KR20130066884A - 파력 발전 장치 - Google Patents

파력 발전 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20130066884A
KR20130066884A KR1020110133621A KR20110133621A KR20130066884A KR 20130066884 A KR20130066884 A KR 20130066884A KR 1020110133621 A KR1020110133621 A KR 1020110133621A KR 20110133621 A KR20110133621 A KR 20110133621A KR 20130066884 A KR20130066884 A KR 20130066884A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
drag plate
swing portion
swing
wave power
wave
Prior art date
Application number
KR1020110133621A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101328468B1 (ko
Inventor
이성태
정태화
이해균
전석구
백동규
Original Assignee
현대엔지니어링 주식회사
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 현대엔지니어링 주식회사 filed Critical 현대엔지니어링 주식회사
Priority to KR1020110133621A priority Critical patent/KR101328468B1/ko
Publication of KR20130066884A publication Critical patent/KR20130066884A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101328468B1 publication Critical patent/KR101328468B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations 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
    • F03B13/14—Adaptations 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
    • F03B13/16—Adaptations 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"
    • F03B13/18—Adaptations 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
    • F03B13/1845—Adaptations 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 slides relative to the rem
    • F03B13/1865—Adaptations 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 slides relative to the rem where the connection between wom and conversion system takes tension only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

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 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파력에 의해서 회전하는 스윙부를 이용하는 가동 물체형 파력 발전 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 파력 발전 장치는 해저면에 고정되는 베이스와, 일단이 베이스에 회전가능하도록 결합된 스윙부와, 스윙부에 설치되며, 파도에 의해서 밀려 왔다 밀려 갔다 하는 진동운동을 하여 스윙부를 회전시키는 항력판과, 스윙부의 회전력에 의해 전력을 생산하는 발전부를 포함한다. 항력판은 스윙부를 따라서 직선운동할 수 있도록 설치되며, 항력판이 해수면의 상승 또는 하강에 의해서 상승 또는 하강할 수 있도록 항력판에 부력을 제공하는 부력제공수단을 더 포함한다. 본 발명에 따른 파력 발전 장치는 해수면의 높이 변화에 대응하여 항력판이 상하로 움직일 수 있으므로, 파고의 불규칙한 변화나 주기적인 조석의 변화에 따라 해수면의 높이가 변화하여도 항력판이 항상 최적의 위치에 배치된다. 따라서 발전 효율이 상승한다.

Description

파력 발전 장치{WAVE POWER ENERGY GENERATION APPARATUS}
본 발명은 파력 발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파력에 의해서 회전하는 스윙부를 이용하는 가동 물체형 파력 발전 장치에 관한 것이다.
파력 발전은 파도의 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 기술이다. 파력 발전 장치는 파도의 에너지를 변환하는 방식에 따라 여러 가지로 분류할 수 있다. 대표적인 것으로는 가동물체형, 진동수주형 및 월파/월류형이 있다.
가동물체형은 파도의 에너지에 의해서 상하 또는 회전운동을 하는 부체를 이용하여 발전기를 가동시키는 방식이다. 진동수주형은 파도의 작용에 의하여 공기실 내의 수위가 변동함에 따라 공기실 내의 공기를 압축·팽창시켜 공기 흐름을 발생시키고, 이를 이용해서 터빈을 돌려 발전하는 방식이다. 월파/월류형은 파 에너지를 위치에너지로 1차 변환한 후 수차 터빈을 돌려 발전하는 방식이다.
본 발명은 회전운동을 하는 부체를 이용하는 가동물체형 파력 발전 장치에 관한 것이다. 국제공개특허 WO2004/007953호에는 해저면에 고정되는 플랫폼과 플랫폼에 회전 가능하게 설치되는 레버 암과 레버 암에 설치되는 파에너지 흡수 패널을 포함하는 파 에너지 전환장치가 개시되어 있다.
공개특허 제2010-0015561호에는 프레임과 프레임에 회전 또는 틸팅할 수 있도록 설치된 배리어를 구비하며, 배리어의 회전 또는 틸팅 동작을 에너지로 변환하는 파랑에너지 수집 및 변환장치가 개시되어 있다.
