WO2016204554A1 - 진자운동을 이용한 파력발전장치 및 이를 이용한 해역표시부표 - Google Patents

진자운동을 이용한 파력발전장치 및 이를 이용한 해역표시부표 Download PDF

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WO2016204554A1
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pair
gear
wave power
pendulum motion
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정민시
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주식회사 서준
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a wave power generation apparatus using a pendulum motion, and more particularly to a sea surface marker having a wave power generation apparatus using a pendulum motion.
  • buoys are used to indicate the location of a particular point, region or phrase on the sea.
  • a buoy refers to a tool made of a floating material floated on the sea and fixed to a sea bottom or fishing gear using a device such as a wire or a chain.
  • buoys don't have much to do with their basic role as long as they float in seawater. But you need to make it easier to find buoys floating on the sea from afar. In addition, if necessary, a means of easily determining the position of the buoy at a distance from the night is needed.
  • a buoy used in the related art has a light emitting means, which has been used to identify from a distance even at night.
  • the battery in the case of the buoy according to the prior art, there was a problem in that the battery must be continuously replaced in order to supply electricity to the light emitting means. Therefore, the battery does not need to be replaced or a buoy is needed to make the replacement cycle as long as possible.
  • some buoys may use solar cells.
  • solar cells have the disadvantage of being affected by climate change. In other words, when the time to receive sunlight, such as during the rainy season or winter season, it is difficult to secure enough power, so there is a problem that a separate battery must be replenished or replaced. Therefore, it would be nice to have a device capable of self-charging together with the solar cell or separately from the solar cell.
  • the power generation device provided in the above-described buoy is to move the pendulum relative to the buoyancy body according to the wave by putting a pendulum which is a weight body through a spring in a buoyancy body which is a lightweight body, so that the heavy pendulum is relatively large relative to a light sheath. There is a problem that wave force is required.
  • the present invention has a problem in solving the above problems.
  • the present invention can solve the above problems by putting the core of the weight body in the buoyancy body, which is a lightweight body, the buoyancy body relative to the core in accordance with the wave.
  • the light buoyancy body is pendulum and moves relative to the heavy core so that the small buoyancy force is developed. It can be used as a pendulum generator, and it can provide an effect that can be replaced by equipment such as the resolution of fishery disputes by the functions of the marine boundary, and the establishment of the weather meteorological specifications.
  • FIG. 1 is a view showing the external appearance of the wave power generator using the pendulum motion according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
  • FIG. 3 is a conceptual perspective view showing the driving relationship between the rack and pinion of FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a line A-A of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a plurality of rack parts and pinions are provided in the housing of FIG. 1;
  • FIG. 6 is an external view showing an example when the housing of FIG. 1 is spherical
  • FIG. 7 is a sectional view taken on line B-B in FIG. 6; FIG.
  • a wave power generator using pendulum motion which is a sea zone display buoy of the first embodiment, is indicated by the reference numeral 100.
  • the wave power generator 100 using the pendulum motion, as shown in Figures 1 to 4, the cylindrical housing 10 of the lightweight body and buoyancy body; A horizontal shaft 20 extending across the center of the housing 10 so that both ends are rotatably mounted to the housing 10; It is fixedly circumscribed to the horizontal shaft 20 and rotatably inscribed through a bearing in the housing 10, so that the housing 10 is made of a weight body to pendulum in response to a wave, but underneath it moves itself.
  • Rack portion 30 having a heavy and light disc appearance;
  • the pinion shaft of the pair of pinion shafts 41 is rotated clockwise and the other pinion shaft is rotated counterclockwise by a pendulum motion of the housing 10 through the clutch 42.
