WO2012093796A1 - 파력발전장치 - Google Patents

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WO2012093796A1
WO2012093796A1 PCT/KR2011/010167 KR2011010167W WO2012093796A1 WO 2012093796 A1 WO2012093796 A1 WO 2012093796A1 KR 2011010167 W KR2011010167 W KR 2011010167W WO 2012093796 A1 WO2012093796 A1 WO 2012093796A1
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buoyancy tank
buoyancy
power generation
center
generator
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PCT/KR2011/010167
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Inventor
김철주
김정숙
이민수
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농업회사법인 주식회사 그린에너지코리아
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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 apparatus using wave power, and more particularly, it is possible to generate electrical energy by the movement of small seawater, such as small waves or swells, and to maximize energy absorption regardless of the direction of the waves, It relates to a wave power generator capable of generating electrical energy.
  • wave power generators using wave power are presented in various forms.
  • a conventional wave power generator is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1986-0005973 (Patent Document 1) and Korean Utility Model Registration No. 20-400674 (Patent Document 1).
  • the main body is fixed, and the buoyancy body is provided at the end of the lever, and the buoyancy body is relatively raised or lowered relative to the main body by waves.
  • the lifting and lowering motion of the buoyancy body rotates the central axis installed in the main body through the lever, thereby rotating the rotating body installed in the main body.
  • the generator generates electric energy by the rotational force transmitted to the rotor.
  • the main body which is generated by the movement of the buoyancy body due to the wave force, is fixed to the bottom of the seawater, and thus the main body itself is not moved by the waves, so the power generation by the movement of the main body cannot be performed.
  • Patent Document 1 Republic of Korea Patent Publication No. 10-1986-0005973
  • Patent Document 2 Republic of Korea Utility Model Registration No. 20-400674
  • the present invention is to solve the problems of the conventional wave power generator as described above, by allowing the rotational force to be obtained by the movement of the main body and the movement of the buoyancy body wave power capable of producing electrical energy by a small wave It is an object to provide a power generation apparatus.
  • an object of the present invention is to provide a wave power generator capable of producing electric energy with high efficiency regardless of the direction of the wave.
  • the wave power generator of the present invention for achieving the above object, buoyancy tank receiving a certain amount of buoyancy submerged in sea water; An arm portion radially installed around the buoyancy tank and installed in a plurality at regular intervals along the circumferential direction, and having a buoyancy tube installed at an outer end thereof; A weight block mounted to the bottom of the sea water to fix the position of the buoyancy tank by pulling the buoyancy tank downward; A rotational force converting unit which couples the buoyancy tank and the arm to each other relative motion and converts the relative motion into rotational force; It is installed in the buoyancy tank, and includes a power generation unit for converting and generating the rotational force transmitted from the rotational force converting unit into electrical energy, the center of gravity (G1) and buoyancy center (G2) of the buoyancy tank at the center of the buoyancy tank It is characterized in that it is located at different points along the center line extending in the longitudinal direction.
  • the center of gravity (G1) of the buoyancy tank is characterized in that located below the buoyancy center (G2).
  • the buoyancy tank is characterized in that the lower transverse cross-sectional area has a shape smaller than the upper transverse cross-sectional area.
  • the arm portion is characterized in that it comprises an arm having a predetermined length, and a hinge assembly formed on the rear end of the arm.
  • the rotational force converting unit and a bevel gear coupled to the hinge assembly; Bevel pinions geared with the bevel gears; A transfer gear for switching the rotation direction of the bevel pinion; It characterized in that it comprises a center gear for transmitting the rotational force of the bevel pinion turned by the transfer gear to the power generation unit.
  • the transfer gear is formed on the circumferential surface of the gear forming portion formed on both side ends of the center gear, and transmits power only in one direction in which the forward and reverse rotation of the bevel pinion is set inside. It is characterized in that the built-in one-way bearing.
  • the buoyancy tank is connected to the weight block by a connection cable, characterized in that the balance is installed between the buoyancy tank and the connection cable.
  • the power generation unit is characterized in that two are formed symmetrically in the longitudinal direction from the center of the buoyancy tank.
  • the power generation unit located at the top of the two power generation unit, characterized in that installed on the upper portion of the buoyancy tank.
  • the power generation unit the power generation unit, the power generation unit, a central axis that receives the rotational force, an increaser that amplifies the rotational speed of the central axis to increase the speed to generate power, and the increased central axis
  • the arm connecting chain for preventing the positional deviation of the arm portion is installed between the power generating body portion and the arm portion.
  • the present invention it is possible to generate electricity by the relative movement of the buoyancy tank generated by the horizontal force of the wave and the vertical movement of the arm part generated by the buoyancy. Therefore, the present invention can change all the movement of the buoyancy tank and the arm portion to electrical energy, thereby exhibiting the effect that can be obtained as electrical energy even by the movement of small waves.
  • the present invention since a plurality of arm portions are disposed radially at regular intervals with respect to the buoyancy tank, the buoyancy tank is distracted from the center of gravity and the buoyancy center irrespective of the direction of the wave, similar to the gyroscopic motion with the arm portion (Gyroscopic Motion). ) Has similar movement. Therefore, the present invention has the effect of generating power regardless of the direction of the wave.
  • the position of the power generation unit of the present invention is not fixed to the bottom of the seawater but is fixed by a connection cable connected to the weight block, the installation of the power generation device exhibits an easy effect.
  • FIG. 1 is a view showing the overall configuration of a wave power generation apparatus according to the present invention
  • Figure 2a is a view showing a structure in which the power generation unit and the arm unit is installed in the buoyancy tank of the wave power generator according to the present invention
  • FIG. 2B is a detailed view of the rotational force converting portion in FIG. 2A; FIG.
  • Figure 2c is a detailed view of the power generation unit in Figure 2a.
  • 3a and 3b is a view showing the movement of the wave generator in the sea surface according to the present invention
  • FIG. 4 is a view showing the structure of the planar state of the wave power generator according to the present invention.
  • the wave power generator 100 according to an embodiment of the present invention, the buoyancy tank 10 and the arm portion radially installed from the buoyancy tank 10 is buoyant to a certain size submerged in seawater. 20, a weight block 50 seated at the bottom of the sea water to fix the position of the buoyancy tank 10 by pulling the buoyancy tank 10 downward, and the buoyancy tank 10 and the arm 20 by waves.
