KR101629222B1 - 수면파고 발전시스템 - Google Patents

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KR101629222B1
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
    • Y02E10/38—

Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 주기적으로 생성 및 소멸되는 파도의 파력을 이용하여 상하 수직 운동에너지를 회전운동 에너지형태로 변환시켜 발전부를 통해 전력을 생산하는 수면파고 발전시스템에 있어서, 지면에 설치된 지지구조물; 상기 지지구조물에 수직으로 세워지는 프레임; 수면에 접하는 다수개의 블럭; 상기 블럭과 블럭이 서로 연결되는 상호 연결부재; 상기 블럭과 체결되어 상기 수면으로부터 수직방향으로 구비되고, 외측면에 톱니가 형성되며, 상기 파도에 의해 상기 프레임의 상부로 상하이동되는 다수개의 상하이동축; 상기 프레임의 상부에 구비되고, 상기 상하이동축의 톱니와 치합되어 회전됨에 따라, 상기 상하이동축의 상하 운동에너지를 회전 운동에너지로 변환시키는 회전기어; 상기 회전기어와 회전가능하게 결합된 회전축; 및 상기 회전축의 일측에 결합되어, 상기 회전축의 회전 운동에너지를 통해 전력을 생산하는 발전부;를 포함하고, 상호 연결부재는, 불규칙한 파도에 대해서 각 블럭이 상호 유기적인 동작을 할 수 있다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 블럭을 다수개 설치하여 불규칙한 파도의 에너지를 규칙화하고, 지속성을 확보할 수 있으며, 블럭이 움직임에 따라 에너지를 생산할 수 있는 수면파고 발전시스템을 제공할 수 있다.

Description

수면파고 발전시스템{wave height power system}
본 발명은 수면파고 발전시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불규칙한 파도 에너지를 규칙화하여 발전효율을 향상시킬 수 있는 수면파고 발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 파력발전이란 파도에 의해 수면이 주기적으로 상하운동을 하면, 물 입자가 전후로 움직이는데, 이 운동을 에너지 변환장치를 통하여 전기에너지로 변환시키는 것을 일컫는다.
그러나, 파도의 불규칙한 힘을 직접 이용하기 때문에 해상 상태에 따라 발전 효율이 낮아질 수 있고, 더욱이 잔잔한 해상조건에서는 발전효율이 급격히 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 파력발전의 구조물이 한대만 설치되어 있는 경우가 대부분인데, 이와 같은 경우는 발전의 지속성이 떨어져 발전소 건립에 제한되는 문제점이 있었다.
삭제
대한민국 등록특허 등록번호 제10-1411502호
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 블럭과 블럭을 상호 연결부재로 서로 체결하여 불규칙한 파도에 대해서 각 블럭이 상호 유기적인 동작을 할 수 있음으로써, 블럭을 다수개 설치하여 불규칙한 파도의 에너지를 규칙화하고, 지속성을 확보할 수 있으며, 블럭이 움직임에 따라 에너지를 생산할 수 있는 수면파고 발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은, 블럭과 체결되어 수면으로부터 수직방향으로 상하이동축이 구비되고, 상하이동축이 상하이동됨에 따라 상하 운동에너지를 회전 운동에너지로 변환하는 회전기어가 구비되고, 회전기어와 일체로 회전되는 회전축으로 회전력이 전달되면 전력을 생산하는 발전부가 구비됨으로써, 파도의 수평 및 수직 운동에너지를 활용하여 전력을 생산할 수 있으며, 저비용으로 설비가능하여 경제적인 수면파고 발전시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 주기적으로 생성 및 소멸되는 파도의 파력을 이용하여 상하 수직 운동에너지를 회전운동 에너지형태로 변환시켜 발전부를 통해 전력을 생산하는 수면파고 발전시스템에 있어서, 지면에 설치된 지지구조물; 상기 지지구조물에 수직으로 세워지는 프레임; 수면에 접하는 다수개의 블럭; 상기 블럭과 블럭이 서로 연결되는 상호 연결부재; 상기 블럭과 체결되어 상기 수면으로부터 수직방향으로 구비되고, 외측면에 톱니가 형성되며, 상기 파도에 의해 상기 프레임의 상부로 상하이동되는 다수개의 상하이동축; 상기 프레임의 상부에 구비되고, 상기 상하이동축의 톱니와 치합되어 회전됨에 따라, 상기 상하이동축의 상하 운동에너지를 회전 운동에너지로 변환시키는 회전기어; 상기 회전기어와 회전가능하게 결합된 회전축; 및 상기 회전축의 일측에 결합되어, 상기 회전축의 회전 운동에너지를 통해 전력을 생산하는 발전부;를 포함한다.
