KR20090087099A - 완전 수몰된 파동 에너지 컨버터 - Google Patents
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Abstract
연결 수단(4)에 의해 서로 연결되는 적어도 2개의 부재들(1, 2)을 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치로서, 상기 연결 수단은 상기 장치가 위치되는 물의 파동에 반응하며 상기 부재들(1, 2)의 상호 변위를 허용하도록 이동 가능하며, 상기 장치는 상기 연결 수단(4)의 운동을 전기 에너지로 변환시키기 위한 에너지 변환 수단(6)과 생성된 에너지를 그밖의 다른 장소에 저장 및/또는 운송하기 위한 수단을 추가로 포함하고, 상기 장치는, 상기 적어도 2개의 부재들(1, 2)이, 상기 수몰된 부재들 각각의 위치를 그들이 직접 접촉하는 둘러싸인 물에 대해 대체로 휴지 상태로 유지시키도록 제공되는 수단인, 전체로서 중립 부력을 취하는, 상기 장치를 구성하는 완전히 수몰된 부재들이며, 따라서, 상기 부재들(1, 2)은 대체로 동일 영역에 위치되는 교란되지 않은 물 입자와 동일한 방식으로의 물 작용하에 이동하며, 또한 상기 적어도 2개의 부재들(1, 2)은 파동에 의해 유발되는 물 운동에 의해 각각 다른 영향을 받는 위치들을 가정하도록 서로 이격되는 것을 특징으로 한다.
연결 수단, 파동 에너지 컨버터, 에너지 변환 수단, 수몰 부재, 부력
Description
본 발명은 파동 에너지 컨버터(WEC), 즉 해파(sea wave)로부터 전기를 발생시키기 위한 장치 또는 설비 분야에 관한 것이다.
종래에 다양한 종류의 파동 에너지 컨버터가 제안되어 왔다. 그러나 공지된 WEC들은 사용 및 보급을 제약하는 많은 결점을 나타낸다.
기본적으로, 주된 문제점들은 낮은 효율, 복잡한 설계, 및/또는 고가의 유지보수와 관련된다. 이들 문제점들은 어느 정도는 서로 관련이 있는 복수의 인자들에 의해 발생된다.
먼저, 공지된 WEC들은 주로 파형 운동의 수직 성분을 사용한다. 상기 파동 운동은 일반적으로 원형이므로, 상기 운동의 중요한 성분이 소모되는데, 이와 같은 장치들에 대한 예로는 US4453894, US6857266, WO2004065785, US4232230, US4672222, US5411377와, 각각 companies OPD Ltd (www.oceanpd.com), AWS Ocean Energy Ltd (www.waveswing.com) 및 AquaEnergy Group Ltd (www.aquaenergygroup.com)에 의해 시판되는 Pelamis, AWS WEC 및 AquaBuOY 장치를 들 수 있다.
일부의 경우, 예를 들면 US4453894 및 US6857266에 개시된 장치들의 경우, 살비들은 자연 진동 주파수를 가지며, 따라서 특정 주파수를 갖는 파동만을 효과적으로 사용할 수 있거나, 또는 이와 같은 제한을 극복하기 위해 래칭 기구가 필요하게 된다.
다른 한편, 최상의 가능한 효율을 추구하기 위해, 부유 또는 근위면 요소들을 사용하는 공지된 WEC들은 에너지를 위해 획득하게 될 파동 시스템의 방향에 기초하여 배향될 필요가 있다. 어떤 경우에 있어서도, 그 효율은 단색 파동(monochromatic wave)을 획득할 때만 만족하거나, 또는 어떤 경우에는, US2005167988A1의 장치와, Pelamis 및 WavePlane 장치(thecompant WavePlane Production A/S, www.waveplane.com)에서와 같이, 파동은 모두 동일한 일반 방향으로 이동한다.
또한, 많은 공지된 장치들은, 예를 들어 US2005167988A1, US411377, 및 상술된 AWS WEC, Pelamis 및 AquaBuOY 장치들에서와 같이, 접지에 링크되거나 또는 서핑 영역에 위치되어야만 한다. 따라서, 그들은 파동이 가장 크고 또한 가장 높은 에너지 전위를 갖는 장소에 위치될 수 없다. 또한, 해안상의 또는 해안 근방의 것들은 거대하고 거의 환경 보호와 거의 양립할 수 없다.
마지막으로, 상술된 바와 같이, 대부분의 공지된 장치들은 파동 운동으로부터 에너지를 추출하기 위해 표면 부유물을 사용하며, 어떤 경우는 파동 사이클의 적어도 일부 동안 그들의 체적의 상당 부분이 수면 위에 위치하여, 극심한 날씨에 과도하게 노출되거나 바람과 작은 파동에 의해 제동받을 수 있다. 이에 대하여는 US4453894, US6857266, WO2004065785, US4232230, US4672222, US5411377와, Pelamis, AquaBuOY, WavePlane 및 Wave Dragon(the company Wave Dragon ApS, www. wavedragon.net)들이 적용된다. 반드시 제한된 크기를 갖는 표면 요소의 존재로 인해, 또한 단일 장치가 수확할 수 있는 에너지의 양을 구조적으로 제한하게 된다.
본 발명의 목적은 적어도 다음과 같은 장점들을 갖는 장치를 제공함으로써 공지된 WEC들의 상술된 제한들을 회피하는 것이다:
- 파동 운동의 모든 성분들을 사용함에 따른 높은 효율;
- 파동 방향 및 작은 파장 파동에 의해 크게 영향을 받는 일 없이, 단색 파동 시스템 및 비 단색 파동 시스템 모두를 가짐에 따른 작업 효율;
- 실행 및 지속이 용이한 단순한 설계;
- 자연 진동으로 인한 무시 가능한 운동;
- 매우 깊은 물에서, 난바다에 위치될 가능성;
- 매우 극단적인 기후에 대한 충분한 저항.
상기 목적은 본 발명에 따른 개선된 파동 에너지 컨버터에 의해 성취되며, 그의 필수적인 특징들은 첨부된 청구항들의 독립항에 규정된다.
본 발명에 따라 개선된 파동 에너지 컨버터의 특징들 및 장점들은 첨부된 도면들을 참고로 하여 비제한적 예로서 설명된 실시예의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 WEC의 제 1 실시예의 사시도.
도 2는 도 1의 WEC의 측면도.
도 3은 이전 도면들의 WEC의 저면도.
도 4는 이전 도면들의 WEC의 하부 부재의 중심부에 대한 축상 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 WEC의 제 2 실시예의 사시도.
도 6은 도 5의 WEC의 저면도.
도 7은 도 5의 WEC의 하부 부재의 중심부에 대한 축상 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 WEC의 제 3 실시예의 사시도.
도 9는 도 8의 WEC의 폴(pole)에 대한 축상 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 WEC의 제 4 실시예의 사시도.
도 11은 도 10의 WEC의 하부 부재의 주변부에 대한 사시도.