  • Rotation force conversion unit 40 for converting the motion of the arm 20 by the interaction between the rotation force and the longitudinal force is installed in the center of the buoyancy tank 10, the rotational force transmitted from the rotational force conversion unit 40 It consists of a configuration including a power generation unit (30: 30a, 30b) for converting and generating electricity into electrical energy.
  • the buoyancy tank 10 serves to float the wave power generator 100 onto the water, and has a volume of a predetermined size or more to receive a buoyancy of a predetermined size or more when floated on the sea surface (L).
  • the buoyancy tank 10 is provided with a space portion 11 in which the lower power generation body portion 30b is installed at an inner central portion thereof, and an upper end portion of the buoyancy tank 10 of the arm portion 20 and a rotational force conversion.
  • the unit 40 is installed. Accordingly, the upper surface of the buoyancy tank 10 is formed in a flat surface, the inner space portion 11 is formed with a passage portion in which the power generation body portion 30b is installed.
  • the arm part 20 includes an arm 21 of a predetermined length, a buoyancy cylinder 27 attached to an outer end of the arm 21, and an arm 21 of the arm 21. It consists of a hinge assembly 25 formed at the side end of the buoyancy tank (10). At this time, the female connector 23 is interposed between the arm 21 and the hinge assembly 25.
  • the female connector 23 has the same shape as that of an insect leg. Specifically, the female connector 23 extends inclined upwardly from the hinge assembly 25 and then is bent downward to extend obliquely downward. And the arm 20 having such a shape is radially installed around the buoyancy tank 10, as shown in Figure 4, a plurality of spaced apart in the circumferential direction.
  • the wave power generator 100 of the present invention can maintain a stable position as a whole.
  • the arm connecting chain (60: 61, 63) for preventing the positional deviation of the arm portion 20 is installed between the power generating body portion 30a and the arm portion 20 of the upper portion (see Fig. 1). .
  • the weight block 50 installed at the bottom of the seawater 200 serves to establish the buoyancy tank 10 on the sea surface L, and the buoyancy force received by the buoyancy tank 10 and The weight is set in consideration of the weights of the power generation main units 30: 30a and 30b mounted on the upper surface of the buoyancy tank 10.
  • the weight block 50 serves to hold the buoyancy tank 10 installed on the sea level L so that it always stays upright on the sea level L, and is seated on the bottom surface of the sea water 200.
  • the weight block 50 and the buoyancy tank 10 are connected by the weight block connecting portion 70, the weight block connecting portion 70 is connected to the bottom of the buoyancy tank 10 in a single line connecting cable 71,
  • the lower end of the connection cable 71 is composed of a plurality of auxiliary connection cable 73 is connected to the upper side of each weight block 50.
  • the auxiliary connection cable 73 may increase or decrease in number depending on the number of the weight blocks 50.
  • the buoyancy tank 10 forms a straight line in the longitudinal direction with the connecting cable 71, and when the balance of the buoyancy tank 10 is disturbed by the waves, the buoyancy tank 10 acts as a lower force in the longitudinal direction. The upright state of (10) is maintained.
  • the torque converting unit 40 includes a bevel gear 41 screwed to the hinge assembly 25 at the lower end of the arm 20, and a bevel pinion geared to the bevel gear 41. 43), the transfer gear 45 for switching the rotation direction of the bevel pinion 43, and the transfer gear 45 to the central axes 31a, 31b of the power generating unit portions 30: 30a, 30b. It consists of a center gear 47 for transmitting.
  • the bevel gear 41 serves to convert the vertical reciprocating motion of the arm 20 into the horizontal rotational force of the bevel pinion 43, and the first bevel gear 41a coupled to the hinge assembly 25 is formed.
  • the first bevel gear 41a is gear-coupled with the second bevel gear 41b formed in the bevel pinion 43. That is, the 2nd bevel gear 41b is formed in the front end side of the bevel pinion 43, and repeats forward and reverse rotation according to the turning motion of the 1st bevel gear 41a.
  • the forward rotational motion of the bevel pinion 43 transmits power only in one direction set by the one-way bearing 44, and the reverse rotational motion does not transmit power.
  • the transfer gear 45 is a gear in which the one-way bearing 44 is incorporated, and is formed on the circumferential surface of the gear forming portion formed at both ends of the center gear 47.
  • the center gear 47 transmits the combined rotational forces from the respective transfer gears 45 to the central axes 31a and 31b of the power generation main units 30: 30a and 30b.
  • the conversion means for transmitting the combined rotational force from the center gear 47 to the central axis (31a, 31b) of the power generation unit (30a, 30b) is provided, this conversion means is easy to use a conventional gear conversion device or the like The detailed description thereof will be omitted.
  • the power generation unit 30 is composed of a power generation unit 30a installed at the upper portion and a power generation unit 30b installed at the lower portion, and these power generation unit portions 30a and 30b are centered.
  • the shafts 31a and 31b are provided symmetrically in the longitudinal direction with respect to the portion where the center gear 47 is in contact.
  • the power generation unit 30b installed in the lower portion is installed in the passage portion formed in the inner space of the buoyancy tank 10 described above, and the power generation unit portion 30a installed in the upper portion is erected on the upper portion of the buoyancy tank 10. Is installed.
  • the power generation unit 30 (30a, 30b) generates electricity by using the rotational force transmitted to the central axis (31a, 31b) up and down.
  • the power generator main parts 30a and 30b are gearboxes that amplify the rotational speeds of the center shafts 31a and 31b and the speeds of the center shafts 31a and 31b to receive the rotational force from the center gear 47.
  • 33a, 33b and generators 35a, 35b for generating electricity by rotating the increased central shafts 31a, 31b.
  • the detailed structure of the power generation main-body parts 30a and 30b is demonstrated.
  • the detailed configuration of the power generation unit 30a, 30b will be described for example the detailed configuration of the power generation unit 30a installed on the upper portion of the buoyancy tank 10, but the power generation unit 30b installed below. Also has the same configuration.
  • the speed increaser 33a and the generator 35a are connected to each other by the rotation control member 38a (for example, an electromagnetic clutch) in the power generation main unit 30a.
  • the rotation control member 38a blocks rotation to the generator 38a when the speed of rotation of the speed increaser 33a exceeds a predetermined value (when the generator 35a is overloaded).
  • an encoder 36a which is a sensor for detecting a rotational speed of the generator 35a, is installed at the top of the generator 35a. If the rotation speed of the generator 35a sensed by the encoder 36a by such a configuration exceeds a predetermined value, a signal is sent to the rotary control member 38a to block the rotation to the generator 35a to generate the generator 35a. To prevent overload.
