KR101059497B1

KR101059497B1 - 발전장치

Info

Publication number: KR101059497B1
Application number: KR1020090028644A
Authority: KR
Inventors: 이동거
Original assignee: 이동거
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2011-08-25
Also published as: KR20100110192A

Abstract

본 발명은 풍력 및 조력을 이용한 발전장치에 관한 것으로서, 하부가 물 속에 잠기도록 설치된 본체와; 상기 본체의 상단부에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력블레이드를 갖는 풍력회전부와; 상기 풍력회전부에 연결되어 풍력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 풍력발전부와; 상기 본체의 하단부에 설치되어 물에 의해 회전되는 조력블레이드를 갖는 조력회전부와; 상기 조력회전부에 연결되어 조력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 조력발전부와; 상기 풍력발전부와 조력발전부의 동력을 연결 또는 차단하는 클러치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하여, 상부의 풍력회전부와 하부의 조력회전부가 각각 풍력 및 조력에 의해 회전되면서 발전됨으로써, 발전효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 많은 전기에너지를 축적할 수 있게 된다.

풍력, 조력, 복합발전, 풍력블레이드, 풍력발전, 조력블레이드, 조력발전

Description

발전장치{power plant}

본 발명은 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력과 조력을 이용하여 전기에너지를 지속적으로 생성하여 축적할 수 있도록 한 풍력 및 조력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 현재 사용되고 있는 에너지원은 대개 화학적 에너지원이다. 화학적 에너지원이란 지구의 자원인 석탄이나 석유 등을 활용한 에너지들이다.

이러한 화학적인 에너지원을 이용하여 전기를 생산하고, 자동차를 움직이며, 공장을 가동하게 된다. 화학적인 에너지원의 가장 큰 장점은 직접적인 에너지원이라는 것이며, 활용 대비 효율이 높다는 점이다. 하지만, 그 매장량에 한계가 있다는 점에서 화학적인 에너지원은 또 다른 커다란 단점을 갖는다.

지구의 인구가 증가하고 인류의 문명이 발전함에 따라 에너지의 수요가 공급을 넘어서게 되면서 새로운 대체 에너지의 개발이 시급한 문제로 대두되었다.

이러한 대안으로 파력, 수력 및 풍력 발전에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 용어 그대로 파력은 파도의 힘을 이용한 것이고, 수력은 물의 낙차를 이용한 것이며, 풍력은 바람을 이용한 것이다. 이들의 원천은 실질적으로 무궁무진한 것이므로 화학적 에너지원을 대체하기에 충분하다.

이들 중에서도 특히, 풍력 발전기는 바람이 갖고 있는 에너지를 전기 에너지로 변환해주는 장치이다. 불어오는 바람은 풍력 발전기의 날개를 회전시키고, 이 때 생긴 날개의 회전력으로 전기를 생산하게 된다.

이러한 풍력 발전은 무한정의 청정 에너지원으로서, 화석 연료를 대신하여 자원 고갈에 대비할 수 있다. 또한 풍력 발전 시설은 비용이 적게 들고, 건설 및 설치 기간이 짧으며, 풍력 발전 시설단지는 농사, 목축 등 토지 이용의 효율성을 높이는 추가의 이점이 있다.

하지만, 종래의 풍력 발전기의 경우, 특히 날개 부분(이하, '날개부' 라 함)에 있어서는 단지 바람에 의해 회전하는 단순 구조만을 취하고 있기 때문에, 바람의 세기나 바람의 방향에 적절하게 대응하지 못하고 있다.

즉, 날개부는 적정한 수준으로 항시 일정한 회전력을 제공해야 함에도 불구하고 바람의 세기에 따라 회전력이 달라질 수 있고, 또한 역 방향으로 불어오는 바람에 대해 그 회전력이 상쇄될 우려가 높다. 따라서 날개부가 항시 원하는 정속도로 회전될 수 있도록 하여 풍력 발전에의 효율을 높일 수 있도록 할 필요성이 대두된다.

그리고, 풍력 발전기는 풍력에 의해서만 발전되기 때문에, 바람이 없는 날 등을 고려해 볼 때 풍력에 의한 발전량이 충분치 못하였고, 이로 인해 많은 풍력 발전기를 시설해야 하는 단점이 있었다.

이에, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 풍력 및 조력을 이용하여 발전할 수 있는 발전장치를 구성함으로써, 풍력과 조력에 의한 전기에너지가 각각 발전되어 축적되므로 발전효율을 향상시킬 수 있고, 많은 전기에너지를 축적할 수 있도록 한 풍력 및 조력을 이용한 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적은, 하부가 물 속에 잠기도록 설치된 본체와; 상기 본체의 상단부에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력블레이드를 갖는 풍력회전부와; 상기 풍력회전부에 연결되어 풍력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 풍력발전부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발전장치에 의해 달성된다.

