KR101208966B1

KR101208966B1 - 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기

Info

Publication number: KR101208966B1
Application number: KR1020100027145A
Authority: KR
Inventors: 김서산; 김서림
Original assignee: 김서림; 김서산
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2012-12-06
Also published as: KR20110082467A

Abstract

본 발명은 풍력(바람)이나 조력(강이나 바닷물의 흐름이나 조류, 조수 등)에 따라 회전되는 회전날개를 수평회전과 상,하 다단 설치가 가능하여 기존에 비해 월등한 대용량 발전은 물론 바람 또는 조류 방향의 변화에 따라 최적의 각도로 자동 추적 작동하여 더욱 높은 고효율 발전이 가능한 새로운 풍력, 조류 겸용 발전기에 관한 것이다.
즉, 지상으로 세워지는 메인고정체인 지주의 내부에 반고정체와 회전축을 설치한 것과; 상기 회전축 상에는 수직 또는 수평상태의 두개 이상의 날개를 일정한 등각도 방향으로 수평 배치한 회전날개장치를 설치한 것과; 상기 회전축과 반고정체 및 회전날개 사이에는 회전되는 수직상태 또는 수평상태의 회전날개들이 회전 중 일정한 구간에서 90°로 젖혀져 수평 또는 수직상태로 자동 변환되어 바람 또는 조력의 흐름에 항시 최대 저항을 받는 조건을 만족하는 회전날개자동조절장치를 설치한 것과; 상기 회전축의 하측에는 회전축에서 생성된 회전동력을 전기에너지로 변환을 위한 동력전달수단 및 발전기를 각각 설치하여서 된 것이다.

Description

회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기{Horizontal rotation and at of the rotary wing, the large dosage development which is caused by with low many item establishment was the possible efficient wind power and the birds combination generator}

본 발명은 풍력(바람)이나 조력(강이나 바닷물의 흐름이나 조류, 조수 등)에 따라 회전되는 회전날개를 수평회전과 상,하 다단 설치가 가능하여 기존에 비해 월등한 대용량 발전은 물론 바람 또는 조류 방향의 변화에 따라 최적의 각도로 자동 추적 작동하여 더욱 높은 고효율 발전이 가능한 새로운 풍력, 조류 겸용 발전기에 관한 것이다.

통상 전기를 생산하는 방법으로는 수력발전, 조력발전, 화력발전, 원자력발전과 더불어 풍력발전, 태양광발전 등이 일반적으로 사용되고 있는데, 그 중에서 화력발전, 원자력발전설비의 경우는 가동을 위해 막대한 소비에너지와 고도의 기술, 인력, 고가의 첨단장비 등이 요구될 뿐 아니라 상당한 설치, 유지비 등은 물론 특히 환경에 치명적인 환경 오염물이 다량 생성되는 역기능이 존재하는 문제점이 있다.

따라서, 근자에는 삼면이 바다로 둘러싸여 있으면서 바람의 이동성이 좋은 산악지역이 풍부한 국내 지리적 여건을 고려해 풍력 또는 조력을 이용한 친환경, 저 탄소 신재생 그린에너지의 개발에 큰 관심을 보이고 있다.

상기 신 재생 에너지 중 풍력발전의 경우 80년대 이후 수십 kW 급 상업용 풍력발전기가 개발되었을 뿐 아니라 이후 활발한 연구 개발로 최근에는 설치용량이 10배 이상 증가하여 세계적으로 급속한 성장을 해왔으며, 풍력발전 에너지 최대 보유국인 독일은 2005년 설치 누적용량이 18,423kW 로 자국 에너지의 약 6.5%를 풍력 발전으로 충당하고 있다. 우리나라도 이미 1993년 12월 기후 변화협약에 가입하였으며 2002년 11월 교토 의정서를 비준하여 2차 공약기간 중(2013~2017) 온실가스 감축 의무부담이 될 예정이어서 신 재생 에너지의 개발 및 보급이 시급한 실정이다.

