KR102041469B1 - 가변 관성 플라이 휠 및 이를 이용한 파력 발전 시스템 - Google Patents

가변 관성 플라이 휠 및 이를 이용한 파력 발전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102041469B1
KR102041469B1 KR1020180083022A KR20180083022A KR102041469B1 KR 102041469 B1 KR102041469 B1 KR 102041469B1 KR 1020180083022 A KR1020180083022 A KR 1020180083022A KR 20180083022 A KR20180083022 A KR 20180083022A KR 102041469 B1 KR102041469 B1 KR 102041469B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydraulic
motion
fluid
hydraulic chamber
wheel housing
Prior art date
Application number
KR1020180083022A
Other languages
English (en)
Inventor
안경관
민찌 응우엔
찌 둥 장
Original Assignee
울산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산대학교 산학협력단 filed Critical 울산대학교 산학협력단
Priority to KR1020180083022A priority Critical patent/KR102041469B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102041469B1 publication Critical patent/KR102041469B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1805Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem
    • F03B13/181Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation
    • F03B13/1815Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation with an up-and-down movement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G3/00Other motors, e.g. gravity or inertia motors
    • F03G3/08Other motors, e.g. gravity or inertia motors using flywheels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
    • Y02E10/38

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

본 발명은 파력 발전 시스템에 관한 것으로, 제1직경을 갖는 제1유압챔버와, 제2직경을 갖는 제2유압챔버를 포함하는 휠하우징과; 상기 휠하우징의 내부에 구비되며, 상기 제1직경에 대응되는 직경을 갖는 제1디스크와, 제2직경에 대응되는 제2직경을 갖는 제2디스크와, 상기 제1,2디스크를 잊는 로드로 이루어진 피스톤과; 상기 휠하우징의 제1유압챔버 측에 구비되며, 상기 제1유압챔버와 연통되는 제1로터리과; 상기 휠하우징의 제2유압챔버 측에 구비되며, 상기 제2유압챔버와 연통되는 제2로터리과; 상기 제1로터리 및 제2로터리의 각각에 연통되어 상기 휠하우징의 내로 유체를 양방향 공급/배출 시켜 상기 휠하우징 내에 유체의 양을 조절하여 휠하우징에 관성을 가변시키는 유압제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 관성 플라이 휠을 제공하고, 상기한 구성의 가변 관성 플라이 휠을 이용하는 파력 발전 시스템에 있어서, 파력에 따른 부이의 상하운동을 양방향 회전운동으로 변환하는 제1운동변환기와; 상기 제1운동변환기에 축 결합되어 양방향 회전운동을 일방향 회전운동으로 변환하는 제2운동변환기와; 상기 제1운동변환기와 제2운동변환기의 사이에 구비되며, 상기 제1운동변환기로부터 전달되는 양방향 회전운동에 관성을 보충하는 가변 관성 플라이 휠과; 상기 제2운동변환기의 출력축에 순차적으로 축결되는 플라이휠 및 발전기를 갖는 발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변관성 플라이 휠을 이용한 파력 발전 시스템을 제공하여 불규칙한 파력을 일정한 회전 운동으로 변환하여 발전하는 과정에서 최소한의 에너지를 소모하여 적절한 관성을 제공하여 발전 성능이 향상되고, 제작 비용을 절감하는 효과가 있다.

Description

가변 관성 플라이 휠 및 이를 이용한 파력 발전 시스템{Variable inertia flywheel and wave power generation system using the same}
본 발명은 가변 관성 플라이 휠 및 이를 이용한 파력 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 불규칙한 파력을 일정한 회전 운동으로 변환하여 발전하는 과정에서 에너지 낭비를 줄이고 효율을 증가시키며 발전 성능이 향상되고, 제작 비용을 절감할 수 있는 가변 관성 플라이 휠 및 이를 이용한 파력 발전 시스템에 관한 것이다.
