KR102084797B1 - Wave power generation apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 해수면에 부유되어 파랑에 의해 상하방향으로 이동하며, 하단에는 유체가 수용되고 유체의 상부에는 기체가 수용되도록 외부와 폐쇄된 외부챔버와, 상기 외부 챔버 내부에 수용되고 하단은 상기 외부챔버의 하부면에서 이격되며, 상부는 외부에 개방되어 내부에 수용된 유체의 상부에 외부공기가 수용되도록 구비되는 내부 챔버를 포함하는 몸체부 및, 상기 내부챔버의 수용된 유체의 상단에 구비되며, 상기 내부 챔버에 수용된 유체가 상하방향으로 이동함에 따라 유출입하는 상기 내부챔버에 수용된 기체에 의해 전력을 생산하는 발전부를 포함하여 구성되는 파력발전장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부착장치에 의하면, 파랑의 고유진동수와 일치하게 동체를 구비하여 발전시스템의 발전효율을 향상시킬 수 있게 된다.The present invention is floating on the sea surface and moved up and down by the blue, the outer chamber is closed with the outside so that the fluid is received at the bottom and the gas is received at the top of the fluid, the outer chamber is accommodated in the lower end is the outer Spaced apart from the lower surface of the chamber, the upper portion is provided on the upper end of the body fluid including an inner chamber which is provided to the outer air is opened to the upper side of the fluid contained therein, and the inside of the chamber; The present invention relates to a wave power generation apparatus including a power generation unit configured to generate electric power by a gas contained in the inner chamber flowing in and out as the fluid contained in the inner chamber moves upward and downward.
According to the sensor mounting apparatus according to the embodiment of the present invention, it is possible to improve the power generation efficiency of the power generation system by having a fuselage to match the natural frequency of blue.

Description

파력발전장치{WAVE POWER GENERATION APPARATUS}Wave Power Generator {WAVE POWER GENERATION APPARATUS}

본 발명은 파력발전장치에 관한 것으로, 상세하게는 파랑의 고유진동수와 일치시켜 파랑에 의한 상하이동을 극대화시킬 수 있는 파력발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wave power generator, and more particularly, to a wave power generator capable of maximizing the shanghai movement due to the wave by matching the natural frequency of the wave.

도 1을 참조하면, 종래의 복수개의 부유식 동체(10)를 갖는 표면추종가동 물체형 파력 발전 방식은 각각의 동체(10)에 체인이 연결되어 있으므로 불규칙적인 파랑 또는 조류 및 강풍에 매우 민감하여 파랑 에너지를 효율적으로 흡수하는데 문제가 있었다.Referring to Figure 1, the conventional surface tracking movable object wave power generation method having a plurality of floating body 10 is very sensitive to irregular blue or algae and strong winds because the chain is connected to each body 10 There was a problem in absorbing the wave energy efficiently.

그리고, 동체(10)의 연결 부위에 집중된 응력에 의해 발전설비가 구조적으로 안정적이지 못한 문제가 있었다.In addition, there was a problem in that the power generation equipment was structurally unstable due to stress concentrated at the connection portion of the body 10.

또한, 종래의 파력 발전 방식은 파랑의 세기, 진동수 등을 고려하지 않고 일률적으로 동체를 제작함으로써 발전설비의 효율이 낮은 문제가 있었다. In addition, the conventional wave power generation method has a problem that the efficiency of the power generation equipment is low by uniformly manufacturing the fuselage without considering the wave strength, frequency, and the like.

본 발명은 상기 문제점 중 적어도 하나를 해결하기 위해 제안된 것으로 본 발명은 일측면으로서, 파랑의 고유진동수와 일치하게 동체를 제작함으로써 발전효율을 향상시킬 수 있는 파력발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed to solve at least one of the above problems, and an object of the present invention is to provide a wave power generation apparatus capable of improving power generation efficiency by manufacturing a fuselage in accordance with a natural frequency of blue. .

본 발명은 일측면으로서, 복수개의 동체가 연결되는 방식이 아닌 하나의 동체로 발전할 수 있는 파력발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a wave power generation apparatus capable of generating power in one fuselage rather than a manner in which a plurality of fuselages are connected.

