KR20100071977A - 유동 에너지 설비 - Google Patents

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Abstract

유동 에너지 설비는 특히 롤러와 같이 축(A1)을 중심으로 회전하고 그리고 다수의 로터 블레이드(2)를 구비하는 로터(1)를 포함하며, 효율을 개선하는 하나 이상의 공기 전도 핀(3)이 하나, 일부 또는 모든 로터 블레이드(2)와 연관되고 그리고 로터 블레이드(2)의 회전 방향의 전방에 또는 후방에 위치되며, 및/또는 상기 로터는 하나 이상의 효율-개선 확산기 요소에 의해서 적어도 부분적으로 둘러싸이며, 상기 유동 에너지 설비는 로터의 축(A1)이 임의의 희망 방향으로 배향된 상태에서 액체 또는 기체 매체를 이용하여 작동될 수 있다.

Description

유동 에너지 설비{FLOW ENERGY INSTALLATION}
본 발명은 유동 에너지 설비, 특히 축을 중심으로 회전하는 하나 이상의 로터 및 로터 블레이드(rotor blades)를 구비하는 풍력 발전 설비에 관한 것이다.
DE 810 500 B은 수직 축을 중심으로 회전가능한 핀(fins)을 구비하는 풍력 터빈을 기술하고 있으며, 그러한 풍력 터빈은 약간 테이퍼링된(tapering) 유입구 채널을 가지는 가이드 하우징(guide housing) 내에 정렬된다. 그러나, 유동과 관련하여 바람직하지 못한 영향을 미치는 차폐 본체(shielding body)가 접근 유동(approach flow)의 방향으로 중심에 정렬된다.
DE 85 33 964 U1 에는 풍력 핀들을 부분적으로 둘러싸고 그리고 풍력 베인(vane)을 통해서 필요한 풍력 방향을 유발할 수 있는 풍력 퍼넬(wind funnel; 바람 깔대기)을 구비하는 수평 작용 풍력 핀 모터가 개시되어 있다. 상기 풍력 퍼넬은 단면에서 1/4 원의 형태로 구성된다. DE 198 56 914 A1 에는 아암(arm) 상에 구성된 공기 흡입 표면을 구비하는 수직 풍력 로터가 개시되어 있고, 그리고 직선형의 플레이트형 풍력 분할 금속 시트(straight plate-like wind-dividing metal sheet)가 DE 86 31 273.1 Al에 개시되어 있다. 이러한 3가지 해결방법은 유동과 관련하여 바람직하지 못하게 구성된 것이다.
DE 299 20 899 U1 에는 수직 로터를 구비하고 전방 접근 유동 형인 풍력 발전 설비가 개시되어 있으며, 여기에서 유입 퍼넬링(funnelling-in) 또는 흡입은 특정 유입구 표면 구성에 의해서 달성되며, 그에 따라 보다 빠른 관통 유동 속도(throughflow speeds)가 달성될 수 있을 것이다. 바람의 접근 유동의 방향에 상응하는 배향(orientation)이 특별한 구성의 2개의 유입구 표면(확산기 표면)에 의해서 달성될 것이다. 그러나, 희망하는 트랙킹(tracking)이 항상 달성되지 않는다는 것을 발견하였다.
DE 201 02 051 U1 에는 유동이 전방으로부터 접근하는 수직 로터들을 구비하는 풍력 발전 설비가 개시되어 있으며, 이때 접근 유동 영역은 깔대기-형 유입구 및 커버링(covering) 금속 시트를 포함하는 복잡한 방식으로 제공된다. 총 3개의 수직 로터가 이러한 풍력 발전 설비 내에 제공된다. 이러한 설비의 유동 저항은 중앙에 배치된 배플 플레이트(baffle plates)로 인해서 특히 증대된다.
DE 20 2006 008 289 U1에 제시된 해결책은 바람 방향에 관계 없는 풍력 발전 설비를 제공하고자 한다. 이러한 목적을 위해서, 6개의 대형 및 6개의 소형 유입구 표면들이 제공되며, 그들 사이에는 반시계방향으로 회전하고 공기역학적으로 성형된 3개의 핀들이 배치된다.
전술한 모든 해결방안들은 효율이 너무 낮다는 단점과 일반적으로 로터 축들이 수직 배향된 풍력 발전 설비들에서만 이용될 수 있다는 단점을 가진다.
본 발명의 목적은 에너지, 특히 유동 매체의 동력학적 에너지가 다른 형태의 에너지로 높은 효율로 변환될 수 있고 그리고 기체 또는 액체 매체를 이용하여 작동될 수 있는 유동 에너지 설비를 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 목적은 특허청구범위의 제1항의 특징들에 의해서 달성된다. 바람직한 구성이 종속항들에 개시되어 있다.
본 발명에 따른 유동 에너지 설비는 축을 중심으로 회전하고 다수의 로터 블레이드를 구비하는 하나 이상의 롤러-형(roller-like) 로터를 포함하며, 여기에서
- 하나, 다수 또는 모든 로터 블레이드가 회전 방향을 따라 로터 블레이드의 상류 또는 하류에 배치된 하나 이상의 효율-개선 공기 전도(conducting) 핀과 연관되며(associated with), 및/또는
- 상기 로터는 하나 이상의 효율-개선 확산기 요소에 의해서 적어도 부분적으로 둘러싸이며,
상기 유동 에너지 설비는 로터의 축이 임의의 희망 방향으로 배향된 상태에서 액체 또는 기체 매체를 이용하여 작동될 수 있다.
차세대 유동 에너지 설비의 이러한 신규의 혁신적인 구성으로 인해서, 유동 에너지 설비가 넓은 사용 범위에 걸쳐서 이용될 수 있게 된다. 특히, 기체 매체의 이용, 즉 풍력 발전 설비로서의 이용 또는, 예를 들어, 강의 지류 또는 댐(dams) 내의 터빈으로서의 또는 하나 그리고 동일한 디자인을 가지는 워터 휘일(water wheel)로서의 액체 매체 내에서의 이용은 새로운 가능성을 열고 그리고 저렴한 비용의 대량 제조를 가능하게 할 것이다.
테스트 결과, 특히 신규한 "더블 핀 원리(double fin principle)"의 결과로서, 약 30% 의 현저한 효율 개선이 관찰되었다.
