WO2015119401A1 - 다원통형 발전장치 - Google Patents

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WO2015119401A1
WO2015119401A1 PCT/KR2015/001048 KR2015001048W WO2015119401A1 WO 2015119401 A1 WO2015119401 A1 WO 2015119401A1 KR 2015001048 W KR2015001048 W KR 2015001048W WO 2015119401 A1 WO2015119401 A1 WO 2015119401A1
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buoyancy
adjacent
connection
shaft
cylinder
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PCT/KR2015/001048
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English (en)
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이경녕
이무송
Original Assignee
이경녕
이무송
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    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
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    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/062—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction
    • F03B17/063—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially at right angle to flow direction the flow engaging parts having no movement relative to the rotor during its rotation
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    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
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    • F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a multi-cylinder type power generation apparatus capable of collecting energy from waves, rivers, and tides and converting it into mechanical energy or electrical energy through an interlocking configuration of a plurality of cylindrical buoyancy vessel connection structures and an energy converter reciprocating the rod.
  • it has a plurality of buoyancy vessels connected in series with the central axis in the longitudinal direction, and transmits external energy contained in waves, rivers or currents acting on the buoyancy vessels through the sliding plate portion to the energy conversion unit.
  • a sliding plate portion including a sliding plate in contact with the rod end portion of the energy conversion unit, the rod end portion of the rod is a sliding movement as a pair of adjacent buoyancy vessel relative rotation energy conversion, such as high efficiency power generation
  • This relates to the configuration of possible devices.
  • natural energy contained in waves, rivers, and algae is a clean alternative energy without causing pollution while not causing pollution.
  • the amount of natural energy is not easy to convert to available energy because the amount or direction is disordered.
  • the disordered natural energy can be analyzed by the kinetic energy represented by the combination of six degrees of freedom motion, that is, the translational movement in the three-axis direction and the rotational motion in the three-axis direction, and the magnitude and direction of the natural energy change over time. Therefore, if it is possible to collect the variable kinetic energy of the six degrees of freedom to use as available energy, such as mechanical energy or electrical energy, it would be an ideal energy converter.
  • This rotational movement switching structure uses a mechanical method such as a gear module including a rack and pinion, or allows external force to be transmitted to the piston rod of the piston-cylinder, so that the working fluid discharged or introduced to the turbine or the hydraulic motor is applied. Hydraulic method for transmitting and generating rotation can be used.
  • the linear generator, gear module, and piston-cylinder structure have a simple structure and are easy to implement, have a rigid exoskeleton, and have an advantage of easily interlocking with other mechanical elements.
  • European Patent Application No. EP02501927A2 discloses an invention of an apparatus for extracting power from waves (APARATUS FOR EXRACTING POWER FROM WAVES).
  • the present invention is configured to interlock a hydraulic motor, a piston rod, a cylinder, and a buoyancy body to form a multi-joint body in a row as a whole, and operate according to a wave shape change. It is a technology for generating wave power.
  • the articulated wave power generator in the form of a sea snake has an advantage of enabling efficient energy collection by performing a relative rotation (break) movement in the up, down, left, and right directions in accordance with the shape of the rolling wave.
  • Apparatus 10 for extracting power from such conventional waves comprises two or more floating body members 12A-E, with floating body members 12A-E being the first and second ones. It is provided with at least two floating body members which are interconnected by at least a coupler 14 which permits relative rotational movement between the body members around the non-parallel axis of rotation.
  • the floating body member has at least one power extraction component 16 having a first end connected to the first body member 12A and a second end connected to the second body member 12B to extract power, The component resists relative rotation (break) between the body members 12A and 12B to extract power from the relative rotation.
  • the present invention devised to solve the problems of the prior art as described above has an object to provide a device for converting the natural force into an available rotational force in an environmentally friendly manner.
  • the wave generator can be used as a wave generator, a strong current generator or a tidal current generator, and there is another purpose to provide a semi-permanent energy converter with less pollution.
  • the object of the present invention is formed in a hollow cylindrical shape having a central axis in the longitudinal direction, a plurality of buoyant vessel portion that can float on water, the energy conversion portion disposed in each of the buoyancy vessel portion and the rod reciprocating And a sliding plate including a sliding plate in contact with an end portion of the rod of the energy conversion unit, and a pair of adjacent buoyancy vessels may be rotated about a central axis of the buoyancy vessel by at least one degree of freedom. It comprises a connecting portion, the end of the rod is achieved by a multi-cylinder generator characterized in that the sliding movement of the pair of adjacent buoyancy vessels relative rotation.
  • the multi-cylindrical power generation device collects natural force, converts it into reciprocating motion, and uses it for direct power generation with a linear generator, or converts the mechanical power into an environmentally friendly power by using a mechanical gear module or a hydraulic actuator. Or there is an effect of providing a device for converting the rotational force.
  • the linearity of the buoyancy vessels formed by the joint structure of more than one degree of freedom, the sliding structure and the mutual rotation can be restored to prepare for the next bending operation to increase the energy collection efficiency, while the wave generator, It can be used as both a strong current generator and a tidal current generator, and it is effective to provide a device capable of semi-permanent energy conversion, which simultaneously presents a solution for the floating garbage, which is the main cause of the pinwheel type algae generator in the river or coastal sea. .