상기와 같은 목적으로 달성하기 위한 일 측면으로서 본 발명은, 해수면에 부유되어 파랑에 의해 상하방향으로 이동하며, 하단에는 유체가 수용되고 유체의 상부에는 기체가 수용되도록 외부와 폐쇄된 외부챔버와, 상기 외부 챔버 내부에 수용되고 하단은 상기 외부챔버의 하부면에서 이격되며, 상부는 외부에 개방되어 내부에 수용된 유체의 상부에 외부공기가 수용되도록 구비되는 내부 챔버를 포함하는 몸체부 및, 상기 내부챔버의 수용된 유체의 상단에 구비되며, 상기 내부 챔버에 수용된 유체가 상하방향으로 이동함에 따라 유출입하는 상기 내부챔버에 수용된 기체에 의해 전력을 생산하는 발전부를 포함하여 구성되는 파력발전장치를 제공한다.As an aspect for achieving the above object, the present invention, the outer chamber is suspended in the sea surface and moved up and down by blue, the outer chamber is closed so that the fluid is received at the bottom and the gas is received at the top of the fluid, A body part including an inner chamber accommodated in the outer chamber and spaced apart from a lower surface of the outer chamber, and an upper part of which is opened to the outside to receive external air at an upper portion of the fluid accommodated therein; It is provided on the upper end of the received fluid of the chamber, and provides a wave power generator including a power generation unit for generating electric power by the gas contained in the inner chamber flowing in and out as the fluid contained in the inner chamber moves in the vertical direction.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 몸체부는, 상기 내부챔버에 수용된 유체 고유진동수와, 해수의 진동수와 동일하도록 상기 외부 챔버에 수용된 기체의 압력 및 부피, 외부 챔버의 단면적, 상기 내부챔버의 단면적과, 상기 내부챔버에 수용된 유체의 높이가 아래의 식을 만족하도록 구비될 수 있다.And, in one aspect of the invention, the body portion, the fluid natural frequency accommodated in the inner chamber, the pressure and volume of the gas contained in the outer chamber to be equal to the frequency of the sea water, the cross-sectional area of the outer chamber, the cross-sectional area of the inner chamber And, the height of the fluid accommodated in the inner chamber may be provided to satisfy the following equation.

식:

Figure 112013088633567-pat00001
expression:
Figure 112013088633567-pat00001

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 발전부는, 상기 내부 챔버에서 유출입하는 공기의 공압에 의해 회전하는 회전부를 포함하고, 상기 회전부의 회전에 의해 전력을 생산하도록 구비될 수 있다.In addition, as an aspect of the present invention, the power generation unit may include a rotating unit rotating by pneumatic air flowing in and out of the inner chamber, and may be provided to produce electric power by rotating the rotating unit.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 발전부는 상기 내부 챔버의 이동에 따라 상기 내부 챔버에 수용된 유체의 이동에 의해 상기 내부챔버의 길이방향으로 왕복운동하고 자성체로 구비된 자성부 및, 상기 자성부의 왕복운동에 의해 전력을 생산하도록 상기 자성부를 둘러싸며 코일로 형성된 권선부를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, as an aspect of the present invention, the power generation unit reciprocates in the longitudinal direction of the inner chamber by the movement of the fluid contained in the inner chamber according to the movement of the inner chamber and provided with a magnetic body, and the magnetic portion It may be configured to include a winding formed of a coil surrounding the magnetic portion to produce power by reciprocating motion.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 상기 몸체부는 일측에 상기 몸체부를 해수면에 부유되도록 부유부를 더 포함할 수 있다.And, as one side of the present invention, the body portion may further include a floating portion to be floating on the sea surface the body portion on one side.

그리고, 본 발명의 일측면으로서, 일측은 해저에 고정된 앵커부와 연결되고 타측은 상기 몸체부와 연결되는 연결부를 더 포함할 수 있다.And, as one side of the present invention, one side may further include a connection portion connected to the anchor portion fixed to the seabed and the other side is connected to the body portion.

