KR101429420B1 - 풍력 에너지 증폭 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 풍력을 포획하고(210) 접선 방향으로 증폭된 에너지를 채취(harvesting)하는(220) 풍력 에너지 증폭 방법(200) 및 시스템으로 구성된다. 채취된 접선 방향으로 증폭된 에너지는 연속, 주문 및 대기 전기를 생성하여(240) 전기를 공급하는 데(175) 사용하기 위해 변환, 처리 및 저장된다. 본 발명은 또한, 물과 이산화탄소를 추출, 처리 및 저장하여(250) 물을 공급하고(184) 이산화탄소를 공급하는(188) 방법 및 시스템으로 구성된다.

Description

풍력 에너지 증폭 시스템 및 방법{WIND POWERED ENERGY AMPLIFICATION SYSTEM AND METHOD}
본 출원은, Allen Mark Jones가 2008년 7월 18일에 출원한 "Wind Powered Air Compression and Storage, Compressed Air Driven Electric Generation, Atmospheric Water Vapor Extraction, Filtration, Treatment And Storage, Atmospheric Carbon Dioxide Gas Extraction And Storage Process, And Wind Power Capture Devices And Components And Assemblies To Compress Air, Store Compressed Air, Generate Electricity With Compressed Air, Extract, Filter, Treat And Store Water Vapor From Atmospheric Humidity, And To Extract And Store Atmospheric Carbon Dioxide Gas"라는 명칭의 미국가특허출원(일련번호 제 61/081,838호)을 기초로 한다.
바람은, 전기를 생성하는 재생 가능한 에너지원으로 사용된다. 전기를 생성하는 바람에 의해 구동되는 가장 흔한 디바이스로는 윈드 터빈이 있다. 막대한 양의 전기를 생성하기 위해서는 높은 풍속이 사용된다. 높은 풍속이 지속되는 지리적인 위치는 거의 없다. 풍속은 예측 불가능한 횟수로 변하며 바람이 없는 기간을 포함한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예의 풍력 에너지 증폭 시스템의 개요의 블록도를 도시한다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예의 풍력 에너지 증폭 방법의 개요의 흐름도를 도시한다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예의 풍력 에너지 증폭 시스템의 도시 예의 흐름도를 도시한다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예의 캔틸레버(cantilevered) 지지 구조 모듈의 블록도를 도시한다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예의 튜브 프레임 지지 구조 모듈의 블록도를 도시한다.
도 6a는, 본 발명의 일 실시예의 베어링 부착 모듈 평면도의 예를 단지 예시용으로 도시한다.
도 6b는, 본 발명의 일 실시예의 베어링 부착 모듈 사시도의 예를 단지 예시용으로 도시한다.
도 6c는, 본 발명의 일 실시예의 베어링 부착 모듈 블록도의 예를 단지 예시용으로 도시한다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예의 대류 냉각 베어링 시스템의 개요의 블록도를 도시한다.
도 8a는, 본 발명의 일 실시예의 닫힌 위치에서 바람 포획(capture) 모듈의 예의 사시도를 단지 예시용으로 도시한다.
도 8b는, 본 발명의 일 실시예의 열린 위치에서 바람 포획 모듈의 예의 사시도를 단지 예시용으로 도시한다.
도 9a는, 본 발명의 일 실시예의 캔틸레버 지지 구조 모듈의 풍력 회전의 예를 단지 예시용으로 도시한다.
도 9b는, 본 발명의 일 실시예의 캔틸레버 지지 구조 모듈의 강제 회전의 예의 블록도를 도시한다.
도 10은, 본 발명의 일 실시예의 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈의 개요의 블록도를 도시한다.
도 11a는, 본 발명의 일 실시예의 접선 속도에서 플러터 베인(flutter vane) 증폭 에너지 채취 모듈의 예의 블록도를 도시한다.
도 11b는, 본 발명의 일 실시예의 풍속에서 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈의 예의 블록도를 도시한다.
도 11c는, 본 발명의 일 실시예의 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈 설치 예의 블록도를 도시한다.
도 12는, 본 발명의 일 실시예의 프로펠러 증폭 에너지 채취 모듈의 예의 블록도를 도시한다.
도 13은, 본 발명의 일 실시예의 기계적 증폭의 블록도를 도시한다.
도 14는, 본 발명의 일 실시예의 기계적 접촉 에너지 채취 모듈의 흐름도를 도시한다.
도 15는, 본 발명의 일 실시예의 방사 압축기(radial compressor) 시스템의 개요의 블록도를 도시한다.
도 16a는, 본 발명의 일 실시예의 외부 사시도에서 방사 압축기의 예를 단지 예시용으로 도시한다.
도 16b는, 본 발명의 일 실시예의 내부도에서 방사 압축기의 예를 단지 예시용으로 도시한다.
도 17은, 본 발명의 일 실시예의 물 추출 컴포넌트 시스템 모듈의 블록도를 도시한다.
도 18은, 본 발명의 일 실시예의 낙수(falling water) 에너지 채취 시스템 모듈의 블록도를 도시한다.
도 19a는, 본 발명의 일 실시예의 원형 리시버 어셈블리 모듈의 예의 흐름도를 도시한다.
도 19b는, 본 발명의 일 실시예의 원형 리시버 어셈블리 모듈 설치의 예의 블록도를 도시한다.
도 20은, 본 발명의 일 실시예의 모니터 및 제어 모듈의 블록도를 도시한다.
도 21은, 본 발명의 일 실시예의 벌집 챔버 저장 시스템의 예의 블록도를 도시한다.
도 22a는, 본 발명의 일 실시예의 벌집 챔버 저장 탱크 어셈블리의 예를 단지 예시용으로 도시한다.
도 22b는, 본 발명의 일 실시예의, 지하에 설치된 벌집 압축 공기 저장 시스템의 예의 블록도를 도시한다.
도 23a는, 본 발명의 일 실시예의 발전 모듈의 예의 블록도를 도시한다.
도 23b는, 본 발명의 일 실시예의 연속, 주문 및 대기 전기 생성의 예의 블록도를 도시한다.
도 24는, 본 발명의 일 실시예의 버블링 아크릴 경량 필러 방법의 개요의 흐름도를 도시한다.
다음의 설명에서, 수반하는 도면을 참조하며, 이 도면은 설명의 일부를 형성하며, 예시적으로는, 본 발명을 실행할 수 있는 특정 예를 도시한다. 다른 실시예를 사용할 수 있고, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구조적으로 변화할 수 도 있음을 이해해야 한다.
일반적인 개요:
도 1은, 본 발명의 일 실시예의 풍력 에너지 증폭 시스템의 개요의 블록도를 도시한다. 도 1은, 풍력 에너지 증폭 모듈화(modularized) 시스템(110)에 대해 바람(100)이 가한 힘에 의해 동력을 얻는 풍력 에너지 증폭 시스템을 도시한다.
풍력 에너지 증폭 모듈화 시스템(110)은, 에너지를 채취 및 변환하며, 공기로부터 물과 이산화탄소를 추출 및 처리하는데 사용된다. 풍력 에너지 증폭 모듈화 시스템(110)은 바람 포획 모듈(115)을 포함한다. 바람(100)은 바람 포획 모듈(115)에 힘을 가하여 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)을 회전시킨다. 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)은 회전되게 하는 베어링 부착 모듈(125)에 연결된다. 베어링 부착 모듈(125)은 예컨대 정지 타워(stationary tower)와 같은 실장 장치(105)에 연결된다. 풍력 회전은, 예컨대 본 발명의 한 실시예의 실장 장치의 장방향 중심과 같은 회전 축 상에서 회전한다.
캔틸레버 지지 구조 모듈(120)은, 지지 구조에 연결되는 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)을 가질 수 있다. 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)의 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)이 연결된 위치로 인해 이들은 접선 속도에서 회전하게 된다. 접선 회전 속도는, 바람(100) 동력의 회전 속도의 속도보다 더 빠르다. 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)에 의해 맞부딪친 공기는, 본 발명의 일 실시예의 채취 및 변환될 수 있는 에너지 량을 증폭하는 접선 속도로 흐른다.
기계적 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(150)은 연결된 위치에서 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)에 연결될 수 있고, 이 위치로 인해 이들은 접선 속도로 회전한다. 연결됨으로써, 더 빠른 접선 회전 속도가 기계적 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(150)에 전달되게 되며, 이 모듈(150)은 채취 및 변환될 수 있는 에너지 량을 증폭한다. 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)은 본 발명의 일 실시예의 변환된 에너지를 받는다.
변환된 에너지는, 예컨대 이산화탄소를 제거하도록 저장하기 이전에 추출 모듈(140)을 통해 처리된다. 처리된 변환된 에너지는, 후속해서 사용하기 위해 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)에 포함되는 저장 모듈에 놓인다. 일 실시예에서, 후속한 사용은, 변환된 에너지를 공급하여 발전 모듈(170)의 동작에 동력을 공급해 전기를 공급(175)하는 것일 수 있다. 다른 실시예에서, 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)로부터 변환된 에너지는, 강제된 회전 모듈의 동작에 동력을 공급하여 본 발명의 일 실시예의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)의 회전 및 방향의 속도를 제어하는데 사용될 수 있다.
추출 모듈(140)은 캔틸레버 지지 구조 모듈(120) 상에 그리고 그 인근에 위치할 수 있어서, 예컨대 기계적 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(150)과 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)의 변환 모듈에 공급되는 공기로부터 수증기를 추출할 수 있다. 추출 모듈(140)은 예컨대, 본 발명의 일 실시예에서 물을 공급하고(184) 이산화탄소를 공급하는데(188) 후속하여 사용하기 위해 추출 저장 모듈(180)에 저장될 수 있는 물과 이산화탄소를 추출할 수 있다.
풍력 에너지 증폭 모듈화 시스템(110)은, 예컨대 풍속을 측정하고 동작을 제어하기 위해 모듈에 연결되는 모니터 및 제어 모듈(190)을 포함한다. 일 실시예에서, 모니터 및 제어 모듈(190)은 예컨대, 본 발명의 일 실시예에서 기류를 측정하는 센서를 포함한다.
