KR102183633B1 - 진자운동부를 포함하는 파력발전기 - Google Patents

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Abstract

파력발전기가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 파력발전기는, 해수면 상에 부유하고 파랑의 파고에 따라 상하 위치 변경 가능하도록 링크 구조에 의해 서로 일정 간격 이격되어 결속되는 한 쌍의 부유지지부를 포함하는 파력흡수부; 상기 각각의 부유지지부에 장착되고, 한 쌍의 부유지지부의 높이 차이에 따른 링크 구조의 각도변화에 따라 진자운동하는 진자운동부, 및 진자운동부의 왕복운동을 회전운동으로 변환하는 회전기어부를 포함하는 에너지형태 변환부; 및 상기 회전기어부에 장착되고, 회전기어부로부터 변환된 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전부;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 다양한 파고, 주기, 방향을 가지는 파랑의 상하 왕복 운동에너지를 안정적인 구조를 이용하여 효과적으로 흡수할 수 있고, 흡수한 상하 왕복 운동에너지를 진자운동으로 변환한 후 일방향 회전운동으로 변환함으로써 발전 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 구성을 포함하는 파력발전기를 제공할 수 있다.

Description

진자운동부를 포함하는 파력발전기{Wave Power Generator Having Pendulum Movement Part}
본 발명은 진자운동부를 포함하는 파력발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해수면의 상하 왕복 운동에너지를 흡수하여 진자운동으로 변환한 후 전기를 생산하는 파력발전기에 관한 것이다.
일반적으로 파력 발전이란 파도에 의해 수면이 주기적으로 상하운동을 하면, 물 입자가 전후로 움직이는데, 이 운동을 에너지 변환장치를 통하여 전기에너지로 변환시키는 것을 일컫는다.
이러한 파력 발전은 그 설치 방법에 따라 부체식과 고정식으로 나눌 수 있는데, 먼저, 부체식은 바다에 떠 있는 장치에 의한 파 에너지의 효율적 이용과 시설 주변 측면에서 우수하다.
다음으로, 고정식은 고정되어 있는 기질에 설치되는데, 설계 및 시공상 유리하며 방파제 등 타 시설물과 겸용할 수 있고 추출한 에너지 수용이 용이하다.
또한, 파의 에너지를 이용하는 방법에 따라 각각 파의 상하운동, 수평운동, 수중압력을 이용하는 파력 발전으로 나눌 수 있다.
이 중에서, 부체식 및 공기터빈 방식의 작동원리를 살펴보면, 장치의 구조로서 큰 부분은 세로형의 원통이고, 지름은 수십cm, 길이는 수m이다. 그 바닥은 개방되어 물이 자유롭게 유입될 수 있다.
원통의 상단부에는 '부표'가 부착되어 원통 전체가 가라앉는 것을 방지하며, 파의 운동은 수면으로부터 멀어지면 작게 되기 때문에, 원통내의 수면은 그다지 움직이지 않는다.
이것에 반해 부표는 파에 의해 상하로 움직이기 때문에, 원통내의 수면은 원통에 대해서 상대적으로 상하로 움직이는 것으로 된다. 따라서 공기실의 압력은 변동하게 된다.
또한, 원통의 상단에는 공기의 입구가 있는데, 이것은 내측으로만 개방되는 역지변의 장치로 구성된다. 원통내의 수면이 내려가면 공기실의 압력이 내려감에 따라 공기가 공기실로 유입되고, 수면이 올라가면 압력이 상승하여 위쪽에 설치된 공기 터빈을 통해서 밖으로 유출된다. 이때에 공기터빈이 회전함에 따라 이에 접속된 발전기가 전력을 발전한다.
그러나, 이와 같은 종래의 파력발전 시스템은 그 구조가 복잡하여 설치가 용이하지 않으며, 그에 따라 전력생산의 효율이 크지 않는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 부유식 구조물을 이용한 파력발전 시스템이 개발되었다.
종래 기술에 다른 파력발전 시스템의 경우, 고정 연결장치에 발전기를 포함하고, 해수면의 고저차에 의한 연결장치의 왕복운동을 피스톤의 회전 운동으로 전환하여 전력을 생산하고 있다.
