WO2016111460A1 - 파력발전용 부이 및 이를 포함하는 파력 발전 시스템 - Google Patents

파력발전용 부이 및 이를 포함하는 파력 발전 시스템 Download PDF

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WO2016111460A1
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buoy
power
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power generation
wave
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성용준
김정희
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B22/00—Buoys
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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 buoy and a wave power generation system including the same, and more particularly, the efficiency of power generation by more efficiently delivered without missing the movement of buoys moving in six degrees of freedom floating by the ocean moving by the waves It relates to a wave generation buoy and its system that can maximize.
  • buoys are fixed buoys and drifting buoys, which are floated on the surface of the sea, and send data to the Korea Meteorological Agency by observing wind direction, wind speed, temperature, humidity, water temperature, air pressure, wave height, wave frequency, and wave direction. It is used as an aid.
  • buoys to convert the flow of waves into power to rotate the generator, the development of a wave power generation device for producing electrical energy through the rotational movement of the generator is actively promoted.
  • Patent Publication No. 2004-0026588 discloses a wave force capable of driving a generator by using the vertical movement of the float in the wave flow to produce electric energy It relates to a power generation device, and converts the up and down movement of the ball into a one-way rotational movement in the power transmission control member of the power conversion unit by using this to produce and control the compressed air at a constant pressure in the compressed air generating unit and the pressure control unit, Disclosed is a wave power generating apparatus configured to supply electrical power to produce electrical energy.
  • the ball is converting the movement of the up and down movement into power, and other movements do not affect the power production.
  • Patent Publication No. 2014-0141714 has a wave energy converter is floating on the sea surface and the sliding vertical converter converts the horizontal motion component of the wave vertically to increase the energy extraction capacity, but is limited in other movements.
  • the conventional prior art has a problem that the power production efficiency is not high by converting only some movements of buoy's movement to power. That is, since power is produced by transmitting only a part of the buoy's movement with six degrees of freedom (transitions in the X, Y, and Z directions, and rotation of yaw / pitch / roll), the missing movement is leaked, resulting in increased power production efficiency Will fall.
  • the present invention was created to enable more efficient electric energy production using wave force, and transfers all three directions of movement and three directions of rotational movement in addition to the existing limited vertical movement.
  • the present invention provides a wave power generation buoy capable of obtaining more power and a wave power generation system including the same.
  • Another object of the present invention since it is possible to absorb and transfer all the movement of the buoy, to provide a wave power generation buoy and a wave power generation system including the same for the power generation is possible to produce power even in small waves and continuous power generation have.
  • the present invention is to provide a wave power generation buoy and a wave power generation system including the same more advantageous for offshore power generation that some of the power generation facilities can be located inland because it can efficiently absorb buoy movement.
  • the buoy according to an embodiment may be formed in at least three places of the body portion and the body portion floating according to the movement of the wave, and may include a coupling portion to which the body portion and the plurality of power transmission members are connected.
  • the body portion may be any one of a plate shape, elliptical column, cylinder, polygonal column.
  • the body portion may include a convex surface protruding upward.
  • the power transmission member may be any one of a wire, a rope, a chain, a sprocket.
  • a hole is formed in a portion of the body portion, water may pass through the hole.
  • it may further include a partition-shaped extension formed on one side of the body portion.
  • the extension portion is composed of a plurality, extending from the center of the body portion, may be arranged in the circumferential direction of the body portion at a constant angle.
  • the coupling portion, a portion of the power transmission member may be formed by winding the body portion.
  • the body portion floating according to the movement of the wave, the extension portion formed on one side of the body portion and the extension portion may include a coupling portion formed in the extension portion, the body portion and the power transmission member is connected.
  • the body portion may include a convex surface protruding upward.
  • Wave power generation system a buoy floating in the ocean and flows according to the movement of the wave, a plurality of power transmission member coupled to the buoy in at least three places of the buoy, the power transmitted from the power transmission member
  • Some may include a power converter configured to produce electrical energy and the other part to accumulate, and a power generator for producing electrical energy with the power delivered from the power converter.
  • the buoy may be any one of a plate shape, elliptical column, cylinder, polygonal column, dome shape.
  • a hole is formed in a portion of the buoy, water may pass through the hole.
  • the wave power generation system may further include a partition-shaped extension formed on one side of the body portion of the buoy.
