(57)【要約】 【課題】流体の種類や流量と流体の速度または落差によって一段または多段に任意形成できる軸流型多段タービンの構造を提供すること。【解決手段】内部に流体が充填される混式タービン１００が備えられ、前記混式タービンは、内部には流体が充填されるように空間部１０５が形成され、上段と下段にそれぞれ注入口１０２と排出口１０３が形成された胴体１０１と、該胴体１０１の中央に軸設され高速で回転し、流体流れ通路である流体通路１０７が形成されるようにした回転軸１４０と、該回転軸１４０と一体に軸設される少なくとも一つ以上の第１回転ブレード１１０と、前記回転軸１４０と一体に一定間隔に複数本軸設される第２回転ブレード１２０と、前記胴体１０１の上段の内部にノズル口１０６が形成されると共に、下段には複数本の固定ブレード１３０が固設されることを特徴とする軸流型多段タービンの構造。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸流型多段タービンの構造において、
内部に流体が充填される混式タービン１００が備えられ、前記混式タービンは、内部には流体が充填されるように空間部１０５が形成され、上段と下段にそれぞれ注入口１０２と排出口１０３が形成された胴体１０１と、
前記胴体１０１の中央に軸設され高速で回転し、流体流れ通路である流体通路１０７が形成されるようにした回転軸１４０と、
前記回転軸１４０と一体に軸設される少なくとも一つ以上の第１回転ブレード１１０と、
前記回転軸１４０と一体に一定間隔に複数本軸設される第２回転ブレード１２０と、
前記胴体１０１の上段の内部にノズル口１０６が形成されると共に、下段には複数本の固定ブレード１３０が固設されることを特徴とする軸流型多段タービンの構造。
【請求項２】
前記胴体１０１の内部には流体がぶつかって反動を引き起こすように一定間隔に抵抗突起１０４が突出して形成されることを特徴とする請求項１に記載の軸流型多段タービンの構造。
【請求項３】
前記第２回転ブレード１２０には内部に流入された流体が抵抗突起側に排出されるように噴出孔１２１がさらに形成されることを特徴とする請求項１に記載の軸流型多段タービンの構造。
【請求項４】
軸流型多段タービンの構造において、
内部に流体が充填される反動式タービン２００が備えられ、前記反動式タービンは、内部には流体が充填されるように空間部２０３が形成され、上段と下段にそれぞれ注入口２０２と排出口が形成された胴体２０１と、
前記胴体２０１の中央に軸設され高速回転し、引込み空間２０４が形成されるようにした回転軸２２０と、
前記回転軸２２０と一体に一定間隔に複数本が軸設され、固定空間２０５が形成されるようにした回転ブレード２３０と、
前記胴体２０１の内部には一定間隔に複数本の固定ブレード２１０が固設されることを特徴とする軸流型多段タービンの構造。
【請求項５】
前記回転ブレード２３０の外郭には内部空間部に流体が吹き出される方向に第１先端部２０７がさらに形成されることを特徴とする請求項４に記載の軸流型多段タービンの構造。
【請求項６】
前記回転ブレード２３０の外郭には上部に突出された第２先端部２０８が形成され、折り曲げ部分２３０ａに形成された管路溝２３０ｂを通じて羽根の内側から外側へ流体が流れながら前記管路溝の前方に形成された壁にぶつかり、流体が回転する反対方向に吹き出しつつ吹き出される方向に形成された抵抗突起２０６にぶつかって反動力を得るようにすることを特徴とする請求項４に記載の軸流型多段タービンの構造。
【請求項７】
ノズルの先端面２３１は、流量損失を少なくするために回転ブレードに沿って並んで形成され、少なくとも一つまたは複数の多重構造よりなり、流体がぶつかる回転ブレードの先端面２３２は流体の損失を少なくするために吹き出す流体の角度と等しいか、あるいはそれ以下に形成されることを特徴とする請求項１または４に記載の軸流型多段タービンの構造。
【請求項８】
前記ノズルの先端面は流体が外に分散されないようにカバー３００がさらに形成されることを特徴とする請求項７に記載の軸流型多段タービンの構造。
【請求項９】
前記回転ブレードの先端面に羽根が形成され、上下角度は６０〜９０°の範囲であり、前（回転方向）後（回転反対方向）の角度は中心軸７０１の一直線を基準にして回転方向に５〜４５°まで傾斜して形成されることを特徴とする請求項１または４に記載の軸流型多段タービンの構造。
