KR20190039991A - 발전용 양방향 시스템 및 장치 - Google Patents

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KR20190039991A KR1020197007006A KR20197007006A KR20190039991A KR 20190039991 A KR20190039991 A KR 20190039991A KR 1020197007006 A KR1020197007006 A KR 1020197007006A KR 20197007006 A KR20197007006 A KR 20197007006A KR 20190039991 A KR20190039991 A KR 20190039991A
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베르드에르그 리뉴어블 에너지 리미티드
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Abstract

조수 유동과 같은, 양방향 물 유동으로부터 발전하기 위해서 이용되는 장치가 설명된다. 그러한 장치는: 기부 구조물; 기부 구조물을 통해서 제1 유동 통로를 형성하는 일차 유동 파이프; 기부 구조물을 통해서 제2 유동 통로를 형성하는 이차 유동 파이프를 포함한다. 일차 유동 파이프는: 수렴 섹션; 혼합 챔버로서, 수렴 섹션이 혼합 챔버의 제1 단부에 연결되어 벤투리를 그 사이에 형성하는, 혼합 챔버; 및 혼합 챔버의 제2 단부에 연결되는 확산기 섹션을 포함한다. 장치는 제2 유동 통로와 혼합 챔버 사이의 유체 연통을 제공하도록 배열된 이차 유동 파이프 내의 개구부; 발전기에 연결될 수 있고 제2 유동 통로로부터의 물 유동에 의해서 회전되도록 배열되는 터빈; 및 물 유동을 제2 유동 통로로부터 개구부를 통해서 혼합 챔버 내로 지향시키기 위한 제어 메커니즘을 더 포함하고, 제1 방향 유동으로부터 유동되는 물이 기부 구조물의 일 단부로부터 혼합 챔버 내로 유동되고, 제2 방향으로부터 유동되는 물이 기부 구조물의 대향 단부로부터 혼합 챔버 내로 유동된다.

Description

발전용 양방향 시스템 및 장치
본 발명은 물줄기의 이동으로부터 발전을 하기 위한 시스템 및 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은, 본원에서 "조수 유동(Tidal Flow)"으로 통칭되는, 조수 하구(tidal estuary), 조수 라군(tidal lagoon) 또는 조수 강 유동과 같은 물 유동으로부터 발전을 하기 위한 양방향 장치에 관한 것이다.
물 유동으로부터 발전을 하기 위한 다양한 시스템이 제시되어 왔다.
그러한 시스템은, 물의 유동을 가로질러 물의 유동을 차단하기 위한 그리고 보 뒤쪽에서 수두(head of water)를 생성하기 위한 댐, 보(barrage), 또는 다른 인공 구조물을 필요로 한다. 수두가 충분한 높이가 되면, 저장된 물이 방출되어 터빈을 통해서 유동함으로써 전력을 생산하고, 그에 따라 물에 저장된 위치 에너지를 유용한 전력으로 변환시킨다. 이러한 것은 종종 "조수 헤드" 또는 "조수 범위" 디바이스로 지칭된다.
다른 시스템은, 물의 유동 내에 직접 배치될 수 있고 썰물 및 밀물 모두에서 동작될 수 있는 양방향 터빈을 개발하는 것에 초점을 맞추어 왔다. 이러한 터빈은 조수 보와 함께 이용될 수 있거나 자유 스트림(Free Stream) 환경에서 작동될 수 있다. 그러나, 상이한 방향들로부터 진입하는 유동에서 작업하도록 설계된 터빈의 효율에 문제가 있을 수 있다.
본 발명은, 양 방향의 조수 유동으로부터 전기를 생산하기 위해서 이용될 수 있는 대안적인 양방향 시스템을 제공한다.
본 발명은 일반적으로 조수 물 유동으로부터의 발전에서 이용하기 위한 양방향 장치에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 제1 양태는 조수 물 유동으로부터 발전하기 위한 장치를 포함하고, 그러한 장치는:
기부 구조물(Base Structure);
기부 구조물을 통해서 제1 유동 통로를 형성하는 일차 유동 파이프;
기부 구조물을 통해서 제2 유동 통로를 형성하는 이차 유동 파이프를 포함하고;
일차 유동 파이프는:
수렴 섹션;
혼합 챔버로서, 수렴 섹션이 혼합 챔버의 제1 단부에 연결되어 벤투리(venturi)를 그 사이에 형성하는, 혼합 챔버; 및
혼합 챔버의 제2 단부에 연결된 확산기 섹션을 포함하고;
장치는:
제2 유동 통로와 혼합 챔버 사이에서 유체 연통을 제공하도록 배열된 이차 유동 파이프의 길이 내의 개구부;
발전기에 연결될 수 있고 제2 유동 통로로부터의 물 유동에 의해서 회전되도록 배열되는 터빈; 및
제2 유동 통로로부터 개구부를 통해서 혼합 챔버 내로 물 유동을 지향시키기 위한 제어 메커니즘으로서, 제1 방향으로부터 유동되는 물이 기부 구조물의 일 단부로부터 혼합 챔버 내로 유동되고, 제2 방향으로부터 유동되는 물이 기부 구조물의 대향 단부로부터 혼합 챔버 내로 유동되는, 제어 메커니즘을 더 포함한다.
제1 및 제2 유동 통로는 양방향 유동을 위해서 구성된다. 그러한 장치는 양방향 디바이스로서 작업할 수 있고, 그에 따라 반대 방향들로 유동될 수 있는 물줄기로부터 전기를 생산할 수 있다. 이는, 조수 물 유동으로부터 전기가 생산될 수 있을 때, 중단 시간을 최소화한다. 전기는 썰물 조수 및 밀물 조수 모두 동안 생산될 수 있다.
사용 시에, 물이 제1 방향으로 유동될 때, 물은 기부 구조물의 제1 단부로부터 혼합 챔버 내로 유동될 수 있고, 기부 구조물의 제2 단부에서 이차 유동 통로의 외부로 유동되는 것이 방지될 수 있다. 물이 제2 방향으로 유동될 때, 물은 기부 구조물의 제2 단부로부터 혼합 챔버 내로 유동될 수 있고, 기부 구조물의 제1 단부에서 이차 유동 파이프의 외부로 유동되는 것이 방지될 수 있다.
동작 중에, 제1 유동 통로와 제2 유동 통로 사이에서 유체 연통된다. 사용 시에, 제1 유동 통로 및 제2 유동 통로로부터의 물이 일차 유동 파이프의 혼합 챔버 내에서 조합될 수 있고, 일차 유동 파이프의 외부로 유동될 수 있도록, 일차 및 이차 유동 파이프가 구성된다.
장치는 바람직하게는 복수의 일차 유동 파이프 및 복수의 이차 유동 파이프를 포함하고, 각각의 일차 유동 파이프는 적어도 하나의 이차 유동 파이프에 인접 배치된다. 일차 및 이차 유동 파이프의 수는, 장치의 크기 및/또는 장치가 내부에서 사용되는 물줄기의 크기에 따라 달라질 것이다. 적어도 하나의 이차 유동 파이프에 연결된 각각의 일차 유동 파이프, 및 각각의 일차 유동 파이프/이차 유동 파이프 배열체(arrangement)가 적어도 하나의 터빈을 갖는다. 일 실시예에서, 각각의 일차 유동 파이프는 2개의 이차 유동 파이프와 유체 연통된다. 대안적으로, 각각의 일차 유동 파이프가 하나의 이차 유동 파이프와 유체 연통될 수 있다.
그러한 파이프들은 기부 구조물을 통해서 수평으로 연장되고, 각각의 파이프는 기부 구조물의 제1 단부에서 제1 개구부를 그리고 기부 구조물의 제2 단부에서 제2 개구부를 갖는다. 조수 유동이 제1 방향일 때, 일차 유동 파이프의 제1 개구부는 유입부 단부가 될 것이고 제2 개구부는 출력 단부가 될 것이다. 조수 유동이 제2 방향일 때, 일차 유동 파이프의 제2 개구부는 유입부 단부가 될 것이고 제1 개구부는 출력 단부가 될 것이다.
수렴 섹션은 파이프의 일 단부에 위치되는 제1 개구부로부터 혼합 챔버의 제1 단부까지 좁아진다. 확산기 섹션은 제2 수렴 섹션이고 파이프의 제2 단부에 위치되는 제2 개구부로부터 혼합 챔버의 제2 단부까지 좁아진다.
제1 및 제2 수렴 섹션 모두는 확산기로서 구성되고, 그에 따라, 물이 제1 방향으로 파이프를 통해서 유동될 때, 제2 수렴 섹션이 확산기 섹션으로서 작용하고, 물이 제2 방향으로 파이프를 통해서 유동될 때, 제1 수렴 섹션이 확산기 섹션으로서 작용한다. 확산기 섹션은 파이프의 외부로 유동되는 물의 속도를 감소시킨다.
일차 유동 파이프 및 이차 유동 파이프는 그 길이를 따라 각각의 개구부를 통해서 서로 연결되고, 그에 따라 유동은 이차 유동 파이프로부터 일차 유동 파이프 내로 유동될 수 있다.
혼합 챔버는 그 길이를 따라 적어도 하나의 개구부를 가질 수 있다. 혼합 챔버는 개구부를 통해서 이차 유동 파이프와 유체 연통된다. 그러한 각각의 일차 유동 파이프는 적어도 3개의 개구부를 가질 수 있다. 물 조수 유동으로부터 물을 수용하기 위한 일차 유동 파이프의 각각의 단부에 위치되는 단부 개구부 및 일차 유동 파이프의 혼합 챔버의 길이를 따른 적어도 하나의 개구부는 이차 유동 파이프와의 유체 연통을 가능하게 한다.
