KR101754862B1 - 파력발전기 - Google Patents

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KR101754862B1
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찌 둥 장
콩 빈 판
호아이 부 안 쯔엉
민 찌 응우엔
안경관
이현수
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울산대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 파력발전기에 관한 것으로서, 그 구성은, 파동에 따라 상하 방향으로 움직임이 가능하도록 마련된 플로트부; 상기 플로트부에 연결되어 상기 플로트부의 상하 방향 운동을 회전 운동으로 변환하는 변환부; 및 상기 변환부의 회전 운동을 전달받아 일 방향의 회전 운동으로 출력하여 발전하는 발전부;를 포함하며, 상기의 구성에 따르면, 양방향을 회전을 어느 한 방향으로의 회전으로 변환하여 전달함으로써, 동력을 효과적으로 전달할 수 있어 발전 효율을 더욱 높일 수 있고, 가변되는 회전 영역에 적합한 관성 질량을 제공함으로써, 출력축의 출력을 안정화시킬 수 있으며, 해수면의 높이가 변하더라도 변화하는 해수면의 높이에 따라 플로트의 상하 위치를 조절할 수 있으므로 해수면의 어느 위치에서도 파력을 효과적으로 흡수할 수 있는 효과가 있다.

Description

파력발전기{Wave energy converter}
본 발명은 플로트부의 상하 방향 운동을 일 방향으로의 회전 운동으로 변환하여 발전부를 구동함으로써, 발전효율을 높일 수 있는 파력발전기에 관한 것이다.
전기는 우리 생활에서 필수불가결한 요소이며, 종래에는 우리 생활에 필요한 전기를 대부분 화석 에너지를 원료로 하여 전기를 생산하였다. 그러나 근래에는 제한된 화석연료의 고갈과 연료 구입의 어려움, 지구환경의 파괴, 발전 설비의 고비용 등 많은 문제가 부딪히면서 화석 에너지를 이용한 발전설비 대신에 새로운 에너지를 이용한 발전설비가 강구되어야 하는 필요성이 제기되었다.
따라서, 세계 각국에서는 대체 에너지를 이용하여 발전설비 개발에 많은 투자를 하고 있으며, 실제로 태양열, 태양광, 연료전지, 풍력, 조력 등 다양한 대체 에너지를 이용하여 생산된 전기를 이용하는 국가나 지역이 증가하는 추세이다. 국내에서는 최근에 풍력을 이용한 발전설비를 곳곳에 유치하여 미력하나마 일정량의 전기를 공급 사용하고 있다.
태양광이나 풍력 등의 대체 에너지를 이용한 발전설비는 종래의 화석 에너지를 이용한 발전설비에 비하여 많은 혜택을 주고 있는 것은 사실이지만, 그 설비의 투자비용이 고가이며, 발전장치의 설치가 특정지역에 제한적으로 설치되는 문제점이 있다.
또 다른 대체 에너지로 바다의 해양 에너지를 이용하는 것으로 조력 발전 장치나 파도를 이용한 파력 발전 장치를 예를 들 수 있다. 파력 발전 장치는 파도(즉, 해수면)의 유동을 이용하여 발전기를 회전시키고, 이러한 회전운동을 통하여 전기 에너지의 생산이 가능한 발전기를 회전시키는 것이다.
최근에는 심한 에너지 출력의 변동과 대규모 발전플랜트를 해상에 계류키는 문제를 개선하여 보다 폭 넓게 파력 에너지를 생산하여 이용하고자 파력 자원이 풍부한 일본, 영국, 노르웨이와 같은 나라에서도 파력 발전 장치를 이용한 에너지 개발이 활발하게 추진되고 있다.
종래 대한민국 공개특허 공개번호 제10-2011-0121075호(파고를 이용한 파력발전시스템)이 제시되어 있다.
