KR101946390B1 - Apparatus for wave surge converter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 웨이브 서지 컨버터(wave surge converter) 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해수 수면의 운동 에너지로부터 수평축을 기준으로 부이들의 상반된 거동에 기반하여 전기에너지를 생산하는 웨이브 서지 컨버팅 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wave surge converter and a system thereof, and more particularly, to a wave surge converter and a wave surge converter system for generating electrical energy based on counter- .
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 변환한다.Most of these energy conversion devices cause the bouy to vibrate according to the movement of the waves and convert them into electric energy through the generator.
그런데, 종래의 웨이브 에너지를 전기에너지로 변환하기 위한 장치들은 대부분 부이의 운동에 동조하지 않는, 즉 고정된 본체를 필요로 하였다.However, devices for converting conventional wave energy into electric energy mostly require a fixed body that is not tuned to the motion of buoys.
예를 들어, 미국 공개 특허 US3928967A 에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 에너지 리무빙 멤버들(energy removing members, 도면부호 2a ~ 2h)이 핀 또는 립스(fins or ribs, 도면부호 3a, 3b, 3c)에 지지되어 운동을 한다. 또한 미국 공개 특허 US4300871A 에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 고정된 본체로서 스파인 포션(spine portion, 도면부호 15)의 구성을 도입함으로써 전기 에너지 컨버팅 메커니즘을 구현하고 있다.For example, in US 3928967A, energy removing members (2a-2h) are formed by fins or ribs (3a, 3b, 3c) So as to exercise. Also, in US4300871A, as shown in Fig. 2, an electric energy converting mechanism is implemented by introducing a configuration of a spine portion (reference numeral 15) as a fixed body.
아울러 이러한 종래 기술의 웨이브 서지 컨버터는 부이의 운동에 동조하지 않는 운동체를 만들기 위해 모두 병렬 확장형 방식을 선택하였다. 그리고 병렬로 배치된 부이와 이 부이들의 병진 운동을 구속하는 한 개의 프레임을 배치하고 프레임에 대한 부이의 상대적인 운동 사이에 동력변환 장치를 배치하여 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 방식을 취한다.In addition, these prior art wave surge converters have all chosen a parallel expanding scheme to create motionless motors for buoy motion. In addition, a single frame for restricting the parallel movement of the parts and the parts thereof is disposed, and a power conversion device is disposed between the relative movements of the buoys relative to the frame to convert the kinetic energy into electric energy.
그러나 이러한 방식은 부이에 비해 거대하고 견고한 프레임을 필요로 한다. 또한 프레임이 커질수록 파도에 의한 파손의 위험은 증가하기 때문에 프레임의 안정성에 대한 신뢰도 확보가 중요해질 수밖에 없다. 이런 방식은 전기 생산 용량의 확장성 측면에서는 유리할 수 있으나 반대로 적은 전기 용량만을 필요로 하는 해상 전력 솔루션에는 적용이 불가능하다는 한계성도 있다.However, this approach requires a large and robust frame compared to the buoy. In addition, as the frame size increases, the risk of damage due to waves increases. Therefore, it is important to secure reliability of the frame stability. Although this method can be advantageous in terms of the scalability of the electric production capacity, there is a limitation that it is not applicable to a marine power solution requiring only a small electric capacity.
때문에 한 개의 부이에서 상대 운동을 유도할 수 있는 매커니즘이 가능한 장치에 대한 필요성이 대두된다.Therefore, there is a need for a device capable of a mechanism capable of inducing relative motion in one buoy.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 도출된 것으로서, 본 발명의 제1 목적은 부이들 상호 간에 상대 운동을 유도함으로써 발전 효율을 증가시킬 수 있는 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 wave surge converting apparatus capable of increasing power generation efficiency by inducing relative motion between parts.
본 발명의 제2 목적은 다개체 부이들의 병렬 확장이 가능할 뿐만 아니라 단일한 부이의 독립적 구성으로도 발전 효용성을 가질 수 있는 웨이브 서지 컨버팅 장치를 제공하는 데 있다.A second object of the present invention is to provide a wave surge converting apparatus capable of not only parallel expansion of a plurality of entities but also having a power generation efficiency even in the independent configuration of a single buoy.