도 12는 본 발명에 따른 WEC의 제 5 실시예의 사시도.
도 13은 도 12의 WEC의 하부 부재의 중심부에 대한 축상 단면도.
도 14는 도 12의 WEC의 케이지(cage) 구조에 대한 축상 단면도.
도 15 및 도 16은 각각 도 12의 WEC의 물 수집기에 대한 사시도 및 축상 단면도.
도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 개선된 파동 에너지 컨버터가 도시되어 있으며, 다음과 같은 주요 부품들을 포함한다: 상부 수몰 부재(1; 예를 들면, 가능하면 낮은 관성 질량을 갖는, 주로 물과 공기를 포함하는 원통형 탱크); 예를 들 면, 일반적으로 원통형인 중앙 접속편(5) 주변에 원형 형태로 함께 견고하게 접속되는, 주로 물과 공기를 포함하는 6개의 소형 원형 탱크들(3)을 포함하는 하부 수몰 부재(2); 공통 축을 따르는 하부 부재(2)와 상부 부재(1) 사이로 연장하며, 상기 하부 수몰 부재(2)의 평균 위치에 대응하는 길이를 따르는 일부 지점에서 상기 하부 부재(2) 너머로 돌출하고 또한 적당한 평형 시스템(도시되지 않음)이 내부에 제공되는 폴(pole; 4); 및 자유 하단부와 관련된 상기 폴(4)을 일체로 및 직각으로 교차하는, 횡단봉(7)의 개별 단부상에 장착된 2개의 터빈(6).
상기 폴은 또한 도면에 도시된 것보다 큰 단면을 가지거나 또는 작동시 어떤 경우에도 응력에 대한 충분한 강도 및 저항을 가능하게 하는 구조를 갖는 격자형 강철 구조 형상을 취할 수 있다. 상기 접속편(5)은 규모 확대될 수 있으며, 따라서 수정될 수 있다. 밀접하게 둘러싸는 물과 관련하여 고정되는 수몰 부재들(1, 2)의 위치를 유지시키기 위해, 상기 수몰 부재들은 물 및/또는 핀들을 부분적으로 둘러싸는 형태로 실제 질량 수단(virtual mass means)과 함께 제공될 수 있다.
상기 폴(4)은 조인트(8)를 통해 , 상기 탱크(1)에 대한 상기 폴의 배향을 변화시키도록 허용하는 방식으로, 상기 상부 수몰 탱크(1) 하부의 편평한 표면(1a)에 고정된다. 상기 조인트(8)는 예를 들면 볼-및-소켓 타입 조인트일 수 있다. 복수의 부력 요소들(9), 예를 들면 공기로 채워진 소형 원통형 탱크들이 케이블들(10)을 통해 상기 상부 수몰 부재(1) 상부의 편평한 표면(1b)에 부착된다. 파동 작용하에, 상기 부력 요소들(9)은 상기 상부 탱크(1)를 수면으로부터 일정한 거리에 유지시키고, 상부면(11a)이 그와 평행하도록 한다. 그들은 짧은 파장 파동에 의해 교대로 수몰 또는 노출되며, 따라서 그들이 평균 부력으로부터 안정화 작용을 얻게 된다.
동일한 폴과 하부 수몰 부재(2) 사이의 연결은 상술된 바와 같이 접속편(5)을 통해 실현된다. 추가의 상세 설명에서, 상기 접속편은 소형 탱크들(9)이 장착되는 외부측 표면(11b)상의 디스크형 몸체(11)를 포함한다. 상기 폴(4)의 미끄럼 삽입을 위한 관통 구멍(12a)을 갖는 볼 부재(12)를 회전 가능하게 수용하기 위해, 구형 하우징(11a)이 상기 몸체(11) 내부에 형성된다.
따라서, 상기 접속편(5)의 볼 부재(12)의 구멍(12a)과 상기 폴을 미끄럼 결합시킴으로써, 상기 폴(4)의 축 방향을 따라 상기 하부 수몰 부재(2)의 상대 운동이 확보된다. 또한, 상기 하부 부재(2)는 상기 몸체(11)의 하우징(11a) 내의 소형 볼 부재의 회전 가능한 결합을 통해 상기 폴 주위를 틸팅할 수 있다. 미끄럼 및 회전 모두는, 상기 하부 부재가 상기 폴에 대해 자유롭게 틸팅되고 또한 교체되도록 상기 부품들 사이의 상대 운동을 돕기 위한 롤러 또는 볼 베어링 구조 또는 다른 수단과 같은, 볼들 및/또는 롤러들을 제공함으로써 촉진될 수 있다.
단순화를 위해, 도면들에 있어서 상기 하부 부재(2)는 일반적으로 상기 폴(4)의 중간에 위치된다. 그러나 실제로 상기 부재들(1, 2) 사이의 상기 폴(4)의 부분은 평균적으로, 상기 상부 부재(1)의 운동에 반응하는 상기 터빈(6)상의 큰 운동을 이용하기 위해, 상기 요소(2) 아래 및 너머의 부분보다 크게 된다.
상기 횡단봉(7)은, 동일한 축상에 그의 중심을 유지하는 동안, 상기 봉이 동일한 폴(4)의 축 둘레를 회전할 수 있도록, 상기 폴(4)의 회전 단부 세그먼트(4a) 에 링크된다. 상기 터빈(6)은 상기 봉과 마주하는 전방 측면을 갖는 상기 봉(7)의 단부들에 연결되며, 동일한 봉의 중심 축 둘레를 회전시키도록 장착된다.
이후에 설명될, 예를 들어 종래 기술로부터 학습되거나 추론될 수 있는 특징들을 갖는, 상기 터빈(6)의 운동에 의해 생성되는 에너지를 수용하거나 및/또는 상기 에너지를 변환시키기 위한 엔진 시스템이 도시도 설명도 되어 있지 않다. 상기 엔진 시스템은 상기 하부 수몰 부재(2) 내부에 위치되며, 예를 들어 선박에 의해 용이하게 저장 및 주기적으로 회수될 수 있는 물의 전기 분해와 수소의 발생을 위한 장치일 수 있다. 필요한 경우, 발생된 전기를 부유 또는 수몰 엔진룸으로 전달하거나 또는 전기 그리드로 직접 전달하기 위한 케이블을 사용할 수 있다.
사용시, 장치 전체는 정상 작동 및 휴지하에 중립 부력을 갖는다. 정상 작동 중에, 상기 하부 부재(2)는 파동의 영향이 깊이를 빠르게 감소시킴에 따라 파동 작용의 직접 영향하에 있는 상부 부재(10)보다 훨씬 덜 이동하게 된다. 특히, 입사파의 가장 큰 파장이 상기 부재들(1, 2) 사이의 거리보다 작거나 같은 제한된 환경에서, 상기 하부 부재(2)는 파동 사이클하에서 거의 움직이지 않는 상태로 존재하게 된다. 실제로 부재들(1, 2) 사이의 상술된 평균 거리가 일반적으로 전체 파장보다 짧은 실제 배치에서, 상기 하부 부재의 운동은 그의 관성 질량(및 전체 중립 부력으로 그를 잔류시키도록, 대응하는 부력)을 증가시킴으로써 훨씬 감소될 수 있다.