이상에서와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 파랑의 고유진동수와 일치하게 동체를 구비하여 발전시스템의 발전효율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, the power generation system of the power generation system may be improved by including a fuselage to match the natural frequency of the blue wave.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 동체의 연결부가 없어 구조적으로 안정적이다.In addition, according to an embodiment of the present invention, there is no connection portion of the body is structurally stable.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구조가 간단하여 전력변환 과정이 축소되어 효율이 향상된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the structure is simple and the power conversion process is reduced, thereby improving efficiency.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 경량화가 가능하므로 제작비용과 유지보수 비용이 절감될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, since the weight can be reduced, manufacturing cost and maintenance cost can be reduced.

도 1(a)은 종래의 파력발전장치의 사진.
도 1(b) 및 도 1(c)는 각각 도 1(a)의 정면도와 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 파력발전장치의 정면도.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 의한 파력발전장치의 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 파력발전장치의 단면도.Figure 1 (a) is a photograph of a conventional wave power generator.
1 (b) and 1 (c) are a front view and a plan view of Fig. 1 (a), respectively.
2 is a front view of the wave power generator according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a wave power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a wave power generation apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 파력발전장치(100)의 기술적 특징을 이해시키는데 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예에 의해 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술범위에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
First, the embodiments described below are suitable embodiments for understanding the technical features of the wave power generator 100 of the present invention. However, the technical features of the present invention are not limited by the embodiments described or applied to the embodiments described below, and various modifications are possible in the technical scope of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 파력발전장치(100)는, 내부에 유체와 기체가 수용된 몸체부(110)와 상기 몸체부(110) 내부에 수용된 유체 및 기체의 상하이동에 의해 전력을 생산하는 발전부(120)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the wave power generator 100 according to an embodiment of the present invention includes a body part 110 in which fluid and gas are accommodated therein, and a shankdong of fluid and gas contained in the body part 110. It is configured to include a power generation unit 120 for producing power.

여기서, 상기 몸체 내부에 수용된 유체는 일 실시예로 물이 될 수 있고, 기체는 공기가 될 수 있으나 반드시 이에 한정되지 않는다.Here, the fluid contained in the body may be water in one embodiment, the gas may be air, but is not necessarily limited thereto.

그리고, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 몸체부(110)는, 하단에 유체가 수용되고 유체의 상부에는 기체가 수용되도록 상부는 외부로부터 폐쇄된 외부챔버(112)와, 상기 외부챔버(112) 내부에 수용되는 내부챔버(111)를 포함한다.3 and 4, the body 110 has an outer chamber 112 closed from the outside so that a fluid is received at a lower end and a gas is received at an upper part of the fluid, and the outer chamber ( 112 includes an inner chamber 111 accommodated therein.

즉, 상기 몸체부(110)는 상부는 폐쇄된 파이프 형상의 외부챔버(112) 내부에 이중관 형상으로 내부챔버(111)가 삽입되어 있고, 상기 내부챔버(111)의 하단은 상기 외부챔버(112)의 하단면으로부터 일정간격 이격된 상태로 설치된다.That is, the body portion 110 is inserted into the inner chamber 111 in a double tube shape inside the outer chamber 112 of the closed pipe shape, the lower end of the inner chamber 111 is the outer chamber 112 Installed at a distance from the lower surface of the).

그리고, 상기 내부챔버(111)의 상단은 상기 몸체부(110) 외부와 개방되어 상부에는 외부 공기가 유출입할 수 있도록 구비될 수 있다.In addition, an upper end of the inner chamber 111 may be opened to the outside of the body part 110 so that external air may flow in and out.

그리고, 상기 외부챔버(112)의 하단에는 유체가 수용되며, 유체의 상단에는 기체가 설정된 압력으로 수용된다.The lower end of the outer chamber 112 receives a fluid, and the upper end of the fluid receives a gas at a set pressure.

이를 위해, 상기 외부챔버(112)는 도면에는 도시되지 않았으나, 외부로부터 설정된 압력의 기체가 내부에 수용되도록 기체공급부(미도시)에 연결되어 상기 외부챔버(112)의 상단에 기체를 공급할 수 있다.To this end, although not shown in the drawing, the outer chamber 112 may be connected to a gas supply unit (not shown) so that the gas having a pressure set from the outside is received therein, and supply the gas to the upper end of the outer chamber 112. .