한편, 지금까지 가장 많이 설치/사용되는 통상의 풍력장치는 일명 프로펠러형 회전로서, 수직 설치된 하나의 지주의 상부 선단에 동력전달부가 장착되어 있고, 그 동력전달부의 일측에 약 3~4개의 날개가 소정의 직경 범위 내에서 일정한 등각 방사형으로 배치된 하나의 회전날개가 바람이 부는 방향을 향해 수직으로 장착되는 구조로 되어 있는데,

이러한 구조의 종래 풍력발전기는 선풍기 날개와 같이 그 지주 상단에 하나의 회전날개장치만 세로로 설치되는 비합리적 구조임에 따라 그 한개 회전날개의 회전구동에 따른 소량 발전량 밖에 기대할 수 없고, 발전량 증대를 위해서는 방대하게 넓은 장소에 상기한 구조물의 개수를 상당량 증축이 요구됨으로 막대한 설치장소와 및 투자비용에 비해 얻을 수 있는 발전량은 한계가 있다.

이에 본 발명에서는 회전날개를 수평으로 눕힌 상태에서도 조력 및 풍력에 의한 회전동작과 발전이 가능할 뿐 아니라 다수의 회전날개를 상,하 다단계로 확대 구축할 수 있음에 따라 하나의 회전날개에 의한 발전량만 기대할 수밖에 없었던 기존 풍력발전장치와는 비교 자체가 무의미할 정도로 월등한 발전량이 보장되는 그 고효율 조력 및 풍력 겸용 발전장치를 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로서 완성한 것이다.

위 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 지상으로 세워지는 메인고정체인 지주를 세우고, 상기 지주의 내부에는 반고정체와 회전축을 설치한 것과; 상기 회전축 상에는 그 회전축을 중점으로 수직 또는 수평상태의 두개 이상의 날개를 일정한 등각도 방향으로 수평 배치한 회전날개장치를 설치한 것과; 상기 회전축과 반고정체 및 회전날개 사이에는 회전되는 수직상태 또는 수평상태의 회전날개들이 회전 중 일정한 구간에서 90°로 젖혀져 수평 또는 수직상태로 자동 변환되어 바람 또는 조력의 흐름에 항시 최대 저항을 받는 조건을 만족하는 회전날개 자동조절장치를 설치한 것과; 상기 회전축의 하측에는 회전축에서 생성된 회전동력을 전기에너지로 변환을 위한 동력전달수단 및 발전기를 각각 설치하여서 된 것이다.

이상과 같이 구성될 수 있는 본 발명의 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기는 조류나 바람에 의해 회전되는 회전날개장치가 수직으로 회전되었던 기존과는 달리 수평상태로 회전되기 때문에 상,하 다 단으로 증폭 설치가 가능한 가운데 회전 중 회전날개장치에 속한 각 날개들이 일정한 원주구간에서 어느 하나 이상은 수직 다른 하나 이상은 수평으로 그 날개들의 방향이 각각 자동 변환되고, 나아가 조류나 바람의 방향이 바뀌는 경우에도 그 변화되는 방향에 가장 적합한 각도, 방향으로 추적하면서 작동되는 등 기존에 비해 월등한 발전효율을 기대할 수 있는 획기적인 발명이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 상태예시도
도 2는 본 발명의 회전날개장치 평면 부분확대 예시도
도 3은 본 발명의 회전날개장치의 또 다른 실시 상태 예시도
도 4는 본 발명의 볼고정유닛의 부분 확대 단면 예시도
도 5는 본 발명의 볼고정유닛의 또 다른 실시 상태 작동 예시도
도 6은 본 발명의 젖힘링크의 작동 상태를 나타낸 예시도
도 7은 본 발명의 날개확장조절장치의 바람직한 실시 상태도
도 8은 본 발명의 축소조절장치의 바람직한 실시 상태예시도
도 9는 본 발명의 방향감지수단의 작동실시 상태를 나타낸 예시도
도 10은 본 발명의 반고정체 각도조절장치의 바람직한 실시 상태예시도
도 11은 본 발명의 회전날개장치의 작동 실시 상태를 나타낸 예시도
도 12는 본 발명의 회전날개장치의 또 다른 작동 실시 상태를 나타낸 예시도
도 13은 본 발명의 회전날개장치의 또 다른 응용 실시 상태 예시도
도 14는 본 발명의 회전날개장치의 측단면 예시도
도 15는 본 발명의 회전날개장치의 측단면 부분 확대 예시도
도 16은 본 발명의 회전날개장치의 또 다른 응용 실시 상태 예시도
도 17은 본 발명의 회전날개장치의 부분 확대 예시도

본 발명의 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기는 첨부된 각 도면에 의거 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.