다른 한편, (단색 파동의 영향하의 물 입자들의 운동에 대한 일반적인 바와 같이) 상기 상부 부재(1)는 상술된 거리와 비교할 수 있는 파장을 갖는 단색 파동 의 영향하에 원형 통로에서 이동하는 경향을 갖는다. 만약 상기 파동 시스템이 단색이 아닐 경우, 상부 부재(1)의 운동은 상기 파동 시스템의 주요 요소들인 다양한 단색 파동들에 의해 결정되는 다양한 원형 통로들 위에 겹쳐지게 될 것이다.
상기 상부 부재(1)와 상기 부력 요소들(9)의 부력은, 상기 폴(4) 내부의 평형추에 의해 및 상기 횡단봉(7)과 상기 터빈(6)에 따른 동일한 폴의 중량에 의해, 평균적으로 상기 부력 요소들(9)의 높이의 약 반에서 물 레벨을 유지하도록, 정확하게 균형된다. 상기 하부 수몰 부재(2)의 존재와 상기 폴(4) 내부의 평형추의 관성에 의해, 상기 상부 부재(1)의 원형 운동은 상기 폴(4)의 하단부의 밀봉된 궤도에서 변환된다. 상기 하부 부재(2)가 정상 작동하에서는 발생할 수 없는 상기 폴(4)의 중간점에서 항상 정확한 경우에만 상기 운동이 원형을 이룸에 따라, 그와 같은 궤도는 오직 매우 거친 원형을 이룬다.
상기 파동 작용하에서, 그 다음 상기 폴(4)의 하단부는 둘러싸고 있는 물에 대해 이동하며, 따라서 횡단봉(7)과 터빈들(6)의 전체 조립체는 상기 터빈을 운동시키도록 설정 및 이동한다. 핀들 및/또는 모터들을 사용하여, 상기 터빈들(6)은 양호한 효율을 얻도록 항상 둘러싸고 있는 물에 대해 운동 방향으로 지시하도록 유지될 수 있다. 단색 파동 시스템의 전체 파동 사이클 동안, 상기 터빈들은 상기 횡단봉(7)의 축 둘레를 360° 회전한다. 단색 파동 시스템에서, 상기 횡단봉(7)은 상기 폴(4)에 대해 회전하지 않는다. 만약 상기 파동 시스템이 다른 단색 파동 시스템들 위에 겹쳐지는 경우, 상기 터빈들(6)은, 그들이 둘러싸고 있는 물에 대해 밀봉된 궤도를 운행하고 따라서 새로운 방향이 증가될 수 있다는 사실에 기인하여, 작은 노력으로 운동 방향으로 지시되도록 항상 유지시킬 수 있다.
물을 통한 운동으로부터 파동 사이클 동안 상기 폴(4)을 따라 상기 접속편(5)의 위치로 에너지를 추출하는 경우의 상기 터빈들(6)의 효율에 기초하여, 상기 폴의 하단부의 궤도는 원형 대신에 거친 타원형으로 되는 경향이 있다. 또한 어느 정도는 상기 상부 부재(1)의 궤도도 거친 타원형으로 되는 경향이 있다. 상기 폴(4)의 2개의 단부들에 대해 상기 하부 부재(2)의 위치를 변화시킴으로써, 상기 궤도의 형태와 크기를 수정할 수 있다. 특히, 속도 및 그에 따른 상기 터빈(6)의 효율을 최적화 하기 위해 가변성 부력 장치 및/또는 프로펠러들을 통해 상기 하부 부재(2)를 상승시키거나 또는 하강시킴으로써, 상기 파동 상황에 기초하여, 상기 위치를 적어도 약간은 동적으로 적응시킬 필요성이 있을 수 있다.
완전 파동 사이클하에, 상기 하부 수몰 부재(2)상에 가해지는 힘의 결과는 거의 수직으로 되며, 또한 상기 장치에 영향을 미치는 파동의 형태와 에너지에만 기초한다. 따라서, 상기 하부 부재(2)를 일정한 평균 위치에 유지시키기 위해, 많은 파동 사이클 이후 그의 평균 위치를 고려하는 충분한 제어 시스템을 갖게 되며, 간섭은 증가되나, 상기 장치에 작용하는 파동 에너지와 비교하여 작아진다. 특히, 만약 상기 파동의 에너지와 형태가 잠시 동안 일정하게 잔류될 경우, 상기 장치는 평형에 도달하게 되어, 상기 하부 부재(2)를 안정화시키기 위한 어떠한 추가의 간섭도 필요치 않게 된다. 상기 제어 시스템은 일종의 부력 요소들(9)의 정적 장치일 수 있거나(추가로 설명하는 제 2 실시예 참조), 또는 단순히 컴퓨터 제어 장치에 의해 구동되는 가변성 부력 장치로 구성될 수 있다.
해양성 장치를 위한 폴(4)의 길이는 상기 상부 부재(1)보다 주요 파동에 의해 훨씬 덜 영향을 받는 영역에서 상기 하부 부재(2)를 갖도록 50 미터를 초과할 수 있으나, 비용을 감소시키기 위해 짧아질 수 있다. 실제로, 짧은 폴을 갖는 장치들이 만족할만한 방식으로 작업할 경우조차도, 파동 작용이 깊이를 신속하게 감소시킴에 따라. 상기 폴(4)의 하단부 운동의 수평 요소는 둘러싸고 있는 물의 요소와 대략적으로 반대 방향으로 형성된다. 그 치수는 어떠한 경우에도 높은 효율을 갖는 장치를 얻도록 최적화되며, 또한 개발 영역의 우수한 파동 기간을 고려한다.
상기 상부 부재(1)는, 양호한 근사치로서 물의 전반적인 변위를 포함하지 않는 파동 운동의 성질에 기초하여, 많은 파동 사이클 훨씬 후에 상기 하부 부재(2) 위에 잔류한다. 다른 속도를 갖는 물 흐름의 바람, 마찰의 가능한 작용 및/또는 상기 부재들(1, 2)의 다른 깊이에서의 방향, 및 가능한 예측 불능의 돌출 사건들을 보상하기 위해, 상기 상부 부재(1)의 부력 및 상기 폴(4)과 터빈의 중량은 충분히 강한 복원 모멘트를 제공하도록 최적화 된다. 대안적으로, 또는 예외적 사건 결과를 더욱 신속하게 보상할 수 있도록, 소형 프로펠러들이 컴퓨터 제어 시스템에 의해 제어되는 상기 부재들(1, 2)상에 및/또는 폴(4)을 따라 위치될 수 있다.