  • a rotary inertia body 37a (for example, a flywheel) of a predetermined weight is provided on the upper portion (ie, the generator 35a side) of the rotary control member 38a.
  • the rotary inertia 37a is fixedly installed with the rotary shaft of the generator 35a and rotates together with the rotary shaft of the generator 35a. Since the rotational inertia 37a has a predetermined weight, even if rotation from the speed increaser 33a is blocked by the rotational intermittent member 38a, the rotational inertia 37a maintains rotation by the inertia that has been rotated.
  • the connecting cable 71 is connected to the lower side of the power generating body parts 30: 30a and 30b installed so as to face each other in the longitudinal direction with the balance weight 90 interposed therebetween.
  • the connecting member 80 is installed at the lower portion of the power generation unit 30b, and the upper portion of the counterweight 90 is rotatably connected to the connecting member 80, and the connecting cable at the lower portion of the counterweight 90 71 is connected.
  • the connecting member 80 includes a support member 81 fixed to the power generating body portion 30b and extending downward, and a ring portion 83 installed at the lower end of the support portion 81.
  • the upper portion 91 of the counterweight 90 connected to the ring portion 83 also has a ring shape. Therefore, the connection member 80 can move freely about the upper portion 91 of the balance weight (90).
  • the counterweight 90 is provided with a weight 93 having a predetermined weight, and the connection cable 71 is connected to the lower portion 92.
  • the counterweight 90 has a property of always being vertically positioned by the weight of the weight 93. Therefore, even if the buoyancy tank 10, in which the power generation main units 30: 30a and 30b are mounted, is maintained vertically (see FIGS. 3A and 3B), with respect to the buoyancy tank 10 The force acting vertically downward. As a result, even though the buoyancy tank 10 is shaken by the waves, the buoyancy tank 10 is vertically pulled downward by the counterweight 90 so that the buoyancy tank 10 is immediately restored to an upright state.
  • the center of gravity (G1) and the buoyancy center (G2) of the buoyancy tank 10 for supporting the wave power generator 100 is shown in the center of the buoyancy tank 10 as shown in Figure 2a It is located at different points along the longitudinally extending centerline. Since the center of gravity (G1) and the buoyancy center (G2) of the buoyancy tank 10 is located at different points, the center of gravity (G1) of the buoyancy tank (10) when the force of the horizontal component is transmitted by the waves The buoyancy center (G2) is deviated from the center line extending in the longitudinal direction so that the buoyancy tank 10 is easily inclined.
  • the center of gravity (G1) and buoyancy center (G2) of the upper buoyancy tank 10 is located at different points on the center line extending in the longitudinal direction, the center of gravity (G1) is located below the buoyancy center (G2) It is more preferable to do.
  • the buoyancy tank 10 may be more easily restored to an upright state when the center of gravity is lost by the waves.
  • the longitudinal position of the center of gravity G1 of the buoyancy tank 10 supporting the entire wave power generator 100 includes components constituting the wave power generator 100 (buoyancy tank 10 itself, the power generation main body). 30, balance weight 90, etc.) to change the weight.
  • the position of the buoyancy center G2 of the buoyancy tank 10 is changed by the size and shape of the buoyancy tank 10.
  • the position of the buoyancy center G2 can be adjusted.
  • the longitudinal position of the buoyancy center G2 of the buoyancy tank 10 may be adjusted by adjusting the shape of the buoyancy tank 10 with respect to the buoyancy tank 10 of the same size.
  • 3a and 3b is a view showing the movement of the wave generator in the sea surface according to the present invention. Referring to this the operation of the wave power generation apparatus according to the present invention will be described.
  • the buoyancy tank 10 when the wave is applied to the wave power generator 100 of the present invention, the buoyancy tank 10 is equipped with a power generation unit 30: 30a, 30b is sea level (L) While maintaining the upright state of the phase is inclined in one direction by the force of the horizontal component of the wave. That is, when the force of the horizontal component of the wave is applied, the center of gravity (G1 of FIG. 2A) and the buoyancy center (G2 of FIG. 2A) are disturbed, and the buoyancy tank 10 is tilted (see FIGS. 3A and 3B).
  • the bevel gear 43 of the rotational force converting portion 40 is the hinge assembly 25 of the arm 20 due to the inclination of the buoyancy tank 10. Relative motion with respect to (see Fig. 2b). As a result, the bevel gear 43 rotates, and as a result, electric power is generated by the generators 35a and 35b.
  • the buoyancy cylinder 27 of the arm 20 when a wave is applied to the buoyancy cylinder 27 of the arm 20, the buoyancy cylinder 27 is moved up and down by the sea level height displacement of the wave. Up and down movement of the buoyancy cylinder 27 will cause a relative movement with the buoyancy tank 10 additionally. Therefore, when the buoyancy cylinder 27 of the arm 20 is moved up and down by the waves, the relative motion of the buoyancy tank 10 and the arm 20 generated in the hinge assembly 25 may be larger.
  • the buoyancy tank 10 is inclined by the waves and restored to the original upright state, and the relative movement of the buoyancy tank 10 and the arm 20 generated by the arm 20 moving up and down by the waves is shown in FIG. It appears similar to Gyroscopic Motion as shown in 3a and 3b. That is, the gyroscopic movement is caused by the inclination of the buoyancy tank 10 due to the wave force and the vertical movement of the buoyancy cylinder 27. According to the present invention, all the movements by the gyroscopic motion can be generated by the electric energy, so that the power generation efficiency can be increased, and power can also be generated by the movement of the small waves.
  • two power generation unit parts 30: 30a and 30b have a longitudinal symmetrical structure.
  • the one-way bearing 44 described above is to transmit the rotation in one direction, depending on the relative movement of the buoyancy tank 10 and the arm 20 may not be able to rotate the one-way bearing 44. have.
  • the plurality of arm portions 20 are radially installed at regular intervals in the circumferential direction as shown in FIG. 4, one-way bearings must be used during the relative movement of the buoyancy tank 10 and the plurality of arm portions 20. There is a relative motion to rotate 44). Therefore, the present invention can generate electric energy due to the relative movement of the buoyancy tank 10 and the arm 20 regardless of the direction of the wave.
  • the power generation unit 30 is described as being installed up and down, but may be provided only one in the range to perform the function of the power generation unit 30 described above.
  • the present invention is applied to a wave power generator for obtaining electrical energy by using the movement of the wave.