상세한 동작:
도 2는, 본 발명의 일 실시예의 풍력 에너지 증폭 방법의 개요의 흐름도를 도시한다. 도 2는, 바람(100)으로부터 풍력을 포획(210)하는 풍력 에너지 증폭 방법(200)의 흐름도를 도시한다. 포획된 풍력으로 인해, 도 1의 풍력 에너지 증폭 모듈화 시스템(110)을 사용하여 접선 방향으로 증폭된 에너지를 채취하게 된다(220). 풍력 에너지 증폭 방법(200)은, 채취한 접선 방향으로 증폭된 에너지를 변환, 처리 및 저장하는 단계(230)를 포함한다. 저장된 변환된 접선 증폭 에너지는 연속, 주문 및 대기 전기를 생성하여(240) 전기를 공급하는(175)데 사용될 수 있다. 풍력 에너지 증폭 방법(200)은, 물을 공급하고(184) 이산화탄소를 공급하기 위해(188) 물과 이산화탄소를 추출, 처리 및 저장하는 단계(250)를 포함한다. 풍력 에너지 증폭 방법(200)은, 본 발명의 일 실시예의 도 1의 풍력 에너지 증폭 모듈화 시스템(110)에 사용되는 바람 에너지 증폭 모듈화 시스템을 모니터하고 제어하는 단계(260)를 포함한다.
풍력 에너지 증폭 시스템 예:
도 3은, 본 발명의 일 실시예의 풍력 에너지 증폭 시스템의 도시 예의 흐름도를 도시한다. 도 3은, 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)이 예컨대 두 개의 위치에서 베어링 부착 모듈(125)에 연결되는 풍력 에너지 증폭 시스템의 도시 예를 도시한다. 베어링 부착 모듈(125)은 예컨대 타워와 같은 실장 장치(105)에 연결된다. 바람 포획 모듈(115)은 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)에 연결될 수 있다. 바람(100)은, 바람 포획 모듈(115) 상에 예컨대 수평 방향 공기 포일 패널과 같은 구동 패널 모듈(340)에 힘을 가한다. 바람 포획 모듈(115) 상에 바람(100)이 가한 힘으로 인해, 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)은 회전하게 될 수 있다. 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)에는, 예컨대 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)과 프로펠러 증폭 에너지 채취 모듈(320)과 같은 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)이 연결될 수 있다. 캔틸레버 지지 구조 모듈(120) 상에 위치한 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)은 본 발명의 일 실시예의 접선으로 증폭된 에너지를 채취해 변환한다.
캔틸레버 지지 구조 모듈(120)에는 하나 이상의 회전 전달 연결 모듈(370)이 연결될 수 있어, 구동 샤프트 시스템 모듈(380)을 부착하여 회전을 예컨대 플라이 휠과 같은 구동 휠 모듈(350)에 전달할 수 있다. 구동 휠 모듈(350)의 회전은 연결에 의해 기계적 증폭 에너지 채취 모듈(354)에 전달된다. 기계적 증폭 에너지 채취 모듈(354)은 본 발명의 일 실시예의 에너지 변환 모듈(358)에 회전을 전달한다.
변환된 에너지는 예컨대 저장 탱크와 같은 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)로 처리된다. 저장된 변환 에너지는 예컨대 발전기와 같은 발전 모듈(170)에 동력을 공급하여 예컨대 집과 같은 곳에 전기를 공급(175)하는데 사용될 수 있다. 저장된 변환된 에너지는 강제 회전 모듈(360)에 동력을 공급하여 본 발명의 일 실시예의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)의 회전 및 방향을 제어하는데 사용될 수 있다.
도 1의 추출 모듈(140) 및 추출 저장 모듈(180)로부터의 물은 물을 예컨대 저수조와 같은 곳에 공급하는데(184) 사용될 수 있다. 도 1의 추출 모듈(140)과 도 1의 추출 저장 모듈(180)로부터의 이산화탄소는, 본 발명의 일 실시예의 탄산 음료 공장에 이산화탄소를 공급하는데(188) 사용될 수 있다.
캔틸레버 지지 구조 모듈:
도 4는, 본 발명의 일 실시예의 캔틸레버 지지 구조 모듈의 블록도를 도시한다. 도 4는, 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)에 연결된 바람 포획 모듈(115)에 힘을 가하는 바람(100)을 도시한다. 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)은, 예컨대 도 1의 풍력 에너지 증폭 모듈화 시스템(110)의 모듈 및 요소를 부착하는데 사용되는 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)과 같은 것이 되도록 구성될 수 있다. 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)은 베어링 부착 모듈(125)에 부착하여 본 발명의 일 실시예의 실장 장치(105)를 중심으로 풍력 회전(430)이 허용되도록 구성될 수 있다.
바람 포획 모듈(115)은, 예컨대 바람(100)이 힘을 가하게 될 표면적을 제공하는 구동 패널 시스템 모듈(410)을 포함하도록 구성될 수 있다. 구동 패널 시스템 모듈(410)은 포함하도록 구성될 수 있다.
구동 패널 시스템 모듈(410)을 동작시키도록 구동 패널 펄링(furling) 시스템 모듈(420). 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)은 구동 샤프트 시스템 모듈(380)의 부착을 포함하여 회전을 도 1의 기계적 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(150)에 전달하도록 구성될 수 있다.
구동 샤프트 시스템 모듈(380)은, 구동 휠 모듈(350)의 부착을 포함하여 회전을 본 발명의 일 실시예의 도 1의 기계적 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(150)에 전달하도록 구성될 수 있다.
다른 모듈 및 요소를 부착할 수 있는 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)은, 소자의 중량을 지지할 수 있고 태양광에 민감하지 않은 예컨대 알루미늄, 혼합물 또는 다른 적절한 소재와 같은 강한 경량 소재로 제조되도록 구성될 수 있다. 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)의 요소는, 예컨대 원통형과 같은 관상형이나 예컨대 육각형과 같은 다각형 구조로 예컨대 구성될 수 있다. 정렬 변화 각도가 구성될 수 있는 코너나 섹션은 예컨대 본 발명의 일 실시예의 곡선 반경(radius curved)일 수 있다.
캔틸레버 지지 구조 모듈(120)은, 일체(single piece)나 인터로킹 섹션으로 만들어져 높은 스트레스 조건에서 안정성과 구조적 완전성(structural integrity)을 제공하도록 예컨대 구성될 수 있는 직선 또는 곡선 섹션으로 구성될 수 있는 수직, 수평 및 측면 요소 모두를 갖도록 구성될 수 있다. 관상 구조는, 압축 공기 발생 및 액체 물 추출 모두를 위한 수집 관(collection piping)용 레이스웨이(raceway)로 동작할 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)은, 여러 위치에 연결되는 가변 길이의 여러 가지 다른 섹션을 사용하여, 예컨대 도 1의 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)의 다양한 개수와 크기와 다량 또는 소량의 바람 포획 모듈(115) 표면적을 지지하여, 본 발명의 일 실시예의 바람(100)에 노출된 표면적을 증가 또는 감소시킴으로써 특정한 응용, 용량 및 사이트 조건에 적응하도록 구성될 수 있다.
튜브 프레임 지지 구조 모듈:
도 5는, 본 발명의 일 실시예의 튜브 프레임 지지 구조 모듈의 블록도를 도시한다. 도 1의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)은, 바람에 노출될 모듈 및 요소를 예컨대 부착하는데 사용되는 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)을 포함하도록 구성될 수 있다.
튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)은, 베어링 부착 모듈(125)을 사용하여 실장 장치(105)에 부착하도록 구성될 수 있다. 바람 포획 모듈(115)에 힘을 가하는 바람(100)은 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)을 회전시켜, 본 발명의 일 실시예의 접선 속도로 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)을 회전시킨다.
회전 전달 연결 모듈(370)을 사용하는 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)은 구동 샤프트 모듈(380) 및 부착된 구동 휠 모듈(350)을 회전시켜, 접선 속도로 기계적 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(150)을 회전시킬 것이다. 강제 회전 모듈(360)은 구동 샤프트 모듈(380)을 회전시킬 것이며, 회전 전달 연결 모듈(370)을 사용하여, 본 발명의 일 실시예의 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)을 회전시킬 것이다.
베어링 부착 모듈:
본 발명의 일 실시예에서, 도 6a, 도 6b 및 도 6c는 도 1의 베어링 부착 모듈(125)의 예를 다른 도면으로 예시한다. 도 1의 베어링 부착 모듈(125)은 도 1의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)이 실장 장치(105)에 부착되게 할 수 있고, 낮은 마찰 회전 및 강한 기계적 연결을 제공할 수 있다.
도 6a는, 본 발명의 일 실시예의 베어링 부착 모듈 평면도의 예를 단지 예시용으로 도시한다. 도 6a는, 실장 장치(105) 상에 실장된 베어링(610)에 부착하기 위해 튜브 프레임 실장 브래킷(640)을 사용한, 예컨대 도 1의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)의 튜브 프레임(620) 요소의 방사상 부착을 평면도로 도시한다. 도 1의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120) 중 하나 이상은 본 발명의 일 실시예의 실장 장치(105) 상의 방사상 위치에 부착하도록 구성될 수 있다.
도 6b는, 본 발명의 일 실시예의 베어링 부착 모듈 사시도의 예를 단지 예시용으로 도시한다. 도 6b는, 실장 장치(105)에 부착하도록 구성되는 베어링 플랫폼(600)을 사시도로 도시한다. 베어링(610)은 베어링 플랫폼(600)에 연결된다. 하나 이상의 실장 블록(650) 요소가 베어링(610)에 부착될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 실장 블록(650) 요소는 베어링 플랫폼(600)에 직접 연결될 수 있어 정적 구성을 만들 수 있고, 여기서 예컨대 도 1의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)을 부착하여 예컨대 본 발명의 일 실시예의 저장 탱크와 같은 비회전 장비를 예컨대 지지하기 위한 회전이 없게 될 것이다.
도 6c는, 본 발명의 일 실시예의 베어링 부착 모듈 블록도의 예를 단지 예시용으로 도시한다. 도 6c는, 예컨대 회전 구성으로 구성되는 도 1의 베어링 부착 모듈(125)의 블록도를 도시하며, 여기서 튜브 프레임(620)은, 베어링 플랫폼(600)에 부착된 베어링(610)에 연결되는 튜브 프레임 실장 브래킷(640)에 부착된다. 튜브 프레임 실장 브래킷(640)은 실장 블록(650)의 매칭 형태 상부에 설치되어 본 발명의 일 실시예의 강한 기계적 연결을 제공하도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서, 튜브 프레임 실장 브래킷(640) 및 실장 블록(650)은 실장 블록 록(mounting block lock)에 의해 연결되어 분리 및 측면 이동을 방지하도록 구성된다. 도 1의 베어링 부착 모듈(125)은, 실장 장치(105) 상의 여러 지점에 설치할 수 있다. 도 1의 베어링 부착 모듈(125)로 인해 도 1의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)은 본 발명의 일 실시예의 실장 장치(105)를 중심으로 하여 회전할 수 있다.