현재에는 자원 고갈을 유발하지 않고 안전하며, 환경오염이 적은 발전 방법이 요구되고 있으며, 이에 파도의 고저 차이를 이용하여 전력을 생산하는 '파력 발전'에 관하여 연구가 진행되고 있다.
파력 발전기는 파도에 의한 해수면의 주기적 상하 운동과 물 입자의 전후 운동을 에너지 변환장치를 통하여 기계적인 회전 운동 또는 축 방향 운동으로 변환시킨 후, 전기에너지로 변환시키는 장치이다. 파력 발전 방식에는 파도의 고저에 따른 에너지를 다른 에너지 형태로 1차 변환하는 방식에 따라 여러 가지로 분류할 수 있다.
구체적으로, 파력 발전기는 파랑 에너지 흡수방식에 따라 진동수주형, 월파형, 가동물체형으로 구분된다.
진동수주형 파력 발전은 워터 칼럼(water column) 내부로 유입된 크고 작은 물결 에너지에 의하여 생기는 공간의 변화를 내부 공기의 유동으로 변환하고, 이를 유도관으로 유입시켜 입사파가 장치의 전면에서 반사되면 중복파가 형성되도록 하여, 상기 중복파의 형성 시 수면의 상부 노즐부에 공기의 흐름이 발생하는 원리를 이용해 유도관 내에 설치된 터빈을 공기로 회전시켜 전기를 생산하는 방식이다.
월파형 파력 발전은 크고 작은 물결의 진행방향 전면에 사면(swash plate) 벽을 두고 운동에너지에 의해 크고 작은 물결이 사면 벽을 넘어서게 됨으로써 발생하는 수위 차를 이용하여 저수지의 하부로 저장된 해수를 배출시켜서 통로 하부의 수차터빈이 발전하도록 하는 방식이다.
가동물체형 파력 발전은 수면에 떠 있는 부유체가 파도의 고저에 의하여 상하 또는 회전운동을 하도록 하여 발전기를 회전시키는 방식이다. 가동물체형은 다른 파력 발전방식에 비해 효율이 높은 것으로 평가되고 있다.
상기한 파력 발전 방식 중에 가동물체형 파력 발전에 경우 파랑의 파고 및 주기, 파도의 방향에 의해 파력 발전이기의 출력운전에 지대한 영향을 미치게 되며, 이러한 요소들을 어떻게 적절히 이용하느냐에 따라 파력 발전기의 효율성에 직접적인 영향을 미치게 된다.
상기한 가동물체형 파력 발전에 있어서, 현재 활발하게 연구가 진행되고 있으나, 일반적인 가동물체형 파력 발전기는 모터 제어 및 에너지 변환 과정에서 발전 효율이 떨어진다는 문제점이 있다.
이러한, 문제점을 해결하고자 본 출원인이 제안한 특허문헌 1은 도 1에 도시된 바와 같이, 양방향 회전운동을 단방향 회전운동으로 변환하는 양방향 회전운동 컨버터(bidirectional rotary motion converter); 부유체의 상하운동의 관성을 보충하기 위하여 상기 양방향 회전운동 컨버터에 연결된 입력 샤프트(input shaft)의 일단에 장착된 2개의 유압 플라이 휠(hydraulic flywheel); 발전기 토크(torque)에 의해 유도된 저항성 부하(resistive load)를 제어하기 위하여 상기 양방향 회전운동 컨버터에 연결된 출력축(output shaft)의 일단에 장착된 플라이휠 및 발전기 사이에 연결된 CVT(continuously variable transmission); 상기 유압 플라이 휠 및 상기 CVT를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 유압 플라이 휠은, 상기 입력 샤프트에 직접 연결된 단방향 회전연결장치(one way rotary coupling); 유체의 압력에 따라 상기 유체가 유입 혹은 배출되는 유압 챔버(hydraulic chamber); 상기 유체의 유입 혹은 배출에 따른 유체량의 급격한 변화를 완충하는 역할을 하는 가스 챔버(gas chamber); 상기 유압 챔버 내의 상기 유체의 압력을 측정하는 압력 센서; 및 상기 유체를 상기 유압 챔버로 공급하거나 혹은 상기 유압 챔버로부터 배출시키는 회전결합체(rotary union);를 포함하는 구성을 가진다.
