KR20120116694A - 조류 발전기 - Google Patents

조류 발전기 Download PDF

Info

Publication number
KR20120116694A
KR20120116694A KR1020110034296A KR20110034296A KR20120116694A KR 20120116694 A KR20120116694 A KR 20120116694A KR 1020110034296 A KR1020110034296 A KR 1020110034296A KR 20110034296 A KR20110034296 A KR 20110034296A KR 20120116694 A KR20120116694 A KR 20120116694A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rotating member
center
rotation
blade
gear
Prior art date
Application number
KR1020110034296A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101273648B1 (ko
Inventor
이동학
Original Assignee
이동학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이동학 filed Critical 이동학
Priority to KR1020110034296A priority Critical patent/KR101273648B1/ko
Priority to PCT/KR2012/002694 priority patent/WO2012141469A2/ko
Publication of KR20120116694A publication Critical patent/KR20120116694A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101273648B1 publication Critical patent/KR101273648B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F03B13/264—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/50—Kinematic linkage, i.e. transmission of position
    • F05B2260/503—Kinematic linkage, i.e. transmission of position using gears
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oceanography (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

조류 발전기는 발전부, 블레이드부 및 상기 발전부와 상기 블레이드부를 연결하는 동력 전달부를 포함한다. 상기 동력 전달부는 중심회전부재 및 회전 조절부를 포함한다. 상기 발전부는 회전에너지를 전기에너지로 변환하고, 상기 블레이드부는 조류의 흐름에 따라 외력을 받는다. 상기 중심회전부재는 중심축을 포함하며, 상기 블레이드부에 가해지는 외력에 의해 상기 중심축을 중심으로 회전하여 회전에너지를 발생시키고, 상기 발생된 회전에너지를 상기 발전부로 전달한다. 상기 회전 조절부는 감속기를 포함하여 상기 중심회전부재의 회전에 따라 상기 블레이드부를 자전시킨다. 이로써, 제한된 크기내에서 4개 이상의 다양한 개수의 블레이드들을 구비할 수 있다.

