KR20120057788A - 경사진 다수 회전축을 가진 수력 또는 풍력발전용 회전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 간단한 구조를 가지면서도 기동이 용이한 구조이며 풍력에 의한 회전효율을 높인 수력 또는 풍력발전용 회전장치를 제공하는 것이다. 이에 따라 본 발명은, 둔각인 소정의 각도로 서로 교차하는 제1회전축 및 제2회전축과, 상기 제1회전축과 상기 제2회전축의 회전이 서로 전달되도록 상기 제1회전축과 상기 제2회전축의 단부가 서로 만나는 지점에 설치되는 축연결구와, 상기 제1회전축의 둘레에 동일 간격으로 설치되되 상기 제1회전축을 중심으로 방사상 외측방향으로 연장되는 다수의 제1날개지지대와, 상기 제2회전축의 둘레에 동일 간격으로 설치되되 상기 제2회전축를 중심으로 방사상 외측방향으로 연장되고 상기 다수의 제1날개지지대와 동일한 갯수가 설치된 제2날개지지대와, 상기 제1날개지지대와 상기 제2날개지지대의 단부에 각각 설치되어 풍력을 받는 제1 날개 및 제2 날개를 포함하되, 상기 제1회전축 및 제2회전축에 모두 수직인 방향에서 볼 때, 상기 제1회전축 및 제2회전축의 주위를 상기 제1날개 및 제2날개가 회전함에 따라 상기 둔각이 형성되는 쪽에서는 상기 제1날개와 상기 제2날개가 겹쳐지고, 상기 둔각을 이루는 쪽의 반대쪽에서는 상기 제1날개와 상기 제2날개 사이에 간격이 발생하도록 구성된 수력 또는 풍력발전용 회전장치를 제공한다.

Description

경사진 다수 회전축을 가진 수력 또는 풍력발전용 회전장치{Rotation apparatus having inclined plural rotation axes}

본 발명은 경사진 다수 회전축을 가진 수력 또는 풍력발전용 회전장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 경사진 두 회전축이 서로 교차하도록 구성함으로써 상기 두 회전축으로부터 방사방향으로 설치된 날개가 수력 또는 풍력에너지를 보다 효과적으로 흡수할 수 있도록 구성한 발전용 회전장치에 관한 것이다.

최근, 화석에너지를 대체할 수 있는 에너지원에 대한 연구가 활발히 진행됨에 따라, 수력, 조류력 및 풍력에너지에 대한 관심이 높다.

상기 수력, 조류력, 풍력 등은 친환경적이고 지역에 따라 풍부하게 존재하는 것이므로, 미래의 에너지원으로 활용가치가 높은 것으로 평가받고 있으며, 그것을 활용하기 위한 다양한 방식의 발전장치가 개발되고 있거나 실제 가동 중에 있다.

상기와 같은 에너지원을 이용하기 위한 대부분의 연구는 수력, 조류력 또는 풍력에 의한 에너지를 회전에너지로 전환시키는 회전장치를 중심으로 이루어지고 있다.

그와 같은 회전장치 중, 회전축이 수평을 이루고 수력이나 풍력이 그 회전축에 직각인 방향으로 작용하도록 설계된 회전장치는, 회전축을 중심으로 일측영역에서 수력이나 풍력이 회전력을 발생시키도록 작용하고 있으나, 그 반대측인 타측영역에서는 회전에 저항하는 저항력이 부수적으로 발생되는 문제가 있었다.

