KR101821894B1 - Apparatus for wave surge converter based on oscillating water column type - Google Patents

Apparatus for wave surge converter based on oscillating water column type Download PDF

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KR101821894B1 KR1020160130013A KR20160130013A KR101821894B1 KR 101821894 B1 KR101821894 B1 KR 101821894B1 KR 1020160130013 A KR1020160130013 A KR 1020160130013A KR 20160130013 A KR20160130013 A KR 20160130013A KR 101821894 B1 KR101821894 B1 KR 101821894B1
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, it is possible to maximize energy conversion efficiency by inducing a motion of a buoy synchronized with waves and a motion of a water column which moves completely opposite to the motion of the buoy. An oscillating water column type wave surge converting device according to an embodiment of the present invention comprises: a buoy which has a rear body part having an outline of a longitudinal section formed in an arc shape and a front body part in which an upper extension line and a lower extension line of which the outline of the longitudinal section extends from the rear body part in each direction meet each other and performs a pivotal motion on the water surface around a predetermined horizontal axis based on the longitudinal outline of the rear body part and the front body part formed asymmetrically; a chamber which is formed to surround the rear body part at the rear of the buoy, accommodates a water column flowing in through a water inlet by having the water inlet formed at the bottom of the buoy to allow water to flow in or out, and has an air inlet for inflow or outflow of air on one surface thereof; and an energy conversion means which converts wave energy to electric power based on the pivotal motion and the vibration of the water column.

Description

진동수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치{APPARATUS FOR WAVE SURGE CONVERTER BASED ON OSCILLATING WATER COLUMN TYPE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a wave-type surge-

본 발명은 해수면의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 해수면에서 진동하는 진동수주를 이용한 웨이브 서지 컨버터(wave surge converter) 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for converting kinetic energy of a sea surface into electric energy, and more particularly, to a wave surge converter using vibration ordering at sea level.

파력 에너지는 해양 에너지 중 바람에 의한 해수의 진동에너지를 의미한다. 파도는 조류와 달리 해수의 상하 또는 좌우로 운동하는 왕복운동 에너지를 의미한다. 파력 발전은 파력에너지에서 전기에너지를 얻는 것으로, 친환경 미래 에너지원으로 각광받고 있다. 구체적으로, 파랑에 의한 면의 주기적 상하 운동 또는 물입자의 전후 운동 등을 에너지 변환 장치를 통하여 기계적인 운동 에너지로 변환시킨 후, 전기 에너지로 변화시킨다.Wave energy refers to the vibration energy of sea water caused by wind in ocean energy. Unlike tidal waves, waves represent the reciprocating kinetic energy of moving up and down or right and left of seawater. The wave power generation is getting the electric energy from the wave energy, and it is attracting attention as an environment friendly future energy source. Specifically, the cyclic up and down movement of the surface by the wave or the forward and backward movement of the water particle are converted into mechanical kinetic energy through the energy conversion device, and then the electric energy is changed.

이러한 에너지 변환 장치는 대부분 부이(bouy)가 파도의 운동에 따라 진동 운동을 하게 되며 발전기를 통해 전기 에너지로 변환된다.Most of these energy conversion devices cause the bouy to vibrate according to the motion of the waves and are converted into electric energy through the generator.

그런데 종래의 웨이브 에너지 변환장치를 전기에너지로 변환하기 위해서는 부이의 운동에 동조하지 않은, 즉 고정된 본체 혹은 부이와 상반된 운동을 하는 또 다른 부이를 필요로 하며, 이 두 물체를 연결하기 위한 샤프트(shaft) 또는 힌지(hinge) 등과 같은 동작을 구속하기 위한 장치와 두 물체 사이에 장착되어 선형왕복운동을 유체의 흐름으로 바꾸어 전기를 생산하는 유압시스템 등을 필요로 하여 구조가 복잡하다.However, in order to convert the conventional wave energy conversion device into electric energy, another part which does not synchronize with the motion of the buoyancy, that is, the motion that is opposite to the fixed body or the part, shaft or hinge, and a hydraulic system that is mounted between two objects to convert the linear reciprocating motion into a flow of fluid to produce electricity.

요약하자면, 파도의 에너지를 전기에너지로 변환하기 위해서는 파도에 동조하여 운동하는 부이, 그리고 그 부이의 운동에 반해 고정 혹은 상반되는 운동을 하는 본체(혹은 또다른 부이) 그리고 이 두 물체를 연결하면서 동작을 구속하는 장치, 그리고 두 물체 사이의 상대 운동에너지를 변환하는 장치 등 총 네 가지의 장치 요소를 필요로 하며, 모든 장치들은 파랑의 하중을 견뎌낼 수 있는 견고함과 유격이 없는 정밀한 운동성을 보장해야 한다. In summary, to convert energy of a wave into electrical energy, a buoy that synchronizes with the wave, and a body (or another buoy) that performs a fixed or opposing motion as opposed to the motion of the buoy, And a device for converting the relative kinetic energy between two objects, all of which require rigidity to withstand wave loads and precise mobility with no clearance Should be.