  • FIG. 1 is a view of a conventional segmented wave power generator according to the prior art
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a multi-cylindrical power generation device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the energy changer of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a basic combination according to the type of connecting portion
  • FIG. 9 is a schematic view showing an example of the installation position of the sliding plate
  • FIG. 10 is a schematic view of the buoyancy vessel attached to the wing
  • FIG. 11 is a perspective view showing an embodiment in which the centralized power generation unit is installed.
  • Figure 2 shows a cross-sectional view of a multi-cylindrical power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the multi-cylindrical power generation apparatus includes a buoyancy vessel part 100, an energy conversion unit 200, a connection part 300, a sliding plate part 400, a rotation shaft part 500, and a power generation part
  • a buoyancy vessel part 100 an energy conversion unit 200
  • a connection part 300 a sliding plate part 400
  • a rotation shaft part 500 a power generation part
  • 2A is an embodiment in which the connection part 300 is formed by a ball joint
  • FIG. 2B is an embodiment in which the connection part 300 is formed by a universal joint.
  • the multi-cylindrical power generation device is formed in a hollow cylindrical shape with a central axis 120 in the longitudinal direction, a plurality of buoyancy vessels 100 and buoyancy vessels that can float on water
  • the energy converter 200 is disposed in each of the parts 100 and the rod 220 reciprocates, and the sliding plate 410 is in contact with the end portion 222 of the rod 220 of the energy converter 200.
  • the pair of buoyancy vessels 100 adjacent to the sliding plate portion 400 configured to include a connection portion 300 of one or more degrees of freedom to enable mutual rotation about the center axis line 120 of the buoyancy vessels.
  • the end portion 222 of the rod 220 is configured to slide as the adjacent pair of buoyancy vessels rotate relative to each other.
  • the mutual rotation means both the rotation about the central axis 120 in the longitudinal direction of the buoyancy container part 100 and the bending motion that is not parallel to the central axis line 120 of the buoyancy container part 100.
  • the terms “center rotation” and “break” will be used.
  • the buoyancy base body 110 constituting the buoyancy container 100 preferably has a cylindrical shape with an empty shape inside, the buoyancy base body 110 has both sides of the cover plate 130 and the connecting portion support member 140 ) So that it floats on the water.
  • the buoyancy container unit 100 is a space formed therein can be installed other components, to form a body of buoyancy material, or to attach a separate buoyancy body, forming a closed space filled with air in the interior space It means a tank formed by a method or the like and floating on a liquid such as water.
  • the energy converter 200 of each of the plurality of buoyancy vessels 100 includes a gear module 217 including a piston-cylinder 211 and 212, a linear generator or a rack 218, and a pinion 219. It may be composed of any one or more, a plurality of buoyancy vessel portion 100 is connected in a line.
  • a wing 170 to facilitate the rotation of the force applied from the outside on the outer surface of each of the plurality of buoyancy vessel portion 100 about the central axis 120 of the buoyancy vessel portion 100. It is possible.
  • At least one energy conversion unit 200 is disposed in each of the buoyancy vessels 100, and moves inside or outside the stationary portion 211 and the stationary portion of the energy conversion unit body fixed inside each of the buoyancy vessels 100. It includes an operation unit 212 and a rod 220 for transmitting an external force to the operation unit, the end of the rod 220, the ball tip 230 and the elastic restoring body for restoring the position to facilitate the sliding motion ( 240 is formed.
  • the rod 220 is configured to interlock when the energy conversion unit 200 disposed in each of the adjacent buoyancy vessel unit 100 is installed, and also by varying the capacity of the force of the energy conversion unit 200 to accommodate It is also possible to move sequentially.
  • a plurality of energy conversion unit 200 is installed per one buoyancy vessel unit 100, it is more preferably arranged six.
  • connection part 300 may be a straight connection shaft 320 coinciding with the central axis 120 of the adjacent buoyancy container part 100, or may be a segment type including a hinge, a universal joint, a ball joint, or the like.
  • the hinge axis when one connection axis 310 except for the connection axis 310 coincides with the central axis 120 of the buoyancy vessel part 100, in the case of two or more universal joint or ball joint It is configured to include.
  • connection part 300 When the connection part 300 includes the ball joint 370 as shown in FIG. 2A, the central axis 120 of any one of the adjacent buoyancy container parts 100 is the cover plate 130 or the connection part support member 140.
  • a connection socket lower member 372 and a connection socket upper member 373 are provided at an intersection with any one of the ends.
  • Formation of the ball joint 370 is a partial sphere having a spherical connection portion consisting of a part of the sphere at one end of the other cover plate 130 of the adjacent buoyancy vessel portion 100 or the other of the connection portion support member 140 (371)
  • 372 and the connecting socket upper member 373 may be formed or intersect with one end of the other of the cover plate 130 or the connecting part supporting member 140 facing the other one of the adjacent buoyancy containers 100.
  • connecting socket lower member 372 and a connecting socket upper member 373 therein, and the connecting shaft 320 is formed of a partial sphere 371 connecting shaft 320 provided at both ends thereof with a spherical connecting portion formed as a part of a sphere and adjacent buoyancy force.
