KR101638734B1 - 파력발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 파력발전기에 관한 것으로서, 구형의 부력체 및 부력체 저면에 성형된 중심균형부를 구비하고 있어, 다방향으로부터 부력체에 전달되는 충격을 최소화할 수 있어, 부력체의 훼손을 방지하고 파력에너지를 회전운동에너지로 보다 효율적으로 변환시킬 수 있으며 또한, 발전기의 회전율을 일정하게 유지하기 위하여, 편방향으로 회전운동하는 톱니바퀴부를 이용하여 불규칙적인 파도의 파고, 파력 및 파장에 따라 톱니바퀴부가 급격하게 회전할 경우, 중심회전축에 결합된 브레이크 패드에 의하여 회전율이 저하될 수 있도록 함으로써 발전설비의 보호할 수 있는 파력발전기에 관한 것이다.

Description

파력발전기{wave energy converter}
본 발명의 파력발전기에 관한 것으로서, 파력으로 인한 부력체의 상하운동을 회전운동으로 변환시켜 발전할 수 있는 파력발전기에 관한 것이다.
일반적으로 우리나라에서는 화력, 수력 및 원자력 발전을 통해 전기를 생산 공급하고 있다. 하지만 최근 대두되는 친환경 재생에너지의 활성화에 따라 풍력, 태양광 발전이 크게 부각되고 있으며, 또한, 우리나라는 삼면이 바다로 둘러 쌓여 있는 점을 이용하여, 파력 및 조력을 활용하여 발전하는 친환경 발전기의 개발에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이에 대하여, 출원번호 제10-2008-0118486호 파력에너지 변환장치에서는 파도의 높낮이 변화를 이용하여 설치 장소에 제약을 받지 않으며, 간단한 구성에 의해 회전력을 발생시킬 수 있도록 파력에너지를 회전운동에너지 변환할 수 있는 발전장치를 제안하였으나, 불규칙적인 파도의 높낮이 및 파장에 따라, 발전기 내구성의 확보가 어렵다는 문제점 있었으며, 경우에 따라, 다방향으로부터 전달되어 오는 파력으로 인하여, 발전기를 구동하는 데 필요한 부력체가 훼손되는 경우가 빈번하였다. 발전기의 내구성을 향상시키기 위하여, 본 발명은 구형태의 부력체를 이용하고, 파력에 따라 부력체가 급격하게 상하운동할 때의 발전기의 회전운동을 일정하게 유지할 수 있는 파력발전기를 제공하고자 한다.
본 발명은 파력발전기에 관한 것으로서,
파력에 따라 부력체가 급격하게 수직상하운동시 발전기 및 회전발전톱니체를 보호할 수 있으며 일정한 회전율을 유지하여 발전의 변동폭을 균일화하고 발전효율성을 극대화 할 수 있는 파력발전기를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 다 방향으로 적용되는 파력에 대해 내구성이 확보되어 있는 부력체를 구비한 파력발전기를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 본체프레임부에 설치될 수 있으며 파력을 이용하여 상하운동을 할 수 있는 부력체와; 부력체의 상단에 결합되어 있어 파력의 높낮이에 따라 상하이동하는 상하운동전달바와; 상기 상하운동전달바의 양면에 체결되는 편방향 톱니부가 형성되어 있는 파력전달부와; 상기 상하운동전달바에 결합된 파력전달부의 축회전돌출판과 맞물려 편방향으로 회전하는 1쌍의 톱니바퀴부와; 톱니바퀴부에 고정결합되어 톱니바퀴부가 회전함과 동시 회전하는 1쌍의 중심축과; 상기 중심축의 회전력이 전달되는 1쌍의 일단톱니바퀴부와; 상기 일단톱니바퀴부의 회전력을 발전기에 전달하여 발전을 도모할 수 있도록 발전기 중심회전축의 일측에 고정결합된 회전발전톱니체로 구성되어 있어, 일단톱니바퀴부의 회전력에 따라 회전발전톱니체가 연쇄적으로 회전하게됨으로써 파력 발전을 도모할 수 있도록 제작된 파력발전기를 제공함으로써 해결된다.
