KR20100100876A - 동력발생장치 - Google Patents

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KR20100100876A
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존 우쉬 마이클
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엘리멘털 에너지 테크널러지스 리미티드
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Abstract

동력을 생성하기 위해 유동하는 유체(12)로부터 운동 에너지를 이용하기 위한 동력발생장치 조립체(10a). 본 동력발생장치 조립체(10a)는 블레이드 조립체(14) 및 발생장치(30)를 포함한다. 블레이드 조립체(14)는 접근해 오는 유체(12)에 대면하는 헤드 단부(16), 상기 유체(12)의 유동방향에 대면하기 위해 상기 헤드 단부(16)로부터 이격된 테일 단부(18), 및 상기 헤드 단부(16) 및 테일 단부(18)의 사이에 연장하는 회전축선(20)을 포함한다. 블레이드 조립체(14)는 상기 회전축선(20)을 중심으로 대체로 나선상으로 배치되는 블레이드 배열(22) 및 상기 블레이드 배열(22)에 연결되는 적어도 하나의 장착부재(24)를 포함한다. 각 장착부재(24)에 의해 상기 블레이드 조립체(22)는 그 회전축선(20)을 중심으로 회전이 가능하게 장착될 수 있고, 이것에 의해 작동시 상기 동력발생장치 조립체(10a)를 통과하는 유체(12)는 상기 블레이드 배열(22)과 상호작용하고, 그 결과 상기 블레이드 조립체(24)는 그 회전축선(20)을 중심으로 회전할 수 있다. 상기 발생장치(30)은 상기 블레이드 조립체(22)의 회전에 반응하여 동력을 생성하기 위해 상기 블레이드 조립체(22)에 구동 가능하게 연결된다.

Description

동력발생장치{A POWER GENERATOR}
본 발명은 동력발생장치, 특히 전력을 발생하기 위해 유동하는 유체의 운동 에너지를 이용하기 위한 발전장치 조립체에 관한 것이다. 본 동력발생장치는 또 수력과 같은 다른 형태의 동력을 생산하는데도 적합하다.
본 발명은 또 이와 같은 발전장치를 포함하는 발전장치 설비에 관한 것이다. 본 발명은 특히 수력발전에 사용되는 것이 유리하지만 이것에 한정되지는 않는다.
본 발명은 또 추진장치 또는 펌프장치로서의 사용에 적합하다.
물과 바람 같은 유동하는 유체의 운동 에너지는 발전을 위한 바이오 연료 및 화석 연료와 같은 에너지원의 공지되어 있는 하나의 대안이다. 발전에 사용될 때 대기 중에 유해 연소기체를 방출하는 바이오 연료 및 화석 연료와 달리, 유동하는 유체를 이용한 발전은 대기에 주는 악영향이 전혀 또는 거의 없다. 풍력을 이용하기 위한 공지의 설비는 가동비용이 일반적으로 낮지만, 이들 설비는 설비비가 고가이고, 발전용량이 비교적 낮다. 수력(예를 들면, 조력)을 이용하는 공지의 설비는 반면에 비교적 높은 발전용량을 가진다. 그러나, 이들 유형의 설비는 지나치게 고가이고, 빈번한 유지보수가 필요하고, 침니(silting) 및 부식에 관련된 문제들로 인해 신뢰할 수 없다.
발명의 목적
본 발명의 목적은 상기 단점들 중의 하나 이상을 실질적으로 극복하거나 적어도 개선하거나, 또는 적어도 유용한 대안을 제공하는 것이다.
발명의 요약
따라서, 제1의 관점에서 본 발명은 발전을 위해 유동하는 유체의 운동에너지를 이용하기 위한 발전장치 조립체를 제공하는 것으로서, 이 발전장치 조립체는:
블레이드 조립체로서, 유체의 접근해 오는 흐름에 대면하는 헤드 단부, 유체의 유동방향에 면하고 상기 헤드 단부로부터 이격되어 있는 테일 단부, 및 상기 헤드 단부 및 테일 단부의 사이에 연장하는 회전축선을 구비하고, 상기 회전축선을 중심으로 대체로 나선상으로 배열되는 블레이드 배열 및 상기 블레이드 배열에 연결되는 적어도 하나의 장착부재를 포함하고, 각 장착부재는 상기 블레이드 조립체의 그 회전축선을 중심으로 한 회전을 위해 장착될 수 있도록 구성되고, 이것에 의해 작동시 상기 동력발생장치 조립체를 통과하는 유체가 상기 블레이드 배열과 상호작용하여 상기 블레이드 조립체를 그 회전축선을 중심으로 회전시키도록 하는, 상기 블레이드 조립체; 및
상기 블레이드 조립체의 회전에 반응하여 동력을 발생하기 위한 블레이드 조립체에 구동상태로 연결된 동력발생장치를 포함한다.
일 실시형태에서, 상기 동력발생장치는 발전장치이고, 상기 블레이드 조립체에 구동 가능하게 연결되는 발전장치를 포함한다.
다른 실시형태에서, 상기 동력발생장치는 수력발생장치이고, 상기 블레이드 조립체에 구동상태로 연결되는 수력발생장치를 포함한다. 바람직하게, 상기 수력발생장치는 발전장치에 연결된다.
또 다른 실시형태에서, 상기 동력발생장치는 블레이드 조립체의 기계력을 유용한 작업을 행하기 위한 다른 형태의 에너지로 변환시킨다.
제2의 관점에서 본 발명은 유체를 분출하도록 구성된 추진장치 또는 펌프장치를 제공한다. 이 추진장치는:
블레이드 조립체로서, 유체 유입구용의 헤드 단부, 유체 유출구의 방향에 면하고 상기 헤드 단부로부터 이격되어 있는 테일 단부, 및 상기 헤드 단부 및 테일 단부의 사이에 연장하는 회전축선을 구비하고, 상기 회전축선을 중심으로 대체로 나선상으로 배열되는 블레이드 배열 및 상기 블레이드 배열에 연결되는 적어도 하나의 장착부재를 포함하고, 각 장착부재는 상기 블레이드 조립체의 그 회전축선을 중심으로 한 회전을 위해 장착될 수 있도록 구성되고, 이것에 의해 작동시 상기 추진장치를 통해 흡인되는 유체가 상기 회전축선을 중심으로 상기 블레이드 조립체의 회전 중에 상기 블레이드 배열과 상호작용하는, 상기 블레이드 조립체; 및
상기 테일 단부 부분으로부터 유체의 유동을 유발시키도록 상기 블레이드 조립체를 회전시키기 위해 상기 블레이드 조립체에 구동상태로 연결된 모터를 포함한다.
상기 블레이드 조립체는 바람직하게 상기 블레이드 조립체의 헤드 단부와 테일 단부의 사이에 연장하는 긴 샤프트를 포함하고, 이 샤프트는 상기 블레이드 조립체의 회전축선을 형성하는 종축선을 구비하고, 상기 블레이드 배열은 상기 샤프트 상에서 방사상으로 연장되어 있다. 상기 동력발생장치는 바람직하게 상기 샤프트에 구동 가능하게 연결되어 있다. 상기 블레이드 배열은 상기 샤프트의 양단부에 못미치는 위치까지 연장하고, 각 장착부재는 샤프트의 단부 부분에 의해 제공되고, 이것에 의해 작동시 상기 샤프트 및 상기 블레이드 조립체가 회전가능하게 장착 또는 지지된다. 바람직하게, 각 장착부재는 상기 샤프트 상에 장착됨과 동시에 지지 구조물에 연결되도록 구성된 베어링 부재를 포함하고, 이것에 의해 상기 블레이드 조립체는 상기 지지 구조물에 대해 회전이 가능하다.