그리고, 상기 내부챔버(111)의 하단은 상기 외부챔버(112)의 하단으로부터 이격되어 상기 외부챔버(112)와 상기 내부챔버(111)의 하단에 수용된 유체는 상기 외부챔버(112)에 수용된 기체의 압력에 의해 상기 내부챔버(111)에 일정한 높이의 수주를 형성한다 (이하, 상기 내부챔버(111)에 수용된 유체를 '수주'라고 한다.)The lower end of the inner chamber 111 is spaced apart from the lower end of the outer chamber 112 so that the fluid contained in the outer chamber 112 and the lower end of the inner chamber 111 is a gas contained in the outer chamber 112. An order of a certain height is formed in the inner chamber 111 by the pressure of (hereinafter, the fluid accommodated in the inner chamber 111 is referred to as 'order').

도 2를 참조하면, 상기 몸체부(110)는 자체 부피와 무게에 의해 해수면에 부유될 수도 있으나, 상기 몸체부(110)가 해수면에 용이하게 부유되도록 부유부(130)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the body portion 110 may be floated on the sea surface by its volume and weight, but may further include a floating portion 130 so that the body portion 110 is easily floated on the sea surface. .

그래서, 상기 몸체부(110)는 파랑에 의해 해수면이 상하로 이동함에 따라 해수면에 부유된 상태로 상하방향으로 왕복운동하게 된다.Thus, the body 110 is reciprocating in the vertical direction in the state floating on the sea surface as the sea surface moves up and down by the blue.

또한, 상기 몸체부(110)는 연결부(150)에 의해 해저에 고정된 앵커부(140)와 연결되어 상기 몸체부(110)가 파랑에 의해 임의의 지점으로의 이탈을 방지한다.In addition, the body portion 110 is connected to the anchor portion 140 fixed to the seabed by the connecting portion 150 to prevent the body portion 110 is separated from any point by the blue.

그리고, 상기 몸체부(110)의 상단에는 발전부(120)가 포함된다.And, the upper end of the body portion 110 includes a power generation unit 120.

도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 의한 발전부(120)는, 상기 내부챔버(111)에 수용된 공기의 외부 유출입에 의한 공압에 의해 회전하는 회전부(121)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the power generation unit 120 according to the exemplary embodiment of the present invention may include a rotating unit 121 that rotates by pneumatic pressure caused by the external inflow and outflow of air contained in the inner chamber 111.

여기서, 파랑에 의해 해수면이 상하로 이동함에따라 상기 몸체부(110)가 상하 왕복운동하게 되고, 상기 내부챔버(111)의 수주 또한 상하방향으로 왕복운동하게 되어 상기 유체의 상부에 수용된 공기는 외부로 유출입하게 된다.Here, the body portion 110 is reciprocated vertically as the sea surface moves up and down by the blue, the water column of the inner chamber 111 is also reciprocated in the vertical direction, the air accommodated in the upper portion of the fluid Will flow in and out.

그래서, 상기 몸체부(110)의 상단에 구비된 상기 회전부(121)는 상기 내부챔버(111)에 수용된 공기의 유출입시 회전하게 되고, 이를 에너지원으로 상기 발전부(120)에서는 전력을 생산할 수 있게 된다.Thus, the rotary part 121 provided at the upper end of the body 110 is rotated when the air received in the inner chamber 111 flows in and out, and as the energy source in the power generation unit 120 can produce power. Will be.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 의한 발전부(120)는, 상기 몸체부(110)의 상단에 코일로 형성된 권선부(123)와, 상기 권선부(123)의 내부에서 상기 내부챔버(111)의 상하이동에 따라 상기 내부챔버(111)에 수용된 유체의 이동에 의해 상기 내부챔버(111)의 길이방향으로 왕복운동하는 자성체로 구비된 자성부(122)를 포함하여 구성될 수 있다.And, the power generation unit 120 according to another embodiment of the present invention, the winding portion 123 formed of a coil on the upper end of the body portion 110, and the inner chamber 111 inside the winding portion 123. It may be configured to include a magnetic portion 122 provided with a magnetic material reciprocating in the longitudinal direction of the inner chamber 111 by the movement of the fluid contained in the inner chamber 111 in accordance with the shangdong.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 의한 파력발전장치(100)는, 전술한 것과 같이 상기 몸체부(110)가 상하 왕복 운동 하기 때문에, 상기 내부챔버(111)에 수용된 수주 또한 상하로 이동하게 되어 수주 내부에 단부가 위치한 상기 자성부(122)를 왕복운동시켜, 상기 자성부(122)의 왕복 운동에 의해 상기 권선부(123)에 유도전류가 흐르게 되어 상기 발전부(120)에서는 전력을 생산하게 된다.Here, in the wave power generator 100 according to an embodiment of the present invention, since the body portion 110 reciprocates up and down as described above, the order received in the inner chamber 111 is also moved up and down. By reciprocating the magnetic part 122 having an end portion located within the column, an induced current flows in the winding part 123 by the reciprocating motion of the magnetic part 122 to generate power in the power generation part 120. Done.

