KR101260008B1

KR101260008B1 - 유체 흐름의 방향을 따라 회전 이동하는 부양체(浮揚體)를 포함하는 수직축 방식의 유체력 발전장치(流體力發電裝置)

Info

Publication number: KR101260008B1
Application number: KR1020100053741A
Authority: KR
Inventors: 최강섭; 최연희; 최연지
Original assignee: 최강섭; 최연지; 최연희
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2013-05-02
Also published as: KR20110134008A

Abstract

본 발명은 지상 또는 공중의 바람과 해류 및 조수, 하천유수 등의 유체운동에너지를 전기 발전에 이용하기 위한 수직축의 유체력 발전장치(流體力發展裝置) 관한 것으로, 보다 상세하게는 흐름 방향이 일정치 않은 유체의 운동에너지에 대하여, 그 흐름의 방향이 바뀌게 되더라도 수상과 해상, 공중에 설치되는 유체력 발전장치의 몸체 구조와 방향타는 상시 머리부가 유체의 운동방향과 대향하는 방향으로 회전하며, 본 장치에 장착되는 수직축 터빈은, 유체력을 받는 부분만 노출되고, 유체력의 저항을 받게 되는 나머지 날개부분은 본 유체력발전장치의 내부로 은폐되어 역방향에서 발생하는 저항에너지의 영향을 받지 않도록 구성되므로, 항시 본체(本體)에 설치된 수직축터빈의 날개가 회전에 필요한 운동 에너지를 일 방향으로 받을 수 있어 지속적으로 발전할 수 있는 수직축의 유체력발전장치를 제공하는데 있다.

Description

유체 흐름의 방향을 따라 회전 이동하는 부양체(浮揚體)를 포함하는 수직축 방식의 유체력 발전장치(流體力發電裝置){omitted}

본 발명은 지상 또는 공중의 바람과 해류 및 조수, 하천유수 등의 유체 운동에너지를 전기 발전에 이용하기 위한 수직축의 유체력 발전장치 및 그 부양물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 흐름의 방향이 일정치 않은 바람 및 물 등의 유체 이동에너지에 대해, 그 흐름 방향이 바뀌게 되더라도 해상 및 공중에 장치하는 부양체(浮揚體)는 각 해당 환경에 적합한 부재와 몸체구조로써 상기 부양체의 하부에 설치된 유체력발전장치(流體力發電裝置)의 본체(本體)와 연계된다.

또한 상기 유체력 발전장치의 방향타와 몸체 구조는 머리부가 유체의 운동방향과 대향하는 방향으로 회전하여, 본 장치에 장착되는 수직축 터빈의 유체력을 받는 부분만 노출되고, 유체력의 저항을 받게 되는 나머지 날개부분은 본 유체력 발전장치의 내부로 은폐되어 역방향의 저항 에너지를 피하게 되므로 본체(本體)에 설치된 수직축터빈의 날개가 회전에 필요한 운동 에너지를 항시 일 방향으로 받을 수 있어 지속적으로 발전할 수 있는 수직축의 유체력발전장치(流體力發電裝置)에 관한 것이다.

기존의 화석 에너지 자원은 점차 고갈 되어 갈 뿐 아니라 온실 가스 감축 등 지구 환경 보전을 위한 국제 환경 협약과 탄소 배출권 등의 환경 규제가 본격적으로 시행되는 가운데 유래 없는 고유가 현상이 지속되면서 인류는 고갈 되지 않고 환경을 오염 시키지 않는 청정 대체 에너지 이용 장치 개발을 위하여 많은 노력을 기울여 왔다. 이러한 청정 대체 에너지는 태양에너지, 풍력에너지, 조류에너지, 지열에너지, 생화학에너지 등등이 있다.

한편, 상기 물이나 바람의 이동에너지를 바탕으로 전기 발전을 행하는 대표적 수단으로써, 우선 물의 위치 에너지를 이용하는 수력발전소와 해양의 조수 간만의 차이를 이용하는 조력발전소 등이 있다. 하지만 종래의 수력발전소와 조력발전소는 건설에 따른 막대한 비용과 댐 건설 후 광범위한 지역의 수몰에 따른 생태계의 변화는 물론 심한 경우에는 해당 지역의 기후 까지도 변화 시키는 2차적인 환경 문제가 제기되고 있는 실정이다.

그리고 지구 표면적의 70％를 차지하는 바다는 무궁한 대체 에너지의 보고라고 할 수 있고, 삼면이 바다인 우리나라는 풍부한 해양 에너지 자원을 보유하고 있으며 그 중에서 세계적으로 조 수 간만의 차 가 큰 서해안 지역의 조류를 이용하는 발전과 항시 지속적 흐름을 유지하는 해류를 이용하는 발전은 날씨의 변화와 상관없이 계속적인 발전이 가능하다.

또한, 풍력발전은 바람의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 기술로써, 일반적인 풍력발전장치에서 지면에 대한 로터의 회전축 방향에 따라 수평축과 수직축 방식으로 구분되는바, 국토의 70％이상이 산으로 형성된 우리나라의 자연환경은 항 시 바람의 방향이 일정치 않으므로 수직축의 발전장치가 유리하며, 특히 공중에는 무한한 바람의 에너지가 존재하며 높은 고도에서는 일정한 풍속과 빈도 높은 양질의 바람을 얻을 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기위해 안출 한 것으로 지상 또는 공중의 바람과 해류 및 조류, 하천 유수 등의 유체 이동 에너지를 이용하여 터빈을 회전 시키고 상기 터빈의 회전력으로 전기 에너지를 얻는 발전 장치를 구성함에 있어서, 흐름의 방향이 일정치 않은 바람 및 물 등의 이동에너지에 대해, 그 흐름 방향이 바뀌게 되더라도 항시 일 방향으로 회전하도록 설치되어 상시 발전이 가능하며, 또한 막대한 비용과 시간, 자연환경의 훼손이 따르는 수, 조력발전소 및 댐 건설이 필요치 않고, 간단한 구성만으로 형성된 수력 및 풍력을 이용한 수직축 방식의 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 출원인에 의해 선 출원 신청된 [특허출원 제10-2010-0020230호. 명칭: 유체 흐름의 방향을 따라 회전 이동하는 유수력발전장치]에서 야기되는 일부의 개선점을 적극적으로 해소하기 위한 방안으로, 선 출원 발명에 연속되는 개량발명에 관한 것으로서,

우선 해상에 설치되는 수직축의 유체력 발전장치(流體力發電裝置)는; 타원형의 선체(船體) 구조를 갖춘 해상의 부양체(浮揚體)와, 상기 부양체의 아랫면에 형 성되는 유체력 발전장치(流體力發電裝置)의 본체(本體)와, 상기 본체(本體)를 계류하는 케이블과, 상기 케이블과 연결된 해저면의 고정부재를 구비하는 것과;

상기 유선형의 부양체(浮揚體)는 하부(下部)가 상기 본체(本體)의 중앙에 위치한 좌, 우 터빈실의 윗면에 정원형의 바닥면을 형성하여 상기 본체와 연결되며, 상기 본체의 좌, 우 터빈실 윗면부와 연결된 상기 부양체는 아랫면이 좁은 정 원형이고 상부(上部)로 올라갈수록 폭이 넓어지며 뚜껑부와 연결되는 타원형의 구조로써 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 부양체(浮揚體)의 상부(上部)는 상시 수면(水面)위로 노출되며, 상기 부양체의 정 원형을 이룬 하부(下部)에 연결된 유체력 발전장치(流體力發電裝置)의 터빈실 윗면과, 그의 중앙에 돌출 형성된 터빈 회전축과 상기 부양체의 내부에 설치된 발전모듈과 연계되는 것과, 발전된 전기는 다시 상기 부양체에 내장된 충전부재 및 송전부재와 연계되는 것과;