또한, 상술한 목적은, 하부가 물 속에 잠기도록 설치된 본체와; 상기 본체의 하단부에 설치되어 물에 의해 회전되는 조력블레이드를 갖는 조력회전부와; 상기 조력회전부에 연결되어 조력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 조력발전부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발전장치에 의해 달성된다.

바람직하게, 상술한 목적은, 하부가 물 속에 잠기도록 설치된 본체와; 상기 본체의 상단부에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력블레이드를 갖는 풍력회전부와; 상기 풍력회전부에 연결되어 풍력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 풍력발전부와; 상기 본체의 하단부에 설치되어 물에 의해 회전되는 조력블레이드를 갖는 조력회전부와; 상기 조력회전부에 연결되어 조력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 조력발전부와; 상기 풍력발전부와 조력발전부의 동력을 연결 또는 차단하는 클러치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 및 조력을 이용한 발전장치에 의해 달성된다.

그리고, 상기 풍력회전부는, 본체의 상부에 설치되고 풍력회전부의 양측부에는 풍력블레이드가 각각 회전가능하게 설치된 중공의 하우징과; 상기 하우징 내부에 회전가능하게 설치되는 한편 양 풍력블레이드와 연결되어 풍력블레이드의 회전에 의해 회전 구동되는 구동축과; 상기 양 풍력블레이드의 각 구동축과 연결되어 연동되면서 풍력발전부를 발전시키는 제 1 주축과; 상기 제 1 주축과 양 풍력블레이드의 각 구동축을 연결하는 차동장치;를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 차동장치는, 하우징의 내부에 회전가능하게 설치된 디퍼런셜케이스와; 상기 디퍼런셜케이스 내부에 구비되는 한편 양 구동축의 단부에 일체로 회전되도록 설치된 구동기어와; 상기 디퍼런셜케이스를 관통하면서 양 구동기어에 치합되는 한편 구동기어의 회전에 의해 디퍼런셜케이스를 회전 구동시키는 디퍼런셜피니언과; 상기 디퍼런셜케이스에 일체로 설치된 링기어와; 상기 링기어에 치합되는 한편 제 1 주축의 단부에 일체로 회전되도록 설치된 종동기어;를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 하우징에는 풍력블레이드를 바람의 방향에 따라 회전시키기 위해, 하우징에 일체로 형성된 링기어와; 상기 링기어에 치합된 회전기어와; 상기 회전기어를 회전 구동시키는 회전모터;가 구성된다.

또한, 상기 풍력블레이드와 구동축 사이에 서로 이격되게 설치된 다수의 회전체와; 상기 풍력블레이드의 일단부에 돌출 형성되어 다수의 회전체를 관통하여 구동축에 연결된 연결축과; 상기 연결축 상에 일체로 설치된 베벨기어와; 상기 다수의 회전체 중 일 회전체에 회전가능하게 설치되는 한편 양단부에 연결축의 베벨기어에 치합되는 베벨기어를 갖는 회전축과; 상기 연결축 또는 회전축의 베벨기어를 회전시키는 구동모터;를 포함하여, 강풍이 불 때 풍력블레이드를 회전시켜 강풍에 평행하게 위치시킴으로써 풍력블레이드에 작용하는 바람의 저항을 최소화한다.

그리고, 상기 풍력발전부에는 풍력회전부의 제 1 주축에 연결되어 풍력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전기 및 상기 발전기와 제 1 주축 사이에 설치된 차동장치가 구성되되, 상기 차동장치는, 제 1 주축의 단부에 일체로 회전되도록 설치된 구동기어와; 상기 구동기어에 치합되는 링기어가 일체로 설치된 디퍼런셜케이스와; 상기 디퍼런셜케이스를 관통한 상태로 회전되는 한편 각각 발전기와 클러치에 연동되도록 연결된 종동기어와; 상기 종동기어에 수직한 방향으로 디퍼런셜케이스를 관통하여 종동기어에 치합되는 한편 종동기어 상에서 자전 또는 공전 또는 자전 및 공전되면서 디퍼런셜케이스를 회전 구동시키는 디퍼런셜피니언;를 포함하여 구성되고, 상기 발전기와 차동장치의 종동기어 사이에는 변속 및 동력을 전달 또는 차단하는 변속기가 설치됨이 바람직하다.

