KR20030048066A - 수직축 풍력 터빈 - Google Patents

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이시드로 유. 우르수아
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Abstract

본 발명은 유체 유동으로부터의 에너지를 이용하는 원동기(2)를 제공하는 바, 상기 원동기는, 회전축을 가지며 하부 구조물에 회전가능하게 배열된　샤프트(4)를 포함하며, 상기 샤프트(4)는 그로부터 방사상으로 연장되는 하나　이상의 아암(6)을 포함하며, 상기 또는 각각의 아암(6)은 하나　이상의 블레이드(8)를 포함하며, 상기 또는 각각의 블레이드(8)는 블레이드 위에 작용하는 유체 유동이 샤프트(4)를 회전시키도록 배향되는 원동기(2)에 있어서, 상기 또는 각각의 블레이드(8)는 아암(6) 위에 이동가능하게 장착되며, 각각의 블레이드(8)는 제 1항력을 갖는 제 1위치에서부터 제 2항력을 갖는 제 2위치까지 이동가능하며, 제 1항력은 제 2항력보다 높은 것을 특징으로 한다. 본 발명의 원동기(2)는 종래 기술의 원동기와 비교하여 상당히 감소된 유체 유동 항력과, 증가된 토오크 출력을 제공한다.

Description

수직축 풍력 터빈{VERTICAL AXIS WIND TURBINE}
최근, 에너지의 재생 및 비 오염 공급원의 필요성이 높게 요구되고 있다. 석탄, 천연 가스 및 석유를　포함하는　화석 연료의 연소와 같은 전통적인 에너지 발생원은 그들의 환경적 문제점들로 인해 점차 사용이 기피되고 있다. 석탄, 석유 또는 가스의 연소는 많은 양의 이산화탄소, 황 및 질소 산화물, 기타 오염 가스를 생성하며, 이는 지구 온난화, 산성비, 대기오염, 그리고 기타 환경 및 건강상　손상을　초래하는　원인이　될　수 있다. 석탄, 석유 및 천연가스의 세계 매장량은 또한 상대적으로 낮아서 가까운 장래에 고갈될 것이다.
다른 에너지 공급원으로서, 방사능 원소의 원자가 중성자원으로 충격을 받음으로써, 방사능 원소가 더 작은 원자 크기의 원소 및 원소들로 쪼개져서 공정에 따라 대량의 에너지를 생성하는 핵분열이 있다. 불행히도, 방사능 물질의 사용은 이들을 환경적으로 안전하게 폐기하기가 어렵다는 문제점이 있다. 생성되는 방사능 폐기물은 통상 밀봉 용기에 저장되어 접근이 제한되는 쓰레기 매립지에 매립되거나 바다에 버려진다. 이러한 밀봉용기로부터의 방사성 폐기물 누출과 국부적 환경의 피해가 자주 발생하고 있다. 방사성 폐기물로 인한 피해는 되돌릴 수가 없으며, 폐기물에 의해 생성된 방사능은 수십년간 지속된다.
따라서, 오염의 염려가 없으며 재생 가능한 에너지 공급원의 생산이 절실히 요구된다. 공지의 비 오염 및 재생 가능한 에너지 공급원으로는 조수 동력 전기 발전기 및 풍력 전기 발전기가 포함된다. 이러한 형태의 발전기들은 통상 중앙 허브로부터 연장되는 터빈 블레이드를 채용하며, 이러한 블레이드는 바람 또는 조수의 선형 운동을 중앙 허브의 회전운동으로 전환하여 적절한 에너지 발전기에 연결되도록 설계된다. 이러한 형태의 공지의 발전기는 통상 중앙 허브에 강력하게 고정되며 선도 블레이드가 적절한 위치에서 기체 동역학적으로 배열되어 유체의 선형 운동을 회전운동으로 전환하도록 배향되는 터빈 블레이드를 채용한다. 그러나, 고정 블레이드의 이러한 배열은 추종 블레이드가 항력을 감소시키도록 최적으로 배열되지 않음으로써，발전기에 대해 얻어질 수 있는 최대량의 선형운동에서 회전운동으로의 전환을 방해한다는 것을 의미한다. 따라서，이러한 공지의 시스템을 사용하여　선형운동에서 회전운동으로의 최적의 전환은 얻어질 수 없으며, 결과적으로, 최적의 에너지 생성은 가능하지 않다.
