KR20020094266A - A power generating apparatus by using of buoyance in accordance with water level difference - Google Patents

A power generating apparatus by using of buoyance in accordance with water level difference Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A power generating apparatus by using of buoyance in accordance with water level difference is provided to reduce facility costs and natural and geographical influences by generating energy through the use of water level differences of tidal water. CONSTITUTION: A buoyancy generating system comprises a float(1); a fixed frame(6) having an opening(2) formed at the bottom of the fixed frame so as to allow sea water to be introduced or discharged, and an inner passage(3) having a horizontal section same as the horizontal section of the float so as to allow the float to move only in a vertical direction in accordance with the change of water level of the introduced sea water, wherein the inner passage has a length longer than the maximum water level during the flood tide, and the fixed frame is installed upright at the bottom of the sea through a fixing member(5); an energy transfer rod(8) extended in a vertical direction from the upper surface of the float, and which moves in a vertical direction along the movement of the float, and transfers energy generated from the vertical movement, to a generator unit(7) disposed outside the fixed frame; a motion converting unit(9) coupled to the energy transfer rod, and which converts a vertical motion into a rotating motion; a single direction rotation converting unit(10) connected to the motion converting unit, and which converts the rotating motion into a single direction rotation; and a generator motor(11) connected to the single direction rotation converting unit, and which generates electrical energy from the rotating motion.

Description

바다 조수의 수위차를 이용하는 부력발전 장치 {A power generating apparatus by using of buoyance in accordance with water level difference}Buoyancy generators using the water tide of sea tide {A power generating apparatus by using of buoyance in according with water level difference}

본 발명은 달의 인력에 의해 생기는 밀물과 썰물의 수위 변동에 따라 바닷물에 떠서 상하로 운동하는 부의체의 상하 직선운동 에너지를 회전운동 에너지로 변환하여 발전에 이용하는 부력발전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a buoyancy power generation device for converting the up and down linear kinetic energy of the negative body floating in the sea water in accordance with the fluctuations of the high and low tide caused by the attraction of the moon into rotational kinetic energy for power generation.

종래의 자연에너지를 이용한 발전 방법은 태양열·풍력·수력·조력·파력·지열등을 이용하여 왔다.Conventional power generation methods using natural energy have used solar heat, wind power, hydraulic power, tidal power, wave power, and geothermal heat.

이들 종래의 발전방법중 본 발명에 의한 부력발전 방법과 가장 유사한 조력발전의 경우, 달의 인력에 의해 생기는 밀물과 썰물의 차이가 많은 곳에 댐을 막아 최고 수위쪽으로부터 최저 수위쪽으로 물이 흐르도록 수로를 형성한 후, 상기 수로상에 설치된 수차를 회전시켜 전기를 발생시키는 방법이다. 그러나 이와같은 조력발전의 경우, 조수 간만의 차이가 많은 곳에 한정하여 설치해야 한다는 자연적·지리적 제한과, 댐 건설과 같은 시설비가 많이 드는 경제적 제한이 있었다.In the case of tidal power generation which is the most similar to the buoyancy power generation method according to the present invention among these conventional power generation methods, water flows from the highest water level to the lowest water level by blocking the dam where the difference between the high and low tide caused by the lunar gravity After forming a, it is a method for generating electricity by rotating the aberration installed on the water channel. However, in the case of tidal power generation, there were natural and geographical limitations to install in places where the differences between tides were limited, and economical expensive facilities such as dam construction.

본 발명에서는 상기 종래의 조력발전의 단점을 해결하고자, 자연적·지리적 영향을 적게 받으면서도 시설비가 매우 저렴한 새로운 형태의 부력발전 장치를 제시하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above disadvantages of the conventional tidal power generation, an object of the present invention is to provide a new type of buoyancy power generation device having a very low facility cost while being less natural and geographically affected.