일 실시형태에서, 블레이드 배열은 바람직하게 상기 샤프트를 따라 대체로 나선상으로 종방향을 따라 이격 배치되는 다수의 비임을 포함한다. 이 실시형태에서, 각 비임은 바람직하게 상기 비임은 상기 샤프트의 회전축선을 중심으로 조절이 가능하게 회전할 수 있도록 상기 샤프트 상에 장착되고, 이것에 의해 상기 블레이드 조립체의 피치의 조절이 가능하다. 본 실시형태에서, 상기 블레이드 배열은 각 쌍의 인접하는 비임의 길이를 따라 연장함과 동시에 그 비임에 연결되는 웨브 또는 피복물을 포함하고, 이것에 의해 상기 블레이드 배열은 각 비임의 피치에 무관하게 그 표면의 전역에서 연속되어 있다.
다른 실시형태에서, 필요시, 상기 블레이드 배열은 바람직하게 하나 이상의 연속되는 나선상 블레이드를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 블레이드 배열은 측면도로 보았을 때 상기 블레이드 배열의 헤드 단부로부터 그 테일 단부를 향해 테이퍼를 이루고 있다.
상기 동력발생장치는 바람직하게 상기 블레이드 조립체의 헤드 단부와 테일 단부의 사이에 연장하는 길이가 길고 단부가 개방된 쉬라우드를 포함하고, 이 쉬라우드는 블레이드 조립체에 연결됨과 동시에 그 외주를 둘러싸고 있고, 이것에 의해 작동시 상기 쉬라우드와 블레이드 조립체는 함께 회전한다. 따라서 상기 쉬라우드는 또 헤드 단부 및 테일 단부를 구비한다. 바람직하게, 상기 쉬라우드는 상기 블레이드 배열의 각 블레이드의 선단에 연결되고, 상기 쉬라우드와 각 블레이드 사이의 연결은 실질적으로 유체 불침투성 연결이다. 마찬가지로, 상기 블레이드 배열이 다수의 비임 및 상기 웨브 또는 피복물을 포함하는 실시형태에서, 각 웨브 또는 피복물의 선단은 또 상기 쉬라우드에 연결된다. 바람직하게, 상기 웨브 또는 피복물과 쉬라우드 사이의 연결은 실질적으로 유체 불침투성 연결이다. 작동시, 상기 동력발생장치를 회전시키도록 상기 블레이드 배열과 상호작용하는 유동하는 유체는 상기 쉬라우드의 헤드 단부로부터 쉬라우드 내에 유입되고, 상기 쉬라우드의 테일 단부를 경유하여 쉬라우드로부터 유출된다.
바람직하게, 상기 쉬라우드는 박벽(thin wall) 구조를 가지고, 또 그 헤드 단부로부터 그 테일 단부까지의 길이의 적어도 일부를 따라 직경이 감소하는 형상을 가지고, 상기 직경의 감소는 상기 블레이드 조립체의 테이퍼 형상에 대응한다.
상기 쉬라우드는 바람직하게 유동하는 유체가 상기 쉬라우드 내로 유입하는 경로인 헤드 단부 부분, 상기 유동하는 유체가 쉬라우드로부터 배출되는 경로인 테일 단부 부분, 및 상기 헤드 단부 부분과 테일 단부 부분의 사이에 연장하는 긴 중간 부분을 구비하고, 상기 중간 부분은 상기 헤드 단부 부분으로부터 상기 테일 단부 부분을 향해 그 직경이 감소하는 복수 부분의 구조 또는 단일의 주조성형 구조이다. 유리하게, 상기 쉬라우드의 헤드 단부 부분은 상기 중간 부분을 향해 직경이 감소하고, 상기 테일 단부 부분은 상기 중간 부분으로부터 멀어지는 방향으로 직경이 증대하고, 이것에 의해 상기 쉬라우드는 대체로 직경이 축소되다가 확대되는 벤츄리(converging-diverging venturi)의 형태이고, 중간 부분에 의해 형성되는 길이가 긴 점차 소직경이 되는 목 부분을 가진다.
바람직하게, 상기 쉬라우드는 원형단면을 가지고, 상기 쉬라우드의 헤드 단부 부분은 종모양으로 입구가 확개된다. 더욱 바람직하게, 상기 쉬라우드의 헤드 단부 부분 및 테일 단부 부분은 종모양으로 입구가 확개된다.
각 장착부재는 상기 샤프트의 단부 부분에 연결되는 베어링 부재를 포함하고, 상기 베어링 부재는 작동시 고정된 지지 구조물 상에 장착되고, 이것에 의해 상기 동력발생장치 조립체는 상기 지지 구조물에 대해 회전된다.
상기 발전장치는 바람직하게 상기 블레이드 조립체의 샤프트의 단부 부분 상에 장착됨과 동시에 상기 지지 구조물에 고정된 발전기 또는 교류발전기의 형태이다.
제3의 관점에서 본 발명은 동력을 생성하기 위해 유동하는 유체의 운동 에너지를 이용하기 위한 동력발생장치를 제공하는 것으로, 이 동력발생장치는:
블레이드 조립체로서, 유체의 접근해 오는 흐름에 대면하는 헤드 단부, 유체의 유동방향에 면하고 상기 헤드 단부로부터 이격되어 있는 테일 단부, 및 상기 헤드 단부 및 테일 단부의 사이에 연장하는 회전축선을 구비하고, 상기 블레이드 조립체의 헤드 단부와 테일 단부의 사이의 회전축선의 길이를 따라 이격배치되는 복수의 비임을 포함하는 블레이드 배열, 및 상기 블레이드 배열에 연결되는 적어도 하나의 장착부재를 포함하고, 각 장착부재는 상기 블레이드 조립체의 그 회전축선을 중심으로 한 회전을 위해 장착될 수 있도록 구성되고, 이것에 의해 작동시 상기 동력발생장치 조립체를 통과하는 유체가 상기 블레이드 배열과 상호작용하여 상기 블레이드 조립체를 그 회전축선을 중심으로 회전시키도록 하는, 상기 블레이드 조립체; 및
상기 블레이드 조립체의 회전에 반응하여 동력을 발생하기 위해 블레이드 조립체에 구동상태로 연결된 발생장치를 포함한다.
일 실시형태에서, 상기 동력발생장치는 발전장치이고, 상기 블레이드 조립체에 구동상태로 연결되는 발전장치를 포함한다.
다른 실시형태에서, 상기 동력발생장치는 수력발생장치이고, 상기 블레이드 조립체에 구동상태로 연결되는 수력발생장치를 포함한다. 바람직하게, 상기 수력발생장치는 발전장치에 연결된다.
제4의 관점에서 본 발명은 유체를 분출하도록 구성된 추진장치 또는 펌프장치를 제공한다. 이 추진장치는:
블레이드 조립체로서, 유체 유입구용의 헤드 단부, 유체 유출구의 방향에 면하고 상기 헤드 단부로부터 이격되어 있는 테일 단부, 및 상기 헤드 단부 및 테일 단부의 사이에 연장하는 회전축선을 구비하고,
상기 블레이드 조립체의 헤드 단부와 테일 단부의 사이의 회전축선의 길이를 따라 이격배치되는 복수의 비임을 포함하는 블레이드 배열, 및 상기 블레이드 배열에 연결되는 적어도 하나의 장착부재를 포함하고, 각 장착부재는 상기 블레이드 조립체의 그 회전축선을 중심으로 한 회전을 위해 장착될 수 있도록 구성되고, 이것에 의해 작동시 상기 블레이드 조립체가 그 회전축선을 중심으로 회전하는 중에 상기 추진장치를 통해 흡인되는 유체가 상기 블레이드 배열과 상호작용하는, 상기 블레이드 조립체; 및
상기 테일 단부 부분으로부터 유체의 유동을 유발시키도록 상기 블레이드 조립체를 회전시키기 위해 상기 블레이드 조립체에 구동상태로 연결된 모터를 포함한다.
상기 블레이드 조립체의 비임이 바람직하게 상기 회전축선을 중심으로 대체로 나선상으로 배열된다.
바람직하게, 본 발명의 이 관점에 따른 동력발생장치의 특징 또는 부품들은 이와 같은 동력발생장치의 블레이드 배열이 다수의 비임을 포함하는 상기 본 발명의 관점에 따른 동력발생장치의 것과 유사하다.