본 발명의 바람직한 실시예의 목적은 상술한 종래 기술의 시스템의 결점 또는 언급되었든 안 되었든 다른 결점 중 적어도 일부의 결점을 극복하거나 완화시키는데　있다.
본 발명은 원동기에 관한 것으로서, 특히, 유체 유동으로부터의 에너지를 이용하는 원동기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 에너지 발생방법 및 에너지 발생장치에도 관련된다.
본 발명의 보다 나은 이해를 위해, 본 발명의 실시예가 어떻게 구동되어 작용하는가를 보여주기 위해, 본 발명이 첨부된 이하의 도면에 대해 설명할 것이다 :
도　１은 본 발명의 원동기의 바람직한 실시예의 사시도를 도시한다.
도　２는 도　１에 도시된 원동기의 바람직한 실시예의 평면도를 도시한다.
도　３은 본 발명의 원동기의 제　2바람직한 실시예의 사시도를 도시한다.
도　4는 도　3의 제　2바람직한 실시예의 평면도를 도시한다.
도　5는 본 발명의 원동기의 제　3바람직한　실시예의 사시도를 도시한다.
도　6은 본 발명의 원동기의 제　4바람직한　실시예의 사시도를 도시한다.
도　7은 본 발명의 원동기의 제　5바람직한　실시예의 사시도를 도시한다.
도　8은 본 발명의 원동기의 제　6바람직한　실시예의 사시도를 도시한다.
도　9는 도　8의 제　6바람직한　실시예의 평면도를 도시한다．
도　10A-10G는 본 발명의 원동기의 바람직한 블레이드 형상에 대한 사시도를 도시한다.
본 발명에 따라, 유체 유동으로부터의 에너지를 이용하는 원동기（prime mover)가 제공되는 바, 상기 원동기는, 회전축을 가지며 하부 구조물에 회전가능하게 배열된 샤프트를 포함하며, 상기 샤프트는 그로부터 방사상으로 연장되는 하나　이상의 아암을 포함하며, 상기 또는 각각의 아암은 하나　이상의 블레이드를 포함하며, 상기 또는 각각의 블레이드는 상기　또는　상기　각각의　블레이드에 작용하는 유체 유동이 샤프트를 회전시키도록 배향되는 원동기에 있어서, 상기 또는 각각의 블레이드는 아암 위에 이동가능하게 장착되고, 각각의 블레이드는 제 1항력을 갖는 제 1위치에서부터 제 2항력을 갖는 제 2위치까지 이동가능하며, 제 1항력은 제 2항력보다 높은 것을 특징으로 한다.
유체 유동에　의해 샤프트가 회전함에 따라 상기 또는 각각의 블레이드는 제 1위치에서 제 2위치까지 적절히　이동하게　된다．
바람직하게, 유체에 의해 충돌되는 상기 또는 각각의 블레이드의 표면적은 제 2위치에서　보다　제 1위치에서　크다.
바람직하게, 유체 유동에　의해 샤프트가 완전히 회전을 완료함에 따라 상기 또는 각각의 블레이드는 제 2위치에서 제 1위치로 이동하여 복귀하게　된다.
상기 원동기는 상기 샤프트로부터 방사상으로 연장되는 ２개의 아암을 포함할 수도 있으나, 3개　이상의 아암을 포함하는 것이 바람직하며, 4개　이상의 아암을 포함하는 것이 더 바람직하며, 5개　이상의 아암을 포함하는 것이 더욱 바람직하며, 6개　이상의 아암을 포함하는 것이 가장 바람직하다.
2개　이상의 아암을　구비하는　경우, 하나　이상의 블레이드가 제 1위치에 있을　때, 나머지 하나는 제 2위치에 있는 것이 바람직하다.
따라서, 바람직한 실시예에 있어서, 제 1위치에서 유체가 블레이드와 충돌하면 샤프트가 회전하게 된다. 샤프트가 회전함에 따라, 블레이드는 유체유동이 상기 블레이드를 제 1위치에서 항력이 낮은 제 2위치로 이동시키도록 배열된다. 블레이드가 제 2위치로 이동함에 따라, 다른 아암 위의 다른 블레이드는 제 1위치로 이동되어, 상기 블레이드 위에 충돌하는 물이 샤프트의 추가적인 회전을 유발한다. 제 1위치에 있는 블레이드보다 작은 항력을 갖는 제 2위치에 있는 블레이드는 원동기　상의 항력을 고정 블레이드에 의해 영향 받는 것보다 감소시켜, 원동기의 토오크 출력을 증가시킨다.