바람직하게, 각각의 공기 전도 핀이 회전 방향을 따라서 로터 블레이드로부터 이격되어 배치된다. 이러한 경우에, 로터 블레이드의 방사상 외측 전방부 및 공기 전도 핀의 방사상 외측 전방부가 서로 각도를 이루어 오프셋되도록 정렬된다.
또한, 로터 블레이드로부터 공기 전도 핀 까지의 거리가 방사상 내측방향을 따라 증대되는 것이 바람직할 것이다.
공기 전도 핀의 길이는 로터 블레이드의 길이 보다 짧을 수 있고, 또는 로터 블레이드의 길이에 상응(correspond)할 수도 있을 것이다.
로터 블레이드 및/또는 공기 전도 핀은 단면이 항공기 날개-형(airfoil-like)으로(공기역학적으로) 구성된다.
롤러-형 로터는 로터의 회전 축을 중심으로 나선형으로 감긴 또는 연장하는 축의 축방향으로 연장하는 로터 블레이드들을 구비하며, 상기 로터 블레이드의 각각의 선단(leading) 표면은 바람 방향으로 오목하게 곡면을 이루며, 후단(trailing) 표면은 볼록하게 곡면을 이룬다. 각각의 로터 핀은 실질적으로 축방향을 따라 연장하는 방사상 내측의 내측면 엣지 및 방사상 외측의 외측면 엣지(outside edge)를 구비한다. 공기 전도 핀은 또한 축의 축선 방향을 따라 연장하고 그리고 로터 핀의 스트림라인형 형태(streamlined configuration)의 본질에 따라서 실질적으로 모델링되며; 공기 전도 핀의 방사상 연장길이(extension) 및 그 두께 만이 로터 핀들의 방사상 연장길이 및 두께 보다 작다. 확산기 요소는 "더블 데커 원리(double decker principle)"에 따라서 로터로부터 규정된 거리에 배치된다. 바람직하게, 확산기 요소는 중공형의 외장 본체로서 구성되고 또는 외장 본체에 의해서 케이스화되는(encased) 기본 요소로 구성된다. 이러한 경우에, 기본 요소는 특히 상호연결된(interconnected) 프레임-형/플레이트-형 요소들로 구성되며, 그러한 상호 연결된 프레임-형/플레이트-형 요소들의 둘레 측면(circumferential side) 상에 형성된 외측 윤곽(contour)은 각 확산기 요소의 생성될 외측 윤곽에 상응한다. 바람직하게, 프레임-형/플레이트-형 요소는 플라스틱 물질, 섬유-보강형 플라스틱 물질, 유리 섬유-보강형 플라스틱 물질, 금속 물질, 목재 또는 전술한 물질들의 조합으로 제조될 수 있고 그리고 스트럿(struts)에 의해서 함께 결합될 수 있다. 스트럿 역시 플라스틱 물질, 섬유-보강형 플라스틱 물질, 유리 섬유-보강형 플라스틱 물질, 금속 물질, 목재 또는 전술한 물질들의 조합으로 제조될 수 있을 것이다. 외장 본체에 대한 손상을 방지하기 위해서, 특히 외장 본체가 얇은 멤브레인 물질 또는 필름 물질로 제조되거나, 직물이나 얇은-벽의 플라스틱 물질로 제조되거나 또는 직조된(woven) 직물로 제조되는 경우에 외장 본체에 대한 손상을 방지하기 위해서, 프레임-형/플레이트-형 요소 및/또는 스트럿은 외장 본체를 향하는 방향으로 둥글게 처리된 윤곽을 가진다. 또한, 외장 본체는 금속 물질(시트 금속) 또는 전술한 물질의 조합으로 제조될 수 있으며 단일-층 또는 다수-층 구성을 가질 수 있을 것이다.
또한, 프레임-형 구조의 결과로서의 기본 요소 내에 존재하는 갭들을, 예를 들어, 포옴, 구조적 포옴(structural foam), 강성(rigid) 포옴, 입자형 또는 유모성(flocculent) 물질로 충진할 수도 있을 것이다.
또한, 예를 들어 포밍된 또는 주조된 물질로 이루어진 중실형(solid)이 되도록 확산기 요소를 제조할 수도 있을 것이다.
로터 블레이드들의 외측 지향(pointing) 단부들 사이에 걸쳐진(spanning) 원형 엔벨로프(envelope)의 경로에 맞춰지도록, 확산기 요소(들)는 로터를 향하는 방향을 따라 특정 지역들에서 아치형이 되고(arched) 그리고 형태가 특히 유선형이 된다. 바람직하게, 확산기 요소는 로터의 2개의 대향하는 길이방향 측부(sides) 상에서 각 로터에 대한 양 측부 상에 정렬되며, 그에 따라 각 로터에 대해서 유입유동 개구부 및 외출유동(outflow) 개구부가 형성되며, 확산기 요소들은 단면이 날개-형이 되도록 구성된다. 확산기 요소들은 제 1 폐쇄 플레이트와 제 2 폐쇄 플레이트 사이에서 연장하며, 제 1 폐쇄 플레이트 및/또는 제 2 폐쇄 플레이트는 외측으로 아치형이 된다. 하나 이상의 로터가 제 1 폐쇄 플레이트와 제 2 폐쇄 플레이트 사이에 회전가능하게 장착된다. 둘 또는 그 보다 많은 모터들이 유동 방향을 따라 제 1 폐쇄 플레이트와 제 2 폐쇄 플레이트 사이에서 서로 나란히 및/또는 서로 상하로 배치될 수도 있을 것이다. 로터는 두 ㄹ이상의 외측 로터 플레이트를 구비하며, 그러한 플레이트들 사이에서 로터 블레이드가 연장된다. 로터 블레이드들을 안정화시키는 하나 이상의 제 3 로터 플레이트가 2개의 외측 로터 플레이트들 사이에 배치될 수 있을 것이다. 로터 플레이트의 형상은 바람직하게 원형이다.
로터는 둘레 측부 상에서 서로 나란히 정렬된 다수의 로터 블레이드를 구비한다. 또한, 로터 블레이드는 서로 상하로 또는 서로 나란히 "더블-층" 또는 "다수층(multistorey)" 디자인으로 조합될 수 있을 것이다. 서로 상하로 및/또는 서로 나란히 정렬된 로터의 로터 블레이드들은 원주 방향을 따라서 서로 정렬되거나 또는 서로로부터 오프셋될 수 있을 것이다.
확산기 요소의 외장 본체의 외측 윤곽 또는 중실형 확산기 요소의 외측 윤곽은 바람의 접근 유동 방향을 따라 유입유동 개구부를 형성하는 엣지들 그리고 유동 배출(away) 방향을 따라 배출유동 개구부를 형성하는 엣지들을 구비한다.
