KR100812136B1 - 발전기용 터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전력을 증가시키는 발전용 터빈을 개시한다. 회전축의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전기와, 상기 회전축을 기준으로 방사형으로 돌출되는 다수개의 지지부재와, 유체의 흐름에 따라 상기 지지부재가 상기 회전축을 중심으로 회전될 수 있도록 유선형으로 이루어지고 상기 지지부재의 끝단부에 장착되는 고정블레이드와, 상기 지지부재의 중간영역에 그 일측 끝단부가 회동 가능하게 장착되는 적어도 하나의 항력판 및 상기 지지부재의 회전속도가 유체의 흐름 속도보다 작은 경우에 상기 항력판의 타측 끝단을 지지하여 상기 지지부재의 회전속도를 증가시킬 수 있도록 상기 지지부재에서 상기 항력판의 끝단부가 접하는 위치에 장착되는 지지축으로 구성됨으로써, 고정블레이드와 항력판에 의해 회전축의 회전력이 증가될 수 있도록 한 것이다.

발전기, 지지부재, 고정블레이드, 항력판

Description

발전기용 터빈{TURBINE FOR GENERATOR}

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 발전용 터빈을 도시한 평면도,

도 2는 도 1의 발전용 터빈이 60도만큼 회전된 상태를 도시한 평면도,

도 3은 도 1의 "A-A" 부분을 단면하여 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 발전용 터빈을 도시한 평면도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

1 : 회전축 10 : 지지부재

20 : 고정블레이드 30 : 항력판

본 발명은 발전용 터빈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바람이나 물 등과 같은 유체가 일측방향으로 흘러가면서 발생되는 유체의 운동에너지를 전기에너지로 전환시킬 수 있는 발전기용 터빈에 관한 것이다.

일반적으로 터빈은 물, 가스, 증기 등의 유체가 가지는 에너지를 유용한 기계적 일로 변환시키는 기계 또는 장치를 의미한다.

이와 관계된 터빈은 현재 풍력 발전 분만 아니라 조수 간만의 차를 이용한 조력 발전, 조류를 이용한 조류 발전 등에 이용되고 있다.

그동안, 터빈은 소정의 유체 유량 및 속도에 대하여 최대한의 전기 에너지를 발생시킬 수 있는 방향으로 연구되어 왔으며, 현재에도 이러한 방향으로 연구되고 있다.

그러나 아직까지는 바람, 유수 등과 같은 유체의 특정 방향 흐름에 의해 일방향으로 회전하되, 유체의 흐름 방향과 동일한 방향으로 회전하는 부분에서는 최대한 저항이 발생되게 하고 유체의 흐름 방향에 대하여 반대 방향으로 회전하는 부분에서는 최대한의 저항이 발생되게 하고 유체의 흐름 방향에 대하여 반대 방향으로 회전하는 부분에서는 최소한의 저항이 발생되게 함으로써 최대한의 동력을 발생시킬 수 있는 구조의 터빈은 개발되어 있지 않다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 유체의 흐름에 의해 일방향으로 회전하되, 유체의 흐름 방향과 동일한 방향으로 회전하는 부분에서는 최대한의 저항이 발생되게 하고 유체의 흐름 방향에 대하여 반대방향으로 회전하는 부분에서는 최소한의 저항이 발생되게 하여, 전체적으로 최대한의 출력을 제공할 수 있는 발전용 터빈을 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 발전용 터빈은 회전축의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전기; 상기 회전축을 기준으로 방사형으로 돌출되는 다수개의 지지부재; 유체의 흐름에 따라 상기 지지부재가 상기 회전축을 중심으로 회전될 수 있도록 유선형으로 이루어지고 상기 지지부재의 끝단부에 장착되는 고정블레이드; 단면형상이 유선형으로 이루어지고 상기 지지부재의 중간영역에 그 유선형 선단부인 일측 끝단부가 회동 가능하게 장착되는 적어도 하나의 항력판; 및 상기 지지부재의 회전속도가 유체의 흐름 속도보다 작은 경우에 상기 항력판의 타측 끝단을 지지하여 상기 지지부재의 회전속도를 증가시킬 수 있도록 상기 지지부재에서 상기 항력판의 끝단부가 접하는 위치에 장착되는 지지축으로 구성됨으로써, 유체의 흐름에 따라 회전되며 전기에너지를 발생시킬 수 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 발전용 터빈을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 발전용 터빈을 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1의 발전용 터빈이 60도만큼 회전된 상태를 도시한 평면도이고, 도 3은 도 1의 "A-A" 부분을 단면하여 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 발전용 터빈은 유체가 흐르는 유로 내에 장착되고 회전축(1)의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전기(미도시)와, 회전축(1)의 기준으로 방사형으로 돌출되는 다수개의 지지부재(10)와 지지부재(10)의 끝단부에 장착되는 고정블레이드(20)와, 지지부재(10)의 중간영역에 회전가능하게 장착되는 항력판(30)으로 이루어진다.