진동 수주형 파력발전 장치는 힌지와 같은 기계 요소는 없고 구조가 간단하다는 장점이 있지만, 가동 물체형과 마찬가지로 파도의 운동에 동조하는 수주의 운동에 반해 챔버는 파도의 운동에 동조하지 않아야 하므로 지반에 고정을 하거나, 아니면 부유식 진동 수주형 파력발전 장치의 경우 본체의 무게, 길이, 계류선의 장력에 의존하여 최대한 수주와 챔버의 운동이 일치하지 않게 유도하였다. 그러나 수주와 챔버의 운동 방향을 항상 반대로 유도하는 것은 불가능하다. Although the vibration generator type wave power generator has the advantage that there is no mechanical element such as a hinge and the structure is simple, like the movable object type, the chamber must not synchronize with the movement of the wave synchronized with the wave motion, Or in the case of a floating type vibration water column type power generator, depending on the weight of the main body, the length of the main body, and the tension of the mooring line, However, it is impossible to always reverse the order and direction of movement of the chamber.

다시 말하면, 파도의 에너지를 전기에너지로 변환하기 위해서는 파도에 동조하여 운동하는 부이 혹은 수주의 운동성만이 중요한 것이 아니라 부이 혹은 수주의 운동 방향에 반해 고정 혹은 상반되는 운동을 하는 본체 혹은 챔버(chamber)가 필요한 것이다. In other words, in order to convert the energy of a wave into electric energy, only the buoy or the mobility of the buoy or the order which is synchronized with the wave is important, but the body or the chamber which performs the motion opposite to the motion direction of the buoy or the order, .

고정 방식이 가장 확실하게 파도의 운동에 동조하지 않은 요소를 만들어 주지만, 설치 장소의 제약과 설치 비용의 증대로 파력발전의 효용성이 떨어진다. 또한 가동 물체형의 경우 두 파트(부이와 본체)를 연결하면서 서로의 동작을 구속하는 장치, 그리고 두 물체 사이의 상대 운동에너지를 변환하는 장치 등은 파도의 하중을 견뎌낼 수 있는 견고함과 유격이 없는 정밀한 운동성을 보장해야 한다.Although the fixed method most certainly produces elements that are not synchronized with the motion of the waves, the utility of wave generation is deteriorated due to the limitation of the installation site and the installation cost. In addition, in the case of a moving object type, a device for restricting the motion of two parts while connecting two parts (a main body) and a device for converting the relative kinetic energy between the two objects have robustness To ensure precise mobility.

따라서 파도에 의해 동조하는 부이와 그리고 부이의 운동에 완벽하게 상반되게 운동을 하는 수주의 운동을 유도함으로써, 위에서 언급한 파력발전 장치의 난제를 극복할 수 있는 에너지 컨버터에 대한 필요성이 대두된다.Therefore, there is a need for an energy converter capable of overcoming the difficulties of the above-mentioned wave power generation device by inducing a motion of orderly motion that completely contradicts the motion of the buoy and the buoy by the wave.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 도출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 파도에 의해 동조하는 부이와 그리고 부이의 운동에 완벽하게 상반되게 운동을 하는 수주의 운동을 유도할 수 있는 진동수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned needs, and it is a first object of the present invention to provide a vibratory casting wobble capable of inducing an ordering motion that perfectly coincides with the motion of a wave- And to provide a surge converting apparatus.

또한 본 발명의 제2 목적은 해수 수면의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환함에 있어서 그 변환 효율을 극대화 할 수 있는 진동수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치를 제공하는 데 있다.A second object of the present invention is to provide a vibration frequency mold wave surge converting apparatus capable of maximizing the conversion efficiency in converting kinetic energy of sea water surface into electric energy.

그리고 본 발명의 제3 목적은 다수의 진동수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치를 효율적으로 배열할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.A third object of the present invention is to provide a method for efficiently arranging a plurality of frequency cast wave surge converting apparatuses.

상기와 같은 본 발명의 목적은, 종단면의 윤곽(contour)이 원호로 형성된 후방 바디부와 종단면의 윤곽이 후방 바디부로부터 각 연장된 상부 연장선과 하부 연장선이 상호 만나는 전방 바디부를 가지고, 후방 바디부와 전방 바디부의 종단면 윤곽이 상호 비대칭적으로 형성된 것에 기반하여 소정의 수평축을 중심으로 수면에서 피보탈 운동을 하는 부이; 부이의 후방에 후방 바디부를 감싸도록 형성되고 부이의 하부에 물이 유입 또는 유출되는 물 출입구가 형성되어 물 출입구를 통해 내부로 유입되는 수주를 수용하고 일 면에 공기가 유출 또는 유입되는 공기 출입구가 형성된 챔버; 및 피보탈 운동 및 수주의 진동에 기반하여 웨이브 에너지를 전력으로 변환하는 에너지 변환 수단을 포함하는 진동수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.It is an object of the present invention to provide a rear body having a contour of a longitudinal section formed in a circular arc and a front body portion in which an outline of a longitudinal section extends from an upper extension line extending from a rear body section and a lower extension line, And a buoy for performing a pivotal motion on a water surface around a predetermined horizontal axis based on the longitudinally contours of the front body portion being formed asymmetrically with each other; A water inlet and an outlet for water to be introduced into or discharged from the lower portion of the buoy are formed so as to surround the rear body at the rear of the buoy, A formed chamber; And energy conversion means for converting the wave energy into electric power based on the vibration of the levitation motion and the order.

