WO2010076962A2 - 파력 발전기 - Google Patents

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  • first buoyancy weight 131 horizontal portion
  • the second buoyancy device 120 since the second buoyancy device 120 has the same structure as the first buoyancy device 110, repeated description thereof will be omitted.
  • first amplification means 140 is installed between the first buoyancy device 110 and the rotary gear 180 of the rotary gear 180 to rotate in conjunction with the first buoyancy cylinder 111 The angle of rotation will be amplified.

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Abstract

본 발명은 파력 발전기에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 회전핀을 중심으로 그 양측에 부력통과 무게추를 설치하여 무게추가 하강하는 위치에너지 및 파도에 의한 파력을 회전력으로 전환하는 회전기어를 통해 발전기를 회전시켜 발전출력을 향상시킴은 물론 부력통이 상승할 때 무게저항이 최소화되어 파력의 손실이 적고 부력통을 대형으로 제작하여도 발전이 가능하며, 아울러 상기 부력통과 회전기어의 사이에는 부력통에 연동하여 회전하는 회전기어의 회전각을 증폭할 수 있도록 증폭수단을 설치하여 작은 파도에 의해 부력통의 움직임이 작은 경우에도 회전기어의 회전량을 증가시켜 높은효율로 발전출력을 얻을 수 있는 파력 발전기에 관한 것이다. 이에 본 발명은, 해상에 설치되는 제1지지프레임(101)과, 상기 제1지지프레임(101)에 회전핀(113)을 통해 회전가능하게 설치되되, 상기 회전핀(113)을 중심으로 일측에는 해수면에 위치하는 제1부력통(111)이 설치되고 반대편에는 제1무게추(112)가 설치된 제1부력장치(110)와, 상기 제1부력장치(110)의 상부에 위치하여 상기 제1지지프레임(101)에 회전가능하게 설치됨과 아울러 진행하는 파도에 의해 상기 제1부력장치(110)와 연동하면서 회전작동하여 상기 제1무게추(112)의 위치에너지와 파력을 회전력으로 전환하는 회전기어(180)와, 상기 회전기어(180)의 회전력을 이용하여 전기를 발생하는 발전수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

파력 발전기
본 발명은 파력 발전기에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 회전핀을 중심으로 그 양측에 부력통과 무게추를 설치하여 무게추가 하강하는 위치에너지 및 파도에 의한 파력을 회전력으로 전환하는 회전기어를 통해 발전기를 회전시켜 발전출력을 향상시킴은 물론 부력통이 상승할 때 무게저항이 최소화 되어 파력의 손실이 적고 부력통을 대형으로 제작하여도 발전이 가능하며,
아울러 상기 부력통과 회전기어의 사이에는 부력통에 연동하여 회전하는 회전기어의 회전각을 증폭할 수 있도록 증폭수단을 설치하여 작은 파도에 의해 부력통의 움직임이 작은 경우에도 회전기어의 회전량을 증가시켜 높은효율로 발전출력을 얻을 수 있는 파력 발전기에 관한 것이다.
자연적으로 발생되는 파도의 힘을 이용하여 발전하는 파력 발전기는 현재에도 지속적인 연구 및 개발이 되고 있다.
도 1은 종래의 파력 발전기를 나타내는 개략도로써, 파도가 부력통(1)에 접근하여 부력통(1)을 상승 시키면, 부력통(1)에 부착된 기어(2)가 위로 올라 가면서 발전기(3)를 회전시키고, 파도가 부력통(1)을 지나가면 부력통(2)은 자체 무게로 하강하면서 발전기(3)를 다시 회전 시킨다.
이때, 부력통(2)이 상하로 진동하는 진동폭이 크면 발전기(3)의 회전수가 많아져 출력이 많아지고, 진동폭이 작으면 출력도 적다.
또한, 상기 부력통(2)은 파도에 의해 상승하지만 하강은 자체 무게로 하기 때문에 일정이상의 무게를 가져야 발전기(3)를 회전시키면서 하강할 수 있게 된다.
그러나, 상기 부력통(2)이 가진 무게는 부력통(2)이 파도에 의해 상승 할 때는 파도의 힘에 저항력으로 작용해 발전 출력을 감소시키게 된다(상승폭이 적다)
즉, 상기 부력통(2)을 가볍게하면 상승하는 높이는 높아지나 하강하는 힘이 약해지고, 부력통(2)을 무겁게하면 하강하는 힘은 커지나 상승하는 높이가 적어 부력통(2)이 진동하는 폭이 작아지게 되어 발전 출력이 저하되는 문제가 있다.