또한, 본 발명은 부력체가 구형태로 제작되어 있어, 다방향에서 부력체에 전달되는 파력에 의한 충격전달을 완화시켰으며 더욱이, 부력체 저면에는 무게추 역할을 하는 중심균형부가 형성되어 있어 파력에 대한 저항력을 극대화하여 그 내구성을 향상시켰을 뿐만 아니라 다수의 부력체를 설치함으로써 발전 지속성을 도모한 파력발전기를 제공함으로써 해결된다.
또한, 본 발명의 본체프레임부의 상단프레임 및 하단프레임 사이에는 1쌍의 가이드바가 설치되어 있어 부력체가 안정적인 수직상하운동을 할 수 있도록 한 파력발전기를 제공함으로써 해결된다.
본 발명은 해양에 설치되어 파도에 의해 발전될 수 있는 파력발전기에 관한 것으로서, 구형의 부력체 및 부력체 저면에 성형된 중심균형부를 구비하고 있어, 다방향으로부터 부력체에 전달되는 충격을 최소화할 수 있으며 부력체의 훼손을 방지하고 파력에너지를 회전운동에너지로 보다 효율적으로 변환시킬 수 있다.
또한, 불규칙적인 파도의 파고, 파력 및 파장에 따라 부력체가 급격하게 수직상하운동을 하는 경우, 발전기의 회전율을 일정하게 유지하기 위하여, 상기 톱니바퀴부가 급격하게 회전할 경우 중심회전축에 결합된 브레이크 패드에 의하여 회전율이 저하시킬 수 있도록 함으로써 발전설비의 보호를 도모하였다.
도 1은 파력발전기에 대한 전체도이다.
도 2는 파력발전기에 전달된 파력에 따라 수직상하운동을 하는 부력체 및 부력체에 결합된 상하운동전달바에 대한 실시도이다.
도 3은 파력발전기의 세부구성도이다.
도 4는 파도의 각 명칭에 대한 구분도이다.
도 5는 파력발전기의 파력전달부에 대한 세부도이다.
도 6은 파력발전기의 파력전달부에 대한 분리세부도이다.
도 7은 파력발전기의 관통부에 대한 세부도이다.
도 8은 파력발전기의 일단톱니바퀴부에 대한 구성도이다.
도 9는 파력발전기의 편방향 톱니바퀴부에 대한 세부도이다.
도 10은 파력발전기의 톱니바퀴부에 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명은 파도가 있는 해양에 설치될 수 있는 파력발전기에 관한 것으로서, 하단프레임(11), 양측면프레임(12) 및 상단프레임(13)으로 구성된 직사각형 본체프레임부(10)와; 상단프레임에 천공된 관통부(14)와; 상단프레임(13)의 상면에 일정간격으로 2기씩 관통부를 사이에 두고 설치되는 다수의 1쌍의 축고정대(15)와; 마루의 높낮이에 따라 상하운동을 하는 부력체(20)와; 상기 부력체의 상단에 결합되어 있어 파력에 따른 부력체의 상하운동시 이와 동시에 관통부를 관통하여 상하운동을 할 수 있는 상하운동전달바(21)와; 다수의 축고정대(15)에 평행이 되도록 관통하여 설치되는 1쌍의 중심축(22)과; 상기 상하운동전달바(21)의 양면에 체결볼트(104)를 이용하여 결합되며 지지대(100)와 축회전돌출판(102)으로 구성된 파력전달부(110)와; 상기 축회전돌출판(102)와 맞물리며 상하운동을 회전운동으로 변환 시킬 수 있도록 중심축에 고정결합되어 설치되는 편방향 톱니바퀴부(23)와; 중심축 일단에 고정결합되어 있으며 중심축의 회전력으로 이용하여 편방향 회전할 수 있는 1쌍의 일단톱니바퀴부(24)와; 상기 일단톱니바퀴부 사이에 설치되어 발전기의 중심회전축(27) 일측에 결합되어 일단톱니바퀴부의 회전력을 전달받는 회전발전톱니체(26)와; 상기 회전발전톱니체의 중심회전축 타측에 결합하는 발전기(30)로; 구성되어 있는 파력발전기에 관한 것이다.