그러나 이 경우 역시, 다양한 파고, 주기, 방향을 가지는 파랑의 상하 왕복 운동에너지를 효과적으로 흡수할 수 없다는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
한국등록특허공보 제10-0989594호 (등록일자: 2010년10월18일)
본 발명의 목적은, 다양한 파고, 주기, 방향을 가지는 파랑의 상하 왕복 운동에너지를 안정적인 구조를 이용하여 효과적으로 흡수할 수 있고, 흡수한 상하 왕복 운동에너지를 진자운동으로 변환한 후 일방향 회전운동으로 변환함으로써 발전 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 구성을 포함하는 파력발전기를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 파력발전기는, 해수면 상에 부유하고 파랑의 파고에 따라 상하 위치 변경 가능하도록 링크 구조에 의해 서로 일정 간격 이격되어 결속되는 한 쌍의 부유지지부를 포함하는 파력흡수부; 상기 각각의 부유지지부에 장착되고, 한 쌍의 부유지지부의 높이 차이에 따른 링크 구조의 각도변화에 따라 진자운동하는 진자운동부, 및 진자운동부의 왕복운동을 회전운동으로 변환하는 회전기어부를 포함하는 에너지형태 변환부; 및 상기 회전기어부에 장착되고, 회전기어부로부터 변환된 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 파력흡수부는, 해수면 상에 부유하고 상부에 소정 높이만큼 연장된 수직 지지프레임을 탑재하는 제1 부유지지부; 해수면 상에 부유하고 상부에 소정 높이만큼 연장된 수직 지지프레임을 탑재하는 제2 부유지지부; 상기 제1 부유지지부와 제2 부유지지부 사이의 거리를 소정 거리만큼 이격 시키도록, 제1 부유지지부와 제2 부유지지부 각각의 수직 지지프레임에 양단이 힌지구조에 의해 결속된 제1 수평링크; 및 상기 제1 부유지지부와 제2 부유지지부 사이의 거리를 소정 거리만큼 이격 시키도록, 제1 부유지지부와 제2 부유지지부 각각의 수직 지지프레임에 양단이 힌지구조에 의해 결속되고, 제1 수평링크로부터 소정 높이만큼 이격되어 배치되어 2 개의 수직 지지프레임 및 제1 수평링크와 함께 4절링크 구조를 형성하는 제2 수평링크;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 부유지지부 및 제2 부유지지부는, 해수면에 부유하는 소재를 내장하고 평면상 판상형 구조의 부유본체부; 상기 부유본체부의 양측면으로부터 하방으로 소정 길이만큼 연장된 판상형 구조이고, 부유본체부의 왕복 요동에 대항하여 부유본체부의 특정 자세를 유지하는 자세유지 블레이드; 및 상기 부유본체부의 일측 또는 상부면으로부터 수직 지지프레임의 상단을 서로 연결하여 수직 지지프레임의 위치를 고정하는 보강와이어;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 부유지지부 및 제2 부유지지부는, 상기 부유본체부 내부 또는 일측에 장착되고, 블레이드 가변부에 동력을 제공하는 구동력 제공부; 및 상기 부유본체부 내부 또는 일측에 장착되고, 자세유지 블레이드의 방향을 변경시키는 블레이드 가변부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 진자운동부는, 상기 제2 수평링크와 수직지지프레임의 결속 조인트에 회전 가능하도록 장착되어 제2 수평링크의 회전동작과 연동하고, 제2 수평링크의 연장방향과 소정 각도를 형성하도록 연장된 구조로서, 일단에 진자 로드의 슬라이딩 레일을 따라 슬라이딩 구동하는 슬라이딩 부재가 장착된 파력전달 프레임; 상기 수직 지지프레임의 상부에 진자운동 가능하도록 힌지구조에 의해 결속되고, 연장 길이 방향과 평행한 방향으로 슬라이딩 레일이 형성된 진자 로드(pendulum rod); 및 상기 진자 로드의 하단부에 진자 로드의 길이를 반경으로 하는 호 형태의 진자 추;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 슬라이딩 부재는, 진자 로드의 외주면 일부를 감싸는 사각 링 또는 원형 링 구조이고, 상기 슬라이딩 부재는 파력전달 프레임과 힌지결속부에 의해 결속될 수 있다.