또한, 상기 조력회전부는, 본체의 하부에 회전가능하게 설치된 프레임과; 상기 프레임에 각각 힌지축을 개재하여 회전가능하게 설치되고 면적 및 길이가 서로 다르게 형성된 제 1,2 조력블레이드;를 포함하여 구성되고, 상기 프레임에는 제 1,2 조력블레이드가 일방향으로만 회전될 수 있도록 한 걸림턱이 돌출 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 조력발전부에는 조력회전부에 연결되어 제 1,2 조력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전기 및 상기 발전기와 조력회전부 사이에 설치된 차동장치가 구성되되, 상기 차동장치는, 조력회전부의 프레임에 일체로 설치된 제 4 주축의 단부에 일체로 회전되도록 설치된 구동기어와; 상기 구동기어에 치합되는 링기어가 일체로 설치된 디퍼런셜케이스와; 상기 디퍼런셜케이스를 관통한 상태로 회전되는 한편 각각 발전기와 클러치에 연동되도록 연결된 종동기어와; 상기 종동기어에 수직한 방향으로 디퍼런셜케이스를 관통하여 종동기어에 치합되는 한편 종동기어 상에서 자전 또는 공전 또는 자전 및 공전되면서 디퍼런셜케이스를 회전 구동시키는 디퍼런셜피니언;를 포함하여 구성되고, 상기 발전기와 차동장치의 종동기어 사이에는 변속 및 동력을 전달 또는 차단하는 변속기가 설치됨이 바람직하다.

본 발명의 풍력 및 조력을 이용한 발전장치에 따르면, 상부의 풍력회전부와 하부의 조력회전부가 각각 풍력 및 조력에 의해 회전되면서 발전됨으로써, 발전효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 많은 전기에너지를 축적할 수 있는 효과가 있다.

특히, 풍력회전부와 조력회전부가 모두 작동될 때는 풍력발전부와 조력발전부의 동력연결을 차단하고, 어느 하나만 작동될 때는 풍력발전부와 조력발전부의 동력을 연결함으로써 풍력회전부와 조력회전부를 항상 같이 작동시켜 발전할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부도면 도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 도면이다.

본 발명의 발전장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 풍력을 이용한 발전장치와 조력을 이용한 발전장치가 각각 구성될 수 있지만, 본 실시예에서는 풍력과 조력을 이용한 발전장치(100)에 대해서 설명하기로 한다.

상기 발전장치(100)는, 그 하부 즉 후술될 조력회전부(600)가 물 속에 잠기도록 설치된 본체(110)와, 상기 본체(110)의 상단부에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력블레이드(210)를 갖는 풍력회전부(200)와, 상기 풍력회전부(200)에 연결되어 풍력블레이드(210)의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 풍력발전부(300)와, 상기 본체(110)의 하단부에 설치되어 물에 의해 회전되는 조력블레이드(620)(630)를 갖는 조력회전부(600)와, 상기 조력회전부(600)에 연결되어 조력블레이드(620)(630)의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 조력발전부(500)와, 상기 풍력발전부(300)와 조력발전부(500)의 동력을 연결 또는 차단하는 클러치(400)를 포함한다.

이와 같이 구성된 발전장치(100)의 모든 작동은 콘트롤러(미도시)에 의해 무인 운전이 가능하도록 구성됨이 바람직하다.

상기 본체(110)의 상면에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 풍력회전부(200)의 구동부가 구성될 제 1,2 하우징(111)(112)이 설치되고, 상기 풍력회전부(200)는 제 1 하우징(111) 상에 설치된다.

상기 제 1,2 하우징(111)(112) 사이에는 주축베어링(140)이 개재되어 설치되고, 상기 제 1 하우징(111)에는 링기어(120)가 일체로 형성되며, 상기 제 2 하우 징(112)에는 링기어(120)를 회전시키기 위해 링기어(120)에 치합된 회전기어(131)를 갖는 회전모터(130)가 고정되게 설치된다.

따라서, 상기 풍력회전부(200)는 콘트롤러에 의해서 바람의 방향에 대향되도록 회전될 수 있고, 이를 위해 풍향센서(미도시) 등을 더 구성할 수도 있다.

한편, 상기 풍력회전부(200)에는 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 하우징(111)의 양단부에 다수 즉 7개의 풍력블레이드(210)가 회전가능하게 설치되고, 상기 풍력블레이드(210)는 한계풍속 이상이 되었을 때 양력이 블레이드에 작용하지 못하도록 공기역학적 형상으로 형성됨이 바람직하다.

상기 제 1 하우징(111)의 내부에는 풍력블레이드(210)와 같이 회전되면서 이 회전력을 풍력발전부(300)에 전달하는 구동축(260)이 설치되고, 상기 구동축(260)의 단부에는 제 1 회전체(250)가 설치되어 일체로 회전되며, 상기 제 1 회전체(250)의 외측에는 다수의 회전체 즉 제 2,3 회전체(240)(220)가 서로 이격되게 설치되는 한편 이 회전체(220)(240)(250)는 풍력블레이드(210)의 연결축(211)을 통해서 일체로 회전되도록 연결된다.

여기서, 상기 다수의 회전체는 두 개 이상으로 설치됨이 바람직하되, 본 실시예에서는 3개의 회전체(220)(240)(250)가 설치된 것을 그 일례로 도시하여 설명한다.