도 1 은 본 발명에 의한 소형 부력발전 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a small buoyancy generator according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 의한 대형 부력발전 장치의 구성도이다.2 is a block diagram of a large buoyancy generator according to the present invention.

1 부의체 2 개방구1 inductor 2 opening

3 내부통로 4 최대 수위3 Internal passage 4 Maximum water level

5 고정 수단 6 고정틀5 Fixing means 6 Fixing frame

7 발전 장치부 8 에너지 전달 막대7 power generation unit 8 energy transmission rod

9 운동변위 변환장치 10 단방향 회전 변환장치9 Kinetic Displacement Inverter 10 Unidirectional Rotational Inverter

11 발전 모우터 12 회전축11 power motor 12 rotary shaft

13 톱니바퀴13 gear

상기 목적 달성을 위해 창안된 본 발명에 의한 바다 조수의 수위차를 이용하는 부력발전 장치를 실시예를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the buoyancy power generation device using the water level difference of the sea tide according to the present invention was created in order to achieve the above object in detail as follows.

〈제1 실시예〉 소형 부력발전 장치<First Embodiment> Small Buoyancy Generator

도 1 은 본 실시예에 의한 소형 부력발전 장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a small buoyancy generator according to the present embodiment.

상기 소형 부력발전 장치는 바닷물에 뜨는 부의체(1)와, 외부 바닷물의 수위와 동일하게 바닷물이 유입되거나 배출될 수 있도록 하단부에 적어도 하나 이상의 개방구(2)를 구비하며, 유입된 바닷물의 수위 변동에 따라 상기 부의체를 상하로만 이동시킬 수 있도록 상기 부의체의 수평 단면 외형과 동일한 수평 단면 구조를 갖는 내부 통로(3)를 구비하되, 상기 내부 통로(3)의 길이는 만조시 최대 수위(4)보다 높도록 구성하며, 하단부에 있는 고정수단(5)에 의해 바다의 바닥면에 수직으로 고정 형성되는 고정틀(6)과,The small buoyancy generator has a floating body (1) and at least one opening (2) at the lower end so that the seawater can be introduced or discharged in the same way as the water level of the external seawater, floating water level An inner passage 3 having the same horizontal cross-sectional structure as the horizontal cross-sectional shape of the sub-body is used so that the sub-body can be moved only up and down according to the fluctuation, and the length of the inner passage 3 is at the maximum water level at high water ( 4) is configured to be higher than the fixing frame 6 is formed to be fixed to the bottom surface of the sea vertically by the fixing means (5) at the lower end,

상기 부의체(1)의 상부면으로 부터 수직으로 연장되어 상기 부의체와 연동하여 상하 운동을 하며, 상기 상하 운동에 의한 에너지를 상기 고정틀의 외부 상단에 위치하는 발전장치부(7)에 전달하는 에너지 전달막대(8)와,Extending vertically from the upper surface of the sub body 1 to move up and down in association with the sub body, and transfer the energy by the vertical motion to the power generation unit 7 located at the outer upper end of the fixing frame. Energy transfer rod (8),

상기 발전장치부(7)의 한 구성요소로서, 상기 에너지 전달막대(8)와 결합하여 상하 운동 변위를 회전 운동변위로 변환해주는 운동변위 변환장치(9)와,As a component of the power generation unit (7), in combination with the energy transfer rod (8) a motion displacement converter (9) for converting the vertical movement displacement into a rotational movement displacement, and

상기 발전장치부(7)의 한 구성요소로서, 상기 운동변위 변환장치(9)에 연결되며, 상기 운동변위 변환장치(9)를 통해 변환된 회전 운동변위를 회전방향에 상관없이 단방향으로 회전할 수 있도록 변환해주는 단방향 회전 변환장치(10)와,As a component of the power generation unit 7, it is connected to the motion displacement converting device 9, and rotates the rotational motion displacement converted through the motion displacement converting device 9 in one direction regardless of the rotation direction. One-way rotation converter 10 to convert so that,

상기 발전장치부(7)의 한 구성요소로서, 상기 단방향 회전 변환장치(10)에 연결되어 상기 회전변위로 부터 전기를 생산하는 발전 모우터(11)를 포함하여 이루어진다.As a component of the generator unit 7, it comprises a power generation motor 11 connected to the unidirectional rotation converter 10 to produce electricity from the rotational displacement.

