KR102488988B1 - 자전하며 공전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력생성장치 - Google Patents

Abstract

유체의 흐름에 의하여 압력을 받으면, 수평 방향으로 뻗은 날개공전축 주위를 공전하며 동시에 상기 날개공전축에 평행한 날개자전축을 중심으로 자전함으로써 상기 날개공전축에 회전력을 제공하는 회전날개를 서로 같은 공전 위상각 간격으로 2개 이상 구비한 1개 이상의 날개공전축회전체와; 각 상기 날개공전축이 축 회전할 수 있도록 축받이 기능을 제공하며, 각 상기 날개공전축회전체가 일정한 높이에서 좌우로 선회할 수 있도록 지지해주는 날개공전체지지구조물, 및 각 상기 회전날개의 공전 각속도를 반대쪽 회전방향으로 0.5배의 자전 각속도로 변속하여 각 상기 날개자전축에 전달해 주는 공전자전변속연동기를 구비하고 있고, 상기 회전날개의 날개자전축이 상기 날개공전축의 연직상방을 통과할 때, 회전날개의 날개 면이 수평방향 또는 연직방향을 향하도록 회전날개의 공전 위상각과 자전 위상각의 상호관계가 설정되어 있어서, 각 상기 회전날개는 공전 위상각별로 생성 가능한 최대한의 날개공전축 회전력이 생성되는 수직면상의 자전 위상각; 및 상기 유체 흐름으로 생성 가능한 최대한의 날개공전축 회전력이 생성되는 수평면상의 선회 위상각을 저절로 갖게 되는 것을 특징으로 하는
공전하며 자전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력 생성장치

Description

자전하며 공전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력생성장치{Horizontal axis rotating force generating device having blades revolving and rotating}

본 발명은 유체의 흐름에 의하여 압력을 받으면, 수평방향으로 뻗는 날개공전축 주위를 공전하며 동시에 자전하는 복수 개의 회전날개가 상기 날개공전축에 회전력을 제공하는 회전력 생성장치에 관한 것으로서,

더욱 상세히는, 상기 유체의 흐름 방향이 수시로 변하고 별도의 방향 제어용 동력장치가 제공되지 않더라도, 상기 회전력 생성장치가 생성하는 회전력이 극대화되는 위치와 방향으로 상기 날개공전축이 이동하며; 상기 각 회전날개의 공전 위상별 자전 위상각도 상기 유체 흐름에 의해 생성되는 회전력이 극대화되는 방향을 향하도록 설정되어 있어서,

상기 각 회전날개가 어떠한 공전 위상에 위치하더라도 항상 동일한 회전 방향으로 공전 위상별로 생성 가능한 최대한의 회전력을 상기 날개공전축에 제공하는 것을 특징으로 하는,

자전하며 공전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력생성장치를 제공코자 하는 것이다.

흐르는 유체의 압력에 의해 운동하는 회전날개(블레이드)가 상기 회전날개의 회전축에 회전력을 제공하는 회전력 생성장치는; 회전날개의 회전축 방향이 유체의 흐름 방향에 평행한 수평회전축방식과, 수직인 수직회전축방식으로 구분될 수 있으며, 이러한 2가지 방식별 장단점은 다음과 같다.

수평회전축방식은 대형화에는 유리하나, 회전날개의 운동 방향이 유체의 운동 방향에 직각이므로, 회전하는 부재와 지지하는 부재 사이에서 마찰, 진동, 소음 및 에너지손실이 크게 발생한다. 이로 인해, 수평회전축 풍력발전기는 초속 6m 이상의 빠른 바람이 요구된다.

수직회전축방식은, 다리우스형, 사보니우스형 등 종류에 따라 다소 차이는 있으나, 전체 360도 위상구간 중 회전날개가 유체의 흐름 방향으로 이동하는 180도 위상 구간에서는 정방향(+) 회전력이 생성되지만, 흐름을 거스르며 이동하는 180도 위상 구간에서는 역방향(-) 회전력이 생성되기 때문에, 회전력 생성의 에너지 효율이 낮다. 실제 다수의 연구보고서에 의하면 사보니우스형은 최대 20%, 다리우스형은 최대 30% 미만의 출력계수를 갖는다.

한편, 아래의 선행 특허문헌 1, 2, 3에 제시된 수직회전축 방식은 회전날개가 공전운동 방향의 반대 방향으로 0.5배의 각속도로 자전운동을 하므로, 회전날개의 날개공전축에서 날개자전축을 향하는 방향이 상기 유체의 흐름 방향에 직각이 되는 2개의 지점 중, 1개의 지점에서는 회전날개의 날개 면이 유체의 흐름 방향에 수직이고, 다른 1개의 지점에서는 평행하도록 공전 위상별 자전 위상각이 구현될 수만 있다면, 상기 회전날개가 어떠한 공전 위상에 위치하더라도 역방향(-) 회전력은 생성되지 않으면서, 유체의 흐름 에너지를 회전날개의 정방향(+) 회전에너지로 최대한 변환시킬 수 있다.

그러나 상기 특허문헌 1, 2 또는 3에 의한 방식은, 회전날개가 상기와 같은 공전 위상별 자전 위상각을 구현하기 위해서는, 회전날개에 가해지는 유체의 흐름방향 압력에 의한 회전토크(torque)보다 큰 역방향의 회전 토크가 별도의 외부 동력에 의해 제공되어야 하므로, 기존 방식보다도 에너지 효율이 더욱 낮을 수밖에 없다는 근본적 한계성이 있다.

공개번호 10-2009-0102282(풍차 날개 자전형 수직축 풍력 발전기) 등록번호 10-1080323(풍력 발전기용 회전 블레이드 방향 조절장치) 등록번호 10-1525553(수직 로터형 풍력발전 장치) 등록번호 10-0954760(풍력발전기용 풍차) 출원번호 10-2021-0046837(유체의 흐름 따라 공전하며 자전하는 회전력 생성장치)

상기의 특허문헌 1내지 3의 풍력에 의한 회전력 생성장치는; 모두 1개의 날개공전축 주위를 2개 이상의 회전날개가 공전하면서, 동시에 공전 각속도의 0.5배의 자전 각속도로 상기 공전운동 방향의 반대 방향으로 자전운동을 하여, 날개공전축의 회전력을 발생시킨다.

이러한 원리의 수직회전축 풍력발전기는, 유체가 흐르는 방향을 상기 회전날개의 공전위상각 90도로 가정할 때, 공전위상각 0도에서 자전위상각(회전날개 날개면 방향)도 0도가 되면 회전력이 최대가 되며, 0도보다 크거나 작을수록 회전력도 작아지며, 상기 자전위상각이 +45도 또는 -45도가 되면 생성되는 회전력이 0(zero)이 된다.

그러나 유압을 받는 모든 물체는, 유체의 에너지손실 최소화를 위해, 유압을 받는 면적이 최소화되는 방향으로 이동하는 속성이 있으므로, 별도의 방향 조절장치를 이용하여 인위적으로 변경해 주지 않으면, 상기 공전 위상각이 0도일 때 자전 위상각이 +45도 또는 -45도가 되는 방향으로 날개자전축이 이동하고 회전날개가 정지함으로써, 회전력 생성기능을 상실하게 된다.

이러한 회전력 상실의 문제점을 해소하기 위해서, 특허문헌 1의 방식에서는 풍향계와 같은 원리인 방향타를 추가로 설치하여 회전날개의 방향을 제어하는 방식을 제시하였으나 특허를 취득하지 못하였고, 특허문헌 2와 3의 방식은 풍향 감지기와 연계된 별도의 동력제공 수단을 추가로 설치하여 회전날개의 방향을 제어하는 방식을 제시하여 각각 특허를 취득하였다.

여기서, 상기 특허문헌 1의 방식은, 방향타에 의하여 약간의 회전날개 방향 변경은 가능하나, 변경되는 회전각이 90도에 크게 미치지 못하므로 회전력 생성의 에너지 효율이 매우 낮을 수밖에 없다.

그런데, 특허문헌 2와 3의 방식은 특허문헌 1의 방식보다 회전력 생성의 에너지 효율이 더욱 낮을 수밖에 없다. 왜냐하면, 다른 에너지손실이 전혀 없다고 가정하더라도, 상기 별도의 동력제공 수단으로 회전날개의 공전 위상별 자전 위상각을 제어하는데 소요되는 힘과 에너지의 크기가 상기 회전날개의 자전과 공전에 의해 생성되는 힘과 에너지의 크기보다 커야지만 유체 흐름에 거슬러서 회전날개의 방향(위상각) 제어가 가능한데, 이는 열역학 제1법칙인 에너지보존의 법칙에 위배되기 때문이다.

본 발명은 이러한 기존 발명들의 문제점들을 해소하기 위한 것으로서, 풍차나 수차처럼 유체의 흐름 방향 운동에너지를 회전날개의 공전 방향 운동에너지로 변환시키는 회전력 생성장치에 있어서

(1) 수평회전축 방식의 단점인, 회전축 방향으로 밀리는 힘에 저항하며 회전하는 부재들 사이에서 발생하는 마찰, 소음, 진동, 충격 및 이에 따른 에너지손실이 발생하지 않으며;

(2) 수직회전축 방식과 유사하면서도, 회전날개가 공전축을 중심으로 공전하는 360도 전체 구간에서, 공전 위상별로 생성 가능한 최대한의 정방향(+) 회전력만 생성되며;

(3) 유체의 흐름 방향이 수시로 변하고 별도의 방향타나 동력제공이 없더라도, 각 회전날개는 공전 위상별 회전력 생성이 극대화되는 날개면 방향(자전 위상각)을 갖게 되며;

(4) 유체의 종류와 유속이 동일한 경우에도, 상기 특허문헌 1내지 3에서 제시한 회전날개보다 최소 10% 이상의 회전력을 생성할 수 있는 회전날개 형상을 갖추고 있으며;

(5) 작은 유속과 유압으로도 회전날개가 효과적으로 공전하며, 큰 회전력을 생성할 수 있도록, 날개공전팔의 길이를 아무리 늘여도 동력전달 에너지손실이 증가하지 않으며,

(6) 도로변이나 철도변, 해안 등 여유 부지나 가로등, 전신주 등 수직 방향 선형구조물에 간편하고 조형미 있게 설치하여, 신재생에너지의 효율적 생성에 이용할 수 있어서,

풍력이나 수력 등 유체 흐름을 이용한 회전력 생성의 에너지 효율이 극대화되며, 안전하고 실용적이면서, 산업적 활용가치가 높은 회전력 생성장치를 제공하고자 하는 것이다.