지지부재(10)는 도1 및 도 2에 도시된 바와 같이 120도 간격으로 세 개가 형성되는 것이 바람직하나 그 각도와 숫자를 120도 및 3개로 한정하는 것은 아니다. 또한 지지부재(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 유체의 흐름에서 회전축(1)의 회전 력을 배가시킬 수 있도록 유선형으로 형성되는 것이 바람직하다.

고정블레이드(20)는 평판형상을 가지며 그 단면형상은 유선형을 이루고 지지부재(10)의 길이방향에 대해 유선형의 단면형상이 직각을 이루도록 장착된다.

항력판(30)은 평판형상을 가지며 그 단면형상은 유선형을 이루고 두께가 두꺼운 일측 끝단부에 관통공(31)이 형성된다. 지지부재(10)에 길이방향에 대해 직각방향으로 돌출된 회동축(32)에 항력판(30)의 관통공(31)이 회동 가능하게 끼워진다. 항력판(30)과 회동축(32)은 짝을 이루어 형성되고 지지부재(10)의 중간부에 형성되는 것이 바람직하나, 그 위치 및 개수를 중간부에 한 개만 형성되는 것으로 한정하는 것은 아니다.

또한 회동축(32)에 회동가능하게 장착된 항력판(30)의 타측 끝단부가 일시적으로 지지될 수 있도록 회전축(1)과 회동축(32) 사이에 항력판(30) 끝단부가 접하는 위치에는 소정의 높이로 돌출되는 지지축(33)이 형성된다.

상기와 같이 구성된 발전용 터빈이 작동되는 과정은 다음과 같다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 화살표 방향을 따라 이동되는 유체의 흐름 속에 발전용 터빈을 위치시키면 유선형으로 이루어진 고정블레이드(20)의 추진력에 의해 강한 회전력이 발생되고, 그 회전력에 의해 지지부재(10)가 회전축(1)을 중심으로 회전하게 되는 것이다. 즉 도시된 좌측 방향에 위치하게 되는 고정블레이드(20)의 유선형 외주면을 따라 흐르는 유체에 의해 추진력이 발생되고 그 추진력에 의해 지지부재(10) 끝단에서 빠른 속도의 선속도가 발생되어 도시된 우측 방향으로 이동되게 되고, 추진력이 발생된 고정블레이드(20)가 이동되면 120도 간격을 두고 형성된 또 다른 고정블레이드(20)가 도시된 왼쪽방향에서 오른쪽 방향으로 이동되면서 유체에 의해 연속적으로 추진력이 발생되어 회전축(1)이 연속적으로 회전하게 되는 것이다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 유체가 상측에서 하측으로 흐를 때, 도시된 터빈의 회전축(1)을 중심으로 왼쪽 방향으로 위치되는 항력판(30)은 유체의 힘에 의해 시계방향으로 회동하게 되어 오른쪽에서 왼쪽방향으로 이동되는 순간 지지축(33)에 지지된다. 그 상태에서는 유체가 항력판(30)의 측면부에 부딪히게 되면서 큰 저항력을 받게 되고 그 저항력은 회전축(1)의 회전력에 추가되어 큰 회전력을 발생시키게 된다. 반면, 회전축(1)을 중심으로 오른쪽 방향으로 위치되는 항력판(30)은 왼쪽방향에서 오른쪽 방향으로 넘어서는 순간 지지축(33)이 반시계방향으로 회전되면서 지지축(33)에 지지된 상태를 벗어나게 된다. 그 후 항력판(30)의 유체의 흐름과 나란하게 되어 고정블레이드(20)와 마찬가지로 추진력이 발생되고 그 추진력은 지지부재(10)의 회전력을 배가시키게 되는 것이다.

