KR101548433B1 - Oscillating Water Column Type Wave Energy Harvest - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상기 몸체를 수직의 두 공간으로 나누는 판 형상으로 형성되고, 상기 판 형상의 상단과 양 측단은 상기 몸체와 밀폐되도록 만나고 하단은 상기 몸체의 바닥에서 설정 높이 만큼 절개되어 있으며, 상기 상단 일측에는 터널이 상기 판 형상을 통과하여 상기 두 공간을 연결하도록 형성되는 격벽 상기 터널 내부에 설치되어 상기 터널을 통과하는 공기의 흐름에 의해 구동하는 터빈 및 상기 터빈의 구동에 의해 전기에너지를 생성하는 발전기를 포함하고, 상기 몸체에는 유동성이 좋은 액체와 공기가 채워져 파도에 의해 액체가 두 공간을 이동하면서 공기의 압력이 변화하여 두 공간을 연결하는 터널을 통해 공기가 이동하게 되고 이에 따라 터빈을 구동하여 발전하는 진동 수주형 파력 발전 장치를 제공한다.The upper and the lower ends of the plate meet to be hermetically closed with respect to the body and the lower ends thereof are cut by a set height from the bottom of the body, A partition wall formed in the tunnel to connect the two spaces through the plate shape; a turbine installed in the tunnel and driven by a flow of air passing through the tunnel; and a generator The body is filled with liquid and air having good fluidity, so that the liquid moves in two spaces by the waves, and the pressure of the air is changed to move the air through the tunnel connecting the two spaces. Accordingly, The present invention provides a vibration power type wave power generation device that generates power.

Description

진동 수주형 파력 발전 장치{Oscillating Water Column Type Wave Energy Harvest}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to an Oscillating Water Column Type Wave Energy Harvest

본 발명은 한 쌍의 수직 챔버를 이용하는 진동 수주형 파력 발전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration power type wave power generator using a pair of vertical chambers.

파도를 이용한 발전에는 여러가지 방법이 있는데, 대부분 발전기와 진자 및 기어를 내장한 부표를 만들고 파도에 따라 동요시켜 부표 속 진자의 흔들림 운동을 기어를 통해 회전 운동으로 바꾸고 속도를 올려 발전기를 회전시키는 방식으로 되어 있다. 이러한 방식은 진자의 모멘트 힘에 의해 기어를 회전시켜야 하므로 모멘트 힘이 커지려면 진자의 길이가 길어야 하므로 크기가 커지게 되고 상당한 크기의 파도에서만 동작이 가능한 단점이 있다.There are many ways of generating power using waves. Mostly, there is a buoy with built-in generator, pendulum and gear, and it is shaking according to the waves, so that the swinging motion of the pendulum in the buoy is changed to rotary motion through gears, . In this method, since the gear must be rotated by the moment force of the pendulum, the pendulum needs to be long in order to increase the moment force, and the size of the pendulum is increased.

또한 암벽에 고정시킨 장치에 발전기를 내장하여 파도의 상하 운동에 의해 수차 및 풍차를 회전시키고 이에 의해 발전하는 방식도 있다.There is also a method in which a generator is built in a device fixed on a rock wall, and a water turbine and a windmill are rotated by up and down movement of a wave and power is generated therefrom.

파력 발전의 개요는 입사하는 파도의 에너지를 터빈 등의 원동기의 구동력으로 변환하여 발전하는 방식으로 설치 방법에 따라 부체식(浮體式)과 고정식이 있다. 에너지의 크기에 따른 운동 효율 등을 고려하면 부체식이 바람직하나, 고정식은 설계 및 시공상의 이점이 있으며 방파제 등타 시설물과의 겸용이 용이하고 추출한 에너지의 수송이 용이하다는 이점이 있다. The outline of wave power generation is a method of converting the energy of an incident wave into a driving force of a prime mover such as a turbine and generating electricity. There are a floating type and a fixed type according to the installation method. Considering the kinetic efficiency according to the size of energy, it is preferable that the floating type is advantageous. However, the fixed type is advantageous in designing and construction, easy to use with the breakwater, and easy to transport the extracted energy.