일부 실시예에서, 각각의 일차 유동 파이프가 4개의 개구부를 가질 수 있다. 혼합 챔버는 2개의 개구부를 가질 수 있고, 혼합 챔버의 각각의 개구부는 동일한 이차 유동 파이프와의 유체 연통을 가능하게 하거나 각각의 혼합 챔버 개구부는 상이한 이차 유동 파이프와의 유체 연통을 가능하게 할 수 있다.
이차 유동 파이프가 그 길이를 따라 적어도 하나의 개구부를 가질 수 있고, 그에 따라 일차 유동 파이프의 혼합 챔버와 유체 연통되게 할 수 있다. 따라서, 각각의 이차 유동 파이프가 적어도 3개의 개구부를 갖는다. 물 조수 유동으로부터 물을 수용하기 위한 이차 유동 파이프의 각각의 단부에 위치되는 단부 개구부 및 이차 유동 파이프의 길이를 따른 적어도 하나의 개구부는 일차 유동 파이프와의 유체 연통을 가능하게 한다. 일차 유동 파이프에 대한 개구부는 이차 유동 파이프의 중앙 섹션 내에 위치된다. 일부 실시예에서, 이차 유동 파이프는 4개의 개구부를 가지고, 이차 유동 파이프는 그 길이를 따라 2개의 개구부를 가질 수 있고, 이차 유동 파이프의 길이를 따른 각각의 개구부는 동일한 일차 유동 파이프와의 유체 연통을 가능하게 하거나 이차 유동 파이프의 길이를 따른 각각의 개구부는 상이한 일차 유동 파이프와의 유체 연통을 가능하게 한다.
제어 메커니즘은 유체 제어 메커니즘이고, 제2 유동 통로를 통한 유동 방향을 제어한다. 유체 제어 메커니즘은 제2 유동 통로의 전체 길이를 통한 물의 유동을 차단할 수 있다. 유체 제어 메커니즘은, 일차 및 이차 유동 파이프에 진입하는 물의 전부가 일차 유동 파이프를 통해서 방출되도록, 물의 방향을 제어할 수 있다.
그러한 장치는, 디바이스를 통한 물 유동의 방향을 제어하기 위한 피동적 및/또는 능동적 유동 제어 메커니즘을 포함할 수 있다.
피동적 메커니즘은, 이차 유동 파이프가, 물이 이차 유동 파이프의 하류 단부로부터 끌어 당겨지는(drawn) 것을 방지하기 위한 크기 및 형상을 갖는다는 것을 의미한다. 예를 들어, 정적 압력 구배가 이차 유동 파이프를 따라 존재하지 않게 보장하는 물 속도를 제공하도록, 이차 유동 파이프의 직경 및/또는 횡단면적이 선택될 수 있다. 이는, 물 유동이 이차 유동 파이프의 하류 단부로부터 혼합 챔버 내로 끌어 당겨지는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.
물리적 유동 제어 메커니즘이, 물 유동을 제2 유동 통로로부터 개구부를 통해서 혼합 챔버 내로 지향시키는 가동형 유동 제어 메커니즘일 수 있고, 제어 메커니즘은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동될 수 있고, 제1 위치에서는 기부 구조물의 제1 단부로부터 혼합 챔버 내로의 물 유동을 가능하게 하고, 제2 위치에서는 물이 기부 구조물의 제2 단부로부터 혼합 챔버 내로 유동된다.
제1 위치에서, 유체 제어 메커니즘은 물 유동을 제2 유동 통로의 일 단부로부터 혼합 챔버 내로 지향시킨다. 제1 위치에서, 유체 제어 메커니즘은 물이 제2 유동 통로의 대향 단부에 진입하는 것을 방지할 수 있다. 제2 위치에서, 유체 제어 메커니즘은 물 유동을 제2 유동 통로의 대향 단부로부터 혼합 챔버 내로 지향시킨다. 제2 위치에서, 유체 제어 메커니즘은 물이 제2 유동 통로의 제1 단부에 진입하는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에서, 유동 제어 메커니즘은 가동형 배플(moveable baffle) 또는 실린더일 수 있고, 그러한 실린더는, 실린더의 하부 단부에 위치되는 일 측면 상의 개구부 및 실린더의 대향 측면 상의 상부 단부에 위치되는 개구부를 갖는, 관통 유동 통로를 갖는다.
이차 유동 파이프는 일차 유동 파이프의 옆에 또는 그 위에 위치될 수 있다. 바람직하게, 터빈은 이차 유동 파이프 내에 위치된다. 각각의 이차 유동 파이프가 2개의 터빈을 포함할 수 있다. 2개의 터빈은 파이프의 대향 단부들에 위치될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 각각의 일차 유동 파이프 및 이차 유동 파이프 배열체는 제2 유동 통로 내에 위치되는 하나의 터빈을 포함한다. 바람직하게는, 터빈은 일차 유동 파이프 중 하나를 이차 유동 파이프 중 하나에 연결하는 매니폴드(Manifold) 내에 위치된다.
일 실시예에서, 이차 유동 파이프가 일차 유동 파이프의 측면에 위치되어 일차 및 이차 유동 파이프의 수평 어레이를 형성하고, 각각의 이차 유동 파이프는 2개의 터빈을 포함하고, 제1 터빈은 이차 유동 파이프의 제1 단부 내에 위치되고 제2 터빈은 이차 유동 파이프의 제2 단부 내에 위치된다. 터빈은 실질적으로 수평인 축을 중심으로 회전될 수 있다.
이차 유동 파이프는 이차 유동 파이프의 제1 및 제2 단부 사이에 위치된 중앙 섹션을 포함하고, 중앙 섹션 내에서, 이차 유동 파이프는 제1 유동 채널 및 제2 유동 채널로 분할되고, 제1 및 제2 유동 채널은 일차 유동 파이프의 혼합 챔버와 유체 연통된다.
일 실시예에서, 각각의 이차 유동 파이프의 제1 유동 채널 및 제2 유동 채널은 동일한 일차 유동 파이프와 유체 연통된다.
장치는, 혼합 챔버의 상단부를 이차 유동 파이프의 제1 유동 채널에 연결하는 제1 플리넘 챔버(plenum chamber) 및 각각의 일차 유동 파이프의 혼합 챔버의 하단부를 이차 유동 파이프의 제2 유동 통로에 연결하는 제2 플리넘 챔버를 포함할 수 있다. 물은 제1 유동 채널로부터 제1 플리넘 챔버에 진입하고, 이어서 일차 유동 파이프의 혼합 챔버 내로 방출된다. 물은 제2 유동 채널로부터 제2 플리넘 챔버에 진입하고, 이어서 동일한 일차 유동 파이프의 혼합 챔버 내로 방출된다.
유동 제어 메커니즘은 이차 유동 파이프를 통한 유동을 제어한다. 장치는, 물을 장치를 통해서 지향시키기 위한 피동적 유동 제어 메커니즘을 포함할 수 있다. 그러한 유동 제어 메커니즘은, 이차 유동 파이프의 각각의 단부 사이에 압력 구배가 존재하지 않도록, 구조적으로 배열될 수 있다. 이차 유동 파이프의 길이를 따라 정적 압력 구배가 존재하지 않도록 이차 유동 파이프의 직경 및/또는 횡단면적이 구성될 수 있고, 플리넘은 파이프의 하류 단부에서의 압력에 비해서 낮은 압력을 가지게 구성된다.
일 실시예에서, 유동 제어 메커니즘은 이차 유동 파이프 내에 위치될 수 있고 제1 방향을 따른, 즉 일차 유동 파이프 내로의 유체의 유동을 허용할 수 있으며, 제2 방향을 따른, 즉 이차 유동 파이프를 통해서 계속되는 유체의 유동을 방지한다. 제어 메커니즘이 가동형 배플일 수 있다. 유동 제어 배플은 이차 유동 통로로부터 일차 유동 통로 내로 물을 지향시키기 위한 채널을 포함할 수 있다.
혼합 챔버는, 물의 유동을 플리넘 챔버로부터 혼합 챔버 내로 지향시키도록 배치되는 가동형 수평 유동 제어 배플을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 이차 유동 파이프의 제1 유동 채널 및 제2 유동 채널은 상이한 일차 유동 파이프들과 유체 연통된다. 제1 유동 채널은 물을 제1 일차 유동 파이프 내로 지향시킨다. 제2 유동 채널은 물을 제2 일차 유동 파이프 내로 지향시킨다.
이차 유동 파이프의 제1 유동 채널은 물을 제1 일차 유동 파이프의 혼합 챔버 내로 방출하도록 구성되고, 이차 유동 파이프의 제2 유동 채널은 물을 제2 일차 유동 파이프 내로 방출하도록 구성된다. 제1 및 제2 일차 유동 파이프는 이차 유동 파이프의 대향 측면들 상에 위치될 수 있다.
유동 제어 메커니즘은 이차 유동 파이프를 통한 유동을 제어한다. 유동 제어 메커니즘은 이차 유동 파이프 내에 위치될 수 있고 제1 방향을 따른, 즉 일차 유동 파이프 내로의 유체의 유동을 허용할 수 있으며, 제2 방향을 따른, 즉 이차 유동 파이프를 통해서 계속되는 유체의 유동을 방지한다. 제어 메커니즘이 가동형 배플일 수 있다. 유동 제어 배플은 이차 유동 통로로부터 일차 유동 통로 내로 물을 지향시키기 위한 채널을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 이차 유동 파이프가 일차 유동 파이프 아래에 위치된다. 일차 유동 파이프의 수평 어레이가 이차 유동 파이프의 수평 어레이 위에 형성된다. 각각의 일차 유동 파이프가 이차 유동 파이프에 연결된다. 각각의 일차 유동 파이프/이차 유동 파이프 배열체가 이차 유동 내에 위치되는 터빈을 포함한다.