각각의 블레이드 및/또는 아암은 아암 위의 각각의 블레이드의 이동을 상술한 정도까지 제한하는 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 이동 제한수단은 제 1위치와 제 2위치 사이까지 아암 위의 각각의 블레이드의 이동을 제한하도록 배열되는 것이 바람직하다.
각각의 블레이드는 그가 제 1위치로부터 제 2위치까지 회전될 수 있도록 아암에 회전가능하게 장착되는 것이 바람직하다. 바람직하게, 각각의 블레이드는 샤프트의 회전축과 거의 평행하게 작동하는 축을 중심으로 회전가능하다. 이동 제한수단은 각각의 블레이드의 회전을 상술한 각도 변위까지 제한하도록 배열되는 것이바람직하며, 각각의 블레이드의 회전을 제 1위치에서 제 2위치까지 제한하는 것이 더욱 바람직하다.
각각의 아암 및/또는 블레이드는 샤프트가 상술한 각도 거리까지 회전할 때까지 각각의 블레이드 이동을 제 1위치와 제 2위치 사이로 제한하는 회전 제한수단을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 회전 제한수단 및 상기 이동 제한수단은 동일한 수단을 포함할 수도 있다. 상술한 각도 거리는 적어도 90°인 것이 적절하며, 적어도 120°인 것이 더 바람직하며, 적어도 150°인 것이 더욱 바람직하다. 상술한 각도 거리는 180°를 넘지 않는 것이 바람직하다.
각각의 인접한 아암 사이의 각도 변위는 거의 동일한 것이 바람직하다. 단지 ２개의 아암만이 존재하는 경우, 아암은 샤프트의 회전축을 중심으로 정반대로 대향하는 것이 바람직하다.
각각의 아암은 하나 이상의 블레이드를 포함하며, 각각의 블레이드는 상기 아암 위에 이동가능하게 장착되는 것이 바람직하다. 블레이드는 아암을 따라 상술한 간격을 두고 적절하게 장착된다. 블레이드는 중첩될 수도 있다. 또한, 블레이드는 아암의 한 부분에 겹쳐지게 장착될 수도 있다. 블레이드가 아암의 일부분에 겹쳐지게 장착되는 경우, 아암 위의 모든 블레이드의 이동을 상술한 정도까지 제한하기 위해, 각각의 블레이드에 대한 별개의 이동 제한수단 또는 단일 이동 제한수단이 제공될 수도 있다.
상기 또는 각각의 블레이드는 제 2위치보다 제 1위치에서 더 높은 항력을 유발하는 적절한 배열을 포함할 수도 있다. 상기 또는 각각의 블레이드는 거의 평면의 직사각형 전방 및 후방 표면과, 대략 쐐기형 단면, 연(kite) 모양의 단면, 직사각형 단면, 마름모형 단면, 또는 날개형 단면을 갖는 연장부재를 포함할 수도 있다. 상기 또는 각각의 블레이드는 블레이드 팁 또는 블레이드 트레일링 에지에 부착되며, 상기 블레이드 팁 또는 블레이드 트레일링 에지에　일부　또는 전체적으로　연장되는　평형 보조익을 가질 수도 있다.
원동기는 전기 동력 발전기를 포함하는 에너지 발생장치와 같은 적절한 하부 구조물에 부착형 기어박스를 구비하거나 구비하지 않거나, 회전가능하게 장착되도록 배열되는 것이 바람직하다.
원동기는 샤프트의 회전축이 지표면에 대해 거의 수직이 되게끔 하부 구조물에 회전가능하게 장착되도록 배열되는 것이 바람직하다.
유체는 공기 또는 물인 것이 바람직하다. 따라서, 원동기는 풍력 발전기와 같은 공기 동력 발전 시스템, 조수 동력 발전 시스템 또는 강물의 흐름에 의해 가동되는 에너지 발생 시스템의 일부로서 사용될 수 있다.
본 발명의 제　２실시예에 따라, 에너지 발생장치에 연결되는, 상술한 바와 같은 원동기를 포함하는 에너지 발생장치가 제공된다.