본 발명의 제3 목적은 부이들을 고정하는 거대한 프레임이 필요없기 때문에 소용량의 전기 공급이 필요한 해상 전력 솔루션으로 활용 가능한 웨이브 서지 컨버팅 장치를 제공하는 데 있다.A third object of the present invention is to provide a wave surge converting apparatus which can be utilized as a marine power solution requiring a small amount of electricity supply since a large frame for fixing the parts is not necessary.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 종단면의 윤곽이 원호로 형성된 후방 바디부와, 종단면의 윤곽이 후방 바디부로부터 각 연장된 상부 연장선과 하부 연장선이 상호 만나는 전방 바디부를 포함하고, 후방 바디부와 전방 바디부의 종단면의 윤곽이 상호 비대칭적으로 형성된 것에 기반하여 소정 수평축을 중심으로 수면에서 제1 왕복 운동을 수행하는 전방 부이; 후방 바디부의 외주면을 감싸도록 배치되고 종단면이 'C' 형상을 가지는 C 타입 부재와, C 타입 부재로부터 연장되고 전방 바디부 하부로 돌출 형성된 돌출 부재를 포함하고, 수평축을 중심으로 제1 왕복 운동의 방향과 반대 방향으로 제2 왕복 운동을 수행하는 후방 부이; 전방 부이와 후방 부이에 각 장착되는 기어 유닛; 및 제1, 2 왕복 운동에 기반하여 웨이브 에너지를 전력으로 변환하는 에너지 변환 수단을 포함하는 웨이브 서지 컨버팅 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.It is an object of the present invention to provide a rear body part having an outline of a longitudinal section formed in an arc shape and a front body part in which an outline of the longitudinal section meets an upper extension line extending from the rear body part and a lower extension line, A front portion for performing a first reciprocating motion on a water surface around a predetermined horizontal axis based on the outline of the longitudinal section of the front body portion formed asymmetrically; A C-type member having a C-shaped longitudinal section and a protruding member extending from the C-type member and protruding downward from the front body part, the first member having a first reciprocating motion A rear portion which performs a second reciprocating motion in a direction opposite to the direction of the second reciprocation; A gear unit mounted on each of the front portion and the rear portion; And energy conversion means for converting the wave energy into electric power based on the first and second reciprocating motions.
후방 부이는, 내부에 무게추와 부력 제공부, 그리고 중성부력 제공부를 포함하는 것일 수 있다.The rear portion may include a weight, a buoyancy providing portion, and a neutral buoyancy providing portion.
돌출 부재는, 상부면이 수평면과 이루는 각도가 수평면 하방으로 20 ~ 60 도가 되도록 돌출된 것일 수 있다.The protruding member may be such that the angle formed by the upper surface and the horizontal surface is 20 to 60 degrees below the horizontal surface.
기어 유닛은, C 타입 부재와 후방 바디부에 각 장착되는 랙-피니언 기어일 수 있으며, 에너지 변환 수단은, 피니언 기어에 연결되어 전기를 생산하는 발전기를 포함하는 것일 수 있다.The gear unit may be a rack-pinion gear mounted to the C-type member and the rear body part, respectively, and the energy converting means may include a generator connected to the pinion gear to produce electricity.
전방 부이는, 수평축을 따라 샤프트 홀이 형성되고,The front portion is formed with a shaft hole along the horizontal axis,
한편 웨이브 서지 컨버팅 장치는 샤프트 홀에 위치하는 샤프트; 및 샤프트에 끼움되어 제1 왕복 운동에 따른 회전 운동을 하는 제1 허브와, 샤프트 홀의 테두리를 따라 전방 부이에 장착되는 제1 서포팅 림과, 제1 허브로부터 제1 서포팅 림에 연결되는 제1 서포팅 로드를 포함하는 제1 서포팅 모듈을 더 포함하는 것일 수 있다.The wave surge converting apparatus includes: a shaft positioned in a shaft hole; A first support rim mounted on the front portion along the rim of the shaft hole, and a second support rim connected to the first support rim from the first hub, And a first supporting module including a load.