  • Pair of pinions 40 A first drive gear 51 fixedly circumscribed at one end of the one pinion shaft 41; A second driving gear 52 fixedly circumscribed at one end of the other pinion shaft 41; An internal and external gear 55 having an external gear part 53 engaged with the first driving gear 51 and an internal gear part 54 engaged with the second driving gear 52; A power generation unit 50 connected to the convergence shaft 56 fixedly inscribed to the internal and external gears 55 and mounted to the housing 10; And an equipment room equipped with a boundary light, a satellite position sensor, a camera, communication means, a charging unit 88, and the like mounted on the government of the housing 10 to be used as an ocean display buoy, and electrically connected to the power generation unit 50. It contains 60.
  • the wave power generation apparatus 100 using the pendulum motion further includes a pair of auxiliary buoyancy bodies 70 whose proximal ends are fixed to both sides of the housing 10 so that the front ends thereof extend in the direction inclined to each other in the horizontal direction.
  • the housing 10 is more easily floated on the water surface than in the sea, and at the same time, the housing 10 assists in the otters movement according to the wave.
  • auxiliary buoyancy bodies 70 are not shown, if the thickness increases in the radially outward direction of the housing 10, the buoyancy may increase in the outer direction of the housing 10. Preferred at
  • the wave power generator 100 using the pendulum movement is fixed to any one of the pair of auxiliary buoyancy body 70 includes at least one direction plate 80, the leading end is extended in the vertical direction,
  • the direction plate 80 strikes the wave and the auxiliary buoyancy body 70 Is directed in the wave direction to facilitate the otgi movement of the housing (10).
  • the wave power generator 100 using the pendulum movement is coupled to the anchor 90 so that the housing 10 does not float, but in order not to interfere with the pendulum movement of the housing 10, FIGS. 1 and FIG.
  • one end of the ring bracket 92 extends in the circumferential direction of the housing under the housing 10 so that both ends thereof are fixed and movable in the circumferential direction of the housing, that is, the pendulum movement direction.
  • Anchor string 91 fixed to the anchor 90 is included.
  • the rack portion 30 is fixedly circumscribed to the horizontal shaft 20 in the description of the embodiment, the present invention is not limited thereto, as shown in FIG.
  • the plurality of rack parts 30 may be fixedly circumferentially spaced apart from the horizontal axis 20 in the axial direction of the horizontal axis 20.
  • the pair of pinions 40 may also correspond to the plurality of pinions 40. It may be meshed with the rack portion 30.
  • housing 10 is described as being cylindrical in the description of the embodiment, the present invention is not limited thereto, and may be spherical as shown in FIGS. 6 and 7, and the first and the second As in the second embodiment, one rack portion 30 and a pair of pinions 40 may be provided, or a plurality of racks 30 and a plurality of pairs of pinions 40 may be provided.
  • the lightweight shaft 10 When the wave power generation apparatus 100 using the pendulum motion configured as described above receives a wave in a state of being injured on the surface of the sea, the lightweight shaft 10 is horizontally fixed to the rack portion 30 which is fixedly circumferentially on the horizontal shaft 20. Ottogi pivoting movement around, thereby a pair of pinions (40) engaged with the rack gear 31 of the rack portion 30 is rotated, any one pinion (40) of the pinion (40) 40 rotates the pinion shaft 41 of one of the pair of pinion shafts 41 clockwise by the one-way clutch 42 only when it rotates clockwise, and the other pinion 40 counterclockwise.
  • the housing 10 is described as pivoting about the horizontal axis 20 in the description of the embodiment, the present invention is not limited thereto, and the lower portion of the rack part 30 in the state where the horizontal axis 20 is excluded.
  • the housing 10 may pivot along an edge.
  • a stopper in which the pair of pinions 40 with respect to the rack portion 30 are in contact with the pair of pinion shafts 41 to limit movement is the rack gear 41. It may be arranged at both ends of the.

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Abstract

본 발명은 경량체인 부력체 속에 중량체인 코어를 넣어 파동에 따라 상기 부력체가 상기 코어에 대하여 상대운동시킴으로써, 가벼운 부력체가 진자가 되어서 무거운 코어에 대하여 상대운동하기 때문에 작은 파력에도 발전시킬 수 있는 작용효과를 제공할 수 있다.