상기 부양체의 수면위로 노출되는 상부의 윗면은 개폐가 가능한 뚜껑이 형성되어 물이 부양체내부로 유입되는 것을 방지하는 것과;

상기 본체(本體)의 골격을 형성하는 프레임은 머리부(舷頭)가 삼각형의 꼭지점 형태를 가진 수직면의 모서리를 중심으로 좌, 우로 수직하여 후단(後段)으로 갈수록 폭이 넓어지는 입체 삼각형 구조의 전단부(全段部)와, 상기 전단부가 끝나는 모서리각의 지점부터 후단방향으로 터빈의 회전중심축이 장착되는 지점까지 일직선으로 내려오며, 상기 터빈회전중심축의 지점부터 후미(後尾)쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 본체 기초프레임과;

상기 본체(本體)의 전단부(前段部)에 다수개로 형성되는 유체이동통로와, 상기 유체이동통로의 양쪽 면에 전단부의 삼각구조를 따라서 형성되는 복수개의 전단(前段)탱크는 각 유체이동통로의 칸막이 기능 및 본체(本體)전단부(前段部)의 유체유입유도면(流體流入誘導面)의 기능을 하는 것을 특징으로 한다.

본체(本體)에 구비되는 탱크로써, 물체의 유입과 배출이 가능하게 구성된 상기의 전단(前段)탱크와 전단부의 하단(下段)에 형성된 전하단(前下段)탱크 및 터빈실 하단에 형성되는 터빈하단탱크와;

상기 본체(本體) 전단(前段)의 좌, 우로 형성된 유체유입유도면(流體流入誘導面)이 끝나는 지점부터 후단(後段)의 유체유출유도면(流體流出誘導面) 시작지점까지 좌, 우의 양쪽으로 터빈실이 형성되고, 상기 터빈실에 장착되는 좌, 우측의 수직축터빈은 일반적인 임펠러형 터빈 또는 상기한 본 발명의 출원인에 의해 선 출원 신청한 [특허출원 제10-2010-0020230호]에 제안된 '부력터빈' 및 '가변이동블레이드장착 부력터빈'을 선택적으로 설치가능하며, 또한 상기한 좌, 우 각 터빈의 상부 회전축이 상기 부양체의 내부에 설치된 발전모듈과 연계 되는 것을 특징으로 한다.

상기 터빈실의 후단(後設)부터 후미(後尾)쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 후단부의 수직으로 형성된 유체유출유도면(流體流出誘導面)과, 상기 유체유출유도면의 내면에 삼각구조로 형성된 후단 탱크는 내부의 일정 공간을 통하여 물체의 유입과 배출로써 본체(本體) 후단의 무게중심 조절 및 부력조절이 가능하도록 구성되며, 또한 상기 부양체의 전, 후 단면과 상기 유체력 발전장치(流體力發電裝置)의 본체 (本體) 하 단면에 수직 결합되어 머리부터 꼬리까지 가로방향 연장되어 구비된 방향타는 금속의 판막 형태로 형성 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 일정높이의 공중에서 높은 빈도로 발생하는 양질의 풍력을 얻기 위한 수단으로써, 내부에 헬륨가스가 주입된 부양기구(浮揚氣球)의 하부에 개량된 상기 유체력발전장치의 본체를 장착하고, 지상에 구비된 계류장치와 연계하여 필요한 전력을 생산하는 공중부양식 유체력 발전장치를 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 유체의 흐름이 빠르게 나타나는 수면이나 공중에 일정한 부양체(浮揚體)가 구비된 유체력 발전장치(流體力發電裝置)를 설치한다. 또한 유체의 흐름방향이 바뀌게 되더라도 상기 유체력 발전장치(流體力發電裝置)의 본체(本體)에 구비된 방향타와 몸체 구조는 머리부가 유체이동의 방향과 대향하는 방향으로 회전하여 상기 유체력 발전장치에 설치된 수직축 터빈의 날개가 회전에 필요한 유체운동 에너지를 항시 일 방향으로 받을 수 있는 구조로써 지속적으로 발전할 수 있는 효과가 있다.

상기 수직축의 터빈은 유체력을 흡수, 회전하는 부분만 노출되고, 유체력의 저항을 받게 되는 나머지 날개부분은 상기 유체력 발전장치(流體力發電裝置)의 내부에 은장(隱藏)되어 역방향의 저항 에너지를 피하게 된다.

또한, 터빈의 고정날개 바깥 면에 힌지로 결합된 가변이동블레이드는 유체흐름에 따라 가변이동 되므로, 상기 본체(本體)의 전단부(前段部)에 형성된 다수개의 유체이동통로로 유입되는 유체력으로 가변이동블레이드가 바깥면으로 젖혀지며 터 빈실의 외부로 회전 유출되며, 상기 본체(本體) 전단부(前段部)의 유체유입유도면(流體流入誘導面) 및 본체의 외부에 흐르는 보다 많은 유체 흐름의 에너지를 받아들여 터빈의 회전에 힘이 가중 되며 회전 이동되고, 다시 터빈하우징 내부로 진입한 가변이동 블레이드는 터빈실 내부의 음압에 의하여 원위치로 접혀지며 역방향의 저항에너지를 최소화 하여 회전되는 구조로써, 유체 운동 에너지를 이용한 고효율 고출력의 전기발전이 가능한 장점이 있다.

본 발명에 의한 유체 흐름의 방향을 따라 회전 이동하는 유체력 발전장치에 대한 구체적인 실시 예를 첨부한 도면과 연계하여 상세히 설명하기로 한다. 단, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 대표도이며, 해상에 설치되는 수직축 유체력 발전장치(100)(流體力發電裝置)의 바람직한 일실시예에 따른 단면도이다.

우선, 도 1을 참조하면, 유선형의 선체(船體) 구조를 이룬 해상의 부양체(浮揚體)(300)는 상시 폭넓은 타원형의 상부가 해수면위로 노출되며, 폭이 좁은 정원형의 하부는 수면과 맞닿아 부력을 유지하고, 상기 유체력 발전장치(100)의 본체(本體)(200) 또한, 상기 본체(200)에 구비된 전단탱크(220)와 후단탱크(270), 전하단탱크(225), 그리고 좌, 우 터빈하단탱크(245)에 의하여 기초부력을 유지한 상태에서, 상시 수면 아래 위치한다.

상기 부양체(300)는 개폐가 가능한 유선형의 지붕을 구비하여 해상에서 파도 및 비에 의한 물의 진입을 차단하고, 상기 부양체(300)의 유선형 지붕에 설치된 개구부(310)는 관리 인력의 출입을 용이하게 할 수 있다.

상기 부양체(浮揚體)(300)는 수면아래 위치한 상기 유체력 발전장치(流體力發電裝置)(100) 본체(200)(本體)의 터빈실 윗면에 사발을 올려놓은 형상으로 연결된다.

즉, 상기 해상의 부양체(300) 및 상기 부양체(300)의 아랫면에 형성되는 유체력 발전장치(流體力發電裝置)의 본체(本體)(100)와, 해저 면에 고정된 계류구조물(10)은 계류케이블(20)로써, 연결되어 유체흐름의 방향에 따라 회전이동하며, 유체이동에너지를 이용하여 발전하는 수직축 방식의 상기 유체력발전장치(100)에 대한 전반적인 일 양태(樣態)를 나타낸 하 측면 사시도를 도시한다.

