KR20100122850A - 풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치 - Google Patents

풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발전 효율이 우수하도록 구조가 개선된 발전장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 발전장치는 풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 것으로서, 풍력발전장치는 제1자전축을 중심으로 자전 가능한 제1회전부재; 제1회전부재의 회전에 연동되어 제2자전축을 중심으로 자전하고 제1자전축의 주위를 공전하도록 제1회전부재에 기어결합되는 제2회전부재; 제2회전부재의 회전에 연동되어 제3자전축을 중심으로 자전하고 제1자전축의 주위를 공전하도록 제2회전부재에 연결되며 풍력, 수력, 조력 및 조류 중 어느 하나에 의해 회전하는 블레이드; 및 제1회전부재, 제2회전부재 및 블레이드 중 적어도 하나에 결합되며, 블레이드의 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기;를 구비한다.

Description

풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치{Generator using wind power, water power, tidal power or tidal current}
본 발명은 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력, 수력, 조력 및 조류 중 어느 하나를 이용하여 발전할 수 있는 발전장치에 관한 것이다.
20세기 인류의 최대 에너지원이었던 석유는 2040년쯤, 석탄은 2100년쯤 고갈된다고 한다. 이는 지난 98년 국제에너지기구의 경고이다．부존량의 부족문제 뿐만이 아니다．석유와 석탄은 이산화탄소와 아황산가스를 배출, 지구 온난화와 같은 환경문제와 기상 이변의 주범으로 꼽힌다．
이에 따라 미국 및 유럽에서는 대체에너지 개발에 주력하고 있으며 그 중 하나가 경제성과 효율이 뛰어나며 공해도 유발하지 않는 것으로 평가되는 풍력에너지이다．
부존자원이 부족한 우리나라의 처지에서는 국내에 부존해 있는 에너지원의 최대 이용은 매우 중요하며, 그 중 해안가 및 산악지역의 풍부한 풍력에너지를 활용함은 매년 막대한 양의 에너지를 수입해오고 있는 현실을 감안할 때 에너지 자급도 향상에 기여할 수 있을 것이다.
풍력발전은 무공해 천연 에너지로서 풍력발전기 운전시 공해물질 절감량은 황 및 질소산화물은 9g/㎾h, 중금속류 0.1g/㎾h, 이산화탄소는 0.5∼1.0kg/㎾h, 입자물질은 200g/㎾h 정도로서 깨끗한 환경의 보전에 크게 이바지 할 수 있으며, 최근 거론되고 있는 기후변화 협약에 의한 온실가스의 방출억제 분위기에 능동적으로 대처 할 수 있는 수단으로서 기대가 되고 있다.
풍력발전장치는 환경친화적 성격의 장치로서 관광자원화도 가능하다. 실제로 미국 및 유럽내륙 및 해상지역의 대규모 풍력단지는 매년 많은 관광객이 찾아오는 관광지로서의 역할을 동시에 수행하고 있어, 대규모 시범 및 홍보의 성격으로도 충분히 활용할 만하다. 그러나 풍력에너지는 바람의 속도와 방향이 자주 바뀌고 지속적이지 못한 경우도 있어 동력원으로서의 전환에 많은 기술들이 요구되어 생산가격이 상대적으로 높다는 단점이 지적되기도 한다.
이러한 풍력발전장치는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 바람의 힘을 이용하여 블레이드를 회전시키고, 블레이드의 회전축을 발전기(미도시)에 연결시킴으로써 발전하도록 구성되어 있다. 특히, 비행기 날개 또는 터빈 날개와 같은 원리가 적용되도록 블레이드의 회전축은 수평방향에 평행하게 배치되며, 발전기는 블레이드와 동일한 높이에 배치된다.