  • This configuration was created to enable more efficient electric energy production by using wave force, and transfers both three-way movement and three-way rotational movement, not only the existing limited vertical movement, but also through waves. You can get a lot of power.
  • the buoy movement can be efficiently absorbed, which is more advantageous for offshore power generation where some of the power generation facilities can be located inland.
  • FIG. 1 is a view showing a wave power generation system according to an embodiment.
  • FIG 2 is a perspective view of a buoy according to one embodiment.
  • FIG 3 is a side view of a buoy according to another embodiment.
  • FIG 4 is a view illustrating a lower portion of the buoy according to one embodiment.
  • FIG. 5 is a view showing a lower portion of the buoy according to another embodiment.
  • FIG. 6 is a side view of a buoy according to one embodiment.
  • FIG. 1 is a view showing a wave power generation system according to an embodiment
  • Figure 2 is a perspective view of a buoy according to an embodiment.
  • the wave power generation system 500 includes a buoy 100, a power transmission member 200, a power converter 300, and a power generator 400. Can be used to produce electrical energy.
  • the buoy 100 may float on the waves.
  • the buoy 100 may include a trunk 110 for floating and flowing in a wave, and an extension 120 having a partition shape formed on one side of the trunk 110.
  • the coupling part 130 may be formed at three or more different positions on one surface of the body part 110.
  • the power transmission member 200 is wound on one side of the body portion 110 to form the coupling portion 130, or the coupling portion 130 in the form of hooks, bolts, riveting, ball joints, universal joints can do.
  • the shape of the coupling part 130 is not limited thereto, and shapes in which the power transmission member 200 is coupled to the body part 110 may be used.
  • the shape of the body part 110 may be any one of a plate shape, an elliptic cylinder, a cylinder, a polygonal pillar, and a dome shape.
  • the body portion 110 is configured in a disk shape by the shape, shape, material, function, characteristics, effects, and coupling relationship of each, but is not limited thereto, and may be configured in various shapes.
  • the material may be a material that can float in waves, but is not limited thereto.
  • the body portion 110 may be formed with some holes to minimize the power transmission member 200 is broken or the coupling portion 130 is damaged by the force of the force waves.
  • Waves are naturally occurring phenomena, most of which are irregular in force and size, sometimes with excessive force and magnitude. At this time, if the force and magnitude of the wave is excessively large and the force is transmitted to the buoy 100 floating in the ocean, the coupling portion 130 or the power transmission member 200 of the buoy 100 may be broken or damaged. have.
  • the body portion 110 forms some holes to allow some sea water of excessively applied waves to pass through some holes in the body portion 110 to increase durability of the wave power generation system 500. have.
  • the hole of the body portion 110 is formed on one side, but is not limited thereto, and may be configured so that the seawater does not apply excessive force to the buoy 100 through the inside or the outside.
  • the size, shape, and location of the hole is not limited, and in its function, configurations that partially offset the excessive force of the wave can be used.
  • a partition-shaped extension part 120 is formed, and the extension part 120 may increase the efficiency of the movement by allowing the buoy 100 to flow even in the small movement of the wave. .
  • the extension part 120 may be formed on one side of the body part 110 to efficiently transmit the kinetic energy of the waves coming from various directions to the body part 110 to allow the body part 110 to float.
  • the extension part 120 may be configured with a plurality of compartments in the vertical direction, but the shape or number of compartments is not limited thereto.
  • the material of the extension part 120 is not limited, and may be configured in a form for increasing the efficiency of the kinetic energy of the buoy 100 under the force of the wave.
  • the shape of the extension 120 will be described in detail below.
  • the coupling portion 130 is coupled to the power transmission member 200 for transmitting the movement of the buoy 100, the buoy 100 has a degree of freedom by being coupled at three or more different locations, freely within a certain range It can be made to flow.
  • the power transmission member 200 may prevent the buoy 100 from being separated from the predetermined range to allow continuous power to be transmitted to the power converter 300.
  • the power transmission member 200 may be formed of a rope or chain, it may be installed on the bottom of the sea may include a roller 210 capable of rotating left and right, up and down.
  • Coupling portion 130 is formed in three or more different places on the body portion 110, the power transmission member 200 buoy 100 is X, Y, Z axis (Heave, Surge, Sway) and three-axis rotation (Yaw, Pitch, Roll) can have the movement.