<실시예 1>

즉, 본 발명은 지상으로 세워지는 메인고정체인 지주(10)를 세우고, 상기 지주(10)의 내부에는 평시에는 비유동 고정상태이지만 조류 또는 바람의 방향이 바뀔 때, 그 변화에 맞는 폭만큼 선택 회전 동작되는 반고정체(100)를 설치하고, 상기 반고정체(100) 내부에는 날개의 회전에 따라 자유회동 되는 회전축(110)을 설치한 것과;

상기 회전축(110) 상에는 그 회전축(110)을 중심으로 두 개 이상의 날개(210)를 일정한 등각도 방향으로 수평 배치하되, 상기 둘 이상의 날개(210) 중 어느 하나 이상은 바람의 저항을 최대로 받을 수 있게 세워진 수직상태로 구성시키는 반면, 나머지 하나 이상의 날개(210)는 바람의 저항이 최저로 받을 수 있게 눕혀진 평면 상태로 구비시켜서 이루는 회전날개장치(200)를 설치한 것과;

상기 회전축(110)과 반고정체(100) 및 날개(210) 사이에는 회전되는 수직상태 또는 수평상태의 날개(210)들이 회전 중 일정한 구간에서 매 90°로 회전되면서 수평 또는 수직상태로 자동 변환되어 어느 한쪽은 바람 또는 조력의 흐름에 항시 최대 저항을 받고, 다른 한쪽은 최저의 저항을 받는 회전날개자동조절장치(300)를 설치한 것과;

상기 회전축(110)의 하측에는 회전축(110)에서 생성된 회전동력을 전기에너지로 변환시키기 위한 동력전달수단(400) 및 발전기(M)를 각각 설치한 것과;

한편, 상기 반고정체(100)의 하측에는 바람의 방향이 변하면, 그 변화된 바람의 방향에 맞는 날개(210)들의 수평 또는 수직 조절시점과 그 위치를 재 셋팅하기 위한 반고정체 각도조절장치(500)를 설치한 것; 을 그 특징적 요지로 한다.

이하, 각 구성요소 별로 보다 구체적 구조와 작용에 대하여 설명하면 하기와 같다.

1. 회전날개장치(200)

상기한 구성 중 회전날개장치(200)는 날개축(211)을 포함하는 일정한 크기의 날개(210)가 최소한 두개 이상 구성시키되, 그 중 어느 하나 이상은 바람의 저항을 전혀 받지 않는 수평상태로 구비되는 반면, 다른 하나 이상은 최대의 바람저항이 미치는 수직으로 구비하는 동시에, 상기 회전축(110)을 중심으로 일정한 등각도로 설치됨에 따라 부는 바람이나 조류의 흐름에 따라 일방향 회전동작이 가능하게 구성된다.

상기 제시된 날개(210)는 일정한 두께를 갖는 동시에 부는 바람과 직교시 상당한 바람의 저항을 받을 수 있는 소정의 넓이와 폭 그리고 길이를 가질 수 있는 데,

특히, 그 길이와 폭은 상당한 풍속의 강풍, 태풍 등이 발생될 경우 최소의 크기로 요구는 반면, 미풍, 약품과 같이 풍속이 느릴때는 확장 최대화가 요구됨으로,

이를 고려해 사용자의 선택 조작에 따라 날개(210)의 길이 또는 폭이 확장/축소 가능한 날개확장/축소조절수단(250)이 추가 설치될 수 있다.

만약, 상기 날개확장/축소조절장치(250)를 추가 적용할 경우는 상기 날개(210)의 폭 또는 길이의 일부분을 각각 그 두께가 다르게 구성한 후 두께가 두꺼운 본날개(251)와 두께가 얇은 접철날개(252)로 구분하고, 이어서 상기 접철날개(252)의 일부를 본날개(251) 속으로 삽입 구성시킨 상태에서 상기 삽입된 상태의 접철날개를 빼고 넣은 접철구동수단이 더 구성될 수 있다.