한편, 도 2와 같이 부력통(1)을 대형으로 만들어 부력통(1)이 파도와 접촉하는 면을 많게하여도 파도가 부력통(1)의 선단부에서 후단부까지 통과할 때, 부력통(1)의 위치 변화가 생기지 않아 발전기는 회전하지 않게 되는 문제가 있다.
즉, 부력통(1)을 대형으로 만들어도 진동 횟수가 많아지지 않아 발전출력이 향상되지 않는다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 회전핀을 중심으로 그 양측에 부력통과 무게추를 설치하여 무게추가 하강하는 위치에너지 및 파도에 의한 파력을 회전력으로 전환하는 회전기어를 통해 발전기를 회전시켜 발전출력을 향상시킴은 물론 부력통이 상승할 때 무게저항이 최소화 되어 파력의 손실이 적고 부력통을 대형으로 제작하여도 발전이 가능하며,
아울러 상기 부력통과 회전기어의 사이에는 부력통에 연동하여 회전하는 회전기어의 회전각을 증폭할 수 있도록 증폭수단을 설치하여 작은 파도에 의해 부력통의 움직임이 작은 경우에도 회전기어의 회전량을 증가시켜 높은효율로 발전출력을 얻을 수 있는 파력 발전기를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 해상에 설치되는 제1지지프레임과, 상기 제1지지프레임에 회전핀을 통해 회전가능하게 설치되되, 상기 회전핀을 중심으로 일측에는 해수면에 위치하는 제1부력통이 설치되고
반대편에는 제1무게추가 설치된 제1부력장치와, 상기 제1부력장치의 상부에 위치하여 상기 제1지지프레임에 회전가능하게 설치됨과 아울러 진행하는 파도에 의해 상기 제1부력장치와 연동하면서 회전작동하여 상기 제1무게추의 위치에너지와 파력을 회전력으로 전환하는 회전기어와, 상기 회전기어의 회전력을 이용하여 전기를 발생하는 발전수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 회전핀을 중심으로 그 양측에 부력통과 무게추를 설치하여 무게추가 하강하는 위치에너지 및 파도에 의한 파력을 회전력으로 전환하는 회전기어를 통해 발전기를 회전시켜 발전출력을 향상시킴은 물론 부력통이 상승할 때 무게저항이 최소화 되어 파력의 손실이 적고 부력통을 대형으로 제작하여도 발전이 가능하다.
또한, 상기 부력통과 회전기어의 사이에는 부력통에 연동하여 회전하는 회전기어의 회전각을 증폭할 수 있도록 증폭수단을 설치함으로써, 작은 파도에 의해 부력통의 움직임이 작은 경우에도 회전기어의 회전량을 증가시켜 높은효율로 발전출력을 얻을수 있다.
도 1은 종래의 파력 발전기를 나타내는 개략도,
도 2는 도 1의 부력통이 대형인 경우를 나타내는 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 파력 발전기를 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 파력 발전기를 나타내는 정면도,
도 5 내지 도 8은 파도의 위치에 따른 파력 발전기의 작동상태를 나타내는 정면도,
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 파력 발전기의 다양한 실시예를 나타내는 정면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>
100: 파력 발전기 101: 제1지지프레임
102: 제2지지프레임 110: 제1부력장치
111: 제1부력통 112: 제1무게추
120: 제2부력장치 121: 제2부력통
122: 제2무게추
130: 제1부력무게추 131: 수평부
132: 수직부 140: 제1증폭수단
141,151: 각도조절밀대 145,155: 수직밀대
150: 제2증폭수단 153: 유도막대
160: 제2부력무게추 170: 중간밀대
180: 회전기어 190: 발전기
191: 발전기어
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
종래에 있어서와 동일한 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 파력 발전기를 나타내는 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 파력 발전기를 나타내는 정면도이며,
도 5 내지 도 8은 파도의 위치에 따른 파력 발전기의 작동상태를 나타내는 정면도이고,
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 파력 발전기의 다양한 실시예를 나타내는 정면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 파력 발전기(100)는 해저나 해수면위 해상 구조물(미도시)에 고정되게 구비된 제1,2지지프레임(101)(102)에 설치되며, 이때 상기 제1,2지지프레임(101)(102)은 상하로 이동이 가능하여 해수면의 상하 이동에 따라 파력 발전기(100)를 상하로 이동시킬 수 있도록 되어 있다.
상기 파력 발전기(100)는 제1,2부력장치(110)(120)와, 제1,2부력무게추(130)(160)와, 회전기어(180)와, 제1,2증폭수단(140)(150)과, 발전수단으로 구성된다.
먼저, 상기 제1지지프레임(101)은 상호 일정간격 이격되어 한 쌍이 설치된다.
상기 제1부력장치(110)는 상기 한 쌍의 제1지지프레임(101) 사이에 회전핀(113)을 통해 회전가능하게 설치되되, 상기 회전핀(113)을 중심으로 일측에는 해수면에 위치하는 제1부력통(111)이 설치되고, 반대편에는 제1무게추(112)가 설치된다.