그러나 종래의 파력발전시스템은 동력을 효과적으로 전달할 수 없어 발전 효율이 떨어진다는 문제점이 있고, 폭풍이나 기상 이변이 발생할 경우에 장치의 안전성 유지에 상당한 어려움이 발생한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 양방향을 회전을 어느 한 방향으로의 회전으로 변환하여 전달함으로써, 동력을 효과적으로 전달할 수 있어 발전 효율을 더욱 높일 수 있고, 가변되는 회전 영역에 적합한 관성 질량을 제공함으로써, 출력축의 출력을 안정화시킬 수 있으며, 해수면의 높이가 변하더라도 변화하는 해수면의 높이에 따라 플로트의 상하 위치를 조절할 수 있으므로 해수면의 어느 위치에서도 파력을 효과적으로 흡수할 수 있는 파력발전기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은, 파동에 따라 상하 방향으로 움직임이 가능하도록 마련된 플로트부; 상기 플로트부에 연결되어 상기 플로트부의 상하 방향 운동을 회전 운동으로 변환하는 변환부; 및 상기 변환부의 회전 운동을 전달받아 일 방향의 회전 운동으로 출력하여 발전하는 발전부;를 포함하는 파력발전기를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 플로트부는, 부력을 가지는 플로트와, 일단이 메인 프레임에 회전 가능하게 연결되어 있는 암 구조와, 일단은 상기 플로트에 연결되고, 상기 암 구조 상에 거치되며, 타단에 무게추가 연결되어 있는 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 플로트부는, 상기 암 구조 상에 회전 가능하게 마련된 제1풀리와, 상기 메인 프레임 상에 회전 가능하게 마련된 제2풀리와, 일단이 상기 암 구조의 타단에 회전 가능하게 연결되고, 타단은 상기 메인 프레임에 회전 가능하게 연결되어 있는 유압 실린더를 더 포함하여, 상기 케이블은 상기 제1풀리와 상기 제2풀리에 감겨지며, 상기 유압 실런더가 신축함에 따라 상기 플로트의 위치가 가변할 수 있는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 변환부는, 상기 메인 프레임 상에 회전 가능하게 마련되는 제1타이밍 풀리와, 상기 제1타이밍 풀리에 감겨지고, 상기 케이블의 중간에 배치되는 타이밍 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 발전부는, 상기 제1타이밍 풀리가 설치된 제1회전축의 회전력을 전달받아 일 방향의 회전운동으로 출력하여 출력축에 전달하는 기어부와, 상기 출력축 상에 마련되는 플라이휠부와, 상기 출력축에 연결되어 구동하는 제너레이터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 기어부는, 상기 제1회전축 상에 원 웨이 클러치에 의해 설치되는 제1구동기어와, 상기 원 웨이 클러치에 의해 한 방향으로만 회전하는 제1구동기어의 회전력을 전달받아 일 방향으로만 회전하는 피동기어와, 상기 피동기어가 설치되는 출력축을 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 변환부는, 상기 메인 프레임 상에 회전 가능하게 마련되는 제2타이밍 풀리를 더 포함하여, 상기 타이밍 벨트는 상기 제1타이밍 풀리와 상기 제2타이밍 풀리에 감겨지는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1타이밍 풀리가 설치된 제1회전축과 상기 제2타이밍 풀리가 설치된 제2회전축은 평행하게 배치되고, 상기 변환부는, 상기 제1타이밍 풀리와 상기 제2타이밍 풀리 사이의 하부에 배치되고, 상기 메인 프레임 상에 회전 가능하게 설치되는 제3타이밍 풀리와, 상기 제3타이밍 풀리의 제3회전축 상에 마련되는 관성 가변형 플라이휠을 더 포함하고, 상기 타이밍 벨트는 상기 제1타이밍 풀리와 상기 제3타이밍 풀리와 상기 제2타이밍 풀리에 차례로 지그재그로 감겨지는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 관성 가변형 플라이휠은, 내부의 피스톤에 의해 유압 챔버와 가스 챔버로 나누어져 있어, 관성을 변화시키기 위한 오일 압력은 유압 챔버의 부피를 변화시켜 조절 가능한 것을 특징으로 하는 파력발전기를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 발전부는, 상기 제1회전축과 상기 제2회전축의 회전력을 전달받아 일 방향의 회전운동으로 출력하여 출력축에 전달하는 기어부와, 상기 출력축 상에 마련되는 플라이휠부와, 상기 출력축에 연결되어 구동하는 제너레이터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 기어부는, 상기 제1회전축 상에 원 웨이 클러치에 의해 설치되는 제1구동기어와, 상기 제2회전축 상에 원 웨이 클러치에 의해 설치되는 제2구동기어와, 상기 원 웨이 클러치에 의해 한 방향으로만 회전하는 제1구동기어의 회전력과, 상기 원 웨이 클러치에 의해 한 방향으로만 회전하는 제2구동기어의 회전력을 동시에 전달받아 일 방향으로만 회전하는 피동기어와, 상기 피동기어가 설치되는 출력축을 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 제공한다.