  • the coupling part 130 may be formed at one side of the extension part 120.
  • Buoy 100 is randomly varied in the movement of the wave.
  • one rope or chain When flowing in one direction by a wave, one rope or chain is forced to pull along and moves in one direction. The rope or chain on the other side will be pushed back and will have a one-way movement in the opposite direction.
  • the roller 210 is fixed to the bottom of the seam, which can rotate left and right, up and down, is located on the sea floor below the vertical direction of the buoy 100 floating on the sea surface, to act as a pivot of the rope or chain coupled to the buoy 100 Do it. While the roller 210 transmits the force in various directions while rotating, the vertical movement of the wave can also be transmitted to the power converter 300 through rolling.
  • the power transmission member 200 is connected to the roller 210 that can be rotated horizontally and vertically installed on the bottom of the sea floor, so that the roller 210 flows within a predetermined range around the central axis.
  • the roller 210 capable of rotating left and right and up and down installed on the sea floor rotates and rolls according to the movement of the wave so that the multi-directional force of the rope or chain can be transmitted to the power converter 300 with linear force.
  • buoy 100 is fixed at the bottom of the sea floor so as not to leave a certain range to hold the position of the buoy 100.
  • the power converter 300 may receive the power converted into linear reciprocating motion from the intermittent power of the multi-direction through the roller 210 capable of rotating left and right and up and down installed on the bottom of the sea.
  • the power converter 300 converts the power of the reciprocating motion received into a continuous motion in one direction, and partly rotates the output shaft of the power generator 400 through the power transmission member 200 to produce electric power. After the accumulation in the energy storage device when the power transmission is not made in buoy 100 can rotate the output shaft with the accumulated energy to be able to continuously supply power to the power generator (400).
  • the power generator 400 may receive electric power converted from the power converter 300 to continuously produce electric energy.
  • the power generator 400 includes a generator therein and may drive the generator through one-way power that is continuously supplied to produce electric energy.
  • the power generator 400 may be positioned around the coast of the inland, and may generate continuous electric energy by receiving one-way force transmitted through the power transmission member 200.
  • the power generator 400 of the present invention is located directly on the coast or the coast, the power is directly received from the buoy 100 on the offshore, thereby minimizing the loss of electrical energy, and the installation of the submarine cable, which requires a lot of cost, is possible. It is not necessary.
  • FIG. 3 is a side view of a buoy according to another embodiment
  • FIG. 4 is a view illustrating a bottom of a buoy according to an embodiment
  • FIG. 5 is a view illustrating a bottom of a buoy according to another embodiment.
  • the body 110 may include a plate shape, and may include an elliptical column, a cylinder, and a polygonal column.
  • the body portion 110 may be configured in a dome shape, including a convex surface protruding upward, as shown in FIG. 3.
  • Body portion 110 may be configured to be floating in accordance with the movement of the wave, the shape is not limited thereto.
  • Extension part 120 may be formed below the body part 110. Extension unit 120 will be described in detail below.
  • extension part 120 may be formed at one side of the body part 110.
  • Extension portion 120 may be composed of a plurality, it may extend in the radial direction of the body portion 110 from the center of the body portion (110).
  • the extension part 120 may be disposed in the circumferential direction of the body part 110 while forming a constant angle.
  • the extension part 120 may be composed of three units and may be arranged to form about 120 degrees as shown in FIG. 4, or the extension part 120 may be composed of four units or two vertical units. It may be arranged to form about 90 degrees as shown in FIG.
  • extension part 120 is illustrative and is not limited to the above.
  • FIG. 6 is a side view of a buoy according to another embodiment.
  • the coupling part 130 may be formed at one side of the body part 110 or at one side of the extension part 120.
  • the extension part 120 may be provided in plurality, and the coupling part 130 may be formed at one side of each extension part.
  • the coupling part 130 When the coupling part 130 is formed in the extension part 120, the number of power transmission members can be easily adjusted or the arrangement can be changed by replacing the extension part 120.

