KR20150093563A - 다원통형 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수 개의 원통형 부력용기부 연결구조와 로드가 왕복 운동하는 에너지 변환부의 연동구성을 통하여 파도 또는 강류, 조류로부터 에너지를 수집하여 기계적 에너지나 전기적 에너지로 변환시킬 수 있는 다원통형 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 길이 방향의 중심축선을 가지고 일렬로 연결된 복수 개의 부력용기부를 갖추어, 부력용기부에 작용하는 파도, 강류 또는 조류 등에 포함된 외부 에너지를 미끄럼판부를 통하여 에너지 변환부에 전달하되, 특히 에너지 변환부의 로드 끝단부와 접촉하는 미끄럼판을 포함하여 구성되는 미끄럼판부를 구비하고, 로드의 끝단부는 인접한 한 쌍의 부력용기부가 상대적인 회전을 함에 따라 미끄럼운동을 함으로써 고효율의 발전 등 에너지 전환이 가능한 장치의 구성에 관한 것이다.

Description

다원통형 발전장치 {Power Generation Device of Multi-Cylindrical Structure}
본 발명은 복수 개의 원통형 부력용기부 연결구조와 로드가 왕복 운동하는 에너지 변환부의 연동구성을 통하여 파도 또는 강류, 조류로부터 에너지를 수집하여 기계적 에너지나 전기적 에너지로 변환시킬 수 있는 다원통형 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 길이 방향의 중심축선을 가지고 일렬로 연결된 복수 개의 부력용기부를 갖추어, 부력용기부에 작용하는 파도, 강류 또는 조류 등에 포함된 외부 에너지를 미끄럼판부를 통하여 에너지 변환부에 전달하되, 특히 에너지 변환부의 로드 끝단부와 접촉하는 미끄럼판을 포함하여 구성되는 미끄럼판부를 구비하고, 로드의 끝단부는 인접한 한 쌍의 부력용기부가 상대적인 회전을 함에 따라 미끄럼운동을 함으로써 고효율의 발전 등 에너지 전환이 가능한 장치의 구성에 관한 것이다.
일반적으로 파도나 강류, 조류 등에 포함된 자연 에너지는 공해를 유발하지 않으면서 자원의 고갈염려가 없는 청정의 대체에너지이다. 그러나 자연에너지는 그 양이나 방향성이 무질서하여 가용에너지로의 변환이 쉽지 않다.
기존의 자연에너지 이용 발전기들에서 개별로 가능한 수집 규모가 너무 작아 다수 개를 설치해야 하거나, 대규모의 발전을 위해 장치의 부피 증가 등과 고비용 및 비효율을 야기하는 구성의 추가는 장치의 효용성을 저하시키는 원인이 되었다. 반대로 저비용으로 에너지 전환효율이 높은 발전장치를 구현할 수 있다면 이는 자연에너지를 이용한 발전분야에 큰 이점을 제공하게 된다.
이처럼 무질서한 자연에너지는 6 자유도 운동, 즉 3 축 방향의 병진 및 3 축 방향의 회전 운동의 결합으로 나타나는 운동에너지로 분석할 수 있으며 또한 시간에 따라 그 크기와 방향이 변하는 것을 특징으로 한다. 따라서 이러한 6자유도의 가변적인 운동에너지를 최대한 수집하여 기계적 에너지 또는 전기적 에너지 등의 가용에너지로 활용할 수 있다면, 이상적인 에너지 변환기라 할 수 있을 것이다.
저비용의 에너지 변환기를 설계하는데 있어서, 미끄럼판과 미끄럼판의 표면을 미끄러지면서 왕복운동으로 전환시키고 동 왕복 운동을 리니어 제너레이터 등을 활용하여 직접적으로 발전하거나, 회전운동으로 전환시켜 발전하는 구성을 고려 할 수 있다.
이러한 회전운동 전환구조는 래크와 피니언을 포함하는 기어모듈과 같은 기계적인 방식을 이용하거나, 피스톤-실린더부의 피스톤 로드에 외력이 전달되도록 하여, 방출되거나 유입되는 작동유체가 터빈이나 유압모터에 힘을 전달하여 회전을 발생시키는 유압방식을 이용할 수 있다. 이러한 리니어 제너레이터나 기어모듈, 피스톤-실린더 구조는 구조가 단순하여 구현하기가 쉽고, 단단한 외골격을 갖추고 있으며, 다른 기계요소와 손쉽게 연동이 가능하다는 이점이 있다.
이와 관련하여 유럽 공개특허 EP02501927A2호에는 파도로부터 전력을 추출하는 장치(APARATUS FOR EXRACTING POWER FROM WAVES)의 발명이 공개되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이 발명은 유압모터(hydraulic motor), 피스톤로드(piston rod), 실린더 및 부력체를 연동하여 전체적으로 일렬의 다관절체 형상을 이루게 하고, 파도형상 변화에 따라 동작하도록 하여 파력발전을 하는 기술이다. 이러한 바다뱀 모양의 분절형(articulated) 파력 발전 장치는 일렁이는 파도의 형상에 맞추어 연결된 몸체가 상하좌우방향의 상대적인 회전(꺽임) 운동을 함으로서 효율적인 에너지수집이 가능한 장점이 있다.
이러한 종래의 기술에 의한 파도로부터 전력을 추출하기 위한 장치(10)는 2개 이상의 부유식 바디 부재(12A~E)를 구비하며, 부유식 바디 부재(12A~E)는 제1 및 제2의 비평행한 회전축선 주위의 바디 부재간의 상대적인 회전운동을 가능하게 하는 연결기(14)에 의하여 상호 연결되어 있으며, 적어도 마주보는 2 개 이상의 부유식 바디 부재를 구비한다. 부유식 바디 부재는 제 1 바디 부재(12A)에 연결된 제 1 단부와 제 2 바디 부재(12B)에 연결된 제 2 단부를 가지는 적어도 1 개의 전력추출 구성요소(16)를 구비하여 전력을 추출하며, 구성요소가 바디 부재(12A, 12B) 간의 상대회전(꺽임)에 저항하여 상대회전으로부터 전력을 추출한다.
그러나, 유니버설조인트와 같은 구조의 몸체 부재 연결구성을 사용하고, 전력추출 구성요소의 양단부를 인접한 한 쌍의 몸체 부재에 결합함으로서, 길이 방향의 축선(axis)을 중심으로 한 축방향의 상대적인 회전은 불가능한 구조이므로 파도로부터 꺽임 운동 이상의 에너지를 수집하는 것에는 한계가 있으며, 또한 주된 에너지가 흐름에 의해서 발생되는 강류나 조류 환경에서는 발전기로의 활용이 불가하며 오직 파력 발전기로만 용도가 한정된다.
그리고 관절이 한 번 꺽인 상태에 이르면 별도의 원상 회복구조가 없어 다음 에너지를 추출하기 위한 동작을 예비하기 어려울 뿐 만 아니라, 일정한 힘 이상을 얻기 위한 구조로 설계를 변경하는 경우 부력용기부가 피스톤의 행정거리에 비해 길어서 제작상 및 운반상의 어려움과 자재사용의 경제성 및 자연에너지의 효율적인 이용이 어렵다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 자연력을 친환경적으로 가용의 회전력으로 변환시키는 장치를 제공하려는 목적이 있다.
또한 무질서한 자연의 운동에너지로부터 효율적으로 전기 등의 에너지를 추출하는 장치를 구성하는데 목적이 있다.
또한 파력 발전기, 강류발전기 또는 조류발전기로 모두 활용 가능하며, 오염이 적은 반영구적인 에너지 변환장치를 제공하려는 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 길이 방향의 중심축선을 가지고 내부가 빈 원통 형상으로 형성되고, 물 위에 뜰 수 있는 복수 개의 부력용기부, 상기 부력용기부 각각에 배치되고 로드가 왕복운동을 하는 에너지 변환부, 상기 에너지 변환부의 상기 로드의 끝단부와 접촉하는 미끄럼판을 포함하여 구성되는 미끄럼판부, 인접한 한 쌍의 상기 부력용기부는 상기 부력용기부 중심축선을 중심으로 상호 회전이 가능하도록 하는 1 자유도 이상의 연결부를 포함하여 이루어지되, 상기 로드의 끝단부는 인접한 한 쌍의 상기 부력용기부가 상대적인 회전을 함에 따라 미끄럼운동을 하는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치에 의하여 달성된다.
본 발명에 따른 다원통형 발전장치는 자연력을 수집하여, 왕복운동으로 전환시키고 이를 리니어 제너레이터로 직접 발전에 이용하거나, 기계적인 기어모듈이나 유압에 의한 회전작동체로 기계적 회전력으로 변환시킴으로써 친환경적으로 가용의 전력 또는 회전력으로 변환시키는 장치를 제공하는 효과가 있다.
또한, 부력용기부의 외측에 날개를 형성하고 인접한 부력용기부의 상호 회전이 가능한 연결부의 복합구성을 통하여 에너지 추출효율을 극대화하는 장치를 구성하는 다른 효과가 있다.
또한, 1자유도 이상의 연결구조와 미끄럼구조 및 상호 회전의 반작용에 의해 조를 이루는 부력용기부의 직선도를 회복하여 다음에 오는 꺽임 동작을 예비하도록 할 수 있어 에너지 수집효율을 높이는 한편, 파력발전기, 강류발전기, 조류발전기로 모두 활용 가능하며, 특히 강이나 연안 바다에서 바람개비 형태의 조류발전장치의 주요 고장 원인이 되는 부유 쓰레기에 대한 해결책을 동시에 제시하는 반영구적 에너지 변환이 가능한 장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 종래기술인 일반적 분절형 파력발전장치의 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 다원통형 발전장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 에너지 변화부의 다른 실시 예를 나타낸 단면도,
도 4는 피스톤-실린더를 에너지 변환부로 적용시의 구성 사례도,
도 5은 여러 형태의 연결부로 연결된 본 발명의 일 실시 예,
도 6는 연결부의 종류에 따른 기본조합을 나타내는 모식도,
도 7은 복수 개의 부력용기부를 연결한 일 실시 예,
도 8은 미끄럼판의 표면구조에 관한 모식도,
도 9는 미끄럼판의 설치 위치 예를 나타낸 모식도,
도 10은 날개가 부착된 부력용기부의 모식도,
도 11은 중앙집중식 발전부가 설치된 일 실시 예를 보여주는 사시도를 도시한 것이다.
본 명세서 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 들과 변형 예 들이 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 실시 예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다원통형 발전장치의 단면도를 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다원통형 발전장치는 부력용기부(100), 에너지 변환부 (200), 연결부(300), 미끄럼판부(400), 회전축부(500) 및 발전부(600)로 구성되며, 도 2a는 연결부(300)를 볼조인트로 형성한 실시 예이며, 도 2b는 연결부(300)을 유니버설조인트로 형성한 실시 예이다.
