KR20160003574A - Surface Wave Power Generation - Google Patents

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KR20160003574A
KR20160003574A KR1020150102162A KR20150102162A KR20160003574A KR 20160003574 A KR20160003574 A KR 20160003574A KR 1020150102162 A KR1020150102162 A KR 1020150102162A KR 20150102162 A KR20150102162 A KR 20150102162A KR 20160003574 A KR20160003574 A KR 20160003574A
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Abstract

The present invention relates to a surface wave power generation device, capable of generating electricity by using the flow of seawater according to heaving seas and waves, made by wind on the sea, but being installed in a marine structure to operate a power generator by switching reciprocation, made by relative movement between a float and the marine structure, to rotation. The surface wave power generation device, installed in the marine structure (1), includes: multiple floats (10) arranged on the surface of the sea in lattice patterns, and independently elevated by waves; multiple power converting tools (20) comprising a rack member (21) connected to the bottom of the floats (10), and a pinion (25) geared with the same, and installed under the sea; a power generation part (40) installed in a side of the marine structure (1), and generating electricity by using rotation force; and a power delivery part (30) collecting the rotation of the pinion (25), included in each of the power converting tools (20), as one to deliver the rotation to the power generation part (40).

Description

수면 파력발전장치{Surface Wave Power Generation}{Surface Wave Power Generation}

본 발명은 해상에 부는 바람에 의해 형성되는 파도 및 너울에 따른 해수의 흐름을 이용하여 전기를 생산하는 수면 파력발전장치에 관한 것으로서, 특히 해양구조물에 설치되어 해양구조물과 부유체 간의 상대운동에 의해 야기된 왕복운동을 회전운동으로 전환하여 발전기를 구동하는 수면 파력발전장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water surface wave power generator for generating electricity by using a flow of seawater along a wave and a worm formed by a wind blowing on the sea, And to convert the reciprocating motion into a rotational motion to drive the generator.

최근 빈번하게 발생하는 세계적인 이상 기후로 인한 재앙과 화석 연료의 가격 앙등은, 과다한 탄소 배출을 억제해야 한다는 논리를 거쳐 청정 에너지와 대체 에너지를 창출해야 한다는 과제를 온 인류에게 강요하고 있다. 이에 따라 태양광, 풍력, 수력, 바이오 에너지 등 다양한 방법을 이용하여 청정한 대체 에너지를 개발하고 있는 실정이다.The disasters and the price hike caused by the unusual global climate, which is frequently occurring in recent years, are pushing the whole human being to create clean energy and alternative energy through the logic of suppressing excessive carbon emissions. As a result, we are developing clean alternative energy using various methods such as solar, wind, hydro, and bio energy.

이러한 대체 에너지의 하나로 파력 에너지를 들 수 있는데, 파력 에너지는 해상에 부는 바람에 의해 형성되는 파도로부터 얻을 수 있는 에너지이다. 이러한 파력 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 것을 파력 발전이라 하며, 파력 발전은 파도에 의해 승강하는 구조물의 수직 이동에 따른 에너지를 이용하거나 파도에 의해 발생하는 해수의 흐름과 같은 수평 에너지를 이용하여 발전하게 된다.One of these alternative energies is the wave energy, which is the energy that can be obtained from a wave formed by the wind blowing on the sea. The generation of electricity using this wave energy is referred to as wave generation, and the wave generation is performed by using the energy due to the vertical movement of the structure ascending and descending by the wave, or by using the horizontal energy such as the flow of sea water generated by the wave .

구조물의 수직 이동에 따른 에너지를 이용하여 회전부를 회전시킴으로써 전기를 생산하는 파력발전설비가 후술하는 특허문헌 1에 개시되어 있고, 구조물의 수직 이동에 따른 진동을 이용하여 전기를 생산하는 파력발전설비가 특허문헌 2에 개시되어 있다. 또, 파도에 의한 수평 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 파력발전설비는 특허문헌 3에 개시되어 있다.A wave power generation facility for generating electricity by rotating a rotary part using energy according to vertical movement of a structure is disclosed in Patent Document 1 described later and a wave power generation facility for generating electricity using vibration due to vertical movement of a structure And is disclosed in Patent Document 2. In addition, Patent Document 3 discloses a wave power generation facility for producing electricity using horizontal energy by waves.

그러나, 구조물의 수직 이동에 따른 에너지를 이용하는 경우 파고가 낮을 경우에는 충분한 발전량을 얻을 수 없고, 해수의 흐름에 따른 수평 에너지를 이용하여 발전하는 경우에도 해수의 세기가 충분하지 않을 경우 발전 효율이 저하되는 문제점이 있다.However, when the energy due to the vertical movement of the structure is utilized, a sufficient generation amount can not be obtained when the wave height is low, and when the sea water intensity is not sufficient even when the horizontal energy is generated by the flow of the sea water, .

한편, 상기한 파력발전장치는 해양에서 석유를 채취하는 드릴 쉽(Drill Ship; 원유 시추선), 해상의 일정지역에 머물면서 드릴 쉽 등에 의해 채취된 원유를 이용하여 정유 제품을 생산 및 보관하고 타 선박에 이송하는 FPSO(Floating Production Storage Offloading; 부유식 원유 생산저장하역설비), FSRU(Floating Storage and Re-gasification Unit; 부유식 가스 저장 및 재기화설비) 등과 같이 해상에서 부유상태를 유지하는 해양구조물에 설치되는 경우가 많다. 이 경우 파력발전장치는 해양구조물과 부유체 간의 상대운동에 의해 야기된 왕복운동을 랙과 피니언 기구를 이용하여 회전운동으로 변환시켜 발전기를 작동시키도록 구성되어 있다.On the other hand, the above-mentioned wave power generator is used to produce and store oil refinery products by using a drill ship (oil drill ship) to collect oil from the ocean, crude oil collected by a drill ship in a certain region of the sea, Such as floating production storage offloading (FPSO), floating storage and re-gasification unit (FSRU), etc., which transport the water to the offshore structure It is often installed. In this case, the wave power generator is configured to operate the generator by converting the reciprocating motion caused by the relative motion between the offshore structure and the float to rotary motion using the rack and pinion mechanism.

그런데, 랙과 피니언 기구를 이용하여 왕복운동을 회전운동으로 변환시키는 경우, 피니언의 일방향 회전시에만 발전기의 축에 동력을 전달하고 타방향 회전시에는 발전기의 축에 동력을 전달하지 못하도록 구성될 수밖에 없어, 발전효율이 낮은 문제점이 있다.However, when the reciprocating motion is converted into rotational motion by using the rack and pinion mechanism, it is necessary to transmit power to the shaft of the generator only when the pinion is rotated in one direction and to not transmit power to the shaft of the generator when the pinion is rotated in the other direction There is a problem that the power generation efficiency is low.

이러한 문제의 해결을 위하여 랙과 피니언으로 이루어진 동력변환장치 한 쌍을 사용하기도 한다. 즉, 특허문헌 4와 같이, 평행하게 배치된 2개의 랙과 상기 2개의 랙 각각에 치합하는 2개의 피니언을 발전기의 축에 외접시켜, 하나의 피니언은 2개의 랙 중 하나의 랙이 위로 이동할 때만 동력을 전달하게 하고, 다른 하나의 피니언은 다른 하나의 랙이 아래로 이동할 때만 동력을 전달하도록 구성하는 것이다.To solve this problem, a pair of power converters consisting of a rack and a pinion is used. That is, as in Patent Document 4, two racks arranged in parallel and two pinions that mate with the two racks are circumscribed on the axis of the generator, so that one pinion can move only when one of the two racks moves up And the other pinion is configured to transmit power only when the other rack moves down.