그러나 상기 접철구동수단(253)의 경우 상기 본날개(251)와 접철날개(252) 내부에 스크류 또는 유공압 실린더를 설치한 상태에서 상기 본 날개의 내부 또는 외부에 소형모터 또는 유,공압장치와 연결된 호스를 설치하면 간단히 완성될 수 있고,

이러한 구성은 예컨대, 일상에서 공공연히 접하는 라디오 안테나 접철 구조나 각종 산업분야에서도 흔하고 보편적인 구성임에 따라 구체적인 상세 도면은 생략함.

2. 회전날개자동조절장치(300)

그리고 상기 회전날개자동조절장치(300)는, 상기 회전날개장치(200)에 구성된 날개(210)들이 일정한 원주반경으로 회전되다가 그 날개(210) 중 어느 하나 이상은 일정한 원주구간에서 바람의 저항이 최대로 받는 수직상태로 세워지고, 다른 어느 하나 이상은 일정한 회전 원주구간에서 바람의 저항이 최저인 수평상태로 각각 90°씩 자동 변환시키고, 이를 일정한 주기 간격으로 연속 반복 실시하는 자동조절장치로서,

상기 반고정체(100)의 상면에는 고정롤러(361)를 각 90도 등간격으로 고정시키고, 이와 대응하는 회전 날개축(211)에는 상기 날개축(211)의 회전 중 고정롤러(361)와의 접촉시 상기 날개축(211)과 함께 반회전 90°젖힘되고, 그 접촉이 끝나면 상기 날개축(211)과 상관없이 원위치 복귀될 수 있는 젖힘링크(361a)를 설치하되, 상기 젖힘링크(361a)는 날개축(211)과 결합시 일방향으로는 걸림되지만 역방향으로는 공회전될 수 있게 하는 클러치 베어링(361b)이 구비되는 동시에 상기 고정롤러(361)와의 접촉 후 원위치 복귀의 명확성을 위한 스프링(361c)이 더 구비된다.

그리고, 상기 날개축(211)의 다른 일단에는 외측 원주 둘레 중 각 90도 되는 지점에 일정한 깊이의 볼 걸림홈(341)이 각각 음각 형성된 볼걸림휠(340)을 구성시킨 다음, 상기 볼걸림휠(340)과 대응하는 회전체(110)의 일단에는 하우징(351)의 끝단에 일정한 직경의 볼(352)이 구성되고, 상기 볼(352)의 하측 하우징(351) 내부에는 볼집(353)과 코일스프링(354) 및 스프링(354)의 탄성력 조절을 위한 조절볼트(355)가 차례로 구비된 볼고정유닛(350)을 설치하여 구성시킨다.

이러한 구성은, 상기 날개(210)를 포함하는 각 날개축(211)이 90도 회전(수평 또는 수직상태) 후 다음 90도 회전(수평 또는 수직상태)되는 시점까지 임의 회전되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상기 날개축(211)의 매 90도 회전시마다 상기 볼고정유닛(350)의 볼(352)이 각 90도 간격 배치된 볼걸림휠(340)의 볼 걸림홈(341) 걸림됨에 따라, 다음 90도 회전시까지는 상기 날개축(211)에 대한 임의 회전을 원천방지할 수 있는 동시에 상기 날개축(211)에 대한 회전이 요구되는 경우에는 용이한 걸림 해체 또한 가능하게 된다.

아울러, 상기 젖힘링크(361a)의 일측에는 상기 회전축(110)의 회전 중 수반될 수 있는 역회전시 젖힘링크(361a)의 파손방지를 고려해, 상기 일방향으로만 쉽게 접힘될 수 있게 핀(356-2)으로 고정시킨 상태에서 턱걸림부(356-2)에 의해 걸림되고, 스프링(356-3)에 의해 원위치 복귀되는 일방향 접힘수단(356)이 더 구비될 수 있음은 물론이다.