대류 냉각 베어링 시스템:
도 7은, 본 발명의 일 실시예의 대류 냉각 베어링 시스템의 개요의 블록도를 도시한다. 도 7은, 냉각 플로우 채널 및 저장소를 통해 유체 윤활제(fluid lubricant)가 대류 순환(convection circulation)하는 낮은 마찰 베어링(710)을 위한 대류 냉각 베어링 시스템을 도시한다. 본 발명의 일 실시예에서, 유체 윤활제의 냉각은 유체 윤활제의 열로 인한 저하를 감소시킬 수 있어 그 사용을 연장하여 유체 윤활제 교체 빈도를 감소시킬 수 있다.
낮은 마찰 베어링(710)은, 회전함에 따라 유체 윤활제 상의 볼록면을 슬라이드하도록 구성되어 마찰을 감소시키는 볼록 슬라이딩 회전 섹션(720)을 포함한다. 볼록 슬라이딩 회전 섹션(720)은, 부품이나 구조가 회전하고 비대칭 오목면과 짝을 이루어(mate with) 유체 윤활제에 대한 대류 플로우 채널(725)을 형성하는 부착 점을 제공한다. 비대칭 오목 대류 링 채널(730)은 볼록 슬라이딩 회전 섹션(720)과 짝을 이루어 본 발명의 일 실시예에서 유체 윤활제에 대한 대류 플로우 채널(725)을 형성하도록 구성된다.
비대칭 오목 대류 링 채널(730)은 유체 냉각 저장소 및 정적 실장 섹션(740)에 오프셋 부착되어 연결되어 유체 윤활제의 순환을 위한 복수의 유체 윤활제 플로우 냉각 채널(744)을 형성하고 냉각된 유체 윤활제를 유체 냉각 저장소(748)로부터 본 발명의 일 실시예의 대류 플로우 채널(725) 내로 유도하는 십 홀(seep hole)을 제공하도록 구성된다.
불균일한 대류 플로우 채널(725)은, 볼록 슬라이딩 회전 섹션(720)과 비대칭 오목 대류 링 채널(730)의 짝을 이룬 대향면의 영구적인 분리의 불균일한 공간에 의해 형성되며, 볼록 및 오목면의 만곡 호(curvature arc)는 오프셋된 반경 중심에 의해 구성되어 마찰에 의해 유체 윤활제가 평탄치 않게 가열되게 되어 본 발명의 일 실시예의 대류에 의한 유체 윤활제 순환을 만든다.
유체 냉각 저장소 및 정적 실장 섹션(740)은 낮은 마찰 베어링(710)을 물체에 부착하도록 구성된다. 유체 냉각 저장소 및 정적 실장 섹션(740)은, 비대칭 오목 대류 링 채널(730)의 연결을 수용하여 유체 윤활제 순환을 위한 복수의 유체 윤활제 플로우 냉각 채널(744)을 형성하도록 구성된다. 유체 냉각 저장소 및 정적 실장 섹션(740)은 히트 싱크 온도 전달 구조로 동작하여 순환 유체 윤활제로부터 열을 흡수하여 유체 윤활제를 냉각시키도록 구성된다. 유체 냉각 저장소 및 정적 실장 섹션(740)은 유체 냉각 저장소(748)에 순환 유체 윤활제를 축적하여 유체 윤활제를 더 냉각시키고 냉각된 유체 윤활제를 본 발명의 일 실시예의 비대칭 오목 대류 링 채널(730)의 십 홀(735)을 통한 대류 플로우에 의해 유도함으로써 대류 플로우 채널(725)에 공급하도록 구성된다.
일 실시예에서, 낮은 마찰 베어링(710)에서 사용되는 유체 윤활제는, 예컨대 주위 또는 동작 온도에 의해 가열될 때 유체가 되는 윤활제를 포함한 여러 가지 윤활제일 수 있다.
낮은 마찰 베어링(710)은, 예컨대 볼록 슬라이딩 회전 섹션(720), 비대칭 오목 대류 링 채널(730) 및 유체 냉각 저장소 및 정적 실장 섹션(740)이, 볼록 및 오목면의 기하학적 현이 본 발명의 일 실시예의 회전 축에 수직인 링을 형성하도록 구성될 수 있는 바와 같이 구성될 수 있다.
낮은 마찰 베어링(710)은, 예컨대 볼록 슬라이딩 회전 섹션(720), 비대칭 오목 대류 링 채널(730) 및 유체 냉각 저장소 및 정적 실장 섹션(740)이, 볼록 및 오목면의 기하학적 현이 본 발명의 일 실시예의 회전 축에 평행인 링을 형성하도록 구성될 수 있는 바와 같이 구성될 수 있다.
낮은 마찰 베어링(710)은, 예컨대 볼록 슬라이딩 회전 섹션(720), 비대칭 오목 대류 링 채널(730) 및 유체 냉각 저장소 및 정적 실장 섹션(740)이, 볼록 및 오목면의 기하학적 현이 회전 축에 평행인 링을 형성하도록 구성될 수 있는 바와 같이 구성될 수 있고, 볼록 슬라이딩 회전 섹션은 본 발명의 일 실시예의 형성 링의 내부에 구성된다.
낮은 마찰 베어링(710)은, 예컨대 볼록 슬라이딩 회전 섹션(720), 비대칭 오목 대류 링 채널(730) 및 유체 냉각 저장소 및 정적 실장 섹션(740)이, 볼록 및 오목면의 기하학적 현이 회전 축에 평행인 링을 형성하도록 구성될 수 있는 바와 같이 구성될 수 있고, 볼록 슬라이딩 회전 섹션은 본 발명의 일 실시예의 형성 링의 외부에 구성된다.
낮은 마찰 베어링(710)은, 예컨대 볼록 슬라이딩 회전 섹션(720), 비대칭 오목 대류 링 채널(730) 및 유체 냉각 저장소 및 정적 실장 섹션(740)이, 볼록 및 오목면의 기하학적 현이 본 발명의 일 실시예의 이동의 선형 또는 만곡 방향에 수직인 선형 또는 만곡 섹션을 형성하도록 구성될 수 있는 바와 같이 구성될 수 있다.
바람 포획 모듈:
도 8a는, 본 발명의 일 실시예의 닫힌 위치에서의 바람 포획 모듈의 예의 사시도를 단지 예시용으로 도시한다. 도 1의 바람 포획 모듈(115)은, 예컨대 구동 패널 모듈(340)을 사용하여 바람(100)의 동력을 포획하도록 구성될 수 있다. 구동 패널 모듈(340)은, 예컨대 하나의 패널로서 구성되는 공기 포일 패널 섹션과, 설치된 경우, 구동 패널 모듈(340)의 바람 포획 면적 폭에 걸쳐져 있는 분리된 공기 포일 패널로 구성될 수 있다. 구동 패널 모듈(340)은 예컨대 펄링 시스템 모듈로 구성될 수 있어, 구동 패널을 여러 회전 각도로 회전시켜, 바람에 노출된 구동 패널 표면적의 양을 제어하여 예컨대 패널과 같은 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)의 회전 속도를 수직으로부터 수평 위치까지 제어할 수 있고 패널을 본 발명의 일 실시예의 수평 위치로부터 수직 위치로 회전시킬 수 있다.
펄링 시스템 모듈은, 예컨대 펄링 작동기와 각 패널 섹션으로의 링킹 연결에 의해 동작하도록 구성될 수 있다. 펄링 작동기와 각 패널 섹션으로의 링킹 연결은, 예컨대 본 발명의 일 실시예의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)에 연결된 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)로부터의 압축 공기와 같은 변환된 에너지를 사용하여 예컨대 공기 모터 구동 시스템에 의해 동작하도록 구성될 수 있다.
구동 패널 모듈(340)은, 수평의 열린 위치로부터, 바람(100)이 힘을 가할 수 있는 닫힌 수직 표면적을 나타내는 수직의 닫힌 위치로 회전하도록 구성될 수 있다. 구동 패널 모듈(340)은, 예컨대 회전이 순풍 회전 방향(800)에 진입함에 따라, 공기 포일 패널 섹션을 닫힌 위치로 회전시키는 자동 제어 시스템을 사용하도록 구성될 수 있다. 바람(100)은, 더 작은 에지 바람 포획 표면적을 갖는 열린 포일 패널에 가해질 것보다 더 큰 바람 포획 표면적을 갖는 닫힌 공기 포일 패널에 더 큰 힘을 가할 것이다. 더 큰 힘으로 인해, 본 발명의 일 실시예의 실장 장치(105)에 실장된 베어링 부착 모듈(125)에 연결함으로써 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)은 회전하게 될 것이다.
도 8b는, 본 발명의 일 실시예의 열린 위치에서의 바람 포획 모듈의 예의 사시도를 단지 예시용으로 도시한다. 구동 패널 모듈(340)은, 수직의 닫힌 위치로부터, 바람(100)이 힘을 가할 수 있는, 열린 평행 에지 면적을 나타내는 수평의 열린 위치로 회전하도록 구성될 수 있다. 구동 패널 모듈(340)은, 예컨대 회전이 역풍 회전 방향(800)에 진입함에 따라 공기 포일 패널 섹션을 열린 위치로 회전시키는 자동 제어 시스템을 사용하도록 구성될 수 있다. 바람(100)은, 더 작은 에지 바람 포획 표면적을 갖는 닫힌 공기 포일 패널에 가해질 것보다 더 작은 에지 바람 포획 표면적을 갖는 열린 공기 포일 패널에 더 적은 힘을 가할 것이다. 더 적은 힘이, 본 발명의 일 실시예의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)의 회전을 감소시킬 끌림(drag)을 일으킬 것이다.
닫힌 위치에 제공된 총 바람 포획 면적은, 열린 위치에 제공되는 에지 바람 포획 총 면적에 비해 더 크다. 바람(100)이 가한 힘은, 바람(100)에 제공된 바람 포획 면적의 양만큼 포획된다. 닫힌 위치에 가해 진 더 큰 힘은, 본 발명의 일 실시예의 실장 장치(105) 상에 실장된 베어링 부착 모듈(125)에 연결된 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)의 풍력 회전에 힘을 가할 것이다.
풍력 회전:
도 9a는, 본 발명의 일 실시예의 캔틸레버 지지 구조 모듈의 풍력 회전의 예를 단지 예시용으로 도시한다. 도 1의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)은 예컨대 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)과 튜브 프레임 측면 지지 요소(910)를 사용하여 예컨대 바람(100)의 힘에 노출될 지상 지지 구조를 형성하도록 구성될 수 있다. 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)은, 본 발명의 일 실시예의 베어링 부착 모듈(125)과 실장 장치(105)의 중심에서 회전축으로부터 방사상 거리에의 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400) 상의 위치에 부착된 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)을 갖도록 구성될 수 있다.