그런데, 상술한 풍력발전장치에 있어서는 블레이드의 회전축이 수평방향과 평행하게 배치되므로, 블레이드의 형상에 따라 블레이드의 회전의 정도에 차이가 발생하게 되며, 이는 궁극적으로 발전 효율의 증감으로 나타나게 된다. 즉, 종래에는 날개가 비행기나 터빈에서와 같이 정밀하게 그리고 약한 바람일지라도 잘 회전할 수 있도록 설계 및 제작되어야 하는 바, 제작비용이 과도하게 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 발전기가 블레이드와 거의 같은 높이에 배치되어, 발전기의 유지 보수가 용이하게 이루어지기 힘든 단점도 있었다.
더욱이, 고도가 높아질 수록 바람이 부는 회수나 바람의 강도가 증가하게 되나, 블레이드를 배치할 수 있는 높이에는 한계가 있을 수 밖에 없어서 발전 효율을 일정하게 유지하기 힘들며 나아가 원하는 수준의 효율을 얻기도 매우 어려웠다.
또한, 풍력발전 이외에도 수력, 조력 및 조류를 이용한 발전장치도 신재생에너지로 각광받고 있다. 그러나, 이러한 종래의 발전장치에 있어도 발전효율을 높이는데에는 구조적 한계가 많았으며 특히 환경에 심각한 영향을 미치는 단점도 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 발전 효율이 우수하도록 구조가 개선된 풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 발전장치는 제1자전축을 중심으로 자전 가능한 제1회전부재; 상기 제1회전부재의 회전에 연동되어 제2자전축을 중심으로 자전하고 상기 제1자전축의 주위를 공전하도록 상기 제1회전부재에 기어결합되는 제2회전부재; 상기 제2회전부재의 회전에 연동되어 제3자전축을 중심으로 자전하고 상기 제1자전축의 주위를 공전하도록 상기 제2회전부재에 연결되며 풍력, 수력, 조력 및 조류 중 어느 하나에 의해 회전하는 블레이드; 및 상기 제1회전부재, 제2회전부재 및 블레이드 중 적어도 하나에 결합되며, 상기 블레이드의 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 블레이드의 회전축이 수직방향과 평행하게 배치되어 있어서, 종래에 비해서 발전효율이 블레이드 형상에 덜 민감하게 된다. 따라서, 블레이드를 종래와 같이 비행기나 터빈에서와 같이 정밀하면서도 복잡한 형상으로 제조하지 않아도 되며 이에 따라 제작비용의 절감된다. 그리고, 약한 바람에도 블레이드가 회전할 수 있게 되므로, 발전효율이 증가한다.
그리고, 제1회전부재 및 제2회전부재의 직경비, 즉 기어비를 변경하게 되면 각 블레이드의 회전에 따른 매개회전부재의 회전 횟수를 조절할 수 있게 되므로, 발전 효율을 용이하게 제어할 수 있게 된다.
또한, 각 블레이드가 항상 90°의 블레이드각도 차이를 유지하게 되므로, 한 쌍의 블레이드는 그 공전위치에 무관하게 항상 동일한 회전력을 매개회전부재에 전달하게 된다. 따라서, 동일한 힘이 작용하는 경우에는 발전이 시간의 흐름에 무관하게 안정적으로 그리고 균일하게 이루어진다.
도 1은 종래의 일례에 따른 풍력발전장치의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전장치의 구조를 설명하기 위한 개략적인 측단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 풍력발전장치의 개략적인 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시된 블레이드의 회전궤적을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전장치의 개략적인 측단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 제3 및 제4실시예에 따른 풍력발전장치의 개략적인 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 제5실시예에 따른 풍력발전장치의 개략적인 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제6실시예에 따른 풍력발전장치의 개략적인 단면도이다.
도 10은 도 9의 Ⅹ-Ⅹ선의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전장치의 구조를 설명하기 위한 개략적인 측단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 풍력발전장치의 개략적인 평면도이며, 도 4a 및 도 4b는 도 2에 도시된 블레이드의 회전궤적을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2 내지 도 4b을 참조하면, 본 실시예의 풍력발전장치(100)는 제1회전부재(10)와, 매개회전부재(20)와, 제2회전부재(30)와, 블레이드(40)와, 발전기(60)를 구비한다. 다만, 본 발명은 수력발전장치, 조력발전장치 및 조류발전장치로도 구현이 가능하며 이러한 발전장치는 본 실시예의 풍력발전장치와 구조적인 측면에서 동일하므로 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
제1회전부재(10)는 전체적으로 원형의 플레이트 형상으로 이루어지며 외주면에는 복수의 치(齒)가 형성된 스퍼 기어로 구성된다. 그리고, 제1회전부재(10)는 제1자전축(C1)을 중심으로 자전한다. 여기서, 제1자전축(C1)은 수평방향과 교차하는 방향, 특히 수평방향과 직교하는 상하방향으로 배치된다.