이에 따라, 상기 타측영역에서 수력 또는 풍력에 의해 발생하는 항력을 줄이기 위한 많은 연구가 이루어진 바 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 간단한 구조를 가지면서도 수력 또는 풍력에 의해 부수적으로 발생하는 항력을 줄임으로써 회전효율을 높인 수력 또는 풍력발전용 회전장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 둔각인 소정의 각도로 서로 교차하는 제1회전축 및 제2회전축과, 상기 제1회전축과 상기 제2회전축의 회전이 서로 전달되도록 상기 제1회전축과 상기 제2회전축의 단부가 서로 만나는 지점에 설치되는 축연결구와, 상기 제1회전축의 둘레에 동일 간격으로 고정설치되되 상기 제1회전축을 중심으로 방사상 외측방향으로 연장된 다수의 제1날개지지대와, 상기 제2회전축의 둘레에 동일 간격으로 고정설치되되 상기 제2회전축을 중심으로 방사상 외측방향으로 연장되고 상기 다수의 제1날개지지대와 동일한 갯수가 설치된 제2날개지지대와, 상기 제1날개지지대와 상기 제2날개지지대의 단부에 각각 하나씩 설치되어 풍력을 받는 다수의 제1 날개 및 제2 날개를 포함하되, 상기 제1회전축 및 제2회전축에 모두 수직인 방향에서 볼 때, 상기 제1회전축 및 제2회전축의 주위를 상기 제1날개 및 제2날개가 회전함에 따라 상기 둔각이 형성되는 쪽에서는 상기 제1날개와 상기 제2날개가 겹쳐지고, 상기 둔각을 이루는 쪽의 반대쪽에서는 상기 제1날개와 상기 제2날개가 서로 이격되도록 구성된 수력 또는 풍력발전용 회전장치를 제공한다.

상기 둔각은 135°~ 175° 범위에서 선택된 각이 바람직하다.

또한, 상기 제1날개와 상기 제2날개가 겹쳐지는 위치에서, 상기 제1날개와 상기 제2날개 사이에 전후로 이격되는 간격은 1㎝ ~ (상기 제1날개 또는 상기 제2날개의 상하길이의 1/2)에서 선택된 값인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1날개 및 제2날개는 오목한 형상이고, 상기 제1날개 및 상기 제2날개는 모두 상기 오목한 부분이 동일한 방향을 향하도록 설치된 것이 바람직하다.

다른 관점에서 본 발명은, 하나의 평면 내에서 둔각인 소정의 각도를 형성하도록 서로 교차하면서 이웃하되 상기 둔각이 형성되는 방향이 동일한 다수의 회전축과, 상기 다수의 회전축의 각각의 사이에서 회전이 서로 전달되어 상기 다수의 회전축이 동시에 회전하도록 설치되는 다수의 축연결구와, 상기 다수의 회전축의 각각의 둘레에서 그 둘레를 따라 동일 간격으로 방사상 외측방향으로 연장되되 상기 다수의 회전축에는 각각 동일한 수가 고정설치된 다수의 날개지지대와, 상기 다수의 날개지지대의 모든 단부에 각각 설치된 다수의 날개를 포함하여 구성되되, 상기 다수의 회전축에 모두 수직인 방향에서 볼 때, 상기 다수의 회전축 주위를 상기 다수의 날개가 회전함에 따라 상기 둔각이 형성되는 쪽에서는 상기 다수의 날개가 모두 겹쳐지고, 상기 둔각을 이루는 쪽의 반대쪽에서는 상기 다수의 날개 사이에 모두 간격이 발생하도록 구성된 수력 또는 풍력발전용 회전장치를 제공한다.

상기에서 축연결구는 유니버셜죠인트 또는 기어물림구조인 것이 바람직하다.

또한, 상기에서도 다수의 날개가 모두 겹쳐지는 위치에서, 상기 다수의 날개 서로 간에는 각각 전후로 이격되는 간격이 1㎝ ~ (상기 다수의 날개 중 어느 하나의 상하길이의 1/2)에서 선택된 값인 것이 바람직하다.

본 발명의 수력 또는 풍력발전용 회전장치는 풍력을 흡수하여 회전력을 발생시키는 영역에서 다수의 날개 각각이 펼쳐짐으로써 풍력을 최대한도로 흡수할 수 있고, 회전축의 회전에 저항을 발생시키는 영역에서는 날개가 서로 겹쳐져 항력면적을 줄임으로써 풍력에 의한 저항을 최소화한다. 따라서, 종래의 타 발전용 회전장치와 비교할 때, 동일한 풍력에 대하여 더 큰 회전력 발생이 가능하다.

