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JP7473230B2 - Turbine power generation structure - Google Patents
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Description

本発明は、タービン発電構造に関し、特に、円筒チャンバを利用して渦流を発生させ、それを加速させる機構を指すとともに、円筒チャンバ内で透過性羽根群を使用して渦流中の運動エネルギーを収集するタービン発電構造に関するものである。 The present invention relates to a turbine power generation structure, and in particular to a mechanism that uses a cylindrical chamber to generate and accelerate vortex flows, and to a turbine power generation structure that uses a set of permeable blades within the cylindrical chamber to collect the kinetic energy in the vortex flows.

従来の大型水平軸風力発電機は、羽根の強度が弱く、重心が高く、構造が複雑で、製造、搬送、建設及びメンテナンスが困難で、鳥類にとって危険であり、騒音が発生する上、交換、解体及び回収が困難であり、使用寿命が短くて高コストであるという欠点があった。 Conventional large horizontal axis wind turbines have the following disadvantages: weak blades, a high center of gravity, a complex structure, difficulty in manufacturing, transportation, construction and maintenance, danger to birds, noise pollution, difficulty in replacement, dismantling and recovery, a short service life and high costs.

従来の垂直軸風車は、強度が弱い垂直軸及び羽根が強風に耐えることができないため、大型化が困難であるという欠点があった。 Conventional vertical axis wind turbines have the disadvantage that they are difficult to enlarge because the weak vertical axis and blades cannot withstand strong winds.

従来のタービン発電構造には、例えば特許文献1があり、この特許文献1と本願との明白な差異は以下の通りである。 A conventional turbine power generation structure is disclosed, for example, in Patent Document 1, and the obvious differences between Patent Document 1 and the present application are as follows:

特許文献1の集風塔は内壁及び外壁を有し、内壁と外壁との間には空間が設けられ、集風塔の頂端が完全に開かれ、底部と下方の進風室とが連通し、方形状の進風室に進入した気流が渦流を形成しないため、気流は竜巻のように自動的に加速しない。 The wind collecting tower in Patent Document 1 has an inner wall and an outer wall, with a space between the inner and outer walls, the top end of the wind collecting tower is completely open, and the bottom is connected to the wind advance chamber below, so the airflow entering the square wind advance chamber does not form a vortex, and the airflow does not automatically accelerate like a tornado.

一方、本願の円筒チャンバは、単層壁構造であり、その頂端は中心部以外が全て覆われ、その底端には開口及び進風室が設けられておらず、気流が円筒チャンバ側面の複数の流体入口から進入した後、頂端中心の流体出口から排出される。そのため、円筒チャンバ内には竜巻に似た完全な風場が形成される。特許文献1のタービン及び回転軸は集風塔と進風室との間に設けられ、タービンの羽根が透過性を有する構造でないため、気流が羽根を1回通るだけでは、羽根は、運動エネルギーをフィードバックさせて気流を加速させることはできなかった。 On the other hand, the cylindrical chamber of the present application has a single-wall structure, the top end of which is entirely covered except for the center, and the bottom end is provided with no opening or wind advance chamber, and the airflow enters through multiple fluid inlets on the side of the cylindrical chamber before being discharged from a fluid outlet in the center of the top end. As a result, a complete wind field similar to a tornado is formed inside the cylindrical chamber. The turbine and rotating shaft of Patent Document 1 are provided between the wind collection tower and the wind advance chamber, and because the turbine blades are not of a permeable structure, the blades are unable to feed back kinetic energy to accelerate the airflow if the airflow only passes through the blades once.

一方、本願は複数の透過性羽根及び駆動軸が円筒チャンバ内部に設けられ、進風室が設けられていないため、流入流体が複数の透過性羽根に当たった後でも、螺旋形経路を保持しながら加速し、竜巻のように渦流を増強させることができる。 In contrast, in the present application, multiple permeable vanes and a drive shaft are provided inside a cylindrical chamber, and no wind chamber is provided, so that even after the inflowing fluid hits the multiple permeable vanes, it can accelerate while maintaining its helical path, and the vortex can be intensified like a tornado.

