KR101997489B1 - 배열 파력용 유압 ｐｔｏ 에너지 변환 시스템 - Google Patents

배열 파력용 유압 ｐｔｏ 에너지 변환 시스템 Download PDF

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박경훈
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유원산업(주)
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Abstract

본 발명은 파랑의 입사파(入射波) 에너지를 흡수하며 상기 입사파를 왕복 진자 운동으로 변환시키는 로터; 상기 로터를 회전 지지하는 회전축; 상기 회전축과 동축상에 배치되어 상기 로터의 왕복 진자 운동에 연동하는 로우터리 베인 펌프; 및 상기 로우터리 베인 펌프와 연결되어 상기 로우터리 베인 펌프의 양방향 토출에 따른 오일 순환 경로를 스위칭하는 방향제어밸브와, 상기 회전축을 중심으로 회동한 상기 로터와 연동하는 상기 로우터리 베인 펌프에 유압 부하가 설정값 이상으로 걸리는 것을 규제하는 압력릴리프 밸브를 포함하는 PTO 유닛을 포함하며, 상기 로터는 복수로 배치되어 상기 PTO 유닛과 각각 연결되고, 상기 로터가 결합된 회전축은 각각 상기 입사파에 대하여 독립적으로 회전하는 것을 특징으로 하여, 독립적으로 설치되어 개별 가동됨에 따라 기존기술에 비하여 높은 에너지 변환 효율을 얻을 수 있도록 한 배열 파력용 유압 PTO 에너지 변환 시스템에 관한 것이다.

Description

배열 파력용 유압 ＰＴＯ 에너지 변환 시스템{HYDRAULIC PTO ENERGY TRANSFORMING SYSTEM FOR ARRAY WAVE POWER PLANT}
본 발명은 배열 파력용 유압 PTO 에너지 변환 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 독립적으로 설치되어 개별 가동됨에 따라 기존기술에 비하여 높은 에너지 변환 효율을 얻을 수 있도록 한 배열 파력용 유압 PTO 에너지 변환 시스템에 관한 것이다.
파력발전은 해상에 발생하는 파도의 유체 에너지를 이용하여 발전하는 것으로, 예를 들면 파랑의 운동 및 위치 에너지를 이용하여 터빈을 구동하거나, 파랑에 따른 기계장치의 반복적인 운동을 통하여 전기를 생산하는 것이다.
미국특허 US 5,808,368의 "파랑 에너지 변환 장치"(이하 선행기술)와 같은 동력변환식(SALTER DUCK) 파력발전은 래칫 메카니즘을 채용하여 발전하는 방식이다.
그러나 선행기술을 포함한 일반적인 동력변환식 파력발전은 다수의 로터가 하나의 축에 연결되어 일체로 회전하며 발전하는 구조이므로 유지 보수에 어려움이 많았다.
특히, 선행기술을 포함한 일반적인 동력변환식 파력발전은 다수의 로터 중 적어도 하나의 로터에 이상이 발생한 경우 축에 연결된 해당 로터와 이웃한 다른 로터들도 분리하고 체결 조립해야 하는 번거로움이 있었던 것이다.
미국특허 US 5,808,368
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 독립적으로 설치되어 개별 가동됨에 따라 기존기술에 비하여 높은 에너지 변환 효율을 얻을 수 있도록 하는 배열 파력용 유압 PTO 에너지 변환 시스템을 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명은 유지보수 및 관리에 소요되는 시간과 비용의 대폭적인 절감이 가능하도록 하는 배열 파력용 유압 PTO 에너지 변환 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 파랑의 입사파(入射波) 에너지를 흡수하며 상기 입사파를 왕복 진자 운동으로 변환시키는 로터; 상기 로터를 회전 지지하는 회전축; 상기 회전축과 동축상에 배치되어 상기 로터의 왕복 진자 운동에 연동하는 로우터리 베인 펌프; 및 상기 로우터리 베인 펌프와 연결되어 상기 로우터리 베인 펌프의 양방향 토출에 따른 오일 순환 경로를 스위칭하는 방향제어밸브와, 상기 회전축을 중심으로 회동한 상기 로터와 연동하는 상기 로우터리 베인 펌프에 유압 부하가 설정값 이상으로 걸리는 것을 규제하는 압력릴리프 밸브를 포함하는 PTO 유닛을 포함하며, 상기 로터는 복수로 배치되어 상기 PTO 유닛과 각각 연결되고, 상기 로터가 결합된 회전축은 각각 상기 입사파에 대하여 독립적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 배열 파력용 유압 PTO 에너지 변환 시스템을 제공할 수 있다.