그리고 첨부된 도 2는 본 발명에 따른 유체력 발전장치(100)의 바람직한 실시예를 나타내는 전(前) 단면도로써, 상기 부양체(300)의 아랫면에 형성되는 유체력 발전장치(流體力發電裝置)(100)의 본체(本體)(200)는 해저 면에 고정시킨 계류구조물(10)과 케이블(20)로 연결 계류되는바, 상기 계류구조물(10)과 상기 본체(200)를 연결하는 상기 계류케이블(20)의 중간에 수심에 따라 한 개 이상의 계류케이블회전지지장치(30)를 설치할 수 있다.

상기의 계류케이블회전지지장치(30)는 둘로 나누어진 원통형의 하우징(32)과, 상기 하우징(32)의 내부에 스러스트 베어링(36,37)이 구비되고 상기 스러스트 베어링(36,37)에 반원형태의 머리를 갖춘 회전축(35)이 장착되어 서로 머리를 맞대 고 있는 형태로써, 둘로 나누어진 상기 하우징(32)이 볼트 및 너트의 결합에 의하여 하나로 연결된다.

도 3은 본 발명에 따른 유체력 발전장치(100)(流體力發電裝置)의 전면사시도에 해당하며, 상기 부양체(300)는 개폐가 가능한 유선형의 지붕을 구비하여 해상에서 파도 및 비에 의한 물의 진입을 차단하고, 상기 부양체(300)의 유선형 지붕에 설치된 부양체출입부(310)는 관리 인력의 출입을 용이하게 할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 유체력 발전장치(100)의 상측면사시도이며, 상기 본체(200)의 선미(290)(船尾)에 세로방향 직각으로 형성되며, 상기 본체(200) 후단의 하단 외면 중앙에 수직의 가로로 연장 결합된 주 방향타(285)는 조석으로 변화하는 조류의 운동 방향에 따라 상기 본체(200)의 머리부가 물살과 대향 방향으로 즉시 회전하도록 조향한다. 또한 상기 본체(200)의 유체유출유도면(280) 후단에 수평 결합된 수평날개(286)는 조향 기능의 구조를 가진 상기 선미(290) 및 주 방향타(285)와 함께 상기 본체(200)의 수평유지 및 조향을 공조한다.

도 5는 본 발명에 따른 유체력 발전장치(100)를 밑에서 올려다보는 하측면 사시도로써, 상기 본체(200)(本體)의 전단부(前段部)에 다수개로 형성되는 유체이동통로(230)와, 상기 유체이동통로(230)의 양쪽 면에 전단부의 삼각구조를 따라서 형성되는 복수개의 전단(前段)탱크(220)와, 전단부의 하단(下段)에 형성된 전하단(前下段)탱크(225) 및 좌, 우의 각 터빈실(240) 하단에 형성되는 좌, 우측 터빈하단탱크(245)와, 상기 전하단 탱크(225) 뒷면의 본체(200)(本體)삼각지점에 형성된 해저의 계류케이블(20)과 연결되는 본체계류회전장치(260)를 보다 상세히 도시하 며, 상기 유체유출유도면(280) 후단에 수평 결합된 수평날개(286)와, 상기 선미(290)부터 수직 결합되어 상기 본체(200)후단의 하단 외면 중앙에 수직의 가로로 연장 결합된 주 방향타(285)를 투시도로써 표시하고 있다.

상기 본체계류회전장치(260)는 상기 본체(200) 아랫면의 무게중심 및 계류중심이 되는 위치에 형성할 수 있으며, 바람직하게는 상기 전하단 탱크(225)와 상기 터빈하단탱크가(245) 교차하는 상기 본체(本體)밑면의 삼각지점에 일정부분이 외부로 노출되어 형성, 위치하는 것을 원칙으로 한다.

그리고 상기 본체계류회전장치(260)는 상기의 유체력 발전장치(100)가 유체의 흐름에 따라서 회전이동 할 때에 발생할 수 있는 회전 장애를 최소화하며 보다 신속한 회전동작을 이루도록 고안된 장치로써, 윗면이 막히고 아랫면이 개봉된 원통형의 하우징(262) 내부에 십자형 회전축(265)의 회전원판을 상, 하면에 구비된 스러스트베아링(266,267)이 위, 아래에서 구속하며 회전을 지지하고, 상기 회전축(265)의 축 하부는 상기 계류케이블(20)과 힌지연결된다. 또한, 상기 본체계류회전장치(260)는 원통하우징(262)의 내부 압력에 의하여 수중에서 상기 스러스트베어링(266,267)에 물의 접근이 차단될 수 있다.

첨부된 도 6은 본 발명에 따른 유체력 발전장치(100)의 측면도이다.

이들 도면들을 참조 하여보면, 상기 유체력발전장치(流體力發電裝置)(100)의 본체(本體)(200)는 현두부(210)가 상시 유체 흐름의 방향과 맞대응하는 방향을 따라서 회전, 위치하는 몸체 구조를 구비하고, 또한 상기 본체 중앙부의 터빈실(240) 윗면에 사발을 올려놓은 형상으로 연결된 상기 부양체(300)의 정 원형 밑변은, 유 체력에 의한 상기 본체(200)의 회전에 따라서 저항을 최소화하며 상기 본체(200)와 함께 회전하도록 구조되어 있다.

상기 유체력 발전장치의 본체(200) 현두부(舷頭部)(210)에서 갈라진 물살의 일부는 본체 전단부(前段部)에 다수개로 형성된 유체이동통로(230)에 유입되며 다시 전단후부에 구비된 한 개의 유체력집중통로(235)를 따라서 터빈실(240)의 외각으로 유출되며, 이때 터빈(250)의 블레이드(252,258)를 밀어내게 된다.

또한 상기 본체 현두부(舷頭部)(210)에서 갈라진 물살 중에서 상기 유체이동통로(230)로 유입되지 않은 나머지 물살은 상기 본체(200) 전단부에 형성된 전단탱크(220) 외부의 면을 따라서 상기 본체(200)의 외부로 노출된 상기 수직축 부력터빈(250)의 고정부력브레이드(252)와 가변이동브레이드(258)를 밀어내며 유출된다.

다음으로 도 7은 본 발명에 따른 유체력발전장치(流體力發電裝置)(100)의 부양체(300) 내부구성을 나타내는 전단면투시도로서, 상기 부양체(300)의 내부에 구비된 상기 본체(200) 좌, 우의 터빈(250)과 연계된 기어박스(320) 및 발전모듈(330)과 충전모듈(340), 송전부재(350) 등을 도시하는바, 유체흐름에 의해 본체(200)의 터빈(250)이 회전하고, 회전된 동력을 상기 부양체(200)에 구비된 기어박스(320)를 통하여 발전기(330)에 전달하며, 이렇게 생성된 전기에너지를 충전모듈(340)을 통하여 저장 및 송전 할 수 있다.

첨부된 도 8은 본 발명에 따른 유체력발전장치 본체(200)의 측면사시도 로써, 상기 본체(本體)(200)의 골격을 형성하는 프레임은 머리부(舷頭)(210)가 삼각형의 꼭지 점 형태를 가진 수직면의 모서리를 중심으로 좌, 우로 수직하여 후단(後段)으로 갈수록 폭이 넓어지는 입체 삼각형 구조의 전단부(全段部)와, 상기 전단부가 끝나는 모서리각의 지점부터 후단방향으로 터빈(250)의 회전중심축(255)이 장착되는 지점까지 일직선으로 내려오며, 상기 터빈(250)의 회전중심축(255) 지점부터 선미(290)(船尾)쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 기초프레임으로 형성된 상기 본체(200)를 도시한다.