한편, 파력 발전은 파도의 운동 방향에 따라 파의 상하운동, 수평운동 또는 파에 의해 발생하는 수중 압력을 각각 공기, 기계, 또는 수력 에너지로 전환하는 방법으로 크게 나뉠 수 있다. 최근, 영국에서는 주로 부체식 장치가 중ㅇ심이 되어 왔으며 에너지 변환 방법으로는 공기 터빈 방식이 많이 사용되고 있다. 반변 일본에서는 연안 고정식 파력 발전 장치가 많고 변환 방법으로는 기계적 혹은 수력 터빈 방식이 많이 사용되고 있다.On the other hand, wave power generation can be largely divided into a method of converting the underwater pressure generated by up and down motion, horizontal motion or waves of wave into air, mechanical, or hydraulic energy, respectively, according to the direction of wave motion. In recent years, mainly in the United Kingdom, there has been a significant increase in the number of passive devices, and air turbines are widely used as an energy conversion method. On the other hand, there are many coastal stationary wave generators in Japan, and mechanical or hydraulic turbines are widely used as conversion methods.

파력 발전 장치는 파도의 운동에너지를 기계적인 에너지로 변환하는 방식에 따라 여러가지로 분류할 수 있다. 먼저 수면에 떠있는 부체를 파랑의 운도에 의해 상하 또는 회전 운동으로 발전기를 구동시키는 가동 물체형 방식, 파랑의 작용에 의하여 공기실 내의 수위가 변동함에 따라 공기실 내의 공기가 압축/팽창될 때 발생하는 공기의 흐름으로 터빈을 돌려 발전하는 진동수주(oscillating water column)방식, 수중에서 파랑의 수압변동을 흡수하여 공기나 물의 흐름으로 변환하는 수압면형(pressure type) 방식 등 이 있다. Wave power generators can be classified into various types according to the way of converting kinetic energy of wave into mechanical energy. First, a moving object type system in which a generator floating in a water surface is driven up and down or in a rotational motion by a blue lane, and when a water level in an air chamber fluctuates due to wave action, air is compressed / An oscillating water column method in which the turbine is rotated by the air flow, and a pressure type method in which the water pressure fluctuation in the water is absorbed and converted into air or water flow.

파력 발전 장치에는 가동 물체형과 진동 수주형과 월파형이 있다. 가동물체형은 부유식과 잠수식이 있는데, 파도에 의해 고정된 힌지를 중심으로 상하운동이나 shipping 운동을 하는 부유구조물을 사용하는 가동물체형 파력발전 방식은 파랑에너지를 직접적으로 흡수하는 방식이다. 특징은 수립자의 모든 운동을 에너지로 변환될 수 있으므로 효율은 높으며, 방향이 일정할 때는 좋으나 급변할 경우에는 잘 움직이지 않을 가능성이 있다. Wave power generators include movable object types, vibration water molds, and wall waveforms. Movable object type is float type and submerged type. Movable type wave power generation method using floating structure that up and down movement or shipping movement around the hinge fixed by wave is a method of directly absorbing wave energy. The characteristic is high efficiency because all the movement of the creator can be converted into energy, good when the direction is constant, but there is a possibility that it will not move well if it changes rapidly.

진동수주형은 부유식과 고정식 안벽형이 있는데, 파도에 의해 공기실 내의 공기가 왕복 운동하는 것을 이용하는 개념으로 파랑에너지를 공기의 유동으로 변환하고 이것으로 다시 공기 터빈을 사용하여 기계적인 회전으로 변환하는 개념이다. 특징은 구조는 매우 간단하지만 효율이 나쁘다.There are floating type and fixed type wall type, and the concept of using the reciprocating motion of the air in the air chamber by the waves is to convert the wave energy to the air flow and then convert it into the mechanical rotation by using the air turbine to be. Features are very simple in structure, but inefficient.

월파형은 방파제에 설치되는 것으로, 파도 진행방향으로 경사면을 설치하고 파도(wave)에 의하여 해수가 높은 곳으로 이동하도록 하여서 위치에너지를 갖도록 저수한 후, 단차지게 형성된 채널을 이용한 낙차에 의하여 저수조의 하부에 설치한 수차터빈을 돌려 발전하는 방식이다.The wall waveform is installed on the breakwater, and it is installed on the slope in the direction of the wave propagation, and the water is moved to the place where the seawater is high by the wave, and the water is stored so as to have the potential energy. The auric turbine installed at the bottom is rotated to generate electricity.

이상과 같은 파력에너지는 모두가 전력으로 유효하게 이용될 수 있는 것은 아니다. 그러나 최근까지 여러 가지 아이디어가 제안되었고, 현재 실용화되어 있는 것은 대부분 진동수주의 공기터빈 방식이 사용되고 있다.All of the above-mentioned wave energy can not be effectively used as electric power. However, until now, various ideas have been proposed, and most of the currently used air turbine systems have been used.