그러나, 이 경우에도 여전히 2개의 피니언 중 하나는 휴지(休止) 상태일 수밖에 없어 점유 공간을 고려할 때 발전효율이 낮고, 부품수가 증대되어 유지보수비용이 증대되는 문제가 있다.However, even in this case, one of the two pinions still has to be in the idle state, so that the power generation efficiency is low and the number of parts is increased in consideration of the occupied space, which increases the maintenance cost.

더욱이, 기존의 파력발전장치는 단일 부유체의 승하강운동에 의해 파력을 발전하는 구조가 대부분이어서, 큰 동력을 얻고자 수면과 접하는 면적이 큰 부유체와 그 부유체에 탑재된 고중량의 동력변환수단을 요구하고 있으며, 그로 인해 파고가 작으면 부유체 위에 탑재된 동력변환수단인 랙가 피니언 기구의 중량 때문에 승하강 운동이 이루어지지 않아 발전을 하지 못하는 경우가 발생하는 문제가 있다. 그리고, 부유체의 승하강 운동시 부유체의 관성으로 인해 부유체의 승하강 운동의 상사점과 하사점에서 랙이 순간적으로 정체될 수 있고, 그로 인해 발전을 위한 동력변환수단의 회전축에 대한 동력전달에 끊김이 발생하여 지속적으로 발전을 할 수 없는 문제를 내포하고 있다.Furthermore, in the conventional wave power generation apparatus, most of the structure for generating the wave power by the upward and downward movement of the single fluid is a fluid having a large area in contact with the water surface to obtain a large power and a high- Therefore, if the wave height is small, there is a problem that the power can not be generated because the lifting / lowering motion is not performed due to the weight of the rack-and-pinion mechanism which is the power converting means mounted on the float. The rack can be instantaneously stagnated at the top dead center and the bottom dead center of the lifting / lowering motion of the float due to the inertia of the float during the lifting / lowering motion of the float, so that the power to the rotating shaft of the power converting means for power generation And there is a problem that continuous transmission can not be developed due to interruption in transmission.

물론, 부유체의 수를 증가시킨 구조의 파력발전장치도 제안되고 있으나, 이 경우에는 부유체들 사이의 간격이 먼 경우가 많아 발전 용량을 증대시키기 위해서는 부유체들을 지지하는 구조물의 크기가 대형화되어야 하는 문제점이 있다.Of course, there has been proposed a wave generator having a structure in which the number of floats is increased. However, in this case, since the gap between the floats is often large, the size of the structure supporting the floats must be increased .

또한, 종래의 파력발전장치는 랙과 피니언 기구로 이루어진 동력변환수단이 해수면 위에 배치되어 해수와 햇빛 및 바람에 노출되어 쉽게 부식되는 등 내구성이 약한 문제점이 있다.In addition, the conventional wave power generator has a problem that the power converting means including the rack and the pinion mechanism is disposed on the sea surface and is easily damaged due to exposure to seawater and sunlight and wind.

KRKR 10-2011-011533610-2011-0115336 AA KRKR 10-2006-006734010-2006-0067340 AA KRKR 10-2010-009476710-2010-0094767 AA KRKR 10-107852910-1078529 B1B1

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 부유체의 상하 운동에 따라 하나의 피니언이 쉬지 않고 일방향으로 회전하게 하여 발전 효율이 향상됨과 아울러 동력변환기구와 동력전달부가 바닷속에 배치되어 부식 속도가 낮아지도록 한 수면 파력발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been conceived to solve the problems of the conventional art described above, and it is an object of the present invention to improve power generation efficiency by rotating one pinion in one direction without ceasing according to upward and downward movement of a float, So that the corrosion rate is lowered.

또, 본 발명은 부유체의 이탈을 방지함과 아울러 구조적으로 안정되어 내구성이 향상된 수면 파력발전장치를 제공하는데 목적이 있다.It is another object of the present invention to provide a surface wave power generation device that prevents separation of float and is structurally stable and has improved durability.

또한, 본 발명은 부유체가 분할 형성되어 동력변환기구가 원활하게 작동하도록 함과 아울러 작은 파도에서도 발전이 가능한 수면 파력발전장치를 제공하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a water surface wave power generator capable of smoothly operating a power conversion mechanism and generating electricity even in a small wave.

또, 본 발명은 동력변환기구를 구성하는 랙 부재의 이동 방향에 관계없이 피니언이 일방향으로 회전하도록 함으로써 연속적인 발전이 가능한 수면 파력발전장치를 제공하는데 목적이 있다. It is another object of the present invention to provide a surface wave power generator capable of continuous power generation by causing the pinion to rotate in one direction irrespective of the moving direction of the rack member constituting the power conversion mechanism.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 해양구조물에 설치되는 수면 파력발전장치로서, 해수면에 격자패턴으로 배열되며 파도에 의해 각각 독립적으로 승강되는 복수개의 부유체와; 상기 부유체의 저부에 연결되는 랙 부재 및 이에 치합되는 피니언으로 이루어지며, 바닷속에 설치되는 복수개의 동력변환기구와; 상기 해양구조물의 일측에 설치되며 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전부와; 각 동력변환기구에 구비된 피니언의 회전운동을 하나의 회전운동으로 집합시켜 상기 발전부로 전달하는 동력전달부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a surface wave power generator installed in an offshore structure, comprising: a plurality of floats arranged in a lattice pattern on a sea surface and lifted independently by waves; A plurality of power converting mechanisms installed in the sea, comprising a rack member connected to a bottom portion of the float and a pinion engaged therewith; A power generator installed at one side of the offshore structure and generating electricity using rotational force; And a power transmitting portion that collects the rotational motion of the pinion provided in each power converting mechanism into one rotational motion and transfers the collected rotational motion to the power generating portion.

또, 본 발명의 수면 파력발전장치에 따르면, 상기 해양구조물은 상기 동력변환기구가 삽입되는 가이드 홈이 형성되어 상기 동력변환기구의 상하 운동을 안내하는 가이드 부재와, 상기 가이드 부재를 감싸는 장방형 구조로 이루어지며 상기 가이드 부재가 고정되는 테두리 부재와, 상기 테두리 부재의 모서리에 각각 배치되어 상기 테두리 부재를 지지하는 지주와, 상기 테두리 부재의 일측 모서리에 지주와 나란하게 배치되며 상부에 배치된 상기 발전부를 지지하는 발전부 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the water surface wave power generator of the present invention, the offshore structure includes a guide member formed with a guide groove into which the power conversion mechanism is inserted and guiding up and down movement of the power conversion mechanism, and a rectangular structure And a supporting member which is disposed on the edge of the frame member and supports the frame member. The frame member is disposed at one side edge of the frame member and is disposed in parallel with the supporting member, And a support portion for supporting the generator portion.

또한, 본 발명의 수면 파력발전장치에 따르면, 상기 동력전달부는 상기 해양구조물의 길이 방향을 따라 배치되며 상기 동력변환기구의 피니언이 연결되는 복수 개의 구동축과, 상기 가이드 부재의 저면에 고정되며 상기 구동축을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 구비된 복수 개의 구동축 지지 브래킷과, 상기 발전부의 입력축에 연결되도록 상기 발전부 지지대에 나란하게 배치되는 종동축과, 상기 발전부 지지대의 상부에 설치되며 상기 종동축을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 구비된 한 쌍의 종동축 지지 브래킷과, 상기 해양구조물의 폭 방향을 따라 배치되며 상기 구동축의 회전운동을 상기 종동축으로 전달하는 전달축과, 상기 가이드 부재의 저면에 고정되며 상기 전달축을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 구비된 전달축 브래킷과, 상기 구동축과 전달축 사이 및 상기 전달축과 종동축 사이에 각각 설치되어 동력을 전달하는 베벨기어 쌍을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the water surface wave power generator of the present invention, the power transmission portion is disposed along the longitudinal direction of the offshore structure and is connected to the pinion of the power conversion mechanism. The power transmission portion is fixed to the bottom surface of the guide member, A drive shaft support bracket provided with a bearing for rotatably supporting the drive shaft support bracket; a slave shaft disposed in parallel with the generator support shaft to be connected to the input shaft of the generator; A pair of follower shaft support brackets provided with a bearing for rotatably supporting the shaft structure, a transmission shaft disposed along the width direction of the offshore structure and transmitting rotational motion of the drive shaft to the slave shaft, A transmission shaft bracket that is fixed and has a bearing for rotatably supporting the transmission shaft; Are each installed in between the coaxial transmission shaft and said transmission shaft and a driven shaft characterized in that it comprises a bevel gear pair for transmitting power.