여기서, 복수의 상기 로터 각각에 대응하는 상기 방향제어밸브는 서로 상기 압력릴리프 밸브측과 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 PTO 유닛은, 오일이 수용되는 오일 탱크와, 상기 오일 탱크의 배출 포트와 환원 포트를 서로 연결하며 상기 방향제어밸브와 연결되는 순환 배관과, 상기 방향제어밸브와 상기 환원 포트 사이에 장착되는 유압 모터와, 상기 유압 모터와 연결되며, 상기 회전축을 중심으로 상기 로터가 회동한 만큼 상기 유압 모터가 상기 오일 탱크측으로 상기 오일을 환원시킴에 따라 발생되는 부하에 대응하는 축 토크(shaft torque)를 전기 에너지로 생산하는 발전기와, 상기 유압 모터와 상기 발전기 사이에 배치되는 토크 센서와, 상기 방향제어밸브와 상기 유압 모터의 입구측 사이의 상기 순환 배관상에 장착되어 상기 유압 모터측으로 오일의 흐름을 허용 또는 차단하는 제1 절환 밸브와, 상기 방향제어밸브와 상기 제1 절환 밸브 사이의 상기 순환 배관으로부터 상기 환원 포트측으로 연결되는 연통 배관과, 상기 연통 배관의 일단부와 상기 제1 절환 밸브 사이의 상기 순환 배관으로부터 분기되어 상기 연통 배관과 연결되는 바이패스 배관과, 상기 바이패스 배관상에 장착되어 상기 환원 포트측을 향하는 오일의 흐름을 허용 또는 차단하는 제2 절환 밸브를 포함하며, 상기 압력릴리프 밸브는, 상기 연통 배관의 일단부와 상기 바이패스 배관과 상기 연통 배관의 합류점 사이의 상기 연통 배관상에 장착되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 PTO 유닛은, 상기 제1 절환 밸브와 상기 유압 모터 사이의 상기 순환 배관상에 장착되어 상기 유압 모터측으로 흐르는 오일의 유량을 비례제어하여 조절하는 유량 비례제어 밸브와, 상기 유압 모터와 상기 환원 포트 사이의 상기 순환 배관상에 장착되어 상기 유압 모터의 토출측 압력이나 부하 유량의 변동과 별도로 상기 환원 포트측으로 향하는 오일의 압력을 일정하게 유지시키는 거버너 비례제어 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 도모할 수 있다.
우선, 본 발명은 파랑의 입사파(入射波) 에너지를 흡수하며 입사파를 왕복 진자 운동으로 변환시키는 로터; 로터를 회전 지지하는 회전축; 회전축과 동축상에 배치되어 로터의 왕복 진자 운동에 연동하는 로우터리 베인 펌프; 및 로우터리 베인 펌프와 연결되어 로우터리 베인 펌프의 양방향 토출에 따른 오일 순환 경로를 스위칭하는 방향제어밸브와, 회전축을 중심으로 회동한 로터와 연동하는 상기 로우터리 베인 펌프에 유압 부하가 설정값 이상으로 걸리는 것을 규제하는 압력릴리프 밸브를 포함하는 PTO 유닛을 포함하며, 로터는 복수로 배치되어 PTO 유닛과 각각 연결되고, 로터가 결합된 회전축은 각각 입사파에 대하여 독립적으로 회전하는 것을 특징으로 하여, 복수의 로터들이 각각 독립적으로 설치되어 개별 가동됨에 따라 기존기술에 비하여 높은 에너지 변환 효율을 얻을 수 있게 될 것이다.