本発明者は、本発明中の円筒チャンバ内の流体をCFD(Computational Fluid Dynamics)シミュレーションした結果、円筒チャンバ内に渦流が発生し、渦流の流速は外周が遅くて中心が速いため、外周が高圧となって中心が低圧となり、渦流の中心は出口に向かった。上述した6つの特徴は、サイクロン及び竜巻と同じである。そのため上述した原理に基づき、新しい装置を研究開発し、従来技術の風力発電の問題を解決した。 The inventors conducted a CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation of the fluid in the cylindrical chamber of the present invention, and as a result, a vortex was generated in the cylindrical chamber, and because the flow speed of the vortex was slow on the periphery and fast in the center, the periphery was under high pressure and the center was under low pressure, and the center of the vortex moved toward the outlet. The six characteristics described above are the same as those of a cyclone and a tornado. Therefore, based on the above principles, a new device was researched and developed, solving the problems of wind power generation with conventional technology.

米国特許出願公開第4452562A号明細書US Patent Application Publication No. 4,452,562A

本発明の目的は、竜巻が大きな運動エネルギーを有することを利用し、簡素な構造からなる円筒チャンバ内に小さな竜巻を発生させ、円筒チャンバ内の透過性羽根群を利用して竜巻の運動エネルギーを収集して発電を行うタービン発電構造を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a turbine power generation structure that utilizes the large kinetic energy of tornadoes to generate small tornadoes in a cylindrical chamber of simple structure, and uses a group of permeable blades in the cylindrical chamber to collect the kinetic energy of the tornado and generate electricity.

上記課題を解決するために、本発明の第1の形態によれば、円筒チャンバ、駆動機構及び発電機構を備えた、タービン発電構造であって、前記円筒チャンバの垂直壁面には、複数の流体入口が設けられ、前記円筒チャンバの頂面中央部には、流体出口が設けられ、外部流体が接線方向で流体入口から前記円筒チャンバ内に進入した後、前記円筒チャンバの内壁に沿って前進してから、螺旋形経路で流向中心の軸線で、最終的に方向転換して流体出口に向かって排出され、前記円筒チャンバ内にサイクロンのような風場が形成され、前記駆動機構は、前記円筒チャンバ内に設けられるとともに、回転軸及び羽根群を含み、前記回転軸は、前記円筒チャンバの軸線位置に設けられ、前記羽根群は、複数の透過性羽根及びフレームを含むとともに、前記回転軸に接続され、流入流体が前記羽根群を押動すると前記回転軸が回転し、流入流体が複数の前記透過性羽根に当たった後でも、前記螺旋形経路を保持しながら加速し、前記羽根は、回転の運動エネルギーをフィードバックして渦流を加速させ、前記発電機構は、前記駆動機構に接続されるとともに、前記駆動機構により駆動され、前記発電機構で発電することを特徴とする、タービン発電構造を提供する。 In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, there is provided a turbine power generation structure including a cylindrical chamber, a drive mechanism, and a power generation mechanism, the vertical wall surface of the cylindrical chamber being provided with a plurality of fluid inlets, and a fluid outlet being provided at the center of the top surface of the cylindrical chamber, and an external fluid enters the cylindrical chamber from the fluid inlet in a tangential direction, advances along the inner wall of the cylindrical chamber, and then turns around a spiral path along the axis of the flow center and is finally discharged toward the fluid outlet, forming a cyclone-like wind field in the cylindrical chamber, and the drive mechanism is provided in the cylindrical chamber. The turbine power generation structure includes a rotating shaft and a group of blades, the rotating shaft is provided at the axial position of the cylindrical chamber, the group of blades includes a plurality of permeable blades and a frame, and is connected to the rotating shaft, the rotating shaft rotates when the inflowing fluid pushes the group of blades, and the inflowing fluid accelerates while maintaining the spiral path even after hitting the plurality of permeable blades, the blades accelerate the vortex flow by feeding back the kinetic energy of the rotation, and the power generation mechanism is connected to the drive mechanism and driven by the drive mechanism, and generates power using the power generation mechanism.

前記流入流体は、接線方向で前記円筒チャンバに流入された後、前記螺旋形経路に沿って加速され、軸線に進んだ後、出口に向かって方向転換して排出され、流体を自動的に加速させることが好ましい。 The incoming fluid is preferably tangentially introduced into the cylindrical chamber, accelerated along the helical path, travels axially, and then redirected toward the outlet, automatically accelerating the fluid.

