KR20140040718A - 움직임을 에너지로 전환시키는 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20140040718A
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Abstract

움직임을 에너지로 전환시키는 장치이고, 유동 매체 내에 완전히 잠긴 부력 또는 부유체를 포함한다. 부력체는 제1 방향으로 작동하는 부력 또는 유사 힘에 의해 유체 내에서 지지된다. 연결 또는 계선 라인은, 부력 또는 유사 힘이 부력체에 작동하는 방향으로 상기 부력체로부터 이동되고, 균형추(2)에 의해 형성된 피봇 포인트에 상기 부력체(1, 9, 11)를 연결한다. 상기 장치는 상기 연결 또는 계선 라인으로부터 이격된 적어도 하나의 전력 또는 에너지 도약 라인(3)을 포함하여 상기 부력체의 움직임을 에너지로 전환한다.

Description

움직임을 에너지로 전환시키는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONVERTING MOVEMENT INTO ENERGY}
본 발명은 힘에 영향을 받기 쉬운 진동체(oscillating body) 및 그 진동체의 움직임을 사용가능한 에너지로 전환하는 것에 관한 것이다. 특히 본 발명의 실시예는 물 안 또는 물을 통과하는 물결과 관련된 물의 움직임으로부터 전기를 생산하기 위해 사용된 해양 파도(offshore wave)와 관련된 것이다. 그러나 본 발명은 부유체(floating body)(예를 들어, 하늘을 맴도는 연, 또는 자기장의 밀어냄에 의해 공기중에서 매달린 자석) 중 어떤 것에 대해서도 작동한다.
수많은 다른 타입의 연안 파랑 에너지 전환기들이 제안되어 왔다. 파랑 에너지 전환에 대해 공지된 장치("Wave Energy Utilization: A Review of the Technologies" Falcao, in "Renewable and Sustainable Ernergy Review 14(2010) 899-918 참조)는 3가지 작동 원리들 중 하나를 기초로 한다: 주파수주(oscilling water column) 장치, 진동체(또는 진동체들) 장치 및 오버-탑핑(over-topping) 장치. 본 발명은 진동체 장치와 관련이 있다. 그러한 장치는 파도에 의해 진동하는 진동체로부터 에너지를 전환 또는 포획한다.
진동체 장치는 전형적으로 다음 작동 원리들 중 하나를 사용한다:
1) 물 표면의 위아래 또는 옆으로 움직이는 대부분의 부유체(단일 장치 또는 다중 연결된 장치).
2) 지나가는 파동(passing wave)로 인해 유도된 압력 변화 또는 해일로부터 에너지를 추출하는 대부분의 정전기 장치(static device). 이는 주파수주 장치, 플렉시블 장치 및 버라지 장치(barrage device)를 포함한다.
3) 둘러싸고 있는 물과 함께 움직이는 대부분 또는 완전한 수중장치(예를 들어, WO2008/065684 및 WO2010/115241).
부유하는 진동체 장치가 가진 문제점은 표면에 놓여진 이들 장치가, 이들 위치에서 극단적인 파랑 기후에 노출된다는 것이다. 이는 작동 장치의 2가지 주요 목적, 생존 가능성과 전력 소요량이 서로 상충할 수도 있다는 것을 의미한다. 높은 에너지 표면파는 높은 수준의 전력 또는 에너지 포획을 할 수 있으나, 이들 높은 에너지 표면파는 또한 노출된 장치를 손상시킬 수 있다. 결과적으로 나온 타협안은 튼튼하지 않으나 비용 대비 전력 소모량이 낮은 것을 제공하는 것이다. 이러한 접근법의 또 다른 문제는 이들 장치의 주요 움직임이 파고에 연결되어 있기 때문에, 전력 추출을 증가시키기 위해 사용할 수 있는 파동의 공진(resonance) 량에 실질적인 제약을 두게 되는 것이다. 마지막으로, 이들 장치들은 이들이 설치되는 지역 파랑 기후에 맞춰질 필요가 있고, 이는 장치를 대량 생산할 수 있는 잠재적 비용을 절약하는데 제한이 있다. 이들 장치는 또한 그들이 설치되는 특정 위치에 따라 매우 관련이 있고, 표준화된 대량 생산을 다시 만들고 설치하는 것이 현실적이지 않다. 복잡한 덤핑 장치들은 또한 폭풍 동안 과대 확장을 피할 수 있는 장소에 놓여져야만 한다.