다만 위와 같은 종래의 유압 플라이 휠은 원통형으로 피스톤에 의해 유체 챔버와 가스 챔버를 분할하며 유체 챔버에 공급되는 유체의 양을 조절하여 관성을 보충하고자 하였지만, 유체를 유체 챔버에 공급할수록 대응되는 가스의 압력도 증가하여야 하므로 에너지 낭비가 있었으며, 또한 가스가 충진된 압력에 따라 유체의 배출/충진 속도를 조절하는 것이 용이하지 않은 문제점이 있었다.
KR 10-1667154 KR 10-1754862 US 1,711,103 US 1,816,044 US 6,247,308 US 8,590,420
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 기존의 유체-기체 방식의 유압 플라이 휠을 유체-유체 방식의 유압 플라이 휠로 변경하여 불규칙한 파력을 일정한 회전 운동으로 변환하여 발전하는 과정에서 에너지를 소모를 최소화하면서 적절한 관성을 제공하여 기존에 비해 발전 성능이 향상된 가변 관성 플라이 휠 및 이를 이용한 파력 발전 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1직경을 갖는 제1유압챔버와, 제2직경을 갖는 제2유압챔버를 포함하는 휠하우징과; 상기 휠하우징의 내부에 구비되며, 상기 제1직경에 대응되는 직경을 갖는 제1디스크와, 제2직경에 대응되는 제2직경을 갖는 제2디스크와, 상기 제1,2디스크를 잊는 로드로 이루어진 피스톤과; 상기 휠하우징의 제1유압챔버 측에 구비되며, 상기 제1유압챔버와 연통되는 제1로터리과; 상기 휠하우징의 제2유압챔버 측에 구비되며, 상기 제2유압챔버와 연통되는 제2로터리과; 상기 제1로터리 및 제2로터리의 각각에 연통되어 상기 휠하우징의 내로 유체를 양방향 공급/배출 시켜 상기 휠하우징 내에 유체의 양을 조절하여 휠하우징에 관성을 가변시키는 유압제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 관성 플라이 휠을 제공한다.
이때, 상기 유압제어장치는 오일탱크, 서보모터, 유압펌프, 릴리프밸브, 체크밸브를 순환라인을 통해 순환되도록 유기적으로 연결되어 설정된 압력을 갖는 유체를 공급하는 유압공급부와; 상기 제1로터리과 유압공급부에 라인 연결되어, 상기 휠하우징의 제1유압챔버에 유체를 제공하는 제1공급라인과; 상기 제2로터리과 유압공급부에 라인 연결되어, 상기 휠하우징의 제2유압챔버에 유체를 제공하는 제2공급라인를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 가변 관성 플라이 휠을 이용하는 파력 발전 시스템에 있어서, 파력에 따른 부이의 상하운동을 양방향 회전운동으로 변환하는 제1운동변환기와; 상기 제1운동변환기에 축 결합되어 양방향 회전운동을 일방향 회전운동으로 변환하는 제2운동변환기와; 상기 제1운동변환기와 제2운동변환기의 사이에 구비되며, 제1운동변환기로부터 전달되는 양방향 회전운동에 관성을 보충하는 가변 관성 플라이 휠과; 상기 제2운동변환기의 출력축에 순차적으로 축결되는 플라이휠 및 발전기를 갖는 발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변관성 플라이 휠을 이용한 파력 발전 시스템을 제공한다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 기존의 유체챔버-기체챔버 방식의 유압 플라이 휠을 유체를 양방향으로 주입가능한 유체챔버-유체챔버 방식의 유압 플라이 휠로 변경함으로써 기존에 유체를 유체 챔버에 공급할수록 대응되는 가스의 압력도 증가하여 발생했던 에너지 낭비를 제거하였으며, 유체를 양쪽 유체챔버 양방향으로 제어 가능하므로 유체의 배출/충진 속도를 조절하는 것이 용이하다.