이때, 상기 제1부력통(111)과 제1무게추(112)는 각각 일측에 연장된 연결바(114)를 통해 일체로 구성되며, 상기 연결바(114)를 통해 상기 회전핀(113)에 회전가능하게 설치된다.
아울러, 상기 제1부력통(111)이 해수면에 수평일 때, 상기 제1무게추(112)는 해수면으로부터 일정높이 이격된 위치에 설치되어 위치에너지를 갖는다. 즉, 상기 제1부력통(111)과 제1무게추(112)는 상기 회전핀(113)을 중심으로 일정각도 경사지게 구성된다.
따라서, 상기 제1부력통(111)이 진행하는 파도에 의해 상승하면 상기 제1무게추(112)는 하강하게 되며, 이때, 상기 제1부력통(111)이 상승할 때 받는 무게저항
즉, 상기 제1부력통(111)의 상부에 설치된 회전기어(180)가 누르는 힘은 상기 제1무게추(112)가 하강하는 힘에 의해 거의 상쇄되므로 상기 제1부력통(111)이 상승할 때 무게저항이 최소화 된다.
여기서, 상기 제1무게추(112)와 회전기어(180)의 무게는 동일하거나 비슷하며, 이때 상기 제1부력통(111)의 무게가 있으므로 파도가 접근하기 전에는 상기 제1부력통(111)은 자체 무체와 회전기어(180)의 무게에 의해 해수면에서 대기하게 된다.
한편, 상기 제1부력통(111)의 무게는 상기 제1무게추(112)의 무게보다 가겹게 되어 있다.
그리고, 상기 제2부력장치(120)는 파도 진행방향으로 상기 제1부력장치(110)의 후방측 일정거리에 설치되어 제1부력장치(110)와 연동하면서 일측방향(제2부력장치(120)를 향하는 방향)으로 회전하는 회전기어(180)를 반대방향(제1부력장치(110)를 향하는 방향)으로 회전시키게 된다.
이러한 상기 제2부력장치(120)는 상기 제1부력장치(110)와 동일한 구조로 이루어지는데,
즉, 상기 제2부력장치(120)는 상기 제1부력장치(110)가 설치된 제1지지프레임(101)으로부터 일정거리 이격된 제2지지프레임(102)상에 회전핀을 통해 회전가능하게 설치되되, 상기 회전핀을 중심으로 일측에는 해수면에 위치하는 제2부력통(121)이 설치되고 반대편에는 제2무게추(122)가 설치된다.
한편, 상기 제2부력장치(120)는 제1부력장치(110)와 동일일 구조로 이루어지므로 반복되는 설명은 생략한다.
그리고, 상기 제1부력무게추(130)는 상기 제1부력장치(110)와 상기 회전기어(180)의 사이에 설치됨과 아울러 파도에 의한 제1부력통(111)의 상승으로 인해 제1무게추(112)의 하강시 상기 하강한 제1무게추(112)를 파도가 지나간 후에 다시 상승시켜 위치에너지를 만들게 된다.
이러한 제1부력무게추(130)는 상기 제1지지프레임(101)에 일단부가 회전가능하게 결합됨과 아울러 상기 제1부력통(111)의 상측으로 일정간격 이격되게 설치된 수평부(131)와, 상기 수평부(131)의 양단부에 상기 제1부력통(111)의 양단부와 간섭되지 않으면서 하단부가 해수면에 위치하도록 하측방향으로 연장형성된 수직부(132)로 이루어진다.
즉, 상기 제1부력무게추(130)는 상기 수직부(132)에 의한 부력으로 상기 수평부(131)가 제1부력통(111)의 상측으로 일정간격 이격된 상태를 유지하므로 제1부력통(111)에 무게저항을 주지 않는다.
이때, 진행하는 파도가 제1부력통(111)을 상승시키면서 계속 전진하는 과정에서 제1부력무게추(130)가 있는 위치까지 도달하게 되면(회전기어(180)가 대략 45도 회전한 시점) 상기 제1부력통(111)과 제1부력무게추(130)가 동시에 상승하게 된다. 아울러, 상기 회전기어(180)의 경우 45도 회전한 상태이므로 제1부력통(111)으로 무게저항을 주지 않는다.
여기서, 진행하는 파도가 제1부력무게추(130)를 완전히 지나간 후에는 상기 제1무게추(112)의 무게 보다 상기 제1부력무게추(130) 및 제1부력통(111)의 무게가 좀더 무거우므로 상기 제1부력무게추(130) 및 제1부력통(111)은 하강하고, 제1무게추(112)는 상승하게 된다.
