KR20030083253A

KR20030083253A - 해수면의 파도를 이용한 발전장치

Info

Publication number: KR20030083253A
Application number: KR1020020021708A
Authority: KR
Inventors: 전상형
Original assignee: 전상형
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-10-30

Abstract

본 발명은 강이나 바다에서 수면의 출렁임에 따라 발생하는 파도를 이용하여 전기를 발전하는 장치로써, 해수면에서 발생하는 파도의 높고, 낮음에 상관하지 않고, 해안가나 수심이 깊은 바다등 원하는 위치로 자유롭게 이동하여 사용할수 있으며, 보조구조물을 설치할 필요없이, 원하는 수량의 자가발전부를 연결만 함으로써, 좁은 면적에서 고용량의 전기를 생산할수 있는 해수면의 파도를 이용한 발전장치에 관한 것이다.

즉 강이나 바다의 수면에서 파도의 출렁임이 발생할때, 이를 전기로 변환하는 자석과 유도코일로 구성된 자가발전부(200)와, 또한 자체의 부력을 이용하여 상기 자가발전부를 해수면에 대해 일정한 높이에 유지시키고, 원하는 수량만큼 마음대로 연결하여 좁은 공간에서 보다 많은 전기를 생산할수 있는 구조물 형태인 부력구조체(300)로 구성된 단순히 파도의 힘만으로 전기를 생산할수 있는 장치를 구성하고자 한다

Description

해수면의 파도를 이용한 발전장치 {GENERATION DEVICE OF ELECTRICITY BY USING THE WAVE}

기존의 파도를 이용하여 전기를 얻고자한 예로써, 공개번호 특2001-0068480, 등록번호 특1989-0000645, 특1995-0010463등을 들수 있으나, 종래에 제안된 파도를 이용한 발전장치들은 구조가 복잡하고, 많은 설치면적이 필요할 뿐만 아니라 보조구조물을 설치해야 하며 깊은 바다에는 설치가 불가능한 형태로 되어 있어 실제 사용하는데 많은 어려움이 있는 것으로 판단된다.

따라서 본 발명은 단순히 바다나 강에서 발생하는 파도의 위치에너지를 진동에너지로 변환하여 전기를 발생시키는 장치를 구성하는 것을 목적으로 한다

즉 강이나 바다의 수면에서 파도의 출렁임이 발생할때, 이를 전기로 변환하는 자석과 유도코일로 구성된 자가발전부(200)와, 또한 자체의 부력을 이용하여 상기 자가 발전부를 해수면에 대해 일정한 높이에 유지시키고, 원하는 수량만큼 마음대로 연결하여 좁은 공간에서 보다 많은 전기를 생산할수 있는 구조물 형태인 부력구조체(300)로 구성된, 단순히 파도의 힘만으로 전기를 생산할수 있는 장치를 구성하고자한다

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일정한 내부공간을 가지는 외부케이스와, 상기 케이스 내부 상측과 하측에 부착된 자석으로 만들어진 상하부고정자, 또한 상하로 분극된 자석으로 만들어져 졌으며 고정자 사이에서 직선왕복운동하는 진동자, 그리고 케이스 내측에서 전기를 생산하도록 진동자를 둘러싸고 있는 유도코일과 외부 자극을 진동자에게 전달하는 고정축, 자체의 부력으로 고정축과 진동자의 무게를 지탱하는 보조부력체로 구성된 자가발전부(200)를 가지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 자가발전부를 일정한 형태로 구성/배치하기 위해, 자가발전부의 상부와 하부에 프레임을 두고, 이들 프레임을 지탱하는 지지프레임과 연결프레임으로 묶어 자가발전부를 N x M개의 매트릭스 형태의 구조물로 연결하며, 상기 구조물 좌우측에 자가발전부와 프레임들의 무게를 지탱하는 부력지지체를 두어, 해수면과 일정한 높이를 유지토록 하는 부력구조체(300)를 가지는 것을 특징으로 한다

상기 부력구조체의 프레임들은 자가발전부를 사각형이나 다각형등 원하는 형태로 구성할수 있으며, 부력지지체는 자가발전부 무게와 연결프레임의 무게보다 큰부력을 가지기 때문에, 자체 무게로 인해 해수면과 일정 높이를 유지한채 부유상태로 있게 된다. 그리고 상기 자가발전부의 고정축 하부에 연결된 보조부력체(207)은 고정축과 진동자의 무게를 이기는 부력만을 가지기 때문에 해수면에서 일어나는 잔파도에 따라 빈번하게 출렁이게 되므로, 이들 진동은 바로 고정축을 통해 진동자에게 전달되고, N X M개가 연결된 자가발전부의 진동자는 독자적으로 직선왕복운동을 수행하여 유도코일에 전기를 발생하게 된다