에너지 발생장치는 원동기의 샤프트의 회전운동을 전기 발전으로 전환할 수 있는 적절한 형태의 전기 발전기가 바람직하다.
바람직하게, 에너지 발생장치는 다이나모（dynamo)로서, 부착형 기어박스를 구비할 수도 있고 구비하지 않을 수도 있다. 본 발명의 제 3 실시예에 따라, 유체유동으로부터 에너지를 발생시키는 방법이 제공되는 바, 상기 에너지 발생방법은 상술한 원동기를 적절한 에너지 발생 기구에 장착하는 단계와, 유체 유동 내에 해당 장치를 위치시키는 단계를 포함한다.
바람직하게, 원동기는 샤프트의 회전축이 지표면에 대해 거의 수직으로 배향되고 아암이 지표면에 대해 거의 수평으로 방사상으로 연장되도록 유체 유동 내에 배향된다.
에너지 발생장치에 장착되는 원동기는 공기 또는 물의 유동 내에 위치되는 것이 바람직하다.
먼저, 도　1 및 도　2를 참조하면, 원동기(2)의 바람직한 실시예는 샤프트(4)를 포함하며, 상기 샤프트는 원통형상을 가지며, 그의 중심을 통과하여 작동하는 회전축을 갖는다. 상기 샤프트(4)는 8개의 아암(6)을 포함하며, 상기 아암(6)은 샤프트(4)로부터 방사상으로 연장되며, 각각의 인접 아암은 다음 아암과 45°의 각도 변위를 갖는다.
각각의 아암(6)은 말단부에 블레이드(8)를 포함한다. 각각의 아암(6)은 상부(10) 및 하부(12) 부재를 포함하며, 각각의 블레이드(8)는 피봇(14)에 의해 상부(10) 및 하부(12) 부재 사이에 피봇 가능하게 장착된다. 각각의 아암은 샤프트가 상술한 정도까지만 회전하도록 제 1및 제 2위치 사이에서 이동을 제한하는 수단을 더 포함하며, 상기 수단은 상부(10) 및 하부(12) 부재 사이의 공간을 가로지르는 리텐션 바(16)를 포함한다.
도　1 및 도　2의 바람직한 실시예의 사용법은 이하에서 설명될 것이다.
사용 중에, 샤프트(4)는 전기 동력 발전기(도시되지 않음)와 같은 적절한 에너지 발생장치에 회전가능하게 장착된다. 일단 장착되면, 전체 장치는 공기 흐름이나 조수 유동 또는 강물 흐름과 같은 유체 유동 내에 위치된다.
원동기는 제동 수단(도시되지 않음)을 포함하여 유체 유동 내의 샤프트(4)의 회전을 원하는 때까지 제한하도록 할 수 있다.
도　1 및 도　2에서, 유체 유동은 원동기를 가로지르는 상술한 방향으로 흐르는 것으로 도시되어 있다. 블레이드는, 본 실시예에　있어서, 블레이드(8)의 전방 표면(18)이 유체 유동에 대해 거의 수직을 이루며, 유체 충돌의 최대 표면적과 최대 항력을 보여주는 "A"로　표시된 제 1위치와, 블레이드(8)의 전방 표면(18)이 유체 유동과 거의 평행을 이루며, 블레이드(8)가 유체 충돌의 최소 표면적과 최소 항력을 보여주는 "B" 로　표시된 제 2위치 사이에서 이동가능하다.
본 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 제 1위치 "A"와 제 2위치 "B"사이에서 블레이드가 각기 다른 크기의 유체 충돌 표면적 및 각기 다른 항력을 보여줄 것이라는 것을 쉽게 알 수 있을 것이며, 이들의 중간 위치는 "A-B"로 표시된다.
유체가 유동함에 따라, 유체는 제 1위치 "A"에서 블레이드(8)와 충돌할 것이다. 제 1위치에서 블레이드(8)위의 유체 유동의 압력으로 샤프트(4)는 중앙축을 중심으로 회전하게　된다. 본 실시예에 있어서, 샤프트(4)는 시계방향으로 회전한다. 블레이드(8)가 제 1위치　"A"에 있는 경우, 이들은 리텐션 바(16)에 의해 아암(6)의 상부(10) 및 하부(12) 부재 사이에서 반시계방향으로의 피봇이 제한된다.