상기 풍력블레이드(210)는 그 일단부에 돌출 형성된 연결축(211)이 다수의 회전체(220)(240)(250)를 관통함으로써 상기 제 3 회전체(220)의 외측면에 회전가 능하게 설치되고, 상기 연결축(211)과 다수의 회전체(220)(240)(250) 사이에는 각각의 베어링(212)이 개재되어 설치된다.

그리고, 상기 제 2,3 회전체(240)(220) 사이의 연결축(211) 상에는 베벨기어(213)가 일체로 설치되고, 상기 제 3 회전체(220)의 내주면에는 그 양단부에 상기 베벨기어(213)에 치합되는 베벨기어(231)를 갖는 다수의 회전축(230)이 각각 브라켓(232)을 매개로 하여 회전가능하게 설치되며, 상기 다수의 회전축(230) 중 일측의 회전축(230)에는 회전축(230)을 회전 구동시키는 구동모터(221)가 설치된다.

따라서, 상기 구동모터(221)가 작동됨에 따라 일측의 회전축(230)을 비롯한 모든 회전축(230)과 베벨기어(213)(231)가 상호 연동되어 회전됨으로써 제 3 회전체(220) 상에서 풍력블레이드(210)를 회전시킬 수 있게 된다. 이와 같이 회전되는 풍력블레이드(210)는 바람의 세기가 강풍일 때는 바람의 방향에 평행하게 위치되고, 약풍일 때는 바람의 방향에 수직하게 위치되도록 회전됨이 바람직하다.

또한, 상기 풍력회전부(200)에는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 양 풍력블레이드(210)의 회전력을 풍력발전부(300)에 용이하게 전달하기 위한 차동장치(270)가 구성된다.

상기 차동장치(270)는, 제 1 하우징(111)의 일측에 형성된 기어박스(271) 내부에 디퍼런셜케이스(272)가 회전가능하게 설치되고, 상기 디퍼런셜케이스(272) 내부에는 양 구동축(260)의 단부에 일체로 회전되도록 설치된 구동기어(274)(274a)가 회전가능하게 설치되며, 상기 양 구동기어(274)(274a) 사이에는 상기 디퍼런셜케이 스(272)를 관통하면서 양 구동기어(274)(274a)에 치합되어 구동기어(274)(274a)의 회전에 의해 디퍼런셜케이스(272)를 회전 구동시키는 디퍼런셜피니언(275)이 설치된다.

따라서, 상기 양 구동기어(274)(274a)가 동일한 방향으로 동일한 속도로 회전되면 상기 디퍼런셜피니언(275)은 구동기어(274)(274a) 상에서 자전없이 구동기어(274)(274a)의 회전에 의해 공전되면서 디퍼런셜케이스(272)를 회전시키게 되고, 상기 양 구동기어(274)(274a)가 동일한 방향으로 속도차를 갖고 회전되면 상기 디퍼런셜피니언(275)은 구동기어(274)(274a)의 회전에 의해 구동기어(274)(274a) 상에서 자전 및 공전하면서 디퍼런셜케이스(272)를 회전시키게 된다. 이때, 상기 디퍼런셜케이스(272)는 양 구동축(260)을 축으로 회전하게 된다.

그리고, 상기 디퍼런셜케이스(272)의 외측면에는 링기어(273)가 일체로 설치되고, 상기 링기어(273)에는 풍력회전부(200)의 차동장치(270)와 풍력발전부(300)의 차동장치(310)를 연결하는 제 1 주축(280)의 종동기어(276)가 치합된다.

따라서, 상기 풍력블레이드(210)의 회전력은 구동축(260) -> 차동장치(270) -> 제 1 주축(280)을 통해 풍력발전부(300)의 차동장치(310)를 구동시켜 발전기(330)를 발전시키게 된다.

한편, 상기 풍력발전부(300)에는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 풍력회전부(200)의 제 1 주축(280)에 연결되어 풍력블레이드(210)의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전기(330) 및 상기 발전기(330)와 제 1 주축(280) 사이에 설치 된 차동장치(310)가 구성된다.

상기 차동장치(310)는, 제 1 주축(280)의 하단부에 구동기어(314)가 일체로 회전되도록 설치되고, 상기 구동기어(314)에 치합되는 링기어(313)가 일체로 설치된 디퍼런셜케이스(312)가 설치되며, 상기 디퍼런셜케이스(312)를 관통한 상태로 회전되는 한편 각각 발전기(330)와 클러치(400)에 연동되도록 연결된 제 1,2 종동기어(316)(316a)가 설치되고, 상기 제 1,2 종동기어(316)(316a)에 수직한 방향으로 디퍼런셜케이스(312)를 관통하여 제 1,2 종동기어(316)(316a)에 치합되는 한편 제 1,2 종동기어(316)(316a) 상에서 자전 또는 공전 또는 자전 및 공전되면서 디퍼런셜케이스(312)를 회전 구동시키는 디퍼런셜피니언(315)이 설치된다.