우리나라에서는 파도에 의한 해면의 승강운동을 피스톤으로 공기의 흐름으로 만들어 공기터빈을 회전시켜서 발전기를 구동한다. 해안에 고정하는 방식은 양끝이 열린 통을 안벽 등에 고정하고, 파랑에 의한 해면의 승강운동에 따라서 공기실 내의 해수면도 승강운동을 하여 공기의 흐름이 생기며, 여기에 밸브를 장치하여 공기터빈 내의 공기흐름을 한 방향으로만 유지할 수도 있다. 바다에 부유시키는 발전방식은 등대에서 이용되는 경우가 대부분으로 파도에 따라서 공기실이 상하로 움직이더라도 공기실 내의 해수면은 그것과 완전히 일치해서 움직이지 않으므로 공기실에서 공기의 흐름이 일어난다. 이 방식은 항로표지 등의 전원으로 실용화되고 있다.In Korea, the air movement of the sea surface by the waves is made by the piston, and the air turbine is rotated to drive the generator. In the method of fixing to the shore, the open barrel of the both ends is fixed to the wall of the seashore, and the sea surface in the air chamber moves up and down according to the ascending and descending movement of the sea surface by the wave. The flow can be maintained in only one direction. The power generation method floating in the sea is mostly used in the lighthouse. Even if the air chamber moves up and down according to the waves, the sea surface in the air chamber completely coincides with it and the air does not move. This method has been put to practical use as a power source for navigation signs and the like.

한편, 자연 재해와 가혹한 바다 날씨를 이겨내는 것은 파력 에너지 하베스트 장치에 대하여 언제나 필수적인 요건이다. 연근해 파력을 이용하는 에너지 하베스팅 장치에 대한 연구가 전 세계적으로 이루어지고 있다. 그 대부분은 더 큰 전력 생성을 위해 많은 비용이 소요되는 복잡하고 큰 사이즈를 갖는다. 다른 문제는 나쁜 날씨 조건에서 최대 효율을 보장할 수 없다는 것이다.On the other hand, overcoming natural disasters and harsh sea weather is always an essential requirement for wave energy harvesting equipment. Research on energy harvesting devices using offshore waves has been conducted worldwide. Most of which are complex and large in size, which is costly for larger power generation. Another problem is that maximum efficiency can not be guaranteed in bad weather conditions.

대한민국 공개 특허 10-2004-0096477 (공개일 : 2004.11.16)Korean Patent Publication No. 10-2004-0096477 (published on November 16, 2004) 대한민국 공개 특허 10-2009-0015263 (공개일 : 2009.02.12)Korean Patent Publication No. 10-2009-0015263 (Publication Date: Feb. 12, 2009) 대한민국 공개 특허 10-2007-0065601 (공개일 : 2007.06.25)Korean Patent Laid-Open No. 10-2007-0065601 (published on June 25, 2007) 미국 특허 등록 US7554216 (공개일 : 2009.06.30)US Patent No. US7554216 (Published on June 30, 2009) 캐나다 공개 특허 CA2286545 (공개일 : 2000년 11월 26일)Canadian Published Patent CA 2286545 (Published on November 26, 2000)

본 발명에 의한 진동 수주형 파력 발전 장치는 열악한 환경 조건을 갖는 해상에서 양식장, 선박, 부유체 등에 용이하게 적용하여 파도에 의해 발생하는 에너지 하베스팅을 할수 있도록 한다. The vibration power type wave power generator according to the present invention can be easily applied to a farm, a ship, a float, and the like in a marine environment having poor environmental conditions to enable energy harvesting caused by waves.

본 발명에 의한 진동 수주형 파력 발전 장치는 신재생 에너지를 이용하므로써 해양 오염을 방지할 수 있고, 환경오염을 방지할 수 있으며, 유지비 또한 최소화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.The vibration power type wave power generator according to the present invention is capable of preventing marine pollution by using renewable energy, preventing environmental pollution, and minimizing maintenance cost.