【請求項１０】
前記回転ブレード２３０が放射状に形成され、上下の角度は９０〜６０°の範囲であり、前後の角度は中心軸８０１の一直線を基準にして回転方向に５〜４５°まで傾斜して形成されることを特徴とする請求項１または４に記載の軸流型多段タービンの構造。
【請求項１１】
前記ノズルの角度は、流体がぶつかる羽根面と一直線直角になるように５〜４５°の範囲であり、放射状の円板形においてノズルの左右角度は１〜３０°範囲であり、前後角度は回転方向に５〜４５°に傾斜して形成されることを特徴とする請求項１または４に記載の軸流型多段タービンの構造。
【請求項１２】
流体が注入口２０２に流れ込んで、引込み空間２０４を通じて回転ブレードの内部に形成された固定空間２０５に入り、回転体の先端部に形成された管路溝２３０ｂを通じて入って、管路溝の前面に形成された抵抗壁２２１にぶつかって推進作用が行われ、また流体が回転する反対方向２２２に変わって吹き出しつつ、ハウジングの内側に形成された抵抗突起壁２０６にぶつかって反動力を得ることを特徴とする請求項１または４に記載の軸流型多段タービンの構造。
【請求項１３】
前記ノズルの角度は流体がぶつかる羽根の面と上下左右直角になるように形成され、一つまたは複数のノズルが複層からなっており、平行をなすように先端面に沿って延びて複層構造を形成し、流体の分散を防ぐために先端面の外郭はカバーが覆われることを特徴とする請求項１または４に記載の軸流型多段タービンの構造。
【請求項１４】
前記流体を吹き出すノズルの先端面２３１は、回転ブレードの先端面２３２と並んで形成されることを特徴とする請求項１または４に記載の軸流型多段タービンの構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体の種類や流量と流体の速度または落差によって一段または多段に任意形成できる軸流型多段タービンの構造に係り、さらに詳しくは、タービン構造を衝突式(言わば、衝動式)と反動式のうち、ユーザが現場の状況に合わせて選択的に使用できるようにしたものであり、特にタービンのブレードとノズルが最適な角度で形成され、効率を極大化できるようにしたものであり、これによって製品の品質と信頼性を大幅に向上させるので、ユーザである消費者の多様なニーズを充足させて良いイメージを与えられるようにしたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、本出願人が出願して登録を受けた特許登録第１１８４８７７号（名称：軸流型タービンの改良構）の改良発明であることを前もって明らかにしておく。
【０００３】
周知の通り、タービン（turbine）は風・水・ガス・蒸気などの流体が有するエネルギーを有用な機械的な仕事に変換させる機械であって、回転運動を行うところにその特徴がある。普通、回転体の円周に多数枚のブレード（blade）をつけ、そこに一定速度を有する流体を吹き出して高速回転させるターボ型の機械をタービンと称する。高所から水を落とし、それを回転体であるランナー（runner）を通るようにして、流水のエネルギーを機械的な仕事に変換させるものが水力タービンであり、蒸気をノズルから吹き出してブレードに衝突させて回転させる蒸気エネルギーを用いるものが蒸気タービンである。また、蒸気タービンには衝動式と反動式タービンがあり、両方の長所を組み合わせた混式ガスタービンもある。また、高温・高圧のガスが有するエネルギーを用いるものがガスタービンであり、高圧の圧縮空気が有するエネルギーを用いるものが空気タービンである。タービンはいずれも工業用動力として大事である。蒸気タービンは火力発電所を始め、原子力発電所で発電機を駆動するのに使われ、水力タービンは水力発電所で発電機を作動するのに使われる。
【０００４】
一方、多段タービン（multistage turbine）は、ガスまたは蒸気の膨張を幾つかの段に分けて膨張させるタービンを指すが、ノズルまたは固定羽根と回転羽根とからなる段を多数の段に組み合わせたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】韓国公開特許第２０１０−０１０５１０３号（名称：軸流型多段タービン）