부이는 내부에 무게추를 포함하고 수평축이 수면보다 낮게 형성된 것일 수 있다.The buoy may include an internal weight and the horizontal axis may be formed lower than the water surface.

전방 바디부는 하부 연장선의 접선이 수평면과 이루는 각도가 30 ~ 70 도가 되도록 형성된 것일 수 있다.The front body part may be formed such that the angle formed by the tangent line of the lower extension line with the horizontal plane is 30 to 70 degrees.

챔버는 챔버 플레이트로 형성되고, 그리고 챔버 플레이트는 후방 플레이트, 한 쌍의 측방 플레이트 및 전방 플레이트를 포함할 수 있다.The chamber may be formed of a chamber plate, and the chamber plate may include a back plate, a pair of side plates, and a front plate.

에너지 변환 수단은 챔버의 내부 또는 공기 출입구에 장착된 터빈을 포함할 수 있다.The energy converting means may comprise a turbine mounted inside the chamber or at an air inlet.

챔버 플레이트는 전방 바디부 상면에 챔버에 연장된 공간을 형성하는 벤트 부를 더 포함하고, 그리고 터빈은 터빈 축이 피보탈 운동의 수평축과 평행하도록 벤트 부에 장착된 것일 수 있다.The chamber plate may further include a vent portion forming an extended space in the chamber on the upper surface of the front body portion, and the turbine may be mounted on the vent portion such that the turbine axis is parallel to the horizontal axis of the pivotal motion.

부이는 수평축을 따라 동공이 형성된 것일 수 있다.It may be that the pupil is formed along the horizontal axis.

진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치는 동공 내부에 위치하는 샤프트; 및 샤프트 양단에 장착되는 프레임을 더 포함할 수 있다.The oscillating water-based wave surge converting apparatus includes: a shaft positioned inside a pore; And a frame mounted on both ends of the shaft.

상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면 파도에 의해 동조하는 부이와 그리고 부이의 운동에 완벽하게 상반되게 운동을 하는 수주의 운동을 유도할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, it is possible to induce an exercise of order taking a motion completely contrary to the motion of the buoy and the part to be synchronized by the waves.

그리고 해수 수면의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환함에 있어서 그 변환 효율을 극대화 할 수 있으며 다수의 진동수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치를 배열하는 경우에도 효율성을 극대화할 수 있다.In converting the kinetic energy of sea water surface into electric energy, the conversion efficiency can be maximized and efficiency can be maximized even when arranging a plurality of oscillation frequency type wave surge converting apparatuses.

또한 파도의 에너지는 속도가 낮고, 힘이 큰 에너지원이다. 그리고 파도를 이용하는 장치인 파력발전 장치의 로터와 프레임, 그리고 그 사이의 동력변환 장치는 파도의 특성인, 낮은 운동 속도와 큰 힘에 대응해야만 한다. 따라서 큰 힘에 견뎌야 하기 때문에 기계 부품 요소들은 강인성을 확보해야하고 기계 부품들의 유격도 있어서는 안 된다. 운동 속도가 낮을수록 유격으로 인한 에너지 손실이 클 수밖에 없기 때문이다. 그래서 견고함과 정밀함은 로터, 프레임, 동력변환 장치, 그리고 이들을 연결하는 샤프트와 같은 운동 구속 기계 부품들 모두에게 요구된다. 이에 반해 본 발명의 일 실시예에 의하면 기계 부품이 오직 로터(rotor)와 프레임 사이의 샤프트만으로 구성될 수 있으며, 그 샤프트 또한 동력 변환 과정에 관여를 하지 않기 때문에 견고함과 정밀함은 상대적으로 낮은 허용치를 가질 수 있으므로 파력발전기의 생산 단가 저감에 도움이 될 수 있다.In addition, the energy of the wave is a low-velocity, high-power energy source. And the waveguide rotor, the frame, and the power converter between them must respond to the characteristics of the waves, low speed of motion and large forces. Therefore, mechanical parts must be robust and free of mechanical parts because they must withstand large forces. The lower the exercise velocity, the greater the energy loss due to the play. So robustness and precision are required for both motion-constrained mechanical components such as rotors, frames, power converters, and shafts connecting them. In contrast, according to an embodiment of the present invention, the mechanical parts can be composed solely of the shaft between the rotor and the frame, and since the shaft does not participate in the power conversion process, It is possible to reduce the production cost of the wave generator.