좀 더 상세하게는, 본 발명에 따른 다원통형 발전장치는 길이 방향의 중심축선(120)을 가지고 내부가 빈 원통 형상으로 형성되고, 물 위에 뜰 수 있는 복수 개의 부력용기부(100)와 부력용기부(100) 각각에 배치되고 로드(220)가 왕복운동을 하는 에너지 변환부(200)와 에너지 변환부(200) 로드(220)의 끝단부(222)와 접촉하는 미끄럼판(410)을 포함하여 구성되는 미끄럼판부(400)와 인접한 한 쌍의 상기 부력용기부(100)는 상기 부력용기부 중심축선(120)을 중심으로 상호 회전이 가능하도록 하는 1 자유도 이상의 연결부(300)를 포함하여 이루어지며, 로드(220)의 끝단부(222)는 인접한 한 쌍의 상기 부력용기부가 상대적인 회전을 함에 따라 미끄럼운동을 하도록 구성된다.
본 발명에서 상호 회전이라 함은 부력용기부(100) 길이방향의 중심축선(120)을 중심으로 한 회전과 부력용기부(100)의 중심축선(120)과 평행하지 않은 꺽임 형태의 운동을 모두 포괄하며 이하에서는 중심축방향회전과 꺽임이라는 구분된 용어를 사용키로 한다.
부력용기부(100)를 구성하는 부력용기본체(110)는 내부가 빈 형상인 원통형 형상을 가지는 것이 바람직하며, 부력용기본체(110)는 양 측면이 덮개판(130)과 연결부 지지부재(140)로 막혀 있어 물 위에 뜰 수 있도록 한다. 부력용기부(100)라 함은 내부에 공간이 형성되어 다른 구성요소들이 설치될 수 있고, 부력재질로 본체를 형성하거나, 부력체의 별도 부착, 내부 공간을 공기가 들어찬 폐쇄공간을 형성하는 방법 등으로 형성되어 물 등의 액체에 뜰 수 있는 용기(tank)를 말한다.
이러한 복수 개의 부력용기부(100) 각각의 에너지 변환부(200)는 피스톤-실린더(211, 212), 리니어 제너레이터(Linear Generator) 또는 래크(218)와 피니언(219)을 포함하는 기어 모듈(217) 중 어느 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 복수 개의 부력용기부(100)는 일렬로 연결된다.
또한, 복수 개의 부력용기부(100) 각각의 외측표면에 외부에서 가해지는 힘이 부력용기부(100)의 중심축선(120)을 중심으로 회전하는 것을 촉진하기 위한 날개(170)을 형성하는 것도 가능하다.
에너지변환부(200)는 부력용기부(100)마다 하나 이상 배치되며, 부력용기부(100) 각각의 내부에 고정된 에너지변환부 본체인 고정부(211)와 고정부의 내부 또는 외부에서 움직이는 동작부(212) 및 동작부에 외부 힘을 전달하는 로드(220)를 포함하며, 로드(220)의 끝단부에는 미끄럼 운동을 원활하게 하기 위하여 볼팁(230) 및 위치 복원을 위한 탄성복원체(240)가 형성되어 있다. 이 경우 로드(220)는 인접한 부력용기부(100) 내부에 각각 배치된 에너지변환부(200) 설치 시 연동작동을 하도록 구성하며, 또한 에너지변환부(200)의 수용하는 힘의 용량을 달리하여 순차적으로 움직이도록 하는 것도 가능하다.
또한, 에너지변환부(200)는 부력용기부(100) 하나당 복수 개가 설치되며, 6개가 배치되는 것이 더욱 바람직하다.
연결부(300)는 인접한 부력용기부(100)의 중심축선(120)과 일치하는 일자형 연결축(320)으로도 가능하고, 힌지나 유니버설조인트 또는 볼조인트 등을 포함하여 구성되는 분절형으로도 가능하나, 더욱 바람직하기로는 부력용기부(100)의 중심축선(120)과 일치하는 연결축선(310)을 제외한 연결축선(310)이 1개인 경우 힌지 조인트, 2개 이상인 경우 유니버설조인트 또는 볼조인트를 포함하여 구성한다.
연결부(300)가 도 2a와 같이 볼조인트(370)를 포함하여 구성되는 경우에는 인접한 부력용기부(100) 중 어느 하나의 중심축선(120)이 덮개판(130) 또는 연결부 지지부재(140) 중 어느 하나의 일단과 교차하는 곳에 연결소켓 하부부재(372) 및 연결소켓 상부부재(373)를 구비한다.
볼조인트(370)의 형성은 인접한 부력용기부(100) 중 다른 하나의 마주보는 덮개판(130) 또는 상기 연결부 지지부재(140) 중 다른 하나의 일단에 구의 일부로 구성된 구체연결부가 구비된 부분구체(371) 연결축으로 형성되고 인접한 다른 하나의 부력용기부(100)의 구체연결부는 인접한 어느 하나의 부력용기부(100)의 상기 덮개판 또는 연결부 지지부재(140)에 구비된 연결소켓 하부부재(372)와 연결소켓 상부부재(373)로 둘러싸여 형성하거나, 또는 인접한 부력용기부(100) 중 다른 하나의 마주보는 덮개판(130) 또는 연결부 지지부재(140) 중 다른 하나의 일단과 교차하는 곳에 연결소켓 하부부재(372) 및 연결소켓 상부부재(373)를 구비하며 연결축(320)은 구의 일부로 구성된 구체연결부가 양단부에 구비된 부분구체(371) 연결축(320)으로 형성되고 인접한 부력용기부(100) 모두에서 각각의 구체연결부는 연결소켓 하부부재(372)와 연결소켓 상부부재((373)로 둘러싸여 형성한다.
또한, 연결부(300)는 덮개판(130) 또는 연결부 지지부재(140) 중 어느 하나가 부력용기부(100)의 한쪽 입구에 부착 및 고정되고, 상기 에너지 변환부의 로드가 지나는 가이드홀(150)을 더 포함하여 구성되며, 인접한 부력용기부(100)의 마주보는 다른 쪽 입구에 부착 및 고정되는 연결부 지지부재(140) 또는 덮개판(130) 중 다른 하나에 미끄럼판(410)이 결합 및 고정되거나, 또는 인접한 부력용기부(100)의 마주보는 다른 쪽 입구에 부착 및 고정되는 연결부 지지부재(140) 또는 덮개판(130) 중 다른 하나에 에너지 변환부 로드(220)가 지나는 가이드홀(150)을 더 포함하며, 연결축(320)은 3 개로 분절된 구조를 가지되 축 조인트로 연결되고 3 개의 분절된 연결축(320) 중 가운데 분절의 중심축선과 직각으로 디스크형상의 미끄럼판 고정부재(420)가 고정되며 인접한 부력용기부(100)의 사이에 형성되는 미끄럼판 고정부재((420)의 양면에 상기 미끄럼판(410)이 결합 및 고정된다.
또한, 연결부(300)는 덮개판(130) 또는 연결부 지지부재(140) 중 어느 하나가 부력용기부(100)의 한쪽 입구에 부착 및 고정되고, 중심축선(120)과 교차하는 위치에 연결소켓 하부부재(372)와 연결소켓 상부부재(373)를 더 포함하고, 에너지 변환부 로드(220)가 지나는 가이드홀(150)을 더 포함하여 구성되며, 인접한 부력용기부(100)의 마주보는 다른 쪽 입구에 부착 및 고정되는 연결부 지지부재(140) 또는 덮개판(130) 중 다른 하나에 중심축선(120)과 교차하는 위치에 연결소켓 하부부재(372)와 연결소켓 상부부재(373)를 더 포함하고 에너지 변환부 로드(220)가 지나는 가이드홀(150)을 더 포함하며 연결축(320)은 2 개의 구체연결부가 양단부에 형성된 부분구체(371) 연결축이고, 각각의 구체연결부는 인접한 부력용기부의 덮개판(130)과 마주보는 연결부 지지부재(140)에 포함된 연결소켓 하부부재(372)와 연결소켓 상부부재(373)에 감싸여 구체관절을 각각 형성하며, 2 개의 구체연결부 사이에 부분구체연결축의 축선과 직각으로 디스크 형상의 미끄럼판 고정부재(420)가 고정되며, 인접한 부력용기부의 사이에 형성되는 상기 미끄럼판 고정부재(420)의 양면에 상기 미끄럼판(410)이 결합 및 고정될 수 있다.
또한, 연결부(300)는 덮개판(130) 또는 연결부 지지부재(140) 중 어느 하나가 부력용기부(100)의 한쪽 입구에 부착 및 고정되고, 중심축선(120)과 만나는 위치에 구체연결부를 포함한 연결축(320)이 형성되고, 에너지 변환부 로드(220)가 지나는 가이드홀(150)을 더 포함하며, 인접한 부력용기부(100)의 마주보는 다른 쪽 입구에 부착 및 고정되는 연결부 지지부재(140) 또는 덮개판(130) 중 다른 하나에 중심축선(120)과 만나는 위치에 구체연결부를 포함한 연결축(320)이 형성되고, 에너지 변환부 로드(220)가 지나는 가이드홀(150)을 더 포함하며, 연결축(320)의 구체연결부는, 양면에 각각 연결소켓 하부부재(372)와 연결소켓 상부부재(373)를 구비한 디스크형의 미끄럼판 고정부재(420)의 연결소켓 하부부재(372)와 연결소켓 상부부재(373)에 감싸여 구체관절을 각각 형성하며, 인접한 부력용기부(100)의 사이에 형성되는 미끄럼판 고정부재(420)의 양면에 상기 미끄럼판(410)이 결합 및 고정될 수 있다.
또한, 연결부(300)는 부분구체(371) 연결축, 연결소켓 하부부재(372) 및 연결소켓 상부 부재(373)를 더 포함하고, 부분구체(371) 연결축의 일단부는 미끄럼판(410)을 포함한 부력용기부(100) 측면쪽의 덮개판(130) 또는 연결부 지지부재(140)중 어느 하나와 중심축선(120)과 교차하는 곳에 일체로 형성되거나, 별도로 형성되어 회전불가능하게 결합 및 고정되며, 상기 부분구체 연결축의 일부는 구면의 일부인 곡면으로 형성되며, 연결소켓 하부부재(372)는 인접한 부력용기부(100) 중 다른 부력용기부의 상기 연결부 지지부재(140) 또는 덮개판(130)중 다른 하나와 상기 중심축선(120)과 교차하는 곳에 결합 및 고정되되 부력용기부 중심축선(120) 방향으로 관통되어 있고, 연결소켓 상부부재(373)와 연결소켓 하부부재(372)는 부분구체 연결부재의 상기 구면의 일부인 곡면을 감싼 상태로 상호 조립되어 구체 관절을 형성하고, 미끄럼판(410)은 연결소켓 하부부재(372)의 관통되어 있는 곳으로 노출된 상기 부분구체연결축의 타단부의 끝단부에 결합 및 고정된다.
이와 같이 복수 개의 부력용기부(100)을 일렬로 연결하는 경우 연결부(300)는 1개 내지 6개의 연결축선(310)을 기준으로 상호 회전이 가능하며, 상기 연결축선(310) 중 3개 이상이 서로 평행하지 않아야 하며, 연결부(300)는 1 개 내지 6 개의 연결축선(310) 중 1개 또는 2개가 인접한 상기 부력용기부(100)의 1개 또는 2개의 중심축선(120)과 각각 일치하도록 한다.