본 발명에 의한 진동 수주형 파력 발전 장치는 운전경비가 들지않고 배기가스가 배출되지 않으며 파도의 파력에 의한 시스템이 파괴되는 것을 방지하고 에너지 발생 효율을 극대화키는 것을 목적으로 한다.The vibration power type wave power generator according to the present invention is intended to prevent the exhaust gas from being discharged without operating cost, to prevent the system from being damaged by the wave power of waves, and to maximize the energy generation efficiency.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 수주형 파력 발전 장치는 상기 몸체를 수직의 두 공간으로 나누는 판 형상으로 형성되고, 상기 판 형상의 상단과 양 측단은 상기 몸체와 밀폐되도록 만나고 하단은 상기 몸체의 바닥에서 설정 높이 만큼 절개되어 있으며, 상기 상단 일측에는 터널이 상기 판 형상을 통과하여 상기 두 공간을 연결하도록 형성되는 격벽; 상기 터널 내부에 설치되어 상기 터널을 통과하는 공기의 흐름에 의해 구동하는 터빈; 및 상기 터빈의 구동에 의해 전기에너지를 생성하는 발전기를 포함하고, 상기 몸체에는 유동성이 좋은 액체와 공기가 채워지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vibration power type wave power generator comprising: a plate having a shape dividing the body into two vertical spaces; And the lower end is cut at a predetermined height from the bottom of the body, and at one side of the upper end, a tunnel is formed to connect the two spaces through the plate shape. A turbine installed inside the tunnel and driven by a flow of air passing through the tunnel; And a generator for generating electrical energy by driving the turbine, wherein the body is filled with liquid and air having good fluidity.

본 발명에 따르면, 양식장, 선박, 부유체 등 소형 에너지를 필요로 하는 장치에 기존의 기름을 이용한 발전기를 신재생 에너지를 이용한 진동 수주형 파력 발전 장치로 대체하여 환경오염을 방지 할 수 있고, 유지비 또한 최소화 할 수 있을 것으로 예상되며, 해상 환경에 지속적인 전력 공급이 가능하여 환경 모니터링, 통신 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.According to the present invention, it is possible to prevent environmental pollution by replacing an existing oil-based generator with a vibration power type wave power generation device using renewable energy for a device requiring a small energy such as a farm, ship, float, It is also expected to be minimized and can be applied to various fields such as environmental monitoring and communication because it is possible to supply power continuously to the marine environment.

또한, 본 발명에 따르면, 해상환경에 지속적으로 전력 공급을 가능하게 하므로 환경 모니터링, 통신 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to apply power to various fields such as environmental monitoring, communication, and the like because it enables continuous power supply to the marine environment.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 수주형 파력 발전 장치를 개략적으로 나타낸 투시도,
도 2 는 유입되는 파도에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 수주형 파력 발전 장치의 위치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 3은 최고 경사 위치에 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 수주형 파력 발전 장치가 있는 상태를 나타낸 개략도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 수주형 파력 발전 장치를 개략적으로 나타낸 도면, 및
도 6은 웰즈 터빈과 발전기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
1 is a perspective view schematically showing a vibration power type wave power generator according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a schematic view of a position of a vibration power type wave power generator according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a schematic view showing a state in which the vibration power type wave power generator is provided at the maximum inclined position according to the embodiment of the present invention,
4 and 5 are views schematically showing a vibration power type wave power generator according to another embodiment of the present invention, and Fig.
Figure 6 is a schematic representation of a Wells turbine and generator.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 보다 상세히 설명하도록 한다. 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 바람직한 실시 예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 하기 설명에서 구체적인 회로의 구성소자 등과 같은 특정 사항들 없이도, 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.The terms or words used in the present specification and claims are intended to mean that the inventive concept of the present invention is in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain its invention in the best way Should be interpreted as a concept. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced without specific details such as specific circuit components in the following description.

본 발명은 파도 에너지를 전기 에너지로 전환하는 장치에 관한 것으로, 해수면을 부유하는 부체식(浮體式) 진동 수주형(OWC(oscillating water column)) 파력 발전 장치이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 폐쇄형 OWC는 험한 바다 날씨를 견딜 수 있고 낮은 비용과 낮은 관리비용을 염두에 두고 디자인되었다. 본 발명은 전력 생성을 위한 연근해 에너지 하베스트 장치이다. 해상의 보트나 배와 같은 탈것 및 양식장과 같은 해양에 떠있는 물체는 본 발명으로부터 필요한 전기를 생성할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for converting wave energy into electric energy, and is an oscillating water column (OWC) wave power generator in which a sea surface floats. Closed OWCs in accordance with one embodiment of the present invention are designed to withstand harsh sea weather and are designed with low cost and low management costs in mind. The present invention is an offshore energy harvesting device for generating electric power. An object floating in the ocean, such as an offshore boat or boat, and a farm, may generate the electricity necessary from the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 진동 수주형 파력 발전 장치는, 속이 빈 밀폐형 몸체(100)와 상기 몸체(100)를 수직의 두 공간으로 나누는 격벽(110)과 상기 격벽(110) 상단에 형성되고 격벽(110)을 관통하여 상기 두 공간을 연결하는 터널(111), 상기 상기 터널(111)의 길이 방향에 수직으로 설치되어 상기 터널(111)을 통과하는 공기의 흐름에 따라 회전하여 전기를 발생시키는 하나 이상의 터빈(200)과 상기 터빈(200)의 구동에 의해 전기에너지를 생성하는 발전기(300)를 포함한다. The vibration power type wave power generator according to an embodiment of the present invention includes a hollow closed body 100, a partition 110 dividing the body 100 into two vertically spaced spaces, A tunnel 111 penetrating the partition 110 and connecting the two spaces to each other; a vertical wall 111 installed perpendicularly to the longitudinal direction of the tunnel 111 and rotated according to the flow of air passing through the tunnel 111 to generate electricity; And a generator 300 for generating electrical energy by driving the turbine 200. The turbine 200 includes a turbine 200,