바람의 접근 유동 방향으로부터 시작하여, 확산기 요소(들)의 외장 본체의 상호 마주하는 표면들 사이의 거리는 테이퍼링되고(tapers), 즉 로터의 경로(course)/직경에 연속하여 맞춰지고 그리고 로터가 지난 후에 다시 넓어진다. 확산기 요소들의 외장 본체의 외측을 지향하는(pointing) 표면들은 바람직하게 서로 거울 이미지를 형성하도록 구성된다.
바람직하게, 엣지로부터 로터로 연장하는 확산기 요소의 외장 본체의 표면은 오목-볼록 곡률을 가진다.
로터 블레이드의 볼록한 곡률 및 공기 전도 핀의 볼록한 곡률은 특히 회전 방향을 지향한다.
유동 에너지 설비에 의해서 제공되는 에너지는 발전기를 통해서 전력을 생산하도록 이용될 수 있고 또는 배터리를 충전하도록 직접적으로 이용될 수 있다.
또한, 설비의 회전을 이용하여 온수를 생산할 수도 있을 것이다.
바람직하게, 임의의 희망 방향으로 피봇팅될 수 있도록 유동 에너지 설비가 디자인된다. 그에 따라, 로터의 제 1 축이 수직으로 또는 수평으로 배향된 상태에서 설비를 풍력 발전 설비로서 그리고 액체 매체(댐, 강의 경로) 내의 터빈으로서 이용할 수 있게 된다.
유동 매체에서 사용할 때, 특히 강이나 수로에서 사용할 때, 유동 에너지 설비가 수위에 관계 없이 작동하도록, 심지어는 낮은 수위에서도 설비의 일부분을 통해서 여전히 유동될 수 있도록, 유동 에너지 설비가 수로의 바닥 영역 내에서 축(A1)이 수직인 상태로 고정될 수 있을 것이다.
만약 유동 에너지 설비의 축이 수평으로 장착된다면, 설비가 수위에 따라 상승 또는 하강할 수 있도록 그리고 수위와 관계 없이 작동될 수 있도록, 그러한 설비를 수로 내에서 "부유형" 방식으로 고정할 수도 있을 것이다.
만약 유동 에너지 설비가 풍력 발전 설비로서 이용된다면, 접근 유동 개구부가 항상 바람의 방향을 지향하도록 또는 바람의 방향을 따라서 배향되도록, 바람의 방향에 따라서 확산기를 조정할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
이러한 것은, 예를 들어, 풍력 발전 설비의 베인-형 장치에 의해서 달성될 수 있을 것이다. 이는, 확산기 하우징의 자동 배향을 위한 간단하고 문제가 없는 구현 가능성을 제시한다.
풍력 발전 설비는 제 1 수직 축을 중심으로 회전하고 다수의 로터 블레이드를 구비하는 하나 이상의 로터를 포함하고, 본 발명에 따라서 각 로터 블레이드는 하나 이상의 공기 전도 핀과 연관되고, 상기 공기 전도 핀은 회전 방향을 따라 로터의 상류에 배치된다.
로터의 길이에 따라서, 확산기 요소들은 로터의 일 측부 또는 양 측부(both sides)에서 연장한다. 2개의 확산기 요소들을 이용할 때, 확산기 요소들은 바람의 접근 유동 방향에서 로터의 앞쪽에 유입유동 개구부를 형성하고 로터의 뒤쪽에 배출유동 개구부를 형성한다. 이러한 경우에, 바람의 접근 유동 방향에서, 유입유동 개구부는 로터 직경의 약 50%에 상응하는 폭까지 테이퍼링된다. 로터 뒤쪽에서 배출유동 개구부는 그에 비해서 상대적으로 로터 직경의 약 2배까지 확장된다. 확산기 요소들은 로터가 또한 회전가능하게 장착되는 베이스 플레이트에 체결된다. 폐쇄 플레이트는, 수직 축 방향의 경우에, 제 2 축을 중심으로 피봇될 수 있도록 예를 들어 마스트에 장착된다. 확산기 요소들이 베이스 플레이트에 장착되고 그리고 로터가 베이스 플레이트와 커버 플레이트 사이에 배치됨에 따라, 이들은 수직의 제 2 축을 중심으로 피봇팅 운동을 함께 수행한다. 로터의 그리고 베이스 플레이트의 축들은 서로 정렬(in alignment)되거나 또는 서로 이격되며, 그에 따라 바람 방향의 함수로서 설비가 보다 양호하게 트랙킹(tracking)될 수 있게 한다.
하나 또는 2개의 확산기 요소를 이용할 수 있을 것이다. 바람직하게, 확산기 요소가 로터 블레이드들의 외측 지향 단부들에 걸쳐지는 원형 엔벨로프(envelope)의 경로에 맞춰지도록, 하나의 확산기 요소가 방사상 외측으로 원호형이 될 수 있을 것이다(arched). 이러한 경우에, 확산기 요소의 내측 곡률반경은 로터 블레이드들로부터의 희망 거리에 따라서 선택된다. 확산기 요소의 길이는 2개의 로터 블레이드의 외측 지향 엣지들의 거리와 대략적으로 상응할 것이다. 확산기 요소의 선회(swivelling) 운동은, 전술한 바와 같이, 예를 들어 바람에 의해서 회전될 수 있는 풍력 베인의 함수로서 제어될 수 있을 것이다. 그러나, 로터 축과 분리되어(set apart), 실제 피봇 축에서 바람 방향에 따라서 조정될 수 있도록 확산기 요소를 구성할 수도 있을 것이다. 확산기 요소의 높이는 로터의 높이와 대략적으로 같을 것이다.
또한, 이용 분야에 따라서, 바람 또는 헤드 바람(head wind)으로부터 및/또는 유동 액체 매체로부터 에너지를 생성하기 위한 변환기 및 상응 전력 인출(take-offs)과 관련하여, 본 발명에 따른 유동 에너지 설비를 차량, 항공기 및 선박에서 이용할 수 있을 것이다.
예를 들어, 설비는 차량 또는 대형 운반(goods) 차량의 라디에이터 그릴 영역의 전방부에 통합될 수 있을 것이다. 바람직하게, 이러한 것은 로터의 회전 축이 수평으로 배향된 상태로 실시될 수 있을 것이다. 이어서, 풍력 발전 설비는 예를 들어 차량을 구동하는데 다시 이용되는 배터리를 충전하기 위한 발전기와 조합되어 이용될 수 있을 것이다.