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Abstract

본 발명은 파력발전장치에 관한 것으로, 해수에 잠겨 일정크기의 부력을 받는 부력탱크와; 상기 부력탱크를 중심으로 하여 방사상으로 설치되며, 원주방향을 따라서 일정 간격을 두고 복수개 설치되고, 외측 단부에 부력통이 설치되는 암부와; 해수의 바닥부에 장착되어 상기 부력탱크를 하부로 당겨 부력탱크의 위치를 고정시키는 웨이트 블록과; 상기 부력탱크와 상기 암부를 서로 상대운동하도록 결합하며, 위 상대운동을 회전력으로 변환시키는 회전력 변환부와; 상기 부력탱크에 설치되며, 상기 회전력 변환부에서 전달된 회전력을 전기 에너지로 변환 발전시키는 발전본체부를 포함하며, 상기 부력탱크의 무게중심(G1)과 부력중심(G2)이 상기 부력탱크의 중심에서 종방향으로 연장하는 중심선을 따라 서로 다른 지점에 위치되는 것을 특징으로 한다.

Description

파력발전장치
본 발명은 파력을 이용한 파력발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작은 파도나 너울 등 작은 해수의 움직임에 의해서도 전기에너지를 발생시킬 수 있으며, 파도의 방향에 관계없이 에너지 흡수량을 극대화시켜 높은 효율의 전기에너지를 발생시킬 수 있는 파력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 파력을 이용한 파력발전장치는 여러가지 형태로 제시되어 있다. 예컨대, 대한민국 특허공개번호 제10-1986-0005973호(특허문헌 1), 대한민국 등록실용신안 제20-400674호(특허문헌 1)에 종래의 파력발전장치가 개시되어 있다.
상기한 종래의 파력발전장치는, 본체가 고정되어 있으며, 부력체가 레버의 단부에 설치되어 파도에 의해서 본체에 대해서 부력체가 상대적으로 승강 또는 하강하는 구성을 가지고 있다. 부력체의 승하강 운동은 레버를 통해서 본체 내에 설치되어 있는 중심축을 회전시키며, 이로 인해서 본체 내에 설치되어 있는 회전체가 회전한다. 회전체로 전달된 회전력에 의해서 발전기는 전기에너지를 발생시킨다.
이러한 종래의 파력발전장치에서는, 레버의 단부에 부착된 부력체가 파도에 의해 승강 또는 하강하는 운동만이 회전력으로 전환되어 발전하게 된다. 따라서 발전기로 제공되는 회전력의 크기가 작은 문제점이 있다.
또한, 종래의 파력발전장치에서는, 파력에 의한 부력체의 운동으로 발전이 이루어지는 본체는 해수 바닥면에 고정 설치되어 본체 자체가 파도에 의해 운동을 하지 않기 때문에 본체의 운동에 의한 발전을 행할 수 없다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허번호 제10-1986-0005973호
특허문헌 2 : 대한민국 등록실용신안 제20-400674호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 파력발전장치가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본체의 움직임과 부력체의 움직임에 의해서 회전력을 얻을 수 있도록 함으로써 작은 파도에 의해서도 전기에너지를 만들어 낼 수 있는 파력발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 파도의 방향에 관계없이 높은 효율을 가지고 전기에너지를 만들어 낼 수 있는 파력발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파력발전장치는, 해수에 잠겨 일정크기의 부력을 받는 부력탱크와; 상기 부력탱크를 중심으로 하여 방사상으로 설치되며, 원주방향을 따라서 일정 간격을 두고 복수개 설치되고, 외측 단부에 부력통이 설치되는 암부와; 해수의 바닥부에 장착되어 상기 부력탱크를 하부로 당겨 부력탱크의 위치를 고정시키는 웨이트 블록과; 상기 부력탱크와 상기 암부를 서로 상대운동하도록 결합하며, 위 상대운동을 회전력으로 변환시키는 회전력 변환부와; 상기 부력탱크에 설치되며, 상기 회전력 변환부에서 전달된 회전력을 전기 에너지로 변환 발전시키는 발전본체부를 포함하며, 상기 부력탱크의 무게중심(G1)과 부력중심(G2)이 상기 부력탱크의 중심에서 종방향으로 연장하는 중심선을 따라 서로 다른 지점에 위치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 파력발전장치에서, 상기 부력탱크의 무게중심(G1)은 부력중심(G2) 보다 하부에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 파력발전장치에서, 상기 부력탱크는, 하부의 횡방향 단면적이 상부의 횡방향 단면적 보다 작은 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 파력발전장치에서, 상기 암부는 일정길이를 가지는 암과, 상기 암의 후단부에 형성된 힌지 조립체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 파력발전장치에서, 상기 회전력 변환부는, 상기 힌지 조립체와 결합하는 베벨기어와; 상기 베벨기어와 기어결합되는 베벨 피니언과; 상기 베벨 피니언의 회전방향을 전환시키는 트랜스퍼 기어와; 상기 트랜스퍼 기어에 의해 방향 전환된 베벨 피니언의 회전력을 상기 발전본체부로 전달하는 센터기어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 파력발전장치에서, 상기 트랜스퍼 기어는, 상기 센터기어의 양측단에 형성된 기어 형성부의 원주면상에 형성되며, 내측에 베벨 피니언의 정역회전 운동을 설정된 한 방향으로만 동력을 전달하는 원웨이 베어링을 내장한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 파력발전장치에서, 상기 부력탱크는 연결 케이블에 의해 상기 웨이트 블록과 연결되며, 상기 부력탱크와 상기 연결 케이블 사이에는 균형추가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 파력발전장치에서, 상기 발전본체부는, 상기 부력탱크의 중심에서 종방향으로 대칭되게 2개 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 파력발전장치에서, 상기 2개의 발전본체부 중 상부에 위치하는 발전본체부는, 상기 부력탱크의 상부에 세워져 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 파력발전장치에서, 상기 발전본체부는, 상기 발전본체부는, 회전력을 전달받는 중심축과, 상기 중심축의 회전수를 증폭시켜 발전가능한 속도로 증속하는 증속기와, 증속된 중심축의 회전에 의해 전기를 발전시키는 발전기와, 상기 증속기와 상기 발전기 사이에서 회전력 전달을 단속하는 회전단속부재를 포함하며, 상기 발전기는 상기 발전기와 함께 회전하는 일정 중량의 관성회전체를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르는 파력발전장치에서, 상기 발전본체부와 상기 암부간에 상기 암부의 위치 이탈을 방지하기 위한 암 연결체인이 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 파도가 가지고 있는 수평력에 의해서 발생되는 부력탱크의 움직임과 부력에 의해서 발생되는 암부의 수직방향 움직임의 상대적인 운동에 의해서 발전을 행할 수 있다. 따라서 본 발명은 부력탱크 및 암부의 모든 움직임을 전기에너지로 바꿀 수 있으므로, 작은 파도의 움직임에 의해서도 전기에너지로 얻을 수 있는 효과를 발휘한다.