매개회전부재(20)는 전체적으로 원형의 플레이트 형상으로 이루어진 원형플레이트부(21) 및 원형플레이트부로부터 돌출되어 제1회전부재(10)에 삽입되는 삽입부(22)를 포함하여 구성된다. 삽입부(22)는 상하방향으로 길게 형성되며, 삽입부(22)의 중심에는 제1자전축(C1)이 배치된다. 매개회전부재(20)는 용접에 의해 제1회전부재(10)에 고정되며, 이에 따라 매개회전부재(20)는 제1회전부재(10)와 함께 회전한다.
제2회전부재(30)는 한 쌍 구비된다. 한 쌍의 제2회전부재(30)는 제1회전축(C1)의 양측에 각각 배치된다. 각 제2회전부재(30)는 전체적으로 원형의 플레이트 형상으로 이루어지며 외주면에는 복수의 치(齒)가 형성된 스퍼 기어로 구성된다. 각 제2회전부재(30)는 제1회전부재(10)에 기어결합, 특히 직접적으로 맞물리게 결합된다. 제2회전부재(30)는 제1자전축(C1)과 평행한 제2자전축(C2)을 중심으로 자전하며, 자전과 함께 제1회전부재(10)의 주위를 공전한다. 따라서, 제1회전부재(10)가 자전하면, 제2회전부재(30)는 제2자전축(C2)을 중심으로 자전함과 동시에 제1회전부재(10)의 주위를 공전하게 된다.
한편, 제1회전부재(10) 및 제2회전부재(30)는 케이싱(50)의 내부에 배치된다. 그리고, 케이싱(50)의 내부에는 제2회전부재(30)와 직접적으로 맞물리도록 복수의 치(齒)가 형성되어 있다. 또한, 제1회전부재(10) 및 제2회전부재(30)의 직경비는 1 : 2가 되도록 구성되어, 제1회전부재(10)가 2회전을 완료하면 제2회전부재(30)는 자전 및 공전을 1회전 완료하면서 원래의 위치로 복귀하게 된다.
블레이드(40)는 제2회전부재(30)에 각각 하나씩 결합된다. 각 블레이드(40)는 연결축(41)과 고정되어 일체를 이룬다. 각 연결축(41)의 일단부는 제2회전부재(30)에 삽입되며, 용접 등의 방식에 의해 제2회전부재(30)에 고정되어 제2회전부재(30)와 함께 회전한다. 각 연결축(41)의 타단부는 매개회전부재(20)에 결합된 베어링(211)에 의해 매개회전부재(20)에 회전 가능하게 지지된다. 각 연결축(41)의 타단부는 용접 등의 방식에 의해 블레이드(40)에 고정된다. 각 블레이드(40)는 제2회전부재(30)의 회전시에 제3자전축(C3)을 중심으로 자전한다. 여기서, 제3자전축(C3)은 제2회전부재의 제2자전축(C2)과 동일하다. 그리고, 각 블레이드(40)는 자전과 함께 제1회전부재(10)의 주위를 공전한다. 따라서, 각 제2회전부재(30)가 자전 및 공전을 하면, 각 블레이드(40)도 자전을 함과 동시에 제1회전부재(10) 주위를 공전하게 된다.