또한, 부력용기부(100) 하나로 단위를 이루거나 또는 복수의 부력용기부(100)를 인접하는 부력용기부(100) 중심축선(120)과 일치하는 1 개의 연결축선(310) 또는 항상 동일선상에 위치하는 2 개의 연결축선(310)을 갖는 연결부(300)로 연결하여 단위를 이루며, 서로 다른 단위에 속한 인접한 부력용기부(100)를 중심축선(120)과 평행하지 않은 1 개 이상의 연결축선(310)을 포함하는 연결부(300)로 연결하여 조를 이루는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 에너진 변환부(200)의 다른 실시 예를 나타낸 단면도를 도시한 것으로 실린더를 고정부(211) 및 피스톤을 동작부(212)로 하는 실시 예에 대해서는 도 2에서 이미 설명되었으므로, 도 3a에서는 에너지 변환부(200)을 리니어 제너레이터, 도 3b에서는 에너지 변환부(200)을 래크(218)과 피니언(219)를 포함하는 기어모듈(217)로 구현한 것을 도시하였다.
도 3a에 도시한 바와 같이 에너지 변환부(200)가 리니어 제너레이터로 구성되는 경우 고정부(211)나 동작부(212)의 둘 중 하나는 코일이 감긴 코일부로 이루어지고 다른 하나는 자석으로 이루어진다.
도 3b에 도시한 바와 같이 에너지 변환부(200)가 기어모듈(217)인 경우에는 래크(218)와 피니언(219)을 포함한 다양한 종류의 기어와 회전축을 포함하며, 에너지 변환부(200)가 상기 피스톤-실린더로 구성되는 경우 상기 회전작동체(213)의 회전축(510)에 의해 발전이 이루어지는 것에 대하여, 래크(218)와 피니언(219)을 포함하는 기어 모듈(217)로 구성되는 경우에는 기어의 회전축(510)에 의해 발전이 이루어진다.
또한, 상기 에너지 변환부(200)가 상기 피스톤-실린더로 구성되는 경우 회전작동체(213)의 중심에 회전축(510)이 형성되는 것에 대하여, 기어모듈로 구성되는 경우 어느 하나의 기어의 중심에 회전축(510)이 형성되며, 상기 두 경우 모두 회전축(510)은 제1 회전축지지부재(530)와 제1 회전축 지지베어링(550)에 의해 결합되고, 제2 회전축 지지부재(540)와 제2 회전축 지지베어링(560)에 의해 결합되며, 상기 회전축의 중심축선(520)은 상기 부력용기부의 중심축선(120)과 일치하게 구성하는 것이 바람직하다.
도 2a,도 2b에서 동력을 얻기 위해 구성되는 회전축부(500)에 관한 다른 구성을 볼 수 있다.
회전축(510)은 발전부(600)에 힘을 전달하여 발전부(600)를 구동시킨다. 상기 회전축(510)은 발전부의 구성에 따라 다르게 구성 할 수 있다. 도 2b와 같이 발전부(600)가 개별 부력용기부(100)에 배치된다면 부력용기부(100) 간에 회전축(510)이 이어질 필요는 없으나 상대적으로 작은 발전부(600)를 부력용기부(100)의 수 만큼 배치하게 되고, 개별 발전부(600)에서 생산된 전력을 각각 인출해야 한다. 이러한 단점을 극복하기 위해 각 부력용기부(100)의 에너지 변환부(200)에서 생산된 힘을 하나의 대형 발전부(600)에 집약하는 방안을 강구 할 수 있다.
도 3b에 도시된 기어모듈(217)로 구성되는 경우 실시예로서 에너지변환부(200)는 상기 부력용기부(100) 각각에 상기 회전축(510)이 하나씩 배치되며, 회전축(510)은 두 개 또는 세 개로 분절되고, 축방향 회전력을 전달할 수 있는 회전축 유니버설 조인트(570)에 의해 결합될 수 있다.
이 경우, 상기 연결부의 연결축(320), 덮개판(130), 연결부 지지부재(140)의 중심축선(120)과 동일선상에 상기 회전축(510)이 들어갈 수 있는 빈 공간인 연결축 중심공간(323)이 형성되고, 인접한 부력용기부(100) 중 어느 하나에 포함된 덮개판(130)이나 연결부 지지부재(140)의 어느 하나에 위치한 회전축(510)의 끝단부와, 인접한 다른 부력용기부(100)의 마주보는 덮개판(130)이나 연결부 지지부재(140) 중 다른 하나에 위치한 다른 부력용기부(100)의 회전축(510)의 끝단부를 상호 조립하여 고정함으로써 상기 부력용기부 각각에 하나씩 배치된 상기 회전축(510)을 다수의 부력용기부(100) 전체에서 일렬로 연결하며, 회전축 유니버설 조인트(570)의 연결 중심점은 연결부(300)가 볼조인트(370)를 포함하는 경우 볼조인트(370)를 이루는 구체연결부의 중심점과 일치하도록 한다.
또한, 연결부(300)의 연결축(320)은 인접한 부력용기부(100) 각각의 중심축선(120)과 일치하는 2 개의 연결축선(310)을 포함하여, 인접한 부력용기부의 마주보는 덮개판(130)과 연결부 지지부재(140) 양측 모두에서 회전가능하게 결합되고, 회전축(510)은 연결축(320)에 결합되어 연결축(320)이 회전축의 기능을 동시에 수행함으로서 부력용기부(100) 각각에 하나씩 배치된 회전축(510)이 일렬로 연결될 수도 있다.
그리고 두 개의 볼조인트(370)로 이루어진 연결축(320)인 경우 볼조인트(370)를 이루는 두 부분구체(371)의 중심점에 공간을 형성해서 회전축 연결축 유니버설조인트를 이룰 수 있는 하나의 축선을 각각 구비하고, 회전축(510)의 끝단부를 회전축 연결축 유니버설조인트를 이룰 수 있는 다른 하나의 축선을 형성한 뒤, 두 축선을 부분구체(371)의 중심점과 일치시켜 결합시키면, 외부는 연결부(300)의 볼조인트(370), 내부는 회전축(510) 유니버설조인트로 형성하여 연결축이 회전축(510)의 역할을 동시에 수행하도록 하는 것도 가능하다.
그리고 다수의 부력용기부(100) 전체에서 일렬로 연결되는 회전축(510)의 경우에서나, 회전축(510)의 양단부와 연결축(320)이 회전축(510)의 기능을 동시에 수행하는 경우의 연결축(320)의 양단부에는 축 플러그(580)가 축 소켓(590)에 삽입되어 조립되도록 하는 것이 바람직하다.
도 4는 피스톤-실린더(211-212)를 에너지 변환부(200)로 적용시의 구성 사례도를 도시한 것이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 에너지 변환부(200)은 작동 유체(216)의 유동에 의해 회전하는 회전작동체(213), 회전작동체(213)를 둘러싸는 케이스(214) 및 케이스(214)에 일단부가 연결되고 타단부는 실린더(211)와 연결되며 내부가 빈 관 형상으로 형성되어 작동 유체가 드나드는 복수의 통로(215)로 이루어진 회전체부가 구비된다.
케이스(214), 실린더(211)의 내벽과 피스톤(212) 헤드로 둘러싸인 실린더의 내부 공간(211) 및 복수의 통로(215)는 작동 유체(216)가 충진된 하나의 폐쇄 공간을 이루며, 실린더(211) 중 어느 하나의 내부 공간에서 빠져나온 작동 유체(216)는 회전작동체(213)를 회전시킨 후 상기 실린더(211) 중 다른 것의 내부 공간으로 들어가게 된다. 여기서, 회전작동체(213)은 원심형 임펠러의 블레이드, 유압모터의 로터와 같은 구성을 응용할 수 있고 플라이휠 같은 회전력 저장장치를 구비하는 것도 고려할 수 있다.
이와 같은 폐쇄형의 유로구조는 에너지 변환효율을 극대화 하면서도, 환경 친화적이고, 반영구적이며, 저비용의 간단한 구조를 이용하여 외부의 기계장치와 원활히 연동할 수 있는 장점이 있다. 특히 본 발명의 부력용기부(100)의 상호 회전운동으로부터 효과적으로 운동에너지를 전달받아 용이하게 내부의 회전작동체(213)의 회전으로 전환하는 것이 가능하다.
실린더(211)의 내부공간은 피스톤헤드(212)에 의해 피스톤로드(220)가 지나는 제 1 내부공간(211-1)과 피스톤로드가 지나지 않는 제 2 내부공간(211-2)으로 구획되고, 부력용기부(100) 각각의 내부에는 제 1 회전작동체(213-1)와 제 2 회전작동체(213-2)로 구분되는 두 개의 회전작동체(213)를 구비하며, 실린더(210)중 어느 하나의 제 1 내부공간(211-1)에서 빠져나온 상기 작동유체는 제 1 회전작동체(213-1)를 회전시킨 후 실린더(211)중 다른 것의 제 1 내부공간(211-1)으로 들어가고, 실린더(211)중 어느 하나의 제 2 내부공간(211-2)에서 빠져나온 상기 작동유체는 제 2 회전작동체(213-2)를 회전시킨 후 실린더(211)중 다른 하나의 제 2 내부공간(211-2)으로 들어가도록 구성할 수 있다.
혹은, 도시되지는 않았지만 하나의 실린더(211) 내에 존재하는 두 개의 내부 공간 사이를 작동유체(216)가 왕복하도록 구성할 수도 있다. 즉, 케이스(214), 실린더(211)의 내벽과 피스톤헤드(212)로 둘러싸인 실린더(211)의 내부 공간 및 복수의 통로(215)는 작동유체가 충진된 하나의 폐쇄공간을 이루고, 실린더(211)의 내부공간은 피스톤 헤드(212)에 의해 두 개로 구획되고, 실린더(211) 중 어느 하나의 내부공간에서 빠져나온 작동유체는 회전작동체(213)를 회전시킨 후 실린더(211)중 상기 어느 하나의 내부공간 중 다른 하나로 들어가도록 구성 할 수도 있다.
또한, 도 4b에서와 같이 실린더(211)의 내벽과 피스톤(212) 헤드로 둘러싸인 실린더의 내부 공간(211) 및 복수의 통로는 작동 유체(216)가 충진된 하나의 폐쇄 공간을 이루고 실린더(211)의 내부 공간은 피스톤(212) 헤드에 의해 제1 내부 공간(211-1) 및 제2 내부 공간(211-2)의 두 개로 구획되고, 제1 내부공간(211-1)에서 빠져나온 작동 유체는 회전작동체(213)를 회전시킨 후 제2 내부공간(211-2)으로 들어가게 된다.
피스톤-실린더가 양로드 복동실린더와 같이 피스톤헤드로 구획되는 두 개의 실린더(211) 내면 공간의 변동량이 피스톤(212)이 움직일 때 동일하게 되도록 구성하여, 상기 제 1 및 제 2 내부공간 및 제 1, 제 2 회전체 구분없이 자유롭게 폐쇄구조를 형성하는 것도 가능하다. 이 때 실린더(211)는 부력용기부(100)의 내면에 고정되고, 양쪽으로 돌출된 피스톤로드(220) 중 하나의 피스톤로드가 미끄럼판(410)에 접촉되어 외력을 전달하고 다른 하나의 피스톤로드는 어디에도 고정되거나 연결되지 않은 상태로 두 개로 구획된 내부공간의 부피를 동일하게 유지하는 역할만을 하게 된다.