도 1의 바람 포획 모듈(115)은, 예컨대 구동 패널 모듈(340)을 사용해 바람(100)의 동력을 포획하도록 구성될 수 있다. 바람(100)은, 닫힌 위치(920)에서 바람 포획 모듈에 더 큰 힘(924)을 가한다.
힘(100)은, 닫힌 위치(926)에서 바람 포획 모듈에 더 적은 힘(928)을 가한다. 닫힌 및 열린 위치에서 도 1의 바람 포획 모듈(115)에 가해진 힘의 차이는 도 1의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)의 풍력 회전을 만들어 본 발명의 일 실시예의 회전 방향(800)으로 회전시킨다.
튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)에 부착된 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)은 부착 위치에 의해 풍속보다 더 큰 접선 속도로 회전할 것이다.
기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)은, 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)의 채취 요소를 통해 회전시 맞부딪치는 기류(900)에 노출될 것이다. 회전시 맞부딪치는 기류(900)는 회전 방향(800)과 반대로 움직이고 있을 것이다. 풍력 회전은, 본 발명의 일 실시예의 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)을 통한 접선 증폭 기류를 만들 것이다.
강제 회전:
도 9b는, 본 발명의 일 실시예의 캔틸레버 지지 구조 모듈의 강제 회전의 예의 블록도를 도시한다. 도 9b는, 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)로부터 강제 회전 전달 시스템(930)에서 변환된 에너지를 사용하도록 구성된 강제 회전 모듈(360)로의 변환된 에너지 공급을 도시한다. 강제 회전 전달 시스템(930)은, 예컨대 압축 공기 형태인 변환된 에너지를 사용하여 공기 모터에 동력을 공급하여 접촉 휠을 회전시키도록 구성될 수 있고, 이 휠은, 구동 샤프트 모듈(380)과 접촉하여, 회전을 구동 샤프트 모듈(380)에 전달할 것이다. 구동 휠 모듈(350)은, 강제 회전이 본 발명의 일 실시예에서 적용될 때, 구동 샤프트 모듈(380)에 부착되어 회전할 것이다.
구동 휠 모듈(350)은, 회전 전달 연결 모듈(370)에 부착된다. 회전 전달 연결 모듈(370)은, 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)에 부착되며, 이 모듈(120)은, 실장 장치(105)에 부착된 베어링 부착 모듈(125)에 연결되어 회전한다. 구동 휠 모듈(350)의 강제 회전은 연결에 의해 강제 회전을 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)에 전달할 것이다. 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)의 강제 회전은 접선 방향으로 증가한 회전을 발생시킬 것이고, 이 회전으로 인해, 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)과 기계적 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(150)은, 예컨대 본 발명의 일 실시예의 관리 기간 이후 회전의 재시작과 같은 강제 회전을 적용하는 기간 동안 에너지를 채취 및 변환할 것이다.
기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈:
도 10은, 본 발명의 일 실시예의 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈의 개요의 블록도를 도시한다. 회전시 맞부딪치는 기류(900)는, 도 1의, 회전하는 캔틸레버 지지 구조 모듈(120) 상의 위치에 의해, 접선 방향으로 증폭된 속도(1000)로 맞부딪치는 공기가 된다. 접선 방향으로 증폭된 속도(1000)로 맞부딪치는 공기는 본 발명의 일 실시예의 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)에 동력을 공급하는데 사용될 수 있다.
기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)은 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)을 포함하여 접선 방향으로 증폭된 속도(1000)로 맞부딪치는 공기의 에너지를 채취하도록 구성될 수 있다.
플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)은, 예컨대 압축 공기 컴포넌트 시스템 모듈(1020)과 같은 에너지 변환 모듈(1010)을 포함하여 채취된 에너지를 변환하도록 구성될 수 있다. 압축 공기 컴포넌트 시스템 모듈(1020)은, 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)로부터 플러터 베인 구동 압축 시스템 모듈(1030)로의 회전 전달에 의해 동작하는 플러터 베인 구동 압축 시스템 모듈(1030)을 포함하도록 구성될 수 있다. 플러터 베인 구동 압축 시스템 모듈(1030)은, 변환된 에너지를, 본 발명의 일 실시예의 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)에 운반하도록 구성될 수 있다.
기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)은, 프로펠러 증폭 에너지 채취 모듈(320)을 포함하여 접선 방향으로 증폭된 속도(1000)로 맞부딪치는 공기의 에너지를 채취하도록 구성될 수 있다. 프로펠러 증폭 에너지 채취 모듈(320)은, 예컨대 압축 공기 컴포넌트 시스템 모듈(1020)과 같은 에너지 변환 모듈(1010)을 포함하여 채취된 에너지를 변환하도록 구성될 수 있다. 압축 공기 컴포넌트 시스템 모듈(1020)은, 프로펠러 증폭 에너지 채취 모듈(320)로부터 공기 스쿠프 프로펠러 구동 압축 시스템 모듈(1040)로의 회전 전달에 의해 동작하는 공기 스쿠프 프로펠러 구동 압축 시스템 모듈(1040)을 포함하도록 구성될 수 있다. 공기 스쿠프 프로펠러 구동 압축 시스템 모듈(1040)은, 변환된 에너지를 본 발명의 일 실시예의 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)에 운반하도록 구성될 수 있다.
플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈:
도 11a는, 본 발명의 일 실시예의 접선 속도에서의 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈의 예의 블록도를 도시한다. 도 1의 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)은, 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)을 포함하여 도 1의 바람(100)과 접선 방향으로 증폭된 속도(1000)로 맞부딪치는 공기로부터 에너지를 채취 및 변환하도록 구성될 수 있다. 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)은, 예컨대 긴 곡선 패널과 같이 본 발명의 일 실시예의 접선 방향으로 증폭된 속도(1000)로 맞부딪치는 공기의 에너지를 채취하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 플러터 베인 블레이드(1100)를 예컨대 포함하도록 구성될 수 있다.
벤투리 윙(Venturi wing)(1120)은, 플러터 베인 블레이드(1100)의 외부 에지로 벤투리 수축을 형성하도록 구성될 수 있다. 플러터 베인 블레이드(1100)는, 긴 패널의 외부 에지에 벤투리 윙(1120)을 포함하여 공기가 벤투리 윙(1120)으로 이동하게 하도록 구성될 수 있고, 긴 패널의 외부 에지에서 벗어남으로써, 벤투리 효과에 의해 이동하는 공기의 속도를 가속시킬 수 있어, 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)의 회전에 힘을 더할 수 있다. 플러터 베인 블레이드(1100)는 플러터 베인 액슬 허브(axle hub)(1110)에 부착되어 플러터 베인 블레이드(1100)가 본 발명의 일 실시예의 플러터 베인 액슬 허브(1110)의 장축을 중심으로 회전하게 하도록 구성될 수 있다.
도 11b는, 본 발명의 일 실시예의 풍속에서 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈의 예의 블록도를 도시한다. 플러터 베인 블레이드(1100)는, 바람(100)의 힘에 의해 플러터 베인 액슬 허브(1110)의 장축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 벤투리 윙(1120)으로 이동하고 긴 패널의 외부 에지로부터 벗어난 바람은 이동하는 공기의 속도를 벤투리 효과에 의해 가속시킬 수 있어, 본 발명의 일 실시예의 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)의 회전에 힘을 더할 수 있다.
도 11c는, 본 발명의 일 실시예의 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈 설치의 예의 블록도를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에서, 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)은, 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)이 접선 방향 증폭 속도로 회전되게 할 여러 위치에서 튜브 프레임(620)에 연결되도록 구성될 수 있다. 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)은 에너지 변환 모듈(1010)을 부착하여, 튜브 프레임(620)에 부착된 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)에 의해 채취된 에너지를 변환하도록 구성될 수 있다. 플러터 베인 증폭 에너지 채취 모듈(310)은, 튜브 프레임(620)의 각이 진 섹션에 부착되어 본 발명의 일 실시예의 다른 구성에 적응하게 되도록 구성될 수 있다.
프로펠러 증폭 에너지 채취 모듈:
도 12는, 본 발명의 일 실시예의 프로펠러 증폭 에너지 채취 모듈의 예의 블록도를 도시한다. 도 12는, 부착된 에너지 변환 모듈(1010)을 포함하도록 구성될 수 있는 하우징(1210)을 포함하도록 구성될 수 있는 프로펠러 증폭 에너지 채취 모듈의 예를 도시한다. 에너지 변환 모듈(1010)은, 프로펠러(1230)에 의해 채취된 에너지를 변환할 것이다. 프로펠러(1230)는 프로펠러 샤프트 및 회전 전달 모듈(1235)에 부착되어 프로펠러(1230)가 회전되게 하도록 구성될 수 있다. 회전 전달 모듈(1235)은 나셀(nacelle)(1220)에 부착되어 안정적인 구조를 제공하여 프로펠러(1230)를 제자리에 유지하도록 구성될 수 있다. 나셀(1220)은 에어 스쿠프 벤투리(1200)에 부착되어 이 에어 스쿠프 벤투리(1200)를 통과한 기류가 본 발명의 일 실시예에서 벤투리 효과에 의해 가속되게 하도록 구성될 수 있다.
에어 스쿠프 벤투리(1200)는 하우징(1210)에 부착되어 프로펠러 샤프트 및 회전 전달 모듈(1235)을 중심으로 한 위치에 에어 스쿠프 벤투리를 유지하도록 구성될 수 있다. 에어 스쿠프 벤투리(1200)는, 접선 방향으로 증폭된 속도(1000)로 맞부딪치는 공기가 회전 방향(800)에 반대되는 방향으로부터 에어 스쿠프 벤투리(1200)의 넓은 구멍에 진입하게 하도록 구성될 수 있다. 에어 스쿠프 벤투리(1200)는 이 넓은 구멍 미만의 제한된 직경을 포함하여 벤투리 효과가 접선방향으로 증폭된 속도(1000)로 맞부딪치는 공기를 더 가속하게 하도록 구성될 수 있다. 프로펠러(1230)는, 회전에 의한 벤투리 효과 및 접선 속도에 의해 증폭된 속도로 이동하는 기류의 에너지를 채취하도록 구성될 수 있다. 프로펠러 샤프트 및 회전 전달 모듈(1235)은, 프로펠러(1230)로부터 에너지 변환 모듈(1010)로 회전을 전달하여 에너지 변환 모듈(1010)이 본 발명의 일 실시예의 프로펠러(1230)에 의해 채취된 에너지를 변환하게 하도록 구성될 수 있다.