몸체(100)는 다각 기둥, 원통형, 구형 또는 타원 구형 밀폐형 쉘(shell)로 형성될 수 있다. 몸체(100) 내부에는 서로 불용성인 기체와 액체가 설정 비율로 채워진다. 기체는 공기, 액체는 물을 포함할 수 있다. The body 100 may be formed as a polygonal columnar, cylindrical, spherical, or elliptic closed shell. Inside the body 100, gas and liquid insoluble in each other are filled with the set ratio. The gas may include air and the liquid may include water.

상기 격벽(110)은 판 형상으로, 격벽(100)의 가장자리가 몸체(100) 내면과 맞닿아 격벽에 의해 몸체(100)의 두 공간이 수밀하게 나누어 진다. 몸체(100)의 내면 바닥과 만나는 격벽(110) 하단부에는 도 1의 dopen으로 표시된 높이만큼 절개되어 관통공이 형성된다. 또한, 격벽(110)의 상단 일측에는 격벽을 관통하는 관통로인 터널(111)이 설치된다.The partition wall 110 is in the shape of a plate and the edge of the partition wall 100 is in contact with the inner surface of the body 100 so that the two spaces of the body 100 are watertightly divided by the partition wall. The bottom of the partition wall 110, which meets the inner bottom surface of the body 100, is cut at a height indicated by d open in FIG. 1 to form a through hole. In addition, a tunnel 111, which is a through-path passing through the partition wall, is provided at an upper end of the partition 110.

도 5 및 도 6에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의하면 상기 몸체(100)를 해수면에 부유시키는 부유부(400)를 추가로 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 5 and 6, according to another embodiment of the present invention, it is possible to further include a floating part 400 floating the body 100 on the sea surface.

터빈(200)은 웰스 터빈(WELLS TURBINE)을 사용할 수 있다. 도 6은 웰스 터빈과 발전기를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6에 도시되는 바와 같이, 웰스 터빈은 블레이드 날개의 대칭성으로 인해 양방향 공기 흐름에도 일정 방향을 유지할 수 있다. 공기압의 변화에 의해 웰스터빈(10)의 로터(11)가 회전하게 되며, 웰스터빈(10)과 전기적으로 연결된 발전기를 통해 전력을 생산하게 된다. 웰스 터빈(10)은 공기의 유동 방향이 바뀌어도 한 방향으로 회전 가능하다. 도 5의 실시예에서, 격벽(110)을 관통하여 격벽(110) 상단에 설치되는 터널(111)에는 화살표로 표시되는 공기 흐름에 대하여 블레이드의 회전면이 수직이 되도록 터빈(200)이 설치된다. 웰스 터빈을 적용할 경우, 터빈(200)을 통과하는 공기 흐름의 방향이 변경되더라도, 터빈(200)의 로터가 일정 방향으로 회전하여 발전기를 통해 전기에너지를 생성할 수 있다. 공기의 흐름은 몸체(100)가 도 5에 도시되는 바와 같이 왼쪽으로 기울어지면 몸체(100) 내부의 액체의 수면은 도 5의 수평선을 유지하므로 몸체(100)를 기준으로 몸체(100) 내부에서는 액체의 수면이 최고 tanθ 만큼 상승하고 그 만큰 좌측 공간에 액체의 부피가 증가하게 되고 이에 따라 도시되는 화살표 방향으로 공기가 이동하게 된다. 반대로, 몸체(100)가 도 5와는 달리 오른쪽으로 기울어지면 도 5의 화살표 방향과 반대 방향으로 공기가 이동하게 된다. 즉, 몸체(100)가 해수면에서 기울어지는 방향에 따라 공기가 격벽(110)에 의해 나뉘어진 공간 양쪽을 터널(111)을 통해 상호 이동하므로 공기 흐름의 방향이 변화되는데, 이와 같이 공기 흐름이 변화하더라도 웰스 터빈을 적용하는 본 발명의 터빈(200)은 일정 방향으로 구동할 수 있게 된다.The turbine 200 may use a well turbine (WELLS TURBINE). 6 is a schematic view of a well turbine and a generator. As shown in FIG. 6, the well turbine can maintain a constant direction in the bidirectional air flow due to the symmetry of the blade blades. The rotor 11 of the well turbine 10 is rotated by the change of the air pressure and the power is produced through the generator electrically connected to the well turbine 10. [ The well turbine 10 is rotatable in one direction even if the air flow direction is changed. In the embodiment of FIG. 5, the turbine 200 is installed in the tunnel 111 installed at the upper end of the partition 110 through the partition 110 so that the rotating surface of the blade is perpendicular to the air flow indicated by the arrow. When the wells turbine is applied, the rotor of the turbine 200 rotates in a certain direction to generate electrical energy through the generator even if the direction of the airflow passing through the turbine 200 is changed. 5, when the body 100 is tilted to the left as shown in FIG. 5, the water surface of the liquid inside the body 100 maintains the horizontal line of FIG. 5, so that the inside of the body 100 with respect to the body 100 The surface of the liquid rises by the maximum tan &thetas; and the volume of the liquid increases in the all-left space, so that the air moves in the direction of the arrow shown. Conversely, when the body 100 is tilted to the right, unlike FIG. 5, the air moves in a direction opposite to the arrow direction of FIG. That is, the direction of the air flow changes because the air moves through the tunnel 111 through both sides of the space divided by the partition 110 according to the direction in which the body 100 is tilted at sea level, The turbine 200 of the present invention applying the well turbine can be driven in a certain direction.