제5의 관점에서 본 발명은 발전장치 설비를 제공하는 것이다. 이 발전장치 설비는:
전술한 발전장치 조립체; 및
지지 구조물로서, 상기 블레이드 배열의 회전축선을 중심으로 한 상기 발전장치 조립체의 회전을 위해 상기 지지 구조물 상에 각 장착부재를 이용하여 상기 발전장치 조립체를 장착하는, 상기 지지 구조물을 포함한다.
조력 에너지 또는 해류 동력발생의 경우, 상기 동력발생장치는 해양 내에 침수되고, 하천류 동력발생의 경우, 상기 동력발생장치는 하천 또는 유동하는 수류 내에 장착된다. 상기 동력발생장치에 적용되는 유동하는 유체가 바람인 경우, 상기 동력발생장치는 바람이 불 때 상기 동력발생장치가 기류에 노출되는 개방된 영역에 위치된다.
일 실시형태에서, 상기 지지 구조물은 가요성 부재(예, (중량의) 체인 또는 케이블)의 망(network)을 포함한다. 상기 가요성 부재의 망은 바람직하게 상기 동력발생장치가 접근해오는 유동하는 유체에 대면하도록 정렬되도록 그리고 이것에 의해 상기 동력발생장치가 유체의 유동방향에 따라 정렬되도록 배열되고, 이 실시형태에서, 상기 가요성 부재의 망은 이 망 상에 상기 발전장치 조립체가 일반적인 윈드삭의 형태로 장착되도록 배열되어 있다. 다른 실시형태에서, 상기 지지 구조물은 강성부재의 망을 포함하는 강성 구조물이다.
추가의 변형예에서, 상기 동력발생장치 조립체는 쉬라우드의 전방에 스테이터를 포함하고, 가장 바람직하게는 쉬라우드의 헤드 단부 부분의 인접부에 스테이터를 포함한다. 상기 스테이터는 피치 조절이 가능한 하나 이상의 블레이드를 포함한다.
다른 추가의 변형례에서, 상기 동력발생장치는 상기 쉬라우드의 후방에 슬롯을 구비한 배출장치 배열을 포함하고, 가장 바람직하게는 상기 쉬라우드의 테일 단부 부분의 인접부에 슬롯을 구비한 배출장치의 배열을 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 쉬라우드에 연결됨과 동시에 그 쉬라우드와 함께 회전하고, 다른 실시형태에서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 상기 지지 구조물에 연결되고, 또 상기 쉬라우드와 함께 회전하지 않는다. 일 실시형태에서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 다수의 이격배치된 관상 부분을 포함하고, 가장 바람직하게는 상기 쉬라우드로부터 멀어지는 방향으로 그 직경이 증대한다. 다른 실시형태에서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 나선상 슬롯을 구비하는 단일 구조체이고, 바람직하게는 상기 쉬라우드로부터 멀어지는 방향으로 그 직경이 증대한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 예시로서만 설명한다.
도 1은 발전장치의 제1의 실시예의 개략 횡단면도;
도 2는 발전장치의 제2의 실시예의 개략 횡단면도;
도 3은 발전장치의 제3의 실시예의 개략 횡단면도;
도 4는 발전장치의 제4의 실시예의 개략 횡단면도;
도 5는 발전장치의 제5의 실시예의 개략 횡단면도;
도 6은 도 1 및 도 3의 발전장치의 블레이드 조립체의 사시도;
도 7은 발전장치의 제6의 실시예의 사시도;
도 8은 발전장치의 제7의 실시예의 개략 횡단면도이다.
바람직한 실시예의 상세한 설명
도 1은 제1의 실시예의 발전장치 조립체(10a)의 개략도로서, 이 조립체는 발전을 위해 조류, 해류, 하천류 또는 바람과 같은 유동하는 유체(12)의 운동 에너지에 의해 구동된다. 이 발전장치 조립체(10a)는 블레이드 조립체(14)를 포함하고, 이 블레이드 조립체는 유체(12)의 접근해 오는 흐름(oncoming flow)에 대면하는 헤드 단부(head end; 16) 및 유체(12)의 유동방향에 면하고 상기 헤드 단부(16)로부터 이격되어 있는 테일 단부(tail end; 16)를 구비한다.
블레이드 조립체(14)는 상기 헤드 단부(16)과 테일 단부(18) 사이에 연장하는 회전축선(20)을 구비한다. 블레이드 조립체(14)는 또 회전축선(20)을 중심으로 일반적으로 나선상으로 배치되는 일련의 독립된 비임(22)의 형태의 블레이드 배열을 구비한다. 블레이드 조립체(14)는 또 헤드 단부 베어링(26) 및 테일 단부 베어링(28)에 의해 지지되는 샤프트(24)의 형태의 장착부재를 포함한다. 샤프트(24)는 시일(32)을 경유하여 발전장치(30)에 연결되어 있다. 발전장치(30)은 하우징(34) 내에 수용되어 있다. 하우징(34)과 베어링(28)에는 각각 스테이 케이블(stay cables; 36, 38)이 부착되어 있고, 이들 케이블은 조립체(10a)를 고정시키고, 유체(12) 내에서 조립체(10a)의 이동을 억제시킨다.
비임(22)는 상호에 대해 축선(20)을 중심으로 회전이 가능하도록 충분한 간극을 두고 샤프트(24)에 연결되어 있다. 비임(22)는 플랜지(도시 생략)을 통해 샤프트(24)의 헤드 단부(16) 및 테일 단부(18)에 고정되고, 샤프트(24)는 나사산을 구비하고, 너트(도시 생략)가 체결되어 샤프트(24)를 따라 힘을 가하고 비임(22)을 정위치에 고정시킨다. 필요에 따라, 피복물 또는 웨브(web; 40)를 비임(22)의 외주에 감을 수 있고, 피복물(40)은 비임(22)의 피치 변화에 따라 팽창 및 수축이 가능하다
각 비임(22)의 길이는 대체로 절두원추형 경계(frusto-conical boundary; 42) 내에서 헤드 단부(16)로부터 테일 단부(18)까지 샤프트(24)을 외주에 권취됨에 따라 감소된다.
사용시, 블레이드 조립체(14)는 유체(12) 내에 장착되고, 유체는 그 에너지를 피복물(40) 및 비임(22)에 부여한다. 유체(12)가 비임(22)에 외력을 가하면 비임(22)은 샤프트(24)에 회전력 또는 토크를 부여한다. 샤프트(24)의 회전은 발전장치(30)에 전달되어 전기를 생산한다. 필요하면, 상기 발전장치는 수력 전력을 생산하는 수력발전장치로 대체될 수 있다. 수력 전력은 해저 수력발전 케이블을 경유하여 해안의 발전장치를 구동하기 위해 사용될 수 있다.
또 다른 형태에서, 상기 발전장치(10a)는 블레이드 조립체(14)의 기계력을 유용한 작업을 행하기 위한 다른 형태의 에너지로 변환시키도록 구성될 수 있다.
비임(22)은 또 하우징의 경계(42)로부터 유체의 이탈을 최소화하기 위해 유체(12)를 반경방향 내측의 샤프트(24)를 향해 안내하도록 구성될 수 있다. 이것을 행하기 위해, 비임(22)은 축선(20) 방향에서 보았을 때 왜곡되고 또 양단부에서 상당히 (회전방향의) 내방향으로 만곡되고, 그 결과 '컵(cups)'처럼 작용하여 유체를 축(20)을 향해 안내한다. 유체(12)가 블레이드 조립체(8)를 통해 연속하여 유동함에 따라 유체의 횡단면적 및 압력은 감소한다.압력이 감소함에 따라 유체의 유속은 증가하여 최대량의 에너지가 유체(12)로부터 비임(22)으로 전달된다. 그 결과, 발전장치 조립체(10a)는 통상 제로 헤드 자유 유체보다 중간 헤드 유체에 관련되는 반동 터어빈(reaction turbine)과 같이 작용한다. 유체(12)의 유속이 변화됨에 따라 비임(22)의 회전방향의 정렬(즉, 피치)이 변화됨으로써 발전장치 조립체(10)는 최대 효율 또는 최대 출력으로 작동할 수 있다. 이것에 의해 터어빈 효율 및 출력이 유속의 범위에 대해 대폭 증대될 수 있다. 발전장치(30)는 또 회전속도를 변화시키고 또 그 효율을 증대시키기 위한 기어박스를 구비할 수 있다.