그리고, 블레이드각도(θ)는 블레이드(40)의 자전 정도에 따라 변하며, 각 블레이드각도(θ)는 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 계속해서 변화함을 알 수 있다. 여기서, 블레이드각도는 제1기준선(L1) 및 제2기준선(L2)에 의해 형성된 각도를 말한다. 제1기준선(L1)은 제1자전축(C1) 및 제3자전축(C3)에 각각 직교하게 형성되는 가상의 직선이며, 제2기준선(L2)은 블레이드(40)의 단부로부터 제3자전축(C3)에 직교하게 형성되는 가상의 직선을 말한다. 그리고, 한 쌍의 블레이드 각각의 각도는 서로 90°차이가 나도록 배치되며, 이러한 블레이드각도의 차이는 블레이드 회전시에도 계속해서 유지된다.
발전기(60)는 블레이드(40)의 회전에너지를 전기에너지로 변환한다. 발전기(60)는 제1회전부재(10), 제2회전부재(30) 및 블레이드(40) 중 적어도 하나에 결합하기만 하면 바람의 힘에 의해 블레이드(40)가 회전하는 때에 전기를 일으키게 된다. 특히, 본 실시예에서는 매개회전부재(20)의 삽입부(22)에 결합되어, 매개회전부재(20)의 회전에너지를 전기에너지로 변환한다. 발전기(60)의 세부 구성은 이미 널리 알려져 있으므로, 여기서는 이에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이 구성된 풍력발전장치(100)에 있어서는, 바람이 불어서 바람의 힘이 각 블레이드(40)에 작용하게 되면, 각 블레이드(40)는 연결축(41)을 매개로 하여 제2회전부재(30)와 일체로 구성되는 바 제2자전축(C2)를 중심으로 자전을 함과 동시에 제1회전부재(10) 주위를 공전하게 된다. 이 때, 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있는 바와 같이 각 블레이드각도(θ)가 변화하면서 회전하게 되며, 각 블레이드는 항상 90°의 블레이드각도 차이를 유지한다. 그리고, 제2회전부재(30)의 회전과 동시에 제1회전부재(10)도 제1자전축(C1)를 중심으로 자전하게 되므로, 매개회전부재(20)도 제1회전부재(10)와 함께 회전하게 된다. 이와 같이 각 블레이드(40)가 회전하게 되면 결국 매개회전부재(20)가 회전하게 되므로, 발전기(60)에 의해서 매개회전부재(20)의 회전에너지가 전기에너지로 변환된다.
이와 같이, 본 실시예에서는 블레이드(40)의 회전축이 수직방향과 평행하게 배치되어 있어서, 종래에 비해서 발전효율이 블레이드 형상에 덜 민감하게 된다. 따라서, 블레이드(60)를 종래와 같이 비행기나 터빈에서와 같이 정밀하면서도 복잡한 형상으로 제조하지 않아도 되며 이에 따라 제작비용의 절감된다. 그리고, 약한 바람에도 블레이드가 회전할 수 있게 되므로, 발전효율이 증가한다.
또한, 발전기(60)를 지상에 근접하게 배치될 수 있으므로, 발전기의 유지 보수가 용이하다는 장점도 있다.
그리고, 제1회전부재(10) 및 제2회전부재(30)의 직경비, 즉 기어비를 변경하게 되면 각 블레이드(40)의 회전에 따른 매개회전부재(20)의 회전 횟수를 조절할 수 있게 되므로, 발전 효율을 용이하게 제어할 수 있게 된다.
또한, 각 블레이드(40)가 항상 90°의 블레이드각도 차이를 유지하게 되므로, 한 쌍의 블레이드(40)는 그 공전위치에 무관하게 항상 동일한 회전력을 매개회전부재(20)에 전달하게 된다. 따라서, 동일한 풍력이 작용하는 경우에는 발전이 시간의 흐름에 무관하게 안정적으로 그리고 균일하게 이루어진다.
한편, 도 1 내지 도 4b에서는 각 블레이드가 제2회전부재에 직접 결합되도록 구성되어 있으나, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 각 블레이드가 체인이나 벨트 등에 의해 제2회전부재에 연결되도록 구성할 수도 있다.