  • Container part 100 Each specific connection in the form surrounded by a connecting socket, the lower member 372 and the upper connection socket member (373.
  • the connecting portion 300 is any one of the cover plate 130 or the connecting portion support member 140 is attached and fixed to one inlet of the buoyancy vessel portion 100, the guide hole 150 through which the rod of the energy conversion section passes; It is configured to further include, the sliding plate 410 is coupled and fixed to the other of the connection member supporting member 140 or the cover plate 130 is attached and fixed to the other inlet of the adjacent buoyancy vessel portion 100 facing each other Or a guide hole 150 through which the energy converter rod 220 passes through the other of the connecting member supporting member 140 or the cover plate 130 which is attached and fixed to the opposite inlet of the adjacent buoyancy container part 100.
  • the connecting shaft 320 has a three-segmented structure, but connected to the shaft joint and the disk-shaped sliding plate fixing member at right angles to the central axis of the middle segment of the three segmented connecting shaft 320 420 is fixed and adjacent buoyancy vessel portion 100
  • the sliding plate 410 is coupled to and fixed to both sides of the sliding plate fixing member 420 formed between.
  • the connecting portion 300 is either one of the cover plate 130 or the connecting portion support member 140 is attached and fixed to one inlet of the buoyancy vessel 100, the connecting socket at a position intersecting with the central axis 120 It further comprises a lower member 372 and a connecting socket upper member 373, and further comprises a guide hole 150 through which the energy converter rod 220 passes, the other facing the buoyancy vessel portion 100
  • the connecting socket lower member 372 and the connecting socket upper member 373 are further positioned at a position intersecting the central axis 120 at the other of the connecting member supporting member 140 or the cover plate 130 attached and fixed to the side inlet.
  • a guide hole 150 through which the energy converter rod 220 passes, and the connecting shaft 320 is a connecting portion of the subsphere 371 formed at both ends thereof, and each of the concrete connecting portions is adjacent to the buoyancy container.
  • the connecting portion supporting member 140 facing the cover plate 130 of the portion It is wrapped around the lower socket member 372 and the connecting socket upper member 373 to form a spherical joint, respectively, and between the two spherical connectors is a disk-shaped sliding plate fixing member 420 perpendicular to the axis of the partial spherical connecting shaft
  • the sliding plate 410 may be coupled and fixed to both surfaces of the sliding plate fixing member 420 formed between adjacent buoyancy vessels.
  • connection portion 300 is attached to one of the cover plate 130 or the connection portion support member 140 is fixed and attached to one inlet of the buoyancy vessel portion 100, the concrete connection portion at the position where the center axis 120 meets
  • the connecting shaft 320 is formed and includes a guide hole 150 through which the energy conversion rod 220 passes, and is connected to and fixed to the other inlet of the adjacent buoyancy vessel 100 facing and connected to the support member
  • a connecting shaft 320 including a spherical connector is formed at a position meeting the central axis 120 at the other one of the 140 or the cover plate 130, and the guide hole 150 through which the energy converter rod 220 passes.
  • connection part 300 further includes a connection portion of the partial sphere 371, the connection socket lower member 372, and the connection socket upper member 373, and one end of the connection portion of the partial sphere 371 includes a sliding plate 410. It is formed integrally with one of the cover plate 130 or the connecting portion supporting member 140 of the side of the buoyancy vessel portion 100 including the central axis 120, or is formed separately and coupled and fixed in a non-rotating manner.
  • Part of the spherical connecting shaft is formed of a curved surface that is part of the spherical surface, the connection socket lower member 372 of the connecting portion supporting member 140 or the cover plate 130 of the other buoyancy vessel of the adjacent buoyancy vessel 100
  • the other one is coupled to and fixed to the intersection with the central axis 120 and penetrated in the direction of the buoyancy vessel central axis 120
  • the connection socket upper member 373 and the connection socket lower member 372 is connected to the partial sphere Winding a curved surface that is part of the spherical surface of the member Assembled in a cheap state to form a spherical joint
  • the sliding plate 410 is coupled and fixed to the end of the other end of the sub-sphere connecting shaft exposed to the penetration of the connecting socket lower member 372.
  • connection part 300 when connecting the plurality of buoyancy vessels 100 in a row, the connection part 300 may rotate with respect to one to six connection axes 310, and at least three of the connection axes 310 may be used.
  • the connection parts 300 should not be parallel to each other, and the connection part 300 coincides with one or two center axis 120 of the buoyancy vessel part 100 adjacent to one or two of one to six connection axes 310, respectively. Do it.
  • one connecting axis 310 or always on the same line as one unit of the buoyancy vessel portion 100 or coincides with the central axis 120 of the buoyancy vessel portion 100 adjacent to the plurality of buoyancy vessel portion 100.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the energized conversion unit 200 of the present invention.
  • a cylinder is used as the fixing unit 211 and the piston as the operation unit 212 has been described with reference to FIG. 2.
  • the energy converter 200 is implemented as a linear generator
  • FIG. 3B illustrates the energy converter 200 as the gear module 217 including the rack 218 and the pinion 219.
