KR20100016639A - 유체 동력 에너지 발전기 - Google Patents

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KR20100016639A
KR20100016639A KR1020097023976A KR20097023976A KR20100016639A KR 20100016639 A KR20100016639 A KR 20100016639A KR 1020097023976 A KR1020097023976 A KR 1020097023976A KR 20097023976 A KR20097023976 A KR 20097023976A KR 20100016639 A KR20100016639 A KR 20100016639A
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란돌프 이 브리드웰
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에어로키네틱 에너지 코포레이션
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Abstract

하나 이상의 유체 동력 발전기 유닛을 구비한 발전소가 전기 에너지를 생산하기 위해 제공된다. 각 발전기 유닛은 유동에 반응하고 하나 이상의 자석 및 전기 전도성 물질과 연결된 하나 이상의 회전 부재를 포함한다. 유사하게, 각 발전기 유닛은 전기 에너지를 저장 또는 사용하는 배터리 또는 전력망에 각각 전기적으로 연결된다. 발전소의 작동을 개시하고 유지시키기 위하여 연속적인 외부 에너지가 요구된다. 발전기 유닛의 회전 요소가 유동에 노출됨에 따라, 유동은 회전 요소가 회전하도록 한다. 이러한 회전은 자석이 전기 전도성 물질을 통과하고 전기 에너지를 발생하도록 한다. 연속적인 운동에 반응하여, 발전기 유닛은 유동을 통해 전기 에너지를 생산한다. 생산된 전기 에너지는 전기 저장 장치에 저장되거나 전력망으로 연결된다.

Description

유체 동력 에너지 발전기{Fluid Powered Energy Generator}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2007년 4월 17일 "유체 동력 에너지 발전기(Fluid Powered Energy Generator)"라는 명칭으로 출원된 미국 임시출원 제60/912,231호의 출원일에 대한 우선권을 주장하는 특허출원으로서, 상기 출원은 본 출원에서 참조하여 통합된다.
기술분야
본 발명은 물리적인 소스(source)으로부터 전기 에너지를 생산하는 장치 및 방법과 관련된다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 유체 소스로부터 전기 에너지를 생산하고 동력원으로서의 전기 에너지를 수집한다.
화석 연료는 탄화수소로서 주로 석탄, 석유 및 천연 가스의 형태이다. 이러한 연료들은 수천년의 과정을 거쳐 죽은 식물과 동물의 잔재로부터 형성된다. 그 자체로서, 화석 연료 소스로부터 얻어지는 연료의 공급은 유한하다. 수요와 공급의 경제 원칙은 탄화수소 공급이 감소함에 따라 그러한 공급을 위한 비용은 증가할 것이라는 것을 암시한다. 따라서 경제학 법칙에 기반한 대체 에너지 연료를 추구하여야 하는 경제적인 동기가 존재한다.
종래 기술에서 화석 연료의 연소는 질소 산화물, 황 산화물 및 중금속과 같 은 공기 오염물질을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 게다가, 화석 연료의 연소는 우라늄 및 토륨의 형태로 방사성 물질을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 환경 법규는 배출 제한을 위한 다양한 접근을 사용한다. 그러나 최선의 해법은 화석 연료의 연소를 경감하거나 제거하는 대체 에너지원이다.
정제 휘발유 형태의 화석 연료는 종래의 육상 자동차 및 발전소(power plant)에 동력을 공급하기 위해 사용된다. 최근에 화석 연료를 필요로 하지 않거나 적어도 발전소를 작동하는데 필요한 화석 연료의 양을 줄이는, 주택 및 상업 시설에 에너지를 공급하기 위한 발전소 건설에 연구 개발이 이루어져 왔다. 예를 들면, 매사츄세츠(Massachusetts)의 케이프 코드(Cape Cod) 근처의 해안에는, 바다에서의 자연적인 바람을 사용하여 전기 에너지로 변환시키는 많은 배열의 풍차를 포함하도록 계획된 풍력 에너지 농장이 있다. 풍력 농장이 완성되면 케이프 코드에서 요구되는 전기 에너지의 약 3/4을 공급할 수 있도록 계획되었다. 그러나, 이 지역에서 풍력 농장의 건설을 반대하는 사람들이 있는데, 이는 주거지로부터 풍력 농장을 보기를 원치 않는 주로 부유한 고객이 종종 방문하는 휴양지가 이 지역에 근접해 있기 때문이다. 따라서, 주택 및 상업 시설에 공급될 수 있는 청정한 전기 에너지를 생산하기 위하여 유동(fluid flow)을 이용하되, 자연적 바람 흐름에 기반한 지리적 위치에 제한받지 않는 기술에 대한 요구가 있다.
본 발명은 물리적 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 장치 및 방법에 관련된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 근접 단부와 말단 단부를 구비한 수직 지지 부재가 구비된 장치가 제공된다. 상기 근접 단부는 평면 플랫폼에 고정된다. 회전 요소는 근접 단부와 말단 단부를 구비하며, 상기 회전 요소의 상기 근접 단부는 상기 수직 지지 부재의 말단 단부에 부착된다. 상기 회전 요소는 상기 수직 지지 부재의 축을 중심으로 회전된다. 연결 요소는 말단 단부와 근접 단부를 구비한다. 근접 단부는 회전 요소와 연결되고, 말단 단부는 발전기 유닛과 연결된다. 모터와 연결된 외부 에너지는 회전 요소의 회전 운동을 개시하는데 사용된다. 유동은 초기 회전 운동에 의해 발생되며, 전기 에너지는 발전기 유닛이 유동에 노출됨으로써 발생된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 근접 단부와 말단 단부를 구비한 제 1 수직 지지 부재를 구비한 장치가 제공된다. 상기 근접 단부는 평면 플랫폼에 고정된다. 제 1 수직 지지 부재를 정지된 상태로 유지된다. 제 2 수직 부재는 근접 단부와 말단 단부를 구비한다. 상기 근접 단부는 제 1 수직 지지 부재의 말단 단부에 연결된다. 회전 요소는 근접 단부와 말단 단부를 구비한다. 회전 요소의 상기 근접 단부는 제 2 수직 지지 부재에 부착되고, 회전 요소는 제 2 수직 지지 부재의 축을 중심으로 회전하게 된다. 제 2 수직 지지 부재는 회전 요소의 회전에 따라 그 수직 축을 중심으로 회전한다. 제 1 인클로져는 제 1 발전기 유닛을 수용하도록 구비된다. 상기 인클로져는 회전 요소의 말단 단부에 부착된다. 모터와 연결된 외부 에너지는 회전 요소의 회전 운동을 제공하기 위해 사용된다. 유동은 초기 회전 운동에 의해 생성되고, 전기 에너지는 제 1 발전기 유닛이 유동에 노출됨에 따라 발생된다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 유체 발전기를 구비한 발전소(power plant)의 일 실시예에 대한 정면도이다.
도 2는 유체 동력 발전기를 구비한 발전소의 다른 실시예에 대한 정면도이다.
도 3은 도 2의 발전소의 측면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 구조로부터 파생된 발전소의 다른 실시예에 대한 측면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 발전소의 평면도이다.
도 6은 다른 크기의 로터 요소를 구비한 도 4에 도시된 발전소의 평면도이다.
도 7은 유체 동력 발전기 유닛을 구비한 발전소의 다른 실시예에 대한 측면도이다.
도 8은 발전소에 관련된 제어 시스템의 블록도이다.
개 관
본 발명은 유체 흐름(fluid flow, 유동)과 에너지 소스에 기반하여 전기를 생산하는 장치와 방법에 관한 것이다. 물리적 에너지 유동으로부터 전기 에너지를 생산하는 발전소(power plant)가 제공된다. 상기 발전소는 모터와 전기 에너지 저장 장치 및/또는 전력망과 연결된 다수의 터빈을 구비하여 구성된다. 터빈의 운동은 발전소와 연결된 모터에 의해 제공되는 외부 에너지에 기반한다. 터빈이 유체 환경에서 작동되도록 설치된 후, 유체는 터빈의 회전을 발생시킨다. 터빈의 회전 요소는 전기 전도성 물질에 대하여 자석이 존재하고 근접함으로써 전기 에너지를 생산한다. 터빈은 유동에서 회전 요소의 작동을 통해 전기 에너지를 생산한다 생산된 전기 에너지는 배터리 및/또는 외부 전기 에너지 저장 장치에 저장될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 발전소에 의해 생산된 전기 에너지는 전력망(electrical power grid)과 연결될 수 있다. 전력망에 연결된 에너지는 소모용으로 상기 전력망에 공급되고, 거기에 저장되지 않는다.