또한, 전체적인 회전장치의 구조가 매우 간단하여 내구성이 우수하고, 여러 회전장치를 유니버셜죠인트 등으로 이어 연결함으로써 발전용량을 증가시키기 용이하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수력 또는 풍력발전용 회전장치의 사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수력 또는 풍력발전용 회전장치의 정면도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수력 또는 풍력발전용 회전장치의 측면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수력 또는 풍력발전용 회전장치가 발전소의 방류수로에 설치된 상태를 도시하는 구성도
도 5는 본 발명의 변형된 실시예에 따른 수력 또는 풍력발전용 회전장치가 해저에 설치된 상태를 도시하는 구성도
도 6은 도 5의 “F”부분의 확대도
도 7은 도 5의 수력 또는 풍력발전용 회전장치의 날개의 구성을 설명하는 구성도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수력 또는 풍력발전용 회전장치를 수중부유체에 설치한 예를 도시하는 구성도
도 9는 도 8의 C-C 부분의 단면도

본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수력 또는 풍력발전용 회전장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수력 또는 풍력발전용 회전장치가 설치된 상태의 정면도를 도시하고 있으며, 도 3은 발명의 실시예에 따른 수력 또는 풍력발전용 회전장치가 설치된 상태의 측면도를 도시하고 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 수력 또는 풍력발전용 회전장치는 둔각인 소정의 각도로 서로 교차하는 제1회전축(11) 및 제2회전축(12)과, 제1회전축(11)과 제2회전축(12)의 회전이 서로 전달되도록 제1회전축(11)과 제2회전축(12)의 단부가 서로 만나는 지점에 설치되는 축연결구(20)와, 제1회전축(11)의 둘레에 동일 간격으로 설치되되 제1회전축(11)을 중심으로 방사상 외측방향으로 연장되는 다수의 제1날개지지대(31)와, 제2회전축(12)의 둘레에 동일 간격으로 설치되되 제2회전축(12)를 중심으로 방사상 외측방향으로 연장되고 상기 다수의 제1날개지지대(31)와 동일한 갯수가 설치된 제2날개지지대(32)와, 제1날개지지대(31)와 제2날개지지대(32)의 단부에 각각 설치되어 풍력을 받는 제1날개(41) 및 제2날개(42)를 포함하여 구성된다.

상기 제1회전축(11) 및 제2회전축(12)은 수평면을 기준으로 각각 기울어지게 설치되고, 그 기울어진 각 경사각(β)은 서로 동일한 것이 바람직하다. 그러나, 반드시 서로 동일해야 하는 것은 아니고 약간의 차이를 허용할 수 있다.

이에 따라, 상기 각각 기울어진 제1회전축(11) 및 제2회전축(12)은 각 단부가 서로 만나면서 둔각을 이루게 된다. 상기 둔각(α)은 대략 135°~ 175° 사이에서 선택된 각도가 바람직하다.

제1회전축(11)과 제2회전축(12)이 서로 만나는 위치에 축연결구(20)가 설치된다. 상기 축연결구(20)는 서로 경사져 교차하고 있는 제1회전축(11)과 제2회전축(12)의 회전이 서로 간에 전달될 수 있도록 설치된다. 따라서, 축연결구(20)는 유니버셜죠인트, 앵귤러 베벨기어 (angular bevel gears) 등 경사교차축의 회전을 전달하는 공지된 축이음장치이다.

상기 제1날개지지대(31)는 제1회전축(11)의 둘레에 일정 간격으로 설치되되 상기 제1회전축(11)을 중심으로 방사상 외측방향으로 연장되도록 형성된다.

제1회전축(11)에는 제1허브(115)(hub)가 제1회전축(11)을 중심으로 형성되고 제1허브(115)를 중심으로 다수의 제1날개지지대(31)가 서로 동일한 간격으로 고정된다. 도 1 내지 도 3에는 90°간격으로 4개의 날개지지대가 제1회전축(11) 및 제2회전축(12)에 각각 설치된 구조를 도시하고 있다.