도 9는 상기 도 8의 투시도로써, 상기 유체력발전장치의 본체(本體)(200) 전단부에 배열된 전단탱크(220)와 유체이동통로(230), 그리고 상기 본체(200)의 터빈실(240)에 장착된 좌, 우 터빈(250) 및 내부에 유공배플판(272,273)이 설치된 후단탱크(270)를 도시하고 있다.

또한 상기 본체(200)에 형성된 전단탱크(220)와 후단탱크(270), 전단부의 하단(下段)에 형성된 전하단(前下段)탱크(225) 및 터빈실(240) 하단에 형성되는 터빈하단탱크(245)는 물체의 유입과 배출이 가능한 입, 배출구(미도시)를 구비하여, 상기 유체력발전장치(流體力發電裝置)(100)의 발전환경에 적합한 전체부력 및 부분부력을 조절할 수 있다.

첨부된 도 10과 도 11, 도 12는 각각 본 발명에 따른 유체력발전장치(100)의 본체(本體)(200)를 보다 구체적으로 나타낸 평면투시도이며, 우선 도 10에서 상기 본체(200)의 전반적인 구성으로써, 본체(200) 전단부의 전단탱크(220)와 유체이동통로(230)의 배열상태를 살펴볼 수 있고, 상기 본체(200)의 좌, 우 터빈실(240)에 설치된 가변이동블레이드(258)장착 부력터빈(250)의 설치상태와 상기 본체(200)의 유체유출유도면(280) 후단에 수평 결합된 수평날개(286)를 도시한다.

한편, 도 11은 상기 유체력발전장치의 본체(本體)(200) 터빈실(240)에 설치되는 상기 가변이동블레이드(258)가 장착된 수직축부력터빈(250)의 구조 및 제작공식을 임의의 수치를 통하여 설명한 평면도를 도시하며, 도 12는 본 발명에 따른 상기 유체력 발전장치(100)의 본체(本體)(200) 좌, 우 터빈실(240)에 설치된 상기 가변이동블레이드(258)장착 부력터빈(250)의 유체력에 의한 작동의 일 양태(樣態)를 나타낸 평면도를 도시한 것으로써, 상기 터빈(250)의 가변이동블레이드(258)가 상기 본체(200)의 터빈실(240) 내에서는 터빈실(240)내의 음압에 의하여 전면으로 접혀지며 터빈의 회전을 용이하게 하고, 터빈의 자체회전에 의해 터빈실(240) 외부로 노출되면서 유체 흐름에 따라 펼쳐지므로 유체의 흐름에너지를 보다 많이 받게 되어 상기 터빈(250)의 회전력을 가중시킨다.

또한, 유체이동에너지가 상기 본체(本體)(200)의 전단부에 형성된 유체이동통로(235) 및 좌, 우 유체유입유도면(230)을 통과하면서, 본체(200)의 좌, 우 터빈실내로 은폐되는 상기 터빈의 블레이드(252,258)에는 상기 유체이동에너지의 접근이 원천차단 되고, 오직 터빈(250)의 자체 회전에 의하여 상기 터빈실(245)의 외부로 노출되는 터빈(250)의 블레이드(252,258)에만 유체이동에너지가 전달되므로 상기한 수직축의 좌, 우 터빈(250)이 항시 일 방향으로 회전한다.

상기 수직축터빈(250)의 회전축(255)의 회전력을 소정 기어조합 및 축이음에 의해, 상기 기어박스(320) 및 발전기모듈(330)에 회전력을 전달하는 회전력 전달수단과, 상기 회전력전달수단에 의하여 소정 회전력을 전달받아 상기 부양체(300)내에 설치된 기어박스(320) 및 발전모듈(330)에 동력을 전달하여 전기발전을 개시한 다.

그리고 도 13은 본 발명에 따른 유체력발전장치의 전단면도에 해당하고, 도 14는 상기 유체력발전장치(100)의 본체(200) 터빈실(240)에 설치되는 상기 가변이동블레이드(258)가 장착된 부력터빈(250)의 전반적인 구성을 투시하여 설명한 사시도를 도시한다.

다음으로, 도 15는 본 발명에 따른 유체력 발전장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 도면으로써, 공중에는 무한한 바람의 에너지가 존재하며 특히 일정높이의 고도에서는 일정한 풍속과 빈도 높은 양질의 풍력을 얻을 수 있으며, 보다 구체적으로 공중에 설치되는 수직축의 공중부양식 유체력 발전장치(流體力發電裝置)(1000)의 우 측면사시도를 도시한다.

상기 공중부양식 유체력 발전장치(流體力發電裝置)(1000)는 유선형의 풍선형태를 갖춘 부양기구(浮揚氣球)(900)와, 상기 부양기구(900)의 아랫면에 형성되는 유체력 발전장치(流體力發電裝置)의 본체(本體)(800)와, 지상에 고정시킨 계류장치(700)와 계류케이블(720)로 연결되는 특징으로 이루어진다.

상기 공중부양식 유체력발전장치(1000)(流體力發電裝置)의 본체(本體)(800) 윗면에 설치되는 부양기구(900)의 내부 및 상기 본체(800) 전, 후단에 형성된 탱크의 내부에 헬륨가스를 주입할 수 있으며, 상기 본체(800) 중단부의 상측과 하측에 복층구조의 터빈실(840-u,840-d)이 형성되며, 상기 복층구조의 터빈실(840-u,840-d)에 상, 하측의 터빈(850-u,850-d)이 각각 설치된다. 또한 상기 상, 하측 터빈실(840-u,840-d)의 풍력이 입사되는 반대편의 외주면에 유체유입방지막(845-u, 845-d)이 설치되어, 풍력이 입사되는 반대편으로 유입되는 유체 역저항 에너지의 발생을 방지할 수 있다. 상기 유체 유입방지막(845-u, 845-d)은 상기 상, 하측 터빈실(840-u,840-d) 전체 외주면의 약30％ 부분을 차지한다.

그리고 상기 본체(800)아랫면의 무게중심 및 계류중심이 되는 위치에 본체 계류연결부(865)를 설치하여, 상기 본체 계류연결부(865)와 상기 계류케이블(720)의 일 단면이 연결되고, 상기 계류케이블(720)의 나머지 일 단면이 지상의 상기 계류장치(700)의 계류케이블드럼(710)과 연결되어, 지상에서 상기 공중부양식 유체력 발전장치(流體力發電裝置)(1000)의 풍향에 의한 회전 및 고도를 제어할 수 있다.

도 16은 상기 공중부양식 유체력발전장치(1000)(流體力發電裝置)의 본체(本體)(800) 전면사시도를 도시하며, 상기 본체(800) 전단부 좌, 우의 유체유입유도면(830)과 상, 하 터빈실(840-u,840-d)의 유체유입방지막(845-u,845-d)에 형성된 유체이동유도판(835-u,835-d)을 이용하여 상기 본체(800)로 입사되는 유체의 집중 유도 방향을 확인할 수 있다.

또한, 도 17은 상기 공중부양식 유체력발전장치(1000)(流體力發電裝置) 본체(本體)(800)의 좌 측면도이고, 도 18은 상기 본체(本體)(800)의 우 측면도에 해당한다.

이들 도면에서 나타난 것처럼 상기 본체(800)의 현두(舷頭)(810)부와 선미(船尾)(890)부에 세로방향 직각으로 설치된 전, 후단 방향타(885-f, 885-b)는 수시로 변화하는 바람의 방향에 따라 상기 본체(800)의 머리부(810)가 풍향과 대향 방향으로 즉시 회전하도록 조향한다. 또한 상기 본체(800) 유체유출유도면(880)의 후 단면과 상기 후단방향타(885-b)에 수평 결합된 수평날개(886)는 조향 기능의 구조를 가진 상기 선미(890) 및 상기의 전, 후 방향타(885-f, 885-b)와 함께 상기 본체(800)의 수평유지 및 조향을 공조하는 기능을 한다.