도 1은 본 발명인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예의 사시도를 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 A-A 방향 종단면을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예에 수주가 수용된 상태를 나타내기 위해 외측 판 일부를 도려내어 나타낸 도면,
도 4 및 도 5는 본 발명인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예가 해수면에서 작동하는 상태를 나타낸 도면들,
도 6은 본 발명인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예의 변형예를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예가 다수 배열된 유동형 상태를 나타낸 도면이고,
도 8은 본 발명인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예가 다수 배열된 고정형 상태를 나타낸 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a vibration wave casting wave surge converting apparatus according to the present invention;
Fig. 2 is a cross-sectional view showing a longitudinal section in the AA direction in Fig. 1,
FIG. 3 is a perspective view showing a part of an outer side plate to show a state in which an order is received in an embodiment of a vibration wave type wave surge converting apparatus according to the present invention,
4 and 5 are views showing a state in which an embodiment of the vibration water casting type wave surge converting apparatus according to the present invention operates at sea level,
6 is a view showing a modification of the embodiment of the vibration water casting type wave surge converting apparatus of the present invention,
7 is a view showing a floating state in which a plurality of embodiments of the vibration water casting type surge converting apparatus according to the present invention are arranged,
8 is a view showing a fixed state in which a plurality of embodiments of the vibration water casting type wave surge converting apparatus according to the present invention are arranged.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments.

아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various modifications may be made to the embodiments described below. It is to be understood that the embodiments described below are not intended to limit the embodiments, but include all modifications, equivalents, and alternatives to them.

실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used only to illustrate specific embodiments and are not intended to limit the embodiments. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terminology used herein is a term used for appropriately expressing an embodiment of the present invention, which may vary depending on the user, the intent of the operator, or the practice of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. In the following description of the embodiments, a detailed description of related arts will be omitted if it is determined that the gist of the embodiments may be unnecessarily blurred.

진동수주형 웨이브 서지 Frequency Shape Wave Surge 컨버팅Converting 장치 Device

도 1은 본 발명인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예의 사시도를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 A-A 방향 종단면을 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치(APPARATUS FOR WAVE SURGE CONVERTER BASED ON OSCILLATING WATER COLUMN TYPE)의 일 실시예에 수주가 수용된 상태를 나타내기 위해 외측 판 일부를 도려내어 나타낸 도면이다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예 구성은, 부이(10, buoy)와, 부이(10)에 형성된 챔버(C), 그리고 에너지 변환 수단의 일 예인 터빈(30)을 포함한다. 본 실시예는, 해수면에 위치하여 해수면의 운동, 즉 웨이브 서지(wave surge)에 기하여 부이(10)가 피보탈 운동(pivotal motion)을 하면, 부이(10) 후방에 형성된 챔버(C) 내부에서 수주가 진동을 하도록 작용한다. 이어서, 수주(W, water column)가 진동하면 챔버((C) 내부의 공기가 압축되어 터빈(30)의 운동에너지로 변환되고 다시 터빈(30)은 운동에너지를 전기에너지로 변환함으로써 본 실시예의 에너지 컨버팅 작용이 이루어진다.FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of a vibration wave casting type surge converting apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a longitudinal section in the AA direction of FIG. 1, and FIG. 3 is a cross- FIG. 6 is a view showing a part of the outer plate to be taken in order to show a state in which an order is accommodated in an embodiment of the present invention; FIG. 1 to 3, an embodiment of the vibration wave type wave surge converting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a buoy 10, a chamber C formed in the buoy 10, and an example of energy converting means And a turbine (30). In this embodiment, when the buoy 10 is pivotal motion based on the sea level movement, that is, the wave surge, located in the sea level, the inside of the chamber C formed behind the buoy 10 The order acts to oscillate. Subsequently, when water (W) vibrates, air in the chamber (C) is compressed and converted into kinetic energy of the turbine 30, and then the turbine 30 converts the kinetic energy into electric energy, Energy converting action is performed.

본 실시예인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치(1)는 피보탈 운동을 위해 부이(10)를 가진다. 부이(10)는 종단면의 윤곽(contour)이 원호로 형성된 후방 바디부(110)와 종단면의 윤곽이 후방 바디부(110)로부터 각 연장된 상부 연장선과 하부 연장선이 상호 만나는 전방 바디부(120)를 포함한다. 이러한 부이(10)의 후방 바디부(110)와 전방 바디부(120)는 종단면의 윤곽이 상호 비대칭적으로 형성되어 수평축(X)을 중심으로 수면에서 피보탈 운동을 한다. The vibration water casting type surge converting apparatus 1 according to the present embodiment has a buoy 10 for pivotal motion. The buoy 10 includes a rear body part 110 having a contour of a longitudinal section formed in a circular arc and a front body part 120 having an outline contour of the longitudinal body part extending from the rear body part 110, . The outline of the longitudinal body portion 110 and the front body portion 120 of the buoy 10 are formed asymmetrically with respect to each other to perform the pivotal motion on the water surface around the horizontal axis X. [