특히, 해수에 구동 전달계가 노출되는 기어 전동방식의 파력발전 장치의 경우 내부식성 및 내해수성에 심각한 문제가 발생할 우려가 있지만, 본 발명의 경우 로터와 연결된 로우터리 베인 펌프는 내부로 해수가 일체 침투하지 않으며, 로터와 연결된 회전축은 로우터리 베인 펌프와 동축(同軸) 관계이므로, 입사파에 의하여 로터에 가해지는 수직방향의 하중이 로우터리 베인 펌프에 직접적으로 전달되지 않기 때문에 로우터리 베인 펌프는 회전 모멘트에 대한 부하만 고려하여 설계 및 설치하면 되므로, 우수한 내구성을 가지게 되는 것이다.
아울러, 본 발명은 기존의 동력변환식 파력발전 장치와 비교하여 유지 보수 및 점검 관리의 편의성을 대폭적으로 향상시킬 수 있게 된다.
예를들어, 본 발명은 복수의 로터 중 하나의 로터에 이상이나 오작동 등 문제가 발생하였을 경우에, 해당 로터와 연결된 회전축 및 로우터리 베인 펌프 등 구동전달계 및 유압계만 점검하고 교체 또는 수리하면 되므로, 작업 시간과 비용을 대폭적으로 저감할 수 있게 되는 것이다.
그리고, 본 발명에 따른 PTO 유닛은, 오일이 수용되는 오일 탱크와, 오일 탱크의 배출 포트와 환원 포트를 서로 연결하며 방향제어밸브와 연결되는 순환 배관과, 방향제어밸브와 환원 포트 사이에 장착되는 유압 모터와, 유압 모터와 연결되며, 회전축을 중심으로 로터가 회동한 만큼 유압 모터가 오일 탱크측으로 오일을 환원시킴에 따라 발생되는 부하에 대응하는 축 토크(shaft torque)를 전기 에너지로 생산하는 발전기와, 유압 모터와 발전기 사이에 배치되는 토크 센서와, 방향제어밸브와 유압 모터의 입구측 사이의 순환 배관상에 장착되어 유압 모터측으로 오일의 흐름을 허용 또는 차단하는 제1 절환 밸브와, 방향제어밸브와 제1 절환 밸브 사이의 순환 배관으로부터 환원 포트측으로 연결되는 연통 배관과, 연통 배관의 일단부와 제1 절환 밸브 사이의 순환 배관으로부터 분기되어 연통 배관과 연결되는 바이패스 배관과, 바이패스 배관상에 장착되어 환원 포트측을 향하는 오일의 흐름을 허용 또는 차단하는 제2 절환 밸브를 포함하며, 압력릴리프 밸브는, 연통 배관의 일단부와 바이패스 배관과 연통 배관의 합류점 사이의 연통 배관상에 장착되도록 함으로써, 로터의 왕복 진자 운동시 로터의 자중에 의한 복원력이 충분하게 발생하지 않을 때 초기 위치로 복원시키기 위해 제2 절환 밸브를 개방하여 발전기와 연결된 압력 부하가 로우터리 베인 펌프와 연결되지 않도록 함으로써 무부하 상태로 초기 위치 복원을 하도록 도움을 줄 수 있게 되므로, 발전 효율의 향상을 도모할 수 있게 될 것이다.
또한, 본 발명에 따른 PTO 유닛은, 제1 절환 밸브와 유압 모터 사이의 순환 배관상에 장착되어 유압 모터측으로 흐르는 오일의 유량을 비례제어하여 조절하는 유량 비례제어 밸브와, 유압 모터와 환원 포트 사이의 순환 배관상에 장착되어 유압 모터의 토출측 압력이나 부하 유량의 변동과 별도로 환원 포트측으로 향하는 오일의 압력을 일정하게 유지시키는 거버너 비례제어 밸브를 더 포함함으로써, 불규칙한 파랑에너지로 인한 발전기의 순간적인 회전 변동량을 필터링해줄 수 있으므로 발전설비의 안정적인 운영이 가능하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 파력용 유압 PTO 에너지 변환 시스템의 전체적인 구조를 나타낸 개념도
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배열 파력용 유압 PTO 에너지 변환 시스템의 전체적인 구조를 나타낸 개념도이다.
참고로, 미설명 부호로 260은 어큐뮬레이터를 나타낸다.
본 발명은 도시된 바와 같이 로터(100)가 장착된 회전축(110)에 연결되는 로우터리 베인 펌프(120)가 PTO 유닛(200)과 연결된 구조임을 파악할 수 있다.