본 발명의 파력발전기에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
플로트부와 변환부와 발전부를 포함하여, 플로트부의 양방향 회전을 변환부에 의해 어느 한 방향으로 회전하도록 변환하여 발전부에 전달함으로써, 동력을 효과적으로 전달하여 발전 효율을 높일 수 있다.
플로트부는 플로트와 암 구조와 케이블을 포함하여, 파도에 따라 플로트부의 움직임을 케이블을 통하여 변환부에 용이하게 전달할 수 있다.
플로트부는 제1풀리와 제2풀리와 유압 실린더를 더 포함하여, 유압 실린더의 피스톤이 신축함에 따라 플로트의 상하 방향 위치가 가변할 수 있어, 해수면의 높이에 따라 플로트의 상하 방향 위치를 적절하게 조절함으로써, 해수면의 높이가 변하더라도 변화하는 해수면의 높이에 따라 플로트의 상하 위치를 조절할 수 있으므로 해수면의 어느 위치에서도 파력을 효과적으로 흡수할 수 있다. 또한, 악천후와 같은 날씨에는 유압 실린더의 피스톤이 최대한 줄어들어 플로트부가 해수면으로부터 완전히 들어 올려지게 할 수 있다.
변환부는 제1타이밍 풀리와 타이밍 벨트를 포함하여, 파도에 따른 플로트부의 상하 이동을 회전력으로 변환할 수 있다.
발전부는 기어부와 플라이휠부와 제너레이터를 포함함으로써, 플라이휠부에 의해 출력축의 출력을 안정화시킬 수 있다.
기어부는 제1구동기어와 피동기어와 출력축을 포함하되, 제1구동기어는 제1회전축 상에 원 웨이 클러치에 의해 설치되어 제1회전축의 양방향 회전을 어느 한 방향으로의 회전으로 변환하여 전달함으로써, 동력을 효과적으로 전달할 수 있어 발전 효율을 더욱 높일 수 있다.
변환부는 제2타이밍 풀리를 더 포함함으로써, 제1타이밍 풀리와 제2타이밍 풀리의 회전을 동시에 출력축에 전달하여 출력축의 출력을 높일 수 있다.
변환부는 제3타이밍 풀리와 관성 가변현 플라이휠을 더 포함하고, 타이밍 벨트는 제1타이밍 풀리와 제3타이밍 풀리와 제2타이밍 풀리에 차례로 지그재그로 감겨짐으로써, 플로트의 추가 관성을 조절하기 위하여 관성 가변형 플라이휠이 마련되어, 제1회전축과 제2회전축로부터 전달되는 회전력 차이에 의해 발생되는 관성력 차이를 통해 내부 공간을 유체가 이동하면서 무게 중심을 가변해 관성 가변형 플라이휠의 회전 관성을 변화시켜, 가변되는 회전 영역에 따라 관성 가변형 플라이휠의 관성 저항도 최적으로 변화시킴에 따라, 가변되는 회전 영역에 적합한 관성 질량을 제공함으로써, 제1회전축과 제2회전축의 회전력을 안정화시킬 수 있다.
관성 가변형 플라이휠의 내부에는 피스톤에 의해 유압 챔버와 가스 챔버로 나누어져 있어, 관성 가변형 플라이휠의 관성을 변화시키기 위한 오일 압력은 유압 챔버의 부피를 변화시킴으로써 유압 챔버 내에서 조절 가능하다.