  • one of the fixing unit 211 and the operation unit 212 includes a coil unit in which a coil is wound, and the other is made of a magnet.
  • the energy conversion unit 200 when the energy conversion unit 200 is the gear module 217, the energy conversion unit 200 includes various types of gears and rotation shafts including the rack 218 and the pinion 219.
  • the gear module 217 including the rack 218 and the pinion 219 Power is generated by the rotation shaft 510 of the gear.
  • the rotation shaft 510 is formed in the center of the rotary actuator 213, in the case of the gear module in the center of any one gear
  • the rotating shaft 510 is formed, and in both cases, the rotating shaft 510 is coupled by the first rotating shaft supporting member 530 and the first rotating shaft supporting bearing 550, and the second rotating shaft supporting member 540 and the second rotating shaft 510.
  • the central axis 520 of the rotation axis is preferably configured to match the central axis 120 of the buoyancy vessel.
  • the rotating shaft 510 transmits a force to the power generator 600 to drive the power generator 600.
  • the rotation shaft 510 may be configured differently according to the configuration of the power generation unit. If the power generation unit 600 is disposed in the individual buoyancy vessel 100 as shown in Figure 2b, the rotation shaft 510 does not need to be connected between the buoyancy vessel 100, but the relatively small power generation unit 600 buoyancy vessel 100 ), And the power generated by the individual power generation units 600 should be drawn out, respectively. In order to overcome such disadvantages, a method of concentrating the force produced by the energy conversion unit 200 of each buoyancy vessel 100 in one large power generation unit 600 may be devised.
  • the energy conversion unit 200 includes one rotation shaft 510 disposed on each of the buoyancy vessel portions 100, and two rotation shafts 510. Or divided into three and coupled by a rotating shaft universal joint 570 capable of transmitting axial rotational force.
  • the connecting shaft center space of the connecting shaft 320, the cover plate 130, the connection axis supporting member 140 is an empty space in which the rotation shaft 510 can enter on the same line as the central axis 120 323 is formed, the end of the rotary shaft 510 located in any one of the cover plate 130 or the connection portion supporting member 140 included in any one of the adjacent buoyancy vessel portion 100, and other buoyancy vessels adjacent to On each of the buoyancy vessels by assembling and fixing the end portions of the rotating shaft 510 of the other buoyancy vessel portion 100 located on the other of the cover plate 130 or the connecting portion supporting member 140 facing each other.
  • connection center point of the rotary shaft universal joint 570 is a ball joint when the connection portion 300 includes a ball joint 370 (370) to coincide with the center point of the sphere connection.
  • the connecting shaft 320 of the connecting portion 300 includes two connecting axes 310 coincident with the central axis 120 of each of the adjacent buoyancy vessels 100, so that the cover plate facing the adjacent buoyancy vessels ( 130 and rotatably coupled to both sides of the connecting member support member 140, the rotating shaft 510 is coupled to the connecting shaft 320, the connecting shaft 320 performs the function of the rotating shaft at the same time the buoyancy container 100 Rotating shafts 510 arranged one by one may be connected in a line.
  • the connecting shaft 320 consisting of two ball joint 370 to form a space at the center point of the two sub-spheres (371) constituting the ball joint (370) one axis to form a universal joint of the rotating shaft connecting shaft
  • Each of them is provided with one end of the rotary shaft 510 to form another axis to form a rotary shaft connecting shaft universal joint, and then combine the two axes coincident with the center point of the partial sphere 371, the outside of the connecting portion 300 Ball joint 370, the inside of the rotating shaft 510 is formed of a universal joint so that the connecting shaft can perform the role of the rotating shaft 510 at the same time.
  • the connecting shaft when both ends of the rotary shaft 510 and the connecting shaft 320 performs the function of the rotary shaft 510 at the same time
  • the shaft plug 580 is preferably inserted into the shaft socket 590 to be assembled.
  • FIG 4 illustrates a configuration example when the piston-cylinder 211-212 is applied to the energy conversion unit 200.
  • the energy conversion unit 200 includes a rotary actuator 213 that rotates by the flow of the working fluid 216, a case 214 that surrounds the rotary actuator 213, and a case 214.
  • a rotary actuator 213 that rotates by the flow of the working fluid 216
  • a case 214 that surrounds the rotary actuator 213, and a case 214.
  • the inner space 211 of the cylinder surrounded by the case 214, the inner wall of the cylinder 211 and the piston 212 head, and the plurality of passages 215 constitute one closed space filled with the working fluid 216, and the cylinder
  • the working fluid 216 which has escaped from the internal space of any one of the 211, enters the internal space of the other of the cylinder 211 after rotating the rotary actuator 213.
  • the rotary actuator 213 can be applied to the configuration, such as the blade of the centrifugal impeller, the rotor of the hydraulic motor, and may also be provided with a rotational force storage device such as a flywheel.
  • Such a closed flow path structure maximizes energy conversion efficiency, and has an advantage of being able to smoothly interwork with an external mechanical device by using an environment-friendly, semi-permanent, low-cost simple structure.
  • receiving the kinetic energy effectively from the mutual rotational movement of the buoyancy vessel portion 100 of the present invention it is possible to easily switch to the rotation of the rotary actuator 213 inside.