前記流体入口には、流量調節部が設けられ、前記流量調節部は、前記流体入口を調節し、外部流体が前記円筒チャンバに進入する流量を制御することが好ましい。 It is preferable that the fluid inlet is provided with a flow rate regulator, which regulates the fluid inlet and controls the flow rate of the external fluid entering the cylindrical chamber.

前記発電機構は、前記円筒チャンバの何れか一端に設置され、前記発電機構は、前記円筒チャンバの内部又は外部に位置することが好ましい。 The power generation mechanism is preferably installed at one end of the cylindrical chamber, and the power generation mechanism is preferably located inside or outside the cylindrical chamber.

前記円筒チャンバ内には、ヒーターが設けられることが好ましい。 It is preferable that a heater be provided within the cylindrical chamber.

前記羽根群は、放射線状に配設されたフレーム及び複数の透過性羽根を有し、前記フレームは、前記回転軸に接続され、前記羽根は、前記フレーム上に設けられるか、前記回転軸上に直接固定されることが好ましい。 The set of blades preferably has a frame and a plurality of transparent blades arranged radially, the frame being connected to the rotating shaft, and the blades being mounted on the frame or fixed directly onto the rotating shaft.

前記透過性羽根は、網状、格子状、棒状又は分離した板状を呈することが好ましい。 The transparent blades are preferably in the form of a net, a lattice, a rod or a separate plate.

前記駆動機構の前記回転軸の少なくとも一端には、接続部が設けられ、積層された円筒チャンバに使用するとき、その中の前記駆動機構に接続され、各前記円筒チャンバ間の頂面中央部には、流体を自由に通過させる開口部が形成されることが好ましい。 At least one end of the rotation shaft of the drive mechanism is provided with a connection part, which, when used with stacked cylindrical chambers, is connected to the drive mechanism therein, and it is preferable that an opening is formed in the center of the top surface between each of the cylindrical chambers to allow the fluid to pass freely.

前記流体入口の外側には、流入流体の流量及び流速を増やす導流体が取り付けられることが好ましい。 It is preferable that a fluid guide be attached to the outside of the fluid inlet to increase the flow rate and flow velocity of the incoming fluid.

前記発電機構は、複数の発電機の組み合わせにより各等級の風力に対応することが可能な複数の発電機を含むことが好ましい。 It is preferable that the power generation mechanism includes multiple generators that can respond to each class of wind power by combining multiple generators.

本発明の第1実施形態に係るタービン発電構造を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a turbine power generation structure according to a first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態に係る円筒チャンバを示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing a cylindrical chamber according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る円筒チャンバを示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing a cylindrical chamber according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る駆動機構及び各種羽根を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a drive mechanism and various blades according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る駆動機構及び各種羽根を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a drive mechanism and various blades according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る駆動機構及び各種羽根を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a drive mechanism and various blades according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る駆動機構及び各種羽根を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a drive mechanism and various blades according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る駆動機構及び各種羽根を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a drive mechanism and various blades according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る発電機構を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing the power generation mechanism according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る発電機構を示す側面図である。1 is a side view showing a power generation mechanism according to a first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1実施形態に係る円筒チャンバ内の流体経路を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing a fluid path within a cylindrical chamber according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る円筒チャンバ内の流体経路を示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing a fluid path within a cylindrical chamber according to the first embodiment of the present invention. 図4aのA部分の作用力の分析図である。FIG. 4b is an analysis diagram of the acting force of part A in FIG. 4a; 本発明の第2実施形態に係る円筒チャンバ内の流体経路を示す上面図である。FIG. 11 is a top view showing fluid paths within a cylindrical chamber according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る円筒チャンバ内の流体経路を示す側面図である。FIG. 11 is a side view showing a fluid path within a cylindrical chamber according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係る多数の円筒チャンバ及び駆動機構を積層して組み合わせたタービン発電構造を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a turbine power generation structure in which a number of cylindrical chambers and driving mechanisms are stacked and combined according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係るタービン発電構造の外側に導流板を増設し、流入流体の流量及び流速を増やす説明図である。4 is an explanatory diagram illustrating an arrangement in which a flow guide plate is added to the outer side of the turbine power generation structure according to the first embodiment of the present invention to increase the flow rate and flow velocity of an inflow fluid. FIG.