파도의 에너지는 파의 위치 및 운동에너지의 합이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 물 입자의 운동은 해수면 근처에서 가장 활발하다. 도 1의 A는 심해에서의 물 입자의 운동을 나타내며, B는 천해에서의 물 입자의 운동을 나타낸다. 도 2는 수심에 따른 물 입자의 속도와 물 입자의 동력을 나타낸다. 수평 방향 화살표는 물 입자의 속도를 나타내며, 사선으로 표시된 영역은 물 입자의 동력(속도의 세제곱에 비례함)을 나타낸다. 도 2에서 알 수 있듯이 물 입자의 운동량은 해수면 근처에서 가장 큰 값을 갖는다. 따라서 회전운동을 하는 부체를 이용하여 파도의 에너지를 가장 효과적으로 캐치하기 위해서는 부체가 항상 해수면 근처에 배치되는 것이 바람직하다.
그러나 종래의 파력 발전 장치는 부체의 높이가 해수면의 높이 변화에 관계없이 고정되어 있으므로, 파도의 에너지를 효과적으로 캐치할 수 없어, 발전효율이 떨어진다는 문제가 있었다.
특히, 서해안과 같이 조석 간만의 차이가 큰 경우, 밀물 시에는 부체가 해수면 아래에 위치한다. 따라서 파도의 에너지가 가장 높은 해수면 부분의 파도의 에너지를 캐치할 수 없다. 썰물 시에는 부체가 해수면 위로 지나치게 많이 노출되며, 노출부의 중량에 의해서 부체가 파도의 에너지를 캐치할 수 있는 수직 위치로 복원되기 어렵다는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 파고의 불규칙한 변화나 주기적인 조석의 변화에 따른 해수면의 높이 변화에 대응하여 부체가 이동함으로써, 부체가 항상 최적의 위치에 배치될 수 있는 새로운 구조의 파력 발전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 파력 발전 장치는 해저면에 고정되는 베이스와, 일단은 베이스에 회전가능하도록 결합되며, 타단은 수면을 향해서 연장된 스윙부와, 스윙부에 설치되며 파도의 에너지를 캐치하여 스윙부를 회전시키는 항력판과, 스윙부의 회전력에 의해 전력을 생산하는 발전부를 포함한다.
본 발명에 따른 파력 발전 장치의 가장 큰 특징은 항력판이 스윙부를 따라서 직선운동할 수 있도록 설치되며, 파도의 진입이나 만조에 의해 해수면의 상승함에 따라 항력판을 상승시킬 수 있도록 항력판에 부력을 제공하는 부력제공수단을 포함한다는 것이다.
본 발명에 따른 파력 발전 장치는 해수면의 높이 변화에 대응하여 항력판이 상하로 움직일 수 있다. 따라서 파고의 불규칙한 변화나 주기적인 조석의 변화에 따라 해수면의 높이가 변화하여도, 항력판이 항상 파의 에너지를 캐치할 수 있는 최적의 위치인 해수면 근처에 배치된다.
또한, 본 발명에 따른 파력 발전 장치는 해수면의 하강에 따라 항력판을 하강시킬 수 있도록, 항력판이 베이스에 가까워지는 방향으로 항력판에 탄성력을 제공하는 탄성수단을 더 포함하는 것이 바람직하다. 해수면이 낮아졌을 때 항력판을 아래 방향으로 이동시킬 수 있는 힘을 가하기 위함이다.
부력제공수단은 항력판의 내부에 채워진 발포성 재료 또는 기체이거나, 항력판의 외부에 결합하는 별도의 중공형 통체일 수 있다.
또한, 스윙부는 베이스에 직교하는 방향으로 직립할 수 있도록 부력이 있는 것이 바람직하다.