도 5를 참고하면, 본 실시예의 풍력발전장치(100a)에 있어서, 제2회전부재(30)는 연결축(31)을 매개로 하여 구동회전부재(32)에 결합된다. 구동회전부재(32)는 제2회전부재(30)와 동축적으로 배치되며, 제2회전부재(30)와 함께 연결축(31)을 회전중심으로 하여 회전한다. 여기서, 연결축(31)은 일방향으로 길게 형성된 것으로서 제2회전부재(30) 및 구동회전부재(32)에 각각 용접 등의 방식에 의해 고정된다. 연결축(31)은 매개회전부재에 삽입된 베어링(212)에 결합되어 회전 가능하게 지지된다.
그리고, 블레이드(40)는 종동회전부재(42)에 결합되어 종동회전부재(42)와 함께 회전한다. 블레이드(40) 및 종동회전부재(42)는 연결축(41)을 매개로 하여 용접에 의해 일체로 형성된다. 여기서, 연결축(41)은 일방향으로 길게 형성된 것으로서 블레이드(40) 및 종동회전부재(42)에 각각 고정된다. 연결축(41)은 매개회전부재(20)에 삽입된 베어링(211)에 결합되어 회전 가능하게 지지된다.
또한, 제2회전부재(30)의 회전력은 벨트(70)에 의해 블레이드(40)에 전달된다. 여기서, 벨트(70)는 구동회전부재(32) 및 종동회전부재(42)에 각각 결합된다. 그리고, 제2회전부재(30)의 회전력이 벨트(70)에 의해 전달되도록 구성되는 경우에는 구동회전부재(32) 및 종동회전부재(42)가 각각 풀리로 구성된다. 다만, 제2회전부재(30)의 회전력이 벨트(70) 대신에 체인에 의해 전달되도록 구성되는 경우에는 구동회전부재 및 종동회전부재가 각각 스프로켓으로 구성된다.
한편, 도 1 내지 도 4에서는 블레이드가 제2회전부재의 상방에 배치되도록 구성되어 있으나, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 제2회전부재의 상방 및 하방에 블레이드가 배치되도록 구성할 수도 있다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 풍력발전장치(100b)에 있어서, 각 제2회전부재(30)에는 한 쌍의 블레이드(40)가 그 제2회전부재(30)의 상방 및 하방에 각각 배치되도록 결합된다.
매개회전부재(20b)의 삽입부(22b)는 단차지게 형성되며, 삽입부(22b)에는 플레이트 형상의 보조매개회전부재(80)가 삽입되어 용접 등에 의해 고정된다. 그리고, 보조매개회전부재(80)에는 보조연결축(81)을 매개로 하여 블레이드(40)가 결합된다. 여기서, 보조연결축(81)의 일측은 블레이드(40)에 고정되며, 보조연결축(81)의 타측은 베어링(82)에 의해 보조매개회전부재(80)에 회전 가능하게 지지된다. 보조연결축(81)은 연결축(41)과 동축적으로 배치되며, 이에 따라 보조연결축(81)에 결합된 블레이드(40)는 연결축(41)에 결합된 블레이드(40)와 동축적으로 배치된다. 보조연결축(81)은 연결축(41)과 용접에 의해 고정된다.
이와 같이 구성된 풍력발전장치(100b)에 있어서는, 바람의 힘에 의해 회전하는 블레이드의 개수가 증가하게 되므로, 바람이 약하게 부는 경우에도 발전이 이루어질 수 있게 된다.
그리고, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 각 제2회전부재(30)에 한 쌍의 블레이드(40)가 결합되도록 구성할 수도 있다. 이 경우에, 제2회전부재(30)에 결합되는 한 쌍의 블레이드(40)는 제2회전부재(30)의 상방 또는 하방에 모두 배치되나, 여기서는 제2회전부재(30)의 상방에 모두 배치되는 실시예가 도시되어 있다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시예의 풍력발전장치(100c)에 있어서, 제2회전부재(30)에 결합되는 한 쌍의 블레이드(40)는 연결축(41c)과 동축적으로 배치되지 않는다. 즉, 각 블레이드(40)의 회전중심은 연결축(41c)으로부터 이격되게 배치된다. 그리고, 한 쌍의 블레이드(40)는 연결축(41c)을 중심으로 대칭을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다.