Description

진자운동을 이용한 파력발전장치 및 이를 이용한 해역표시부표
본 발명은 진자운동을 이용한 파력발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하는 진자운동을 이용한 파력발전장치를 구비한 해역표지부표에 관한 것이다.
바다에도 특정인의 양식지역이나 지역어민들의 공동어로구역 등과 같이 특정 구역을 나누고 표시할 필요가 있다. 그러나 바다에서는 기준이 될 만한 주변지형이 존재하지 않으며, 육상에서처럼 해수면에 특정의 표시를 해 두는 것도 쉽지가 않다. 따라서 해상에서 특정 지점이나 지역 또는 어구의 위치 등을 표시하기 위해서 부표가 사용된다.
부표는 물에 뜨는 재질로 구성된 도구를 바다에 띄우고, 그것을 와이어(wire)나 체인(chain) 등과 같은 기구를 이용하여 바다의 바닥이나 어구 등에 고정하는 것을 말한다.
일반적으로 부표는 바닷물에 뜨기만 하면 그 기본적인 역할을 수행하는데 큰 무리가 없는 것이 사실이다. 하지만 바다 위에 떠있는 부표를 멀리서도 쉽게 찾을 수 있도록 할 필요가 있다. 또한 필요에 따라서는 야간에 멀리서도 부표의 위치를 쉽게 확인할 수 있는 수단이 필요하다.
이를 위하여, 종래에 사용되던 부표에는 발광수단이 구비되어 야간에도 멀리서 식별이 가능한 부표가 사용되어 오고 있었다.
하지만, 종래기술에 따른 부표의 경우에는 발광수단에 전기를 공급하기 위하여 지속적으로 배터리를 교체해 주어야 하는 문제점이 있었다. 따라서 배터리를 교체할 필요가 없거나 교체주기를 최대한 길게 할 수 있는 부표가 필요하다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 일부 부표에는 태양전지가 사용되기도 한다. 그러나 태양전지는 기후변화의 영향을 많이 받는 단점이 있다. 즉, 장마철이나 동절기 등 태양광을 받을 수 있는 시간이 짧은 경우에는 충분한 전력을 확보하기 어렵기 때문에 별도의 배터리를 보충해 주거나 교체해 주어야 하는 문제점이 있는 것이다. 따라서 태양전지와 더불어 혹은 태양전지와는 별개로 자체충전이 가능한 장치가 있으면 좋을 것이다.
이러한 자체충전장치가 구비된 부표가 한국특허등록 제10-1432193호에 개시되어 있다.
상기 개시된 부표에 구비된 발전장치는 경량체인 부력체 속에 스프링을 개재하여 중량체인 진자를 넣어 파동에 따라 진자를 상기 부력체에 대하여 상대운동시키는 것이어서, 무거운 진자를 가벼운 외피에 대하여 상대운동시키기 위해서 큰 파력이 요구된다는 문제점을 가진다.
또한, 한국 서해안과 같은 곳에서는 명확한 경계선을 확인하기가 어려워 국가간 어민들의 어업분쟁이 빈번하게 발생하고 이를 해결하기 위해 만은 자금이 소요되는 문제점이 있다.
또한 소수의 섬주민들에게 효율적인 전기 공급을 위한 발전장치가 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.
본 발명은 경량체인 부력체 속에 중량체인 코어를 넣어 파동에 따라 상기 부력체가 상기 코어에 대하여 상대운동시킴으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.
