WO2010117173A2 - 파력 발전 장치 - Google Patents

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WO2010117173A2
WO2010117173A2 PCT/KR2010/002075 KR2010002075W WO2010117173A2 WO 2010117173 A2 WO2010117173 A2 WO 2010117173A2 KR 2010002075 W KR2010002075 W KR 2010002075W WO 2010117173 A2 WO2010117173 A2 WO 2010117173A2
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movable frame
sea
waves
power generation
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황명옥
임병두
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Hwang Myung Ok
Lim Byung Doo
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a wave power generation device, and more particularly, to a wave power generation device that can maximize the power generation efficiency by using all the kinetic energy of the wave efficiently.
  • wave power generation has an advantage that stable electric energy can be obtained because waves are continuously generated.
  • Such wave power is being developed in various forms. Examples thereof include Korean Patent Laid-Open Publication Nos. 2002-0071492, 2006-0103792, and Utility Model Registration No. 20-319792.
  • the buoyancy sphere to move up and down as the wave ripples the power conversion means for converting the up and down movement of the buoyancy sphere to rotational movement, and the generator for converting the rotational movement transmitted from the power conversion means into electrical energy It is configured to include.
  • This technique obtains the up and down kinetic energy of the wave using the buoyancy sphere, and then converts the up and down kinetic energy into rotational motion, and converts the rotational motion into electrical energy using a generator.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a wave power generation apparatus that can maximize power generation efficiency by using all kinetic energy of waves efficiently.
  • Another object of the present invention is to provide a wave power generation apparatus capable of obtaining stable electric energy by increasing power generation efficiency as much as possible.
  • the fixed frame is fixedly installed at sea;
  • a movable frame movably installed on the fixed frame to move up and down below sea level, a buoyant body installed on the movable frame to float the movable frame on sea level, and rotating while hitting waves of sea level
  • the impeller is installed on the movable frame, and the impeller is connected to the impeller and at least one power generation unit consisting of a generator for generating electricity through the rotational force input from the impeller;
  • an impeller shaft rotatably installed about a vertical axis with respect to the sea surface, and a plurality of impeller blades fixed along an outer circumference of the impeller shaft, wherein the impeller blades are tangent to the outer circumferential surface of the impeller shaft.
  • Extensions extending along the direction, and directly with the waves
  • An edge portion that is bent at a predetermined angle inwardly from an inner surface end portion of the extension portion that impinges on the surface, and a protrusion formed to protrude on the inner surface portion of the extension portion that directly hits the wave,
  • it characterized in that it further comprises a plurality of guide plates installed in the movable frame around the impeller.
  • the wave power generating apparatus further comprises a speed increasing means for increasing the rotational speed of the impeller to the generator, the speed increasing means, the input gear is fixed to the impeller shaft; An output gear meshed with the input gear and having a smaller diameter and fewer teeth than the input gear; And an output shaft rotatably installed in the movable frame in a state of being integrally coupled to the shaft hole of the output gear and transmitting the rotational force of the output gear to the generator.
  • the wave power generating apparatus has a structure in which electricity is obtained through an impeller directly hitting the wave, and thus the kinetic energy of the wave can be efficiently used. Therefore, there is an effect to improve the power generation efficiency as much as possible.
  • the structure using the horizontal kinetic energy as well as the vertical movement of the wave it is possible to use the kinetic energy of the wave as efficiently as possible. Therefore, it is possible to increase the power generation efficiency, thereby obtaining a stable electric energy.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view showing a configuration of a wave power generating apparatus according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1 showing the configuration of a wave power generation device according to the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of an impeller constituting the wave power generator of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which the wave power generation device of the present invention is installed
  • FIG. 5 is a view showing another embodiment of the wave power generator according to the present invention.
  • the wave power generating apparatus includes a fixed frame 10 and a power generating unit 20 installed in the fixed frame 10.
  • the fixed frame 10 is fixedly installed on the sea floor A, and has a pair of guide rails 12.