한편, 이와 같은 기존 회전력 생성장치들의 과제들을 해결하는 수단으로서 본 발명인은 최근 "유체의 흐름 따라 공전하며 자전하는 회전력 생성장치”에 대한 특허를 2021.4.11.에 출원하였다.

본 특허출원은 이러한 선행발명과 유사하지만 작동의 기본원리가 근본적으로 다른 대안발명으로서, 앞에서 제시한 기존 회전력 생성장치들의 상기 6가지 문제점에 대한 해결수단뿐만 아니라 다음과 같은 추가적 문제점 해결수단을 함께 제공코자 하는 것이다.

(1) 기존 발명들처럼 별도의 방향제어용 동력장치가 구비되거나, 본 발명인의 선행발명처럼 2개의 날개공전축회전체가 좌우대칭으로 구비되지 않았음에도, 1개의 날개공전축회전체만으로도 회전력 생성이 극대화되는 회전날개의 공전 위상별 자전 위상각을 구현할 수 있으며,

(2) 각 회전날개의 좌측부위와 우측부위에 가해지는 유압이 서로 평형상태이기 때문에, 방향타나 동력장치로 약간의 외력만 제공하면 힘의 평형이 깨지면서 날개공전축회전제가 유체 흐름에 직각 방향으로 이동하므로, 투입 에너지는 거의 없이 생성 에너지를 극대화 할 수 있으며,

(3) 본 발명인의 선행발명처럼 각 회전력 생성장치별로 지상에 기초를 설치하지 않고, 장거리 케이블이나 파이프 등 가로 방향 선형구조물에 다수의 회전력 생성장치를 일렬로 매달거나 수직으로 적층하는 방식으로, 공간적 제약 없이 경제적으로 다수 개 설치할 수 있으며,

(4) 본 발명인의 선행발명처럼 회전날개가 수직 방향 날개공전축을 중심으로 좌우 방향으로 공전하지 않고, 수평 방향의 날개공전축을 중심으로 상하 방향으로 공전함으로써, 커다란 새가 날갯짓하며 날아가는 형상과 움직임을 거의 유사하게 구현할 수 있으며,

(5) 도로, 하천, 해양, 산지 등의 상부에, 초대형 회전력 생성장치로 설치하면, 상층부의 빠른 유속과 하층부의 느린 유속을 날개공전축 회전력 생성에 효과적으로 활용하면서, 공공부지나 유휴부지 등을 친환경 에너지 생성에 효과적으로 활용할 수 있으며

(6) 수시로 유속과 유향이 변하더라도, 수직으로 뻗은 중심축을 기준으로 좌우로 선회하는 수평면상의 위상각만 조종하는 방식으로, 회전날개의 회전속도를 쉽게 변속하거나 제어할 수 있으며

(7) 태풍이나 홍수 등으로 유속이 과도하게 빨라지면, 좌우로 선회하는 수평면상의 날개면 방향만 유체 흐름과 평행한 방향으로 조종하면, 회전날개에 가해지는 유압이 거의 0(zero)이 되므로, 유압에 의한 붕괴나 전도의 위험 없이 100m 이상 초대형 풍력발전기도 구현할 수 있는;

경제적이고 에너지 효율이 높으며, 조형미가 탁월하고, 회전속도 조절 및 초대형화도 가능한, 유체의 흐름을 이용한 회전력 생성장치를 제공코자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한, 본 발명의 수평축회전력생성장치는;

유체의 흐름에 의하여 압력을 받으면, 수평 방향으로 뻗은 날개공전축 주위를 공전하며 동시에 상기 날개공전축에 평행한 날개자전축을 중심으로 자전함으로써 상기 날개공전축에 회전력을 제공하는 회전날개를 서로 같은 공전 위상각 간격으로 2개 이상 구비한 1개 이상의 날개공전축회전체와; 각 상기 날개공전축이 축 회전할 수 있도록 축받이 기능을 제공하며, 각 상기 날개공전축회전체가 일정한 높이에서 좌우로 선회할 수 있도록 지지해주는 날개공전체지지구조물, 및 각 상기 회전날개가 각 상기 날개공전축에 제공하는 회전력이 극대화되도록, 각 상기 회전날개의 공전위상각과 자전위상각을 상호 연동시켜주는, 공전자전변속연동기를 구비하고 있는, 유체의 흐름을 이용한 수평축회전력생성장치에 관한 것으로서;

각 상기 날개공전축회전체에는,

수평방향으로 뻗은 날개공전축; 상기 날개공전축을 중심으로 서로 같은 공전 위상각 간격으로 벌어져서 방사상으로 뻗은 2개 이상의 날개공전팔; 각 상기 날개공전팔의 말단부위에 형성된 날개자전축받이; 상기 날개공전축에 평행한 방향으로 각 상기 날개자전축받이에 제자리회전 가능하게 결합된 날개자전축; 각 상기 날개자전축을 중심으로 2개의 얇은 곡면체가 선대칭을 이루며 고정 결합된 형상인 회전날개; 및 각 상기 날개자전축이 상기 날개공전팔의 반대쪽 회전방향으로 0.5배의 각속도로 제자리회전 하도록, 상기 날개공전팔의 공전 각속도를 변속하여 각 상기 날개자전축에 전달해 주는 공전자전변속연동기(power train);가 구비되어 있으며,

상기 날개공전체지지구조물에는,

상기 1개 이상의 날개공전축회전체가 일정한 높이에서 수평면상의 운행궤도를 따라 좌우로 선회할 수 있도록 회전축 역할을 하며 지지해주는 연직방향으로 뻗은 날개공전체선회축; 일정한 위치에 고정된 상태로 상기 날개공전체선회축을 지지해주는 날개공전체선회축지지대; 상기 날개공전체선회축에 좌우로 선회 가능하게 결합되며, 각 상기 날개공전축을 행해 뻗어 있는 1개 이상의 날개공전체선회팔; 및 각 상기 날개공전체선회팔에 1개 이상 형성되는 날개공전축받이가 구비되어 있으며, 각 상기 날개공전축받이의 측면에는 상기 날개공전축의 축 방향으로 돌출된 톱니바퀴 또는 유성기어 형상으로서, 상기 공전자전변속연동기를 구성하는 부분품인 날개공전축받이기어가 고정결합 되어있다.

여기서, 상기 공전자전변속연동기는, 상기 날개공전축받이에 고정되어 회전하지 않는 날개공전축받이기어와 상기 날개공전축을 중심으로 공전하는 회전날개 간의 상대적 회전 각속도를 0.5배로 변속하여 상기 날개자전축에 전달하는 기능을 하며, 상기 날개공전축받이기어와 연동되는 회전력전달부품(power train component)으로는, 평기어, 바벨기어, 유성기어, 체인벨트, 크랭크기구 등 다양한 종류의 동력전달 매개체들이 이용될 수 있다.

한편, 상기 날개공전체선회팔의 수평방향 길이인 날개공전축의 선회 반경은 상기 날개공전체선회축과 상기 날개공전축 사이의 최단거리로서, 0(zero)보다 크거나 같을 수 있으며, 상기 날개공전축의 선회 반경이 0(zero)인 경우에는 상기 날개공전축을 상기 유체흐름 방향에 직각이 되도록 선회시키려면 별도의 풍향계식방향타 또는 방향제어동력장치가 필요하며, 상기 날개공전축의 선회반경이 0보다 큰 경우에는, 별도의 방향제어장치가 없더라도 상기 각 회전날개와 날개공전축이 상기 유체 흐름의 압력에 밀려서 하류 쪽으로 선회하며 풍향계식방향타 기능을 제공하기 때문에, 상기 날개공전축이 상기 유체의 흐름 방향에 직교하는 수평 방향으로 저절로 향하게 된다.

여기서, 상기 유체의 흐름 방향이 수시로 변하고 상기 날개공전축 선회반경이 0인 경우라도, 상기 날개공전축회전체의 좌측 반쪽과 우측 반쪽에 각각 가해지는 유압의 크기는 서로 같으므로, 상기 풍향계식방향타나 방향제어동력장치가, 좌우 유압 크기의 균형을 깨는 약간의 외력만 제공하면, 상기 날개공전축회전체가 좌우로 회동하게 되므로, 상기 날개공전축이 상기 유체흐름에 직각방향을 향하도록 거의 동력 소모 없이 매우 간편하고 에너지 효율적으로 제어할 수 있다.

이와 관련, 상기 회전날개의 공전 위상각과 자전 위상각의 상호관계는, 상기 날개공전체선회축이 연직방향으로 뻗어 있으므로, 연직상방을 회전날개의 수직면상 공전위상각과 자전위상각 설정의 기준방향인 0(zero)도로 가정할 때, 각 상기 회전날개의 공전위상각이 0도일 때 날개 면이 향하는 방향인 자전위상각이 0도(연직방향) 또는 90도(수평방향)가 되도록, 상기 공전자전변속연동기의 날개공전축받이기어와 회전력전달부품들 사이의 회전 위상각 관계를 일정하게 설정(setting)하면, 별도의 외부 동력이 제공되지 않더라도, 유체의 흐름을 이용하여 생성 가능한 최대한의 회전력을 상기 날개공전축에 제공하는 회전날개의 공전위상각별 자전위상각이 매우 간편하고 정확하게 구현될 수 있다.