또한, 상기 파력전달 프레임은, 결속 조인트로부터 슬라이딩 부재까지의 거리를 변경할 수 있는 슬라이딩 부재 위치 변경 구조를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 진자운동부는, 한 쌍의 부유지지부의 높이 차이에 따른 링크 구조의 각도변화에 따라 진자운동하는 진자 추를 포함하고, 상기 진자 추의 외주면에는 연속적으로 기어 톱니가 형성되고, 상기 회전기어부는 진자 추의 기어 톱니와 맞물려 왕복 진자운동을 회전운동으로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전기어부는, 상기 진자운동부의 좌우 왕복운동을 수용하여 회전운동하는 최초수용 기어; 상기 최초수용 기어의 외주면 톱니에 맞물려 최초수용 기어의 회전방향에 따라 좌우 일정 거리만큼 위치변경 가능하도록 장착되고, 좌측으로 위치변경될 경우 최종전달 기어와 맞물리고, 우측으로 위치변경될 경우 중간전달 기어와 맞물리는 좌우위치변경 기어; 상기 좌우위치변경 기어의 외주면 톱니에 맞물릴 수 있도록 좌우위치변경 기어의 일측에 장착되고, 전달되는 회전구동력을 플라이 휠에 전달하는 최종전달 기어; 및 상기 좌우위치변경 기어의 외주면 톱니에 맞물릴 수 있도록 좌우위치변경 기어의 타측에 장착되고, 전달되는 회전구동력을 최종전달 기어에 전달하는 중간전달 기어;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 발전부는, 회전기어부의 플라이 휠의 회전축과 맞물려 회전하여 전기를 생산할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 파력발전기에 따르면, 특정 구조의 파력흡수부, 진자운동부, 회전기어부, 에너지형태 변환부 및 발전부를 구비함으로써, 다양한 파고, 주기, 방향을 가지는 파랑의 상하 왕복 운동에너지를 안정적인 구조를 이용하여 효과적으로 흡수할 수 있고, 흡수한 상하 왕복 운동에너지를 진자운동으로 변환한 후 일방향 회전운동으로 변환함으로써 발전 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 구성을 포함하는 파력발전기를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 파력 발전기를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력발전기를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 파력발전기를 바다에 적용한 상태를 나타내는 그림이다.
도 4는 도 3의 파력발전기의 수중 상태를 나타내는 그림이다.
도 5는 도 2에 도시된 파력발전기의 일부분을 나타내는 부분확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력발전기의 파력흡수부와 진자운동부를 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파력발전기의 진자운동부를 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전기어부를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8의 회전기어부의 작동원리를 나타내는 모식도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력발전기를 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 파력발전기를 바다에 적용한 상태를 나타내는 그림이 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 파력발전기의 수중 상태를 나타내는 그림이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 파력발전기(100)는, 특정 구조의 파력흡수부(110), 진자운동부(120), 회전기어부(130), 에너지형태 변환부(140) 및 발전부(150)를 구비함으로써, 다양한 파고, 주기, 방향을 가지는 파랑의 상하 왕복 운동에너지를 안정적인 구조를 이용하여 효과적으로 흡수할 수 있고, 흡수한 상하 왕복 운동에너지를 진자운동으로 변환한 후 일방향 회전운동으로 변환함으로써 발전 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 구성을 포함하는 파력발전기를 제공할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 파력발전기(100)를 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 5에는 도 2에 도시된 파력발전기의 일부분을 나타내는 부분확대도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 파력발전기의 파력흡수부와 진자운동부를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 파력흡수부(110)는, 해수면 상에 부유하고 파랑의 파고에 따라 상하 위치 변경 가능하도록 링크 구조에 의해 서로 일정 간격 이격되어 결속되는 한 쌍의 부유지지부(111a, 111b)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 파력흡수부(110)는 제1 부유지지부(111a), 제2 부유지지부(111b), 제1 수평링크(113a) 및 제2 수평링크(113b)를 포함하는 구성일 수 있다. 제1 부유지지부(111a)는 해수면 상에 부유하는 구성으로서, 상부에 소정 높이만큼 연장된 수직 지지프레임(112a)을 탑재하는 구조일 수 있다. 제2 부유지지부(111b)는 해수면 상에 부유하는 구성으로서, 상부에 소정 높이만큼 연장된 수직 지지프레임(112b)을 탑재하는 구조일 수 있다.