  • the pair of guide rails 12 are compatible at intervals, and extend from the bottom of the sea level B toward the top of the sea level B.
  • the power generation unit 20 includes a movable frame 30 movably installed on the fixed frame 10, a buoyancy body 40 and an impeller 50 installed on the movable frame 30.
  • the movable frame 30 is installed between the guide rails 12 of the fixed frame 10, and the movable frame 30 installed in this way is capable of lifting up and down along the guide rail 12. In particular, the movable frame 30 can be lifted up and down toward the sea bottom (B).
  • the buoyancy body 40 is fixed to the lower side of the movable frame 30, and is embedded with an air layer or styrofoam to maintain buoyancy.
  • the buoyancy body 40 serves to float the movable frame 30 on the sea level (B). Therefore, even if the height of the sea level B is changed by the difference between tides, the movable frame 30 can float on the sea level B while moving up and down along the guide rail 12. As a result, it is possible to be affected by the waves generated at sea level (B).
  • the buoyancy body 40 while the movable frame 30 is floating on the sea surface, the floating position of the impeller 50 on the upper side so as to correspond to the sea level (B).
  • the middle height portion C of the impeller 50 it is preferable to float the middle height portion C of the impeller 50 to correspond to the sea level B.
  • the impeller 50 as shown in FIGS. 1 to 3, is rotatably installed on the upper portion of the buoyancy body 40 and includes an impeller shaft 52 and impeller blades 54.
  • the impeller shaft 52 is rotatably mounted to the movable frame 30. In particular, it is rotatably installed about the vertical axis (L). Bearings 52a are installed at upper and lower ends of the impeller shaft 52 so that the impeller shaft 52 can be smoothly rotated.
  • the impeller blades 54 are fixedly installed along the outer circumferential surface of the impeller shaft 52 and extend at an angle from an extension 54a extending from the impeller shaft 52 and an end of the extension 54a.
  • the extension portion 54a extends from the outer circumferential surface of the impeller shaft 52 toward the radially outer side.
  • the extension portion 54a receives the kinetic energy of the wave while directly hitting the wave generated at the sea level (B).
  • the kinetic energy transmitted from the wave is transmitted to the impeller shaft 52.
  • the impeller shaft 52 is rotated at a high speed.
  • the extension 54a extends from the outer circumferential surface of the impeller shaft 52 but preferably extends along the tangential direction D of the outer circumferential surface.
  • the extension portion 54a extends in the tangential direction D of the outer circumferential surface, the kinetic energy transmitted from the wave may act in the direction of rotating the impeller shaft 52 without loss.
  • the edge portion 54b is bent at a predetermined angle toward one direction from the end of the extension portion 54a. In particular, it is further bent inwardly from the inner end of the extension portion 54a which strikes the wave directly. This edge portion 54b increases the contact efficiency with waves. Thus, the kinetic energy of the waves can be efficiently transmitted to the impeller blades 54.
  • the protrusion 54c protrudes inward from the extension 54a. In particular, it is formed to protrude on the inner side surface portion of the extension portion 54a which is in direct contact with the waves.
  • the protruding portion 54c thus protrudes together with the edge portion 54b to form a groove portion having a specific shape. Therefore, the contact efficiency with the wave with the edge part 54b is increased. In particular, the waves hitting the edge portion 54b are limited to deeply introduced to the inner portion of the extension portion 54a. This allows the kinetic energy of the waves to be efficiently transmitted to the impeller blades 54.
  • the impeller 50 having such a configuration, since the structure directly hits the waves of the sea level B in a state corresponding to the sea level B, the kinetic energy of the waves can be transmitted with high efficiency. Therefore, rotational efficiency is improved as much as possible.
  • the impeller 50 since the impeller 50 is installed in a state perpendicular to the sea level B, the impeller 50 rotates while hitting the waves of the waves moving up and down, as well as the waves of the waves moving horizontally. Therefore, all the kinetic energy of the wave can be utilized efficiently. As a result, it is possible to maximize the rotational efficiency to maximize the power generation efficiency.