그러나, 유동 에너지 설비는 또한 유압식 및/또는 공압식 및/또는 다른 전기 시스템과 조합하여서 또는 하이브리드 시스템 방식으로 내연기관과 조합하여서 작동될 수도 있을 것이다.
또한, 설비를 우주 여행(space travel)에서 이용할 수 있을 것이다.
로터 블레이드로부터 비교적 짧은 거리에 하나 또는 두개의 확산기 요소를 배치한 결과로서 그리고 바람 방향에 반대로 그리고 내측으로 넓어짐으로써 유동이 확산기 요소에 접선식으로 접근할 수 있게 하는 깔대기-형상의 결과로서, 공기 전도 핀의 이용과 조합하여, 멀어지는 바람의 유동 방향으로 감소된 압력 및 놀랍게도 강한 흡입 효과가 관찰될 수 있었으며, 이는 통과 유동 속도의 상당한 증가를 초래하였고 그에 따라 로터의 회전 속도의 증가를 초래하였다. 이는, 풍력 발전 설비의 출력을 약 30% 만큼 증대시킬 수 있을 것이다.
이하에서는, 첨부 도면과 관련하여 그리고 예시적 실시예들을 참조하여 본원 발명에 대해서 설명한다.
도 1은 접근 유동 방향으로부터 풍력 발전 설비를 도시한 3차원적인 도면이다.
도 2는 로터만을 도시한 3차원적인 도면이다.
도 3은 로터의 측면도이다.
도 4는 도 3의 A-A를 따라 도시한 단면도이다.
도 5는 유압 모터(상부)의 측면도, 유압 모터의 확대도(좌측 하부) 및 확대 정면도(우측 하부)이다.
도 6은 서로 상하로 그리고 서로 오프셋되어 정렬된 로터 핀들을 구비하는 로터의 3차원적인 도면이다.
도 7은 확산기 요소를 구비하는 도 6에 따른 평면도이다.
도 8은 제 1 확산기 요소를 위한 제 1 프레임-형/플레이트-형 요소를 도시한 도면이다.
도 9는 제 1 확산기 요소의 제 1 기본 요소를 도시한 도면이다.
도 10은 제 1 확산기를 도시한 도면이다.
도 11은 제 2 확산기에 대한 제 2 프레임-형/플레이트-형 요소를 도시한 도면이다.
도 12는 제 2 확산기의 제 2 기본 요소를 도시한 도면이다.
도 13은 제 2 확산기를 도시한 도면이다.
도 14는 제 1 확산기 및 제 2 확산기의 커플링을 도시한 도면이다.
도 15는 풍력 베인(wind vane)을 구비한 풍력 발전 설비의 평면도이다.
도 16은 도 15에 따라서 접근 유동 방향으로부터 도시한 3차원적인 도면이다.
도 17은 가정으로 에너지를 공급하기 위한 수직 유동 에너지 설비의 사용 상태를 도시한 도면이다.
도 18은 선상에서 배터리를 충전하기 위해서 또는 전력을 생산하기 위해서 수직 유동 에너지 설비를 이용하는 상태를 도시한 도면이다.
도 19는 가정으로 에너지를 공급하기 위해서 지붕에 2개의 수평 유동 에너지 설비를 설치한 상태를 도시한 도면이다.
도 20은 강이나 수로의 경로에서 전력을 생산하기 위해서 수직 유동 에너지 설비를 이용하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 21은 도 20에 따른 정면도이다.
도 22는 강이나 수로의 경로에서 전력을 생산하기 위해서 "부유형(floating)" 수평 유동 에너지 설비를 이용하는 상태를 도시한 정면도이다.
도 23은 차량에 통합된 유동 에너지 설비를 도시한 도면이다.
도 1은 제 1 수직 축(A1)을 중심으로 회전될 수 있는(도 2 내지 도 4 참조) 롤러-형 로터(1)를 구비한 풍력 발전 설비로서의 이용 상태를 도시한 도면으로서 유동 에너지 설비의 접근 유동 방향으로부터 도시한 3차원적인 도면이다. 로터(1)는 3개의 수직방향으로 연장하는 로터 블레이드(2), 그리고 회전 방향에서 볼 때 각각의 로터 블레이드(2)의 상류에 배치된 공기 전도 핀(3)을 구비한다. 이러한 경우에, 로터(1)는 하류를 폐쇄하는 제 1 로터 플레이트(4) 및 상류를 폐쇄하는 제 2 로터 플레이트(5)에 의해서 그 경계가 정해진다. 이들 외측 로터 플레이트(4, 5)들 사이에서, 로터(1)는 2개의 안정화 로터 플레이트들(도 1 참조)에 의해서 또는 단 하나의 안정화 로터 플레이트(6)(도 2 참조)에 의해서 안정화된다. 로터 블레이드(2) 및 공기 전도 핀(3)은 하나의 피스(piece)로 구성될 있고, 즉 시작부터 끝까지 연속적이고 그리고 안정화 로터 플레이트들을 통과하도록 구성될 수 있고, 또는 다수의 피스로 구성될 수 있을 것이다.
공기 전도 핀(3)은 로터 블레이드(2)로부터 이격되어 셋팅되며, 이는 도 4의 평면도에 명료하게 도시되어 있으며, 그러한 도 4는 제 1 축(A1)으로부터 시작하여, 로터 블레이드(2)의 방사상 외측 전방부가 공기 전도 핀(3)의 방사상 외측 전방부에 대비하여 각도(α)로 오프셋되어 있는 상태를 도시하고 있다. 각도(β)가 로터 블레이드(2)의 방사상 외측 전방부와 공기 전도 핀(3)의 방사상 내측 단부 사이에 형성된다. 공기 전도 핀(3)은 로터 블레이드(2)의 공기 유동이 보다 길게 유지될 수 있게 하며, 그에 따라 설비의 효율이 상당히 높아질 수 있게 한다. 그에 따라, 로터 블레이드(2) 및 공기 전도 요소(3)로부터 형성된 "더블 베인"은 설비의 출력을 상당히 증대시킨다. 이러한 경우에, 로터 블레이드(2) 및 공기 전도 요소(3)의 곡면 방향이 바람직하게 동일한 방향으로 구성된다.