부력 요소들(9)은 상기 상부 부재(1)에 부착된 가변성 부력 장치들에 의해 대체될 수 있으며, 컴퓨터 제어 시스템에 의해 구동된다. 상기 상부 부재(1)는 대략 그와 평행한 상부면을 가지고 어떠한 경우에도 수면으로부터 일정한 평균 거리에 잔류하는 경향을 가지며, 따라서 상기 제어 시스템의 간섭은 상기 장치상의 파동 작용 에너지와 비교하여 작게 된다. 이와 같은 방식에서, 선박에 대한 균열, 파손 및 위험의 가능성을 최소화하기 위해 유용할 수 있는 해면에서 수 미터 아래로의 전체 수몰이 성취될 수 있다.
대표적인 해양성 구성에 있어서, 상기 상부 탱크(1)는 1000 ㎥ 범위 내의 체적을 가지며, 반면 상기 소형 하부 탱크들(3)은 200 ㎥ 범위 내의 체적을 갖는다. 해양성 배치에서 1000 ㎥를 용이하게 초과할 수 있는 하부 수몰 부재(2)의 체적은 사용을 원할 수 있는 에너지 전환 시스템을 위한 대형 룸을 초래한다.
단순한 개조에 있어서, 상기 폴(4)과 상기 상부 부재(1) 사이의 접합은 견고해질 수 있고, 상기 폴을 항상 상기 탱크(1)의 하부면(1a)과 수평으로 유지시키며, 이경우 더욱 효과적으로 그의 상부 폴에 케이블이 부착된 오직 하나의 부력 요소(9)를 갖는 구체 형상을 취할 수 있다. 접속편(5)은 특히 소형 규모의 배치에 있어서 단순한 볼-및-소켓형의 조인트 형태를 취할 수 있거나, 또는 카단 조인트(Cardan Joint)를 사용할 수 있다.
다른 간략한 변형에 있어서, 상기 하부 수몰 부재(2)의 기능은 상기 폴(4)을 따라 고정된 위치에 위치되고 평형추를 포함하는 고형 접속편(5)에 의해 취해질 수 있다. 상기 폴과 상기 상부 부재 사이의 접합과 관련하여 상술된 것과 함께, 그와 같은 단순함은, 비록 상기 장치의 효율면에 있어서 특정 결함이 발생할지라도, 실험과 시제품화를 목적으로 다른 것들 가운데 사용할 수 있는 매우 단순하고 값싼 성취를 위한 신속한 구성을 허용한다. 만약 상기 장치가 케이블 시스템을 통해 외부 엔진 룸 또는 전기 그리드에 직접 연결될 경우, 엔진 룸이 상기 장치에 통합될 필요성이 전혀 없게 되며, 따라서 그의 복잡성이 추가로 감소된다.
본 발명에 따른 장치의 제 2 실시예를 나타내는 도 5 내지 도 7에 도시된 도면들에 있어서, 상기 제 1 실시예에 대응하는 부분들은 대응하는 도면부호로 나타냈으며, 재차 설명하지 않는다. 또한 파동 작용하의 장치에 대한 일반 거동은 상기 제 1 실시예의 경우와 동일하여, 주로 휴지 상태로 남는 하부 수몰 부재(102)와 파동 통로에 의해 물 운동을 수행하고 그의 배향을 유지하는 상부 수몰 부재(1011)를 구비하며, 따라서 그의 상부면(101b)는 항상 수면과 대체로 평행하다. 또한, 이 경우, (물 및/또는 핀들을 둘러싸는) 실제 질량 수단이 고려될 수 있다.
그러나, 본 실시예에서는 폴(104)의 하단부가 자유로우며, 즉 횡단봉과 터빈들의 조립체가 결여되어 있다. 상기 장치의 운동으로부터 에너지의 추출은 상부 탱크(101)의 하부면(101b)을 상기 폴(104)과 연결하는 조인트(108) 내에, 그리고 또한 상기 폴(104)과 하부 부재(102) 사이의 접속편(105) 내에 수용된 유압 및/또는 전기 장치를 통해 수행된다. 이전 실시예에서와 같은 방식으로, 상기 조인트(108)는 상기 폴과 상기 상부 탱크 사이의 배향 변화를 허용하고, 상기 파동 운동에 의해 구동되는 상대 운동은 에너지를 추출하기 위한 상술된 장치에 의해 활용된다. 상기 접속편(105)에 합체된 장치는 구멍(112a)을 통한 상기 폴(104)의 왕복 운동으로부터 에너지를 추출한다. 이와 같은 타입의 장치들은 이미 공지된 바 있으며, 더 이상의 상세한 설명은 생략한다. 예를 들어, 상기 요소(105) 내부에는 선형 전기 발생기(예를 들면, 오레곤 스테이트 유니버시트, 일렉트리컬 엔지니어링 및 컴퓨터 사이언스 스쿨의 MRSF에 의해 제안된 WEC 부표 내부의 선형 발생 장치 http://eecs.oregonstate.edu/msrf/ 참조)를 가질 수 있으며, 반면 상기 요소(108) 의 내부에는 상대 운동에 의해 구동되고 다이너모에 연결된 하나 이상의 풀리 또는 롤러들을 가질 수 있다.
본 실시예에서는, 또한 소형 탱크들(103)로부터 돌출되는 방사상 빔들(114)을 통해 하부 수몰 부재(102)에 부착되는 복수의 추가 부력 요소들(113), 및 상기 빔들(114)의 자유 단부에 연결되는 케이블들(115)을 주목할 수 있다. 상기 요소들(113)은 평균 수면에 대한 장치의 배향과 위치의 보전에 기여한다. 또한, 상기 하부 부재(102)상에 가하여지는 힘의 평균 합력은 휴지 위치로부터 정상 작동으로 변화되며, 상기 요소들(113)은 이를 위해 보상한다. 이 경우, 볼 부재(112)에 형성된 구멍(112a)은 상기 볼 부재의 대향 측면들로부터 축상으로 돌출하는 슬리브(112b)의 보어(bore)이다.
본 실시예의 간단한 변형에서, 상기 폴(104)은 그의 하단부에 부착된 평형추를 갖는 케이블로 대체될 수 있다. 이 경우, 폴을 갖는 구성에서보다 상부 부재(1)로부터 훨씬 큰 거리에서 상기 하부 부재(102)를 대체하도록 응용될 수 있다. 이때, 상기 하부 부재(102)는 해저 근방에서 종결될 수 있고, 만약 적절한 경우 그의 설계를 단순화하기 위해 오히려 그곳에 정박될 수 있다. 그러나 이와 같은 장치의 최종 변형은 극한의 날씨에 더욱 노출시키고 또한 배치 및 지속시키기가 더욱 어려워질 수 있다.