도 1은 종래의 가변 관성 파력발전기를 나타내는 구성도.
도 2는 종래의 가변 관성 파력발전기에 적용되는 유압 플라이 휠을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 가변 관성 플라이 휠을 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 가변 관성 플라이 휠을 나타내는 작동상태 예시도.
도 5 및 도 6는 본 발명에 따른 가변 관성 플라이 휠이 적용된 파력 발전 시스템을 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 가변 관성 플라이 휠을 이용한 파력 발전 시스템에 적용되는 기어박스의 개략도.
이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 가변 관성 플라이 휠은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1직경를 갖는 제1유압챔버(1a)와, 제2직경를 갖는 제2유압챔버(1b)를 포함하는 휠하우징(1)을 갖는다. 일 실시예로써 상기 제1 직경과 제2 직경은 서로 상이할 수 있다.
상기 휠하우징(1)의 내부에는 상기 제1직경에 대응되는 직경(R)을 갖는 제1디스크(11a)와, 제2직경에 대응되는 직경(r)을 갖는 제2디스크(11b)와, 상기 제1,2디스크(11a,11b)를 잇는 로드(11c)로 이루어진 피스톤(11)이 구비될 수 있다.
일 실시예로서, 상기 휠하우징(1)의 제1유압챔버(1a) 측에는 상기 제1유압챔버(1a)와 연통되는 제1로터리(2a)와, 상기 휠하우징(1)의 제2유압챔버(1b) 측에는 상기 제2유압챔버(1b)와 연통되는 제2로터리(2b)를 갖는 로터리유니온(2)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1디스크(11a)의 외주면에는 상기 제1유압챔버(1a)와 상기 제2유압챔버(1b) 사이에 유압이 유출되는 것을 방지하기 위하여 오일실(12)이 더 구비될 수 있다.
그리고, 상기 제1로터리(2a) 및 제2로터리(2b)의 각각에 연통되어 상기 휠하우징(1)의 내로 유체를 양방향으로 공급 또는 배출시켜 관성을 가변시키는 유압제어장치(21)를 포함한다.
상기 유압제어장치(21)는 부이(13)의 보조 관성을 제어하기 위해 기어 박스(18)의 입력 샤프트에 연결되어 시스템의 등가 관성의 고유 진동수가 파도의 주파수에 가깝도록 제어가능하며, 공진 상태로 인해 파력으로부터 흡수 된 전력이 증가하도록 할 수 있다.
여기서, 상기 유압제어장치(21)는 오일탱크(8), 서보모터(9), 유압펌프(10), 릴리프밸브(5), 체크밸브(6)를 순환라인(21b)을 통해 순환되도록 유기적으로 연결되어 설정된 압력을 갖는 유체를 공급하는 유압공급부(21a)를 포함한다.
이때, 상기 제1로터리(2a)과 유압공급부(21a)에 라인 연결되어 상기 휠하우징(1)의 제1유압챔버(1a)에 유체를 제공하는 제1공급라인(20a)이 구비된다.
그리고, 상기 제2로터리(2b)과 유압공급부(21a)에 라인 연결되어 상기 휠하우징(1)의 제2유압챔버(1b)에 유체를 제공하는 제2공급라인(20b)를 구비된다.
일 실시예로써, 상기 제1공급라인(20a)에는 상기 제1유압챔버(1a)의 유체가 설정 압력 이상 일 경우 제2공급라인(20b) 측 유압공급부(21a)로 드레인하는 제1파일럿체크밸브(4a)가 구비되고,
상기 제2공급라인(20b)에는 상기 제2유압챔버(1b)의 유체가 설정 압력 이상 일 경우 제1공급라인(20a) 측 유압공급부(21a)로 드레인하는 제2파일럿체크밸브(4b)가 각각 구비될 수 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하여 상기한 본 발명에 따른 가변 관성 플라이 휠을 포함하는 파력 발전 시스템을 설명한다.