図1~図6を参照する。図1~図6に示すように、本発明の一実施形態に係るタービン発電構造は、少なくとも円筒チャンバ1、駆動機構2及び発電機構3から構成されてなる。 Please refer to Figures 1 to 6. As shown in Figures 1 to 6, a turbine power generation structure according to one embodiment of the present invention is composed of at least a cylindrical chamber 1, a drive mechanism 2, and a power generation mechanism 3.

図1を参照する。図1に示すように、円筒チャンバ1の側壁には、複数の流体入口11が設けられる。円筒チャンバ1の頂面中央部には、流体出口12が設けられ、外部流体が接線方向で流体入口11から進入した後、流体出口12から流出する。図1a及び図1bに示すように、流体入口11には、流量調節部13が設けられる。流量調節部13は、流体入口11の開閉を制御し、流入流体の流量、圧力及び流速を調節することができる。 Refer to FIG. 1. As shown in FIG. 1, a plurality of fluid inlets 11 are provided on the sidewall of the cylindrical chamber 1. A fluid outlet 12 is provided in the center of the top surface of the cylindrical chamber 1, and an external fluid enters the fluid inlet 11 in a tangential direction and then flows out from the fluid outlet 12. As shown in FIG. 1a and FIG. 1b, a flow rate regulator 13 is provided on the fluid inlet 11. The flow rate regulator 13 can control the opening and closing of the fluid inlet 11 to regulate the flow rate, pressure and flow velocity of the inflowing fluid.

図1を参照する。図1に示すように、駆動機構2は、円筒チャンバ1内に設けられる。 Refer to Figure 1. As shown in Figure 1, the drive mechanism 2 is provided in the cylindrical chamber 1.

(第1実施形態)
図2aを参照する。図2aに示すように、本発明の第1実施形態に係る駆動機構2は、回転軸21及び羽根群22を含む。回転軸21は、円筒チャンバ1の軸線位置に設けられる。羽根群22は、回転軸21上に固定され、羽根群22を押動すると回転軸21が駆動され、駆動機構2に運動エネルギーが生じる。
First Embodiment
Please refer to Fig. 2a. As shown in Fig. 2a, the driving mechanism 2 according to the first embodiment of the present invention includes a rotating shaft 21 and a set of blades 22. The rotating shaft 21 is provided at the axial position of the cylindrical chamber 1. The set of blades 22 is fixed on the rotating shaft 21. When the set of blades 22 is pushed, the rotating shaft 21 is driven, and kinetic energy is generated in the driving mechanism 2.

図2bを参照する。図2bに示すように、羽根群22は、放射線状に配設されたフレーム221及び複数の透過性羽根222を有する。フレーム221は、回転軸21に接続される。複数の羽根222は、フレーム221上に取付けられるか、回転軸21上に直接取付けられ(図2dに示す)、透過性羽根222は網状(図2bに示す)、格子状(図2cに示す)、棒状(図2dに示す)又は分離した板状(図2eに示す)を呈してもよい。羽根222は、透過性を有するため、流入流体41が通過可能であり、その螺旋形経路51を保持しながら加速させることができる。羽根222は、運動エネルギーをフィードバックして渦流を加速させることができる。 Refer to FIG. 2b. As shown in FIG. 2b, the vane group 22 has a frame 221 and a plurality of permeable vanes 222 arranged radially. The frame 221 is connected to the rotating shaft 21. The plurality of vanes 222 are mounted on the frame 221 or directly mounted on the rotating shaft 21 (as shown in FIG. 2d), and the permeable vanes 222 may have a mesh shape (as shown in FIG. 2b), a lattice shape (as shown in FIG. 2c), a bar shape (as shown in FIG. 2d) or a separate plate shape (as shown in FIG. 2e). The vanes 222 are permeable, so that the inflowing fluid 41 can pass through and can be accelerated while maintaining its helical path 51. The vanes 222 can feed back kinetic energy to accelerate the vortex flow.

図3a及び図3bを参照する。図3a及び図3bに示すように、円筒チャンバ1の内部には、流体を加速させるヒーター23が設けられる。ヒーター23は、各種熱源又は廃熱を使用してもよい。 Refer to Figures 3a and 3b. As shown in Figures 3a and 3b, a heater 23 for accelerating the fluid is provided inside the cylindrical chamber 1. The heater 23 may use various heat sources or waste heat.