본 발명은 가벼운 부력체가 진자가 되어서 무거운 코어에 대하여 상대운동하기 때문에 작은 파력에도 발전시키는 진자 발전기로서 가능하여, 해양 경계등의 기능으로 어업분쟁을 해소하는 효과, 해상의 기상 제원 획등 장비로서 대체할 수 할 수 있는 작용효과를 제공할 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 진자운동을 이용한 파력발전장치의 외형을 도시한 도면,
도 2는 도 1의 A-A선에서 취한 단면도,
도 3은 도 1의 랙과 피니언의 구동관계를 도시한 개념사시도,
도 4는 도 1의 A-A선을 가로지를 선에서 취한 단면도,
도 5는 도 1의 하우징에 복수개의 랙부과 피니언이 구비된 예를 도시한 도면,
도 6은 도 1의 하우징이 구형일 때의 예를 도시한 외형도, 및
도 7은 도 6의 B-B선에서 취한 단면도.
이하, 본 발명에 따른 실시예들의 진자운동을 이용한 파력발전장치가 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1에는 제1실시예의 해역표시부표인 진자운동을 이용한 파력발전장치가 부호 100으로서 지시되어 있다.
상기 진자운동을 이용한 파력발전장치(100)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 경량체이고 부력체인 원통형의 하우징(10); 상기 하우징(10) 중앙을 가로질러 뻗어서 양단이 상기 하우징(10)에 회전가능하게 장착된 수평축(20); 상기 수평축(20)에 고정적으로 외접되고 그리고 상기 하우징(10)에 베어링을 개재하여 회전가능하게 내접되어서, 상기 하우징(10)이 파동에 따라 진자 운동하게 중량체로 되어 있되 자체적으로 오뚜기 운동하게 아래가 무겁고 위가 가벼운 디스크 외형을 가진 랙부(30); 상기 랙부(30)의 상부 테두리에 형성된 랙기어(31)에 치합한 상태에서 상기 수평축(20)에 평행하게 뻗어서 상기 하우징(10)에 회전가능하게 장착된 한 쌍의 피니언 축(41)에 일방향클러치(42)를 개재하여 외접되어 상기 하우징(10)의 진자운동에 의해 상기 한 쌍의 피니언 축(41) 중 하나의 피니언 축을 시계방향으로 회전시키고 다른 하나의 피니언 축을 반시계방향으로 회전시키는 한 쌍의 피니언(40); 상기 하나의 피니언 축(41)의 일단에 고정적으로 외접된 제1구동기어(51); 상기 다른 하나의 피니언 축(41)의 일단에 고정적으로 외접된 제2구동기어(52); 상기 제1구동기어(51)에 치합하는 외치기어부위(53)와 상기 제2구동기어(52)에 치합하는 내치기어부위(54)가 구비된 내외치기어(55); 상기 내외치기어(55)에 고정적으로 내접된 수렴축(56)에 접속되어 상기 하우징(10)에 장착된 발전부(50); 및 해양표시부표로서 이용되기 위해 상기 하우징(10)의 정부에 탑재되어 상기 발전부(50)에 전기적으로 접속된 경계등, 위성용 위치센서, 카메라, 통신수단, 충전부(88) 등이 구비된 장비실(60)을 포함하고 있다.
상기 하나의 피니언 축(41)과 상기 한 쌍의 피니언(40) 사이에 각각 개재된 상기 일방향클러치(42, 42) 중 하나는 시계방향에서 걸음하는 것이고 다른 하나는 반계방향에서 걸음하는 것이다.
상기 진자운동을 이용한 파력발전장치(100)는 상기 하우징(10) 양측에 기단이 고정되어 선단이 수평방향에서 서로에 등을 진 방향으로 뻗은 한 쌍의 보조부력체(70)를 더 포함하고 있어서, 상기 하우징(10)이 바다에서 보다 더 용이하게 수면에 떠 있게 함과 동시에 파동에 따라 상기 하우징(10)이 오뚜기 운동을 하게 하는데 조력한다.
상기 한 쌍의 보조부력체(70)는, 도시되지 않았지만, 상기 하우징(10)의 반경 바깥방향으로 갈수록 두께가 커지게 되어 있으면, 상기 하우징(10)의 외측으로 갈수록 부력이 커지될 수 있다는 관점에서 바람직하다.