기어부는 제1구동기어와 제2구동기어와 피동기어와 출력축을 포함하여, 제1회전축과 제2회전축의 회전력은 원 웨이 클러치에 의해 제1구동기어와 제2구동기어가 동일한 방향으로 회전하도록 회전력이 제3구동기어에 전달되고, 출력축에 전달함으로써, 양방향을 회전을 어느 한 방향으로의 회전으로 변환하여 전달하여, 동력을 효과적으로 전달하고, 발전 효율을 더욱 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파력발전기를 도시한 도면.
도 2는 플로트가 완전히 들어 올려진 상태를 도시한 도면.
도 3은 도 1의 발전부를 상세하게 도시한 도면.
도 4는 도 3의 기어부를 상세하게 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 파력발전기의 유압회로를 개략적으로 도시한 유압회로도.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파력발전기는, 도 1에 도시한 바와 같이, 플로트부(200)와 변환부(300)와 발전부(400)를 포함한다.
메인 프레임(100)은 해저로부터 기립되어 플랫폼(110)을 지지하고, 메인 프레임(100)에 의해 지지되는 플랫폼(110)은 해수면의 상측에 배치된다.
플로트부(200)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 파동에 따라 상하 방향으로 움직임이 가능하도록 마련된다. 이러한 플로트부(200)는 플로트(210)와 암 구조(220)와 케이블(230)과 제1풀리(250)와 제2풀리(260)와 유압 실린더(270)를 포함하는 것이 바람직하다.
플로트(210)는 부력을 가지며, 해수면에 배치되어 파동에 따라 상하 방향으로 움직임이 가능하다.
암 구조(220)는 일단이 메인 프레임(100)에 회전 가능하게 연결되어 있으며, 타단은 하기에서 설명할 유압 실린더(270)의 피스톤에 회전 가능하게 연결되어 있다. 본 실시예에서 암 구조(220)는 두 개의 암이 서로 연결되어 있는 구조이다. 제1암(221)의 일단은 메인 프레임(100)의 일측에 회전 가능하게 연결되어 있고, 제1암(221)의 타단은 제2암(222)과 연결되어 있다. 제2암(222)의 일단은 제1암(221)과 연결되어 있고, 제2암(222)의 타단은 유압 실린더(270)의 피스톤에 연결되어 있다. 이로써, 제1암(221)과 제2암(222)으로 구성된 암 구조(220)는 일단이 서로 연결되어 있고, 타단은 서로 간격을 두고 벌어진 형태로 마련되어 있다.
이러한 암 구조(220) 상에는 제1풀리(250)가 회전 가능하게 마련되는데, 제1풀리(250)는 제1암(221)과 제2암(222)이 연결된 부분에 회전 가능하게 마련된다.
제2풀리(260)는 메인 프레임(100) 상에 회전 가능하게 마련되는데, 제2풀리(260)는 제1암(221)이 메인 프레임(100)에 연결된 부분의 하측에 배치되는 것이 바람직하다.
유압 실린더(270)는 일단이 암 구조(220)의 타단에 회전 가능하게 연결되고, 타단은 메인 프레임(100)에 회전 가능하게 연결되어 있다. 즉, 유압 실린더(270)의 피스톤은 제2암(222)의 타단에 힌지 가능하게 연결되어 있고, 유압 실린더(270)의 피스톤 본체는 메인 프레임(100)에 회전 가능하게 연결되어 있는데, 제1암(221)이 메인 프레임(100)에 연결된 부분의 상측에 배치되는 것이 바람직하다.
케이블(230)의 일단은 플로트(210)의 하부에 연결되고, 암 구조(220) 상에 거치되며, 타단에는 무게추(240)가 연결되어 있다. 더욱 상세하게는, 케이블(230)의 일단이 플로트(210)의 하부에 연결되고, 제1풀리(250)와 제2풀리(260)에 거치되어 하기에서 설명할 변환부(300)를 거쳐 케이블(230)의 타단에는 무게추(240)가 연결되어 있다.