장치는, 이차 유동 파이프를 그 위에 위치된 일차 유동 파이프에 연결하는 매니폴드를 더 포함하고, 터빈은 매니폴드 내에 위치된다. 터빈은 실질적으로 수직인 축을 중심으로 회전될 수 있다.
터빈을 매니폴드 내에 배치함으로써, 전기가, 이차 유동 경로 내의 하나의 터빈을 이용하여, 조수 유동과 같은 양방향 유동으로부터 생산될 수 있다.
일차 유동 파이프는 혼합 챔버 내에서 가동형 플리넘 챔버를 포함하고, 이차 유동 파이프로부터의 유동은 매니폴드를 통해서 플리넘 챔버 내로 끌어 당겨진다.
가동형 플리넘 챔버는, 일차 유동 파이프를 통한 물 유동이 플리넘의 측면들 주위에서 유동할 수 있도록 위치되고, 유동의 방향으로 개구부를 가지며, 그러한 개구부를 통해서 이차 유동 파이프로부터 물이 방출되어 일차 유동 파이프를 통한 유동과 혼합된다.
가동형 플리넘 챔버는, 플리넘 챔버의 개구부가 유동의 제1 방향으로 위치되도록 하는 제1 위치와, 플리넘 챔버의 개구부가 유동의 제2 방향으로 위치되게 하는 제2 위치 사이에서 이동될 수 있다.
제1 및 제2 위치 사이의 유동 제어 메커니즘의 이동이 플리넘 챔버를 그 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동시키도록, 가동형 플리넘 챔버가 유동 제어 메커니즘에 연결된다.
제어 메커니즘이 가동형 배플일 수 있다. 유동 제어 배플은 이차 유동 통로로부터 일차 유동 통로 내로 물을 지향시키기 위한 채널을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 유동 제어 메커니즘은, 하부 단부의 일 측면 상의 개구부 및 상부 단부의 타 측면 상의 개구부를 가지는 실질적으로 원통형인 드럼 형태일 수 있다. 상부 단부의 원통형 표면 내의 배출구 개구부는 물을 일차 유동 파이프 내로 방출할 수 있고, 하부 단부의 원통형 표면 내의 유입구 개구부는 물을 이차 유동 파이프로부터 수용한다.
본 발명의 추가적인 양태는, 전술한 바와 같은 장치 및 기부 구조물의 상단부에 위치되는 적어도 하나의 장벽을 포함하는 양방향 물 유동으로부터 전기를 생성하기 위한 시스템이다. 장벽은 일차 및 이차 유동 파이프의 중앙 축에 수직으로 기부 구조물을 가로질러 연장된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 장벽은 기부 구조물의 상단부 위에 위치된 가동형 장벽이고, 가동형 장벽은 제1 상승 위치와 제2 하강 위치 사이에서 이동될 수 있다.
바람직하게는, 시스템은 2개의 가동형 장벽을 포함하고, 제1 가동형 장벽은 기부 구조물의 제1 단부에 위치되고, 제2 가동형 장벽은 기부 구조물의 대향 단부에 위치된다.
이하의 설명에서, "상류" 및 "하류"라는 용어는 장치의 특징부들의 상대적인 위치를 정의하기 위해서 사용된다. 상류 및 하류 방향은, 사용 시에 물이 장치를 통해서 유동되는 방향과 관련하여 정의된다. 상류 단부는 입력 영역으로 간주될 수 있고, 하류는 출력 영역으로 간주될 수 있다.
이제, 예로서 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 개략적 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 단면 상면도를 도시한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 정면도를 도시한다.
도 8은 본 발명과 함께 이용하기 위한 유동 제어 메커니즘의 예를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일부 단면도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 절취 개략도를 도시한다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 단면도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 개략도를 도시한다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 단면도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 개략적 상면도를 도시한다.
도 19는 본 발명의 단면도를 도시한다.
도 20은 본 발명의 개략도를 도시한다.
도 21은 본 발명의 절취도를 도시한다.
도 22는 본 발명의 정면도를 도시한다.
도 23은 본 발명의 단면 측면도를 도시한다.
도 24는 본 발명의 단면 상면도를 도시한다.
도 25a 내지 도 25f는 조수 유동을 갖는 물줄기 내의 본 발명의 실시예의 이용에 관한 개략도를 도시한다.
도 26a 내지 도 26f는 조수 유동을 갖는 물줄기 내의 본 발명의 실시예의 이용에 관한 개략도를 도시한다.
도 1을 참조하면, 조수 물 유동을 전기로 변환하기 위한 본 발명에 따른 양방향 시스템(10)이, 물줄기의 폭을 가로질러 배치되는 기부 구조물(12)을 포함한다. 가동형 장벽(14)이 기부 구조물(12)의 상단부 상에 위치되어 상류측 및 하류측을 형성한다. 사용 시에, 가동형 장벽은 장벽의 상류측과 하류측 사이에서 수두 차이(head difference)를 제공한다.
기부 구조물(12)은, 기부 구조물을 통한 물의 유동 통로를 제공하고 양방향 물 유동을 위해서 구성되는 파이프(20, 22)의 어레이 및 물이 장치를 통해서 유동될 때 전력을 생산하기 위한 터빈(24)을 포함한다. 물이 이차 유동 파이프로부터 일차 유동 파이프 내로 유동될 수 있도록, 각각의 이차 유동 파이프가 적어도 하나의 일차 유동 파이프에 연결된다. 시스템은, 장치를 통해서 유동될 때 전기 에너지로 변환되는 유체 위치 에너지의 저장부를 생성한다.
도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에서, 장치(10)는 일차 유동 파이프(20)의 어레이 및 이차 유동 파이프(22)의 어레이를 가지는 기부 구조물(12)을 포함한다. 각각의 일차 유동 파이프는 2개의 이차 유동 파이프 사이에 위치된다. 일차 유동 파이프는 장벽(14)의 상류측으로부터 장벽(14)의 하류측으로의 유동 통로를 제공한다. 이차 유동 파이프는 물의 유동을 일차 유동 파이프 내로 공급한다. 도 1 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 물이 이차 유동 파이프로부터 일차 유동 파이프 내로 유동될 수 있도록, 각각의 일차 유동 파이프(20)가 2개의 이차 유동 파이프(22)에 연결된다.
일차 및 이차 유동 파이프 모두가 물줄기로부터 물을 수용한다. 일차 유동 파이프를 빠져 나가는 물은, 일차 유동 파이프 및 이차 유동 파이프 모두를 통해서 장치에 진입된 물의 혼합된 유동이다.
도 3 및 도 11을 참조하면, 각각의 일차 유동 파이프(20)는, 벤투리 섹션(Venturi Section)을 형성하는, 기부 구조물의 제1 단부 내의 그 개구부(28)로부터 혼합 챔버(30)를 향해서 좁아지는 제1 수렴 섹션(26)을 포함한다. 제2 수렴 섹션(32)은 기부 구조물의 제2 단부에 위치되는 그 개구부(34)로부터 혼합 챔버(30)의 제2 단부를 향해서 좁아진다. 혼합 챔버(30)는 인접한 이차 유동 파이프(22)로부터 물을 수용하기 위한 개구부(36)를 포함한다.
제1 및 제2 수렴 섹션 모두가 확산기로서 구성된다. 물이 제1 방향(38)으로 일차 유동 파이프를 통해서 유동될 때, 물은, 제1 수렴 섹션(26) 내로, 개구부(28)를 통해서 일차 유동 파이프에 진입하고, 제2 수렴 섹션(32)은 확산기 섹션이다.
물이 제2 방향(40)으로 일차 유동 파이프를 통해서 유동될 때, 물줄기로부터의 물은, 제2 수렴 섹션(32) 내로, 개구부(34)를 통해서 일차 유동 파이프에 진입하고, 제1 수렴 섹션(26)은 확산기 섹션이다.
도 1, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 수렴 및 확산기 섹션은 실질적으로 직사각형의 횡단면 형상을 갖는다. 일차 유동 파이프(20)의 확산기 및 수렴 섹션의 측벽이 실질적으로 수직이고, 수렴 섹션(26, 32)은 파이프의 개구부(28, 34)를 향해서 수직 평면 내에서 확장된다. 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 수렴 섹션(26, 32)은, 파이프 개구부의 방향으로 발산되는 실질적으로 원형인 횡단면을 가질 수 있다.
도 5 및 도 10을 참조하면, 이차 유동 파이프(22)는 일차 유동 파이프(20)에 실질적으로 평행하게 위치된다. 각각의 이차 유동 파이프(22)는 파이프의 대향 단부들에 위치된 2개의 터빈(24)을 포함한다. 제1 터빈이 이차 유동 파이프(22)의 상류 섹션(42) 내에 위치된다. 제2 터빈이 이차 유동 파이프(22)의 하류 섹션(44) 내에 위치된다. 터빈의 블레이드가 터빈의 실질적으로 수평인 축을 중심으로 회전된다. 터빈은 발전기(미도시)에 연결된다. 터빈들은 동일한 발전기 또는 상이한 발전기들에 연결될 수 있다. 터빈의 회전은 발전기를 구동시키고, 그에 따라 유용한 전력을 생산한다.
중앙 섹션(46)이 상류 및 하류 섹션(42, 44)을 포함하는 2개의 터빈(24) 사이에 위치된다. 중앙 섹션(46)을 통해서 인접한 일차 유동 파이프(20)와 유체 연통되도록, 이차 유동 파이프(22)가 일차 유동 파이프(20)에 연결된다.