【特許文献２】韓国特許登録第１１８４８７７号（名称：軸流型多段タービンの改良構造）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前述したガスタービンは、熱効率が低く燃料消費が大きく、回転体の構造が複雑であり大型化して、軸方向に広い空間を必要とすることから設置が容易でないとの問題点が発生した。
【０００７】
また、前述した従来の技術は、タービンのブレードとノズルを最適な角度で形成できず、効率が低下する大きな問題点が発生した。
【０００８】
そこで、本発明は前述したような従来の技術の諸問題点を解決するために案出されたもので、その第１の目的は、胴体に第１及び第２回転ブレードと固定ブレード、それから衝突傾斜面と抵抗突起が具備されるようにするものである。
【０００９】
前述した技術的構成による本発明の第２の目的は、流体の種類や流量と流体の速度または落差によって一段または多段に任意形成して使用できるようにしたものである。
【００１０】
第３の目的は、タービン構造を衝突式（言わば、衝動式という）と反動式のうち、ユーザが現場の状況に合わせて選択的に使用できるようにしたものである。
【００１１】
第４の目的は、特にタービンのブレードとノズルを最適な角度で形成して、効率を極大化できるようにしたものである。
【００１２】
第５の目的は、これにより製品の品質と信頼性を大幅に向上させるので、ユーザである消費者の多様なニーズを充足させて良いイメージを与えられるようにした軸流型多段タービンの構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる目的を達成するために本発明は、軸流型多段タービンの構造において、内部に流体が充填される混式タービン(衝突式と反動式とが混合されたタービン)が備えられ、該混式タービンは、回転体の内部に流体が充填されるように空間部１０８が形成され、上段と下段にそれぞれ注入口１０２と排出口１０３が形成された胴体１０１と、該胴体の中央に軸設されて高速で回転して排出孔が形成されるようにした回転軸１４０と、該回転軸１４０と一体に軸設される少なくとも一つ以上の第１回転ブレード１１０と、前記回転軸と一体に一定間隔に複数本が軸設される第２回転ブレード１２０、及び前記胴体の上段の内部に噴出孔１０６が形成されると共に、下段には複数本の固定ブレード１３０が固設されることを特徴とする軸流型多段タービンの構造を提供する。
【００１４】
また、本発明は、軸流型多段タービンの構造において、回転体の内部に流体が充填される反動式タービンが備えられ、該反動式タービンは、内部に流体が充填されるように空間部１０８が形成され、上段と下段にそれぞれ注入口と排出口が形成された胴体と、該胴体の中央に軸設されて高速で回転し、排出孔が形成されるようにした回転軸と、該回転軸と一体に一定間隔に複数個が軸設され、固定空間が形成されるようにした回転ブレード、及び前記胴体の内部には一定間隔に複数本の固定ブレードが固設されることを特徴とする軸流型多段タービンの構造を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように本発明によれば、胴体に第１及び第２回転ブレードと固定ブレード、それから衝突傾斜面と抵抗突起が備わっている。
【００１６】
前述した技術的構成による本発明は、流体の種類や流量と流体の速度または落差によって一段または多段に任意形成して使用できるようにしたものである。
【００１７】
また、本発明は、タービン構造を衝突式(言わば、衝動式という)と反動式のうちユーザが現場の状況に合わせて選択的に使用できるようにしたものである。
【００１８】
特に、本発明は、タービンのブレードとノズルが最適な角度で形成され、効率を極大化させるようにしたものである。
【００１９】
本発明は前述した効果によって製品の品質と信頼性を大幅に向上させるので、ユーザである消費者の多様なニーズを充足させて良いイメージを与えられるようにした極めて有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に適用された軸流型多段タービン構造の第１の実施形態の断面図である。
【図２】本発明に適用された軸流型多段タービン構造の第２の実施形態の断面図である。
【図３】本発明に適用された軸流型多段タービン構造の第３の実施形態の断面図である。
【図４】本発明に適用された軸流型多段タービン構造の第４の実施形態の断面図である。