図3bを参照する。図3bに示すように、発電機構3は、駆動機構2に接続されるとともに、駆動機構2により駆動され、発電機構3内の発電機で発電することができる。 Refer to Figure 3b. As shown in Figure 3b, the power generation mechanism 3 is connected to the drive mechanism 2 and is driven by the drive mechanism 2, so that the generator in the power generation mechanism 3 can generate electricity.

図4a及び図4cを参照する。図4a及び図4cに示すように、本発明は外部流体(例えば風)を接線方向で円筒チャンバ1に導入し、流入流体41が後方の継続的な圧力が円筒チャンバ内壁15に沿って前進した後、螺旋形経路51で軸線16の近くに進んだ後、流体出口12に向かって方向転換し、流体入口11から流体出口12に至る流場が円筒チャンバ1内に形成される。流体入口11及びチャンバ内壁15の気圧が最高であり、流出流体42の方向が、大気の風向きに対して必ず垂直であるため、流体出口12の圧力は最低である(ベルヌーイの定理)。圧力はチャンバ内壁15から軸線16に近づくに伴って徐々に減り、流速はチャンバ内壁15から軸線16に近づくに伴って徐々に増え、円筒チャンバ1の内部には、渦巻のような加速した流場が形成される。 Refer to Figures 4a and 4c. As shown in Figures 4a and 4c, the present invention introduces an external fluid (e.g. wind) into the cylindrical chamber 1 in a tangential direction, and the inflowing fluid 41 advances along the cylindrical chamber inner wall 15 with a continuous rearward pressure, then advances near the axis 16 in a spiral path 51, and then turns toward the fluid outlet 12, forming a flow field from the fluid inlet 11 to the fluid outlet 12 in the cylindrical chamber 1. The air pressure at the fluid inlet 11 and the chamber inner wall 15 is the highest, and the direction of the outflowing fluid 42 is always perpendicular to the wind direction of the atmosphere, so the pressure at the fluid outlet 12 is the lowest (Bernoulli's theorem). The pressure gradually decreases as it approaches the axis 16 from the chamber inner wall 15, and the flow velocity gradually increases as it approaches the axis 16 from the chamber inner wall 15, forming a vortex-like accelerated flow field inside the cylindrical chamber 1.

図4a及び図4cを参照する。図4a及び図4cに示すように、チャンバ内壁15と軸線16との間の気圧が下がり、螺旋形経路51上の流体分子43が軸線16指向の気圧傾度力52を受けるとともに、螺旋形経路51に対して垂直なコリオリの力53を受ける。コリオリの力53及び気圧傾度力52の両者に発生するベクトル合成54は、流体分子43の速度νを高め、流体分子43の回転半径は螺旋形経路51に沿って縮小し、角速度ωを増大させ、コリオリの力F=-2m(ων)の式に基づき、F、ω、νの三者が互いにフィードバックし合って同期で増加し、円筒チャンバ1の特殊な構造により、流入流体41を自動的に加速させる。 Refer to Figures 4a and 4c. As shown in Figures 4a and 4c, the air pressure between the chamber inner wall 15 and the axis 16 drops, and the fluid molecules 43 on the spiral path 51 are subjected to the pressure gradient force 52 directed toward the axis 16, and the Coriolis force 53 perpendicular to the spiral path 51. The vector composition 54 generated by both the Coriolis force 53 and the pressure gradient force 52 increases the velocity ν of the fluid molecules 43, and the radius of rotation of the fluid molecules 43 shrinks along the spiral path 51, increasing the angular velocity ω. Based on the formula of the Coriolis force F = -2m (ων), the three forces F, ω, and ν feedback each other and increase synchronously, and the special structure of the cylindrical chamber 1 automatically accelerates the inflowing fluid 41.

(第2実施形態)
図5a及び図5bを参照する。図5a及び図5bに示すように、本発明の第2実施形態では、円筒チャンバ1内の流入流体41を自動的に加速する構造の流体入口11が漏斗状に形成され、流量を増やすことができる。
Second Embodiment
5a and 5b, in the second embodiment of the present invention, the fluid inlet 11 is formed in a funnel shape, which is structured to automatically accelerate the inflowing fluid 41 in the cylindrical chamber 1, thereby increasing the flow rate.