또한, 상기 진자운동을 이용한 파력발전장치(100)는 상기 한 쌍의 보조부력체(70) 중 어느 하나의에 기단이 고정되어 선단이 수직방향으로 뻗은 적어도 하나의 방향판(80)을 포함하고 있어서, 상기 해역표시부표(100)의 보조부력체(70)가 기단에서 선단으로 뻗은 방향이 파류방향과 평행하기 않을 경우에 상기 방향판(80)이 상기 파류에 부딪쳐서 상기 보조부력체(70)가 파류방향으로 향하게 하여 상기 하우징(10)의 오뚜기 운동을 용이하게 한다.
또한, 상기 진자운동을 이용한 파력발전장치(100)는 상기 하우징(10)이 떠내려가지 않도록 닻(90)에 결합되어 있으나 상기 하우징(10)의 진자운동을 방해하지 않도록 하기 위해, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(10)의 밑에 상기 하우징의 둘레방향으로 뻗어 양단이 고정된 고리브래킷(92)에 일단이 상기 하우징의 둘레방향 즉 진자운동방향으로 이동가능하게 장착되어 있고 타단이 상기 닻(90)에 고정된 닻줄(91)을 포함하고 있다.
상기 실시예의 설명에서 상기 수평축(20)에 하나의 랙부(30)가 고정적으로 외접되어 있는 것으로 설명되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2실시예로서 상기 수평축(20)에 상기 수평축(20)의 축선방향으로 이격되어 복수개의 랙부(30)가 고정적으로 외접될 수도 있으며, 이때에는 상기 한 쌍의 피니언(40)도 이에 상응하게 복수개로 되어서 상기 복수개의 랙부(30)에 치합될 수도 있다.
상기 랙부(30)와 상기 한 쌍의 피니언(40)이 복수개의 구비되어 있으면, 상발전부(50)의 수렴축(56)을 힘차게 회전시킬 수 있다는 관점에서 바람직하다.
또한 상기 실시예의 설명에서 상기 하우징(10)이 원통형인 것으로 설명되어 있지만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 구형상으로 될 수도 있으며, 이 때에도 상기 제1 및 제2실시예에서와 같이, 하나의 랙부(30)와 한 쌍의 피니언(40)이 구비되거나 또는 복수개의 랙(30)과 복수개의 한 쌍의 피니언(40)이 구비될 수도 있다.
상기 실시예들과 같이 구성된 진자운동을 이용한 파력발전장치(100)는 바다 수면에 부상된 상태에서 파동을 받게 되면 경량인 하우징(10)이 중량체인 랙부(30)에 고정적으로 외접된 수평축(20)을 중심으로 오뚜기 선회운동하게 되며, 이에 의해 상기 랙부(30)의 랙기어(31)에 치합된 한 쌍의 피니언(40)이 회전하게 되며, 한 쌍의 피니언(40)중 어느 하나 피니언(40)는 시계방향으로 회전할 때만 일방향클러치(42)에 의해 상기 한 쌍의 피니언 축(41) 중 하나의 피니언 축(41)을 시계방향으로 회전시키고, 다른 하나의 피니언(40)은 반시계방향으로 회전할 때만 일방향클러치(42)에 의해 상기 다른 하나의 피니언(41)을 반시계방향으로 회전시키어, 상기 내외치기어(55)와 상기 제1 및 제2구동기(51, 52)를 통하여 항상 수렴축(56)을 한방향으로 회전시키어 발전시키게 되어서, 가벼운 부력체가 진자가 되어서 무거운 랙부에 대하여 상대운동하기 때문에 작은 파력에도 발전시킬 수 있는 작용효과를 제공할 수 있다.