그리고 웨이브 서지 컨버팅 장치는 샤프트에 끼움되어 제2 왕복 운동에 따른 회전 운동을 하는 제2 허브와, 샤프트 홀의 테두리를 따라 후방 부이에 장착되는 제2 서포팅 림과, 제2 허브로부터 제2 서포팅 림에 연결되는 제2 서포팅 로드를 포함하는 제2 서포팅 모듈을 더 포함하는 것일 수 있다.The wave surge converting apparatus includes a second hub that is inserted into the shaft and performs a rotational motion in accordance with the second reciprocating motion, a second supporting rim mounted on the rear portion along the rim of the shaft hole, a second supporting rim mounted on the second supporting rim And a second supporting module including a second supporting rod connected to the second supporting module.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 의하면, 부이들 상호 간에 상대 운동을 유도함으로써 발전 효율을 증가시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention as described above, generation efficiency can be increased by inducing relative motion between the parts.
또한 다개체 부이들의 병렬 확장이 가능할 뿐만 아니라 단일한 부이의 독립적 구성으로도 발전 효용성을 가질 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible not only to parallel expansion of many parts, but also to have power generation efficiency by independent configuration of a single buoy.
그리고 부이들을 고정하는 거대한 프레임이 필요 없기 때문에 소용량의 전기 공급이 필요한 해상 전력 솔루션으로 활용 가능한 효과가 있다.And since there is no need for a huge frame to hold the parts, it can be used as a marine power solution that requires a small amount of electricity supply.
도 1 및 도 2는 종래 웨이브 서지 컨버팅 장치들을 나타낸 도면들이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이브 서지 컨버팅 장치를 개략적으로 나타낸 개략도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이브 서지 컨버팅 장치의 웨이브 서지에 대한 운동 상태를 나타내기 위한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이브 서지 컨버팅 장치에 렉 피니언 기어 및 PTO 발전기 모듈이 장착된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 6은 도 5의 구성 중 전방 부이에 랙기어와 제1 서포팅 모듈이 일체로 장착된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 7은 도 5의 구성 중 후방 부이에 제2 서포팅 모듈이 장착된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화된 웨이브 서지 컨버팅 장치들이 다수 연결된 상태로 수면에 배치된 상태를 나타낸 도면이다.Figures 1 and 2 are diagrams illustrating conventional wave surge converting devices,
3 is a schematic view schematically showing a wave surge converting apparatus according to an embodiment of the present invention,
4 is a diagram illustrating a motion state of a wave surge converting apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention,
5 is a perspective view showing a state in which a rack pinion gear and a PTO generator module are mounted on a wave surge converting apparatus according to an embodiment of the present invention,
6 is a perspective view showing a state in which the rack gear and the first supporting module are integrally mounted on the front part of the configuration of FIG. 5,
7 is a perspective view showing a state in which a second supporting module is mounted on a rear portion of the structure of FIG. 5,
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which a plurality of modulated wave surge converting apparatuses are arranged on a water surface in a state where a plurality of modulated wave surge converting apparatuses are connected according to an embodiment of the present invention.
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. And terminologies used herein are terms used to properly represent embodiments of the present invention, which may vary depending on the user, intent of the operator, or custom in 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.
