KR101879421B1 - 가변 공진형 파력발전장치 및 이를 이용한 파력발전시스템 - Google Patents

가변 공진형 파력발전장치 및 이를 이용한 파력발전시스템 Download PDF

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김영철
이한민
이동현
장선준
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한국기계연구원
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Abstract

본 발명은 가변 공진형 파력발전장치 및 이를 이용한 파력발전시스템에 관한 것으로, 본 발명은 파도의 주파수가 변경됨에 따라 본 발명으로 구현되는 진동시스템의 진동주파수를 조절함으로써 전력의 생산량을 향상시킬 수 있으며, 본 발명에 의한 가변 공진형 파력발전장치는 하우징, 상기 하우징에 고정되는 적어도 둘 이상의 풀리를 포함하는 풀리부, 상기 풀리에 권선되며, 일단이 상기 하우징에 고정되고, 적어도 하나 이상의 스프링을 포함하는 와이어부, 상기 와이어부의 타단에 연결되어 진동하는 왕복질량부 및 파도의 주파수에 따라 상기 왕복질량부에서 먼 쪽의 풀리부터 순차적으로 잠그거나 가까운 쪽의 풀리를 순차적으로 풀어 진동주파수를 변경하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가변 공진형 파력발전장치 및 이를 이용한 파력발전시스템{Variable resonant wave power generation device and wave power generation system using thereof}
본 발명은 가변 공진형 파력발전장치 및 이를 이용한 파력발전시스템에 관한 것이다.
파력발전은 파력, 즉 바다에서 발생하는 파도로부터 전력을 생산하는 발전방식으로, 작동원리에 따라 가동물체형, 진동수주형, 월파형으로 나눌 수 있다.
상기한 파력발전의 방식 중 가동물체형은 수면의 움직임에 따라 반응하도록 고안된 기구를 사용하여 발전하는 방식으로, 진자를 내장한 부표를 물에 띄우는 방식이 주로 사용된다. 부표는 파도의 움직임에 따라 상하로 움직이는데, 부표의 움직임에 따라 부표 내부에 위치하는 진자 또한 상하로 왕복이동하며, 진자의 움직임을 통해 전력을 생산한다.
종래 가동물체형 방식의 발전방식을 가지는 파력발전장치에 관해서는 한국공개특허 제2014-0092219호("진동식 파력발전설비", 공개일 2014.07.23., 이하 선행기술 1)에 개시되어 있다. 선행기술 1과 같은 종래의 가동물체형 방식의 파력발전장치는 파도의 주파수와 진자의 움직임이 공진하지 않는 비공진형 시스템으로 구현되는데, 이러한 비공진형 시스템의 경우 파고가 높지 않은 지역에서는 기대출력이 낮은 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 최근 공진형 시스템에 관한 연구가 진행 중에 있다. 공진형 시스템의 경우, 파도의 주파수와 진자의 주파수를 일치시킴으로써 진자의 상하 변위를 증가시켜 발전기의 출력을 높일 수 있으나, 종래의 공진 시스템은 스프링의 변위를 증가시키는 것이 어려운 문제점이 있었다.