또, 본 발명의 수면 파력발전장치에 따르면, 상기 동력변환기구는 상단부가 상기 부유체에 연결되고 일정 간격으로 이격됨과 아울러 나사산 부분이 마주보게 배치되는 한 쌍의 랙을 포함하는 랙 부재와, 상기 랙 사이에 배치되어 상기 랙 부재를 구성하는 한 쌍의 랙 중 어느 하나에 치합되는 피니언을 포함하고, 상기 랙 부재 중 제1랙은 하향 이동시에만 상기 피니언에 치합되어 상기 피니언을 회전시키고, 제2랙은 상향 이동시에만 상기 피니언에 치합되어 상기 피니언을 회전시키도록 구성되되, 상기 피니언은 시계 방향 또는 반시계 방향 중 어느 일방향으로만 회전되도록 하는 것을 특징으로 한다.According to the water surface wave power generator of the present invention, the power conversion mechanism includes a rack member including a pair of racks whose upper ends are connected to the float, spaced apart from each other at regular intervals, And a pinion which is disposed between the racks and meshes with any one of a pair of racks constituting the rack member, wherein the first rack of the rack members engages with the pinion only when the rack is moved downward to rotate the pinion, Wherein the rack is engaged with the pinion only when the rack is moved upward to rotate the pinion, wherein the pinion is rotated only in one of a clockwise direction and a counterclockwise direction.

또한, 본 발명의 수면 파력발전장치에 따르면, 상기 제1랙은 선단부가 상기 피니언에 결합되는 나사산을 형성하고 후단부 양측에 각각 이축이 돌출 형성되며 아래쪽으로 경사지게 배치되는 복수 개의 이빨부와, 상기 이축을 회전 가능하게 지지하는 이축받이와, 상기 이빨부가 수용되도록 상기 이축받이에 형성되는 복수 개의 이뿌리부와, 상기 이빨부가 일정 각도 이상으로 상향 회전하지 않도록 상기 이뿌리부의 상측에서 각각 전면으로 돌출 형성되어 상기 이빨부 후단이 접촉되는 상향선회스토퍼와, 상기 이빨부의 후단측에 각각 배치되어 상기 이빨부의 하향 선회시 상기 이뿌리부에서 상향선회스토퍼 방향으로 이동하여 상기 이빨부가 이뿌리부에 수용되도록 하고 상기 이빨부의 상향 선회시에는 이뿌리부 방향으로 이동하여 상기 이빨부의 하향선회를 제한하는 봉 형상의 하향선회스토퍼와, 상기 이뿌리부의 상단측에 설치되며 상기 이빨부의 상향 선회시 하향선회스토퍼를 자력으로 끌어내려 고정함으로써 상기 이빨부가 하향 회전하지 않도록 고정하는 복수개의 자석을 포함하고,According to the water surface wave power generator of the present invention, the first rack includes a plurality of tooth portions forming a thread to which the tip portion is coupled to the pinion, protruding biaxial portions on both sides of the rear end portion and being inclined downward, A plurality of bobbin portions formed on the bobbin receiving portion to receive the teeth, and a plurality of bobbin portions projecting from the upper side of the bobbin portion to the front so that the teeth do not rotate upward beyond a predetermined angle. An upward turning stopper to which the rear end of the tooth portion is contacted and a rearward turning stopper which is disposed on the rear end side of the tooth portion and moves in the direction of the upward turn stopper from the root portion when the teeth are turned downward, And when it is turned upward, it moves in the direction of the root portion, A plurality of magnets provided on an upper end side of the root portion and fixed by pulling downward the downward turning stopper when the teeth are turned upward by magnetic force so as to fix the teeth so as not to rotate downward; Including,

상기 제2랙은 선단부가 상기 피니언에 결합되는 나사산을 형성하고 후단부 양측에 각각 이축이 돌출 형성되며 위쪽으로 경사지게 배치되는 복수 개의 이빨부와, 상기 이축을 회전 가능하게 지지하는 이축받이와, 상기 이빨부가 수용되도록 상기 이축받이에 형성되는 복수 개의 이뿌리부와, 상기 이빨부가 일정 각도 이상으로 하향 회전하지 않도록 상기 이뿌리부의 하측에서 각각 전면으로 돌출 형성되어 상기 이빨부 후단이 접촉되는 하향선회스토퍼와, 상기 이빨부의 후단측에 각각 배치되어 상기 이빨부의 상향 선회시 상기 이뿌리부에서 하향선회스토퍼 방향으로 이동하여 상기 이빨부가 이뿌리부에 수용되도록 하고 상기 이빨부의 하향 선회시에는 이뿌리부 방향으로 이동하여 상기 이빨부의 상향선회를 제한하는 봉 형상의 상향선회스토퍼와, 상기 이뿌리부의 하단측에 설치되며 상기 이빨부의 하향 선회시 상향선회스토퍼를 자력으로 끌어올려 고정함으로써 상기 이빨부가 상향 회전하지 않도록 고정하는 복수개의 자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the second rack includes a plurality of tooth portions forming a thread to be coupled to the pinion at the tip end thereof and having a biaxial protrusion formed on both sides of the rear end thereof and being inclined upwardly and a diaphragm for rotatably supporting the biaxial shaft, A downward turning stopper protruding from the lower side of the root portion so as not to be rotated downward beyond a predetermined angle and contacting the rear end of the tooth portion, And a plurality of teeth arranged on the rear end side of the teeth to move in the direction of the downward turning stopper from the root portion when the teeth are turned upward to accommodate the teeth in the root portions and to move in the direction of the root portion when the teeth are downwardly pivoted, A rod-shaped upward turning stopper for restricting upward rotation of the tooth portion, And a plurality of magnets provided at a lower end of the gear unit and fixed by lifting up and fixing the upward turning stopper when the teeth are turned downward so that the teeth do not rotate upward.

본 발명의 수면 파력발전장치는 동력변환기구가 하나의 피니언과 한 쌍의 랙으로 이루어져 하나의 피니언이 랙의 이동 방향에 관계없이 일방향으로 회전하면서 쉬지 않고 발전기의 축을 회전시키게 되므로, 점유 공간을 고려할 때 기존에 비해 발전 효율이 향상되고 동력변환기구의 부품수가 감소되어 유지보수 비용이 절감됨은 물론 동력변환기구와 동력전달부가 바닷속에 위치하여 해수면 위에 배치되는 경우에 비해 내구성이 향상되는 효과가 있다.The power generating mechanism of the present invention comprises a pinion and a pair of racks so that one pinion rotates in one direction regardless of the direction of movement of the rack to rotate the shaft of the generator without resting, The power generation efficiency is improved, the number of parts of the power conversion mechanism is reduced, maintenance cost is reduced, and durability is improved as compared with the case where the power conversion mechanism and the power transmission portion are located in the sea and disposed on the sea surface.