도 5는 여러 형태의 연결부로 연결된 본 발명의 일 실시 예들의 단면도를 도시한 것으로, 인접한 부력용기부(100)를 상호 회전이 가능하도록 다양한 방식의 연결축선(310)을 이용한 연결부(300) 구성을 나타낸 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 인접한 한 쌍의 부력용기부(100)는 다양한 방식으로 상호 지지하면서 상호 상대적인 회전이 가능하도록 연결 할 수 있다. 이 때 연결축선(310)은 부력용기부의 중심축선(120)과 일치되지 않아도 무방하고, 일치되는 것이 1 개, 또는 2 개인 것도 가능하다. 인접한 어느 한 쪽의 부력용기부(100)에서 회전 가능하도록 고정되어도 무방하고, 양쪽 모두에서 회전 가능하도록 고정되어도 가능하며 도시한 바와 같이 힌지(380)나 유니버설조인트(390), 볼조인트(370) 등을 포함할 수 있다. 이 때 원활한 회전을 위하여 베어링 등의 부재를 사용하는 것이 바람직하다.
도 5a의 연결부(300)는 인접한 한쌍의 부력용기부(100)를, 부력용기부(100)의 중심축선(120)을 중심으로 하는 1자유도 이상의 상대적인 회전이 가능하도록 연결한다.
연결부(300)는 인접한 부력용기부(100) 중 어느 하나에 결합된 덮개판(130), 덮개판(130)이 설치된 부력용기부(100)와 인접한 부력용기부(100)에 마주보게 결합되는 연결부 지지부재(140)와, 연결축(320), 연결축 지지베어링(330), 연결축 고정부재(340)를 더 포함하며, 연결부(300)가 인접한 부력용기부(100) 중 어느 하나의 중심축선(120)과 일치하는 1개의 연결축선(310)을 포함한 경우, 연결축(320)의 일단부는 인접한 부력용기부(100) 중 다른 하나의 연결부 지지부재(140) 또는 덮개판(130) 중 다른 하나의 일단부에 일체형으로 형성 또는 별도로 형성되어 회전불가능하게 결합된다.
또한, 연결부(300)가 인접한 부력용기부(100)의 중심축선(120) 각각과 일치하는 2개의 연결축선(310)을 포함한 경우, 연결축(320)은 별도로 형성되며, 연결축 지지베어링(330)은 인접한 상기 부력용기부(100)에 각각 결합되어 서로 마주보는 덮개판(130) 또는 연결부 지지부재(140)의 둘 중 어느 하나 또는 둘 모두의 중심축선(120)과 교차하는 위치에 결합 및 고정되고, 연결축(320)의 끝단부는 연결축 지지베어링(330)에 삽입되고 연결축 고정부재(340)에 의해 회전 가능하도록 고정되도록 한다.
이와 같이 연결축 고정부재(340)에 의해서 회전 가능하도록 고정되는 부력용기부(100)의 중심축선(120)과 일치하는 연결축선(310)을 가진 연결축(320)에는 연결축(320)과 부력용기부(100)와의 상대적 회전에 있어서 일방향 회전만 가능하도록 래칫과 래칫기어 또는 원웨이베어링이 추가로 장착되는 것도 가능하다.
도 5b의 연결부(300)은 연결테두리(350)를 링 형상의 연결부재(360)에 의해 결합한 것이다.
이는 인접한 부력용기부(100)중 1개의 중심축선과 일치하는 1개의 연결축선(310)인 경우 또는 인접한 부력용기부(100) 각각의 중심축선(120) 및 2개의 연결축선(310)이 항상 동일선상에 위치하는 경우, 연결부(300)는 링 형상의 연결부재(360)를 더 포함하고, 부력용기부(100)의 덮개판(130)과 연결부 지지부재(140)의 외면 또는 원통형 부력용기 본체의 양단부에 중심축선(120)을 중심으로 하는 원형으로 연결테두리(350)가 형성되고, 인접한 상기 부력용기부 각각에 형성된 연결테두리(350)가 링 형상의 연결부재(360)에 의해 결합하여 상기 연결부가 형성되며 연결테두리(350) 중 하나 또는 각각과 링 형상의 연결부재(36)가 상호 회전 가능하도록 고정된다.
이 경우 연결테두리(350)는 부력용기부(100)의 중심축선(120)을 기준으로 로드(220)의 외측 및 미끄럼판(410)의 외측에 형성된다.
이 경우 다른 형태의 연결축(320)을 이용하는 것에 비해 이물질이 에너지 변환부 로드(220)에 걸리는 것을 방지 할 수 있고, 연결축(320)을 사용할 경우에 미칠 수 있는 휨 모멘트를 줄일 수 있으며, 인접한 부력용기부(100)의 상호 회전에도 불구하고 공회전 가능한 링 형상을 이용하여 부력용기 단위를 서로 결속하거나, 계류(MOORING)시킬 수 있는 등의 장점이 있다. 이 경우 역시 베어링 등의 부재를 활용하여 원활한 회전을 도모하는 것이 바람직하다.
상기 도 5b에서 링형상 부재는 반드시 일체형 링을 의미하는 것은 아니며 원의 일부를 이루는 원호를 포함한 다수개의 부재가 원을 이루도록 결합될 수 있는 것이라도 무방하다.
도 5c는 연결부(300)를 힌지조인트(380)에 의하여 형성한 것이며, 도 5d는 유니버설조인트(390)에 의하여 형성한 것으로 이와 관련된 동작설명은 도 2의 볼조인트형태와 중복되는 부분이 많아 이를 생략하며, 도 5에 표시되지 않은 다양하게 변형된 연결부(300)가 구성될 수 있으나 본 도면에서는 특히 유용할 것으로 판단되는 연결부(300)만 선별하여 표시하였고, 도면에 표시된 부호에 대한 설명을 참고한다면 각 연결부(300)가 어떻게 활용될 수 있는지 쉽게 이해될 것이다.
도 6도 연결부(300)의 종류에 따른 기본조합을 나타내는 모식도이다.
도 6에 도시한 바와 같이 전체의 연결축선(310)이 1개 내지 6개인 경우에 대하여 부력용기부(100)의 중심축선(120)과 일치하는 연결축선(310)의 갯수가 각각 0, 1, 2개인 경우에 도시하였다.
이하에서는 본 발명의 취지와 무관한 인접한 부력용기부의 중심축방향회전은 없고, 꺽임만 있는 형태(도 6의 0열 참고)도 포함하여 연결부(300)를 설명하고 있으나, 이는 꺽임 만을 이용하고 있는 기존 선행기술과의 차이점을 비교 설명하기 위한 것임도 아울러 참고하기 바란다.
연결부(300)는 1개 내지 6개의 연결축선(310)을 기준으로 상호 회전이 가능하며, 연결축선(310) 중 3개 이상이 서로 평행하지 않도록 형성하며, 더욱 바람직하기로는 연결부(300)가 1 개 내지 6 개의 연결축선(310) 중 1개 또는 2개가 인접한 부력용기부(100)의 1개 또는 2개의 중심축선과 각각 일치하여야 한다.
도 6의 a행은 연결축선(310)이 하나인 경우를 도시하고 있다. 이 경우 인접한 부력용기부(100)는 상호 길이방향 꺽임은 없는, 일측이 인접한 부력용기부(100) 하나에 일체로 형성되거나 회전 불가능하게 고정된 일자형 연결축(320)이거나 링 형상 연결부재(360)로 1 자유도의 중심축선방향회전이 가능하거나, 본 발명의 취지가 아닌 1 자유도의 힌지(380)형태 꺽임만 가능하다.
도 6의 b행은 연결축선(310)이 2 개인 경우를 도시하고 있다. 이 경우 인접한 부력용기부(100)는 상호 길이방향 꺽임은 없는 일자형 연결축(320)이나 링 형상 연결부재(360)를 이용하여 인접한 부력용기부(100)의 중심축선(120)이 동일선상에 위치하는 2 자유도의 중심축방향회전이 가능하거나, 또는 인접한 부력용기부의 어느 하나에서는 중심축방향회전이 가능하면서 힌지(380)형태 꺽임도 가능한 연결이 구성될 수 있다. 본 발명의 취지와 무관한 2 자유도의 유니버설조인트(390)형태의 꺽임만을 할 수 있는 연결도 물론 가능하다.
도 6의 c행은 연결축선(310)이 3 개인 경우를 도시하고 있다. 이 경우 인접한 부력용기부(100)는 상호 길이방향 꺽임과 중심축방향회전을 모두 포함한 3 자유도의 상대회전이 가능하다. 2 자유도의 유니버설조인트(390) 형태 꺽임과 인접한 부력용기부(100)의 어느 하나에서는 중심축방향회전이 가능하거나, 인접한 양쪽의 부력용기부(100) 모두에서 중심축방향회전이 가능하면서 힌지(380)형태 꺽임도 가능한 연결이 구성될 수 있고, 꺽임과 중심축방향회전이 동시에 가능한 하나의 볼조인트(370) 구조를 이용할 수도 있다.
연결축 지지베어링(330)에 삽입되어 중심축방향 회전이 가능하게 결합되는 경우에는 인접한 부력용기부(100)의 중심축방향회전 힘만 수집 가능하나, 하나의 볼조인트(370)인 경우에는 중심축방향회전 뿐만 아니라 꺽임에 의한 힘도 동시에 에너지 변환부(200)로 전달할 수 있게 된다.
중심축방향회전이 가능하면서 꺽임이 가능한 연결부(300)는 인접한 부력용기부(100)의 상대적 중심축방향회전에 의한 에너지 수집 뿐만이 아니라 에너지변환부(200)의 반작용에 의해 일단 꺽인 연결부(300)가 직선으로 펴지도록 힘이 작용함으로서 다음에 오는 꺽이는 동작을 예비할 수 있게 해 준다. 이는 상대적으로 큰 힘을 낼 수 있는 꺽임 운동의 수용 회수를 증가시킴으로서 본 발명이 목적하는 효율적인 발전에 있어서 크나큰 이점을 제공하게 된다.
도 6의 d행은 연결축선(310)이 4 개인 경우를 도시하고 있다. 인접한 부력용기부의 모두에서 중심축방향회전이 가능하고 유니버설조인트(390)를 포함하여 상호 길이방향 꺽임과 중심축방향회전을 모두 포함한 상대회전이 가능하도록 구성하거나, 인접한 양쪽의 부력용기부(100) 어느 하나에서 중심축방향회전이 가능하면서 볼조인트(370) 형태 꺽임 중심축방향회전이 동시에 가능한 연결이 구성될수도 있다. 본 발명의 취지와는 무관하나 2 개의 2 자유도의 유니버설조인트(390)형태 꺽임만을 이용하는 것도 가능하다.
도 6의 e행은 연결축선(310)이 5 개인 경우를 도시하고 있다. 2 개의 2 자유도의 유니버설조인트(390)형태 꺽임과 인접한 부력용기부의 어느 하나에서 중심축방향회전이 가능하거나, 힌지조인트(380)와 유니버설조인트(390)를 포함하고 인접한 부력용기부(100) 모두에서 중심축방향회전이 회전이 가능하여 상호 길이방향 꺽임과 중심축방향회전을 모두 포함한 상대회전이 가능하도록 구성하거나, 인접한 양쪽의 부력용기부(100) 모두에서 중심축방향회전이 가능하면서 볼조인트(370) 형태 꺽임 중심축방향회전이 동시에 가능한 연결이 구성될 수도 있다.