선택적으로, (테일 단부) 스테이(38) 및 베어링(28)은 제거될 수 있고, 이것에 의해 블레이드 조립체(14)는 마치 윈드삭(windsock)과 유사하게 유체(12) 내에서 최적의 정렬 상태가 될 수 있다. 이 구조에서, 베어링(26)은 샤프트(24)와 발전장치(30)를 접속하는 유니버설 조인트로 대체될 수 있다.이것에 의해 블레이드 조립체(14)는 연(kite)과 유사하게 작용하여, 또 발전장치(30)에 반경방향의 강력한 외력을 전달함이 없이 자체를 최적으로 정렬시킬 수 있다.
도 2는 제2의 실시예의 발전장치 조립체(10b)를 도시한 것이다. 이 조립체(10b)는 도 1의 조립체와 유사하고, 도 2에서 동일한 특징을 표시하기 위해 제1의 실시예에서 사용된 참조번호가 사용되었다.
그러나, 제2의 실시예에서 블레이드 조립체(14)는 복수(본 실시예의 경우, 한 쌍)의 등각으로 이격된 나선상 블레이드(44)의 형태이다. 다른 수(예를 들면, 3, 4, 또는 5개 등)의 등각으로 이격된 나선상 블레이드도 사용될 수 있다. 더욱, (헤드 단부) 스테이 케이블(36)은 수직방향의 부이 케이블(buoy cable; 72)에 연결되어 있고, 이 부이 케이블은 해저(76)에 고정된 앵커(74)와 해수면(80) 부근의 부이(78) 사이에 연장되어 있다. 필요하면, (테일 단부) 스테이 케이블(38) 및 베어링(28)은 제거될 수 있고, 이것에 의해 조립체(10b)는 전술한 바와 같이 윈드삭과 같은 작용으로 자체의 최적의 정렬상태를 확보할 수 있다.
본 실시예에서, 발전장치(30)로부터의 전기는 해저 전선(82)을 경유하여 육상으로 송전될 수 있다. 해저 전선(82)은 부이 케이블(72)의 하측부분을 따라 앵커(74)로 진행한 다음 해저(76)를 따라 해안까지 연장된다.
선택적으로, 발전장치(30)는 모터로 대체될 수 있다. 이 모터는 샤프트(24)에 토크를 가하고, 샤프트는 나선상 블레이드(44)의 회전운동을 발생시키고 또 테일 단부 부분(16)으로부터 유체 내에 추력을 제공함으로써 선박을 추진하거나 유체를 펌핑할 수 있다.
선택적으로, 스테이 케이블(36, 38)은 해양에 설치된 적절한 지지 구조물에 연결되거나, 또는 선교(bridge)나 해양의 입구에 걸쳐있는 일련의 케이블 또는 일련의 지지 구조물에 연결될 수 있다. 추가의 변경례에서, 플라이휠(도시생략)이 샤프트(24)에 장착되어 회전 에너지를 저장하고 또 유체(12)의 난류에 기인되는 회전력의 변동을 감소시킬 수 있다. 이 구조에서, 발전장치 조립체(10b)는 자동 작동(self starting)이 안될 수 있다. 이 경우, 발전장치(30)를 모터로서 사용하여 블레이드 조립체(14)의 회전을 개시하기 위해 샤프트(24)에 토크를 가하는 데 이용할 수 있다.
도 3은 제3의 실시예의 발전장치 조립체(10c)를 도시한다. 이 조립체(10c)는 도 1 및 도 2의 발전장치 조립체와 유사하고, 도 1 및 도 2에서 동일한 특징을 표시하기 위해 사용된 참조번호가 사용되었다.
제3의 실시예에서, 발전장치 조립체(10c)는 유체력/수력을 회전력으로 변환하고 이어서 이것을 전기로 변환하기 위한 터어빈으로서 구성되어 있다. 상세히 설명하면, 블레이드 조립체(14)는 대체로 절두원추형 쉬라우드(frusto-conical shroud; 50) 내에 수용된다. 비임(22)의 말단부에는 각각 로울러(52)가 구비되어 있다. 이 로울러(52)에 의해 비임(22)의 각각의 상호에 대한 축방향 회전이 쉬라우드(5) 내에서 발생할 수 있고, 구조적인 일체성을 유지할 수 있고, 비임(22)의 외부와 쉬라우드(50)의 내부 사이에 적절한 유체 시일을 유지할 수 있다.
상기 쉬라우드(50)는 다수의 부분으로 구성되거나 일체로 주조된 구조로 구성된다. 이 쉬라우드(50)는 쉬라우드(50) 내부로 유체가 유입하는 헤드 단부 부분(50a), 쉬라우드(50)의 외부로 유체가 유출하는 테일 단부 부분(50b), 및 상기 헤드 단부 부분(50a)과 테일 단부 부분(50b)의 사이에 연장하는 기다란 중간 부분(50c)을 구비한다. 중간 부분(50c)은 또 헤드 단부 부분(50a)으로부터 테일 단부 부분(50b)을 향해 그 직경이 감소한다. 쉬라우드(50)의 헤드 단부 부분(50a)은 또 중간 부분(50c)을 향해 직경이 감소하고, 테일 단부 부분(50b)은 중간 부분(50c)으로부터 멀어짐에 따라 직경이 증대함으로써 쉬라우드(50)은 대략 직경이 감소되다가 증대되는 벤츄리(converging-diverging venturi)의 형태를 취하고, 이 벤츄리는 상기 중간 부분(50c)에 의해 형성되는 길이가 긴 점차 소직경이 되는 목 부분을 가진다. 쉬라우드(50)는 그 길이방향의 모든 지점에서 원형의 단면을 가진다. 쉬라우드의 헤드 단부 부분(50a)은 벤츄리의 형상을 취하고 있으므로 블레이드 조립체(14)의 후면에 저압 영역을 발생시키고, 그 결과 쉬라우드(50)를 관통한 후 외부로 배출되는 유체는 더욱 자유롭게 유동할 수 있는 이점이 있다. 더욱, 쉬라우드(50)가 블레이드(22)에 접착되어 있으므로 쉬라우드(50)는 블레이드(22)와 함께 회전하고, 쉬라우드(50)의 회전운동은 쉬라우드(50)의 전방에 와류(swirl; vortex)를 유발한다. 이 와류는 (자연에서 발견되는 것과 같은) 와류의 모형으로서, 다른 경우에는 블레이드 조립체를 통과하는 추가의 유체를 블레이드 조립체(14) 내에 흡입하므로 유리한 것이다. 쉬라우드(50)은 또 강도를 향상시키기 위해 일체로 주조된 구조를 취할 수 있다.