상기와 같이 구성되는 플로트부(200)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 유압 실런더가 신축함에 따라 플로트(210)의 위치가 가변할 수 있다. 즉, 유압 실린더(270)의 피스톤이 신축함에 따라, 제1암(221)과 플랫폼(110) 사이의 길이가 가변함에 따라 플로트(210)의 상하 방향 위치가 가변한다.
더욱 상세하게는, 도 1과 같이 유압 실린더(270)의 피스톤이 늘어나면, 암 구조(220)를 하부로 밀어주게 되어 제1암(221)과 플랫폼(110) 사이의 길이가 늘어나면서 플로트(210)의 위치가 하부로 내려간다.
이와 반대로, 도 2와 같이 유압 실린더(270)의 피스톤이 줄어들면, 암 구조(220)를 상부로 잡아당기어 제1암(221)과 플랫폼(110) 사이의 길이가 줄어들게 되어 플로트(210)의 위치가 상부로 올라간다.
이렇게, 해수면의 높이에 따라 플로트(210)의 상하 방향 위치를 적절하게 조절함으로써, 해수면의 높이가 변하더라도 변화하는 해수면의 높이에 따라 플로트(210)의 상하 위치를 조절할 수 있으므로 해수면의 어느 위치에서도 파력을 효과적으로 흡수할 수 있다.
또한, 악천후와 같은 날씨에는 유압 실린더(270)의 피스톤이 최대한 줄어들어 도 2와 같이 플로트(210)가 해수면으로부터 완전히 들어 올려지게 하여, 플로트(210)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
플로트부(200)에 연결되어 플로트(210)의 상하 방향 운동을 일 방향으로의 회전 운동으로 변환하는 변환부(300)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1타이밍 풀리(310)와 제2타이밍 풀리(330)와 제3타이밍 풀리(340)와 플라이휠과 타이밍 벨트(320)를 포함하는 것이 바람직하다.
제1타이밍 풀리(310)와 제2타이밍 풀리(330)는 메인 프레임(100) 상에 회전 가능하게 마련된다. 즉, 메인 프레임(100)의 상부에는 제1회전축(311)과 제2회전축(331)이 회전 가능하게 마련되고, 제1회전축(311) 상에는 제1타이밍 풀리(310)가 설치되고, 제2회전축(331) 상에는 제2타이밍 풀리(330)가 설치된다. 이때, 제1회전축(311)과 제2회전축(331)은 평행하게 배치되는 것이 바람직하다.
제3타이밍 풀리(340)는 제1타이밍 풀리(310)와 제2타이밍 풀리(330) 사이의 하부에 배치되고, 메인 프레임(100) 상에 회전 가능하게 설치된다. 즉, 메인 프레임(100)의 상부에는 제3회전축(341)이 회전 가능하게 마련되고, 제3회전축(341) 상에는 제3타이밍 풀리(340)가 설치된다.
관성 가변형 플라이휠(350)은 플로트(210)의 추가 관성을 조절하기 위하여 제3타이밍 풀리(340)의 제3회전축(341) 상에 마련된다. 즉, 플랫폼(110)의 상면에 서포트 프레임(120)이 플랫폼(110)의 상면과 간격을 두고 마련되며, 이를 위하여 서포트 프레임(120)은 다수의 기둥 프레임(130)에 의해 지지되어 있어, 서포트 프레임(120)과 플랫폼(110)의 상면 사이에는 공간이 마련된다. 이러한 서포트 프레임(120)의 하부 공간 내에 관성 가변형 플라이휠(350)이 회전 가능하게 마련된다. 관성 가변형 플라이휠(350)의 일측에는, 도 3에 도시한 바와 같이 로터리 유니온(355)이 설치되어 있어, 로터리 유니온(355)과 오일 인렛 샤프트(356)을 통하여 관성 가변형 플라이휠(350)의 유압 챔버(352) 내에 유압유체가 공급된다.
관성 가변형 플라이휠(350)의 내부에는 피스톤(351)에 의해 유압 챔버(352)와 가스 챔버(353)로 나누어져 있다. 따라서, 관성 가변형 플라이휠(350)의 관성을 변화시키기 위한 오일 압력은 유압 챔버(352)의 부피를 변화시킴으로써 유압 챔버(352) 내에서 조절 가능하다.