웨이브 서지 Wave surge 컨버팅Converting 장치 Device
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이브 서지 컨버팅 장치를 개략적으로 나타낸 개략도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이브 서지 컨버팅 장치의 웨이브 서지에 대한 운동 상태를 나타내기 위한 도면이다. 이하 도 3, 4를 참조하여 본 발명인 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예의 작동 메커니즘에 대하여 설명한다.FIG. 3 is a schematic view of a wave surge converting apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a motion state of a wave surge converting apparatus according to an embodiment of the present invention . Hereinafter, the operation mechanism of the wave surge converting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
웨이브 서지 컨버팅 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 기본적으로 전방 부이(110)와 후방 부이(120)를 포함하여 구성된다. 웨이브 서지 컨버팅 장치(100)는 해수 또는 웨이브 서지(Wave surge)가 형성된 수면에 부유하도록 위치되며, 웨이브 서지에 대응하여 수평축(C)을 중심으로 전방 부이(110)가 피보탈 운동(pivotal motion)에 기한 제1 왕복 운동을 하고 동시에 후방 부이(120)가 상기 제1 왕복 운동에 대한 역방향의 제2 왕복 운동을 한다. 결국 에너지 변환 수단이 제1, 2 왕복 운동이 상호 반대로 이루어지는 것에 기반하여 웨이브 에너지에 대응하는 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다.The wave
여기서 파도에 의해 수평 방향으로 운동하는 것을 서지(surge)라 하며 보통 힌지 타입의 가동물체형 파력발전기를 웨이브 서지 컨버터(wave surge converter)라 명명한다.Here, moving in the horizontal direction by a wave is called a surge, and a hinge-type moving object type wave generator is called a wave surge converter.
전방 부이(110)는 종단면의 윤곽이 원호로 형성된 후방 바디부(112)와, 종단면의 윤곽이 후방 바디부(112)로부터 각 연장된 상부 연장선과 하부 연장선이 상호 만나는 전방 바디부(114)를 포함하도록 구성된다. 다만 후방 바디부(112)는 수평축(C) 방향으로 동공(cavity) 또는 샤프트 홀(116)이 형성될 수 있으며, 전방 바디부(114)는 상부 연장선과 하부 연장선이 각각 직선 또는 곡선으로 형성될 수 있다. 또한 상부 연장선과 하부 연장선이 만나는 부분은 도 3에 도시된 바와 같이 곡부(curved portion)로 형성될 수도 있다.The
전방 부이(110)는 후방 바디부(112)와 전방 바디부(114)의 종단면 윤곽이 상호 비대칭적으로 형성된 것에 기반하여 수평축(C)을 중심으로 수면에서 피보탈 운동(pivotal motion)인 제1 왕복 운동을 수행한다.The
전방 부이(110)는 내부가 비어 있거나 물의 밀도보다 작은 충진재로 채워질 수 있으며, 수평면과 사선으로 부유해 있는 전방 부이(110)의 저면에는 무게추가 배치될 수 있다. 전방 부이(110)는 무게추와 자체 부력에 의해 어떠한 구속 조건 없이, 자체 부유가 가능하다. 수평축(C)은 전방 부이(110)의 후면 반지름의 약 70% 정도의 흘수선으로 잠겨있으며, 사선으로 부유해 있는 전방 부이(110)는 전방 바디부(114)의 전면이 수평면과 약 40 ~ 70 도의 각도를 이루는 것이 바람직하다. The
전방 부이(110)의 건조 중량을 가볍게 하면서 과도한 부력이 생기는 것을 방지하기 위해서 수평축(C)을 중심으로 동공(cavity)이 형성될 수 있으며 이러한 동공은 본 실시예에서 샤프트 홀(116)로도 활용된다.A cavity may be formed around the horizontal axis C in order to prevent excessive buoyancy while lightening the dry weight of the
전방 부이(110)와 상호 반대 운동을 하는 후방 부이(120)는 후방 바디부(112)의 외주면을 감싸도록 배치되고 종단면이 'C' 형상을 가지는 C 타입 부재(122)와, C 타입 부재(122)로부터 연장되고 전방 바디부(114) 하부로 돌출 형성된 돌출 부재(124)를 포함하여 구성될 수 있다.The