또, 본 발명의 수면 파력발전장치에 따르면, 부유체와 동력변환기구를 소형화하고 이들을 다수 구비함으로써 낮은 파고에도 부유체가 독립적으로 승하강하면서 발전부에 동력을 전달할 수 있음은 물론 부유체의 승하강에 따른 동력변환기구의 상사점과 하사점의 시점이 상이하게 되어 상사점이나 하사점에서 동력전달정체 현상이 발생하더라도 발전부에 지속적으로 동력을 전달할 수 있게 되어 연속 발전이 가능하게 되는 효과가 있다.According to the water surface wave power generator of the present invention, since the float and the power conversion mechanism are miniaturized and provided with a plurality of floats, power can be transmitted to the power generation portion independently of the floating body even at low wave height, The power conversion mechanism has a difference between the top dead center and the bottom dead center, so that the power can be continuously transmitted to the power generation unit even when the power transmission stagnation occurs at the top dead center or the bottom dead center, .

또한, 본 발명의 수면 파력발전장치에 따르면, 복수 개의 부유체가 해양구조물의 테두리 내에 서로 인접하여 배치되어 있으므로, 거의 수면 모두를 이용하여 발전할 수 있어 점유면적 당 발전효율이 증대되는 효과가 있다.Further, according to the water surface wave power generator of the present invention, since a plurality of floating bodies are disposed adjacent to each other within the rim of an offshore structure, power can be generated by using almost all of the water surface, and the power generation efficiency per occupied area is increased.

또, 본 발명의 수면 파력발전장치에 따르면, 동력변환기구를 구성하는 랙 부재의 제1랙과 제2랙이 랙 부재의 승하강에 따라 선택적으로 피니언에 치합되어 피니언이 일방향으로만 회전되게 하므로, 랙 부재의 이동 방향에 관계없이 발전부로 동력이 계속 전달되어 발전효율이 향상되는 효과가 있다.Further, according to the water surface wave power generator of the present invention, the first rack and the second rack of the rack member constituting the power converting mechanism are selectively engaged with the pinion in accordance with the rising and falling of the rack member, and the pinion is rotated in only one direction , Power is continuously transmitted to the power generation section regardless of the moving direction of the rack member, and the power generation efficiency is improved.

도 1은 본 발명의 수면 파력발전장치가 도시된 구성도.
도 2는 본 발명의 요부인 동력변환기구의 개념도.
도 3은 본 발명의 요부인 동력변환기구의 상세 구성도.
도 4는 본 발명의 수면 파력발전장치의 정면도.
도 5는 본 발명의 수면 파력발전장치의 측면도.
도 6은 본 발명의 요부인 동력전달부의 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram showing a construction of a water surface wave power generator according to the present invention. FIG.
2 is a conceptual diagram of a power conversion mechanism as a main part of the present invention.
3 is a detailed configuration diagram of a power conversion mechanism that is a main part of the present invention.
4 is a front view of the water surface wave power generator of the present invention.
5 is a side view of the water surface wave power generator of the present invention.
6 is a configuration diagram of a power transmitting portion which is a main part of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 수면 파력발전장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a sleeping wave generator of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 의한 수면 파력발전장치는 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이, 해양구조물(1)에 설치되는 것으로, 해수면에 격자패턴으로 배열되며 파도에 의해 각각 독립적으로 승강되는 복수개의 부유체(10)와; 상기 부유체(10)의 저부에 연결되는 랙 부재(21) 및 이에 치합되는 피니언(25)으로 이루어지며, 바닷속에 설치되는 복수개의 동력변환기구(20)와; 상기 해양구조물(1)의 일측에 설치되며 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전부(40)와; 각 동력변환기구(20)에 구비된 피니언(25)의 회전운동을 하나의 회전운동으로 집합시켜 상기 발전부(40)로 전달하는 동력전달부(30);를 포함하여 이루어진다.1 to 6, the water surface wave power generator according to the present invention is installed in an offshore structure 1 and includes a plurality of floats 10 arranged in a lattice pattern on the sea level and being lifted independently by waves )Wow; A plurality of power converting mechanisms (20) formed of a rack member (21) connected to the bottom of the float (10) and a pinion (25) A power generating unit 40 installed at one side of the offshore structure 1 and generating electricity using rotational force; And a power transmission unit 30 that collects the rotational motion of the pinions 25 provided in each power converting mechanism 20 into one rotational motion and transmits the rotational motion to the power generating unit 40.

상기 해양구조물(1)은 상기 동력변환기구(20)가 삽입되는 가이드 홈(2')이 형성되어 상기 동력변환기구(20)의 상하 운동을 안내하는 가이드 부재(2)와, 상기 가이드 부재(20)를 감싸는 장방형 구조로 이루어지며 상기 가이드 부재(2)가 고정되는 테두리 부재(3)와, 상기 테두리 부재(3)의 모서리에 각각 배치되어 상기 테두리 부재(3)를 지지하는 지주(4)와, 상기 테두리 부재(3)의 일측 모서리에 지주(4)와 나란하게 배치되며 상부에 배치된 상기 발전부(40)를 지지하는 발전부 지지대(5)로 이루어진다.The marine structure 1 includes a guide member 2 formed with a guide groove 2 'into which the power conversion mechanism 20 is inserted and guiding up and down movement of the power conversion mechanism 20, And a support member 4 disposed on the edge of the frame member 3 and supporting the frame member 3, And a power generator supporter 5 disposed at one side edge of the frame member 3 in parallel with the struts 4 and supporting the power generator 40 disposed at an upper portion thereof.

이때, 상기 가이드 부재(2)의 하측에 상기 가이드 홈(2')에 이어짐과 아울러 상기 동력변환기구(20)가 삽입되는 일정 크기의 가이드부(2")가 돌출 형성될 수도 있다. 그리고, 상기 테두리 부재(3)는 상기 가이드 부재(2)가 결합되는 상부 테두리(3a)와 그 하부에서 상기 지주(4)들을 서로 연결하여 구조적 안정성을 얻을 수 있도록 하는 하부 테두리(3b)로 구성될 수 있다.At this time, a guiding portion 2 '' of a predetermined size, which leads to the guide groove 2 'and is inserted into the power conversion mechanism 20, may be protruded from the lower side of the guide member 2. Also, The frame member 3 may be composed of an upper frame 3a to which the guide member 2 is coupled and a lower frame 3b for connecting the struts 4 to each other to obtain structural stability. have.

한편, 상기 동력변환기구(20) 및 동력전달부(30)는 염분이 포함된 바닷물 속에 위치하게 되므로, 바닷물에 의해 쉽게 부식되지 않는 내식성 소재 또는 내염분성 소재로 형성되는 것이 좋다.Meanwhile, since the power conversion mechanism 20 and the power transmission unit 30 are located in seawater containing saline, they may be formed of a corrosion-resistant material or a salt-resistant material which is not easily corroded by seawater.