이차 유동 파이프(22)는 상류 섹션(42) 및 하류 섹션(44) 내의 단일 유동 통로 그리고 중앙 섹션(46) 내의 2개의 유동 통로를 구비한다.
중앙 섹션 내에서, 이차 유동 파이프(22)는 제1 유동 채널(48) 및 제2 유동 채널(50)로 분할된다. 제1 유동 채널(48) 및 제2 유동 채널(50)의 각각은, 이차 유동 파이프(22)가 인접한 일차 유동 파이프(20)와 유체 연통될 수 있게 하는 개구부(52)를 포함한다.
도 5, 도 9, 및 도 10을 참조하면, 제1 유동 채널(48)은 이차 유동 파이프(22)의 제1 측면 상에 위치된 제1 일차 유동 파이프와 유체 연통되고, 제2 유동 채널(50)은 이차 유동 파이프(22)의 제2 측면 상에 위치된 제2 일차 유동 파이프와 유체 연통되며, 그에 따라 이차 유동 파이프(22)는, 이차 유동 파이프(22)의 대향 측면들 상에 위치된, 2개의 일차 유동 파이프와 유체 연통된다. 그러나, 기부 구조물(12)의 연부에 위치된 이차 유동 파이프(22)는 물을 하나의 일차 유동 파이프(20) 내로만 공급할 것이다.
제1 유동 채널(48)은, 이차 유동 파이프(22)의 중앙 축으로부터 멀리 일차 유동 파이프(20)의 개구부를 향해서 지향된다. 제2 유동 채널(50)은, 이차 유동 파이프의 중앙 축으로부터 멀리 일차 유동 파이프(20)의 개구부를 향해서, 그리고 제1 유동 채널(48)과 반대되는 방향으로 지향된다. 제1 및 제2 유동 채널(48,50) 내의 개구부는 인접한 일차 유동 파이프(20)와의 유체 연통을 제공한다.
제1 유동 채널(48)의 상류 섹션(54)은, 물을, 이차 유동 파이프(22)의 중앙 축으로부터 각도를 이루어, 이차 유동 파이프(22)의 상류 섹션(42)으로부터 전환시킨다. 제1 유동 채널(48)의 하류 섹션(56)은, 물을, 이차 유동 파이프(22)의 중앙 축으로부터 각도를 이루어, 이차 유동 파이프(22)의 하류 섹션(44)으로부터 전환시킨다. 제1 유동 채널(48)의 상류 섹션(54) 및 하류 섹션(56)이 개구부(52)에서 합쳐진다.
제2 유동 채널(50)의 상류 섹션(58)은, 물을, 이차 유동 파이프(22)의 중앙 축으로부터 각도를 이루어, 그리고 제1 유동 채널(48)의 상류 섹션(54)에 반대되는 방향으로, 이차 유동 파이프(22)의 상류 섹션(42)으로부터 전환시킨다. 제2 유동 채널(50)의 하류 섹션(60)은, 물을, 이차 유동 파이프(22)의 중앙 축으로부터 각도를 이루어 그리고 제1 유동 채널(48)의 상류 섹션(54)에 반대되는 방향으로, 이차 유동 파이프(22)의 하류 섹션(44)으로부터 전환시킨다. 제2 유동 채널(50)의 상류 섹션(58) 및 하류 섹션(60)이 개구부(52)에서 합쳐진다.
유동 제어 메커니즘(62)이 제1 및 제2 유동 채널(48, 50)의 개구부(52)에 위치된다. 유동 제어 메커니즘(62)은 유동을 장치의 일 측면으로부터 인접하는 일차 유동 파이프(20)의 혼합 챔버(30) 내로 지향시키고, 물이 이차 유동 파이프(22)의 다른 섹션 내로 유동되는 것을 방지한다. 유동 제어 메커니즘(62)은, 장치를 통한 유동의 방향에 따라서, 2개의 위치 사이에서 이동될 수 있다.
도 5 및 도 9에 도시된 바와 같은 제1 위치에서, 유동 제어 메커니즘(62)은 유동을 장치의 제1 (상류) 섹션(42)으로부터 인접한 일차 유동 파이프(20)의 혼합 챔버(30) 내로 지향시키고, 물이 이차 유동 파이프(22)의 제2 (하류) 섹션(44) 내로 유동되는 것을 효과적으로 방지한다. 물이 반대 방향으로 유동될 때, 유동 제어 메커니즘(62)이 제2 위치(미도시) 내로 이동될 수 있다. 제2 위치에서, 유동 제어 메커니즘(62)은 유동을 장치의 제2 섹션으로부터 인접하는 일차 유동 파이프(20)의 혼합 챔버(30) 내로 지향시키고, 물이 이차 유동 파이프(22)의 제1 섹션 내로 유동되는 것을 효과적으로 방지한다.
유동 제어 메커니즘(62)은 배플(Baffle) 형태일 수 있다. 배플은 장치를 통해서 유동되는 물의 방향에 따라 회전될 수 있다.
도 8을 참조하면, 유동 제어 배플은, 사용 시에 물 유동을 이차 유동 파이프(22)로부터 일차 유동 파이프(20) 내로 지향시킬 수 있는 채널(72)을 포함하는 실질적으로 원형인 실린더 형상을 가질 수 있다.
제1 위치에서, 배플 채널(72)의 제1 단부가 유동 채널(48, 50)의 상류 (제1) 섹션(54, 58)과 정렬되고, 배플 채널(72)의 제2 단부는 혼합 채널의 개구부로 지향되며, 그에 따라 물은 이차 유동 파이프(22)의 제1 섹션(42)으로부터 배플 채널(72) 내로 그리고 이어서 혼합 챔버(30) 내로 유동될 수 있다. 물이 유동 채널(48, 50)의 하류 (제2) 섹션(56, 60) 내로 그리고 이차 유동 파이프(22)의 제2 섹션(44) 내로 유동되는 것이 방지된다.
제2 위치(미도시)에서, 물이 반대 방향으로 유동될 때, 배플 채널(72)의 제2 단부가 유동 채널의 하류 (제2) 섹션(56, 60)과 정렬되고, 배플 채널(72)의 제1 단부는 혼합 채널의 개구부로 지향되며, 그에 따라 물은 이차 유동 파이프(22)의 제2 섹션(44)으로부터 배플 채널(72) 내로 그리고 이어서 혼합 챔버(30) 내로 유동될 수 있다. 물이 유동 채널(48, 50)의 상류 (제1) 섹션(54, 58) 내로 그리고 이차 유동 파이프(22)의 제1 섹션(42) 내로 유동되는 것이 방지된다.
이차 유동 파이프(22) 내에 위치된 터빈은, 물 유동으로부터 전기를 생산하는데 있어서 이용되는 임의의 적합한 터빈일 수 있다. 예를 들어, 이용될 수 있는 터빈은 프로펠러 및 카플란(Kaplan) 유형의 터빈을 포함한다.
본 발명의 추가적인 실시예가 도 13 내지 도 18에 도시되어 있다. 본 발명의 이러한 실시예는, 일차 유동 파이프(20)의 어레이 및 이차 유동 파이프(22)의 어레이를 가지는 기부 구조물(12)을 포함한다. 각각의 일차 유동 파이프(20)는 하나의 이차 유동 파이프(22)와 다른 일차 유동 파이프(20) 사이에 위치된다. 일차 유동 파이프(20)는 장벽의 상류 위치로부터 하류 위치까지의 유동 통로를 제공한다. 이차 유동 파이프(22)는 유동을 일차 유동 파이프(20) 내로 공급한다. 장벽(미도시)이 기부 구조물(12)의 폭에 걸쳐 위치된다. 물이 이차 유동 파이프(22)로부터 일차 유동 파이프(20) 내로 유동될 수 있도록, 각각의 일차 유동 파이프(20)가 하나의 이차 유동 파이프(22)에 연결된다.
일차 및 이차 유동 파이프 모두가 물줄기로부터 물을 수용한다. 일차 유동 파이프(20)를 빠져 나가는 물은, 일차 유동 파이프(20) 및 이차 유동 파이프(22) 모두를 통해서 장치에 진입된 물의 혼합된 유동이다.
도 15를 참조하면, 각각의 일차 유동 파이프(20)는, 벤투리 섹션을 형성하는, 기부 구조물의 제1 단부 내의 그 개구부(28)로부터 혼합 챔버(30)를 향해서 좁아지는 제1 수렴 섹션(26)을 포함한다. 제2 수렴 섹션(32)은 기부 구조물의 제2 단부에 위치되는 그 개구부(34)로부터 혼합 챔버(30)의 제2 단부를 향해서 좁아진다.
혼합 챔버(30)는 인접한 이차 유동 파이프(22)로부터 물을 수용하기 위한 개구부(36)를 포함한다. 플리넘 챔버(64)는 혼합 챔버(30)의 양 측면에서 기부 구조물 내로 연장된다. 혼합 챔버(30)는 이차 유동을 플리넘 챔버를 통해서 이차 유동 파이프로부터 수용한다.
제1 및 제2 수렴 섹션(26,32) 모두가 확산기로서 구성된다. 물이 제1 방향(38)으로 일차 유동 파이프(20)를 통해서 유동될 때, 물은, 제1 수렴 섹션(26)을 통해서 일차 유동 파이프에 진입하고, 제2 수렴 섹션(32)은 확산기 섹션이다.
물이 제2 방향(40)으로 일차 유동 파이프(20)를 통해서 유동될 때, 물은, 제2 수렴 섹션(32)을 통해서 일차 유동 파이프(20)에 진입하고, 제1 수렴 섹션(26)은 확산기 섹션이다.
수렴 섹션은 실질적으로 직사각형인 횡단면 형상을 갖는다. 일차 유동 파이프(20)의 확산기 섹션 및 수렴 섹션의 측벽이 실질적으로 수직이고, 수렴 섹션은 수직 평면 내에서 확장된다.