Description

조류 발전기{TIDAL POWER GENERATOR}
본 발명은 조류 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 블레이드들을 구비하는 조류 발전기에 관한 것이다.
최근 대체에너지 개발의 필요성이 대두됨에 따라, 풍력을 이용한 풍력발전이나 조류를 이용한 조류 발전이 크게 각광받고 있다. 이는 경제성과 효율이 뛰어나며, 친환경적으로 평가 받고 있다. 다만, 풍력에너지는 바람의 속도와 방향의 변동이 심하고 지속적이지 못하며, 풍력발전기의 생산가격이 상대적으로 높다는 단점이 있다. 이에 비해, 조류에너지는 조류의 예측이 용이하고, 발전기의 생산비용이 상대적으로 적다는 장점이 있다.
조류를 이용할 수 있는 발전기로는 터빈의 회전축이 조류의 방향과 평행한 수평축 터빈과 터빈의 회전축이 조류의 방향과 수직인 수직축 터빈이 있다. 특히, 상기 수직축 터빈의 경우에는 모든 발전 전기부를 수면 위에 배치할 수 있어 안정적이고, 구조가 단순하여 구현이 용이하다는 장점이 있다.
종래의 수직축 조류 발전기는 조류의 방향과 수직으로 배치되는 블레이드들을 포함한다. 상기 수직축 조류 발전기는 일반적으로 2개 내지 4개의 블레이드를 포함하고, 조류의 흐름에 따른 상기 블레이드들의 회전에 의해서 회전에너지를 얻는다. 하지만, 종래의 수직축 조류 발전기에서는 제한된 블레이드의 개수로 인해 조류의 에너지를 최대한으로 얻기 위해서는 상기 블레이드의 크기가 커질 수밖에 없다. 이는 오히려 회전축의 부하를 가중시키고, 구조적 안정성의 문제를 가져오게 된다. 또한, 맥놀이등의 문제가 발생하여 오히려 효율을 떨어뜨리는 문제점을 야기하게 된다. 또한, 종래의 수직축 조류 발전기의 구조에서는 4개를 초과하는 복수개의 블레이드들을 구비하기가 어렵다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로, 본 발명의 목적은 복수개의 블레이드를 구비할 수 있고 높은 발전 효율을 얻을 수 있는 조류 발전기를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 조류 발전기는 발전부, 블레이드부 및 상기 발전부와 상기 블레이드부를 연결하는 동력 전달부를 포함한다. 상기 동력 전달부는 중심회전부재 및 회전 조절부를 포함한다. 상기 발전부는 회전에너지를 전기에너지로 변환하고, 상기 블레이드부는 조류의 흐름에 따라 외력을 받는다. 상기 중심회전부재는 중심축을 포함하며, 상기 블레이드부에 가해지는 외력에 의해 상기 중심축을 중심으로 회전하여 회전에너지를 발생시키고, 상기 발생된 회전에너지를 상기 발전부로 전달한다. 상기 회전 조절부는 감속기를 포함하여 상기 중심회전부재의 회전에 따라 상기 블레이드부를 자전시킨다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전 조절부는 상기 발전부에 고정된 중심기어, 제1 회전부재 및 감속기를 포함할 수 있다. 상기 제1 회전부재는 상기 중심기어와 기어결합되고, 상기 중심회전부재에 연결되어 상기 중심축을 중심으로 공전하며, 제1 자전축을 중심으로 자전할 수 있다. 상기 감속기는 상기 제1 회전부재와 연결되고, 상기 제1 회전부재의 제1 자전속도를 상기 제1 자전속도보다 작은 제2 자전속도로 감속시킬 수 있다. 상기 블레이드부는 상기 감속기에 연결되어 상기 제1 자전축을 중심으로 상기 제2 자전속도로 자전할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블레이드부의 자전주기는 상기 중심회전부재의 자전주기의 1/2일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블레이드부는 타원의 형상의 단면을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블레이드부는 늘어진 S자 형상의 단면을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블레이드부는 각각 장축을 따라 절단된 반타원 형상의 단면을 가지며, 곡면이 서로 마주하도록 배치된 두 개의 블레이드들 및 상기 블레이드들을 고정하는 원형의 고정판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블레이드부는 각각 장축을 따라 절단된 반타원 형상의 단면을 가지며, 절단된 면이 서로 마주하도록 배치된 두 개의 블레이드들 및 상기 블레이드들을 고정하는 원형의 고정판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전 조절부는 상기 발전부에 고정된 중심기어, 상기 중심기어와 기어결합되어 회전축을 상기 중심축과 수직한 방향으로 변경하는 제1 베벨기어 및 상기 중심회전부재에 연결되고, 상기 제1 베벨기어와 상기 블레이드부를 연결하여 상기 제1 베벨기어의 제1 자전속도를 상기 제1 자전속도보다 작은 제2 자전속도로 감속시키는 감속기를 포함할 수 있다. 상기 블레이드부는 상기 제2 자전속도로 자전할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 감속기는 상기 제1 베벨기어 회전축을 상기 중심축과 평행한 방향으로 변경할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 회전 조절부는 상기 감속기에 연결되어 상기 제2 자전속도로 회전하는 제2 베벨기어 및 상기 중심회전부재 및 상기 블레이드부에 연결되고, 상기 제2 베벨기어와 기어 결합되어 동일한 회전속도로 상기 제2 베벨기어의 회전축을 상기 중심축과 평행한 방향으로 변경하는 제3 베벨기어를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블레이드부의 자전주기는 상기 중심 회전부재의 자전주기의 1/2일 수 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 따른 조류 발전기는 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 발전부, 조류의 흐름에 따라 외력을 받는 블레이드부 및 상기 발전부와 상기 블레이드부를 연결하는 동력 전달부를 포함한다. 