압력 변화 또는 해일로부터 에너지를 추출하는 대부분의 정전기 장치에서, 생존 가능성과 전력 소모량 사이의 충돌은 여전히 존재하나, 전력 추출기가 파도와 관련해서 실질적으로 정지할 수 있기 때문에, 따라서 파도로부터 장치를 독립시키는 방법: 예를 들어, 계선(mooring)을 통해, 적절한 주파수로 주의깊게 조율 또는 해양 또는 대양저(ocean floor)에 직접적으로 장치를 설치하는 것에 의해 그 정도를 보다 낮춘다. 그러나, 이러한 카테고리의 장치들에서, 전력 소모량의 증가는 통상 장치의 부피를 증가시키는 것을 의미하고, 이는 얻을 수 있는 전력 소모량에 실질적인 제한을 가하게 된다. 게다가, 정전 구조의 생존 가능성을 보다 쉽게 확보할 수 있음에도 불구하고, 이는 배의 크기 접근법(또는 보다 이를 능가하는 접근법)의 기술적 관점을 요구한다. 매우 큰 정전 해양 구조는 또한 설치 및 유지에 매우 비용이 많이 든다. 게다가, 부유체와 같은 이들 장치는 이들이 설치되는 곳의 파랑 기후를 위해 최적화될 필요가 있고, 이로 인해 실제 대량 생산이 보다 덜 현실적이 된다.
전력 또는 에너지 포획 소자들이 대부분 또는 전부가 물 속에 있고 필연적으로 둘러싸고 있는 물과 함께 움직이는 3번째 장치 타입은, 일반적으로 생존 가능성 및 전력 소모량의 반대되는 목적과 같은 문제를 갖지는 않는다. 그러나, 에너지 추출이 주로 수직 방향으로 일어나기 때문에 공진이 매우 제한된 범위를 갖는다.
공지된 해양 파랑 에너지 전환기가 가진 문제는 짧은 거리(이들을 가격하는 파도의 파장에 비례함)를 통해 움직이거나 진동하고, 파장에 비례하여 파고가 낮다는 것이다. 표면 위의 장치의 또 다른 특정 문제는 나쁜 날씨에 약하다는 것이다. 이는 장치가 손상될 수도 있기 때문에 파도가 큰 에너지를 가질 때 큰 파랑 조건에서 사용될 수 없다는 것을 의미한다.
본 발명의 목적은 이들 단점을 제거 또는 감소하거나, 적어도 유용한 대안을 제공하는 파랑 에너지 전환기를 제공하는 것이다.
공지된 파랑 에너지 전환 장치는 크고 또는 지배적인 연직 구성소자(vertical component)를 갖는 움직임으로부터 에너지를 얻는데 효과적으로 집중한다. 본 출원의 발명자는 수평 움직임의 사용(제한보다는)하여 파랑 에너지 전환기의 에너지 포획을 크게 개선할 수 있다는 것을 인식하였다.
본 발명은 움직임을 에너지로 전환하기 위한 장치를 제공하며 다음을 포함한다: 제1 방향으로 작동하는 부력 또는 유사 힘에 의해 유체 내에서 지지되는, 유동 매체 내에 완전히 잠긴 부력체(buoyant) 또는 부유체; 피봇을 형성하는 균형추에 상기 부력체를 연결하고, 부력 또는 유사 힘이 부력체에 작동하는 방향으로 부력체로부터 옮겨진 포인트에 상기 부력체를 연결 또는 계선하는 라인;을 포함하고, 상기 장치는 상기 연결 또는 계선 라인으로부터 이격된 적어도 하나의 전력 또는 에너지 도약(take-off) 라인을 더 포함하여 부력체의 움직임을 에너지로 전환한다. 상기 균형추는 상기 부력체 또는 부유체에 작동하는 것과 반대되는 방향으로 작동하는 무게 힘 또는 유사 힘에 의해 영향을 받는다.
