KR20220049584A

KR20220049584A - 발전기

Info

Publication number: KR20220049584A
Application number: KR1020227009321A
Authority: KR
Inventors: 데니스 발렌티노비치 티야글린
Original assignee: 데니스 발렌티노비치 티야글린
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2020-08-13
Publication date: 2022-04-21
Also published as: RU2721516C1; JP2022545829A; AU2020335858A1; EP4023875A4; PE20220629A1; GEP20237512B; IL290388A; US11815062B2; CL2022000463A1; EP4023875A1; US20220235734A1; CA3147637A1; WO2021040569A1; AU2024203347A1; MX2022001649A; IL290388B1; CN114245844A; ZA202200903B; BR112022003371A2; JP7466630B2

Abstract

기술적 해법(본 발명)은 전력 공학 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로는 수력 발전소에 관한 것이다. 발전기는 액체로 채워진 수직 용기 형태의 몸체를 포함하는데, 이 몸체 내에는 상부에 개구를 가지며 그 내측 부가 종 형태인 플랫폼과 함께, 플랫폼의 하부 측에 위치하여 공기를 축적함으로써 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단과, 플랫폼 상부의 개구에 연결되는 채널과, 이 채널에 연결되는 창들과, 채널과 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단 사이에 설치되는 밸브가 위치하는 위 몸체와; 플랫폼에 설치되어 채널을 통해 흐르는 액체의 작용으로 회전할 수 있게 설계되며 생성된 전력을 전송하는 수단을 구비하는 터빈과; 플랫폼이 회전하지 않게 방지하는 수단을 포함한다. 청구된 기술적 해법(본 발명)에 따라 터빈은 또한 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단으로부터 밸브를 통해 방출된 공기의 작용으로 회전할 수 있게 설계된다. 발전기는 채널에 연결된 창들에 설치된 추가적 밸브들을 포함할 수 있다. 플랫폼은 몸체의 내면의 단면 형태를 따르는 단면 형태를 갖는다. 플랫폼의 회전을 방지하는 수단은 몸체의 내면 상의 대응 인입부 내에 위치하는 플랫폼 상의 돌출부의 형태로 구현될 수 있다. 청구된 기술적 해법(본 발명)의 기술적 결과는 발전기의 성능 효율의 향상으로 나타난다.

Description

발전기

청구된 기술적 해법(본 발명)은 전력 공학(power engineering) 분야에 관한 것으로, 더 구체적으로는 수력 발전소(hydroelectric power plant)에 관한 것이며, 중력과 부력 원리를 교호적으로(alternately) 사용하여 전력을 생산하는 데 사용될 수 있다.

(독일)특허출원 제DE202007009953호 저수탑 내의 상하 (구동) 부유식 터빈 (Auf- und Abtriebs-Turbinenschwimmer im Wasserturm)(IPC F03B17/02, 2006년 8월 24일 공개)에 따른 종래기술로부터 물로 채워진 탑에서 상하로 구동되는 부유식 터빈(floating turbine)이 종래기술에 알려졌다. 공지의 해법(종래기술)은 물로 채워진 원통형 탑 내에 터빈(turbine)이 그 위에 설치된 플랫폼(platform)이 위치되는 것이다. 이 플랫폼은 공기 또는 물이 교호적으로 채워지는 캐비티(cavity) 형태로 이에 양 또는 음의 부력을 부과하는 수단을 구비한다. 터빈은 플랫폼이 상방으로 이동할 때 물의 작용으로 회전할 수 있게 설계된다.

(영국) 특허 제GB2515541호 부유식 터빈(FLOATING TURBINE)(IPC F03B17/02; F03B17/04, 2014년 12월 31일 공고)에 따른 부유식 터빈이 가장 가까운 유사기술로 선택되었다. 공지의 해법은 물속에 위치한 플랫폼 상에 설치되어 가이드를 따라 상하로 이동되는 터빈인데, 이를 위해 관형(pipe-like) 물체가 사용될 수 있다. 플랫폼은 그 하강(lowering)을 촉진하기 위해 음의 부력을 갖지만, 양의 부력을 부여하는 특히 밸러스트 탱크(ballast tank) 또는 구획(compartment) 형태의 조정 수단을 추가적으로 구비하는데; 양의 부력이 이뤄지면 터빈이 상승한다, 중력과 부력의 작용에 의한 플랫폼의 교호적(alternating) 운동으로 터빈 블레이드(turbine blade)들을 통한 물의 운동이 이를 회전시키고, 이에 따라 발전기가 전력을 생산하도록 한다.

