 파력 발전 장치의 무게를 지지할 수 있는 정도의 부력을 발생시킬 수 있는 정도의 크기를 갖도록 설계될 수 있다.
상기 부유체(10)는 관측장비와 같은 전장시스템이 탑재될 수 있도록 별도의 베이스판이나 축전지(12)을 구비하는 원통형으로 예시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 부유체(10)의 상부에는 축전지(12)가 설치되며, 이러한 축전지(12)는 후술하는 발전부와 전기적으로 연결되어 발전부에서 생성한 전기를 저장하며, 축전된 전기는 상기 전장시스템이나 다른 구동원의 동력원으로 사용될 수 있다.
이때, 본 실시예에서는 상기 부유체(10)의 상부에 축전지(12)를 설치한 구성을 예시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 축전지(12)의 설치위치는 부유체(10)의 상부뿐 아니라 부유체(10)의 하부 또는 수밀 가능하게 형성된 경우라면 수중에도 위치될 수 있다.
상기 부유체(10)의 하부에는 상기 운동전환부(20)와 발전부(30)가 배치되는데, 상기 운동전환부(20)는 상기 부유체(10)에 결합되어 파도의 요동에너지에 의해서 발생하는 상하운동을 회전운동으로 변환시킬 수 있도록 제1회전부(20a)와 제2회전부(20b)를 포함한다.
이러한 부유체(10)는 상기 발전부(30), 제1회전부(20a) 및 제2회전부(20b)를 하부에서 회전가능하게 지지할 수 있도록 지지대(14)를 구비한다.
상기 지지대(14)는 상기 부유체(10) 하부에서 하측 방향으로 일정길이 연장된 봉형 부재로 구비될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면 지지대(14)는 발전부의 발전기(31)의 구동축이 회전하는 회전 중심의 연장선(C1) 상에 위치될 수 있다.
상기 지지대(14)의 하단부에는 상기 발전부의 발전기(31)를 결합하며, 상기 지지대(14)의 하단부에서 발전기(31)의 회전이 가능하도록 상기 지지대(14)와 발전기(31) 사이에는 베어링을 설치할 수 있다.
한편, 상기 지지대(14)에는 외주부에 슬립링(14a)이 설치되며, 이러한 슬립링(14a)은 지지대(14)를 중심으로 회전하는 발전기(31)로부터 발생된 전기를 부유체(10) 상부에 위치되는 축전지(12)로 전달하기 위한 구성이다.
이에 따라 상기 발전기(31)로부터 발생된 전기는 지지대(14) 상의 슬립링(14a)을 통하여 도시되지 않은 전선을 따라 축전지(12)까지 전달되어 축전지(12)에 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발전부는 상기 제1,2회전부(20a,20b)로 이루어지는 운동전환부(20)와 연결되는 발전기(31)를 갖추어 전기를 발생시키는 것으로, 상기 지지대(14)에 결합되는 발전기(31)는 대략 원통형으로 이루어진 하우징(33)을 포함하며, 하우징의 하측 방향으로 구동축(34)이 연장배치된다.
이때, 상기 발전기(31)의 구동축(34)은 발전기의 하우징(33)의 회전 중심의 연장선(C1) 상에 위치된다. 도시되지는 아니하였으나, 발전기(31)의 내부에는 고정자 및 회전자가 설치되며 고정자와 회전자의 상대 회전에 의하여 전기를 생산할 수 있다.
여기서, 일 예로서 고정자는 발전기(31)의 하우징(33) 내측면에 고정적으로 설치될 수 있으며, 회전자는 발전기(31)의 구동축(34)에 연결되어 하우징(33)의 내부에서 회전가능하게 설치될 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2 를 참조하면, 상기 발전기(31)의 하우징(33)에는 상기 제 1 회전부(20a)가 결합되며, 상기 발전기(31)의 구동축(34)에는 제 2 회전부(20a)가 결합된다.
이때, 상기 제1회전부(20a)는 상기 발전기(31)의 외부몸체인 하우징(33)에 결합되어 상기 회전 중심의 연장선(C1)을 중심으로 상기 하우징(33)과 함께 도 1에서 볼 때 (A)화살표 방향(시계 방향, 이하 " 제1회전방향 " 으로 규정함.)으로 회전하도록 구성된다.
도 2를 참조하면, 상기 발전기(31)의 하우징(33)에 결합되는 제1회전부(20a)는 제1프레임(21), 제 2 프레임(22) 및 제1회전 날개(23)를 포함한다.
또한, 상기 발전기(31)의 구동축(34)에는 제 2 회전부(20b)가 회전가능하게 결합된다.
이때, 상기 발전기(31)의 구동축(34)과 제2회전부(20b) 사이에는 증속기(32)가 설치될 수 있으며, 이러한 증속기(32)의 연결축(32a)에 제2회전부(20b)의 회전중심축(29)이 결합된다.