로터(1)는 마스트(mast; M) 상에 피봇이 가능하도록 안착되는 본체(도 1 참조)에 의해서 부분적으로 인케이싱된다(encased). 본체(7)는 상부의 제 1 폐쇄 플레이트(8.1) 및 하부의 제 2 폐쇄 플레이트(8.2)로 구성된다. 제 1 확산기 요소(9) 및 제 2 확산기 요소(10)가 로터(1)의 양 측부에서 폐쇄 플레이트(8.1, 8.2) 사이에서 연장한다. 로터(1)는 그 로터의 직경의 약 50% 이하에 걸쳐서 접근 유동 방향으로 제 1 확산기 요소(9)에 의해서 커버링되며, 그에 따라 유동은 로터의 폭의 약 50% 에 걸쳐서 로터(1)로 접근한다. 2개의 확산기 요소(9, 10) 사이에서 바람(W)의 접근 유동 방향으로 유입유동(inflow) 개구부(E)가 형성되고, 그리고 그 반대쪽에서, 로터(1)를 지나서 배출유동 개구부(A)가 형성된다. 제 1 및 제 2 확산기 요소(9, 10)의 수직 외측 표면(9.a 및 10.a)은 서로에 대해서 거울 이미지를 형성하도록 구성되고 그리고 유입유동 개구부(E)와 배출유동 개구부(A) 사이에서 큰 곡률 원호(arc)로 먼저 볼록하게 곡면이 되고 이어서 보다 작은 곡률의 원호로 오목하게 곡면이 되도록 구성된다.
상부의 폐쇄 플레이트(8.1)로부터 그리고 하부의 폐쇄 플레이트(8.2)로부터 제 1 및 제 2 확산기 요소(9, 10)까지 배플 플레이트(L)가 연장하며, 그러한 배플 플레이트는 약 45°의 빗각(bevel)을 가지며 그러한 배플 플레이트에 의해서 난류가 감소되거나 제거된다.
도 5는 로터(1)를 도시하며, 이때 제 1 로터 플레이트(4a)의 아래쪽에 드라이브(11)가 도시되어 있다는 것을 확인할 수 있을 것이며, 상기 드라이브는 로터를 가속하고 그리고 마스트의 외측 직경부에 고정된다. 이는, 예를 들어, 로터의 시동을 용이하게 하기 위해서 낮은 풍속에서 이용될 수 있을 것이다.
도 6은 로터(1)의 3차원적인 도면으로서, 로터 블레이드(2)들이 서로 상하로 그리고 서로로부터 오프셋되어 정렬된 상태를 도시한 도면이다(공기 전도 핀의 이용이 없음). 제 1 로터 플레이트(4)와 제 3 로터 플레이트(6) 사이에 정렬된 로터 블레이드(2)들은 제 2 로터 플레이트(5)와 제 3 로터 플레이트(6) 사이에 정렬된 로터 베인들로부터 오프셋되어 정렬되며, 그에 따라 각각의 경우에 상부의 로터 블레이드(2)가 2개의 하부의 로터 블레이드(2)들 사이에서 평면상으로 볼 때 실질적으로 중앙에 위치된다(도 7 참조). 도 7은 도 6에 따른 로터(1)를 개략적으로 평면 도시한 도면이며, 이러한 경우에 로터(1)는 제 1 및 제 2 확산기 요소(9, 10)에 의해서 부분적으로 인케이싱된다. 이 경우, 상부의 폐쇄 플레이트는 도시되지 않았다.
도 7에 따른 이러한 도면은 다시 바람(W)의 접근 유동 방향을 따라 배향된 유입유동 개구부(E) 및 배출유동 개구부(A)를 보여주고 있다. 이러한 경우에, 제 1 확산기 요소(9)는 접근 유동 방향에서 로터(1)의 약 50%를 커버링하며, 하부 커버러지 역시 제공될 수 있을 것이다. 또한, 유입유동 개구부 측에서, 제 1 확산기 요소(9) 상에 라운딩 처리된 엣지(9.1)가 그리고 제 2 확산기 요소(10) 상에 라운딩 처리된 엣지(10.1)가 제공된다. 2개의 엣지(9.1, 10.1)가 접근 유동 방향을 따라 로터(1)의 외측 직경을 넘어서 방사상 외측으로 돌출한다. 2개의 엣지(9.1, 10.1)들 사이의 거리(b1)는 로터 직경(D)과 대략적으로(roughly) 상응하거나 또는 로터 직경(D) 보다 다소 크다. 제 1 확산기 요소(9)는 배출유동 방향(A)을 다라 추가적으로 라운딩 처리된 엣지(9.2)를 구비한다. 로터(1)로부터 가까운 거리에서 제 3의 라운딩 처리된 엣지(9.3)가 제 1 확산기 요소(9) 상에 제공되며, 이러한 경우에 상기 제 3의 라운딩 처리된 엣지는 로터(1)의 약 50%를 커버링한다. 또한, 제 2 확산기 요소(10)가 배출유동 개구부를 향하는 방향으로 라운딩 처리된 엣지(10.2)를 구비한다.
제 1 엣지(9.1)와 제 2 엣지(9.2) 사이에서 제 1 확산기 요소(9)의 수직 외측 표면(9a)이 연장하고, 제 2 엣지(9.2)와 제 3 엣지(9.3) 사이에서 확산기 표면(9b)이 그리고 제 1 엣지(9.1)와 제 3 엣지(9.3) 사이에서 확산기 표면(9c)이 연장한다. 확산기 표면(9b)은 엣지(9.2)로부터 먼저 접하는 볼록한 원호로서 연장하고, 이어서 로터(1)의 경로를 따라서, 엣지(9.3)까지 오목한 곡률로 연장된다. 확산기 표면(9c)은 엣지(9.1)로부터 엣지(9.3)까지 먼저 오목 곡률 및 이어서 볼록 곡률을 가진다. 제 2 확산기 요소(10)는 바람 배출구를 향하는 방향으로 엣지(10.2)를 구비한다. 엣지(10.1)와 엣지(10.2) 사이에서, 제 2 확산기 요소(10)가 수직 외측 표면(10a)을 구비하고 그리고 로터(1)를 향하는 방향으로 확산기 표면(10b)을 구비한다. 표면(9a)의 거울 이미지를 형성하도록, 확산기 표면(10a)의 경로가 구성된다. 표면(10b)은 볼록한 곡률로 로터(1)까지 연장되고 상기 볼록한 곡률은 오목한 곡률과 접하며, 상기 오목한 곡률로부터 표면(10b)이 엣지(10.2)까지 볼록한 곡선형 원호로 연장된다. 배출유동 개구부(A)를 향하는 방향을 따라 대략적으로 로터(1)의 중심선으로부터 관찰하였을 때, 표면(9a 및 10b)은 거울-반전 형태(mirror-inverted form)의 실질적으로 동일한 경로를 가진다. 유입유동 개구부(E)를 한정하는 엣지(9.3)와 표면(10b) 사이의 거리(b2)는 약 0.5 x D 이상이다. 배출유동 개구부(A)를 형성하는 엣지(9.2)와 엣지(10.2) 사이의 거리는 바람직하게 약 1D 내지 2D 이다.