제2회전축(12)에는 제2허브(125)가 제2회전축(12)을 중심으로 형성되고, 제2허브(125)에 다수의 제2날개지지대(32)가 동일 간격으로 고정된 상태에서 방사상 외측방향으로 연장되어 있다. 이 때, 제2날개지지대(32)는 제1날개지지대(31)와 동일한 수로 형성됨과 함께, 제1날개지지대(31)와 각각 대응되고 있다. 다만, 도 3에서 도시하는 바와 같이 측면에서 볼 때, 제1날개지지대(31)와 제2날개지지대(32)는 소정의 각도(θ)를 형성한다. 이는 회전시 제1날개(41)와 제2날개(42)가 접근하여도 부딪히지 않도록 제1날개(41)와 제2날개(42) 사이에 간격(γ)를 형성하기 위함이다.

상기 제1날개(41)와 제2날개(42)는 제1날개지지대(31)와 제2날개지지대(32)의 단부에 각각 설치된다. 제1날개(41)와 제2날개(42)는 풍력 또는 수력을 받는 항력면을 형성하는 것으로 오목한 용기의 형상이 가장 바람직하고, 판상으로 구성하는 것도 가능하다.

상기 제1날개(41)와 제2날개(42)는 상기 제1회전축(11) 및 제2회전축(12)에 모두 수직인 방향(도 1 및 도 3의 화살표방향; 풍력 또는 수력의 방향)에서 볼 때, 상기 제1회전축(11) 및 제2회전축(12)이 둔각(α)을 이루는 쪽에서는 제1날개(41)와 제2날개(42)가 겹쳐지고, 제1회전축(11) 및 제2회전축(12)이 둔각을 이루는 쪽의 반대쪽에서는 상기 제1날개(41)와 상기 제2날개(42)가 서로 이격되도록 구성된다. 상기에서 제1회전축(11) 및 제2회전축(12)에 모두 수직인 방향은 도 1에서 풍향으로 표시된 화살표의 방향을 의미하는 것이고, 그 방향이 제1회전축(11) 및 제2회전축(12)을 포함하는 평면에 수직인 방향이다. 본 실시예의 수력 또는 풍력발전용 회전장치는 상기 방향으로 풍력이나 수력이 작용하도록 자세가 설정되어야 한다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 풍력이나 수력이 작용하는 측(제1회전축 및 제2회전축에 모두 수직인 방향)에서 볼 때, 제1날개(41)와 제2날개(42)는 상측에서 그 거리가 가장 멀어졌다가 하측에서 서로 겹쳐지면서 하나의 날개와 같이 보이게 된다. 상기와 같은 작용은 제1회전축(11)과 제2회전축(12)이 둔각으로 서로 경사져 있음으로써 발생한다. 이는 풍력이나 수력이 작용하여 제1회전축(11)과 제2회전축(12)의 회전에 저항으로 작용하는 하측에서는 풍력이나 수력을 받는 항력면이 최소가 되도록 하는 것이다.

제1날개(41)와 제2날개(42)가 밀접하게 겹쳐지더라도 제2날개(42)에 여전히 항력이 작용하고 있으나, 풍력이나 수력을 직접 받는 제1날개(41)의 후측에서는 풍압 또는 수압이 낮아져 제2날개(42)가 받는 항력이 현저히 줄어들게 된다. 이에 따라, 하측에서 받는 제1날개(41)와 제2날개(42)의 항력의 합은 그 각각이 받는 항력의 합보다 매우 작아지게 된다. 이러한 관점에서 제1날개(41)와 제2날개(42)는 완전히 겹쳐지지 않고 일부만 겹쳐진다고 하더라도 정도의 차이만 있을 뿐 상기와 같은 효과가 발생함을 이해할 수 있다.

한편, 제1날개(41)와 제2날개(42)가 서로 겹쳐지기 위해서는 제1날개지지체와 제2날개지지체가 측면에서 볼 때 소정의 각도(θ)로 어긋나 있을 필요가 있다. 도 3을 참고하면, 상기 각도(θ)는 제1회전축(11)과 제2회전축(12)이 회전하면서 제2날개(42)가 제1날개(41)의 후측으로 접근할 수 있도록 한다. 즉, 상기 각도(θ)는 제1날개(41)와 제2날개(42)가 접근하는 과정에서 서로 부딪히지 않기 위한 최소한의 간격을 형성한 것으로, 상기 각도(θ)가 없거나 너무 작으면 도 3의 하측으로 이동하는 과정에서 제1날개(41)와 제2날개(42)가 부딪힘으로써 회전이 불가능할 것이다.