상기 실시예의 설명에서 수평축(20)을 중심으로 상기 하우징(10)이 선회운동하는 것으로 설명되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 수평축(20)이 배제된 상태에서 상기 랙부(30)의 하부 테두리부를 따라 상기 하우징(10)이 선회운동할 수도 있다.
상기 실시예의 설명에서, 상기 랙부(30)에 대한 상기 한 쌍의 피니언(40)이 운동을 제한하기 위해 상기 한 쌍의 피니언 축(41)과 접촉되는 도시되지 않은 스톱퍼가 상기 랙기어(41)의 양단측에 배치될 수도 있다.
본 발명은 여기에 기술된 구조에 대하여 기술되었지만 서술된 상세설명에 제한되지 않으며, 이 출원은 개량의 목적 혹은 첨부된 청구범위의 범위 내에서 행해질 수 있는 수정 혹은 변경도 포함하고자 의도된 것이다.
[부호의 설명]
10; 하우징, 20; 수평축, 30; 랙부 40; 한 쌍의 피니언

Claims (5)

  1. 경량체이고 부력체인 하우징(10);
    상기 하우징(10) 중앙을 가로질러 뻗어서 양단이 상기 하우징(10)에 회전가능하게 장착된 수평축(20);
    상기 수평축(20)에 고정적으로 외접되고 상기 하우징(10)에 회전가능하게 내접되어서, 상기 하우징(10)이 파동에 따라 진자 운동하게 중량체로 되어 있되 아래가 무겁고 위가 가벼운 랙부(30);
    상기 랙부(30)의 상부 테두리에 형성된 랙기어(31)에 치합한 상태에서 상기 수평축(20)에 평행하게 뻗어서 상기 하우징(10)에 회전가능하게 장착된 한 쌍의 피니언 축(41)에 일방향클러치(42)를 개재하여 외접되어 상기 하우징(10)의 진자운동에 의해 상기 한 쌍의 피니언 축(41) 중 하나의 피니언 축을 시계방향으로 회전시키고 다른 하나의 피니언 축을 반시계방향으로 회전시키는 한 쌍의 피니언(40);
    상기 하나의 피니언 축(41)의 일단에 고정적으로 외접된 제1구동기어(51);
    상기 다른 하나의 피니언 축(41)의 일단에 고정적으로 외접된 제2구동기어(52);
    상기 제1구동기어(51)에 치합하는 외치기어부위(53)와 상기 제2구동기어(52)에 치합하는 내치기어부위(54)가 구비된 내외치기어(55); 및
    상기 내외치기어(55)에 고정적으로 내접된 수렴축(56)에 접속되어 상기 하우징(10)에 장착된 발전부(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진자운동을 이용한 파력발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징(10) 양측에 기단이 고정되어 선단이 수평방향에서 서로에 등을 진 방향으로 뻗은 한 쌍의 보조부력체(70)를 더 포함하고 있고,
    상기 한 쌍의 보조부력체(70) 중 어느 하나의 중앙에 기단이 고정되어 선단이 수직방향으로 뻗은 방향판(80)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 진자운동을 이용한 파력발전장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징(10)의 밑에는 상기 하우징의 둘레방향으로 뻗어 양단이 고정된 고리브래킷(92)이 구비되어 있고,
    상기 고리브래킷(92)에는 닻(90)에 일단이 고정된 닻줄(91)의 타단이 상기 하우징의 진자운동방향으로 이동가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 진자운동을 이용한 파력발전장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은 원통형 또는 구형이며,
    상기 수평축(20)에는 상기 수평축(20)의 축선방향으로 이격되어 복수개의 랙부(30)가 고정적으로 외접되고, 상기 한 쌍의 피니언(40)도 상기 복수개의 랙부(30)의 개수만큼 복수개로 되어서 상기 복수개의 랙부(30)에 치합되어 있는 것을 특징으로 하는 진자운동을 이용한 파력발전장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 진자운동을 이용한 파력발전장치가 구비된 것을 특징으로 하는 해양표시부표.
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