또한, 항력판의 전면의 표면에는 굴곡이 있는 것이 바람직하다. 또한, 항력판의 전면은 상단으로 진행할수록 그 표면과 상기 스윙부와의 거리가 멀어지도록 경사진 것이 바람직하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 물 입자가 타원형을 그리면서 이동하기 때문에 항력판의 전면의 표면이 경사져 있어야, 항력판이 파력을 캐치하기 용이하기 때문이다. 좀 더 자세히 설명하면, 항력판의 전면의 표면이 경사져 있어야 항력판이 수직으로 기립되어 있는 초기 상태에서 물 입자가 수직으로 항력판 전면의 표면에 부딪히기 때문이다.
또한, 발전부는, 스윙부의 회전축과 제1일방향 베어링으로 결합하여 회전축이 정방향으로 회전할 때 함께 정방향으로 회전하는 제1회전자와, 스윙부의 회전축과 제2일방향 베어링으로 결합하여 회전축이 역방향으로 회전할 때 함께 역방향으로 회전하는 제2회전자를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 제1, 2 회전자는 스윙부의 회전축에 의해 회전을 시작하며, 회전축의 회전이 정지되거나 회전 방향이 변경될 때에도 회전 관성이 남아있는 한 계속 동일한 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 파력 발전 장치는 해수면의 높이 변화에 대응하여 항력판이 상하로 움직일 수 있으므로, 파고의 불규칙한 변화나 주기적인 조석의 변화에 따라 해수면의 높이가 변화하여도 항력판이 항상 최적의 위치에 배치된다. 따라서 발전 효율이 향상된다.
도 1은 수심에 따른 물 입자의 운동 궤적을 나타낸 도면이다.
도 2는 수심에 따른 물 입자의 속도 및 동력을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 일실시예의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 파력 발전 장치의 일부 절개 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 파력 발전 장치의 측면도이다.
도 6은 도 3에 도시된 파력 발전 장치의 발전부의 일부 절개 사시도이다.
도 7은 도 3에 도시된 파력 발전 장치의 해수면 높이 변화에 상태를 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 다른 실시예의 일부 절개 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 또 다른 실시예의 일부 절개 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 또 다른 실시예의 사시도이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 파력 발전 장치에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 일실시예의 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 파력 장치의 가려진 부분을 나타내기 위한 일부 절개 사시도이다.
도 3과 도 4를 참고하면, 본 발명에 따른 파력 발전 장치는 베이스(10), 스윙부(20), 항력판(30) 및 발전부(40)를 포함한다.
베이스(10)는 해저면에 고정된다. 베이스(10)는 플레이트 형태의 몸체(11)와 몸체(11)의 가장자리에서 해저면 방향으로 연장된 한 쌍의 돌출부(12)와 해수면 측 표면에 형성된 한 쌍의 회전 베어링부(13)를 포함한다. 베이스(10)는 돌출부(12)를 통해서 해저면에 고정된다. 회전 베어링부(13)에는 스윙부(20)가 결합된다.
스윙부(20)는 베이스(10)에서 연장된다. 스윙부(20)는 상하좌우 네 개의 프레임(21, 22, 23, 24)으로 이루어진 직사각형 형태이며, 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC), SUS 등으로 제작한다. 스윙부(20)의 프레임의 단면은 원형이다. 상하좌우 네 개의 프레임(21, 22, 23, 24)을 볼트를 이용하여 체결하여 스윙부(20)를 조립한다. 스윙부(20)의 체결부는 수밀 팩킹이 되어 있다. 스윙부(20)의 하부 프레임(22)은 베이스(10)의 회전 베어링부(13)에 회전가능하도록 설치된다. 스윙부(20)의 좌우 프레임(23, 24)은 해수면 방향으로 연장된다.
스윙부(20)는 파도에 의해서 앞뒤로 진동운동을 한다. 스윙부(20)는 부력이 있어서, 베이스(10)에 대한 수직 방향, 즉, 해수면 방향으로 기립한다. 스윙부(20)는 중공체이며, 스윙부(20)의 내부에는 스윙부 부력제공수단(미도시)인 공기 또는 다른 종류의 가스 또는 발포성 재료가 충전되어 있다. 스윙부(20)의 부력은 충전된 가스나 발포성 재료의 종류나 충전된 양을 통해서 조절할 수 있다.
도 5는 도 3에 도시된 파력 발전 장치의 측면도이다.