3. 반고정체 각도조절장치(500)

또한, 상기 반고정체 각도조절장치(500)는 상기 반고정체(100)의 하측에 조류 또는 부는 바람의 방향이 바뀌면 변화된 바람 각도에 맞는 원주구간에서 각 날개(210)들의 수직 또는 수평으로의 변환조절이 이루어져야 할 뿐 아니라 이를 위한 핵심요소인 상기 맞물림기어(362a) 및 걸림해제작동편(370)들의 위치 또한 그 만큼 변환 이동되어야 함에 따라 상기 맞물림기어(362a) 및 걸림해제작동편(370)이 설치된 반고정체(100)를 그 바람의 변화각도에 상응하는 일정한 각도만큼 자동 회전시키는 장치로서,

상기 반고정체(100)의 하측에 일정한 크기의 피동기어(510)를 형성하고, 상기 기어(510)의 일측에는 상기 피동기어(510)의 회전구동을 실시하기 위한 원동기어(520)를 갖는 별도의 서보모터(530)를 구성하여 상호 기어물림 구성시키는 한편,(상기 맞물림 작동되는 피동기어와 원동기어는 일반적인 스퍼어 기어를 사용할 수도 있지만 백래시 등을 고려해 워엄기어 등과 같은 다양한 각종 기어를 채택할 수 있음은 물론이다.)

상기 서보모터(530)와 신호 연결된 별도의 지점에는 조류 또는 바람의 기류(흐름. 방향)를 쉽게 감지할 수 있는 방향감지수단(540)을 추가 설치함에 따라, 수시로 바뀌는 바람 또는 조류의 방향을 즉시 감지하고, 그 변화도에 맞는 회전각도로 즉시 자동 조절이 가능하게 된다.

이때 상기 방향감지수단(540)은 도시된 바와 같이 자유회동이 가능한 회동핀(541)을 구성시킨 후 그 회동핀(541)에 바람이 불 때, 부는 바람의 방향에 따라 그 각도와 방향이 바뀌는 바람저항체(예컨대 일정한 넓이의 얇은 천이나 기타 박판 등, 542)를 설치하고, 상기 회동핀(541)의 하부 내측에는 회동핀(541)의 회전을 감지하는 다양한 센서(543)를 설치될 수 있다.

4. 동력전달수단(400)회전날개자동조절장치(300)

또한, 부는 바람에 영향을 받는 상기 회전날개자동조절장치(300) 및 날개(210)들의 회전동작에 따라 회전되는 상기 회전축(110)의 하측에는 상기 회전운동을 전기에너지로 전환시키기 위한 동력전달수단(400)이 구성되는데,

이 동력전달수단(400)은 상기 회전동력을 전기 발전기(M)로 용이하게 연결하기 위한 수단임에 따라 기어간 연결 또는 스프라켓, 체인 간 연결 또는 풀리와 벨트간 연결 등 다양한 요소와 유기적인 결합관계를 선택 완성할 수 있지만,

상기 회전축(110)의 하단에 일정한 크기의 스프라켓(420)을 구성하고, 상기 스프라켓(420)의 일측에는 체인(421)과 연결된 피동 스프라켓(430)을 구성하는 동시에 상기 피동 스프라켓(430)의 타단에는 다른 체인(431)과 걸림 발전기(M)를 설치하면 간단히 완성될 수 있는 것이다.

이와 같은 구성은 상기 두 개 이상의 날개들이 등각도 간격으로 배치된 상태에서 수평으로 설치되는 회전날개장치(200)의 일 측방에서 바람이 불면 도 15~16에서 도시된 바와 같이,

상기 회전날개장치(200)에 포함된 날개(210)들이 상기 회전날개장치(200) 중심을 기준으로 일측에는 그 날개가 수직(바람이 불 때 저항이 가장 많이 받는 상태)으로 세워진 상태이지만,

다른 일측에는 수평(바람이 불 때 저항이 가장 적게 받는 상태)으로 구비되어 있음에 따라 부는 바람에 일방향 회전이 가능할 뿐 아니라,

상기 일측의 수직날개는 그 회전 중 회전축을 기준으로 일측 반원주상에서 다른 일측 반원주상으로 회전되어 넘어갈 때, 즉각 수평상태로 변환되는 반면,

수평상태의 날개는 반대로 일측 반원주상에서 다른 일측 반원주상으로 회전되어 넘어갈 때, 즉각 수직으로 변환되고, 이를 일정 주기간격으로 연속 동작이 이루어지기 때문에,

상기 회전날개장치(200)의 수평설치 상태임에도 불구하고 부는 바람에 의해 연속적인 고효율 회전동작이 가능하게 되는 것이다.