본 명세서 및 청구항에 사용된 상기 용어 "포함하는"은 "적어도 일부로 이루어지는"을 의미한다. 용어 "포함하는"을 포함하는 본 명세서 및 청구항에서 문장을 해석할 때, 각 문장에서 이 용어에 의해 바람직한 특징외에 다른 특징이 또한 존재할 수 있다. "포함한다" 및 "포함된"과 같은 관련 용어들은 유사한 방법으로 해석되어야 한다.
청구항에서 용어 "하나"는 "적어도 하나"를 의미한다. 용어 "하나" 또는 유사 용어를 포함하는 청구항을 해석할 때, 이 용어에 의한 바람직한 특징이 하나 이상 존재할 수도 있다.
배치의 실시예는, 부력 또는 유사 힘이 부력체에 작동하는 방향으로 부력체로부터 옮겨진 포인트에 관하여 전체적으로 피봇팅하는 사실상 진자(pendulum)들이다. 본 발명자는 본 출원에서 처음으로 진자의 배치를 창조하고 상기 진자의 진동으로부터 에너지를 추출하는 것이 이전에 가능했던 것보다 높은 수준의 에너지를 추출하게 한다는 것을 인식하였다.
균형추의 사용으로 매우 긴 계선 라인(mooring line)이 필요없는 땅 또는 해저로부터 먼 거리에 위치한 부력체를 가진 진자 배치를 만들 수 있게 된다. 이동가능하거나 부유하는 균형추의 사용은 또한 장치가 보다 쉽게 배치 및 정박할 있고 및/또는 바닥 또는 해저의 다른 위치에 다시 정박할 필요가 있다면 몸체를 바닥 또는 해저로부터 해체하는 경우가 가능할 것이라는 것을 의미한다.
바람직하게 상기 적어도 하나의 전력 또는 에너지 도약 라인은 부력 또는 유사 힘이 부력체에 작동하는 방향에 대하여 직각인 중요한 구성소자를 갖는 배향의 라인이다.
이 배치로 인하여 부력 또는 유사 힘이 부력체에 작동하는 방향에 수직 방향으로 진자 배치의 매우 실질적인 정도의 움직임으로부터 전력 또는 에너지를 도약시킬 수 있게 된다.
바람직하게는, 상기 부력 또는 유사 힘은 실질적으로 수직 방향으로 부력체에 작동하고 전력 또는 에너지 도약 라인은, 부력체 및 에너지 도약 라인 고정 포인트(energy take-off fixing point) 사이에 있고, 상기 에너지 도약 라인 고정 포인트는 중요한 수평 구성 소자를 갖는 방향으로 상기 부력체로부터 이동된 것이다.
바람직하게는, 연결 또는 계선 라인은 부력체를 부력체 아래 포인트에 연결하여 도립진자(inverted pendulum)를 형성한다.
바람직하게, 적어도 3개의 전력 또는 에너지 도약 소자가 있다.
바람직하게, 상기 연결 또는 계선 라인은 부력체를 부력체 아래 매달려 있는 균형추에 계선시킨다.
도립진자를 만드는 것으로 장치 설비가 용이하면서도 높은 수준의 에너지를 용이하게 추출할 수 있게 된다.
바람직하게는, 연결 또는 계선 라인은, 사용할 때, 실질적으로 일정한 길이로 유지될 수 있다.
바람직하게, 상기 연결 또는 정박 라인의 길이는 제어가능하게 변화될 수 있다.
진자 진동의 주파수는 그의 길이의 제곱근에 비례한다. 연결 또는 계선 라인의 길이를 변화시키는 것으로 제어가능하게 주파수를 변화시켜 이 주파수에서 장치가 공진하게 되고, 이로 인해 장치를 다른 파동 주파수 또는 파랑 조건과 매치하도록 조율할 수 있게 한다.
바람직하게 부력체는 균형추보다 크고 부력체 및 균형추의 조합은 양성 부력(positively buoyant)이다. 이 조합은 또한 대안적 실시예에서 음성 부력(negatively buoyant) 또는 실질적으로 중성 부력일 수도 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 전체가 잠긴 양성 부력 물체에서 원하는 값으로 강도가 증가된 수평 진동의 자연 주파수를 유도하기 위한 방법으로 이루어진다.