한국공개특허 제2014-0092219호("진동식 파력발전설비", 공개일 2014.07.23.)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 파력발전장치에 포함되어 상하방향으로 왕복 이동하는 진자의 주파수를 파도의 주파수와 일치시킬 수 있도록 진자의 주파수를 변화시킬 수 있는 가변 공진형 파력발전장치 및 이를 이용한 파력발전시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상하방향으로 왕복 이동하는 진자의 변위를 증가시킴으로써 발전효율을 증가시키는데 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의한 가변 공진형 파력발전장치 및 이를 이용한 파력발전시스템은 하우징, 상기 하우징에 고정되는 적어도 둘 이상의 풀리를 포함하는 풀리부, 상기 풀리에 권선되며, 일단이 상기 하우징에 고정되고, 적어도 하나 이상의 스프링을 포함하는 와이어부, 상기 와이어부의 타단에 연결되어 진동하는 왕복질량부 및 파도의 주파수에 따라 상기 왕복질량부에서 먼 쪽의 풀리부터 순차적으로 잠그거나 가까운 쪽의 풀리를 순차적으로 풀어 진동주파수를 변경하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 가변 공진형 파력발전장치 및 이를 이용한 파력발전 시스템은 상기 풀리에 연결되어 상기 왕복질량부의 진동에 따라 왕복 회전하는 회전 프레임, 상기 왕복 회전프레임에 연결되는 일측 회전프레임을 포함하고, 상기 왕복 회전프레임의 왕복 회전운동을 상기 일측 회전프레임의 일측 회전운동으로 변환하는 운동 변환부 및 상기 운동 변환부와 연결되어 전력을 생산하는 발전부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 운동 변환부는 상기 왕복 회전프레임에 결합되어 일측으로 회전하는 제1베벨기어, 상기 왕복 회전프레임과 제1베벨기어 사이에 위치하여 상기 제1베벨기어를 일측으로 회전시키는 원웨이 베어링 및 상기 일측 회전프레임에 결합되고, 상기 제1베벨기어와 맞물려 일측으로 회전하는 제2베벨기어를 포함할 수 있다.
또한, 상기 와이어부는 단일 또는 다수의 와이어를 포함할 수 있다.
또한, 단일의 상기 풀리는 상기 와이어부가 다수의 와이어를 포함할 경우 서로 다른 직경을 가지는 복수의 권선부를 포함하고, 각각의 상기 권선부에는 서로 다른 와이어가 권선되어 인접한 풀리 또는 왕복질량부와 연결되거나 상기 하우징에 고정될 수 있다.
또한, 단일의 와이어의 양단이 권선된 권선부의 직경은 서로 동일할 수 있다.
또한, 상기 풀리부는 적어도 둘 이상의 풀리가 서로 상하 및 일측으로 일정거리 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 스프링은 상기 왕복질량부와 풀리 사이, 풀리와 풀리 사이 또는 풀리와 하우징 사이에 위치할 수 있다.
본 발명에 의한 가변 공진형 파력발전장치를 이용한 파력발전시스템은, 수면에 부유하는 상기 가변 공진형 파력발전장치 및 상기 가변 공진형 파력발전장치 외부에서 원격조정으로 상기 제어부를 제어하는 작동부를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한 가변 공진형 파력발전장치 및 이를 이용한 파력발전시스템은 풀리로 구획되는 각각의 단마다 스프링을 배치하고, 제어부에서 각각의 단의 풀리에 연결된 클러치를 열거나 잠금으로써, 파도의 파고에 맞춰 본 발명의 진동시스템의 진동주파수를 자동적으로 변경시킬 수 있고, 이를 통해 본 발명에 의한 진동시스템의 진폭을 증가시켜, 파력발전장치에서 에너지 발전 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 가변 공진형 파력발전장치의 외부 사시도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 가변 공진형 파력발전장치의 내부 사시도.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 가변 공진형 파력발전장치의 내부 정면도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 가변 공진형 파력발전장치의 내부 상부 평면도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 가변 공진형 파력발전장치의 개략도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 가변 공진형 파력발전장치의 개략도.
도 7은 본 발명에 의한 가변 공진형 파력발전장치를 이용한 파력발전시스템의 개략도.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 가변 공진형 파력발전장치의 다양한 실시예에 관하여 설명한다.
[제1실시예]
도 1은 본 발명에 의한 가변 공진형 파력발전장치(800)의 제1실시예의 외관을 도시한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예는 부력부(10) 및 하우징(20)을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명의 가변 공진형 파력발전장치(800)는 바다의 수면에 부유하면서 진동하는 일종의 진동시스템이다.
도 1을 참고하면, 부력부(10)는 본 발명의 제1실시예가 바다의 수면을 부유하기 위해 부력을 제공하기 위한 것으로, 하우징(20)과 클램프(11)를 통해 물리적으로 연결된다. 부력부(10)와 하우징(20)을 견고히 결합하기 위해, 클램프(11)는 다수가 형성되어 부력부(10)와 하우징(20)을 연결할 수 있다.