기술적 상세 설명
도 1은 하나 이상의 발전기 유닛을 구비한 발전소(100)의 일 실시예에 대한 정면도이다. 도시된 바와 같이, 발전소(100)는 중앙 수직 부재(102)를 포함하는데 중앙 수직 부재(102)는 이에 연결된 복수의 발전기 유닛(114, 116, 118, 124, 126, 128)을 구비한다. 더욱 상세하게는, 상기 수직 부재(102)는 근접 단부(104)와 말단 단부(106)를 포함한다. 수직 부재(102)의 근접 단부(104)는 고정되어 있고 평면 플랫폼(108)에 고정된다. 수직 부재(102)의 말단 단부(106)는 근접 단부(104)로부터 이격되어 있고 회전 암(110, 이하에서는 '로터 암'으로 참조됨)과 연결된다. 일 실 시예에 있어서, 회전 암은 단단하거나 유연한 회전 요소의 형태일 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 강체의 회전 암에 제한되어서는 안 된다. 로터 암(110)은 작동 중에 수직 부재(102)의 축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 하나 이상의 연결 요소(120)가 로터 암(110)에 구비된다. 각각의 연결 요소(120)는 근접 단부(122)와 말단 단부(132)를 구비한다. 상기 연결 요소(120)의 근접 단부(122)는 로터 암(110)에 연결되고, 연결 요소(120)의 말단 단부(132)는 발전기 유닛(114-118, 124-128) 중 하나와 연결된다. 일 실시예에 있어서, 연결 요소(120)의 말단 단부(132)는 하나 이상의 발전기 유닛을 수용하는 크기의 인클로져(enclosure)와 연결될 수 있다. 상기 발전기 유닛(114-118, 124-128)은 유동에 반응하여 전기 에너지를 생산하는 발전기이다. 일 실시예에 있어서, 발전기 유닛(114-118, 124-128)은 하나 이상의 자석과 전기 전도성 물질과 연결되는 하나 이상의 블레이드(blade)를구비하는 통합된 유닛이다. 상기 블레이드는 유동에 반응하여 축을 중심으로 회전하고 전기 에너지를 발생한다. 일 실시예에 있어서, 대체 물질이 자석을 대체할 수 있는데, 상기 대체 물질은 전기 전도성 물질에 근접하도록 위치할 때 전기 에너지를 생산한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 발전소(100)의 발전기 유닛(114-118, 124-128)은 상승된 위치(150)로 도시되어 있다. 일 실시예에 있어서, 발전소(100)의 발전기 유닛은 발전소(100)가 정지되어 있을 때(미도시) 평면 플랫폼(108)과 연결 또는 근접하며, 도 1에 도시된 바와 같이 발전소(100) 활성화된 사용 중에 발전 유닛은 평면 플랫폼(108)으로부터 상승된다.
도 2는 도 1에 도시된 것과 유사하나 발전기 유닛의 배치에 관련하여 변형된 발전소(200)의 정면도이다. 도시된 바와 같이 발전소(200)는 중앙 수직 부재(202)를 포함하고 중앙 수직 부재(202)는 이에 연결된 복수의 발전기 유닛(210)을 구비한다. 더욱 상세하게는, 수직 부재(202)는 근접 단부(204)와 말단 단부(206)를 포함한다. 수직 부재(202)의 근접 단부(204)는 정지되어 있고 평면 플랫폼(208)에 고정된다. 수직 부재(202)의 말단 단부(206)는 근접 단부(204)로부터 이격되어 있고 회전 암(210, 이하에서는 '로터 암'으로 참조됨)과 연결된다. 로터 암(210)은 작동 중에 수직 부재(202)의 축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 하나 이상의 연결 요소(220)가 로터 암(210)에 구비된다. 각각의 연결 요소(220)는 근접 단부(222)와 말단 단부(232)를 구비한다. 상기 연결 요소(220)의 근접 단부(222)는 로터 암(210)에 연결되고, 연결 요소(220)의 말단 단부(232)는 제 1 발전기 유닛(214, 216, 218, 224, 226, 228) 중 하나와 연결된다. 각각의 제 1 발전기 유닛(214, 216, 218, 224, 226, 228)은 이에 인접한 하나 이상의 제 2 유닛을 포함한다. 더욱 상세하게는 제 1 발전기 유닛(214)은 제 1 발전기 유닛(214)과 기계적 및/또는 전기적으로 연결된 제 2 유닛(214b, 214c)을 구비한다. 유사하게 제 1 발전기 유닛(216)은 제 1 발전기 유닛(216)과 기계적 및/또는 전기적으로 연결된 제 2 유닛(216b, 216c)을 구비하고, 제 1 발전기 유닛(218)은 제 1 발전기 유닛(218)과 기계적 및/또는 전기적으로 연결된 제 2 유닛(218b, 218c)을 구비하며, 제 1 발전기 유닛(224)은 제 1 발전기 유닛(224)과 기계적 및/또는 전기적으로 연결된 제 2 유닛(224b, 224c)을 구비하고, 제 1 발전기 유닛(226)은 제 1 발전기 유닛(226)과 기 계적 및/또는 전기적으로 연결된 제 2 유닛(226b, 226c)을 구비하며, 제 1 발전기 유닛(228)은 제 1 발전기 유닛(228)과 기계적 및/또는 전기적으로 연결된 제 2 유닛(228b, 228c)을 구비한다. 일 실시예에 있어서, 로터 암(210)에 대한 발전기 유닛의 기계적 및/또는 전기적인 직접 연결은 제 1 유닛에 한정되고, 제 2 유닛은 제 1 발전기 유닛에 직접적인 기계적 및/또는 전기적 연결을 갖는다. 유사하게, 일 실시예에 있어서, 연결 요소(220)의 말단 단부는 하나 이상의 발전기 유닛을 수용하도록 크기가 설정된 인클로져와 연결될 수 있다. 따라서, 발전소의 용량은 하나 이상의 제 1 발전기 유닛에 하나 이상의 제 2 발전기 유닛을 부착함으로써 증가할 수 있다.
도 3은 도 1의 발전소 유닛(300)의 고정된 위치에서의 측면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 발전소는 상기 발전소를 작동하는 장치를 수용하는 중앙 수직 부재(302)를 구비한다. 여기에 도시된 상기 장치는 펌프(304), 모터(306), 및 전기 에너지 저장 장치(308)를 포함한다. 그러나, 상기 장치는 특정한 발전소 및 관련 요소들에 대한 요구에 따라 수정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 기어 박스가 펌프 대신에 대체될 수 있다. 유사하게, 일 실시예에 있어서, 모터와 기어박스 또는 모터와 펌프 조합을 둘러싸기 위하여 커버링(covering)이 채용될 수 있다. 상기 커버링은 외부 파편들에 대해 그 안에 내장된 부품들을 보호하는 것을 용이하게 한다. 더불어, 하나 이상의 센서가 커버링 내부로의 침입을 감지하기 위하여 채용될 수 있다. 따라서, 펌프(304) 및 모터(306) 또는 기어 박스와 모터(306)의 조합은 발전소(300)를 작동시키도록 채용된다.