한편, 이러한 본 발명의 상기 흐름이용회전력생성장치에는, 다음 각 호와 같은 과제 해결수단들이 추가로 제공될 수 있다.

(1) 1개의 장거리 가설 케이블이나 강성 파이프 등 가로방향 선형구조물에, 다수 개의 수평축회전력생성장치가 날개공전체지지구조물을 매개로 매달리는 방식으로 설치될 수 있다.

이와 같이 설치되면, 각 상기 수평축회전력생성장치의 날개공전체선회축은 매달려 있는 상기 날개공전축회전체의 중량에 의해 상기 유체흐름 방향에 직각인 연직방향으로 뻗게 되며, 상기 날개공전축과 날개자전축은 상기 유체흐름에 의해 가장 하류 쪽으로 밀리며 좌우로 선회하는 날개공전축회전체 또는 풍향계식방향타에 의해 상기 유체흐름에 직각인 수평방향으로 뻗게 되므로, 별도의 방향제어용 동력장치가 없더라도, 상기 수평축회전력생성장치는 상기 유체흐름에 의해 생성 가능한 최대한의 회전력이 생성되는, 수평면상의 위치와 방향 및 연직면상의 회전날개 공전위상별 자전위상각을 갖추게 된다. 또한 상기 유체의 유속이 증가할수록 상기 날개공전체선회축이 유압에 의해 기울어지는 경사각이 커지면서 공전위상별 자전위상각이 변하기 때문에, 각 회전날개의 회전속도가 일정한 범위 내에서 제어된다.

(2) 2개의 날개공전축회전체를 좌우에 각각 구비한 수평축회전력생성장치가 커다란 새가 위아래로 날갯짓하는 형상으로 제작되어, 가로등이나 전신주 등 수직구조물에 위쪽에 좌우로 선회 가능하게 설치될 수 있다.

이와 같이 설치되면, 별도의 방향제어용 동력장치가 없더라도, 상기 수직구조물에 결합하는 날개공전체선회축은 상기 유체 흐름 방향에 직각인 연직방향으로 뻗게 되며, 상기 회전날개와 날개공전축이 상기 유체흐름에 밀려서 가장 하류 쪽으로 선회하게 되므로, 상기 날개공전축과 날개자전축은 유체 흐름에 직각인 수평방향으로 뻗게 되며, 각 회전날개도 상기 수직구조물이 제공하는 연직방향을 기준으로, 회전력 생성이 극대화되는 공전위상각별 자전위상각을 갖출 수 있다.

여기서, 상기 수평축회전력생성장치를 구성하는 좌측과 우측의 날개공전축회전체는 1개의 날개공전축을 공유하는 것도 가능하다.

(3) 각 상기 날개공전축회전체의 날개공전축과 각 날개자전축의 말단부위에는, 축방향을 따라 서로 크기가 같은 3개 이상의 크랭크기구가, 서로 동일한 크랭크핀 공전위상각 간격으로 벌어져서, 일렬횡대로 고정결합 되어있고, 서로 동일한 공전 위상을 갖는 날개공전축 크랭크핀과 각 날개자전축 크랭크핀은, 상기 크랭크핀들이 상호 연동되어 동일한 공전 위상각과 각속도로 각각의 크랭크축을 중심으로 공전할 수 있도록, 중앙의 날개공전축 크랭크핀을 중심으로 주변의 각 날개자전축 크랭크핀들을 향해 방사상으로 뻗은 연결부재인, 방사상크랭크핀연결팔에 의해 각각 제자리회전 가능하게 상호 연결되어 있어서,

각 상기 날개공전축에 구비된 3개 이상의 크랭크핀이 서로 동일한 공전 위상각 간격으로 벌어져서 공전하면, 각 상기 날개공전축의 각 크랭크핀에 각각 결합되는 3개 이상의 방사상크랭크핀연결팔도 서로 동일한 크랭크핀 공전 위상각 간격으로 벌어져서 공전하기 때문에, 상기 3개 이상인 방사상크랭크핀연결팔들의 공전과정에서 편심하중에 의한 진동과 충격 및 이에 따른 동력손실이 발생하지 않으며,

상기 각 날개공전축별로 3개 이상이 구비되는 방사상크랭크핀연결팔 중 적어도 1개 이상은 소재의 인장저항력만으로 날개공전축의 회전력을 1개의 날개자전축에 전달하며, 상기 인장저항력에 의해 전달되는 회전력은 상기 크랭크핀의 공전 위상각에 따라 최대치의 0.5배와 1배 사이에서 주기적으로 증감하므로. 상기 방사상크랭크핀연결팔을 인장강도는 매우 높으나 가볍고 쉽게 휘어지는 소재를 이용하여 가늘고 긴 형상으로 제작할 수 있어서, 회전력전달부품의 개수와 이에 따른 마찰저항의 증가 없이, 방사상크랭크핀연결팔의 길이조절만으로 상기 회전날개의 공전반경을 자유자재로 증가시킬 수 있다.

(1) 회전력 생성장치의 날개공전축과 날개자전축이 유체 흐름에 직각인, 수직회전축 방식이기 때문에, 상기 수평회전축(프로펠러) 방식처럼 회전날개가 유체에 밀려서 회전하며 축받이를 압축하지 않으며, 회전날개의 회전속도도 상대적으로 느려서, 마찰, 진동, 소음 및 이로 인한 큰 에너지손실이 발생하지 않는다.

(2) 각 회전날개의 360도 전체 공전구간에서 정방향(+) 회전력만 생성되므로, 180도 공전 구간에서만 정방향 회전력이 생성되고 나머지 180도 구간에서는 역방향 회전력이 생성되는 기존 수직회전축 방식에 비해 에너지 생성효율이 최소 2배 이상 크다.

(3) 유체의 흐름방향이 수시로 변하고 별도의 동력제공이 없더라도, 연직방향으로 뻗은 날개공전체선회축이 위상각 설정의 기준방향을 제공해주므로, 상기 회전날개가 공전위상각별로 생성 가능한 최대한의 날개공전축 회전력이 생성되는 자전위상각을 갖게 된다.

(4) 날개공전체의 선회 반경이 0보다 큰 경우에는, 유체의 흐름 방향이 수시로 변하고, 별도의 방향타나 동력제공이 없더라도, 날개공전축이 유체의 흐름에 직각방향을 향하여 뻗도록, 상기 각 회전날개가 직접 방향타 기능을 효과적으로 제공함으로써 회전력 생성이 극대화된다.

(5) 날개공전체의 선회 반경이 0인 경우에는, 상기 날개공전축회전체의 좌측 반쪽과 우측 반쪽에 가해지는 유압의 평형을 깨는 약간의 외력만 제공하면, 큰 동력소모 없이 상기 날개공전축이 유체흐름에 직각방향을 향하도록 간단히 제어할 수 있으므로, 큰 외부동력 소모 없이, 회전력 생성의 에너지 효율이 극대화된다.

(6) 소규모 방향제어 동력장치나 풍향계식 방향타를 이용하여, 상기 날개공전축이 뻗은 방향과 상기 유체가 흐르는 방향 간의 수평면상 사잇각을 변경시키는 기법을 통해, 상기 날개공전축회전체에 가해지는 유압 및 이로인해 생성되는 회전속도와 회전력의 크기를, 거의 외부동력 소모 없이, 효과적으로 제어할 수 있다.
(7) 태풍이나 홍수 등으로 유체의 유속이 과도하게 증가하는 경우에는, 소규모 방향제어 동력장치나 풍향계식방향타를 이용하여, 상기 날개공전축의 축 방향이 상기 유체의 흐름방향과 평행하도록 제어하면, 상기 회전날개가 유체의 흐름방향 유압을 거의 받지 않기 때문에, 매우 작은 동력을 이용하면서도 상기 수평축회전력생성장치가 붕괴나 전도되지 않도록 안전성을 획기적으로 증가시킬 수 있다. 따라서 풍압이나 유압에 대한 부담 없이, 초대형의 회전력생성장치가 구현될 수 있다.

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(8) 각 상기 회전날개가 날개자전축에 직각인 방향의 단면에는 굴곡이 없고, 평행한 방향의 단면에는 다수의 요철이나 돌기가 있는 형상인 경우, 단순한 평면 형상의 회전날개에 비해 에너지효율이 10% 이상 증가한다.

왜냐하면, 회전날개에 부딪친 유체 중 사방으로 흩어지는 유량은 줄어들고, 날개 면을 따라 흐르면서 각 회전날개에 운동량을 전달하는 유량은 증가하기 때문이다. 실제로 회전날개의 형상별 항력계수는 평면형이 약 1.98이고 오목한 반구형이 약 2.3이므로 10% 이상 차이가 난다.

(9) 날개공전축과 날개자전축 간의 상기 공전자전변속연동기로, 방사상크랭크핀연결팔을 포함하는 크랭크기구와 변속용 유성기어가 사용되는 경우에는, 다른 동력전달 방식들에 비해, 유체 흐름의 속도가 느린 경우에도 매우 효과적으로 날개공전축의 회전력을 증강시킬 수 있다.

왜냐하면, 날개공전팔의 길이가 길어지더라도 동력전달 부품 수는 증가하지 않으므로 접촉면 마찰 등에 의한 동력손실은 증가하지 않으면서, 회전력 증강에 필요한 모멘트팔 길이는 증가하기 때문이다.