그러한 결과는, 추가된 무게를 균형잡기 위하여 대응적으로 부력을 증가시키면서, 그 자체 또는 계선 시스템에 작동하는 것에 의해 그러한 물체에 긴장된 라인을 부착하는 것에 의해 얻어질 수 있다(그러한 작동이 본 발명의 일부는 아니지만). 이 링크는 제한된 수평 움직임을 갖는 보다 낮은 결합 포인트를 가져야만 하는 반면에, 링크 자체의 축 방향으로의 움직임(고정 포인트를 관통하는 로프 또는 안정화된 편차 시스템)이, 일부 수단으로 부유체 자체의 평균 수직 위치를 안정화시키는 방법이 있는 한, 허락될 수 있다. 그러한 링크 위의 이 긴장은, 예를 들어 보다 낮은 말단에 균형추, 또는 바로 위로 향하는 부유체를 부착하거나, 또는 토크모터(torque motor)에 연결된 윈치(winch)를 사용하여 얻어질 수 있다. 동일한 결과를 얻기 위한 다른 방법은 균형추를, 수직 움직임이 가능하게 안정한 구조물(땅이 될 수 있음)에 단단히 연결된 부착 포인트로 대체하는 것이다. 그러한 배치는 개별적인 부력체의 어레이 또는 마이크로 어레이로 복제될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 부력체 또는 에너지 포인트 흡수체의 움직임의 크기를 증가시키고 또한 공진을 위한 장치의 포텐셜을 증가시키는 것을 목적으로 한다. 설명된 실시예는 완전히 잠긴 포인트 흡수체 타입 장치이고, 여기서 장치는 배수 또는 배기 또는 지진파와 관련된 압력파를 파도타기 하게 도움을 받게 된다. 용어 포인트 흡수체는 장치가 단일 소자; 부력체에서 에너지를 흡수 또는 받는다는 사실을 의미한다. 상기 부력체는 상기 포인트 흡수체이다.
본 발명에서 사용한 바람직한 포인트 흡수체는 강제 매체 움직임(즉, 그 것이 놓여지는 이동 매체의 움직임)보다 몇 배 더 큰 속도로 움직일 수 있으므로, 물 입자 속도 또는 단지 수직(물의 자유 표면의 존재로 인하여, 매우 제한됨) 증강으로 제한된 한정을 피하게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예의 움직임은 주로 수평이나, 그러나 이 증가된 수평 움직임의 일부는 또한 수직 방향으로 센다. 이 매우 증가된 움직임(및 속도)는 차례로 전력 소모량의 증가가 가능하게 하며, 이는 더 이상 에너지 흡수체의 부피 증가에만 연관되는 것이 아니며, 따라서 공진 범위를 매우 크게 증가시킨다. 탱크 시험에서, 발명자는 14 이하의 공진 조건하에서 이득(포인트 흡수체의 이동 및 파고의 비)을 확인하였고, 이는 파랑 에너지 생산 세계, 및 일반적으로 대양 수력에서 전혀 들어보지 못한 것이다. 이는 선행기술에 비하여 다른 두드러진 장점이다. 어떤 환경에서는 수평적 및 수직적 모두에서 공진할 수 있는 출원인의 현재 장치들(국제공개공보 제WO2008/065684호에 설명됨) 조차도, 공진시 매우 크게 댐핑(damping)하는 물에 대한 그들의 "그립(grip)", 및 그들이 힘이 가해지는 출발점에서 물을 빼낼 것이고, 이로 인하여, 움직임의 증강에 대한 대부분의 포텐셜을 잃어버린다는 사실로 인하여 본 발명의 바람직한 실시예의 이득 수준에 도달할 수 없다. 대신에 본 발명의 바람직한 실시예의 증가된 움직임은 주로 수평 방향에 있으므로, 포인트 흡수체 또는 부력체가 물 밖으로 완전히 나오게 되는 위험을 피하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예의 다른 장점은, 모든 다른 장치와는 반대로, 고정된 파고를 가지고 입사파의 파장을 증가시킨다는 이득들 얻을 수 있다는 것이고, 따라서 깊은 해양 대양 위치에서 매우 효율적이다라는 것이다.