기계적 증폭:
도 13은, 본 발명의 일 실시예의 기계적 증폭의 블록도를 도시한다. 도 13은, 회전 전달 연결 모듈(370)에 부착되어 전달되도록 구성될 수 있는 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)의 회전을 도시한다. 회전 전달 연결 모듈(370)은 구동 샤프트 모듈(380)에 부착되어 회전을 이 구동 샤프트 모듈(380)에 전달하도록 구성될 수 있다. 구동 샤프트 모듈(380)은, 도 1의 베어링 부착 모듈(125)에 부착되고 예컨대 도 4의 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)과 같이 본 발명의 일 실시예의 회전 전달 연결 모듈(370)에 부착되는 예컨대 긴 실린더로 구성될 수 있다.
구동 샤프트 모듈(380)은 도 1의 실장 장치(105)보다 더 큰 직경의 긴 실린더로 예컨대 구성될 수 있고 도 1의 실장 장치(105)를 중심으로 설치될 것이다. 구동 휠 모듈(350)은 구동 샤프트 모듈(380)에 부착되어 예컨대 도 4의 튜브 프레임 지지 구조 모듈(400)의 결합된 연결 구조를 예컨대 중심으로 회전하도록 구성될 수 있고, 구동 샤프트 모듈(380) 및 모든 물체는 본 발명의 일 실시예의 이들 모듈 중 어느 하나나 둘 모두에 연결 또는 부착된다.
구동 휠 모듈(350)은, 기계적 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(150)에 회전을 전달하여 기계적 에너지를 채취하게 하도록 구성될 수 있다. 구동 휠 모듈(350)에서 회전 에너지의 기계적 증폭은, 접선 방향으로 증가한 속도로 회전하고 있는 구동 샤프트 모듈(380)로부터의 방사상 거리에서 구동 휠 모듈(350)과 접촉하도록 에너지 변환 모듈(1010)을 위치시킴으로써 발생할 수 있다. 에너지 변환 모듈(1010)은, 압축 공기 컴포넌트 시스템 모듈(1020)로 구성될 수 있다.
압축 공기 컴포넌트 시스템 모듈(1020)은, 본 발명의 일 실시예의 구동 휠 모듈(350)과 접촉하여 회전하는 구동 휠 구동 에너지 변환 모듈(358)로 구성될 수 있다.
기계적 접촉 에너지 채취 모듈:
도 14는 본 발명의 일 실시예의 기계적 접촉 에너지 채취 모듈의 흐름도를 도시한다. 도 14는, 구동 샤프트 시스템 모듈(380)에 부착되어 회전을 구동 휠 모듈(350)에 전달하는 회전 전달 연결 모듈(370)을 도시한다. 구동 휠 모듈(350)의 회전 에너지는, 캔틸레버 지지 구조 모듈(120) 및 이에 부착되고 연결되며 바람의 동력에 의해 회전하고 있는 모듈 및 장비 모두의 결합된 요소의 총 중량으로부터 토크를 생성한다.
기계적 접촉 에너지 채취 모듈(1400)은 예컨대 접촉 휠을 사용하여 구동 휠 모듈(350)과 접촉한다. 기계적 접촉 에너지 채취 모듈(1400)은 구동 휠 모듈(350)의 외부 에지와 접촉하여 본 발명의 일 실시예의 구동 휠 모듈(350)에서 생성된 토크의 힘을 갖고 접선 방향으로 증폭된 속도로 회전한다.
회전하는 기계적 접촉 에너지 채취 모듈(1400)로부터의 접선 방향으로 증폭된 속도와 토크는, 기어 비에 의해 회전 속도를 더 증가시키도록 구성될 수 있는 예컨대 일련의 벨트와 풀리를 사용하여 기계적 채취 에너지 전달 모듈(1410)을 통해 전달된다. 채취된 기계적 에너지는 구동 휠 구동 에너지 변환 모듈(358)에 전달된다. 구동 휠 구동 에너지 변환 모듈(358)은, 채취된 기계적 에너지를 고압의 압축 가스로 변환하여 예컨대 전기를 생성하는데 사용되는 예컨대 가스 압축기가 되도록 구성될 수 있다. 변환되는 채취된 기계적 에너지는 구동 휠 구동 에너지 변환 모듈(358)로부터 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)로 전해져 예컨대 본 발명의 일 실시예의 발전 모듈(170)에 동력을 공급한다.
방사 압축기 시스템:
도 15는, 본 발명의 일 실시예의 방사 압축기 시스템의 개요의 블록도를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에서, 압축 가스는 예컨대 발전기를 동작시키는데 사용된다. 가벼운 바람이 전해 준 회전력으로부터 막대한 양의 압축 공기를 발생시키는 것이 동작에 바람직하다. 이용 가능한 회전 속도는 저속에서 초고속으로 상당히 변할 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 회전 및 선회 연결점의 복수의 축이 만든 일련의 힘 벡터의 각도는, 회전하는 동안 압축기 구동 액슬(1540)로부터 오프셋 캠(1548)으로 구동 푸쉬 로드(1560) 액슬 내지 푸쉬 로드(1570) 액슬로의 연결로, 피스톤 어셈블리(1568)로의 터미널 연결로 일정하게 변화한다. 일련의 힘 벡터의 각도는 회전하는 동안에 일정하게 변화하고 있어, 회전에 반대되는 힘을 넓게 분포시켜 회전에 대한 임피던스를 줄인다. 피스톤 압축기는 일반적으로 더 큰 압력을 발생시킨다. 더 고압의 압력으로 인해 본 발명의 일 실시예의 압축 가스 저장 컨테인먼트 용량을 최적으로 사용하게 된다.
도 15에 도시한 방사 압축기 시스템(1500)은, 동일한 동작 특징으로 스케일러블하여, 압축기가 낮은 토크 내지 높은 토크의 조건에서와 넓은 범위의 회전 속도로 동작하게 하는 높은 볼륨 고압 피스톤 압축기 시스템이다. 방사 압축기 시스템(1500)을 사용한 압축 디바이스의 스케일러빌러티로 인해 크기를 조정할 수 있게 된다. 스케일러블 압축 디바이스는, 압축 디바이스에 이용 가능한 공간이 매우 컴팩트한 면적에서부터 더 큰 개방 면적까지 변하는 본 발명 내에서 수많은 위치를 용이하게 수용할 수 있다.
방사 압축기 시스템(1500)은, 양측에 액세스 패널(1512)을 포함하여 여러 부품의 용이한 어셈블리 및 유지보수를 제공하는 하우징(1510)을 포함한다. 하우징(1510)은, 하우징(1510)에 영구적으로 통합될 수 있거나 하우징(150)으로의 연결부를 통해 탈착 가능하고 교환 가능할 수 있는 실린더(1514) 케이싱을 포함한다. 각 실린더(1514) 케이싱의 외측 단부는 필터링된 가스 공급(1524)을 받기 위한 하나 이상의 흡입 가스 주입구(1520)와 본 발명의 일 실시예의 압축 가스 관(1534) 수집 시스템에 연결하기 위한 하나 이상의 압축 가수 출구(1530)를 위한 포트를 갖는다.
하우징(1510) 내에 설치되는 것은, 하나의 액세스 패널(1512)을 통해 하우징 외부로 연장하는 압축기 구동 액슬(1540)이다. 압축기 구동 액슬(1540)의 장축은 회전의 동작 중심(1544)이다. 회전 동력원(1550)은 회전 전달 어셈블리(1556)를 통해 회전을 압축기 구동 액슬(1540)에 전달한다. 압축기 구동 액슬(1540)의 회전은 방사 압축기 시스템(1500)의 동작에 동력을 공급한다. 하우징(1510) 내의 압축기 구동 액슬(1540)에 연결되는 것은, 본 발명의 일 실시예의 피스톤을 구동하는 링키지(linkage)에 비대칭 회전을 전달하는데 사용되는 오프셋 캠(1548)이다.
하나의 구동 푸쉬 로드(1560)가 선회하는 구동 푸쉬 로드 액슬을 통해 오프셋 캠(1548)에 연결된다. 구동 푸쉬 로드 액슬의 오프셋 캠(1548)에 대한 위치는 압축기 구동 액슬(1540)의 장축으로부터 오프셋된다. 압축기 구동 액슬(1540)의 장축으로부터의 오프셋 위치로 인해, 구동 푸쉬 로드 액슬의 장축인 구동 푸쉬 로드(1560)의 선회 모션의 중심은 압축기 구동 액슬(1540)의 회전의 중심(1544) 주위를 돌게 된다.
하나의 구동 푸쉬 로드(1560)가 하나의 실린더(1514)에 의해 만들어진 공간 내로 연장한다. 실린더(1514) 내로 연장하는 구동 푸쉬 로드(1560)의 단부에 연결되는 것은, 내부 실린더(1514) 벽에 맞는 피스톤 어셈블리(1568)이다. 피스톤 어셈블리(1568)는, 피스톤 어셈블리가 실린더(1514)의 외부 단부로 밀려남에 따라 증가하는 가스압을 억압하도록 실링 시스템을 병합한 피스톤 헤드를 포함한다. 이 실링 시스템은, 예컨대 본 발명의 일 실시예의 복수 세트의 동심(concentric) 피스톤 링 및 스프링일 수 있다.
하나의 구동 푸쉬 로드(1560)는 하나 이상의 푸쉬 로드(1570) 부착을 위한 구동 푸쉬 로드 액슬 연결 점 주위에 위치한다. 하우징(1510) 상에 방사상으로 위치한 실린더(1514) 챔버의 개수는 총 푸쉬 로드(1570) 소자의 개수에 구동 푸쉬 로드(1560)용으로 1을 더한 것과 같을 것이다. 푸쉬 로드(1570)는 선회하는 푸쉬 로드 액슬로 부착된다. 구동 푸쉬 로드(1560) 상에서의 푸쉬 로드(1570) 연결점은 방사상 패턴에서 동일하게 이격되어 있다. 각 푸쉬 로드(1570)는, 푸쉬 로드(1570)의 연결점에 대응하는 하나의 실린더(1514)에 의해 만들어진 공간 내로 연장한다. 실린더(1514) 내로 연장하는 푸쉬 로드(1570)의 단부에 연결되는 것은, 본 발명의 일 실시예의 피스톤 어셈블리(1568)이다.