상기 각도(θ)는 날개의 형상에 따라 달라지게 될 것이나, 제1날개(41)와 제2날개(42)를 측면에서 볼 때, 제1날개(41)의 후단과 제2날개(42)의 전단 사이의 간격(γ)이 대략 1㎝ ~ 날개의 상하길이의 1/2 정도까지의 거리값(날개는 제1날개 또는 제2날개 중에서 임의로 선택할 수 있고, 제1날개와 제2날개는 동일한 형상 및 치수로 구성되는 것이 가장 바람직하다)에서 선택될 수 있으며, 그 간격이 작을수록 후측에서 따라가는 날개의 항력이 작아져 더 큰 회전효율을 가지게 된다.

한편, 본 실시예의 수력 또는 풍력발전용 회전장치의 제1 및 제2 회전축(11,12)은 지지대(61,62)에 의해 베어링을 매개로 지지되며, 지지대(61,62)의 일측에 증속기(51)와 발전기(50)가 설치되어 있다. 상기 증속기(51) 및 발전기(50)는 제1 및 제2 회전축(11,12) 중 어느 하나에 연결된다.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 수력 또는 풍력발전용 회전장치의 작용을 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 제1날개(41)와 제2날개(42)가 “A”위치에 도달한 경우에는 제1날개(41)와 제2날개(42) 사이의 간격이 최대로 벌어진 상태이고, 제1날개(41)와 제2날개(42)가 서로 측방향으로 서로 이격되어 풍력 또는 수력을 받게 되므로 풍력 또는 수력을 최대한도로 흡수한다.

“A”위치 근방에서 최대의 풍력 또는 수력을 흡수함으로써 제1회전축(11)과 제2회전축(12)은 회전이 발생한다. 이 때, 제1회전축(11)와 제2회전축(12)이 서로 경사져 있지만, 축연결구(20)에 의해 일체로 회전하고 있다.

한편, 제1날개(41) 및 제2날개(42)는“A”위치로부터 “B”위치를 거쳐 “C”위치로 이동하는 과정에서 제1날개(41)와 제2날개(42) 사이의 간격이 서서히 좁혀져 “C”위치에서 서로 겹치게 된다.

이에 따라, “C”위치에서 제1날개(41)와 제2날개(42)가 풍력 또는 수력이 작용하는 방향에서 볼 때 도 2와 같이 겹쳐지게 되므로 풍력 또는 수력을 직접 받는 항력면적이 감소된다.

결국, 본 실시예의 수력 또는 풍력발전용 회전장치는 풍력 또는 수력을 흡수하는 위치에서 날개(41,42)의 항력면이 최대가 되고, 풍력 또는 수력이 제1 및 제2회전축(11,12)의 회전에 저항으로 작용하는 위치에서는 날개(41,42)의 항력면이 최소가 되고 있다.

특히, 날개(41,42)가 날개지지체(31,32)의 단부에 고정되어 제1 및 제2회전축(11,12)으로부터 먼 위치에서 힘을 받고 있으므로 작은 풍력 또는 수력에도 기동할 수 있는 토크를 발생시킬 수 있다.

다음은 본 발명의 수력 또는 풍력발전용 회전장치가 설치된 다양한 구성을 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수력발전용 회전장치가 발전소의 방류수로에 설치된 상태를 도시하고 있다. 전술한 수력발전용 회전장치의 제1날개(41)와 제2날개(42)가 수력이 큰 수면 가까이에서 서로 멀어지고, 수력이 작은 바닥 근처에서 제1날개(41)와 제2날개(42)가 겹치도록 설치되어 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수력발전용 회전장치가 다수개 구비되어 서로 연결되어 있는 상태이고, 서로 간의 회전축의 연결은 유니버셜죠인트와 같은 축연결구(21)로서 이루어진다.

한편, 증속기(51) 및 발전기(50)는 침수되지 않도록 프레임(66)에 의해 수면 의 상측에 배치되고, 회전축(11)의 단부에 베벨기어(54)가 설치되며, 베벨기어(54)의 회전축과 증속기(51)의 회전축 사이에 전동벨트(52)가 설치됨으로써 수면 위에 설치된 증속기(51) 및 발전기(50)에 회전력이 전달되고 있다.