본 실시예의 샤프트(24)의 외주에는 길이가 긴 나선 스프링(54)이 장착되어 있다. 이 스프링은 각 비임(22)의 피치 위치를 유지시키는 작용 및 전체 블레이드 조립체(14)를 일정한 나선(나사) 형상으로 유지시키는 작용을 한다. 스프링(54)의 테일 단부는 스프링 고정 클램프(locking clamp; 56)에 의해 샤프트(24)에 부착되어 있다.클램프(56)를 이용하여 스프링(54)의 일단부를 고정하고, 스프링(54)에 토크를 가하면 스프링(54)은 형상이 변화되고, 그 결과 각 비임(22)은 축선(20)을 중심으로 상호에 대해 균일하게 회전함으로써 블레이드 조립체(14)의 피치를 변화시킨다. 이와 같은 토크를 가하기 위해, 스프링(54)이 디스크(58)에 부착된다. 이 디스크는 발전장치 하우징(34)에 고정된 브레이크 패드(60)에 의해 회전이 방지되도록 고정될 수 있다. 제작 중에, 스프링(54)은 제로 토크 상태의 중립 위치에 설치되고, 이 경우 비임(22)은 그 피치 조절의 중간에 위치된다. 정상 작동시, 스프링(54)의 피치는 샤프트(24)에 고정된 디스크 록(disc lock; 62)에 의해 고정되고, 그 결과 디스크(58)와 스프링(54)은 샤프트(24)와 함께 회전된다. 블레이드(22)의 피치를 증대시키기 위해, 디스크 록(62)이 해제되고, 발전장치(30)는 전선(64)를 통해 전류를 수신하여 모터가 된다. 이 형태에서, 발전장치는 스프링의 장력을 감소시키는 방향으로 샤프트(24)에 토크를 가할 수 있고, 이것은 스프링(54)의 피치의 증대에 영향을 주고, 디스크 패드(60)는 긴밀하게 체결되고, 디스크(58)는 회전 불가능이 된다. 스프링(54)이 고정된 상태에 샤프트(24)가 회전하여 스프링의 피치가 피치가 증대하면, 비임(22)이 상호에 대해 축방향으로 회전되고, 블레이드 조립체(14)의 피치가 증대된다.
비임(22)의 피치를 감소시키기 위해, 디스크 록(62)가 해제되고, 발전장치(30)에 전류를 가함으로써 스프링의 장력이 증대되는 방향으로 샤프트(24)에 토크를 가하고, 그 결과 스프링(54)의 피치를 감소시키고, 브레이크 패드(60)를 이용하여 디스크(58)의 회전을 방지시킨다. 샤프트(24)는 스프링(54)이 고정된 상태에서 회전하여 스프링의 피치를 감소시키고, 그 결과 비임(22)이 그 종축선을 중심으로 회전하고, 그 결과 블레이드 조립체(14)의 피치가 감소된다.
조립체(10c)는 또 회전 에너지를 저장하고 유체(12)의 난류에 기인된 회전력의 변동을 감소시키기 위해 샤프트(24)에 부착된 플라이휘일(64)를 구비한다. 대안으로서, 별체의 모터 및 기어를 발전장치 하우징(34) 내에 샤프트(24)와 연동상태로 설치하는 것이 가능하다. 이 모터 및 기어는 샤프트(24)에 토크를 가하여 스프링(54)의 피치 및 블레이드 조립체(14)의 피치를 변화시킬 수 있다. 이것에 의해 발전장치 조립체(10c)의 정상 작동 중에 블레이드 조립체(14)의 피치를 변화시키는 것이 가능하다.
도 4는 제4의 실시예의 발전장치 조립체(10d)를 도시한다. 여기서도, 이전의 실시예를 참조하여 기술된 동일한 특징은 동일한 참조번호로 표시되었다.
본 조립체(10d)는 도 3에 도시된 것과 유사하게 복수(본 실시예의 경우, 한 쌍)의 등각으로 이격된 나선상 블레이드(44)를 구비한다. 다른 수(예를 들면, 3, 4, 또는 5개 등)의 등각으로 이격된 나선상 블레이드도 사용될 수 있다. 블레이드(44)의 직경은 블레이드가 헤드 단부(16)로부터 테일 단부(18)까지 샤프트(24)의 외주에 권취되어 감에 따라 점점 감소된다. 블레이드(44)의 말단부는 또 쉬라우드(50)의 내면에 접착되어 있다. 그 결과, 작동 중에 쉬라우드(50)는 블레이드(44)와 함께 회전하고, 이것에 의해 쉬라우드(50)의 전방에 와류를 발생시킨다. 쉬라우드(50)의 전방에서 유발되는 와류를 더욱 증대시키기 위해 쉬라우드 헤드 단부 부분(50a)의 전연(leading edge)에 베인(90)을 설치하는 것이 가능하다. 이 와류는 쉬라우드(50)의 헤드 단부(16)에서 흡인압력의 생성시에 블레이드 조립체(14)의 헤드 단부(16)의 입구에서의 블레이드 선단의 향상된 속도에 의해 더욱 촉진된다. 쉬라우드(50)의 감소된 내부압력; 쉬라우드(50)의 감소된 후방압력; 블레이드 조립체(14)의 전방에서 와류를 유발하는 회전하는 쉬라우드(50); 블레이드 조립체(14)의 전방에서 와류를 유발하는 유동 베인; 및 블레이드 조립체(14)의 입구의 블레이드의 작은 피치의 조합에 의해 다른 경우에 비해 실질적으로 더 많은 유량이 블레이드 조립체(14) 내로 흡인된다. 블레이드 조립체(14)를 통과하는 유량이 증대하면 조립체(10d)의 출력이 비약적으로 증대한다.
도 5는 제5의 실시예의 발전장치 조립체(10e)를 도시한다. 여기서도 이전의 실시예를 참조하여 기술된 것과 동일한 특징들은 동일한 참조번호를 이용하여 표시되었다.
조립체(10e)에서는 스테이터(stator; 100)가 쉬라우드(50)의 전방에 위치해 있다. 스테이터(100)는 블레이드(44)에 유입하는 유체의 유동상태를 조절하는 작용을 한다. 스테이터(100)는 하우징(34)에 연결되어 있고, 또 블레이드를 구비하고 있다. 이 블레이드는 그 피치를 조절하기 위해 그 종축선을 중심으로 회전할 수 있다.
작동 중에 유체(12)는 이 유체(12)에 대해 일정 각도를 이루고 있는 동적 스테이터(100)의 블레이드에 유입하고, 스테이터(100)는 유체(12)에 회전운동 또는 와류운동을 부여함으로써 바람직하게는 블레이드 조립체(14)의 회전방향으로 각운동량 성분(angular momentum component)을 추가해 준다. 다음에 유체(12)는 블레이드 조립체(14)로 유입하고, 전술한 방식으로 그 에너지를 블레이드 조립체(14)에 부여한다. 상기 조립체(10e)의 출력 및 효율은 블레이드에 외력을 가하기 위해 사용되는 유체의 선운동량(linear momentum) 뿐 아니라 각운동량에 기인되어 유리하게 증대된다. 또, 각운동량 성분을 이용하여 블레이드 조립체(14)로부터 배출되는 유체(12)는 난류에 기인되는 손실을 감소시키는 최소의 웨이크 회전(wake rotation)을 가진다. 이것에 의해 전체 출력 및 효율이 개선한다. 스테이터 블레이드의 피치를 조절하여 유도될 각운동량 및 그에 따라 출력을 변화시키는 것이 가능하다. 또 안전상의 이유로 상기 피치를 반전시키면 터어빈을 감속시키는 것이 가능하다.
상기 조립체(10e)는 또 그 출구(즉, 테일 단부 부분(50b))의 위치에 슬롯을 구비하는 배출장치(ejector arrangement; 102)를 구비한다. 이 슬롯을 구비한 배출장치(102)는 쉬라우드(50)와 함께 회전한다. 슬롯을 구비한 배출장치(102)의 상호 이격된 부분(106)의 사이의 간극(104)에 의해 조립체(10e)의 외부의 주위에서 유동하는 유체는 화살표(108)로 표시된 바와 같이 쉬라우드로부터 배출되는 유체 내에 효과적으로 주입될 수 있다. 이 추가되는 유체(10)는 세정효과를 유발하고, 쉬라우드로부터 배출되는 유체의 에너지를 증대시키고, 또 쉬라우드(50)의 내부를 통과하는 유체량을 증대시키도록 작용함으로써 조립체(10e)의 효율 및 출력을 향상시킨다.
대안으로서, 슬롯을 구비한 배출장치(102)는 발전장치 하우징(34)에 장착되어 쉬라우드(50)와 함께 회전하지 않게 할 수도 있다.
도 6은 각각 발전장치 조립체(10a 및 10c) 내에 사용되는 블레이드 조립체(14)를 도시한다.