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Abstract

본 발명은 파력발전용 부이 및 이를 포함하는 파력발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해양에 부유되어 파도에 의해 유동하는 부이가 보다 높은 자유도를 가지고, 파도에서 발생 되는 힘을 동력발전장치로 보내어 전기에너지를 생산하는 것이다. 본 발명에 따른 파력발전시스템은 부이, 복수의 동력전달부재, 동력변환장치, 동력발전장치를 포함한다. 상기 부이는 해양에 부유하여 파도의 움직임에 따라 유동하고, 동력전달부재로 동력을 전달한다. 상기 부이는 몸통부, 결합부를 포함하며, 일측면에 상기 부이의 운동에너지 효율을 높이는 칸막이를 구비한다. 상기 동력전달부재는 와이어, 로프, 체인, 스프로킷 중 어느 하나가 될 수 있으며, 좌우 회전과 상하 롤링이 가능한 롤러를 포함한다. 상기 롤러는 해저 바닥에 고정되어 상기 부이에서 전달되는 다방향의 운동을 선형의 왕복 운동으로 변환시켜 동력변환장치로 전달한다. 상기 동력변환장치는 선형의 왕복운동을 일방향 운동으로 변화시켜, 일부는 상기 동력발전장치를 구동하여 전기에너지를 생산하고 일부는 축적되어 동력이 전달되지 않을 때 상기 동력발전장치를 구동하도록 하여 지속적으로 구동하게 한다.

Description

파력발전용 부이 및 이를 포함하는 파력 발전 시스템
본 발명은 파력발전용 부이 및 이를 포함하는 파력발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해양에 부유되어 파도에 의해 움직이는 6 자유도로 움직이는 부이의 운동을 누락시키지 않고 보다 효율적으로 전달하여 전력 생산의 효율성을 극대화할 수 있는 파력발전용 부이 및 그 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 부이의 종류에는 고정부이와 표류부이가 있으며 해면에 부유되어 풍향, 풍속, 온도, 습도, 수온, 기압, 파고, 파주기, 파향 등을 관측하여 기상청에 데이터를 보내 줌으로서 날씨예측에 유용한 보조도구로 쓰이고 있다.
이러한 부이를 이용하여 파도의 유동을 동력으로 변환하여 발전기를 회전시키고, 발전기의 회전운동을 통하여 전기에너지를 생산하는 파력발전 장치의 개발이 활발하게 추진되고 있다.
종래의 파도의 유동을 동력으로 변환하는 부이와 파력발전시스템에 관련된 기술로서, 공개특허 제2004-0026588호에는 파도의 유동에서 부구의 상하운동을 이용하여 발전기를 구동하고 전기에너지를 생산할 수 있는 파력발전 장치에 관한 것으로, 부구의 상하운동을 동력변환부의 동력전달단속부재에서 일방향의 회전운동으로 변환하면 이를 이용하여 압축 공기생성부와 압력제어부에서 일정압력의 압축공기를 생산 제어한 후, 이를 발전부에 공급하여 전기에너지를 생산하도록 구성되는 파력발전장치가 개시되어 있다. 이 내용에서 부구는 상하운동의 움직임을 동력으로 변환시키고 있으며 이외의 운동은 동력을 생산하는데 영향을 주지 못하고 있다.
또한 공개특허 제2014-0141714에는 파에너지 변환장치가 해면에 부유하며 슬라이딩식의 수직방향 변환기로 파의 운동수평성분을 수직으로 변환시켜 에너지 추출용량을 증대시키지만 이외의 운동에서는 제한되어 있다.
이러한 기존의 선행기술은 부이의 운동 중 일부 움직임만을 전달하여 전력으로 변환시켜서, 전력 생산효율이 높지 않다는 문제가 있다. 즉, 6자유도 (X, Y, Z 방향의 transition, yaw/pitch/roll 의 rotation)로 움직이는 부이의 운동 중 일부 운동만을 전달하여 전력을 생산하기 때문에, 누락되는 움직임이 누설되어 전력 생산효율이 떨어지게 되는 것이다.
따라서, 전력생산 효율을 높이기 위해 부이의 움직임을 효과적으로 전달하는 매커니즘에 대한 연구가 시급한 실정이라고 하겠다.