도 1에 도시된 하우징(20)은 내부에 본 발명의 제1실시예에 포함되는 주요 구성을 외부로부터 보호하기 위한 일종의 케이스로, 외부로부터 물이 유입되지 않기 위해 접합부에 형성된 수밀구조를 포함할 수 있다.
도 2는 하우징(20)의 내부에 포함되는 구성을 도시한 것이고, 도 3은 도 2를 정면에서 바라본 것을 도시한 것이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 가변 공진형 파력발전장치는 풀리부, 와이어부, 왕복질량부(300) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 3을 참고하면, 풀리부는 제1 내지 제3풀리(110, 120, 130)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제3풀리(110, 120, 130)는 역순으로 순차적으로 잠기거나 잠긴 풀리부터 순차적으로 풀리는 방식으로 본 발명의 제1실시예로 구현되는 진동시스템의 진동 주파수를 조절하기 위한 구성이다. 풀리부에 포함되는 풀리의 개수는 본 발명의 제1실시예와 같이 세 개에 한정하는 것은 아니며, 본 발명에 의한 다양한 실시예는 적어도 둘 이상의 풀리를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3풀리(110, 120, 130)는 서로 상하 및 일측으로 일정간격 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3풀리(110, 120, 130)는 서로 대각선 방향의 지그재그로 배치되어 하우징에 고정될 수 있다. 제1 내지 제3풀리(110, 120, 130)가 하우징(20)에 고정되는 방법은 하우징(20)에 고정된 상판(21) 및 하판(22)에 클램프 및 기타 방법을 통해 고정되는 방식이다.
도 3를 참고하면, 상판(21)과 하판(22)은 하우징의 내부에서 하우징과 결합되어 상하방향으로 일정간격 이격되어 배치되고, 상판(21)과 하판(22)을 서로 연결하는 프레임(23)을 통해 보다 안정적으로 결합될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 상판(21)에는 제1풀리(110)와 제3풀리(130)가 고정되며, 하판(22)에는 제2풀리(120)가 고정될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4를 참고하면, 와이어부는 제1 내지 제4와이어(210, 220, 230, 240)를 포함할 수 있다. 제1와이어(210)는 제1풀리(110)에 권선되어 일단에 왕복질량부(300)가 연결되며, 제2와이어(220)는 제1풀리(110)와 제2풀리(120)에 권선되어 서로를 연결하고, 제3와이어(230)는 제2풀리(120)와 제3풀리(130)에 권선되어 서로를 연결하며, 제4와이어는 일단이 제3풀리(130)에 권선되고, 타단이 하판(22)에 연결된다.
도 4에 도시된 본 발명의 제1실시예에서 와이어부는 총 네 개의 와이어를 포함하지만, 본 발명은 이에 한정하지 않으며 와이어부는 다수 또는 단일의 와이어를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4와이어(210, 220, 230, 240) 중 인접한 두 개의 풀리 사이를 연결하는 제2 및 제3와이어(220, 230)는 각각이 권선된 풀리의 직경이 동일할 수 있다. 도 4를 참고하여 이를 보다 상세히 설명하면, 제1풀리(110)는 직경이 큰 제1-1권선부(111)와 제1-1권선부(111)와 결합되되, 직경이 작은 제1-2권선부(112)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 이는 제2 및 제3풀리(120, 130) 또한 마찬가지일 수 있다. 제1풀리(110)와 제2풀리(120)를 연결하는 제2와이어(220)는 일단이 제1-2권선부(112)에 권선되고, 타단이 제2-1권선부(121)에 권선될 수 있다. 이때 제2와이어(220)의 양단이 권선된 제1-2권선부(112)와 제2-1권선부(121)의 직경은 동일할 수 있으며, 이는 제2풀리(120)와 제3풀리(130)를 연결하는 제3와이어(230)의 양단이 권선된 제2-2권선부(122)와 제3-1권선부(131) 또한 마찬가지로 직경이 서로 동일할 수 있고, 제3-2권선부(132)의 직경은 제3-1권선부(131)의 직경보다 작을 수 있다.