이때, 상기 제1부력무게추(130)는 수직부(132)의 하단부가 해수면까지 하강하지만 상기 제1부력통(111)은 해수면까지 하강하지 못하고 제1부력무게추(130)의 수평부(131) 하측에 멈춰있게 된다.
상기 제1부력무게추(130)의 수평부(131) 하측에 멈춰있는 제1부력통(111)은 상기 회전기어(180)가 다시 제1부력장치(110)쪽으로 회전하여 제1부력통(111)을 누를 때 해수면까지 하강하게 되는 것이다.
그리고, 상기 제2부력무게추(160)는 상기 제2부력장치(120)와 상기 회전기어(180)의 사이에 위치하면서 상기 제2지지프레임(102)에 일단부가 회전가능하게 결합되는 것을 제외 하고는 상기 제1부력무게추(130)와 동일한 구조 및 작용을 하므로 반복되는 설명은 생략한다.
그리고, 상기 회전기어(180)는 상기 제1부력장치(110)의 상부에 위치하여 상기 제1지지프레임(101)에 회전핀을 통해 회전가능하게 설치됨과 아울러 진행하는 파도에 의해 상기 제1부력장치(110)와 연동하면서 회전작동하여 상기 제1무게추(112)의 위치에너지와 파력을 회전력으로 전환하게 된다.
상기 회전기어(180)는 부채꼴 형태로 형성되고 부채꼴의 각은 90도 인 것이 바람직하다.
이러한 상기 회전기어(180)는 90도로 결합된 두 지지대(181)의 꼭짓점 부분이 상기 제1지지프레임(101)에 회전핀으로 회전가능하게 결합되며, 상기 두 지지대(181)의 끝단부에는 호형태의 기어부(182)가 형성된다.
상기 회전기어(180)는 파도가 접근하기전에는 상기 제1지지프레임(101)을 기준으로 제1부력통(111)쪽으로 넘어온 상태가 되므로 상기 제1부력통(111)에 무게저항을 주게 된다.
이때, 상기 두 지지대(181) 중 하나의 지지대는 제1지지프레임(101)와 함께 수직상태가 되고 다른 하나의 지지대는 수평상태가 된다.
상기 회전기어(180)의 무게는 파도의 접근으로 제1부력통(111)이 상승하기 시작할 때 아래에서 설명할 제2부력장치(120)쪽으로 회전하게 되는데, 이때 상기 회전기어(180)가 제2부력장치(120)쪽으로 회전하기 시작하면 상기 제1무게추(112)와 회전기어(180)의 무게 균형이 깨지게 된다.
즉, 상기 회전기어(180)가 일정각도 이상 회전한 상태에서는 상기 제1무게추(112)의 위치에너지(회전력)가 제1부력통(111)과 회전기어(180)의 무게(정지력) 보다 커지게 된다.
따라서, 파도의 힘(파력)과 제1무게추(112)의 위치에너지가 회전기어(180)를 회전시켜 발전에 필요한 회전력을 만들게 된다.
그리고, 상기 발전수단은 상기 제1지지프레임(101)에 고정설치되는 발전기(190)와, 상기 제1지지프레임(101)에 회전가능하게 설치되어 상기 회전기어(180)의 회전력을 발전기에 전달하는 발전기어(191)로 이루어진다.
한편, 상기 회전기어(180)의 회전력으로 발전기(190)를 회전시켜 전기를 출력하는 경우 외에도 상기 회전기어(180)의 회전력을 이용하여 유압실린더(미도시)를 작동시키거나 공기를 압축시키는 용도 등 다양한 용도로 활용할 수 있다.
그리고, 상기 제1증폭수단(140)은 상기 제1부력장치(110)와 상기 회전기어(180)의 사이에 설치되어 상기 제1부력통(111)에 연동하여 회전하는 회전기어(180)의 회전각을 증폭하게 된다.
상기 제1증폭수단(140)은, 상기 제1부력통(111)의 상단에 수직방향으로 결합됨과 아울러 상단에는 롤러(146)가 설치된 일정길이의 수직밀대(145)와, 일단부가 상기 제1지지프레임(101)에 회전가능하게 결합됨과 아울러 적어도 상기 수직밀대(145)의 롤러(146)가 슬라이딩 접촉하는 밑면부(141a) 및 상기 밑면부(141a)와 일정각도 경사지게 형성되고 그 상단에는 상기 회전기어(180)와 슬라이이딩 접촉하는 롤러(142)가 구비된 경사면부(141b)를 갖는 각도조절밀대(141)로 이루어진다.
상기 각도조절밀대(141)는 삼각형 형태로 형성되는 것이 바람직하지만, 적어도 일정각도를 갖는 밑면부(141a)와 경사면부(141b)를 구비한다면 다양한 형상도 가능하다.