또한, 본 발명은 부력탱크를 중심으로 하여 암부가 방사상으로 일정 간격을 두고 복수개 배치되어 있기 때문에 파도의 방향에 관계없이 부력탱크는 무게중심과 부력중심이 흐트러져 암부와 함께 흡사 자이로스코픽 운동(Gyroscopic Motion)과 유사한 움직임을 가진다. 따라서 본 발명은 파도의 방향에 관계없이 발전을 행할 수 있는 효과를 발휘한다.
아울러, 본 발명의 발전본체부의 위치가 해수 바닥부에 고정되지 않고 웨이트 블록에 연결된 연결 케이블에 의해 고정되므로 발전장치의 설치가 용이한 효과를 발휘하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 파력발전장치의 전체 구성을 도시한 도면,
도 2a는 본 발명에 따른 파력발전장치의 부력탱크에 설치되는 발전본체부와 암부가 결합된 구조를 도시한 도면,
도 2b는 도 2a에서의 회전력 변환부의 상세도,
도 2c는 도 2a에서의 발전본체부의 상세도.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 파력발전장치가 해수면에서의 파도에 의한 움직임을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 파력발전장치의 평면상태의 구조를 도시한 도면임.
본 발명에 따른 파력발전장치의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파력발전장치(100)는, 해수에 잠겨 일정크기의 부력을 받는 부력탱크(10)와, 부력탱크(10)로부터 방사상으로 설치된 암부(20)와, 해수의 바닥부에 안착되어 부력탱크(10)를 하부로 당겨 부력탱크(10)의 위치를 고정시키는 웨이트 블록(50)과, 파도에 의해 부력탱크(10)와 암부(20) 사이의 상호 작용에 의한 암부(20)의 운동을 회전력으로 변환하는 회전력 변환부(40)와, 부력탱크(10)의 중심부에 종방향으로 설치되며, 회전력 변환부(40)에서 전달된 회전력을 전기에너지로 변환 발전시키는 발전본체부(30 : 30a, 30b)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
부력탱크(10)는 파력발전장치(100)를 물 위로 띄우는 역할을 하는 것으로, 일정 크기 이상의 부피를 가져 해수면(L)에 띄워질 경우 일정 크기 이상의 부력을 받도록 한다.
또한, 부력탱크(10)는 그 내측 중심부에는 하부의 발전본체부(30b)가 설치되는 공간부(11)가 마련되고, 그 상면에는 암부(20)의 부력탱크(10) 측 단부 및 회전력 변환부(40)가 설치된다. 이에 따라 부력탱크(10)의 상면은 평평한 면으로 형성되며, 내측 공간부(11)에는 발전본체부(30b)가 설치되는 통로부가 형성되어 있다.
암부(20)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이, 일정길이의 암(arm)(21)과, 암(21)의 외측 단부에 부착된 부력통(27)과, 암(21)의 부력탱크(10) 측 단부에 형성된 힌지 조립체(25)로 구성된다. 이때 암(21)과 힌지 조립체(25)의 사이에는 암 커넥터(23)가 개재된다.
또한 암 커넥터(23)는 곤충의 다리의 형상과 같은 형상을 가진다. 구체적으로 암 커넥터(23)는 힌지 조립체(25)로부터 상부를 향하여 경사지게 연장된 후 하부로 절곡되어 하부를 향하여 경사지게 연장하는 형상을 가진다. 그리고 이러한 형상을 가지는 암부(20)는 도 4에 도시된 것과 같이 부력탱크(10)를 중심으로 방사상으로 설치되며, 원주방향으로 일정간격을 두고 복수개 설치된다.
위 구성을 가지는 부력탱크(10) 및 암부(20)에 의해서 본 발명의 파력발전장치(100)는 전체적으로 안정된 자세를 유지할 수 있다.
한편, 상부의 발전본체부(30a)와 암부(20) 사이에는 암부(20)의 위치 이탈을 방지하기 위한 암 연결체인(60 : 61, 63)이 설치되게 하는 것이 바람직하다(도 1 참조).
다시 도 1을 참조하면, 해수(200)의 바닥부에 설치되는 웨이트 블록(50)은 부력탱크(10)를 해수면(L) 상에 세우는 역할을 하는 것으로, 부력탱크(10)가 받는 부력 및 부력탱크(10)의 상면에 장착되는 발전본체부(30 : 30a, 30b)의 중량을 고려하여 그 중량이 설정된다. 웨이트 블록(50)은 해수면(L) 상에 설치되는 부력탱크(10)가 해수면(L) 상에서 항상 직립상태가 되도록 잡아주는 역할을 하는 것으로, 해수(200)의 바닥면에 안착된다.
웨이트 블록(50)과 부력탱크(10)는 웨이트 블록 연결부(70)에 의해 연결되며, 웨이트 블록 연결부(70)는 부력탱크(10)의 저부에 단일선으로 연결되는 연결 케이블(71)과, 연결 케이블(71)의 하단에서 각 웨이트 블록(50)의 상측과 연결되는 다수의 보조 연결 케이블(73)로 구성된다. 보조 연결 케이블(73)은 웨이트 블록(50)이 설치되는 개수에 따라 설치되는 개수도 늘어나거나 줄어들 수 있다.
이러한 구성에 의해 부력탱크(10)는 연결 케이블(71)과는 종방향으로 일직선 형태를 이루며, 파도에 의해 부력탱크(10)의 균형이 흐트러졌을 때에는 종방향 하부로 작용시키는 힘에 의해 부력탱크(10)의 직립상태가 유지되게 된다.
회전력 변환부(40)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 암부(20) 하측단의 힌지 조립체(25)와 나사 결합하는 베벨기어(41)와, 베벨기어(41)와 기어결합되는 베벨 피니언(43)과, 베벨 피니언(43)의 회전방향을 전환하는 트랜스퍼 기어(45)와, 트랜스퍼 기어(45)에 의해 회전력을 발전본체부(30 : 30a, 30b)의 중심축(31a, 31b)로 전달하는 센터기어(47)로 구성된다.