이와 같이 구성되어, 제1회전축(311)과 제2회전축(331)로부터 전달되는 회전력 차이에 의해 발생되는 관성력 차이를 통해 내부 공간을 유체가 이동하면서 무게 중심을 가변해 관성 가변형 플라이휠(350)의 회전 관성을 변화시켜, 가변되는 회전 영역에 따라 관성 가변형 플라이휠(350)의 관성 저항도 최적으로 변화시킴에 따라, 가변되는 회전 영역에 적합한 관성 질량을 제공함으로써, 제1회전축(311)과 제2회전축(331)의 회전력을 안정화시킬 수 있다.
타이밍 벨트(320)의 양단은 케이블(230)과 연결된다. 즉, 양단에 플로트(210)와 무게추(240)가 연결된 케이블(230) 사이에 타이밍 벨트(320)가 연결되고, 타이밍 벨트(320)는 제1타이밍 풀리(310)와 제3타이밍 풀리(340)와 제2타이밍 풀리(330)에 차례로 지그재그로 감겨져 케이블(230)의 움직임에 따라 타이밍 벨트(320)도 일체로 움직인다.
변환부(300)의 회전 운동을 전달받아 일 방향의 회전 운동으로 출력하여 발전하는 발전부(400)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 기어부(410)와 플라이휠부(430)와 제너레이터부(450)를 포함하는 것이 바람직하다.
기어부(410)는 제1회전축(311)과 제2회전축(331)의 회전력을 동시에 전달받아 일 방향의 회전 운동으로 출력하여 출력축(416)에 전달한다.
이러한 기어부(410)의 상세한 구조를 도 4에 도시하였다. 도 4에 따르면, 기어부(410)는 제1구동기어(411)와 제2구동기어(413)와 피동기어(415)와 출력축(416)을 포함하는 것이 바람직하다.
제1구동기어(411)는 제1타이밍 풀리(310) 상에 원 웨이 클러치(412)에 의해 설치되고, 본 실시예에서 원 웨이 클러치(412)는 원 웨이 베어링이다.
따라서, 제1타이밍 풀리(310) 및 제1회전축(311)의 회전력은 원 웨이 클러치(412)에 의해 한 방향으로만 회전되도록 제1구동기어(411)에 전달된다. 본 실시예에서는 제1타이밍 풀리(310) 및 제1회전축(311)이 시계방향 또는 반시계방향 어느 방향으로 회전되더라도 원 웨이 클러치(412)에 의해 일 방향으로만 회전력이 전달되므로 도 4에서 반시계방향으로만 회전력이 제1구동기어(411)에 전달된다.
제2구동기어(413)는 제2회전축(331) 상에 원 웨이 클러치(414)에 의해 설치되고, 본 실시예에서 원 웨이 클러치(414)는 원 웨이 베어링이다.
따라서, 제2타이밍 풀리(330) 및 제2회전축(331)의 회전력은 원 웨이 클러치(414)에 의해 한 방향으로만 회전되도록 제2구동기어(413)에 전달된다. 본 실시예에서는 제2타이밍 풀리(330) 및 제2회전축(331)이 시계방향 또는 반시계방향 어느 방향으로 회전되더라도 원 웨이 클러치(414)에 의해 일 방향으로만 회전력이 전달되므로 도 4에서 반시계방향으로만 회전력이 제2구동기어(413)에 전달된다.
이처럼, 제1회전축(311)과 제2회전축(331)의 회전력은 원 웨이 클러치(412, 414)에 의해 제1구동기어(411)와 제2구동기어(413)가 동일한 방향으로 회전하도록 회전력이 전달된다.
피동기어(415)는 제1구동기어(411)의 회전력과 제2구동기어(413)의 회전력을 동시에 전달받아 일 방향으로만 회전한다. 즉, 피동기어(415)는, 원 웨이 클러치(412)에 의해 한 방향(도 4에서는 반시계방향)으로만 회전하는 제1구동기어(411)의 회전력과, 원 웨이 클러치(414)에 의해 한 방향(도 4에서는 반시계방향)으로만 회전하는 제2구동기어(413)의 회전력을 동시에 전달받아 일 방향으로만 회전한다.