도 3 내지 5를 참고하면, 항력판(30)은 스윙부(20)의 좌우 프레임(23, 24)에 설치되는 한 쌍의 리니어 베어링부(31)와 리니어 베어링부(31)에 결합하는 전면 플레이트(32) 및 후면 플레이트(33)와 전면 플레이트(32)와 후면 플레이트(33)의 상단을 연결하는 상면 플레이트(34)를 포함한다. 전면 플레이트(32)는 파도를 캐치하는 부분이며, 후면 플레이트(33)는 전면 플레이트(32)와 일정 간격 떨어진 나란한 부분이다. 상면 플레이트(33)는 곡면형태이다. 전면 플레이트(32)와 후면 플레이트(33) 및 상면 플레이트(34)는 일체로 결합되어 있다. 전면 플레이트(32)의 표면은 상단으로 진행할수록 스윙부(20)와의 거리가 멀어지도록 경사져 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 물 입자가 타원형을 그리면서 이동하기 때문에 전면 플레이트(32)의 표면이 경사져 있어야, 물 입자가 수직으로 전면 플레이트(32)의 표면에 부딪히기 때문이다. 또한, 항력판(30)의 전면 플레이트(32)의 표면에는 굴곡이 있다. 항력판(30)의 파력 캐치 효율을 높이기 위함이다.
항력판(30)은 리니어 베어링부(31)를 통해서 스윙부(20)와 결합되므로 스윙부(20)의 좌우 프레임(23, 24)을 따라서 자유롭게 상하로 이동할 수 있다. 항력판(30)은 해수면의 높이 변화에 따라서 상하로 이동하여, 그 상부가 항상 해수면 위로 노출된다.
항력판(30)은 중공체로서 내부에는 부력제공수단(미도시)이 채워져 있다. 부력제공수단은 해수에 비해서 밀도가 낮은 공기 또는 다른 종류의 가스 또는 발포성 재료이다. 발포성 재료로는 고무, 비닐, 폴리우레탄 폼 등이 있다. 항력판(30)의 부력중심이 상부에 위치하도록, 항력판(30)의 상면 플레이트(34)에 부력제공수단을 채우는 것이 바람직하다.
부력제공수단은 크게 두 가지 역할을 한다. 하나는 파력에 의해서 회전한 항력판(30)을 베이스(10)에 대해서 직교하는 방향으로 복귀시키는 것이다. 다른 하나는 해수면이 상승함에 따라 항력판(30)을 상승시켜 항력판(30)의 상단이 항상 해수면 근처에 위치하도록 하는 것이다. 항력판(30)의 부력은 파력에 의한 회전운동에 저항력을 제공하지 않을 정도로 제한되어야 한다. 항력판(30)의 부력과 무게 중심을 파도의 상태에 따라서 조절하여 회전운동에 대한 저항력을 최소화하는 것이 바람직하다.
또한, 항력판(30)의 상면 플레이트(34)와 스윙부(20)의 상부 프레임(21) 사이에는 상면 플레이트(34)와 스윙부(20)의 상부 프레임(21)이 가까워지는 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성수단인 스프링(35)이 설치된다. 즉, 항력판(30)을 아래로 당기는 방향으로 힘을 가하는 스프링(35)이 설치된다. 스프링(35)은 해수면이 하강할 때 항력판(30)이 스윙부(20)를 따라서 하강하도록 하는 역할을 한다. 항력판(30)은 항력판(30) 자체의 무게에 의해서 하강할 수 있으나, 무게만으로 빠르게 하강하기 어렵기 때문에 스프링(35)이 추가로 설치된다. 항력판(30)의 지나치게 많은 부분이 해수면 위로 노출되면, 파의 에너지를 캐치할 수 있는 면적이 줄고, 노출된 부분의 중량에 의해서 항력판의 움직임에 방해가 되어 발전 효율이 떨어진다.
도 6은 도 3에 도시된 파력 발전 장치의 발전부(40)의 일부 절개 사시도이다.