(10) 기존 발명들은 별도의 방향제어용 동력장치를 구비해야 했으며, 본 발명인의 선행발명은 날개공전축회전체가 좌우대칭으로 2개 이상 배치되어야 했으나, 본 대안발명은 1개의 날개공전축회전체 만으로 이러한 방향 제어 기능을 매우 정확하고 에너지 효율적으로 구현할 수 있다.

왜냐하면, 날개공전축이 수평 방향으로 뻗어 있으므로, 유체의 흐름에 수직인 연직 방향을 회전날개 공전위상각의 기준방향으로 하여, 회전날개의 공전위상각별 회전력 생성이 최대화되는 자전위상각만 초기에 정확히 설정(setting)할 수 있기 때문이다,

(11) 본 발명인의 선행발명은 회전력 생성장치별로 각각 기초를 설치해야 하나, 본 대안발명은 케이블이나 강성 파이프 등 장거리 선형 구조물에 다수의 수평축회전력생성장치를 일렬로 매다는 방식으로, 공간적 제약 없이 설치할 수 있다.

왜냐하면, 본 발명인의 선행발명은 중력방향을 회전날개의 공전위상각과 자전위상각 설정에 활용하지 못하므로 구조가 복잡하고 무거웠으나, 본 대안발명은 수평축회전력생성장치를 케이블 등에 매달기만 하면 중력방향을 위상각 설정의 기준으로 설정할 수 있으므로, 기존 발명들 보다 구조가 간단하고 무게가 대폭 감소하기 때문이다. 더욱이, 계곡이나 하천, 해안, 건물사이 등 유체흐름의 방향이 일정할 경우에는, 더욱 간단하고 경제적인 형상과 구조를 가질 수 있다.

(12) 본 발명인의 선행발명은 회전날개가 수직방향 날개공전축을 중심으로 좌우 방향으로 공전하였으나, 본 대안발명은 회전날개가 수평방향 날개공전축을 중심으로 상하 방향으로 공전하므로, 커다란 비행체가 날갯짓하며 날아가는 형상으로 제작될 수 있어서, 가로등이나 전신주 등 수직구조물이나 도로, 공원, 제방 등의 여유 부지에 설치하면 에너지 생성과 함께 미적 조형물 기능을 구현할 수 있다.

(13) 날개공전축을 중심으로 각 회전날개의 공전거리와 무게가 서로 동일하고, 회전방향과 회전속도도 모두 같아서, 회전날개의 자전과 공전에 따른 진동과 마찰 및 관성저항이 극소화되므로. 회전날개의 고속 회전이 가능하고, 회전력 생성의 에너지효율이 매우 높다.

(14) 3개 이상의 크랭크기구가 결합된 크랭크기구결합체와 같은 갯수의 방사상크랭크핀연결팔을 연동키면, 방사상크랭크핀연결팔의 길이조절만으로 각 상기 회전날개의 공전반경을 자유자재로 증가시키는 방식으로, 회전력 생성의 에너지 효율과 경제성을 극대화할 수 있다.

도 1의 도 1의 (a)는 특허문헌 1, 도 1의 (b)는 특허문헌 2,도 1의 (c)는 특허문헌 3, 도 1의 (d)는 특허문헌 4의 대표도이다.
도 2는 특허문헌 5의 실시예로서, 본 발명인이 선행 출원한, 체인벨트가 회전력을 전달하는, 3개의 회전날개를 가진 날개공전축회전체 2개가 서로 마주보는 형상인 수직축 회전력생성장치의 사시도이다.
도 3의 (a)는, 복수 개의 평기어가 회전력을 전달하는, 2개의 회전날개를 가진 본 발명에 의한 수평축회전력생성장치의 일 실시예의 사시도이고, 도 3의 (b)는 측면도이다.
도 4는 도 3의 실시예의 분해도로서, 도 4의 (a)는 파이프형 날개자전축과 회전날개, 도 4의 (b)는 짧은 원관형 날개공전축과 긴 원봉형 날개자전받이, 도 4의 (c)는 날개공전체선회팔과 날개공전축받이 등을 보여주는 정면도이다.
도 5는 상호간 회전날개 공전위상각이 차이가 120도인, 도 3의 실시 예에 의한 회전력 생성장치 3개를 함께 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 3의 실시예에 있어서, 회전날개의 공전위상각과 자전위상각 및 날개공전축에 생성되는 회전모멘트 상호간의 역학적 관계를 보여주는 개념도이다.
도 7은, 바벨기어에 의해 회전력이 전달되는 복수 개의 날개공전축회전체가 수평방향으로 뻗은 1개의 날개공전축을 중심으로 회동하는, 본 발명의 회전력 생성장치의 일 실시예의 사시도이다.
도 8은, 크랭크기구와 공전축받이유성기어 및 방사상크랭크핀연결팔 등에 의하여 공전운동과 자전운동이 연동되는 4개의 회전날개를 구비한 본 발명의 회전력생성장치의 일 실시예의 사시도이다.
도 9는 가로 방향으로 뻗은 케이블에 복수 개의 도 8의 실시예의 회전력 생성장치들이 매달려 있는, 본 발명의 일 실시예의 사시도이다.
도 10은 도 8의 실시예에 있어서, 서로 점대칭을 이루며 날개공전축 주위를 공전하는 2개의 방사상크랭크핀연결팔과 5개의 크랭크기구결합체에 의해서, 중앙의 날개공전축에서 4개의 날개자전축에 회전력이 전달되는 원리와 과정을 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 8의 실시예에 있어서, 날개공전축의 회전각속도가 회전날개의 공전각속도의 0.5배가 되도록 회전력을 변속시켜 전달하는 공전축받이유성기어의 구조와 작동원리를 확대해서 보여주는 사시도이다.
도 12는 2개의 날개공전축회전체를 좌우에 각각 구비한 수평축회전력생성장치가 상향 날갯짓 하는 새의 형상으로 제작되어, 좌우로 선회 가능하게 가로등에 설치된 일 실시예의 사시도이다.
도 13은 도 12의 실시예에 있어서, 회전력 전달 부위의 기계적 구조를 확대해서 보여주는 사시도이다.
도 14는 도 12의 실시 예의 공전자전변속연동기 부위를 측면에서 바라본 단면도이다.
도 15는 2개의 날개공전축회전체를 좌우에 각각 구비한 수평축회전력생성장치가 하향 날갯짓 하는 새의 형상으로 제작되어, 좌우로 선회 가능하게 가로등에 설치된 실시예의 사시도이다.
도 16은 도 15의 실시 예에 있어서, 회전력 전달 부위의 기계적 구조를 확대해서 보여주는 사시도이다.
도 17은, 가로방향으로 뻗은 케이블에 복수 개의, 도 15의 실시 예에 의한 회전력생성장치들이 매달려 있는, 본 발명의 일 실시예의 사시도이다.
도 18은 크랭크기구와 공전축받이유성기어 및 방사상크랭크핀연결팔에 의하여 각 회전날개의 공전과 자전이 상호 연동되며, 방향제어동력장치에 의하여 좌우로 회동하는 수평면상의 방향각이 제어되는, 3개의 회전날개를 가진 본 발명의 수평축회전력생성장치의 일 실시예의 사시도이다.
도 19는 도 18의 수평축회전력생성장치에 있어서, 각 회전날개의 공전위상각과 자전위상각의 변화를 6단계로 나눠서 보여주는 개념도이다.
도 20은 회전날개에 가해지는 유체의 압력이 최소화되는 방향으로 놓여 있는, 도 18의 실시 예에 의한 수평축회전력생성장치를, 유체가 흐르는 방향을 따라 바라본 측면도이다.
도 21은 도 18의 수평축회전력생성장치의 공전자전변속연동기를 구성하는 3개의 크랭크기구와 3개의 방사상크랭크핀연결팔의 형상 등을 확대해서 보여주는 사시도이다.
도 22의 (a)는 도 18과 작동원리가 같은 수평축회전력생성장치에 있어서, 각 회전날개가 정면으로 유체의 압력을 받도록 유도하는 풍향계식방향타의 설치방향을 예시하는 사시도이다.
도 22의 (b)는 도 18과 작동원리가 같은 수평축회전력생성장치에 있어서, 각 회전날개에 측면에서 유체의 압력을 받도록 유도하는 풍향계식방향타의 설치방향을 예시하는 사시도이다.
도 23은 도 18의 수평축회전력생성장치에 있어서, 날개공전축을 중심으로 공전하는 방사상크랭크핀연결팔이 공전 위상각별로 인장저항력을 통해 회전력을 전달하는 원리와 과정을 보여주는 개념도이다.
도 24은 날개공전축의 좌측과 우측에 각각 3개의 크랭크기구와 3개의 방사상크랭크핀연결팔을 구비한 복수 개의 수평축회전력생성장치가 가로방향으로 뻗은 장거리 케이블에 매달려 있는, 본 발명의 일 실시예의 사시도이다.
도 25의 (a)내지 (d)는 1개의 날개공전축과 3개의 날개자전축 간에 회전력을 전달해 주는 기어조합과 체인벨트의 형상 및 작동원리에 관련한 다양한 실시 예를 보여주는 사시도이다.
도 26의 (a)는 다리우스형 등 기존 수직축회전력생성장치의 공전 위상각별 회전력 생성량을 면적으로 도시한 개요도이며, 도25의 (b)는 본 발명에 의한 수평축회전력생성장치의 공전 위상각별 회전력 생성량을 면적으로 도시한 개요도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 동일구성에 의해 동일기능을 가지는 부분은, 도면이 달라지더라도 동일부호를 유지함으로써, 그 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.