이때, 상기 부의체(1)의 밀도는 바닷물의 밀도를 1 로 할 때, 0.5 로 하여 부의체가 올라가거나 내려갈 때 부의체에 주어지는 최대 힘의 크기가 부의체 무게의 50%로 동일하게 하는 것이 바람직하다.In this case, when the density of the seawater 1 is set to 1, the density of the seawater is set to 0.5, so that the magnitude of the maximum force given to the floating body when the floating body is raised or lowered is preferably equal to 50% of the weight of the floating body. Do.

또한 상기 부의체(1)의 형태는 원형이거나 사각형등 모양에 제한이 없으며, 재질은 바닷물에 대한 내부식성과, 큰 부력에 견디는 내구성을 동시에 만족하는 제질로서 예를 들어 FRP, PVC, 플라스틱, 철, 스테인레스, 금속물질, 이들의 복합물질, 내부식성 물질이 코팅된 금속물질등이 가능하다.In addition, the shape of the auxiliary body (1) is not limited to the shape of a round or square, etc., the material is a material that satisfies the corrosion resistance to seawater and durability to withstand large buoyancy at the same time, for example, FRP, PVC, plastic, iron , Stainless steel, metal materials, composite materials thereof, metal materials coated with corrosion resistant materials, and the like.

또한 상기 고정틀(6)은 부의체(1)을 고정하며, 부의체(1)의 상하운동을 안내하고, 바닷물의 요동으로부터 부의체(1)가 요동하는 것을 방지하는 기능을 하는 것으로, 고정틀(6)의 옆면은 개방구(2)를 제외한 다른 곳을 통해 바닷물이 유입될 수 없도록 모두 폐쇄된 형태를 가지며, 재질은 부의체(1)의 재질과 같거나, 철근 콘크리트 구조물이거나, 철근 콘크리트 구조물과 부의체에 사용되는 물질을 혼합한 물질이 가능하다.In addition, the fixing frame 6 fixes the body 1, guides the up and down movement of the body 1, and serves to prevent the body 1 from swinging from the shaking of the sea water. The side of 6) has a closed form so that seawater can not flow through other than the opening (2), the material is the same as the material of the substructure (1), reinforced concrete structure, reinforced concrete structure It is possible to mix a substance used for the and the adjuvants.

또한 상기 운동변위 변환장치(9)로는 지렛대의 원리를 이용한 톱니 바퀴나 크랭크 등이 가능하다.In addition, the movement displacement converter 9 may be a cog wheel or a crank using the principle of the lever.

〈제2 실시예〉 대형 부력발전 장치Second Embodiment Large Buoyancy Generator

도 2 는 본 실시예에 의한 대형 부력발전 장치의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a large buoyancy generator according to the present embodiment.

상기 대형 부력발전 장치는 바닷물에 뜨는 부의체(1)와, 외부 바닷물의 수위와 동일하게 바닷물이 유입되거나 배출될 수 있도록 하단부에 적어도 하나 이상의개방구(2)를 구비하며, 유입된 바닷물의 수위 변동에 따라 상기 부의체(1)를 상하로만 이동시킬 수 있도록 상기 부의체의 수평 단면 외형과 동일한 수평 단면 구조를 갖는 내부 통로(3)를 구비하되, 상기 내부 통로(3)의 길이는 만조시 최대 수위(4)보다 높도록 구성하며, 하단부에 있는 고정수단(5)에 의해 바다의 바닥면에 수직으로 고정 형성되는 고정틀(6)과,The large-scale buoyancy device has a floating body (1) and at least one or more openings (2) at the lower end so that the sea water can be introduced or discharged in the same way as the external sea water level, floating water level An inner passage 3 having the same horizontal cross-sectional structure as that of the horizontal cross-section of the subsidiary body is provided so that the subsidiary body 1 can be moved only up and down in accordance with the change, and the length of the inner passage 3 is at high water. It is configured to be higher than the maximum water level (4), and the fixing frame (6) which is fixed to the bottom surface of the sea vertically by the fixing means (5) at the lower end,