압축기 구동 액슬(1540)과 오프셋 캠(1548)의 회전으로 인해, 구동 푸쉬 로드(1560)와 각 푸쉬 로드(1570) 및 피스톤 어셈블리(1568) 결합은 정돈된 왕복 스트로크(ordered reciprocating stroke)를 갖는다. 내부 스트로크는, 피스톤 헤드가 후퇴함에 따라 저압 가스를 가스 공급(1524)으로부터 흡입 가스 주입구(1520)를 통해 실린더(1514) 챔버 내로 유도한다. 외부 스트로크는 피스톤 헤드를 실린더(1514)의 외부 단부 쪽으로 밀어내, 실린더 챔버 내의 가스 볼륨을 줄이고 압력을 높인다. 압축 가스는 압축 가스 출구(1530)를 통해 압축 가스 관(1534)으로 방출된다. 각 흡입 가스 주입구(1520)와 각 압축 가스 출구(1530)는 일방향 체크 밸브(one-way check valve)를 포함할 것이다. 일방향 체크 밸브는 가스가, 내부 스트로크 동안에, 가스 공급(1524)으로부터 흡입 가스 주입구(1520)를 통해 실린더(1514) 챔버 내로 통과하게 할 것이다. 이 밸브는 외부 스트로크 동안에 닫혀서 압력의 축적을 허용할 것이다. 일방향 체크 밸브는, 내부 스트로크 동안 압축 가스가 압축 가스 출구(1530)를 통해 실린더(1514) 챔버에 다시 진입하는 것을 막을 것이다. 이 밸브는 본 발명의 일 실시예의 외부 스트로크 동안에 압력이 쌓임에 따라 열릴 것이다.
회전 모션은 연속적이고 각 피스톤 어셈블리(1568)는 각 전체 레벌루션(revolution) 동안 스트로크 사이클을 완성한다. 일 실시예에서, 방사 압축기 시스템(1500)의 구성은 예컨대, 동일한 스트로크 거리를 갖는 다른 직경의 실린더를 포함할 수 있어 동일한 디바이스 내에서 복수 단의 압축을 허용하여, 압축 동작에 필요한 힘을 줄일 수 있다. 다른 실시예에서, 방사 압축기 시스템(1500)의 구성은 예컨대 다른 크기로 스케일된 두 개의 디바이스와, 두 개의 압축기 구동 액슬(1540) 소자를 연결하여 회전하고 동일한 회전 동력 원(1550)에 의해 동작하여 제 1 디바이스가 더 낮은 출력압으로 동작하여 제 2 단 압축 동작에 대해 제 2 디바이스 내로 압축 가스를 공급하여 압축 동작에 필요한 힘의 양을 감소시키게 하는 디바이스를 포함할 수 있다. 출력압은, 예컨대 압축 가스 출구(1530) 구멍에 연결된 피팅의 크기를 감소시킴으로써, 변화할 수 있다. 일 실시예에서, 실린더의 내부면은 예컨대 테플론(Teflon) 코팅으로 코팅될 수 있고, 피스톤 실링 시스템은 테플론 코팅된 링을 포함하여 본 발명의 일 실시예의 마찰을 감소시킬 것이다.
도 16a는, 방사 압축기의 예를 본 발명의 일 실시예의 외부 사시도로 단지 예시용으로 도시한다. 도 2a는, 하우징(1510)에 연결되고 하우징(1510) 주위에서 방사상으로 등간격으로 이격되는 7개의 실린더(1514) 챔버를 포함하도록 구성되는 방사 압축기(1600)의 예를 도시한다. 도 2a는 하우징(1510)에 연결된 하나의 탈착 가능한 액세스 패널(1512)을 도시하며, 액세스 패널(1512)을 통해 돌출하는 것은 압축기 구동 액슬(1540)이다. 실린더(1514)의 외부 단부는, 본 발명의 일 실시예에서 하나 이상의 흡입 가스 주입구(1520)와 압축 가스 출구(1530)를 갖도록 구성된 것으로 도시된다.
도 16b는, 방사 압축기의 예를 본 발명의 일 실시예의 내부도로 단지 예시용으로 도시한다. 방사 압축기(1600)의 내부는, 하우징(1510) 및 각 실린더(1514)에 설치되며 압축기 구동 액슬(1540)의 회전에 의해 동작하는 내부 부품을 도시한다. 이 내부도는, 본 발명의 일 실시예에서 압축기 구동 액슬(1540)의 오프셋 캠(1548)으로의 연결, 구동 푸쉬 로드(1560) 액슬 내지 푸쉬 로드(1570) 액슬로의 연결, 피스톤 어셈블리(1568)로의 터미널 연결을 도시한다.
물 추출 컴포넌트 시스템 모듈:
도 17은, 본 발명의 일 실시예의 물 추출 컴포넌트 시스템 모듈의 블록도를 도시한다. 도 1의 풍력 에너지 증폭 모듈화 시스템(110)은 공기로부터 물을 추출하여 도 1의 물 공급(184)에 사용하도록 구성될 수 있다. 에너지 변환은 공기 압축기를 포함하여 공기를 고압으로 압축하도록 구성될 수 있다. 도 17은, 본 발명의 일 실시예에서 물을 추출하고 탈수된 흡입 공기를 공기 압축기에 제공하도록 구성될 수 있는 물 추출 컴포넌트 시스템 모듈(1705)을 도시한다.
도 17은, 물 추출 컴포넌트 시스템 모듈(1705) 내지 압축 흡입 공기 시스템 모듈(1710) 내로 강제 또는 유도되는 공기(1700)를 도시한다. 압축 흡입 공기 시스템 모듈(1710)은 압축 흡입 공기 필터 시스템 모듈(1715)을 포함하여 공기를 탈수된 압축 흡입 공기 공급 시스템 모듈(1725)에 공급하도록 구성될 수 있다.
탈수된 압축 흡입 공기 공급 시스템 모듈(1725)은 탈수된 흡입 공기를 전해 주어 흡입 공기를 압축 공기 에너지 변환 모듈(1730)에 공급한다. 압축 공기 에너지 변환 모듈(1730)은 습기가 더 적은 흡입 공기를 사용하여 이 공기를 고압 압축 공기로 압축하며, 이 압축 공기는 예컨대 본 발명의 일 실시예의 도 1의 발전 모듈(170)을 동작시키는 변환된 에너지의 유용한 형태이다.
압축 흡입 공기 시스템 모듈(1710)은 수증기 추출 시스템 모듈(1720)을 포함하여 예컨대 응축을 사용하여 공기로부터 수증기를 제거하도록 구성될 수 있다. 수증기 추출 시스템 모듈(1720)은 추출된 물을 추출된 물 수집 모듈(1735)을 통해 분반하여, 본 발명의 일 실시예의 구동 샤프트 시스템 모듈(380)에 의해 더 처리되게 한다.
낙수 에너지 채취 시스템 모듈:
도 18은, 본 발명의 일 실시예의 낙수 에너지 채취 시스템 모듈의 블록도를 도시한다. 기계적 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(150)은 에너지 채취 모듈(1840)을 포함하도록 구성될 수 있다.
에너지 채취 모듈(1840)은, 에너지 변환 모듈(1010) 중 하나로 구성될 수 있는 낙수 에너지 채취 시스템 모듈(1845)을 포함할 수 있다.
에너지 변환 모듈(1010)의 한 요소는, 본 발명의 한 실시예의 낙수 임펠러 구동 압축 시스템 모듈(1850)을 포함하도록 구성될 수 있는 압축 공기 컴포넌트 시스템 모듈(1020)이다.
낙수 에너지 채취 시스템 모듈(1845)은, 원형 리시버 시스템(1890)을 포함하는 구동 샤프트 시스템 모듈(380)을 통해 수집된, 추출된 물 수집 모듈(1835)로부터의 물로서 원형 리시버 시스템(1890) 높이로부터 낙하하는 물을 사용하며, 낙수의 에너지를 채취하고 그 에너지를 유용한 형태로 변환하도록 구성될 수 있다. 낙수 임펠러 구동 압축 시스템 모듈(1850)은, 낙수를 사용하여 공기 압축기에 연결된 임펠러를 회전시킴으로써 낙수 에너지를 압축 공기로 변환한다. 물은 임펠러를 떠난 이후 물 처리 모듈(1855)로 흐르며, 이 모듈(1855)은 물 여과 시스템 모듈(1860)과 물 처리 시스템 모듈(1865)을 포함하여 물이 물 저장 모듈(1870)로 흘러서 본 발명의 일 실시예에서 물을 공급(184)하기 전에 물을 처리하도록 구성될 수 있다.
원형 리시버 시스템:
예컨대 물 측면에서, 이어지는 설명은 예시용으로 기술한 것이며, 기저의 플로우 기술은 어느 액체 및 가스에도 적용할 수 있음을 주목해야 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 공기로부터 추출한 물은 원형 리시버 어셈블리 모듈을 통해 전해지며 다른 실시예에서 변환된 에너지 예컨대 압축 공기는 원형 리시버 어셈블리 모듈을 통해 전해질 수 있다.
도 19a는, 본 발명의 일 실시예의 원형 리시버 어셈블리 모듈의 예의 흐름도를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에서, 도 1의 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)의 요소는 지상에서 회전하고 있을 수 있고, 지상의 요소에 연결되는 도 1의 추출 모듈(140) 및 도 1의 기류 증폭 에너지 채취 및 변환 모듈(130)은, 예컨대 압축 공기와 같은 변환된 에너지와 추출된 물을 예컨대 지면에서 도 1의 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)에 전달하고 있을 수 있다. 원형 리시버 어셈블리 모듈(1900)은 전환 연결 디바이스를 형성하여, 변환된 에너지와 추출된 물을 운반하는데 사용되는 수집 시스템이 회전 상태로부터 정지 상태로 전환하게 한다. 도 19a는, 추출된 물 회전 수집 관(1950)에 대한 전환 연결 디바이스를 제공하여 회전 상태로부터 정지 상태로 변화시키는데 사용되는 원형 리시버 어셈블리 모듈(1900)의 예를 도시한다.
원형 리시버 어셈블리 모듈(1900)은 5개의 주요 요소를 갖는다. 제 1 요소는, 타워 실장 플랫폼 상에 조이고 압축 공기나 액체 물의 리시빙 트로프(receiving trough)의 바닥 절반을 형성하는 원형 리시버 캐널라이즈드 정지 베이스 링(1912)(circular receiver canalized stationary base ring)이다. 제 2 요소는, 회전 시에, 원형 리시버 캐널라이즈드 정지 베이스 링(1912)의 외부 부분 상의 트랙에서 슬라이드하고 결과물 흐름을 위한 연결을 갖는 원형 리시버 회전 연결 링(1911)이다.