추가적인 대안으로서, 폴의 왕복 확장 및 수축 운동을 이용하는 에너지 추출 시스템이 제공되는, 제 3 실시예를 위해 추가로 설명된 타입의, 연장 가능 폴을 통해 상부 및 하부 수몰 부재를 연결하는 방법이 있다. 이와 같은 방법에서는, 접속 편(105) 자체에 에너지 추출 장치의 리드를 취할 수 있으며, 또한 폴(104)은 그를 통과하거나 지나는 대신 상기 접속편에서 종결될 수 있다. 이는 폴의 더욱 복잡한 구성적 결함을 가짐에도 불구하고 장치들을 더욱 소형화한다. 예외적으로 큰 파동하에, 이 경우 또한 상기 하부 부재가 파동 작용에 의해 영향을 받음에 따라 상기 전체 장치는 이동한다. 이는 장치를 해체시킬 수 있는 운동의 가능성을 감소시킨다.
어느 경우에 있어서, 2 부품들의 가능한 분리가 파괴적이지 않으며, 후에 상기 장치는 폴을 접속편에 있는 하우징을 통해 복귀시킴으로써(또는 만약 제 3 실시예에서와 같은 설계를 적용할 경우 상기 폴의 2 부품들을 서로 원위치로 연결시킴으로써) 재 조립될 수 있다. 이와 같은 작동은 또한 양쪽 부품과 소형 프로펠러들상의 컴퓨터 제어 시스템에 수면으로부터의 하부 부재의 거리를 변화시킬 가능성을 더함으로써 (예를 들면, 요소들(113)을 적소에 유지시키는 케이블들을 길게 함으로써) 자동적으로 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 제 3 실시예를 나타내는 도 8 및 도 9에 있어서, 전체 파동 운동은 오직 선형 전기 발생기만을 사용하여 포획된다. 본 실시예에서, 상기 장치는, 3D 구조, 본 예에서 일반적으로 4면체를 한정하도록 폴들(204)을 연결함으로써 결합되는, 복수의 수몰 부재들(201), 예를 들면 주로 물과 공기를 포함하는 구형 탱크 형상을 갖는 4개의 부재들을 포함한다.
각각의 폴(204; 도 9)은 관상 슬리브(204b) 내에 미끄럼 가능한 방식으로 동축적 및 신축자재로 결합되는 스틱(204a)으로 구성된다. 그와 같이 형성된 조립체 의 단부들은 개별 수몰 부재들(201)에 연결된다. 상기 스틱(204a) 및 슬리브(204b)의 상호 왕복 운동에 의해 공급되는, 선형 전력 발생기(205)는 동일한 슬리브의 내단부에 연결된다. 또한, 이와 같은 종류의 동력 발생 장치는 개략적으로 설명된 바와 같이 공지된 것이며, 이에 대하여는 상세히 설명하지 않는다. 그러나, 도면부호는 제 2 실시예에서 이미 설명된 것을 사용할 수 있다.
단일 부재(201)와 (관련 발생기(205)를 구비하는) 단일 폴(204) 모두는 평균 작동 깊이에서 물에 침수될 때 중립적으로 부양된다. 상기 파동의 영향하에, 다른 탱크들(201)은, 파장의 배수가 아닌 거리만큼 이격될 뿐만 아니라 또한 다른 깊이 때문에, 자체적인 다른 물 운동 방식을 채용한다. 그들 사이의 관련 운동은 상기 연결 폴들(204)상에 응력이나 압력을 형성한다. 결과적으로, 상기 내부 스틱(204a)은 상기 외부 슬리브(204b)에 대해 이동하며, 이와 같은 선형 왕복 운동은 전기를 발생시키기 위해 사용된다. 따라서, 동력은 그들 사이의 연결 수단의 다른 부분의 상대 운동으로부터 추출된다. 또한 이 경우 기하학적 구조는 파동 작용에 의한 물 입자의 모든 (원형) 운동이 에너지를 위해 포획되도록 구성된다.
대략 모든 부재들(201)은 동일한 위치에 잔류하는 경향을 가지며, 실제로 평균 위치가 파동 운동의 여러 사이클 이후조차 이동하지 않는 둘러싸고 있는 물에 대해 휴지 상태로 잔류한다. 이 경우 또한 실제 질량 수단이 사용될 수 있다. 그러나, 명목상 4면체 형상에 대략 상기 수몰된 부재들(201)을 유지하기 위해, 표류, 다른 깊이에서의 다른 부력, 전류 또는 다양한 부품들의 비균형 작동에 기인한 어떠한 변위도 중화시키도록, 상기 탱크들과 폴들의 평균 위치를 이동시키기 위해, 에너지의 일부를 때때로 돌려보낼 필요가 있다. 이는 선형 전기 모터들로서 선형 발생기를 사용함으로써 및/또는 상기 구조에 소형 프로펠러들을 부착함으로써 및/또는 상기 폴들 내부에 스프링을 설치하거나 및/또는 가변성 부력 장치들을 사용함으로써 수행될 수 있다.
(비록, 동일한 양의 물로 대체될지라도) 만약 상기 탱크들(201) 중 하나가 다른 3개의 동일한 것보다 무거운 경우, 어떠한 경우라도 중립의 전체 부력을 갖도록 설계된 시스템은 3개의 상부 수몰 탱크 및 하나의 하부 수몰 탱크를 갖고 자체 경사지는 경향을 갖는다. 이 경우, 서로 연결되는 폴들을 갖는 가벼운 부재들은 단일 수몰 부재에 의해 이전의 실시예들의 상부 부재(1, 101)로 대체될 수 있으며, 따라서 전체 장치는 수면 아래의 대체로 고정된 깊이로 유지될 수 있다. 또한 상기 하부 탱크에 대한 다른 연결 폴들은 상기 제 2 실시예와 관련하여 위로 관찰되는 변형을 발생시키도록 단일 폴로 대체될 수 있다. 이와 같은 제 3 실시예의 구조체의 유사 변형은 만약 하나의 탱크가 다른 3개의 동일한 것보다 경량인 경우 관찰될 수 있다. 이전의 실시예들에서와 같이, 상기 장치들은 상기 탱크들에 부착된 가변성 부력 장치를 사용함으로써 대략 표면 아래의 고정된 깊이에 유지될 수 있으며, 또한 컴퓨터 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다.
엔진 룸은 대표적인 해양성 배치는 1000 ㎥의 체적을 가질 수 있는 하나 이상의 탱크들(201) 내에 위치될 수 있다(실제 체적은 선택된 최적화에 의존하며, 교대로 다른 인자들 가운데 상기 배치 영역의 대표적인 파동 상황에 의존한다).
이전의 실시예에서와 같이, 극단적으로 큰 파동하에, 상기 장치는 전체로서 이동하는 경향을 가지며, 따라서, 그의 부품들 사이에 과도한 상대 운동이 존재하지 않게 된다. 가변성 부력 장치들을 컴퓨터 제어 시스템에 연결된 폴들 및/또는 탱크들상에 위치시킴으로써, 전체 장치가 큰 파동들에 반응하여 깊이 침수하고, 또한 또한 파동이 작을 때 상승하도록 배치될 수 있으며, 따라서 극심한 날씨로부터 보호하고 또한 자체 효율을 최적화 할 수 있다.