로터 블레이드(2)들이 도 1 내지 도 7에 따라 구성되어 단면이 날개-형이 되고 그리고 외측 둘레로부터 방사상 내측으로 원호형으로 또는 곡선형 형태로 연장된다. 로터 블레이드(2)의 볼록한 곡선형의 표면은 회전 방향을 지향하고; 유동은 회전 블레이드(2)의 볼록한 곡선형의 표면으로 접근한다.
로터 블레이드(2)의 내측 길이방향 엣지는 다음 로터 블레이드(2)의 오목한 표면을 향해서 지향된다. 공기 전도 핀(3)이 존재한다면, 그러한 공기 전도 핀(3)은 로터 블레이드와 유사하게 곡선을 이루고 배향될 것이다.
도 8은 제 1 확산기 요소(9)를 위한 제 1의 프레임-형/플레이트-형 요소(9S)를 도시한 도면이다. 제 1 요소(9S)는 상기 제 1 요소를 채결하는데 이용되는 2개의 개구(9D)를 구비한다. 제 1 요소(9S)의 외측 윤곽은, 예를 들어 도 1 또는 도 7에 따른 제 1 확산기 요소의 생성될 둘레 윤곽에 상응한다.
도 9는 제 1 확산기 요소(9)의 제 1 기본 요소(9G)를 도시한다. 다수의 프레임-형/플레이트-형 요소(9S)가 적절한 체결 수단(도시하지 않음)을 이용하여 스트럿(13)에 체결되었으며, 상기 스트럿들은 서로로부터 이격되어 개구(9D)를 통해서 돌출한다. 이러한 기본 요소(9G)는 외장 본체(9H)에 의해서 후속하여 인케이싱되고 그에 따라 제 1 확산기 요소(9)가 형성된다.
제 2 확산기 요소가 유사하게 구성된다. 제 2 프레임-형/플레이트-형 요소(10S)가 도 11에 도시되어 있다. 상기 제 2 프레임-형/플레이트-형 요소는 또한 상기 제 2 요소를 체결하는데 이용되는 2개의 개구(10D)를 구비한다. 제 2 요소(10S)의 외측 윤곽은 예를 들어 도 1 또는 도 7에 따른 제 2 확산기 요소(10)의 생성될 둘레 윤곽에 상응한다.
도 12에 따라서, 개구(10D)를 통해서 돌출하는 스트럿(13)을 이용하여, 제 2 확산기 요소(10)의 제 2 기본 요소(10G)가 다수의 프레임-형/플레이트-형 요소(10S)로부터 제조되었다. 또한, 기본 요소(10G)가 후속하여 외장 본체(10H)로 인케이싱되었으며, 그에 따라 제 2 확산기 요소(10)를 생성하였다.
이제, 도 14에 따라 양 확산기 요소(9, 10)들이 교차 스트럿(14)에 의해서 함께 결합되며, 상기 교차 스트럿은 체결 요소(도시하지 않음)에 의해서 스트럿(13)의 상단부 및 하단부에 결합된다. 이러한 경우에, 내측 교차 스트럿(14)은 제 2 축(A2)과 실질적으로 교차하고, 상기 확산기 요소(9, 10)는 제 2 축을 중심으로 피봇팅될 수 있고 상기 제 2 축은 확산기 요소들의 베어링을 지지할 수 있다. 상응하는 베어링(15)이 샤프트(16) 상의 상부에 안착되며, 이러한 경우에 상기 샤프트는 베이스 플레이트(17)를 통해서 예를 들어 마스트(여기에서는 도시하지 않음)에 체결될 수 있을 것이다. 도 15 및 도 16은 바람 방향에 따라 본체(7)를 간단히 조정할 수 있는 가능성을 보여주고 있다. 이러한 경우에, 배출유동 개구부(A) 측에서 본체(7)를 지나서 방사상으로 돌출하는 풍력 베인(18)이 본체(7) 상에 안착된다.
도 17은 풍력 발전 설비로서의 수직 유동 에너지 설비(S)를 도시하며, 이때 마스트(M) 상에 본체가 정렬되며, 상기 설비는 예를 들어 단독 주택(19) 옆에 정렬되고 그리고 그 주택으로 전기 및 온수를 제공할 수 있을 것이다. 도 18은 또한 선박(20) 상의 수직 풍력 발전 설비(W)를 도시하고 있으며, 그러한 설비를 이용하여 예를 들어 배터리를 재충전할 수 있을 것이다.
도 19에 따라서, 하나 이상의 수평 유동 에너지 설비(들)(S)을 지붕(21)에 배치할 수 있을 것이다. 본체(7)는 예를 들어 본체의 2개의 폐쇄 플레이트(8.1, 8.2)에서 수용될 수 있을 것이고(좌측 풍력 발전 설비), 또는 바람 방향에 따라서 상기 본체가 배향될 수 있도록 상기 본체가 지붕(21)을 향해 지향하는 확산기 요소(이 경우 '10') 상에 회전가능하게 장착될 수 있을 것이다(우측 풍력 발전 설비).
도 20 및 도 21은 수로(23) 내에서 전력을 생산하기 위한 유동 매체(22)에 대한 수직 유동 에너지 설비(S)를 도시한 측면도 및 정면도이다. 유동 에너지 설비(S)는 수로(23)의 바닥에 고정된다. 수위가 낮아졌을 때에도 설비는 여전히 구동된다.
도 22는 전력 생산을 위해서 "부유형의" 수평 유동 에너지 설비(S)를 이용하는 것을 도시한 정면도이다. 유동 에너지 설비(S)는, 부유형 체결의 결과로서, 유동 매체(22)의 높이에 맞춰진다.