한편, 앞선 실시예들에 있어서는 풍력발전장치(100,100a,100b,100c)가 지상에 고정되게 설치되어 있으나, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 지상에 고정되지 않고 공중에 부양되도록 설치될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 풍력발전장치(100d)는 부양기(90)를 더 포함한다.
부양기(90)는 풍력발전장치(100d)를 공중에 떠있도록 하기 위한 것으로서, 부력이나 양력을 발생시키는 것이라면 어떠한 구조로 이루어지더라도 무관하다. 여기서는 그러한 구조의 일례로서, 부양기(90)는 수소나 헬륨 등과 같이 공기보다 가벼운 기체 또는 더운 공기가 충전하여 부력을 발생시키는 기구로 구성된다. 부양기(90)는 로프 등과 같은 연결매체(95)에 의해 케이싱(50)에 고정된다. 또한, 풍력발전장치(100d)가 바람에 의해 멀리 이동하는 것을 방지하기 위해서, 발전기는 로프 등의 연결매체(95)에 의해 지면에 고정된다. 한편, 케이싱(50)의 내부에는 제1실시예에 따른 구조가 설치되어 있다.
상술한 바와 같이 구성된 풍력발전장치(100d)에 있어서는, 부양기(90)의 부력이나 양력을 조절하기만 하면 블레이드(40)가 배치되는 높이를 조절할 수 있다. 특히, 바람의 세기는 높이가 증가할수록 커지게 되므로, 본 실시예에서와 같이 블레이드(40)를 공중에 배치시키면 풍력 발전을 보다 효과적으로 할 수 있다.
한편, 도 9 및 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 제1회전부재 및 제2회전부재가 직접 맞물리지 않고 연결회전부재를 매개로 하여 기어결합되며 나아가 케이싱이 생략되도록 구성할 수도 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예의 풍력발전장치(100e)에 있어서, 제1회전부재(10)는 스퍼기어로 구성되어 매개회전부재(20e)의 삽입부(22)에 삽입되어 고정되며, 이에 따라 제1회전부재(10)는 매개회전부재(20e)와 함께 회전한다. 그리고, 매개회전부재(20e)의 원형플레이트부(21)에는 4개의 돌출부(23)가 원형플레이트부(21)의 회전중심, 즉 삽입부(22)으로부터 방사형으로 배치된다.
각 돌출부(23)에는 연결회전부재(95)가 회전 가능하게 결합된다. 각 연결회전부재(95)는 스퍼기어로 구성되며, 제1회전부재(10)와 직접 맞물리게 결합된다. 따라서, 4개의 연결회전부재(95)는 제1회전부재(10)의 제1자전축(C1), 즉 매개회전부재의 삽입부(22)를 중심으로 방사형으로 배치된다.
4개의 연결회전부재(95)는 각각 4개의 제2회전부재(30e)에 직접 맞물리게 결합된다. 구체적으로, 각 제2회전부재(30e)는 연결회전부재(95)와 직접 맞물리는 스퍼기어부(301)와, 스퍼기어부(301)의 회전중심으로부터 하방으로 연장되어 원형플레이트부(21)에 회전 가능하게 삽입되는 돌출부(302)를 포함한다. 즉, 제1회전부재(10) 및 제2회전부재(30e)는 연결회전부재(80)를 매개로 하여 서로 회전 연동되도록 구성되어 있다. 따라서, 제1회전부재(10)의 회전시, 제2회전부재(30e)는 돌출부(302), 즉 제2자전축(C2)를 중심으로 자전하며 나아가 제1회전부재(10)의 주위를 공전할 수 있게 된다.
그리고, 각 제2회전부재(30e)에는 블레이드(40)가 결합된다. 또한, 원형플레이트부(21)는 제2회전부재(30e)가 원형플레이트부의 내부에 배치될 수 있을 정도로 크게 형성되는 것이 바람직하다. 부재번호 96은 제1회전부재(10)에 대해 고정된 프레임을 지시한다.