여기서 후방 부이(120)는 전방 부이(110)의 수평축(C)과 동축을 가지도록 형성되고 배치된다. 이를 위해 C 타입 부재(122)는 전방 부이(110)의 후방 바디부(112) 외주면을 감싸도록 종단면이 영문자 'C' 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 후방 부이(120)의 내부는 비어있거나 물의 밀도보다 작은 충진재로 채워져 부력을 제공한다. 본 실시예에서는 후방 부이(120)가 적당히 수면에 노출될 수 있기 위해 하단 부근에 무게추가 배치된다. 아울러 후방 부이(120) 내부에는 부력부 또는 중성부력 제공부가 함께 존재할 수 있다.Here, the
돌출 부재(124)는 C 타입 부재(122)로부터 연장되고 전방 바디부(114) 하부로 돌출 형성된다. 이러한 돌출 부재(124)는, 상부면이 수평면과 이루는 각도가 수평면 하방으로 20 ~ 60 도가 되도록 돌출된 것일 수 있다. 결국 동일한 웨이브 서지의 위상에서 전방 부이(110)의 전방 바디부(114) 운동 방향과 돌출 부재(124) 운동 방향은 상호 반대가 된다. 여기서 돌출 부재(124)는 전술한 'C' 형상이 하단에서 끝나는 부분, 즉 수평축(C)으로부터 반경이 변하는 부분으로 정의될 수 있을 것이다.The protruding
이러한 돌출 부재(124)의 부피, 중량 및 형상은 전방 부이(110)의 부피, 중량 및 형상을 고려하고 실제 다양한 웨이브 서지 상황에서 최대 효율을 도출할 수 있는 것으로 선택될 수 있다.The volume, weight, and shape of these protruding
전술한 전방 부이(110)와 후방 부이(120)는 서로 상대 운동이 가능하도록 유동적 결합 구성들을 다양하게 가질 수 있으며, 에너지 변환 수단으로서 기어 유닛과 발전기 모듈을 전방 부이(110) 또는 후방 부이(120)에 적당히 배치함으로써 전방 부이(110)와 후방 부이(120)의 상대 운동에 기한 운동 에너지의 전기 에너지로의 변환이 가능하다.The
도 4를 참조하여 본 실시예 구성 중 전방 부이와 후방 부이의 웨이브 서지에 대한 운동 상태를 설명한다. 우선 웨이브 서지 컨버팅 장치(100)는 웨이브 서지의 소정 위상(phase)에 대응하여 수평면과 적당한 각도를 가지고 사선으로 수면에 부유해 있다(좌측 그림). 이후 변화되는 웨이브 서지에 기반하여 전방 부이(110)가 반시계 방향으로 제1 왕복 운동(P1)을 하고 동시에 후방 부이(120)가 시계 방향으로 제2 왕복 운동(P3)을 한다(가운데 그림). 그리고 이후 변화되는 웨이브 서지에 기반하여 전방 부이(110)는 시계 방향으로 제1 왕복 운동(P2)을 하고 동시에 후방 부이(120)가 반시계 방향으로 제2 왕복 운동(P4)을 한다(우측 그림). 이러한 제1, 2 왕복 운동은 계속적인 웨이브 서지에 대하여 반복적으로 수행될 수 있다.Referring to FIG. 4, the motion state of the front and rear buoyings of the present embodiment will be described. First, the wave
모듈화된 웨이브 서지 Modular Wave Surge 컨버팅Converting 장치 Device
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이브 서지 컨버팅 장치에 렉 피니언 기어 및 PTO 발전기 모듈이 장착된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 구성 중 전방 부이에 랙기어와 제1 서포팅 모듈이 일체로 장착된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 7은 도 5의 구성 중 후방 부이에 제2 서포팅 모듈이 장착된 상태를 나타낸 사시도이다. 이하 도 5 내지 도 7을 참조하여 모듈화된 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예에 대하여 설명한다. 전술한 웨이브 서지 컨버팅 장치와 중복되는 범위에서는 그 설명을 생략하고 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.FIG. 5 is a perspective view showing a state in which a rack pinion gear and a PTO generator module are mounted on a wave surge converting apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a front view of the structure of FIG. 5, FIG. 7 is a perspective view illustrating a state in which the second supporting module is mounted on the rear portion of the structure of FIG. 5. FIG. An embodiment of a modularized wave surge converting apparatus will now be described with reference to FIGS. 5 to 7. FIG. In the scope of overlapping with the above-described wave surge converting apparatus, the description thereof will be omitted and the same reference numerals are used for the same components.