상기 예에서 도시된 4면체 구조는 채택될 수 있는 가장 단순한 3D 강성 구조이나; 많은 다른 3D 구성은 동일한 단순 기초 설계로 가능하다. 예를 들어, 상술된 것과 같은 복수의 4면체 모듈들은 수 제곱 킬로미터로 연장하는 전체 구조층을 형성하도록 상호 연결될 수 있다. 그와 같은 구조는, 선박들이 갖는 간섭을 회피하고 또한 폭풍우 및 매우 큰 파동으로 인한 위험을 최소화하도록, 평균 해면 이하의 수십 미터의 고정 깊이에 지속될 수 있다. 그와 같은 구조는, 단일 모듈의 실패가 전체 시스템의 만족할만한 작업을 방해하지 않는다는 사실을 고려하여, 동력 발생 및 유지 보수에 대해 모듈화된다.
본 발명의 장치에 대한 제 4 실시예를 도시하는 도 10 및 도 11에는, 풀리들을 통해 케이블에 결속되는 유일한 다이너모(dynamo)를 사용하여 포획되는 완전 파동 운동이 도시되어 있다. 본 실시예에서도 또한 동력은 상부 수몰 부재와 하부 수몰 부재 사이의 상대 운동, 및 상기 부재들을 연결하는 시스템의 결과적 변위로부터 추출된다. 실제로, 이와 같은 실시예는 상술된 제 1 및 제 2 실시예들과 많은 특징들을 공유하며, 대응하는 부품들은 대응하는 참고번호를 나타낸다. 본 실시예에서, 하부 수몰 부재(302)는 그를 중심 링(305)을 통해 그 주위에 서로 연속 으로 견고하게 연결된 복수의 탱크들(303)로 구성된다.
(부력 요소들(309)를 갖는) 상기 상부 수몰 부재(301)를 상기 하부 수몰 부재(302)와 연결시키는 폴 대신에, 케이블들(304)에는, 각각의 수몰 탱크들(303)의 외부상에 장착된 프레임들(318)에 의해 지지되는 편향 풀리들(317)을 관통하는, 상기 상부 부재(301)에 대한 제 1 단부와 웨이트(weight; 316)에 대한 다른 단부가 부착된다. 상기 풀리(317)는 상기 지지 프레임들(318) 내부 및 상기 탱크들(303)에 위치되는, 도시되지 않은, 전기 발생을 위한 개별 다이너모들을 구동한다. (간략화를 위해 고려된) 단색 파동의 작용하에, 상기 상부 부재(301)는 일반적으로 원형 궤도을 설명하는 경향을 갖는다. 이는 상기 케이블들상의 선택적 수축 또는 해제를 결정하며, 상기 풀리들(317)을 이동시키며, 따라서 전기를 발생시킨다.
웨이트들(316)의 존재는 수축 또는 해제 모두가 진행되는 동안 동력 발생을 보장하며, 또한 대략적으로 상기 상부 부재(301)가 상기 하부 부재(302)의 질량 중심 위에 위치한다. 상기 하부 탱크들(303)은, 부분적으로 둘러싸인 물 및/또는 핀들에 의한 실제 질량 및 관성 질량으로 대체되는 물로 인해, 대략 그들의 위치에 잔류하는 경향을 갖는다. 예외적인 사건들 및 불균형 마찰 또는 유동으로 인한 작은 표류를 보정하기 위해, 소형 프로펠러들 및/또는 가변성 부력 장치가 컴퓨터 제어 시스템에 의해 제어되는 탱크들(303) 또는 링(305)에 결합될 수 있다. 본 실시예의 변형에서, 상기 하부 수몰 탱크들(303)은 또한 제 2 실시예에서와 같이 추가의 부력 요소들에 의해 정위치에 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 제 5 실시예를 도시하는 도 12 내지 도 16은 상 기 제 1 실시예와 유사하며, 동일하거나 또는 유사한 부품에 대하여는 대응한느 도면부호를 사용하여 명확히 하였다. 부력 요소들(409)을 갖는 상부 수몰 부재(401)와 하부 수몰 부재(402)는 제 2 실시예와 일반적으로 동일한 구조를 갖는다. 외부 디스크형 몸체(411)를 갖는 접속편(405)과 구멍(412a; 도 13)을 갖는 회전 가능한 볼 부재(412)가 동일하게 제공된다. 이전의 실시예들에서와 같이, 이용 수단은 또한 실제 질량 수단(부분적으로 둘러싸인 물 및/또는 핀들)로 구성될 수 있다.
이전의 실시예들에서보다 훨씬 넓은 구멍(412a)은 전기 에너지의 생성을 위한 엔진 룸과 평형추을 둘러싸는 개략적으로 도시된 폴(404)의 중앙 원통형 블록(404d)을 수용하며, 이에 대하여는 후에 설명된다. 상기 폴(404)은 상기 블록(404d)의 양쪽 편평한 베이스로부터 축상으로 연장하는 중심 코어(404b)를 추가로 포함한다. 상기 코어(404b)의 둘레에는 보강 케이지(404c)가 상기 블록(404d)의 주변으로부터 축상으로 돌출한다.
상기 폴(404)의 상단부는 조인트(408)를 통해, 그리고 이미 설명된 실시예들과 유사한 방식으로 상기 상부 수몰 부재(401)에 연결된다. 상기 폴(404)의 하단부는, 각각 입구측 전방 마우스(406a)와 후미측 핀들(406b)을 갖는, 2개의 물 수집기(406)를 피벗 가능하게 지지한다. 상기 2개의 수집기의 조립체는, 제 1 실시예의 터빈들을 갖는 횡단봉과 같이, 폴(404)의 중심축 둘레를 자유 회전할 수 있다. 또한, 각각의 수집기는 도 14의 도면부호 407로 나타낸 바와 같이 (상기 폴의 중심축과 직교하는) 횡축 둘레를 회전한다. 상기 수집기는 상기 폴(404)의 코어(404b)에 형성되는, 도시되지 않은, 물 공급 회로에 수력 연결된다. 상기 물 공급 회로 는 물의 흐름을 전기 에너지로 변환시키기 위해 예를 들면 프랑시스 터빈(Francis turbine)과 같은 발생 시스템을 수용하는 블록(404d) 내부의 엔진 룸과 연통한다.