마찬가지로 본 발명의 바람직한 제2 실시예인 발전용 터빈은 도 4에 도시된 바와 같이 고정블레이드(20), 항력판(30) 및 지지축(33) 등이 설치된 지지부재(10)가 회전축(1)에 90도 간격으로 네 곳에 형성된 구조를 갖으며, 지지부재(10)가 회전되는 과정은 본 발명의 바람직한 제1 실시예와 동일하고 본 발명의 바람직한 제1 실시예보다 균일한 회전속도를 얻을 수 있게 된다.

또한 도시되진 않았지만, 사용조건에 따라 지지부재(10)의 설치각도를 작게 하고 및 개수를 많게 하거나, 설치되는 항력판(30)의 개수를 증가시키는 방법 등으 로 회전축(1)의 균일한 회전속도를 얻거나 회전력을 증가시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 발전용 터빈은 지지부재(10)의 끝단부에 형성된 고정블레이드(20)에 의해 흐르는 유체 속에서 회전축(1)의 회전력을 얻을 수 있으며, 추가적으로 형성된 항력판(30)에 의해 회전축(1)의 회전력을 증가시킬 수 있는 특징이 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 발전용 터빈은 바람이나 유수 등 유체의 흐름 방향과 동일한 방향으로 회전되는 부분에서는 최대한이 저항이 발생되게 하고 유체의 흐름 방향에 대하여 반대 방향으로 회전되는 부분에서는 최소한의 저항이 발생되게 하는 고정블레이드와 항력판의 작동에 의해 전체적으로 빠른 회전속도와 높은 토오크를 동시에 얻음으로써 추출에너지를 증가시켜 발전용 터빈에서 생성되는 전기에너지를 증가시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 회전축의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전기;

   상기 회전축을 기준으로 방사형으로 돌출되는 다수개의 지지부재;

   유체의 흐름에 따라 상기 지지부재가 상기 회전축을 중심으로 회전될 수 있도록 유선형으로 이루어지고 상기 지지부재의 끝단부에 장착되는 고정블레이드;

   단면형상이 유선형으로 이루어지고 상기 지지부재의 중간영역에 그 유선형 선단부인 일측 끝단부가 회동 가능하게 장착되는 적어도 하나의 항력판; 및

   상기 지지부재의 회전속도가 유체의 흐름 속도보다 작은 경우에 상기 항력판의 타측 끝단을 지지하여 상기 지지부재의 회전속도를 증가시킬 수 있도록 상기 지지부재에서 상기 항력판의 끝단부가 접하는 위치에 장착되는 지지축; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전용 터빈.
2. 제 1항에 있어서, 상기 항력판은 유선형 선단부인 일측 끝단부가 상기 지지부재에 형성되는 회동축에 회동가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 발전용 터빈.
3. 제 2항에 있어서, 상기 지지부재는 단면형상이 유선형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전용 터빈.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부재는 세 개가 120도 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 발전용 터빈.

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