상기 부의체(1)의 상부면으로 부터 각각 수직으로 연장되어 상기 부의체(1)와 연동하여 상하 운동을 하며, 상기 상하 운동에 의한 에너지를 상기 고정틀의 외부장치로 전달하기 위한 적어도 2개 이상으로 이루어진 에너지 전달막대(8)와,At least two or more for extending vertically from the upper surface of the sub-body 1 to move up and down in conjunction with the sub-body 1, to transfer the energy of the vertical motion to the external device of the fixing frame Energy transfer rod (8) consisting of,

상기 모든 에너지 전달막대(8)와 수직방향을 이루도록 결합하여 상기 각 에너지 전달막대(8)로부터 얻어지는 상하 운동변위를 하나로 모아 회전 운동변위로 변환해주는 회전축(12)과,Rotating shaft 12 is combined to form a vertical direction with all the energy transfer rod (8) to convert the vertical movement displacement obtained from each of the energy transfer rod (8) into a rotational movement displacement, and

상기 회전축(12)과 연결되며, 상기 회전축(12)을 통해 전달된 회전 운동변위를 회전방향에 상관없이 단방향으로 회전할 수 있도록 변환해주는 단방향 회전 변환장치(10)와,A unidirectional rotation converter 10 connected to the rotation shaft 12 and converting the rotational movement displacement transmitted through the rotation shaft 12 to rotate in one direction regardless of the rotation direction;

상기 단방향 회전 변환장치(10)에 연결되어 상기 회전변위로 부터 전기를 생산하는 발전 모우터(11)를 포함하여 이루어진다.It is connected to the one-way rotation converter 10 comprises a power generation motor 11 for producing electricity from the rotation displacement.

이때, 상기 에너지 전달막대(8)중 상기 회전축(12)과 접하는 부분의 표면에는 톱니바퀴(13)를 형성하고, 상기 회전축으로는 길다란 원 기둥의 표면상에 상기 에너지 전달막대의 표면상에 형성된 톱니바퀴(13)와 맞물려 회전할 수 있는 기어바퀴를 형성하는 것이 바람직하다.At this time, the gear wheel 13 is formed on the surface of the portion of the energy transfer rod 8 that is in contact with the rotation shaft 12, and is formed on the surface of the energy transfer rod on the surface of the long pillar with the rotation axis. It is desirable to form a gear wheel that can rotate in engagement with the cogwheel 13.

부의체(1) 및 고정틀(6)에 대한 재질이나 밀도등은 상기 제1 실시예와 동일하다.The material, density, and the like for the subsidiary body 1 and the fixing frame 6 are the same as in the first embodiment.

자연적·지리적 영향을 적게 받으면서도 시설비가 매우 저렴한 새로운 형태의 부력발전 장치가 가능하다. 즉, 바다의 조수에 의한 수위차를 이용하여 세계 어느 해안에서도 시간과 장소에 제한없이 본 발명에 의한 부력 발전장치를 설치하여 발전을 할 수 있다.A new type of buoyancy power generation device with very low facility costs, with little natural or geographical impact, is possible. That is, by using the water level difference by the tide of the sea can be generated by installing the buoyancy power generator according to the present invention in any coast anywhere in the world without limitation.