중앙 수직 부재(302)는 단일 요소로 도시된다. 일 실시예에 있어서, 중앙 수직 부재(302)는 발전소 유닛(300)에 대해 수직 지지부를 구성하는 몇 개의 수직 구조물을 포함할 수 있다. 수직 부재(302)의 근접 단부(312)는 고정되고 평면 플랫폼(316)에 인접한다. 일 실시예에 있어서, 수직 부재(320)의 근접 단부(312)는 하나 이상의 휠(318) 및 하나 이상의 앵커 요소(320)에 연결된다. 상기 앵커 요소(320)는 수직 부재(302)의 근접 단부(312)에 연결되고 수직으로 위치되도록 구성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 앵커 요소(320)는 고정되고 수평 플랫폼(316)에 연결된다. 앵커 요소(320)의 신장(伸長)은 발전소(300)의 구조물이 고정된 플랫폼(316)에 대하여 상승되거나 하강되는 것이 가능하도록 한다. 여기에서는 두 개의 앵커 요소(320)만이 도시되어 있지만, 일 실시예에 있어서는 발전소 유닛(300)은 발전소 유닛(300)을 확실히 고정하도록 하기 위하여 더 많은 앵커 요소(320)를 포함할 수 있다. 유사하게, 일 실시예에 있어서, 상기 발전소 유닛(300)은 휠(318)이 회전하여 발전소 유닛(300)의 위치가 이동하도록 하는 것을 방지하도록 하나의 앵커 요소(320)만을 필요로 할 수 있다. 더구나, 여기에 도시된 바와 같이, 각각의 앵커 요소에 인접한 두 개의 휠(318)이 구비된다. 일 실시예에 있어서, 상기 발전소 유닛(300)은 발전소 유닛(300)이 고정된 위치로부터 이동하는 것을 보조하기 위해 추가적인 휠(318)을 포함할 수 있다. 유사하게, 일 실시예에 있어서, 상기 발전소 유닛(300)은 발전소 유닛(300)이 고정된 위치로부터 이동하는 것을 지지하기 위해 단지 하나의 휠(318)을 필요로 할 수 있다.
더욱이, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 앵커 요소(320)는 중앙 수직 부 재(302)에 신축적으로 장착된다. 일 실시예에 있어서, 중앙 수직 요소는 앵커 요소(320)를 중앙 수직 부재(302)에 대하여 정해진 위치로 고정하기 위하여 록킹(locking) 메커니즘(미도시)을 포함할 수 있다. 이러한 위치는 상승 위치, 하강 위치, 또는 그 사이의 어떠한 위치를 포함할 수 있다. 상기 록킹 메커니즘(미도시)는 발전소 유닛(300)의 높이가 조정될 수 있도록 한다. 일 실시예에 있어서, 상기 발전소 유닛(300)은, 작동을 위한 발전소 유닛(300)의 배치와 관련된 물리적인 높이 제한을 포함하는 다양한 이유로 인해 높이 조정이 필요할 수 있다. 따라서, 발전소 유닛(300)의 수직 신장 및 높이는 앵커 요소(320)의 길이 및 관련된 록킹 메커니즘(미도시)에 따라 수정될 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 상기 발전소 유닛(300)은 제 1 펌프(304a), 모터(306), 전기 에너지 저장 장치(308), 제 2 펌프(304b), 운동 전달 요소(340), 및 전기 에너지를 생산하는 하나 이상의 발전기 유닛(380)으로 구성된다. 도시된 바와 같이, 중앙 수직 부재(302)는 회전 암(350)과 연결된다. 메커니즘(340)이 중앙 수직 부재(302)의 축 주위로 회전 암(350)이 움직이는 것을 가능하게 하는 에너지를 전달하기 위해 제공된다. 일 실시예 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 메커니즘(340)은 중앙 수직 부재(302)의 말단 단부(310)에 인접하여 장착된 기어의 형태이다. 유사하게, 일 실시예에 있어서, 펌프(304a, 304b)는 유압 펌프(hydraulic pump)이고 기어(340)에 호스(338)을 통해 제 1 펌프(304a)로부터 제 2 펌프(304b)로 압력 유체(hydraulic fluid)를 공급함으로써 기어(340)가 회전하는 것을 도와준다. 제 2 펌프는 회전 운동을 메커니즘(340)으로 제공하는 샤프트(348) 을 통해 메커니즘(340)으로 연결된다. 그러나, 본 발명은 기어(340)을 통해 회전 암(350)으로 회전력을 전달하기 위한 것으로 압력 펌프에 제한되어서는 안 된다. 일 실시예에 있어서, 회전 암의 운동을 일으킬 수 있는 어떠한 기계적 또는 전기적 장치가 채용될 수 있다. 예를 들면, 벨트 시스템 또는 직접 구동 시스템이 채용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 회전 암(350)과 연결되는데 압력 펌프 및 모터에 제한되어서는 안 된다.
기어(340)는 후면 사이드(344a)와 전면 사이드(344b)를 구비한다. 상기 후면 사이드(344a)는 수직 부재(302)의 말단 단부(310)에 근접하여 장착되고, 상기 전면 사이드(344b)는 회전 암(350)에 근접하게 장착된다. 유사하게, 회전 암(350)의 전면 사이드(352)는 기어(340)의 전면 사이드(344b)에 근접하게 장착되고, 회전 암(350)의 전면 사이드(354)는 제 2 수직 부재(360)와 하나 이상의 지지 부재(362)와 연결된다. 회전 암(350)은 제 1 단부(356)과 제 2 단부(358)를 구비한다. 회전 암(350)의 제 1 단부(356)와 제 2 단부(358)는 발전기 유닛(380)으로 연장된 연결 요소(370)와 연결된다. 각각의 발전기 유닛(380)은 전기 에너지를 전기 저장 장치(308) 또는 전력 망(미도시)으로 전달하기 위한 전선(382)을 구비한다. 도시된 바와 같이, 전선(382)은 발전기 유닛(380)과 연결된 말단 단부(384)와 전기 저장 장치(308)와 연결된 근접 단부(386)를 구비한다. 여기에서는 전선(382)은, 중앙 수직 부재(302)를 통해 제 2 수직 부재(360)로 그리고 회전 암(350)의 제 1 단부(356)와 연결된 지지 부재(362)를 통해 전기 저장 장치(308)로부터 연장된 것으로 도시된다. 유사하게, 전선(382)은, 중앙 수직 부재(302)를 통해 제 2 수직 부 재(360)로 그리고 회전 암(350)의 제 2 단부(358)와 연결된 지지 부재(362)를 통해 전기 저장 장치(308)로부터 연장될 수 있다. 상기 전선(382)은 발전기 유닛(380)을 전기 저장 장치(308)로 연결한다.
일 실시예에 있어서, 전선(382)은 발전기 유닛(380)에서 전기 저장 장치(308)로 대체적인 경로를 따를 수 있다. 도시된 바와 같이, 발전기 유닛(380)과 전기 저장 장치(308) 사이에서의 전기적 인터페이스로서 슬립 링(342)이 구비된다. 전기적 연결은 회전하는 발전기 유닛(308)으로부터 슬립 링(342)으로 제공된다. 하나 이상의 고정된 접점(342a)이 제공되어 슬립 링(342)과 접촉하고, 회전하는 발전기 유닛(380)과 시스템의 고정된 부분 사이에서 전기 에너지를 전달하는 메커니즘으로서 기능한다. 여기에서는 발전기 유닛(380)과 전기 저장 장치(308) 사이에서 슬립 링(342)을 통해 전기 에너지를 전달하기 위하여 전선이 도시된다. 일 실시예에 있어서, 회전하는 발전기 유닛(380)과 고정된 전기 저장 장치(308) 사이에서 전기 에너지를 연결 및 전달하는 것을 용이하게 하는 슬립 링(342)을 통해, 대체적인 연결이 발전기 유닛(380)과 전기 저장 장치(308) 사이에 구비될 수 있다. 따라서, 슬립 링(342)과 고정 접점(342a)은 전기 저장 장치(308)와 각 발전기 유닛(380) 사이에서 전기적 연결을 용이하게 하기 위하여 채용되는 것이다.