발전소의 방류수로에는 항상 일정한 수량이 일방향으로 배출되고 있으므로 다수가 설치된 수력발전용 회전장치의 회전축(11,12)이 서로 일체로 회전하면서 발전기(50)에 회전력을 전달한다.

상기의 회전장치는 회전하는 부분이 수중에 위치하고 수면 위에 노출되지 않음으로써 안정성을 높일 수 있다.

다음은 본 발명의 수력발전용 회전장치가 변형된 것으로, 다수개의 회전축이 연결된 회전장치를 조류가 발생하는 해저에 설치한 구성을 설명한다.

도 5를 참고하면, 본 설치상태도는 전술한 수력발전용 회전장치를 변형하여 다수의 날개(41~44)가 설치되도록 소정의 각으로 경사지는 회전축(111~141)이 다수개 서로 연결됨으로써 회전장치의 용량을 높인 것이다.

즉, 도 5에서 4개의 회전축(111~141)이 각각 서로 소정의 둔각으로 경사져서 연결되고, 그 각 회전축(111~141)에는 그 둘레를 따라 동일간격으로 각각 날개지지체(31~34)가 고정되어 날개(41~44)가 설치된다. 각 회전축(111~141)마다 날개지지체(31~34) 및 날개(41~44)의 수는 동일하다. 상기 4개의 회전축(111~141)은 하나의 평면, 즉 도 5가 작성된 지면에 해당하는 평면 내에서 이웃하는 회전축과 각각 둔각인 소정의 각도를 형성하도록 서로 교차하고 있다. 상기 둔각을 형성함에 있어 그 꺾이는 방향은 모두 동일하도록 구성된다. 즉, 상기 평면상에서 둔각이 형성되는 방향이 모두 같음으로써 전체적으로 한쪽으로 오목해지는 형상이 이루어진다.

상기 4개의 회전축(111~141)에서 발생한 회전력은 일측 회전축(111)에서 기어(512) 및 증속기(51)를 매개로 발전기(50)에 전달된다.

상기 설치상태는 상기 평면에서 볼 때, 조류력을 최대한 흡수하기 위하여 서로 벌어지는 날개(41~44)의 배열이 하측에서 발생하고, 상측에서 모든 날개(41~44)가 서로 겹쳐지도록 구성하고 있다. 이는 보다 견고한 지지를 위하여 중간지지대(62,63,64)를 배치하기 위한 구성이다. 물론, 날개(41~44)가 서로 간격을 유지하여 조류에너지를 최대로 흡수하는 영역이 상측에 위치하도록 하고(바닥면에서 멀어질수록 조류가 더 강한 것은 알려진 사실이다), 별도의 프레임에 의해 외곽지지대(61,65)를 제외한 중간지지대(62,63,64)가 상측으로부터 내려와 지지할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

도 6은 도 5의 “F"부분의 확대도이다.

도 6을 참고하면, 서로 경사진 상태로 교차하는 양 회전축(121,131)은 중간지지대(63)에 의해 지지되고 있다. 상기 중간지지대(63)의 상부에는 양 회전축(121,131)을 각각 지지하는 베어링(631,632)이 고정되어 있다.

상기 베어링(631,632)은 A-A선에 대한 확대단면도와 같이, 그 베어링(631,632) 내에서 회전축(121,131)이 자유롭게 회전할 수 있도록 구성된다. 또한, 상기 회전축(121,131) 내에는 외곽지지대(61,65)에 의해 고정되어 있는 고정축(15)이 설치된다. 상기 회전축(121,131)은 확대단면도에서 도시한 바와 같이, 중간에 볼을 구비한 베어링과 동일한 구성이므로, 고정축(15)에 내륜이 끼워진 상태에서 외륜이 자유롭게 회전하는 것이라 할 수 있다.

따라서, 날개(41~44)가 조류를 받아 회전축(111~141)에 회전력이 발생하면, 회전축(111~141)은 그 내부에서 고정되는 고정축(15)과 그 외부에서 지지하는 중간지지대(62,63,64)의 베어링(631,632) 사이에서 회전이 발생할 수 있다. 보다 구체적으로는 볼베어링의 외륜에 해당하는 부분이 회전하는 것이다.