본 발명에 의한 제1실시예가 상기한 바와 같이 풀리와 풀리를 연결하는 와이어가 양단에 권선된 권선부의 직경이 동일한 이유는 후술할 와이어상에 형성된 스프링의 탄성계수를 보다 정확하게 계산하기 위한 것이나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 풀리와 풀리를 연결하는 와이어가 권선된 권선부의 직경이 동일하지 않을 수 있다.
도 4를 참고하면, 와이어부는 적어도 하나 이상의 스프링을 포함할 수 있다. 보다 상세히 본 발명의 제1실시예에서 와이어부는 제2와이어(220)의 중단에 형성되는 제1스프링(410), 제3와이어(230)의 중단에 형성되는 제2스프링(420), 제4와이어(240)의 중단에 형성되는 제3스프링(430)을 포함할 수 있다.
제1스프링(410), 제2스프링(420) 및 제3스프링(430)은 탄성계수를 비롯한 기타 탄성체의 특성이 동일한 스프링일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 서로 다른 종류의 스프링이 사용될 수 있다. 또한 제1스프링(410), 제2스프링(420) 및 제3스프링(430) 각각이 설치된 위치에 복수개의 스프링이 연결되는 실시예가 있을 수 있다.
스프링부(400)에 포함되는 제1스프링(410), 제2스프링(420) 및 제3스프링(430)은 본 발명의 제1실시예를 통해 구현되는 진동시스템의 진동주파수를 조절하기 위한 것으로, 각각이 선형스프링이 사용될 수 있다. 도 4에 도시된 본 발명의 제1실시예로 구현되는 진동시스템의 탄성계수
Figure 112017093381084-pat00001
는 제1 내지 제3풀리(110, 120, 130)가 풀려있는 경우에는 다음의 수학식 1을 통해 구해질 수 있으며, 탄성계수
Figure 112017093381084-pat00002
을 가지는 진동시스템의 진동주파수
Figure 112017093381084-pat00003
는 수학식 2를 통해 구해질 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112017093381084-pat00004
(단,
Figure 112017093381084-pat00005
는 제1 내지 제3스프링의 탄성계수,
Figure 112017093381084-pat00006
은 제1-2권선부(112)의 반경,
Figure 112017093381084-pat00007
은 제2-2권선부(122)의 반경,
Figure 112017093381084-pat00008
은 제3-2권선부(132)의 반경)
[수학식 2]
Figure 112017093381084-pat00009
(단,
Figure 112017093381084-pat00010
은 왕복질량부(300)의 질량,
Figure 112017093381084-pat00011
은 제1와이어(210)가 권선된 제1풀리(110)의 반경,
Figure 112017093381084-pat00012
는 본 발명의 제1실시예의 회전극관성모멘트)
상기한 수학식 1 및 2를 통해 구해지는 진동주파수
Figure 112017093381084-pat00013
는 제1 내지 제3스프링(410, 420, 430)이 모두 탄성체로 진동할 때의 진동주파수로, 비교적 파도의 주파수가 낮을 때 적용될 수 있다.