본 발명의 수평축회전력생성장치(1)는, 도 3, 도 7, 도 8, 도 12, 도 15, 도 18, 도 24 등에 도시된 바와 같이, 한쪽으로 흐르는 유체에 의하여 압력을 받으면, 수평 방향으로 뻗은 날개공전축(21)을 중심을 공전하며, 동시에 상기 날개공전축에 평행한 날개자전축(24)을 중심으로 자전함으로써, 상기 날개공전축(21)에 회전력을 제공하는 회전날개(25)를 서로 같은 공전 위상각 간격으로 2개 이상 구비한, 1개 이상의 날개공전축회전체(2)와;

상기 날개공전축회전체(2)가 상기 유체의 흐름방향 변화에 따라 일정한 지점을 중심으로 좌우로 회동하는 선회운동을 할 수 있도록, 일정한 지점에 고정된 상태로 지지하면서, 상기 회전날개(25)의 공전위상각과 자전위상각 설정의 기준을 제공해 주는, 날개공전체지지구조물(3) 및;

상기 회전날개(25)가 유체의 흐름방향 압력에 의해 날개공전축(21)에 제공하는 회전력이 극대화되는 공전위상별 자전위상각을 갖도록, 회전날개의 공전운동과 자전운동을 상호 연동시켜주는, 공전자전변속연동기(4)가 구비되어 있는 수평축회전력생성장치(1)에 관한 것으로서;

각 상기 날개공전축회전체(2)에는,

수평방향으로 뻗은 날개공전축(21); 상기 날개공전축을 중심으로 서로 동일한 공전거리와 위상간격으로 방사상으로 뻗은 부재인 복수 개의 날개공전팔(22); 각 상기 날개공전팔의 말단부위에 형성된 날개자전축받이(23); 상기 날개공전축에 평행한 방향으로 각 상기 날개자전축받이(23)에 축 회전 가능하게 결합된 날개자전축(24); 각 상기 날개자전축을 중심으로 2개의 얇은 곡면체가 서로 선대칭을 이루도록 고정 결합된 형상인 회전날개(25); 및 각 상기 날개자전축이 상기 회전날개(25) 공전의 반대 방향으로 0.5배의 각속도로 축회전할 수 있도록, 상기 회전날개(25)와 날개공전팔(22)의 공전 각속도를 변속하여 각 상기 날개자전축(24)에 전달해 주는 공전자전변속연동기(4)가 구비되어 있으며,

상기 날개공전체지지구조물(3)에는,

상기 1개 이상의 날개공전축회전체(2)가 일정한 높이에서 수평면상의 운행궤도를 따라 좌우로 선회할 수 있도록, 회전축 역할을 하며 지지해주는 연직 방향으로 뻗은 날개공전체선회축(31); 일정한 위치에 고정된 상태로 상기 날개공전체선회축을 지지해주는 날개공전체선회축지지대(34); 상기 날개공전체선회축에 좌우로 선회 가능하게 결합되며, 각 상기 날개공전축을 향해 뻗어 있는 1개 이상의 날개공전체선회팔(32); 각 상기 날개공전체선회팔에 1개 이상 형성되는 날개공전축받이(33)가 구비되어 있으며, 각 상기 날개공전축받이의 측면에는 상기 날개공전축의 축 방향으로 돌출된 톱니바퀴 또는 유성기어 형상으로서, 상기 공전자전변속연동기(4)를 구성하는 부분품인 날개공전축받이기어(41)가 고정결합 되어있다.;

여기서, 상기 날개공전체선회팔(32)은 날개공전체선회팔줄기(321) 부위와, 상기 날개공전체선회팔줄기에서 분기되어 각 상기 날개공전축(21)을 지지해주는 1개 이상의 날개공전체선회팔가지(322) 부위로 구분될 수 있다.
또한, 상기 날개공전축받이기어(41)와 맞물리거나 연동되는 공전자전변속연동기(4)의 회전력전달부품(42)으로는, 도 3의 종동평기어(421), 도 7의 종동바벨기어(422), 도 8의 크랭크기구(427), 도 2의 체인벨트(425) 등 다양한 종류의 동력전달 매개체들이 이용될 수 있다.

한편, 상기 날개공전체선회팔(32)의 수평방향 길이인 날개공전축(21)의 선회반경은 상기 개공전체선회축(31)과 상기 날개공전축(21) 사이의 최단거리로서, 0(zero)보다 크거나 같을 수 있으며, 상기 날개공전축의 선회반경이 0(zero)인 경우에는 상기 날개공전축(21)을 상기 유체흐름 방향에 직각이 되도록 회동시키기 위해서 별도의 풍향계식방향타(51)나 방향제어동력장치(52)가 구비되어야 하며, 상기 날개공전축(21)의 선회반경이 0보다 긴 경우에는, 상기 회전날개(25)가 유체의 흐름에 밀려서 가장 하류 쪽으로 선회하므로 별도의 풍향계식방향타(51)나 방향제어동력장치(52)가 구비되지 않더라도, 상기 날개공전축(21)이 저절로 상기 유체 흐름에 직교하는 방향을 향하여 이동하게 된다.

여기서, 상기 유체의 흐름 방향이 수시로 변하고 상기 날개공전축 선회반경이 0인 경우라도, 상기 날개공전체선회축(31)을 중심으로 상기 날개공전축회전체(2)의 좌측부위와 우측부위에 각각 가해지는 유압의 크기는 서로 동일하기 때문에, 상기 풍향계형방향타(51)나 방향제어동력장치(52)에 의해, 좌우 유압 크기의 평형을 깨는 약간의 외력만 한쪽 방향으로 제공하면 상기 날개공전축회전체(2)가 좌우로 회동하게 되므로, 거의 힘을 들이지 않고도 상기 날개공전축(21)이 상기 유체흐름에 직각방향을 향하도록 에너지 효율적으로 제어할 수 있다. 반면에 상기 특허문헌 2와 3에서 제시한 기존 발명들은 회전날개(25)의 공전과 자전 방향의 위상각을 제어해야 하므로, 방향제어에 소요되는 에너지가 회전날개(25)의 공전과 자전에 의해 생성되는 에너지보다 커야 한다는 본질적 문제점이 있다.

한편, 상기 회전날개(25)의 공전위상각과 자전위상각의 상호관계는, 상기 날개공전체선회축(31)이 연직방향으로 뻗어 있기 때문에, 연직방향을 회전날개(25)의 공전위상각과 자전위상각 측정의 기준반향인 0(zero)도로 정하고, 날개자전축(24)에서 한쪽 날개 면이 외측으로 뻗은 방향을 자전위상각으로 가정할 때, 각 상기 회전날개(25)의 공전위상각이 0도일 때 자전위상각이 0도(연직방향) 또는 90도(수평방향)가 되도록, 공전자전변속연동기(4)의 날개공전축받이기어(41)와 회전력전달부품(42)들 사이의 회전 위상각 관계를 일정하게 설정(setting)하면, 별도의 외부 동력이 전혀 제공되지 않더라도, 유체의 흐름을 이용하여 생성 가능한 최대한의 회전력을 상기 날개공전축(21)에 제공하는 회전날개(25)의 공전위상각별 최적의 자전위상각이 매우 간단하고 정확하게 구현될 수 있다.

반면에 상기 특허문헌 1의 방식은 최적의 공전위상각별 자전위상각을 구현할 수 없고, 특허문헌 2와 3의 방식은 회전날개의 위상각 제어에 손실되는 에너지가 회전에 의해 생성되는 에너지보다 클 수밖에 없고, 본 발명인의 특허문헌 5의 방식은 날개공전축회전체(2)가 좌우대칭으로 2개 이상 구비되어야만 방향제어가 가능하다는 한계성을 가지고 있다,

한편, 이러한 본 발명의 상기 수평축회전력생성장치(1)에는, 다음 각 호와 같은 과제 해결수단들이 추가로 제공될 수 있다.

(1) 도 9와 도 17의 실시 예에서 보듯이, 길게 가로방향으로 가설된 케이블이나 파이프 등의 가로방향선형구조물(36)에, 다수 개의 상기 수평축회전력생성장치(1)가 앞뒤 좌우로 회동 가능하게 매달리는 방식으로 설치될 수 있다.

이와 같이 설치되면, 각 상기 수평축회전력생성장치(1)의 날개공전체선회축(31)은 매달려 있는 상기 수평축회전력생성장치(1)의 중량에 의해 상기 유체흐름 방향에 직각인 연직방향으로 뻗게 되며, 상기 날개공전축(21)과 날개자전축(24)은 상기 유체흐름에 밀려서 상기 날개공전체선회축(31)을 중심으로 좌우로 선회하며 가장 하류 쪽으로 이동하는 풍향계식방향타(51)나 수평축회전력생성장치(1) 본체의 움직임에 의해 상기 유체흐름과 직각을 이루는 수평방향으로 뻗게 되므로, 별도의 방향제어동력장치(52)와 유속및유향감지장치(53)가 없더라도, 상기 수평축회전력생성장치(1)는 상기 유체흐름에 의해 생성 가능한 최대한의 회전력이 생성되는, 수직면상 회전날개(25)의 공전위상별 자전위상각과 수평면상 날개공전축회전체(2)의 선회 위상각을 갖추게 된다.

여기서, 도 9의 실시예에 있어서는 별도의 풍향계식방향타(51)가 날개공전축(21)의 수평면상의 방향제어 기능을 하며, 도 17의 실시예에 있어서는 날개공전체선회축(31)을 중심으로 좌우로 선회하는 양쪽의 회전날개(25)가 날개공전축(21)의 수평면상의 방향제어 기능을 하게 된다.

(2) 도 12와 도 15의 실시예에서 보듯이, 2개의 날개공전축회전체(2)를 좌우에 각각 구비한 수평축회전력생성장치(1)가 커다란 날갯짓 비행체가 위아래로 날갯짓하는 형상으로 제작되어, 가로등이나 전신주 등 선형 수직구조물의 위쪽에 좌우로 회동 가능하게 설치될 수 있다.