따라서, 본 발명은 파력을 이용하여 보다 효율적인 전기에너지 생산이 가능하도록 하기 위해 창출된 것으로서, 기존의 제한적인 상하운동만이 아닌 3방향의 이동 및 3방향의 회전 움직임을 모두 전달하여 이를 통하여 파도에서 보다 많은 동력을 얻을 수 있는 파력발전용 부이 및 이를 포함하는 파력발전시스템을 제시하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 부이의 움직임을 모두 흡수하여 전달할 수 있게 되므로, 작은 파도에서도 전력 생산이 가능하여 지속적인 전력 생산에 유리한 파력발전용 부이 및 이를 포함하는 파력발전시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 부이의 움직임을 효율적으로 흡수할 수 있기에, 발전 설비 중 일부가 내륙에 위치시킬 수 있는 연안 발전에 더욱 유리한 파력발전용 부이 및 이를 포함하는 파력발전시스템을 제공하는 데 있다.
일 실시 예에 따른 부이는, 파도의 움직임에 따라 부유하는 몸통부 및 상기 몸통부의 적어도 3곳에 형성되고, 상기 몸통부와 복수의 동력전달부재가 연결되는 결합부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 몸통부는 플레이트 형상, 타원 기둥, 원기둥, 다각기둥 중 어느 하나일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 몸통부는 상부로 돌출된 볼록면을 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 동력전달부재는 와이어, 로프, 체인, 스프로킷 중 어느 하나일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 몸통부의 일부에 홀이 형성되고, 상기 홀을 통하여 물이 통과될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 몸통부의 일측면에 형성되는 칸막이 형태의 연장부를 더 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 연장부는 복수개로 구성 되고, 상기 몸통부의 중심으로부터 연장되며, 일정한 각도를 이루면서 상기 몸통부의 원주 방향으로 배치될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 결합부는, 상기 동력전달부재의 일부가 상기 몸통부에 감김으로써 형성될 수 있다.
다른 실시 예에 따른 부이는, 파도의 움직임에 따라 부유하는 몸통부, 상기 몸통부의 일측에 형성되는 연장부 및 상기 연장부에 형성되고, 상기 몸통부와 동력전달부재가 연결되는 결합부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 몸통부는 상부로 돌출된 볼록면을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 파력발전시스템은, 해양에 부유하여 파도의 움직임에 따라 유동하는 부이, 상기 부이의 적어도 3곳 이상에서 상기 부이와 결합되는 복수 개의 동력전달부재, 상기 동력전달부재로부터 전달되는 동력의 일부는 전기에너지를 생산하고, 나머지 일부는 축적되도록 구성되는 동력변환장치 및 상기 동력변환장치로부터 전달되는 상기 동력으로 전기 에너지를 생산하는 동력발전장치를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 부이는 플레이트 형상, 타원 기둥, 원기둥, 다각기둥, 돔형상 중 어느 하나일 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 부이의 일부에 홀이 형성되고, 상기 홀을 통하여 물이 통과될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 파력발전시스템은 상기 부이의 몸통부 일측면에 형성되는 칸막이 형태의 연장부를 더 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해 파력을 이용하여 보다 효율적인 전기에너지 생산이 가능하도록 하기 위해 창출된 것으로서, 기존의 제한적인 상하운동만이 아닌 3방향의 이동 및 3방향의 회전 움직임을 모두 전달하여 이를 통하여 파도에서 보다 많은 동력을 얻을 수 있다.
또한, 부이의 움직임을 모두 흡수하여 전달할 수 있게 되므로, 작은 파도에서도 전력 생산이 가능하여 지속적인 전력 생산에 유리하다.
또한, 부이의 움직임을 효율적으로 흡수할 수 있기에, 발전 설비 중 일부가 내륙에 위치시킬 수 있는 연안 발전에 더욱 유리하다.
도 1은 일 실시 예에 따른 파력발전시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 부이의 사시도이다.
도 3은 다른 실시 예에 따른 부이의 측면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 부이의 하부를 도시하는 도면이다.
도 5는 다른 실시 예에 따른 부이의 하부를 도시하는 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 부이의 측면도이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 파력발전시스템을 도시하는 도면이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 부이의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 파력발전시스템(500)은 부이(100), 동력전달부재(200), 동력변환장치(300), 동력발전장치(400)를 포함하고, 파도의 운동에너지를 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있다.
부이(100)는 파도 위에 부유할 수 있다. 부이(100)는 파도에서 부유하며 유동되기 위한 몸통부(110)와, 몸통부(110)의 일측에 형성된 칸막이 형태의 연장부(120)를 포함할 수 있다.