우선, 로터(100)는 파랑의 입사파(300, 入射波) 에너지를 흡수하며 입사파(300)를 왕복 진자 운동으로 변환시키는 것이다.
이러한 로터(100)는 회전축(110)에 의하여 회전 지지되고, 로우터리 베인 펌프(120)는 회전축(110)과 동축상에 배치되어 로터(100)의 왕복 진자 운동에 연동하는 것으로, 외부로부터 해수의 유입이 차단되는 기밀 수단(이하 미도시)에 의하여 내구성을 유지토록 한다.
PTO 유닛(200)은 로우터리 베인 펌프(120)와 연결되어 로우터리 베인 펌프(120)의 양방향 토출에 따른 오일 순환 경로를 스위칭하는 방향제어밸브(201)와, 회전축(110)을 중심으로 회동한 로터(100)와 연동하는 로우터리 베인 펌프(120)에 유압 부하가 설정값 이상으로 걸리는 것을 규제하는 압력릴리프 밸브(202)를 포함하는 것이다.
여기서, 로터(100)는 복수로 배치되어 PTO 유닛(200)과 각각 연결되고, 로터(100)가 결합된 회전축(110)은 각각 입사파(300)에 대하여 독립적으로 회전하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 실시예의 적용이 가능하며 다음과 같은 다양한 실시예의 적용 또한 가능함은 물론이다.
우선, 복수의 로터(100) 각각에 대응하는 방향제어밸브(201)는 서로 압력릴리프 밸브(202)측과 직렬로 연결된다.
또한, PTO 유닛(200)은, 오일이 수용되는 오일 탱크(203)와, 오일 탱크(203)의 배출 포트(203e)와 환원 포트(203r)를 서로 연결하며 방향제어밸브(201)와 연결되는 순환 배관(204)을 포함할 수 있다.
그리고, PTO 유닛(200)은, 방향제어밸브(201)와 환원 포트(203r) 사이에 장착되는 유압 모터(205)와, 유압 모터(205)와 연결되며, 회전축(110)을 중심으로 로터(100)가 회동한 만큼 유압 모터(205)가 오일 탱크(203)측으로 오일을 환원시킴에 따라 발생되는 부하에 대응하는 축 토크(shaft torque)를 전기 에너지로 생산하는 발전기(206)를 포함할 수 있다.
그리고, PTO 유닛(200)은, 유압 모터(205)와 발전기(206) 사이에 배치되는 토크 센서(207)를 포함할 수 있다.
그리고, PTO 유닛(200)은, 방향제어밸브(201)와 유압 모터(205)의 입구측 사이의 순환 배관(204)상에 장착되어 유압 모터(205)측으로 오일의 흐름을 허용 또는 차단하는 제1 절환 밸브(210)를 포함할 수 있다.
그리고, PTO 유닛(200)은, 방향제어밸브(201)와 제1 절환 밸브(210) 사이의 순환 배관(204)으로부터 환원 포트(203r)측으로 연결되는 연통 배관(230)을 포함할 수 있다.
또한, PTO 유닛(200)은, 연통 배관(230)의 일단부(231)와 제1 절환 밸브(210) 사이의 순환 배관(204)으로부터 분기되어 연통 배관(230)과 연결되는 바이패스 배관(208)을 포함할 수 있다.
아울러, PTO 유닛(200)은, 바이패스 배관(208)상에 장착되어 환원 포트(203r)측을 향하는 오일의 흐름을 허용 또는 차단하는 제2 절환 밸브(220)를 포함할 수 있다.
여기서, 압력릴리프 밸브(202)는, 연통 배관(230)의 일단부(231)와 바이패스 배관(208)과 연통 배관(230)의 합류점(232) 사이의 연통 배관(230)상에 장착됨을 알 수 있다.
이때, PTO 유닛(200)은, 제1 절환 밸브(210)와 유압 모터(205) 사이의 순환 배관(204)상에 장착되어 유압 모터(205)측으로 흐르는 오일의 유량을 비례제어하여 조절하는 유량 비례제어 밸브(240)를 더 구비할 수 있다.