여기서, 상기 제 1 종동기어(316)에는 변속기(320)가 연결되고 상기 변속기(320)는 다시 발전기(330)에 연결되며, 상기 제 2 종동기어(316a)에는 제 2 주축(340)이 일체로 형성되는 한편 상기 제 2 주축(340)은 클러치(400)에 연결된다.

한편, 이와 같이 형성된 차동장치(310)는 본체(110)의 내측 상단부에 설치된 기어박스(311) 내부에 구성된다.

따라서, 상기 풍력블레이드(210)의 회전력은 구동축(260) -> 차동장치(270) -> 제 1 주축(280)을 통해 풍력발전부(300)로 전달되고, 상기 풍력발전부(300)에서는 제 1 주축(280)의 회전력이 차동장치(310) -> 변속기(320) -> 발전기(330)로 전달됨으로써, 풍력블레이드(210)의 회전운동이 전기에너지로 변환되어 저장된다.

상기 조력회전부(600)는 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본체(110)의 하 부에 회전가능하게 설치된 다수의 프레임(610)과, 상기 프레임(610)에 각각 힌지축(621)(631)을 개재하여 회전가능하게 설치된 제 1,2 조력블레이드(620)(630)를 포함한다.

상기 제 1,2 조력블레이드(620)(630)는 서로 인접하게 설치되되, 인접한 다른 조력블레이드에 조력이 용이하게 작용할 수 있도록 그 면적과 길이를 서로 다르게 형성함이 바람직하다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 조력블레이드(620)가 프레임(610)의 외측단부에 설치되면 상기 제 2 조력블레이드(630)는 프레임(610)의 내측단부에 설치되는 한편 상기 제 2 조력블레이드(630)의 면적이 제 1 조력블레이드(620)의 면적보다 크게 형성되어, 조력이 각 조력블레이드(620)(630)에 동일한 토오크로 작용되도록 함이 바람직하다.

한편, 상기 프레임(610)에는 제 1,2 조력블레이드(620)(630)가 일방향으로만 회전될 수 있도록 걸림턱(611)이 돌출 형성됨으로써, 도 2에서와 같이 상기 조력회전부(600)의 오른편에서는 제 1,2 조력블레이드(620)(630)가 수직하게 세워져 조력에 의해 회전되고, 왼편에서는 제 1,2 조력블레이드(620)(630)가 회전되어 조력이 그대로 관통됨으로써 조력블레이드(620)(630)의 회전을 방해하지 않게 된다.

한편, 상기 조력회전부(600) 상부의 본체(110) 내측 하단부에는 조력발전부(500)가 구성되고, 상기 조력발전부(500)에는 조력회전부(600)에 연결되어 제 1,2 조력블레이드(620)(630)의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전기(530) 및 상기 발전기(530)와 조력회전부(600) 사이에 설치된 차동장치(510)가 구성된다.

상기 차동장치(510)는, 조력회전부(600)의 프레임(610)에 일체로 설치된 제 4 주축(540)의 단부에 구동기어(514)가 일체로 회전되도록 설치되고, 상기 구동기어(514)에 치합되는 링기어(513)가 일체로 설치된 디퍼런셜케이스(512)가 설치되며, 상기 디퍼런셜케이스(512)를 관통한 상태로 회전되는 한편 각각 발전기(530)와 클러치(400)에 연동되도록 연결된 제 3,4 종동기어(516)(516a)가 설치되고, 상기 제 3,4 종동기어(516)(516a)에 수직한 방향으로 디퍼런셜케이스(512)를 관통하여 제 3,4 종동기어(516)(516a)에 치합되는 한편 제 3,4 종동기어(516)(516a) 상에서 자전 또는 공전 또는 자전 및 공전되면서 디퍼런셜케이스(512)를 회전 구동시키는 디퍼런셜피니언(515)이 설치된다.

여기서, 상기 제 4 종동기어(516a)에는 변속기(520)가 연결되고 상기 변속기(520)는 다시 발전기(530)에 연결되며, 상기 제 3 종동기어(516)에는 제 3 주축(410)이 일체로 형성되는 한편 상기 제 3 주축(410)은 클러치(400)에 연결된다.

한편, 이와 같이 형성된 차동장치(510)는 본체(110)의 내측 상단부에 설치된 기어박스(511) 내부에 구성된다.

따라서, 상기 조력블레이드(620)(630)의 회전력은 프레임(610) -> 제 4 주축(540) -> 차동장치(510) -> 변속기(520) -> 발전기(530)로 전달됨으로써, 조력블레이드(620)(630)의 회전운동이 전기에너지로 변환되어 저장된다.