  • the power generation unit 20 of the present invention includes a plurality of guide plates 60 for guiding waves of the sea level B to the impeller 50.
  • the guide plates 60 are fixed to the movable frame 30 and are installed at equal intervals along the circumference of the impeller 50.
  • These guide plates 60 guide the waves moving toward the impeller 50 and introduce them into the impeller blades 54. Therefore, the transmission efficiency of the waves transmitted to the impeller 50 is maximized.
  • These guide plates 60 are installed in the same direction as the extending direction of the impeller blades 54. Accordingly, the wave of the wave can be efficiently transmitted to the impeller 50.
  • the guide plates 60 are provided in the same direction as the direction in which the impeller blades 54 extend, but may be provided toward the tangential direction L1 of the diameter L of the impeller 50.
  • the power generation unit 20 of the present invention includes a speed increasing means 70 for increasing and outputting a rotational speed of the impeller 50.
  • the speed increasing means 70 includes an input gear 72 fixed to the impeller shaft 52, an output gear 74 meshing with the input gear 72, and an axial hole (not shown) of the output gear 74. It is provided with an output shaft (76) rotatably installed on the movable frame (30) in an integrated state.
  • the input gear 72 is fixedly installed at the upper end of the impeller shaft 52.
  • the input gear 72 thus installed rotates integrally with the impeller shaft 52.
  • the output gear 74 has a smaller diameter than the input gear 72, and the number of teeth is smaller than that of the input gear 72. Therefore, it has an angular velocity that is much larger than the angular velocity of the input gear 72. As a result, the rotation speed of the input gear 72 is greatly increased.
  • the output shaft 76 is keyed to a shaft hole (not shown) of the output gear 74.
  • the combined output shaft 76 is rotated integrally with the output gear 74. Therefore, the rotational force of the output gear 74 is output. In particular, the rotational force of the increased impeller 50 is output while passing through the input gear 72 and the output gear 74.
  • bearings 76a are installed at upper and lower ends of the output shaft 76 to help smooth rotation of the output shaft 76.
  • the speed increasing means 70 since the rotation speed of the impeller 50 is increased to output the power generation efficiency of the generator 80 to be described later.
  • the power generation unit 20 of the present invention includes a generator 80 connected to the speed increasing means 70.
  • the generator 80 is a generator of a conventional structure that generates electricity by the relative rotation of the magnet and the coil, is connected to the output shaft 76 of the speed increasing means (70).
  • the generator 80 generates electricity using the input rotational force when the rotational force is input from the output shaft 76 of the speed increasing means 70. Then, the produced electricity is supplied to an electric device or a charger not shown.
  • the wave power generator of the present invention having such a configuration has a structure in which electricity is obtained through the impeller 50 directly hitting the wave, and thus the kinetic energy of the wave can be efficiently used. Therefore, power generation efficiency can be improved as much as possible.
  • the structure uses the horizontal kinetic energy as well as the vertical movement of the wave, it is possible to make full use of all the kinetic energy of the wave. Therefore, the power generation efficiency can be increased, and thus stable electric energy can be obtained.
  • FIG. 5 is a view showing a modification of the wave power generator according to the present invention.
  • the wave power generator of the modification has a structure in which a plurality of power generation units 20 are installed in one fixed frame 10. At this time, each power generation unit 20 has the same structure as the above-described embodiment.
  • the wave power generator of this modification includes a plurality of power generation units 20, each of the power generation units 20 can produce a large amount of electricity. Therefore, the power generation capacity can be significantly increased.
  • the present invention relates to a wave power generation device that can utilize all the kinetic energy of the wave can be widely used in the field of wave power generation industry.