아울러, PTO 유닛(200)은, 유압 모터(205)와 환원 포트(203r) 사이의 순환 배관(204)상에 장착되어 유압 모터(205)의 토출측 압력이나 부하 유량의 변동과 별도로 환원 포트(203r)측으로 향하는 오일의 압력을 일정하게 유지시키는 거버너 비례제어 밸브(250)를 더 구비할 수도 있다.
따라서, 입사파(300)에 따른 파랑(波浪) 에너지는 로터(100)에 의하여 최초에 흡수되는데, 파랑의 주기적인 운동에 의하여 왕복 진자 운동을 하게 된다.
로터(100) 각각의 방향제어밸브(201)와 직렬로 연결된 PTO 유닛(200)의 압력릴리프 밸브(202)측으로 이어지는 순환 배관(204)의 경로에 따라 회전축(110)과 동축 상태로 연결된 로우터리 베인 펌프(120)는 정, 역방향의 운동시에 발전기(206)의 부하에 의하여 축 토크가 발생하게 된다.
이때, 불규칙한 주파수 형태를 가진 파랑 에너지는 전술한 바와 같이 로터(100)에 의하여 흡수되고 입사파(300)는 로터(100)를 리프트시키며 힘을 전달하게 된다.
이후, 로터(100)가 초기 위치로 복원하기 위한 복원력은 로터(100) 자체의 하중 뿐인 상태가 되는 것이다.
그러나, 로터(100)와 연결된 로우터리 베인 펌프(120)는 양방향으로 토출하면서 고압측 회로로 연결됨에 따라 발전기(206)의 출력만큼 부하량이 회전축(110)에 가해지게 되는 것이다.
따라서, 로터(100)는 로터(100) 자체의 하중만으로 발전기(206)의 출력량에 대응하는 부하 토크를 로우터리 베인 펌프(120)측에 에너지로 전달하면서 초기 위치로 복귀하기는 어렵다.
이에, 방향제어밸브(201)는 로터(100)의 초기 위치 복원시 로우터리 베인 펌프(120)에 토출라인이 고압측으로 연결되지 않고 저압측으로 연결되도록 무부하시키는 역할을 수행하게 된 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배열 파력용 유압 PTO 에너지 변환 시스템의 작용 및 효과에 대하여 다음과 같이 살펴보고자 한다.
우선, 본 발명은 파랑의 입사파(300) 에너지를 흡수하며 입사파(300)를 왕복 진자 운동으로 변환시키는 로터(100); 로터(100)를 회전 지지하는 회전축(110); 회전축(110)과 동축상에 배치되어 로터(100)의 왕복 진자 운동에 연동하는 로우터리 베인 펌프(120); 및 로우터리 베인 펌프(120)와 연결되어 로우터리 베인 펌프(120)의 양방향 토출에 따른 오일 순환 경로를 스위칭하는 방향제어밸브(201)와, 회전축(110)을 중심으로 회동한 로터(100)와 연동하는 로우터리 베인 펌프(120)에 유압 부하가 설정값 이상으로 걸리는 것을 규제하는 압력릴리프 밸브(202)를 포함하는 PTO 유닛(200)을 포함하며, 로터(100)는 복수로 배치되어 PTO 유닛(200)과 각각 연결되고, 로터(100)가 결합된 회전축(110)은 각각 입사파(300)에 대하여 독립적으로 회전하는 것을 특징으로 하여, 복수의 로터(100)들이 각각 독립적으로 설치되어 개별 가동됨에 따라 기존기술에 비하여 높은 에너지 변환 효율을 얻을 수 있게 될 것이다.
특히, 해수에 구동 전달계가 노출되는 기어 전동방식의 파력발전 장치의 경우 내부식성 및 내해수성에 심각한 문제가 발생할 우려가 있지만, 본 발명의 경우 로터(100)와 연결된 로우터리 베인 펌프(120)는 내부로 해수가 일체 침투하지 않으며, 로터(100)와 연결된 회전축(110)은 로우터리 베인 펌프(120)와 동축(同軸) 관계이므로, 입사파에 의하여 로터(100)에 가해지는 수직방향의 하중이 로우터리 베인 펌프(120)에 직접적으로 전달되지 않기 때문에 로우터리 베인 펌프(120)는 회전 모멘트에 대한 부하만 고려하여 설계 및 설치하면 되므로, 우수한 내구성을 가지게 되는 것이다.