상기 본체(本體)(800)의 복층구조 터빈실(840-u,840-d)에 구비된 상기 역저항방지막(845-u,845-d)은 상기 터빈실(840-u,840-d)에 설치된 터빈(850-u,850-d)으로 입사되는 역저항의 유체이동에너지를 막아줌으로써, 상기 터빈(850-u,850-d)이 항시 일정방향의 유체이동에너지를 받도록 할 수 있고, 상기 유체유입유도면(830)과 상기 유체유입방지막(845)에 형성된 상기 유체이동유도판(835)은, 상기 공중부양식 유체력발전장치(1000)(流體力發電裝置)로 입사되는 유체의 이동방향을 각기 상측 또는 하측에 위치한 상기의 터빈(850-u,850-d)으로 유도하여, 유체이동의 에너지를 일 방향 집중시킴으로써 상기 터빈(850-u,850-d)의 회전력을 가중시키는 특징을 갖춘다.

그리고 도 19는 상기 공중부양식 유체력발전장치(1000)(流體力發電裝置)의 좌 측면사시도이고, 도 20은 상기 공중부양식 유체력발전장치(1000)의 전단면도를 도시한다.

상기 터빈실(840)에 장착되는 상, 하측의 수직축터빈(850-u,850-d)은 일반적인 임펠러형 터빈 또는 상기한 본 발명의 출원인에 의해 선 출원 신청한 [특허출원 제10-2010-0020230호]에 제안된 '부력터빈' 및 '가변이동블레이드장착 부력터빈'을 선택적으로 설치 할 수 있다.

또한 상기 본 발명의 출원인에 의해 선 출원 신청한 [특허출원 제10-2010- 0020230호]에 제안된 터빈의 회전드럼 내에 기어박스 및 발전기모듈을 내장 하여, 상기 회전드럼 내에 설치 고정된 발전기모듈과 기어박스의 회전축은 구비된 회전축고정판에 의하여 고정되고, 상기 회전드럼 내에 고정 장착된 상기 발전기와 기어박스의 몸통이 상기 터빈과 함께 회전하여 전기발전을 시행하는 방식을 채택할 수 있다.

도 21은 상기 공중부양식 유체력발전장치(1000) 본체(800)의 복층구조 터빈실(840-u,840-d)과, 상기 터빈실(840-u,840-d)에 설치된 상, 하측 터빈(850-u,850-d)과, 상기 하측터빈(850-d)의 회전드럼(851)에 내장된 발전기(860)와 기어박스(865) 및 상기 상, 하측 터빈의 연결 상태를 나타낸 단면도를 도시하며, 도 22는 공중부양식 유체력발전장치(1000) 본체(800)의 전면 부분도로써, 상기 상, 하측 터빈의 풍력에 의한 회전방향을 나타낸다.

이들 도면을 통해 알 수 있는 것처럼, 상기 공중부양식 유체력발전장치(1000)는 유체의 흐름에 따라 상기 본체(800)의 현두(810)부가 풍향과 대향하는 방향으로 회전 이동하여, 상기 유체유입유도면(830)과 상기 유체이동유도판(835)따라 상측과 하측의 상기 터빈실(840-u,840-d)로 입사되는 풍력에 의하여 상, 하측 터빈(850-u,850-d)이 회전하며, 상기의 상, 하측 터빈(850-u,850-d)은 각기 상반되는 방향으로 회전한다.

이때, 상기 하측터빈(850-d)의 회전중심드럼(851)에 내장된 발전기(860)와 기어박스(863)의 몸체는 상기 하측터빈(850-d)과 함께 동일 방향 회전하고, 상기 발전모듈(860,863)의 회전축을 물고 있는 상기 상측터빈(850-u)은 상기 하측터 빈(850-d)과 반대방향으로 회전한다. 즉, 상기 발전모듈(860,865)의 몸체를 구속하는 상기 하측터빈(850-d)과 상기 발전모듈(860,863)의 회전축을 구속하는 상기 상측터빈(850-u)은 각기 반대방향으로 회전하므로, 걸레를 양손으로 쥐어짜듯이 전기발전을 행할 수 있다.

도 23은 상기 공중부양식 유체력발전장치(1000)의 본체(800) 하측터빈(850-d)의 아랫면에 형성된 송전부(865)의 구조를 나타낸 상세도를 도시하며, 상기 하측터빈(850-d)의 회전드럼(851)내에 설치된 발전모듈(860,863)에서 생성된 전기는, 상기 송전실(865)과 상기 계류케이블(720)에 구비된 송전케이블(730)을 통하여 지상으로 송전되며, 상기 계류장치(700)의 하부에 구비된 충전실(740)에 송전하여 저장할 수 있다.

그리고 상기 유체력 발전장치(流體力發電裝置)(1000)의 부양체(900)와 본체(本體)의 외장 및 내장되는 전(前), 후(後)단(段)탱크, 또는 각 터빈의 블레이드와 수평날개 및 주 방향타 등은 부식에 강하며 무게 대 강성비가 뛰어난 금속의막 이나 강화플라스틱, 테프론, 섬유강화 복합재(CFRP,GFRP), 복합섬유 등의 재질로 이루어 질수 있다.

또한, 상기 유체력 발전장치(流體力發電裝置)의 조립과 제작은 접착제에 의한 접착 또는 용접이나 볼트 조임 및 너트 조임의 방식, 그리고 접어 눌려 붙임 등의 방식을 채택 할 수 있고, 상기 계류케이블( )은 닻줄로 사용하는 쇠사슬이나 천연섬유, 합성섬유, 강선(鋼線) 등의 재질에 보호용 피복을 입히어 이루어질 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 유체흐름의 방향에 따라 회전 이동하는 수직축 방식의 유체력 발전장치에 대한 일 양태의 하측면사시도.

도 2은 본 발명에 따른 유체력발전장치의 구성에 대한 전단면도.

도 3은 본 발명에 따른 유체력발전장치의 본체 및 중앙의 터빈실 상단에 형성된 부양체를 포함한 전체의 전면사시도.

도 4는 본 발명에 따른 유체력 발전장치의 상 측면사시도.

도 5는 본 발명에 따른 유체력 발전장치의 하 측면사시도.

도 6은 본 발명에 따른 유체력발전장치의 측 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 유체력발전장치(流體力發展裝置)(100)의 부양체 내부구성을 나타내는 전단면투시도.

도 8은 본 발명에 따른 유체력발전장치 본체의 측면사시도.

도 9는 본 발명에 따른 유체력발전장치의 도면 제8의 투시도.

도 10은 본 발명에 따른 유체력발전장치 본체의 평단면투시도.

도 11은 본 발명에 따른 유체력발전장치 본체의 터빈실에 설치되는 가변이동 블레이드 장착 부력터빈의 제작 구조도.

도 12는 본 발명에 따른 유체력발전장치의 본체 및 터빈실에 설치되는 가변이동 블레이드 장착 부력터빈의 유체흐름에 의한 작동을 나타낸 평면도.

도 13은 본 발명에 따른 유체력발전장치 본체의 전단면도.

도 14는 본 발명에 따른 유체력발전장치의 본체 터빈실에 설치되는 가변이동 블레이드장착 부력터빈의 사시도.

도 15는 본 발명에 따른 유체력발전장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 수직축 방식의 공중부양식 유체력발전장치의 우 측면사시도.