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Abstract

본 발명은 파력 발전 장치에 관한 것으로서, 파도의 모든 운동에너지를 효율적으로 이용하여 발전효율을 최대한 증대시키는 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 해상에 고정적으로 설치되는 고정프레임(10)과; 해수면(B) 아래와 위를 향해 상,하로 운동할 수 있도록 상기 고정프레임(10)에 운동가능하게 설치되는 가동프레임(30)과, 상기 가동프레임(30)을 해수면(B)에 띄울 수 있도록 상기 가동프레임(30)에 설치되는 부력체(40)와, 해수면(B)의 파도에 부딪히면서 회전될 수 있도록 상기 가동프레임(30)에 설치되는 임펠러(50)와, 상기 임펠러와 연결되며 상기 임펠러(50)으로부터 입력된 회전력을 통해 전기를 생산하는 발전기(80)로 이루어진 하나 이상의 발전유닛(20);을 포함하는 파력 발전 장치에 있어서, 상기 임펠러(50)는, 상기 해수면(B)에 대해 수직축선(ℓ)을 중심으로 회전가능하게 설치되는 임펠러 샤프트(52)와, 상기 임펠러 샤프트(52)의 외주면 둘레를 따라 고정되는 다수의 임펠러 날개(54)들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

파력 발전 장치
본 발명은 파력 발전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 파도의 모든 운동에너지를 효율적으로 이용하여 발전효율을 최대한 증대시킬 수 있는 파력 발전 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 조수 간만의 차를 이용하여 전기를 생산하는 조력발전과, 바닷물의 빠른 유속을 이용하여 전기를 생산하는 조류발전 및, 파도의 물결을 이용하여 전기를 생산하는 파력발전이 주목을 받고 있다.
이중에서 파력발전은, 끊임없이 발생되는 파도의 물결을 이용하므로 안정적으로 전기 에너지를 얻을 수 있다는 장점이 있다.
이러한 파력발전은 다양한 형태로 개발되고 있다. 그 일례로서, 한국공개특허공보 제2002-0071492호, 제2006-0103792호, 등록실용신안공보 제20-319792호 등이 있다.
위 기술들은, 파도의 출렁임에 따라 상,하운동하는 부력구와, 부력구의 상,하운동을 회전운동으로 전환시키는 동력변환수단과, 동력변환수단으로부터 전달되는 회전운동을 전기에너지로 전환시키는 발전기를 포함하여 구성된다.
이러한 기술은, 부력구를 이용하여 파도의 상하 운동에너지를 얻은 다음, 이 상하의 운동에너지를 회전운동으로 변환하고, 이 회전운동을 발전기를 이용하여 전기에너지로 변환한다.
그런데, 이러한 종래의 파력 발전 장치들은, 파도의 상하 운동에너지만을 주로 이용하는 구조이므로, 발전효율이 낮다는 단점이 지적되고 있다.
특히, 파도의 파고가 낮을 경우에는, 파도에서 발생되는 상하 운동에너지가 매우 작아지므로, 발전효율이 더욱 낮아진다는 문제점이 있다. 그 결과, 전기 공급이 안정적이지 못하다는 결점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 파도의 모든 운동에너지를 효율좋게 이용함으로써, 발전효율을 최대한 증대시킬 수 있는 파력 발전 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 발전효율을 최대한 증대시킴으로써, 안정적인 전기에너지를 얻을 수 있는 파력 발전 장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파력 발전 장치는, 해상에 고정적으로 설치되는 고정프레임과; 해수면 아래와 위를 향해 상,하로 운동할 수 있도록 상기 고정프레임에 운동가능하게 설치되는 가동프레임과, 상기 가동프레임을 해수면에 띄울 수 있도록 상기 가동프레임에 설치되는 부력체와, 해수면의 파도에 부딪히면서 회전될 수 있도록 상기 가동프레임에 설치되는 임펠러와, 상기 임펠러와 연결되며 상기 임펠러로부터 입력된 회전력을 통해 전기를 생산하는 발전기로 이루어진 하나 이상의 발전유닛;을 포함하는 파력 발전 장치에 있어서, 상기 임펠러는, 상기 해수면에 대해 수직축선을 중심으로 회전가능하게 