도 6의 f행은 연결축선(310)이 6 개인 경우를 도시하고 있다. 2 개의 2 자유도의 유니버설조인트(390)형태 꺽임과 인접한 부력용기부의 모두에서 중심축방향회전이 가능하거나, 2 개의 볼조인트(370) 형태로 꺽임과 중심축방향회전이 동시에 가능한 연결이 구성될 수도 있다.
도 7에는 도 6의 부력용기부(100)의 중심축선(120)과 일치하는 연결축선(310)을 가지는 다양한 연결부(300)에 의하여 복수 개의 부력용기부(100)을 연결한 하나의 예시를 제시한 것이며, 제시된 예시 이외에도 다양한 형태의 변형된 연결이 가능하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 부력용기부(100)는 여러 형태의 연결부(300)를 복합하여 일렬로 연결할 수 있다. 이와 같이 복합적인 연결부(300)를 사용하여 일렬로 연결함으로서 일렁이는 파도의 연속적인 상하운동을 날개(170)를 통한 상대적인 회전운동으로 흡수 하는 것이 가능하고, 파도의 골과 마루에 적응하여 부력용기부(100)가 상호 꺽이는 꺽임운동을 흡수하기도 용이하다. 이하에 설명하는 바와 같이, 설치 환경에 따라 요구되는 인접한 부력용기부(100) 및 미끄럼판(410) 종류, 미끄럼판의 설치 위치, 에너지 변환부(200)의 배치 위치, 날개(170)의 종류 등을 고려한다면 상기와 같은 각종 부가요소에 따른 적합한 연결부(300)를 선택 할 수 있을 것이다.
도 8은 미끄럼판(410)의 표면구조에 관한 모식도를 도시한 것이다.
미끄럼판(410)이란 기본적으로 캠(cam)과 같은 역할을 하는 부품을 말하며, 캠(cam)은 표면형상을 따라 하는 미끄럼운동을 왕복운동으로 바꾸기 위해 왕복운동 부품이 접촉하는 판을 말한다. 미끄럼판(410)에는 아래에 설명하는 바와 같이 부력용기부(100)에 배치되는 에너지변환부(200)의 왕복운동이 가능한 로드(220)의 끝단부(222)가 접촉한다.
미끄럼판(410)은 접촉하는 에너지변환부(200)의 로드(220)가 왕복 운동하는 방향과 평행하지 않는 각을 이루는 어떤 형태이든 가능하지만 연결부(300)의 구성에 따라 적합한 것을 적용해야 한다. 도 8a에 미끄럼판 고정부재(420)상에 형성된 미끄럼판(410)의 표면이 부력용기부(100)의 중심축선(221) 또는 연결축선(310)중 하나를 기준으로 동심원으로 구성된 등고선형의 곡면 형태를 제시하고 있으나, 평판형이나 회전캠형 등의 미끄럼판(410) 형태는 어떠한 연결부(300)의 구성인가에 따라 최적의 효율을 낼 수 있는 가에 따라 구분하여 선택하는 것이 바람직하다.
또한 도 8b에 도시한 바와 같이, 미끄럼판(410)의 표면은 부력용기부(100)의 중심축선(120) 또는 연결축선(310)중 어느 하나를 중심으로 하는 원주방향으로 절개 시 그 단면이 '凹' 형상과 '凸' 형상이 반복되는 연속적인 곡선으로 이루어진 물결형상을 갖도록 할 수 있다. 이러한 미끄럼판(410)의 표면 형상을 통해 부력용기부(100)의 중심축선(120)을 중심으로 하는 상대적인 회전운동이 발생하는 상황에서 에너지 변환부 로드(220)의 왕복운동이 발생하여 에너지 변환이 가능해진다. 그리고 거기에 부가하여 부력용기부(100)끼리 부력용기부 중심축선(120)과 평행하지 않은 연결축선(310)을 중심으로 꺽임 운동이 발생하여도 추가로 에너지 변환부 로드(220)의 왕복운동이 발생하게 된다.
미끄럼판(410)의 표면에 형성된 요철과 에너지변환부의 로드(220)는 부력용기부(100)의 중심축선(120)을 중심으로 방사 대칭적으로 배치되는 것이 고른 에너지 수집과 원활한 작동을 위하여 바람직하다.
도 8b는 에너지 변환부 로드(220)의 개수가 형성된 요철의 개수의 약수가 아닌 경우에 서로의 접촉을 평면화 시킨 것으로, 에너지 변환부 로드(220)의 개수가 1개 또는 미끄럼판(410)의 표면에 형성된 요철의 개수의 약수가 아닌 정수 개로 구성함으로서 로드(220)의 순차적인 운동이 발생되도록 할 수 있다. 이렇게 하면 보다 균일한 힘을 얻을 수 있는 장점이 있다. 상기에서 약수가 아닌 정수 개는 요철의 개수보다 많은 경우를 포함하며, 요철의 개수는 요의 개수와 철의 개수를 더한 것이다.
도시 되지는 않았지만 요철이 있는 미끄럼판(410)을 이용할 경우, 상기 부력용기부(100)의 중심축선(120)과 일치하는 연결축(320)에는 일방향 회전만을 수용하는 래칫과 래칫기어 또는 원웨이베어링이 설치되는 것이 보다 효율적인 에너지 수집을 위해 바람직하다. 이는 미끄럼판(410)과 로드(220)의 끝단부(222)의 미끄럼운동에 있어서 꺽임운동에 의해 발생 가능한 중심축방향회전의 역회전으로 인한 상대적인 중심축방향 회전력 손실을 방지하여 에너지 수집효율을 높일 수 있다.
미끄럼판(410)이 등고선을 가진 동심원으로 이루어진 경우, 그 곡면의 형태는 제일 큰 힘을 받게 되는 로드(220)와 직각을 이루도록 구성하는 것이 바람직하다. 이를 위해 인접한 부력용기부의 두 개의 중심축선(120)과 로드의 중심축선(221)이 같은 평면에 포함될 때 로드(220)의 끝(222)과 미끄럼판(410)이 이루는 각도가 직각을 이루도록 설계하면 상기 목적 달성이 가능해진다. 이렇게 하면 로드(220)의 휨모멘트를 최소화하여 장비의 수명을 연장할 수 있다.
도 9는 미끄럼판(410)의 설치 위치 예를 나타낸 모식도를 도시한 것이다.
미끄럼판(410)은 도 2 등에서 도시한 바와 같이 에너지 변환부(200)가 설치된 부력용기부(100)와 인접한 다른 부력용기부(100)의 외부에 설치될 수도 있고 또는 도 9와 같이 내부에 위치할 수 있고, 인접한 부력용기부(100)가 서로 공유할 수도 있다.
도 9a에 도시한 바와 같이 중심축방향회전이 인접한 부력용기부(100)의 일측에서만 가능한 연결부(300)의 경우에는 미끄럼판(410)이 부력용기부(100)의 내부에 위치할 수 있다. 이 경우 미끄럼판(410)은 로드(220)의 끝단부와 접촉하며 연결부(300)의 연결축(320)의 끝단부에 결합 및 고정된다.
특히, 연결부(300)가 인접한 상기 부력용기부(100) 중 어느 하나의 중심축선(120)과 일치하는 1개의 연결축선을 포함한 경우에는 연결축(320)의 타단부는 인접한 부력용기부(100) 중 다른 부력용기부(100)의 마주보는 측면의 연결부 지지부재(140) 또는 덮개판(130)중 다른 하나의 중심축선과 만나는 곳에 회전가능하게 결합 및 고정되며, 상기 미끄럼판(410)은 상기 연결축(320)의 타단부의 끝단부에 결합 및 고정 된다.
또한, 덮개판(130) 또는 연결부 지지부재(140) 중 어느 하나가 부력용기부(100)의 한쪽 입구에 부착 및 고정되고, 부력용기부(100)의 중심축선(120)과 만나는 위치에 중심축선 방향이 관통되어 있는 관통부위(372-1) 형성 연결소켓 하부부재(372)와 연결소켓 상부부재(373)를 포함하고, 인접한 부력용기부의 마주보는 다른 쪽 입구에 부착 및 고정되는 연결부 지지부재(140) 또는 덮개판(130) 중 다른 하나에 부력용기부(100)의 중심축선과 만나는 위치에 중심축선 방향이 관통되어 있는 관통부위(372-1) 형성 연결소켓 하부부재(372)와 연결소켓 상부부재(373)를 포함하고, 연결축(320)은 두 개의 부분구체(371)가 양단부에 형성된 구체연결부를 가진 연결축의 부분구체(371)가 상기 연결소켓 하부부재 및 연결소켓 상부부재로 감싸여 구체관절을 형성하며 연결되고, 인접한 부력용기부의 마주보는 중간에 형성되는 부분구체연결축의 연결소켓 하부부재(372)의 관통되어 있는 쪽으로 노출되는 끝단부에 상기 미끄럼판이 결합 및 고정될 수 있다.
단부가 연결부 지지베어링(330)에 삽입되어 결합되는 경우에 있어서는 부력용기부(100)의 중심축선(120)을 기준으로 기운 평판형이나 회전캠형의 미끄럼판(410)이 사용 가능하고, 연결부(300)가 하나의 볼조인트(370)로 구성되는 경우에는 동심원 등고선형과 회전캠형, 중심축선을 기준으로 직각인 평판형이 모두 부력용기부의 내부에 위치될 수 있다. 연결부 지지베어링(330)에 삽입되어 결합되는 경우에는 인접한 부력용기부의 중심축방향회전 힘만 수집 가능하나, 하나의 볼조인트인 경우에는 중심축방향회전 뿐만 아니라 꺽임에 의한 힘도 동시에 에너지 변환부(200)로 전달할 수 있게 된다.
반면에 중심축방향회전이 인접한 부력용기부(100) 모두에서 가능한 경우에는 부력용기부에 전술한 별도의 일방향 회전을 위한 래칫이나 래칫기어 또는 원웨이베어링이 설치되거나, 두 개의 볼조인트(370)를 이루는 연결부인 경우를 제외하면 미끄럼판이 부력용기부(100)의 내부에 위치할 수 없다.
일방향 회전을 위한 부재가 설치된 경우에는 중심축선(120)을 기준으로 기울어진 평판형이나 회전캠형, 두 개의 볼조인트를 이루는 연결부인 경우에는 일부구체연결축의 중심축선을 기준으로 직각인 평판형 또는 동심원 등고선형의 미끄럼판이 사용하여 부력용기부 내부에 위치할 수 있다.
이렇게 미끄럼판(410)이 부력용기부의 내부에 위치하게 되면 노출부위가 최소화되어 부식을 방지할수 있고, 부유하는 쓰레기가 에너지 변환부의 로드(220)에 걸리는 것을 방지할 수 있으며, 윤활을 원활히 할 수 있고, 작동부의 원활한 작동을 위한 윤활유에 의한 환경오염을 최소화 할 수 있다.
미끄럼판(410)이 부력용기부(100)의 내부에 위치하고 꺽임 운동을 수용할 수 있는 볼조인트(370)를 이용한 연결부(300) 구성인 경우, 부력용기본체(110)의 내부면 위에는 상기 미끄럼판(410)이 부딪혀 충격이 발생하는 것을 방지하는 충격방지부재(160)를 결합시키는 것이 바람직하다. 또한 충격방지부재 이외에도 미끄럼부재(160-1)를 추가로 더 구비하거나, 충격방지부재에 미끄럼기능을 부가하여, 부력용기본체(110) 내부면 위에는 미끄럼판(410)이 닿은 경우에도 미끄럼판이 원활하게 회전할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 9b에 도시한 바와 같이 인접한 부력용기부(100)의 사이에 배치되는 미끄럼판 고정부재(420)의 양면에 미끄럼판(410)이 고정되어 서로가 공유할 수도 있다.
연결축(320)이 볼조인트(370)로 구성되거나 3 개의 분절로 구성된 경우 미끄럼판(410)을 인접한 부력용기부(100)의 사이에 위치시킬 수 있다. 이 경우에는 부력용기단위의 어긋나는 형태의 운동을 포함한 다양한 형태의 운동에서 더 많은 에너지를 수집할 수 있고, 인접한 부력용기부(100)에 배치된 에너지변환부(200)의 작동 힘에 차등을 둘 경우 작은 힘과 큰 힘을 두루 수집할 수 있는 이점을 갖게 된다. 그리고 상기와 같이 미끄럼판(410)을 공유한다면, 인접한 부력용기부(100)가 꺽이는 각도가 더 커질 수 있어 그만큼 꺽임을 이용한 에너지 수집효율을 높일 수 있다.
도 10은 부력용기부(100)의 회전을 촉진하기 위한 날개(170)가 부착된 부력용기부의 모식도를 도시한 것이다.
이를 구체적으로 살펴보면 각 부력용기부(100)의 상대적인 회전을 이용하는 것이므로 그러한 상대적인 회전력을 최대화할 필요가 있으며 그를 위해 인접한 부력용기부(100)의 표면에 날개(170)을 형성한다.
이러한 날개(170)는 도 10a에 도시한 바와 같이 부력용기부(100)의 중심축선(120)을 중심으로 하는 원심형 임펠러 형상으로 형성되고 인접한 부력용기부(100)의 외측 표면에 형성된 임펠러의 곡률이 서로 반대로 형성하여 출렁이는 파도가 주된 원양에서 뿐만이 아니라, 흐름과 각을 이루어 설치 시 강류와 조류, 해안에서와 같이 양방향성의 파도에도 활용할 수 있다. 특히 해안에서와 같이 들어오는 파도와 나가는 파도의 힘이 다른 경우 날개(170)의 크기나 곡률을 달리하여 수집하는 힘을 고르게 할 수도 있다.
또한 날개(170)은 도 10b에 도시한 바와 같이 부력용기부(100)의 중심축선(120)을 중심으로 하는 나사선 형상으로 형성되고 인접한 부력용기부(100)의 표면에 형성된 나사선 형상의 회전방향이 서로 반대로 형성함으로써 방향성을 가지고 흐르는 강류나 조류의 힘을 수집하는 데 용이하다.
그리고 회전축(510)의 회전 반작용으로 부력용기부(100)가 회전하여 에너지가 소실되는 것을 방지하거나 회전하는 속도를 저감하기 위해서도 부력용기부(100)의 외부에 형성된 날개(170)의 크기 또는 원심형 임펠러의 형상이나 나사선 형상의 곡률 중 어느 하나 이상을 상이하게 형성하는 것도 가능하다. 즉, 원심형 임펠러 형상의 날개인 경우, 축 회전방향으로 기울기를 가진 것은 크게 형성하고, 축 회전 반대방향으로 기울기가 형성된 날개는 작게 형성하는 것과 같은 구성하는 것도 가능하다.
이와 같이 날개(170)의 형상이나 크기는 다양하게 설계할 수 있으며, 부력용기부(100)의 회전을 촉진하고, 회전축의 회전 반작용에 의한 반대 회전을 적절히 저감하는 형태이면 가능하다.
또한, 도 10c에 도시한 바와 같이 원심형 임펠러 형상에서는 날개(170)와 날개(170) 사이에 부력용기부(100)의 중심축선(120)과 직각 방향으로 격벽(170-1)을 설치하는 것이 바람직하다. 이는 출렁이는 바다에서 유용한데 아래로 향한 날개(170)의 경우에는 상승하는 파도가 부력용기부 본체(110)와 날개(170) 및 격벽(170-1)에 가두어져 부력용기부(100)가 부력용기부 중심축선(120)을 중심으로 회전하는 효율을 증가 시키며, 파도로 인한 수면의 상승시 부력용기부 본체(110)와 위를 향하는 날개(170)와 격벽(170-1)에 해수가 가두어지게 되고, 수면 하강시 가두어진 해수의 중력으로 인해 회전이 촉진된다. 이는 여러 파력수집 방식 중 월파형의 방식을 같이 이용하는 효과를 얻을 수 있다. 이 때 격벽(170-1)은 많은 해수를 수용하는 것이 바람직한 만큼 예상되는 부력용기부(100)의 길이방향 기울기를 감안하여 적당한 간격과 개수로 설치하여야 원하는 효과를 거둘 수 있다.
이렇게 다양한 날개(170)의 구성을 통하여 강이나 조류가 센 연안, 파도의 상하운동이 주된 원양으로부터 수평운동인 위주인 연안에 이르기까지 다양한 장소에 설치가 가능하게 된다.
도 11은 중앙집중식 발전부가 설치된 일 실시 예를 보여주는 사시도를 도시한 것이다.
이는 대형 시스템을 달성하기 위한 것으로 부력용기부(100) 각각에 하나씩 배치된 회전축(510)을 일렬로 연결하고, 일렬로 연결된 상기 회전축(510)의 최종적인 끝단부에서 전달되는 회전력을 이용하여 발전을 하는 집중식 발전부(600)를 추가로 포함하며, 부력용기부(100) 하나로 단위를 이루거나 또는 복수 개의 부력용기부(100)를 인접하는 부력용기부 중심축선(120)과 일치하는 1 개의 연결축선(310) 또는 항상 동일선상에 위치하는 2 개의 연결축선(310)을 갖는 연결부(300)로 연결하여 단위를 이루며, 서로 다른 단위에 속한 인접한 부력용기부(100)를의 중심축선(120)과 평행하지 않은 1 개 이상의 연결축선(310)을 포함하는 연결부로 서로 다른 단위를 연결하여 조를 이루되, 서로 다른 조에 속하는 단위의 부력 용기부(100) 또는 연결부(300) 하나 이상이 부력용기부(100)가 서로 엉기는 것을 방지하기 위해 간격유지 결속부재(180)에 의해 상호 일정 범위의 간격을 유지하도록 결속되며, 일렬로 연결된 부력용기부(100)의 상기 회전축(510)의 최종적인 끝단부 각각으로부터 전달되는 상기 회전력의 합력을 회전 전달부(700)가 집중식 발전부(600)에 전달한다.
여기서 회전 전달부(700)는 베벨기어나 웜기어와 같은 기어를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 방식을 활용할 수 있다.
이는 대형 시스템을 달성하기 위하여 여러 개의 조를 하나의 집중식 발전부(600)에 연결하여 하나의 대형 발전기를 작동시키는 방식으로, 발전부(600) 및 생산된 전력인출과 계류(MOORING)를 단순화 시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100 : 부력용기부 110 : 부력용기본체
120 : 중심축선 130 : 덮개판
140 : 연결부 지지부재 150 : 가이드홀
160 : 충격방지부재 또는 미끄럼부재 170 : 날개
170-1 : 격벽 180 : 간격유지결속부재
200 : 에너지 변환부 210 : 에너지변환부 본체
211 : 고정부(실린더) 212 : 동작부(피스톤)
213 : 회전작동체 214 : 케이스
215 : 통로 216 : 작동유체
217 : 기어모듈 218 : 래크
219 : 피니언 220 : 에너지 변환부 로드
221 : 에너지 변환부 로드의 중심축선 222 : 에너지 변환부 로드의 끝단부
230 : 볼팁 240 : 탄성복원체
300 : 연결부 310 : 연결축선
320 : 연결축 321 : 연결축 조인트
323 : 연결축 중심공간 330 : 연결축 지지베어링
340 : 연결축 고정부재 350 : 연결테두리
360 : 링형상연결부재 370 : 볼조인트
371 : 부분구체 372 연결소켓 하부부재
372-1: 관통부위 373 : 연결소켓 상부부재,
380 : 힌지조인트 390 : 유니버설조인트
400 : 미끄럼판부 410 : 미끄럼판
420 : 미끄럼판 고정부재
500 : 회전축부 510 : 회전축
520 : 회전축의 중심축선 530 : 제 1 회전축 지지부재
540 : 제 2 회전축 지지부재 550 : 제 1 회전축 지지베어링
560 : 제 2 회전축 지지베어링 570 : 회전축 조인트
580 : 축플러그 590 : 축소켓
600 : 발전부
700 : 회전전달부

Claims (51)

  1. 다원통형 발전장치에 있어서
    길이 방향의 중심축선을 가지고 내부가 빈 원통 형상으로 형성되고, 물 위에 뜰 수 있는 복수 개의 부력용기부;
    상기 부력용기부 각각에 배치되고 로드가 왕복운동을 하는 에너지 변환부;
    상기 에너지 변환부의 상기 로드의 끝단부와 접촉하는 미끄럼판을 포함하여 구성되는 미끄럼판부;
    인접한 한 쌍의 상기 부력용기부는 상기 부력용기부 중심축선을 중심으로 상호 회전이 가능하도록 하는 1 자유도 이상의 연결부를 포함하여 이루어지되,
    상기 로드의 끝단부는 인접한 한 쌍의 상기 부력용기부가 상대적인 회전을 함에 따라 미끄럼운동을 하는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서
    상기 복수 개의 부력용기부 각각의 상기 에너지 변환부는 피스톤-실린더, 리니어 제너레이터(Linear Generator) 또는 래크와 피니언을 포함하는 기어 모듈 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 부력용기부는 일렬로 연결된 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연결부는 1개 내지 6개의 연결축선을 기준으로 상호 회전이 가능하며, 상기 연결축선 중 3개 이상이 서로 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 1 개 내지 6 개의 연결축선 중 1개 또는 2개가 인접한 상기 부력용기부의 1개 또는 2개의 중심축선과 각각 일치하는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 연결부는 인접한 부력용기부 중 어느 하나에 결합된 덮개판, 상기 덮개판이 설치된 부력용기부와 인접한 부력용기부에 마주보게 결합되는 연결부 지지부재와, 연결축, 연결축 지지베어링, 연결축 고정부재를 더 포함하고,
    상기 연결부가 인접한 상기 부력용기부 중 어느 하나의 중심축선과 일치하는 1개의 연결축선을 포함한 경우, 상기 연결축의 일단부는 상기 인접한 부력용기부 중 다른 하나의 연결부 지지부재 또는 덮개판 중 다른 하나의 일단부에 일체형으로 형성 또는 별도로 형성되어 회전불가능하게 결합되고,
    상기 연결부가 인접한 상기 부력용기부의 중심축선 각각과 일치하는 2개의 연결축선을 포함한 경우, 상기 연결축은 별도로 형성되며,
    상기 연결축 지지베어링은, 인접한 상기 부력용기부에 각각 결합되어 서로 마주보는 덮개판 또는 연결부 지지부재의 둘 중 어느 하나 또는 둘 모두의 상기 중심축선과 교차하는 위치에 결합 및 고정되고,
    상기 연결축의 끝단부는 상기 연결축 지지베어링에 삽입되고 연결축 고정부재에 의해 회전 가능하도록 고정되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연결부는 인접한 상기 부력용기부의 중심축선과 일치하는 연결축선을 제외한 연결축선이 1개인 경우 힌지 조인트, 2개 이상인 경우 유니버설조인트 또는 볼조인트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연결부가 볼조인트를 포함하여 구성되는 경우,
    인접한 상기 부력용기부 중 어느 하나의 중심축선이 덮개판 또는 연결부 지지부재 중 어느 하나의 일단과 교차하는 곳에 연결소켓 하부부재 및 연결소켓 상부부재를 구비하고,
    인접한 부력용기부 중 다른 하나의 마주보는 상기 덮개판 또는 상기 연결부 지지부재 중 다른 하나의 일단에 구의 일부로 구성된 구체연결부가 구비된 부분구체 연결축으로 형성되고,
    인접한 다른 하나의 부력용기부의 상기 구체연결부는 상기 인접한 어느 하나의 부력용기부의 상기 덮개판 또는 상기 연결부 지지부재에 구비된 상기 연결소켓 하부부재와 상기 연결소켓 상부부재로 둘러싸여 볼조인트를 형성하는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 연결부가 볼조인트를 포함하여 구성되는 경우,