이와 같이 설치되면, 상기 날갯짓 하는 비행체의 형상인 수평축회전력생성장치(1)는, 유체의 흐름방향이 수시로 변하고 별도의 방향제어동력장치(52)가 없더라도, 유체흐름에 의해 생성 가능한 최대한의 회전력이 생성되는, 위치와 방향 및 회전날개의 공전위상별 자전위상각을 갖추게 된다.

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이와 관련, 도 13의 상세도는 1개의 날개공전축받이(33)가 2개의 날개공전축기어(61)를 각각 바깥쪽으로 둘러싸면서 날개공전축받이기어(41)를 고정시킨 구조를 보여주며, 도 16의 상세도는 외측에 날개공전축받이기어(41)가 고정결합 된 날개공전축받이(33) 2개가 1개의 날개공전축기어(61)의 좌측과 우측에 각각 설치된 구조를 보여준다.

(3) 도 18 또는 도 22의 실시 예처럼 유체의 유속과 유향의 변화에 맞춰서, 날개공전축(21)의 수평면상의 좌우 회전 각도를 효과적으로 제어할 수 있는 방향제어동력장치(52) 또는 풍향계식방향타(51)가 별도로 구비되면, 상기 수평축회전력생성장치(1)를 높이 100m 이상의 초대형으로 제작하여 설치하더라도, 태풍이나 홍수 등 고속과 고압의 유체흐름에 의해 구조물이 붕괴나 전도되는 안전사고를 예방할 수 있을 뿐만 아니라, 유체의 유속이 빠르게 증감하더라도 회전날개(25)의 공전과 자전 속도를 최적의 회전속도가 되도록 쉽게 제어할 수 있게 된다.

왜냐하면, 유체의 유속이 느릴 경우에는, 날개공전축(21)의 축방향을 상기 유체흐름 방향에 직각이 되도록 제어하여 회전력 생성이 극대화되도록 하고, 태풍 등으로 유속이 과다하게 증가하는 경우에는, 도 20이나 도 22의 (b)처럼 날개공전축(21)의 축방향을 상기 유체흐름 방향에 평행이 되도록 제어하여 각 상기 회전날(25)개에 가해지는 유체의 압력을 거의 0이 되도록 극소화 할 수 있으며, 또한 실시간으로 변하는 유속과 유향에 맞춰 날개공전축(21)이 향하는 수평면상의 방향만 좌우로 조절하면 필요한 수준의 날개공전축(21) 회전속도와 회전력을 간단하고 경제적으로 구현할 수 있기 때문이다.

이처럼 도 18 또는 도 22와 같은 원리의 수평축회전력생성장치(1)는 종전의 수평축 프로펠러 방식에 비해 다음과 같은 장점이 있으므로, 육상과 해상의 초대형 풍력발전기 건립에 사용될 수 있다.

(a) 풍압을 받는 회전날개 면적이 매우 넓으므로 에너지 생성 효율이 높다.

(b) 태풍대비, 풍압을 받는 회전날개 면적을 거의 0이 되도록 줄일 수 있다.

(c) 날개공전축의 축 방향 조종만으로 회전날개 회전속도를 제어할 수 있다.

(d) 기초부위 면적이 넓고 시설물 무게중심이 낮아서 구조적 안정성이 높다.

(e) 회전날개의 공향과 유체의 흐름이 반대 방향인 지면부근에서는 유속이 느리고, 같은 방향인 위로 올라갈수록 유속이 빨라지므로 회전력 생성효율이 높다.

(f) 크랭크기구결합체(426)와 방사상크랭크핀연결팔(428)를 이용하면, 회전력전달부품(42)의 수와 마찰 에너지손실의 증가 없이, 날개공전팔(21)의 길이(회전날개 면적)을 늘릴 수 있다.
<도면을 이용한 작동원리 설명>

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(1) 도 3, 도 4, 도 13, 도 16 등에서 보듯이; 각 상기 회전날개(25)가 유압을 받으면 날개공전축(21)을 중심으로 공전운동을 하게 되며, 이때, 날개공전축받이기어(41)가 날개공전축받이(33)에 고정 결합되어 회전하지 않으므로, 날개공전축받이기어(41)와 날개자전축기어(43)의 사이에 위치한 공전자전변속연동기(4)의 회전력전달부품(42)인 종동평기어(421)가 날개공전축받이기어(41)의 주위를 공전하며 자전하게 되며, 각종 회전력전달부품(42)에 의해 날개공전팔(22)의 공전 각속도가 반대방향 0.5배의 각속도로 변속되어 날개자전축기어(43)에 전달되므로, 상기 회전날개(25)가 자전과 공전 운동을 병행하게 된다.

(2) 도 3과 도 13, 도 16 등에서 보듯이; 각 날개공전축(31)의 축회전은 날개공전축기어(61)와 맞물려 회전하는 종동 평기어의 조합인 공전력전달부품(62)에 의해 발전기회전축기어(63)에 전달되어 발전기(64)에서 전력이 생산될 수 있다.

(3) 도 2는 1개의 날개공전축(21)에 3개의 회전날개(25)가 결합되고, 체인벨트(426)에 의해 회전력이 전달되는 회전력 생성장치로서, 회전력이 전달되는 구조와 방식은 도 25의 (a)내지 (d)에서 보는 바와 같이 다양하며, 본 발명의 수평축회전력생성장치(1)에도 활용될 수 있다.

(4) 도 4의 (b)에서 보듯이, 날개공전축(21)의 중간 부위가 2개 이상으로 분기되고 절곡되어 날개자전축받이(23)의 기능을 병행할 수 있으며, 이처럼 분기된 날개자전축받이(23)은 축 회전을 할 수 없으므로, 도 4의 (a)에서 보듯이 회전날개(25)와 고정결합 된 파이프 형상인 원관형날개자전축(26)가 원봉 형상인 각 상기 날개자전축받이(23)를 둘러싸고, 상대회동 가능하게 설치된다.

(5) 1개의 날개공전축(21)에 3개의 회전날개(25)가 결합하는 경우, 도 12와 도 18에서 보듯이, 회전날개의 폭은 날개자전축 공전반경의 최대 2배까지만 커질 수 있으나, 도 3과 도 4처럼 1개의 날개공전축(21)에 2개의 회전날개(35)가 결합하는 경우에는, 최대 2*(2^0.5) = 2.8배까지 커져서 더 큰 유압을 받을 수 있다.

(6) 도 7의 실시예는 하천이나 해안, 계곡이나 고층건물 사이 등 유체의 흐름방향이 일정할 때 사용하는 방식으로서, 날개공전축회전체(2)가 좌우로 회동하지 않으며, 원봉 형상인 날개공전축받이(21)는 축 회전을 하지 않도록 날개공전체지지팔(32)에 고정결합 되어 있으며, 바벨기어 형상인 날개공전축받이기어(41)는 날개공전축(21)에 고정결합 되어 있고, 짧은 파이프 형상인 단관형날개공전축(212)이 날개공전축받이(23)을 둘러싼 형상으로 상대회동 가능하게 설치된다. 한편, 각 회전날개(25)의 공전위상각별 자전위상각을 도 7의 반대 방향으로 설정하는 것도 가능하다.

(7) 도 10의 예시도는, 날개공전축(21)에 설치된 1개의 크랭크기구(427)와 4개의 날개자전축(24)에 각각 1개씩 설치된 4개의 크랭크기구(427)를 연동시키는 + 형상인 방사상크랭크핀연결팔(428) 2개가 날개공전축(31)을 중심으로 서로 점대칭의 위치에서 함께 공전운동을 함으로써, 편심하중 발생 없이 회전력을 각 날개자전축(34)에 전달하는 공전자전변속연동기(4)의 작동 메커니즘을 예시한다. 한편 상기 방사상크랭크핀연결팔(428)의 형상은 도 18의 수평축회전력생성장치(1) 처럼 날개자전축의 개수가 3개 일 때는 Y 형상이 되고, 2개 일 때는 I 형상이 된다. 이에 따라 날개공전축(21)과 날개자전축(24)은 동일한 각속도로 축 회전을 하게 된다.

(8) 도 24에서 보듯이, 1개의 날개공전축(21)에 연동된 날개자전축(24)이 2개인 경우에도, 3개 이상의 크랭크기구(427)와 3개 이상의 I 형상인 방사상크랭크핀연결팔(428)을 연동시킬 수 있으며, 이와 같이 3개 이상의 방사상크랭크핀연결팔을 연동시키면, 3개 중 1개의 방사상크랭크핀연결팔(428)에 생성되는 인장저항력만으로(휨응력과 압축응력은 무시) 날개공전축(21)의 회전력을 날개자전축(24)에 전달할 수 있다

이를 좀 더 상세히 설명하면, 도 23의 (b)에 있어서 방사상크랭크핀연결팔(428)의 수직방향 팔에 생성되는 인장응력을 F, 크랭크핀 공전반경을 R, 전달회전력 M = F * R 이라 하면, 크랭크핀(4273)이 30도 회전한 도 23의 (c)에서의 인장응력은 Fc = (3^0.5)/2*F가 되며, 전달회전력은 Mc = {(3^0.5)/2*F} * {(3^0.5)/2*R} = 3/4*F*R = 3/4*M가 된다, 또한, 도 23의 (d)에서의 1개의 단위크랭크핀연결팔(4281)의 인장응력은 Fd = 0.5*F가 되며, 2개의 팔부위에 인장응력이 생성되므로, 전달회전력 Md = {1/2*F * 1/2*R}*2 = 1/2 F*R = 0.5*M가 된다. 이와 같이, 방사상크랭크핀연결팔(428)에 생성되는 인장응력에 의한 인장저항력만으로 전달되는 회전력은 상기 크랭크핀별 공전위상각에 따라 최대치의 0.5~1배 사이에서 주기적으로 증감하므로. 인장강도는 매우 높으나 가볍고 쉽게 휘어지는 소재(탄소섬유, 엔지니어링플라스틱, 그래핀 등)로 만든 길고 가는 형상의 방사상크랭크핀연결팔(428)을 사용하면, 회전력전달의 경제성과 효율성이 더욱 높아질 수 있다.