그리고 상기 블럭은, 상부에 링 형상의 고리가 형성되고, 상기 상하이동축은, 상기 고리가 결합되는 결합공이 형성된다.
또한, 상기 블럭은, 부력체이면서 하측면이 평면으로 형성되고, 상부면이 돔형상이나, 다각면체로 형성된다.
삭제
또한, 상기 블럭과 블럭을 연결하여 상기 블럭들의 위치를 고정시키는 가변고정부재;를 더 포함하고,상기 가변고정부재는, 상기 블록들이 파도에 의해 상하이동됨에 따라 각 블록들의 직선거리가 변함에 따라 상기 거리변화에 대응되는 길이조절부;를 포함한다.
그리고 상기 길이조절부는, 일단이 상기 블럭의 일측에 힌지결합되고 타단이 개구되어 내부에 삽입홈이 형성되며, 외측면에 길이방향으로 상기 삽입홈이 관통된 가이드홈이 형성된 제1조절부재와, 상기 블럭의 일측과 마주하는 다른 블럭의 일측에 일단이 힌지결합되고, 타단이 상기 삽입홈에 삽입되고, 상기 가이드홈에 돌출되는 가이드돌기가 형성된 제2조절부재를 포함하고, 상기 제1조절부재의 삽입홈에 제2조절부재가 삽입되고 토출되며 길이조절이 이루어지되, 가이드돌기가 가이드홈을 따라 이동되어 길이방향으로 길이조절이 이루어진다.
또한, 상기 프레임의 하측면에 구비되어, 상기 상하이동축이 상하이동할 때, 수직방향으로 이동될 수 있도록 가이드한 가이드관;을 더 포함한다.
그리고 상기 회전기어는, 상기 회전축의 길이방향으로 일정간격 이격된 다수개의 상하이동축의 양측에 각각 치합되는 제1회전기어와 제2회전기어를 포함하고, 상기 회전축은, 길이방향으로 다수개 구비된 제1회전기어와 연결되어 회전되는 제1회전축과, 길이방향으로 다수개 구비된 제2회전기어를 연결되어 회전되는 제2회전축을 포함한다.
또한, 상기 제1회전기어와 제1회전축 사이와, 상기 제2회전기어와 제2회전축 사이에 구비되어, 상기 제1회전기어의 일방향으로만 회전되는 회전력을 제1회전축으로 전달하고, 상기 제2회전기어의 일방향으로만 회전되는 회전력을 제2회전축으로 전달하는 동력전달클러치;를 더 포함하고, 상기 동력전달클러치는, 상기 회전축의 길이방향에 구비된 다수개의 상하이동축마다 상하이동되는 높낮이에 따라 상하 운동에너지가 개별적으로 전달될 수 있도록 일방향으로만 회전된다.
그리고 상기 제1회전축과 제2회전축의 끝단에 각각 결합된 제1회전기어와 제2회전기어의 사이에 치합되어 일방향으로만 회전되고, 상기 제1회전기어와 제2회전기어의 일방향 회전 운동에너지를 상기 발전부로 전달하는 발전부선행기어;를 더 포함한다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 블럭을 다수개 설치하여 불규칙한 파도의 에너지를 규칙화하고, 지속성을 확보할 수 있으며, 블럭이 움직임에 따라 에너지를 생산할 수 있는 수면파고 발전시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 블럭과 체결되어 수면으로부터 수직방향으로 상하이동축이 구비되고, 상하이동축이 상하이동됨에 따라 상하 운동에너지를 회전 운동에너지로 변환하는 회전기어가 구비되고, 회전기어와 일체로 회전되는 회전축으로 회전력이 전달되면 전력을 생산하는 발전부가 구비됨으로써, 파도의 수평 및 수직 운동에너지를 활용하여 전력을 생산할 수 있으며, 저비용으로 설비가능하여 경제적인 수면파고 발전시스템을 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 수면파고 발전시스템을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 수면파고 발전시스템을 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
먼저, 수면파고 발전시스템이란 주기적으로 생성 및 소멸되는 파도의 파력을 이용하여 상하 수직 운동에너지를 회전운동 에너지형태로 발전부를 통해 전력을 생산시키는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 수면파고 발전시스템을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 수면파고 발전시스템을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 수면파고 발전시스템을 나타낸 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 수면파고 발전시스템은 지지구조물(10), 프레임(20), 블럭(30), 상호 연결부재, 상하이동축(40), 회전기어, 회전축 및 발전부(70)를 포함한다.