한편, 그리고, 본 발명의 다른 실시예에 의한 파력발전장치(100)는, 상기 몸체부(110)는 파랑에 의해 상하방향으로 이동할 때, 파랑의 고유진동수와 일치하는 고유진동수를 구비하도록 상기 외부챔버(112)의 단면적 및 기체가 수용된 부분의 부피, 압력, 및 상기 내부챔버(111)의 단면적을 설정된 값을 갖도록 구비될 수 있다.On the other hand, and the wave power generator 100 according to another embodiment of the present invention, when the body portion 110 moves in the vertical direction by the blue, the external to have a natural frequency matching the natural frequency of the blue The cross-sectional area of the chamber 112 and the volume of the portion containing the gas, the pressure, and the cross-sectional area of the inner chamber 111 may be provided to have a set value.

즉, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 내부챔버(111)에 수용된 유체의 높이(z)와, 상기 내부챔버(111) 내부의 수주의 무게(m), 에어스프링(댐퍼)상수(b), 용수철 상수(k), 외력(f(t))로 나타낸 물체의 운동방정식은 식 (1)에 의해 식 (2)와 같이 나타낼 수 있다.That is, referring to FIGS. 3 and 4, the height z of the fluid accommodated in the inner chamber 111, the weight m of the water column in the inner chamber 111, and the air spring (damper) constant b ), The spring equation (k) and the external force (f (t)) can be expressed by equation (1) as shown in equation (2).

식(1):

Figure 112013088633567-pat00002
Equation (1):
Figure 112013088633567-pat00002

식(2):

Figure 112013088633567-pat00003
Equation (2):
Figure 112013088633567-pat00003

그리고, 식 (2)는 수주의 무게(m)는 유체의 밀도(ρ)와 수주의 높이(z)의 곱으로 나타낼 수 있고, 공기에 의한 힘(PaAc )과 외부챔버(112)에 수용된 물에 작용된 힘( PbAc)은 상기 내부챔버(111)에 수용된 기체의 압력(P)에서 특정 상수값을

Figure 112013088633567-pat00004
라 할 때, 식(3)와 같이 나타낼 수 있다.Equation (2) indicates that the weight (m) of the water column can be expressed as the product of the density (ρ) of the fluid and the height (z) of the water column, and the force by air (P a A c ) and the outer chamber 112 Force acting on the water contained in P b A c ) is a specific constant value at the pressure (P) of the gas contained in the inner chamber 111
Figure 112013088633567-pat00004
In this case, it can be expressed as Equation (3).

식(3):

Figure 112013088633567-pat00005
Equation (3):
Figure 112013088633567-pat00005

그리고, 내부챔버(111) 하단으로부터 외부챔버(112)에 수용된 유체의 상부면까지 높이를 d라 하고, 내부챔버(111)에 수용된 기체의 부피를 V라 할때, d와 V는 식(4)와 같이 나타낼 수 있다.And, when the height from the lower end of the inner chamber 111 to the upper surface of the fluid contained in the outer chamber 112 is d, the volume of the gas contained in the inner chamber 111 is V, d and V are )

식(4):