상기 동력전달부(30)는 상기 해양구조물(1)의 길이 방향을 따라 배치되며 상기 동력변환기구(20)의 피니언(25)이 연결되는 복수 개의 구동축(31)과, 상기 가이드 부재(2)의 저면에 고정되며 상기 구동축(31)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(32')이 구비된 복수 개의 구동축 지지 브래킷(32)과, 상기 발전부(40)의 입력축에 연결되도록 상기 발전부 지지대(5)에 나란하게 배치되는 종동축(33)과, 상기 발전부 지지대(5)의 상부에 설치되며 상기 종동축(33)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(34')이 구비된 한 쌍의 종동축 지지 브래킷(34)과, 상기 해양구조물(1)의 폭 방향을 따라 배치되며 상기 구동축(31)의 회전운동을 상기 종동축(33)으로 전달하는 전달축(35)과, 상기 가이드 부재(2)의 저면에 고정되며 상기 전달축(35)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(36')이 구비된 전달축 브래킷(36)과, 상기 구동축(31)과 전달축(35) 사이 및 상기 전달축(35)과 종동축(33) 사이에 각각 설치되어 동력을 전달하는 복수 개의 베벨기어 쌍(37)으로 이루어진다.The power transmission unit 30 includes a plurality of drive shafts 31 disposed along the longitudinal direction of the offshore structure 1 and to which the pinions 25 of the power conversion mechanism 20 are connected, A plurality of driving shaft support brackets 32 fixed to a bottom surface of the power generating unit 40 and having a bearing 32 'for rotatably supporting the driving shaft 31; And a bearing 34 'provided at the upper portion of the power generator support 5 and rotatably supporting the driven shaft 33. The pair of bearings 34' A coaxial support bracket 34 and a transmission shaft 35 disposed along the width direction of the offshore structure 1 for transmitting rotation of the drive shaft 31 to the driven shaft 33, 2, a bearing 36 'fixed to the bottom surface of the transmission shaft 35 and rotatably supporting the transmission shaft 35 And a plurality of bevel gear pairs 37 that are installed between the drive shaft 31 and the transmission shaft 35 and between the transmission shaft 35 and the driven shaft 33 to transmit power, .

또, 상기 동력변환기구(20)는 상단부가 상기 부유체(10)에 연결되고 일정 간격으로 이격됨과 아울러 나사산 부분이 마주보게 배치되는 한 쌍의 랙(23)(24)을 포함하는 랙 부재(21)와, 상기 랙(23)(24) 사이에 배치되어 상기 랙 부재(21)를 구성하는 한 쌍의 랙(23)(24) 중 어느 하나에 치합되는 피니언(25)을 포함하여 이루어진다.The power conversion mechanism 20 includes a rack member 23 including a pair of racks 23 and 24 whose upper ends are connected to the float 10 and are spaced apart from each other at regular intervals, And a pinion 25 disposed between the racks 23 and 24 and engaged with any one of the pair of racks 23 and 24 constituting the rack member 21.

이때, 상기 랙 부재(21) 중 제1랙(23)은 하향 이동시에만 상기 피니언(25)에 치합되어 상기 피니언(25)을 회전시키고, 제2랙(24)은 상향 이동시에만 상기 피니언(25)에 치합되어 상기 피니언(25)을 회전시키도록 구성되며, 상기 피니언(25)은 시계 방향 또는 반시계 방향 중 어느 일방향으로만 회전되도록 구성된다.At this time, the first rack 23 of the rack member 21 is engaged with the pinion 25 only when the first rack 23 moves downward to rotate the pinion 25, and the second rack 24 rotates only the pinion 25 So as to rotate the pinion 25, and the pinion 25 is configured to rotate only in either one of a clockwise direction and a counterclockwise direction.

이를 위하여, 상기 제1랙(23)은 선단부가 상기 피니언(25)에 결합되는 나사산을 형성하고 후단부 양측에 각각 이축(23b)이 돌출 형성되며 아래쪽으로 경사지게 배치되는 복수 개의 이빨부(23a)와, 상기 이축(23b)을 회전 가능하게 지지하는 이축받이(23c)와, 상기 이빨부(23a)가 수용되도록 상기 이축받이(23c)에 형성되는 복수 개의 이뿌리부(23d)와, 상기 이빨부(23a)가 일정 각도 이상으로 상향 회전하지 않도록 상기 이뿌리부(23d)의 상측에서 각각 전면으로 돌출 형성되어 상기 이빨부(23a) 후단이 접촉되는 상향선회스토퍼(23e)와, 상기 이빨부(23a)의 후단측에 각각 배치되어 상기 이빨부(23a)의 하향 선회시 상기 이뿌리부(23d)에서 상향선회스토퍼(23e) 방향으로 이동하여 상기 이빨부(23a)가 이뿌리부(23d)에 수용되도록 하고 상기 이빨부(23a)의 상향 선회시에는 이뿌리부(23d) 방향으로 이동하여 상기 이빨부(23a)의 하향선회를 제한하는 봉 형상의 하향선회스토퍼(23f)와, 상기 이뿌리부(23d)의 상단측에 설치되며 상기 이빨부(23a)의 상향 선회시 하향선회스토퍼(23f)를 자력으로 끌어내려 고정함으로써 상기 이빨부(23a)가 하향 회전하지 않도록 고정하는 복수개의 자석(23g)으로 이루어진다.To this end, the first rack 23 has a plurality of tooth portions 23a, each having a distal end formed with a thread to be coupled to the pinion 25, a second shaft 23b protruding from both sides of the rear end, A plurality of thread portions 23d formed on the biaxial receiving portion 23c to receive the teeth 23a and a plurality of thread portions 23d formed on the thread receiving portion 23c so as to receive the teeth 23a, An upward turn stopper 23e protruding from the upper side of the root portion 23d so as to prevent the upper portion 23a from rotating upward beyond a predetermined angle and contacting the rear end of the tooth portion 23a, So that the tooth portion 23a is accommodated in the root portion 23d by moving in the direction of the upward turn stopper 23e from the root portion 23d when the teeth portion 23a is pivoted downward. And when the tooth portion 23a is turned upward, Shaped downward turning stopper 23f that moves in the direction of the tapered portion 23d and restricts the downward turning of the tooth portion 23a and a downward turning stopper 23f provided on the upper end of the tapered portion 23d, And a plurality of magnets 23g which are fixed by pulling down the downward turning stopper 23f by the magnetic force so as to fix the tooth portion 23a so as not to rotate downward.

상기 랙 부재(21)가 하강하는 경우에 제1랙(23)의 이빨부(23a)가 상향선회하게 되는데, 상기 이빨부(23a)의 후단부가 상향선회스토퍼(23e)에 접촉되면서 상기 이빨부(23a)는 선회를 멈추게 된다. 이때, 상기 이빨부(23a)는 자중에 의해 하향 회전하려 할 수 있는데, 상기 이뿌리부(23d)의 상단측에 위치한 자석(23g)이 하향선회스토퍼(23f)를 끌어내려 고정하게 되므로, 상기 이빨부(23a)는 자중에 의해 하향 선회하지 않고 고정된다. 그리고, 상기 이빨부(23a)의 선단이 이뿌리부(23d)로부터 돌출되어 나사산을 형성하게 되므로, 상기 제1랙(23)에 피니언(25)이 치합되어 회전하게 된다.When the rack member 21 is lowered, the teeth portion 23a of the first rack 23 is turned upward. When the rear end of the tooth portion 23a comes into contact with the upward turn stopper 23e, (23a) stops turning. At this time, the tooth portion 23a may try to rotate downward due to its own weight. Since the magnet 23g located at the upper end side of the root portion 23d pulls down the downward turning stopper 23f and fixes the tooth, The portion 23a is fixed without turning downward due to its own weight. The tip of the tooth portion 23a protrudes from the root portion 23d to form a thread, so that the pinion 25 is engaged with the first rack 23 and rotated.

그리고, 상기 랙 부재(21)가 상승하는 경우에는 상기 이빨부(23a)가 하향 회전하여 상기 이뿌리부(23d)에 수용되는데, 상기 자석(23g)에 붙어 있는 하향선회스토퍼(23f)가 상기 이빨부(23a) 후단의 가압력에 의해 자석(23g)으로부터 분리되어 상향선회스토퍼(23e) 방향으로 이동된다. 이에 따라 상기 이빨부(23a)의 선단이 나사산을 형성하지 않게 되고, 상기 피니언(25)은 제1랙(23)과 접촉하지 않고 상기 제2랙(24)에 치합되어 회전하게 된다.When the rack member 21 is lifted up, the tooth portion 23a rotates downward and is accommodated in the root portion 23d. The downward turning stopper 23f attached to the magnet 23g moves the teeth Is separated from the magnet 23g by the pressing force at the rear end of the portion 23a and is moved in the direction of the upward turn stopper 23e. As a result, the tip of the tooth portion 23a does not form a thread, and the pinion 25 is engaged with the second rack 24 and rotated without coming into contact with the first rack 23.