지지구조물(10)은 지면에 설치된다. 이때, 지면은 수중의 바닥면일 수 있다.
프레임(20)은 지지구조물(10)에 수직으로 세워진다. 또한, 프레임(20)은 지지구조물(10)에 각각 구비되는 기둥과 기둥의 상부에 평평하게 형성되어 후술할 회전기어가 설치되는 설치판을 포함할 수 있다.
블럭(30)은 수면에 접한다. 이때, 블럭(30)은 다수개로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 블럭(30)은 상부에 링 형상의 고리(31)가 형성된다.
그리고, 블럭(30)은 부력체이면서 하측면이 평면으로 형성되고, 상부면이 돔형상이나, 다각면체로 형성된다. 또한, 블럭(30)의 내부는 빈 중공형상으로 형성될 수 있다.
상하이동축(40)은 블럭(30)과 체결되어 상기 수면으로부터 수직방향으로 구비되고, 외측면에 톱니(42)가 형성되며, 파도에 의해 상기 프레임(20)의 상부로 상하이동된다.
이때, 상하이동축(40)은 블럭(30)에 대응되게 다수개로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상하이동축(40)은 상술한 블럭(30)의 고리(31)가 결합되는 결합공(41)이 형성된다.
그리고. 상하이동축(40)은 양측면에 톱니(42)가 각각 형성될 수 있다.
회전기어는 프레임(20)의 상부에 구비되고, 상하이동축(40)의 톱니(42)와 치합되어 회전됨에 따라, 상하이동축(40)의 상하 운동에너지를 회전 운동에너지로 변환시킨다.
이때, 회전기어는, 제1회전기어(50)와 제2회전기어(51)를 포함한다.
제1회전기어(50)와 제2회전기어(51)는 회전축의 길이방향으로 일정간격 이격된 다수개의 상하이동축(40)의 양측에 각각 치합된다.
즉, 제1회전기어(50)는, 일정간격 이격된 다수개의 상하이동축(40)의 일측에 구비되고, 제1회전축(60)으로 연결된다.
또한, 제2회전기어(51)는, 일정간격 이격된 다수개의 상하이동축(40)의 타측에 구비되고, 제2회전축(61)으로 연결된다.
여기서, 제1회전기어(50)와 제2회전기어(51)는 상하이동축(40)이 상하이동함에 따라 회전방향이 동일하게 회전된다. 즉, 상하이동축(40)이 상부로 이동되면 제1회전기어(50)만 일방향으로 회전되고, 하부로 이동되면 제2회전기어(51)만 일방향으로 회전될 수 있도록 구비된다.
회전축은 회전기어와 회전가능하게 결합된다.
이때, 회전축은 제1회전축(60)과 제2회전축(61)을 포함한다.
제1회전축(60)은 길이방향으로 다수개 구비된 제1회전기어(50)와 연결되어 회전된다.
제2회전축(61)은 길이방향으로 다수개 구비된 제2회전기어(51)를 연결되어 회전된다.
여기서, 제1회전축(60)과 제2회전축(61)은 일방향으로만 회전된다.
발전부(70)는 회전축의 일측에 결합되어 회전축의 회전 운동에너지를 통해 전력을 생산한다.
상호 연결부재는 블럭과 블럭이 서로 연결된다.
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또한, 상호 연결부재는 길이조절부(100)를 포함한다.