이때, 각도조절밀대(141)는 상기 밑면부(141a)와 경사면부(141b)가 만나는 꼭짓점 부분이 상기 제1지지프레임(101)에 회전핀으로 회전가능하게 결합된다.
한편, 상기 각도조절밀대(141)의 회전중심은 상기 회전기어(180)의 회전중심과 동일 수직선상에 위치하고, 상기 제1부력장치(110)의 회전중심은 상기 각도조절밀대(141)의 회전중심과 동일 수직선상에 위치하거나 전방측으로 일정간격 편심되게 위치할 수 있다.
일예로, 상기 제1부력통(111)이 45도 회전하면 일체로 구비된 수직밀대(145)가 상기 각도조절밀대(141)를 회전시키게 되고, 상기 각도조절밀대(141)는 상기 회전기어(180)를 회전시키게 되는데, 이때 제1부력통(111)의 회전각도가 증가 할수록 수직밀대(145)가 각도조절밀대(141)를 미는 지점이 각도조절밀대(141)의 회전중심과 가까워지게 됨과 아울러 상기 각도조절밀대(141)의 밑면부(141a)와 경사면부(141b)의 사이각(45도)의 작용으로 상기 회전기어(180)는 90도 회전하게 된다.
즉, 제1부력통(111)의 회전각도 보다 회전기어(180)의 회전각도가 커지게 되는 것이다.
따라서, 작은 파도에 의해 제1부력통(111)의 움직임(상하 진동폭)이 작은 경우에도 회전기어(180)의 회전량이 증폭되므로 높은효율로 발전출력을 얻을 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 각도조절밀대(141)를 상기 제1지지프레임(101)상에 수직방향으로 상호 일정간격 이격하여 복수개를 설치하고, 각도조절밀대(141)의 밑면부(141a)와 경사면부(141b)의 사이각(θ)을 조절하면 상기 제1부력통(111)의 회전각에 따른 회전기어(180)의 회전각을 원하는 대로 증폭할 수 있다.
즉, 상기 각도조절밀대(141)의 개수는 필요한 만큼 설치하고 상기 각도조절밀대(141)의 사이각(θ)은 회전기어(180)가 90도 회전 할 수 있을 만큼 설정하면 된다.
일예로, 상기 제1지지프레임(101)상에 각도조절밀대(141)를 2개 설치하고 각도조절밀대(141)의 밑면부(141a)와 경사면부(141b)의 사이각(θ)을 각각 45도로 설정하면,
즉 각도조절밀대(141)의 사이각(θ) 합이 총 90도가 되게 하면, 상기 제1부력통(111)이 대략 30도 정도 상승하면 회전기어(180)는 90도 회전하게 되므로 파도에 의한 제1부력통(111)의 진동폭이 작아도 회전기어(180)를 90도 회전시킬 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 제1부력장치(110) 및 제1증폭수단(140)을 통해 상기 회전기어(180)가 제2부력장치(120)쪽으로 90도 회전한 후에는 상기 제2부력장치(120) 및 제2증폭수단(150)을 통해 다시 상기 회전기어(180)가 제1부력장치(110)쪽으로 90도 회전하게 된다.
상기 제2증폭수단(150)은 상기 제2부력장치(120)와 상기 회전기어(180)의 사이에 설치되어 상기 제2부력통(121)에 연동하여 회전하는 회전기어(180)의 회전각을 증폭하게 된다.
상기 제2증폭수단(150)은, 상기 제2부력통(121)의 상단에 수직방향으로 결합됨과 아울러 상단에는 롤러(156)가 설치된 일정길이의 수직밀대(155)와, 일단부가 상기 제2지지프레임(102)에 회전가능하게 결합됨과 아울러 적어도 상기 수직밀대(155)의 롤러(156)가 슬라이딩 접촉하는 밑면부(170a) 및 상기 밑면부(170a)와 일정각도 경사지게 형성되고 그 상단에는 롤러(171)가 구비된 경사면부(170b)를 갖는 중간밀대(170)와, 일단부가 상기 제1지지프레임(101)에 회전가능하게 결합됨과 아울러 적어도 상기 중간밀대(170)의 롤러(171)가 슬라이딩 접촉하는 밑면부(151a) 및 상기 밑면부(151a)와 일정각도 경사지게 형성되고 그 상단에는 상기 회전기어(180)와 슬라이이딩 접촉하는 롤러(152)가 구비된 경사면부(151b)를 갖는 각도조절밀대(151)로 이루어진다.
또한, 상기 각도조절밀대(151)의 밀면부(151a)에는 상기 중간밀대(170)측 방향으로 경사진 유도막대(153)가 형성된다.