도 16은 본 발명에 따른 공중부양식 유체력발전장치(流體力發電裝置) 본체(本體)의 전면사시도.

도 17은 본 발명에 따른 공중부양식 유체력발전장치 본체의 좌 측면도.

도 18은 본 발명에 따른 공중부양식 유체력발전장치 본체의 우 측면도.

도 19는 본 발명에 따른 공중부양식 유체력발전장치의 좌 측면사시도.

도 20은 본 발명에 따른 공중부양식 유체력발전장치의 전단면도.

도 21은 본 발명에 따른 공중부양식 유체력발전장치 본체의 복층구조 터빈실과, 상기 터빈실에 설치된 상, 하측 터빈과, 상기 하측터빈의 회전드럼에 내장된 발전모듈 및 상기 상, 하측 터빈의 연결 상태를 나타낸 단면도.

도 22는 본 발명에 따른 공중부양식 유체력발전장치 본체의 전면부분도.

도 23은 본 발명에 따른 공중부양식 유체력발전장치 본체 하측터빈의 아랫면에 형성된 송전실의 구조를 나타낸 상세도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

100: 유체력발전장치 200: 본체(本體)

10: 계류구조물 20: 계류케이블

30: 계류케이블회전지지장치 210: 현두(舷頭)

220: 본체전단탱크 225: 본체전하단탱크

230: 유체유입유도면 235: 유체이동통로

236: 유체력집중통로 238: 유체력방출구

240: 터빈실 245: 터빈하단탱크

250: 수직축 부력터빈 251: 회전중심드럼

252: 고정부력블레이드 253-u: 터빈상판

253-d: 터빈하판 254-u: 회전축보강상판

254-d: 회전축보강하판 255-u: 상판회전축

255-d: 하판회전축 258: 가변이동블레이드

260: 본체계류회전장치 262: 본체계류회전장치하우징

265: 본체계류회전장치축 266: 상측스러스트베어링

267: 하측스러스트베어링 268:본체계류회전장치축계류무드볼트

270: 본체후단탱크 272: 세로유공배플판

273: 가로유공배플판 280: 유체유출유도면

285: 주 방향타 286: 수평날개

290: 선미(船尾) 300: 부양체(浮揚體)

310: 부양체출입부 320: 기어박스

330: 발전모듈 340: 충전모듈

350: 송전부 1000: 공중부양식 유체력발전장치

900: 부양기구 800: 본체 (공중부양식 발전장치)

700: 계류장치 710: 계류케이블드럼

720: 계류케이블 730: 송전케이블

740: 충전실 810: 현두(舷頭)

820: 전단탱크 830: 유체유입유도면

835: 유체이동유도판 840-u: 상 터빈실

842-u: 상측 스러스트베어링 842-s: 센터측 스러스트베어링

242-d: 하측스러스트베어링 843-u: 상측 볼베어링

840-d: 하 터빈실 845: 유체유입방지막

850-u: 상측 터빈 850-d: 하측터빈

851: 회전중심드럼 852: 블레이드

853-u: 터빈상판 853-d: 터빈하판

854-u: 회전축보강상판 854-d: 회전축보강하판

855-u: 상판회전축 855-d: 하판회전축

860: 발전기 863: 기어박스

865: 송전부 868: 계류케이블 연결부

870: 본체후단탱크 880: 유체유출유도면

885-f: 전단방향타 885-b: 후단방향타

886: 수평날개 890: 선미(船尾)

Claims

유체 흐름의 방향을 따라 회전 이동하며 전기 발전을 행하는 수직축방식의 유체력 발전장치(流體力發電裝置)(100)에 있어서,

해상에 설치되는 수직축의 유체력 발전장치로서, 타원형의 선체(船體) 구조를 갖추며, 상기 유체력 발전장치(流體力發電裝置)의 본체(本體)(200) 윗면에 형성되는 부양체(浮揚體)(300)와;

상기 부양체(300)의 아랫면에 형성되는 유체력 발전장치의 본체(200)와;

상기 본체(200) 중전단부의 좌측 및 우측으로 형성되는 터빈실(240)과,

상기 좌, 우측 터빈실(240)에 설치되는 터빈은 수직축의 가변이동블레이드가 장착된 부력터빈(250)으로써, 상기 터빈(250)의 회전중심부가 되는 회전드럼(251)의 내부는 중공부(中空部)이고, 상기 회전드럼(251) 상, 하의 양 측면에 원형 금속판 형태의 터빈 상, 하판(253)을 연결하여, 상기한 회전드럼(251)이 케이블드럼(보빈)의 형태를 이루며,

상기 회전드럼(251) 둘레(원주) 면에 한 장의 롤 길이로 된 금속판막으로써, 전면이 직각이고 후면은 경사각을 이루며, 내부에 빈 공간을 가진 직각 삼각형의 블레이드가 상기 회전드럼의 둘레 면을 원으로 따라 돌며 연속, 연결되어 톱니바퀴 형태를 이룬 고정부력블레이드(252)를 구비하며, 상기 고정부력블레이드(252)의 직각을 이룬 전면부의 앞면에 수직축의 가변이동블레이드(258)를 수직 장착하여 이루어진 수직축가변이동블레이드장착부력터빈(250)을 설치하는 것과,

상기 본체(本體)(200)의 아랫면에 형성되는 본체계류회전장치(260)와;

상기 본체(200) 하부에 형성된 상기 본체계류회전장치(260)에 연결되는 계류케이블(20)과,

상기 유체력 발전장치(100)를 정 위치에 계류시키는 해저 면에 식립 고정된 계류구조물(10) 및 계류케이블회전지지장치(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 방식의 유체력 발전장치.
청구항 제 1에 있어서,

상기 유체력 발전장치(流體力發展裝置)(100) 본체(本體)(200)의 윗면에 형성되는 상기 부양체(浮揚體)(300)는; 상기 본체(本體)중앙부에 구비된 좌, 우 터빈실(240)의 윗면에 정 원형의 바닥면을 형성하며 설치되는 것과,

상기 부양체(300)는 정 원형을 이룬 바닥면부터 윗면으로 갈수록 폭이 넓어지는 타원형의 구조로써, 상기 본체(200)의 중앙부 터빈실(240) 윗면에 밑지름이 좁고 입지름이 넓은 사발을 올려놓은 형상으로 상기 본체와 연결, 설치되는 것과,

상기 부양체(300)는 해상에서 파도 및 비에 의한 물의 진입을 차단하고, 개폐가 가능한 유선형의 지붕을 구비하는 것과;

상기 부양체(300)의 유선형 지붕에 관리 인력의 출입이 가능하게 설치된 개구부를 구비하는 것과;

상기 부양체(300)의 내부에 상기 유체력 발전장치(100)의 본체(200)와 연계하는 발전모듈(330) 및 충전부재(340)와 송전부재(350)를 설치, 구비하는 것과;

상시 해수면 위에서 안정된 부양중심을 유지하도록, 밑변이 좁고 윗변이 넓어지는 구조를 이루는 상기 부양체(浮揚體)(300)의 타원형 상부(上部)와, 상시 해수면의 아래에 위치하여 유체 흐름의 방향을 따라서 회전 이동하는 구조를 구비한 상기 본체(200)와 함께 부양체(300)의 회전저항을 최소화하며 회전하도록 정 원형 하부(下部)로 구성된 상기 부양체(300)를 특징으로 하는 수직축 방식의 유수력 발전장치.
청구항 제 1에 있어서,

상기 유체력 발전장치(流體力發展裝置)(100)의 본체(本體)(200)케이스는 복수의 메인 및 보조 금속빔의 결합에 의한 트러스(truss) 구조로써,