또한, 회전되는 다수의 회전축(111~141) 서로 간에는 도 6에서 도시하는 바와 같이, 각 단부의 물림기어(121a,131a)에 의해 기어물림구조가 형성됨으로서 서로 물려 동시에 회전력이 전달되고 있다.

그러나, 상기 기어물림구조는 경사축의 동력전달을 위한 수단으로 내부에 고정되는 고정축(15)를 제거한 후 유니버셜죠인트에 의한 연결로 치환될 수 있다.

도 7은 도 5의 회전장치의 날개 배열을 측면에서 도시하고 있다. 도 7을 참고하면, 도 5에서 평면상으로 도시된 날개(41~44)의 배열이, 측면에서 보면, 전후방향으로 서로 소정의 간격(γ)을 유지하면서 배열됨을 알 수 있다. 상기 간격(γ)은 다수의 회전축(111~141)의 회전에 따라 항상 유지되는 것으로, 상기 다수의 날개(41~44)가 모두 겹쳐지는 위치에서도 상기 간격(γ)이 유지된다. 상기 간격은 1㎝ ~ (상기 다수의 날개 중 어느 하나의 상하길이의 1/2)의 범위에서 선택된 값으로 하는 것이 바람직하고, 상기 다수의 날개(41~44)는 동일한 형상 및 치수로 형성되는 것이 가장 바람직하다.

상기와 같이 다수의 회전축(111~141)으로 이루어지는 회전장치를 풍력용으로 사용할 수 있음은 물론이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수력발전용 회전장치를 수중부양체(80)에 설치한 구성을 도시하고 있고, 도 9는 도 8의 C-C 선을 기준으로 한 단면구성도이다.

도 8 및 도 9를 참고하면, 수중부양체(80)에 함몰공간(84)이 형성되어 본 발명의 실시에에 따른 회전장치가 설치된다. 상기 함몰공간(84)은 날개가 서로 겹쳐지는 회전장치의 하부영역이 포위될 정도의 깊이로 형성되어 조류가 직접적으로 날개에 작용하지 않도록 구성한다.

수중부양체(80)는 전체 무게중심에 결합축(93)이 설치되고, 그 결합축(93)에 고정케이블(91)이 설치되며, 고정케이블(91)은 해저에 투하된 중량체(90)에 연결되어 수중부양체(80)가 조류에 의해 표류하는 것이 방지된다. 수중부양체(80)의 후측에는 꼬리날개(83)가 십자형상으로 형성되어 있다.

따라서, 무게중심에 설치된 결합축(93)이 지지케이블(91)에 지지되는 경우, 조류에 의해 힘을 받는 꼬리날개(83)에 의해 수중부양체(80)는 조류를 향하게 되고, 전방을 향하도록 설치된 본 발명의 실시예에 따른 회전장치가 조류에 의해 회전할 수 있다.

이때, 상기 회전장치에서 날개들(41,42)이 서로 겹쳐지는 하측부분은 부양체(80)에 의해 커버되어 조류력을 직접 받지 않는다. 따라서, 회전장치의 회전에 저항하는 항력이 작아 회전효율을 높일 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

11; 제1회전축 111,121,131,141; 회전축
115; 제1허브 12; 제2회전축
121a,131a; 물림기어 125; 제2허브
15; 고정축 20; 축연결구
31; 제1날개지지대 32; 제2날개지지대
33,34; 날개지지대 41; 제1날개
42; 제2날개 50; 발전기
51; 증속기 52; 전동벨트
54; 베벨기어 61~65; 지지대
631,632; 베어링 66; 프레임
80; 수중부양체 83; 꼬리날개
84; 함몰공간 90; 중량체
91; 지지케이블 93; 결합축

Claims (7)