제1 수평링크(113a)는, 제1 부유지지부(111a)와 제2 부유지지부(111b) 사이의 거리를 소정 거리만큼 이격 시키도록, 제1 부유지지부(111a)와 제2 부유지지부(111b) 각각의 수직 지지프레임(112a, 112b)에 양단이 힌지구조에 의해 결속되는 구성이다.
제2 수평링크(113b)는, 제1 부유지지부(111a)와 제2 부유지지부(111b) 사이의 거리를 소정 거리만큼 이격 시키도록, 제1 부유지지부(111a)와 제2 부유지지부(111b) 각각의 수직 지지프레임에 양단이 힌지구조에 의해 결속되는 구성이다. 이때, 제2 수평링크(113b)는 제1 수평링크(113a)로부터 소정 높이만큼 이격되어 배치되어 2 개의 수직 지지프레임(112a, 112b) 및 제1 수평링크(113a)와 함께 4절링크 구조를 형성함이 바람직하다.
이 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 해수면 상에 부유하는 제1 부유지지부(111a)와 제2 부유지지부(111b)는 파랑에 의해 상하 왕복 운동하게 되며, 이때, 2 개의 수직 지지프레임(112a, 112b), 제1 수평링크(113a) 및 제2 수평링크(113b)가 형성하는 4절 링크 구조는 도 6에 도시된 바와 같은 왕복 운동을 유도하게 된다.
한편, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 제1 부유지지부(111a) 및 제2 부유지지부(111b)는, 특정 구조의 부유본체부(114), 자세유지 블레이드(115) 및 보강와이어(116)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 부유본체부(114)는, 해수면에 부유하는 소재를 내장하고 평면상 판상형 구조일 수 있다.
자세유지 블레이드(115)는, 부유본체부(114)의 양측면으로부터 하방으로 소정 길이만큼 연장된 판상형 구조이고, 부유본체부(114)의 왕복 요동에 대항하여 부유본체부(114)의 특정 자세를 유지시킬 수 있다. 자세유지 블레이드(115)는 횡절단면상 에어포일(airfoil) 구조 또는 유선형 구조일 수 있으며, 적용 환경 및 운용자의 의도에 따라 다양한 구조로 변경될 수 있음은 물론이다.
경우에 따라서, 부유본체부(114) 내부 또는 일측에 구동력 제공부를 장착하여 블레이드 가변부에 동력을 제공할 수 있다. 이때, 블레이드 가변부는, 부유본체부(114) 내부 또는 일측에 장착되는 구성으로서, 자세유지 블레이드(115)의 방향을 변경시킬 수 있다.
또한, 부유본체부(114)의 일측 또는 상부면으로부터 수직 지지프레임(112a, 112b)의 상단을 보강와이어(116)를 이용하여 서로 연결하여 수직 지지프레임의 위치를 안정적으로 고정시킬 수 있다.
에너지형태 변환부(140)는 특정 구조의 진자운동부(120) 및 회전기어부(130)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 진자운동부(120)는, 각각의 부유지지부(111a, 111b)에 장착되는 구성으로서, 한 쌍의 부유지지부(111a, 111b)의 높이 차이에 따른 링크 구조의 각도변화에 따라 진자운동하는 구조이다.
더욱 구체적으로, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 진자운동부(120)는 특정 구조의 파력전달 프레임(121), 진자 로드(122, pendulum rod) 및 진자 추(123)를 포함하는 구성일 수 있다.