도 5에 도시된 모듈화된 웨이브 서지 컨버팅 장치는, 전술한 웨이브 서지 컨버팅 장치의 작동 원리에 기반하여 실제 적용될 수 있는 에너지 변환 수단의 배치, 그리고 기어 유닛의 종류 및 그 배치에 대한 실시예를 제공한다. 아울러 모듈화된 웨이브 서지 컨버팅 장치는 단일 또는 확장을 위해 필요한 샤프트(160) 구성, 서포팅 모듈의 형태와 그 배치 그리고 고정 프레임(190a, 190b, 190c, 190d, 190e)의 형태와 그 배치에 대한 실시예를 제공한다.The modulated wave surge converting apparatus shown in Fig. 5 provides an embodiment of the arrangement of the energy converting means which can be actually applied based on the operation principle of the above-described wave surge converting apparatus, and the kind and arrangement of the gear unit . In addition, the modularized wave surge converting apparatus may include a
모듈화된 웨이브 서지 컨버팅 장치의 일 실시예는 동력 전달을 위한 기어 유닛으로 랙-피니언 기어(152, 154)를 이용하고 에너지 변환 모듈로서 PTO 발전기(142)를 이용한다. 랙 기어(152)는 전방 부이(110)의 종단면 윤곽인 원호를 따라 위치하되, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전방 부이(110)의 좌측이나 우측에 장착될 수 있다. 이 경우 랙 기어(152)의 곡률 반지름을 크게 할 수 있으므로 증속비가 최대가 되도록 유도할 수 있다. 피니언 기어(154)는 랙 기어(152)에 맞물리도록 배치되며, PTO 발전기(142)는 피니언 기어(154)의 중심축 선상에서 후방 부이(120)에 장착된다. 여기서 PTO 발전기(142)는 후방 부이(120)의 C 타입 부재(122) 상단 전면에 장착되어 있지만 피니언 기어(154)의 배치가 달라지거나 다른 추가적인 기어들을 이용하는 경우에는 그 배치도 달라질 수 있을 것이다.One embodiment of the modularized wave surge converting apparatus uses rack-pinion gears 152 and 154 as gear units for power transmission and
랙 기어(152)는 전방 부이(110)의 좌측이나 우측 위치 이외에도 원통형의 후방 바디부(112) 외주면을 따라서 배치하거나 후방 바디부(112)와 전방 바디부(114)에 걸쳐서 홈을 형성하고 그 홈에 배치할 수도 있다. 따라서 전방 부이(110)의 후면, 즉 후방 바디부(112)의 큰 곡률 반지름을 이용할 수 있으면 어떤 형태의 배치라도 가능할 수 있다.The
모듈화된 웨이브 서지 컨버팅 장치는 샤프트(160)가 배치될 수 있도록 전방 부이(110)의 수평축을 따라 샤프트 홀(116)이 형성되어 있다. 그리고 전방 부이(110)의 왕복 운동을 서포팅 하고 후방 부이(120)와의 결합을 위해 제1 서포팅 모듈을 포함한다.The modularized wave surge converting apparatus has a
제1 서포팅 모듈은 샤프트(160)에 끼움되어 제1 왕복 운동에 따른 회전 운동을 하는 제1 허브(170)와, 샤프트 홀(116)의 테두리를 따라 전방 부이(110)에 장착되는 제1 서포팅 림(172)과, 제1 허브(170)로부터 제1 서포팅 림(172)에 연결되는 제1 서포팅 로드(174)를 포함한다. 여기서 제1 허브(170)는 샤프트(160)와의 마찰을 줄이기 위해 베어링 구조를 포함할 수도 있으며, 제1 서포팅 림(172)은 도 6에 도시된 것처럼 랙 기어(152)와 일체로 형성되거나 별도로 구비될 수도 있다. 아울러 제1 서포팅 로드(174)는 제1 허브(170)와 제1 서포팅 림(172)을 연결하고 고정하기 위한 것이므로 1 이상의 갯 수로 구비될 수 있다.The first supporting module includes a