1. 둔각인 소정의 각도로 서로 교차하는 제1회전축(11) 및 제2회전축(12)과,
   상기 제1회전축(11)과 상기 제2회전축(12)의 회전이 서로 전달되도록 상기 제1회전축(11)과 상기 제2회전축(12)의 단부가 서로 만나는 지점에 설치되는 축연결구(20)와,
   상기 제1회전축(11)의 둘레에 동일 간격으로 고정설치되되 상기 제1회전축(11)을 중심으로 방사상 외측방향으로 연장된 다수의 제1날개지지대(31)와,
   상기 제2회전축(12)의 둘레에 동일 간격으로 고정설치되되 상기 제2회전축(12)을 중심으로 방사상 외측방향으로 연장되고 상기 다수의 제1날개지지대(31)와 동일한 갯수가 설치된 제2날개지지대(32)와,
   상기 제1날개지지대(31)와 상기 제2날개지지대(32)의 단부에 각각 하나씩 설치되어 풍력을 받는 다수의 제1날개(41) 및 제2날개(42)를 포함하여 구성되되,
   상기 제1회전축(11) 및 제2회전축(12)에 모두 수직인 방향에서 볼 때,
   상기 제1회전축(11) 및 제2회전축(12)의 주위를 상기 제1날개(41) 및 제2날개(42)가 회전함에 따라 상기 둔각이 형성되는 쪽에서는 상기 제1날개(41)와 상기 제2날개(42)가 겹쳐지고, 상기 둔각을 이루는 쪽의 반대쪽에서는 상기 제1날개(41)와 상기 제2날개(42)가 서로 이격되도록 구성된 것을 특징으로 하는 수력 또는 풍력발전용 회전장치
2. 제1항에 있어서,
   상기 둔각은 135°~ 175° 범위에서 선택된 각인 것을 특징으로 하는 수력 또는 풍력발전용 회전장치
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1날개(41)와 상기 제2날개(42)가 겹쳐지는 위치에서,
   상기 제1날개(41)와 상기 제2날개(42) 사이에 전후로 이격되는 간격은 1㎝ ~ (상기 제1날개 또는 상기 제2날개의 상하길이의 1/2)에서 선택된 값인 것을 특징으로 하는 수력 또는 풍력발전용 회전장치
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1날개(41) 및 제2날개(42)는 오목한 형상이고,
   상기 제1날개(41) 및 상기 제2날개(42)는 모두 상기 오목한 부분이 동일한 방향을 향하도록 설치된 것을 특징으로 하는 수력 또는 풍력발전용 회전장치
5. 하나의 평면 내에서 둔각인 소정의 각도를 형성하도록 서로 교차하면서 이웃하되 상기 둔각이 형성되는 방향이 동일한 다수의 회전축(111~141)과,
   상기 다수의 회전축의 각각의 사이에서 회전이 서로 전달되어 상기 다수의 회전축이 동시에 회전하도록 설치되는 다수의 축연결구(131a,121a)와,
   상기 다수의 회전축(111~141)의 각각의 둘레에서 그 둘레를 따라 동일 간격으로 방사상 외측방향으로 연장되되 상기 다수의 회전축에는 각각 동일한 수가 고정설치된 다수의 날개지지대(31~34)와,
   상기 다수의 날개지지대(31~34)의 모든 단부에 각각 설치된 다수의 날개(41~44)를 포함하여 구성되되,
   상기 다수의 회전축(111~141)에 모두 수직인 방향에서 볼 때,
   상기 다수의 회전축(111~141) 주위를 상기 다수의 날개(41~44)가 회전함에 따라 상기 둔각이 형성되는 쪽에서는 상기 다수의 날개(41~44)가 모두 겹쳐지고, 상기 둔각을 이루는 쪽의 반대쪽에서는 상기 다수의 날개(41~44) 사이에 모두 간격이 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 수력 또는 풍력발전용 회전장치
6. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 축연결구(20)는 유니버셜죠인트 또는 기어물림구조인 것을 특징으로 하는 수력 또는 풍력발전용 회전장치
7. 제5항에 있어서,
   상기 다수의 날개(41~44)가 모두 겹쳐지는 위치에서,
   상기 다수의 날개(41~44) 서로 간에는 각각 전후로 이격되는 간격이 1㎝ ~ (상기 다수의 날개 중 어느 하나의 상하길이의 1/2)의 범위에서 선택된 값인 것을 특징으로 하는 수력 또는 풍력발전용 회전장치

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