Figure 112013088633567-pat00006
Equation (4):
Figure 112013088633567-pat00006

여기서, 식 (4)의

Figure 112013088633567-pat00007
,
Figure 112013088633567-pat00008
는 임의의 점에서 특정 높이 및 특정 부피를 나타내는 상수이고, d, v는
Figure 112013088633567-pat00009
,
Figure 112013088633567-pat00010
의 미소값이 변할 때의 높이 및 부피의 변수를 나타낸다. 그리고, γ는 상수이다.Where, in formula (4)
Figure 112013088633567-pat00007
,
Figure 112013088633567-pat00008
Is a constant representing a certain height and a specific volume at any point, and d and v are
Figure 112013088633567-pat00009
,
Figure 112013088633567-pat00010
Represents a variable of the height and volume when the micro value of. And γ is a constant.

그래서, 식 (4)를 식(3)에 대입하면, 식(5)와 같은 운동방정식을 구할 수 있다.Therefore, by substituting Eq. (4) into Eq. (3), the same equation as in Eq. (5) can be obtained.

식(5):

Figure 112013088633567-pat00011
Equation (5):
Figure 112013088633567-pat00011

그리고, 식 (6)과 같이 변수를 치환하여, 식(5)에 식(6)을 대입하면 식 (7)과 같은 운동 방정식을 구할 수 있다.Then, by substituting a variable as shown in equation (6) and substituting equation (6) into equation (5), the equation of motion as in equation (7) can be obtained.

식(6):

Figure 112013088633567-pat00012
Equation (6):
Figure 112013088633567-pat00012

식(7):

Figure 112013088633567-pat00013
Equation (7):
Figure 112013088633567-pat00013

한편, 식 (1)을 라플라스 변환한 식 (8)은 식 (9)와 같이 나타낼 수 있다 On the other hand, equation (8) obtained by laplace transforming equation (1) can be expressed as equation (9).

식(8):

Figure 112013088633567-pat00014
Equation (8):
Figure 112013088633567-pat00014

식(9):

Figure 112013088633567-pat00015
Equation (9):
Figure 112013088633567-pat00015

그리고, 식 (9)는 식(10)과 같이 나태낼 수 있다.Equation (9) can be expressed as in Equation (10).

식(10):

Figure 112013088633567-pat00016
Equation (10):
Figure 112013088633567-pat00016

그래서, 식(9)와 식(10)에서, 고유진동수(

Figure 112013088633567-pat00017
)은 식(11)과 같이 나타낼 수 있다.So, in equations (9) and (10), the natural frequency (
Figure 112013088633567-pat00017
) Can be expressed as in Equation (11).

식(11):

Figure 112013088633567-pat00018
Equation (11):
Figure 112013088633567-pat00018

여기서, 식 (11)에 나타낸 m과 k는 식(7)과 식 (8)에서 계수를 대비하여 구할 수 있다.Here, m and k shown in equation (11) can be obtained by comparing the coefficients in equations (7) and (8).

따라서, 최종적으로 수주의 고유진동수(

Figure 112013088633567-pat00019
)는 식(12)와 같이 나타낼 수 있다.Thus, finally, the natural frequency of orders
Figure 112013088633567-pat00019
) Can be expressed as in Equation (12).

식(12):

Figure 112013088633567-pat00020

Equation (12):
Figure 112013088633567-pat00020

즉, 수주의 고유진동수(

Figure 112013088633567-pat00021
)는 유체의 밀도, 상기 내부챔버(111)의 단면적(Ac),상기외부챔버(112)의 단면적에서 상기 내부챔버(111) 단면적을 뺀면적(Ar), 상기 내부챔버(111) 수주에 수용된 기체의 압력(
Figure 112013088633567-pat00022
), 외부 수주에 수용된 기체의 부피(
Figure 112013088633567-pat00023
), 수주의 높이(z)를 가변시켜 상기 내부챔버(111) 내부에 수용된 수주가 특정 고유진동수를 갖도록 조절할 수 있게 된다.That is, the natural frequency of orders
Figure 112013088633567-pat00021
) Is the density of the fluid, the cross-sectional area (A c ) of the inner chamber 111, the area (A r ) minus the cross-sectional area of the inner chamber 111 from the cross-sectional area of the outer chamber 112, the order of the inner chamber 111 Pressure of gas contained in
Figure 112013088633567-pat00022
), The volume of gas contained in the external water column (
Figure 112013088633567-pat00023
By varying the height z of the orders, the orders received inside the inner chamber 111 can be adjusted to have a specific natural frequency.