이러한 부이(10)는 내부가 비어 있거나 물의 밀도보다 작은 충진재로 채워져 있을 수 있다. 부이(10) 내부 바닥면에는 무게추가 배치될 수 있으며 부이(10)의 부력에 의해 자체 부유할 수 있다. 이 경우 수평축(X)은 부이(10)의 후방 바디부(110)의 반지름에 약 70% 정도로 흘수선을 형성하고 잠겨 있을 수 있다. 부이(10)의 부력을 줄이기 위해서, 또는 부이(10)의 유동 범위를 한정하기 위해 부이(10)의 수평축(X)을 따라 동공(cavity)을 형성할 수도 있으며 이에 대해서는 아래의 변형예에서 후술한다.Such buoys 10 may be filled with fillers whose interior is empty or smaller than the density of water. Weight can be additionally disposed on the inner bottom surface of the buoy 10 and floating by buoyancy of the buoy 10. In this case, the horizontal axis X may form a waterline at about 70% of the radius of the rear body portion 110 of the buoy 10 and be locked. A cavity may be formed along the horizontal axis X of the buoy 10 to limit the buoyancy of the buoy 10 or to define the range of flow of the buoy 10, do.

그리고 전방 바디부(120)의 종단면 윤곽으로 나타내어지는 하부 연장선은, 그 접선이 수평면과 이루는 각도가 30 ~ 70 도가 되도록 형성된 것일 수 있다. 이러한 하부 연장선은 커브진 곡면으로 형성되며 전방으로 볼록하게 형성된다.The lower extension line indicated by the contour of the longitudinal section of the front body part 120 may be formed such that the angle formed by the tangent line with the horizontal plane is 30 to 70 degrees. The lower extension line is formed of curved curved surfaces and formed forwardly convexly.

본 실시예의 챔버(C)는 부이(10, 12)의 후방에 후방 바디부(110)를 감싸도록 형성되고 부이(10, 12)의 하부에 물이 유입 또는 유출되는 물 출입구(I)가 형성되어 물 출입구(I)를 통해 내부로 유입되는 수주(W)를 수용하고 일 면에 공기가 유출 또는 유입되는 공기 출입구(O)가 형성되어 있다.The chamber C of the present embodiment is formed so as to surround the rear body part 110 at the rear of the buoys 10 and 12 and has a water inlet I formed at the bottom of the buoys 10 and 12, And an air inlet O is formed on one side of the water inlet port I for receiving the water W incoming into the water inlet I through which the air flows out or flows.

챔버(C)는 챔버 플레이트(20)로 형성된다. 그리고 챔버 플레이트(20, 22)는 후방 플레이트(210), 한 쌍의 측방 플레이트(220, 222) 및 전방 플레이트(230)를 포함할 수 있다. 수주를 수용하는 챔버(C)는 별도로 완성하여 부이(10) 후방에 장착할 수도 있으나, 미리 완성하지 않고 부이(10)의 후방 바디부(110)의 외면을 챔버(C)의 내면으로 활용하여 후방 플레이트(210), 한 쌍의 측방 플레이트(220, 222) 및 전방 플레이트(230)를 장착함으로써 형성할 수도 있다.The chamber C is formed by the chamber plate 20. The chamber plates 20 and 22 may include a rear plate 210, a pair of side plates 220 and 222, and a front plate 230. The chamber C accommodating the water reception can be separately mounted and mounted on the rear side of the buoy 10 but the outer surface of the rear body 110 of the buoy 10 can be used as the inner surface of the chamber C The rear plate 210, the pair of side plates 220 and 222, and the front plate 230, as shown in Fig.

그리고 이러한 챔버 플레이트(20)는 후방 플레이트(210), 한 쌍의 측방 플레이트(220, 222) 및 전방 플레이트(230) 각각을 독립적으로 구비하여 조립 장착할 수 있다. 이와 달리, 챔버 플레이트(20)의 구성 요소인 후방 플레이트(210), 한 쌍의 측방 플레이트(220, 222) 및 전방 플레이트(230)를 일체로 형성하고, 일체로 형성된 챔버 플레이트(20)를 부이(10)에 장착할 수도 있을 것이다. 챔버(C)의 제작 방법은 다양할 수 있으며 이러한 다양한 제작 방법은 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖춘 자에게 선택적으로 수행될 수 있을 것이다.The chamber plate 20 can be assembled and installed independently of each of the rear plate 210, the pair of side plates 220 and 222, and the front plate 230. Alternatively, the rear plate 210, the pair of side plates 220, 222 and the front plate 230, which are components of the chamber plate 20, are integrally formed, and the chamber plate 20, (Not shown). The manufacturing method of the chamber C may vary, and the various manufacturing methods may be selectively performed by those having ordinary skill in the art to which the invention belongs.

그리고 챔버(C)는 물 출입구(I)가 부이(10)의 하부에 형성되어 있다. 물 출입구(I)는 부이(10)의 피보탈 운동에 따라 물을 유입 및 유출하는 통로이며 물 출입구(I)의 형상 및 크기 등은 전체적인 무게 및 크기 등을 고려하여 적절하게 형성될 수 있다.The chamber (C) is formed with a water inlet (I) at the bottom of the buoy (10). The water inlet I is a passage through which the water flows in and out according to the pivotal motion of the buoy 10. The shape and size of the water inlet I can be appropriately formed in consideration of the overall weight and size.