즉, 상기 제2증폭수단(150)은 상기 제1지지프레임(101)을 기준으로 상기 제1증폭수단(140)과 대칭되게 설치됨과 동시에 동일한 구조로 되어 있다.
다만, 제2부력장치(120)와 제2증폭수단(150)의 사이에 제2부력통(121)의 회전방향과 반대방향으로 제2증폭수단(150)을 회전시킬수 있도록 상기 중간밀대(170)와 유도막대(153)가 추가된 것이다.
따라서, 상기 제2증폭수단(150)의 구성 중 상기 제1증폭수단(140)과 동일한 구성에 대한 설명은 생략하고, 상기 중간밀대(170)와 유도막대(153)에 대한 설명만 하기로 한다.
상기 중간밀대(170)는 상기 각도조절밀대(141)(151)와 유사한 삼각형태로 되어 있으며, 상기 밑면부(170a)와 경사면부(170b)가 만나는 꼭짓점 부분이 상기 제2지지프레임(102)에 회전핀으로 회전가능하게 결합된다.
또한, 상기 제2부력통(121)이 상승할 때 상기 중간밀대(170)가 회전하면서 각도조절밀대(151)를 밀어 올려 회전시키게 되는데, 이때 중간밀대(170)의 회전방향과 각도조절밀대(151)의 회전방향이 반대이기 때문에 유도막대(153)가 없으면 중간밀대(170)는 회전기어(180)를 90도까지 회전시키기도 전에 각도조절밀대(151)로부터 분리되어 버린다.
이처럼 상기 유도막대(153)는 상기 중간밀대(170)가 회전방향이 반대인 각도조절밀대(151)를 밀어서 회전시킬 때 중간밀대(170)를 가이드하여 중간밀대(170)가 각도조절밀대(151)로부터 분리되지 않도록 하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 파력 발전기(100)의 작용을 설명하기로 한다.
먼저, 도 4와 같이, 진행하는 파도가 A지점에서 제1부력통(111)을 상승시키면, 제1부력통(111)은 파도의 힘과 제1무게추(112)의 하강하는 힘으로 상승 회전하여 제1부력통(111)의 수직밀대(145)를 통해 접촉된 각도조절밀대(141)를 회전시키게 된다.
상기 각도조절밀대(141)가 회전하게 되면, 각도조절밀대(141)의 상부에 접촉된 원호형 회전기어(180)가 회전하게 되는데, 이때 상기 각도조절밀대(141)의 내부 사이각(θ)의 작용으로 상기 회전기어(180)는 제1부력통(111)의 회전각도 보다 증폭되어 회전하게 된다.
즉, 상기 회전기어(180)가 회전하게 되면 제1무게추(112)와 회전기어(180)의 무게 균형이 깨지게 되므로,
즉, 제1무게추(112)의 하강하는 위치에너지(회전력)가 회전기어(180)의 무게 저항(정지력) 보다 커지게 되어 파도의 힘과 제1무게추(112)의 위치에너지가 회전기어(180)를 회전시키는 회전력을 만들게 되는 것이다.
상기 회전기어(180)가 회전하면, 회전기어(180)와 맞물려 있는 발전기어(191)가 회전하면서 발전기(190)를 회전시켜 전기가 생산된다.
한편, 상기 제1부력통(111)이 상승하는 동안 제2부력통(121)은 자신의 무게와 제2부력무게추(160)의 무게로 하강한 상태이며,
이때, 제2부력통(121)은 제2부력무게추(160)의 수평부에 걸린 상태로 대기하기 때문에 상기 회전기어(180)가 45도를 회전하여 넘어오기 전에는 회전기어(180)가 제2증폭수단(150)의 각도조절밀대(151)와 접촉하지 않는다.
계속해서, 파도는 제1부력통(111)을 상승시키면서 전진하고, 도 5와 같이 B지점에서는 제1부력통(111)과 제1부력무게추(130)를 동시에 상승시키게 된다.
여기서, 상기 파도가 B지점을 통과하면서 제1부력통(111)과 제1부력무게추(130)를 동시에 상승시키는 시점에서는 상기 회전기어(180)의 회전각이 45도를 넘어서기 시작하는 시점이다.
상기 제1부력통(111)의 계속되는 상승으로 인해 상기 회전기어(180)가 계속 회전하여 회전각이 45도를 넘어서 90도까지 회전한 후에는,
도 6과 같이 상기 회전기어(180)는 상기 제2부력장치(120) 상부쪽으로 넘어오게 되면서 제2증폭수단(150)의 각도조절밀대(151) 및 중간밀대(170)를 하강시켜 제2부력통(121)을 해수면까지 하강시키게 된다.(제2무게추(122)는 상승함)
이때, 상기 회전기어(180)가 90도까지 회전하는 과정에서 상기 제1무게추(112)가 해수면까지 하강하는 힘은 상기 제2무게추(122)를 상승시키는데 사용된다.