도 3을 참고하면, 발전부(40)는 베이스(10)의 상면에 설치된다. 발전부(40)는 파도에 의한 스윙부(20)의 회전에 의해서 발생한 에너지를 전기에너지로 변환한다. 발전부(40)는 베이스(10)의 베어링부 사이에 설치되며, 발전부(40)의 내부에 스윙부(20)의 하부 프레임(22)이 배치된다.
도 6을 참고하면, 발전부(40)는 스윙부(20)의 하부 프레임(22)을 감싸는 제1회전자(41)와 제1회전자(41)를 감싸는 제2회전자(42)를 포함한다. 제1회전자(41)는 스윙부(20)의 하부 프레임(22)과 제1일방향 베어링(43)에 의해서 결합되어 있으며, 제2회전자(42)는 스윙부(20)의 하부 프레임(22)과 제2일방향 베어링(44)에 의해서 결합되어 있다. 제1일방향 베어링(43)은 하부 프레임(22)이 정방향으로 회전할 때 하부 프레임(22)과 결합하여 정방향으로 회전을 하고, 하부 프레임(22)이 역방향으로 회전할 때에는 하부 프레임(22)과 분리된다. 반대로 제2일방향 베어링(44)은 하부 프레임(22)이 역방향으로 회전할 때에만 하부 프레임(22)과 결합하여 역방향으로 회전을 한다. 즉, 하부 프레임(22)이 정방향으로 회전할 때에는 제1회전자(41)가 정방향으로 함께 회전하고, 하부 프레임(22)이 역방향으로 회전할 때에는 제2회전자(42)가 역방향으로 함께 회전한다.
하부 프레임(22)은 스윙부(20)의 양방향 회전에 의해서 정방향 또는 역방향으로 회전하며, 스윙부(20)의 회전 방향이 바뀌면 반대 방향으로 회전하지만, 제1회전자(41)와 제2회전자(42)는 스윙부(20)가 반대 방향으로 회전하여도 관성에 의해서 계속 동일한 방향으로 회전하다. 따라서 발전효율을 높일 수 있다. 제1회전자(41)와 제2회전자(42)에는 플라이휠을 설치할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 발전부(40)에서 전기를 발생시키기 위해 제1회전자(41)에 코일을 감고, 제2회전자(42)에는 영구 자석 또는 전자석을 설치한다. 제1회전자(41) 또는 제2회전자(42)가 회전하면 전기가 발생한다.
이하, 상술한 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 작용에 대해서 설명한다.
베이스(10)를 해저면에 고정시켜 파력 발전 장치를 설치한다. 스윙부(20)과 항력판(30)은 부력에 의해서 베이스(10)와 직교하는 방향으로 기립한다. 이때, 항력판(30)의 상부는 해수면 위로 노출된다. 항력판(30)은 파의 에너지를 캐치하여 앞뒤로 이동한다.
항력판(30)이 앞뒤로 이동하면, 항력판(30)과 결합된 스윙부(20)도 앞뒤로 이동하고, 스윙부(20)의 하부 프레임(22)은 정방향과 역방향으로 번갈아가며 회전한다. 스윙부(20)의 하부 프레임(22)이 정방향으로 회전하면 제1회전자(41)가 회전하며, 역방향으로 회전하면 제2회전자(42)가 회전한다. 이러한 과정에서 발전이 일어난다.
다음으로, 도 7을 참고하여, 수위 변화에 따른 파력 발전 장치의 작용에 대해서 설명한다. 도 7은 도 3에 도시된 파력 발전 장치의 수위 변화에 따른 상태를 나타낸 측면도이다. 도 7의 (A)는 해수면이 상승하였을 때의 파력 발전 장치의 상태를 나타내며, (B)는 해수면이 하강하였을 때의 파력 발전 장치의 상태를 나타낸다. 수위의 변화는 크게는 조석의 변화, 작게는 파고의 변화에 의해서 발생한다.
본 발명에 있어서, 항력판(30)은 스윙부(20)를 따라서 직선운동이 가능하도록 설치된다. 항력판(30)을 상승시키는 힘은 부력제공수단에 의한 부력이다. 반대로 항력판(30)을 하강시키는 힘은 항력판(30)의 무게와 항력판(30)과 스윙부(20) 사이에 설치된 코일스프링의 탄성력의 합이다.