제 3 요소는, 압축 공기나 액체 물을 위한 리시빙 트로프의 상부 절반을 형성하고 원형 리시버 캐널라이즈드 정지 베이스 링(1912)에 조여지는 정지 원형 리시버(1910)이다. 제 4 요소는, 원형 리시버 회전 연결 링(1911)에 연결되고 원형 리시버 어셈블리 모듈(1900)의 수집 관의 회전 연결인 원형 리시버(1905)이다. 제 5 요소는, 원형 리시버 어셈블리 모듈(1900)을 본 발명의 일 실시예의 구동 샤프트(1925)의 벽에 결합시키는 원형 리시버 구동 샤프트 연결(1920)이다.
원형 리시버(1905)는, 구동 샤프트(1925)의 벽을 관통한 원형 리시버 구동 샤프트 연결(1920)의 부착에 의해 구동 샤프트(1925)의 벽에 연결된다. 구동 샤프트(1925)의 벽으로의 연결은, 추출된 물 회전 수집 관(1950)과 동시에 원형 리시버 구동 샤프트 연결(1920), 원형 리시버(1905) 및 원형 리시버 회전 연결 링(1911)을 회전시킨다. 원형 리시버 회전 연결 링(1911)은, 정지 원형 리시버(1910)와 원형 리시버 캐널라이즈드 정지 베이스 링(1912)에 의해 형성된 두 트랙에서 회전한다. 원형 리시버 어셈블리 모듈(1900)의 회전 요소는 그에 따라 추출된 물 회전 수집 관(1950)에 대한 회전 방출 연결을 제공하며, 물의 흐름은 회전 요소로부터 정지 요소 내로 흘러 본 발명의 일 실시예의 타워 실장 중간 탱크(1990) 내지 정지 관에 방출한다.
추출된 물 회전 수집 관(1950)은, 원형 리시버(1905)의 구멍에 연결된다. 물은 추출된 물 회전 수집 관(1950)으로부터 흘러 원형 리시버(1905)를 통해 원형 리시버 회전 연결 링(1911)의 해당 구멍으로 흐른다. 물은 회전 원형 리시버 회전 연결 링(1911)으로부터 리시빙 챔버로 방출된다.
리시빙 챔버는 원형 리시버 회전 연결 링(1911), 정지 원형 리시버(1910) 및 원형 리시버 캐널라이즈드 정지 베이스 링(1912)의 어셈블리에 의해 형성된다. 물은 리시빙 챔버로부터 원형 리시버 캐널라이즈드 정지 베이스 링(1912)의 구멍을 통해 본 발명의 일 실시예의 타워 실장 중간 탱크(1990)로 흐른다.
도 19b는, 본 발명의 일 실시예의 원형 리시버 어셈블리 모듈 설치의 예의 블록도를 도시한다. 도 19b는, 실장 장치(105)에 연결된 타워 실장 플랫폼(1985)을 도시한다. 원형 리시버 어셈블리 모듈(1900)은 타워 실장 플랫폼(1985)에 연결된다. 회전 구조에 연결되는 추출된 물 회전 수집 관(1950)은, 타워 실장 플랫폼(1985)에 연결되는 원형 리시버 어셈블리 모듈(1900)에 연결된다. 회전 상태로부터 정지 상태로의 흐르는 물의 전환은 원형 리시버 어셈블리 모듈(1900)에 의해 처리된다. 원형 리시버 어셈블리 모듈(1900)로부터 타워 실장된 중간 탱크(1990)로 방출된 물은 그 후 예컨대 본 발명의 일 실시예의 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)에 전해질 수 있다.
모니터 및 제어 모듈:
도 20은, 본 발명의 일 실시예의 모니터 및 제어 모듈의 블록도를 도시한다. 도 20은, 풍력 에너지 증폭 모듈화 시스템(110) 요소의 동작 상태와 레벨을 측정, 제어, 기록 및 송신하도록 구성되는 모니터 및 제어 모듈(190)의 예를 도시한다. 일 실시예에서, 모니터 및 제어 모듈(190)은, 예컨대 디지털, 기계 및 아날로그 시스템(2000)을 사용하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 디지털, 기계 및 아날로그 시스템(2000)은 자동 시스템 모듈(2010) 예컨대 자동 센서 시스템 모듈(2020), 자동 데이터 수집 모듈(2030), 자동 제어 시스템 모듈(2040) 및 풍속계(anemometer) 시스템 모듈(2050)을 포함하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 디지털, 기계 및 아날로그 시스템(2000)은 무선 통신 시스템 모듈(2060)을 사용하여 모니터 및 제어 모듈(190)에 액세스하고 예컨대 원격 모니터링 및 제어 시스템(2070)을 사용하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 디지털, 기계 및 아날로그 시스템(2000)은 수동 오버라이드 시스템 모듈(2080)을 사용하여, 예컨대 자동 시스템을 오버라이드하여 유지보수 동작 동안 동작 조건을 변경하도록 구성될 수 있다. 모니터 및 제어 모듈(190)은 예컨대 풍속계 시스템 모듈(2050)의 풍속 데이터를 사용하여 원거리로부터 바람 포획 모듈(115)을 제어하여 캔틸레버 지지 구조 모듈(120)의 회전을 늦추도록 구성될 수 있다.
벌집 챔버 저장 시스템:
도 21은, 본 발명의 일 실시예의 벌집 챔버 저장 시스템의 예의 블록도를 도시한다. 도 21은, 예컨대, 발전 모듈(170)에 사용하기 위해 변환된 에너지를 저장하는데 사용되는 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)의 요소일 수 있는 벌집 챔버 저장 시스템(2100)을 도시한다. 압축 가스 저장 컨테인먼트는 예컨대 밀폐된 지하실(ground vault)이거나 강력한 금속이나 혼합 소재로 된 저장 탱크일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 압축 가스 저장 컨테인먼트는, 본 발명의 일 실시예의 지하실에 대해 벌집 챔버 저장 시스템(2100)을 사용하여 밀폐되는 지하실로 구성될 수 있다.
벌집 챔버 저장 시스템(2100)은 예컨대 재생 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 지하의 압축 가스 저장소는 예컨대 저장 구조를 감싸는 탄탄한 흙으로부터 구조적 세기를 얻을 수 있어, 제조하기 덜 비싼 소재를 사용할 수 있다. 벌집 챔버 저장 시스템(2100)은, 소자 섹션 모듈로 구성되는 벌집 챔버 저장 탱크 어셈블리(2110)일 수 이어 조정 가능한 크기와 설치를 허용할 수 있다. 벌집 챔버 저장 탱크 어셈블리(2110)는, 연장되는 육각형 형태여서 예컨대 본 발명의 일 실시예에서는 발굴(excavation)과 같은 유닛의 안정적인 스택을 허용하도록 구성되는 저장 챔버 시스템이다.
챔버 섹션(2120)은, 하나 이상의 챔버 지지 레티스(2130)로 구조적으로 강화되도록 구성될 수 있다. 챔버 섹션(2120)은 메일 챔버 상호연결 피팅(2140)과 피메일 챔버 상호연결 피팅(2144)을 포함하여, 벌집 챔버 저장 탱크 어셈블리(2110)의 스택된 유닛의 상호연결이 유닛 사이에서 압축 가스를 자유롭게 흐르게 하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 챔버 지지 레티스(2130)로 구조적으로 강화된 챔버 단부 캡 메일(2150)과 하나 이상의 챔버 지지 레티스(2130)로 구조적으로 강화된 챔버 단부 캡 피메일(2160)은 챔버 요소의 단부에 부착되어 벌집 챔버 저장 탱크 어셈블리(2110)를 실링하고, 압축 가스 저장 컨테인먼트를 형성한다. 하나 이상의 챔버 스페이서 지지 레티스(2174)로 구조적으로 강화된 챔버 스페이서(2170)는 예컨대 설치 시에 벌집 챔버 저장 탱크 어셈블리(2110) 유닛의 바닥 층을 안정화하는데 사용될 수 있다. 벌집 챔버 저장 시스템(2100)은, 압축 가스로 저장 유닛을 제어 충전하게 하도록 구성되는 저장 시스템 주입구(2180)로 구성될 수 있다. 벌집 챔버 저장 시스템(2100)은, 본 발명의 일 실시예의 저장 유닛에서 압축 가스를 제어 방출하게 하도록 구성되는 저장 시스템 배출구(2190)로 구성될 수 있다.
도 22a는, 본 발명의 일 실시예의 벌집 챔버 저장 탱크 어셈블리의 예를 단지 예시용으로 도시한다. 도 22a는, 도 21의 벌집 챔버 저장 시스템(2100)의 요소로부터 어셈블된 벌집 챔버 저장 탱크 어셈블리(2110)의 예를 도시한다. 일 실시예에서, 챔버 단부 캡 피메일(2160)은, 메일 챔버 상호연결 피팅(2140)과 피메일 챔버 상호연결 피팅(2144)을 포함하는 챔버 섹션(2120)에 부착된다. 도 21의 벌집 챔버 저장 시스템(2100)의 모듈화 요소의 적응성으로 인해, 하나 이상의 챔버 익스텐션(extension)(2200)을 벌집 챔버 저장 탱크 어셈블리(2110)에 더함으로써 저장 용량의 볼륨을 확장할 수 있다. 도 22a에 도시한 예에서, 챔버 익스텐션(2200) 요소 중 두 요소를 도시하며 본 발명의 일 실시예의 챔버 섹션(2120) 요소 중 하나에 부착되어 있다.
도 22a에 도시한 예에서, 제 2 챔버 섹션(2120)은 제 2 챔버 익스텐션(2200)에 부착되고, 어셈블리는 챔버 단부 캡 메일(2150)의 부착으로 완료된다. 도 21의 벌집 챔버 저장 시스템(2100)은, 예컨대 복수의 챔버 익스텐션(2200) 요소가 하나의 챔버 섹션(2120)에 부착될 수 있도록 구성될 수 있다. 도 21의 벌집 챔버 저장 시스템(2100)은, 예컨대 챔버 섹션(2120)과 챔버 익스텐션(2200) 요소의 부착이 본 발명의 일 실시예의 여러 조합으로 교대로 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.
도 22b는, 본 발명의 일 실시예의 지하에 설치된 벌집 압축 공기 저장 시스템의 예의 블록도를 도시한다. 도 22b는, 지하에 설치된 도 21의 벌집 챔버 저장 시스템(2100)의 예를 도시한다. 도 21의 벌집 챔버 저장 시스템(2100)의 설치 예는, 다른 벌집 챔버 저장 탱크 어셈블리(2110)가 육각형 챔버 섹션을 인터로킹하여 스택될 수 있어 안정성을 유지할 수 있는 안정한 바닥 층을 만들기 위해 챔버 스페이서(2170) 요소를 사용하여 굴에 스택되는 다수의 벌집 챔버 저장 탱크 어셈블리(2110)일 수 있다.