이들 장점들은 포인트 흡수체를 완전히 잠기게 유지하고 수평 관성(horizontal inertia)를 크게 감소시키고, 부유체 아래 몇 미터를 매달려 있는 균형추와 같이 움직임이 거의 없거나 아예 없게 하는 영역에서 유래하는 대항력(counterforce)과 부력을 균형을 맞추거나, 또는 부유체를 대양저에 직접 링크한 것에 의해 얻어질 수 있다. 이 경우에 상기 링크는 길이 변화가 가능하게 하는 종류일 수 있어, 부유체의 적당한 공진 기간을 조율할 수 있게 하고 해양 상태의 변화에 반응하여 올라가거나 낮아질 수 있게 한다.
본 명세서의 설명에서, 첨부된 청구항의 범위 내에 있지 않은 주제를 참조할 수도 있다. 그러한 주제는 당해 기술분야의 통상의 전문가에 의해 용이하게 인식되어야만 하며 첨부된 청구범위에 정의된 발명을 구체화하는 것을 도울 수도 있다.
본 발명의 실시예들은 다음 도면을 참조하여 제한 없는 실시예로서 지금부터 설명될 것이다:
도 1a 내지 도 1c는 각각 본 발명을 채용한 파랑 에너지 전환기의 사시도, 측면도 및 평면도이고;
도 2a 내지 도 2c는 각각 본 발명을 채용한 대안적 파랑 에너지 전환기의 사시도, 측면도 및 평면도이고;
도 3a 내지 도 3b는 각각 본 발명을 채용한 연의 사시도 및 측면도이고;
도 4a 내지 4c는 본 발명을 채용한 자기적으로 부유하고 있는 진동자의 각각 사시도, 측면도 및 평면도이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조로 하면, 부력 또는 부유체(1)는 그 아래 매달려 있는 균형추(2)에 연결되어 있다. 부유체(1) 및 균형추(2) 모두 물결에 영향을 받는 물의 몸체 내에 완전히 잠겨있다. 부력체(1)는 균형추(2)에 비하여 크다. 예를 들어, 부력체는 대략 100 입방 미터(cubic meters) 이동을 일으키고 약 10톤 무게가 나가고, 균형추는 20 입방 미터 및 100톤 무게가 나가는, 더 작고 더 무거워서, 부력체(1) 및 균형추(2)에 의해 형성된 시스템은 전체로서 10톤에 대해 양성 부력이다. 3개 케이블(3)은 부유체(1)에 연결된다. 이들 케이블 각각은 부유체 아래 전력 또는 에너지 도약 포인트(4)에 연결된다. 이 케이블(3)은, 예를 들어 부유체에서 먼 케이블 말단에서 부표(5) 또는 다른 양성 부력 소자에 연결되어, 긴장 상태가 유지되며, 부력체 및 균형추에 의해 형성된 시스템의 양성 누르기를 균형 맞추는데 필요한 긴장(3가지 모두 함께)을 제공하고, 부유체가 완전하게 잠긴 위치에서 수중에서 부유하게 유지한다. 부유체의 움직임은, 예를 들어, 도 1에서 도시된 방향 A로의 움직임은, 결과적으로 그들 각각의 전력 도약 포인트(4)에 대하여 케이블 각각은 방향 B로 움직이게 된다. 이 상대적 움직임은, 예를 들어, 공동 출원중인 GB1016388.9에 개시된 것과 유사한 배치를 사용하여 전력 또는 에너지를 생성하는데 사용되며, 상기 출원 문헌 사본은 부록 A로 첨부되어 이의 내용은 참조로서 여기 통합되어 있다. 전력 도약 포인트(4)에서 풀리(pulley) 또는 드럼에 상대적인 케이블의 움직임은 풀리 또는 드럼이 회전하게 한다. 이 회전은 샤프트를 구동하여 당해 기술분야의 전문가에게 잘 알려진 방법으로 이용가능한 에너지(통산 전기)를 생성한다.