또, 상기 제2랙(24)은 선단부가 상기 피니언(25)에 결합되는 나사산을 형성하고 후단부 양측에 각각 이축(24b)이 돌출 형성되며 위쪽으로 경사지게 배치되는 복수 개의 이빨부(24a)와, 상기 이축(24b)을 회전 가능하게 지지하는 이축받이(24c)와, 상기 이빨부(23a)가 수용되도록 상기 이축받이(24c)에 형성되는 복수 개의 이뿌리부(24d)와, 상기 이빨부(24a)가 일정 각도 이상으로 하향 회전하지 않도록 상기 이뿌리부(24d)의 하측에서 각각 전면으로 돌출 형성되어 상기 이빨부(24a) 후단이 접촉되는 하향선회스토퍼(24e)와, 상기 이빨부(24a)의 후단측에 각각 배치되어 상기 이빨부(24a)의 상향 선회시 상기 이뿌리부(24d)에서 하향선회스토퍼(24e) 방향으로 이동하여 상기 이빨부(24a)가 이뿌리부(24d)에 수용되도록 하고 상기 이빨부(24a)의 하향 선회시에는 이뿌리부(24d) 방향으로 이동하여 상기 이빨부(24a)의 상향선회를 제한하는 봉 형상의 상향선회스토퍼(24f)와, 상기 이뿌리부(24d)의 하단측에 설치되며 상기 이빨부(24a)의 하향 선회시 상향선회스토퍼(24f)를 자력으로 끌어올려 고정함으로써 상기 이빨부(24a)가 상향 회전하지 않도록 고정하는 복수개의 자석(24g)으로 이루어진다.The second rack 24 has a plurality of tooth portions 24a and a plurality of tooth portions 24a and 24b which are formed on the both sides of the rear end of the second rack 24, A plurality of boss portions 24d formed in the boss support 24c to receive the teeth portion 23a and a plurality of teeth portions 24b formed in the boss portion 24c to receive the teeth portion 23a, A downward turning stopper 24e protruding from the lower side of the root portion 24d so as not to rotate downward beyond a predetermined angle so that the rear end of the tooth portion 24a contacts with the tooth portion 24a, And is moved in the direction of the downward turning stopper 24e from the root portion 24d when the tooth portion 24a is turned upward so that the tooth portion 24a is received in the root portion 24d When the tooth portion 24a is turned downward, Shaped upward swing stopper 24f for moving upward to limit upward turning of the tooth portion 24a and a downward turning stopper 24f provided on the lower end side of the root portion 24d and adapted to rotate the upward turning stopper 24a when the tooth portion 24a is rotated downward. And a plurality of magnets 24g which are fixed by lifting up and fixing the teeth 24f by a magnetic force so as to prevent the teeth 24a from rotating upward.

상기 랙 부재(21)가 상승하는 경우 상기 제2랙(24)의 이빨부(24a)가 하향 회전하게 되며, 상기 이빨부(24a)의 후단부가 상기 하향선회스토퍼(24e)에 접촉되면서 상기 이빨부(24a)는 선회를 멈추게 된다. 이때, 상기 이뿌리부(24d)의 하단측에 위치한 자석(24g)이 상기 상향선회스토퍼(24f)를 끌어내려 고정하게 되므로, 상기 이빨부(24a)는 상향 선회하지 않고 고정된다. 그리고, 상기 이빨부(24a)의 선단이 이뿌리부(24d)로부터 돌출되어 나사산을 형성하게 되므로, 상기 제2랙(24)에 피니언(25)이 치합되어 회전하게 된다.The tooth portion 24a of the second rack 24 rotates downward when the rack member 21 is lifted and the rear end of the tooth portion 24a contacts the downward turning stopper 24e, The portion 24a stops turning. At this time, the magnet 24g located at the lower end side of the root portion 24d pulls down and fixes the upward turning stopper 24f, so that the tooth portion 24a is fixed without swinging upward. The tip of the tooth portion 24a protrudes from the root portion 24d to form a thread, so that the pinion 25 is engaged with the second rack 24 and rotated.

그리고, 상기 랙 부재(21)가 하강하는 경우에는 상기 이빨부(24a)가 상향 회전하여 상기 이뿌리부(24d)에 수용되는데, 상기 자석(24g)에 붙어 있는 상향선회스토퍼(24f)가 상기 이빨부(24a) 후단의 가압력에 의해 자석(24g)으로부터 분리되어 하향선회스토퍼(24e) 방향으로 이동된다. 이에 따라 상기 이빨부(24a)의 선단이 나사산을 형성하지 않게 되고, 상기 피니언(25)은 제2랙(24)과는 접촉하지 않고 상기 제1랙(23)에 치합되어 회전하게 된다.When the rack member 21 is lowered, the tooth portion 24a rotates upward to be accommodated in the root portion 24d. When the upward turning stopper 24f attached to the magnet 24g moves in the direction of the teeth Is separated from the magnet (24g) by a pressing force at the rear end of the portion (24a) and is moved in the direction of the downward turning stopper (24e). As a result, the tip of the tooth 24a does not form a thread, and the pinion 25 is engaged with the first rack 23 without being in contact with the second rack 24 and is rotated.

여기서, 상기 부유체(10)와 동력변환기구(20)의 랙 부재(21)는 용접 등의 방법을 이용하여 접합할 수도 있으나, 상기 부유체(10)의 흔들림에 관계없이 상기 랙 부재(21)가 상하 이동할 수 있도록 힌지나 롤러 등을 이용하여 상대 회전이 가능하게 결합되는 것이 바람직하다. Here, the float 10 and the rack member 21 of the power converting mechanism 20 may be joined together by welding or the like, but regardless of the swinging of the float 10, the rack member 21 Is rotatably coupled with a hinge or a roller so as to move up and down.

상기와 같이 구성된 본 발명의 수면 파력발전장치는 복수 개의 부유체가 파도에 의해 승하강하는 움직임을 이용하여 전기를 생산하게 된다.In the sleeping wave power generator of the present invention constructed as described above, electric power is produced by using a plurality of floating bodies moving up and down by waves.

바다에 파도가 발생하면, 부유체(10)는 출렁이는 물결과 함께 움직이게 되믄데, 상기 부유체(10)의 저부에 연결된 동력변환기구가 해양구조물(1)에 고정된 가이드 부재(2)에 삽입되어 있으므로, 상기 부유체(20)는 상하 방향으로만 움직이게 된다. 이때, 복수 개의 부유체(10)가 서로 분리되어 있으므로, 각각의 부유체(10)는 독립적으로 승강된다. When a wave is generated in the sea, the float (10) moves together with a ripple wave. A power conversion mechanism connected to the bottom of the float (10) has a guide member (2) fixed to the offshore structure (1) The float 20 moves only in the vertical direction. At this time, since the plurality of floatings 10 are separated from each other, each float 10 is raised and lowered independently.

상기 부유체(10)가 상하 방향으로 움직이게 되면, 상기 동력변환기구(20)의 랙 부재(21) 역시 상하 방향으로 움직이게 되고, 상기 랙 부재(21)를 형성하는 한 쌍의 랙(23)(24) 사이에 위치한 피니언(25)은 한 쌍의 랙(23)(24) 중 어느 하나에 치합된 상태로 회전하게 된다. 즉, 상기 랙 부재(21)가 하강하는 경우에는 상기 피니언(25)이 제1랙(23)에 치합되어 반시계 방향으로 회전하게 되고, 상기 랙 부재(21)가 상승하는 경우에는 상기 피니언(25)이 제2랙(24)에 치합되어 반시계 방향으로 회전하게 된다. The rack member 21 of the power converting mechanism 20 also moves in the vertical direction and the pair of racks 23 forming the rack member 21 24 are engaged with any one of the pair of racks 23, 24 so that the pinions 25 are rotated. That is, when the rack member 21 is lowered, the pinion 25 is engaged with the first rack 23 to rotate in the counterclockwise direction. When the rack member 21 is lifted, the pinion 25 25 are engaged with the second rack 24 and rotate in the counterclockwise direction.