상기 증속기(32)는 제 2 회전부(20b)의 회전에 따라 발전기(31)에 구비된 구동축의 회전 속도를 향상시켜 회전자와 연결된 발전기(31)의 구동축이 발전 가능한 회전 속도를 갖도록 할 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2회전부(20b)는 상기 구동축(34)과 함께 발전기(31)의 하우징(33)의 회전 방향인 제 1 회전 방향과 반대 방향인 (B) 화살표 방향(반시계 방향, 이하 " 제2회전방향 " 으로 규정함.)으로 회전하도록 구성되며, 상기 제2회전부(20b)는 제3프레임(24), 제4프레임(25) 및 제2회전 날개(26)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1회전부(20a) 및 제2회전부(20b)는 발전기(31)를 중심으로 상하 방향으로 대칭인 구조를 가질 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1회전부(20a)의 제1프레임(21), 제2프레임(22) 및 제1회전 날개(23)는 상기 제2회전부(20b)의 제3프레임(24), 제4프레임(25) 및 제2회전 날개(26)에 대응한다.
이하, 도 3을 참조하여, 상기 제2회전부(20b)에 대하여 설명한다. 이때, 상기 제1회전부(20a)는 제2회전부(20b)에 상하대칭 구조로 이루어져 있으므로 제1회전부(20a)의 상세 구조는 제2회전부(20b)의 설명으로 갈음하도록 한다.
도 3을 참조하면, 상기 제2회전부(20b)는 제3프레임(24), 제4프레임(25) 및 제2회전 날개(26)를 포함한다.
상기 제3프레임(24)은 회전 중심의 연장선을 중심으로 배열된 링형상으로 이루어지며 발전기(31)의 구동축(34)이 링 형상인 제 3 프레임(24)의 회전 중심에 위치된다. 제 3 프레임(24)은 제 4 프레임(25) 및 증속기(32)를 통하여 발전기(31)의 구동축(34)에 연결된다.
도 3에서 볼 때, 상기 제3프레임(24)의 상부면에는 상측 방향으로 연장된 복수의 연결바(27)가 형성된다. 본 실시예에서는 4개의 연결바(27)가 90°도 간격으로 두고 제3프레임(24)의 상부면 상에 배열된다. 상기 연결바(27) 상단부에는 제3프레임(24)과 동일한 형태의 링 형상으로 이루어진 제4프레임(25)이 결합되어 지지된다.
링 형상인 제4프레임(25)의 내측에는 십자 형태의 제4프레임 지지대(25a)가 형성되며, 상기 제4프레임(25)의 중앙부에 위치되는 제4프레임 지지대(25a)의 중심부에 위치되는 회전 중심축(29)이 상기 증속기(32)의 연결축(32a)에 결합되도록 형성된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3프레임(24)과 제4프레임(25) 사이에는 제2회전 날개(26)가 설치된다. 이 때, 제 2 회전 날개(26)는 복수 개로 형성되어, 상기 링 형상의 제 3 프레임(24)에 원주 방향으로 이격 배치된다.
상기 제3프레임(24)과 제4프레임(25) 사이에 제2회전 날개(26)를 설치하기 위하여 4개의 연결바(27) 사이에는 상기 제3프레임(24)의 상부면으로부터 일정높이 돌출된 대략 직육면체 형상의 회전 날개 설치대(24a)가 형성된다.
상기 회전 날개 설치대(24a)의 상단면에는 제2회전 날개(26)가 결합된다. 이 때, 제2회전 날개(26)는 제2회전부(60)의 회전 방향으로 볼 때, 회전 날개 설치대(24a)의 후방, 즉 도 3에서 볼 때 좌측에 위치된다. 제 2 회전 날개(26)는 힌지 부재(24b)에 의하여 회전 날개 설치대(24a)에 결합된다. 도 2 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제 2 회전 날개(26)는 힌지 부재(24b)의 제 2 피벗 회전축(C3)을 기준을 피벗 회전 가능하게 형성된다. 이 때, 도2에서 알 수 있는 바와 같이 제 2 피벗 회전축(C3)은 회전 중심의 연장선(C1)에 수직하게 배치된다. 이 때, 도 2 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 제 2 회전 날개(26)는 상기 제 2 피벗 회전축(C3)을 중심으로 제 2 회전 날개(26)가 피벗 회전할 때 해수의 힘을 많이 받을 수 있도록 일 단부(26a)가 반경 방향으로 상기 제 3 프레임(24)의 외측에 위치되고, 타 단부(26b)가 반경 방향으로 제 3 프레임(24)의 내측에 위치되도록 연장된 판 형태로 이루어진다.