샤프트(4)의 회전 운동은 그가 연결되는 에너지 발생장치(도시되지 않음)에 의해 전기 동력 또는 다른 동력으로 전환된다.
샤프트(4)가 회전함에 따라, 아암(6)도 회전하며, 이러한 운동으로 부착된 블레이드(8)는 제 1위치　"A"에서 제 2위치　"B"로 이동하게　된다.
제 2위치　"B"에 도달하기 전에, 블레이드(8)는 "A-B"로 표시된 중간 위치를 통과하여 이동하며, 블레이드(8)의 전방 표면(18)은 유체 유동에 대해 거의 수직에서 거의 수평으로 변화하며, 블레이드(8)의 팁(22)은 유체 유동을 향해 배향된다. 샤프트(4)의 추가 회전은 "A-B"위치의 블레이드가 블레이드(8)의 후방 표면(20)이 유체의 유동과 대면하도록 배향되며, 따라서, 유체 유동에 의해 충돌되기 시작한다.
유체가　블레이드(8)의 후방 표면(20)에 충돌됨에 따라, 유체의 압력에　의해 블레이드(8)는 피봇(14)을 중심으로 회전하여 제 2위치　"B"로 이동하게　된다. 제 2위치　"B"에서, 블레이드(8)의 팁(22)은 유체 유동으로부터 이격되어 배향되며, 블레이드(8)의 전방(18) 및 후방(20) 표면은 유체 유동과 거의 평행하게 연장된다.
따라서, 제 2위치　"B"에서, 유체 유동에 의해 충돌되는 블레이드의 표면적은 제 1위치　"A"의 그것보다 상당히 작으므로 블레이드(8)의 항력은 많이 감소한다. 따라서, 제 2위치　"B"의 블레이드는 샤프트(4)의 회전시 블레이드의 전체 항력을 감소시키며, 그에 따라, 선형 유체 운동과 샤프트(4)의 회전운동 사이의 에너지 손실을 감소시킨다.
아암(6)은 샤프트(4)가 그의 본래 위치로 복귀하도록 회전함에 따라 이동을 계속한다. 샤프트(4)가 그의 본래 위치로 회전함에 따라 제 2위치　"B"의 블레이드(8)는 유체 유동에 의해 그와 연결되고 리텐션 바(16)와 인접하는 아암(6)을 향해 복귀하도록 강제로 피봇된다. 그 후, 블레이드(8)는 아암(6)이 더 회전함에 따라 제 1위치　"A"로 복귀한다.
따라서, 아암(6)이 회전하고, 블레이드(8)가 제 1위치　"A"에서 제 2위치　"B"로 그리고 다시 복귀하여 이동함에 따라, 원동기를 통과하는 유체의 연속 유동에　의해 샤프트의 연속 회전이 유발된다.
도　3 및 도　4를 참조하면, 본 발명의 원동기(2)의 제　2실시예는 도　1 및 도　2에서 설명한 실시예의 모든 구성요소를 포함하며, 제 1위치 및 제 2위치(각각 "A" 및 "B")사이로 블레이드(8)의 이동을 제한하는 수단(24)을 더 포함한다. 이동 제한수단(24)은 원동기(2)의 각각의 아암(6)으로부터 기울어져 연장되는 상부 아암(26) 및 하부 아암(28)을 포함한다. 상부 아암(26) 및 하부 아암(28)은 각각 상부 슬롯(30)과 하부 슬롯(32)을 포함한다. 이동 제한수단(24)은 가이드 로드(34)를 더 포함하며, 상기 가이드 로드(34)는 원동기(2)의 블레이드를 통과하여 각각의 이동 제한수단(24)의 상부 슬롯(30) 및 하부 슬롯(32)내로 연장된다.
사용 중에, 가이드 로드(34)는 상부(30) 및 하부(32) 슬롯과 협동하여 각각의 블레이드의 이동을 제 4 도에 도시된 바와 같이 제 1위치　"A"와 제 2위치　"B"사이로 제한한다. 제 1위치　"A"에서 가이드 로드는 이동 제한수단(24)의 상부(30) 및 하부(32) 슬롯의 인접 단부에 위치한다. 원동기(2)의 샤프트(4)가 회전하고 블레이드(8)가 제 1위치　"A"에서 제 2위치　"B"까지 이동함에 따라, 가이드 로드(34)는 상부(30)와 하부(32) 슬롯 사이의 이동 제한수단(24)의 말단부를 향해 이동한다.