상기한
Figure 112017093381084-pat00014
가 적용될 때와 달리, 파도 주파수가 비교적 높아졌을 때에는 제어부에서 제3풀리(130)를 잠금으로써 본 발명의 제1실시예로 구현되는 진동시스템의 진동주파수를 높일 수 있다. 제어부에서 제3풀리(130)를 잠궜을 경우, 다음의 수학식 3을 통해 본 발명의 제1실시예로 구현되는 진동시스템의 탄성계수
Figure 112017093381084-pat00015
을 구할 수 있으며, 수학식 2의
Figure 112017093381084-pat00016
을 수학식 3을 통해 구해진
Figure 112017093381084-pat00017
로 대체함으로써 제1 및 제2스프링(410, 420)만 탄성제로 진동할 때의 진동주파수
Figure 112017093381084-pat00018
을 구할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112017093381084-pat00019
상술한 바와 같이, 수학식 2 및 3을 통해 구해지는 진동주파수
Figure 112017093381084-pat00020
는
Figure 112017093381084-pat00021
이 적용될 때보다 파도의 주파수가 높을 때 적용될 수 있다. 상기한
Figure 112017093381084-pat00022
이 적용될 때보다 파도의 주파수가 높아졌을 때에는 제어부에서 제2풀리(120)를 추가적으로 잠금으로써, 본 발명의 제1실시예로 구현되는 진동시스템의 진동주파수를 보다 높일 수 있다. 제어부에서 제2풀리(120)를 추가적으로 잠갔을 경우, 다음의 수학식 4를 통해 본 발명의 제1실시예로 구현되는 진동시스템의 탄성계수
Figure 112017093381084-pat00023
을 구할 수 있으며, 수학식 2의
Figure 112017093381084-pat00024
을 수학식 4를 통해 구해진
Figure 112017093381084-pat00025
로 대체함으로써 제1스프링(410)만 탄성제로 진동할 때의 진동주파수
Figure 112017093381084-pat00026
을 구할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112017093381084-pat00027
상술한 바와 같이, 수학식 2 및 4를 통해 구해지는 진동주파수
Figure 112017093381084-pat00028
는
Figure 112017093381084-pat00029
이 적용될 때보다 파도의 주파수가 높을 때 적용된다.
즉, 제어부는 상술한 바와 같이 파도의 주파수가 높아질 때에는 왕복질량부(300)에서 먼 쪽의 풀리를 순차적으로 잠금으로써 본 발명의 실시예로 구현되는 진동시스템의 진동주파수를 높일 수 있고, 반대의 경우에는 왕복질량부(300)에서 가까운 쪽의 풀리를 순차적으로 풀어 본 발명의 실시예로 구현되는 진동시스템의 진동주파수를 낮춰, 변화하는 파도의 주파수에 대응하여 진동주파수를 조절할 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 본 발명에 의한 제1실시예는 진동주파수를 총 세 개의 단으로 변경하는 실시예를 도시한 것으로, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 풀리부가 적어도 두 개 이상의 풀리를 포함함으로써 진동주파수를 두 개의 단부터 조절할 수 있도록 한다.
도 5는 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예의 내부를 상측에서 바라본 것을 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예는 회전프레임(500), 운동 변환부(600) 및 발전부(700)를 더 포함할 수 있다.
도 5를 참고하면, 발전을 위해 동력의 전달 및 직접적인 하는 구성으로 회전 프레임(500), 운동 변환부(600) 및 발전부(700)는 상판(21)의 상부에 설치될 수 있으나, 본 발명은 왕복 회전프레임(500), 운동 변환부(600) 및 발전부(700)가 설치되는 위치를 상판(21)에 한정하지는 않는다.
도 5를 참고하면, 왕복 회전프레임(500)은 제1풀리(110)에 연결되어 제1풀리(110)에 연결된 왕복질량부의 진동에 따라 왕복 회전한다.
도 5를 참고하면, 운동 변환부(600)는 왕복 회전프레임(500)에 연결되는 일측 회전프레임(610)을 포함하며, 왕복 회전프레임(500)의 왕복 회전운동을 일측 회전프레임(610)의 일측 회전운동으로 변환하는 제1베벨기어(620), 원웨이 베어링(미도시) 및 제2베벨기어(630)를 더 포함할 수 있다.
운동 변환부(600)에서 왕복 회전프레임(500)의 왕복 회전운동을 일측 회전프레임(610)의 일측 회전운동으로 변환하는 이유는 왕복 회전운동보다 상대적으로 지속적으로 일측으로 회전하는 운동이 발전량이 높기 때문이다.
도 5를 참고하면, 제1베벨기어(620)는 왕복 회전프레임(500)에 연결되어 일측으로만 회전한다. 제1베벨기어(620)는 두 개가 서로 마주보는 형태로 설치될 수 있다.