또한 유도코일을 통해 발생된 전기는 연결회로와 전선부를 통해 병렬과 직렬로 연결되어 정류장치와 정전압장치를 거쳐 충전장치로 모이게 되는 구조를 가지는 것을 특징으로 한다

도1은 본 발명에 따른 자가발전부의 구성을 보여주는 도면

도2는 자가발전부 내부 단면도

도3은 자가발전부를 상하로 연결한 도면

도4는 본 발명에 따른 부력구조체 구성도

도5는 각각의 자가발전부들이 파도에 따라 움직이는 모습을 보여주는 도면

도6은 본 발명에 따라 생산된 전기를 충전장치로 보내는 설명도

도7은 본 발명에 따른 해수면의 파도를 이용한 발전장치의 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

200; 자가발전부 201;상부고정자

202;진동자 203;유도코일부

204;고정축 205;외부케이스

206,하부고정자 207;보조부력 체

300;부릭구조체 301;부력지지체

302;상부프레임 302;연결프레임

304;지지프레임 401;단자

402;전선부 403;연결회로

404,정류장치 405;정전압장치

406;충전장치

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 예시 도면에 따라 상세하게 설명한다

도1과 도2는 본 발명에 따른 자석과 코일로 구성된 자가발전부(200)의 내부 구성을 나타낸 도면이다.

도면에서처럼 자가발전부(200)는 일정한 내부 수용공간을 가지는 외부케이스(205)와 외부케이스 내측의 상단부와 하단부에 상하로 분극(상부 S극, 하부 N극)된 자석으로 만들어진 고정자(201)와, 수면에서 일어나는 파도의 위치에너지를 내부로 전달하는 고정축(204), 고정축에 부착된 채 일정하게 직선왕복운동하는 자석으로 만들어진 진동자(202), 및 진동자의 왕복운동에 의해 전기를 생산하는 유도코일(203), 그리고 고정축과 부착연결되어 해수면에 잠긴채 일정한 부력으로 부유하는 보조 부력체(207)로 구성되어 있다.

상부에 부착된 고정자(201)는 N극이 진동자로 향하게 되어 있고, 하부에 부착된 고정자(201)는 S극이 진동자를 향하도록 되어 있으며, 진동자(202)는 상측에 N극 및 하측에 S극이 오도록 상하로 분극되어 있다. 해수면의 파도가 출렁임으로 인해 발생하는 왕복운동은, 고정축(204)을 통해서 진동자(202)로 전달되고, 상기 자가발전부(200)내에서 진동자는 직선왕복운동을 하게 되며, 이로인해 유도코일(203)에는 기전력이 발생한다. 여기서 하부고정자(206)는 해수가 자가발전부 내부로 직접 유입되지 않도록 밀봉됨과 동시에 고정축이 마찰되지 않고 움직일수 있도록 설계하는 것이 바람직하다. 그리고 상하부의 고정자의 자극방향과 진동자의 자극방향이 동일하게 배치되어 있음으로 인해, 진동자(202)와 고정자 사이의 동일극에 의한 반발력은, 외부에서 아무리 높은 파도가 발생하더라도, 항상 진동자(202)를 상하부 고정자와 일정간격을 띄운채 움직이게 하므로 접촉에 의한 파손위험은 없는 구조가 된다.

도3은 상기 자가발전부(200)를 상하로 연결하여 보다 큰 용량의 전기를 생산할수 있는 구조를 예로써 나타낸 것이다.

좁은 면적이나 수용공간에서 보다 큰 용량의 전기를 생산하기 위해 일례로써 그림과 같이 자가발전부(200)를 다층 형태로 구성할수 있다. 상하로 부착된 자가발전부(200)의 구조는 동일하며, 차상단에 있는 자가발전부들의 고정축(204)에 하단부에 있는 자가발전부의 진동자(202)를 연결하는 구조로 이루어진다. 그리고 최하단에 위치한 자가발전부의 보조부력체(207)는 해수에 잠긴채 상부에 설치/연결된고정축과 진동자를 부양할수 있는 부력을 가져야 한다. 여기서 상단에 연결된 고정축틀의 길이는 모두 동일하며, 각각의 자가발전부 내부의 상부고정자와 하부고정자의 거리(X)를 고려하여 설계되어야 한다.