강이나 수로에서 유동 에너지 설비(S)를 이용할 때, 물고기의 서식지를 침범하지 않는데, 이는 설비가 물의 유동에 따라서 회전하고 어떠한 전단 효과(shearing effect)도 일으키지 않기 때문이다. 물고기는 설비를 통해서 유영할 수 있을 것이고 또는 설비를 통과할 수 있을 것이다.
도 23은 차량(24)에 통합된 유동 에너지 설비(S)를 도시한다. 수평 로터 축(A1)을 가지는 풍력 터빈으로서 구성된 유동 에너지 설비(S)가 차량의 라디에이터 그릴(24)에 통합된다. 풍력 터빈(W)의 가느다란 형태로 인해서 풍력 터빈이 최적으로 통합될 수 있을 것이다. 예를 들어, 발전기(도시하지 않음)가 로터(1)의 일측에 또는 양측에 연결될 수 있을 것이다.
도 17 내지 도 23에 따른 전술한 모든 실시예들에서, 유동 에너지 설비(S)에 의해서 생성된 에너지가 상응하는 변환기를 이용하여 다른 형태의 에너지로 변환될 수 있을 것이다.
또한, 예시적인 실시예들(도시하지 않음)에 따라서, 유동 에너지 설비가 펌프 구동에 이용될 수 있을 것이다.
유동 에너지 설비가 임의의 희망 방향으로 피봇팅될 수 있고 그리고 수평 또는 수직 배향 로터 축과 함께 작동될 수 있을 것이다. 또한, (상징적으로, 개념적인 구형 본체 내에서) 유동 에너지 설비를 임의의 원하는 위치로 피봇팅시킬 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 해결책이 넓은 범위의 적용 분야에서 이용될 수 있을 것이다.
특히 공기 변환기(deflectors)와 조합하여 확산기 요소들에서의 바람의 속도를 높임으로써, 종래의 유동 에너지 설비들과 비교하여 5배 이상 에너지 수율이 높아질 수 있을 것이다.
종래의 풍력 터빈(특히, 수평형 3-로터 디자인)은 허용하기 어려울 정도의 음향적 및 시각적 효과를 일으킨다. 소음 정도가 종종 35 dB에 달하거나 그 보다 높기도 하며, 이는 특히 야간 시간에 매우 방해가 될 수 있을 것이다. 또한, 특히 밝은 햇빛에서 빛과 그림자의 급속한 교차(alternation)는 소위 "디스코-효과"를 유발할 수 있으며, 이때 빛이 로터 블레이드들의 반사(shiny) 표면으로부터 불균일하게 반사되며, 이는 결국 불쾌함을 초래할 수 있다. 본 명세서에서 제시된 풍력 터빈 디자인에서는 이러한 부정적인 특징들 중 어느 것도 발견되지 않았는데, 이는 본원 명세서에서 제시된 풍력 터빈 디자인들이 바람에 의해서 자연적으로 만들어지는 음향에 비해서 무시할 수 있을 정도의 소음 레벨에서, 즉 실질적으로 제로(zero)인 소음 레벨에서 작동되기 때문이다. 확산기 또는 확산기 요소들의 통합은 빛과 그림자가 교차하는 어지러운 현상을 제거한다. 이는 설비가 주거지에 근접하여 설치될 수 있게 허용한다.
확산기 요소(9, 10)의 큰 외측 표면(9a, 10a)이 광고 매체로서 이용될 수도 있을 것이다.

Claims (52)

  1. 축(A1)을 중심으로 회전하고 다수의 로터 블레이드(2)를 구비하는 하나 이상의 특히 롤러-형 로터(1)를 포함하는 유동 에너지 설비로서,
    - 하나, 다수 또는 모든 로터 블레이드(2)가 회전 방향을 따라 상기 로터 블레이드(2)의 상류 또는 하류에 배치된 하나 이상의 효율-개선 공기 전도 핀(3)과 연관되며(associated with), 및/또는
    - 상기 로터는 하나 이상의 효율-개선 확산기 요소에 의해서 적어도 부분적으로 둘러싸이며,
    상기 유동 에너지 설비는 상기 축(A1)이 임의의 희망 방향으로 배향된 상태에서 액체 및/또는 기체 매체를 이용하여 작동될 수 있는
    유동 에너지 설비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 공기 전도 핀(3)이 회전 방향을 따라 상기 로터 블레이드(2)로부터 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 로터 블레이드(2)의 방사상 외측 전방부(2.1)와 상기 공기 전도 핀(3)의 방사상 외측 전방부(3.1)가 각도(α) 만큼 서로로부터 오프셋되어 배치되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 블레이드로부터 상기 공기 전도 핀(3)까지의 거리가 방사상 내측으로 증대되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 전도 핀(3)의 길이가 상기 로터 블레이드(2)의 길이 보다 짧거나 상기 공기 전도 핀(3)의 길이가 상기 로터 블레이드(2)의 길이와 상응(correspond)하는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 블레이드(2) 및/또는 공기 전도 핀(3)은 단면이 날개-형이 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  7. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터(1)가 상기 축(A1)의 축방향을 따라 연장하는 로터 블레이드(2)를 구비하는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  8. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공기 전도 핀(3)이 상기 축(A1)의 축방향을 따라 연장하는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  9. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확산기 요소가 상기 로터(1)로부터 규정된(defined) 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  10. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확산기 요소 중공형 외장 본체로서 구성되는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  11. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각각의 확산기 요소가 기본 요소로 이루어지고 그리고 상기 기본 요소가 외장 본체에 의해서 인케이싱되는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  12. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기본 요소가 상호연결된 프레임-형/플레이트-형 요소들로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  13. 제 13 항에 있어서,
    상기 프레임-형/플레이트-형 요소들의 둘레 측부에 형성된 외측 윤곽이 각각의 확산기 요소의 생성될 외측 윤곽에 상응하는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  14. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 프레임-형/플레이트-형 요소들이 플라스틱 물질, 섬유-보강형 플라스틱 물질, 유리 섬유-보강형 플라스틱 물질, 금속 물질, 목재 또는 전술한 물질들의 조합으로 제조되는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  15. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임-형/플레이트-형 요소가 스트럿에 의해서 함께 결합되는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  16. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    스트럿이 플라스틱 물질, 섬유-보강형 플라스틱 물질, 유리 섬유-보강형 플라스틱 물질, 금속 물질, 목재 또는 전술한 물질들의 조합으로 제조되는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  17. 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레임-형/플레이트-형 요소 및/또는 스트럿이 외장 본체를 향하는 방향으로 라운딩 처리된 윤곽부들을 구비하는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  18. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    외장 본체가 얇은 멤브레인-형 필름, 직조된 직물, 플라스틱 물질, 금속 물질 또는 이들의 조합으로 제조되고 단일-층 또는 다수-층 구성을 가지는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  19. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기본 요소 내에 존재하는 갭들이 프레임-형 구조물에 의해서 충진되는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  20. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    기본 요소 내에 존재하는 갭들이 포옴, 구조적 포옴, 강성 포옴, 입자형 또는 유모성 물질로 충진되는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  21. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확산기 요소가 중실형 형태인 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  22. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    로터 블레이드들의 외측 지향 단부들 사이에 걸쳐진(spanning) 원형 엔벨로프의 경로에 맞춰지도록, 확산기 요소(들)가 특정 지역들에서 아치형이 되는 것을 특징으로 하는
    풍력 발전 설비.