상술한 바와 같이 구성된 풍력발전장치(100e)에 있어서는, 바람의 힘이 블레이드(40)에 작용하면, 블레이드(40)가 자전 및 공전하게 되며 이에 따라 발전기에서 전기에너지가 생성된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
예를 들어, 본 실시예에서는 제1회전부재 및 제2회전부재가 각각 스퍼 기어로 구성되어 있으나, 베벨 기어로 구성될 수도 있다.
10...제1회전부재 20,20b,20e...매개회전부재
21...원형플레이트부 22,22b...삽입부
23,302...돌출부 30,30e...제2회전부재
31,41,41c...연결축 32...구동회전부재
40...블레이드 42...종동회전부재
50...케이싱 60...발전기
70...벨트 80...보조매개회전부재
82,211,212...베어링 90...부양기
95...연결회전부재 96...프레임
100,100a,100b,100c,100d,100e...풍력발전장치
301...스퍼기어부

Claims (8)

  1. 제1자전축을 중심으로 자전 가능한 제1회전부재;
    상기 제1회전부재의 회전에 연동되어 제2자전축을 중심으로 자전하고 상기 제1자전축의 주위를 공전하도록 상기 제1회전부재에 기어결합되는 제2회전부재;
    상기 제2회전부재의 회전에 연동되어 제3자전축을 중심으로 자전하고 상기 제1자전축의 주위를 공전하도록 상기 제2회전부재에 연결되며 풍력, 수력, 조력 및 조류 중 어느 하나에 의해 회전하는 블레이드; 및
    상기 제1회전부재, 제2회전부재 및 블레이드 중 적어도 하나에 결합되며, 상기 블레이드의 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1회전부재, 제2회전부재, 블레이드 및 발전기를 공중에 부양시키는 부양기;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항 있어서,
    상기 블레이드는 상기 제2회전부재와 함께 자전 및 공전하도록 상기 제2회전부재에 고정되며,
    상기 제1회전부재와 함께 회전하도록 상기 제1회전부재에 결합되며, 상기 블레이드가 회전 가능하도록 지지되는 매개회전부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1회전부재 및 제2회전부재는 직접 맞물리며,
    상기 제2회전부재와 직접 맞물리며, 상기 제1회전부재 및 제2회전부재가 내부에 배치되도록 내부에 공간이 형성된 케이싱;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제1회전부재 및 제2회전부재 사이에 배치되며, 상기 제1회전부재 및 제2회전부재와 각각 직접 맞물리며, 상기 제1회전부재의 회전시 상기 제1회전부재의 주위를 공전하는 연결회전부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1회전부재와 함께 회전하도록 상기 제1회전부재에 결합되며, 상기 블레이드가 회전 가능하도록 지지되는 매개회전부재;
    상기 제2회전부재와 동축적으로 연결되며, 상기 제2회전부재와 함께 회전하도록 상기 제2회전부재에 결합되는 구동회전부재;
    상기 블레이드와 함께 회전하도록 상기 블레이드에 결합되는 종동회전부재; 및
    상기 제2회전부재의 회전력이 상기 블레이드에 전달되도록 일측은 상기 구동회전부재에 결합되며 타측은 상기 종동회전부재에 결합되는 벨트 또는 체인;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 블레이드는 상기 제2회전부재에 한 쌍 결합되며,
    상기 한 쌍의 블레이드는 상기 제2회전부재의 상방 및 하방에 각각 배치되거나 또는 상기 제2회전부재의 상방이나 하방에 모두 배치되는 것을 특징으로 하는 풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제2회전부재는 상기 제1회전축을 중심으로 대칭이 되도록 한 쌍 구비되며,
    상기 블레이드는 상기 각 제2회전부재에 결합되며,
    상기 한 쌍의 블레이드 중 어느 하나의 블레이드각도 및 상기 한 쌍의 블레이드 중 다른 하나의 블레이드각도의 차이는 90°인 것을 특징으로 하는 풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치.
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