도4와 도5는 해수면의 파도를 이용한 발전장치에서 자가발전부를 일정한 구조나 형태로 만드는 부력구조체를 나타낸 것이다

각각의 자가발전부가 가장 간단한 형태인 육면체 구조의 셀단위를 이루도록, 상하부 프레임(302)과, 연결프레임(303) 및 지지프레임(304)을 부착하여, N x M개의 매트릭스 형태로 연결하고, 양측면에서 부력지지체(301)를 부착하여, 상기 자가발전부를 해수면에 대해 일정한 높이를 유지하도록 만든다 상가 부력구조체의 형태는 설치지역의 형태에 따라 프레임의 형태를 달라하면 원형이나 다각형의 형태로 변형도 가능하다

상기 부력구조체(300)는 자가발전부(200)와 프레임들의 무게보다 큰 부력을 가지기 때문에, 자가발전부는 해수면에서 일정한 높이로 떠 있게 되며, 부력구조체 자체의 중량으로 인해 잔파도에 대해서는 유동하는 형태가 된다. 그러나 해수면에 잠긴채 떠있는 형태인 보조부력체(207)들은 해수면의 움직임에 따라 그림 5에서 처럼 파고의 높이(Y)안에서 각자가 독자적으로 상하왕복운동을 하게 되며, 이는 일정한 싸이클로 자가발전부들의 고정축(204)과 진동자(202)로 전달되어, 각각의 자가발전부들은 서로가 독자적인 싸이클을 만들어 내며 전기를 생산하게 된다.

도6은 자가발전부에서 생산된 전기를 충전장치로 보내는 설명도를 나타낸 것이다.

상기 매트릭스 구조에서 같은 열에 있는 자가발전부의 유도코일은 각각 단자(401)와 전선부(402)를 통해서 연결회로(403)와 병열로 연결된다. 그리고 앞열의 연곁회로(403)는 다음 열의 연결회로(403)와는 직렬로 연결되어 보다 높은 기전력을 얻을 수 있게 된다. 이때 직렬과 병열 형태로 연결되는 연결회로(403)는 설치지역의 공간이나 용량에 맡게 재배열도 가능하다. 그리고 각각의 자가발전부에서 생산된 전기는 연결회로(403)를 통해 정류장치(404)와 정전압장치(405)를 거친후 최종적으로 충전장치(406)에 저장된다.

도 7은 본 발명에 따른 해수면의 파도를 이용한 발전장치를 나타낸 것이으로 앞서 언급한 자가발전부와 부력구조체를 연결한 형태이며, 특정사항들 없이도, 도 7이 실시될수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이며 또한 상기의 구성에서 필요에 따라 구성품의 위치를 바꿀수도 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수면에서 발생하는 파도를 이용한 발전장치는 매트릭스구조를 가지기 때문에 좁은 공간에서 보다 큰 용량의 전기를 생산할수 있으며, 각각의 자가발전부들이 독자적으로 전기를 생산하는 구조이기 때문에 인근해는 물론 강이나 바다등 원하는 위치에서, 파도이 높낮이에 상관없이 항상 사용할수 있으며, 원하는 위치로 이동이 쉬울뿐만 아니라, 보조구조물등 부대시설을 설치할 필요가 없는 특징이 있다.

Claims

일정한 내부공간을 가지는 외부케이스(205)와, 상기 케이스 내부 상측과 하폭에 부착된 자석으로 만들어진 고정자(201)와, 또한 상하로 분극된 자석으로 만들어져 졌으며 고정자 사이에서 직선왕복운동하는 진동자(202), 그리고 케이스 내측에서 전기를 생산하도록 진동자를 둘러싸고 있는 유도코일(203)과 외부 자극을 진동자에게 전달하는 고정축(204), 자체의 부력으로 고정축과 진동자의 무게를 지탱하는 보조 부력체(207)로 구성된 자가발전부(200)를 가지는 것을 특징으로 하는 해수면의 과도를 이용한 발전장치.
제 1항에 있어서

각각의 자가발전부를 일정한 형태로 연결하기 위해 상부와 하부에 프레임(302)을 두고, 이들 프레임을 지탱하는 지지프레임(304)과 연결프레임(303)으로 묶어 자가발전부들이 N x M개의 매트릭스 구조로 연결하며, 상기 구조물 좌우측에 자가발전부와 프레임들의 무게를 지탱하는 부력지지체(301)를 두어, 해수면과 일정한 높이를 유지하는 부력구조체(300)를 가지는 것을 특징으로 하는 해수면의 파도를 이용한 발전장치.