본 발명의 물결 에너지 전환기 실시예는 물 무게의 에너지가 물 표면 아래로 보다 깊게 가라앉을 때 떨어진다는 사실을 이용한다. 부력체(1)는 균형추(2)보다 훨씬 얕은 깊이에 위치한다. 상기 균형추(2)는 그러므로 부력체(1)에 대해 실질적으로 고정된 것으로 생각될 수 있다. 부력체(1)로부터 균형추(2)까지의 거리는 예를 들어 20m이고, 물의 깊이는 50m이고, 대양저 위에 포인트(4)가 있다.
전력 도약 유니트는 일반적으로 정전기적이다. 도 1에 도시된 실시예에서, 그들은 대양저 위에 있다. 전력 도약 포인트는 또한 부력체 위에 있을 수 있고 부력체(1)로부터 먼 케이블 말단 및 케이블의 가까운 말단이 부표에 부착되어 있고 부력체에서 전력 도약 장치 주위를 감싸고 있다. 상기 전력 도약은, 또한 물 또는 다른 유체를 펌프하기 위해 사용된 케이블(3)의 일 말단에 위치한 피스톤 형태일 수 있고, 또는 직접적으로 전기를 생성할 준비가 되어 있는 피스톤에 사용된 선형 제너레이터일 수 있다.
상기 전력 도약 시스템은 케이블의 움직임을 에너지로 전환시키기 위한 공지된 장치들 중 어느 하나일 수 있다. 이들은 40 South Energy Limited 또는 "Bristol cylinder"에 의해 사용되거나, 또는 상부 부재 또는 하부 링크 어느 하나에서의 힌지 메카니즘을 통해, 또는 상부 부재 안의 자이로스코프 장치(gyroscopic device)를 통해 또는 당해 기술분야의 통상의 전문가에게 분명한 다른 메카니즘을 통해 사용된 장치들을 포함한다.
도 2a 내지 도 2c의 대안적 실시예는 도 1의 것과 동일하나, 다만 케이블이 해저보다는 하부 부유식 플랫폼(floating platform)에 고정된다는 것만 제외된다. 케이블(3)은 또한 도 1의 배치에서처럼 부유하기 보다는 추(8)에 의해 긴장상태로 유지된다.
도 1 내지 도 4에 도시된 단일 부유체 장치는 부력체 또는 부유체(1)의 어레이로 배치될 수 있다.
사용시, 모든 상술된 파랑 에너지 전환 장치 4가지는 도립 진자(inverted pendulum)로서 효과적으로 작동한다. 사용시, 파도에 의해 작동될 때, 상기 부력체(1)는 실질적으로 수평 방향으로 움직이는 가장 중요한 소자와 함께 얇은 타원형으로 움직인다. 도 3의 계류 포인트(mooring point), 도 1 및 도 2의 균형추, 및 진자로서 작용하는 안정화시키는 배치는, 부유체가 파도 움직임에 반응하여 진동하는 주위를 피봇한다.
진자의 진동의 주파수는 그의 길이의 제곱근에 비례한다. 이것은 부유체의 진동의 주파수가 계선 라인의 길이의 함수이고 계선 라인의 길이를 변화시키는 것에 의해 변화될 수 있다는 것을 의미한다. 상술된 실시예의 중요한 장점은 그러므로 주위 파동의 주파수와 매치하도록 예정되고 그로 인하여 공진 조건을 얻을 수 있는 그들의 능력이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명을 구체화한 연 배치를 설명한다. 이것을 지지하는 원리는, 물 속의 부력체가 공기 속의 부유하는 연(9)에 의해 대체되었다는 것을 제외하고는 상기 논의된 파랑 에너지 전환기를 지지하는 것과 같다.
고도가 높은 풍력 에너지와 관련해서, 이들은 풍선을 사용하여 매달려지거나, 땅에 가죽끈으로 매달려진 연이나 터빈 형태일 수 있다.
연의 경우, 전력 도약은 땅에 연을 연결하는 하나 이상의 가죽끈(10)을 (일부) 당기고 풀고, 공기 중에서 캐러셀(carousel) 경로로 연을 돌리는 것으로부터 발생한다. 연은, 이것을 지휘하는 제어 시스템을 통해, 공기 중에서 그 경로를 지휘하는 것에 의해 원하는 움직임을 만든다. 도 3a 및 도 3b의 도시된 실시예에서, 균형추(2)를 연 자체에 결합시키는 것에 의해, 우리는 연에 진동(주로 수평)의 자연 주파수를 제공한다. 만약 그러한 주파수가 바람 강도에서의 변화가능성과 매치하면, 연은 땅과 관련하여 매우 크게 그의 움직임, 및 따라서 이의 전력 추출 능력을 증가시켜 공진(수평으로)할 수 있다.