연결 요소(388)는 각각의 발전기 유닛(380)을 회전 암(350)에 고정하기 위해 제공된다. 상기 연결 요소(388)는 발전기 유닛(380)을 수직 방향으로 들어올리고 지지한다. 연결 요소(388)는 발전기 유닛(380)과 연결된 제 1 단부(392)와 제 2 수직 부재(360)와 연결된 제 2 단부(394)를 구비한다. 일 실시예에 있어서, 상기 발 전기 유닛(380)은, 발전기 유닛(380)을 적절히 들어올리고 지지하도록 발전기 유닛(380)의 다른 부분들과 연결된 두 개 이상의 연결 요소(388)를 필요로 할 수 있다. 발전기 유닛을 들어올리고 지지하기 위해 요구되는 연결 요소의 수는 발전기 유닛(380)의 크기와 무게, 연결 요소(388)의 크기와 길이, 및 회전 암(350)과 지지 암(362) 및 수직 부재(302, 362)의 구성 등에 의존될 수 있다. 유사하게, 일 실시예에 있어서, 지지 암(362)은, 발전기 유닛(380), 전기 저장 장치(308) 및/또는 연결 요소(388) 사이에서 전선(382)을 연결하기 위해 제 2 수직 부재(360)로부터 회전 암(350)의 제 1 단부(356)와 제 2 단부(358) 각각까지 도관(conduit)으로 기능하는 내부 부분(364)을 구비한다. 이는 연결 요소(388) 및/또는 와이어(382)가 외부 요소로 노출되는 것으로부터 노출되는 것을 경감시킨다. 더불어, 지지 암(362)의 내부 하우징은 연결 요소(388) 및 전선(382)이 발전기 유닛(380)의 완전성과 성능에 영향을 줄 수 있는 꼬임이나 방해물이 되지 않도록 한다.
연결 요소(388)와 전선(382)은 발전기 유닛(380)과, 중앙 수직 부재(302) 및 제 2 수직 부재(360) 중 어느 하나 또는 모두에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 회전하는 와이어 전달 시스템(394)이 제 2 수직 부재(360)의 인터페이스에 중앙 수직 부재(302)와 함께 구비된다. 상기 와이어 전달 시스템(394)은 연결 요소(388)의 길이와 전선(382)의 길이를 조정하는 메커니즘으로서 기능한다. 일 실시예에 있어서, 제어 시스템(미도시)이 전선(382) 및/또는 연결 요소(388)의 위치 및/또는 길이를 회전 암의 회전 속도에 대하여 동적으로 조정하기 위하여 와이어 전달 시스템(394)에 연결된다. 전선(382) 및/또는 연결 요소(388)의 길이를 증가시킴에 따라, 다시 말하면 발전기 유닛의 회전 암 사이의 거리를 증가시킴에 따라 유체 흐름은 증가한다. 유체 흐름의 증가는 유동 경로에 있는 발전기에 의해 생산되는 에너지를 증가시키게 될 수 있다. 연결 요소(388) 및 전선(382)의 조정과 관련된 제어 시스템의 상세한 설명은 도 8에서 상세히 도시된다.
도 1 내지 3에서 도시된 바와 같이, 일 실시예에 있어서, 발전소 유닛(300)을 작동하는 모터(306)와 펌프(305)는 하나 이상의 앵커 요소(320)와 함께 평면으로 위치된다. 그러나, 발전소 유닛의 구성은 도 2 및 3에 도시된 바에 제한되어서는 안 된다. 도 4는 도 3에서 도시된 발전소 유닛(300)의 구성요소와 구조의 일부를 공유하는 발전소 유닛(400)의 대체적인 설계와 배치를 도시한 정면도이다. 도시된 바와 같이, 상기 발전소 유닛(400)은 제 1 평면(410)에 고정된 모터(406)와 연결되는 제 1 펌프(404a)를 구비한다. 제 1 펌프(404a)는 또한 제 2 펌프(404b)와 연결된다. 일 실시예에 있어서, 상기 펌프들(404a, 404b)과 모터(406)는 이들이 공동으로 제 1 평면(410)에 고정되도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 고정 요소(408)가 펌프들(404a, 404b)과 모터(406)를 제 1 평면(410)에 고정시키기 위해 사용된다. 일 실시예에 있어서, 상기 고정 요소(408)는 훅(hook), 앵커(anchor) 또는 대체적인 기계적 부착 요소의 형태일 수 있다. 발전소 유닛(400)의 구조는 도 3에 도시된 것과 유사하다. 그러나, 발전소의 구성요소들은 도 3에서 평면으로부터 올라가는 것과는 반대로, 제 1 평면(410)으로부터 내려오는 것으로 여기에 도시되었다는 점에서 반대이다.
발전소 유닛(400)의 구성요소는 이제 상세히 논해질 것이다. 통공(414)이 발 전기 유닛(480)으로부터 전선(490)을 받아들이기 위해 제 1 평면(410)에 구비된다. 통공(416)을 구비한 제 2 평면(412)은 제 1 평면(410)에 고정된다. 제 2 평면(412)의 통공(416)은 발전기 유닛(480)과 전기 저장 장치(미도시) 사이에서 하나 이상의 전선을 수용하기에 적합하도록 제 1 평면(410)의 통공(414)과 정렬되도록 설정된다. 제 2 수직 연장부(420)는 제 1 평면(410)에 수직 또는 거의 수직이 되도록 제 2 평면(412)에 고정된다. 제 2 수직 연장부(420)는 제 2 수직 연장부(420)의 길이만큼 연장된 통로(426)를 구비한다. 상기 통로(426)는 각각의 평면의 통공(404)과 통공(414)에 정렬되도록 위치한다. 제 2 수직 연장부(420)가 제 2 평면(412)에 위치되도록 된 때, 근접 단부(422)는 제 2 평면(412)에 인접하고, 말단 단부는 기어(430)의 전면 사이드(432)에 인접한다. 기어(430)의 후면 사이드(434)는 제 1 수직 연장부(440)의 근접 단부(442)에 인접한다. 상기 제 1 수직 연장부(440)는 하나 이상의 지지 암(460)과 하나 이상의 회전 암(470)에 연결된다. 근접 단부(462)는 제 1 수직 연장부(440)의 근접 단부(442)에 인접하도록 장착된다. 일 실시예에 있어서, 하나 이상의 지지 암(460)은 그 주앙 부분을 관통하여 연장되는 통로(466)를 구비하는데, 상기 통로(466)는 하나 이상의 발전기 유닛(480)과 연결되는 하나 이상의 전선을 수용하고, 하나 이상의 연결 요소(488)는 발전기 유닛(480)을 회전 암(470)에 대해 지지한다. 지지 암(460)의 말단 단부(464)는 회전 암(470)에 인접한다. 각각의 회전 암(470)은 제 1 단부(472)와 제 2 단부(474)를 구비한다. 제 1 지지 암(460)의 말단 단부(464)는 회전 암(470)의 제 1 단부(472)에 인접하고, 제 2 지지 암(460)의 말단 단부(464)는 회전 암(470)의 제 2 단부(474)에 인접한다.
하나 이상의 연결 요소(488)는 회전 암(470)의 대응되는 단부에 지지 암(470)을 통해 연장된다. 지지 암(460)이 회전 암(470)의 단부에 인접하는 지점에서 회전 암(470)의 말단에 통공(476)이 구비된다. 회전 암(470)의 상기 통공(476)은 지지 암(460)의 말단 단부(464)에 있는 통공(468)과 정렬되고, 하나 이상의 연결 요소(488)와 하나 이상의 전선(490)의 통로가 되도록 크기가 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 연결 요소(488)의 말단 단부(482)는 발전기 유닛(480)을 지지하고, 전선(490)의 말단 단부(492)는 발전기 유닛(480)과 연결된다. 전선(490)의 근접 단부(496)는 전기 저장 장치(미도시)와 연결된다. 따라서, 발전기 유닛(480)이 전기 에너지를 생산함에 따라, 전선(490)은 상기 에너지를 전기 저장 장치로 전달한다.
발전소(300)의 구조에서와 같이, 변형된 발전소(400)는 하나 이상의 호스(436)를 통해 제 2 펌프(404b)와 연결되는 제 1 펌프(404a)를 포함한다. 제 2 펌프(404b)는 회전 운동을 회전 메커니즘(430)으로 제공하도록 샤프트(438)를 통해 회전 메커니즘(430)과 연결된다.