상기 본체(本體)(200)의 골격을 형성하는 프레임은 머리부(舷頭)가 삼각형의 꼭지 점 형태를 가진 수직면의 모서리를 중심으로 좌, 우로 수직하여 후단(後段)으로 갈수록 폭이 넓어지는 입체 삼각형 구조의 전단부(全段部)와,

상기 전단부가 끝나는 모서리각의 지점부터 후단방향으로 수직축가변이동블레이드장착부력터빈(250)의 회전중심축이 장착되는 지점까지 일직선으로 내려오며, 상기 터빈회전중심축의 지점부터 후미(後尾)쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 본체 기초프레임과;

상기 본체(本體)(200)의 전단부(前段部)에 다수개로 형성되는 유체이동통로(235)와,

상기 유체이동통로(235)의 양쪽 면에 전단부의 삼각구조를 따라서 형성되는 복수개의 전단(前段)탱크(220)와,

상기 전단탱크(220)는 상기 유체이동통로(235)의 칸막이 기능 및 상기 본체(本體) 전단부(前段部)의 유체유입유도면(流體流入誘導面)(230)의 기능을 하며 물체의 유입, 저장과 배출이 가능하게 구성, 구비되는 것과,

본체 전단부의 하단(下段)에 형성되는 전하단(前下段)탱크(225)를 구비하는 것과,

상기 본체의 좌, 우 터빈실(240) 하단에 터빈하단탱크(245)를 구비하는 것과,

상기 전하단탱크(225)의 후단중앙과 상기 터빈하단탱크(245)의 전면 중앙부 위치에 형성되는 본체계류회전장치(260)와;

상기 본체(本體)(200) 전단부(前段部)의 좌, 우로 형성된 유체유입유도면(流體流入誘導面)(230)이 끝나는 지점부터 상기 본체 후단부(後段部)의 유체유출유도면(流體流出誘導面)(280) 시작지점까지의 상기 본체 중단부(中段部) 위치에 좌, 우의 양쪽으로 형성되는 터빈실(240)과;

상기 좌, 우 터빈실의 상부에 형성되는 상기 부양체(300)와;

상기 좌, 우 터빈실(240)에 설치하는 좌, 우측의 상기 수직축가변이동블레이드장착부력터빈(250)과,

상기한 좌, 우 각 터빈(250)의 상부 회전축(255)이 상기 부양체(300)의 내부에 설치된 기어박스(320) 및 발전모듈(330)과 연계 되는 것과;

상기 부양체(300)의 내부에 설치된 기어박스(320) 및 발전모듈(330)에 터빈 회전축의 회전력을 전달하는 소정의 기어조합 및 축이음에 의한 회전력 전달수단과;

상기 회전력전달수단에 의해 회전력을 전달받아 발전하는 상기 부양체(300)의 내부에 설치된 발전모듈(330) 및 충전모듈(340)과;

상기 터빈실(240)의 후단(後段)부터 후미(後尾)쪽으로 갈수록 폭이 좁아지는 후단부의 수직으로 형성된 유체유출유도면(流體流出誘導面)(280)과;

상기 유체유출유도면(280)의 내면에 삼각구조로 형성된 후단탱크(270)는 내부의 일정 공간을 통하여 물체의 유입과 배출로써 본체(本體) 후단의 무게중심 조절 및 부력조절이 가능하도록 구성되며, 상기 후단(後段)탱크(270)의 내부에 가로와 세로방향으로 형성된 유공배플판(272,273)을 구비하는 것과;

또한 상기 유체력 발전장치(流體力發展裝置)(100)의 본체(本體)(200)전, 후 단면과 하 단면에 수직 결합되어 머리부터 꼬리까지 가로방향 연장되어 형성되는 플라스틱이나 금속의 판막 형태를 갖춘 주 방향타(285)와 보조방향타를 구비하는 것을 특징으로 하는 수직축 방식의 유체력 발전장치.
청구항 제 3에 있어서,

상기 본체계류회전장치(260)는 상기 본체(200) 아랫면의 무게중심 및 계류중심이 되는 위치에 형성하며, 상기 전하단탱크(225)와 상기 터빈하단탱크(245)가 교차하는 상기 본체(本體)(200)밑면의 삼각지점에 일정부분이 외부로 노출되어 형성하는 것과;

상기 본체계류회전장치(260)는 윗면이 막히고 아랫면이 개봉된 원통형의 하우징을 구비하며, 상기 본체내부의 바닥면부터 상측을 향하여 세로방향 수직형성되는 것과;

상기 본체계류회전장치(260)는 내부에 십자형 회전축의 회전원판을 상, 하면에 구비된 스러스트베아링(266,267)이 위, 아래에서 구속하며 회전을 지지하고, 상기 회전축의 축 하부는 상기 계류케이블(20)과 축이음(힌지) 연결 하는 것을 특징으로 하는 수직축 방식의 유체력발전장치.
청구항 제 1에 있어서,

상기 계류케이블은 쇠사슬이나 천연섬유, 합성섬유, 강선(鋼線)의 재질에 보호용 피복을 입히어 이루어질 수 있는 것과,

상기 유체력 발전장치(流體力發展裝置)(100)와 해저 면에 고정된 상기 계류구조물(10)을 연결하는 상기 계류케이블(20)의 중간에 수심에 따라 한 개 이상 설치 가능한 계류케이블회전지지장치(30)와;

상기의 계류케이블회전지지장치(30)는 둘로 나누어진 원통형의 하우징과, 상기 하우징의 내부에 스러스트 베어링이 구비되고 상기 스러스트 베어링에 반원형태의 머리를 갖춘 회전축이 장착되어 서로 머리를 맞대고 있는 형태로써, 둘로 나누어진 상기 하우징이 하나로 연결 하는 것을 포함하는 수직축 방식의 유체력발전장치.
청구항 제 1에 있어서,

상기 해상의 유체력 발전장치(100)와 해저 면에 식립 고정한 계류구조물(10)은 상기의 계류케이블(20)로써 연결되는 것과;

상기 계류케이블(20)의 일면이 상기 본체(本體) 하부에 형성된 상기 본체계류회전장치(260)에 연결되며, 상기 계류케이블(20)의 다른 일면이 상기 계류구조물(10)에 연결되는 것과;

해저 면에 식립 고정된 상기 계류구조물(10)에 상기 계류케이블(20)과 연결하는 별도의 계류축을 구비하는 것과;

상기 유체력 발전장치(100)의 유체력에 의한 회전에 용이하도록 해저 면의 계류구조물(10)과 연결되어 설치되는 계류케이블(20)의 중간에 복수개의 계류케이블회전지지장치(30) 설치하는 것을 특징으로 하는 수직축 방식의 유체력 발전장치.
청구항 제 1에 있어서,

상기 유체 흐름의 방향을 따라 회전 이동하며 전기 발전을 행하는 수직축방식의 유체력 발전장치(流體力發電裝置)(100)에 있어서,

상기 수직축방식의 유체력 발전장치(100)를 공중부양이 가능하도록 하기 위하여 상기 유체력 발전장치의 본체(本體)(200) 윗면에 유선형의 풍선 형태를 갖춘 부양기구(浮揚氣球)(900)를 설치하는 공중부양식유체력발전장치(1000)를 구비하는 것과,

상기 부양기구(900)의 아랫면에 형성되는 유체력 발전장치의 본체(800)와;

상기 본체(本體)(800)의 하부에 구비되는 계류케이블(720) 연결부와;

상기 본체(800) 하부의 계류케이블연결부에 일 단면이 연결되는 계류케이블(720)과;