【図５】本発明に適用された軸流型多段タービンの平断面図である。
【図６】本発明に適用されたノズルの第１の実施形態の断面図である。
【図７ａ】本発明に適用されたノズルの第２の実施形態の断面図である。
【図７ｂ】本発明に適用されたノズルの第３の実施形態の断面図である。
【図８ａ】本発明に適用されたノズルの第４の実施形態の断面図である。
【図８ｂ】本発明に適用されたノズルの第５の実施形態の断面図である。
【図９】本発明に適用されたノズルの第６の実施形態の断面図である。
【図１０】本発明に適用された回転ブレードの他の実施形態の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の望ましい実施形態を添付した図面に基づき詳述する。
【００２２】
本発明に適用された軸流型多段タービンの構造は図１ないし図１０に示されたように構成されるものである。
【００２３】
本発明を説明するにおいて、関連する公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にする恐れがあると判断される場合にはその詳細な説明は省略されうる。
【００２４】
そして、後述する用語らは、本発明における機能を考慮して設定された用語であって、これは生産者の意図または慣例によって違ってくる場合があるので、本明細書の全般にわたった内容に基づき定義されるべきである。
【００２５】
まず、本発明の第１の実施形態は、図１に示したように、軸流型多段タービンの構造において、内部に流体が充填される混式タービン１００が備えられ、前記混式タービンは、内部には流体が充填されるように空間部１０５が形成され、上段と下段にそれぞれ注入口１０２と排出口１０３が形成された胴体１０１が備えられる。
【００２６】
そして、前記胴体１０１の中央に軸設され高速で回転し、流体が流れるように流体通路１０７が形成され、回転軸１４０が備えられる。
【００２７】
また、前記回転軸１４０と一体に軸設される少なくとも一つ以上の第１回転ブレード１１０が備えられる。
【００２８】
また、前記回転軸１４０と一体に一定間隔に複数本が軸設される第２回転ブレード１２０が備えられる。
【００２９】
さらに、前記胴体１０１の上段内部に形成された空間部１０９に流体が流入され、ノズル口１０６から吹き出された流体が第１回転ブレード１１１に衝突し、流体通路１０７を通じて流体が流れるように導く噴出孔１２１が形成されると共に、複数本の固定ブレード１３０が固設される。
【００３０】
特に、本発明に適用された前記胴体１０１の内部には流体がぶつかって反動を引き起こすように一定間隔に抵抗突起１０４が突出して形成される。
【００３１】
また、前記第１回転ブレード１１０には流体がぶつかって回転力をアップする衝突羽根傾斜面１１１がさらに形成される。
【００３２】
そして、前記第２回転ブレード１２０には内部に流入された流体が抵抗突起側に排出されるように噴出孔１２１がさらに形成される。
【００３３】
一方、本発明の第２の実施形態は、図２に示したように、軸流型多段タービンの構造において、内部に流体が充填される反動式タービン２００が備えられ、前記反動式タービンは 内部には流体が充填されるように空間部２０３が形成され、上段と下段にそれぞれ注入口２０２と排出口が形成された胴体２０１が備えられる。
【００３４】
また、前記胴体２０１の中央に軸設され高速で回転し、引込み空間２０４が形成されるようにした回転軸２２０が備えられる。
【００３５】
そして、前記回転軸２２０と一体に一定間隔に複数本が軸設され、固定空間２０５が形成されるようにした回転ブレード２３０が具備される。
【００３６】
また、前記胴体２０１の内部には一定間隔に複数本の固定ブレード２１０が固設される。
【００３７】
特に、本発明に適用された前記回転ブレード２３０と固定ブレード２１０は相互"⊂"または"⊃"で交差するように組み立てられる。
【００３８】
そして、前記回転ブレード２３０の外郭には、内部空間部に流体噴出方向路の形成された第１先端部２０７に図５のように流体通路が形成される。
【００３９】
また、前記回転ブレード２３０の外郭には、上部へ突出した第２先端部２０８が形成され、折り曲げ部分３０aは、図５のような管路溝２００を通じて羽根の内側から外側へ流体が進み、ハウジングの内側に形成された抵抗突起２０６にぶつかって反動力を得るように形成される。