図4aを参照する。図4aに示すように、流入流体41が螺旋形経路51に沿って加速すると、羽根群22が回転するが(図2aに示す)、羽根群22の内側が外側より大きな押圧力を受けるため、羽根群22が流入流体41をさらに加速させ、流入流体41と羽根群22との間で交互にフィードバックし合う。 Refer to FIG. 4a. As shown in FIG. 4a, when the incoming fluid 41 accelerates along the helical path 51, the blade set 22 rotates (as shown in FIG. 2a), but the inside of the blade set 22 receives a larger pushing force than the outside, so the blade set 22 further accelerates the incoming fluid 41, and there is an alternating feedback between the incoming fluid 41 and the blade set 22.

(第3実施形態)
図6を参照する。図6に示すように、本発明の第3実施形態において、駆動機構2の回転軸21の少なくとも一端には、接続部(図示せず)が設けられ、積層された複数の円筒チャンバ1をタービン発電構造として用いる際、接続部を利用して積層された複数の円筒チャンバ1中の複数の駆動機構2を接続し、終端部の接続部が発電機構3に接続され、複数の円筒チャンバ1の端面中央部には、流体を通過させる開口部が形成される。発電機構は、複数の発電機の組み合わせにより、それぞれの等級の風力に対応することが可能である。
Third Embodiment
Please refer to Fig. 6. As shown in Fig. 6, in the third embodiment of the present invention, at least one end of the rotating shaft 21 of the drive mechanism 2 is provided with a connection part (not shown), and when the stacked cylindrical chambers 1 are used as a turbine power generation structure, the connection part is used to connect the multiple drive mechanisms 2 in the stacked cylindrical chambers 1, the connection part at the end part is connected to the power generation mechanism 3, and an opening part for passing a fluid is formed in the center of the end face of the multiple cylindrical chambers 1. The power generation mechanism can respond to various classes of wind power by combining multiple generators.

(第1実施形態)
図7を参照する。図7に示すように、本発明の第1実施形態において、流体入口11の外側には、流入流体41の流量及び流速を増やす導流体19が取り付けられてもよい。
First Embodiment
Please refer to Fig. 7. As shown in Fig. 7, in the first embodiment of the present invention, a fluid guide 19 may be attached to the outside of the fluid inlet 11 to increase the flow rate and flow velocity of the inflow fluid 41.

本発明の第1実施形態において、水を流入流体41として用いる場合、円筒チャンバ1を河川流又は海流に設置可能であり、発電機構3は円筒チャンバ1の頂端に設置可能であり、流体出口12が底端中央に位置するとともに、導管により下流に案内する。チャンバ内壁15は、低めの流速と高めの圧力を有し、流入流体41のコリオリの力53と気圧傾度力(又は水圧傾度力)52のベクトル合成54とにより、流入流体41を加速させて軸線16に案内した後、下向きに流体出口12に至り、流入流体41が羽根群22及び回転軸21を押動し、発電機構3の回転軸21を駆動させて発電する。 In the first embodiment of the present invention, when water is used as the inflow fluid 41, the cylindrical chamber 1 can be installed in a river or ocean current, and the power generation mechanism 3 can be installed at the top end of the cylindrical chamber 1, with the fluid outlet 12 located in the center of the bottom end and guided downstream by a conduit. The chamber inner wall 15 has a low flow rate and high pressure, and the Coriolis force 53 of the inflow fluid 41 and the vector combination 54 of the air pressure gradient force (or water pressure gradient force) 52 accelerate the inflow fluid 41 and guide it to the axis 16, and then it reaches the fluid outlet 12 downward, where the inflow fluid 41 pushes the blade group 22 and the rotating shaft 21, driving the rotating shaft 21 of the power generation mechanism 3 to generate electricity.