이러한 피동기어(415)는 출력축(416)에 설치되어 있다.
플라이휠부(430)는 출력축(416)의 출력을 안정화시키기 위하여 출력축(416) 상에 마련된다.
제너레이터부(450)는 출력축(416)에 연결되어 구동한다.
도 5는 본 발명에 따른 파력발전기의 유압회로도이다.
도 5에 따르면, 파력발전기의 유압라인은 유압펌프(510), 전기모터(520), 고압 어큐뮬레이터(530), 저압 어큐뮬레이터(540), 다수의 컨트롤 밸브 등을 포함한다.
관성 가변형 플라이휠(350) 내부의 유체는 Ps 포트를 통하여 출입되며, Sv0 밸브와 Sv2 밸브를 컨트롤하여 출입되는 유량을 조절할 수 있다.
유압 실린더(270) 내부의 유체는 유체 A 포트와 B 포트를 통하여 출입되며, Sv2 밸브를 컨트롤하여 출입되는 유량을 조절할 수 있다.
본 발명의 파력발전기에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
제1회전축(311)과 제2회전축(331)의 회전력은 원 웨이 클러치(412, 414)에 의해 제1구동기어(411)와 제2구동기어(413)가 동일한 방향으로 회전하도록 회전력이 제3구동기어에 전달되고, 출력축(416)에 전달함으로써, 제너레이터를 구동할 수 있다. 이와 같은 구조는 양방향을 회전을 어느 한 방향으로의 회전으로 변환하여 전달함으로써, 동력을 효과적으로 전달할 수 있어 발전 효율을 더욱 높일 수 있다.
또한, 플로트(210)의 추가 관성을 조절하기 위하여 관성 가변형 플라이휠(350)이 마련되어, 피동기어(415)로부터 전달되는 회전력 차이에 의해 발생되는 관성력 차이를 통해 내부 공간을 유체가 이동하면서 무게 중심을 가변해 관성 가변형 플라이휠(350)의 회전 관성을 변화시켜, 가변되는 회전 영역에 따라 관성 가변형 플라이휠(350)의 관성 저항도 최적으로 변화시킴에 따라, 가변되는 회전 영역에 적합한 관성 질량을 제공함으로써, 출력축(416)의 출력을 안정화시킬 수 있다.
나아가, 유압 실린더(270)의 피스톤이 신축함에 따라 플로트(210)의 상하 방향 위치가 가변할 수 있어, 해수면의 높이에 따라 플로트(210)의 상하 방향 위치를 적절하게 조절함으로써, 해수면의 높이가 변하더라도 변화하는 해수면의 높이에 따라 플로트(210)의 상하 위치를 조절할 수 있으므로 해수면의 어느 위치에서도 파력을 효과적으로 흡수할 수 있다. 또한, 악천후와 같은 날씨에는 유압 실린더(270)의 피스톤이 최대한 줄어들어 플로트부(200)가 해수면으로부터 완전히 들어 올려지게 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
200 : 플로트부 210 : 플로트
220 : 암 구조 230 : 케이블
240 : 무게추 250 : 제1풀리
260 : 제2풀리 270 : 유압 실린더
300 : 변환부 310 : 제1타이밍 풀리
311 : 제1회전축 320 : 타이밍 벨트
330 : 제2타이밍 풀리 331 : 제2회전축
340 : 제3타이밍 풀리 341 : 제3회전축
350 : 관성 가변형 플라이휠 400 : 발전부
410 : 기어부 411 : 제1구동기어
412 : 원 웨이 클러치 413 : 제2구동기어
414 : 원 웨이 클러치 415 : 피동기어
416 : 출력축 430 : 플라이휠부
450 : 제너레이터부

Claims (11)

  1. 파동에 따라 상하 방향으로 움직임이 가능하도록 마련된 플로트부;
    상기 플로트부에 연결되어 상기 플로트부의 상하 방향 운동을 회전 운동으로 변환하는 변환부; 및
    상기 변환부의 회전 운동을 전달받아 일 방향의 회전 운동으로 출력하여 발전하는 발전부;를 포함하되,
    상기 플로트부는,
    부력을 가지는 플로트와,
    일단이 메인 프레임에 회전 가능하게 연결되어 있는 암 구조와,