길이조절부(100)는, 블럭(30)과 블럭(30)을 연결하여 블럭(30)들의 위치를 고정시키며, 블록들이 파도에 의해 상하이동될 때 각 블록들의 직선거리가 변함에 따라 직선거리의 변화에 대응되게 길이가 조절된다.
이때, 길이조절부(100)는 제1조절부재(101)와, 제2조절부재(104)를 포함한다.
제1조절부재(101)는 일단이 블럭(30)의 일측에 힌지결합되고 타단이 개구되어 내부에 삽입홈(102)이 형성되며, 외측면에 길이방향으로 삽입홈(102)이 관통된 가이드홈(103)이 형성된다.
제2조절부재(104)는 블럭(30)의 일측과 마주하는 다른 블럭(30)의 일측에 일단이 힌지결합되고, 타단이 삽입홈(102)에 삽입되고, 가이드홈(103)에 돌출되는 가이드돌기(105)가 형성된다.
즉, 제1조절부재(101)의 삽입홈(102)에 제2조절부재(104)가 삽입되고 토출되며 길이조절이 이루어지되, 가이드돌기(105)가 가이드홈(103)을 따라 이동되어 길이방향으로 길이조절이 이루어진다.
또한, 프레임(20)의 기둥을 연결하는 연결부재가 구비되고, 연결부재와 인접한 블럭(30)의 외측면은, 길이조절부(100)재로 연결된다.
또한, 본 발명에 따른 수면파고 발전시스템은 가이드관(110)을 더 포함한다.
가이드관(110)은 프레임(20)의 하측면에 구비되어, 상하이동축(40)이 상하이동할 때, 수직방향으로 이동될 수 있도록 가이드한다.
또한, 본 발명에 따른 수면파고 발전시스템은 동력전달클러치(120)를 더 포함한다.
동력전달클러치(120)는 제1회전기어(50)와 제1회전축(60) 사이와, 제2회전기어(51)와 제2회전축(61) 사이에 구비되어, 제1회전기어(50)의 일방향으로만 회전되는 회전력을 제1회전축(60)으로 전달하고, 제2회전기어(51)의 일방향으로만 회전되는 회전력을 제2회전축(61)으로 전달한다.
이때, 동력전달클러치(120)는 회전축의 길이방향에 구비된 다수개의 상하이동축(40)마다 상하이동되는 높낮이에 따라 상하 운동에너지가 개별적으로 전달될 수 있도록 일방향으로만 회전된다.
따라서, 동력전달클러치(120)는 다수개의 상하이동축(40)마다 다른 상하 운동에너지를 개별적으로 전달받되, 일방향으로 회전되어 일방향의 회전력을 회전축에 전달하게 되어 회전축의 용이한 회전이 이루어지도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 수면파고 발전시스템은 발전부선행기어(130)를 더 포함한다.
발전부선행기어(130)는 제1회전축(60)과 제2회전축(61)의 끝단에 각각 결합된 제1회전기어(50)와 제2회전기어(51)의 사이에 치합되어 일방향으로만 회전되고, 제1회전기어(50)와 제2회전기어(51)의 일방향 회전 운동에너지를 발전부(70)로 전달한다.