또한, 상기 클러치(400)는 통상적인 전자클러치나 맞물림 클러치 등으로 구 성될 수 있고, 상기 풍력회전부(200)와 조력회전부(600)가 모두 작동될 때는 클러치(400)가 풍력발전부(300)와 조력발전부(500)의 동력을 차단하고, 상기 풍력회전부(200) 또는 조력회전부(600) 중 어느 하나만 작동될 때도 풍력발전부(300)와 조력발전부(500)의 동력을 차단하며, 상기 풍력회전부(200)가 정상작동되는 한편 조력회전부(600)가 약하게 작동될 때에는 풍력발전부(300)와 조력발전부(500)의 동력을 연결하되, 조력발전부(500)의 변속기(520)가 중립상태가 되어 조력발전기(530)는 작동되지 않고 조력회전부(600)의 구동력을 풍력발전부(300)에 제공하여 풍력발전량을 증가시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 풍력회전부(200)의 회전방향인 제 1 주축(280)의 회전방향과 조력회전부(600)의 회전방향인 제 4 주축(540)의 회전방향은 항상 같은 방향으로 회전되도록 설치된다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 발전장치의 작동을 설명한다.

먼저, 풍력회전부(200)와 조력회전부(600)가 동시에 작동되는 경우에는 클러치(400)가 끊어져 풍력발전부(300)와 조력발전부(500)의 동력이 차단된다.

이와 같은 상태에서 제 2 하우징(112)에 고정된 회전모터(130)가 작동하여 회전기어(131)를 회전시키는 한편 회전기어(131)에 치합된 링기어(120)가 제 1 하우징(111)에 고정된 상태로 회전됨으로써 제 1 하우징(111)이 회전하게 된다. 따라서, 제 1 하우징(111)의 양단부에 구성된 풍력블레이드(210)는 바람이 부는 방향을 따라 회동되어 위치된다.

이와 같이 바람이 부는 방향을 따라 조정된 풍력회전부(200)의 양 풍력블레이드(210)는 부는 바람에 의해 동일한 일방향으로 회전된다. 이때, 부는 바람이 강풍일 때는 제 3 회전체(220)의 내측면에 설치된 구동모터(221)가 작동되어 회전축(230)을 회전시키고, 이 회전축(230)과 연동되어 회전되는 회전축(230) 양단부의 베벨기어(231)에 치합된 풍력블레이드(210)의 베벨기어(213)가 회전되면서 모든 풍력블레이드(210)를 회전시키게 됨으로써 결국에는 모든 풍력블레이드(210)가 바람에 평행하게 위치되어 바람의 저항을 최소화하게 된다.

한편, 양편의 풍력블레이드(210)가 바람에 의해 회전되면, 이에 연결된 각각의 구동축(260)이 동일한 방향으로 일체로 회전 구동되고, 양 구동축(260)과 같이 양 구동기어(274)(274a)가 동일한 방향으로 회전 구동된다. 이때, 양 구동기어(274)(274a)가 동일한 속도로 회전될 때는 이에 치합된 디퍼런셜피니언(275)이 구동기어(274)(274a) 상에서 자전없이 구동기어(274)(274a)의 회전에 의해 공전되면서 디퍼런셜케이스(272)를 회전시키게 되고, 양 구동기어(274)(274a)가 속도차를 갖고 회전되면 디퍼런셜피니언(275)이 구동기어(274)(274a)의 회전에 의해 구동기어(274)(274a) 상에서 자전 및 공전하면서 디퍼런셜케이스(272)를 회전시켜 양 구동기어(274)(274a)의 회전속도 차를 보상하게 된다.

이와 같이 회전되는 디퍼런셜케이스(272)와 같이 링기어(273)가 회전되고, 링기어(273)에 치합된 종동기어(276)에 의해 제 1 주축(280)이 회전되면서 풍력발전부(300)의 차동장치(310)를 구동시키게 된다.

제 1 주축(280)의 회전에 의해 제 1 주축(280) 하부의 구동기어(314)가 회전 구동되고, 구동기어(314)의 회전에 의해 링기어(313)가 회전되면서 디퍼런셜케이스(312)가 링기어(313)와 같이 회전 구동되며, 디퍼런셜케이스(312)의 회전에 의해 디퍼런셜피니언(315)이 공전되면서 양편의 제 1,2 종동기어(316)(316a)를 회전 구동시키게 된다. 이때, 회전되는 제 1 종동기어(316)에 의해서 발전기(330)는 발전되고, 제 2 종동기어(316a)는 끊어진 클러치(400)에 의해서 공회전된다.

그리고, 조력회전부(600)는 물결에 의해 제 1,2 조력블레이드(620)(630)가 회전 구동되는 바, 제 1,2 조력블레이드(620)(630)는 프레임(610)에 돌출 형성된 걸림턱(611)에 의해서 조력회전부(600)의 일측편에서는 조력이 작용할 수 있도록 수직하게 세워진 상태를 유지하게 되고, 타측편에서는 조력이 통과할 수 있도록 90도 회전됨으로써 제 1,2 조력블레이드(620)(630)가 원활하게 회전된다.