이때, 복수 개의 부유체(10)에 연결된 동력변환기구(20)의 랙 부재(21)는 그 승하강 방향 및 승하강 위치가 서로 상이하므로, 각 동력변환기구(20)에 구비된 복수 개의 피니언(25)은 구동축(31)으로 연결되어 휴지 상태 없이 연속적으로 회전운동하게 한다. 그리고, 병렬 배치된 상기 구동축(31)의 회전력은 각 구동축(31)에 베벨기어 쌍(37)으로 연결된 전달축(35)으로 전달되고, 상기 전달축(35)에 베벨기어 쌍(37)으로 연결된 종동축(33)을 거쳐 발전부(40)의 축에 전달된다. 이에 따라 상기 발전부(40)에서 연속적인 발전이 이루어진다. Since the rack member 21 of the power converting mechanism 20 connected to the plurality of float 10 is different in the ascending / descending direction and the ascending / descending position, a plurality of pinions (25) is connected to the drive shaft (31) so as to continuously rotate without hibernation. The rotational force of the drive shaft 31 disposed in parallel is transmitted to the transmission shaft 35 connected to each drive shaft 31 by a pair of bevel gears 37 and is transmitted to the transmission shaft 35 by a pair of bevel gears 37 And is transmitted to the shaft of the power generation section 40 via the associated driven shaft 33. Thus, the power generation unit 40 continuously generates electricity.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations of the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the invention. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.

1...해양구조물
2...가이드 부재
2'...가이드 홈
2"...가이드부
3...테두리
4...지주
5....발전부 지지대
10...부유체
20...동력변환기구
21...랙 부재
23...제1랙
23a...이빨부
23b...이축
23c...이축받이
23d...이뿌리부
23e...상향선회스토퍼
23f...하향선회스토퍼
23g...자석
24...제2랙
24a...이빨부
24b...이축
24c...이축받이
24d...이뿌리부
24e...하향선회스토퍼
24f...상향선회스토퍼
23g...자석
25...피니언
30....동력전달부
31...구동축
32...구동축 지지 브래킷
32'...베어링
33...종동축
34...종동축 지지 브래킷
34'...베어링
35...전달축
36...전달축 지지 브래킷
36'...베어링
37...베벨기어 쌍
40...발전부1 ... Offshore structures
2 ... guide member
2 '... guide groove
2 "... guide portion
3 ... border
4 ... holding
5 .... generator support
10 ... float
20 ... power conversion mechanism
21 ... rack member
23 ... first rack
23a ... tooth portion
23b ... biaxial
23c ... Axis receiver
23d ... Ipuribu
23e ... Upward turning stopper
23f ... Downward turning stopper
23g ... magnets
24 ... second rack
24a ... tooth portion
24b ... binocular
24c ... Axis receiver
24d ... Ipuribu
24e ... Downward turning stopper
24f ... upward turning stopper
23g ... magnets
25 ... pinion
30 .... Power transmission unit
31 ... drive shaft
32 ... drive shaft support bracket
32 '... bearing
33 ... slave shaft
34 ... vertical coaxial support bracket
34 '... bearing
35 ... transmission shaft
36 ... transmission shaft support bracket
36 '... bearing
37 ... Bevel Gear Pair
40 ... power generation section

Claims (5)