결합부(130)는, 몸통부(110) 일면의 서로 다른 위치 3곳 이상에서 형성될 수 있다. 동력전달부재(200)는, 몸통부(110)의 일측에 감겨서 결합부(130)를 형성하거나, 후크, 볼트체결, 리베팅, 볼 조인트, 유니버셜 조인트의 형태로 결합부(130)를 형성할 수 있다.
결합부(130)의 형태는 이에 한정되지 않으며 동력전달부재(200)가 몸통부(110)에 결합되는 형태들이 사용될 수 있다.
몸통부(110)의 형태는 플레이트 형상, 타원기둥, 원기둥, 다각기둥, 돔형상 중 어느 하나일 수 있다.
몸통부(110)는 각각의 모양, 형상, 재질, 기능, 특성, 효과, 결합관계에 의해서 원반형상으로 구성되나, 여기에 한정되는 것은 아니며 다양한 모양으로 구성될 수 있다. 그 재질은 파도에 부유할 수 있는 재질일 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 몸통부(110)는 무리한 파도의 힘을 받아 동력전달부재(200)가 끊어지거나 결합부(130)가 손상되는 것을 최소화 하기 위하여 일부의 홀이 형성될 수 있다.
파도는 대부분이 자연적으로 발생되는 자연현상으로 그 힘과 크기가 불규칙적이며, 때로는 그 힘과 크기가 과도하게 커질 때가 있다. 이 때, 파도의 힘과 크기가 과도하게 커져서 해양에 부유하는 부이(100)에 그 힘이 전달되면, 부이(100)의 결합부(130) 또는 동력전달부재(200)가 끊어지거나 손상될 수 있다.
몸통부(110)에는 일부의 홀을 형성하여 과도하게 가해지는 파도의 일부 바닷물이 몸통부(110) 일부의 홀을 통과하여 빠져 나갈 수 있도록 하여, 파력발전시스템(500)의 내구성을 증가시킬 수 있다.
몸통부(110)의 홀은 일측면에 형성되나 여기에 한정되지 않으며, 내부 또는 외부를 통하여 바닷물이 부이(100)에 무리한 힘을 가하지 않도록 구성될 수 있다. 홀의 크기나 모양, 위치는 한정되지 않으며, 그 기능에 있어서 파도의 과도한 힘을 일정부분 상쇄시키는 구성들이 사용될 수 있다.
몸통부(110) 일측면에는 칸막이 형태의 연장부(120)가 형성되고, 연장부(120)는 파도의 작은 움직임에도 부이(100)가 유동될 수 있도록 하여 그 움직임의 효율을 증대시킬 수 있다.
연장부(120)는 몸통부(110)의 일측면에 형성되어, 여러 방향에서 들어오는 파도의 운동에너지를 효율적으로 몸통부(110)로 전달하여, 몸통부(110)가 부유하도록 할 수 있다.
연장부(120)는 수직방향으로 복수개의 칸으로 구성될 수 있으나, 그 형태나 칸의 개수는 여기에 한정되지 않는다. 연장부(120)의 재질은 한정되어 있지 않으며, 파도의 힘을 받아 부이(100)의 운동에너지의 효율을 증대시키기 위한 형태로 구성될 수 있다. 연장부(120)의 형태는 하기에서 구체적으로 설명하기로 한다.
한편, 결합부(130)에는 부이(100)의 움직임을 전달하는 동력전달부재(200)가 결합되어 있으며, 서로 다른 3곳 이상에서 결합되어 부이(100)가 자유도를 가지고, 일정범위 내에서 자유롭게 유동될 수 있도록 할 수 있다.
또한 동력전달부재(200)는 부이(100)가 일정범위에서 이탈되는 것을 방지하여 동력변환장치(300)에 지속적인 동력이 전달될 수 있도록 할 수 있다.
동력전달부재(200)에 대해 자세히 설명하면, 동력전달부재(200)는 로프나 체인으로 형성 될 수 있으며, 해저바닥에 설치되어 좌우회전, 상하롤링이 가능한 롤러(210)를 포함할 수 있다.