에너지 변환 수단은 피보탈 운동 및 수주(W)의 진동에 기반하여 웨이브 에너지를 전력으로 변환하는 역할을 한다. 이러한 에너지 변환 수단은 터빈(30)을 포함할 수 있고 터빈(30)의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 에너지 변환 모듈 및 축전 모듈과 연결될 수 있다.The energy conversion means converts the wave energy into electric power based on the vibration of the pivotal motion and the order (W). The energy conversion means may include a turbine 30 and may be connected to an energy conversion module and a power storage module that convert the kinetic energy of the turbine 30 into electric energy.

본 실시예에서 전술한 터빈(30)은 공기 출입구(O)에 장착되어 압축된 공기의 흐름에 의해 운동한다. 그러나 챔버(C) 내부에 장착될 수도 있으며, 챔버(C) 내부에 장착되는 경우에는 수주(W) 속에 잠겨서 수주의 진동에 의해 운동할 수도 있다. 이는 터빈의 형태에 따라 선택적으로 구성할 수 있으며, 본 실시예에서는 임펄스 터빈이나 웰스(Wells) 터빈을 사용할 수 있다. 본 실시예에서 터빈(30)은 수평축(X)과 직교하도록 구성하였으나 평행하게 배치될 수도 있는데 이는 변형예로서 아래에서 다시 설명한다.In the present embodiment, the above-described turbine 30 is mounted on the air inlet O and moves by the flow of the compressed air. However, it may be mounted inside the chamber C, and when mounted in the chamber C, it may be immersed in an order W and may be moved by several orders of vibration. This can be selectively configured according to the shape of the turbine. In this embodiment, an impulse turbine or a wells turbine can be used. In this embodiment, the turbine 30 is configured to be orthogonal to the horizontal axis X but may be disposed in parallel, which will be described below as a modification.

웨이브 서지 Wave surge 컨버팅Converting 장치의 작동 원리 How the device works

도 4 및 도 5는 본 발명인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예가 해수면에서 작동하는 상태를 나타낸 도면들이다. 이하 도 4 및 도 5를 참조하여 본 실시예의 작동 원리를 설명한다. 참고로 도 4 및 도 5에서 표시된 화살표는 물의 운동 방향 또는 부이(10)의 회동방향을 의미한다FIGS. 4 and 5 are views showing a state in which an embodiment of the vibration water casting type wave surge converting apparatus according to the present invention operates at sea level. Hereinafter, the operation principle of this embodiment will be described with reference to Figs. 4 and 5. Fig. 4 and 5 indicate the direction of motion of the water or the direction of rotation of the buoy 10

파도가 상승 시, 부이(10)의 전면은 파도에 힘에 밀리면서 도 4에서와 같이 반시계 방향으로 회동하게 된다. 이때, 챔버(C)의 물 출입구(I)도 파도에 힘이 작용하면서 내부의 수주(W)는 상승하게 된다. 챔버(C) 상단에 위치한 내부 공기는 컨버터 본체와 수주가 서로 반대방향으로 이동하면서 압축되고, 압축된 공기는 챔버(C) 상단의 개방된 공기 출입구(O)를 통해 빠져나간다.When the wave rises, the front face of the buoy 10 is pushed counterclockwise as shown in Fig. 4 while being pressed against the wave. At this time, the water inlet (I) of the chamber (C) is also subjected to a force acting on the wave, so that the internal order (W) increases. The internal air located at the upper end of the chamber C is compressed while moving in the counter direction with the converter main body, and the compressed air escapes through the open air inlet O at the top of the chamber C.

반대로 파도가 하강하게 되면, 도 5에서와 같이 부이(10)의 전면에 가해지는 파도의 힘이 약해지면서 본체는 다시 시계방향으로 회전하게 되고, 챔버(C) 내의 수주(W) 역시 같은 원리에 의해 하강하게 된다. 컨버터 본체와 수주(W)가 서로 반대방향으로 이동하면서 수주(W) 상단의 공기는 이완이 되고, 챔버(C) 상단의 공기 출입구(O)를 통해 공기가 유입이 된다.On the other hand, when the wave is lowered, the force of the wave applied to the front face of the buoy 10 is weakened as shown in FIG. 5, so that the main body is rotated in the clockwise direction again and the order W in the chamber C is also . The air at the upper end of the order W is relaxed and the air is introduced through the air inlet O at the upper end of the chamber C while the converter main body and the order W move in opposite directions.