    일단은 상기 플로트에 연결되고, 상기 암 구조 상에 거치되며, 타단에 무게추가 연결되어 있는 케이블을 포함하고,
    상기 변환부는,
    상기 메인 프레임 상에 회전 가능하게 마련되는 제1타이밍 풀리와,
    상기 제1타이밍 풀리에 감겨지고, 상기 케이블의 중간에 배치되는 타이밍 벨트를 포함하며,
    상기 발전부는,
    상기 제1타이밍 풀리가 설치된 제1회전축의 회전력을 전달받아 일 방향의 회전운동으로 출력하여 출력축에 전달하는 기어부와,
    상기 출력축 상에 마련되는 플라이휠부와,
    상기 출력축에 연결되어 구동하는 제너레이터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플로트부는,
    상기 암 구조 상에 회전 가능하게 마련된 제1풀리와,
    상기 메인 프레임 상에 회전 가능하게 마련된 제2풀리와,
    일단이 상기 암 구조의 타단에 회전 가능하게 연결되고, 타단은 상기 메인 프레임에 회전 가능하게 연결되어 있는 유압 실린더를 더 포함하여,
    상기 케이블은 상기 제1풀리와 상기 제2풀리에 감겨지며,
    상기 유압 실린더가 신축함에 따라 상기 플로트의 위치가 가변할 수 있는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기어부는,
    상기 제1회전축 상에 원 웨이 클러치에 의해 설치되는 제1구동기어와,
    상기 원 웨이 클러치에 의해 한 방향으로만 회전하는 제1구동기어의 회전력을 전달받아 일 방향으로만 회전하는 피동기어와,
    상기 피동기어가 설치되는 출력축을 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 변환부는,
    상기 메인 프레임 상에 회전 가능하게 마련되는 제2타이밍 풀리를 더 포함하여,
    상기 타이밍 벨트는 상기 제1타이밍 풀리와 상기 제2타이밍 풀리에 감겨지는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1타이밍 풀리가 설치된 제1회전축과 상기 제2타이밍 풀리가 설치된 제2회전축은 평행하게 배치되고,
    상기 변환부는,
    상기 제1타이밍 풀리와 상기 제2타이밍 풀리 사이의 하부에 배치되고, 상기 메인 프레임 상에 회전 가능하게 설치되는 제3타이밍 풀리와,
    상기 제3타이밍 풀리의 제3회전축 상에 마련되는 관성 가변형 플라이휠을 더 포함하고,
    상기 타이밍 벨트는 상기 제1타이밍 풀리와 상기 제3타이밍 풀리와 상기 제2타이밍 풀리에 차례로 지그재그로 감겨지는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 관성 가변형 플라이휠은,
    내부의 피스톤에 의해 유압 챔버와 가스 챔버로 나누어져 있어,
    관성을 변화시키기 위한 오일 압력은 유압 챔버의 부피를 변화시켜 조절 가능한 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기어부는,
    상기 제1회전축과 상기 제2회전축의 회전력을 동시에 전달받아 일 방향의 회전운동으로 출력하여 출력축에 전달하는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기어부는,
    상기 제1회전축 상에 원 웨이 클러치에 의해 설치되는 제1구동기어와,
    상기 제2회전축 상에 원 웨이 클러치에 의해 설치되는 제2구동기어와,
    상기 원 웨이 클러치에 의해 한 방향으로만 회전하는 제1구동기어의 회전력과, 상기 원 웨이 클러치에 의해 한 방향으로만 회전하는 제2구동기어의 회전력을 동시에 전달받아 일 방향으로만 회전하는 피동기어와,
    상기 피동기어가 설치되는 출력축을 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
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