설치되는 임펠러 샤프트와, 상기 임펠러 샤프트의 외주면 둘레를 따라 고정되는 다수의 임펠러 날개들을 포함하여 구성되고, 상기 임펠러 날개들은, 상기 임펠러 샤프트의 외주면의 접선방향을 따라 연장되는 연장부와, 파도와 직접적으로 부딪히는 상기 연장부의 내측면 끝부분으로부터 안쪽 방향을 향해 소정각도로 절곡되는 에지부와, 파도와 직접적으로 부딪히는 상기 연장부의 내측면 부분에 돌출되게 형성되는 돌출부를 포함하며, 상기 해수면의 파도를 상기 임펠러로 가이드 할 수 있도록, 상기 임펠러 둘레부분의 가동프레임에 설치되는 다수의 가이드 플레이트들을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 파력 발전 장치는, 임펠러의 회전속도를 증가시켜 상기 발전기로 입력시키는 증속수단을 더 구비하며, 상기 증속수단은, 상기 임펠러 샤프트에 고정적으로 설치되는 입력기어와; 상기 입력기어와 치합되며 상기 입력기어에 비해 작은 직경과 적은 이빨의 개수를 갖는 출력기어와; 상기 출력기어의 축구멍에 일체로 결합된 상태에서 상기 가동프레임에 회전가능하게 설치되며 상기 출력기어의 회전력을 상기 발전기에 전달하는 출력축을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 파력 발전 장치는, 파도와 직접적으로 부딪히는 임펠러를 통해 전기를 얻는 구조이므로, 파도의 운동에너지를 효율좋게 이용할 수 있다. 따라서, 발전효율을 최대한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 파도의 상,하운동은 물론 수평 운동에너지도 이용하는 구조이므로, 파도의 운동에너지를 최대한 효율적으로 이용할 수 있다. 따라서, 발전효율을 높이고, 이로써 안정적인 전기에너지를 얻을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 구성을 나타내는 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 구성을 나타내는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 3은 본 발명의 파력 발전 장치를 구성하는 임펠러의 구성을 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명의 파력 발전 장치가 설치된 모습을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1과 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 파력 발전 장치는, 고정프레임(10)과, 고정프레임(10)에 설치되는 발전유닛(20)을 구비한다.
상기 고정프레임(10)은, 해저(A)에 고정적으로 설치되며, 한 쌍의 가이드레일(12)을 가지고 있다.
상기 한 쌍의 가이드레일(12)은, 간격을 두고 양립하고 있으며, 해수면(B) 아래에서부터 해수면(B) 위를 향해 길게 연장되어 있다.
발전유닛(20)은, 고정프레임(10)에 운동가능하게 설치되는 가동프레임(30)과, 가동프레임(30)에 설치되는 부력체(40) 및 임펠러(50)를 포함한다.
상기 가동프레임(30)은, 고정프레임(10)의 가이드레일(12)들 사이에 설치되며, 이렇게 설치된 가동프레임(30)은 가이드레일(12)을 따라 상,하방향으로 승강가능하다. 특히, 상기 가동프레임(30)은 해수면(B) 아래와 위를 향해 상,하로 승강가능하다.
상기 부력체(40)는, 가동프레임(30)의 하측부에 고정되며, 부력을 유지할 수 있도록 공기층 또는 스티로폼 등을 내장하고 있다.
이러한 부력체(40)는, 가동프레임(30)을 해수면(B)에 띄우는 역할을 한다. 따라서, 조수 간만의 차에 의해 해수면(B)의 높낮이가 변화되더라도 상기 가동프레임(30)이 가이드레일(12)을 따라 상,하 승강하면서 해수면(B)에 떠있을 수 있게 한다. 그 결과, 해수면(B)에서 발생되는 파도의 영향을 받을 수 있게 한다.
한편, 이러한 부력체(40)는, 가동프레임(30)을 해수면에 부상시키되, 상측의 임펠러(50)의 위치가 해수면(B)에 대응될 수 있도록 부상시킨다. 특히, 임펠러(50)의 중간 높이 부분(C)이 해수면(B)에 대응되도록 부상시키는 것이 바람직하다.