우선, 파력에 따른 부이(13)의 상하운동을 양방향 회전운동으로 변환하는 제1운동변환기(19)가 제공된다.
일 실시예로써, 상기 제1운동변환기(19)는 부이(13)의 상하 운동을 회전운동으로 적합하게 적용할 수 있는 기어 장치인 랙크피니언 기어가 사용될 수 있다.
그리고, 상기 제1운동변환기(19)에 축 결합되어 양방향 회전운동을 일방향 회전운동으로 변환하는 제2운동변환기(18)가 구비된다.
일 실시예로써, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제2운동변환기(18)는 상기 제1운동변환기(19)의 피니언 기어에 연결된 주축(14)을 연결하는 기어박스로 구성될 수 있다.
상기 제2운동변환기(18)은 입력 샤프트(input shaft), 단방향 베어링(one way bearing), 드라이빙 기어(driving gear), 드리븐 기어(driven gear), 출력 샤프트(output shaft)를 포함할 수 있다.
상기 입력 샤프트는 서로 평행을 이루는 한 쌍의 입력 샤프트를 의미하고, 상기 입력 샤프트의 일단은 제1운동변환기(19)의 피니언 기어에 연결되어 있으며, 상기 입력 샤프트의 타단은 상기 입력 샤프트의 수와 동일한, 한 쌍으로 된 단방향 베어링과 결합, 드라이빙 기어의 중심에 고정되어, 상기 피니언의 양방향 회전운동을 상기 드라이빙 기어의 단방향 회전운동으로 변환하도록 한다.
상기 드리븐 기어는 한쌍의 드라이빙 기어와 연결되어 있으며, 결과적으로는 부이(13)의 상하운동이 상기 제1운동변환기(19), 상기 제2운동변환기(18)를 거쳐 상기 드리븐 기어의 단방향 회전운동으로 변환하게 되는 것이다.
한편, 상기 제1운동변환기(19)와 제2운동변환기(18)의 사이에 구비되어 상기 제1운동변환기(19)로부터 전달되는 양방향 회전운동에 관성을 보충하는 가변 관성 플라이 휠이 제공되고, 상기 제2운동변환기(18)의 출력축에 순차적으로 축결되는 플라이휠(17) 및 발전기(16)를 포함한다.
이때, 위들 구성은 상기 구성을 모두 배치할 수 있고 지지가능한 프레임(15)에 구비될 수 있다.
그리고, 상기 휠하우징(1)의 사이에는 상기 피스톤(11)에 의한 압력을 완충하도록 공기가 주입/배출 될 수 있는 드레인 구조가 더 형성될 수 있다.
일 실시예로써, 상기 휠하우징(1)의 어느 한 부분에는 상기 주입된 공기가 변화되는 체적에 대해 설정된 압력을 유지할 수 있도록 압력밸브가 더 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 가변 관성 플라이 휠 시스템의 관성을 변경하기 위해, 유압제어장치(21)는 유압 플라이휠 내부의 오일 체적을 제어하여 조정한다.
이 때, 휠하우징(1)과 피스톤(11)을 비대칭이 되도록 설계함으로써, 즉 제1유압챔버와 제2유압챔버의 직경이 서로 상이하도록 함으로써, 피스톤 위치의 변화에 *?*따라 유체 체적의 변화를 증가시킬 수 있다.
일 실시예로써 오일 유량에 의하여 직접 유압 플라이휠 피스톤(11)의 위치를 제어할 수 있도록 전기 유압 액츄에이터(electro-hydraulic actuator, EHA)가 사용될 수 있다.