상부(30) 및 하부(32) 슬롯의 말단부가 폐쇄되어 있으므로，　가이드로드(34)는 이동 제한수단(24)이　분리되지　않도록　한다．　 따라서, 블레이드(8)가 제 2위치　"A"에 도달하는 경우, 가이드 로드(34)에　의해　블레이드(8)는 더 이상 회전하지 못하게　된다. 아암(6)이 더 회전하고 블레이드(8)가 제 1위치　"A"로 복귀함에 따라, 가이드 로드(34)는 이동 제한수단(24)의 인접 단부를 향해 복귀한다.
최소 항력이 블레이드(8)상에 요구되는 경우, 이동 제한수단(24)에　의해 블레이드(8)는 제 2위치　"B"로부터 이격되어 이동되는 것이 제한하며, 그로　인해, 최소 항력의 배열이 방지되는　대신에，원동기(2)에 대한 토오크가 증가된다.
제 1도 및 제 2도에서　설명한 바와 같은 실시예에 있어서, 이동 제한수단(24)이 없으면 각각의 블레이드(8)가 위치 B까지 이동한 경우 거의 최소의 항력이 얻어지게　된다. 이러한 최소 항력은 원동기에 대한 음(-)의 토오크를 유발하며, 이는 원동기(2)에 의해 발생되는 동력으로부터 감해지는 것이다.
도　3에 도시된 바와 같은 이동 제한수단(24)이 존재하는 실시예의 경우, 이동 제한수단(24)에　의해　각각의 블레이드는 보다 작은 각도 변위를 통과한 유체 유동에 대한 충돌 각도를 유지할　수　있으며, 이는 각각의 블레이드(8)가 유체 유동에 대해 보다 긴 시간동안 경사각을 형성하도록 하여 원동기의 토오크가　증가되도록 한다.
본 발명의 원동기(2)의 제　３실시예인 도　5를 참조하면, 단지 2개의 아암(6)만이 도시되며, 각각의 아암(6)은 단일의 연장 부재(36)를 포함한다.
각각의 연장 부재(36)는 그의 상하로 연장되는 리텐션 바(16)를 포함한다.블레이드(8)는 피봇(14)에 의해 아암(6)에 피봇 가능하게 연결된다. 제　３실시예의 원동기(2)는 도 1　및 도　2에 도시된 제　1실시예와 거의 동일한 방식으로 작동한다. 본 실시예의 블레이드(8)는 연장 부재(36)의 위와 아래에 있는 리텐션 바(16)에 의해 제 1위치　"A"에 유지되도록 배향된다.
도　6을 참조하면, 본 발명의 원동기의 제　４실시예에 있어서, 각각의 아암(6)은 그를 따라 이격 배열되는 ２개의 블레이드(8)를 포함한다. 각각의 아암은 각각의 블레이드(8)당　１개씩， ２개의 리텐션 바(16)를 포함한다. 각각의 블레이드는 각자의 피봇(14)을 포함하며, 각각의 아암(6)이 샤프트(4)와 함께 회전함에 따라 제 1위치　"A"에서 제 2위치　"B"까지 독립적으로 이동가능하다. 제　４실시예에서, 블레이드(8)는 다른 블레이드로부터 독립적이지만, 다른 실시예(도시되지 않음)의 경우, 블레이드 연결봉(도시되지 않음)에　의해 동일한 아암(6)의 모든 블레이드(8)가　연결되어 모든 블레이드는 함께 이동하게　된다.
제　４실시예의 작동 모드는 도　１ 및 도　2의 실시예에서 설명한　바와 거의 동일하다.
도　7을 참조하면, 본 발명의 원동기(2)의 제　５실시예에 있어서, 각각의 아암(6)은 중첩되는 ２개의 블레이드(8)를 포함한다. 각각의 아암(6)은 각각의 블레이드를 유지하기 위한 상부(38) 및 하부(40) 리텐션 바를 포함한다. 각각의 블레이드(8)는 각자의 피봇(14)을 포함하지만, 다른 실시예(도시되지 않음)에서는 ２개의 블레이드를 통과하여 작동하는 단일 피봇이 사용될 수 있다. 제　５실시예의 작동 모드는 도　1 및 도　2에서 설명한　바와 거의 동일하다.