파력전달 프레임(121)은, 제2 수평링크(113b)와 수직지지프레임(112a, 112b)의 결속 조인트(J1)에 회전 가능하도록 장착되어 제2 수평링크(113b)의 회전동작과 연동하는 구성이다. 이때, 파력전달 프레임(121)은, 제2 수평링크(113b)의 연장방향과 소정 각도를 형성하도록 연장된 구조로서, 일단에 진자 로드(122)의 슬라이딩 레일(125)을 따라 슬라이딩 구동하는 슬라이딩 부재(124)가 장착됨이 바람직하다.
더욱 구체적으로, 본 실시예에 따른 슬라이딩 부재(124)는, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 진자 로드(122)의 외주면 일부를 감싸는 사각 링 또는 원형 링 구조일 수 있다. 이때, 슬라이딩 부재(123)는 파력전달 프레임(121)과 힌지결속부(J2)에 의해 결속됨이 바람직하다.
진자 로드(122, pendulum rod)는 수직 지지프레임(112a, 112b)의 상부에 진자운동 가능하도록 힌지구조(J3)에 의해 결속되는 구성으로서, 연장 길이 방향과 평행한 방향으로 슬라이딩 레일(125)이 형성된 구조일 수 있다.
또한, 진자 추(123)는 진자 로드(122)의 하단부에 장착되는 구성으로서, 진자 로드(122)의 길이를 반경으로 하는 호 형태일 수 있다.
파랑의 파고에 따라 제1 부유지지부(111a)와 제2 부유지지부(111b)의 높낮이 변화가 일어나고 이에 따라 4절링크 구조를 형성하는 제2 수평링크(113b)의 움직임이 발생하게 된다. 이때, 제2 수평링크(113b)와 연동하는 파력전달 프레임(121)이 결속 조인트(J1)를 기준으로 소정 각도만큼 회동하게 된다. 파력전달 프레임(121)의 일단에 장착된 슬라이딩 부재(124, J2위치)는 진자 로드(122)에 형성된 슬라이딩 레일(125)을 따라 슬라이딩 구동되며, 결과적으로 진자 추(123)의 진자 운동이 발생하게 된다.
경우에 따라서, 파력전달 프레임(121)은, 결속 조인트(J1)로부터 슬라이딩 부재(124, J2위치)까지의 거리를 변경할 수 있는 슬라이딩 부재 위치 변경 구조를 더 포함할 수 있다. 파랑의 다양한 파고에도 일정 범위 내의 진폭을 가지는 진자 운동을 구현하기 위해 슬라이딩 부재 위치 변경 구조를 활용할 수 있다. 구체적으로, 결속 조인트(J1)로부터 슬라이딩 부재(124, J2위치)까지의 거리를 짧게 변경할 수록 진자 운동의 진폭을 좁게 구현할 수 있고, 결속 조인트(J1)로부터 슬라이딩 부재(124, J2위치)까지의 거리를 길게 변경할 수록 진자 운동의 진폭을 넓게 구현할 수 있다. 즉, 파랑의 파고가 높을 수록 결속 조인트(J1)로부터 슬라이딩 부재(124, J2위치)까지의 거리를 짧게 변경하고, 파랑의 파고가 낮을 수록 결속 조인트(J1)로부터 슬라이딩 부재(124, J2위치)까지의 거리를 길게 변경함으로써, 파랑의 다양한 파고에도 일정 범위 내의 진폭을 가지는 진자 운동을 구현할 수 있다.
이 경우, 파랑의 파고를 검출하는 검출센서와 검출된 데이터를 바탕으로 슬라이딩 부재(124)의 위치를 보정해주는 구동장치를 구비함으로써 해당 동작을 자동화 시스템으로 구현할 수 있다.
도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전기어부를 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 회전기어부의 작동원리를 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 회전기어부(130)는, 진자운동부(120)의 왕복운동을 회전운동으로 변환하는 구성이다.