몸체(100) 내부에는 액체와 기체가 일정 비율로 채워진다. 비중에 따라 액체는 아래에 기체는 위에 위치하게 된다. 따라서, 액체는 판 형상의 격벽(110) 하단부가 절개되어 형성되는 관통공을 통해 이동하고, 기체는 격벽(110)을 관통하는 관통로인 터널(111)을 통해 격벽(110)에 의해 나뉘어진 양 공간 사이를 이동할 수 있다. 해상에 부유하는 몸체(100)는 파도, 파랑 등을 만나면 몸체(100)가 기울게 되고, 몸체(100)가 기울더라도 몸체(100) 내부의 액체는 해수면과 수평하게 유지되므로 몸체(100)가 기우는 것에 따라 액체가 격벽(110) 하단부가 절개된 관통공을 통해 일측 공간에서 타측 공간으로 이동하게 된다. 즉, 도 5와 같이 기울어질 경우, 몸체(100) 내부에서 액체의 높이가 몸체(100)를 기준으로 상승하게 되므로 액체는 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하고, 기체는 도 5의 화살표의 방향과 같이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동하게 된다. 액체가 좌측 공간으로 이동하면, 액체 위에 위치하는 기체의 압력이 커지면 격벽 상단의 터널(111)을 통해 기체가 우측 공간 이동하게 되고, 액체가 우측 공간으로 이동하면, 기체는 터널(111)을 통해 좌측 공간으로 이동하게 된다. 기체가 터널(111)을 통과하면 터널(111) 내에 공기의 이동 방향에 수직으로 설치된 터빈(200)이 구동하게 되고, 터빈(200)의 구동에 따라 발전기(300)가 전기 에너지를 생성하게 된다.Inside the body 100, liquid and gas are filled at a certain rate. Depending on the specific gravity, the liquid is located below and the gas above. Accordingly, the liquid moves through the through hole formed by cutting the lower end of the plate-like partition 110, and the gas is divided by the partition 110 through the tunnel 111, which is a through-path passing through the partition 110 It is possible to move between both spaces. When the body 100 is tilted when waves or waves are encountered, the liquid in the body 100 is kept horizontal with the sea surface even if the body 100 is tilted, The liquid is moved from one space to the other space through the penetrating hole where the lower end of the partition 110 is cut. 5, the height of the liquid in the body 100 rises on the basis of the body 100, so that the liquid moves from right to left, and the gas flows to the left side To the right. When the liquid moves to the left space, when the pressure of the gas located on the liquid increases, the gas moves rightward through the tunnel 111 at the upper end of the partition wall. When the liquid moves to the right space, And moves to the left space. When the gas passes through the tunnel 111, the turbine 200 installed in a direction perpendicular to the moving direction of the air is driven in the tunnel 111, and the generator 300 generates electric energy according to the driving of the turbine 200 .