【００４０】
さらに、衝突式において、前記ノズルの先端面２３１は流体の損失を防止するために回転ブレードの先端面２３２と並んで形成され、少なくとも一つまたは複数の多重ノズル構造よりなる。 
【００４１】
また、本発明に適用された前記ノズルの先端面２３１は流体が外に漏れないようにカバー３００が形成される。
【００４２】
一方、本発明は前記回転ブレード２３０のブレードがギアのように回転ブレードの先側面に形成され、上下角度は垂直をなし、前(回転方向)後(回転反対方向)の角度は回転方向に中心軸７０１を中心にして５〜４５°範囲内で傾斜して形成するのが望ましい。
【００４３】
また、前記回転ブレード２３０が放射状に形成(図８a)され、左右の角度は９０〜６０°まで回転方向に傾き、前後角度は回転方向側に５〜４５°まで傾斜して形成するのが望ましい。
【００４４】
また、本発明は前記ノズルの角度は流体がぶつかる羽根面と一直線直角をなすようにし、放射状の円板形においてノズルの上下の角度は１〜３０°の範囲であり、左右の角度は回転方向に傾斜した羽根面と直角をなす。
【００４５】
さらに、本発明は、図２及び図５に示したように、流体が注入口２０２に流れ込んで引込み空間２０４を通じて回転ブレードの内部に形成された固定空間２０５に入り、回転体の先端に形成された管路溝２３０ｂを通じて入って、管路溝の前面に形成された抵抗壁２２１にぶつかって推進作用が行われ、また流体が回転する反対方向に変わって吹き出しつつ、ハウジングの内側に形成された抵抗突起壁２０６にぶつかって反動力を得ることを特徴とする。   また、本発明は、図７ａ、図７ｂに示したように、ノズルの先端面は流体がぶつかる回転ブレードの羽根先端面２３２と並んで形成し、ノズルは多数個からなり、流体の分散を防ぐために先端面の外郭はカバーが覆われることを特徴とする。
【００４６】
そして、本発明は、前記流体を吹き出すノズルの先端面２３１は回転体の羽根先端面２３２と並んで形成することを特徴とする。
【００４７】
一方、本発明は、前述した構成部を適用するにおいて多様に変形可能であり、色々の形態をとることができる。
【００４８】
そして、本発明は、前述した詳細な説明において言及される格別な形態に限定されるものでないと理解すべきであり、かえって添付した請求の範囲によって定義される本発明の精神と範囲内の全ての変形物と均等物及び代替物を含み、特に衝突式において羽根の形態は多様に変形可能である。
【００４９】
前述したように構成された本発明の軸流型多段タービンの構造の作用効果を説明すれば、次の通りである。
【００５０】
まず、本発明は、タービン構造を衝突式と反動式のうち、ユーザが現場の状況に合わせて選択的に使用できるようにしたものであり、特にタービンのブレードとノズルを最適な角度で形成して、効率を極大化させるようにしたものである。
【００５１】
そのため、本発明の第１の実施形態を先に説明すれば、胴体１０１の排出口１０３を塞いだ状態で注入口１０２を通じて内部空間部１０５に流体または気体を一杯に充填するようにする。
【００５２】
そうすると、胴体１０１の空間部１０５はもちろん、第１回転ブレード１１０と第２回転ブレード１２０の内部空間部には流体または気体の進み通路が形成され、その通路空間のサイズは流体または気体の種類や圧力の状況によって調整して設けられる。
【００５３】
前述した状態で、注入口１０２と噴出孔１０６を通じて高圧で圧力を注入すれば、流体または気体は流体通路１０７に流入しつつ、回転軸１４０を中心にして第１回転ブレード１１０と第２回転ブレード１２０を高速回転させるようになる。
【００５４】
特に、前記第１回転ブレード１１０は、噴出孔１０６を通じて流れ込んだ流体が正面にぶつかって高速回転できるようにし、第１回転ブレードの先端面に衝突羽根傾斜面１１１を形成し、その衝突羽根傾斜面は６０〜９０°に複数個形成される。すなわち、流体が吹き出される角度は１〜３０°以内であり、衝突羽根傾斜面は６０〜９０°の傾斜角度(勾配)で形成され、吹き出される角度と対向面(衝突羽根傾斜面)との角度が直角になるようにしたことを特徴とする。
【００５５】
そして、前記流体または気体は、流体通路１０７を通過した後、第２回転ブレード１２０の外周面に形成された噴出孔１２１を通じて噴射されてから、次の段に排出される。