풍선이 매달린 터빈(도시되어 있지 않음)에 대하여, 본 발명의 실시예에서, 풍선 아래 균형추를 부착하는 것에 의해, 진동(주로 수평)의 자연 주파수를 줄 수 있다. 만약 주파수가 바람 강도에서의 변동성의 것과 매치한다면, 전체 장치는 커다란 추가적인 움직임을 얻고, 이는 전력 도약을 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명을 구체화하는 지진계, 풍속 센서 또는 유사 움직임 센서를 설명한다. 자기체(11)는 자기장의 관성에 의해 매달려 진다. 자기체는 이것 및 세개의 에너지 도약 라인(3)으로부터 매달려 있는 균형추(2)를 갖는다. 자기체의 움직임은 전력 또는 에너지 도약 라인(3)의 바닥 말단에서 에너지 도약을 모니터링 및/또는 측정하는 것에 의해 모니터링 및/또는 측정될 수 있다.
풍속 또는 진동 센서에 대해서, 에너지 인터셉터[즉, 자기체(11)]는 계선 시스템(예를 들어 공동 특허출원 제GB1016388.9호에 설명됨)을 사용하여 연결되고 있어, 변화하는 힘 아래에서 진동할 수 있게 된다. 에너지 인터셉터(11) 아래 균형추(2)를 부착하는 것에 의해, 우리는 진동의 자연 수평 주파수를 제공할 수 있고, 만약 에너지 원의 진동과 매치한다면 공진을 시작할 수 있다. 예를 들어, 이들 장치의 어레이는, 각각 다른 주파수의 수평 진동을 가지며 바람이나 전류 흐름의 속도로 진동의 주파수를 검출할 수 있는 센서를 구축하는데 사용될 수 있다. 만약 에너지 인터셉터가 자기적으로 매달려있는 추라면, 그러한 어레이는 매우 효과적으로 지진 진동을 검출할 수 있다. 만약 "균형추"가 자석이라면, 증가된 (공진) 진동의 자연 평면은 더 이상 수평일 수만은 없고, 모든 방향으로 진동을 확인하는 센서 어레이를 사용할 수 있다.
본 명세서에서 설명은 수 많은 다른 실시예를 설명한다. 이들 실시예는 특징들의 특정 조합을 포함할 수도 있다. 당해 기술분야의 통상의 전문가는 본 발명의 범위 내에서 다른 조합이 가능하다는 것을 인식할 것이다.

Claims (26)

  1. 움직임을 에너지로 전환시키는 장치에 있어서,
    유동 매체 내에 완전히 잠기고, 제1 방향으로 작동하는 부력 또는 유사 힘에 의해 상기 유체 내에서 지지되는 부력체 또는 부유체(1, 9, 11);
    상기 부력 또는 유사 힘이 상기 부력체에 작동하는 방향으로 부력체로부터 이동된 피봇 포인트에 상기 부력체(1, 9, 11)를 연결 또는 계선시키고, 부력체를 상기 피봇 포인트에서 피봇을 형성하는 균형추(2)에 연결하는, 연결 또는 계선 라인;을 포함하고,
    상기 장치는 또한,
    상기 부력체의 움직임을 에너지로 전환시키는 상기 연결 또는 계선 라인으로부터 이격된 적어도 하나의 전력 또는 에너지 도약 라인(3)을 포함하는, 움직임을 에너지로 전환시키는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 균형추는 상기 부력체(1, 9, 11) 아래 매달려 있는, 장치.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전력 또는 에너지 도약 라인(3)은, 부력 또는 유사 힘이 부력체(1, 9, 11)에 작용하는 방향에 수직인 중요한 구성 소자를 갖는 배향의 라인인, 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부력 또는 유사 힘이 실질적으로 수직 방향으로 부력체에 작동하고 상기 전력 또는 에너지 도약 라인이 중요한 수평 구성소자를 갖는 방향으로 부력체로부터 이동된 에너지 도약 라인 고정 포인트(4)와 부력체 사이를 지나가는, 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 3개의 전력 또는 에너지 도약 소자가 있는, 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 또는 계선 라인은, 사용시, 실질적으로 일정한 길이로 유지되는, 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 또는 계선 라인의 길이는 제어가능하게 변화될 수 있는, 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 파랑 에너지 전환기이고, 여기서 상기 유동 매체는 물인, 파랑 에너지 전환기.