(9) 도 11은 회전날개(25)의 공전 각속도를 1/2로 줄여서 날개공전축(21)과 날개자전축(24)에 전달하는 공전축받이유성기어(412)의 작동 메커니즘을 보여준다. 즉, 공전축받이유성기어(412)가 날개공전체공전팔(32)에 고정결합 되어 있고, 날개공전팔과 고정결합 된 단관형날개공전축(212)이 상대회동 가능하게 날개공전축(21)을 둘러싸고 있어서, 회전날개(25)가 공전운동을 하면 단관형날개공전축(212)에 고정된 공전팔결합태양기어(4122)가 제자리회전을 하며, 상기 공전축받이유성기어(412)에 제자리회전 가능한 방식으로 결합된 공전팔연동위성기어(4124)와 공전축연동위성기어(4123)의 조합에 의해 0.5배의 제자리회전 각속도로 감속되어 공전축결합태양기어(4121)에 전달된다. 한편 도 11은 위성기어가 8개인 경우를 예시하며, 도 24의 상세도는 위성기어가 4개인 경우를 예시한다.

(10) 도 12와 도 15는 날갯짓하는 새의 형상으로서, 연직방향으로 뻗는 수직구조물과 수평축회전력생성장치(1) 사이에 간섭현상이 발생하지 않으면서 좌우로 회동할 수 있는 기계적 구조를 갖췄으므로 가로등이나 전신주 몸통의 일부를 둘러싸고 회동하는 방식으로 부착하여 간편하게 설치할 수 있으며, 다음과 같은 다양한 장점을 가지고 있다

(a) 도로, 철도, 제방 등 선형 부지에 설치하면 부지확보가 용이하고 경제적이다.

(b) 새가 날갯짓하는 형상이므로, 도로, 공원 등에 설치하면, 조형미를 제공한다.

(c) 발전기 등이 앞뒤 무게균형을 잡고, 꼬리날개가 방향타기능을 제공할 수 있다.

(d) 기존의 수직축 풍력발전기 보다, 회전력 생성의 에너지효율이 2배 이상 높다.

따라서 평탄한 도로, 철도, 공원, 제방, 등의 중앙이나 측면 부지를 활용하여 연속적으로 설치될 수 있으며, 이를 통해 생성되는 전력은 대형 배터리(ESS)에 축적되어, 가로등 조명, 전기차 충전, 블랙아이스 융해 등 다양한 용도로 활용될 수 있다.

(11) 도 18의 예시도와 같은 형상인 초대형 풍력발전기는, 유속및유향감지장치(53)와 연동된 저출력의 방향제어동력장치(52)로 날개공전체선회축회동기어(54)를 천천히 회전시켜서 회전날개의 날개 면이 향하는 방향만 적절히 변경시키면 회전날개(25)의 회전속도를 간단히 제어하면서, 풍압에 대한 구조적 안정성도 쉽게 확보할 수 있다. 한편 도 21은 서로 120도 위상각 차이가 나도록 날개공전축(21)에 결합된 3개의 크랭크핀(4273) 및 3개의 방사상크랭크핀연결팔(428)을 보여준다.

한편, 도22의 예시도에서 보듯이, 풍향계식방향타(51)의 설치 방향을 유체의 유속에 따라 적절히 변경시키면, 유체의 흐름방향에 대응하는 풍력발전기의 좌우 방향제어, 회전날개의 회전속도 제어 및 태풍에 의해 회전날개에 가해지는 풍압의 극소화가 가능하다. 여기서 도 22의 (a) 처럼 2개의 풍향계식방향타(51)를 날개공전축(21)에 직각방향으로 설치하면 각 회전날개(25)에 전해지는 유체의 압력과 생성되는 회전력이 극대화되며, 도 22의 (b)와 같이 1개의 풍향계식방향타(51)만 날개공전축(21)과 같은 방향으로 설치하면 회전날개에 전해지는 유체의 압력이 극소화된다. 이러한 초대형 회전력생성장치는 풍력에 의해 회전하는 놀이기구에 응용할 수도 있다.

(12) 본 발명의 수평축회전력생성장치(1)가 기존의 수직축회전력생상장치보다 2배 이상의 회전력을 생성할 수 있음은 도 23과 같은 회전력 생성 개요도를 통해 직관적으로 설명될 수 있다. 한편 기존의 프로펠러식 수평축회전력생성장치는 날개회전축의 방향이 유체흐름과 평행하나, 본 발명은 날개회전축의 방향이 유체흐름에 직각이라는 근본적 작동원리 차이가 있으며, 소형 풍력발전기의 경우에는 수직축회전력생성장치가 기존의 프로펠러식 수평축회전력생성장치보다 회전력생성의 에너지 효율이 높으므로, 기존의 수직축회전력 생성장치와 본 발명을 비교하면 다음과 같다.

먼저 회전날개(25)의 공전반지름을 R, 회전날개 폭(wing span)을 1로 가정하고, 회전날개의 공전위상각별 회전력 크기를 연속적으로 그리면, 기존의 수직축 풍력발전기는 도 23의 (a)의 회색부분 형상으로 그려지며, 본 발명의 수평축회전력생성장치(1)는 도 23의 (b)의 회색부분 형상으로 그려진다. 그러므로 상호간 회색부분 면적차이를 다음과 같이 산출하여 비교하면 회전날개가 1회 360도 회전하는 동안 생성되는 회전력의 합의 차이와 거의 유사하게 된다.

(a) 도 23의 (a)의 회색부분 면적을 A, 도 23의 (b)의 회색부분 면적을 B로 놓으면

A = π*{(2R)*(2R)*(1/2) - (R*R)}*(1/2) = 0.5*π*R*R

B = π*{(1.5R)*(1.5R) - (R*R)} = 1.25*π*R*R

(b) 그러므로 회전날개가 1회전하는 동안 생성되는 회전력의 합의 비율인 B/A는 B/A = 1.25/0.5 = 2.5

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따라서 기존 수직축 회전력생성장치에 있어서 회전력이 생성되지 않는 90도 에서 270도까지의 구간에서 역방향 회전력이 전혀 생성되지 않는다고 가정하더라도, 본 발명의 수평축회전력생성장치(1)에 의해 생성되는 회전력이 다리우스형, 사보니우스형 등 기존의 수직축 회전력생성장치보다 최소 2배 이상 큰 것을 직관적으로 알 수 있으며, 본 발명인이 상기 특허문헌 5의 “유체의 흐름 따라 공전하며 자전하는 회전력 생성장치”에서 제시한, 도 6과 같은 개요도를 이용하여 유체역학적으로 산출한 결과에서도 2배 이상 큰 것을 역학적으로 확인할 수 있었다.

이상 특정 실시예와 개요도를 이용하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정된 것이 아니고, 청구범위에 기재된 범위 내에서 이루어진 변형, 개량, 변경은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다풍력발전, 수력발전, 조력발전, 회전기구 등 흐르는 유체로 회전력 생성하는 다양한 산업에 이용될 수 있다.

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본 발명은 풍차, 수차, 풍력발전, 수력발전, 조력발전, 회전기구 등 흐르는 유체로 회전력 생성하는 다양한 산업에 이용될 수 있다.

1: 수평축회전력생성장치
2: 날개공전축회전체
21: 날개공전축
211: 날개공전봉
212: 단관형날개공전축
22: 날개공전팔
23: 날개자전축받이
24: 날개자전축
25: 회전날개
26: 원관형날개자전축
3: 날개공전체지지구조물
31: 날개공전체선회축
32: 날개공전체선회팔
321: 날개공전체선회팔줄기
322: 날개공전체선회팔가지
33: 날개공전축받이
34: 날개공전체선회축지지대
35: 날개공전체선회축거치대
36: 가로방향선형구조물
4: 공전자전변속연동기
41: 날개공전축받이기어
411: 공전축받이외치기어
412: 공전축받이유성기어
4121: 공전축결합태양기어
4122: 공전팔결합태양기어
4123: 공전축연동위성기어
4124: 공전팔연동위성기어
42: 회전력전달부품
421: 종동평기어
422: 종동바벨기어
423: 종동바벨기어장축
424: 종동체인기어
425: 체인벨트
426: 크랭크기구결합체
427: 크랭크기구
4271: 크랭크축
4272: 크랭크팔
4273: 크랭크핀
428: 방사상크랭크핀연결팔
4281: 단위크랭크핀연결팔
43: 날개자전축기어
44: 공전자전변속연동기
441: 평기어식자전연동기
442: 바벨기어식자전연동기
443: 체인벨트식자전연동기
444: 크랭크식자전연동기
5: 날개공전축방향조정장치
51: 풍향계식방향타
52: 방향제어동력장치
53: 유속및유향감지장치
54: 날개공전체선회축회동기어
6: 발전기회전장치
61: 날개공전축기어
62: 공전력전달부품
63: 발전기회전축기어
64: 발전기
7: 가로등

Claims (9)