【００５６】
この際、前記噴出孔１２１に吹き出された流体または気体は、抵抗突起１０４にぶつかった後、再び内側方向に流入され、かかる過程が反復しつつ混式タービン１００が作動する。
【００５７】
さらに、前記流体は、固定ブレード１３０と第２回転ブレード１２０の空間に流出され、また流体通路１０７を通じても進まれるので、従来にタービン羽根の先端面とハウジングの内壁の間に流出されることとは違って、本発明は流量損失を最小化できるようになって、第２回転ブレード１２０を高速回転させることができる。
【００５８】
前記第２回転ブレード１２０が回転する際、隣接した固定ブレード１３０は回転せずに、 固定したまま位置するようになる。
【００５９】
一方、本発明の第２の実施形態を説明すれば次の通りである。
【００６０】
本発明の第２の実施形態は前述した第１の実施形態と殆ど類似しており、以下では相違点だけを説明する。
【００６１】
注入口２０２を通じて流入された流体は、回転ブレード２３０と固定ブレード２１０との間の引込み空間２０４を通じて通り過ぎながら、回転軸２２０に軸設された前記回転ブレード２３０を高速で回転させるようになる。
【００６２】
前述した過程において、回転ブレード２３０の外郭には内部に空間部が形成された第１先端部２０７が形成されて、 回転力をアップすることができるようになる。
【００６３】
また、前述した過程において、回転ブレード２３０の外郭には上部に突出した第２先端部２０８が形成されて、これもやはり流体が第２先端部を打撃して回転ブレード２３０の回転力をさらに増大させることができるようになる。
【００６４】
一方、本発明は、図４に示したように、衝突式と反動式のタービンで構成して使用できるようにすることは勿論である。
【００６５】
また、本発明は、図６に示したように、ノズルの先端面は図６、図７ａ、図７ｂ、図７ｃのように形成して、回転ブレードの回転力をアップすることができる。
【００６６】
また、本発明は、図７ａ、図７ｂに示したように、ノズルを一つまたは複数の多重構造に形成して使用できるようにしたものであって、ノズルは流量損失を少なくするために円に沿って並んで形成し、また回転ブレードは吹き出す流体の角度と等しいか、あるいはその以下に形成して、流体の損失を無くすようになる。
【００６７】
一方、本発明は、図８ａ、図８ｂに示したように、ノズルを一つまたは複数の多重構造に形成して使用できるようにしたものであって、ノズルの先端面と回転ブレードの羽根先端面は並んで形成して、回転ブレードの回転力をアップできるようにする。
【００６８】
また、本発明は、図９に示したように、ノズルの先端面にはカバー３００を形成して、流体またはエアーが外に漏れず、直ちに排出されるようにして、回転ブレードの回転力をアップできるようにする。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の軸流型多段タービンの構造の技術的思想は、実際に同じ結果を反復実施できるものであって、特にこのような本願発明を実施することによって、技術発展を促進して産業発展に寄与することができて、保護する価値は十分ある。
【符号の説明】
【００７０】
１００：混式タービン 
１１０：第１回転ブレード
１２０：第２回転ブレード 
１３０：固定ブレード
１４０：回転軸 
３００：カバー
【図１】
2016535205.tif 000003
【図２】
2016535205.tif 000004
【図３】
2016535205.tif 000005
【図４】
2016535205.tif 000006
【図５】
2016535205.tif 000007
【図６】
2016535205.tif 000008
【図７ａ】
2016535205.tif 000009
【図７ｂ】
2016535205.tif 000010
【図８ａ】
2016535205.tif 000011
【図８ｂ】
2016535205.tif 000012
【図９】
2016535205.tif 000013
【図１０】
2016535205.tif 000014
【国際調査報告】
2016535205.tif 000015
2016535205.tif 000016
2016535205.tif 000017
2016535205.tif 000018