즉, 제1회전축(60)과 제2회전축(61)의 회전력을 발전부선행기어(130)가 전달받아 발전부(70)로 전달함으로써, 회전축마다 발전부(70)를 구비하지 않아도 되며, 그에 따른 설비비용을 줄일 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 지지구조물 20: 프레임
30: 블럭 31: 고리
40: 상하이동축 41: 결합공
42: 톱니 50: 제1회전기어
51: 제2회전기어 60: 제1회전축
61: 제2회전축 70: 발전부
100: 길이조절부 101: 제1조절부재
102: 삽입홈 103: 가이드홈
104: 제2조절부재 105: 가이드돌기
110: 가이드관 120: 동력전달클러치
130: 발전부선행기어

Claims (10)

  1. 주기적으로 생성 및 소멸되는 파도의 파력을 이용하여 상하 수직 운동에너지를 회전운동 에너지형태로 변환시켜 발전부를 통해 전력을 생산하는 수면파고 발전시스템에 있어서,
    지면에 설치된 지지구조물;
    상기 지지구조물에 수직으로 세워지는 프레임;
    수면에 접하는 다수개의 블럭;
    상기 블럭과 블럭이 서로 연결되는 상호 연결부재;
    상기 블럭과 체결되어 상기 수면으로부터 수직방향으로 구비되고, 외측면에 톱니가 형성되며, 상기 파도에 의해 상기 프레임의 상부로 상하이동되는 다수개의 상하이동축;
    상기 프레임의 상부에 구비되고, 상기 상하이동축의 톱니와 치합되어 회전됨에 따라, 상기 상하이동축의 상하 운동에너지를 회전 운동에너지로 변환시키는 회전기어;
    상기 회전기어와 회전가능하게 결합된 회전축; 및
    상기 회전축의 일측에 결합되어, 상기 회전축의 회전 운동에너지를 통해 전력을 생산하는 발전부;를 포함하는 수면파고 발전시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블럭은, 상부에 링 형상의 고리가 형성되고,
    상기 상하이동축은, 상기 고리가 결합되는 결합공이 형성된 것을 특징으로 하는 수면파고 발전시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 블럭은,
    부력체이면서 하측면이 평면으로 형성되고, 상부면이 돔형상이나, 다각면체로 형성된 것을 특징으로 하는 수면파고 발전시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 상호 연결부재는,
    상기 블럭과 블럭을 연결하여 상기 블럭들의 위치를 고정시키며, 상기 블록들이 파도에 의해 상하이동될 때 각 블록들의 직선거리가 변함에 따라 상기 직선거리의 변화에 대응되게 길이가 조절되는 길이조절부;를 포함하는 수면파고 발전시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 길이조절부는,
    일단이 상기 블럭의 일측에 힌지결합되고 타단이 개구되어 내부에 삽입홈이 형성되며, 외측면에 길이방향으로 상기 삽입홈이 관통된 가이드홈이 형성된 제1조절부재와,
    상기 블럭의 일측과 마주하는 다른 블럭의 일측에 일단이 힌지결합되고, 타단이 상기 삽입홈에 삽입되고, 상기 가이드홈에 돌출되는 가이드돌기가 형성된 제2조절부재를 포함하고,
    상기 제1조절부재의 삽입홈에 제2조절부재가 삽입되고 토출되며 길이조절이 이루어지되, 가이드돌기가 가이드홈을 따라 이동되어 길이방향으로 길이조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 수면파고 발전시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프레임의 하측면에 구비되어, 상기 상하이동축이 상하이동할 때, 수직방향으로 이동될 수 있도록 가이드한 가이드관;을 더 포함하는 수면파고 발전시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회전기어는, 상기 회전축의 길이방향으로 일정간격 이격된 다수개의 상하이동축의 양측에 각각 치합되는 제1회전기어와 제2회전기어를 포함하고,
    상기 회전축은, 길이방향으로 다수개 구비된 제1회전기어와 연결되어 회전되는 제1회전축과, 길이방향으로 다수개 구비된 제2회전기어를 연결되어 회전되는 제2회전축을 포함하는 수면파고 발전시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1회전기어와 제1회전축 사이와, 상기 제2회전기어와 제2회전축 사이에 구비되어, 상기 제1회전기어의 일방향으로만 회전되는 회전력을 제1회전축으로 전달하고, 상기 제2회전기어의 일방향으로만 회전되는 회전력을 제2회전축으로 전달하는 동력전달클러치;를 더 포함하고,
    상기 동력전달클러치는,
    상기 회전축의 길이방향에 구비된 다수개의 상하이동축마다 상하이동되는 높낮이에 따라 상하 운동에너지가 개별적으로 전달될 수 있도록 일방향으로만 회전되는 것을 특징으로 하는 수면파고 발전시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1회전축과 제2회전축의 끝단에 각각 결합된 제1회전기어와 제2회전기어의 사이에 치합되어 일방향으로만 회전되고, 상기 제1회전기어와 제2회전기어의 일방향 회전 운동에너지를 상기 발전부로 전달하는 발전부선행기어;를 더 포함하는 수면파고 발전시스템.
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