또한, 상기 회전날개장치(200)의 날개들이 회전되는 과정에서 바람의 저항이 최대치인 수직상태로 순차적 자동 변환이 이루어지기 때문에 연속된 회전동작은 물론이고,

공간의 점유율이 높아 하나의 회전장치 이상의 설치가 어려운 회전장치 수직 설치식인 기존의 풍력발전기와 달리,

상,하 공간점유율이 아주 적은 회전날개장치(200)의 수평 설치임에도 불구하고 보다 높은 바람의 저항을 받아 더욱 빠른 회전속도 및 고출력에너지 확보가 가능한 유용한 발전장치라 할 것이다.

<실시예 2>

그리고 도17~ 19에서 도시된 바와 같이 상기 반고정체(100) 하나의 내부에 회전축(110) 하나를 구성시킨 후 상기 하나의 회전축 상방으로 상기 각 날개(210)를 비롯한 회전날개장치(200)를 상,하 2단, 3단, 4단 ......으로 다단 적층 구성시킬 경우 그 발전효율은 더욱 배가될 수 있는데,

이때 상기 회전날개자동조절장치(300)는 다단 설치된 회전날개장치(200) 중 반고정체(100)의 상면과 접하는 최하단의 회전날개장치(200)와 반고정체(100) 사이에만 설치하고,

상기 다단의 회전날개자동조절장치(300)들 사이에는 그 회전날개자동조절장치(300)에 포함된 각 날개축(211)에 연결 스프라켓을 구성시킨 후 체인을 걸어 상기 최하단 날개의 방향 전환에 따른 하측 날개축(211)의 회전시 동시적으로 회전되면서 모든 다단의 날개들이 일시 동작될 수 있는 것이다.

<실시예 3>

아울러 도 20~21에서 도시된 바와 같이 상기 반고정체(100)와 회전축(110)을 2중, 3중. 4중… 으로 추가 구성하는 동시에 상기 각 날개(210)를 비롯한 회전날개장치(200) 및 회전날개자동조절장치(300) 또한 상,하 2단, 3단, 4단 ......으로 각각 다단 적층 구성시키면,

상기 각각 단계별 회전날개장치(200)들의 구동에 따른 회전동력을 다수의 회전축을 통해 각각 출력시킬 수 있을 뿐 아니라 상기 단계별 회전날개장치(200)들 회전방향 또한 동일 또는 각각 개별적으로 다른 방향으로 동작되어도 무방함으로 이러한 기능과 형식이 요구되는 경우에는 유효하게 선택 구성될 수 있다.

물론, 상기와 같이 다중 또는 다단 설치시에는 상기 하부의 반고정체 각도조절장치(500)와 발전기(M)와의 동력전달수단(400) 또한 그 증가량 만큼 다단 확장설치하면 되고, 이때 만약 상기 다수의 회전축(110)들이 각각 회전방향이 반대로 다르게 회전되는 경우에는,

상기 발전기(M)에 연결되는 회전방향의 일치를 위해 상기 동력전달수단(400)에 속한 기어 중 어느 일측에 회전변환용 아이들 기어(410)를 설치 개입시키면 간단히 해결될 수 있는 것이다.

그리고 상기 각 날개(210)가 포함된 상기 회전날개장치(200) 및 회전날개자동조절장치(300)의 상,하 다단 설치시 도면으로 도시된 바와 같이 그 추가 적층단계 만큼 상기 반고정체(100), 회전축(110) 또한 동일한 2단, 3단, 4단 ......으로 복수 구성함이 원칙이지만,

때에 따라서는 상기 반고정체(100)의 설치판(101) 하나의 상면과 하면에 상기 회전날개장치(200) 및 회전날개자동조절장치(300)를 각각 대칭으로 구성시키면 그 반고정체(100)의 수량을 대폭 줄일 수 있게 때문에 더 유효할 수 있다.