서보모터(9)는 유압펌프(10)을 구동하여 오일 유량을 로터리유니온(2)에 공급하고 플라이휠 샤프트의 양단에서 피스톤(11)을 양쪽방향(Qp1또는 Qp2)으로 구동하도록 할 수 있다.
예를 들어, 가변 관성 플라이휠의 관성은 유량이 제1 또는 제2 유압 챔버에 공급됨에 따라 증가 또는 감소되게 된다. 원하는 위치에 도달하면 싱기 전기 유압 액츄에이터가 정지하고, 유압 회로가 피스톤의 현재 축방향 위치를 고정하여 에너지를 소모없이 관성을 일정하게 유지하게 된다.
오일실(12)은 유체챔버들 사이의 누설을 방지한다. 유압 플라이휠의 순간 관성은 초기 관성(유체가 없는 경우)과 유압 챔버로 펌핑되는 유체 Vf의 양에 의한 관성이 결합하여 아래와 같이 계산된다.
Figure 112018070540795-pat00001
일 실시예로서, 본 발명의 가변 관성 플라이 휠을 포함하는 파력 발전 시스템에서 프레임(15)은 해저에 고정될 수 있다.
부이(13)는 래크 및 피니언으로 이루어진 제1운동변환기(19)와 결합하는 주축(14)과 연결되며, 가변 관성 플라이 휠(1)은 제2운동변환기(18)의 피니언 및 입력축과 결합된다.
상기 제2운동변환기(18)의 출력축은 플라이휠(17)에 연결되어 상기 출력축의 회전속도 변화를 완만히 하며, 상기 제2운동변환기(18)의 출력축은 발전기(16)와 연결되어 전기를 생산한다.
일 실시예로서, 본 발명에 따른 파력 발전 시스템은 오일의 불순물을 제거하기 위한 오일 필터(7)를 더 포함할 수 있다.
도 6을 참조하여 질량 폐 루프 제어방법을 설명한다. 하나의 파도 프로파일이 결정되고, 유체 역학 파라미터는 WAMIT 소프트웨어를 사용하여 사전 계산되면, 부이(13)의 진동을 분석하기 위한 분석 모델이 구축될 수 있다.
다음, 응답 스트로크는 스트로크 한계와 비교하여 사이클의 하프트(haft of cycle)를 측정하여 얻을 수 있고, 필요한 보조 관성을 생성하기 위해 최대 스트로크(한계 값 이하)에 대한 질량 폐 루프 제어가 적용된다.
즉, 원하는 질량과 실제 질량의 상대 오차가 Fuzzy PID 제어기로 전송되고, 상기 제어기는 VIHF로부터 필요한 관성을 생성하기 위한 출력 신호를 전송한다. 이에 따라 보충 질량이 계산되어 상기 분석 모델로 전송될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, 불규칙한 파력을 일정한 회전 운동으로 변환하여 발전하는 과정에서 에너지 소모를 최소화하고 적절한 관성을 제공하여 기존에 비해 발전 성능이 향상되고, 발전 시스템의 제작에 따른 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 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 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
1: 휠하우징
1a: 제1유압챔버
1b: 제2유압챔버
2: 로터리유니온
2a: 제1로터리
2b: 제2로터리
3: 베어링
4: 파일럿체크밸브
4a: 제1파일럿체크밸브
4b: 제2파일럿체크밸브
5: 릴리프밸브
6: 체크밸브
7: 오일필터
8: 오일탱크
9: 유압모터
10: 유압펌프
11: 피스톤
11a: 제1디스크
11b: 제2디스크
12: 오일실
13: 부이
14: 주축
15: 프레임
16: 발전기
17: 플라이휠
19: 제1운동변환기
18: 제2운동변환기
20a: 제1공급라인
20b: 제2공급라인
21: 유압제어장치
21a: 유압공급부
21b: 순환라인