베벨기어(41)는 암부(20)의 상하 왕복운동을 베벨 피니언(43)의 수평 회전력으로 전환시키는 역할을 하며, 힌지 조립체(25)에 결합된 제1 베벨기어(41a)가 형성되어 있다. 제1 베벨기어(41a)는 베벨 피니언(43)에 형성된 제2 베벨기어(41b)와 기어결합되어 있다. 즉, 제2 베벨기어(41b)는 베벨 피니언(43)의 선단측에 형성되어 있으며, 제1 베벨기어(41a)의 선회운동에 따라 정역회전을 반복한다.
베벨 피니언(43)의 정역회전 운동은 원-웨이(one way) 베어링(44)에 의해 설정된 한 방향으로만 동력을 전달하게 되고, 반대방향의 회전운동은 동력을 전달하지 않는다.
또한, 트랜스퍼 기어(45)는 원-웨이 베어링(44)이 내장된 기어로서, 센터기어(47)의 양측단에 형성된 기어 형성부의 원주면상에 형성된다. 센터기어(47)는 각각의 트랜스퍼 기어(45)로부터 합쳐진 회전력을 발전본체부(30 : 30a, 30b)의 중심축(31a, 31b)으로 전달한다. 이때 센터기어(47)에서 합쳐진 회전력을 발전본체부(30a, 30b)의 중심축(31a, 31b)으로 전달하기 위한 변환수단이 구비되며, 이 변환수단은 종래의 기어 변환장치 등을 이용하여 용이하게 구현할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 발전본체부(30)는 상부에 설치된 발전본체부(30a)와 하부에 설치된 발전본체부(30b)로 이루어지며, 이들 발전본체부(30a, 30b)는 중심축(31a, 31b)과 센터기어(47)가 접촉하는 부위를 중심으로 하여 종방향으로 대칭되게 설치된다. 하부에 설치되는 발전본체부(30b)는 위에서 설명한 부력탱크(10)의 내측 공간부에 형성된 통로부에 설치되며, 상부에 설치되는 발전본체부(30a)는 부력탱크(10)의 상부에 세워져 설치된다.
또한, 발전본체부(30: 30a, 30b)는 상하로 중심축(31a, 31b)에 전달된 회전력을 이용하여 전기를 발생시킨다. 발전본체부(30a, 30b)는 센터기어(47)로부터 회전력을 전달받는 중심축(31a, 31b)과, 중심축(31a, 31b)의 회전수를 증폭시켜 발전가능한 속도로 증속하는 증속기(33a, 33b)와, 증속된 중심축(31a, 31b)의 회전에 의해 전기를 발전시키는 발전기(35a, 35b)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
도 2c를 참조하여 발전본체부(30a, 30b)의 세부 구성에 대해서 설명한다. 참고로 발전본체부(30a, 30b)의 세부 구성에 대해서는 부력탱크(10)의 상부에 설치되는 발전본체부(30a)의 세부 구성을 예를 들어 설명하나 하부에 설치되는 발전본체부(30b) 역시 동일한 구성을 가지고 있다.
도 2c에 도시된 것과 같이, 발전본체부(30a)에서 증속기(33a)와 발전기(35a)는 회전단속부재(38a, 예를 들면, 전자클러치)에 의해서 연결된다. 회전단속부재(38a)는 증속기(33a)의 회전속도가 소정의 값을 초과하는 경우(발전기(35a)에 과부하가 걸리는 경우), 발전기(38a)로의 회전을 차단한다. 또한 발전기(35a)의 상부에는 발전기(35a)의 회전속도를 감지하는 센서인 엔코더(36a)가 설치된다. 이러한 구성에 의해서 엔코더(36a)에서 감지한 발전기(35a)의 회전 속도가 소정의 값을 초과하게 되면, 회전단속부재(38a)로 신호를 보내 발전기(35a)로의 회전을 차단하여 발전기(35a)에 과부하가 걸리는 것을 방지한다.
한편, 도 2c에 도시된 것과 같이, 회전단속부재(38a)의 상부(즉, 발전기(35a) 측)에는 일정 중량의 회전관성체(37a, 예를 들면, 플라이휠)가 설치되어 있다. 회전관성체(37a)는 발전기(35a)의 회전축과 고정설치되어 발전기(35a)의 회전축과 함께 회전한다. 회전관성체(37a)는 소정의 중량을 가지고 있기 때문에 회전단속부재(38a)에 의해서 증속기(33a)로부터의 회전이 차단되더라도, 회전하고 있던 관성에 의해서 회전을 유지한다. 따라서 회전단속부재(38a)로 인해서 증속기(33a)로부터의 회전이 차단되더라도, 발전기(35a)가 즉각적으로 멈추지 않고 서서히 속도가 저하되도록 한다. 그 결과 급작스러운 정지로 인해서 발전기(35a)에 이상이 발생하는 것을 방지한다.
또한, 도 1 및 도 2a에 도시된 것과 같이 종방향으로 서로 대향 되도록 설치된 발전본체부(30 : 30a, 30b)의 하부측에는 균형추(90)를 사이에 두고 연결 케이블(71)이 연결된다. 구체적으로 발전본체부(30b)의 하부에 연결부재(80)가 설치되어 있으며, 이 연결부재(80)에 균형추(90)의 상부가 회전가능하게 연결되며, 균형추(90)의 하부에 연결 케이블(71)이 연결된다.
연결부재(80)는 발전본체부(30b)에 고정되며 하부로 연장되는 지지부재(81)와, 이 지지부(81)의 하측 단부에 설치되는 고리부(83)를 구비한다. 이 고리부(83)에 연결되는 균형추(90)의 상부(91) 역시 고리형상을 가지고 있다. 따라서 연결부재(80)는 균형추(90)의 상부(91)를 중심으로 자유롭게 움직일 수 있다.
또한 균형추(90)에는 소정의 중량을 가지는 중량체(93)가 설치되어 있으며, 하부(92)에 연결 케이블(71)이 연결된다. 균형추(90)는 중량체(93)의 중량에 의해서 항상 수직하게 위치하고자 하는 성질을 가지고 있다. 따라서, 발전본체부(30 : 30a, 30b)가 장착되어 있는 부력탱크(10)가 파도에 의해서 기울어지더라도 수직하게 자세를 유지하며(도 3a 및 도 3b 참조), 부력탱크(10)에 대해서 하부로 수직하게 작용하는 힘을 가하고 있다. 그 결과 부력탱크(10)가 파도에 의해서 흔들리더라도, 균형추(90)에 의해서 부력탱크(10)를 하부로 수직하게 잡아당기기 때문에 부력탱크(10)가 즉시 직립상태로 복원하게 된다.