  • the inner space of the cylinder 211 is partitioned into a first inner space 211-1 through which the piston rod 220 passes and a second inner space 211-2 through which the piston rod does not pass, by the piston head 212,
  • Each of the buoyancy vessels 100 has two rotary actuators 213 divided into a first rotary actuator 213-1 and a second rotary actuator 213-2, and a cylinder 210.
  • the working fluid exiting from any one of the first internal spaces 211-1 rotates the first rotary actuator 213-1, and then the first internal space 211-1 of the other of the cylinders 211.
  • the working fluid exiting from the second inner space 211-2 of one of the cylinders 211 rotates the second rotary actuator 213-2 and then removes the other one of the cylinders 211.
  • 2 may be configured to enter the internal space (211-2).
  • the working fluid 216 may be configured to reciprocate between two internal spaces existing in one cylinder 211. That is, the case 214, the inner wall of the cylinder 211 and the inner space of the cylinder 211 surrounded by the piston head 212 and the plurality of passages 215 form one closed space filled with the working fluid, and the cylinder ( The inner space of the 211 is divided into two by the piston head 212, the working fluid exited from the inner space of any one of the cylinder 211 is rotated the rotary actuator 213 and the above It can also be configured to enter one of the other interior spaces.
  • the inner space 211 and the plurality of passages of the cylinder surrounded by the inner wall of the cylinder 211 and the piston 212 head form a closed space filled with the working fluid 216 and the cylinder 211.
  • the inner space of) is partitioned into two parts of the first inner space 211-1 and the second inner space 211-2 by the piston 212 head, and the operation exits from the first inner space 211-1.
  • the fluid enters the second internal space 211-2 after rotating the rotary actuator 213.
  • the first and second internal spaces and the first and second internal spaces are configured such that the amount of fluctuations in the inner space of the two cylinders 211 partitioned by the piston head, such as a double rod double-acting cylinder, is the same when the piston 212 moves. It is also possible to form a closed structure freely without the division of the second rotating body. At this time, the cylinder 211 is fixed to the inner surface of the buoyancy container portion 100, one of the piston rod 220 protruding from both sides is in contact with the sliding plate 410 to transmit the external force and the other piston The rod only serves to keep the volume of the two compartments identical while being fixed or unconnected anywhere.
  • connection part 300 is configured by using the connection axis 310 of various methods so as to enable mutual rotation of the adjacent buoyancy container part 100. Is a cross-sectional view.
  • connection axis 310 may not match the center axis line 120 of the buoyancy vessel portion, one or two may be matched. It may be fixed so as to be rotatable in one of the adjacent buoyancy container portion 100, and may be fixed to be rotatable in both sides, as shown in the hinge 380, universal joint 390, ball joint 370 And the like. At this time, it is preferable to use a member such as a bearing for smooth rotation.
  • connection part 300 of FIG. 5A connects a pair of adjacent buoyancy vessels 100 to allow relative rotation of one or more degrees of freedom around the central axis 120 of the buoyancy vessel 100.
  • connection part 300 is coupled to the cover plate 130 coupled to any one of the adjacent buoyancy container parts 100 and the buoyancy container part 100 in which the cover plate 130 is installed to face the buoyancy container part 100 adjacent thereto. Further comprising a connection part support member 140, the connection shaft 320, the connection shaft support bearing 330, the connection shaft fixing member 340, the connection portion 300 of any one of the adjacent buoyancy vessel 100
  • one connecting axis 310 coincides with the central axis 120
  • one end of the connecting shaft 320 includes the other connecting part supporting member 140 or the cover plate 130 of the adjacent buoyancy container part 100.
  • One end of the other is formed integrally or separately formed is rotatably coupled.
  • connection shaft 320 is formed separately, and the connection shaft support bearing ( 330 are respectively coupled to the adjacent buoyancy vessel portion 100 coupled to a position intersecting with the central axis 120 of either or both of the cover plate 130 or the connecting portion support member 140 facing each other. And fixed, the end of the connecting shaft 320 is inserted into the connecting shaft support bearing 330 and is fixed to be rotatable by the connecting shaft fixing member 340.
  • the ratchet and the ratchet gear or one-way bearing may be additionally mounted so as to allow only one direction rotation in the relative rotation with the buoyancy vessel part 100.
  • connection part 300 of FIG. 5B combines the connection edge 350 by a ring-shaped connection member 360.
  • connection portion 300 further includes a ring-shaped connecting member 360, the outer surface or cylindrical buoyancy vessel of the cover plate 130 and the connecting portion supporting member 140 of the buoyancy container portion 100.
  • Connection edges 350 are formed in a circle around the central axis 120 at both ends of the main body, and connection edges 350 formed on each of the adjacent buoyancy vessels are coupled by a ring-shaped connection member 360.
  • the connection part is formed and one or each of the connection edges 350 and the ring-shaped connection member 36 are fixed to be rotatable with each other.
  • connection edge 350 is formed on the outer side of the rod 220 and the outer side of the sliding plate 410 based on the central axis 120 of the buoyancy container part 100.
  • the ring-shaped member does not necessarily mean an integrated ring, and a plurality of members including an arc that forms part of a circle may be combined to form a circle.