그러나 이는 각 단계별 회전속도와 회전방향 및 바람의 방향에 따라 요구되는 반고정체의 각도조절 위치가 각각 다르게 셋팅되어야 하는 경우에는 바람직하지 못함에 따라 다양한 상황에 따라 선택 구성하면 되는 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명은 조력 또는 바람에 의해 회전되는 날개를 포함한 회전날개장치가 수직으로 세워지는 기존과는 달리 수평으로 눕혀진 상태에서 바람, 조력에 따라 일방향 고효율 회전동작이 가능할 뿐 아니라 바람이나 조력의 변화시에도 그 변화되는 폭에 맞는 날개의 수직 또는 수평형태의 전환위치를 자동 조절함으로서 항시 주어진 바람의 조건에서 최적의 회전효율을 얻을 수 있고, 더군다나 회전날개의 수평설치의 이점에 따라 상기 회전날개장치의 설치시 하나에 국한된 기존과는 달리 1단, 2단, 3단. 4단, 5단 ....... 등으로 상,하 다단계 설치가 가능함에 따라 동일한 설치비 및 설치 공간 대비 기존보다 월등한 발전능력이 보장되는 획기적인 발전기라할 수 있다.

더 나아가, 상기한 구성 및 그 설명은 주로 풍력을 이용하는 경우를 전제로 기술되어 있지만, 강이나 바다의 수류, 조류를 이용한 고효율 조력발전장치로도 충분한 효율을 기대할 수 있고, 이 경우 상기한 모든 구성을 거꾸로 구성한 후 상기 회전각 날개가 포함된 상기 회전날개장치 및 날개자동조절장치, 바람방향감지수단 등은 물속에 잠기도록 하고, 나머지는 수면위에 고정설치하면 동일한 원리 및 기술사상에 입각한 고효율 조력발전시스템이 완성될 수도 있음은 물론이다.

※도면의 중요 부분에 대한 부호설명※
M: 발전기 10: 지주
100: 반고정체 110: 회전축
200: 회전날개장치 210: 날개
250: 날개확장/축소조절수단 251: 본날개
252: 철날개 300: 회전날개자동조절장치
320: 연결축 330: 스프링
340:볼걸림휠 341:볼 걸림홈
350:볼고정유닛 351:하우징
352:볼 353:볼집
354:코일스프링 355:조절볼트
360: 날개방향전환수단 361: 고정롤러
361a:젖힘링크 361b:클러치 베어링
361c:스프링 370: 걸림해제작동편
400: 동력전달수단 420,430: 스프라켓
421: 체인 500: 각도조절장치
510: 피동기어 520: 원동기어
530: 서보모터 540: 방향감지수단
541: 회동핀 542: 바람저항체
543: 센서