상기 상부 수몰 부재(401)는, 부력이 (평형추를 갖는 중앙 블록(404d)을 포함하는) 폴(404)과 물 수집기(406)의 중량에 의해 평형을 이루는, 공기로 완전히 채워진 탱크에 완전 수몰된다. 파동의 작용하에, 상기 폴(404)은 상기 접속편(405)에 대한 수직 왕복 운동으로 이동하며, 볼 부재(412)와 함께 상기 하부 수몰 부재(402)에 대한 진동 틸팅 운동으로 이동한다. 상기 블록(404d)은, 케이지 구조체(404c)가 이 경우 상기 볼 부재(412)와 접촉하고 또한 필요한 저항을 제공함에 따라, 상기 장치의 작업에 영향을 미치는 일 없이 상기 구멍(412a) 외측으로 미끄러진다. 그 결과 발생하는 상기 폴(404)의 하단부 운동은 상기 수집기들(406)을 통해 압축수를 상기 폴의 내부 회로로 유입시키고, 이어서 상기 엔진 룸의 터빈을 구동시키는 물의 유동을 초래한다. 따라서, 또한, 본 실시예에서, 동력은 상기 수몰 부재들의 상대 운동으로부터 추출되어, 상기 둘러싸고 있는 물에 대한 연결 폴의 한단부의 운동을 발생시킨다.
제 1 실시예에서와 같이, 다양한 변형으로 인해 상기 하부 수몰 부재(402)의 기능이 단순히 상기 접속편(405)과 상기 블록(404d)에 의해 수행되거나 및/또는 상부 조인트(408)가 강성이거나, 또는 상기 간편화들 모두가 동시에 이루어질 수 있는 가능성을 갖는다. 또한, 수집기들(406)이 상기 폴의 하단부상에 견고하게 위치된 복수의 수집기들로 대체되거나, 복수의 다른 수평 방향, 상기 폴의 축에 대한 상향 및 하향으로의 다양한 각도 방향과 마주하거나 그의 위 아래에 위치하는 변형 을 고려하는 것도 가능해진다. 이 경우, 상기 폴의 하단부의 운동 방향과 마주하지 않는 것들을 위한 물의 유동을 차단하도록, 상기 수집기의 내부상에 밸브들을 위치시키는 구성도 필요할 수 있다. (동일한 시간에 모든 3가지 간편화를 갖는) 그와 같은 변형은 도면들에 도시된 바와 같은 실시예보다 덜 효율적일 수 있으나, 어떠한 외부 운동 부품들도 갖지 않는다는 중요한 장점을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 장치가 종래 기술의 파동 에너지 컨버터의 모든 제한들을 회피할 수 있으며, 또한 파동들로부터 에너지를 추출하기 위해 개념적으로 다른 시스템을 사용한다는 사실이 상술된 설명들로부터 명백하다.
본 발명에 따른 장치는, 만약 해안상의 구조체들의 균열 및 파손이 원인이 되는 짧은 파장 파동으로부터 단절되기를 원할 경우, 극심한 날씨로부터 보호될 수 있도록 완전히 물 아래에 위치될 수 있다. 2개 이상의 수몰 부재들이 사용되며, 다음과 같은 성분들의 어떠한 결합에 의해 둘러싸는 물에 대해 휴지 상태를 지속한다: 부분적으로 둘러싸는 물(실제 질량), 핀들, 관성 질량, 프러펠러들.
상기 수몰 부재들의 일부(제 1, 제 2, 제 4 및 제 5 실시예들에서와 같이 가능한 1개)는 가능한 낮은 관성 질량, 및 에너지 수확을 원하는 가장 소형의 주요 파장을 가지나 물 운동을 충분히 차단할 수 있도록 충분히 큰 사이즈를 갖는다. 다른 수몰 부재 또는 연결 수단은, 앞의 것들에 대한 부력을 보상하기 위해, 대응하는 매우 큰 관성 질량을 갖는다(제 1, 제 2, 제 4 및 제 5 실시예). 대신에, 제 3 실시예에서는 모든 수몰 부재들이 그들 내부의 부력을 보상하기 위한 관성 질량을 갖는다.
상기 부재들은, 단일 단색 파동을 위해 거의 원형인, 그들을 직접 둘러싸는 물의 운동을 따르는 경향을 갖는다. 상기 부재들이 주요 파장에 대한 다른 운동 상황들(예를 들면 다른 깊이)에 위치될 때, 그들은 서로에 대해 이동한다. 그들을 연결 수단으로 연결함으로써, 상기 상대 운동으로부터 또는 일부 수몰 부재들 또는 둘러싸는 물에 대해 상기 연결 수단의 유발된 상대 운동으로부터 에너지를 추출하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 장치들이 갖는 장점은 다음과 같이 요약될 수 있다.
- 표면 요소로서 하나 이상의 부표들을 사용하는 종래 장치들과는 반대로, 상기 파동 운동의 모든 요소들을 사용하고, 그의 부재들을 가능한 한 둘러싸는 물에 대해 휴지 상태로 지속시키므로, 더욱 효율적이다.
- 특히 일부 단순화된 변형에 있어서, 단순한 설계, 매우 용이한 실행과 유지 보수를 가질 수 있다. 상술된 바와 같이, 이는 또한 시제품화를 목적으로 사용될 수 있다.
- 매우 낮거나 또는 매우 큰 관성 질량을 갖는 유일한 수몰 요소들을 가질 경우, 자연 진동으로 인한 무시 가능한 운동을 갖는다.
- 해안상의 매우 깊은 물에 위치될 수 있다. 그의 평균 지리학적 위치는 추진 수단의 사용으로 일정하게 유지될 수 있거나, 또는 어떤 경우 무선 송신기 및/또는 발광기 및/또는 소나 부표(sonar buoy)에 결속된 GPS 시스템에 의해 시그널된다.
- 극심한 날씨에 의해 크게 악영향을 받거나 또는 오직 약간의 영향만을 받 는 방식에서 설계될 수 있다. 전체 장치는, 상기 부재들 사이의 상대 거리가 인자들의 매우 다른 결합하에서만 한계점을 초과할 수 있도록, 매우 큰 파동들에 의해 이동될 수 있다. 어떤 경우에 있어서, 만약 상기 운동이 최대 한계를 초과할 경우, 상기 장치는 단순히 분리될 수 있도록 설계될 수 있고, 일단 폭풍우가 지나면 시스템이 자체적으로 재조립되도록 배치될 수 있다(만약 상기 부재들이 프로펠러와 함께 제공될 경우, 자동 방식으로 가능함).
- 단색 파동 시스템으로 비 단색 파동을 갖는 것과 같이 효율적으로 작업하며, 또한 파동 방향에 대해 민감하지 않다.
- 파동으로부터 수확할 수 있는 에너지와 장치의 크기는 오직 파장에 의해서만 제한된다. 간편한 계산으로 5m (또는 그 이상) 높이의 단색 깊이 물 파동으로부터 (평균적으로) 10MW 이상의 동력을 산출하는 장치를 구성하는 것이 가능하다는 사실을 나타낸다.
모든 실시예들은 해양학적 구성과 관련하여 설명되었다; 작은 파장 파동을 갖는 영역에 배치하기 위한 용도를 갖는 실시예들은 그에 따라 축소될 것이다.