도 21의 메일 챔버 상호연결 피팅(2140)과 도 21의 피메일 챔버 상호연결 피팅(2144)은 인접한 챔버의 상호연결을 제공하여 결합된 컨테인먼트 볼륨에 걸쳐 압축 가스가 자유롭게 흐르게 한다. 저장 시스템 주입구(2180)와 저장 시스템 배출구(2190) 요소는 예컨대 디지털 방식으로 제어 가능한 밸브를 포함하는 관 루트를 예컨대 제공하여 본 발명의 일 실시예의 컨테인먼트로부터의 압축 가스의 원격 및 자동 충전 및 방출을 허용한다.
일 실시예에서, 도 21 모듈의 벌집 챔버 저장 시스템(2100)의 설치를 완료하면, 어쓴 백필(2220)은 지면 레벨(2210)로의 설치를 에워싼다. 지하 설치 시 도 21의 벌집 챔버 저장 시스템(2100)을 사용하면, 지면 레벨(2210)에서의 표면적을 아껴서, 이 표면적은, 일단 백필하면, 예컨대 주차를 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대 재활용 플라스틱으로 제조되며 어쓴 백필(2220)로부터 컨테인먼트 세기를 추가하는 도 21 요소의 벌집 챔버 저장 시스템(2100)은, 예컨대 본 발명의 일 실시예의 발전에 사용하기 위해 고압 압축 가스를 저장하기 위한 경제적인 시스템을 예컨대 제공할 수 있다.
발전 모듈:
도 23a는, 본 발명의 일 실시예의 발전 모듈의 예의 블록도를 도시한다. 발전 모듈(170)은, 예컨대 저압 압축 공기 구동 발전 시스템(2300)으로 동작하도록 구성될 수 있다. 저압 압축 공기 구동 발전 시스템(2300)은 저압 압축 공기 공급 관(2310)을 통해 저압 압축 공기가 공급될 수 있어, 공기 모터(2320)의 동작에 동력을 공급할 수 있다. 공기 모터(2320)의 회전은 예컨대 공기식 트랜스미션(2330)에 연결되어 회전을 전달하여, 회전의 시작과 정지를 스무쓰 아웃(smooth out)하도록 구성될 수 있다. 공기식 트랜스미션(2330)의 제어된 회전은, 회전 전달 시스템(2340) 내지 발전기(2350)에 연결되도록 구성될 수 있다. 발전기(2350) 전기자의 회전은 예컨대 저압 압축 공기 흐름의 제어에 의해 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 시스템은, 발전기(2350)의 rpm을 본 발명의 일 실시예의 동작을 위한 최적 rpm으로 조정하면서 저압 압축 공기의 공기 모터(2320)로의 흐름을 증가 또는 감소시키도록 구성될 수 있다.
도 23b는, 본 발명의 일 실시예의 연속, 주문 및 대기 전기를 생성하는 예의 블록도를 도시한다. 도 2의 풍력 에너지 증폭 방법(200)은, 도 2의 연속, 주문 및 대기 전기를 생성(240)하기 위해 발전 모듈(170)을 사용하도록 구성될 수 있다. 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)로부터의 압축 가스는 고압 저장 모듈(2335)에 공급될 수 있다. 고압 저장 모듈(2335)로부터의 압축 가스는 예컨대 제어된 측정을 기초로 압축 가스 압력 조절 모듈(2365)에 방출될 수 있어 저압 압축 가스를 발전 모듈(170) 내지 연속(2370)을 기초로 한 전기 공급(175)에 제공할 수 있다.
생성되어 소모된 압축 공기(2380)의 열 교환기(2390)로의 라우팅은 예컨대 생성되어 소모된 압축 공기(2380)의 온도를 증가시켜 압력을 증가시키고 처리된 생성되어 소모된 압축 공기(2380)를 변환된 에너지 처리 및 저장 모듈(160)로 복귀시키며 예컨대 재활용된 생성되어 소모된 압축 공기(2380)의 사용에 의해 용량을 주문(2374) 전기 공급(175)에 더하도록 처리될 수 있다.
도 2의 풍력 에너지 증폭 방법(200)은, 높은 풍속 기간 동안에, 높은 바람의 변환된 에너지 추가 용량(2360)을 발생시키도록 동작할 수 있다. 높은 바람의 변환된 에너지 추가 용량(2360)은 예컨대, 저장될 수 있는 것보다 더 많은 변환된 에너지를 발생시킬 수 있고, 변환된 에너지의 예컨대 압축 공기 형태로의 이러한 과잉공급(overage)은 압축 가스압 조절 모듈(2365)로 우회될 수 있고, 본 발명의 일 실시예의 대기(2378)를 기초로 전기를 공급(175)하는데 사용되는 발전 모듈(170)에 사용하도록 처리될 수 있다.
버블링 아크릴 경량 필러 방법:
도 24는, 본 발명의 일 실시예의 버블링 아크릴 경량 필러 방법의 흐름도를 도시한다. 버블링 아크릴 경량 필러 방법은 경량 부품을 만드는 공정이다. 부품의 중량 감소는 본 발명의 일 실시예에서 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 부품의 빈 내부를 경량의 단단한 3차원 인터로킹 구조의 자외선 광 경화된 아크릴 기반 버블(acrylic based bubbles)(2400)로 충전하여 경량 부품을 만든다. 아크릴 기반 액체를 부품의 공동 내로 펌핑하는 공정(2410)으로 인해, 압축 가스를 아크릴 기반 액체 내에 주입함으로써, 아크릴 기반 버블을 형성하게 된다(2420). 자외선 광을 부품의 빈 내부에 투사함으로써(2430), 경화 기간 동안 아크릴 기반 버블을 자외선 광에 노출시키게 된다(2440). 이러한 경화는, 아크릴 기반 버블을 액체 상태로부터 단단한 상태로 변경하여, 본 발명의 일 실시예의 부품의 빈 내부를 충전하는 경량의 단단한 3차원 인터로킹 구조의 경화된 아크릴 기반 버블을 만든다(2450).
일 실시예에서, 아크릴 기반 버블의 크기와 아크릴 기반 버블의 벽 두께는 미리 결정될 수 있고, 예컨대 버블을 형성하는데 사용되는 아크릴 기반 액체의 점성과 볼륨을 조정하고 아크릴 기반 액체에 압축 가스를 주입하여 버블을 형성하는데 사용되는 압축 가스의 압력 레벨과 볼륨을 조정함으로써, 제어될 수 있다. 아크릴 기반 버블을 형성하는데 사용되는 압축 가스는 예컨대 본 발명의 일 실시예에서 압축 가스 즉 압축 질소 가스일 수 있다.
경량의 단단한 3차원 인터로킹 구조의 자외선 광 경화된 아크릴 기반 버블은 예컨대 구조적인 지지 충전(structurally supportive filling)을 제공할 수 있고, 고체 소재를 가스를 충전한 아크릴 기반 버블로 대체함으로써 부품의 중량을 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 아크릴 기반 버블의 경화 시간을 조정하는 것은, 예컨대, 본 발명의 일 실시예에서 자외선의 파장과 세기를 조정함으로써 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 부품의 빈 내부의 충전은, 예컨대 아크릴 기반 액체를 공급하는 튜브 어셈블리지(assemblage)를 삽입하고, 압축 가스를 공급하며, 스페이서를 통해 적절한 개수와 크기로 묶인 자외선 광을 송신하여 튜브와 스페이서의 어셈블리지가 본 발명의 일 실시예에서 한 부품의 빈 내부로부터 유도됨에 따라 아크릴 기반 버블의 충전 동작이 진행되게 하도록 처리될 수 있다.
일 실시예에서, 부품의 빈 내부의 충전은, 예컨대 압출기(extruder) 상에 아크릴 기반 액체를 공급하는 튜브 어셈블리지를 실장하고, 압축 가스를 공급하며 한 위치에서 스페이서를 통해 적절한 개수와 크기로 묶인 자외선 광을 송신함으로써 처리될 수 있고, 아크릴 기반 버블 충전 동작이 압출로서 부품의 빈 내부를 충전하고 있음에 따라 압출되는 부품의 빈 내부는 예컨대 본 발명의 일 실시예의 연속 동작으로 형성된다.
전술한 설명은 본 발명의 원리, 실시예 및 동작 모드를 기술하였다. 그러나 본 발명은 논의한 특정 실시예로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 상술한 실시예는 제한적이기보다는 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 당업자는, 다음의 청구범위에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 이들 실시예를 변경할 수 도 있음을 이해해야 한다.

Claims (4)

  1. 부품의 빈 내부를 처리하는 방법으로서,
    아크릴 기반 액체(acrylic based liquid)를 부품의 빈 내부 내로 펌핑하는 단계;
    압축 가스를 상기 아크릴 기반 액체 내에 주입하여, 아크릴 기반 버블(acrylic based bubbles)을 형성하는 단계;
    자외선 광을 상기 부품의 빈 내부에 투사하는 단계;
    상기 아크릴 기반 버블을 미리 결정된 기간의 경화 시간 동안 상기 자외선 광에 노출시키는 단계; 및
    상기 미리 결정된 기간의 경화 시간 동안 상기 자외선 광 노출을 이용하여 상기 아크릴 기반 버블을 액체 상태에서 고체 상태로 경화에 의해 변화시킴으로써, 부품의 상기 빈 내부를 충전하고 있는 경화된 아크릴 기반 버블의 경량의 단단한 3차원 인터로킹 구조를 만드는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 버블을 형성하는데 사용되는 상기 아크릴 기반 액체의 점성과 볼륨을 조정함으로써 상기 아크릴 기반 버블의 크기와 상기 아크릴 기반 버블의 벽 두께를 제어하는 단계, 상기 아크릴 기반 액체에 압축 가스를 주입하여 버블을 형성시키는데 사용되는 압축 가스의 압력 레벨과 볼륨을 조정함으로써 상기 아크릴 기반 버블의 형성을 제어하는 단계 및 상기 아크릴 기반 버블을 노출시키는 자외선 광의 파장과 세기를 조정함으로써 상기 경화 시간을 제어하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 아크릴 기반 액체와 압축 가스를 상기 부품에 주입하기 위해 상기 빈 내부 내에 기구를 삽입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 압출기를 사용하여 상기 아크릴 기반 액체와 압축 가스를 상기 부품 내로 주입하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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