구체적으로, 상기 언급한 진자운동부(120)는 한 쌍의 부유지지부의 높이 차이에 따른 링크 구조의 각도변화에 따라 진자운동하는 진자 추(123)를 포함하고, 진자 추(123)의 외주면에는 연속적으로 기어 톱니가 형성될 수 있다. 이때, 회전기어부(130)는 진자 추(123)의 기어 톱니와 맞물려 왕복 진자운동을 회전운동으로 변환할 수 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 회전기어부(130)는, 최초수용 기어(131), 좌우위치변경 기어(132), 최종전달 기어(133) 및 중간전달 기어(134)를 포함하는 구성일 수 있다.
최초수용 기어(131)는 진자운동부(120)의 좌우 왕복운동을 수용하여 회전운동하는 구성이다.
좌우위치변경 기어(132)는, 최초수용 기어(131)의 외주면 톱니에 맞물려 최초수용 기어(131)의 회전방향에 따라 좌우 일정 거리만큼 위치변경 가능하도록 장착되는 구성으로서, 좌측으로 위치변경될 경우 최종전달 기어(133)와 맞물리고, 우측으로 위치변경될 경우 중간전달 기어(134)와 맞물린다.
최종전달 기어(133)는, 좌우위치변경 기어(132)의 외주면 톱니에 맞물릴 수 있도록 좌우위치변경 기어(132)의 일측에 장착되는 구성으로서, 전달되는 회전구동력을 플라이 휠(135)에 전달할 수 있다.
중간전달 기어(134)는, 좌우위치변경 기어(132)의 외주면 톱니에 맞물릴 수 있도록 좌우위치변경 기어(132)의 타측에 장착되는 구성으로서, 전달되는 회전구동력을 최종전달 기어(133)에 전달할 수 있다.
이때, 본 실시예에 따른 발전부(150)는, 회전기어부(130)에 장착되는 구성으로서, 회전기어부(130)로부터 변환된 회전운동에너지를 전기에너지로 변환할 수 있다. 구체적으로, 발전부(150)는 회전기어부(130)의 플라이 휠(135)의 회전축과 맞물려 회전하여 전기를 생산할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 파력발전기에 따르면, 특정 구조의 파력흡수부(110), 진자운동부(120), 회전기어부(130), 에너지형태 변환부(140) 및 발전부(150)를 구비함으로써, 다양한 파고, 주기, 방향을 가지는 파랑의 상하 왕복 운동에너지를 안정적인 구조를 이용하여 효과적으로 흡수할 수 있고, 흡수한 상하 왕복 운동에너지를 진자운동으로 변환한 후 일방향 회전운동으로 변환함으로써 발전 효율을 현저히 향상시킬 수 있는 구성을 포함하는 파력발전기를 제공할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100: 파력발전기
110: 파력흡수부
111a: 제1 부유지지부
111b: 제2 부유지지부
112a, 112b: 수직 지지프레임
113a: 제1 수평링크
113b: 제2 수평링크
114: 부유본체부
115: 자세유지 블레이드
116: 보강와이어
120: 진자운동부
121: 파력전달 프레임
122: 진자 로드
123: 진자 추
124: 슬라이딩 부재
125: 슬라이딩 레일
130: 회전기어부
131: 최초수용 기어
132: 좌우위치변경 기어
133: 최종전달 기어
134: 중간전달 기어
135: 플라이 휠
140: 에너지형태 변환부
150: 발전부
J1: 제2 수평링크(113b)와 수직지지프레임(112a, 112b)의 결속 조인트
J2: 슬라이딩 부재(123)와 파력전달 프레임(121)의 힌지결속부
J3: 진자 로드(122)의 진자운동 중심 힌지구조

Claims (5)

  1. 해수면 상에 부유하고 파랑의 파고에 따라 상하 위치 변경 가능하도록 링크 구조에 의해 서로 일정 간격 이격되어 결속되는 한 쌍의 부유지지부(111a, 111b)를 포함하는 파력흡수부(110);
    상기 각각의 부유지지부(111a, 111b)에 장착되고, 한 쌍의 부유지지부(111a, 111b)의 높이 차이에 따른 링크 구조의 각도변화에 따라 진자운동하는 진자운동부(120), 및 진자운동부(120)의 왕복운동을 회전운동으로 변환하는 회전기어부(130)를 포함하는 에너지형태 변환부(140); 및