결합부(130)는 몸통부(110) 상의 서로 다른 3곳 이상에 형성되어, 동력전달부재(200)는 부이(100)가 X, Y, Z축(Heave, Surge, Sway)과 3축 회전(Yaw, Pitch, Roll)의 움직임을 가질 수 있도록 할 수 있다. 또는, 상기 설명한 바와 같이 결합부(130)는 연장부(120)의 일측에 형성될 수 있다.
각 방향과 회전에서 발생되는 다양한 움직임을 통하여, 각각의 로프나 체인이 늘어나거나 당겨지는 운동이 발생되며, 이러한 운동을 통하여 왕복운동의 동력을 전달하게 된다. 이와 함께 로프나 체인은 부이(100)가 일정범위에서 이탈되는 것을 방지한다.
부이(100)를 통하여 발생되는 동력에 대하여 자세히 설명하면, 아래와 같다.
부이(100)는 파도의 움직임에 무작위로 다양하게 유동된다. 파도에 의하여 한 방향으로 유동 될 때, 한쪽의 로프나 체인은 이에 따라 당겨지는 힘을 받고, 일방향으로 운동을 하게 된다. 다른 쪽의 로프나 체인은 반대로 밀어내는 힘을 받게 되며 반대방향의 일방향 운동을 하게 된다.
이 때, 당겨지는 힘을 받는 로프나 체인은 늘어나며 일방향의 운동으로 동력을 생성한다. 밀어내는 힘을 받는 로프나 체인은 반대의 일방향 운동으로 동력을 생성한다. 이러한 과정이 각각의 동력전달부재(200)에서 반복되면서 왕복의 동력이 생성 된다.
한편, 해저바닥에 고정되어 좌우회전, 상하롤링이 가능한 롤러(210)는 해면에 부유한 부이(100)의 수직방향 아래의 해저에 위치해 있어, 부이(100)에 결합된 로프나 체인의 피벗역할을 한다. 롤러(210)는 회전하면서 여러 방향의 힘을 전달하는 것과 동시에, 롤링을 통하여 파도의 상하운동 또한 동력변환장치(300)에 전달될 수 있도록 한다.
롤러(210)의 운동에 대하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
동력전달부재(200)는 해저 바닥에 설치된 좌우회전과 상하롤링이 가능한 롤러(210)와 연결되어 있어서, 롤러(210)를 중심축으로 일정범위 내에서 유동하게 된다. 해저 바닥에 설치된 좌우회전과 상하 롤링이 가능한 롤러(210)는 파도의 움직임에 따라 회전, 롤링하여 로프나 체인의 다방향의 힘이 선형의 힘으로 동력변환장치(300)로 전달될 수 있도록 한다. 또한 부이(100)가 일정범위를 벗어나지 않도록 해저 바닥에서 고정되어 부이(100)의 위치를 잡아준다.
동력변환장치(300)는 해저 바닥에 설치된 좌우회전과 상하롤링이 가능한 롤러(210)를 통하여 다방향의 간헐적인 동력에서 선형의 왕복운동으로 변환 된 동력을 전달 받을 수 있다.
동력변환장치(300)는 전달받은 왕복 운동의 동력을 일방향의 지속적인 운동으로 변환시켜, 일부는 동력전달부재(200)를 통하여 동력발전장치(400)의 출력축을 회전시켜 전력을 생산하고, 나머지 일부는 에너지 저장장치에 축적된 뒤 부이(100)에서 동력전달이 이루어지지 않을 때 축적된 에너지로 출력축을 회전시켜 지속적으로 동력발전장치(400)에 동력을 공급할 수 있도록 할 수 있다.
동력발전장치(400)는 동력변환장치(300)로부터 변환된 동력을 전달받아 지속적으로 전기에너지를 생산할 수 있다. 동력발전장치(400)는 그 내부에 발전기를 포함하고 있으며 지속적으로 공급되는 일방향의 동력을 통하여 발전기를 구동하고 전기에너지를 생산할 수 있다.
동력발전장치(400)는 내륙의 해안 주변에 위치하여, 동력전달부재(200)를 통하여 전달되는 일방향의 힘을 받아 지속적인 전기에너지를 생산할 수 있다.
본 발명의 동력발전장치(400)는 해안 또는 연안에 위치하여 근 해상의 부이(100)에서 전달되는 동력을 직접적으로 받으므로 전기에너지 손실을 최소화 할 수 있고, 많은 비용이 필요한 해저케이블의 설치가 필요하지 않다.