한편, 제 1,2 조력블레이드(620)(630)가 회전되면, 제 1,2 조력블레이드(620)(630)의 프레임(610)에 연결된 제 4 주축(540)이 프레임(610)과 동일한 방향으로 회전 구동되고, 제 4 주축(540) 상단부의 구동기어(514)가 제 4 주축(540)과 동일한 방향으로 회전 구동되면서 디퍼런셜케이스(512)에 고정된 링기어(513)를 회전 구동시키게 된다.

그러면, 링기어(513)의 회전에 의해 디퍼런셜케이스(512)가 회전 구동되고, 디퍼런셜케이스(512)의 회전에 의해 디퍼런셜피니언(515)이 공전되면서 양편의 제 3,4 종동기어(516)(516a)를 회전 구동시키는 바, 회전되는 제 4 종동기어(516a)에 의해서 발전기(530)는 발전되고, 제 3 종동기어(516)는 끊어진 클러치(400)에 의해서 공회전된다.

따라서, 상기와 같이 풍력발전부(300)와 조력발전부(500)가 각각 작동되는 경우에는 클러치(400)가 끊어져 각각 발전이 이루어지고, 풍력회전부(200) 또는 조력회전부(600) 중 어느 하나만 작동되는 경우에도 클러치(400)가 양 발전부(300)(500)의 동력을 차단하게 되며, 상기 풍력회전부(200)가 정상작동되는 한편 조력회전부(600)가 약하게 작동될 때에는 풍력발전부(300)와 조력발전부(500)의 동력을 연결하되, 조력발전부(500)의 변속기(520)가 중립상태가 되어 조력발전기(530)는 작동되지 않고 조력회전부(600)의 구동력을 풍력발전부(300)에 제공하여 풍력발전량을 증가시킬 수 있게 된다.

즉, 도 5에서 풍력발전부(300)의 제 1 주축(280)이 반시계방향으로 돌고, 도 6에서 조력발전부(500)의 제 4 주축(540)이 반시계방향으로 같은 방향으로 회전될 때, 제 1 주축(280)에 의해 연동되는 제 2 주축(340)과, 제 4 주축(540)에 의해 연동되는 제 3 주축(410)이 클러치(400)로 연결된 상태로서 같은 방향으로 회전되고, 이때 조력발전부(500)의 발전기(530)는 변속기(520)가 중립에 위치되어 있으므로 조력회전부(600)의 동력이 발전기(530)로 전달되지 않고 클러치(400)를 통해 풍력발전부(300)로 전달되어 풍력발전량을 증가시키게 된다.

그리고, 이러한 발전장치(100)의 모든 작동은 콘트롤러에 의해서 무인 자동화 시스템으로 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 발전장치를 도시한 단면 구성도이다.

도 3은 도 2의 "A"부의 확대 단면도이다.

도 4는 도 2의 "B"부의 확대 단면도이다.

도 5는 도 2의 "C"부의 확대 단면도이다.

도 6은 도 2의 "D"부의 확대 단면도이다.

도 7은 본 발명의 발전장치에 구성된 풍력회전부를 도시한 구성도이다.

도 8은 본 발명의 발전장치에 구성된 조력회전부를 도시한 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 발전장치 110 : 본체

200 : 풍력회전부 210 : 풍력블레이드

270 : 차동장치 300 : 풍력발전부

310 : 차동장치 330 : 발전기

400 : 클러치 500 : 조력발전부

510 : 차동장치 530 : 발전기

600 : 조력회전부 620,630 : 조력블레이드

Claims

하부가 물 속에 잠기도록 설치된 본체와;

상기 본체의 상단부에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력블레이드를 갖는 풍력회전부와;

상기 풍력회전부에 연결되어 풍력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 풍력발전부;를 포함하며,

상기 풍력회전부는, 본체의 상부에 설치되고 풍력회전부의 양측부에는 풍력블레이드가 각각 회전가능하게 설치된 중공의 하우징과;

상기 하우징 내부에 회전가능하게 설치되는 한편 양 풍력블레이드와 연결되어 풍력블레이드의 회전에 의해 회전 구동되는 구동축과;

상기 양 풍력블레이드의 각 구동축과 연결되어 연동되면서 풍력발전부를 발전시키는 제 1 주축과;

상기 제 1 주축과 양 풍력블레이드의 각 구동축을 연결하는 차동장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발전장치.
삭제
하부가 물 속에 잠기도록 설치된 본체와;

상기 본체의 상단부에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력블레이드를 갖는 풍력회전부와;

상기 풍력회전부에 연결되어 풍력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 풍력발전부와;

상기 본체의 하단부에 설치되어 물에 의해 회전되는 조력블레이드를 갖는 조력회전부와;

상기 조력회전부에 연결되어 조력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 조력발전부와;