아울러, 본 발명은 기존의 동력변환식 파력발전 장치와 비교하여 유지 보수 및 점검 관리의 편의성을 대폭적으로 향상시킬 수 있게 된다.
예를들어, 본 발명은 복수의 로터(100) 중 하나의 로터(100)에 이상이나 오작동 등 문제가 발생하였을 경우에, 해당 로터(100)와 연결된 회전축(110) 및 로우터리 베인 펌프(120) 등 구동전달계 및 유압계만 점검하고 교체 또는 수리하면 되므로, 작업 시간과 비용을 대폭적으로 저감할 수 있게 되는 것이다.
그리고, 본 발명에 따른 PTO 유닛(200)은, 오일이 수용되는 오일 탱크(203)와, 오일 탱크(203)의 배출 포트(203e)와 환원 포트(203r)를 서로 연결하며 방향제어밸브(201)와 연결되는 순환 배관(204)과, 방향제어밸브(201)와 환원 포트(203r) 사이에 장착되는 유압 모터(205)와, 유압 모터(205)와 연결되며, 회전축(110)을 중심으로 로터(100)가 회동한 만큼 유압 모터(205)가 오일 탱크(203)측으로 오일을 환원시킴에 따라 발생되는 부하에 대응하는 축 토크를 전기 에너지로 생산하는 발전기(206)와, 유압 모터(205)와 발전기(206) 사이에 배치되는 토크 센서(207)와, 방향제어밸브(201)와 유압 모터(205)의 입구측 사이의 순환 배관(204)상에 장착되어 유압 모터(205)측으로 오일의 흐름을 허용 또는 차단하는 제1 절환 밸브(210)와, 방향제어밸브(201)와 제1 절환 밸브(210) 사이의 순환 배관(204)으로부터 환원 포트(203r)측으로 연결되는 연통 배관(230)과, 연통 배관(230)의 일단부(231)와 제1 절환 밸브(210) 사이의 순환 배관(204)으로부터 분기되어 연통 배관(230)과 연결되는 바이패스 배관(208)과, 바이패스 배관(208)상에 장착되어 환원 포트(203r)측을 향하는 오일의 흐름을 허용 또는 차단하는 제2 절환 밸브(220)를 포함하며, 압력릴리프 밸브(202)는, 연통 배관(230)의 일단부(231)와 바이패스 배관(208)과 연통 배관(230)의 합류점(232) 사이의 연통 배관(230)상에 장착되도록 함으로써, 로터(100)의 왕복 진자 운동시 로터(100)의 자중에 의한 복원력이 충분하게 발생하지 않을 때 초기 위치로 복원시키기 위해 제2 절환 밸브(220)를 개방하여 발전기(206)와 연결된 압력 부하가 로우터리 베인 펌프(120)와 연결되지 않도록 함으로써 무부하 상태로 초기 위치 복원을 하도록 도움을 줄 수 있게 되므로, 발전 효율의 향상을 도모할 수 있게 될 것이다.
또한, 본 발명에 따른 PTO 유닛(200)은, 제1 절환 밸브(210)와 유압 모터(205) 사이의 순환 배관(204)상에 장착되어 유압 모터(205)측으로 흐르는 오일의 유량을 비례제어하여 조절하는 유량 비례제어 밸브(240)와, 유압 모터(205)와 환원 포트(203r) 사이의 순환 배관(204)상에 장착되어 유압 모터(205)의 토출측 압력이나 부하 유량의 변동과 별도로 환원 포트(203r)측으로 향하는 오일의 압력을 일정하게 유지시키는 거버너 비례제어 밸브(250)를 더 포함함으로써, 불규칙한 파랑에너지로 인한 발전기(206)의 순간적인 회전 변동량을 필터링해줄 수 있으므로 발전설비의 안정적인 운영이 가능하게 될 것이다.
이상과 같이 본 발명은 독립적으로 설치되어 개별 가동됨에 따라 기존기술에 비하여 높은 에너지 변환 효율을 얻을 수 있도록 하는 배열 파력용 유압 PTO 에너지 변환 시스템을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형 및 응용 또한 가능함은 물론이다.