한편, 도 2를 참조하면, 제 2 회전 날개(26)에 대응하는 제 1 회전 날개(23)는 제 1 프레임(21)의 회전 날개 설치대(37)에 결합된 힌지 부재(36)의 제 1 피벗 회전축(C2)을 기준으로 피벗 회전 가능하게 형성된다. 도 2를 참조하면, 제 1 피벗 회전축(C2)은 회전 중심의 연장선(C1)에 수직하게 배치된다. 이 때, 제 1 회전 날개(23)는 복수 개로 형성되어, 상기 링 형상의 제 1 프레임(21)에 원주 방향으로 이격 배치된다. 이 때, 제 1 회전 날개(23)는 상기 제 1 피벗 회전축(C2)을 중심으로 제 1 회전 날개(23)가 피벗 회전할 때 해수의 힘을 많이 받을 수 있도록 제 2 회전 날개(26)와 유사하게, 일 단부가 링 형상인 제 1 프레임(21)의 반경 방향 외측에 위치되고, 타 단부가 제 1 프레임(21)의 반경 방향 내측에 위치되도록 연장된 판 형태로 이루어진다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2회전 날개(26)는 회전 날개 설치대(24a)에 설치된 상태에서, 제 2 회전 날개(26)의 제 2 피벗 회전축(C3)을 중심으로 제 3 프레임(24)의 상부면에 나란한 평면(P2)에 대하여 상측 방향으로 소정 각도만큼 회전가능하며, 하측 방향으로 소정 각도만큼 회전가능하게 형성된다. 이 때, 제 2 회전 날개의 회전 가능 각도(α)는 0도 보다 크고 90도보다 작은 각도 수 있으며, 예를 들어, 30도 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치(1)는 파도의 요동에너지에 의해서 제2회전부(20b)가 상측 방향으로 이동하거나 하측 방향으로 이동할 때 제2회전 날개(26)의 각도가 변경되도록 함에 따라, 상기 제2회전부(20b)가 상측 방향으로 이동하든지 또는 하측 방향으로 이동하든지 상하운동방향과 상관없이 항상 동일한 회전방향 즉 제2회전 방향(B)으로 회전할 수 있도록 구비된다.
이하 도면을 참조하여, 제 2 회전부가 해수의 힘에 의하여 제 2 회전 방향으로 회전하는 과정을 보다 상세히 설명한다.
도 4a 는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치(1)가 파도의 요동에너지에 의해서 상승하는 과정에서 제 2 회전부(20b)의 회전 날개에 미치는 힘의 방향을 도시한 도면이다.
도 4a 를 참조하면, 상기 제2회전부(20b)가 상승하고 있는 상태, 즉 파력 발전 장치가 전체적으로 상승하고 있는 상태에서는 해수의 힘(Fw1)이 도 4a 에 도시된 바와 같이 아래 방향으로 작용한다.
이에 따라, 제2회전부(20b)에 설치된 제2회전 날개(26)는 도 4a 에 도시된 바와 같이 제3프레임(24)의 상부면에 나란하며 제2회전 날개(26)의 제 2 피벗 회전축(C3)이 설치된 평면(P2)에 대하여 하측 방향으로 소정의 각도 경사지게 배치된다.
이때, 상기 제2회전 날개(26)가 제2회전 날개(26)의 제 2 피벗 회전축(C3)이 설치된 평면에 대하여 경사진 각도(α)는 제2회전부(20b)의 상승 속도 및 파도의 유속 등에 따라 달라질 수 있다.
이와 같이 제2회전 날개(26)가 제2회전 날개(26)의 제 2 피벗 회전축(C3)이 설치된 평면(P2)에 대하여 하측 방향으로 경사진 상태에서 하측 방향으로 압력을 가하는 해수에 의하여 힘(Fw)을 받으면, 상기 제2회전 날개(26)가 해수로부터 받는 압력의 중심점(C4)의 접촉면을 기준으로 도 4a 에서 볼 때 수직항력(NF)에 기인하여 제2회전 날개(26)의 하측 방향으로 장력(F1)을 받으며, 제2회전 날개(26)의 제 2 회전 방향으로 추력(F2)을 받는다.
이에 따라, 상기 제 2 회전 날개(26)는 제2 회전 날개(26)의 제 2 피벗 회전축(C3)이 설치된 평면(P2)에 대하여 하측 방향으로 경사진 상태에서 상기 추력(F2)에 의해서 제2회전부(20b)를 제2회전 방향(B)으로 회전시키는 힘을 제 2 회전부(20b)에 가하게 된다. 이에 따라 제 2 회전부(20b)는 제 2 회전 방향(B)으로 회전하게 된다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치(1)가 하강하는 과정에서 제2회전부(20b)의 회전 날개에 미치는 힘의 방향을 도시한 도면이다.
도 4b를 참조하면, 제2회전부(20b)가 하강하고 있는 상태 즉 파력 발전 장치(1)가 전체적으로 하강하고 있는 상태에서는 해수의 힘(Fw2)이 도 4b에 도시된 바와 같이 상측 방향으로 작용한다.
이에 따라 제2회전부(20b)에 설치된 제2회전 날개(26)는 도 4b에 도시된 바와 같이 제3프레임(24)의 상부면에 나란하며 제2회전 날개(26)의 제 2 피벗 회전축(C3)이 설치된 평면(P2)에 대하여 상측 방향으로 소정의 각도 경사지게 배치된다.