본 발명에 따르는 실시예는, 파력발전장치(100)를 지지하는 부력탱크(10)의 무게중심(G1)과 부력중심(G2)이 도 2a에 도시된 것과 같이 부력탱크(10)의 중심에서 종방향으로 연장하는 중심선을 따라 서로 다른 지점에 위치된다. 이렇게 부력탱크(10)의 무게중심(G1)과 부력중심(G2)이 서로 다른 지점에 위치하기 때문에, 파도에 의해서 수평방향의 성분의 힘이 전달되면 부력탱크(10)의 무게중심(G1)과 부력중심(G2)이 종방향으로 연장하는 중심선으로부터 벗어나게 되어 부력탱크(10)가 쉽게 기울어지게 된다.
한편, 위 부력탱크(10)의 무게중심(G1)과 부력중심(G2)은 종방향으로 연장하는 중심선 상에서 서로 다른 지점에 위치하되, 무게중심(G1)이 부력중심(G2)의 하부에 위치하는 것이 보다 바람직하다. 무게중심(G1)이 부력중심(G2)의 하부에 위치하게 되면 파도에 의해서 중심을 잃었을 때 보다 쉽게 부력탱크(10)가 직립상태로 복원될 수 있다.
파력발전장치(100) 전체를 지지하는 부력탱크(10)의 무게중심(G1)의 종방향 위치는, 파력발전장치(100)를 구성하는 구성요소들(부력탱크(10) 자체, 발전본체부(30), 균형추(90) 등)의 중량을 조절함으로써 변화된다.
또한 부력탱크(10)의 부력중심(G2)의 위치는 부력탱크(10)의 크기 및 형상에 의해서 변화된다. 예를 들면, 도 2a에 도시된 것과 같이 부력탱크(10)의 하부로 갈수록 횡방향 단면적이 좁아지게 하면, 부력중심(G2)의 위치를 조절할 수 있다. 따라서 같은 크기의 부력탱크(10)에 대해서도 부력탱크(10)의 형상을 조절함으로써 부력탱크(10)의 부력중심(G2)의 종방향 위치를 조절할 수 있다.
도 3a와 도 3b는 본 발명에 따르는 파력발전장치가 해수면에서의 파도에 의한 움직임을 도시한 도면이다. 이를 참조하여 본 발명에 따르는 파력발전장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파력발전장치(100)에 파도가 인가되면, 발전본체부(30 : 30a, 30b)가 장착되어 있는 부력탱크(10)는 해수면(L)상에서 직립상태를 유지하다가 파도의 수평방향 성분의 힘에 의해 어느 일측 방향으로 기울어진다. 즉, 파도의 수평방향 성분의 힘이 인가되면 무게중심(도 2a의 G1)과 부력중심(도 2a의 G2)이 흐트러져 부력탱크(10)가 기울어지게 된다(도 3a 및 도 3b 참조). 이때 부력탱크(10)는 암부(20)에 의해서 지지되기 때문에, 부력탱크(10)의 기울어짐으로 인해서 회전력 변환부(40)의 베벨기어(43)가 암부(20)의 힌지조립체(25)에 대해서 상대운동을 한다(도 2b 참조). 이로 인해서 베벨기어(43)가 회전하며 그 결과 발전기(35a, 35b)에 의해서 발전이 이루어지게 된다.
또한 암부(20)의 부력통(27)에 파도가 인가되면, 파도의 해수면 높이 변위에 의해 부력통(27)은 상하로 움직이게 된다. 이러한 부력통(27)의 상하 움직임은 부력탱크(10)와의 상대운동을 추가로 일으키게 된다. 따라서 암부(20)의 부력통(27)이 파도에 의해서 상하로 움직이게 되면 힌지조립체(25)에서 일어나는 부력탱크(10)와 암부(20)의 상대운동의 크기가 보다 크게 될 수 있다.
한편, 부력탱크(10)가 기울어진 상태에서, 균형추(90)에 의한 복원력, 연결 케이블(71)이 하부로 잡아당기는 힘, 그리고 부력탱크(10)의 무게중심(G1)이 부력중심(G2)이 하부에 위치함으로 인해서 발생하는 복원력 등에 의해 부력탱크(10)는 원래의 직립 상태로 복원하게 된다. 이러한 복원을 위한 운동을 행할 때에도 마찬가지로 부력탱크(10)와 암부(20)가 상대적으로 운동하게 되므로, 발전이 일어나게 된다.
이러한 부력탱크(10)가 파도에 의해서 기울어지고 다시 원래 직립 상태로 복원되며, 암부(20)가 파도에 의해서 상하로 움직이는 것에 의해서 발생하는 부력탱크(10)와 암부(20)의 상대운동은 도 3a 및 도 3b에 도시된 것과 같이 흡사 자이로스코픽 운동(Gyroscopic Motion)과 유사하게 나타난다. 즉, 자이로스코픽 운동은 파력에 의한 부력탱크(10)의 기울어짐과 부력통(27)의 상하운동에 의해서 일어난다. 본 발명은 위 자이로스코픽 운동에 의한 모든 움직임을 전기에너지로 발전시킬 수 있으므로 발전 효율을 높일 수 있으며, 또한 작은 파도의 움직임에 의해서도 발전을 할 수 있다.
또한 앞서 살펴본 바와 같이 본 발명은 2개의 발전본체부(30 : 30a, 30b)가 종방향 대칭 구조를 가지고 있다. 이러한 구성을 가짐으로 인해서, 부력탱크(10)가 파도에 의해서 흔들리게 되면, 상부에 설치된 발전 본체부(30a)의 중량에 의해서 흔들림에 관성을 부여할 수 있기 때문에 그 움직임을 더욱 크게 할 수 있게 된다.
한편, 앞서 설명한 원-웨이 베어링(44)은 일방향으로 회전을 전달하는 것으로, 부력탱크(10)와 암부(20)의 상대운동에 따라서는 원-웨이 베어링(44)을 회전시키지 못하는 것이 존재할 수 있다. 그러나 암부(20)가 도 4에 도시된 것과 같이 원주방향을 일정한 간격을 두고 방사상으로 복수개 설치되어 있기 때문에, 부력탱크(10)와 복수개의 암부(20)의 상대운동 중에는 반드시 원-웨이 베어링(44)을 회전시키는 상대운동이 존재하게 된다. 따라서 본 발명은 파도의 방향에 관계없이 부력탱크(10)와 암부(20)의 상대운동으로 인한 전기 에너지를 발전할 수 있다.