  • FIG. 5C is formed by the hinge joint 380, and FIG. 5D is formed by the universal joint 390.
  • the operation description related thereto is largely overlapped with the ball joint shape of FIG. Omitted, various modified connection parts 300 not shown in FIG. 5 may be configured, but only the connection parts 300 which are determined to be particularly useful in this drawing are selected and displayed. If so, it will be readily understood how each connection 300 can be utilized.
  • connection portion 300 is a schematic diagram showing a basic combination according to the type of the connection portion 300.
  • the number of connecting axes 310 coinciding with the central axis 120 of the buoyancy container part 100 is 0 and 1 for the case where the connecting axes 310 are one to six in total. 2 cases are shown.
  • connection portion 300 including the form of only bending (see column 0 in FIG. 6), which uses only bending. See also the comparison with the existing prior art.
  • connection part 300 may be rotated with respect to one to six connection axes 310, and three or more of the connection axes 310 may not be parallel to each other, and more preferably, the connection part 300 may be formed.
  • One or two of the one to six connecting axes 310 should coincide with one or two central axes of the adjacent buoyancy vessel part 100, respectively.
  • Line a of FIG. 6 illustrates a case where there is one connection axis 310.
  • the adjacent buoyancy container part 100 is a straight connection shaft 320 or a ring-shaped connection member 360 that is formed integrally with one side of the adjacent buoyancy container part 100 without rotation in the longitudinal direction, or is rotatably fixed. It is possible to rotate in the center axis direction of one degree of freedom, or only hinge 380 shape bending of one degree of freedom is not the purpose of the present invention.
  • Line b of FIG. 6 illustrates a case where two connection axes 310 are provided.
  • the adjacent buoyancy container part 100 has a central axis 120 of the adjacent buoyancy container part 100 on the same line by using a straight connection shaft 320 or a ring-shaped connecting member 360 without longitudinal bending.
  • the central axial rotation of the two degrees of freedom that can be positioned, or in any one of the buoyancy vessel adjacent to the central axial rotation and the hinge 380 can be configured to be bent connection. It is of course also possible to connect only the bending in the form of universal joint 390 with two degrees of freedom irrelevant to the spirit of the present invention.
  • Row c of FIG. 6 illustrates a case where three connection axes 310 are three.
  • the adjacent buoyancy container unit 100 is capable of relative rotation of three degrees of freedom including both longitudinal bending and rotation in the center axis direction of each other.
  • one of the two degrees of universal joint 390 bending and the adjacent buoyancy vessel portion 100 can be rotated in the center axis direction, or both of the adjacent buoyancy vessel portion 100 can be rotated in the center axis direction while being hinged ( 380) can also be configured to be a bent connection, it is also possible to use a structure of one ball joint 370 that can be simultaneously bent and rotated in the central axis.
  • connection part 300 which can be rotated while being able to rotate in the central axis direction is not only collected by the relative rotation in the central axis direction of the adjacent buoyancy container part 100 but also bent once by the reaction part of the energy conversion part 200.
  • the force acts to straighten the straight line, thus preparing for the subsequent bending. This increases the number of times of bending motion that can exert a relatively large force, thereby providing a great advantage in the efficient development for which the present invention is intended.
  • Line d of FIG. 6 illustrates a case where four connection axes 310 are four.
  • the central axial rotation is possible in all the adjacent buoyancy vessels, and the universal joint 390 is configured to allow relative rotation including both longitudinal bending and central axial rotation, or both adjacent buoyancy vessels 100
  • the ball joint 370 form can be configured to be connected at the same time the central axis rotation. Irrespective of the gist of the present invention, it is also possible to use only two universal joints 390 with two degrees of freedom.
  • Line e of FIG. 6 illustrates a case where five connection axes 310 are formed.
  • the two-degree-of-freedom universal joint 390 can be rotated in either of its central axial directions in one form of bending and adjacent buoyancy vessels, or both the hinge joint 380 and the universal joint 390 and adjacent buoyancy vessels 100
  • In the central axis rotation can be rotated to be configured to enable relative rotation including both longitudinal longitudinal rotation and the central axis rotation, or the ball joint while the central axis rotation is possible in both adjacent buoyancy vessels 100 (370)
  • a form may be configured in which the rotation of the central axis direction can be performed simultaneously.
  • connection axis 310 is six.
  • the central axial rotation is possible in both the two-degree-of-freedom universal joint 390 bending and the adjacent buoyancy vessel, or a connection in which the bending and the central axial rotation can be simultaneously formed in the form of two ball joints 370. have.
  • FIG. 7 illustrates an example in which a plurality of buoyancy vessels 100 are connected by various connection units 300 having connection axes 310 that coincide with the central axis 120 of the buoyancy vessel unit 100 of FIG. 6.
  • various forms of modified connection are possible.
  • the plurality of buoyancy vessels 100 may be connected in a row by combining various types of connection units 300.
  • the buoyancy vessel by connecting in a row using the composite connecting portion 300, it is possible to absorb the continuous vertical movement of the rolling waves by the relative rotational movement through the wings 170, the buoyancy vessel to adapt to the valleys and floor of the waves 100 is also easy to absorb the bending motion of the mutual bending.