1. 유체의 흐름에 의하여 압력을 받으면, 수평 방향으로 뻗은 날개공전축 주위를 공전하며 동시에 상기 날개공전축에 평행한 날개자전축을 중심으로 자전함으로써 상기 날개공전축에 회전력을 제공하는 회전날개를 서로 같은 공전 위상각 간격으로 2개 이상 구비한 1개 이상의 날개공전축회전체와; 각 상기 날개공전축이 축 회전할 수 있도록 축받이 기능을 제공하며, 각 상기 날개공전축회전체가 일정한 높이에서 좌우로 선회할 수 있도록 지지해주는 날개공전체지지구조물, 및 각 상기 회전날개가 각 상기 날개공전축에 제공하는 회전력이 극대화되도록, 각 상기 회전날개의 공전위상각과 자전위상각을 상호 연동시켜주는, 공전자전변속연동기를 구비하고 있는, 유체의 흐름을 이용한 수평축회전력생성장치에 있어서;
   각 상기 날개공전축회전체에는;
   수평방향으로 뻗은 날개공전축; 상기 날개공전축을 중심으로 서로 같은 공전 위상각 간격으로 벌어져서 방사상으로 뻗은 2개 이상의 날개공전팔; 각 상기 날개공전팔의 말단부위에 형성된 날개자전축받이; 상기 날개공전축에 평행한 방향으로 각 상기 날개자전축받이에 축회전 가능하게 결합된 날개자전축; 각 상기 날개자전축을 중심으로 2개의 얇은 곡면체가 선대칭을 이루며 고정결합 된 형상인 회전날개; 및 각 상기 날개자전축이 상기 날개공전팔의 반대쪽 회전방향으로 0.5배의 각속도로 제자리회전 하도록, 상기 날개공전팔의 공전 각속도를 변속하여 각 상기 날개자전축에 전달해 주는 공전자전변속연동기;가 구비되어 있으며;
   상기 날개공전체지지구조물에는;
   상기 1개 이상의 날개공전축회전체가 일정한 높이에서 수평면상의 운행궤도를 따라 좌우로 선회할 수 있도록, 회전축 역할을 하며 지지해주는 연직 방향으로 뻗은 날개공전체선회축; 일정한 지점에 고정된 상태로 상기 날개공전체선회축을 지지해주는 날개공전체선회축지지대; 상기 날개공전체선회축에 좌우로 선회 가능하게 결합되며, 각 상기 날개공전축을 향해 뻗어 있는 1개 이상의 날개공전체선회팔; 및 각 상기 날개공전체선회팔에 1개 이상 형성되는 날개공전축받이가 구비되어 있으며, 각 상기 날개공전축받이의 측면에는 상기 날개공전축의 축 방향으로 돌출된 톱니바퀴 또는 유성기어 형상으로서, 상기 공전자전변속연동기를 구성하는 부분품인 날개공전축받이기어가 고정결합 되어있고;
   상기 날개공전축의 주위를 공전하며 자전하는 회전날개의 날개자전축이 상기 날개공전축의 연직상방을 통과할 때, 회전날개의 날개 면은 수평방향 또는 연직방향을 향하도록, 각 상기 회전날개의 공전위상각과 자전위상각의 상호관계가, 연직 방향으로 뻗은 상기 날개공전체선회축의 축 방향을 기준으로, 상기 공전자전변속연동기에 의해 설정되어 있어서;
   상기 유체의 유속과 유향이 수시로 변하고 별도의 동력제공이 없더라도, 거의 수평 방향으로 흐르는 유체에 직교하며 연직 방향으로 뻗는 상기 날개공전체선회축이 수직면상 회동 위상각 설정의 기준방향을 제공해 주면서, 각 상기 회전날개는 공전위상각별로 생성 가능한 최대한의 날개공전축 회전력이 생성되는 수직면상의 자전위상각을 저절로 갖게 되는 것을 특징으로 하는,
   자전하며 공전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력생성장치
2. 청구항 1에 있어서,
   각 상기 날개공전체선회팔의 수평방향 길이가 0 m보다 크기 때문에, 상기 유체의 흐름방향이 수시로 변하고 별도의 동력제공이 없더라도, 각 상기 날개공전축회전체가 상기 유체 흐름에 밀려서 상기 날개공전체선회축을 중심으로 좌우로 선회하며 직접 풍향계식방향타 기능을 수행하므로, 각 상기 날개공전축이 상기 유체 의 흐름 방향에 직교하는 수평 방향을 향하여 뻗게 되면서, 각 상기 회전날개는 상기 유체 흐름을 이용하여 생성 가능한 최대한의 날개공전축 회전력이 생성되는 수평면상의 날개공전축회전체 선회 방향각을 저절로 갖게 되는 것을 특징으로 하는
   자전하며 공전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력생성장치
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 날개공전축회전체와 상기 날개공전체선회축지지대 사이에는,
   상기 날개공전체선회축을 중심으로 상기 날개공전축회전체의 좌측부위와 우측부위에 동일하게 가해지는 상기 유체의 유압에 의한 힘의 균형을 깨는 약간의 외력만 한쪽 방향으로 가하여, 각 상기 날개공전축회전체의 수평면상의 선회 방향각을 변경시키는 방식으로, 각 상기 회전날개의 날개 면에 수직방향으로 가해지는 상기 유체의 흐름에 의한 압력의 크기를 큰 동력소모 없이 조절함으로써, 각 상기 회전날개의 회전속도와 회전력의 크기를 적정 수준으로 제어하는 변속기능을 제공하는, 수평면상에서 좌우로 회동 가능한 풍향계식방향타 또는 방향제어동력장치가 추가로 구비되는 것을 특징으로 하는
   자전하며 공전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력생성장치
4. 청구항 3에 있어서,
   태풍이나 홍수 등 사유로 유체흐름의 속도가 허용범위를 넘어서 과다하게 증가하는 경우에는, 상기 방향제어동력장치 또는 풍향계식방향타가 각 상기 날개공전축의 축방향을 상기 유체흐름에 평행하도록 제어하여, 각 상기 회전날개에 가해지는 상기 유체의 흐름방향 유압의 합력과 작용면적을 극소화시킴으로써, 상기 수평축회전력생성장치의 붕괴와 전도에 대한 구조적 안전성이 매우 간편하고 경제적으로 확보될 수 있는 것을 특징으로 하는
   자전하며 공전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력생성장치
5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 수평축회전력생성장치는, 수평방향으로 뻗은 날개공전축을 중심으로 상하로 날갯짓 하듯이 공전하며 자전하는 복수 개의 회전날개를 갖는 날갯짓 비행체의 형상을 구비하고, 가로등이나 전신주처럼 연직방향으로 뻗은 선형구조물의 상부에 좌우로 회동 가능하게 결합되어 있어서, 풍향의 변화에 따라 좌우로 회동하며, 상하로 날갯짓 하는 새 모양의 비행체와 유사한 조형미를 제공하는 풍력발전기인 것을 특징으로 하는,
   자전하며 공전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력생성장치
6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 수평축회전력생성장치는, 자체 무게에 의해 연직하방으로 뻗은 날개공전체선회축을 구비하고, 상기 유체의 흐름방향 변화에 따라 좌우로 회동 가능하게 매달리는 방식으로, 장거리 케이블처럼 수평 방향으로 뻗은 가로방향선형구조물에 서로 떨어진 일렬 횡대로 설치되는 것을 특징으로 하는,
   자전하며 공전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력생성장치
7. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 수평축회전력생성장치는 복수 개의 날개공전축회전체가 수평방향이나 수직방향을 따라 복수 개의 날개공전체지지구조물에 의하여 상호 결합되어 연속적으로 설치되는 것을 특징으로 하는,
   자전하며 공전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력생성장치
8. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 공전자전변속연동기는 상기 날개공전축받이기어와 맞물리거나 연동되는 회전력 전달 부품으로서, 평기어, 바벨기어, 체인벨트 또는 크랭크기구를 구비하는 것을 특징으로 하는
   자전하며 공전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력생성장치
   
9. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
   각 상기 날개공전축회전체의 날개공전축과 각 날개자전축의 말단부위에는, 축방향을 따라 서로 크기가 같은 3개 이상의 크랭크기구가, 서로 동일한 크랭크핀 공전위상각 간격으로 벌어져서, 일렬횡대로 고정결합 되어있고, 서로 동일한 공전 위상을 갖는 날개공전축 크랭크핀과 각 날개자전축 크랭크핀은, 상기 크랭크핀들이 상호 연동되어 동일한 공전 위상각과 각속도로 각각의 크랭크축을 중심으로 공전할 수 있도록, 중앙의 날개공전축 크랭크핀을 중심으로 주변의 각 날개자전축 크랭크핀들을 향해 방사상으로 뻗은 연결부재인, 방사상크랭크핀연결팔에 의해 각각 제자리회전 가능하게 상호 연결되어 있어서,
   각 상기 날개공전축에 구비된 3개 이상의 크랭크핀이 서로 동일한 공전 위상각 간격으로 벌어져서 공전하면, 각 상기 날개공전축의 각 크랭크핀마다 1개씩 힌지결합 되는 각각의 상기 방사상크랭크핀연결팔도 서로 동일한 크랭크핀 공전 위상각 간격으로 벌어져서 공전하기 때문에, 각 상기 방사상크랭크핀연결팔의 공전과정에서 편심하중에 의한 진동과 충격 및 이에 따른 동력손실이 발생하지 않으며,
   상기 각 날개공전축별로 3개 이상이 구비되는 방사상크랭크핀연결팔 중 적어도 1개 이상은 소재의 인장저항력만으로 날개공전축의 회전력을 1개의 날개자전축에 전달하며, 상기 인장저항력에 의해 전달되는 회전력은 상기 크랭크핀의 공전 위상각에 따라 최대치의 0.5배와 1배 사이에서 주기적으로 증감하므로. 상기 방사상크랭크핀연결팔을 인장강도는 매우 높으면서 가볍고 쉽게 휘어지는 소재를 이용하여 가늘고 긴 형상으로 제작할 수 있어서, 회전력전달부품의 개수와 이에 따른 마찰저항의 증가 없이, 방사상크랭크핀연결팔의 길이조절만으로 상기 회전날개의 공전반경을 자유자재로 증가시킴으로써, 회전력 생성의 에너지 효율과 경제성을 극대화할 수 있는,
   자전하며 공전하는 회전날개를 갖는 수평축회전력생성장치
   

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