상기 계류케이블(720)의 나머지 일 단면이 지상의 계류장치(700)와 연결되어, 지상에서 상기 공중부양식유체력발전장치(1000)의 풍향에 의한 회전 및 고도를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 수직축 방식의 공중부양식유체력발전장치.
청구항 제 7에 있어서,

상기 공중부양식유체력발전장치(空中浮揚式流體力發展裝置)(1000) 본체(本體)(800)의 윗면에 형성되는 상기 부양기구(浮揚氣球)(900)는;

상기 본체(本體)(800)중앙부에 구비된 상, 하 터빈실(840-U,840-D)의 윗면에 정 원형의 바닥면을 형성하며 윗면으로 갈수록 폭이 넓어지는 타원형의 기구(氣球)구조로써, 상기 본체의 중앙부 터빈실 윗면에 형성되는 것과;

상기 부양기구(浮揚氣球)(900)의 내부에 헬륨가스를 주입하는 것과;

상기 부양기구(浮揚氣球)(900)의 하부는 정원형의 상기 본체(800) 연결부를 구비하는 것과;

상기 부양기구(浮揚氣球)(900)는 상기 본체(800)와의 연결에 있어서, 그물망 형태의 연결보조 장비를 구비하는 것을 특징으로 하는 수직축 방식의 유체력 발전장치.
청구항 제 7에 있어서,

상기 공중부양식유체력발전장치(1000)의 본체(800)케이스는 복수의 메인 및 보조 금속빔의 결합에 의한 트러스(truss) 구조로써,

상기 본체(本體)(800)의 골격을 형성하는 프레임은 머리부(舷頭)가 삼각형의 꼭지 점 형태를 가진 수직면의 모서리를 중심으로 좌, 우로 수직하여 후단(後段)으로 갈수록 폭이 넓어지는 입체 삼각형 구조의 전단부(全段部)와;

상기 본체 전단부의 삼각구조를 따라서 형성되는 전단(前段)탱크(820)와;

상기 전단탱크(820) 외부 면에 입체삼각의 형태로 형성되는 유체유입유도면(830)과;

상기 유체유입유도면(830)에 형성되는 유체이동유도판(835)과;

상기 본체 중단부(中段部) 위치에 상, 하의 복층구조로 형성되는 터빈실과;

상기 상, 하 터빈실(840-U,840-D)에 구비되는 유체유입방지막(845)과;

상기 유체유입방지막(845)에 형성되는 유체이동유도판(835)과;

상기 터빈실(840)의 후단부터 선미(船尾)쪽으로 갈수록 폭이 좁아지며 가로방향 형성되는 입체 삼각형 구조의 본체 후단부(後段部)와;

상기 본체(800) 후단부의 삼각구조를 따라서 형성되는 후단(後段)탱크(870)와;

상기 본체(800)의 전단과 후단에 형성된 탱크 내부 및 상기 본체(800)의 상, 하 터빈실(840-U,840-D)에 장착되는 수직축가변이동블레이드장착부력터빈(850-U,850-D)의 블레이드 내부의 빈 공간에 헬륨가스를 주입하는 것과;

상기 터빈실(840)의 상부에 형성되는 상기 부양기구(900)의 연결부와;

상기 상측 터빈실(840-U)에 설치되는 상측 수직축가변이동블레이드장착부력터빈(850-U)과;

상기 하측 터빈실(840-D)에 설치되는 하측 수직축가변이동블레이드장착부력터빈(850-D)과;

상기 하측 터빈실(840-D)에 설치하는 상기 수직축가변이동블레이드장착부력터빈(850-D)의 회전중심드럼(851) 내에 고정, 장착되는 기어박스(863) 및 발전기모듈(860)과;

상기 하측 터빈실(840-D)에 설치한 하측 수직축가변이동블레이드장착부력터빈(850-D)의 회전중심드럼(851) 내에 설치되는 발전모듈(860)의 회전축을 상기 상측 터빈실(840-U)에 설치한 상측 수직축가변이동블레이드장착부력터빈(850-U)의 회전축과 소정의 간섭조합 및 축이음에 의해 연결하는, 구속연결수단을 구비하는 것과;

상기 발전모듈(860)의 몸체를 구속하며 회전하는 상기 하측 수직축가변이동블레이드장착부력터빈(850-D)과, 상기 발전모듈(860)의 회전축을 구속하며 회전하는 상기 상측 수직축가변이동블레이드장착부력터빈(850-U)이 각기 상반된 방향으로 회전하며 발전하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수직축 방식의 유체력 발전장치.
청구항 제 9에 있어서,

상기 본체(800) 전단부의 유체유입유도면(830)에 적어도 한 개 이상으로 형성되는 유체이동유도판(835)과;

상기 유체유입유도면(830)에 형성되는 유체이동유도판(835)은 현두(舷頭)부를 기점으로 상측 또는 하측의 개방된 상기 터빈실(840)의 방향을 향하여 곡선으로 형성되는 것과;

상기 터빈실(840)에 설치되는 상기 유체유입방지막(845)은 상기 상, 하측 터빈실(840-U,840-D) 전체 외주면의 50％ 미만의 부분을 차지하며 설치되는 것과;

상기 유체유입방지막(845)의 외부 면에 적어도 한 개 이상으로 형성되는 유체이동유도판(835)을 구비하는 것과;

상기 유체유입방지막(845)에 형성되는 유체이동유도판(835)은 상기 본체(800) 전단부에서 후단부 방향으로 상측 터빈실(840-U) 또는 하측 터빈실(840-D)의 개방된 터빈실 방향을 향하여 곡선으로 형성되는 것과;

상기 상, 하 터빈실(840-U,840-D)에 구비되는 유체유입방지막(845)은 풍력이 입사되는 반대편에 설치되어 풍력이 입사되는 반대편으로 유입되는 유체 역저항 에너지의 발생을 방지하도록 구비되는 것과,

상기 유체유입방지막(845)의 외부면에 형성되는 유체이동유도판(835)은 상기 유체유입유도면(830)에 형성된 유체이동유도판(835)과 함께 유입되는 유체이동에너지를 상측터빈(850-U) 또는 하측터빈(850-D)으로 집중되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수직축 방식의 공중부양식유체력발전장치.
청구항 제 7에 있어서,

지상에 설치되는 상기 계류장치(700)는 상기 공중부양식유체력발전장치(1000)의 고도를 제어하고 지상에 안착시키는 계류용 케이블드럼(710)을 구비하는 것과;

상기 계류케이블드럼(710)은 인력에 의한 수동 또는 모터를 사용한 전력에 의한 작동이 가능하게 구성되는 것과:

상기 공중부양식유체력발전장치(1000)의 안정된 계류 및 생산된 전기의 저장을 위하여 상기 계류케이블드럼(710) 하부에 충전실을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직축 방식의 유체력 발전장치.
청구항 제 1 또는 제 7에 있어서,

상기 유체력 발전장치(流體力發電裝置)의 조립과 제작은 접착제에 의한 접착 또는 용접이나 볼트 조임 및 너트 조임의 방식, 그리고 접어 눌려 붙임의 방식을 사용하는 것과;

상기 유체력 발전장치(流體力發電裝置)본체(本體)의 외장 및 내장되는 전(前), 후(後)단(段)탱크, 또는 각 터빈의 블레이드는 금속의막 이나 강화 플라스틱, 테프론, 섬유 강화 복합재(CFRP,GFRP)의 재질로 이루어지는 것과;

상기 유체력발전장치의 터빈실에 수직축의 임펠러형 터빈 또는, 상기 수직축가변이동블레이드장착부력터빈를 설치하는 것을 특징으로 하는 수직축 방식의 유수력 발전장치.