  • the type of adjacent buoyancy vessel 100 and the sliding plate 410 required according to the installation environment, the installation position of the sliding plate, the arrangement position of the energy conversion unit 200, the type of the wing 170 Considering such, it will be possible to select a suitable connection portion 300 according to the various additional elements as described above.
  • FIG. 8 illustrates a schematic diagram of the surface structure of the sliding plate 410.
  • the sliding plate 410 basically refers to a part that functions as a cam, and the cam refers to a plate that the reciprocating part contacts to convert the sliding motion along the surface shape into a reciprocating motion. As described below, the sliding plate 410 is in contact with an end portion 222 of the rod 220 capable of reciprocating the energy conversion unit 200 disposed in the buoyancy vessel part 100.
  • the sliding plate 410 may be any shape having an angle that is not parallel to the direction in which the rod 220 of the energy conversion unit 200 in contact with the reciprocating motion, but should be appropriate to the configuration of the connection portion 300.
  • the surface of the sliding plate 410 formed on the sliding plate fixing member 420 in FIG. 8A has a contour of concentric circles formed on one of the center axis 221 or the connection axis 310 of the buoyancy vessel 100.
  • the shape of the sliding plate 410 such as a flat plate type or a rotating cam type is preferably selected according to whether the optimum efficiency can be achieved depending on the configuration of the connection part 300.
  • the surface of the sliding plate 410 is cut in the circumferential direction around the center axis 120 or the connection axis 310 of the buoyancy vessel 100 when its cross section is
  • the ' ⁇ ' shape and the ' ⁇ ' shape may have a wavy shape consisting of a continuous curve that is repeated.
  • a relative rotational movement about the center axis 120 of the buoyancy vessel 100 occurs in the situation that the reciprocating motion of the energy converter rod 220 occurs to convert energy This becomes possible.
  • the reciprocating movement of the energy converter rod 220 is further performed. This will occur.
  • the rod 220 of the unevenness and the energy conversion portion formed on the surface of the sliding plate 410 is preferably arranged radially symmetrically about the central axis 120 of the buoyancy vessel 100 for uniform energy collection and smooth operation. Do.
  • FIG. 8B is a planarization of contact with each other when the number of energy converter rods 220 is not a divisor of the number of irregularities formed, and the number of energy converter rods 220 is one or the sliding plate 410.
  • the sequential movement of the rod 220 can be generated. This has the advantage of obtaining a more uniform force.
  • Integer dogs, which are not weak, include more cases than the number of concavities and convexities, and the number of concavities and convexities is the number of concavities plus the number of irons.
  • the ratchet and ratchet gear or one-way which accommodates only one direction rotation in the connecting shaft 320 coinciding with the central axis 120 of the buoyancy vessel part 100. It is desirable for bearings to be installed for more efficient energy collection. This prevents the relative central axial rotational force loss due to the reverse rotation of the central axial rotation which may be caused by the bending motion in the sliding movement of the sliding plate 410 and the end portion 222 of the rod 220 to improve energy collection efficiency. It can increase.
  • the shape of the curved surface is preferably configured to be perpendicular to the rod 220 that is subjected to the greatest force.
  • the angle formed by the end 222 of the rod 220 and the sliding plate 410 is formed at right angles. The above object can be achieved. This minimizes the bending moment of the rod 220 can extend the life of the equipment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of the installation position of the sliding plate 410.
  • the sliding plate 410 may be installed outside the buoyancy vessel 100 adjacent to the buoyancy vessel 100 in which the energy conversion unit 200 is installed as shown in FIG. 2 or the like, or as shown in FIG. 9. It may be located, the adjacent buoyancy vessel unit 100 may be shared with each other.
  • the sliding plate 410 may be located inside the buoyancy vessel 100 in the case of the connection portion 300 which can be rotated only at one side of the buoyancy vessel 100 adjacent to the central axis. In this case, the sliding plate 410 is in contact with the end of the rod 220 and is coupled and fixed to the end of the connecting shaft 320 of the connection portion 300.
  • connection part 300 includes one connection axis coinciding with one of the adjacent buoyancy container parts 100
  • the other end of the connection shaft 320 is adjacent to the buoyancy container part 100.
  • the sliding plate 410 is It is coupled and fixed to the end of the other end of the connecting shaft 320.
  • any one of the cover plate 130 or the connecting portion supporting member 140 is attached and fixed to one inlet of the buoyancy vessel 100, the center at the position that meets the central axis 120 of the buoyancy vessel 100
  • a connecting part supporting member including a connecting socket lower member 372 and a connecting socket upper member 373 formed in the through portion 372-1 through which the axial direction passes, and attached to and fixed to the opposite inlet of the adjacent buoyancy container.
  • a socket upper member 373, and the connecting shaft 320 has a partial connector 371 of the connecting shaft having a spherical connector formed at two ends thereof as two connecting parts 371 to the connecting socket lower member and the connecting socket upper member. Wrapped and connected to form a spherical joint, adjacent buoyancy
  • the sliding plate may be coupled to and fixed to an end portion exposed to the penetrating side of the connection socket lower member 372 of the partial spherical connecting shaft formed in the middle facing the container portion.