공지의 해법에서는, 플랫폼이 상부 위치에 도달했을 때, 이에 음의 부력을 부과하기 위해 밸러스트 탱크 또는 구획으로부터 공기가 대기로 방출되는데, 이는 전기의 생성에 참여하지 않아 장치의 성능 효율을 저하시킨다.

청구된 기술적 해법(본 발명)에서는, 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단으로부터의 공기가 추가적인 터빈 회전 및 발전에 사용될 것이 제안된다. 그 기술적 결과는 발전기의 성능 효율을 향상시키는 것을 포함한다.

기술적 결과는 액체로 채워진 수직 용기(vertical vessel) 형태의 몸체(body)를 포함하는 발전기(power generator)로 달성되는데, 이 몸체 내에는 상부(upper part)에 개구(opening)를 가지며 그 내측 부(inner part)가 종(bell) 형태인 플랫폼과 함께, 플랫폼의 하부 측(lower side)에 위치하여 공기를 축적(accumulation)함으로써 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단과, 플랫폼 상부의 개구에 연결되는 채널(channel)과, 이 채널에 연결되는 창(window)들과, 채널과 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단 사이에 설치되는 밸브가 위치하는 위 몸체와; 플랫폼에 설치되어 채널을 통해 흐르는 액체의 작용으로 회전할 수 있게 설계되며 생성된 전력을 전송하는 수단을 구비하는 터빈과; 플랫폼이 회전하지 않게 방지하는 수단을 포함하고, 청구된 해법(본 발명)에 따라 터빈은 또한 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단으로부터 밸브를 통해 방출된(released) 공기의 작용으로 회전할 수 있게 설계된다. 발전기는 채널에 연결된 창들에 설치된 추가적 밸브들을 포함할 수 있다. 플랫폼은 몸체의 내면의 단면 형태를 따르는 단면 형태를 갖는다. 플랫폼의 회전을 방지하는 수단은 몸체의 내면 상의 대응 인입부(recess) 내에 위치하는 플랫폼 상의 돌출부(protrusion)의 형태로 구현될 수 있다.

액체의 작용과, 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단으로부터의 밸브들을 통해 방출되는 공기의 작용의 양자에 의해 터빈이 회전 가능하다는 사실 덕분에, 터빈이 공기의 작용으로 회전할 때 추가적 전력이 생산되므로, 발전기의 성능 효율이 향상된다.

상하 운동 동안의 플랫폼의 회전을 방지하기 위해, 플랫폼은 플랫폼의 회전을 방지하는 수단을 구비하는데, 이는 종래기술로 알려진 다양한 구성들로 설계될 수 있다. 바람직하기로, 이러한 수단은 예를 들어 몸체의 내면 상에 위치한 수직 레일과, 플랫폼 상에 구성되고 위 레일에 위치하는 대응 인입부 등의, 몸체 내면의 대응 인입부 내에 위치하는 플랫폼 상의 돌출부 등의 형태로 구성될 수 있다.

청구된 해법(본 발명)은 가능한 실시예들 중의 하나를 보이는 도면에 도시되어 있다.
도면에서 번호는 다음을 나타내는데: 1 - 몸체(body), 2 - 터빈(turbine), 3 - 플랫폼(platform), 4 - 채널(channel), 5 - 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단(means for imparting positive buoyancy to the platform), 6 - 액체(liquid), 7 - 공기 공급을 위한 컴프레서(compressor for air supply), 8 - 창(windows)들, 9 - 밸브(valves)들.