    상기 회전기어부(130)에 장착되고, 회전기어부(130)로부터 변환된 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하는 발전부(150);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파력흡수부(110)는,
    해수면 상에 부유하고 상부에 소정 높이만큼 연장된 수직 지지프레임(112a)을 탑재하는 제1 부유지지부(111a);
    해수면 상에 부유하고 상부에 소정 높이만큼 연장된 수직 지지프레임(112b)을 탑재하는 제2 부유지지부(111b);
    상기 제1 부유지지부(111a)와 제2 부유지지부(111b) 사이의 거리를 소정 거리만큼 이격 시키도록, 제1 부유지지부(111a)와 제2 부유지지부(111b) 각각의 수직 지지프레임(112a, 112b)에 양단이 힌지구조에 의해 결속된 제1 수평링크(113a); 및
    상기 제1 부유지지부(111a)와 제2 부유지지부(111b) 사이의 거리를 소정 거리만큼 이격 시키도록, 제1 부유지지부(111a)와 제2 부유지지부(111b) 각각의 수직 지지프레임에 양단이 힌지구조에 의해 결속되고, 제1 수평링크(113a)로부터 소정 높이만큼 이격되어 배치되어 2 개의 수직 지지프레임(112a, 112b) 및 제1 수평링크(113a)와 함께 4절링크 구조를 형성하는 제2 수평링크(113b);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진자운동부(120)는,
    상기 제2 수평링크(113b)와 수직지지프레임(112a, 112b)의 결속 조인트(J1)에 회전 가능하도록 장착되어 제2 수평링크(113b)의 회전동작과 연동하고, 제2 수평링크(113b)의 연장방향과 소정 각도를 형성하도록 연장된 구조로서, 일단에 진자 로드(122)의 슬라이딩 레일(125)을 따라 슬라이딩 구동하는 슬라이딩 부재(124)가 장착된 파력전달 프레임(121);
    상기 수직 지지프레임(112a, 112b)의 상부에 진자운동 가능하도록 힌지구조(J3)에 의해 결속되고, 연장 길이 방향과 평행한 방향으로 슬라이딩 레일(125)이 형성된 진자 로드(122)(pendulum rod); 및
    상기 진자 로드(122)의 하단부에 진자 로드(122)의 길이를 반경으로 하는 호 형태의 진자 추(123);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진자운동부(120)는, 한 쌍의 부유지지부의 높이 차이에 따른 링크 구조의 각도변화에 따라 진자운동하는 진자 추(123)를 포함하고,
    상기 진자 추(123)의 외주면에는 연속적으로 기어 톱니가 형성되고,
    상기 회전기어부(130)는 진자 추(123)의 기어 톱니와 맞물려 왕복 진자운동을 회전운동으로 변환하는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전기어부(130)는,
    상기 진자운동부(120)의 좌우 왕복운동을 수용하여 회전운동하는 최초수용 기어(131);
    상기 최초수용 기어(131)의 외주면 톱니에 맞물려 최초수용 기어(131)의 회전방향에 따라 좌우 일정 거리만큼 위치변경 가능하도록 장착되고, 좌측으로 위치변경될 경우 최종전달 기어(133)와 맞물리고, 우측으로 위치변경될 경우 중간전달 기어(134)와 맞물리는 좌우위치변경 기어(132);
    상기 좌우위치변경 기어(132)의 외주면 톱니에 맞물릴 수 있도록 좌우위치변경 기어(132)의 일측에 장착되고, 전달되는 회전구동력을 플라이 휠(135)에 전달하는 최종전달 기어(133); 및
    상기 좌우위치변경 기어(132)의 외주면 톱니에 맞물릴 수 있도록 좌우위치변경 기어(132)의 타측에 장착되고, 전달되는 회전구동력을 최종전달 기어(133)에 전달하는 중간전달 기어(134);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전기.
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KR102651897B1 (ko) * 2023-12-18 2024-03-28 송재섭 학습용 동력 전달장치

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