이는, 임펠러(50)의 위치를 해수면에 대응되게 부상시킴으로써, 파도의 물결이 임펠러(50)에 직접적으로 작용할 수 있게 하기 위함이다. 이로써, 파도의 상하및 수평운동에너지가 손실이 없이 임펠러(50)에 전달될 수 있게 한다.
임펠러(50)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 부력체(40)의 상측부분에 회전가능하게 설치되며, 임펠러 샤프트(52) 및 임펠러 날개(54)들을 포함한다.
상기 임펠러 샤프트(52)는, 가동프레임(30)에 회전가능하게 설치된다. 특히, 수직축선(ℓ)을 중심으로 회전가능하게 설치된다. 이러한 임펠러 샤프트(52)의 상단과 하단에는 임펠러 샤프트(52)가 원활히 회전될 수 있도록 베어링(52a)들이 설치된다.
상기 임펠러 날개(54)들은, 임펠러 샤프트(52)의 외주면 둘레를 따라 고정적으로 설치되며, 임펠러 샤프트(52)로부터 연장되는 연장부(54a)와, 연장부(54a)의 끝부분으로부터 소정각도로 절곡되는 에지부(54b)와, 연장부(54a)로부터 내측방향으로 돌출되는 돌출부(54c)를 포함한다.
상기 연장부(54a)는, 임펠러 샤프트(52)의 외주면으로부터 반경방향 외측을 향해 길게 연장되어 있다. 이러한 연장부(54a)는 해수면(B)에서 발생된 파도와 직접적으로 부딪히면서 파도의 운동에너지를 전달받는다. 따라서, 파도로부터 전달된 운동에너지를 임펠러 샤프트(52)에 전달한다. 그 결과, 임펠러 샤프트(52)를 빠른 속도로 회전운동시킨다.
상기 연장부(54a)는, 임펠러 샤프트(52)의 외주면으로부터 연장되어 있되, 외주면의 접선방향(D)을 따라 연장되는 것이 바람직하다. 상기 연장부(54a)가 외주면의 접선방향(D)으로 연장되어야, 파도로부터 전달받은 운동에너지가 손실없이 임펠러 샤프트(52)를 회전시키는 방향으로 작용할 수 있다.
상기 에지부(54b)는, 연장부(54a)의 끝부분으로부터 한쪽 방향을 향해 소정각도로 절곡되어 있다. 특히, 파도와 직접적으로 부딪히는 연장부(54a)의 내측면 끝부분으로부터 안쪽 방향을 향해 더 절곡되어 있다. 이러한 에지부(54b)는, 파도와의 접촉효율을 증대시킨다. 따라서, 파도의 운동에너지가 효율좋게 임펠러 날개(54)에 전달될 수 있게 한다.
상기 돌출부(54c)는, 연장부(54a)로부터 내측방향을 향해 돌출되어 있다. 특히, 파도와 직접적으로 부딪히는 연장부(54a)의 내측면 부분에 돌출되게 형성된다.
이렇게 돌출된 돌출부(54c)는 에지부(54b)와 함께 특정 형상의 홈부를 형성한다. 따라서, 에지부(54b)와 함께 파도와의 접촉효율을 증대시킨다. 특히, 에지부(54b)에 부딪힌 파도가 연장부(54a)의 안쪽부분까지 깊숙이 유입되는 것을 제한한다. 이로써, 파도의 운동에너지가 효율좋게 임펠러 날개(54)에 전달될 수 있게 한다.
이와 같은 구성의 임펠러(50)에 의하면, 해수면(B)에 대응되게 설치된 상태에서 해수면(B)의 파도와 직접적으로 부딪히는 구조이므로, 파도의 운동에너지를 높은 효율로 전달받을 수 있다. 따라서, 회전효율이 최대한 향상된다.