모듈화된 웨이브 서지 컨버팅 장치는 전방 부이(110)와 동일한 수평축을 공유하고 전방 부이(110)와의 결합을 위해 후방 부이(120)에 장착되는 제2 서포팅 모듈을 포함한다.The modularized wave surge converting apparatus includes a second supporting module that shares the same horizontal axis with the
제2 서포팅 모듈은 샤프트(160)에 끼움되어 제2 왕복 운동에 따른 회전 운동을 하는 제2 허브(180)와, 샤프트 홀(116)의 테두리를 따라 후방 부이(120)에 장착되는 제2 서포팅 림(182)과, 제2 허브(180)로부터 제2 서포팅 림(182)에 연결되는 제2 서포팅 로드(184)를 포함한다. 여기서 제2 허브(180)는 샤프트(160)와의 마찰을 줄이기 위해 베어링 구조를 포함할 수도 있으며, 제2 서포팅 림(182)은 도 7에 도시된 것처럼 C 타입 부재(122) 내주면을 따라 장착되거나 C 타입 부재(122)의 측면으로도 배치될 수 있다. 아울러 제2 서포팅 로드(184)는 제2 허브(180)와 제2 서포팅 림(182)을 연결하고 고정하기 위한 것이므로 1 이상의 갯 수로 구비될 수 있다.The second supporting module includes a
전술한 제1 서포팅 모듈과 제2 서포팅 모듈은 도면에 도시되지는 않았지만 전방 부이(110)와 후방 부이(120)의 좌측면과 우측면에 각각 배치될 수 있으므로 한 쌍으로 구비될 수 있음은 자명하다.Although the first supporting module and the second supporting module are not shown in the drawings, the first supporting module and the second supporting module may be disposed on the left side and the right side of the
한편 모듈화된 웨이브 서지 컨버팅 장치는 전방 부이(110)의 샤프트 홀(116)에 배치되는 샤프트(160) 양단으로 고정 프레임(190a)이 장착됨으로써 확장 가능한 형태로 구비될 수 있다.Meanwhile, the modularized wave surge converting apparatus can be provided in an expandable form by mounting the fixed
고정 프레임(190a)은 제1 허브(170) 및 제2 허브(180)의 외측에 장착되고 전체적으로 영문자 'H' 형상을 갖도록 형성함으로써, 도 8에 도시된 바와 같이 4 개의 다른 모듈화된 웨이브 서지 컨버팅 장치들(100a, 100b, 100c, 100d, 100e)이 상호 연결될 수 있도록 한다.The fixed
물론 도 8에 도시된 고정 프레임들(190a, 190b, 190c, 190d, 190e)은 특정 형상으로 한정하려는 것은 아니므로 다양한 변경이 가능하고, 고정 프레임들(190a, 190b, 190c, 190d, 190e) 사이의 연결은 고정된 결합이 아닌 유동적 결합이 가능하도록 힌지나 조인트 등의 구성으로 구비된다. 따라서 고정 프레임들(190a, 190b, 190c, 190d, 190e)은 해수면의 위치에 따른 웨이브 서지의 다양한 변화에 자유로운 각도 변화가 이루어질 수 있다.Of course, since the fixed
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 한다. 아울러, 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어진다. 또한, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. In addition, the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description. Also, all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.