  • a flat plate or a rotary cam type sliding plate 410 tilted based on the central axis 120 of the buoyancy vessel 100 can be used, and the connection portion ( When the 300 is composed of one ball joint 370, all of the concentric contours, the rotary cam type, and the flat plate type perpendicular to the central axis may be located inside the buoyancy vessel.
  • the connection support bearing 330 When inserted into and coupled to the connection support bearing 330, only the central axial rotational force of the adjacent buoyancy vessel can be collected, but in the case of one ball joint, not only the central axial rotation but also the force due to the bending energy conversion unit 200 ) Can be delivered.
  • the ratchet or ratchet gear or one-way bearing for the separate one-way rotation described above in the buoyancy vessel is installed, or two ball joint 370 Except in the case of forming a connection, the sliding plate can not be located inside the buoyancy vessel (100).
  • Contoured sliding plates can be used to position the buoyancy vessels.
  • the exposed portion is minimized to prevent corrosion, and floating garbage can be prevented from being caught by the rod 220 of the energy conversion unit, and lubrication can be smoothly performed.
  • the sliding plate 410 is located in the buoyancy container portion 100, the connection portion 300 configuration using the ball joint 370 that can accommodate the bending motion, the sliding surface on the inner surface of the main body 110 for buoyancy It is preferable to combine the impact preventing member 160 to prevent the plate 410 from colliding with the impact.
  • the sliding member 160-1 is further provided, or by adding a sliding function to the impact preventing member, the sliding plate is smooth even when the sliding plate 410 touches the inner surface of the buoyancy base 110. It is desirable to be able to rotate easily.
  • the sliding plate 410 is fixed to both sides of the sliding plate fixing member 420 disposed between the adjacent buoyancy vessel portion 100 as shown in Figure 9b may be shared with each other.
  • the sliding plate 410 may be positioned between the adjacent buoyancy vessels 100. In this case, more energy can be collected from various types of movements, including the shifting of the buoyancy vessel unit, and the operation force of the energy conversion unit 200 disposed in the adjacent buoyancy vessel 100 is differentiated. In this case, you have the advantage of collecting both small and large forces. If the sliding plate 410 is shared as described above, the angle of bending the adjacent buoyancy vessel part 100 may be increased, thereby increasing energy collection efficiency using the bending.
  • Figure 10 shows a schematic diagram of the buoyancy vessel attached to the wing 170 for promoting the rotation of the buoyancy vessel 100.
  • the wing 170 is formed in the shape of a centrifugal impeller centering on the central axis 120 of the buoyancy vessel 100, as shown in Figure 10a of the impeller formed on the outer surface of the adjacent buoyancy vessel 100 Curvature is formed opposite each other, so that the rippled waves can be used not only in the main ocean, but also in bidirectional waves such as in rivers, tides and shores when installed at angles with the flow. In particular, if the force of the incoming and outgoing waves, such as at the coast is different, the force to collect by varying the size or curvature of the wings 170 may be even.
  • the wing 170 is formed in a threaded shape around the center axis 120 of the buoyancy container portion 100 as shown in Figure 10b and the rotational direction of the screw shape formed on the surface of the adjacent buoyancy container portion 100 By forming them opposite to each other, it is easy to collect the force of the flowing river or algae with directionality.
  • the size or centrifugation of the wing 170 formed on the outside of the buoyancy vessel 100 in order to prevent the loss of energy by rotating the buoyancy vessel 100 by the rotational reaction of the rotating shaft 510 or to reduce the rotation speed. It is also possible to form any one or more of the shape of a type
  • the shape and size of the wing 170 can be variously designed, as long as it promotes the rotation of the buoyancy vessel portion 100, and can be appropriately reduced in the opposite rotation by the rotation reaction of the rotation axis.
  • the partition wall 170-1 is disposed between the wing 170 and the wing 170 in a direction perpendicular to the central axis 120 of the buoyancy container part 100. It is preferable. This is useful in a rocky sea, but in the case of the wing 170 facing downward, the rising waves are confined to the buoyancy vessel body 110 and the wing 170 and the partition wall 170-1 to the buoyancy vessel unit 100.
  • the partition wall 170-1 may have a desired spacing and be installed at an appropriate interval and number in consideration of the longitudinal inclination of the buoyancy container unit 100, which is expected to accommodate a large amount of seawater.
  • FIG. 11 is a perspective view showing an embodiment in which the centralized power generation unit is installed.
  • buoyancy vessel unit 100
  • one connecting axis (310) uniting one or a plurality of buoyancy vessel portion 100 with the adjacent buoyancy vessel central axis 120 or two connecting axes always located on the same line
  • a connecting portion including one or more connecting axes 310 which are connected to the connecting portion 300 having a unit 300 and form a unit, and which are not parallel to the central axis 120 of adjacent buoyancy container portions 100 belonging to different units.
  • the transmission unit 700 is coupled to maintain a predetermined range of intervals, and the rotational force of the rotational force transmitted from each of the final end of the rotary shaft 510 of the buoyancy container unit 100 connected in series is the centralized power generation unit ( 600).
  • the rotation transmission unit 700 may use a gear such as a bevel gear or a worm gear, but is not limited thereto and may use various methods.

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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
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.

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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