한편, 도 6과 같이, 상기 회전기어(180)가 제2부력장치(120) 상부쪽으로 90도 회전한 상태에서는 상기 제1무게추(112)의 무게 보다 상기 제1부력통(111) 및 제1부력무게추(130)를 합한 무게가 더 무거우므로 제1부력통(111)이 하강하게 되며,
이때 제1부력통(111)은 제1부력무게추(130)의 수평부 하측면에 위치한 상태에서 더이상 하강하지 않고 대기하게 된다.
계속해서, 도 7과 같이, 파도가 C지점에서 D지점으로 진행하게 되면서 제2부력통(121)을 상승시키게 되면, 상기 제2부력통(121)은 파도와 같은 방향으로 상승 회전을 하면서 중간밀대(170)와 유도막대(153)의 작용으로 상기 제2증폭수단(150)의 각도조절밀대(151)와 회전기어(180)를 파도의 진행방향과 반대방향으로(제1부력장치(110) 방향) 회전방향을 바꾸어 회전시키게 된다.
파도가 D지점을 통과한 후에는 도 8과 같이 상기 회전기어(180)는 제1부력장치(110) 상부쪽으로 90도 회전한 상태가 되고, 이와 동시에 상기 제1부력통(111)은 회전기어(180)가 누르는 무게로 인해 해수면까지 하강하여 대기하고, 상기 제2부력통(121)은 제2부력무게추(160)의 수평부 하측면에서 대기하게 된다.
계속해서, 다음 파도가 다시 제1부력통(111)에 접근하면 앞서 설명한 과정을 연속적으로 반복하게 된다.
이와 같이, 파도의 한 파장 범위에서 상기 회전기어(180)가 제1부력장치(110) 및 제1증폭수단(140)과, 제2부력장치(120) 및 제2증폭수단(150)을 통해 좌,우 90도씩 연속적으로 회전하게 되므로 회전력의 단절이 발생하지 않고 파도가 이동하는 공간의 파력전부를 흡수 할 수 있기 때문에 파도의 힘을 최대한 이용할 수 있으며 이로인해 발전효율이 더욱 향상할 수 있는 것이다.
그리고, 본 발명에 따른 파력 발전기(100)는 다양하게 변형이 가능한 바,
도 9와 같이, 상기 제1,2증폭수단(140)(150)의 각도조절밀대(141)(151)를 1개씩만 설치할 수 있으며, 이 경우에는 각도조절밀대(141)(151)의 사이각(θ)을 일예로 45도로 설정하면 상기 제1부력통(111)이 45도 회전시 회전기어(180)는 90도 회전하게 된다.
또한, 도 10과 같이, 제1부력장치(110)와 제1증폭수단(140)만을 사용하여도 발전이 가능하다.
이 경우에는 상기 각도조절밀대(141)의 사이각(θ)을 조절하여 상기 회전기어(180)가 반대쪽으로 넘어가지 않고 항상 제1부력장치(110) 상부쪽에서만 왕복회전하도록 하면 된다.
이때, 상기 제1증폭수단(140)의 각도조절밀대(141)는 1개 또는 복수개를 설치할 수 있다.
그리고, 상기 제1,2증폭수단(140)(150)의 다른 실시예로써,
도 11과 같이, 제1부력통(111)과 회전기어(180)의 사이에 회전방향이 반대인 막대(195)(196)를 설치하되, 회전기어(180)와 가까운 쪽에는 짧은 막대(196)를 설치하고 제1부력통(111)과 가까운 쪽에는 긴 막대(195)를 설치하여도, 앞서 설명한 제1,2증폭수단(140)(150)과 같이 회전기어(180)의 회전각을 증폭할 수 있다.
이때, 상기 제1부력통(111)과 가까운 쪽에 설치된 막대(195)는 회전방향을 바꾸어주는 부분이므로 상기 막대(195)의 하측면에 앞서 설명한 것과 같이 유도막대(155)를 설치하는 것이 바람직하다.