제1베벨기어(620)와 왕복 회전프레임(500) 사이에는 원웨이 베어링이 위치하여 제1베벨기어(620)를 일측으로만 회전하도록 한다. 원웨이 베어링은 내륜이 일측으로 회전할 때에는 외륜도 함께 회전하도록 하고, 내륜이 타측으로 회전할 때는 공회전하도록 하는 베어링의 한 종류로, 왕복 회전프레임(500)이 일측으로 회전할 때, 제1베벨기어(620)는 왕복 회전프레임(500)으로부터 동력을 전달받아 함께 일측으로 회전하고, 왕복 회전프레임(500)이 타측으로 회전할 때 제1베벨기어(620)는 헛돌아 왕복 회전프레임(500)으로부터 동력을 전달받지 않는다.
도 5에 도시된 서로 마주보는 두 개의 제1베벨기어(620)는 서로 반대 방향으로 회전하도록 원웨이 베어링이 설치될 수 있으며, 이는 제1베벨기어(620)에 맞물리는 제2베벨기어(630)를 위해서이다.
도 5를 참고하면, 제2베벨기어(630)는 제1베벨기어(620)와 맞물려 일측으로만 회전하고, 일측 회전프레임(610)은 제2베벨기어(630)에 결합되어 함께 회전한다. 일측 회전프레임(610)은 발전부(700)와 연결되어 발전부(700)에서는 전력을 생산하는데, 일측 회전프레임(610)과 발전부(700) 사이에는 기어부(710)가 설치되어, 일측 회전프레임(610)의 증속할 수 있으며, 발전부(700)는 기어부(710)에서 증속된 동력을 전달받아 발전할 수 있다.
[제2실시예]
상술한 바와 같이, 본 발명은 진동주파수를 세 개 이외의 단으로 변경하는 다양한 실시예가 있을 수 있다. 이하 진동주파술 총 다섯 개의 단으로 변경하는 본 발명의 제2실시예에 의한 가변 공진형 파력발전장치에 관하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 의한 제2실시예를 개략적으로 도시한 것으로, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에서는 풀리부가 총 다섯 개의 제1 내지 제5풀리(110, 120, 130, 140, 150)를 포함하고, 제3풀리(130)와 제4풀리(140)를 연결하는 제4와이어(240) 및 제3스프링(430)과, 제4풀리(140)와 제5풀리(150)를 연결하는 제5와이어(250) 및 제4스프링(440)과, 제5풀리(150)와 고정단을 연결하는 제6와이어(260) 및 제5스프링(450)을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 제2실시예에서 제어부는 왕복질량부(300)에서 먼 측의 제5풀리(150)부터 제2풀리(120)까지 풀리를 순차적으로 잠그거나 제2풀리(1200부터 제5풀리(150)까지 풀리를 순차적으로 풀어 본 발명의 제2실시예로 구현되는 진동시스템의 진동주파수를 총 다섯 단계로 조절할 수 있다.
도 6에 도시된 제1 내지 제5풀리(110, 120, 130, 140, 150)가 모두 동작하여 제1 내지 제5스프링(410, 420, 430, 440, 450)이 모두 진동하는 경우의 진동주파수는 수학식 1의 우변에 추가적으로 제4스프링과 제5스프링에 의한 값을 더함으로써 구할 수 있다.
이하 본 발명의 제1실시예를 이용한 가변 공진형 파력발전장치를 이용한 파력발전시스템의 작용에 관하여 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명에 의한 가변 공진형 파력발전장치(800)를 이용한 파력발전시스템을 개략적으로 도시한 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 가변 공진형 파력발전장치를 이용한 파력발전시스템은 가변 공진형 파력발전장치(800) 및 작동부(900)를 포함할 수 있다.