23: 발전부
R: 제1직경
R: 제2직경

Claims (6)

  1. 제1직경을 갖는 제1유압챔버와, 제2직경을 갖는 제2유압챔버를 포함하는 휠하우징과;
    상기 휠하우징의 내부에 구비되며, 상기 제1직경에 대응되는 직경을 갖는 제1디스크와, 상기 제2직경에 대응되는 직경을 갖는 제2디스크와, 상기 제1,2디스크를 연결하는 로드로 이루어진 피스톤과;
    상기 휠하우징의 제1유압챔버 측에 구비되며, 상기 제1유압챔버와 연통되는 제1로터리와;
    상기 휠하우징의 제2유압챔버 측에 구비되며, 상기 제2유압챔버와 연통되는 제2로터리와;
    상기 제1로터리 및 제2로터리의 각각에 연통되어 상기 휠하우징의 내로 유체를 양방향으로 공급 또는 배출시켜 상기 휠하우징 내에 유체의 양을 조절함으로써 관성을 가변시키는 유압제어장치를 포함하며,
    상기 제2직경은 상기 제1직경보다 작은 것을 특징으로 하는 가변 관성 플라이 휠.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유압제어장치는,
    오일탱크, 서보모터, 유압펌프, 릴리프밸브, 체크밸브를 순환라인을 통해 순환되도록 유기적으로 연결되어 설정된 압력을 갖는 유체를 공급하는 유압공급부와;
    상기 제1로터리과 유압공급부에 라인 연결되어, 상기 휠하우징의 제1유압챔버에 유체를 제공하는 제1공급라인과;
    상기 제2로터리과 유압공급부에 라인 연결되어, 상기 휠하우징의 제2유압챔버에 유체를 제공하는 제2공급라인를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 관성 플라이 휠.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1공급라인에는 상기 제1유압챔버의 유체가 설정 압력 이상 일 경우 제2공급라인 측 유압공급부로 드레인하는 제1파일럿체크밸브와,
    상기 제2공급라인에는 상기 제2유압챔버의 유체가 설정 압력 이상 일 경우 제1공급라인 측 유압공급부로 드레인하는 제2파일럿체크밸브가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 가변 관성 플라이 휠.
  4. 파력에 따른 부이의 상하운동을 양방향 회전운동으로 변환하는 제1운동변환기와;
    상기 제1운동변환기에 축 결합되어 양방향 회전운동을 일방향 회전운동으로 변환하는 제2운동변환기와;
    상기 제1운동변환기와 제2운동변환기의 사이에 구비되며, 청구항 1에 의해 구성되어 상기 제1운동변환기로부터 전달되는 양방향 회전운동에 관성을 보충하는 가변 관성 플라이 휠과;
    상기 제2운동변환기의 출력축에 순차적으로 축결되는 플라이휠 및 발전기를 갖는 발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변관성 플라이 휠을 이용한 파력 발전 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 휠하우징의 사이에는 상기 피스톤에 의한 압력을 완충하도록 공기가 주입되는 것을 특징으로 하는 가변관성 플라이 휠을 이용한 파력 발전 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 휠하우징의 어느 한 부분에는 상기 주입된 공기가 변화되는 체적에 대해 설정된 압력을 유지할 수 있도록 하는 압력밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 가변관성플라이 휠을 이용한 파력 발전 시스템.