C: 수평축 W: 물
P1, P2: 제1 왕복운동 P3, P4: 제2 왕복운동
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e: 웨이브 서지 컨버팅 장치
110: 전방 부이 112: 후방 바디부
114: 전방 바디부 116: 샤프트 홀
120: 후방 부이 122: C 타입 부재
124: 돌출 부재 142: PTO 발전기
152: 랙 154: 피니언
160: 샤프트 170: 제1 허브
172: 제1 서포팅 림 174: 제1 서포팅 로드
180: 제2 허브 182: 제2 서포팅 림
184: 제2 서포팅 로드 190a, 190b, 190c, 190d, 190e: 프레임C: Horizontal axis W: Water
P1, P2: first reciprocating motion P3, P4: second reciprocating motion
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100e: wave surge converting device
110: front portion 112: rear body portion
114: front body part 116: shaft hole
120: rear portion 122: C type member
124: protruding member 142: PTO generator
152: rack 154: pinion
160: shaft 170: first hub
172: first supporting rim 174: first supporting rod
180: second hub 182: second supporting rim
184: second supporting
Claims (6)
상기 후방 바디부의 외주면을 감싸도록 배치되고 종단면이 'C' 형상을 가지는 C 타입 부재와, 상기 C 타입 부재로부터 연장되고 상기 전방 바디부 하부로 돌출 형성된 돌출 부재를 포함하고, 상기 수평축을 중심으로 상기 제1 왕복 운동의 방향과 반대 방향으로 제2 왕복 운동을 수행하는 후방 부이;
상기 전방 부이와 상기 후방 부이에 각 장착되는 기어 유닛; 및
상기 제1, 2 왕복 운동에 기반하여 웨이브 에너지를 전력으로 변환하는 에너지 변환 수단을 포함하되,
상기 전방 부이는, 상기 수평축을 따라 샤프트 홀이 형성되고,
상기 샤프트 홀에 위치하는 샤프트; 및
상기 샤프트에 끼움되어 상기 제1 왕복 운동에 따른 회전 운동을 하는 제1 허브와, 상기 샤프트 홀의 테두리를 따라 상기 전방 부이에 장착되는 제1 서포팅 림과, 상기 제1 허브로부터 상기 제1 서포팅 림에 연결되는 제1 서포팅 로드를 포함하는 제1 서포팅 모듈을 더 포함하는 것인 웨이브 서지 컨버팅 장치.
A rear body portion having an outline of a longitudinal section formed in an arc shape and a front body portion in which an outline of the longitudinal section meets an upper extension line and a lower extension line each extending from the rear body portion, A front portion for performing a first reciprocating motion on a water surface around a predetermined horizontal axis based on the mutually asymmetrically formed portions;
A C type member having a longitudinal cross-section and a C-shaped member disposed to surround the outer circumferential surface of the rear body part, and a protruding member extending from the C type member and protruding to the lower portion of the front body part, A rear portion performing a second reciprocating motion in a direction opposite to the direction of the first reciprocating motion;
A gear unit mounted on the front portion and the rear portion, respectively; And
And energy conversion means for converting the wave energy into electric power based on the first and second reciprocating motions,
The front part has a shaft hole formed along the horizontal axis,
A shaft positioned in the shaft hole; And
A first support rim mounted on the front portion along a rim of the shaft hole, and a second support rim mounted on the first support rim from the first hub, Further comprising a first supporting module including a first supporting rod connected thereto.
상기 후방 부이는, 내부에 무게추와 부력 제공부를 포함하는 것인 웨이브 서지 컨버팅 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the rear portion includes a weight and buoyancy providing portion therein.
상기 돌출 부재는, 상부면이 수평면과 이루는 각도가 수평면 하방으로 20 ~ 60 도가 되도록 돌출된 것인 웨이브 서지 컨버팅 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the protruding member is protruded such that the angle between the upper surface and the horizontal surface is 20 to 60 degrees below the horizontal surface.
상기 기어 유닛은, 상기 C 타입 부재와 상기 후방 바디부에 각 장착되는 랙-피니언 기어이고,
상기 에너지 변환 수단은, 상기 피니언 기어에 연결되어 전기를 생산하는 발전기를 포함하는 것인 웨이브 서지 컨버팅 장치.
The method according to claim 1,
The gear unit is a rack-and-pinion gear mounted on the C-type member and the rear body part, respectively,
Wherein the energy converting means includes a generator connected to the pinion gear to produce electricity.
상기 샤프트에 끼움되어 상기 제2 왕복 운동에 따른 회전 운동을 하는 제2 허브와, 상기 샤프트 홀의 테두리를 따라 상기 후방 부이에 장착되는 제2 서포팅 림과, 상기 제2 허브로부터 상기 제2 서포팅 림에 연결되는 제2 서포팅 로드를 포함하는 제2 서포팅 모듈을 더 포함하는 것인 웨이브 서지 컨버팅 장치.The method according to claim 1,
A second support rim mounted on the rear portion along a rim of the shaft hole; and a second support rim mounted on the second support rim from the second hub, And a second supporting module including a second supporting rod connected to the second supporting module.
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