또한 임펠러(50)는, 해수면(B)에 대해 수직한 상태로 설치되는 구조이므로, 상하로 운동하는 파도의 물결과 부딪히면서 회전함은 물론, 수평운동하는 파도의 물결과 부딪히면서 회전한다. 따라서, 파도의 모든 운동에너지를 효율좋게 활용할 수 있다. 그 결과, 회전효율을 극대화하여 발전효율을 최대한으로 향상시킬 수 있다.
다시, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 발전유닛(20)은, 해수면(B)의 파도를 임펠러(50)로 가이드 하는 다수의 가이드 플레이트(60)들을 구비한다.
상기 가이드 플레이트(60)들은, 가동프레임(30)에 고정되는 것으로, 임펠러(50)의 둘레를 따라 등간격으로 설치된다.
이러한 가이드 플레이트(60)들은, 임펠러(50)를 향해 이동하는 파도를 가이드하여 임펠러 날개(54)로 도입시킨다. 따라서, 임펠러(50)로 전달되는 파도의 전달효율을 극대화시킨다.
이러한 가이드 플레이트(60)들은, 임펠러 날개(54)의 연장방향과 동일한 방향으로 설치된다. 따라서, 파도의 물결이 임펠러(50)로 효율좋게 전달될 수 있게 한다.
바람직하기로는, 가이드 플레이트(60)들이, 임펠러 날개(54)의 연장방향과 동일한 방향으로 설치되어 있되, 임펠러(50) 직경(L)의 접선방향(L1)을 향해 설치되는 것이 좋다.
다시, 도 1을 참조하면, 본 발명의 발전유닛(20)은, 임펠러(50)의 회전속도를 증가시켜서 출력하는 증속수단(70)을 구비한다.
상기 증속수단(70)은, 임펠러 샤프트(52)에 고정되는 입력기어(72)와, 입력기어(72)와 치합되는 출력기어(74)와, 출력기어(74)의 축구멍(도시하지 않음)에 일체로 결합된 상태에서 가동프레임(30)에 회전가능하게 설치되는 출력축(76)을 구비한다.
상기 입력기어(72)는, 임펠러 샤프트(52)의 상단부에 고정적으로 설치된다. 이렇게 설치된 입력기어(72)는 임펠러 샤프트(52)와 함께 일체로 회전운동한다.
상기 출력기어(74)는, 입력기어(72)에 비해 작은 직경을 가지며, 이빨의 개수도 입력기어(72)에 비해 적다. 따라서, 입력기어(72)의 각속도보다 월등히 큰 각속도를 갖는다. 그 결과, 입력기어(72)의 회전속도를 대폭적으로 증속시킨다.
상기 출력축(76)은, 출력기어(74)의 축구멍(도시하지 않음)에 키결합되어 있다. 이렇게 결합된 출력축(76)은 출력기어(74)와 함께 일체로 회전된다. 따라서, 출력기어(74)의 회전력을 출력시킨다. 특히, 입력기어(72)와 출력기어(74)를 거치면서 증속된 임펠러(50)의 회전력을 출력한다.
여기서, 출력축(76)의 상단과 하단에는 출력축(76)의 원활한 회전을 돕기 위한 베어링(76a)들이 설치된다.
이러한 증속수단(70)에 의하면, 임펠러(50)의 회전속도를 증가시켜서 출력하는 구조이므로, 후술하는 발전기(80)의 발전효율을 향상시킨다.
다시, 도 1과 도 4를 참조하면, 본 발명의 발전유닛(20)은, 증속수단(70)과 연결되는 발전기(80)를 구비한다.
상기 발전기(80)는, 자석과 코일의 상대적인 회전에 의해 전기를 발생시키는 통상적인 구조의 발전기로서, 증속수단(70)의 출력축(76)과 연결된다.
이러한 발전기(80)는, 증속수단(70)의 출력축(76)으로부터 회전력이 입력되면, 입력된 회전력을 이용하여 전기를 생산한다. 그리고 생산된 전기를 도시하지 않은 전기장치 또는 충전기 등으로 공급한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 파력 발전 장치는, 파도와 직접적으로 부딪히는 임펠러(50)를 통해 전기를 얻는 구조이므로, 파도의 운동에너지를 효율좋게 이용할 수 있다. 따라서, 발전효율을 최대한 향상시킬 수 있다.