도 7은 제6의 실시예의 발전장치 조립체(10f)를 도시한 것으로서, 이것은 도 5에 도시된 2개의 조립체(10e)를 구비하고 있다. 2개의 조립체(10e) 내의 블레이드 조립체(14)는 화살표(110)에 의해 표시된 바와 같이 반대방향으로 회전하도록 구성된다. 이것에 의해, 2개의 발전장치(30)에 부과된 반응 토크는 방향은 반대이고 크기는 동일하므로 효과적으로 상쇄될 수 있다. 그 결과, 스테이 케이블(36)에 전달되는 반응 토크는 최소화되고, 전체 조립체(10e)는 그 장착부 내에서 또는 케이블(36)을 통해 회전되지 않는 장점을 가진다.
도 8은 제7의 실시예의 발전장치 조립체(10g)를 도시한 것이다. 이 조립체(10g)는 도 6에 도시된 조립체와 유사하지만, 슬롯을 구비하는 배출장치는 단일 구조로서 부분(106) 사이에 간극(104)를 형성하는 단일의 나선형 슬롯을 구비하고 있는 점은 상이하다. 상기 슬롯을 구비하는 배출장치의 슬롯(104)의 폭을 변화시키는 것에 의해 배출효과 및 출력을 변화시키는 것이 가능하다는 것에 주목해야 한다. 예를 들면, 상기 발전장치에 저유속(slow flows)에서 긴 슬롯을 구비하는 배출장치를 설치하여 더 많은 양의 물을 흡인하여 출력을 증대시키는 것이 가능하다. 고유속에서는 짧은 슬롯을 구비한 배출장치를 사용하는 것이 가능하다. 또, 나선형 슬롯을 구비하는 배출장치를 알루미늄과 같은 탄성재료로 제조하여 수류의 강도로부터 가해진 외력에 따라 그 형상이 변화될 수 있게 할 수 있다
이상에서 본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 기술분야의 전문가는 많은 다른 형태의 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 예를 들면, 발전장치는 모터로 대체할 수 있다. 이 모터는 블레이드 조립체(14)를 회전시키고 조립체(10)는 추진장치 또는 유체펌프로서 작용한다. 다른 실시예에서, 발전장치는 강력하고 경량의 재료로 제조되어 하늘을 나는 연으로서 효과적으로 사용될 수 있다. 발전장치에 동력을 공급하는 연에는 발전장치의 중량을 부상시켜 주는 헬륨기구와 같은 수 많은 대안이 존재하고, 연은 전기를 생산하는 발전장치를 위한 기계적인 힘을 제공한다.

Claims (81)

  1. 동력을 생성하기 위해 유동하는 유체의 운동 에너지를 이용하기 위한 동력발생장치 조립체로서, 이 동력발생장치 조립체가:
    블레이드 조립체로서, 유체의 접근해 오는 흐름에 대면하는 헤드 단부, 유체의 유동방향에 면하고 상기 헤드 단부로부터 이격되어 있는 테일 단부, 및 상기 헤드 단부 및 테일 단부의 사이에 연장하는 회전축선을 구비하고, 상기 회전축선을 중심으로 대체로 나선상으로 배열되는 블레이드 배열 및 상기 블레이드 배열에 연결되는 적어도 하나의 장착부재를 포함하고, 각 장착부재는 상기 블레이드 조립체의 그 회전축선을 중심으로 한 회전을 위해 장착될 수 있도록 구성되고, 이것에 의해 작동시 상기 동력발생장치 조립체를 통과하는 유체가 상기 블레이드 배열과 상호작용하여 상기 블레이드 조립체를 그 회전축선을 중심으로 회전시키도록 하는, 상기 블레이드 조립체;
    상기 블레이드 조립체의 헤드 단부 및 테일 단부의 사이에서 연장하는 길이가 길고 단부가 개방된 쉬라우드로서, 상기 블레이드 조립체와 함께 회전하도록 상기 블레이드 조립체에 연결됨과 동시에 상기 블레이드 조립체를 둘러싸는, 상기 쉬라우드; 및
    상기 블레이드 조립체의 회전에 반응하여 동력을 발생하기 위한 블레이드 조립체에 구동상태로 연결된 동력발생장치를 포함하는 동력발생장치 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 동력발생장치가 발전장치이고 상기 블레이드 조립체에 구동 가능하게 연결되는 발전장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 동력발생장치는 수력발생장치이고, 상기 블레이드 조립체에 구동상태로 연결되는 수력발생장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 수력발생장치는 발전장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 동력발생장치는 블레이드 조립체의 기계력을 유용한 작업을 행하기 위한 다른 형태의 에너지로 변환시키는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드 조립체가 상기 블레이드 조립체의 헤드 단부 및 테일 단부의 사이에 연장하는 긴 샤프트를 포함하고, 이 샤프트는 상기 블레이드 조립체의 회전축선을 형성하는 종축선을 구비하고, 상기 블레이드 배열은 상기 샤프트 상에 장착되고, 상기 샤프트로부터 방사상으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 동력발생장치는 상기 샤프트에 구동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 블레이드 조립체는 상기 샤프트의 양 단부에 못미치는 위치까지 연장하고, 각 장착부재는 상기 샤프트의 단부 부분에 의해 형성되고, 이것에 의해 상기 샤프트 및 블레이드 조립체는 작동 중에 회전이 가능하게 장착되거나 지지되는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  9. 청구항 8에 있어서, 각 장착부재는, 상기 지지구조에 대한 상기 블레이드 조립체의 회전이 가능하도록, 상기 샤프트 상에 장착됨과 동시에 지지구조체에 연결되도록 구성된 베어링 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드 배열은 상기 샤프트를 따라 대체로 나선상으로 종방향으로 이격된 다수의 비임을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  11. 청구항 10에 있어서, 각 비임은 상기 블레이드 조립체의 피치를 조절할 수 있도록 상기 샤프트의 회전축선을 중심으로 조절을 위한 회전이 가능하도록 상기 샤프트 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 블레이드 배열은 각 쌍의 인접하는 비임의 길이를 따라 연장함과 동시에 그 비임에 연결되는 웨브 또는 피복물을 포함하고, 이것에 의해 상기 블레이드 배열은 각 비임의 피치에 무관하게 그 표면의 전역에서 연속되어 있는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  13. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드 배열은 하나 이상의 연속적인 나선상 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드 배열은 측면도로 보았을 때 그 헤드 단부로부터 그 테일 단부를 향해 테이퍼를 이루는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉬라우드는 헤드 단부 및 테일 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 쉬라우드는 상기 블레이드 배열의 각 블레이드의 선단에 연결되고, 상기 쉬라우드와 각 블레이드 사이의 연결은 실질적으로 유체 불침투성 연결인 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  17. 청구항 15에 있어서, 상기 블레이드 배열은 다수의 비임 및 상기 웨브 또는 피복물을 포함하고, 각 웨브 또는 피복물의 선단은 또 상기 쉬라우드에 연결되는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 웨브 또는 피복물과 쉬라우드 사이의 연결은 실질적으로 유체 불침투성 연결인 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  19. 청구항 15 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서, 작동 중에 상기 동력발생장치 조립체를 회전시키기 위해 상기 블레이드 배열과 상호작용하는 유동하는 유체는 상기 쉬라우드의 헤드 단부로부터 쉬라우드 내에 유입하고, 상기 쉬라우드의 테일 단부를 경유하여 쉬라우드로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  20. 청구항 15 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉬라우드는 박벽(thin wall) 구조를 가지고, 또 그 헤드 단부로부터 그 테일 단부까지의 길이의 적어도 일부를 따라 직경이 감소하는 형상을 가지고, 상기 직경의 감소는 상기 블레이드 조립체의 테이퍼 형상에 대응하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  21. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉬라우드는 유동하는 유체가 상기 쉬라우드 내로 유입하는 경로인 헤드 단부 부분, 상기 유동하는 유체가 쉬라우드로부터 배출되는 경로인 테일 단부 부분, 및 상기 헤드 단부 부분과 테일 단부 부분의 사이에 연장하는 긴 중간 부분을 구비하고, 상기 중간 부분은 상기 헤드 단부 부분으로부터 상기 테일 단부 부분을 향해 그 직경이 감소하는 복수 부분의 구조 또는 단일의 주조성형 구조인 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 쉬라우드의 헤드 단부 부분은 상기 중간 부분을 향해 직경이 감소하고, 상기 테일 단부 부분은 상기 중간 부분으로부터 멀어지는 방향으로 직경이 증대하고, 이것에 의해 상기 쉬라우드는 대체로 직경이 축소되다가 확대되는 벤츄리(converging-diverging venturi)의 형태이고, 중간 부분에 의해 형성되는 길이가 긴 점차 소직경이 되는 목 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  23. 청구항 21 또는 22에 있어서, 상기 쉬라우드는 원형단면을 가지고, 상기 쉬라우드의 헤드 단부 부분, 또는 상기 헤드 단부 부분과 테일 단부 부분은 종모양으로 입구가 확개되는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  24. 