이때, 상기 제2회전 날개(26)가 제2회전 날개(26)의 제 2 피벗 회전축(C3)이 설치된 평면(P2)에 대하여 경사진 각도(α)는 제2회전부(20b)의 하강 속도 및 파도의 유속 등에 따라 달라질 수 있다.
이와 같이 상기 제2회전 날개(26)가 제2회전 날개(26)의 제 2 피벗 회전축(C3)이 설치된 평면(P2)에 대하여 상측 방향으로 경사진 상태에서 상측 방향으로 압력을 가하는 해수에 의하여 힘(Fw2)을 받으면, 제2회전 날개(26)가 해수로부터 받는 압력의 중심점(C4)을 기준으로 도 4b에서 볼 때 수직항력(NF)에 기인하여 제2회전 날개의 상측 방향으로 장력(F3)을 받으며 제2회전 날개(26)의 제2회전 방향으로 추력(F4)을 받는다.
상기 제2회전 날개(26)는 제2회전 날개(26)의 제 2 피벗 회전축(C3)이 설치된 평면(P2)에 대하여 상측 방향으로 경사진 상태에서 상기 추력(F4)에 의해서 제2회전부(20b)를 제2회전 방향으로 회전시키는 힘을 제2회전부(20b)에 가하게 된다.
이에 따라, 상기 제2회전부(20b)는 상하운동에 관계없이 항상 동일한 제2회전 방향(B)으로 회전하게 된다.
즉 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 2 회전부(20b)가 상승하든지 하강하든지 상관 없이 제 2 회전부(20b)는 제 2 회전 날개(26)에 의하여 제 2 회전 방향(B)으로 회전하는 힘을 받아 제 2 회전 방향으로 회전한다. 이에 따라 제 2 회전부(20b)에 결합된 발전기(31)의 구동축(34)도 제 2 회전 방향으로 회전하게 된다.
이와 반대로 제1회전부(20a)는 발전기에 제2회전부(20b)와 상하대칭 구조로 설치되므로, 상기 제2회전부(20b)의 회전 방향과 반대 방향인 제1회전 방향(A)으로 제 1 회전부(20a)가 상승하든지 하강하든지 상하방향에 관계없이 지속적으로 동일방향으로 회전하게 된다.
이와 같이 상기 제1회전부(20a)가 제 1 회전 방향(A)으로 회전하면 제1회전부(20a)에 결합된 발전기(31)의 하우징(33)도 제1회전 방향(A)으로 회전한다.
이와 같이 발전기(31)의 하우징(33)이 제1회전 방향(A)으로 회전하면 발전기(31) 내부의 고정자가 제2회전부(20b)의 회전 방향 즉 발전기(31)의 구동축과 반대 방향으로 회전하기 때문에 제2회전부(20b)만 회전하는 경우와 비교할 때 고정자에 대한 회전자의 회전 속도가 2배로 증가할 수 있어 발전이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
상기 제1회전부(20a)가 회전하는 방향이 제2회전부(20b)의 회전 방향과 반대인 점은 제1회전부(20a)가 제2회전부(20b)와 대칭인 구조로 이루어짐에 기인하며, 제1회전부(20a)가 제1회전 방향(A)으로 회전하는 원리는 제2회전부(20b)의 회전 원리와 동일하므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 파도의 유동에너지에 의해서 상하운동을 발전이 가능하도록 회전운동을 전환시키는 운동전환부는 제1,2회전날개를 갖는 제1,2회전부로 이루어지는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 기어방식으로 구비될 수 있다.
즉, 상기 운동전환부는 상기 부유체에 상단이 결합되는 일정길이의 수직바와, 상기 수직바의 일측면 또는 양측면에 형성된 랙기어와 기어물림되는 피니언기어를 포함하고, 상기 피니언기어는 고정자와 회전자로 이루어지는 발전기의 회전자와 연결될 수 있다.
이에 따라, 파도의 요동에너지에 의해서 상하이동되는 부유체와 더불어 상하이동되는 랙기어와 기어물림된 피니언기어의 회전력을 이용함으로써 발전기에서 전기를 발생시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치는 해상에 부유가능한 부유체에 매달린 발전기의 하우징이 제1회전부에 의하여 제1회전 방향으로 회전하는 동안 발전기의 구동축에 연결된 제2회전부가 제1회전 방향에 반대 방향으로 회전하여 발전기 내부의 회전자 및 고정자가 상대적으로 회전함으로써 발전이 이루어지도록 한다.
이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치는 부유체가 해수면 상에 놓인 상태에서 파도가 발생하여 파력 발전 장치가 상하 방향으로 이동하면 제 1 회전부 및 제 2 회전부가 회전하여 발전이 이루어지므로 간단한 구조로 지속적으로 발전이 이루어질 수 있다
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 파력 발전 장치는 발전기의 구동축을 중심으로 상하 방향으로 제 1 회전부 및 제 2 회전부가 대칭으로 이루어져 파도가 형성되는 해수에서 안정적으로 발전을 수행할 수 있다.
상기 위치제어부(40)는 도 1과 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 파도의 요동에너지에 의해서 추진력을 발생시키도록 해수면 아래에 위치되어 상기 운동전환부(20)와 일정길이의 계류부재(41)를 매개로 연결됨으로써, 직진방향의 추진력에 의해서 해상에 부상된 부유체(10)의 위치를 일정범위 내에 제한하여 유지되도록 제어하는 것이다.
이러한 위치제어부(40)는 상기 운동전환부(20)에 일단이 연결된 계류부재(41)의 타단과 연결되는 추진프레임(42)과, 상기 추진프레임(42)에 고정설치된 고정대(43)에 힌지부재(44)을 매개로 일단이 회전가능하게 조립되어 파도의 요동에너지에 의해서 추진력을 발생시키는 복수개의 추진날개(45) 및 상기 추진날개(45)의 회전에 기인하는 추진력에 의해서 일방향으로 전진되는 추진프레임(42)의 진행방향을 곡선방향으로 전환시킬 수 있도록 상기 추진프레임(42)에 일정각도 경사지게 배치되어 구비되는 방향키(46)를 포함한다.
여기서, 상기 계류부재(41)는 상기 운동전환부(20)와 추진프레임(42)사이를 연결하는 거리변화에 탄력적으로 대응할 수 있도록 신축변형이 가능한 소재로 일정길이의 탄성밴드 또는 탄성와이어로 이루어지거나 신축이 곤란한 선재로 이루어질 수 있다.
상기 추진프레임(42)은 상기 힌지부재를 매개로 상,하방으로 회전되는 추진날개의 회전범위를 제한하도록 상,하 한쌍으로 나란하게 배치되는 상,하부프레임(42a,42b)과, 이들 사이의 간격을 일정하게 유지하도록 연결하는 연결프레임(42c)을 포함한다.
상기 하부프레임(42b)에는 상기 추진날개(45)의 설치 갯수에 맞추어 복수개의 고정대(43)가 일정간격을 두고 고정설치되며, 상기 상,하부 프레임(42a,42b)의 내부면에는 상하회전되는 추진날개(45)의 자유단과의 접촉시 충격을 흡수할 수 있도록 러버와 같은 충격흡수부재를 구비할 수 있다.
상기 추진날개(45)은 상기 제1,2회전부(20a,20b)에 구비되는 회전날개(23,26)와 동일한 힌지회전구조를 갖도록 상기 고정대(43)에 힌지부재(44)를 매개로 하여 일단이 상기 추진프레임(42)의 직진방향에 대하여 수직한 제 3 피벗 회전축(C5)을 중심으로 회전가능하게 결합된다.
이때, 상기 고정대와 힌지부재는 상기 추진날개와 추진프레임간의 결합력을 높일 수 있도록 상기 추진프레임의 폭크기보다 상대적으로 큰 크기로 구비되는 것이 바람직하다.
이러한 추진날개(45)는 상기 추진프레임(42)의 길이방향에 대하여 직교하도록 배치되어 좌우양측으로 일정길이 연장되는 대략 직사각형 판재로 이루어질 수 있다.
상기 회전날개와 추진날개에 각각 구비되는 힌지부재(44)은 일단이 상기 설치대 또는 고정대에 고정되는 판재와 상기 날개판에 고정되는 판재 사이를 회전가능하게 연결하는 핀부재로 이루어지는 경첩판으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않고, 파도의 요동에너지에 의해서 상기 회전날개 및 추진날개의 각 자유단을 회전시킬 수 있는 다양한 형태의 연결 힌지핀구조를 선택하여 채용할 수 있다.
상기 방향키(46)는 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 추진날개(45)에서 발생하는 추진력에 의해서 일방향으로 전진하는 추진프레임(42)의 직진방향을 곡선방향으로 변환시켜 해수면에 부유된 부유체(10)가 일정범위 내에서 위치되어 머물러 있도록 상기 추진프레임(42)과 나란하지 않고 직선방향(D)에 대하여 일정각도(β) 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 방향키(46)는 육지에 위치하는 원격조정실로부터 전달되는 외부신호에 의해서 각도변위에 의하여 추진프레임의 진행방향을 직진방향과 더불어 곡선방향으로의 전환이 자유롭게 조타할 수 있도록 조타부(50)를 구비할 수 있다.
이러한 조타부(50)는 상기 추진프레임(42)에 고정설치되고, 해수의 내부침입이 곤란하도록 기밀구조를 갖는 챔버(51)와, 상기 챔버의 내부공간에 배치되고 상기 방향키(46)의 회전축(46a)과 구동축이 직접 또는 간접적으로 연결된 조타용 모터부재(52)를 포함한다.
여기서, 상기 조타용 모터부재(52)는 회전각도를 정밀하게 제어할 수 있는 스텝핑모터 또는 서보모터로 구비될 수 있으며, 상기 챔버(51)에 구비되는 배터리로부터 외부전원을 공급받아 작동되거나 상기 발전부에서 발전되는 전기를 공급받아 작동될 수 있다.
이에 따라, 외부신호에 의해서 조타용 모터부재(52)의 구동축을 회전시킴으로써 이에 연결된 방향키(46)의 회전축이 회전변위되어 상기 방향키(46)가 직선형 추진프레임(42)과 나란하게 배치되면, 상기 추진날개(45)에서 발생하는 추진력에 의해서 추진프레임(42)은 해수면 아래에서 직선방향(D)으로 이동하게 되어 상기 부유체(10)를 위치이동시킬 수 있는 것이다.
반면에, 상기 방향키(46)가 직선형 구조를 갖는 추진프레임(42)에 대하여 일정각도 경사진 상태로 전환되면, 상기 추진날개(45)에서 발생하는 추진력에 의해서 추진프레임(42)은 해수면 아래에서 곡선방향(D1)으로 추진프레임(42)을 선회이동시킬 수 있는 것이다.
이에 따라, 상기 방향키(46)의 각도상태에 따라 관측시스템을 탑재하고 계류부재를 매개로 연결된 부유체(10)를 사전에 설정된 위치까지 직진방향으로 이동시키거나 제한된 범위내에서 정밀한 관측이 가능하도록 부유체(10)를 순환시킬 수 있는 것이다.
여기서, 상기 추진프레임에 일단이 회전가능하게 조립되는 추진날개(45)는 상기 제1,2회전부(20a,20b)의 회전날개와 동일한 방식으로 힌지부재를 매개로 회전가능하게 결합됨으로써, 파도의 요동에너지에 의해서 상하방향으로 반복 선회되는 추진날개에 의해서 직진방향의 추진력을 발생시키는 것이다.
즉, 상측 방향 또는 하측으로 압력을 가하는 해수에 의하여 힘을 받으면, 해수와 접하는 추진날개의 상면 또는 하면에 형성되는 압력중심을 기준으로 하여 접촉면인 상면 또는 하면에 수직방향으로 작용하는 수직항력이 발생하고, 이러한 수직항력은 추진날개의 상측 또는 하측방향으로의 장력과, 상기 추진프레임의 길이방향으로의 추력으로 분기된다.
상기 추진날개의 상하방향으로 선회작동에 관계없이 동일한 방향으로 발생하는 추력에 의해서 추진프레임(42)을 일방향으로 전진시키는 추진력을 얻을 수 있는 것이다.
이에 따라, 상기 추진프레임(42)은 파도의 요동에너지에 의해서 상하방향으로 반복적으로 회전하는 추진날개(45)와, 이에 작용되는 수직항력에 기인하는 추력에 의해서 추진프레임의 길이방향과 나란한 방향인 직진방향(D)으로 해수면 아래에서 이동할 수 있으며, 이러한 이동은 계류부재를 매개로 연결된 부유체의 위치이동을 가능하게 한다.
또한, 상기 추진프레임의 일단부에 구비되는 방향키(46)의 회전조작에 의해서 직선방향을 곡선방향으로 전환시켜 상기 부유체(10)를 해수면의 일정범위내에서 순환하면서 위치되도록 앵커와 같은 별도의 고정장치의 필요없이 계류할 수 있는 한편, 제한된 위치에서 기상관측을 정밀하게 수행할 수 있는 것이다.
한편, 상기 부유체(10)는 도 6을 참조하면, 폭우 및 태풍과 같은 기상악화시 상기 부유체에 탑재된 구조물이 손상되는 것을 방지할 수 있도록 상기 부유체와 더불어 이에 탑재된 전장시스템을 해수면 아래로 일정깊이 잠수시킬 수 있도록 상기 부유체의 부력을 조절하는 부력조정부(60)를 더 포함한다.
이러한 부력조정부(60)는 상기 부유체에 고정 설치되고 일정크기의 내부공간을 갖는 제1탱크(61)와, 상기 제1탱크(61)의 내부공간에 해수를 채워 상기 부유체의 부력을 감소시킬 수 있도록 외부로부터 해수가 유입되는 제1해수유입라인(62)과 연결되는 제1펌프(64)를 포함하여 상기 부유체(10)를 해수면 아래의 일정 깊이까지 잠수시키도록 1차 제어하는 제1부력조정부(60a)를 포함한다.
여기서, 상기 제1해수유입라인(62)에는 상기 제1탱크(61)의 내부로 해수를 유입하는 유로를 개폐 제어하는 제1밸브(63)를 구비한다.
이에 따라, 상기 제1펌프(64)의 흡입작동에 의해서 상기 제1탱크(61)의 내부로 해수가 채워지게 되면, 상기 제1탱크에 채워지는 해수의 유입량에 비례하여 상기 부유체의 전체 중량이 무거워지면서 해수면 아래로 일정 깊이 잠수하게 된다.
이때, 해수면 아래로 잠수된 부유체(10)는 상기 제1탱크에 형성되는 공기층과 부유체의 부상력에 의해서 잠수위치를 일정하게 유지할 수 있다.
한편, 상기 부력조정부(60)는 도 6을 참조하면, 상기 제1부력조정부(60a)에 의해서 해수면 아래로 잠수된 부유체(10)의 잠수위치를 2차로 정밀하게 상하조절할 수 있도록 제2부력조정부(60b)를 포함한다.
이러한 상기 제2부력조정부(60a)는 상기 제1탱크(61)의 외부면에 구비되고 격벽(65b)에 의해서 분할된 일정크기의 조정공간(65a)을 형성하는 제2탱크(65)와, 상기 조정공간(65a)로 해수를 유입시켜 채우거나 채워진 해수를 외부로 배출하도록 제2해수라인(66)과 연결되는 제2펌프(67)를 포함한다.
여기서, 상기 제2해수유입라인(66)에는 상기 제2탱크(65)의 조정공간(65)으로 유입되거나 배출되는 해수의 유로를 개폐 제어하는 제2밸브(68)를 구비할 수 있다.
이에 따라, 상기 제1부력조정부(60a)에 구비된 제1펌프의 일방향 펌핑 작동에 의해서 상기 제1탱크(61)의 내부로 해수를 채워 상기 부유체(10)를 해수면 아래로 일정 깊이 잠수시킨 상태에서, 상기 제2부력조정부(60b)에 구비된 제2펌프의 일방향 또는 역방향 펌핑 작동에 의해서 상기 제2탱크(65)의 조정공간으로 해수를 보다 정밀한 유입량으로 채우거나 보다 정밀한 배출량으로 배출함으로써, 해수면 아래로 일정깊이 잠수된 부유체(10)의 잠수위치를 상방 또는 하방으로 정밀하게 조절할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1 : 파력 발전 장치 10 : 부유체
12 : 축전지 14 : 지지대
20 : 운동전환부 20a, 20b : 제1,2회전부
21 : 제1프레임 22 : 제2프레임
23 : 제1회전 날개 24 : 제3프레임
25 : 제4프레임 26 : 제2회전 날개
27 : 연결바 30 : 발전부
31 : 발전기 32 : 증속기
40 : 위치제어부 41 : 계류부재
42 : 추진프레임 43 : 고정대
44 : 힌지부재 45 : 추진날개
46 : 방향키 50 : 조타부
51 : 챔버 52 : 조타용 모터부재
60 : 부력조정부 60a : 제1부력조정부
60b : 제2부력조정부 61 : 제1탱크
62 : 제1해수유입라인 64 : 제1펌프
65 : 제2탱크 66 : 제2해수라인
67 : 제2펌프

Claims (16)

  1. 해상에 부유가능한 부유체;
    상기 부유체에 결합되어 파도의 요동에너지에 의해서 발생하는 상하운동을 회전운동으로 변환시키는 운동전환부;
    상기 운동전환부와 연결되는 발전기를 갖추어 전기를 발생시키는 발전부; 및
    상기 파도의 요동에너지에 의해서 추진력을 발생시키도록 해수면 아래에 위치되어 상기 운동전환부와 일정길이의 계류부재를 매개로 연결되는 위치제어부를 포함하되,
    상기 발전기는 하우징 및 상기 하우징에 결합되되 상기 하우징의 상하 방향으로 연장된 회전 중심의 연장선 상에 위치되는 구동축을 포함하며,
    상기 운동전환부는,
    상기 하우징에 결합되되, 상기 회전 중심의 연장선을 중심으로 상기 하우징과 함께 제 1 방향으로 회전가능한 제 1 회전부 및
    상기 구동축에 결합되되, 상기 구동축과 함께 상기 제 1 방향과 반대 방향인 제 2 방향으로 회전가능한 제 2 회전부를 포함하되,
    상기 제 1 회전부가, 상기 하우징에 결합되는 제 1 프레임 및 상기 회전 중심의 연장선에 수직한 제 1 피벗 회전축을 중심으로 피벗 회전 가능하도록 상기 제 1 프레임에 설치되는 제 1 회전 날개를 포함하고,
    상기 제 2 회전부가, 상기 구동축에 결합되는 제 3 프레임 및 상기 회전 중심의 연장선에 수직한 제 2 피벗 회전축을 중심으로 피벗 회전 가능하도록 상기 제 3 프레임에 설치되는 제 2 회전 날개를 포함하며,
    상기 위치제어부가,
    상기 계류부재를 매개로 운동전환부와 연결되는 추진프레임;
    상기 추진프레임의 직진방향에 대하여 수직한 제 3 피벗 회전축을 중심으로 피벗 회전 가능하게 설치되는 추진날개 및
    상기 추진프레임의 진행방향을 곡선방향으로 전환시킬 수 있도록 상기 추진프레임에 일정각도 경사지게 구비되는 방향키를 포함하여,
    상기 부유체가 해수면 상에 놓이고 상기 발전기, 상기 제 1 회전부 및 상기 제 2 회전부가 수중에 잠긴 상태에서 파도에 의하여 상기 발전기, 상기 제 1 회전부 및 상기 제 2 회전부가 수중에서 상하 방향으로 이동할 때, 상기 제 1 회전 날개 및 상기 제 2 회전 날개 각각이 해수에 의하여 받는 힘에 의하여 상기 하우징 및 상기 구동축이 서로 반대 방향으로 회전됨으로써 상기 발전기가 전기를 생산하고,
    상기 추진 날개의 추진력에 의해서 해상에 부유된 부유체의 위치가 일정범위 내에 제한되게 유지되도록 제어되는 위치제어형 파력 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 프레임은 상기 회전 중심의 연장선을 중심으로 배열된 링 형상으로 이루어지며,
    상기 제 1 회전 날개는 복수 개로 형성되어, 상기 링 형상의 제 1 프레임에 원주 방향으로 이격 배치되는, 위치제어형 파력 발전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 회전날개는 상기 제 1 회전부의 회전 방향으로 볼 때 상기 제 1 피벗 회전축의 후방측에 위치되고,
    상기 제 1 회전 날개는 상기 제 1 피벗 회전축을 중심으로 상하 방향으로 0도보다 크고 90도 보다 작은 각도 범위 내에서 피벗 회전 가능한 위치제어형 파력 발전 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 회전 날개는 상기 제 1 피벗 회전축을 중심으로 피벗 회전할 때 해수의 힘을 많이 받을 수 있도록 하기 위하여 일단부가 상기 제 1 프레임의 외측에 위치되도록 연장된 판 형태로 이루어지는, 위치제어형 파력 발전 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 프레임은 상기 회전 중심의 연장선을 중심으로 배열된 링 형상으로 이루어지며,
    상기 제 2 회전 날개는 복수 개로 형성되어, 상기 링 형상의 제 3 프레임에 원주 방향으로 이격 배치되는, 위치제어형 파력 발전 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2 회전날개는 상기 제 2 회전부의 회전 방향으로 볼 때 상기 제 2 피벗 회전축의 후방측에 위치되고,
    상기 제 2 회전 날개는 상기 제 2 피벗 회전축을 중심으로 상하 방향으로 0도보다 크고 90도 보다 작은 각도 범위 내에서 피벗 회전 가능한 위치제어형 파력 발전 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 회전 날개는 상기 제 2 피벗 회전축을 중심으로 피벗 회전할 때 해수의 힘을 많이 받을 수 있도록 하기 위하여 일단부가 상기 제 3 프레임의 외측에 위치되도록 연장된 판 형태로 이루어지는, 위치제어형 파력 발전 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기의 구동축과 상기 제 2 회전부 사이에 결합되는 증속기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치제어형 파력 발전 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 회전부 및 상기 제 2 회전부는 상기 발전기를 중심으로 상하 방향으로 대칭인 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치제어형 파력 발전 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 추진프레임은 상,하 한쌍으로 나란하게 배치되는 상,하부프레임과 이들 사이의 간격을 유지하도록 연결하는 연결프레임을 포함하는 위치제어형 파력 발전 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 상,하부 프레임 중 어느 하나에는 복수개의 추진날개가 프레임의 길이방향으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 위치제어형 파력 발전 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위치제어부는
    상기 추진프레임의 진행방향을 직진방향 및 곡선방향으로 변환시키도록 조타부를 포함하고,
    상기 조타부는
    상기 추진프레임에 구비되는 챔버;
    상기 챔버의 내부공간에 배치되어 상기 추진프레임에 회전가능하게 조립된 상기 방향키의 회전축을 회전변위시키는 조타용 모터부재를 포함하는 위치제어형 파력 발전 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부유체의 부력을 조절하는 부력조정부를 더 포함하고,
    상기 부력조정부는
    상기 부유체에 설치되는 제1탱크;
    상기 제1탱크의 내부공간에 해수를 채우도록 해수가 유입되는 제1해수유입라인과 연결되는 제1펌프 및
    상기 부유체를 해수면 아래 일정깊이까지 잠수시키도록 1차 제어하는 제1부력조정기를 포함하는 위치제어형 파력 발전 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 부력조정부는
    상기 제1탱크의 외부면에 구비되는 제2탱크;
    상기 제2탱크의 내부에 구비되는 격벽에 의해서 분할된 조정공간에 해수를 채우거나 채워진 해수를 배출하는 제2해수유입라인과 연결되는 제2펌프 및
    상기 제1부력조정기에 의해서 해수면 아래로 잠수된 부유체의 잠수위치를 2차로 상하조절하는 제2부력조정기를 포함하는 위치제어형 파력 발전 장치.
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