도 4의 발전소 유닛(400)은 기어(430)의 전면 사이드(432)와 함께 제 2 수직 연장부(420)의 인터페이스에 와이어 전달 시스템(428)을 포함한다. 상기 와이어 전달 시스템(428)은 연결 요소(488)와 전선(490)의 위치를 조정하는 메커니즘이다. 따라서, 전선(490)과 연결 요소(488) 양자는 와이어 전달 시스템(428)에 연결된다.
도 3의 발전소 유닛(300)과 도 4의 발전소 유닛(400)의 주요한 차이점 중 하나는, 역전된 레이아웃(layout)이다. 각 구조의 대하여, 발전소는 적층된 환경에서 배열될 수 있다. 더욱 상세하게는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 평면(410)은 전면(476)과 후면(478)을 구비한다. 여기에 도시된 바와 같이, 전면(476)은 제 2 평면(412)과 연결된다. 일 실시예에 있어서, 제 2 평면(미도시)은 제 2 발전소를 수용하기 위하여 제 1 평면(410)의 후면(478)으로부터 이격되게 위치될 수 있다. 유사하게, 도 3의 발전소(300)는 수직 방식으로 적층된 발전소 배열을 포함할 수 잇는데, 이들 발전소는 발전소를 작동하기에 필요한 충분한 수직 공간만큼 이격되어 위치한다.
도 5는 도 3의 발전소 유닛(500)에 대한 평면도이다. 도시된 바와 같이, 하나 이상의 지지 암(미도시)과 하나 이상의 회전 암(520)과 연결되는 중앙 수직 연장부(410)가 존재한다. 각각의 회전 암(520)은 제 1 단부(522)와 제 2 단부(524)를 구비한다. 전선(540)과 연결 요소(542)는 회전 암(520)로부터 각각의 발전기 유닛(560)으로 연장된다. 일 실시예에 있어서, 두 개의 분리된 전선(540)과 연결 요소(542)가 각 회전 암(520)의 각 단부로부터 인접하지만 분리된 발전기 유닛(560)으로 연장될 수 있다. 이러한 실시예는 인접하는 발전기 유닛(560)간의 분리뿐만 아니라 각 발전기 유닛(560)의 여분의 수직 지지 및 수명을 제공한다.
도 6은 도 5의 발전소 유닛(500)과 비교하여 확장된 발전소인 발전소 유닛(600)의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 복수의 회전 암과 지지 암(미도시)과 연결된 중앙 수직 연장부(610)가 구비된다. 2 종류의 회전 암이 구비된다. 제 1 종 회전 암(620)은 중앙 수직 부재(610)와 연결되고 짧은 길이를 갖는다. 각각의 회전 암(620)은 제 1 단부(622)와 제 2 단부(624)를 구비한다. 전선(640)과 연결 요 소(642)는 회전 암(620)으로부터 각각의 발전기 유닛(660)으로 연장된다. 일 실시예에 있어서, 복수의 전선(640)과 연결 요소(642)는 각 회전 암(620)의 각각의 단부(622, 624)로부터 하나 이상의 발전기 유닛(660)으로 연장될 수 있다. 이러한 구성은 인접한 발전기 유닛(660)의 분리뿐만 아니라 각 발전기 유닛(660)에 대한 여분의 수직 지지를 제공한다. 제 2 종 회전 암(670)은 중앙 수직 부재(610)와 연결되고 제 1 종 회전 암(620)보다 더 긴 길이를 갖는다. 각각의 회전 암(670)은 제 1 단부(672)와 제 2 단부(674)를 구비한다. 전선(640)과 연결 요소(642)는 회전 암(670)으로부터 각각의 발전기 유닛(660)으로 연장된다. 일 실시예에 있어서, 복수의 전선(640)과 연결 요소(642)가 회전 암(670)의 각 단부로부터 하나 이상의 발전기 유닛(660)으로 연장될 수 있다. 이러한 구성은 인접한 발전기 유닛(660)의 분리뿐만 아니라 각각의 발전기 유닛(660)에 대한 여분의 수직 지지를 제공한다. 게다가, 제 2 종 회전 암(670)의 길이가 제 1 종 회전 암(620)의 길이와 다르기 때문에, 제 1 종 회전 암(620)과 연결된 발전기 유닛(660)은 제 2 종 회전 암(670)과 연결된 발전기 유닛(660)에 비해 다른 풍역(風域, wind zone)에 있게 된다. 따라서, 다른 풍역에 발전기 유닛들을 배치함에 따라 각 발전기 유닛은 더 많은 양의 유동을 받게 된다.
이상에서 설명한 실시예들은 발전기 유닛을 회전 암에 부착하는 하나 이상의 연결 요소를 사용하는 발전소 유닛들이다. 도 7은 회전 암으로부터 연장된 연결 요소의 길이를 짧게 하거나 제거한 발전소 유닛(700)의 측면도이다. 이상에서 설명된 발전와 유사한 방식으로, 제 1 수직 연장 부재(702)는 근접 단부(704)와 말단 단 부(706)를 구비하고, 제 2 수직 연장 부재(710)는 근접 단부(712)와 말단 단부(714)를 구비한다. 제 1 수직 연장 부재(702)의 근접 단부(704)는 제 1 평면(708)에 안착된다. 제 1 수직 연장 부재(702)의 말단 단부(706)는 제 2 수직 연장 부재(710)의 근점 단부(712)와 연결된다. 제 1 수직 연장 부재(702)는 고정되어 있는 반면, 제 2 수직 연장 부재(710)는 제 1 수직 연장 부재(702)의 축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 일 실시예에 있어서, 제 2 수직 연장 부재(710)는 제 1 수직 연장 부재(702)보다 더 큰 원주를 구비한다.
도시된 바와 같이, 하나 이상의 회전 암(720)은 제 2 수직 연장 부재(710)에 연결된다. 각각의 회전 암(720)은 제 1 단부(722)와 제 2 단부(미도시)를 구비한다. 제 1 단부(722)는 제 2 수직 연장 부재(710)와 근접 단부(712)에 인접하여 결합 및 연결된다. 제 2 단부(미도시)는 제 1 단부(722)와 떨어져 있다. 복수의 유체 구동 발전기 유닛(730, 740, 750, 760, 770)은 회전 암(720)의 제 1 단부(722)와 결합 및/또는 연결된다. 일 실시예에 있어서, 발전기 유닛(730, 740, 760)은 회전 암(720)에 직접 결합되고, 발전기 유닛(750, 770)은 회전 암(720)에 간접적으로 결합된다. 예를 들면, 발전기 유닛(750)은 발전기 유닛(740) 및/또는 발전기 유닛(760)에 연결된 것으로 도시되고, 발전기 유닛(770)은 발전기 유닛(760) 및/또는 발전기 유닛(730)에 연결된 것으로 도시된다.
도시된 바와 같이, 하나 이상의 펌프(714) 및 하나 이상의 모터(716)가 발전소(700)를 작동하기 위해 구비되고 제 1 평면(708)에 위치된다. 유사하게, 다른 펌프(716)가 제 1 수직 연장 부재(702)에 인접하여 구비된다. 하나 이상의 전선 및 호스(718)는 모터(716)와 펌프(714)로부터 연장된다. 일 실시예에 있어서, 복수의 펌프와 모터가 유닛의 크기 및 전력 요구에 따라 발전소 유닛(700)에 구비될 수 있다. 전선과 호스(718)는, 근접 단부(704)에 인접하여 제 1 수직 연장 부재(702)로 연장되고 제 1 수직 연장 부재(702)의 말단 단부(706)를 향하며, 제 1 수직 연장 부재(702)의 말단 단부(706)에 인접하여 위치된 제 2 펌프(724)로 연장된다. 메커니즘(780)은 제 1 수직 연장 부재(702)의 축 주위로 회전 암(720)의 운동을 가능하게 하여 에너지를 전달하도록 구비된다. 상기 펌프(724)는 펌프 및 모터(714)로부터 각각 유체를 공급받고, 샤프트(816)를 통해 메커니즘(780)으로 운동을 연결한다. 일 실시예 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 메커니즘(780)은 제 1 수직 연장 부재(702)의 말단 단부(706)에 인접하여 장착된 기어의 형태이다. 일 실시예에 있어서, 상기 펌프(714)는 유압 펌프이고 기어(780)에 압력 유체를 공급함으로써 기어(780)가 회전하는 것을 보조한다. 그러나, 본 발명은 기어(780)에 회전력을 전달하기 위한 것으로 압력 유체에 제한되어서는 안 된다.