보다 상세하게는,
직사각형 본체프레임부(10)의 상단프레임(13)에는 상기 상하운동전달바(21)가 관통하여 상하운동을 할 수 있도록 천공된 관통부(14)가 성형되어 있으며, 관통부(14)를 통하여 상하운동전달바(21)가 돌출되어 부력체(20)의 수직상하운동에 따라 상하운동을 할 수 있으며, 상기 관통부의 양측면에는 다수의 축고정대(15)를 관통하여 설치된 1쌍의 중심축(22)에 삽결되어 수직상하운동을 회전운동으로 변환시킬 수 있는 톱니바퀴부(23)가 구비되어 있다. 즉, 상단프레임(13)은 일정간격을 두고 관통부(14)가 성형되어 있는데, 그 저면에는 상하운동전달바(21)와 연결된 부력체(20)가 설치되어 있으며, 상기 상하운동전달바의 양면에는 파력전달부(110)가 체결볼트(104)를 이용하여 결합되어 있으며, 파력전달부는 일정간격으로 다수의 지지대(100)가 성형되어 있으며 축회전돌출판(102) 고정핀(102)을 이용하여 설치되어 있다. 상기 지지대는 바형지지부(100a)와 바형지지부의 저면 양측에 측면지지판(100b)가 일체로 성형되어 있는데, 축회전돌출판은 상기 측면지지판의 핀천공부(100c) 및 축회전돌출판의 핀관통부(102a)를 통해, 고정핀을 삽입함으로써 지지대의 양 측면지지판사이에 설치될 수 있도록 제작되어 있다.
파력전달부는 상하운동전달바의 결합되는 일측 파력전달부의 축회전돌출판이 도 5와 같이 하향설치되어 있다면 상하운동전달바의 타측에 결합되는 파력전달부의 축회전돌출판은 상향설치되어 있다. 즉, 파력에 따라 상하운동전달바가 상하운동을 하는데, 다수의 부력체가 동시에 상하운동을 하기 때문에, 수평으로 설치된 축회전돌출판을 이용할 경우, 톱니바퀴부는 양방향으로 회전하게 되고 이로 인하여, 중심축은 부력체에 따라 시계 또는 반시계방향으로 회전하게 되어 회전력을 상쇄시켜 발전을 할 수 없게 된다. 그러므로, 본 발명에서 파력전달부의 축회전돌출판은 상하운동전달바의 일측에는 하향설치되어 있고 타측에는 상향설치되어 있으며 또한, 중심축과 고정결합되어 있는 톱니바퀴부는 편방향으로 회전하기 위하여 경사형으로 성형되어 있어, 도 5에 도시된 것과 같이, 상하운동전달바가 하향운동을 할 경우, 축회전돌출판은 지지대에 축회전돌출판이 걸려 상기 경사형 톱니바퀴부를 편방향으로 회전시킬 수 있도록 하였으며, 상기 상하운동전달바가 상향운동을 할 경우, 톱니바퀴부의 원활한 회전을 위하여, 축회전돌출판은 고정핀을 기준으로 접철될 수 있도록 제작되어 톱니바퀴부의 일방향성 회전을 도모하였다. 더욱이, 축회전돌출판은 그 저면에 탄성체(103)가 설치되어 있어 상하운동전달바가 상향 또는 하향운동할 때 축회전돌출판이 원활하게 편방향성 경사형 톱니바퀴부에 확보할 수 있도록 하였다. 즉, 탄성체(103)을 통해 수직상하운동시 축회전돌출판(102)의 위치를 원상복귀시켜 톱니바퀴부(23)의 지속적인 회전운동을 유지하게 한다.
회전하는 중심축의 일단에는 1쌍의 일단톱니바퀴부(24)가 설치되어 있는데 상기 일단톱니바퀴부 사이에 발전기(30)와 결합된 중심회전축(27)에 회전발전톱니체(26)가 설치되며, 일단톱니바퀴부(24)의 회전력에 따라 회전발전톱니체(26)가 연쇄적으로 회전하게 되고 이는 발전을 도모할 수 있도록 제작되어 있다..
또한, 상단프레임 및 하단프레임 사이에는 1 부력체당 1쌍의 가이드바(16)가 설치되어 있다. 상기 가이드바(16)는 부력체의 양측면에 성형된 가이드공(20a)을 관통할 수 있도록 하여, 부력체가 파도의 방향성과 무관하게, 수직 상하운동을 보다 효율적이고 안정적으로 할 수 있도록 하였다.