이상은 본 발명에 따르는 파력발전장치와 관련한 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정된 것은 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
예를 들면, 본 실시예에서는 발전본체부(30)가 상하로 설치되어 있는 것으로 설명하였으나, 위에서 설명한 발전본체부(30)의 기능을 수행하는 범위에서 하나만 설치될 수도 있다.
본 발명은 파도의 움직임을 이용하여 전기에너지를 얻는 파력발전장치에 적용된다.

Claims (11)

  1. 해수에 잠겨 일정크기의 부력을 받는 부력탱크와,
    상기 부력탱크를 중심으로 하여 방사상으로 설치되며, 원주방향을 따라서 일정 간격을 두고 복수개 설치되고, 외측 단부에 부력통이 설치되는 암부와,
    해수의 바닥부에 장착되어 상기 부력탱크를 하부로 당겨 부력탱크의 위치를 고정시키는 웨이트 블록과,
    상기 부력탱크와 상기 암부를 서로 상대운동하도록 결합하며, 위 상대운동을 회전력으로 변환시키는 회전력 변환부와,
    상기 부력탱크에 설치되며, 상기 회전력 변환부에서 전달된 회전력을 전기 에너지로 변환 발전시키는 발전본체부를 포함하며,
    상기 부력탱크의 무게중심(G1)과 부력중심(G2)이 상기 부력탱크의 중심에서 종방향으로 연장하는 중심선을 따라 서로 다른 지점에 위치되는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 부력탱크의 무게중심(G1)은 부력중심(G2) 보다 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 부력탱크는, 하부의 횡방향 단면적이 상부의 횡방향 단면적 보다 작은 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 암부는 일정길이를 가지는 암과, 상기 암의 후단부에 형성된 힌지 조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 회전력 변환부는, 상기 힌지 조립체와 결합하는 베벨기어와, 상기 베벨기어와 기어결합되는 베벨 피니언과, 상기 베벨 피니언의 회전방향을 전환시키는 트랜스퍼 기어와, 상기 트랜스퍼 기어에 의해 방향 전환된 베벨 피니언의 회전력을 상기 발전본체부로 전달하는 센터기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 트랜스퍼 기어는, 상기 센터기어의 양측단에 형성된 기어 형성부의 원주면상에 형성되며, 내측에 베벨 피니언의 정역회전 운동을 설정된 한 방향으로만 동력을 전달하는 원웨이 베어링을 내장한 것을 특징으로 하는 파력발전장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 부력탱크는 연결 케이블에 의해 상기 웨이트 블록과 연결되며, 상기 부력탱크와 상기 연결 케이블 사이에는 균형추가 설치되는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 발전본체부는, 상기 부력탱크의 중심에서 종방향으로 대칭되도록 2개 형성되는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 2개의 발전본체부 중 상부에 위치하는 발전본체부는, 상기 부력탱크의 상부에 세워져 설치되는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.
  10. 청구항 8 또는 9에 있어서,
    상기 발전본체부는, 회전력을 전달받는 중심축과, 상기 중심축의 회전수를 증폭시켜 발전가능한 속도로 증속하는 증속기와, 증속된 중심축의 회전에 의해 전기를 발전시키는 발전기와, 상기 증속기와 상기 발전기 사이에서 회전력 전달을 단속하는 회전단속부재를 포함하며,
    상기 발전기는 상기 발전기와 함께 회전하는 일정 중량의 관성회전체를 구비하는 것을 특징으로 하는 파력발전장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 발전본체부와 상기 암부간에 상기 암부의 위치 이탈을 방지하기 위한 암 연결체인이 설치된 것을 특징으로 하는 파력발전장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201800004937A1 (it) * 2018-05-02 2019-11-02 Lorenzo Ciavardini Sistema di produzione di energia dal moto ondoso del mare per la generazione di Energia Pulita”

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101328467B1 (ko) * 2012-05-14 2013-11-12 현대엔지니어링 주식회사 파력 발전 장치
KR101221453B1 (ko) * 2012-07-06 2013-01-11 주식회사 웨이브에너지코리아 부유식 파력구동장치
KR101404832B1 (ko) 2013-04-23 2014-06-09 이경녕 파력 수집 장치
KR101687815B1 (ko) * 2015-06-19 2016-12-20 이영근 파력 발전 장치 및 이 파력 발전 장치를 복수 개 연결한 파력 발전 시스템
KR102302003B1 (ko) * 2020-02-25 2021-09-30 (주)한정에너지 파력 발전 장치
CN113324614B (zh) * 2021-05-31 2023-10-10 三一重机有限公司 液体箱内液位的测量方法、测量装置及工程机械

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4143011C1 (en) * 1991-12-24 1993-04-15 Hans 5000 Koeln De Lambrecht Floating wave machine for generating electrical power - has jointed floats resting on water surface coupled to fly-wheel via interconnecting rods and gearing
JP2003056442A (ja) * 2001-08-22 2003-02-26 Yasushi Watabe 浮力と重力方向の力の両方向の力を発生し液面との位置を一定に保つ構造の浮体装置
KR20040091165A (ko) * 2003-04-19 2004-10-28 임명식 파력발전장치
KR20050094361A (ko) * 2005-08-17 2005-09-27 남주희 파력발전기

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK200100573A (da) 2000-05-08 2001-11-09 Niels Arpe Hansen Bølgekraftanlæg
KR100652877B1 (ko) * 2005-05-20 2006-12-01 현 용 이 파력발전기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4143011C1 (en) * 1991-12-24 1993-04-15 Hans 5000 Koeln De Lambrecht Floating wave machine for generating electrical power - has jointed floats resting on water surface coupled to fly-wheel via interconnecting rods and gearing
JP2003056442A (ja) * 2001-08-22 2003-02-26 Yasushi Watabe 浮力と重力方向の力の両方向の力を発生し液面との位置を一定に保つ構造の浮体装置
KR20040091165A (ko) * 2003-04-19 2004-10-28 임명식 파력발전장치
KR20050094361A (ko) * 2005-08-17 2005-09-27 남주희 파력발전기

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201800004937A1 (it) * 2018-05-02 2019-11-02 Lorenzo Ciavardini Sistema di produzione di energia dal moto ondoso del mare per la generazione di Energia Pulita”

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