상기 풍력발전부와 조력발전부의 동력을 연결 또는 차단하는 클러치;를 포함하며,

상기 풍력회전부는, 본체의 상부에 설치되고 풍력회전부의 양측부에는 풍력블레이드가 각각 회전가능하게 설치된 중공의 하우징과;

상기 하우징 내부에 회전가능하게 설치되는 한편 양 풍력블레이드와 연결되어 풍력블레이드의 회전에 의해 회전 구동되는 구동축과;

상기 양 풍력블레이드의 각 구동축과 연결되어 연동되면서 풍력발전부를 발전시키는 제 1 주축과;

상기 제 1 주축과 양 풍력블레이드의 각 구동축을 연결하는 차동장치;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발전장치.
삭제
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 차동장치는, 하우징의 내부에 회전가능하게 설치된 디퍼런셜케이스와;

상기 디퍼런셜케이스 내부에 구비되는 한편 양 풍력블레이드의 각 구동축의 단부에 일체로 회전되도록 설치된 구동기어와;

상기 디퍼런셜케이스를 관통하면서 양 풍력블레이드의 각 구동축에 설치된 각 구동기어에 치합되는 한편 구동기어의 회전에 의해 디퍼런셜케이스를 회전 구동시키는 디퍼런셜피니언과;

상기 디퍼런셜케이스에 일체로 설치된 링기어와;

상기 링기어에 치합되는 한편 제 1 주축의 단부에 일체로 회전되도록 설치된 종동기어;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 하우징에는 풍력블레이드를 바람의 방향에 따라 회전시키기 위해, 하우징에 일체로 형성된 링기어와;

상기 링기어에 치합된 회전기어와;

상기 회전기어를 회전 구동시키는 회전모터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 풍력블레이드와 구동축 사이에 서로 이격되게 설치된 다수의 회전체와;

상기 풍력블레이드의 일단부에 돌출 형성되어 다수의 회전체를 관통하여 구동축에 연결된 연결축과;

상기 연결축 상에 일체로 설치된 베벨기어와;

상기 다수의 회전체 중 일 회전체에 회전가능하게 설치되는 한편 양단부에 연결축의 베벨기어에 치합되는 베벨기어를 갖는 회전축과;

상기 연결축 또는 회전축의 베벨기어를 회전시키는 구동모터;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 풍력발전부에는 풍력회전부의 제 1 주축에 연결되어 풍력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전기 및 상기 발전기와 제 1 주축 사이에 설치된 차동장치가 구성되되,

상기 차동장치는, 제 1 주축의 단부에 일체로 회전되도록 설치된 구동기어와;

상기 구동기어에 치합되는 링기어가 일체로 설치된 디퍼런셜케이스와;

상기 디퍼런셜케이스를 관통한 상태로 회전되는 한편 각각 발전기와 클러치에 연동되도록 연결된 종동기어와;

상기 종동기어에 수직한 방향으로 디퍼런셜케이스를 관통하여 종동기어에 치합되는 한편 종동기어 상에서 자전 또는 공전 또는 자전 및 공전되면서 디퍼런셜케이스를 회전 구동시키는 디퍼런셜피니언;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 8 항에 있어서,

상기 발전기와 차동장치의 종동기어 사이에는 변속 및 동력을 전달 또는 차단하는 변속기가 설치된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 3 항에 있어서,

상기 조력회전부는,

본체의 하부에 회전가능하게 설치된 프레임을 포함하며,

상기 조력회전부의 조력블레이드는 상기 프레임에 각각 힌지축을 개재하여 회전가능하게 설치되고 면적 및 길이가 서로 다르게 형성된 제 1,2 조력블레이드;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 10 항에 있어서,

상기 프레임에는 제 1,2 조력블레이드가 일방향으로만 회전될 수 있도록 한 걸림턱이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 10 항에 있어서,

상기 조력발전부에는 조력회전부에 연결되어 제 1,2 조력블레이드의 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전기 및 상기 발전기와 조력회전부 사이에 설치된 차동장치가 구성되되,

상기 차동장치는, 조력회전부의 프레임에 일체로 설치된 제 4 주축의 단부에 일체로 회전되도록 설치된 구동기어와;

상기 구동기어에 치합되는 링기어가 일체로 설치된 디퍼런셜케이스와;

상기 디퍼런셜케이스를 관통한 상태로 회전되는 한편 각각 발전기와 클러치에 연동되도록 연결된 종동기어와;

상기 종동기어에 수직한 방향으로 디퍼런셜케이스를 관통하여 종동기어에 치합되는 한편 종동기어 상에서 자전 또는 공전 또는 자전 및 공전되면서 디퍼런셜케이스를 회전 구동시키는 디퍼런셜피니언;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 발전장치.
제 12 항에 있어서,

상기 발전기와 차동장치의 종동기어 사이에는 변속 및 동력을 전달 또는 차단하는 변속기가 설치된 것을 특징으로 하는 발전장치.