파도의 상승과 하강에 따라 수주(W) 상단의 공간과 외기 사이에 압력 차이가 발생하게 되며, 이 압력 차이에 의해 공기 출입구(O)를 통해 공기의 출입이 발생하면서 공기 출입구(O)에 위치한 터빈이 회전하게 된다. 본 실시예의 진동 수주형 웨이브 서지 컨버터는 수주(W)와 컨버터 본체의 운동 방향이 항상 반대 방향이기 때문에 높은 변환 효율을 가져오도록 작용한다.As the waves rise and fall, a pressure difference occurs between the space at the top of the order W and the outside air. Due to this pressure difference, air is introduced into and out of the air inlet O through the air inlet O, The turbine is rotated. The oscillatory water-cooled wave surge converter of the present embodiment functions to bring about a high conversion efficiency because the order W (W) and the direction of motion of the converter body are always in the opposite direction.

웨이브 서지 컨버팅 장 치 의 변형예 Modification of the wave surges Chapter converted value

도 6은 본 발명인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예의 변형예를 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 챔버 플레이트(22)는 부이(12)의 전방 바디부 상면에 챔버(C)에 연장된 공간을 형성하는 벤트 부(40, bent part)를 더 포함하고, 그리고 터빈(32)은 터빈 축이 피보탈 운동의 수평축(X)과 평행하도록 벤트 부(40)에 장착되어 있다. 또한 부이(10, 12)는 수평축(X)을 따라 동공(H)이 형성되어 있다.6 is a view showing a modification of the embodiment of the vibration water casting type wave surge converting apparatus of the present invention. 6, the chamber plate 22 further comprises a bent part 40 forming a space extending in the chamber C on the upper surface of the front body part of the buoy 12, (32) is mounted on the vent portion (40) such that the turbine axis is parallel to the horizontal axis (X) of the pivotal motion. In addition, the buoys 10 and 12 have a pupil H formed along the horizontal axis X.

도 6에 도시된 변형예는 편의상 벤트 부(40)와 동공(H)이 복합적으로 도시되어 있지만, 벤트 부(40) 없이 동공(H)만이 형성되어 있을 수도 있고 동공(H) 없이 벤트 부(40)만 형성되어 있을 수도 있다. 6, the vent portion 40 and the cavity H are shown for convenience. However, only the cavity H may be formed without the vent portion 40, and the vent portion H may be formed without the cavity H, 40 may be formed.

벤트 부(40)가 형성된 경우에는 전술한 바와 같이 터빈(32)의 터빈 축은 수평축(X)과 평행하게 배치될 수도 있으며 평행하게 배치된 경우에 로터(rotor)의 운동방향과 각운동량 축이 같기 때문에 자이로 효과에 의한 터빈의 베어링 마모를 억제하도록 작용할 수 있다.The turbine shaft of the turbine 32 may be arranged parallel to the horizontal axis X and the turbine axis of the turbine 32 may be arranged parallel to the turbine shaft 32. In this case, It can act to suppress bearing wear of the turbine due to the gyro effect.

그리고 수평축(X)을 중심으로 동공(H)이 형성된 경우에는 부이(12)가 로터에 과도한 부력을 제공하는 것을 방지하면서 로터 자체의 건조 중량을 가볍게 만든다.When the hole H is formed around the horizontal axis X, the buoy 12 prevents excessive buoyancy from being applied to the rotor while lightening the dry weight of the rotor itself.

다수 웨이브 서지 Multiple wave surge 컨버팅Converting 장치의 배열 Arrangement of devices

도 7은 본 발명인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예가 다수 배열된 유동형 상태를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명인 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예가 다수 배열된 고정형 상태를 나타낸 도면들이다. 다수의 진동 수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치(3)의 배열에 대해 설명하기 이전에, 웨이브 서지 컨버팅 장치(3)는 샤프트(50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57)와 샤프트(50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57) 양단에 장착되는 프레임(60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67)을 더 포함한다. 이러한 샤프트 및 프레임 구조는 종래 파력발전 기술에서와 같이 동력을 전달하기 위한 목적이 아니라 컨버터 본체의 유동 범위를 한정하거나 다수의 배열을 효율적으로 만들기 위함이다.FIG. 7 is a view showing a floating state in which a plurality of embodiments of the vibration water casting type surge converting apparatus according to the present invention are arranged, and FIG. 8 is a view showing a fixed state in which a plurality of embodiments of the vibration water casting type surge- admit. Before describing the arrangement of a plurality of oscillatory wave surge converting apparatuses 3, the wave surge converting apparatus 3 comprises a shaft 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 mounted at both ends of the frame 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, Such a shaft and frame structure is not intended to transmit power as in conventional power generation techniques, but rather to limit the flow range of the converter body or to make multiple arrangements efficient.

도 7에서와 같이 유동형 상태의 배열은, 프레임 간에 상호 연결 구조를 형성하여 V 자 또는 U 자 형태를 유지하도록 할 수 있으며 파도 방향에 따라 가변적으로 전체적인 방향을 변환할 수 있다. 반대로 도 8에서와 같이 고정형 상태의 배열은, 유실 우려를 줄이기 위해 바닥에 프레임을 고정하고 다수의 컨버터 본체를 하나의 샤프트와 프레임으로 가두도록 만들 수도 있다.As shown in FIG. 7, the arrangement in the floating state can form a mutual connection structure between the frames to maintain the V-shape or the U-shape, and the overall direction can be variably changed according to the wave direction. Conversely, as shown in FIG. 8, the stationary arrangement may be such that a frame is fixed on the floor and a plurality of converter bodies are confined to one shaft and frame to reduce loss concerns.