또한 본 발명에 의한 부력 발전장치는 소형에서 대형까지 사용자가 임의로 선택하여 설치할 수 있는 장점이 있어 많은 용도 활용이 가능하다.In addition, the buoyancy power generation apparatus according to the present invention has the advantage that the user can arbitrarily select and install from small to large size can be utilized in many applications.

Claims (5)

바닷물에 뜨는 부의체;와Floating bodies in sea water; and 외부 바닷물의 수위와 동일하게 바닷물이 유입되거나 배출될 수 있도록 하단부에 적어도 하나 이상의 개방구를 구비하며, 유입된 바닷물의 수위 변동에 따라 상기 부의체를 상하로만 이동시킬 수 있도록 상기 부의체의 수평 단면 외형과 동일한 수평 단면 구조를 갖는 내부 통로를 구비하되, 상기 내부 통로의 길이는 만조시 최대 수위보다 높도록 구성하며, 하단부에 있는 고정수단에 의해 바다의 바닥면에 수직으로 고정 형성되는 고정틀;At least one opening is provided at the lower end to allow the seawater to be introduced or discharged at the same level as the external seawater, and the horizontal cross section of the floating body to move the floating body only up and down according to the fluctuation of the introduced water level. An inner passage having a horizontal cross-sectional structure identical to an outer shape, wherein the length of the inner passage is configured to be higher than the maximum water level at high water, and is fixed to a bottom surface of the sea by a fixing means at a lower end thereof; 상기 부의체의 상부면으로 부터 수직으로 연장되어 상기 부의체와 연동하여 상하 운동을 하며, 상기 상하 운동에 의한 에너지를 상기 고정틀의 외부 상단에 위치하는 발전장치부에 전달하는 에너지 전달막대;An energy transmission rod extending vertically from an upper surface of the sub-body and performing vertical movement in association with the sub-body, and transmitting energy of the vertical motion to a power generation unit located at an outer upper end of the fixing frame; 상기 발전장치부의 한 구성요소로서, 상기 에너지 전달막대와 결합하여 상하 운동 변위를 회전 운동변위로 변환해주는 운동변위 변환장치;As a component of the power generation unit, a displacement movement device for converting the vertical movement displacement into rotational movement displacement in conjunction with the energy transfer rod; 상기 발전장치부의 한 구성요소로서, 상기 운동변위 변환장치에 연결되며, 상기 운동변위 변환장치를 통해 변환된 회전 운동변위를 회전방향에 상관없이 단방향으로 회전할 수 있도록 변환해주는 단방향 회전 변환장치;A one-way rotation converter connected to the motion displacement converter, the one-way rotation converter converting the rotational motion displacement converted through the motion displacement converter to rotate in one direction regardless of the rotation direction; 상기 발전장치부의 한 구성요소로서, 상기 단방향 회전 변환장치에 연결되어 상기 회전변위로 부터 전기를 생산하는 발전 모우터를 포함하여 이루어지는, 바다 조수의 수위차를 이용하는 부력발전 장치.A buoyancy power generation device using the water level difference of the sea tide, comprising a power generation motor connected to the unidirectional rotation converter to produce electricity from the rotational displacement as one component of the power generation unit. 제 1 항에 있어서, 바닷물의 밀도를 1 로 할 때, 상기 부의체의 밀도를 0.5 로 하여 부의체가 올라가거나 내려갈 때 부의체에 주어지는 최대 힘의 크기가 부의체 무게의 50%로 동일하게 하는 것을 특징으로 하는, 바다 조수의 수위차를 이용하는 부력발전 장치.2. The method of claim 1, wherein when the seawater density is 1, the density of the negative body is 0.5 so that the maximum force applied to the negative body when the negative body is raised or lowered is equal to 50% of the weight of the negative body. A buoyancy power generator using the water level difference of the sea tide. 