KR1020180083022A 2018-07-17 2018-07-17 가변 관성 플라이 휠 및 이를 이용한 파력 발전 시스템 KR102041469B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180083022A KR102041469B1 (ko) 2018-07-17 2018-07-17 가변 관성 플라이 휠 및 이를 이용한 파력 발전 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180083022A KR102041469B1 (ko) 2018-07-17 2018-07-17 가변 관성 플라이 휠 및 이를 이용한 파력 발전 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102041469B1 true KR102041469B1 (ko) 2019-11-06

Family

ID=68541762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180083022A KR102041469B1 (ko) 2018-07-17 2018-07-17 가변 관성 플라이 휠 및 이를 이용한 파력 발전 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102041469B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1711103A (en) 1926-05-10 1929-04-30 Wilfred C Howse Mechanical movement
US1816044A (en) 1930-04-04 1931-07-28 Gallagher John Wave motor
US6247308B1 (en) 2000-04-17 2001-06-19 Worldwide Solutions Company, Llc Bidirectional rotary motion-converter, wave motors, and various other applications thereof
US8590420B2 (en) 2010-07-19 2013-11-26 Worcester Polytechnic Institute Fluidic variable inertia flywheel and flywheel accumulator system
US20150266549A1 (en) * 2011-10-12 2015-09-24 Yanming Qu Oscillating Piston-Type Wave Power Generation Method and System
KR101667154B1 (ko) 2015-06-01 2016-10-17 울산대학교 산학협력단 가변 관성과 cvt를 이용한 고효율 파력발전기
KR101754862B1 (ko) 2016-07-15 2017-07-19 울산대학교 산학협력단 파력발전기

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1711103A (en) 1926-05-10 1929-04-30 Wilfred C Howse Mechanical movement
US1816044A (en) 1930-04-04 1931-07-28 Gallagher John Wave motor
US6247308B1 (en) 2000-04-17 2001-06-19 Worldwide Solutions Company, Llc Bidirectional rotary motion-converter, wave motors, and various other applications thereof
US8590420B2 (en) 2010-07-19 2013-11-26 Worcester Polytechnic Institute Fluidic variable inertia flywheel and flywheel accumulator system
US20150266549A1 (en) * 2011-10-12 2015-09-24 Yanming Qu Oscillating Piston-Type Wave Power Generation Method and System
KR101667154B1 (ko) 2015-06-01 2016-10-17 울산대학교 산학협력단 가변 관성과 cvt를 이용한 고효율 파력발전기
KR101754862B1 (ko) 2016-07-15 2017-07-19 울산대학교 산학협력단 파력발전기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8614522B2 (en) Energy converting device
US4490621A (en) Method and apparatus for generating electric power by waves
KR101017303B1 (ko) 파력 발전장치
AU2012239050B2 (en) Hydraulic-electrical transducer, transducer arrangement and method for driving a transducer
KR20050084237A (ko) 수력터빈용 유압 증속 동력전달장치
KR20130125405A (ko) 유체흐름의 운동에너지를 전력으로 변환하는 방법 및 장치
CN102644689A (zh) 一种叶轮式馈能减振器
JP2002142498A (ja) 振り子式波力発電装置の制御装置
CN102374110A (zh) 一种浮力伸缩臂及高压喷射发电方法和装置
KR101559664B1 (ko) 회전각 가변 슬라이딩 부표방식의 파력발전기
KR102041469B1 (ko) 가변 관성 플라이 휠 및 이를 이용한 파력 발전 시스템
KR20190033490A (ko) 파도 에너지 변환기
CN112125194B (zh) 海洋钻井补偿绞车的节能驱动系统
CN106121928A (zh) 一种液压型风浪互补发电机组
EP3334924B1 (en) Wave energy converter
KR101554823B1 (ko) 슬라이딩 방식의 파력 발전기
CN103742344A (zh) 基于液压传动的多轴点吸收式波浪能发电装置
Ye et al. Research of power take-off system for “Sharp Eagle II” wave energy converter
RU119411U1 (ru) Электрогидравлический привод для скважинного штангового насоса
KR102174903B1 (ko) 정유압 변속기와 가변 관성을 이용한 풍력, 파력 및 조류 복합 발전기
CN115092367A (zh) 一种小型auv的浮力调节装置
CN115092366A (zh) 一种浮力调节装置及应用
CN111535986B (zh) 一种波浪能转换器的控制系统
WO2021117252A1 (ja) 液体揚水循環装置
KR20150008284A (ko) 가변수주 진동장치 및 이를 이용한 파력 발전 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant