KR20200040271A - 구동 조립체 - Google Patents

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Abstract

유용한 에너지로의 파랑 에너지의 변환을 돕기 위한 구동 조립체가 제공된다. 본 발명의 구동 조립체는 파랑 에너지를 에너지 변환기로 전달하도록 구성되며, 구동 조립체는 작동 길이를 가지는 작동 부재를 포함한다. 구동 조립체는, 에너지 변환기에 결합되고 작동 부재로부터 에너지 변환기로 에너지를 전달하도록 배열된 이동 가능한 에너지 전달 부재를 추가로 포함한다. 구동 조립체는 작동 부재, 에너지 전달 부재 중 하나 이상에 결합된 편향 부재를 포함하는 에너지 저장 부재를 추가로 포함하며, 에너지 저장 부재는 작동 부재 또는 에너지 전달 부재가 위치를 이동시키도록 배열된다. 작동 부재는 에너지 전달 부재를 제1 스트로크 위치로부터 제2 스트로크 위치로 이동시키도록 배열되고; 제1 스트로크 위치 및 제2 스트로크 위치는 작업 스트로크의 원위 단부 지점들을 한정하고; 작업 스트로크는 상기 에너지 변환기를 구동시키도록 배열된다.

Description

구동 조립체
본 발명은 구동 조립체, 특히 파랑 에너지를 에너지 변환기에 전달하는데 사용하기 위한 구동 조립체에 관한 것이다.
최근에, 전세계 에너지 생산에 크게 기여하도록 재생 에너지를 활용할 필요성에 대한 강조가 증가되고 있다. 정부 목표, 재생 불가능한 에너지원과 관련된 문제에 대한 미디어 표현, 및 항상 증가하는 에너지 비용의 조합은 모두 재생 에너지 시스템 개발을 위한 강력한 원동력을 만들었다.
환경에 미치는 화석 연료의 부정적인 영향은 원자력 에너지와 관련된 문제와 높은 비용과 같이 널리 공지되어 있다. 반면에 재생 에너지의 거대한 자연의 풍부함을 활용하는 것은 경제적으로 실행 가능한 가격으로 에너지를 포획하고 공급할 수 있는 능력에 의해서만 제한된다.
하나의 잠재적인 재생 에너지원은 파력(wave power)(세계의 모든 대양과 바다에서 사용할 수 있는 풍부하고 일관된 에너지 자원)이다. 파력으로부터 에너지를 발생시키기 위한 다양한 파력 디바이스가 제안되었지만, 이러한 디바이스는 이용 가능한 파력 자원을 장기간에 걸쳐서 신뢰 가능하게 이용할 수 있는 것으로 입증된 능력을 가지지 않는 디바이스가 많지 않기 때문에 많은 한계가 있다.
파도를 유용한 에너지로 변환하기 위하여 연속적으로 개선된 발전기가 WO2010007418, WO2011158006 및 WO2013068748에 개시되어 있다. 개시된 발전기는 기존의 파랑 에너지 변환기와 관련된 많은 어려움을 해결해도록 수중 반응체를 사용한다.
그러나, WO2010007418, WO2011158006 및 WO2013068748에 개시된 파랑 에너지 변환기는 여전히 추가의 개선 가능성을 가진다.
본 발명에 따르면, 첨부된 청구범위에 요약된 바와 같은 구동 조립체가 제공된다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 파랑 에너지를 에너지 변환기로 전달하도록 배열된 구동 조립체가 제공되며, 구동 조립체는 작동 길이를 가지는 작동 부재; 에너지 변환기에 결합되도록 배열되고 작동 부재로부터 상기 에너지 변환기로 에너지를 전달하도록 배열된 이동 가능한 에너지 전달 부재; 작동 부재, 에너지 전달 부재 중 적어도 하나에 결합된 편향 부재를 포함하는 에너지 저장 부재를 포함하며; 에너지 저장 부재는 작동 부재 또는 에너지 전달 부재가 위치를 이동시키도록 배열되고; 작동 부재는 에너지 전달 부재를 제1 스트로크 위치로부터 제2 스트로크 위치로 이동시키도록 배열되고; 제1 스트로크 위치 및 제2 스트로크 위치는 작업 스트로크의 원위 단부 지점들을 한정하고; 작업 스트로크는 상기 에너지 변환기를 구동시키도록 배열된다. 작동 부재는 바람직하게 가요성 로프를 포함한다.
구동 조립체는 바람직하게 파력 발전기 내에서 사용되도록 배열되며, 바람직하게 파랑 에너지의 유용한 에너지로의 최적의 변환을 돕는다.
본 발명의 구동 조립체는 바람직하게 에너지 전달 부재 및 편향 부재를 가지는 에너지 저장 부재를 통해 소스로부터 에너지 변환기로 에너지를 제공하도록 배열된다. 작동 부재는 에너지 전달 부재를 제1 스트로크 위치로부터 제2 스트로크 위치로 이동시키고 작업 스트로크의 원위 단부 지점들을 한정하는 것에 의해 구동 조립체를 작동시키고, 작업 스트로크는 상기 에너지 변환기를 구동시키는데 사용된다. 작동 부재에 의한 에너지 전달 부재의 이동은 바람직하게 편향 부재를 포함하는 에너지 저장 부재의 움직임을 야기한다. 제2 스트로크 위치에 도달하면, 에너지 전달 부재는 편향 부재에 의해 제1 스트로크 위치를 향해 편향된다. 편향 부재에 의한 제2 스트로크 위치로부터 에너지 전달 부재의 제1 스트로크 위치로의 이동은 추가 작업 스트로크를 구성하고, 상기 에너지 변환기를 추가로 구동시키도록 작용한다. 이러한 방식으로 제1 스트로크 위치로부터 제2 스트로크 위치로의 에너지 전달 부재의 왕복 운동은 상기 에너지 변환기의 지속적인 구동을 유발한다.
바람직하게, 구동 조립체는 작동 부재에 결합된 에너지 포획 부재를 추가로 포함하고, 파랑 에너지를 작동 부재로 전달하게 된다. 에너지 포획 부재를 포함하는 바람직한 실시예에서, 작동 부재의 작동 길이는 에너지 포획 부재와 에너지 전달 부재 사이의 거리를 한정한다. 에너지 포획 부재는 바람직하게 부양성 부분을 포함한다.
에너지는 바람직하게 에너지를 포획하도록 배열된 에너지 포획 부재에 의해 작동 부재에 제공되며, 에너지 포획 부재의 이동은 작동 부재의 이동을 유발하고, 이는 차례로 전술한 바와 같이 구동 조립체를 구동한다.
가장 바람직한 실시예에서, 본 발명의 구동 조립체는 파력을 포획하는데 사용되며, 상기 실시예에서, 에너지 포획 부재는 바람직하게 파랑 에너지 포획 플로트를 포함한다. 이러한 실시예에서, 에너지 포획 부재는 바람직하게 파도의 움직임에 따라서 왕복 운동으로 움직일 수 있으며, 이에 의해 작동 부재를 이동시키는 것에 의해 상기 에너지 변환기로 에너지의 전달을 허용한다.
구동 조립체는 바람직하게 작동 부재의 작동 길이를 조정하기 위한 조정 부재를 추가로 포함한다. 에너지 포획 부재를 포함하는 실시예에서, 조정 부재는 바람직하게 에너지 전달 부재와 에너지 포획 부재 사이에 위치된다. 조정 부재에 의한 작동 길이의 조정은 바람직하게 작업 스트로크와 무관하다. 작동 부재의 작동 길이는 바람직하게 작업 스트로크의 작동과 동시에 조정 부재에 의해 조정될 수 있다. 소정의 바람직한 실시예에서, 구동 조립체는 2개 이상의 작동 부재를 포함하고, 2개 이상의 작동 부재의 작동 길이는 조정 부재에 의해 독립적으로 조정될 수 있다. 조정 부재를 포함하는 실시예에서, 조정 부재는 바람직하게 작동 부재의 일부를 보관하도록 배열된 윈치(winch)를 포함한다.
조정 부재에 의한 작동 부재의 작동 길이의 조정은 바람직하게 에너지를 포획하고 상기 에너지 변환기를 구동시키기 위한 조건에 적합하도록 본 발명의 구동 조립체의 최적화를 가능하게 한다. 본 발명의 구동 조립체가 플로트 부분을 가지는 에너지 포획 부재를 사용하여 파랑 에너지를 포획하는데 사용되는 실시예에서, 작동 부재의 작동 길이는 바람직하게 다양한 바다 조건에 적합하기 위해 조정 부재에 의해 조정될 수 있다.
구동 조립체는 바람직하게 반응 부재 상에 장착되도록 배열되며, 상기 반응 부재는 구동 조립체를 위한 플랫폼을 제공하도록 배열된다. 구동 조립체가 반응 부재 상에 장착되도록 배치되는 실시예에서, 에너지 저장 부재 및 상기 에너지 변환기는 바람직하게 상기 반응 부재와 에너지 전달 부재 사이에 장착된다.
가장 바람직한 실시예에서, 본 발명의 구동 조립체는 구동 조립체를 위한 플랫폼으로서 작용하는 반응 부재 상에 장착되고, 선택적으로 구동 조립체의 기능에 기여하는 추가 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 반응 부재는 선택적으로 구동 조립체를 위한 플로팅 플랫폼을 제공하는 플로트 부분을 포함할 수 있다. 구동 조립체가 파랑 에너지를 포획하도록 사용되는 가장 바람직한 실시예에서, 플로트 반응 부재는 계류 라인을 사용하여 해저로부터 사전 결정된 거리에서 선택적으로 현수될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 반응 부재 상에서의 플로트 부분의 사용은 파랑 에너지를 포획하는 목적을 위해 사용될 때 구동 조립체에 안정성을 제공할 수 있다.
에너지 저장 부재는 바람직하게 스프링; 기계적으로 또는 전기적으로 편향되는 액튜에이터; 탄성 부재; 압축성 부재; 자성 부재의 범위로부터 선택되는 적어도 하나를 포함한다.
에너지 저장 부재 및/또는 편향 부재는 바람직하게 에너지 전달 부재를 제1 스트로크 위치로 편향시키고 이와 같이 상기 에너지 변환기의 연속 구동을 가능하게 하기 위해 스프링을 포함한다. 특정 실시예에서, 에너지 저장 부재 및/또는 편향 부재는 또한 플로트에서의 부력이 에너지 저장 부재 및/또는 편향 부재에 충돌하는 정도에 의해 한정되는 작업 스트로크의 중립 위치를 바람직하게 한정한다(즉, 에너지 포획 부재를 이동시키는 파도 유도 힘이 없을 때). 그러므로, 작업 스트로크는 중립 위치에 대해 양 또는 음일 수 있다. 에너지 저장 부재가 에너지 저장 재료 또는 디바이스를 포함할 수 있는 다른 실시예들이 고려될 것이다.
특정 실시예에서, 에너지 전달 부재는 바람직하게 작동 부재에 의한 작동의 결과로서 축을 중심으로 회전하도록 배열된 회전부를 포함한다. 특정 실시예에서, 에너지 전달 부재는 바람직하게 작동 부재에 의한 작동의 결과로서 직교 평면을 따라서 왕복 운동으로 이동하도록 배열된 가동 풀리를 포함하며, 상기 왕복 운동의 범위는 작업 스트로크를 한정한다.
에너지 전달 부재가 가동 풀리를 포함하는 실시예에서, 작동 부재는 직교 평면상에서 풀리를 제1 스트로크 위치로부터 제2 스트로크 위치로 이동시키는 역할을한다. 편향 부재는 바람직하게 제2 스트로크 위치를 향해 풀리를 편향시킬 수 있다. 가장 바람직하게, 풀리는 작동 부재가 바람직하게 그 주위로 연장되는 회전부를 포함한다.
에너지 전달 부재는 바람직하게 작동 부재의 일부를 보관하도록 배열된다. 보관된 작동 부재의 길이는 바람직하게 에너지 전달 부재가 작업 스트로크를 통해 이동함에 따라서 변하여, 에너지 포획 부재가 파도와 함께 이동하는 것을 가능하게 한다. 이러한 실시예에서, 작동 부분은 에너지 전달 부재 주위로 또는 내에서 연장되도록 배열된다.
에너지 전달 부재가 가동 풀리를 포함하고 구동 조립체가 조정 부재를 포함하는 실시예에서, 조정 부재는 바람직하게 에너지 전달 부재와 반응 부재 사이에 위치된 윈치를 포함하며, 윈치는 작동 부재의 일부를 윈치 상으로 감는(spooling) 것에 의해 작동 부재를 종결시키고 이를 위한 보관소를 제공한다. 그러므로, 구동 조립체의 에너지 발생 기능은 작동 부재의 길이를 조정하는 기능과 동시에 그리고 관계없이 작동할 수 있다.
특정 실시예에서, 구동 조립체는 바람직하게 작동 부재에 결합된 복수의 에너지 전달 부재를 포함하고, 작동 부재에 의한 에너지 전달 부재의 이동은 축을 중심으로 한 회전을 포함한다. 작동 부재에 결합된 복수의 에너지 전달 부재를 포함하고 작동 부재에 의한 에너지 전달 부재의 이동은 축을 중심으로 한 회전을 포함하는 실시예에서, 복수의 에너지 전달 부재의 회전은 바람직하게 특정 실시예에서 차동 기어를 통한 회전으로 조정되도록 배열된다. 에너지 전달 부재의 회전이 차동 기어에 의해 조정되는 특정 실시예에서, 차동 기어는 바람직하게 에너지 전달 부재에 결합된 제1 선 기어, 에너지 전달 부재에 결합된 제2 선 기어, 및 제1 및 제2 선 기어에 결합되고 모터에 의해 구동되거나 록킹되도록 배열된 링 기어를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 에너지 전달 부재는 작동 부재의 일부를 위한 스풀 보관소를 제공할 수 있는 2개의 드럼의 형태를 취한다. 2개의 드럼은 바람직하게 차동 기어를 사용하여 서로 결합되어, 작동 부재에 의해 유도된 움직임에 따라, 다른 드럼에 대한 드럼 중 하나의 교대 회전 속도를 허용한다. 작동 부재에 의한 드럼 중 하나 이상의 감기 및 풀기는 바람직하게 적어도 하나의 드럼의 회전을 유발하고, 이는 차례로 차동 기어의 작동을 통해 다른 드럼의 회전을 유발한다. 바람직하게 차동 장치의 링 기어는 모터에 결합된 구동 기어에 의해 구동되거나 록킹될 수 있다. 구동 기어의 존재는 바람직하게 작업 스트로크와 관계없이 작동 부재의 작동 길이의 조정을 허용하고, 그러므로, 모터와 구동 기어는 바람직하게 조정 부재로서 작용한다.
특정 실시예에서, 에너지 전달 부재는 레버 아암을 포함한다. 레버 아암의 형태를 취하는 에너지 전달 부재를 포함하는 실시예에서, 에너지 전달 부재는 바람직하게 힌지 조인트에서 반응 부재에 결합되어, 선회 지점을 형성한다. 상기 실시예에서, 레버 작동은 선회 지점을 중심으로 하는 레버 아암의 선회를 구성하고, 작동 부재에 의한 에너지 전달 부재의 이동에 의해 유발된다. 이러한 실시예에서 선회 지점을 중심으로 하는 에너지 전달 부재의 선회는 상기 에너지 변환기를 구동시키도록 사용된다.
에너지 전달 부재가 레버 아암의 형태를 취하는 실시예에서, 작동 부재의 길이의 조정은 바람직하게 레버 아암 상에 조정 부재를 위치시키는 것에 의해 제공될 수 있다. 보다 바람직하게, 조정 부재는 레버 아암에 장착된 윈치이며, 윈치는 작동 부재를 종결시키고, 작동 부재의 일부를 윈치 상으로 감는 것에 의해 작동 부재를 위한 보관소를 제공한다.
에너지 전달 부재의 이동은 바람직하게 다음의 범위로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다:
- 축을 중심으로 하는 회전;
- 축을 따르는 왕복 직교 운동;
- 선회 지점을 중심으로 하는 선회;
- 작동 부재의 이동의 결과로서의 연장.
에너지 전달 부재가 풀리를 포함하는 실시예에서, 작동 부재에 의한 에너지 전달 부재의 이동은 바람직하게 축을 따르는 왕복 직교 운동을 포함한다. 에너지 전달 부재가 하나 이상의 드럼을 포함하는 실시예에서, 작동 부재에 의한 에너지 전달 부재의 이동은 바람직하게 축을 중심으로 한 회전을 포함한다. 에너지 전달 부재가 레버 아암을 포함하는 실시예에서, 작동 부재에 의한 에너지 전달 부재의 이동은 바람직하게 작동 부재의 이동 및/또는 선회 지점을 중심으로 하는 선회의 결과로서 연장을 포함한다.
상기 에너지 변환기는 바람직하게 회전 발전기; 선형 발전기; 유압 펌프의 범위로부터 선택된 것을 포함한다.
특정 실시예는 이제 단지 예로서, 그리고 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 파력 발전기에 부착된 본 발명에 따른 구동 조립체의 제1 실시예의 사시도;
도 2는 최소 작업 스트로크 길이에서, 파력 발전기(도시되지 않음)에 부착된 도 1의 구동 조립체의 평면도;
도 3은 최대 작업 스트로크 길이에서, 파력 발전기(도시되지 않음)에 부착된 도 1 및 도 2의 구동 조립체의 평면도;
도 4는 파력 발전기에 부착된 본 발명에 따른 구동 조립체의 제2 실시예의 사시도;
도 5는 파력 발전기(도시되지 않음)에 부착된 도 4의 구동 조립체의 평면도;
도 6은 도 4 및 도 5의 구동 조립체의 에너지 전달 부재의 확대도; 및
도 7은 파력 발전기에 부착된 본 발명에 따른 구동 조립체의 제3 실시예의 사시도.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 구동 조립체는 파력 발전기 내에 포함된 것으로 도시되어 있다. 본 발명의 구동 조립체의 제1 실시예를 포함하는 파력 발전기는 구동 조립체를 위한 플랫폼을 형성하는 반응 부재(1), 및 플로트 형태를 취하는 에너지 포획 부재(2)를 포함한다. 이 실시예에서, 반응 부재(1)는 또한 에너지 변환기(9)의 형태를 하는, 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 수단을 위한 플랫폼을 제공한다. 가요성 로프의 형태를 취하는 작동 부재(3)들은 에너지 포획 부재(2)와 가동 풀리 형태를 취하는 에너지 전달 부재(5)들 사이의 거리를 한정한다. 에너지 전달 부재(5)들은, 스프링의 형태를 취하는 편향 부재(8)를 포함하고 에너지 변환기(9)를 구동시키도록 추가로 배열된 에너지 저장 부재들에 결합된다. 작동 부재(3)들은 에너지 전달 부재(5)의 상류에 있는 제1 고정 풀리(4), 에너지 전달 부재의 하류에 있는 제2 고정 풀리(6), 및 윈치의 형태를 취하는 조정 부재(7)와 연통한다. 조정 부재(7)는 작동 부재(3)들의 작동 길이를 조정하도록 배열되며, 작동 길이는 에너지 포획 부재(2)와 에너지 전달 부재(5) 사이의 거리를 한정한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 반응 부재(1) 및 에너지 포획 부재(2)는 각각 양의 부력을 가지며, 수역의 표면 아래에 침지되어 홀딩된다. 대안적인 실시예(도시되지 않음)에서, 반응 부재 및 에너지 포획 부재는 양, 음 또는 중성 부력 구성, 또는 이들의 임의의 조합을 가질 수 있다.
도 2 및 도 3은 작업 스트로크(S)의 원위 단부 지점들을 한정하는, 제1 스트로크 위치(S1) 및 제2 스트로크 위치(S2)를 포함하는, 도 1의 구동 조립체의 평면도를 도시한다. 에너지 전달 부재(5)는 에너지 포획 부재(2)의 이동의 결과로서 작동 부재(3)의 이동에 따라서 제1 스트로크 위치(S1)로부터 제2 스트로크 위치(S2)로 이동하도록 배열된다. 제1 스트로크 위치(S1)로부터 제2 스트로크 위치(S2)로의 에너지 전달 부재(5)의 이동은 에너지 변환기(9)를 구동시키도록 사용되는 작업 스트로크(S)를 구성한다. 편향 부재(8)는 제2 스트로크 위치(S2)로부터 제1 스트로크 위치(S1)를 향해 에너지 전달 부재(5)를 편향시키도록 작용하며, 이러한 왕복 운동은 에너지 변환기(9)를 더 구동시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방식으로 축을 따르는 에너지 전달 부재(5)의 왕복 직교 운동은 에너지 변환기(9)를 구동시키도록 사용된다.
파력 발전기가 전개되었지만 파도가 에너지 포획 부재(2)에 작용하지 않을 때, 편향 부재(8)는 에너지 포획 부재(2)로부터의 부력에 의해 부분적으로 연장되어, 에너지 전달 부재(5)를 작업 스트로크(S)에서 중간, 또는 중립 위치에 위치시킬 것이다.
사용시에, 파도가 침지된 파력 발전기를 지나 에너지 포획 부재(2)를 이동시킴에 따라서, 에너지 포획 부재(2)와 반응 부재(1) 사이에서 변하는 거리는 구동 조립체의 작업 스트로크(S)에 의해 흡수된다. 작업 스트로크(S)는 도 2 및 도 3에 상세하게 도시되어 있으며, 도 2에서의 실시예에는 제1 스트로크 위치(S1)에서의 에너지 전달 부재(5)를 설명하고, 도 3에서의 실시예는 제2 스트로크 위치(S2)에서의 에너지 전달 부재(5)를 설명한다.
에너지는 편향 부재(8)를 포함하는 에너지 저장 부재에 의해 일시적으로(파동별로) 저장되고, 잉여 에너지는 에너지 변환기(9)에 의해 보다 유용한 에너지로 변환된다. 에너지 변환기(9)는 에너지를 변환하고 시스템에 감쇠력을 가하는 다양한 디바이스일 수 있으며, 예는 유압 펌프 또는 선형 발전기이다. 대안적으로, 본 발명에 따른 구동 조립체는 회전 발전기를 회전시키는데 적합할 수 있다.
에너지 포획 부재(2)와 반응 부재(1) 사이의 전체 거리는 작동 부재를 조정 부재(7)에 감거나 또는 푸는 것에 의해 작동 부재(3)의 작동 길이를 조정하는 것에 의해 조정된다. 각각의 조정 부재(7)는 각각의 조정 부재(7)에 독립적으로 감길 수 있으며, 그러므로, 작동 부재(3)의 각각의 작동 길이는 물에서 에너지 포획 부재(2)의 이동에 따라서 독립적으로 변경될 수 있다. 활발한 해상 상태에서, 에너지 포획 부재(2)의 이동은 보다 빈번하고 더욱 두드러질 것으로 예상된다. 작동 부재(3)의 독립적인 조정성은 에너지 포획 부재(2)의 이러한 가변적인 이동을 수용한다.
작업 스트로크(S)를 제공하는 메커니즘과, 각각의 작동 부재(3)의 작동 길이를 조정하기 위한 독립적인 메커니즘의 조합은 유용한 에너지를 제공하도록 에너지 포획 부재(2)와 에너지 전달 부재(5) 사이의 거리의 변화 및 동시에 에너지 변환을 허용한다.
도 4 내지 도 6에 도시된 본 발명의 제2 실시예에서, 작동 부재(3)의 작동 길이는 에너지 포획 부재(2)와 이 때, 제1 드럼(10), 차동 기어(11) 및 제2 드럼(12)의 형태를 취하는 에너지 전달 부재들 사이의 거리를 한정한다. 도 4 내지 도 6에 도시된 실시예에서, 편향 부재(8)를 포함하는 에너지 저장 부재는 작동 부재(3)가 위치를 이동시키도록 배열된다.
제1 드럼(10)은, 시스템으로부터 잉여 에너지를 제거하고 파랑 에너지를 보다 유용한 에너지로 변환하는 회전 발전기의 형태를 취하는 에너지 변환기(13)에 결합된다. 제1 드럼(10) 및 제2 드럼(12)은 시스템의 작업 스트로크(S)를 적어도 수용할 수 있는 작동 부재(3)의 보관을 위한 능력을 포함한다. 도 4의 실시예에서, 파도 사이클(wave cycle) 전체에 걸쳐서, 에너지 포획 부재(2)는 물에서 이동하여, 작동 부재(3)의 일부가 각각의 제1 및 제2 드럼(10, 12)에서 감기고 풀리게 한다.
이전 실시예에서와 같이, 도 4의 실시예에서, 스프링 편향 부재(8)를 작업 스트로크(S)에 있는 중간 위치로 연장시키는데 필요한 힘은 에너지 포획 부재(2)로부터의 부력과 동일하다. 그러므로, 구동 조립체는 항상 전체 시스템에서의 기본적인 힘 균형에 기초하는 이러한 중간 스트로크 위치 주위에서 작업 스트로크를 자동으로 집중시키는 경향이 있을 것이다.
도 4의 실시예에서, 작동 부재의 길이의 조정은 제1 드럼(10)과 제2 드럼(12) 사이에 상이한 양의 회전을 유발하거나 허용하는 것에 의해 달성된다. 제2 드럼(12)의 위치가 항상 전체 시스템에서 기본적인 힘 균형으로 인하여 중간 스트로크 위치를 향하려 하기 때문에, 제1 드럼(10)과 제2 드럼(12) 사이의 임의의 차동 회전은 궁극적으로 제2 드럼(12)의 회전 위치를 변화시킬 것이다. 결과적으로, 작동 부재(3)는 제1 드럼(10)에 다소 감길 것이며, 에너지 포획 부재(2)와 반응 부재(1) 사이의 거리가 조정될 것이다. 그러므로, 제1 드럼(10)은 에너지 포획 부재(2)와 반응 부재(1) 사이의 거리(뿐만 아니라 작업 스트로크(S))에서 원하는 조정 범위를 제공하는데 필요한 작동 부재(3)의 길이를 수용하는데 충분한 추가 보관 능력을 포함한다.
도 4의 실시예에서, 제1 드럼(10)과 제2 드럼(12) 사이의 차동 회전 속도를 제공하는 바람직한 방법은 제1 드럼(10)과 제2 드럼(12)을 차동 기어(11)와 결합하는 것이다. 그러므로, 제1 드럼(10) 상에서 작동 부재(3)의 보관, 및 스프링 편향 부재(8)의 드라이버(제2 드럼(12))와 다른 속도로 제1 드럼을 회전시키는 능력의 조합은 필요에 따라 작동 부재(3)의 길이를 변경할 수 있는 조정 부재를 구동 조립체에 제공한다. 또한, 이러한 배열은 작동 부재(3)의 길이의 조정이 구동 조립체의 정상 작동(즉, 에너지 발전의 중단없이)의 어느 방향으로 동시에 수행되는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 사용하기에 적합한 차동 기어(11)의 예가 도 6에 상세히 도시되어 있다. 도 4 내지 도 6의 실시예의 차동 기어는 각각 제1 및 제2 유성 기어(17a, 17b)에 각각 결합된 제1 선 기어(16a)(제1 드럼에 결합된) 및 제2 선 기어(16b)(제2 드럼에 결합된)를 포함한다. 도 4 내지도 6에 도시된 실시예의 차동 기어(11)는 모터(14)에 의해 구동되도록 배열된 링 기어(15) 및 구동 기어(18)를 추가로 포함한다. 모터(14)는 구동 기어(18)의 이동에 의해 차동 장치(11)의 링 기어(15)를 구동시키거나 록킹될 수 있다. 정상 작동시에, 모터(14)는 록킹되고, 링 기어(15)는 회전될 수 없으며, 그러므로, 제1 선 기어(16a)(제1 드럼(10)에 결합된)와 제2 선 기어(16b)(제2 드럼(12)에 결합된)는 동일한 양만큼, 그러나 유성 기어(17a, 17b)의 회전으로 인하여 반대 방향으로 회전한다. 제1 선 기어(16a)(제1 드럼에 결합된)의 회전은 제2 선 기어(16b)(제2 드럼에 결합된)를 반대 방향으로 회전시켜, 작동 부재가 제2 드럼(12)에 감기거나 풀리게 하고, 작동 부재는 이에 의존하여 제2 드럼(12) 상에 공급된다. 제1 드럼(10)으로부터 작동 부재의 풀림, 결과적으로 차동 기어(11)의 작용으로 인한 제2 드럼(12) 상으로의 감김은 에너지 변환기(13)를 구동시키도록 사용되는, 제1 스트로크 위치로부터 제2 스트로크 위치로의 에너지 전달 수단의 이동을 유발한다. 편향 부재(8)는 제2 드럼(12)으로부터 및 제1 드럼(10)으로부터 작동 부재(3)의 풀림을 이동시키도록 배열되고, 그러므로 제1 드럼(10), 차동 기어(11), 및 제2 드럼(12)을 포함하는 에너지 전달 부재를, 제2 스트로크 위치로부터 제1 스트로크 위치로 편향시키도록 작용한다. 이 실시예에서, 에너지 전달 부재의 이동은 축을 중심으로 한 회전을 통해 일어난다.
모터(14)가 활성화될 때, 모터는 구동 기어(18)를 회전시키며, 이는 결과적으로 링 기어(15)를 회전시켜, 제1 및 제2 드럼(10, 12)의 차동 회전으로 유도한다. 이러한 것은 작동 부재(3)의 추가 부분을 제1 드럼(10) 상에 또는 이로부터 감거나 풀고, 이에 의해 작동 부재(3)의 작동 길이, 그러므로 에너지 포획 부재(2)와 에너지 전달 부재 사이의 거리를 조정하는 효과(시스템에서의 운동 제약으로 인해)를 가진다. 이러한 방식으로, 모터(14)는 도시된 실시예에서 조정 부재로서 작용한다. 그러므로, 에너지 전달 부재의 제1 드럼(10)은 작동 부재(3) 보관을 위한 능력을 포함하여야만 하며, 상기 능력은 작업 스트로크와, 에너지 포획 부재(2)와 제1 드럼(10), 차동 기어(11), 및 제2 드럼(12)을 포함하는 에너지 전달 부재 사이의 거리 조정을 위한 바람직한 능력을 모두 포함한다.
제1 드럼(10)과 제2 드럼(12) 사이에 모터 구동식 또는 록킹식 차동 장치(11)의 준비는, 작동 부재(3)의 작동 길이가 작업 스트로크와 관계없이 조정될 수 있고, 동시에 에너지 생성 및 에너지 포획 부재(2)와 에너지 전달 부재(5) 사이의 거리 변경을 동시에 가능하게 한다는 것을 의미한다.
본 발명의 이해는 다음의 설명에 의해 추가로 제공될 수 있다.
도 4 내지 도 6에 도시된 본 발명의 제2 실시예에서, 로프(3)의 형태를 취하는 작동 부재의 작동 길이는 플로트(2)의 형태를 취하는 에너지 포획 부재와 에너지 전달 부재 사이의 거리를 한정하며, 에너지 전달 수단은 이 때 시스템으로부터 잉여 에너지를 제거하여 보다 유용한 에너지의 형태로 변환하는 회전 발전기(13)의 형태를 취하는 에너지 변환기에 결합된 제1 드럼(10)의 형태를 취한다.
제1 드럼(10)은 제1 드럼을 한 방향으로 회전 편향시키는 스프링(8)에 결합되며, 스프링은 바람직하게 로프(3)를 단축시키는 방향으로 제1 드럼을 편향시킨다. 도 4 내지 도 6에 도시된 실시예에서, 제1 드럼(10)으로의 스프링(8)의 결합은 구동 조립체의, 작업 스트로크(S)를 적어도 수용할 수 있는 제2 드럼(12) 상에 감기는 다른 로프에 의해 달성된다. 스프링(8)은 대안적인 수단, 예를 들어 회전 레버에 의해 제1 드럼(10)에 회전식으로 결합될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
제1 드럼(10)은 시스템의 작업 스트로크(S)를 적어도 수용할 수 있는 로프(3)의 보관 능력을 포함한다. 그러므로, 도 4의 구동 조립체가 사용중일 때, 파도 사이클 전체에 걸쳐, 플로트(2)는 물에서 이동하여, 로프(3)의 일부가 제1 드럼(10) 상에 감기고 풀리게 하며, 결합된 회전 발전기(13) 및 결합된 스프링(8)을 동시에 구동시킨다(또한 제2 드럼(12)으로의 로프의 감김 및 풀림을 통해).
이전 실시예에서와 같이, 도 4의 실시예에서, 스프링(8)을 작업 스트로크(S)에서의 중간 위치로 연장시키는데 필요한 힘은 플로트(2)로부터의 부력과 동일하다. 그러므로, 구동 조립체는 항상 전체 시스템에서 기본적인 힘 균형에 기초하여 이러한 중간 스트로크 위치 주위에 작업 스트로크를 자동으로 집중시키려 할 것이다.
도 4의 실시예에서 로프의 길이의 조정은 제1 드럼(10)과 제2 드럼(12) 사이에서 회전의 상이한 양을 유발하거나 허용하는 것에 의해 달성된다. 제2 드럼(12)의 위치가 항상 전체 시스템에서 기본적인 힘 균형으로 인해 중간 스트로크 위치를 향하려 할 것이기 때문에, 제1 드럼(10)과 제2 드럼(12) 사이의 임의의 차동 회전은 궁극적으로 제2 드럼(12)의 회전 위치로의 변화를 초래할 것이다. 결과적으로, 로프(3)의 다소가 제1 드럼 상에 감길 것이며, 플로트(2)와 제1 드럼(10) 사이의 거리는 조정될 것이다. 그러므로, 제1 드럼(10)은 플로트(2)와 제1 드럼(10) 사이의 거리(뿐만 아니라 작업 스트로크(S))에서 원하는 범위의 조정을 제공하는데 필요한 로프(3)의 길이를 수용하기에 충분한 추가 보관 능력을 포함한다.
도 4의 실시예에서, 제1 드럼(10)과 제2 드럼(12) 사이에 차동 회전 속도를 제공하는 바람직한 방법은 제1 드럼(10)과 제2 드럼(12)을 차동 기어(11)와 결합하는 것이다. 그러므로, 제1 드럼(10) 상에서 로프(3)의 보관, 및 스프링(8)의 드라이버(제2 드럼(12))와 다른 속도로 제1 드럼을 회전시키는 능력의 조합은 필요에 따라 로프(3)의 길이를 변경할 수 있는 조정 수단을 구동 조립체에 제공한다. 또한, 이러한 배열은 로프(3)의 길이의 조정이 구동 조립체의 정상 작동(즉, 에너지 발전의 중단없이)의 어느 방향으로 동시에 수행되는 것을 가능하게 한다.
본 발명에서 사용하는데 적합한 차동 기어(11)의 예가 도 6에 상세히 도시되어 있다. 도 4 내지 도 6의 실시예의 차동 기어는 각각 제1 및 제2 유성 기어(17a, 17b)에 각각 결합된 제1 선 기어(16a)(제1 드럼에 결합된) 및 제2 선 기어(16b)(제2 드럼에 결합된)를 각각 포함한다. 차동 기어(11)는 모터(14)에 의해 구동되도록 배열된 링 기어(15) 및 구동 기어(18)를 더 포함한다. 모터(14)는 구동 기어(18)의 이동에 의해 차동 장치(11)의 링 기어(15)를 구동시키거나 록킹시킬 수 있다. 정상 작동시에, 모터(14)는 록킹되고 링 기어(15)가 회전될 수 없으며, 그러므로, 제1 선 기어(16a)(제1 드럼(10)에 결합된) 및 제2 선 기어(16b)(제2 드럼(12)에 결합된)는 동일한 양만큼, 그러나 유성 기어(17a, 17b)의 회전으로 인해 반대 방향으로 회전한다. 제1 선 기어(16a)(제1 드럼에 결합된)의 회전은 제2 선 기어(16b)(제2 드럼에 결합된)를 반대 방향으로 회전시켜, 로프가 제2 드럼(12)에 감기거나 풀리게 하고, 이러한 방식에 의존하여, 로프는 제2 드럼(12) 상으로 공급된다. 모터(14)가 활성화될 때, 모터는 구동 기어(18)를 회전시키며, 이는 결과적으로 링 기어(15)를 회전시켜, 제1 및 제2 드럼(10, 12)의 차동 회전으로 유도한다.
도 7은 에너지 전달 부재가 레버 아암(20)을 포함하고, 작동 부재(3)들이 에너지 전달 부재의 레버 아암(20) 상에 배치된 윈치의 형태를 취하는 조정 부재(19)를 통해 에너지 포획 부재(2)와 에너지 전달 부재 사이의 거리를 한정하는 본 발명의 제3 실시예를 도시한다. 에너지 전달 부재의 레버 아암(20)은 한쪽 단부에서 힌지 조인트(21)에 있는 반응 부재(1)에 결합된다.
힌지된 조인트의 원위에 있고 작동 부재(3)에 근접한 레버 아암(20)의 단부에, 도시된 실시예에서 반응 부재(1)에 고정되는 편향 부재(8)를 포함하는 에너지 저장 부재가 위치된다. 편향 부재(8)와 동일한 레버 아암(20)의 단부에, 잉여 에너지가 포획되어 보다 유용한 형태의 에너지로 변환될 수 있게 하는 에너지 변환기(9)가 연결된다(에너지 변환기(9)는 이전에 설명된 바와 같은 다수의 에너지 형태를 취할 수 있다).
파도에 의해 유발된 에너지 포획 부재(2)의 이동을 수용하는 작업 스트로크는 레버 아암(20)의 힌지에 의해 제공된다. 에너지 포획 부재(2)와 에너지 전달 부재(5) 사이의 거리는 각각의 조정 부재(19)에 의해 독립적으로 그리고 동시에 조정될 수 있다.
전술한 실시예들은 단지 예로서 제공되며, 첨부된 청구범위에 한정된 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 이에 대한 다양한 변형이 만들어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 전술한 실시예들은 구체적으로 파랑 에너지를 지칭하지만, 본 발명이 둑 또는 댐과 조합될 수 있는 풍력 또는 대안적으로 수력을 이용하고 변환하는데 사용되는 실시예가 고려될 수 있다.

Claims (23)

  1. 파랑 에너지를 에너지 변환기로 전달하도록 배열된 구동 조립체로서,
    작동 길이를 가지는 작동 부재;
    에너지 변환기에 결합되도록 배열되고 상기 작동 부재로부터 상기 에너지 변환기로 에너지를 전달하도록 배열된 이동 가능한 에너지 전달 부재;
    상기 작동 부재, 및 상기 에너지 전달 부재 중 적어도 하나에 결합된 편향 부재를 포함하는 에너지 저장 부재로서, 상기 작동 부재 또는 상기 에너지 전달 부재가 위치를 이동시키도록 배열된 상기 에너지 저장 부재를 포함하고;
    상기 작동 부재는 상기 에너지 전달 부재를 제1 스트로크 위치로부터 제2 스트로크 위치로 이동시키도록 배열되고;
    상기 제1 스트로크 위치 및 상기 제2 스트로크 위치는 작업 스트로크의 원위 단부 지점들을 한정하고; 상기 작업 스트로크는 상기 에너지 변환기를 구동시키도록 배열되는, 구동 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 작동 부재는 가요성 로프를 포함하는, 구동 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동 조립체는 상기 작동 부재에 결합된 에너지 포획 부재를 추가로 포함하고, 파랑 에너지를 상기 작동 부재로 전달하게 되는, 구동 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 상기 작동 부재의 작동 길이는 상기 에너지 포획 부재와 상기 에너지 전달 부재 사이의 거리를 한정하는, 구동 조립체.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 에너지 포획 부재는 부양성 부분을 포함하는, 구동 조립체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 조립체는 상기 작동 부재의 작동 길이를 조정하기 위한 조정 부재를 추가로 포함하는, 구동 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 조정 부재에 의한 상기 작동 길이의 조정은 상기 작업 스트로크와 무관한, 구동 조립체.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 작동 부재의 작동 길이는 상기 작업 스트로크의 작동과 동시에 상기 조정 부재에 의해 조정될 수 있는, 구동 조립체.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 조립체는 2개 이상의 작동 부재를 포함하고, 상기 2개 이상의 작동 부재의 작동 길이는 상기 조정 부재에 의해 독립적으로 조정될 수 있는, 구동 조립체.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조정 부재는 상기 작동 부재의 일부를 보관하도록 배열된 윈치(winch)를 포함하는, 구동 조립체.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 조립체는 반응 부재 상에 장착되도록 배열되며, 상기 반응 부재는 상기 구동 조립체를 위한 플랫폼을 제공하도록 배열되는, 구동 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 에너지 저장 부재 및 상기 에너지 변환기는 상기 반응 부재와 상기 에너지 전달 부재 사이에 장착되는, 구동 조립체.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 저장 부재는 스프링; 기계적으로 또는 전기적으로 편향되는 액튜에이터; 탄성 부재; 압축성 부재; 자성 부재로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 구동 조립체.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 전달 부재는 상기 작동 부재에 의한 작동의 결과로서 축을 중심으로 회전하도록 배열된 회전부를 포함하는, 구동 조립체.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 전달 부재는 상기 작동 부재에 의한 작동의 결과로서 직교 평면을 따라서 왕복 운동으로 이동하도록 배열된 가동 풀리를 포함하며, 상기 왕복 운동의 범위는 작업 스트로크를 한정하는, 구동 조립체.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 전달 부재는 상기 작동 부재의 일부를 보관하도록 배열되는, 구동 조립체.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 조립체는 상기 작동 부재에 결합된 복수의 에너지 전달 부재를 포함하고, 상기 작동 부재에 의한 상기 에너지 전달 부재의 이동은 축을 중심으로 한 회전을 포함하는, 구동 조립체.
  18. 제18항에 있어서, 상기 복수의 에너지 전달 부재의 회전은 조정되도록 배열되는, 구동 조립체.
  19. 제19항에 있어서, 상기 복수의 에너지 전달 부재의 회전은 차동 기어에 의해 조정되도록 배열되는, 구동 조립체.
  20. 제20항에 있어서, 상기 차동 기어는 상기 에너지 전달 부재에 결합된 제1 선 기어, 상기 에너지 전달 부재에 결합된 제2 선 기어, 및 상기 제1 및 제2 선 기어에 결합되고 모터에 의해 구동되거나 록킹되도록 배열된 링 기어를 포함하는, 구동 조립체.
  21. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 전달 부재는 레버 아암을 포함하는, 구동 조립체.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 전달 부재의 이동은 다음의 범위:
    - 축을 중심으로 하는 회전;
    - 축을 따르는 왕복 직교 운동;
    - 선회 지점을 중심으로 하는 선회;
    - 상기 작동 부재의 이동의 결과로서의 연장으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 구동 조립체.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 변환기는 다음의 범위: 회전 발전기; 선형 발전기; 유압 펌프로부터 선택된 것을 포함하는, 구동 조립체.
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