이어서, 발전기(generator)의 설계와 그 작동들이 도면을 참조하여 설명된다. 발전기 몸체(body)(1)는 어떤 알려진 방식으로 설계되고, 형태와 크기들은 구체적 수요와 요구되는 성능에 기반하여 선택된다. 몸체(1)는 예를 들어 벌집(honeycomb) 등 몇 개의 발전기들이 나란히 설치될 수 있는 형태로 설계되는 것이 바람직하다.

터빈(turbine; 2)은 플랫폼(platform; 3)의 개구(opening) 내에 설치되고, 플랫폼(3)이 상하로 이동할 때 몸체의 일측으로부터 타측으로 채널(channel;4)과 창(window; 8)들을 통해 흐르는 액체(6)의 작용과, 그리고 플랫폼(3)이 상부 위치(upper position)에 있을 때 플랫폼에 부력을 부과하는(impart)하는 수단(5)으로부터 밸브(valve; 9)들을 통해 역시 터빈(2)의 회전을 야기하는 공기가 방출될 때 공기의 작용의 양자 하에서 회전할 수 있도록 설계된다.

플랫폼(3)은 상부에 개구를 갖는 종(bell) 형태를 갖는데, 그 안에 터빈(2) 위치한다. 종의 형태는 그 모서리들이 하방을 향하는 중공의 돔(hollow dome)으로 특징지어지는 형태를 의미하는 것으로 이해된다. 이 돔은 원통형 또는 원추형 돔들을 포함하여 다양한 형태를 가질 수 있다. 플랫폼(3)은 몸체(1)의 내면의 단면을 따르는 단면을 갖는다. 그 상하 이동의 과정에서 플랫폼(3)의 회전을 방지하기 위해, 플랫폼(3)은 플랫폼 회전 방지 수단(도면에는 도시 안 됨)을 구비할 수 있다. 채널(4)은 바람직하기로 그 상단이 창(8)들에 연결되고 하단이 플랫폼에 부력을 부과하는 수단(5)의 공기 수준(air level) 밑에 위치하는 방식으로 개구에 연결된다. 채널(4)에는 또한 채널(4)과 플랫폼에 부력을 부과하는 수단(5) 사이에 설치되어, 이로부터 공기를 방출하는 기능을 하는 밸브(9)들이 연결된다. 플랫폼(3)의 하측 상에는 예를 들어 플랫폼(3)의 벽들로 둘러싸인 저장조(reservoir) 형태의, 공기를 축적함으로써 플랫폼(3)에 부력을 부과하는 수단(5)이 위치한다. 플랫폼(3)은 수단(5) 내에 공기가 없을 때 음의 부력을 가져 중력의 작용으로 하강하도록 하는 중량(weight)을 갖는다.

액체(6)로는, 물과 다른 어떤 액체 양자가 사용될 수 있는데, 그 밀도는 플랫폼(3)이 상하로 이동하며 터빈(2)을 회전시킬 때 몸체의 일측으로부터 타측으로 흐를 수 있게 하는 밀도를 갖는다.

공기를 플랫폼(3)에 부력을 부과하는 수단으로 펌핑하기 위해, 컴프레서(compressor; 7)가 사용될 수 있다.

발명을 실행할 최선의 모드(Best Mode for Carrying Out the Invention)