도　8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 원동기(2)의 제　６실시예는 도　3 및 도　4에 설명된 실시예의 모든 구성요소를 포함하며, 블레이드 트레일링 에지 또는 블레이드(8)의 팁(22)에 부착되는 평형 보조익(42)을 더 포함한다．　그로　인해, 블레이드의　미세한　회전조정이　가능하여　블레이드의　효율이 증가된다． 평형 보조익(42)은 용접이나 리벳팅되거나, 또는 블레이드(8)와 일체로　된 판재로서, 블레이드(8) 트레일링 에지 또는 팁(22)을 따라 일부　연장되거나 전체길이를 커버하도록 전체적으로　연장된다.
사용 중에, 평형 보조익은 매시간 유체 유동을 기준으로 블레이드(8)의 자세를 바꿔 주며, 가이드 로드(34)가 이동 제한수단(24)의 말단부 또는 인접단부에 위치되지 않으므로 블레이드 효율이 증가된다.
따라서, 상술한 각각의 실시예에 있어서, 제 1위치　"A"에서 제 2위치　"B"로의 블레이드의 이동에　의해 블레이드는 유체 내에서 보다 높은 항력 배향에서 매우　낮은 항력 배향으로 이동하게　되어, 선형 유체 유동을 회전 운동으로 전환하는　과정에서　원동기에 의해 생기는 에너지 손실을 감소시킬 수 있다.
도　10A-10G을 참조하면, 블레이드(8)의 형상은 제 2위치보다 제 1위치에서의 높은 항력에 영향을 받도록 하기 위해 중요한 것이다. 바람직한 블레이드 형상은 도 10A에 도시된 바와 같은 둥근형이거나 도　10D에 도시된 각진 형태의 쐐기 형상, 도　10B(둥그런 단부) 및 도　10C(각진 단부)에 도시된 바와 같은 직사각형 평행 육면체 형상, 도　10E에 도시된 바와 같은 연(kite) 형상의 블레이드, 도　　10F에 도시된 바와 같은 날개 형상, 그리고 도　10G에 도시된 바와 같은 평형 보조익을 갖는 날개 형상을 포함한다. 블레이드(8)의 바람직한 블레이드 형상은 블레이드(8) 트레일링 에지 또는 블레이드 팁(22)를 따라 부분적으로 또는 완전히 가로지르는 평형 보조익을 구비하거나 구비하지 않거나 모두 가능하다.
독자들은 본 출원의 명세서와 동시에 또는 그 이전에 제출되어 본 명세서와 함께 공중에게 공개된 모든 논문과 서류에 대해 관심을 가지고 있으며, 이러한 모든 논문과 서류의 내용은 본 명세서에 참조로 인용된다. 본 명세서(첨부되는 청구범위, 요약서 및 도면 모두 포함)에 기재되는 모든 특징 및/또는 마찬가지로 기재되는 모든 방법 및 공정의 모든 단계는 어떤 조합으로든지 결합될 수도 있으나, 이러한 특징 및/또는 단계의 적어도 일부가 공통으로 배제되는 경우는 예외이다.
본 명세서(첨부되는 청구범위, 요약서 및 도면 모두 포함)에 개시되는 각각의 특징은, 특별히 언급되지 않는 한, 동일한, 등가의 또는 유사한 목적을 수행하는 다른 특징에 의해 대체될 수도 있다. 따라서, 특별한 언급이 없는 한, 본 명세서에 기재된 각각의 특징은 동일 또는 유사한 특징의 포괄적인 시리즈의 단지 하나의 예일 뿐이다.
본 발명은 상술한 실시예(들)의 세부사항으로 제한되지는 않는다. 본 발명은 본 명세서(첨부되는 청구범위, 요약서 및 도면 모두 포함)에 개시된 특징의 어떠한 새로운 것 또는 새로운 조합에까지 확장되거나, 마찬가지로 개시된 어떠한 방법이나 공정의 단계의 새로운 것 또는 새로운 조합에까지 확장된다.