첨부된 청구항들에 의해 규정된 바와 같은 본 발명 자체의 보호 범위로부터 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명에 따라 개량된 파동 에너지 컨버터에 대한 다른 변경 및/또는 수정이 가능하다.
Claims (19)
- 연결 수단(4)에 의해 서로 연결되는 적어도 2개의 부재들(1, 2)을 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치로서, 상기 연결 수단은 상기 장치가 위치되는 물의 파동에 반응하며 상기 부재들(1, 2)의 상호 변위를 허용하도록 이동 가능하며, 상기 장치는 상기 연결 수단(4)의 운동을 전기 에너지로 변환시키기 위한 에너지 변환 수단(6)과 생성된 에너지를 그밖의 다른 장소에 저장 및/또는 운송하기 위한 수단을 추가로 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치에 있어서,상기 적어도 2개의 부재들(1, 2)은, 상기 수몰된 부재들 각각의 위치를 그들이 직접 접촉하는 둘러싸인 물에 대해 대체로 휴지 상태로 유지시키도록 제공되는 수단인, 전체로서 중립 부력을 취하는, 상기 장치를 구성하는 완전히 수몰된 부재들이며, 따라서, 상기 부재들(1, 2)은 대체로 동일 영역에 위치되는 교란되지 않은 물 입자와 동일한 방식으로의 물 작용하에 이동하며, 또한 상기 적어도 2개의 부재들(1, 2)은 파동에 의해 유발되는 물 운동에 의해 각각 다른 영향을 받는 위치들을 가정하도록 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 1 항에 있어서, 물과 공기로 채워진 적어도 하나의 탱크(1, 2)를 각각 포함하는 상부 수몰 부재(1)와 하부 수몰 부재(2)를 포함하며, 상기 위치 유지 수단은 상기 연결 수단(4)에 결합된 웨이트 수단을 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 연결 수단은 상기 부재들 사이로 연장하는 연장 요소(4)를 포함하며 또한 적어도 상기 하부 수몰 부재(2)와 이동 가능한 방식으로 연결되는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 하부 수몰 부재(2)는 상기 수몰 부재(2)를 상기 연장 요소(4)에 연결하기 위한 접속편(5)을 포함하며, 상기 접속편(5)은 상기 연장 요소(4)의 미끄럼 가능한 결합을 위한 구멍(12a)을 갖는 볼 부재(12)를 포함하고, 상기 볼 부재(12)는 상기 접속편(5)의 외부 몸체(11)에 의해 규정되는 하우징(11a) 내에서 회전될 수 있는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 연장 부재(4)는 볼 조인트(8)를 통해 상기 상부 수몰 부재(1)에 연결되는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연장 요소(4)는 상기 하부 수몰 부재(2) 너머로 연장하며, 상기 에너지 변환 수단은 상기 연장 요소(4)의 하단부(4a)에 연결되는 터빈 수단(6)을 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연장 요소(404)는 상기 하부 수몰 부재(402) 너머로 연장하고, 상기 에너지 변환 수단은 상기 연장 요소(404)의 하단부에 연결되는 물 수집 수단(406), 상기 연장 요소(404) 내에 형성 되고 상기 물 수집 수단(406)과 연통하는 물 공급 회로, 및 상기 연장 요소(404)에 위치하며 상기 물 공급 회로에 의해 전달된 물에 의해 구동되는 물 터빈 수단을 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 연장 요소(404)는 물 공급 회로가 형성되며 상기 볼 부재(412)의 구멍(412a) 내에 결합되는 중앙 블록(404d)으로부터 연장하며 또한 상기 물 터빈 부재를 위한 엔진 룸을 둘러싸는 축상 코어(404b), 및 상기 코어(404b)를 둘러싸고 또한 상기 블록(404d)의 주변으로부터 축상으로 돌출하는 보강 케이지(404c)를 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 변환 수단은 상기 연장 요소(4, 404)와 상기 볼 부재(12, 412) 사이 및 상기 볼 부재(12, 412)와 상기 외부 몸체(11, 411) 사이의 상호 변위에 의해 구동되는 발생기 수단을 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 연결 수단은 상기 상부 수몰 부재(301)에 제 1 단부와 상기 웨이트(316)에 다른 단부가 부착되는 복수의 케이블(304)을 포함하며, 상기 케이블들은 상기 하부 수몰 부재(302)상에 장착된 프레임들(318)에 의해 지지되는 편향 풀리들(317)을 관통하며, 상기 에너지 변환 수단은 상기 풀리들(317)에 의해 구동되고 상기 하부 수몰 부재(302) 내에 수용되거나 또는 상기 하부 수몰 부재 에 결합되는 다이너모(dynamo) 수단을 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 2 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상부 수몰 부재(1, 101, 301, 401)는 수확을 원하는 가장 작은 주요 파장들에 대해 작은 크기를 갖는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 하부 수몰 부재(2, 102, 302, 402)는 중앙 디스크형 몸체(5, 405)나 또는 링형 몸체(305)의 원통형 측면 주변에 배치되는 복수의 탱크들(3, 103, 303, 403)을 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 부력 요소들(9, 109, 309, 409)이 케이블들(10, 110, 310, 410)을 통해 상기 상부 수몰 부재(1, 101, 301, 401)의 상부면(1b, 101b, 301b, 401b)에 연결되는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 부력 요소들(113)이 케이블들(115)을 통해 상기 하부 수몰 부재(102)로부터 돌출하는 방사항 빔들(114)의 각각의 단부들에 연결되는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 3 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연장 요소(4, 104, 404)는 축상으로 연장 가능한 구조를 가지며, 상기 에너지 변환 수단은 상기 연장 요소(4, 104, 404)의 왕복 연장 및 수축 운동에 의해 구동되는 발생기 수단을 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 1 항에 있어서, 각각 물과 공기로 채워진 적어도 하나의 탱크(201)를 포함하는 복수의 수몰 부재들을 포함하며, 상기 수몰 부재들은 3D 조립체를 형성하도록 복수의 연장 요소들(204)을 통해 서로 연결되며, 상기 연장 요소들(204)은 축상으로 연장 가능한 구조를 가지며, 상기 에너지 변환 수단은 상기 연장 요소들(204)의 왕복 연장 및 수축 운동에 의해 구동되는 발생기 수단을 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 16 항에 있어서, 4면체 조립체를 형성하도록 6개의 연장 요소들(204)을 통해 연결되는 4개의 수몰 부재들(201)을 포함하는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서, 각각의 연장 요소(204)는 관형 슬리브(204b) 내에서 미끄럼 가능한 방식으로 동축적 및 신축자재로 결합되는 스틱(204a)을 포함하며, 발생기 수단이 상기 스틱 및 슬리브의 상호 왕복 운동에 의해 공급되도록 동일한 슬리브의 내부 단부에 연결되는 파동 에너지 컨버터 장치.
- 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수몰 부재들(201)은 수확을 원하는 가장 작은 주요 파장들에 대해 작은 크기를 갖는 파동 에너지 컨버터 장치.
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