Claims (11)

  1. 해상에 설치되는 제1지지프레임(101)과,
    상기 제1지지프레임(101)에 회전핀(113)을 통해 회전가능하게 설치되되, 상기 회전핀(113)을 중심으로 일측에는 해수면에 위치하는 제1부력통(111)이 설치되고 반대편에는 제1무게추(112)가 설치된 제1부력장치(110)와,
    상기 제1부력장치(110)의 상부에 위치하여 상기 제1지지프레임(101)에 회전가능하게 설치됨과 아울러 진행하는 파도에 의해 상기 제1부력장치(110)와 연동하면서 회전작동하여 상기 제1무게추(112)의 위치에너지와 파력을 회전력으로 전환하는 회전기어(180)와,
    상기 회전기어(180)의 회전력을 이용하여 전기를 발생하는 발전수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 파력 발전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    파도 진행방향으로 상기 제1부력장치(110)의 후방측 일정거리에는 제1부력장치(110)와 연동하면서 일측방향으로 회전하는 회전기어(180)를 반대방향으로 회전시키도록 제2부력장치(120)가 설치되되,
    상기 제2부력장치(120)는 상기 제1부력장치(110)가 설치된 제1지지프레임(101)으로부터 일정거리 이격된 제2지지프레임(102)상에 회전핀을 통해 회전가능하게 설치되되, 상기 회전핀을 중심으로 일측에는 해수면에 위치하는 제2부력통(121)이 설치되고 반대편에는 제2무게추(122)가 설치된 것을 특징으로 하는 파력 발전기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1,2부력장치(110)(120)와 상기 회전기어(180)의 사이에는 파도에 의한 제1,2부력통(111)(121)의 상승으로 인해 제1,2무게추(112)(122)의 하강시 상기 하강한 제1,2무게추(112)(122)를 파도가 지나간 후에 다시 상승시켜 위치에너지를 만들수 있도록 제1,2부력무게추(130)(160)가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 파력 발전기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1,2부력무게추(130)(160)는 상기 제1,2지지프레임(101)(102)에 일단부가 회전가능하게 결합됨과 아울러 상기 제1,2부력통(111)(121)의 상측으로 일정간격 이격되게 설치된 수평부(131)와,
    상기 수평부(131)의 양단부에 상기 제1,2부력통(111)(121)의 양단부와 간섭되지 않으면서 하단부가 해수면에 위치하도록 하측방향으로 연장형성된 수직부(132)로 이루어진 것을 특징으로 하는 파력 발전기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1부력장치(110)와 상기 회전기어(180)의 사이에는 상기 제1부력통(111)에 연동하여 회전하는 회전기어(180)의 회전각을 증폭할 수 있도록 제1증폭수단(140)이 설치된 것을 특징으로 하는 파력 발전기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1증폭수단(140)은, 상기 제1부력통(111)의 상단에 수직방향으로 결합됨과 아울러 상단에는 롤러(146)가 설치된 일정길이의 수직밀대(145)와,
    일단부가 상기 제1지지프레임(101)에 회전가능하게 결합됨과 아울러 적어도 상기 수직밀대(145)의 롤러(146)가 슬라이딩 접촉하는 밑면부(141a) 및 상기 밑면부(141a)와 일정각도 경사지게 형성되고 그 상단에는 상기 회전기어(180)와 슬라이이딩 접촉하는 롤러(142)가 구비된 경사면부(141b)를 갖는 각도조절밀대(141)로 이루어진 것을 특징으로 하는 파력 발전기.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2부력장치(120)와 상기 회전기어(180)의 사이에는 상기 제2부력통(121)에 연동하여 회전하는 회전기어(180)의 회전각을 증폭할 수 있도록 제2증폭수단(150)이 설치된 것을 특징으로 하는 파력 발전기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2증폭수단(150)은, 상기 제2부력통(121)의 상단에 수직방향으로 결합됨과 아울러 상단에는 롤러(156)가 설치된 일정길이의 수직밀대(155)와,
    일단부가 상기 제2지지프레임(102)에 회전가능하게 결합됨과 아울러 적어도 상기 수직밀대(155)의 롤러(156)가 슬라이딩 접촉하는 밑면부(170a) 및 상기 밑면부(170a)와 일정각도 경사지게 형성되고 그 상단에는 롤러(171)가 구비된 경사면부(170b)를 갖는 중간밀대(170)와,
    일단부가 상기 제1지지프레임(101)에 회전가능하게 결합됨과 아울러 적어도 상기 중간밀대(170)의 롤러(171)가 슬라이딩 접촉하는 밑면부(151a) 및 상기 밑면부(151a)와 일정각도 경사지게 형성되고 그 상단에는 상기 회전기어(180)와 슬라이이딩 접촉하는 롤러(152)가 구비된 경사면부(151b)를 갖는 각도조절밀대(151)로 이루어진 것을 특징으로 하는 파력 발전기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 각도조절밀대(151)의 밀면부(151a)에는 상기 중간밀대(170)측 방향으로 경사진 유도막대(153)가 형성된 것을 특징으로 하는 파력 발전기.
  10. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 각도조절밀대(141)(151)는 상기 제1지지프레임(101)상에 수직방향으로 상호 일정간격 이격되어 복수개가 설치된 것을 특징으로 하는 파력 발전기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전기어(180)는 부채꼴 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 파력 발전기.
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