    인접한 상기 부력용기부 중 어느 하나의 중심축선이 덮개판 또는 연결부 지지부재 중 어느 하나의 일단과 교차하는 곳에 연결소켓 하부부재 및 연결소켓 상부부재를 구비하고,
    인접한 부력용기부 중 다른 하나의 마주보는 상기 덮개판 또는 상기 연결부 지지부재 중 다른 하나의 일단과 교차하는 곳에 연결소켓 하부부재 및 연결소켓 상부부재를 구비하며
    연결축은 구의 일부로 구성된 구체연결부가 양단부에 구비된 부분구체연결축으로 형성되고,
    인접한 부력용기부 모두에서 각각의 상기 구체연결부는 상기 연결소켓 하부부재와 상기 연결소켓 상부부재로 둘러싸여 볼조인트를 형성하는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    인접한 상기 부력용기부중 1개의 중심축선과 일치하는 1개의 연결축선인 경우 또는 인접한 부력용기부 각각의 중심축선 및 2개의 연결축선이 항상 동일선상에 위치하는 경우,
    상기 연결부는 링 형상의 연결부재를 더 포함하고, 상기 부력용기부의 덮개판과 연결부 지지부재의 외면 또는 원통형 부력용기 본체의 양단부에 상기 중심축선을 중심으로 하는 원형으로 연결테두리가 형성되고, 인접한 상기 부력용기부 각각에 형성된 상기 연결테두리가 링 형상의 연결부재에 의해 결합하여 상기 연결부가 형성되되,
    상기 연결테두리 중 하나 또는 각각과 링 형상의 연결부재가 상호 회전 가능하도록 고정되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 연결테두리는 상기 부력용기부의 중심축선을 기준으로 상기 로드의 외측 및 상기 미끄럼판의 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 연결축 고정부재에 의해서 회전 가능하도록 고정되는 상기 부력용기부의 중심축선과 일치하는 연결축선을 가진 상기 연결축에는,
    상기 연결축과 부력용기부와의 상대적 회전에 있어서 일방향 회전만 가능하도록 래칫과 래칫기어 또는 원웨이베어링이 추가로 장착되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  13. 제 4 항에 있어서,
    상기 부력용기부 하나로 단위를 이루거나 또는 복수의 상기 부력용기부를 인접하는 상기 부력용기부 중심축선과 일치하는 1 개의 연결축선 또는 항상 동일선상에 위치하는 2 개의 연결축선을 갖는 연결부로 연결하여 단위를 이루며,
    서로 다른 단위에 속한 인접한 상기 부력용기부를 중심축선과 평행하지 않은 1 개 이상의 연결축선을 포함하는 연결부로 연결하여 조를 이루는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    외부에서 가해지는 힘이 상기 부력용기부의 중심축선을 중심으로 회전하는 것을 촉진하기 위한 상기 부력용기부 외측 표면에 날개가 형성되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 날개는 상기 부력용기부의 중심축선을 중심으로 하는 원심형 임펠러 형상으로 형성되고 인접한 상기 부력용기부의 외측 표면에 형성된 임펠러의 곡률이 서로 반대로 형성되거나 또는 상기 부력용기부의 중심축선을 중심으로 하는 나사선 형상으로 형성되고 인접한 상기 부력용기부의 표면에 형성된 나사선 형상의 회전방향이 서로 반대로 형성되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 날개가 원심형 임펠러 형상으로 형성될 경우,
    상기 날개에는 상기 길이방향 중심축선의 수직방향으로 유체를 수용하기 위한 격벽이 설치되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    인접한 상기 부력용기부는 외측 표면에 형성된 날개의 크기 또는 상기 원심형 임펠러 형상이나 나사선 형상의 곡률 중 어느 하나 이상이 상이한 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 미끄럼판은 접촉하는 상기 로드가 왕복 운동하는 방향과 평행하지 않은 평면 형상 또는 곡면 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 미끄럼판의 표면은 상기 부력용기부의 중심축선 또는 연결축 중 하나를 중심으로 절개 시 그 단면이 '凹' 형상과 '凸' 형상이 반복되는 연속적인 곡선으로 이루어진 물결 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 미끄럼판의 표면은 상기 부력용기부의 중심축선 또는 연결축선 중 하나를 기준으로 동심원을 이루는 등고선을 가지는 곡면으로 형성된 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  21. 제 20 항에 있어서
    상기 에너지 변환부의 상기 로드 각각은 길이 방향의 중심축선을 가지며, 인접한 미끄럼판에 접촉하는 상기 로드의 중심축선과 인접한 상기 부력용기부 2개 모두의 중심축선이 하나의 평면에 포함되는 경우,
    상기 로드의 중심축선이 상기 미끄럼판의 표면을 이루는 곡면과 항상 수직을 이루는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  22. 제 6 항에 있어서,
    상기 덮개판 또는 상기 연결부 지지부재 중 어느 하나가 상기 부력용기부의 한쪽 입구에 부착 및 고정되고, 상기 에너지 변환부의 로드가 지나는 가이드홀을 더 포함하며,
    인접한 부력용기부의 마주보는 다른 쪽 입구에 부착 및 고정되는 상기 연결부 지지부재 또는 상기 덮개판 중 다른 하나에 상기 미끄럼판이 결합 및 고정되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  23. 제 6 항에 있어서,
    상기 덮개판 또는 상기 연결부 지지부재 중 어느 하나가 상기 부력용기부의 한쪽 입구에 부착 및 고정되고, 상기 에너지 변환부의 로드가 지나는 가이드홀을 더 포함하며,
    인접한 부력용기부의 마주보는 다른 쪽 입구에 부착 및 고정되는 상기 연결부 지지부재 또는 상기 덮개판 중 다른 하나에 상기 에너지 변환부의 로드가 지나는 가이드홀을 더 포함하며,
    상기 연결축은 3 개로 분절된 구조를 가지되 축 조인트로 연결되고, 상기 3 개의 분절된 연결축 중 가운데 분절의 중심축선과 직각으로 디스크형상의 미끄럼판 고정부재가 고정되며,
    인접한 부력용기부의 사이에 형성되는 상기 미끄럼판 고정부재의 양면에 상기 미끄럼판이 결합 및 고정되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  24. 제 6 항에 있어서,
    상기 덮개판 또는 상기 연결부 지지부재 중 어느 하나가 상기 부력용기부의 한쪽 입구에 부착 및 고정되고, 중심축선과 교차하는 위치에 연결소켓 하부부재와 연결소켓 상부부재를 더 포함하고, 상기 에너지 변환부의 로드가 지나는 가이드홀을 더 포함하며,
    인접한 부력용기부의 마주보는 다른 쪽 입구에 부착 및 고정되는 상기 연결부 지지부재 또는 상기 덮개판 중 다른 하나에 중심축선과 교차하는 위치에 연결소켓 하부부재와 연결소켓 상부부재를 더 포함하고, 상기 에너지 변환부의 로드가 지나는 가이드홀을 더 포함하며,
    상기 연결축은 2 개의 구체연결부가 양단부에 형성된 부분구체 연결축이고, 각각의 상기 구체연결부는 인접한 부력용기부의 덮개판과 마주보는 연결부 지지부재에 포함된 연결소켓 하부부재와 연결소켓 상부부재에 감싸여 구체관절을 각각 형성하며,
    상기 2 개의 구체연결부 사이에 상기 부분구체연결축의 축선과 직각으로 디스크 형상의 미끄럼판 고정부재가 고정되며,
    인접한 부력용기부의 사이에 형성되는 상기 미끄럼판 고정부재의 양면에 상기 미끄럼판이 결합 및 고정되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  25. 제 6 항에 있어서,
    상기 덮개판 또는 상기 연결부 지지부재 중 어느 하나가 상기 부력용기부의 한쪽 입구에 부착 및 고정되고, 중심축선과 만나는 위치에 구체연결부를 포함한 연결축이 형성되고, 상기 에너지 변환부의 로드가 지나는 가이드홀을 더 포함하며,
    인접한 부력용기부의 마주보는 다른 쪽 입구에 부착 및 고정되는 상기 연결부 지지부재 또는 상기 덮개판 중 다른 하나에 중심축선과 만나는 위치에 구체연결부를 포함한 연결축이 형성되고, 상기 에너지 변환부의 로드가 지나는 가이드홀을 더 포함하며,
    상기 연결축의 구체연결부는, 양면에 각각 연결소켓 하부부재와 연결소켓 상부부재를 구비한 디스크형의 미끄럼판 고정부재의 연결소켓 하부부재와 연결소켓 상부부재에 감싸여 구체관절을 각각 형성하며,
    인접한 부력용기부의 사이에 형성되는 상기 미끄럼판 고정부재의 양면에 상기 미끄럼판이 결합 및 고정되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  26. 제 6 항에 있어서,
    상기 덮개판 또는 상기 연결부 지지부재 중 어느 하나가 상기 부력용기부의 한쪽 입구에 부착 및 고정되고, 중심축선과 만나는 위치에 구체연결부를 포함한 부분구체 연결축이 돌출되게 형성되고, 상기 에너지 변환부의 로드가 지나는 가이드홀을 더 포함하며,
    인접한 부력용기부의 마주보는 다른 쪽 입구에 부착 및 고정되는 상기 연결부 지지부재 또는 상기 덮개판 중 다른 하나의 중심축선과 만나는 위치에 돌출되어 연결소켓 하부부재와 연결소켓 상부부재가 형성되고, 상기 에너지 변환부의 로드가 지나는 가이드홀을 더 포함하며,
    상기 인접한 부력용기부 중 어느 하나의 상기 연결축의 상기 구체연결부는, 인접한 다른 부력용기부의 상기 연결소켓 하부부재와 연결소켓 상부부재에 감싸여 내부 구체관절을 형성하며,
    상기 연결소켓 하부부재와 연결소켓 상부부재의 결합된 외면은 구의 일부인 곡면으로 형성되고, 상기 곡면을 감싸도록 디스크형의 미끄럼판 고정부재가 형성되어 중첩된 외부 구체관절을 형성하고,
    인접한 부력용기부의 사이에 형성되는 상기 미끄럼판 고정부재의 양면에 상기 미끄럼판이 결합 및 고정되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  27. 제 6 항에 있어서,
    인접한 한 쌍의 상기 부력용기부에 배치된 어느 하나 또는 각각의 상기 로드의 끝단부에 접촉하는 상기 미끄럼판은 상기 연결부의 연결축의 끝단부에 결합 및 고정되어, 상기 부력용기부의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 연결부가 인접한 상기 부력용기부 중 어느 하나의 중심축선과 일치하는 1개의 연결축선을 포함한 경우,
    상기 연결축의 타단부는 인접한 상기 부력용기부 중 다른 부력용기부의 마주보는 측면의 상기 연결부 지지부재 또는 덮개판중 다른 하나의 상기 중심축선과 만나는 곳에 회전가능하게 결합 및 고정되며, 상기 미끄럼판은 상기 연결축의 타단부의 끝단부에 결합 및 고정 되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 연결부는 부분구체연결축, 연결소켓 하부부재 및 연결소켓 상부 부재를 더 포함하고,