또한, 파도의 상,하운동은 물론이고 수평 운동에너지도 이용하는 구조이므로, 파도의 모든 운동에너지를 최대한 이용할 수 있게 된다. 따라서, 발전효율을 높이고, 이로써 안정적인 전기에너지를 얻을 수 있게 된다.
다음으로, 도 5에는 본 발명에 따른 파력 발전 장치의 변형예를 나타내는 도면이 도시되어 있다.
변형예의 파력 발전 장치는, 하나의 고정프레임(10)에 다수의 발전유닛(20)이 설치되는 구조를 갖는다. 이때, 각각의 발전유닛(20)은 상술한 일실시예와 동일한 구조를 갖는다.
이러한 변형예의 파력 발전 장치는, 다수의 발전유닛(20)을 구비하므로, 각각의 발전유닛(20)에서 다량의 전기를 생산할 수 있게 된다. 따라서, 발전용량을 대폭적으로 증대시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
본 발명은 파도의 모든 운동에너지를 이용할 수 있는 파력 발전 장치에 관한 것으로 파력 발전 산업분야에 널리 이용될 수 있다.

Claims (2)

  1. 해상에 고정적으로 설치되는 고정프레임(10)과; 해수면(B) 아래와 위를 향해 상,하로 운동할 수 있도록 상기 고정프레임(10)에 운동가능하게 설치되는 가동프레임(30)과, 상기 가동프레임(30)을 해수면(B)에 띄울 수 있도록 상기 가동프레임(30)에 설치되는 부력체(40)와, 해수면(B)의 파도에 부딪히면서 회전될 수 있도록 상기 가동프레임(30)에 설치되는 임펠러(50)와, 상기 임펠러와 연결되며 상기 임펠러(50)으로부터 입력된 회전력을 통해 전기를 생산하는 발전기(80)로 이루어진 하나 이상의 발전유닛(20);을 포함하는 파력 발전 장치에 있어서,
    상기 임펠러(50)는,
    상기 해수면(B)에 대해 수직축선(ℓ)을 중심으로 회전가능하게 설치되는 임펠러 샤프트(52)와, 상기 임펠러 샤프트(52)의 외주면 둘레를 따라 고정되는 다수의 임펠러 날개(54)들을 포함하여 구성되고,
    상기 임펠러 날개(54)들은, 상기 임펠러 샤프트(52)의 외주면의 접선방향(D)을 따라 연장되는 연장부(54a)와, 파도와 직접적으로 부딪히는 상기 연장부(54a)의 내측면 끝부분으로부터 안쪽 방향을 향해 소정각도로 절곡되는 에지부(54b)와, 파도와 직접적으로 부딪히는 상기 연장부(54a)의 내측면 부분에 돌출되게 형성되는 돌출부(54c)를 포함하며,
    상기 해수면(B)의 파도를 상기 임펠러(50)로 가이드 할 수 있도록, 상기 임펠러(50) 둘레부분의 가동프레임(30)에 설치되는 다수의 가이드 플레이트(60)들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 임펠러(50)의 회전속도를 증가시켜 상기 발전기(80)로 입력시키는 증속수단(70)을 더 구비하며,
    상기 증속수단(80)은, 상기 임펠러 샤프트(52)에 고정적으로 설치되는 입력기어(72)와;
    상기 입력기어(72)와 치합되며 상기 입력기어(72)에 비해 작은 직경과 적은 이빨의 개수를 갖는 출력기어(74)와;
    상기 출력기어(74)의 축구멍에 일체로 결합된 상태에서 상기 가동프레임(30)에 회전가능하게 설치되며 상기 출력기어(74)의 회전력을 상기 발전기(80)에 전달하는 출력축(76)을 포함하는 것을 특징으로 하는 파력 발전 장치.
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