도 3은 다른 실시 예에 따른 부이의 측면도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 부이의 하부를 도시하는 도면이며, 도 5는 다른 실시 예에 따른 부이의 하부를 도시하는 도면이다.
도 3를 몸통부(110)는 플레이트 형상을 포함할 수 있고, 타원 기둥, 원기둥, 다각기둥을 포함할 수도 있다.
또는, 몸통부(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상부로 돌출된 볼록면을 포함하여 돔형상으로 구성될 수 있다. 몸통부(110)는 파도의 움직임에 따라 부유할 수 있도록 구성될 수 있으며, 그 형상은 이에 제한되지 않는다.
몸통부(110)의 하측에는 연장부(120)가 형성될 수 있다. 연장부(120)는 하기에서 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 연장부(120)는 몸통부(110)의 일측에 형성될 수 있다. 연장부(120)는 복수 개로 구성되고, 몸통부(110)의 중심으로부터 몸통부(110)의 지름 방향으로 연장될 수 있다.
연장부(120)는 일정한 각도를 이루면서 몸통부(110)의 원주 방향으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 연장부(120)는 3개의 단위체로 구성되어 도 4와 같이 약 120도를 이루도록 배치될 수 있고, 또는, 연장부(120)는 4개의 단위체 또는 2개의 수직하는 단위체로 구성되어 도 5와 같이 약 90도를 이루도록 배치될 수 있다.
다만, 연장부(120)의 구성은 예시적인 것으로서 상기에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 다른 실시 예에 따른 부이의 측면도이다.
도 6을 참고하면, 결합부(130)는 몸통부(110)의 일측에 형성되거나, 연장부(120)의 일측에 형성될 수 있다. 예를 들어, 연장부(120)는 복수 개로 마련되고, 결합부(130)는 각각의 연장부의 일측에 형성될 수 있다.
결합부(130)가 연장부(120)에 형성되면, 연장부(120)를 교체함으로써 쉽게 동력전달부재의 수를 조정하거나, 배치를 변경할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (14)

  1. 파도의 움직임에 따라 부유하는 몸통부; 및
    상기 몸통부의 적어도 3곳에 형성되고, 상기 몸통부와 복수의 동력전달부재가 연결되는 결합부를 포함하는 부이.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 몸통부는 플레이트 형상, 타원 기둥, 원기둥, 다각기둥 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부이.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 몸통부는 상부로 돌출된 볼록면을 포함하는 부이.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 동력전달부재는 와이어, 로프, 체인, 스프로킷 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 부이.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 몸통부의 일부에 홀이 형성되고, 상기 홀을 통하여 물이 통과될 수 있는 부이.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 몸통부의 일측면에 형성되는 칸막이 형태의 연장부를 더 포함하는 부이.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 연장부는 복수개로 구성 되고, 상기 몸통부의 중심으로부터 연장되며, 일정한 각도를 이루면서 상기 몸통부의 원주 방향으로 배치되는 부이.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 결합부는, 상기 동력전달부재의 일부가 상기 몸통부에 감김으로써 형성되는 부이.
  9. 파도의 움직임에 따라 부유하는 몸통부;
    상기 몸통부의 일측에 형성되는 연장부; 및
    상기 연장부에 형성되고, 상기 몸통부와 동력전달부재가 연결되는 결합부를 포함하는 부이.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 몸통부는 상부로 돌출된 볼록면을 포함하는 부이.
  11. 해양에 부유하여 파도의 움직임에 따라 유동하는 부이;
    상기 부이의 적어도 3곳 이상에서 상기 부이와 결합되는 복수 개의 동력전달부재;
    상기 동력전달부재로부터 전달되는 동력의 일부는 전기에너지를 생산하고, 나머지 일부는 축적되도록 구성되는 동력변환장치; 및
    상기 동력변환장치로부터 전달되는 상기 동력으로 전기 에너지를 생산하는 동력발전장치를 포함하는 파력발전시스템.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 부이는 플레이트 형상, 타원 기둥, 원기둥, 다각기둥, 돔형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 파력발전시스템.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 부이의 일부에 홀이 형성되고, 상기 홀을 통하여 물이 통과될 수 있는 파력발전시스템.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 부이의 몸통부 일측면에 형성되는 칸막이 형태의 연장부를 더 포함하는 파력발전시스템.
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