이차 유동 파이프(22)는 일차 유동 파이프(20)에 실질적으로 평행하게 위치된다. 각각의 이차 유동 파이프(22)는 파이프의 대향 단부들에 위치된 2개의 터빈을 포함한다. 제1 터빈은 이차 유동 파이프(22)의 상류 섹션(42) 내에 위치된다. 제2 터빈은 이차 유동 파이프(22)의 하류 섹션(44) 내에 위치된다. 터빈의 블레이드가 터빈의 실질적으로 수평인 축을 중심으로 회전된다. 터빈은 발전기(미도시)에 연결된다. 터빈들이 동일한 발전기 또는 상이한 발전기들에 연결될 수 있다. 터빈의 회전은 발전기를 구동시켜 유용한 전력을 생산한다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 이차 유동 파이프(22)의 중앙 섹션(46)이 상류 및 하류 섹션(42, 44)을 포함하는 2개의 터빈 사이에 위치된다. 이차 유동 파이프(22)는 중앙 섹션을 통해서 인접한 일차 유동 파이프(20)와 유체 연통된다.
중앙 섹션 내에서, 이차 유동 파이프(22)는 제1 유동 채널(48) 및 제2 유동 채널(50)로 분할된다. 제1 유동 채널(48) 및 제2 유동 채널(50)의 각각은, 플리넘 챔버(64)를 통해서 이차 유동 파이프(22)가 인접한 일차 유동 파이프(20)와 유체 연통될 수 있게 하는 개구부를 포함한다.
제1 유동 채널(48) 및 제2 유동 채널(50)은 동일한 일차 유동 파이프(20)와 유체 연통된다. 제1 유동 채널(48)은 제1 플리넘 챔버를 통해서 일차 유동 파이프(20)와 유체 연통된다. 제2 유동 채널(50)은 제2 플리넘 챔버를 통해서 일차 유동 파이프(20)와 유체 연통된다.
제1 유동 채널(48)은, 이차 유동 파이프(22)의 중앙 축으로부터 수직방향 위쪽으로 그리고 그러한 중앙 축을 가로질러 제 1 플리넘 챔버를 향해서 지향된다. 제2 유동 채널(50)은, 이차 유동 파이프(22)의 중앙 축으로부터 수직방향 아래쪽으로 그리고 그러한 중앙 축을 가로질러 제2 플리넘 챔버를 향해서, 그리고 제1 유동 채널(48)과 반대되는 방향으로 지향된다. 제1 및 제2 유동 채널 내의 개구부(52)는 제1 및 제2 플리넘 챔버(64)를 통해서 인접한 일차 유동 파이프와(20)의 유체 연통을 제공한다.
제1 유동 채널(48)의 상류 섹션(54)은, 물을, 이차 유동 파이프(22)의 중앙 축으로부터 멀어지는 방향으로, 이차 유동 파이프(22)의 상류 섹션(42)으로부터 전환시킨다. 제1 유동 채널(48)의 하류 섹션(56)은, 물을, 이차 유동 파이프(22)의 중앙 축으로부터 멀어지는 방향으로, 이차 유동 파이프(22)의 하류 섹션(44)으로부터 전환시킨다. 제1 유동 채널(48)의 상류 섹션 및 하류 섹션(54,56)은 개구부에서 플리넘 챔버(64)와 합쳐진다.
제2 유동 채널(50)의 상류 섹션(58)은, 물을, 이차 유동 파이프(22)의 중앙 축으로부터 멀리, 그리고 제1 유동 채널(48)의 상류 섹션(54)에 반대되는 방향으로, 이차 유동 파이프(22)의 상류 섹션(42)으로부터 전환시킨다. 제2 유동 채널(50)의 하류 섹션(60)은, 물을, 이차 유동 파이프(22)의 중앙 축으로부터 멀리 그리고 제1 유동 채널(48)의 상류 섹션(54)에 반대되는 방향으로, 이차 유동 파이프(22)의 하류 섹션(44)으로부터 전환시킨다. 제2 유동 채널(50)의 상류 섹션 및 하류 섹션(58,60)은 개구부(52)에서 플리넘 챔버(64)와 합쳐진다.
유동 제어 메커니즘은 물 유동을 제1 및 제2 유동 채널(48,50)로부터 플리넘 내로 지향시키고 물이 제1 및 제2 유동 채널(48,50)의 하류측 내로 유동되는 것을 방지하며, 그에 따라 이차 유동 파이프(22) 내의 모든 물이 일차 유동 파이프(20) 내로 방출된다.
유동 제어 메커니즘은 이차 유동 파이프(22)로부터의 물이 플리넘 챔버(64) 내로 전달될 수 있게 한다. 이어서, 물은 플리넘 챔버(64)의 개구부의 전체 폭에 걸쳐서 일차 유동 파이프(20)의 혼합 챔버(30) 내로 방출된다. 물은 상단부 플리넘 챔버(64)로부터 혼합 챔버(30)의 상단부 내로 그리고 하부 플리넘 챔버(64)로부터 혼합 챔버(30)의 하단부 내로 방출된다. 이차 유동은, 유동이 확산기 섹션 내로 그리고 파이프 외부로 방출되기 전에, 혼합 챔버(30) 내에서 일차 유동의 외측 연부로부터 혼합된다.
유동 제어 메커니즘은 유동을 혼합 챔버(30) 내로 지향시킨다. 플리넘 내의 저압은 유동이 이차 유동 파이프(22)의 하류측 내로 우회하는 것을 방지한다. 유동이, 피동적으로, 또는 파이프의 하류 유입부 단부에 위치되는 이차 유동 파이프 유입부에서의 분리된 유동 제어로부터, 하류 이차 유동 파이프 유입부로부터 끌어당겨지는 것 그리고 디바이스를 통해서 재순환되는 것이 방지된다. 피동적 제어는 기하형태적으로(geometrically) 달성된다. 정적 압력 구배가 이차 유동 파이프(22)를 따라 존재하지 않도록 그에 따라 어떠한 유동도 하류 물 레벨로부터 끌어 당겨지지 않도록 보장하는 특정 물 속도를 제공하도록, 이차 유동 파이프(22)의 직경이 설계될 수 있다. 유동이 이차 유동 파이프(22)의 상류 섹션(42)을 통해서, 상류 유동 채널(54 및 58)에서 정적 압력을 하류 물 레벨 내의 압력으로 감소시키는 특정 속도까지 가속되도록, 기하형태가 구성된다.
추가적인 실시예에서, 유동 제어 메커니즘은 이차 유동 파이프(22)의 제1 및 제2 유동 채널(48,50)의 개구부에 위치된다. 유동 제어 메커니즘은 유동을 장치의 일 측면으로부터 인접하는 일차 유동 파이프(20)의 혼합 챔버(30) 내로 지향시키고, 물이 이차 유동 파이프(22)의 다른 섹션 내로 유동되는 것을 방지한다. 유동 제어 메커니즘은, 유동의 방향에 따라서, 2개의 위치 사이에서 이동될 수 있다.
제1 위치에서, 유동 제어 메커니즘은 유동을 장치의 제1 (상류) 섹션(42)으로부터 인접하는 일차 유동 파이프(20)의 플리넘 챔버(64) 및 혼합 챔버(30) 내로 지향시키고, 물이 이차 유동 파이프(22)의 제2 (하류) 섹션(44) 내로 유동되는 것을 방지한다. 물이 반대 방향으로 유동될 때, 유동 제어 메커니즘이 제2 위치 내로 이동될 수 있다. 제2 위치(44)에서, 유동 제어 메커니즘은 유동을 장치의 제2 섹션으로부터 인접한 일차 유동 파이프(20)의 플리넘 챔버(64) 및 혼합 챔버(30) 내로 지향시키고, 물이 이차 유동 파이프(20)의 제1 섹션(42) 내로 유동되는 것을 방지한다.
유동 제어 배플(Flow Control Baffle)은 유동을 제조 챔버 내로 지향시키기 위해서 이차 유동 파이프(22) 내에서 이용될 수 있다. 유동 제어 메커니즘이 제1 및 제2 유동 채널(48,50)의 개구부에 위치된다. 유동 제어 메커니즘은 유동을 장치의 일 측면(하류)으로부터 인접하는 일차 유동 파이프(20)의 혼합 챔버(30) 내로 지향시키고, 물이 이차 유동 파이프(22)의 다른 섹션(하류) 내로 유동되는 것을 방지한다. 유동 제어 메커니즘은, 유동의 방향에 따라서, 2개의 위치 사이에서 이동될 수 있다.
도 15를 참조하면, 수평 유동 제어 배플(66)이 플리넘 챔버(64)의 개구부에 걸쳐 배치되어 물을 혼합 챔버(30) 내로 지향시킨다. 수평 유동 제어 배플(66)이 중앙 축을 중심으로 피봇되어, 물이 혼합 챔버(30) 내로 방출되는 방향을 제어할 수 있다. 수평 유동 제어 배플(66)이 2개의 위치 사이에서 이동될 수 있고, 그에 따라 플리넘 챔버(64)로부터 혼합 챔버(30) 내로의 물의 방출은 장치를 통한 물의 유동의 방향을 따른다.
예로서, 물이 제1 방향(38)으로 장치 내로 유동될 때, 수평 유동 제어 배플(66)이 제1 위치로 이동될 수 있고, 그에 따라 플리넘 챔버(64)로부터의 물의 유동이 제1 방향으로 혼합 챔버(30) 내로 방출되어, 동일 방향으로 장치를 통해서 유동되는 일차 유동과 혼합된다. 물이 제2 방향(40)으로 장치 내로 유동될 때, 수평 유동 제어 배플(66)이 제2 위치로 이동될 수 있고, 그에 따라 플리넘 챔버(64)로부터의 물의 유동이 제2 방향으로 혼합 챔버(30) 내로 방출되어, 동일 방향으로 장치를 통해서 유동되는 일차 유동과 혼합된다.