청구항 1 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 장착부재는 상기 샤프트의 단부 부분에 연결되는 베어링 부재를 포함하고, 상기 베어링 부재는 작동시 고정된 지지 구조물 상에 장착되고, 이것에 의해 상기 동력발생장치 조립체는 상기 지지 구조물에 대해 회전되는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  25. 청구항 24에 있어서, 상기 발전장치는 상기 블레이드 조립체의 샤프트의 단부 부분 상에 장착됨과 동시에 상기 지지 구조물에 고정된 발전기 또는 교류발전기의 형태인 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  26. 청구항 1 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동력발생장치 조립체는 쉬라우드의 전방에 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  27. 청구항 26에 있어서, 상기 스테이터는 쉬라우드 헤드 단부 부분에 인접해 있는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  28. 청구항 26 또는 청구항 27에 있어서, 상기 스테이터는 피치 조절이 가능한 하나 이상의 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  29. 청구항 1 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동력발생장치는 상기 쉬라우드의 후방에 슬롯을 구비하는 배출장치 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  30. 청구항 29에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 상기 쉬라우드 테일 단부 부분에 인접해 있는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  31. 청구항 29 또는 청구항 30에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 쉬라우드에 연결됨과 동시에 그 쉬라우드와 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  32. 청구항 29 또는 청구항 30에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 상기 지지 구조물에 연결되고, 또 상기 쉬라우드와 함께 회전하지 않는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  33. 청구항 29 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 다수의 이격배치된 관상 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  34. 청구항 33에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 상기 쉬라우드로부터 멀어지는 방향으로 그 직경이 증대하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  35. 청구항 20 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 나선상 슬롯을 구비하는 단일 구조체인 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  36. 청구항 35에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 상기 쉬라우드로부터 멀어지는 방향으로 직경이 증대하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치 조립체.
  37. 유체를 배출하도록 구성된 추진장치 또는 펌프장치로서, 이 추진장치는:
    블레이드 조립체로서, 유체 유입구용의 헤드 단부, 유체 유출구의 방향에 면하고 상기 헤드 단부로부터 이격되어 있는 테일 단부, 및 상기 헤드 단부 및 테일 단부의 사이에 연장하는 회전축선을 구비하고, 상기 회전축선을 중심으로 대체로 나선상으로 배열되는 블레이드 배열 및 상기 블레이드 배열에 연결되는 적어도 하나의 장착부재를 포함하고, 각 장착부재는 상기 블레이드 조립체의 그 회전축선을 중심으로 한 회전을 위해 장착될 수 있도록 구성되고, 이것에 의해 작동시 상기 추진장치를 통해 흡인되는 유체가 상기 회전축선을 중심으로 상기 블레이드 조립체의 회전 중에 상기 블레이드 배열과 상호작용하는, 상기 블레이드 조립체;
    상기 블레이드 조립체의 헤드 단부 및 테일 단부의 사이에서 연장하는 길이가 길고 단부가 개방된 쉬라우드로서, 상기 블레이드 조립체와 함께 회전하도록 상기 블레이드 조립체에 연결됨과 동시에 상기 블레이드 조립체를 둘러싸는, 상기 쉬라우드; 및
    상기 테일 단부 부분으로부터 유체의 유동을 유발시키도록 상기 블레이드 조립체를 회전시키기 위해 상기 블레이드 조립체에 구동상태로 연결된 모터를 포함하는 추진장치.
  38. 청구항 37에 있어서, 상기 블레이드 조립체는 상기 블레이드 조립체의 헤드 단부 및 테일 단부의 사이에 연장하는 긴 샤프트를 포함하고, 상기 샤프트는 상기 블레이드 조립체의 회전축선을 형성하는 종축선을 구비하고, 상기 블레이드 배열은 상기 샤프트 상에 방사상으로 장착되는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  39. 청구항 38에 있어서, 상기 모터는 상기 샤프트에 구동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  40. 청구항 39에 있어서, 상기 블레이드 배열은 상기 샤프트의 양단부에 못미치는 위치까지 연장하고, 각 장착부재는 샤프트의 단부 부분에 의해 제공되고, 이것에 의해 작동시 상기 샤프트 및 상기 블레이드 조립체가 회전가능하게 장착 또는 지지되는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  41. 청구항 40에 있어서, 각 장착부재는 상기 샤프트 상에 장착됨과 동시에 지지 구조물에 연결되도록 구성된 베어링 부재를 포함하고, 이것에 의해 상기 블레이드 조립체는 상기 지지 구조물에 대해 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 추진장치.
  42. 청구항 37 내지 청구항 41 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드 배열은 상기 샤프트를 따라 상기 대체로 나선상으로 종방향으로 이격되는 다수의 비임을 포함하는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  43. 청구항 42에 있어서, 각 비임은 상기 비임은 상기 샤프트의 회전축선을 중심으로 조절이 가능하게 회전할 수 있도록 상기 샤프트 상에 장착되고, 이것에 의해 상기 블레이드 조립체의 피치의 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 추진장치.
  44. 청구항 43에 있어서, 상기 블레이드 배열은 각 비임의 피치에 무관하게 그 표면의 전역에서 연속되어 있는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  45. 청구항 37 내지 청구항 49 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드 배열은 하나 이상의 연속적인 나선상 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  46. 청구항 37 내지 청구항 45 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드 배열은 측면도로 보았을 때 그 헤드 단부로부터 그 테일 단부를 향해 테이퍼를 이루는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  47. 청구항 37 내지 청구항 46 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉬라우드는 헤드 단부 및 테일 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  48. 청구항 37 또는 청구항 47에 있어서, 상기 쉬라우드는 상기 블레이드 배열의 각 블레이드의 선단에 연결되고, 상기 쉬라우드와 각 블레이드 사이의 연결은 실질적으로 유체 불침투성 연결인 것 특징으로 하는 추진장치.
  49. 청구항 37 내지 청구항 47 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드 배열은 다수의 비임 및 상기 웨브 또는 피복물을 포함하고, 각 웨브 또는 피복물의 선단은 또 상기 쉬라우드에 연결되는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  50. 청구항 49에 있어서, 상기 웨브 또는 피복물과 쉬라우드 사이의 연결은 실질적으로 유체 불침투성 연결인 것을 특징으로 하는 추진장치.
  51. 청구항 37 내지 청구항 50 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉬라우드는 박벽 구조를 가지고, 또 그 헤드 단부로부터 그 테일 단부까지의 길이의 적어도 일부를 따라 직경이 감소하는 형상을 가지고, 상기 직경의 감소는 상기 블레이드 조립체의 테이퍼 형상에 대응하는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  52. 청구항 37 내지 청구항 46 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉬라우드는 유동하는 유체가 상기 쉬라우드 내로 유입하는 경로인 헤드 단부 부분, 상기 유동하는 유체가 쉬라우드로부터 배출되는 경로인 테일 단부 부분, 및 상기 헤드 단부 부분과 테일 단부 부분의 사이에 연장하는 긴 중간 부분을 구비하고, 상기 중간 부분은 상기 헤드 단부 부분으로부터 상기 테일 단부 부분을 향해 그 직경이 감소하는 복수 부분의 구조 또는 단일의 주조성형 구조인 것을 특징으로 하는 추진장치.