상기 기어(780)는 후면 사이드(782)와 전면 사이드(784)를 구비한다. 상기 후면 사이드(782)는 제 1 수직 연장 부재(702)의 말단 단부(706)에 인접하여 장착되고, 상기 전면 사이드(784)는 제 2 수직 연장 부재(710)의 근접 단부(712)에 인접하여 장착된다. 유사하게, 회전 암(720)의 후면 사이드(724)는 기어(780)의 전면 사이드(784)에 인접하여 장착되고, 회전 암(720)의 전면 사이드(726)는 제 2 수직 연장 부재(710)와 하나 이상의 지지 부재(762)에 연결된다. 각각의 지지 부재(762)는 제 2 수직 연장 부재(710)의 말단 단부(714)와 연결되는 근접 단부(763)와 회전 암(720)의 제 1 단부(722)와 연결되는 말단 단부(766)을 구비한다. 제 2 수직 연장 부재(710)의 말단 단부(714)는 회전하는 와이어 전달 시스템(790)에 인접한다. 각각의 발전기 유닛(730, 740, 750, 760, 770)은 발전기 유닛에 의해 생산된 전기 에너지를 전기 저장 장치(미도시) 또는 전력망으로 전달하는 전선(792)을 구비한다. 도시된 바와 같이 상기 전선(792)은 사실상 복수의 전선으로서 각각의 전선은 할당된 발전기 유닛과 연결되는 말단 단부(794)와 전기 저장 장치(미도시) 또는 전력망과 연결되는 근접 단부(미도시)를 구비한다. 상기 전선(792)은 중앙 수직 부재(702)를 통하고 회전 암(720)의 제 1 단부(722)와 연결된 지지 부재(762)를 통해 전기 저장 장치(미도시)로부터 제 2 수직 부재(710)로 연장된다. 상기 전선(792)은 발전기 유닛(730 내지 770)을 전기 저장 장치(미도시)로 전기적으로 연결한다. 일 실시예에 있어서, 상기 전선(792)은 발전기 유닛으로부터 전기 저장 장치(미도시)로 대체적인 경로를 따를 수 있다. 유사하게, 여기에서는 전선이 발전기 유닛과 전기 저장 장치 사이에서 전기 에너지를 연결하는 것으로 도시되었지만, 일 실시예에 있어서는 전기 에너지의 연결 및 전송을 가능하게 하는 대체적인 연결이 발전기 유닛과 전기 저장 장치 사이에 구비될 수도 있다. 이에 따라 전기 저장 장치와 각 발전기 유닛(730, 740, 750, 760, 770) 사이에 전기적 연결이 제공된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제 2 발전소(800)는 상기 발전소(700)와 수직적으로 연결될 수 있다. 더욱 상세하게는, 수직 부재(802)가 근접 단부(804)와 말단 단부(806)과 함께 구비된다. 상기 근접 단부(804)는 제 2 수직 연장 부재(710)와 회전하는 와이어 전달 시스템(790)에 인접, 연결된다. 전선과 호스(718)는 수직 부 재(702, 710, 820)를 통해 펌프(824)로 연장된다. 상기 펌프(824)는 펌프와 모터(714, 716)로부터 유체를 전달받고 샤프트(826)를 통해 메커니즘(880)으로 운동을 전달한다. 상기 메커니즘(880)은 수직 부재(802)와 인접, 연결된 수직 연장 부재(810)의 축 주위로 회전 암(820)의 운동을 가능하게 하는 에너지를 전달한다. 유사하게, 제 2 수직 부재(810)가 회전 암(820)과 하나 이상의 지지 암(862)에 대한 구조적 지지를 제공하기 위하여 수직 부재(802)와 연결되도록 구비된다. 회전 암(820)의 일 단부는 이에 인접하여 장착된 하나 이상의 발전기 유닛(830, 840, 850, 860, 870)을 구비한다. 각각의 발전기 유닛은 각각의 발전기 유닛으로부터 전기적 에너지를 전달하기 위한 전선(892)을 포함한다. 일 실시예에 있어서, 상기 발전기 유닛은 회전 암(820)과 직접적인 연결을 갖거나, 발전기 유닛(730, 740, 750, 760, 770)과 유사한 방식으로 배열될 수 있다. 전선(892)은 전기 에너지 저장 장치(미도시)와 연결된다. 일 실시예에 있어서, 회전 암(820)과 연결된 상기 발전기 유닛은, 회전 암(720)과 연결된 발전기 유닛에 대해 동일한 저장 유닛 또는 다른 저장 유닛과 연결될 수 있다. 유사하게, 일 실시예에 있어서, 추가적인 수직 부재 세트가 발전소(700)의 수직 연장을 계속하도록 수직 부재(802, 810)에 연결되도록 구비될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 상기 발전소는 유동에 발전기를 노출시킴으로써 전기 에너지를 생산하는 하나 이상의 유체 동력 발전기를 포함할 수 있다. 도 8은 전기 출력을 모니터하고 관리하는 발전기 유닛들과 관련되어 사용되는 제어 시스템의 블록도(900)이다. 각각의 발전기 유닛은 발전기 유닛에 의해 생산되고 발전기 유닛 과 연결 및/또는 전력망에 연결된 배터리에 저장되는 전기 에너지를 트랙킹하는 모니터를 구비한다. 여기에 도시된 예는 회전 암과 연결된 네 개의 발전기 유닛(902, 904, 906, 908)을 구비한 발전소에 대한 것이다. 각각의 유닛은 각 유닛에 의해 생산된 전기 에너지를 트랙킹하는 에너지 모니터를 구비한다. 더욱 상세하게는, 발전기 유닛(902)은 에너지 모니터(912)를 구비하고, 발전기 유닛(904)은 에너지 모니터(914)를 구비하며, 발전기 유닛(906)은 에너지 모니터(916)를 구비하고, 발전기 유닛(908)은 에너지 모니터(918)를 구비한다. 각각의 에너지 모니터는 연관된 발전기 유닛의 작동을 관리하는 제어 시스템(920)에 연결된다. 더욱 상세하게는, 상기 제어 시스템은 발전기 유닛당 개별적인 전기 출력뿐 아니라 전체 발전기 유닛에 대한 총 전기 출력을 추적하고 모니터한다. 일 실시예에 있어서, 복수의 발전기를 수용하는 인클로져가 제공될 수 있고, 하나 이상의 모니터가 상기 인클로져 내의 개별적인 발전기의 전기 출력 및/또는 인클로져 유닛들의 총 전기 출력을 추적하기 위해 제공될 수 있다. 만약 유닛들 중 어느 하나가 최적의 전기 에너지량보다 적게 생산, 다시 말하면 전기 에너지 출력에 대한 기준치를 충족하지 못하하는 것으로 결정되면, 이러한 정보는 제어 시스템에 의해 제 3자 또는 제 3의 장치로 전달된다. 일 실시예에 있어서, 제어 시스템은 출력 장치와 연결된다. 하나 이상의 유닛이 전기 출력의 기준 레벨을 달성하지 못하고 있으면, 출력 장치는 시각, 청각 또는 촉각 신호를 제공한다. 예를 들면, 일 실시예에 있어서, 시각 출력부(932, 934, 936, 938)가 각 유닛(902, 904, 906, 908) 각각과 연계될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 시각 출력부는 상기 유닛에 직접 연결되거나 또는 특정 유닛을 나타내도록 원격지에 위치된 LED이다. 유닛들 중 하나가 출력 기준 레벨에 도달하지 못할 때, 제어 시스템은 해당 유닛의 문제를 전달하기 위하여 해당하는 LED를 점등할 수 있다. 유사하게, 일 실시예에 있어서, 각 유닛은 하나 이상의 LED를 구비할 수 있는데, 각 LED는 다른 색으로 점등되거나 동일한 색으로 점등될 수 있다. 다른 색상의 LED들이 다른 제어 데이터를 전달하도록 점등되거나, LDE의 패턴이 다른 제어 데이터를 전달하기 위해 점등되거나 점등되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 제어 시스템은 관련된 유닛들의 작동을 모니터하고 상기 유닛의 작동 데이터를 전달한다.