배플은 유동을 이차 유동 파이프(22)로부터 혼합 챔버(30)의 상단부 및 하단부 면을 따라서 지향시키고, 주 일차 유동은 혼합 챔버(30)의 중앙 지역을 점유한다.
배플은 이차 유동 파이프(22)의 유입구에서의 유동 제어로부터 분리되고, 유동을 혼합 챔버(30) 내로 지향시키기 위한 것이다. 배플이 제3 위치에 배치될 때, 배플은 플리넘 챔버(64)로부터 일차 유동 파이프(20) 내로의 유동을 방지할 수 있다. 예를 들어, 배플이 실질적으로 수평으로 배치될 때, 배플은 이차 유동 파이프(22)로부터 일차 유동 파이프(20) 내로의 모든 유동을 중단시킬 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예가 도 19 내지 도 24에 도시되어 있다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 장치는, 일차 유동 파이프(20)의 어레이 및 이차 유동 파이프(22)의 어레이를 가지는 기부 구조물(12)을 포함한다. 일차 유동 파이프(20)의 수평 어레이가 이차 유동 파이프(22)의 수평 어레이 위에 위치된다. 일차 유동 파이프(22)는 장벽(14)의 상류 위치로부터 하류 위치까지 유동 통로를 제공한다. 각각의 일차 유동 파이프(20)가 하나의 이차 유동 파이프(22)에 연결된다. 이차 유동 파이프(22)는 물 유동을 그 위에 위치된 일차 유동 파이프(20) 내로 공급한다. 장벽(14)이 기부 구조물(12)의 폭에 걸쳐 연장된다. 도 19 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 물이 이차 유동 파이프(22)로부터 일차 유동 파이프(20) 내로 유동될 수 있도록, 각각의 일차 유동 파이프(20)가 하나의 이차 유동 파이프(22)에 연결된다.
일차 및 이차 유동 파이프(20,22) 모두가 물줄기로부터 물을 수용한다. 일차 유동 파이프(20)를 빠져 나가는 물은, 일차 유동 파이프(20) 및 이차 유동 파이프(22) 모두를 통해서 장치에 진입된 물의 혼합된 유동이다. 각각의 일차 유동 파이프(20)는, 벤투리 섹션을 형성하는, 기부 구조물(12)의 제1 단부 내의 제1 개구부(28)로부터 혼합 챔버(30)를 향해서 좁아지는 제1 수렴 섹션(26)을 포함한다. 제2 수렴 섹션(32)은 기부 구조물(12)의 제2 단부에 위치되는 제2 개구부(34)로부터 혼합 챔버(30)의 제2 단부를 향해서 좁아진다. 혼합 챔버(30)는 인접한 이차 유동 파이프(22)로부터 물을 수용하기 위한 개구부를 포함한다.
제1 및 제2 수렴 섹션(26,32) 모두가 확산기로서 구성된다. 물이 제1 방향(38)으로 일차 유동 파이프(20)를 통해서 유동될 때, 물은, 제1 수렴 섹션(26)을 통해서 일차 유동 파이프(20)에 진입하고, 제2 수렴 섹션(32)은 확산기 섹션이다.
물이 제2 방향(40)으로 일차 유동 파이프(20)를 통해서 유동될 때, 물은, 제2 수렴 섹션(32)을 통해서 일차 유동 파이프(20)에 진입하고, 제1 수렴 섹션(26)은 확산기 섹션이다.
수렴 섹션(26, 32)은 실질적으로 직사각형인 횡단면 형상을 갖는다. 일차 유동 파이프(20)의 수렴 섹션의 측벽이 실질적으로 수직이고, 수렴 섹션은 혼합 챔버(30)로부터 수직 평면 내에서 확장된다.
이차 유동 파이프(22)는 그 중앙 섹션을 통해서 일차 유동 파이프(20)와 유체 연통된다. 이차 유동 파이프(22)는 일차 유동 파이프(20)에 실질적으로 평행하게 위치되고, 매니폴드(68)는 이차 유동 파이프(22)를 위쪽에 위치된 일차 유동 파이프(20)에 연결한다. 매니폴드(68)는 이차 유동 파이프(22)가 그 위의 일차 유동 파이프(20)와 유체 연통될 수 있게 한다. 매니폴드(68)는 이차 유동 파이프(22)의 중앙 섹션으로부터 일차 유동 파이프(20)까지 연장된다.
터빈이 매니폴드(68) 내에 위치되고 발전기(미도시)에 연결된다. 터빈의 블레이드는 실질적으로 수직인 축 주위에서 회전될 수 있다. 터빈은 예를 들어 프로펠러 또는 카플란 터빈일 수 있다.
이차 유동 파이프(22)는, 물을 매니폴드(68) 내로 그리고 터빈을 통해서 혼합 챔버(30) 내로 지향시키기 위해서 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동될 수 있고 물이 이차 유동 파이프(22)를 통해서 완전히 유동하는 것 그리고 이차 유동 파이프(22)의 하류 섹션을 통해서 빠져나가는 것을 방지하는, 유동 제어 메커니즘을 포함한다. 유동 제어 메커니즘은, 개방 측면 및 폐쇄 측면을 가지는 개방 단부형 드럼의 형태일 수 있다. 개방 측면은 이차 유동 파이프(22)로부터 드럼 내로 물을 수용한다. 폐쇄 측면은, 물이 이차 유동 파이프(22)의 길이를 통해서 유동하는 것을 효과적으로 방지하고, 물을 드럼의 개방 단부를 통해서 일차 유동 파이프(20)의 혼합 챔버(30) 내로 지향시킨다. 드럼은 매니폴드(68)를 통해서 혼합 챔버(30) 개구부까지 연장될 수 있고, 그에 따라 이차 유동으로부터 일차 유동 파이프까지의 유동 통로를 제공한다.
유동 제어 메커니즘은, 유동의 방향에 따라서, 2개의 위치 사이에서 이동될 수 있다. 제1 위치에서, 유동 제어 메커니즘은 유동을 장치의 제1 (상류) 섹션으로부터 매니폴드(68) 내로 지향시키고, 물이 이차 유동 파이프(22)의 제2 (하류) 섹션 내로 유동되는 것을 효과적으로 방지한다. 물이 반대 방향으로 유동될 때, 유동 제어 메커니즘이 제2 위치 내로 이동될 수 있다. 제2 위치에서, 유동 제어 메커니즘은 유동을 장치의 제2 섹션으로부터 매니폴드(68) 내로 지향시키고, 물이 이차 유동 파이프(22)의 제1 섹션 내로 유동되는 것을 효과적으로 방지한다. 이러한 제2 위치에서, 제2 섹션은 이제 상류 섹션이 될 것이고, 제1 섹션은 하류 섹션이 될 것이다.
가동형 슈라우드(moveable shroud)가, 터빈을 포함하는 매니폴드(68)와 함께 혼합 챔버(30) 개구부 주위에서 혼합 챔버(30) 내의 플리넘 챔버(70)를 형성한다. 이차 유동 파이프(22)로부터의 물의 유동은, 매니폴드(68) 내의 터빈을 통해서 유동된 후에, 플리넘 챔버(70) 내로 끌어 당겨진다. 터빈의 샤프트가 플리넘 챔버(70)를 통해서 발전기(미도시)까지 연장된다.
가동형 플리넘 챔버(70)는 혼합 챔버(30) 내의 중앙에 위치되고, 그에 따라 일차 유동 파이프(20)를 통한 물 유동은 플리넘 챔버(70)의 측면 주위에서 유동될 수 있다. 플리넘 챔버(70)는 슬롯 형태의 개구부를 가지고, 그러한 개구부를 통해서, 이차 유동 파이프(22)로부터 수용된 물이 방출되어, 일차 유동 파이프(20)를 통해서 유동되는 일차 물 유동과 혼합된다. 플리넘으로부터의 유동이 일차 유동의 중심 내로 방출되도록 플리넘 챔버(70)의 개구부가 위치될 수 있게, 플리넘 챔버(70)가 회전될 수 있다. 플리넘 챔버(70)는 개구부에 대향되는 측면 상에서 외부 배플(74)을 포함한다. 외부 배플(74)은 삼각형 형상이고 물을 플리넘 챔버(70)의 측면 주위로 지향시킨다.
유동 제어 메커니즘은 혼합 챔버(30) 내에 위치된 플리넘 챔버(70)에 연결되고, 플리넘 챔버(70)는, 유동 제어 메커니즘이 그 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동될 때, 회전될 수 있다.
유동 제어 메커니즘은, 플리넘 및 외부 배플(74)을 형성하는 슈라우드(Shroud)를 포함한다. 드럼이 혼합 챔버 내로 연장될 수 있고, 플리넘 챔버(70)로서 구성된 드럼의 상단부는 물을 혼합 챔버 내로 방출하기 위한 개구부를 갖는다. 전체 메커니즘이 제1 위치와 제2 위치 사이에서 회전된다. 개방 측면형 드럼이 플리넘에 연결되고, 그에 따라 드럼의 회전이 플리넘을 회전시킨다. 제1 위치에서, 드럼의 개방 측면이 제1 방향으로 대면되고, 일차 유동 통로 내로의 플리넘 챔버(70)의 개구부는 제2 방향으로 대면된다. 제2 위치에서, 드럼의 개방 측면이 제2 방향으로 대면되고, 일차 유동 통로 내로의 플리넘 챔버(70)의 개구부는 제1 방향으로 대면된다.