그래서, 상기 수주의 고유진동수를 파랑의 고유진동수와 일치시키는 경우 공진현상이 일어나 수주의 상하 이동이 극대화되어 수주의 상단의 공기유출입 또한 극대화 될 수 있다.Thus, when the natural frequency of the water column matches the natural frequency of the blue wave, a resonance phenomenon occurs and the vertical movement of the water column is maximized, so that the air flow in and out of the water column may be maximized.

그 결과, 본 발명의 일 실시예에 의한 발전부(120)는, 상기 내부챔버(111)에서 공기의 유출입속도가 극대화되어 상기 회전부(121)의 회전속도가 증가되어 상기 발전부(120)의 효율이 극대화될 수 있다.As a result, the power generation unit 120 according to an embodiment of the present invention, the outflow speed of the air in the inner chamber 111 is maximized to increase the rotational speed of the rotating part 121 of the power generation unit 120 Efficiency can be maximized.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 의한 발전부(120)는, 상기 내부챔버(111)에 수용된 수주의 상하 이동이 극대화되어 단부가 수주 내부에 위치한 상기 자성부(122)의 왕복운동 속도도 빨라지고, 이로 인해 상기 권선부(123)에 흐르는 유도 기전력도 증가하여 상기 발전부(120)의 효율이 극대화될 수 있다.In addition, the power generation unit 120 according to another embodiment of the present invention maximizes vertical movement of the water house accommodated in the inner chamber 111, and thus, the reciprocating speed of the magnetic unit 122 having the end portion inside the water tank is also increased. As a result, the induced electromotive force flowing through the winding unit 123 may also increase, thereby maximizing the efficiency of the power generation unit 120.

본 발명은 지금까지 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it will be appreciated that the invention can be varied and modified without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that those skilled in the art can easily know.

100: 파력발전장치 110: 몸체부
111: 내부챔버 112: 외부챔버
120: 발전부 121: 회전부
122: 자성부 123: 권선부
130: 부유부 140: 앵커부
150: 연결부
z: 내부 챔버 하단부터 내부챔버에 수용된 수주의 높이
d: 내부 챔버 하단으로부터 외부챔버에 수용된 유체의 상부면까지 높이
Pa: 내부챔버에 수용된 공기의 압력, Pb: 외부 챔버에 수용된 유체의 압력
P: 외부 수주에 수용된 기체의 압력 V: 외부 챔버에 수용된 기체의 부피
Ac: 내부챔버의 단면적
Ar: 외부챔버 단면적에서 내부챔버 단면적을 뺀 단면적100: wave power generator 110: body portion
111: inner chamber 112: outer chamber
120: power generation unit 121: rotation part
122: magnetic part 123: winding part
130: floating portion 140: anchor portion
150: connection
z: Height of the water column accommodated in the inner chamber from the bottom of the inner chamber
d: height from the bottom of the inner chamber to the top surface of the fluid contained in the outer chamber
P a : Pressure of the air contained in the inner chamber, P b : Pressure of the fluid contained in the outer chamber
P: pressure of gas contained in external water column V: volume of gas contained in the outer chamber
A c : Cross section of the inner chamber
A r : Cross-sectional area of the outer chamber cross-sectional area minus the inner chamber cross-sectional area

Claims (6)

해수면에 부유되어 파랑에 의해 상하방향으로 이동하며, 하단에는 유체가 수용되고 유체의 상부에는 기체가 수용되도록 외부와 폐쇄된 외부챔버와, 상기 외부 챔버 내부에 수용되고 하단은 상기 외부챔버의 하부면에서 이격되며, 상부는 외부에 개방되어 내부에 수용된 유체의 상부에 외부공기가 수용되도록 구비되는 내부 챔버를 포함하는 몸체부; 및
상기 내부챔버의 수용된 유체의 상단에 구비되며, 상기 내부 챔버에 수용된 유체가 상하방향으로 이동함에 따라 유출입하는 상기 내부챔버에 수용된 기체에 의해 전력을 생산하는 발전부;를 포함하고,
상기 몸체부는,
상기 내부챔버에 수용된 유체 고유진동수와, 해수의 진동수와 동일하도록 상기 외부 챔버에 수용된 기체의 압력 및 부피, 외부 챔버의 단면적, 상기 내부챔버의 단면적과, 상기 내부챔버에 수용된 유체의 높이가 아래의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.