도 2는 파도에 따른 발전 장치의 위치를 나타낸 도면으로, 도면을 참조하여 설명하면, 도 2에서 5개의 장치가 파도 상에 부유해 있다. 파란 곡선은 각각 t1,t2,t3,t4,t5에서 파면을 나타낸 선이다. 장치는 파면에 따라 t1에는 수평상태에서 점점 기울어져 t5에 다시 수평 상태로 돌아오게 된다. t1에서 t5 까지 동안 몸체(100) 내부의 액체는 일측 공간에서 타측 공간으로 이동했다가 다시 타측 공간에서 일측 공간으로 돌아오게 된다. Fig. 2 is a view showing the position of a power generator according to waves. Referring to Fig. 2, five devices are floated on a wave in Fig. The blue curves are the lines representing the wavefronts at t 1 , t 2 , t 3 , t 4 , and t 5 , respectively. The device tilts at t 1 horizontally and tilts back to t 5 according to the wavefront. the liquid inside the body 100 moves from one space to the other space, and then returns to the one space from the other space from t 1 to t 5 .

도 3(a)의 삼각형을 t1에서 t3 동안 움직인 액체를 나타낸다고 하면, 기울어진 각도는 θ이고, tanθ(t)= b(t)/a 라 할 수 있다.Assuming that the triangle shown in Fig. 3 (a) is a liquid moving from t 1 to t 3 , the tilted angle is θ and tan θ (t) = b (t) / a.

그러면, b(t)=a tanθ(t)이다.Then, b (t) = a tan? (T).

여기서, a=l/2 일측 공간의 길이,Here, a = l / 2, the length of one side space,

b(t)는 공간 내부의 순간 파고,b (t) is the instantaneous wave inside the space,

θ(t)는 기울임 각도,[theta] (t) is the tilt angle,

T는 파도의 주기,T is the period of the wave,

Φ는 파도의 경사각도,Φ is the inclination angle of the wave,

d는 몸체의 높이,d is the height of the body,

A1은 액체의 삼각형 부분의 면적,A 1 is the area of the triangular part of the liquid,

υ1는 액체 표면 위의 공기의 속도, 1 υ is the velocity of the air above the liquid surface,

A2는 터빈 로터의 면적,A 2 is the area of the turbine rotor,

υ2는 터빈 로터에서 공기 통과 속도,υ 2 is the air passing speed in the turbine rotor,

L은 액체 파장,L is the liquid wavelength,

χ는 주기 T/4 동안 수평 거리,χ is the horizontal distance during the period T / 4,

H는 파고,H digging,

rt는 터빈 로터의 반지름이고,rt is the radius of the turbine rotor,

ρ는 기체의 밀도일 때,When ρ is the density of the gas,

다시 도3(a)를 참조하면,Referring again to Figure 3 (a)

Figure 112013116466844-pat00001
Figure 112013116466844-pat00001

=1/2a2tanφ (도 3(b)에서)= 1 / 2a 2 tan? (In Fig. 3 (b)

도 3(b)를 참조하면, 장치는 t3에서 최대 경사각을 가지게 된다.Referring to FIG. 3 (b), the device has a maximum tilt angle at t 3 .

(t3-t1)=T/4 (t 3 -t 1) = T / 4

장치가 최대 경사각 위치에 있을 경우, 내부의 액체는 T/4 동안 거리 b=d/2 가로 지른다.If the device is at the maximum tilt position, the liquid inside will traverse the distance b = d / 2 during T / 4.

그러므로 t=T/4, b(t)=b 일때;Therefore, when t = T / 4, b (t) = b;

Figure 112013116466844-pat00002
Figure 112013116466844-pat00002

Figure 112013116466844-pat00003
Figure 112013116466844-pat00003

평균 터널 통과 공기 속도는

Figure 112013116466844-pat00004
이다.The average tunnel through air velocity
Figure 112013116466844-pat00004
to be.

또한, 연속성 공식에서Also, in the continuity formula

A1υ1 = A2υ2 이다A 1 υ 1 = A 2 υ 2

다시 도3(b)에서,3 (b) again,

x= L/4x = L / 4

Figure 112013116466844-pat00005
이다.
Figure 112013116466844-pat00005
to be.

그래서 로터에서 통과 기체의 속도는 So the velocity of the passing gas in the rotor is

Figure 112013116466844-pat00006
Figure 112013116466844-pat00006

Figure 112013116466844-pat00007
이다.
Figure 112013116466844-pat00007
to be.

그러므로 터빈에서 생성 가능한 전력은Therefore, the power that can be generated by the turbine

Figure 112013116466844-pat00008
이다.
Figure 112013116466844-pat00008
to be.

상기 수학식으로부터 출력되는 전력은 몸체의 공간 치수와 터빈 반지름 및 파도의 주기에 좌우된다는 것을 알 수 있다.It can be seen that the power output from the above equation depends on the spatial dimensions of the body, the turbine radius and the period of the waves.

해상환경에서 전력을 육지로부터 전달 받기 어려운 양식장, 선박, 부유체 등 육지에서 수행할 수 있는 모든 장치를 활용하는 분야에서 사용될 수 있다.It can be used in the field of utilizing all the devices that can be performed on land, such as farms, ships, floats, etc., which are difficult to receive power from the land in marine environment.

파도에 의해 한 쌍의 수직 챔버에 물이 유입되고 유출되는 과정을 반복하면서 내부 공기가 흡출관을 통해서 기존의 OWC(Oscillating Water Column) 보다 2배 정도 강한 공기의 흐름을 발생시키게 된다. 이렇게 발생된 공기의 흐름을 활용하여 터빈(200)을 돌려 발전기(300)를 구동시킨다. 터빈(200)은 복수개 사용할 수 있다.Water circulates and flows out into a pair of vertical chambers by the waves, and the internal air generates a flow of air twice as strong as that of the existing OWC (Oscillating Water Column) through a draft tube. The generator 300 is driven by rotating the turbine 200 using the air flow thus generated. A plurality of turbines 200 may be used.

상기와 같이 구성된 As described above,

열악한 환경조건을 갖는 해상에서 양식장 및 선박 등 소형 에너지를 필요로 하는 환경에 많은 유지비가 드는 발전기를 저비용 및 유지비가 없는 발전장치를 활용함으로써 해상에서 적용할 수 없었던 다양한 서비스를 창출할 수 있을 것으로 예상된다.It is anticipated that it will be possible to create a variety of services that could not be applied at sea by using low-cost and maintenance-free power generators, which have a lot of maintenance costs in environments that require small energy such as aquaculture and ships in the sea with poor environmental conditions. do.

100 : 몸체 110 : 격벽
111 : 터널 200 : 터빈
300 : 발전기 400 : 부유부
100: Body 110:
111: Tunnel 200: Turbine
300: generator 400: floating part

Claims (4)

진동 수주형 파력 발전 장치에 있어서,
속이 빈 밀폐형 몸체;
상기 몸체를 수직의 두 공간으로 나누는 판 형상으로 형성되고, 상기 판 형상의 가장자리가 상기 몸체의 내면과 맞닿아 두 공간이 각각 밀폐되도록 설치되고 하단부에는 상기 몸체의 바닥면에서 설정 높이 만큼 절개되어 관통공이 형성되는 격벽;
상기 격벽의 상단 일측을 관통하여 설치되는 관통로인 터널;
상기 터널 내부에 상기 터널을 통과하는 공기 흐름에 수직으로 설치되어 상기 터널을 통과하는 공기의 흐름에 의해 구동하는 터빈; 및
상기 터빈의 구동에 의해 전기에너지를 생성하는 발전기를 포함하고,
상기 몸체 내부에 서로 불용성인 액체와 기체가 설정 비율로 채워지는 진동 수주형 파력 발전 장치.
A vibration power type wave power generator comprising:
A hollow enclosed body;
The plate-shaped edge is in contact with the inner surface of the body to seal the two spaces. The lower end of the plate-shaped body is cut at a predetermined height from the bottom surface of the body, A partition wall in which a ball is formed;
A tunnel which is a through-hole provided through one side of an upper end of the partition;
A turbine installed inside the tunnel perpendicularly to an air flow passing through the tunnel and driven by a flow of air passing through the tunnel; And
And a generator for generating electric energy by driving the turbine,
Wherein a liquid and a gas insoluble in each other are filled in the body at a predetermined ratio.
제 1 항에 있어서,
상기 터빈은 웰스 터빈(WELLS TUBINE)인 진동 수주형 파력 발전 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the turbine is a well turbine (WELLS TUBINE).
제 1 항에 있어서,
상기 몸체를 해면에 뜨게 만드는 부유부를 추가로 포함하는 진동 수주형 파력 발전 장치.
The method according to claim 1,
And a floating portion for floating the body on the sea surface.
제 1 항에 있어서,
상기 몸체는 다각 기둥, 구, 또는 타원구체 중 선택된 어느 하나인 진동 수주형 파력 발전 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the body is any one selected from a polygonal column, a sphere, and an elliptic sphere.
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