도 23에 도시된 바와 같이, 터빈이 드럼의 매니폴드(68) 부분 내에 위치될 수 있다. 터빈은, 물이 통과하여 유동할 때, 드럼 및 플리넘 챔버(70)와 독립적으로 회전된다.
장치는 얕은 물 환경에서 특히 유용하다. 예를 들어 도 1 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 파이프의 단일 수평 어레이만이 있는 경우에, 장치는, 이용되는 파이프 및 터빈의 크기에 따라, 1 미터의 절반 이하까지의 물 깊이에서 큰 기초작업 공정의 주 굴착(major bed excavation on large infrastructure project)이 없이도, 이용될 수 있다. 예를 들어 도 19 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 하나의 어레이가 다른 어레이 위에 위치된, 파이프의 2개의 수평 어레이가 있는 경우에, 장치는, 파이프 및 터빈의 크기에 따라, 1 미터 이하의 물 깊이에서 큰 기초작업 공정의 주 굴착이 없이도, 이용될 수 있다.
장치의 정렬을 위해서 국소적으로 굴착하는 것에 의해서 강 또는 해저가 낮아지거나 프로파일링될 수 있는 경우에, 물 깊이 제한은 존재하지 않는다. 일차 및 이차 유동 파이프(20,22)의 다수의 어레이가 이용될 수 있다. 각각의 어레이 내의 파이프의 수는, 장치가 내부에서 사용되는 물줄기의 크기에 따라 달라질 것이다. 각각의 장치는 단지 2개 또는 3개의 파이프를 포함할 수 있고, 기부 구조물은 이차 및 일차 유동 파이프(20,22) 배열체를 포함한다. 바람직하게는, 기부 구조물은 이차 및 일차 유동 파이프(22,20) 배열체의 어레이, 예를 들어 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10개 또는 그 초과의 일차 및 이차 유동 파이프(20,22)를 포함한다.
수렴 및 확산기 섹션이 실질적으로 원형 또는 직사각형 횡단면을 가지는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 다른 형상의 수렴/확산기 섹션 및 혼합 챔버 그리고 형상들의 조합이 이용될 수 있다. 이차 유동 파이프(22)는 그 개구부에서 실질적으로 원형인 횡단면을 가질 수 있다. 그러나, 다른 형상의 횡단면이 또한 고려될 수 있다. 이차 유동 파이프(22)의 횡단면 형상은 유동 통로의 길이에 걸쳐 변경될 수 있다. 예를 들어, 이차 유동 경로가 이차 유동 파이프(22)의 개구부에서 원형 횡단면을 가지는 것으로부터 중앙 영역 내의 이차 유동 채널 내에서 직사각형 횡단면을 가지는 것으로 전환될 수 있다.
장치에 진입하는 물의 부피의 약 80%가 일차 유동 파이프(20) 내로 유동되도록 그리고 장치에 진입하는 물의 부피의 약 20%가 이차 유동 파이프(22) 내로 진입하도록, 파이프가 구성되고, 즉 그 크기 및 형상이 구성된다. 장치에 진입하는 물의 부피의 100%가 일차 유동 파이프(20)를 통해서 장치를 빠져 나간다.
도 1, 도 12, 도 19, 도 20, 도 23 및 도 25를 참조하면, 시스템은 기부 구조물의 상단부 표면 상에 위치되는 2개의 가동형 장벽을 포함한다. 장벽은, 기부 구조물을 가로질러, 일차 및 이차 파이프의 중앙 축에 수직으로 연장된다. 제1 가동형 장벽은 기부 구조물의 제1 단부에 위치된다. 제2 가동형 장벽은 기부 구조물의 대향 단부에 위치된다.
가동형 장벽의 각각은 제1 상승 위치와 제2 하강 위치 사이에서 이동될 수 있다. 상승 위치에서, 장벽은 물이 장치의 상단부 위에서 유동되는 것을 방지하고, 장벽의 상류측 및 하류측과 상이한 수두를 생성한다. 그 대신, 물이 파이프의 어레이를 통해서 지향된다. 파이프는, 장벽의 상류측으로부터 장벽의 하류측까지 기부 구조물을 통한 물을 위한 유동 통로를 제공한다. 하강 위치에서, 물은 장벽 및 기부 구조물의 상단부 위에서 유동될 수 있다.
물이 제1 방향으로부터 유동될 때, 기부 구조물의 상류 단부에 위치된 제1 가동형 장벽이 상승되고, 기부 구조물의 하류 단부에 위치되는 제2 가동형 장벽이 하강된다. 물이 제2 방향으로부터 유동될 때, 기부 구조물의 하류 단부에 위치된 제2 가동형 장벽이 상승되고, 기부 구조물의 상류 단부에 위치되는 제1 가동형 장벽이 하강된다.
기부 구조물의 각각의 단부에 1개씩, 2개의 가동형 장벽을 포함하는 것으로 본 발명이 설명되었지만, 시스템은 또한 1개의 장벽을 포함할 수 있다.
가동형 장벽은 예를 들어 팽창 가능 장벽 및/또는 유압식으로 동작되는 둑의 판(weir plate) 또는 게이트일 수 있다. 가동형 장벽이 기부 구조물의 폭에 걸쳐 연장된다.
팽창 가능 장벽이 이용될 때, 고무 풍선이 콘크리트 기부 구조물의 연부에 부착될 수 있다. 장벽을 상승시키기 위해서, 풍선이 물이나 가스와 같은 유체로 충진될 수 있다. 장벽을 낮추고자 할 때, 유체가 풍선으로부터 방출될 수 있다. 팽창 가능 장벽의 예로서 Dyrhoff UK Ltd에 의해서 공급되는 것이 있고, 이에 대해서는 예를 들어 GB2521876을 참조한다. 다른 장벽은, 경첩형 게이트(Hinged Gates)와 함께 이용되는 관형 팽창 가능물(Tubular Inflatables)을 포함할 수 있다. 팽창 가능한 관형체는 게이트의 일 측면에 위치된다. 관형 구성요소의 팽창은 게이트를 상승시키고, 관형 구성요소의 수축은 게이트를 하강시킨다.
가동형 장벽을 갖는 시스템을 제공함으로써, 장벽은 사용 중이 아닐 때 하강될 수 있고 환경의 외관을 개선할 수 있다. 시스템이 가동형 장벽을 참조하여 설명되었지만, 기부 구조물의 폭에 걸쳐 위치된, 고정형 장벽, 예를 들어 콘크리트 벽이 그 대신 이용될 수 있다. 비록 시스템이, 기부 구조물의 각각의 단부 섹션에서 장벽을 가지는 것으로 또는 기부 구조물의 중앙 섹션에 걸쳐 단일 장벽을 가지는 것으로 설명되었지만, 기부 구조물의 폭에 걸쳐 연장되는 각각의 장벽이 개별적으로 정렬된 구성요소로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 다수의, 즉 1, 2, 3 또는 그 초과의 유압식으로 또는 팽창 가능하게 작동되는 게이트 또는 둑의 판이 기부의 폭에 걸쳐 정렬되어 하나의 장벽을 형성할 수 있다.
그러한 시스템은 도 25에 도시된 바와 같이 이용될 수 있다. 낮은 조수에서, 시스템의 양 측면 상의 물 수위가 기부 구조물 미만일 수 있고 장벽들이 모두 하강된다(도 25a) 유입 조수에서, 조수가 유입될 때, 바람직한 수두차를 유지하기 위해서, 하류 장벽이 상승된다(도 25b 및 도 25c) 높은 조수(도 25d)에서, 하류 장벽이 하강되고 상류 장벽이 상승되어 다음 조수 사이클을 위해서 준비한다. 바람직한 수두차가 형성될 때까지, 조수가 나갈 때 상류 장벽은 상승되어 유지된다(도 25e). 조수가 계속 빠져 나감에 따라, 상류 장벽이 하강되어, 완전히 하강될 때까지, 바람직한 수두차를 유지한다(도 25f). 낮은 조수에서 양 장벽이 이제 하강되면, 시스템은 다음 조수 사이클을 위해서 준비된다. 수두차가 유입 및 유출 조수 모두에서 형성될 수 있음에 따라, 시스템은 양 방향의 조수 유동으로부터 전기를 생산하기 위해서 이용될 수 있다.
물이 제1 방향(38)으로부터 유동될 때, 예를 들어 유입 조수일 때, 제1 장벽이 상승된다. 물줄기를 가로지르는 장벽은 기부 구조물의 제1 (상류) 측면과 기부 구조물의 제2 (하류) 측면 사이에서 수두차를 제공한다. 장벽의 제1 (상류) 측면으로부터의 물이 일차 유동 파이프(20)를 통해서 유동한다. 일차 물 유동은 제1 (수렴) 섹션에 진입하고, 혼합 챔버(30) 내로 유동되며 이어서 제2 수렴 (확산기) 섹션의 외부로 유동된다. 이차 유동 파이프를 통한 이차 유동이 유도되고, 물은 이차 유동 파이프(22)의 제1 섹션을 통해서 일차 유동 파이프(20) 내로 유동되고, 이는 기계 동력 또는 전력 추출 배열체(Mechanical or Electrical Power off Take Arrangement)를 통해서 전기를 생성하는 터빈의 회전을 구동한다.