식:
Figure 112019113440715-pat00024

(ρ: 유체의 밀도, g: 중력가속도,
Figure 112019113440715-pat00025
: 내부 챔버 하단부터 내부챔버에 수용된 수주의 높이,
Figure 112019113440715-pat00026
: 외부 수주에 수용된 기체의 압력,
Figure 112019113440715-pat00027
: 외부 챔버에 수용된 기체의 부피, Ac: 내부챔버의 단면적, Ar: 외부챔버 단면적에서 내부챔버 단면적을 뺀 단면적, γ: 상수)Floating on the sea surface and moved up and down by blue, the outer chamber is closed to the outside to accommodate the fluid at the bottom and the gas at the top of the fluid, and the lower surface of the outer chamber is received inside the outer chamber Spaced apart from each other, the upper part of the body including an inner chamber provided to receive the outside air on the upper portion of the fluid received therein; And
And a power generation unit provided at an upper end of the received fluid of the inner chamber and generating power by the gas contained in the inner chamber flowing in and out as the fluid contained in the inner chamber moves in the vertical direction.
The body portion,
The fluid natural frequency accommodated in the inner chamber, the pressure and volume of the gas contained in the outer chamber to be equal to the frequency of seawater, the cross-sectional area of the outer chamber, the cross-sectional area of the inner chamber, and the height of the fluid contained in the inner chamber are Wave power generation apparatus characterized by satisfying the equation.



expression:
Figure 112019113440715-pat00024

(ρ: density of fluid, g: acceleration of gravity,
Figure 112019113440715-pat00025
: The height of the water column accommodated in the inner chamber from the bottom of the inner chamber,
Figure 112019113440715-pat00026
Is the pressure of the gas contained in the external water column,
Figure 112019113440715-pat00027
: Volume of gas contained in the outer chamber, A c : cross section of the inner chamber, A r : cross section of the inner chamber minus the cross section of the inner chamber, γ: constant) 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 발전부는,
상기 내부 챔버에서 유출입하는 공기의 공압에 의해 회전하는 회전부를 포함하고, 상기 회전부의 회전에 의해 전력을 생산하는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.The method of claim 1,
The power generation unit,
And a rotating unit rotating by the pneumatic pressure of the air flowing in and out of the inner chamber, and generating electric power by rotating the rotating unit. 제1항에 있어서,
상기 발전부는,
상기 내부 챔버의 이동에 따라 상기 내부 챔버에 수용된 유체의 이동에 의해 상기 내부챔버의 길이방향으로 왕복운동하고 자성체로 구비된 자성부; 및
상기 자성부의 왕복운동에 의해 전력을 생산하도록 상기 자성부를 둘러싸며 코일로 형성된 권선부;를 포함하여 구성되는 파력발전장치.The method of claim 1,
The power generation unit,
A magnetic part provided as a magnetic material and reciprocating in the longitudinal direction of the inner chamber by the movement of the fluid contained in the inner chamber according to the movement of the inner chamber; And
And a winding unit formed of a coil surrounding the magnetic unit to produce electric power by reciprocating motion of the magnetic unit. 제4항에 있어서,
상기 몸체부는 일측에 상기 몸체부를 해수면에 부유되도록 부유부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.The method of claim 4, wherein
The body portion is a wave power generation device further comprising; a floating portion to float on the sea surface the body portion on one side. 제5항에 있어서,
일측은 해저에 고정된 앵커부와 연결되고 타측은 상기 몸체부와 연결되는 연결부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.The method of claim 5,
One side is connected to the anchor portion fixed to the seabed and the other side is a wave power generation device further comprising; a connecting portion connected to the body portion.
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