도 7에 도시된 가변 공진형 파력발전장치(800)는 도 1에 도시된 가변 공진형 파력발전장치(800)로써, 부력체(10)에 의해 수면에 부유하고 있는 상태이다. 도 7의 가변 공진형 파력발전장치(800)의 제어부는 외부의 지상 또는 별도의 장소에 위치한 조작부(900)에 의해 원격으로 제어되어, 선택되는 풀리를 잠그거나 풀어 가변 공진형 파력장치(800)의 진동주파수를 조절할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10 : 부력체 11 : 클램프
20 : 하우징 21 : 상판
22 : 하판 23 : 프레임
110 : 제1풀리
111 : 제1-1권선부 112 : 제1-2권선부
120 : 제2풀리
121 : 제2-1권선부 122 : 제2-2권선부
130 : 제3풀리
131 : 제3-1권선부 132 : 제3-2권선부
140 : 제4풀리
141 : 제4-1권선부 142 : 제4-2권선부
150 : 제5풀리
151 : 제5-1권선부 152 : 제5-2권선부
210 : 제1와이어 220 : 제2와이어
230 : 제3와이어 240 : 제4와이어
250 : 제5와이어 260 : 제6와이어
300 : 왕복질량부
410 : 제1스프링 420 : 제2스프링
430 : 제3스프링 440 : 제4스프링
450 : 제5스프링
500 : 왕복 회전프레임
600 : 운동 변환부 610 : 일측 회전프레임
620 : 제1베벨기어 630 : 제2베벨기어
700 : 발전부 710 : 기어부
800 : 가변 공진형 파력발전장치
900 : 조작부

Claims (9)

  1. 하우징;
    상기 하우징에 고정되는 적어도 둘 이상의 풀리를 포함하는 풀리부;
    상기 풀리에 권선되며, 일단이 상기 하우징에 고정되고, 적어도 하나 이상의 스프링을 포함하는 와이어부;
    상기 와이어부의 타단에 연결되어 진동하는 왕복질량부; 및
    제어부;
    를 포함하되,
    상기 스프링은 상기 왕복질량부와 풀리 사이, 풀리와 풀리 사이 또는 풀리와 하우징 사이에 위치하며,
    상기 제어부는 파도의 주파수에 따라 상기 왕복질량부에서 먼 쪽의 풀리부터 순차적으로 잠그거나 가까운 쪽의 풀리를 순차적으로 풀어 상기 왕복질량부와 함께 진동하는 스프링의 개수를 조절하여 진동주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 가변 공진형 파력발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 풀리에 연결되어 상기 왕복질량부의 진동에 따라 왕복 회전하는 왕복 회전프레임,
    상기 왕복 회전프레임에 연결되는 일측 회전프레임을 포함하고, 상기 왕복 회전프레임의 왕복 회전운동을 상기 일측 회전프레임의 일측 회전운동으로 변환하는 운동 변환부 및
    상기 운동 변환부와 연결되어 전력을 생산하는 발전부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 공진형 파력발전장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 운동 변환부는
    상기 왕복 회전프레임에 결합되어 일측으로 회전하는 제1베벨기어,
    상기 왕복 회전프레임과 제1베벨기어 사이에 위치하여 상기 제1베벨기어를 일측으로 회전시키는 원웨이 베어링 및
    상기 일측 회전프레임에 결합되고, 상기 제1베벨기어와 맞물려 일측으로 회전하는 제2베벨기어
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 공진형 파력발전장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 와이어부는
    단일 또는 다수의 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 공진형 파력발전장치.
  5. 제4항에 있어서, 단일의 상기 풀리는
    상기 와이어부가 다수의 와이어를 포함할 경우 서로 다른 직경을 가지는 복수의 권선부를 포함하고, 각각의 상기 권선부에는 서로 다른 와이어가 권선되어 인접한 풀리 또는 왕복질량부와 연결되거나 상기 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 가변 공진형 파력발전장치.
  6. 제5항에 있어서, 단일의 와이어의 양단이 권선된 권선부의 직경은
    서로 동일한 것을 특징으로 하는 가변 공진형 파력발전장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 풀리부는
    적어도 둘 이상의 풀리가 서로 상하 및 일측으로 일정거리 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 가변 공진형 파력발전장치.
  8. 삭제
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 가변 공진형 파력발전장치를 이용한 파력발전시스템에 있어서,
    수면에 부유하는 상기 가변 공진형 파력발전장치; 및
    상기 가변 공진형 파력발전장치 외부에서 원격조정으로 상기 제어부를 제어하는 작동부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 공진형 파력발전장치를 이용한 파력발전시스템.
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