해양구조물(1)에 설치되는 수면 파력발전장치로서,
해수면에 격자패턴으로 배열되며 파도에 의해 각각 독립적으로 승강되는 복수개의 부유체(10)와;
상기 부유체(10)의 저부에 연결되는 랙 부재(21) 및 이에 치합되는 피니언(25)으로 이루어지며, 바닷속에 설치되는 복수개의 동력변환기구(20)와;
상기 해양구조물(1)의 일측에 설치되며 회전력을 이용하여 전기를 생산하는 발전부(40)와;
각 동력변환기구(20)에 구비된 피니언(25)의 회전운동을 하나의 회전운동으로 집합시켜 상기 발전부(40)로 전달하는 동력전달부(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수면 파력발전장치.A surface wave power generator installed in an offshore structure (1)
A plurality of float (10) arranged in a lattice pattern on the sea surface and being independently lifted by waves;
A plurality of power converting mechanisms (20) formed of a rack member (21) connected to the bottom of the float (10) and a pinion (25)
A power generating unit 40 installed at one side of the offshore structure 1 and generating electricity using rotational force;
And a power transmission unit (30) for collecting the rotational motion of the pinion (25) provided in each power converting mechanism (20) into one rotational motion and transmitting the rotational motion to the power generating unit (40) Generator. 제1항에 있어서,
상기 해양구조물(1)은 상기 동력변환기구(20)가 삽입되는 가이드 홈(2')이 형성되어 상기 동력변환기구(20)의 상하 운동을 안내하는 가이드 부재(2)와, 상기 가이드 부재(20)를 감싸는 장방형 구조로 이루어지며 상기 가이드 부재(2)가 고정되는 테두리 부재(3)와, 상기 테두리 부재(3)의 모서리에 각각 배치되어 상기 테두리 부재(3)를 지지하는 지주(4)와, 상기 테두리 부재(3)의 일측 모서리에 지주(4)와 나란하게 배치되며 상부에 배치된 상기 발전부(40)를 지지하는 발전부 지지대(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수면 파력발전장치.The method according to claim 1,
The marine structure 1 includes a guide member 2 formed with a guide groove 2 'into which the power conversion mechanism 20 is inserted and guiding up and down movement of the power conversion mechanism 20, And a support member 4 disposed on the edge of the frame member 3 and supporting the frame member 3, And a power generator supporter (5) arranged at one side edge of the frame member (3) and arranged in parallel to the struts (4) and supporting the power generator part (40) disposed thereon. Device. 제2항에 있어서,
상기 동력전달부(30)는 상기 해양구조물(1)의 길이 방향을 따라 배치되며 상기 동력변환기구(20)의 피니언(25)이 연결되는 복수 개의 구동축(31)과, 상기 가이드 부재(2)의 저면에 고정되며 상기 구동축(31)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(32')이 구비된 복수 개의 구동축 지지 브래킷(32)과, 상기 발전부(40)의 입력축에 연결되도록 상기 발전부 지지대(5)에 나란하게 배치되는 종동축(33)과, 상기 발전부 지지대(5)의 상부에 설치되며 상기 종동축(33)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(34')이 구비된 한 쌍의 종동축 지지 브래킷(34)과, 상기 해양구조물(1)의 폭 방향을 따라 배치되며 상기 구동축(31)의 회전운동을 상기 종동축(33)으로 전달하는 전달축(35)과, 상기 가이드 부재(2)의 저면에 고정되며 상기 전달축(35)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(36')이 구비된 전달축 브래킷(36)과, 상기 구동축(31)과 전달축(35) 사이 및 상기 전달축(35)과 종동축(33) 사이에 각각 설치되어 동력을 전달하는 베벨기어 쌍(37)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수면 파력발전장치.3. The method of claim 2,
The power transmission unit 30 includes a plurality of drive shafts 31 disposed along the longitudinal direction of the offshore structure 1 and to which the pinions 25 of the power conversion mechanism 20 are connected, A plurality of driving shaft support brackets 32 fixed to a bottom surface of the power generating unit 40 and having a bearing 32 'for rotatably supporting the driving shaft 31; And a bearing 34 'provided at the upper portion of the power generator support 5 and rotatably supporting the driven shaft 33. The pair of bearings 34' A coaxial support bracket 34 and a transmission shaft 35 disposed along the width direction of the offshore structure 1 for transmitting rotation of the drive shaft 31 to the driven shaft 33, 2, a bearing 36 'fixed to the bottom surface of the transmission shaft 35 and rotatably supporting the transmission shaft 35 And a pair of bevel gears 37 disposed between the drive shaft 31 and the transmission shaft 35 and between the transmission shaft 35 and the driven shaft 33 to transmit power, Wherein the water surface power generation device comprises: 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 동력변환기구(20)는 상단부가 상기 부유체(10)에 연결되고 일정 간격으로 이격됨과 아울러 나사산 부분이 마주보게 배치되는 한 쌍의 랙(23)(24)을 포함하는 랙 부재(21)와, 상기 랙(23)(24) 사이에 배치되어 상기 랙 부재(21)를 구성하는 한 쌍의 랙(23)(24) 중 어느 하나에 치합되는 피니언(25)을 포함하고,
상기 랙 부재(21) 중 제1랙(23)은 하향 이동시에만 상기 피니언(25)에 치합되어 상기 피니언(25)을 회전시키고, 제2랙(24)은 상향 이동시에만 상기 피니언(25)에 치합되어 상기 피니언(25)을 회전시키도록 구성되되, 상기 피니언(25)은 시계 방향 또는 반시계 방향 중 어느 일방향으로만 회전되도록 하는 것을 특징으로 하는 수면 파력발전장치. 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The power conversion mechanism 20 includes a rack member 21 including a pair of racks 23 and 24 whose upper ends are connected to the float 10 and are spaced apart from each other at regular intervals, And a pinion 25 disposed between the racks 23 and 24 and engaged with any one of a pair of racks 23 and 24 constituting the rack member 21,
The first rack 23 of the rack member 21 engages with the pinion 25 only when the rack member 21 moves downward to rotate the pinion 25 and the second rack 24 rotates only on the pinion 25 And the pinion (25) is rotated so that the pinion (25) is rotated only in one of clockwise and counterclockwise directions. 제4항에 있어서,
상기 제1랙(23)은 선단부가 상기 피니언(25)에 결합되는 나사산을 형성하고 후단부 양측에 각각 이축(23b)이 돌출 형성되며 아래쪽으로 경사지게 배치되는 복수 개의 이빨부(23a)와, 상기 이축(23b)을 회전 가능하게 지지하는 이축받이(23c)와, 상기 이빨부(23a)가 수용되도록 상기 이축받이(23c)에 형성되는 복수 개의 이뿌리부(23d)와, 상기 이빨부(23a)가 일정 각도 이상으로 상향 회전하지 않도록 상기 이뿌리부(23d)의 상측에서 각각 전면으로 돌출 형성되어 상기 이빨부(23a) 후단이 접촉되는 상향선회스토퍼(23e)와, 상기 이빨부(23a)의 후단측에 각각 배치되어 상기 이빨부(23a)의 하향 선회시 상기 이뿌리부(23d)에서 상향선회스토퍼(23e) 방향으로 이동하여 상기 이빨부(23a)가 이뿌리부(23d)에 수용되도록 하고 상기 이빨부(23a)의 상향 선회시에는 이뿌리부(23d) 방향으로 이동하여 상기 이빨부(23a)의 하향선회를 제한하는 봉 형상의 하향선회스토퍼(23f)와, 상기 이뿌리부(23d)의 상단측에 설치되며 상기 이빨부(23a)의 상향 선회시 하향선회스토퍼(23f)를 자력으로 끌어내려 고정함으로써 상기 이빨부(23a)가 하향 회전하지 않도록 고정하는 복수개의 자석(23g)을 포함하고,
상기 제2랙(24)은 선단부가 상기 피니언(25)에 결합되는 나사산을 형성하고 후단부 양측에 각각 이축(24b)이 돌출 형성되며 위쪽으로 경사지게 배치되는 복수 개의 이빨부(24a)와, 상기 이축(24b)을 회전 가능하게 지지하는 이축받이(24c)와, 상기 이빨부(23a)가 수용되도록 상기 이축받이(24c)에 형성되는 복수 개의 이뿌리부(24d)와, 상기 이빨부(24a)가 일정 각도 이상으로 하향 회전하지 않도록 상기 이뿌리부(24d)의 하측에서 각각 전면으로 돌출 형성되어 상기 이빨부(24a) 후단이 접촉되는 하향선회스토퍼(24e)와, 상기 이빨부(24a)의 후단측에 각각 배치되어 상기 이빨부(24a)의 상향 선회시 상기 이뿌리부(24d)에서 하향선회스토퍼(24e) 방향으로 이동하여 상기 이빨부(24a)가 이뿌리부(24d)에 수용되도록 하고 상기 이빨부(24a)의 하향 선회시에는 이뿌리부(24d) 방향으로 이동하여 상기 이빨부(24a)의 상향선회를 제한하는 봉 형상의 상향선회스토퍼(24f)와, 상기 이뿌리부(24d)의 하단측에 설치되며 상기 이빨부(24a)의 하향 선회시 상향선회스토퍼(24f)를 자력으로 끌어올려 고정함으로써 상기 이빨부(24a)가 상향 회전하지 않도록 고정하는 복수개의 자석(24g)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수면 파력발전장치.5. The method of claim 4,
The first rack 23 has a plurality of tooth portions 23a formed at both ends of the rear end of the first rack 23 and protruding from the rear end of the first rack 23 and inclined downward, A plurality of spur portions 23d formed on the sphygmomanometer 23c to receive the teeth 23a and a plurality of teeth 23a formed on the sphygmomanometer 23c so as to receive the teeth 23a, An upward turn stopper 23e protruding from the upper side of the root portion 23d so as not to rotate upward beyond a predetermined angle and contacting the rear end of the tooth portion 23a, And is moved in the direction of the upward turn stopper 23e from the root portion 23d when the teeth portion 23a is turned downward so that the teeth portion 23a is received in the root portion 23d, In the upward turning of the portion 23a, in the direction of the root portion 23d A downward turning stopper 23f of a bar shape which moves downward to limit the downward turning of the teeth 23a and a downward turning stopper 23f which is provided on the upper end of the root portion 23d and which is provided on the downward turning stopper 23a when the tooth portion 23a is turned upward, And a plurality of magnets (23g) for fixing the tooth portion (23a) so as to prevent the tooth portion (23a) from rotating downward,
The second rack 24 includes a plurality of tooth portions 24a formed at both ends of the rear end of the second rack 24 so as to be coupled to the pinion 25 and each having a second shaft 24b protruding therefrom, A plurality of thread portions 24d formed on the axis receiver 24c to receive the teeth portion 23a and a plurality of teeth 24a formed on the axis portion 24c so as to receive the teeth portion 23a, A downward turning stopper 24e protruding from the lower side of the root portion 24d so as not to rotate downward beyond a predetermined angle so that the rear end of the tooth portion 24a is in contact with the rear end of the tooth portion 24a, And is moved in the direction of the downward turning stopper 24e from the root portion 24d when the tooth portion 24a is turned upward so that the tooth portion 24a is received in the root portion 24d, In the downward turning of the portion 24a, An upward upward turning stopper 24f for restricting upward rotation of the tooth portion 24a in response to the rotation of the tooth portion 24a and an upward upward turning stopper 24f provided on the lower end side of the root portion 24d, And a plurality of magnets (24g) for lifting and fixing the rotor (24f) by magnetic force to fix the teeth (24a) so as not to rotate upward.
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