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부력체 또는 부유체는 연이고 상기 유동 매체는 공기인, 장치.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부력체 또는 부유체는 자기 물질을 포함하는 몸체이고 상기 부력 또는 유사 힘은 하나 이상의 자석에 의해 제공되는, 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 균형추에 작용하는 힘은 적어도 부분적으로 자기력인, 장치.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부력체 또는 부유체는 전기적으로 충전된 물질을 포함하는 몸체이고, 상기 부력 또는 유사 힘은 정전기력인, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 균형추는 전기적으로 충전된 물질을 포함하고, 상기 균형추에 작동하는 힘은 적어도 부분적으로 정전기력인, 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 부력체는 균형추보다 크고 부력체 및 균형추의 조합은 양성 부력(positively buoyant)인, 파랑 에너지 전환기.
  15. 제8항 또는 제14항에 있어서,
    연결 또는 계선 라인의 길이가, 상기 피봇 포인트에 관하여 부력체의 진동에 의해 형성된 진자의 진동의 자연 주파수가 부력체에 입사하는 파동의 주파수와 실질적으로 같거나 밀접하게 되도록 선택되는, 파랑 에너지 전환기.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항의 소자들을 포함하는 부품들의 키트.
  17. 움직임을 에너지로 전환시키는 방법에 있어서,
    제1 방향으로 작동하는 부력 또는 유사 힘에 의해 상기 유체에서 지지되고, 유동 매체 내에 완전히 잠긴 부력체 또는 부유체(1, 9, 11)를 제공하는 단계;
    부력 또는 유사 힘이 상기 부력체에 작동하는 방향으로 부력체로부터 이동된 피봇 포인트에 상기 부력체를 연결시키고, 상기 피봇 포인트에서 피봇을 형성하는 균형추(2)에 상기 부력체를 연결시키는 연결 또는 계선 라인을 제공하는 단계, 및
    상기 부력체의 움직임을 에너지로 전환시키기 위하여 상기 연결 또는 계선 라인과 이격된 적어도 하나의 전력 또는 에너지 도약 라인(3)을 제공하는 단계를 포함하는, 움직임을 에너지로 전환시키는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 연결 또는 계선 라인은 상기 부력체를 상기 부력체 아래 매달려 있는 균형추에 연결시키는, 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    적어도 하나의 전력 또는 에너지 도약 라인(3)은, 상기 부력 또는 유사 힘이 상기 부력체(1, 9, 11)에 작동하는 방향에 대하여 수직인 중요한 구성 소자를 갖는 배향의 라인인, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 부력 또는 유사 힘이 실질적으로 수직 방향으로 부력체에 작동하고 상기 전력 또는 에너지 도약 라인이 중요한 수평 소자를 갖는 방향으로 상기 부력체로부터 옮겨진 에너지 도약 라인 고정 포인트와 상기 부력체 사이를 지나가는, 방법.
  21. 제17항 내지 제20항에 있어서,
    상기 연결 또는 계선 라인은 상기 부력체를 상기 부력체 아래 포인트에 연결하여 도립 진자를 형성하는, 방법.
  22. 제17항 내지 제21항에 있어서,
    3개의 전력 또는 에너지 도약 소자가 있는, 방법.
  23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 또는 계선 라인은, 사용시 실질적으로 일정한 길이로 유지되는, 방법.
  24. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결 또는 계선 라인의 길이는 제어가능하게 변화될 수 있는, 방법.
  25. 첨부된 도면을 참조하여 이전에 설명된 실질적인 장치.
  26. 첨부된 도면을 참조하여 이전에 설명된 실질적인 방법.
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