이어서, 본 발명의 구현예가 개시된다. 발전기 몸체(1)는 어떤 알려진 방법으로 제작된다. 몸체(1)는 액체(6)로 채워지고 플랫폼(3)이 그 안에 위치한다. 플랫폼(3)은 상부에 개구를 갖는 종 형태로 설계되는데, 개구에는 창(8)들을 갖는 채널(4)이 연결된다. 터빈(2)이 개구 내에 위치되고, 예를 들어 플랫폼(3)의 벽들로 둘러싸인 저장조 형태의, 공기를 축적함으로써 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단(5)이 플랫폼(3)의 하측에 구비된다. 플랫폼(3)의 중량은 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단(5) 내에 공기가 없을 때 음의 부력을 가져 중력의 작용으로 하락하도록 하는 방식으로 선택된다. 플랫폼(3)이 몸체(1)의 하부(lower part)에 있을 때, 플랫폼(3)의 하부에 위치하는 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단(5)에 컴프레서를 사용하여 공기가 펌핑되어 주입된다. 수단(5) 내에 충분한 양의 공기가 축적되면, 플랫폼(3)은 양의 부력을 얻어 부력의 작용으로 상방으로 이동을 개시한다. 플랫폼(3)의 이동 동안 액체는 창(8)들을 통해 또한 몸체(1)의 상부로부터 하부로의 채널(4)을 따라 터빈(2) 블레이드들을 회전시키면서 이동하게 되는데, 이에 따라 발전기가 발전된 전력을 전송시키는 수단(도면에는 도시 안 됨)을 사용하여 소비자에게 또는 저장을 위해 전송되는 전력을 생산한다. 플랫폼(3)이 상부 위치에 도달하면, 밸브(9)들이 개방되어 플랫폼에 부력을 부과하는 수단(5)으로부터 공기를 방출한다. 채널(4)을 통과하는 공기는 물의 작용과 공기의 작용 양자에 의해 회전할 수 있게 설계된 터빈(2)의 블레이드들로 진입되어 터빈(2)을 회전시키고, 이에 따라 발전기가 발전된 전력을 전송시키는 수단(도면에는 도시 안 됨)을 사용하여 소비자에게 또는 저장을 위해 전송되는 전력을 생산하게 한다. 공기가 수단(5)으로부터 방출된 다음, 플랫폼(3)은 음의 부력을 취득하여 중력의 작용으로 하강한다. 플랫폼(3)의 하방 이동 동안 터빈(2) 블레이드들을 회전시키면서 채널(4)과 창(8)들을 통해 몸체(1)의 하부로부터 상부로 이동하는 물은, 이에 따라 발전기가 발전된 전력을 전송시키는 수단(도면에는 도시 안 됨)을 사용하여 소비자에게 또는 저장을 위해 전송되는 전력을 생산하게 한다.

제시된 도면, 구조의 설명, 및 발전기의 용도(use)는 가능한 실시예들을 모두 제시(exhaust)한 것이 아니며 어떤 방식으로건 본 발명의 범위를 한정하지 않는다. (이에 따라) 구현과 용도에 대한 다른 옵션들이 청구항의 범위 내에서 가능하다. 목적에 따라 발전기는 다른 크기와 구성들로 제작될 수 있다.

이 발전기는 터빈이 플랫폼에 부력을 부과하는 수단으로부터 방출되는 부력의 작용으로서 회전할 때 전력의 추가적 생성 덕분에 높은 성능 효율로 특징지어진다.

Claims

내측 부가 종 형태를 갖는, 상부에 개구를 갖는 플랫폼이 위치되고, 액체로 채워진 수직 용기 형태의 바디와,
상기 플랫폼의 하부 측에 위치하여 공기를 축적함으로써 상기 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단과,
상기 플랫폼 상부의 상기 개구에 연결되는 채널과,
상기 채널에 연결된 창들과,
상기 채널과 상기 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단 사이에 설치되는 밸브들과,
생성된 전력을 전송하기 위한 수단이 구비되며, 상기 채널을 통해 흐르는 액체의 작용으로 회전할 수 있게 설계되는, 상기 플랫폼 상에 설치된 터빈과,
상기 플랫폼의 회전을 방지하는 수단,을 포함하며,
상기 터빈이 상기 플랫폼에 양의 부력을 부과하는 수단으로부터 상기 밸브들을 통해 방출되는 공기의 작용으로 회전할 수 있게 설계되는 것을 특징으로 하는, 발전기.
제1항에 있어서,
상기 채널에 연결된 상기 창들에 추가적인 밸브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기.
제1항에 있어서,
상기 플랫폼이 상기 몸체의 내면의 단면 형태를 따르는 단면 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 발전기.
제1항에 있어서,
상기 플랫폼의 회전을 방지하는 수단이 상기 몸체의 내면 상의 대응 인입부 내에 위치하는 상기 플랫폼 상의 돌출부의 형태로 구현되는 것을 특징으로 하는 발전기.