100...로터
110...회전축
120...로우터리 베인 펌프
200...PTO 유닛
201...방향제어밸브
202...압력릴리프 밸브
203...오일 탱크
203e...배출 포트
203r...환원 포트
204...순환 배관
205...유압 모터
206...발전기
207...토크 센서
208...바이패스 배관
210...제1 절환 밸브
220...제2 절환 밸브
230...연통 배관
231...연통 배관(230)의 일단부
232...연통 배관(230)의 합류점
240...유량 비례제어 밸브
250...거버너 비례제어 밸브
300...입사파

Claims (4)

  1. 파랑의 입사파(入射波) 에너지를 흡수하며 상기 입사파를 왕복 진자 운동으로 변환시키는 로터;
    상기 로터를 회전 지지하는 회전축;
    상기 회전축과 동축상에 배치되어 상기 로터의 왕복 진자 운동에 연동하는 로우터리 베인 펌프; 및
    상기 로우터리 베인 펌프와 연결되어 상기 로우터리 베인 펌프의 양방향 토출에 따른 오일 순환 경로를 스위칭하는 방향제어밸브와, 상기 회전축을 중심으로 회동한 상기 로터와 연동하는 상기 로우터리 베인 펌프에 유압 부하가 설정값 이상으로 걸리는 것을 규제하는 압력릴리프 밸브를 포함하는 PTO 유닛을 포함하며,
    상기 로터는 복수로 배치되어 상기 PTO 유닛과 각각 연결되고, 상기 로터가 결합된 회전축은 각각 상기 입사파에 대하여 독립적으로 회전하되,
    복수의 상기 로터 각각에 대응하는 상기 방향제어밸브는 서로 상기 압력릴리프 밸브측과 직렬로 연결되며,
    상기 PTO 유닛은,
    오일이 수용되는 오일 탱크와,
    상기 오일 탱크의 배출 포트와 환원 포트를 서로 연결하며 상기 방향제어밸브와 연결되는 순환 배관과,
    상기 방향제어밸브와 상기 환원 포트 사이에 장착되는 유압 모터와,
    상기 유압 모터와 연결되며, 상기 회전축을 중심으로 상기 로터가 회동한 만큼 상기 유압 모터가 상기 오일 탱크측으로 상기 오일을 환원시킴에 따라 발생되는 부하에 대응하는 축 토크(shaft torque)를 전기 에너지로 생산하는 발전기와,
    상기 유압 모터와 상기 발전기 사이에 배치되는 토크 센서와,
    상기 방향제어밸브와 상기 유압 모터의 입구측 사이의 상기 순환 배관상에 장착되어 상기 유압 모터측으로 오일의 흐름을 허용 또는 차단하는 제1 절환 밸브와,
    상기 방향제어밸브와 상기 제1 절환 밸브 사이의 상기 순환 배관으로부터 상기 환원 포트측으로 연결되는 연통 배관과,
    상기 연통 배관의 일단부와 상기 제1 절환 밸브 사이의 상기 순환 배관으로부터 분기되어 상기 연통 배관과 연결되는 바이패스 배관과,
    상기 바이패스 배관상에 장착되어 상기 환원 포트측을 향하는 오일의 흐름을 허용 또는 차단하는 제2 절환 밸브를 포함하며,
    상기 압력릴리프 밸브는, 상기 연통 배관의 일단부와 상기 바이패스 배관과 상기 연통 배관의 합류점 사이의 상기 연통 배관상에 장착되는 것을 특징으로 하는 배열 파력용 유압 PTO 에너지 변환 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 PTO 유닛은,
    상기 제1 절환 밸브와 상기 유압 모터 사이의 상기 순환 배관상에 장착되어 상기 유압 모터측으로 흐르는 오일의 유량을 비례제어하여 조절하는 유량 비례제어 밸브와,
    상기 유압 모터와 상기 환원 포트 사이의 상기 순환 배관상에 장착되어 상기 유압 모터의 토출측 압력이나 부하 유량의 변동과 별도로 상기 환원 포트측으로 향하는 오일의 압력을 일정하게 유지시키는 거버너 비례제어 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배열 파력용 유압 PTO 에너지 변환 시스템.
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