上述したことから分かるように、本発明のタービン発電構造は、円筒チャンバの垂直壁面には、複数の流体入口が設けられ、円筒チャンバの頂面中央部には、流体出口が設けられ、外部流体が接線方向で流体入口から円筒チャンバ内に進入した後、頂端の流体出口から排出され、円筒チャンバ内に設けられた駆動機構は、回転軸及び透過性の羽根群を含み、流入流体が透過性羽根に当たると回転軸を回転させ、複数の透過性羽根を使用しているため、螺旋形経路を保持するとともに加速させ、発電機により効率良く発電することができる。 As can be seen from the above, the turbine power generation structure of the present invention has multiple fluid inlets on the vertical wall surface of the cylindrical chamber and a fluid outlet in the center of the top surface of the cylindrical chamber, external fluid enters the cylindrical chamber from the fluid inlet in a tangential direction and is then discharged from the fluid outlet at the top end, the drive mechanism provided in the cylindrical chamber includes a rotating shaft and a group of permeable blades, and when the inflowing fluid hits the permeable blades, it rotates the rotating shaft, and since multiple permeable blades are used, the spiral path is maintained and accelerated, allowing the generator to generate electricity efficiently.

1 円筒チャンバ
2 駆動機構
3 発電機構
11 流体入口
12 流体出口
13 流量調節部
14 回転軸フレーム
15 チャンバ内壁
16 軸線
17 径方向線
18 同心円
19 導流体
21 回転軸
22 羽根群
23 ヒーター
41 流入流体
42 流出流体
43 流体分子
51 螺旋形経路
52 気圧傾度力
53 コリオリの力
54 ベクトル合成
221 フレーム
222 羽根
REFERENCE SIGNS LIST 1 Cylindrical chamber 2 Drive mechanism 3 Power generation mechanism 11 Fluid inlet 12 Fluid outlet 13 Flow rate adjustment section 14 Rotating shaft frame 15 Chamber inner wall 16 Axis 17 Radial line 18 Concentric circle 19 Fluid guide 21 Rotating shaft 22 Blade set 23 Heater 41 Inflow fluid 42 Outflow fluid 43 Fluid molecule 51 Spiral path 52 Pressure gradient force 53 Coriolis force 54 Vector synthesis 221 Frame 222 Blade

Claims (7)