해수면이 상승하면, 항력판(30)의 상부가 잠긴다. 따라서 부력제공수단에 의한 부력이 증가한다. 부력제공수단에 의한 부력이 증가하여 항력판(30)의 무게 및 스프링(35)의 탄성력에 비해서 커지면 항력판(30)이 상승한다. 항력판(30)이 상승하면 항력판(30)의 일부가 다시 해수면 위로 노출되어 부력이 감소한다. 동시에 스프링(35)이 팽창하면서 탄성력이 커진다. 부력이 감소하여 항력판(30)의 무게 및 스프링(35)의 탄성력의 합과 부력이 균형을 이루면 항력판(30)의 상승이 멈춘다. 이때, 항력판(30)은 도 7의 (A)와 같이, 항력판(30)의 상부가 해수면 바로 위로 노출되는 최적의 위치에 배치된다.
해수면이 하강하면, 항력판(30)의 상당 부분이 해수면 위로 노출되고, 부력이 감소한다. 따라서 부력이 항력판(30)의 무게 및 스프링(35)의 탄성력에 비해서 작아지고, 항력판(30)이 하강한다. 항력판(30)이 하강하면 항력판(30)이 다시 물에 잠기면서 부력은 증가하고, 스프링(35)의 탄성력은 감소하여, 항력판(30)을 상승시키려는 힘과 하강시키려는 힘이 다시 균형을 이룬다. 이때, 항력판(30)은 도 6의 (B)와 같이, 항력판(30)의 상부가 해수면 바로 위로 노출되는 최적의 위치에 배치된다.
즉, 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 항력판(30)은 수위 변화에 관계없이 항상 항력판(30)의 상부가 해수면 바로 위로 노출되는 최적의 위치에 배치된다. 따라서 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 항력판(30)은 항상 최적의 위치에서 파의 에너지를 캐치할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 다른 실시예의 일부 절개 사시도이다. 도 8에 도시된 실시예는 도 3에 도시된 실시예와 스윙부(120)와 항력판(130)에 차이가 있으므로, 이 부분에 대해서만 상세하게 설명하고, 나머지 부분에 대해서는 설명을 생략한다.
본 실시예에서는 스윙부(120)의 내부에 스윙부 부력제공수단을 배치한 도 3에 도시된 실시예와 달리 스윙부 부력제공수단(125)을 스윙부(120)의 상부 프레임(121)에 결합하였다. 스윙부 부력제공수단(125)은 내부에 기체나 발포성 재료가 채워져 있는 유연한 소재 또는 발포성 재료이다. 본 실시예는 스윙부(120)의 부력의 중심이 도 3에 도시된 실시예에 비해서 상부에 위치한다는 차이가 있다. 본 실시예에 있어서, 스윙부 부력제공수단(125)은 항력판(130)의 상면 플레이트(134)가 상하로 움직이면서 스윙부(120)의 상부 프레임(121)에 부딪힐 때 충격을 완화하는 역할도 한다.
또한, 한 쌍의 리니어 베어링부(131)의 사이를 연결하는 연결바(136)와 연결바(136)와 발전기(40) 커버 사이에 설치되어 항력판(130)이 베이스(10)에 가까워지는 방향으로 항력판(130)에 탄성력을 가하는 스프링(135)이 설치된다. 수위가 낮아지면, 항력판(130)을 하강시키기 위함이다.
도 9에 도시된 바와 같이 연결바 없이 한 쌍의 스프링(235)을 리니어 베어링부(31)와 발전기(40) 커버 사이에 설치할 수도 있다.
도 10은 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 또 다른 실시예의 사시도이다. 도 10에 도시된 실시예는 도 3에 도시된 실시예와 달리 항력판(330)의 상부에 부력제공수단(336)이 설치된다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
예를 들어, 항력판과 관련해서, 상술한 실시예들에서는 전면 플레이트, 후면 플레이트 및 상면 플레이트가 일체로 결합된 것으로 설명하였으나, 리니어 베어링부와 결합하는 전면 플레이트 또는 후면 플레이트만으로 이루어진 항력판을 사용할 수도 있다.