1, 2, 3: 진동 수주형 웨이브 서지 컨버터 10, 12: 부이
110: 후방 바디부 120: 전방 바디부
20, 22: 챔버 플레이트 210: 후방 플레이트
220, 222: 측방 플레이트 230: 전방 플레이트
X: 수평축 I: 물 출입구
W: 수주 C: 챔버
O: 공기 출입구 H: 동공
30, 32: 터빈 40: 벤트 부
50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57: 샤프트
60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67: 프레임1, 2, 3: vibration wave cast wave surge converter 10, 12:
110: rear body part 120: front body part
20, 22: chamber plate 210: rear plate
220, 222: side plate 230: front plate
X: Horizontal axis I: Water outlet
W: Order C: Chamber
O: air inlet H: pupil
30, 32: turbine 40:
50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57:
60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67: frame

Claims (8)

종단면의 윤곽이 원호로 형성된 후방 바디부와 종단면의 윤곽이 상기 후방 바디부로부터 각 연장된 상부 연장선과 하부 연장선이 상호 만나는 전방 바디부를 가지고, 상기 후방 바디부와 상기 전방 바디부의 종단면 윤곽이 상호 비대칭적으로 형성된 것에 기반하여 소정의 수평축을 중심으로 수면에서 피보탈 운동을 하는 부이;
상기 부이의 후방에 상기 후방 바디부를 감싸도록 형성되고, 상기 부이의 하부에 물이 유입 또는 유출되는 물 출입구가 형성되어 상기 물 출입구를 통해 내부로 유입되는 수주를 수용하고, 일 면에 상기 수용된 수주의 상단의 공간과 외기 사이의 압력 차이에 기반하여 공기가 유출 또는 유입되는 공기 출입구가 형성된 챔버; 및
상기 피보탈 운동 및 상기 수주의 진동에 기반하여 웨이브 에너지를 전력으로 변환하는 에너지 변환 수단을 포함하되,
상기 부이는 내부에 무게추를 포함하고 상기 수평축이 상기 수면보다 낮게 형성된 것이고,
상기 부이는 상기 수평축을 따라 동공이 형성된 것이며,
상기 동공 내부에 위치하는 샤프트; 및
상기 샤프트 양단에 장착되는 프레임을 더 포함하는 진동수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치.
A rear body portion having an outline of a longitudinal section formed in a circular arc and a front body portion having an outline of the longitudinal section and an upper extension line extending from the rear body portion and a lower extension line, A buoy for performing a pivotal motion on the water surface around a predetermined horizontal axis based on the enemy formed;
And a water outlet formed in the rear of the buoy to inflow or outflow water to the lower portion of the buoy and to receive the incoming water through the water inlet and the water inlet, A chamber in which an air inlet or outlet through which air flows or is introduced is formed based on a pressure difference between an upper space and an outside air; And
Energy conversion means for converting the wave energy into electric power based on the vibration and the order vibration,
Wherein the weight includes a weight and the horizontal axis is lower than the water surface,
The part is formed with a pupil along the horizontal axis,
A shaft positioned within the pupil; And
And a frame mounted on both ends of the shaft.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 전방 바디부는 상기 하부 연장선의 접선이 수평면과 이루는 각도가 30 ~ 70 도가 되도록 형성된 것인 진동수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the front body is formed such that an angle formed by a tangent of the lower extension line with a horizontal plane is 30 to 70 degrees.
제1 항에 있어서,
상기 챔버는 챔버 플레이트로 형성되고, 그리고
상기 챔버 플레이트는 후방 플레이트, 한 쌍의 측방 플레이트 및 전방 플레이트를 포함하는 진동수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치.
The method according to claim 1,
The chamber being formed of a chamber plate, and
Wherein the chamber plate includes a back plate, a pair of side plates, and a front plate.
제4 항에 있어서,
상기 에너지 변환 수단은 상기 챔버의 내부 또는 상기 공기 출입구에 장착된 터빈을 포함하는 진동수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the energy conversion means comprises a turbine mounted within the chamber or at the air inlet. ≪ Desc / Clms Page number 13 >
제5 항에 있어서,
상기 챔버 플레이트는 상기 전방 바디부 상면에 상기 챔버에 연장된 공간을 형성하는 벤트 부를 더 포함하고, 그리고
상기 터빈은 터빈 축이 상기 피보탈 운동의 수평축과 평행하도록 상기 벤트 부에 장착된 것인 진동수주형 웨이브 서지 컨버팅 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the chamber plate further comprises a vent portion on an upper surface of the front body portion to form a space extending into the chamber,
Wherein the turbine is mounted to the vent portion such that the turbine shaft is parallel to the horizontal axis of the pivotal motion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019074141A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-18 송승관 Oscillating water column type wave surge converting device

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WO2019074141A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-18 송승관 Oscillating water column type wave surge converting device

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