도 8에서 이상 설명한 제어 시스템은 회전 암과 발전기 유닛 사이에서 전선 및/또는 연결 요소의 길이를 추적 및 관리하는 모니터를 추가하는 것으로 확장될 수 있다. 더욱 상세하게는, 발전기 유닛과 회전 암 간의 거리는 발전기 유닛의 전기 에너지 출력에 영향을 미친다. 연결선(전선 및/또는 연결 요소)의 길이를 증가함으로써 발전기 유닛으로의 유동이 증가될 수 있다. 연결선 모니터가 각각의 발전기 유닛과 연결되어 구비될 수 있다. 더욱 상세하게는 발전기 유닛(902)은 연결선 모니터(942)를 구비하고, 발전기 유닛(904)은 연결선 모니터(944)를 구비하며, 발전기 유닛(906)은 연결선 모니터(946)를 구비하고, 발전기 유닛(908)은 연결선 모니터(948)를 구비한다. 각각의 연결선 모니터는 연관된 발전기 유닛 및/또는 관련 시각 디스플레이의 작동을 관리하는 제어 시스템(920)에 연결된다. 더욱 상세하게는, 상기 제어 시스템은, 유닛당 개별적인 전기 출력뿐 아니라 모든 유닛의 총 전기 출력을 추적하고 모니터하며, 회전 암으로부터 각 유닛까지 연장되는 연결선의 길이도 함께 추적하고 모니터한다. 따라서, 상기 제어 시스템은 발전기 유닛의 전 기 출력을 조정하도록 발전소의 작동 세팅을 변경하도록 구비될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 발전소에 연결된 각 유닛의 전기 출력을 모니터하기 위하여 및/또는 전기 출력을 조정하도록 발전소의 초기 세팅을 변경하기 위하여 제어 유닛이 구비될 수 있다. 게다가, 상술한 바와 같이, 상기 발전소는 회전 암에 동력을 공급하도록 모터를 구비한다. 일 실시예에 있어서, 상기 제어 시스템은 회전 암의 속도를 관리하는 하나 이상의 모니터를 구비할 수 있다. 유사하게, 일 실시예에 있어서, 상기 제어 시스템은 모터의 속도를 관리하는 하나 이상의 모니터를 구비할 수 있다. 따라서, 제어 시스템은 발전소의 다양한 변경 가능한 특성을 모니터하고 관리하도록 구비될 수 있다.
여기에서 설명된 발전소 실시예 각각은 회전 암과, 회전 암과 연결된 관련 발전기 유닛의 초기 작동을 위한 초기 에너지를 필요로 한다. 초기 에너지는 기계적, 전기적, 바이오-디젤 또는 모터가 에너지 소스로서 받아들이도록 구성되는 어떠한 에너지 형태일 수 있다. 유사한 방식으로, 이상에서 설명한 모터는 전기적, 기계적, 바이오-디젤, 또는 어떠한 적절한 에너지 소스의 형태로서 에너지를 받도록 구성될 수 있다. 상기 모터는 연속적인 흐름으로 에너지 입력을 받도록 설계되어 발전소의 회전 암의 연속적인 운동을 제공할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 초기 에너지 입력은 바이오-디젤 형식일 수 있고, 연속적인 에너지 입력은 다른 형식일 수 있다.
상기 발전소는 풍역(wind zone)에 의존적이지 않다. 더욱 상세하게는, 천연 풍역이 존재하지 않는 경우에도 상기 발전소는 그 자신의 풍역을 만들고 이에 따라 생성된 물리적 유체 흐름을 전기 에너지로 변환함으로써 에너지를 생산하는 환경을 만든다. 따라서 상기 발전소는 어떠한 위치에도 위치할 수 있다는 점에서 다목적이다.
이상의 각각의 구성요소들은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 이상에서 설명된 형태와는 다른 대체적인 응용 또는 구조에서 또한 유용할 수 있다. 특히, 일 실시예에 있어서, 상기 발전기 유닛은 직류 전기를 생산한다. 그러나, 상기 발전기 유닛은 직류로 제한되어서는 안 된다. 일 실시예에 있어서, 상기 발전기 유닛은 교류 전기를 생산하는 교류 발전기 형태일 수 있다. "발전기"라는 용어는 여기에서 교류 또는 직류 유닛으로 상호 교환될 수 있다. 유사하게, 일 실시예에 있어서, 연결 요소와 전선 모두의 기능을 수행하는 단일 재료가 채용될 수 있다. 이는 발전기 유닛과 와이어 전달 시스템 간의 외부 필라멘트(extraneous filament)를 제거함으로써 발전소의 구조를 단순화한다. 생산된 전기 에너지는 관련된 배터리 또는 다른 전기 저장 장치에 저장될 수 있는데, 캐퍼시터 또는 전기 에너지를 저장하거나 2차 장치로 전기 에너지를 전달하는 능력을 가진 어떠한 다른 장치를 제한없이 포함한다. 또한 생산된 전기 에너지는 집적화된 유닛과 연결된 배터리를 충전하거나 원격지에 전기 에너지를 제공하는 것으로 사용될 수 있다.
유사하게, 여기에서 도시된 상기 발전소는 로터 암과 연결된 하나 이상의 발전기 유닛을 구비하는 것으로 도시되었다. 일 실시예에 있어서, 개별적인 발전기 유닛은 하나 이상의 유동 반응형 발전기 유닛을 내장하는 인클로져로 대체될 수 있다. 인클로져 내의 각각의 발전기 유닛은 회전 요소, 자석 및 전기 전도성 물질을 구비한 모듈화된 발전기 요소일 수 있다. 로터 암의 운동에 의해 발생하는 인클로져의 회전은 발전기 유닛의 회전 요소를 유동에 노출시키고 유동을 생성한다. 단일 인클로져 내에 복수의 발전기 유닛을 구비한 실시예에 있어서, 인접 장착된 발전기 유닛의 회전 요소들은 인클로져 내의 유동을 증가시키기 위하여 반대 방향으로 회전한다.
자석 및 전기 전도성 물질과 관련하여, 하나 이상의 자석이 발전기의 회전 요소와 결합하여 전기 전도성 물질에 가깝게 근접하여 회전하고, 이에 따라 전기 에너지를 발생시킨다. 일 실시예에 있어서, 대체적인 다른 물질이 자석을 대체할 수 있는데, 상기 대체 물질은 전기 전도성 물질에 근접하게 위치될 때 전기 에너지를 생산한다.
여기에 도시된 상기 발전소는 그 스스로 유동을 생성할 수 있는 다양한 환경에 채용될 수 있다. 예를 들면, 상기 발전소는 빌딩이나 차고와 같은 사방이 둘러싸인 집 또는 상기 발전소를 수용할만한 크기의 어떠한 장소에 있을 수 있다. 이상에서 설명된 구성요소들은 유체 반응형 발전기 유닛에 가해지는 유체 힘이 회전 요소를 회전시키도록 사용될 수 있는 어떠한 응용분야에서든지 유용할 수 있다. 유동은 공기 흐름, 물의 흐름, 또는 회전 요소의 회전을 지원하는 다른 유체 소스의 형태에서 올 수 있다. 일 실시예에 있어서, 발전기 유닛에 의해 생산된 동력은 배터리 또는 배터리 뱅크에 저장되고 배터리와 연결된 국지적 또는 원격 모터에 동력을 공급하도록 사용된다. 유사하게, 일 실시예에 있어서, 생산된 전기 에너지는 발전기 유닛으로부터 입력 동력원으로 에너지를 필요로 하는 외부 모터 또는 장치로, 또는 외부 에너지 소비자 또는 소비 장비로 에너지를 공급하는 전력망으로 직접 전달될 수 있다. 더불어, 상기 발전소의 수직 부재 및 수평 암은 여기에 개시된 각도로 제한되어서는 안 된다. 오히려, 이들은 발전기 유닛의 회전을 가능하게 하여 유동을 만들고 유동을 전기 에너지로 변환시키는 어떠한 각도이든지 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 단지 청구항 및 그 균등범위에 의해서만 제한된다.