    상기 부분구체연결축의 일단부는 미끄럼판을 포함한 부력용기부 측면쪽의 상기 덮개판 또는 연결부 지지부재중 어느 하나와 상기 중심축선과 교차하는 곳에 일체로 형성되거나, 별도로 형성되어 회전불가능하게 결합 및 고정되며, 상기 부분구체연결축의 일부는 구면의 일부인 곡면으로 형성되며,
    상기 연결소켓 하부부재는 인접한 상기 부력용기부 중 다른 부력용기부의 상기 연결부 지지부재 또는 덮개판중 다른 하나와 상기 중심축선과 교차하는 곳에 결합 및 고정되되 상기 부력용기부 중심축선 방향으로 관통되어 있고,
    상기 연결소켓 상부 부재와 상기 연결소켓 하부 부재는 상기 부분구체연결부재의 상기 구면의 일부인 곡면을 감싼 상태로 상호 조립되어 구체 관절을 형성하고,
    상기 미끄럼판은 상기 연결소켓 하부부재의 관통되어 있는 곳으로 노출된 상기 부분구체연결축의 타단부의 끝단부에 결합 및 고정되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  30. 제 27 항에 있어서,
    상기 덮개판 또는 상기 연결부 지지부재 중 어느 하나가 상기 부력용기부의 한쪽 입구에 부착 및 고정되고, 상기 부력용기부의 중심축선과 만나는 위치에 중심축선 방향이 관통되어 있는 연결소켓 하부부재와 연결소켓 상부부재를 포함하고,
    인접한 부력용기부의 마주보는 다른 쪽 입구에 부착 및 고정되는 상기 연결부 지지부재 또는 상기 덮개판 중 다른 하나에 상기 부력용기부의 중심축선과 만나는 위치에 중심축선 방향이 관통되어 있는 연결소켓 하부부재와 연결소켓 상부부재를 포함하고,
    상기 연결축은 두 개의 구체연결부가 양단부에 형성된 부분구체 연결부재를 가진 연결축의 구체연결부가 상기 연결소켓 하부부재 및 연결소켓 상부부재로 감싸여 구체관절을 형성하며 연결되고,
    인접한 부력용기부의 마주보는 중간에 형성되는 상기 부분구체연결축의 상기 연결소켓 하부부재의 관통되어 있는 쪽으로 노출되는 끝단부에 상기 미끄럼판이 결합 및 고정되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  31. 제 23 내지 26 항 또는 제 29 항중 어느 한 항에 있어서
    상기 인접한 부력용기부 내부에 각각 배치된 에너지 변환부의 수용하는 힘의 용량이 달라 상기 로드가 순차적으로 움직이는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  32. 제 29 항 또는 제 30 항에 있어서,
    상기 부력용기부 용기 본체의 내부 면에 상기 미끄럼판이 부딪혀 충격이 발생하는 것을 방지하는 충격 방지 부재 또는 원활한 회전을 위한 미끄럼 부재 중 어느 하나 이상이 결합되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  33. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 변환부는 상기 부력용기부의 중심 축선을 중심으로 방사 대칭으로 배치된 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  34. 제 19 항에 있어서,
    상기 에너지 변환부의 개수는 1 개 또는 상기 미끄럼판의 표면에 형성되는 요철 개수의 약수가 아닌 정수 개인 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  35. 제 1 항에 있어서,
    상기 부력용기부 하나 당 상기 에너지 변환부가 6개 배치되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  36. 제 1 항에 있어서,
    상기 로드의 끝단부에는 상기 미끄럼 운동을 원활하게 하기 위한 볼팁이 형성된 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  37. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 변환부는 위치 복원을 위한 탄성복원체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다원통형발전장치.
  38. 제 2항에 있어서,
    상기 에너지 변환부가 피스톤-실린더로 구성되는 경우,
    작동 유체의 유동에 의해 회전하는 회전작동체, 상기 회전작동체를 둘러싸는 케이스 및 상기 케이스에 일단부가 연결되고 타단부는 상기 실린더와 연결되며 내부가 빈 관 형상으로 형성되어 상기 작동 유체가 드나드는 복수의 통로로 이루어진 회전체부가 구비되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 케이스, 상기 실린더의 내벽과 상기 피스톤 헤드로 둘러싸인 상기 실린더의 내부 공간 및 상기 복수의 통로는 상기 작동 유체가 충진된 하나의 폐쇄 공간을 이루고,
    상기 실린더 중 어느 하나의 내부 공간에서 빠져나온 상기 작동 유체는 상기 회전작동체를 회전시킨 후 상기 실린더 중 다른 것의 내부 공간으로 들어가는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 실린더의 내부 공간은 상기 피스톤 헤드에 의해 제 1 내부 공간과 제 2 내부 공간으로 구획되고,
    상기 부력용기부 각각의 내부에는 제 1 회전작동체와 제 2 회전작동체로 구분되는 두 개의 회전작동체를 구비하며,
    상기 실린더 중 어느 하나의 제 1 내부 공간에서 빠져나온 상기 작동 유체는 상기 제 1 회전작동체를 회전시킨 후 상기 실린더 중 다른 것의 제 1 내부 공간으로 들어가고,
    상기 실린더 중 어느 하나의 제 2 내부 공간에서 빠져나온 상기 작동 유체는 상기 제 2 회전작동체를 회전시킨 후 상기 실린더 중 다른 것의 제 2 내부 공간으로 들어가는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  41. 제 2 항에 있어서,
    상기 에너지 변환부가 피스톤-실린더로 구성되는 경우,
    상기 케이스, 상기 실린더의 내벽과 상기 피스톤 헤드로 둘러싸인 상기 실린더의 내부 공간 및 상기 복수의 통로는 상기 작동 유체가 충진된 하나의 폐쇄 공간을 이루고,
    상기 실린더의 내부 공간은 상기 피스톤 헤드에 의해 제1 내부 공간 및 제2 내부 공간의 두 개로 구획되고,
    상기 제1 내부공간에서 빠져나온 상기 작동 유체는 상기 회전작동체를 회전시킨 후 제2 내부공간으로 들어가는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  42. 제 39 항 또는 제 41 항에 있어서,
    상기 피스톤-실린더는 양로드 복동실린더인 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  43. 제 2 항에 있어서,
    각각의 상기 부력용기부에는, 상기 에너지 변환부가 상기 피스톤-실린더로 구성되는 경우 상기 회전작동체의 회전축에 의해,
    상기 래크와 피니언을 포함하는 기어 모듈로 구성되는 경우 기어의 회전축에 의해 발전을 하는 발전부가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  44. 제 39 항에 있어서,
    상기 에너지 변환부가 상기 피스톤-실린더로 구성되는 경우 회전작동체의 중심에 회전축이 형성되고,
    상기 에너지 변환부가 래크와 피니언을 포함한 기어모듈로 구성되는 경우 어느 하나의 기어의 중심에 회전축이 형성되며,
    상기 회전축은 제1 회전축지지부재와 제1 회전축 지지베어링에 의해 결합되고, 제2 회전축 지지부재와 제2 회전축 지지베어링에 의해 결합되며, 상기 회전축의 중심축선은 상기 부력용기부의 중심축선과 일치하는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 부력용기부 각각에 상기 회전축이 하나씩 배치되며,
    상기 회전축은 두 개 또는 세 개로 분절되고, 축방향 회전력을 전달할 수 있는 회전축 유니버설조인트에 의해 결합된 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 연결부의 연결축, 상기 덮개판, 상기 연결부 지지부재의 중심축선과 동일선상에 상기 회전축이 들어갈 수 있는 빈 공간이 형성되고,
    인접한 부력용기부 중 어느 하나에 포함된 상기 덮개판이나 연결부 지지부재 어느 하나에 위치한 회전축의 끝단부와, 인접한 다른 부력용기부의 마주보는 상기 덮개판이나 상기 연결부 지지부재 중 다른 하나에 위치한 다른 부력용기부의 회전축의 끝단부를 상호 조립하여 고정함으로써 상기 부력용기부 각각에 하나씩 배치된 상기 회전축이 일렬로 연결된 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 회전축 유니버설 조인트의 연결 중심점은 상기 연결부가 볼조인트를 포함한 경우 볼조인트를 이루는 구체연결부의 중심점과 일치하는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  48. 제 44 항에 있어서,
    상기 연결부의 연결축은 인접한 부력용기부 각각의 중심축선과 일치하는 2 개의 연결축선을 포함하여, 인접한 부력용기부의 마주보는 덮개판과 연결부 지지부재 양측 모두에서 회전가능하게 결합되고,
    상기 회전축은 상기 연결축에 결합되어 상기 연결축이 회전축의 기능을 동시에 수행함으로서 상기 부력용기부 각각에 하나씩 배치된 상기 회전축이 일렬로 연결된 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  49. 제 46 항 또는 제 48 항에 있어서,
    상기 회전축의 양단부 및 상기 연결축이 회전축 기능을 동시에 수행하는 경우의 연결축의 양단부에는 축 플러그와 축 소켓이 각각 형성되며,
    상기 축 플러그는 상기 축 소켓에 삽입되어 조립되는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  50. 제 46 항 또는 제 48 항에 있어서,
    일렬로 연결된 상기 회전축의 최종적인 끝단부에서 전달되는 회전력을 이용하여 발전을 하는 집중식 발전부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 부력용기부 하나로 단위를 이루거나 또는 복수의 상기 부력용기부를 인접하는 상기 부력용기부 중심축선과 일치하는 1 개의 연결축선 또는 항상 동일선상에 위치하는 2 개의 연결축선을 갖는 연결부로 연결하여 단위를 이루며, 서로 다른 단위에 속한 인접한 상기 부력용기부를의 중심축선과 평행하지 않은 1 개 이상의 연결축선을 포함하는 연결부로 서로 다른 단위를 연결하여 조를 이루되,
    서로 다른 조에 속하는 단위의 상기 부력 용기부 또는 연결부 하나 이상이 간격유지 결속부재에 의해 상호 일정 범위의 간격을 유지하도록 결속되며,
    상기 일렬로 연결된 상기 부력용기부의 상기 회전축의 최종적인 끝단부 각각으로부터 전달되는 상기 회전력의 합력을 상기 집중식 발전부에 전달하는 회전 전달부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다원통형 발전장치.
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