  53. 청구항 52에 있어서, 상기 쉬라우드의 헤드 단부 부분은 상기 중간 부분을 향해 직경이 감소하고, 상기 테일 단부 부분은 상기 중간 부분으로부터 멀어지는 방향으로 직경이 증대하고, 이것에 의해 상기 쉬라우드는 대체로 직경이 축소되다가 확대되는 벤츄리(converging-diverging venturi)의 형태이고, 중간 부분에 의해 형성되는 길이가 긴 점차 소직경이 되는 목 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  54. 청구항 52 또는 청구항 53에 있어서, 상기 쉬라우드는 원형단면을 가지고, 이것에 의해 상기 쉬라우드의 헤드 단부 부분 및 테일 단부 부분은 종모양으로 입구가 확개되는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  55. 청구항 37 내지 청구항 54 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각 장착부재는 상기 샤프트의 단부 부분에 연결되는 베어링 부재를 포함하고, 상기 베어링 부재는 작동시 고정된 지지 구조물 상에 장착되고, 이것에 의해 상기 동력발생장치 조립체는 상기 지지 구조물에 대해 회전되는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  56. 청구항 37 내지 청구항 55 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 쉬라우드의 전방에 스테이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  57. 청구항 56에 있어서, 상기 스테이터는 쉬라우드 헤드 단부 부분에 인접해 있는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  58. 청구항 56 또는 청구항 57에 있어서, 상기 스테이터는 피치 조절이 가능한 하나 이상의 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  59. 청구항 37 내지 청구항 58 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 상기 쉬라우드의 후방에 슬롯을 구비하는 배출장치 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  60. 청구항 59에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 상기 쉬라우드 테일 단부 부분에 인접해 있는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  61. 청구항 59 또는 청구항 60에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 쉬라우드에 연결됨과 동시에 그 쉬라우드와 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  62. 청구항 59 또는 청구항 60에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 상기 지지 구조물에 연결되고, 또 상기 쉬라우드와 함께 회전하지 않는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  63. 청구항 59 내지 청구항 62 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 다수의 이격배치된 관상 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  64. 청구항 59 내지 청구항 62 중 어느 한 항에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 나선상 슬롯을 구비하는 단일 구조인 것을 특징으로 하는 추진장치.
  65. 청구항 63 또는 청구항 64에 있어서, 상기 슬롯을 구비한 배출장치 배열은 상기 쉬라우드로부터 멀어지는 방향으로 그 직경이 증대하는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  66. 동력을 생성하기 위해 유동하는 유체의 운동 에너지를 이용하기 위한 동력발생장치로서, 이 동력발생장치가:
    블레이드 조립체로서, 유체의 접근해 오는 흐름에 대면하는 헤드 단부, 유체의 유동방향에 면하고 상기 헤드 단부로부터 이격되어 있는 테일 단부, 및 상기 헤드 단부 및 테일 단부의 사이에 연장하는 회전축선을 구비하고, 상기 블레이드 조립체의 헤드 단부와 테일 단부의 사이의 회전축선의 길이를 따라 이격배치되는 복수의 비임을 포함하는 블레이드 배열, 및 상기 블레이드 배열에 연결되는 적어도 하나의 장착부재를 포함하고, 각 장착부재는 상기 블레이드 조립체의 그 회전축선을 중심으로 한 회전을 위해 장착될 수 있도록 구성되고, 이것에 의해 작동시 상기 동력발생장치 조립체를 통과하는 유체가 상기 블레이드 배열과 상호작용하여 상기 블레이드 조립체를 그 회전축선을 중심으로 회전시키도록 하는, 상기 블레이드 조립체; 및
    상기 블레이드 조립체의 회전에 반응하여 동력을 발생하기 위해 블레이드 조립체에 구동상태로 연결된 발생장치를 포함하는 동력발생장치.
  67. 청구항 66에 있어서, 상기 동력발생장치는 발전장치이고, 상기 블레이드 조립체에 구동상태로 연결되는 발전장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치.
  68. 청구항 66에 있어서, 상기 동력발생장치는 수력발생장치이고, 상기 블레이드 조립체에 구동상태로 연결되는 수력발생장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력발생장치.
  69. 청구항 68에 있어서, 상기 수력발생장치는 발전장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 동력발생장치.
  70. 청구항 66 내지 청구항 69 중 어느 한 항에 있어서, 상기 블레이드 조립체의 비임이 상기 회전축선을 중심으로 대체로 나선상으로 배열되는 것을 특징으로 하는 동력발생장치.
  71. 유체를 배출하도록 구성된 추진장치 또는 펌프장치로서, 이 추진장치는:
    블레이드 조립체로서, 유체 유입구용의 헤드 단부, 유체 유출구의 방향에 면하고 상기 헤드 단부로부터 이격되어 있는 테일 단부, 및 상기 헤드 단부 및 테일 단부의 사이에 연장하는 회전축선을 구비하고,
    상기 블레이드 조립체의 헤드 단부와 테일 단부의 사이의 회전축선의 길이를 따라 이격배치되는 복수의 비임을 포함하는 블레이드 배열, 및 상기 블레이드 배열에 연결되는 적어도 하나의 장착부재를 포함하고, 각 장착부재는 상기 블레이드 조립체의 그 회전축선을 중심으로 한 회전을 위해 장착될 수 있도록 구성되고, 이것에 의해 작동시 상기 블레이드 조립체가 그 회전축선을 중심으로 회전하는 중에 상기 추진장치를 통해 흡인되는 유체가 상기 블레이드 배열과 상호작용하는, 상기 블레이드 조립체; 및
    상기 테일 단부 부분으로부터 유체의 유동을 유발시키도록 상기 블레이드 조립체를 회전시키기 위해 상기 블레이드 조립체에 구동상태로 연결된 모터를 포함하는 추진장치.
  72. 청구항 71에 있어서, 상기 블레이드 조립체의 비임이 상기 회전축선을 중심으로 대체로 나선상으로 배열되는 것을 특징으로 하는 추진장치.
  73. 발전장치 설비로서, 이 발전장치 설비가:
    전술한 발전장치 조립체; 및
    지지 구조물로서, 상기 블레이드 배열의 회전축선을 중심으로 한 상기 발전장치 조립체의 회전을 위해 상기 지지 구조물 상에 각 장착부재를 이용하여 상기 발전장치 조립체를 장착하는, 상기 지지 구조물을 포함하는 발전장치 설비.
  74. 청구항 73에 있어서, 상기 동력발생장치가 해양에 침수되는 것을 특징으로 하는 발전장치 설비.
  75. 청구항 73에 있어서, 상기 동력발생장치가 하천이나 유동하는 수류 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 발전장치 설비.
  76. 청구항 73에 있어서, 상기 동력발생장치가 바람이 부는 경우 기류에 노출되는 개방된 영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 발전장치 설비.
  77. 청구항 73 내지 청구항 76 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 구조물이 가요성 부재의 망(network)을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전장치 설비.
  78. 청구항 77에 있어서, 상기 가요성 부재의 망이 (중량의) 체인 또는 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전장치 설비.
  79. 청구항 77 또는 청구항 79에 있어서, 상기 가요성 부재의 망은, 상기 동력발생장치가 접근해오는 유동하는 유체에 대면하도록 정렬되도록 그리고 이것에 의해 상기 동력발생장치가 유체의 유동방향에 따라 정렬되도록, 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 발전장치 설비.
  80. 청구항 79에 있어서, 상기 가요성 부재의 망은, 이 망 상에 상기 발전장치 조립체가 일반적인 윈드삭의 형태로 장착되도록, 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 발전장치 설비.
  81. 청구항 73 내지 청구항 76 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 구조물은 강성부재의 망을 포함하는 강성 구조물인 것을 특징으로 하는 발전장치 설비.
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