Claims

지상으로 세워지는 메인고정체인 지주(10)를 세우고, 상기 지주(10)의 내부에는 반고정체(100)를 설치하고, 상기 반고정체(100) 내부에는 날개의 회전에 따라 회전되는 회전축(110)을 설치한 것과;
상기 회전축(110) 상에는 그 회전축(110)을 중심으로 두개 이상의 날개(210)를 일정한 등각도 방향으로 수평 배치하되, 상기 두개 이상의 날개 중 어느 하나 이상은 세워진 수직상태로 구성시키는 반면, 나머지 하나 이상의 날개(210)는 눕혀진 평면 상태로 구비시켜서 이루는 회전날개장치(200)를 설치한 것과;
상기 회전축(110)과 반고정체(100) 및 날개(210) 사이에는 회전되는 수직상태 또는 수평상태의 날개(210)들이 회전 중 일정한 구간에서 90°로 젖혀져 수평 또는 수직상태로 자동 변환되는 회전날개자동조절장치(300)를 설치한 것과;
상기 회전축(110)의 하측에는 회전축(110)에서 생성된 회전동력을 전기에너지로 변환시키기 위한 동력전달수단(400) 및 발전기(M)를 각각 설치한 것과;
한편, 상기 반고정체(100)의 하측에는 바람의 방향이 변하면, 그 변화된 바람의 방향에 따라 날개(210)들의 방향 또한 자동으로 조절하는 반고정체 각도조절장치(500)를 설치한 것; 을 특징으로 한 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기.
제 1항에 있어서,
상기 회전날개장치(200)는 날개축(211)을 포함하는 일정한 크기의 날개(210)가 최소한 두개 이상 구성시키되, 그 중 어느 하나 이상은 수평상태로 구비되는 반면, 다른 하나 이상은 반대로 수직상태로 세워 구비시킨 가운데 상기 회전축(110)을 중심으로 일정한 등각도로 설치되어 부는 바람이나 조류의 흐름에 따라 일방향 회전동작이 가능케 구성된 것을 특징으로 한 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기.
제 1항에 있어서,
상기 회전날개자동조절장치(300)는 상기 반고정체(100)의 상면에 고정롤러(361)를 각각 90도 등간격으로 고정시키고, 이와 대응하는 회전 날개축(211)에는 상기 날개축(211)의 회전 중 고정롤러(361)와의 접촉시 상기 날개축(211)과 함께 반회전 90°젖힘되고, 그 접촉이 끝나면 반대로 90°젖힘되어 원위치 복귀될 수 있는 젖힘링크(361a)를 설치한 것과;
상기 날개축(211)의 다른 일단 또는 상기 날개축(211)과 결합된 별도의 볼걸림휠(340)에는 일정한 깊이의 볼 걸림홈(341)이 각각 90도 등 간격으로 음각 형성시킨 다음, 상기 볼 걸림홈(341)과 대응하는 회전체(110)의 일단에는 하우징(351)의 끝단에 일정한 직경의 볼(352)이 구성되고, 상기 볼(352)의 하측 하우징(351) 내부에는 볼집(353)과 코일스프링(354) 및 스프링(354)의 탄성력 조절을 위한 조절볼트(355)가 차례로 구비된 볼고정유닛(350)을 설치한 것;을 특징으로 한 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기.
제 3항에 있어서,
상기 젖힘링크(361a)에는 날개축(211)과 결합시 일방향으로는 걸림되지만 역방향으로는 공회전될 수 있게 하는 클러치 베어링(361b)과 스프링(361c)이 더 구비된 것을 특징으로 한 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기.
제 1항에 있어서,
상기 날개(210)에는 날개(210)의 길이 또는 폭이 확장/축소 가능한 날개넓이조절수단(250)을 더 구성시킬 수 있는 것을 특징으로 한 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기.
제 1항에 있어서,
상기 반고정체 각도조절장치(500)는 상기 반고정체(100)의 하측에 일정한 크기의 피동기어(510)를 형성하고, 상기 기어(510)의 일측에는 상기 기어(510)의 회전구동을 실시하기 위한 원동기어(520)를 갖는 별도의 서보모터(530)를 구성하여 상호 기어물림 구성시키는 한편,
상기 서보모터(530)와 신호 연결된 별도의 지점에는 방향감지수단(540)을 추가 설치된 것을 특징으로 한 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기.
제 6항에 있어서,
상기 방향감지수단(540)은 자유회동이 가능한 회동핀(541)을 구성시킨 후 그 회동핀(541)에 바람이 부는 방향에 따라 그 각도와 방향이 바뀌는 바람저항체(542)를 설치하고, 상기 회동핀(541)의 하부 내측에는 회동핀(541)의 회전을 감지하는 센서(543)를 설치하여서 된 것을 특징으로 한 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기.
제 1항에 있어서,
상기 하나의 반고정체(100) 내부에 회전축(110) 하나를 구성시킨 후 그 회전축 상방으로 날개(210)를 비롯한 다수의 회전날개장치(200)를 다단으로 적층 설치한 것을 특징으로 한 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기.
제 7항에 있어서,
상기 회전날개자동조절장치(300)는 다단 설치된 회전날개장치(200) 중 반고정체(100)의 상면과 접하는 최하단의 회전날개장치(200)와 반고정체(100) 사이에만 설치하고,
상기 다단의 회전날개자동조절장치(300)들 사이에는 그 회전날개자동조절장치(300)에 포함된 각 날개축(211)에 연결 스프라켓을 구성시킨 후 체인을 걸어 상기 최하단 날개의 방향 전환에 따른 하측 날개축(211)의 변환이 동시적으로 이루어질 수 있게 구성된 것을 특징으로 한 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기.
제 1항에 있어서,
상기 반고정체(100)와 회전축(110)을 다중으로 구성하는 동시에 상기 각 날개(210)를 비롯한 회전날개장치(200) 및 회전날개자동조절장치(300)를 다단으로 적층 구성시킨 것을 특징으로 한 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기.
제 1항에 있어서,
상기 반고정체(100) 설치판(101) 하나의 상면과 하면에 상기 회전날개장치(200) 및 회전날개자동조절장치(300)를 각각 대칭으로 구성시킨 것을 특징으로 한 회전날개의 수평회전 및 상,하 다단 설치로 인한 대용량 발전이 가능한 고효율 풍력, 조류 겸용 발전기.