  23. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터의 서로 대향하는 길이방향 측부들에 배치된 2개의 확산기 요소(4, 5)에 의해서 유입유동 개구부(Es) 및 배출유동 개구부(As)가 형성되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  24. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    확산기 요소(들)는 날개-형 단면이 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  25. 제 1 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    확산기 요소(4, 5)가 제 1 폐쇄 플레이트와 제 2 폐쇄 플레이트(6) 사이에서 연장하는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  26. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 폐쇄 플레이트 및/또는 제 2 폐쇄 플레이트가 외측을 향하는 원호형이 되는(outwardly arched) 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  27. 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 로터가 제 1 폐쇄 플레이트와 제 2 폐쇄 플레이트 사이에서 회전 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  28. 제 1 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 폐쇄 플레이트와 제 2 폐쇄 플레이트 사이에서, 둘 또는 그 보다 많은 로터들이 유동 방향으로 서로 상하로 및/또는 서로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  29. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터가 둘 이상의 외측 로터 플레이트를 구비하며, 상기 외측 로터 플레이트들 사이에서 상기 로터 블레이드가 연장되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  30. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터 블레이드들을 안정화시키는 하나 이상의 제 3 로터 플레이트가 2개의 외측 로터 플레이트들 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  31. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터가 서로 상하로 및/또는 서로 나란히 배치된 로터 블레이드들을 구비하는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  32. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터의 서로 상하로 및/또는 서로 나란히 배치된 로터 블레이드들이 원주 방향으로 서로 정렬되거나 또는 서로로부터 오프셋되어 배치되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  33. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    확산기 요소의 외장 본체의 외측 윤곽 또는 중실형 확산기 요소(4, 5)의 외측 윤곽은 각각 상기 로터(1)의 전과 후(before and after)까지 연장하는 바람(W)의 접근 유동 방향을 따라 유입유동 개구부(Es)를 형성하는 엣지들(4.1, 5.1) 그리고 유동 배출 방향을 따라 배출유동 개구부(As)를 형성하는 엣지들(4.2, 5.2)을 구비하는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  34. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    바람(W)의 접근 유동 방향으로부터 시작하여, 확산기 요소(들)(4, 5)의 외장 본체의 상호 마주하는 표면들 사이의 거리가 테이퍼링되고(tapers), 로터의 경로(course)/직경에 후속하여 맞춰지고 그리고 로터(1)를 지난 후에 넓어지는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  35. 제 1 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    확산기 요소들(4, 5)의 외장 본체의 외측 지향 표면들(4a, 5a)이 서로 거울 이미지를 형성하는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  36. 제 1 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    엣지(4.1)로부터 로터(1)로 연장하는 확산기 요소(4)의 외장 본체의 표면(4c)이 오목-볼록 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  37. 제 1 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    로터 블레이드(2)의 볼록한 곡률이 회전 방향을 지향하는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  38. 제 1 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    공기 전도 핀(3)의 볼록한 곡률이 회전 방향을 지향하는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  39. 제 1 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제공되는 에너지가 발전기를 통해서 전력을 생산하는데 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  40. 제 1 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설비가 배터리 충전에 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  41. 제 1 항 내지 제 41 항 중 어느 한 항에 있어서,
    회전을 이용하여 온수를 생산할 수 있는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  42. 제 1 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설비가 임의의 희망 방향으로 피봇팅될 수 있는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  43. 제 1 항 내지 제 43 항 중 어느 한 항에 있어서,
    로터의 제 1 축(A1)이 수직으로 또는 수평으로 배향된 상태에서 상기 설비가 풍력 발전 설비로서 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  44. 제 1 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설비가 바람 방향에 따른 자동 배향을 위한 풍력 베인을 구비하는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  45. 제 1 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    풍력 베인이 상부 폐쇄 플레이트 상에 안착되고 그리고 배출유동 개구부의 방향을 따라서 풍력 발전 설비를 지나서 방사상으로 돌출하는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  46. 제 1 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상부 폐쇄 플레이트(8.1)로부터 그리고 하부 폐쇄 플레이트(8.2)로부터 제 1 및 제 2 확산기 요소(9, 10)까지 배플 플레이트(L)가 연장하며, 상기 배플 플레이트는 약 45°의 빗각(bevel)을 가지며, 상기 배플 플레이트에 의해서 난류가 감소되거나 제거되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  47. 제 1 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로터의 제 1 축(A1)이 수직으로 또는 수평으로 배향된 상태에서 상기 설비가 액체 매체(댐, 강) 내의 터빈으로서 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  48. 제 1 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체 유동 매체에서 사용될 때, 특히 강에서 사용될 때, 상기 설비가 수위에 관계 없이 작동하도록, 상기 설비는 축(A1)이 수평 배향된 상태의 부유형 방식으로 체결되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  49. 제 1 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    액체 유동 매체에서 사용될 때, 특히 강에서 사용될 때, 상기 설비가 수위에 관계 없이 작동하도록, 상기 설비는 축(A1)이 수직인 상태로 수로의 바닥 영역에 체결되는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  50. 제 1 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 있어서,
    이용 분야에 따라서, 바람 또는 헤드 바람(head wind)으로부터 및/또는 유동 액체 매체로부터 에너지를 생성하기 위한 변환기 및 상응 전력 인출(take-offs)과 조합하여, 상기 설비를 차량, 항공기 및 선박에서 이용할 수 있는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 설비가 유압식 및/또는 공압식 및/또는 전기 시스템과 결합되어 하이브리드 시스템 방식으로 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
  52. 제 1 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설비가 우주 여행에 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는
    유동 에너지 설비.
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