Claims (24)

  1. 근접 단부와 말단 단부를 구비하고, 상기 근접 단부는 평면 플랫폼에 고정되는 수직 지지 부재;
    근접 단부와 말단 단부를 구비하는 회전 요소로서, 상기 회전 요소의 상기 근접 단부는 상기 수직 지지 부재의 상기 말단 단부에 부착되고, 상기 수직 지지 부재의 축 주위로 회전하도록 채용된 상기 회전 요소;
    말단 단부 및 근접 단부를 구비하고, 상기 근접 단부는 상기 회전 요소와 연결되고, 상기 말단 단부는 유동(fluid flow)에 노출되어 전기 에너지를 발생하도록 구성된 유체 반응형 발전기 유닛과 연결되는 연결 요소;
    상기 회전 요소의 회전 운동을 개시하고 유지하는 상기 발전기 유닛과 무관하며 모터와 연결되는 에너지; 및
    상기 초기 회전 운동에 의해 생성된 유동;을 포함하고
    상기 발전기 유닛이 상기 생성된 유동에 노출됨으로써 전기 에너지를 생산하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 생산된 전기 에너지는 상기 연결 요소를 통해 전기 에너지 저장 장치로 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 발전기 유닛을 상기 유동에 노출시킴으로써 생산된 전기 에너지를 추가로 포함하며, 상기 생산된 전기 에너지는 상기 전기 에너지 저장 장치로부터 떨어진 외부 전기 저장 장치로 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    적어도 두 개의 상기 발전기 유닛을 수용하는 인클로져(enclosure)를 추가로 포함하고, 상기 인클로져는 상기 연결 요소 및 상기 발전기 유닛 각각과 기계적 및 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 회전 요소로부터 상기 인클로져까지 상기 연결 요소의 길이를 제어하는 조정 메커니즘을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 요소의 상기 초기 회전 운동은 상기 발전기 유닛을 정지 위치로부터 상승 위치로 올리는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발전기 유닛의 수직 높이를 상기 회전 요소의 속도에 관련하여 변화시 키는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 요소와 연결되는 제 1 중앙 부재를 추가로 포함하고, 상기 제 1 중앙 부재는 상기 회전 요소가 움직이는 축을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 중앙 부재는 축을 중심으로 상기 회전 요소를 회전시키는 기어인 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 기어의 작동을 상기 회전 요소의 작동으로 전달하기 위하여 상기 기어 및 상기 회전 요소와 연결되는 에너지 전달 시스템을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결 요소는 슬립 링인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 근접 단부와 말단 단부를 구비하고, 상기 근접 단부는 수평 플랫폼에 고정되는 제 1 수직 지지 부재;
    상기 제 1 수직 지지 부재는 고정된 상태로 유지되며;
    근접 단부와 말단 단부를 구비하고, 상기 근접 단부는 상기 제 1 수직 지지 부재의 상기 말단 단부와 연결되는 제 2 수직 지지 부재;
    근접 단부와 말단 단부를 구비하는 회전 요소로서, 상기 회전 요소의 상기 근접 단부는 상기 제 2 수직 지지 부재에 부착되고, 상기 회전 요소는 상기 제 2 수직 지지 부재의 축을 중심으로 회전되도록 채용되는 상기 회전 요소;
    상기 제 2 수직 지지 부재는 상기 회전 요소의 회전과 결합하여 그 수직 축을 중심으로 회전하며;
    제 1 유체 반응형 발전기 유닛을 수용하고 상기 회전 요소의 말단 단부에 부착되는 제 1 인클로져(enclosure);
    상기 회전 요소의 회전 운동을 제공하는 모터와 연결된 외부 에너지; 및
    상기 초기 회전 운동에 의해 생성되는 유동을 포함하고,
    상기 유체 반응형 발전기 유닛은 상기 제 1 발전기 유닛을 상기 유동에 노출시킴으로써 상기 생성된 유동을 전기 에너지로 변환하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전기 에너지는 외부 위치로 전송되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 외부 위치는 에너지 저장 유닛 및 전력망을 포함하는 그룹으로부터 선 택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 인클로져 내의 상기 발전기 유닛에 의해 생산된 전기 에너지를 정지된 전기 저장 장치로 전송하는 전기 연결 요소를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 회전 요소의 상기 말단 단부로부터 상기 회전 요소의 상기 근접 단부로 연장되도록 상기 회전 요소의 내부 섹션에 통공을 추가로 포함하고, 상기 내부 섹션은 상기 발전기 유닛과 관련되어 전기 에너지의 전송을 전달하는 상기 전기 연결 요소를 수용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    근접 단부와 말단 단부를 구비한 제 2 지지부를 추가로 포함하며, 상기 제 2 지지부의 상기 근접 단부는 상기 제 2 수직 지지 부재의 상기 말단 단부와 연결되고 상기 제 2 지지부의 상기 말단 단부는 상기 회전 요소의 말단 단부와 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 지지부의 내부 섹션에는 상기 근접 단부로부터 상기 말단 단부로 연장되는 통공을 추가로 포함하며, 상기 통공은 상기 제 1 인클로져와 전기 저장 부재 간에 전기 에너지를 전송하는 상기 전기 연결 요소를 수용하도록 채용된 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 인클로져는 복수의 발전기 유닛을 수용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 인클로져 내에 수용된 제 2 발전기 유닛에 인접하여 상기 제 1 인클로져 내에 상기 제 1 발전기 유닛이 수용되고, 상기 제 1 발전기 유닛은 제 1 회전 방향으로 회전하도록 된 제 1 회전 요소를 구비하고, 상기 제 2 발전기 유닛은 제 2 회전 방향으로 회전하도록 된 제 2 회전 요소를 구비하되, 상기 제 1 회전 방향과 상기 제 2 회전 방향은 다른 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 회전 요소의 상기 말단 단부에 근접하여 위치된 복수의 제 2 인클로져를 추가로 포함하되, 상기 제 2 인클로져는 제 1 인클로져, 상기 회전 요소의 상기 말단 단부, 및 이들의 조합을 포함하는 그룹으로부터 선택된 요소에 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 12 항에 있어서,
    근접 단부와 말단 단부를 구비하되 상기 근접 단부는 상기 제 2 수직 지지 부재의 상기 말단 단부와 연결되고, 상기 말단 단부는 제 4 수직 지지 부재의 근접 단부와 연결되는 제 3 수직 지지 부재와,
    근접 단부와 말단 단부를 구비하는 제 2 회전 요소로서, 상기 회전 요소의 상기 근접 단부는 상기 제 4 수직 지지 부재에 부착되고, 상기 제 2 회전 요소는 상기 제 4 수직 지지 부재의 축을 중심으로 회전하도록 된 상기 제 2 회전 요소와,
    발전기 유닛을 수용하고, 상기 제 2 회전 요소의 말단 단부에 부착되는 제 2 인클로져, 및
    상기 제 2 인클로져 내에 수용된 상기 발전기 유닛을 상기 유동에 노출시킴으로써 생산된 전기 에너지를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 4 수직 지지 부재와 상기 제 3 수직 지지 부재 사이에 위치되고, 상기 제 4 수직 지지 부재의 회전으로부터의 동력을 상기 제 3 수직 지지 부재로 전달하는 제 2 슬립 링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 수직 지지 부재와 상기 제 2 수직 지지 부재 사이에 위치되고, 상기 제 2 수직 지지 부재의 회전으로부터의 동력을 상기 제 1 수직 지지 부재로 전달하는 제 1 슬립 링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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