円筒チャンバ(1)と、駆動機構(2)と、発電機構(3)と、を備えたタービン発電構造であって、
前記円筒チャンバ(1)の垂直壁面には複数の流体入口(11)が設けられ、前記円筒チャンバ(1)の頂面または底端の中央部には流体出口(12)が設けられ、
前記流体入口(11)により、外部流体が当該流体入口(11)を通って当該円筒チャンバ(1)の接線方向に沿って当該円筒チャンバ(1)に流入し、
前記円筒チャンバ(1)の内壁(15)により、外部流体が前記流体入口(11)から前記円筒チャンバ(1)内に進入した後、流入流体が前記円筒チャンバ(1)の内壁(15)に沿って流れ、
前記流体出口(12)により、流入流体の流れが螺旋形経路に沿って前記円筒チャンバ(1)の内壁(15)から前記円筒チャンバ(1)の軸線(16)に向かって進み、最終的に前記流体出口(12)に向かって向きを変えて流出し、
前記駆動機構(2)は、前記円筒チャンバ(1)内に設けられ
前記駆動機構(2)は、回転軸(21)及び羽根群(22)を含み、
前記回転軸(21)は、前記円筒チャンバ(1)の軸線(16)位置に設けられ、
前記羽根群(22)は、複数の透過性羽根(222)及びフレーム(221)を含むとともに、前記回転軸(21)に接続され、
前記複数の透過性羽根(222)により、流入流体(41)の流れが透過性羽根(222)と当たって当該駆動機構(2)の回転軸(21)の回転駆動を促し、それとともに、流入流体(41)の流れが螺旋形経路を維持できるようにし、
前記発電機構(3)は、前記駆動機構(2)に接続されるとともに、前記駆動機構(2)により駆動され、
前記発電機構(3)で発電す
ことを特徴とするタービン発電構造。
A turbine power generation structure including a cylindrical chamber (1), a drive mechanism (2), and a power generation mechanism (3),
A plurality of fluid inlets (11) are provided on the vertical wall of the cylindrical chamber ( 1 ) , and a fluid outlet (12) is provided in the center of the top or bottom end of the cylindrical chamber (1);
The fluid inlet (11) allows an external fluid to flow through the fluid inlet (11) into the cylindrical chamber (1) along a tangential direction of the cylindrical chamber (1);
The inner wall (15) of the cylindrical chamber (1) allows the external fluid to flow into the cylindrical chamber (1) through the fluid inlet (11 ) and then the incoming fluid to flow along the inner wall (15) of the cylindrical chamber (1) ;
The fluid outlet (12) allows the flow of incoming fluid to follow a helical path from the inner wall (15) of the cylindrical chamber (1) towards the axis (16) of the cylindrical chamber (1) and eventually redirect and exit towards the fluid outlet (12);
The drive mechanism (2) is provided in the cylindrical chamber (1) ,
The drive mechanism (2) includes a rotating shaft (21) and a set of blades (22) ,
The rotation shaft (21) is provided at the axis (16) of the cylindrical chamber (1) ,
The blade set (22) includes a plurality of permeable blades (222) and a frame (221) , and is connected to the rotating shaft (21) ;
the plurality of permeable vanes (222) allow the flow of the inflowing fluid (41) to contact the permeable vanes (222) and drive the rotation of the rotating shaft (21) of the drive mechanism (2), while allowing the flow of the inflowing fluid (41) to maintain a helical path;
the power generation mechanism (3) is connected to the drive mechanism (2) and driven by the drive mechanism (2) ;
The power generation mechanism (3) generates power.
2. A turbine power generating structure comprising :
請求項1に記載のタービン発電構造において、
前記流入流体(41)は、接線方向で前記円筒チャンバ(1)に流入された後、前記螺旋形経路(51)に沿って加速され、軸線(16)に進んだ後、出口に向かって方向転換して排出され、流体を自動的に加速させる
ことを特徴とするタービン発電構造。
2. The turbine generating structure of claim 1 ,
The incoming fluid (41) enters the cylindrical chamber (1) tangentially, accelerates along the helical path (51) , travels along the axis (16) , and then turns and exits towards the outlet, automatically accelerating the fluid.
A turbine power generating structure comprising :
請求項1に記載のタービン発電構造において、
前記流体入口(11)には、流量調節部(13)が設けられ、
前記流量調節部(13)は、前記流体入口(11)を調節し、外部流体が前記円筒チャンバ(1)に進入する流量を制御する
ことを特徴とするタービン発電構造。
2. The turbine generating structure of claim 1 ,
The fluid inlet (11) is provided with a flow rate adjusting section (13) ,
The flow rate regulator (13) regulates the fluid inlet (11) to control the flow rate of the external fluid entering the cylindrical chamber (1).
A turbine power generating structure comprising :
請求項1に記載のタービン発電構造において、
前記発電機構(3)は、前記円筒チャンバ(1)の何れか一端に設置され、
前記発電機構(3)は、前記円筒チャンバ(1)の内部又は外部に位置する
ことを特徴とするタービン発電構造
2. The turbine generating structure of claim 1 ,
The power generation mechanism (3) is installed at one end of the cylindrical chamber (1) ,
The power generating mechanism (3) is located inside or outside the cylindrical chamber (1).
A turbine power generating structure comprising :
請求項1に記載のタービン発電構造において、
前記羽根群(22)は、放射線状に配設されたフレーム(221)及び複数の透過性羽根(222)を有し、
前記フレーム(221)は、前記回転軸(21)に接続され、
前記羽根(222)は、前記フレーム(221)上に設けられるか、前記回転軸(21)上に直接固定される
ことを特徴とするタービン発電構造。
2. The turbine generating structure of claim 1 ,
The blade set (22) includes a frame (221) and a plurality of permeable blades (222) arranged radially,
The frame (221) is connected to the rotating shaft (21) ,
The blades (222) are mounted on the frame (221) or directly fixed onto the rotating shaft (21).
A turbine power generating structure comprising :
請求項1に記載のタービン発電構造において、
前記透過性羽根(222)は、網状、格子状、棒状又は分離した板状を呈する
ことを特徴とするタービン発電構造
2. The turbine generating structure of claim 1 ,
The permeable vanes (222) may be in the form of a mesh, a lattice, a bar, or a separate plate.
2. A turbine power generating structure comprising :
請求項1に記載のタービン発電構造において、
前記流体入口(11)の外側には、流入流体(41)の流量及び流速を増やす導流体(19)が取り付けられる
ことを特徴とするタービン発電構造
2. The turbine generating structure of claim 1 ,
A fluid guide (19) is attached to the outside of the fluid inlet (11) to increase the flow rate and flow velocity of the incoming fluid (41).
A turbine power generating structure comprising :
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