바닷물에 뜨는 부의체;와Floating bodies in sea water; and 외부 바닷물의 수위와 동일하게 바닷물이 유입되거나 배출될 수 있도록 하단부에 적어도 하나 이상의 개방구를 구비하며, 유입된 바닷물의 수위 변동에 따라 상기 부의체를 상하로만 이동시킬 수 있도록 상기 부의체의 수평 단면 외형과 동일한 수평 단면 구조를 갖는 내부 통로를 구비하되, 상기 내부 통로의 길이는 만조시 최대 수위보다 높도록 구성하며, 하단부에 있는 고정수단에 의해 바다의 바닥면에 수직으로 고정 형성되는 고정틀;At least one opening is provided at the lower end to allow the seawater to be introduced or discharged at the same level as the external seawater, and the horizontal cross section of the floating body to move the floating body only up and down according to the fluctuation of the introduced water level. An inner passage having a horizontal cross-sectional structure identical to an outer shape, wherein the length of the inner passage is configured to be higher than the maximum water level at high water, and is fixed to a bottom surface of the sea by a fixing means at a lower end thereof; 상기 부의체의 상부면으로 부터 각각 수직으로 연장되어 상기 부의체와 연동하여 상하 운동을 하며, 상기 상하 운동에 의한 에너지를 상기 고정틀의 외부장치로 전달하기 위한 적어도 2개 이상으로 이루어진 에너지 전달막대;An energy transmission rod extending vertically from the upper surface of the sub-body and vertically moving in association with the sub-body, and having at least two energy transfer rods for transferring energy from the vertical motion to an external device of the fixing frame; 상기 모든 에너지 전달막대와 수직방향을 이루도록 결합하여 상기 각 에너지 전달막대로부터 얻어지는 상하 운동변위를 하나로 모아 회전 운동변위로 변환해주는 회전축;A rotation shaft coupled to form a vertical direction with all of the energy transfer bars to convert the vertical movement displacements obtained from the energy transfer bars into a rotational movement displacement; 상기 회전축과 연결되며, 상기 회전축을 통해 전달된 회전 운동변위를 회전방향에 상관없이 단방향으로 회전할 수 있도록 변환해주는 단방향 회전 변환장치;A unidirectional rotation converter connected to the rotation shaft and converting the rotational movement displacement transmitted through the rotation shaft to rotate in one direction regardless of the rotation direction; 상기 단방향 회전 변환장치에 연결되어 상기 회전변위로 부터 전기를 생산하는 발전 모우터를 포함하여 이루어지는, 바다 조수의 수위차를 이용하는 부력발전 장치.And a power generation motor connected to the unidirectional rotation converter to generate electricity from the rotational displacement. 제 3 항에 있어서, 상기 에너지 전달막대중 상기 회전축과 접하는 부분의 표면에는 톱니바퀴를 형성하고, 상기 회전축으로는 길다란 원 기둥의 표면상에 상기 에너지 전달막대의 표면상에 형성된 톱니바퀴와 맞물려 회전할 수 있는 기어바퀴를 형성하는 것을 특징으로 하는, 바다 조수의 수위차를 이용하는 부력발전 장치.4. A gear wheel according to claim 3, wherein a gear wheel is formed on a surface of the energy transfer bar in contact with the rotation shaft, and the gear rotates in engagement with a gear wheel formed on the surface of the energy transfer rod on a surface of a long column. A buoyancy power generator using the water level difference of the sea tide, characterized by forming a gear wheel. 제 4 항에 있어서, 바닷물의 밀도를 1 로 할 때, 상기 부의체의 밀도를 0.5 로 하여 부의체가 올라가거나 내려갈 때 부의체에 주어지는 최대 힘의 크기가 부의체 무게의 50%로 동일하게 하는 것을 특징으로 하는, 바다 조수의 수위차를 이용하는 부력발전 장치.5. The method of claim 4, wherein when the density of the seawater is 1, the density of the negative body is 0.5 so that the maximum force applied to the negative body when the negative body is raised or lowered is equal to 50% of the weight of the negative body. A buoyancy power generator using the water level difference of the sea tide.
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