10: 베이스 12: 돌출부
13: 회전 베어링부 20: 스윙부
21: 상부 프레임 22: 하부 프레임
30: 항력판 31: 리니어 베어링부
32: 전면 플레이트 34: 상면 플레이트
40: 발전부

Claims (11)

  1. 해저면에 고정되는 베이스와, 일단은 상기 베이스에 회전가능하도록 결합되며, 타단은 수면을 향해서 연장된 스윙부와, 상기 스윙부에 설치되며 파도의 에너지를 캐치하여 스윙부를 회전시키는 항력판과, 상기 스윙부의 회전력에 의해 전력을 생산하는 발전부를 포함하는 파력 발전 장치에 있어서,
    상기 항력판은 상기 스윙부를 따라서 직선운동할 수 있도록 상기 스윙부에 설치되며,
    해수면의 상승에 따라 상기 항력판을 상승시킬 수 있도록 상기 항력판에 부력을 제공하는 부력제공수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    해수면의 하강에 따라 상기 항력판을 하강시킬 수 있도록 상기 항력판이 상기 베이스에 가까워지는 방향으로 상기 항력판에 탄성력을 제공하는 탄성수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 항력판은 중공체이며, 상기 부력제공수단은 상기 항력판의 중공에 채워진 발포성 재료 또는 기체인 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부력제공수단은 상기 항력판의 상단에 설치되는 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    파도의 에너지를 용이하게 캐치하도록, 상기 항력판의 표면은 굴곡이 있는 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    파도의 에너지를 용이하게 캐치하도록, 상기 항력판의 전면은 상단으로 진행할수록 그 표면과 상기 스윙부와의 거리가 멀어지도록 경사진 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스윙부를 해수면 방향으로 직립시키기 위해 필요한 부력을 제공하는 스윙부 부력제공수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스윙부는 중공체이며, 상기 스윙부 부력제공수단은 상기 스윙부의 중공에 채워진 발포성 재료 또는 기체가 채워진 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스윙부 부력제공수단은 상기 스윙부의 상단에 설치되는 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발전부는,
    상기 스윙부의 회전축과 제1일방향 베어링으로 결합하여 상기 회전축이 정방향으로 회전할 때 함께 정방향으로 회전하는 제1회전자와,
    상기 스윙부의 회전축과 제2일방향 베어링으로 결합하여 상기 회전축이 역방향으로 회전할 때 함께 역방향으로 회전하는 제2회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2 회전자는 상기 스윙부의 회전축에 의해 회전을 시작하며, 상기 회전축의 회전이 정지되거나 회전 방향이 변경될 때에도 회전 관성이 남아있는 한 계속 동일한 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.

KR1020110133621A 2011-12-13 2011-12-13 파력 발전 장치 KR101328468B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110133621A KR101328468B1 (ko) 2011-12-13 2011-12-13 파력 발전 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110133621A KR101328468B1 (ko) 2011-12-13 2011-12-13 파력 발전 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130066884A true KR20130066884A (ko) 2013-06-21
KR101328468B1 KR101328468B1 (ko) 2013-11-12

Family

ID=48862923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110133621A KR101328468B1 (ko) 2011-12-13 2011-12-13 파력 발전 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101328468B1 (ko)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101516111B1 (ko) * 2014-01-21 2015-05-04 경상대학교산학협력단 파력을 이용한 에너지 변환장치
WO2016097464A1 (en) * 2014-12-20 2016-06-23 Aw-Energy Oy Wave energy conversion apparatus and method for manufacturing the same
WO2016190791A1 (en) * 2015-05-27 2016-12-01 Waterenergy Explorer Scandinavia Ab A wave panel assembly for an apparatus for extracting energy from moving water, and a wave energy extracting apparatus
KR101871226B1 (ko) * 2018-02-07 2018-06-27 박완순 침수형 파력 발전 장치
CN111102129A (zh) * 2020-01-17 2020-05-05 沈阳航空航天大学 一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统