예를 들어, 유출 조수에서, 물의 유동이 반전되고 제2 방향(40)을 따라 유동될 때, 제2 장벽이 상승되고 제1 장벽이 하강될 수 있다. 물줄기를 가로지르는 장벽은 기부 구조물의 제2 단부와 기부 구조물의 제1 단부 사이에서 수두차를 제공한다. 장벽의 제2 측면으로부터의 물이 일차 유동 파이프(20)를 통해서 유동한다. 일차 물 유동은 제2 (수렴) 섹션에 진입하고, 혼합 챔버(30) 내로 유동되며 이어서 제1 수렴 섹션(이제 확산기 섹션으로 작용한다)의 외부로 유동된다. 이차 유동 파이프(22)를 통한 이차 유동이 유도되고, 물은 이차 유동 파이프(22)의 제2 섹션을 통해서 일차 유동 파이프(20) 내로 유동되고, 이는 기계 동력 또는 전력 추출 배열체를 통해서 전기를 생성하는 터빈의 회전을 구동한다.
도 26은 고정형 장벽을 포함하는 본 발명에 따른 시스템을 예시한다. 도 26a 내지 도 26f에 도시된 바와 같이, 장벽은 기부 구조물에 걸쳐 위치되고, 유입 조수(도 26b 및 도 26c) 중에 그리고 유출 조수(도 26e 및 도 26f) 중에 기부 구조물의 상류측 및 하류측 사이의 수두차를 유지한다.
일차 유동 파이프의 벤투리에서의 저압 구역은, 이차 유동 파이프(22)를 통한 일차 유동 파이프(20) 내로의 이차 유동을 유도한다. 일차 및 이차 물 유동 모두가 혼합 챔버에(30) 진입하고, 혼합 챔버(30)에서 2개의 유동이 혼합될 수 있다. 혼합된 유동이 확산기 섹션(유동 방향에 따라, 제1 또는 제2 수렴 섹션)에 진입되고, 물 유동이 확산기 섹션을 통해서 이동됨에 따라 그 속도가 느려진다. 물이 확산기 섹션을 통해서 유동됨에 따라, 유동은, 확산기 섹션 하류를 빠져나가기 전에, 그 정적 수두를 다시 획득하고 그 동적 수두를 상실한다. 이는 벤투리 내에서 낮은 정적 수두를 보전한다.
따라서, 시스템은 2 방향을 따른 물 유동으로부터 전기를 생성할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 조수 강 또는 하구에 걸친 조수 보로서 이용될 수 있다. 시스템은, 낮은 수두차 만을 얻을 수 있는 환경에서 이용하기에 특히 적합하다.
그러한 시스템은 또한, 조수 유동으로부터 전기를 생성하면서, 조수 신호의 형상이 보전될 수 있게 한다. 시스템은, 통상적인 조수-수두 또는 조수-범위 디바이스에서와 같이 물의 유동을 중단시키지 않는데, 이는, 수두차를 유지하기 위한 장벽의 존재에도 불구하고 조수 유입 및 유출 중에 장치를 통해서 물이 계속 유동될 수 있기 때문이다.

Claims (25)

  1. 양방향 물 유동으로부터 발전하기 위해서 이용되는 장치로서
    기부 구조물;
    상기 기부 구조물을 통해서 제1 유동 통로를 형성하는 일차 유동 파이프;
    상기 기부 구조물을 통해서 제2 유동 통로를 형성하는 이차 유동 파이프로서, 상기 제1 및 제2 유동 통로가 양방향 유동을 위해서 구성되는, 이차 유동 파이프를 포함하고;
    상기 일차 유동 파이프는:
    수렴 섹션;
    혼합 챔버로서, 상기 수렴 섹션이 상기 혼합 챔버의 제1 단부에 연결되어 벤투리를 그 사이에 형성하는, 혼합 챔버; 및
    상기 혼합 챔버의 제2 단부에 연결된 확산기 섹션을 포함하고;
    상기 장치는:
    상기 제2 유동 통로와 상기 혼합 챔버 사이에서 유체 연통을 제공하도록 배열된 상기 이차 유동 파이프 내의 개구부;
    발전기에 연결될 수 있고 상기 제2 유동 통로로부터의 물 유동에 의해서 회전되도록 배열되는 터빈; 및
    상기 제2 유동 통로로부터 상기 개구부를 통해서 상기 혼합 챔버 내로 물 유동을 지향시키기 위한 제어 메커니즘으로서, 제1 방향으로부터 유동되는 물이 상기 기부 구조물의 일 단부로부터 혼합 챔버 내로 유동되고, 제2 방향으로부터 유동되는 물이 상기 기부 구조물의 대향 단부로부터 상기 혼합 챔버 내로 유동되는, 유동 제어 메커니즘을 더 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    복수의 일차 유동 파이프 및 복수의 이차 유동 파이프를 포함하고, 각각의 일차 유동 파이프가 적어도 하나의 이차 유동 파이프에 인접하여 위치되는, 장치.
  3. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 이차 유동 파이프가 상기 일차 유동 파이프의 측면에 위치되어 일차 및 이차 유동 파이프의 수평 어레이를 형성하고, 각각의 이차 유동 파이프는 2개의 터빈을 포함하고, 제1 터빈은 상기 이차 유동 파이프의 제1 단부 내에 위치되고 제2 터빈은 상기 이차 유동 파이프의 제2 단부 내에 위치되는, 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 이차 유동 파이프가 상기 이차 유동 파이프의 제1 및 제2 단부 사이에 위치된 중앙 섹션을 포함하고, 상기 중앙 섹션 내에서, 상기 이차 유동 파이프는 제1 유동 채널 및 제2 유동 채널을 포함되고, 상기 제1 및 제2 유동 채널은 상기 일차 유동 파이프의 상기 혼합 챔버와 유체 연통되는, 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    각각의 이차 유동 파이프의 상기 제1 유동 채널 및 상기 제2 유동 채널이 상기 동일한 일차 유동 파이프와 유체 연통되는, 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 유동 채널을 상기 혼합 챔버의 상단부에 연결하는 제1 플리넘 챔버 및 상기 제2 유동 채널을 각각의 일차 유동 파이프의 상기 혼합 챔버의 하단부에 연결하는 제2 플리넘 챔버를 포함하는, 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 혼합 챔버가, 물의 유동을 상기 플리넘 챔버들로부터 상기 혼합 챔버 내로 지향시키도록 배치되는 가동형 수평 유동 제어 배플을 포함하는, 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 유동 채널 및 상기 제2 유동 채널이, 상이한 일차 유동 파이프와 유체 연통되는, 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    이차 유동 파이프의 상기 제1 유동 채널이 물을 제1 일차 유동 파이프의 상기 혼합 챔버 내로 방출하도록 구성되고, 상기 이차 유동 파이프의 상기 제2 유동 채널은 물을 제2 일차 유동 파이프 내로 방출하도록 구성되는, 장치.
  10. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 일차 유동 파이프가 2개의 이차 유동 파이프와 유체 연통되는, 장치.
  11. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 일차 유동 파이프가 하나의 이차 유동 파이프와 유체 연통되는, 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    각각의 이차 유동 파이프가 일차 유동 파이프 아래에 위치되는, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이차 유동 파이프를 그 위에 위치된 상기 일차 유동 파이프에 연결하는 매니폴드를 포함하고, 상기 터빈은 상기 매니폴드 내에 위치되는, 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 일차 유동 파이프는 상기 혼합 챔버 내에서 가동형 플리넘 챔버를 포함하고, 상기 이차 유동 파이프로부터의 유동은 상기 매니폴드를 통해서 상기 플리넘 챔버 내로 끌어 당겨지는, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 가동형 플리넘 챔버는, 상기 일차 유동 파이프를 통한 물 유동이 플리넘의 측면들 주위에서 유동할 수 있도록 위치되고, 상기 유동의 방향으로 개구부를 가지며, 상기 개구부를 통해서 상기 이차 유동 파이프로부터 물이 방출되는, 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 가동형 플리넘 챔버는, 상기 플리넘 챔버의 개구부가 상기 유동의 제1 방향으로 위치되도록 하는 제1 위치와, 상기 플리넘 챔버의 개구부가 상기 유동의 제2 방향으로 위치되게 하는 제2 위치 사이에서 이동될 수 있는, 장치.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 및 제2 위치 사이의 상기 유동 제어 메커니즘의 이동이 상기 플리넘 챔버를 그 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동시키도록, 상기 가동형 플리넘 챔버가 상기 유동 제어 메커니즘에 연결되는, 장치.
  18. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 제어 메커니즘이 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동될 수 있고, 상기 제1 위치에서 물은 상기 기부 구조물의 일 단부로부터 상기 혼합 챔버 내로 유동되고, 상기 제2 위치에서 물은 상기 기부 구조물의 대향 단부로부터 상기 혼합 챔버 내로 유동되는, 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 유동 제어 메커니즘이 가동형 배플인, 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 유동 제어 배플이 상기 이차 유동 통로로부터 상기 일차 유동 통로 내로 물을 지향시키기 위한 채널을 포함하는, 장치.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 제어 메커니즘이 피동형 유동 제어 메커니즘을 포함하는, 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 유동 제어 메커니즘은, 상기 이차 유동 파이프의 각각의 단부 사이에 압력 구배가 존재하지 않도록, 구조적으로 배열되는, 장치.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 장치; 및 상기 기부 구조물의 상단부에 걸쳐 위치되는 적어도 하나의 장벽을 포함하는, 양방향 물 유동으로부터 전력을 생성하는데 있어서 이용하기 위한 발전용 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 기부 구조물의 상단부 위에 위치된 적어도 하나의 가동형 장벽을 포함하고, 상기 가동형 장벽은 제1 상승 위치와 제2 하강 위치 사이에서 이동될 수 있는, 시스템.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    2개의 가동형 장벽을 포함하고, 상기 제1 가동형 장벽은 상기 기부 구조물의 제1 단부에 위치되고, 상기 제2 가동형 장벽은 상기 기부 구조물의 대향 단부에 위치되는, 시스템.
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