Claims (16)

  1. 유체의 유동으로부터 에너지를 이용하는 원동기(2)로서, 상기 원동기는, 회전축을 가지며 하부 구조물에 회전가능하게 장착되도록 배열된 샤프트(4)를 포함하며, 상기 샤프트(4)는 그로부터 방사상으로 연장되는 하나 이상의 아암(6)을 가지며, 상기 또는 각각의 아암(6)은 하나 이상의 블레이드(8)를 포함하며, 상기 또는 각각의 블레이드(8)는 상기 또는 각각의　블레이드(8)에 작용하는 유체 유동이 상기 샤프트(4)의 회전을 유발하도록 배열되는 원동기에 있어서, 상기 또는 각각의 블레이드는 아암(6)위에　이동　가능하게　장착되고，　제 1항력을 갖는 제 1위치로부터 제 2항력을 갖는 제 2위치로 이동가능하며, 제 1항력이 제 2항력보다 높은 것을 특징으로 하는 원동기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 샤프트(4)가 회전함에 따라 유체 유동에 의해 상기 또는 각각의 블레이드(8)는 제 1위치에서 제 2위치로 이동하게 되는 원동기(2).
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 유체에 의해 충돌되는 상기 또는 각각의 블레이드(8)의 표면적은 제 ２위치에서 보다 제 1위치에서 큰 원동기(2).
  4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 샤프트(4)가 완전히 회전을 완료함에 따라, 상기 또는 각각의 블레이드(8)는 유체 유동에 의해 제 2위치에서 제 1위치로 복귀하게 되는 원동기(2)
  5. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원동기(2)는 ２개 이상의 아암(6)을 포함하며, 하나 이상의 블레이드(8)가 제 1위치에 있을　때, 하나 이상의 다른 블레이드(8)는 제 2위치에 있는 원동기(2).
  6. 제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 블레이드(8) 및/또는 아암(6)은 아암(6)위의 각각의 블레이드(8)의 이동을 소정의 양으로 제한하는 수단(16)을 포함하는 원동기(2).
  7. 제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 블레이드(8)는 이 블레이드（8）가 제 1위치에서 제 2위치로 회전될 수 있도록 아암(6)에 회전 가능하게 장착되는 원동기(2).
  8. 제 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 아암 및/또는 블레이드는 샤프트(4)가 소정의 거리만큼 회전할 때까지 각각의 블레이드(8)가 제 1위치와 제 2위치 사이에서 이동하는 것을 방지하는 수단(24)을 포함하는 원동기(2).
  9. 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 아암 및/또는 블레이드는 대응되는 아암(6)에 대하여 블레이드(8)의 소정의 각도 변위만큼 아암(6)위에서 각각의 블레이드(8)의 이동을 제한하는 수단(24)을 포함하는 원동기(2).
  10. 제 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 아암(6)은 하나 이상의 블레이드(8)를 포함하며, 각각의 블레이드(8)는 상기 아암(6)에 회전 가능하게 장착되는 원동기(2).
  11. 제 1항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 블레이드(8)는, 이　블레이드(8)에 부착되거나 그와 일체로 형성되며, 블레이드(8) 트레일링 에지 또는 블레이드 팁(22)의 전체 길이에 대해 일부 또는 전체적으로 연장되는 평형 보조익(42)을 구비하는　원동기(2).
  12. 제 1항 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원동기(2)는 에너지 발생장치와 같은 적절한 하부 구조물에 회전 가능하게 장착되도록 배열되는 원동기(2)
  13. 에너지 발생장치에 연결되는, 제 １항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 기재된 원동기를 포함하는 에너지 발생장치.
  14. 유체의 유동으로부터 에너지를 발생시키는 방법으로서, 상기 방법은 제 １항　내지 제 12항 중 어느 한 항에 기재된 원동기(2)를 적절한 에너지 발생 기구에 장착하는 단계와, 유체 유동 내에 관련 장치를 위치시키는 단계를 포함하는 에너지 발생방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 원동기(2)는 샤프트(4)의 회전축이 지표면에 대해 거의 수직으로 배향되고 상기 아암(6)이 지표면에 대해 거의 수평으로 방사상으로 연장되도록 유체 유동 내에 배향되는 에너지 발생방법.
  16. 제 14 항 또는 15 항에 있어서,
    상기 에너지 발생장치에 장착되는 원동기(2)는 유체, 공기 또는 물의 유동 내에 위치되는 에너지 발생방법
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