WO2020095334A1 (en) * 2018-11-06 2020-05-14 Dario Bernardi System for converting the energy of the sea waves into electricity and for protecting the beaches from storm surges
KR102227761B1 (ko) 2020-12-17 2021-03-12 송재원 파력 발전장치
CN113565671A (zh) * 2021-07-16 2021-10-29 江苏科技大学 可调节多功能底铰摇摆式波能利用装置及其控制方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103867376A (zh) * 2014-03-24 2014-06-18 长沙理工大学 一种具有自适应转动惯量的浮力摆摆板设计
CN105370488A (zh) * 2014-08-27 2016-03-02 无锡津天阳激光电子有限公司 一种上摆板摆动油缸式海浪发电机
CN105134466B (zh) * 2015-08-27 2017-08-25 华南理工大学 一种大浪中可以限位的摆式波浪发电装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100398491B1 (ko) * 2000-07-20 2003-09-19 채찬복 파도를 이용한 발전장치
KR200329833Y1 (ko) * 2003-07-14 2003-10-10 이영문 파력 발전장치

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101516111B1 (ko) * 2014-01-21 2015-05-04 경상대학교산학협력단 파력을 이용한 에너지 변환장치
WO2016097464A1 (en) * 2014-12-20 2016-06-23 Aw-Energy Oy Wave energy conversion apparatus and method for manufacturing the same
EP3280907A4 (en) * 2014-12-20 2019-04-24 AW-Energy Oy WAVE ENERGY CONVERTER AND METHOD FOR THE MANUFACTURE THEREOF
WO2016190791A1 (en) * 2015-05-27 2016-12-01 Waterenergy Explorer Scandinavia Ab A wave panel assembly for an apparatus for extracting energy from moving water, and a wave energy extracting apparatus
KR101871226B1 (ko) * 2018-02-07 2018-06-27 박완순 침수형 파력 발전 장치
WO2020095334A1 (en) * 2018-11-06 2020-05-14 Dario Bernardi System for converting the energy of the sea waves into electricity and for protecting the beaches from storm surges
CN111102129A (zh) * 2020-01-17 2020-05-05 沈阳航空航天大学 一种基于城市风场非定常性的高层建筑屋顶风力发电系统
KR102227761B1 (ko) 2020-12-17 2021-03-12 송재원 파력 발전장치
CN113565671A (zh) * 2021-07-16 2021-10-29 江苏科技大学 可调节多功能底铰摇摆式波能利用装置及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101328468B1 (ko) 2013-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101328468B1 (ko) 파력 발전 장치
US8143736B2 (en) Conversion of ocean wave energy into electrical power
US8004103B2 (en) Power generation
ES2547954T3 (es) Un dispositivo de captura de energía de olas
US10989164B2 (en) Resonant unidirectional wave energy converter
MX2009000329A (es) Convertidor de energia de oleaje.
CN205277680U (zh) 波浪能发电装置及其发电机构
JP5478582B2 (ja) 波力発電装置
CN107747527B (zh) 波浪发电机组及波浪发电单元、波浪发电装置
KR101631761B1 (ko) 부유식 해상풍력발전장치
JP4969709B1 (ja) 流水発電装置
KR101328467B1 (ko) 파력 발전 장치
CN111207025A (zh) 波浪能发电装置
JP4934824B2 (ja) 可動物体型波力エネルギー変換装置の遊水室構造
CN109110081A (zh) 一种改良结构的浮船坞
KR100985137B1 (ko) 파력 발전 장치 및 이를 이용한 발전 시스템
CN209683960U (zh) 一种改良结构的浮船坞
KR20110054931A (ko) 파력 발전
US20040103658A1 (en) Fluid wave electric generator system
CN106837672B (zh) 一种摆动撞击式波浪发电装置
KR101280522B1 (ko) 공진을 이용한 양력면형 조류발전기
KR101216295B1 (ko) 파력발생장치
JPH0960572A (ja) 浮子による波動機械
JP3501755B2 (ja) 波浪利用の発電装置
JP3233257U (ja) 定置モーター式波力発電システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161103

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181106

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191106

Year of fee payment: 7