상기 부력체(20)는 다방향에서 적용 받는 파력을 상쇄할 수 있는 구형태로 제작되어 있어, 안정성을 극대화하기 위하여, 부력체 저면에 무게추 역할을 하는 중심균형부가 구비되어 있어, 부력체 및 발전기를 보호할 수 있다.
또한, 중심회전축(27)에 브레이크 패드(28)가 설치되어 있어 회전발전톱니체가 급회전시 마찰력을 일으켜 그 회전속도를 저하시킬 수 있도록 하였다.
10. 본체프레임부
11. 하단프레임,
12. 양측면프레임
13. 상단프레임
14. 관통부
15. 축고정대
16. 가이드바
20. 부력체
20a. 가이드공
21. 상하운동전달바
22. 중심축
23. 톱니바퀴부
24. 일단톱니바퀴부
26. 회전발전톱니체
27. 중심회전축
28. 브레이크패드
29. 중심균형부
30. 발전기
100. 지지대
100a. 바형지지부
100b. 측면지지판
100c. 핀천공부
101. 고정핀
102. 축회전돌출판
102a. 핀관통부
103. 탄성체
104. 체결볼트
110. 파력전달부

Claims (5)

  1. 파도가 있는 해양에 설치될 수 있는 파력발전기에 있어서,
    하단프레임, 양측면프레임 및 상단프레임으로 구성된 직사각형 본체프레임부와; 상단프레임의 상면에 일정간격으로 2기씩 설치되는 축고정대와; 상단프레임에 일정간격으로 천공된 관통부와; 마루의 높낮이에 따라 상하운동을 하는 부력체와; 상기 부력체의 상단에 결합되어 있어 파력에 따른 부력체의 상하운동시 관통부를 통과하여 상하운동을 할 수 있는 상하운동전달바와; 다수의 축고정대에 평행이 되도록 관통하여 설치되는 1쌍의 중심축과; 상기 상하운동전달바의 양면에 체결볼트를 이용하여 결합되며 바형지지부와 바형지지부의 저면 양측에 측면지지판가 일체로 성형된 지지대와 상기 지지대에 결합되는 축회전돌출판으로 구성된 파력전달부와; 상기 축회전돌출판와 맞물리며 상하운동을 회전운동으로 변환 시킬 수 있도록 중심축에 고정결합되어 설치된 편방향성 경사형 톱니바퀴부와; 중심축 일단에 고정결합되어 있으며 중심축의 회전력으로 이용하여 편방향 회전할 수 있는 1쌍의 일단톱니바퀴부와; 상기 일단톱니바퀴부 사이에 설치되어 발전기의 중심회전축 일측에 결합되어 일단톱니바퀴부의 회전력을 전달받는 회전발전톱니체와; 상기 회전발전톱니체의 중심회전축 타측에 결합하는 발전기와;
    상기 축회전돌출판의 저면에 설치된 탄성체로; 구성되어 있어 경사형 톱니바퀴부가 편방향으로 회전운동할 수 있는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    축회전돌출판을 지지대에 설치하기 위하여 지지대의 측면지지판에 형성된 핀천공부와;
    축회전돌출판에 형성된 핀관통부와; 고정핀을; 더 포함할 수 있으며,
    양 측면지지판 사이에 축회전돌출판을 삽입하고, 고정핀을 측면지지판의 핀천공부와 축회전돌출판의 핀관통부를 관통시켜, 축회전돌출판을 회전가능하게 설치할 수 있는 파력발전기.
  4. 제 1항에 있어서,
    부력체는 저면에 무게추역할을 하는 중심균형부를; 더 포함하고 있어, 다방향에서 부력체에 전달되는 파력에 대한 저항력을 극대화할 수 있는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상단프레임 및 하단프레임 사이에는 설치된 1 부력체당 1쌍의 가이드바와; 상기 가이드바는 부력체의 양측면에 성형된 가이드공을; 더 포함할 수 있어, 상기 부력체는 가이드공을 이용하여 가이드바를 따라 파도의 방향성과 무관하게, 수직 상하운동을 안정적으로 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 파력발전기.
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