상기 동력 전달부는 동일한 중심축을 가지고 각각 평행하게 형성되며, 상기 블레이드부에 가해지는 외력에 의해 상기 중심축을 중심으로 회전하여 회전에너지를 발생시키고, 상기 발생된 회전에너지를 상기 발전부로 전달하는 복수의 중심회전부재들 및 상기 중심회전부재들의 회전에 따라 상기 블레이드부를 자전시키는 회전 조절부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 중심회전부재들은 상기 발전부에 연결되는 제1 중심회전부재 및 상기 제1 중심회전부재와 평행하게 고정되어 연결되는 제2 중심회전부재를 포함하고, 상기 회전 조절부는 상기 제1 중심회전부재에 고정된 중심기어, 상기 제1 중심회전부재 상에서 상기 중심기어와 기어결합되는 제1 매개회전부재, 상기 제1 중심회전부재 상에서 상기 제1 매개회전부재와 기어결합되는 제1 회전부재, 상기 제2 중심회전부재 상에서 상기 제1 회전부재와 연결되어 상기 제1 회전부재와 함께 자전하는 제2 회전부재 및 상기 2 중심회전부재 상에서 상기 제2 회전부재와 연결되며, 상기 블레이드부와 연결되는 제3 회전부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 중심회전부재 상에서 상기 제2 회전부재와 기어결합되는 제2 매개회전부재를 더 포함하고, 상기 제3 회전부재는 상기 제2 매개회전부재와 기어결합될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 매개회전부재 및 제1 회전부재의 지름은 상기 중심기어의 지름에 두 배이고, 상기 제2 및 제3 회전부재의 지름은 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 중심회전부재들은 상기 발전부에 연결되는 제1 중심회전부재 및 상기 제1 중심회전부재와 평행하게 고정되어 연결되는 제2 중심회전부재를 포함하고, 상기 회전 조절부는 상기 제1 중심회전부재에 고정된 중심기어, 상기 제1 중심회전부재 상에서 상기 중심기어와 기어결합되는 제1 매개회전부재, 상기 제2 중심회전부재 상에서 상기 제1 매개회전부재와 연결되어 상기 제1 매개회전부재와 함께 자전하는 제1 베벨기어, 상기 제2 중심회전부재 상에서 상기 제1 베벨기어와 기어결합되어 상기 제1 베벨기어의 회전축을 상기 중심축과 수직한 방향으로 변경하는 매개베벨기어 및 상기 제2 중심회전부재 상에서 상기 매개베벨기어와 기어결합되어 상기 매개베벨기어의 회전축을 상기 중심축과 평행한 방향으로 변경하며, 상기 블레이드부와 연결되는 제2 베벨기어를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 매개회전부재의 지름은 상기 중심기어의 지름에 두 배이고, 상기 제1 및 제2 베벨기어의 지름은 서로 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 블레이드부의 자전주기는 상기 중심 회전부재들의 자전주기의 1/2일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 감속기를 이용하여 블레이드들의 자전속도를 조절함으로써, 제한된 크기내에서 4개 이상의 다양한 개수의 블레이드들을 구비할 수 있다. 또한, 중심회전부재를 다층 구조로 구성함으로써, 4개 이상의 다양한 개수의 블레이드들을 구비할 수 있다. 이로써 조류발전기의 발전 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전기를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 조류발전기의 기어구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 X-X' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 1의 조류발전기의 블레이드의 회전 궤적을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 조류 발전기의 블레이드의 형상을 나타낸 개략적인 평면도들이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조류 발전기의 구조를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조류 발전기의 구조를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조류 발전기의 기어구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 9는 도 8의 X-X' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조류 발전기의 기어구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 11은 도 10의 X-X' 선을 따라 절단한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 조류 발전기에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전기를 나타낸 개략적인 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류 발전기(100)는 발전부(110), 동력 전달부(140) 및 블레이드부(150)를 포함한다.
상기 발전부(110)는 회전에너지를 전기에너지로 변환한다. 구체적으로, 조류에 의해 상기 블레이드부(150)들이 상기 조류 발전기의 중심축을 기준으로 회전하면, 상기 블레이드부의 회전 에너지를 전기에너지로 변환하게 된다.
상기 동력 전달부(140)는 상기 블레이드부의 회전을 조절하며, 동시에 상기 블레이드부의 회전 에너지를 상기 발전부(110)로 전달하는 구조를 가진다. 상기 동력 전달부에 대한 구체적인 구조에 대해서는 이하 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
상기 블레이드부(150)들은 조류로부터 항력을 받아 상기 조류 발전기(100)의 중심축을 기준으로 회전한다. 상기 블레이드부의 블레이드는 조류 에너지를 효율적으로 전달받기 위해 타원 기둥의 형상을 가진다. 구체적으로, 상기 블레이드는 해수면과 평행한 방향으로 절단한 단면상에서 장축에 비해 단축의 길이가 상대적으로 매우 작은 타원의 형상을 가진다. 따라서, 조류의 방향이 상기 장축과 수직인 경우에는 상기 조류의 항력을 최대로 받을 수 있으며, 조류의 방향이 상기 장축과 평행인 경우에는 상기 조류의 항력을 최소로 할 수 있다. 상기 블레이드부의 블레이드 형상은 이에 한정되는 것은 아니며 다양하게 변형될 수 있다. 상기 블레이드의 다양한 형상에 대해서는 이하 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 상세하게 설명한다. 본 실시예에 따른 조류 발전기(100)는 예를 들어, 12개의 상기 블레이드부들을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 상기 조류 발전기(100)가 12개의 블레이드부들을 포함하는 경우, 종래의 수직축조류 발전기보다 상기 블레이드의 크기를 줄일 수 있다. 또한, 상기 블레이드의 크기를 줄이면서도 복수개의 블레이드들에 의해서 넓은 범위에서 효율적으로 조류의 에너지를 얻을 수 있는바, 보다 높은 발전 효율을 얻을 수 있다.
상기 블레이드부(150)는 상기 조류 발전기(100)의 중심축을 기준으로 공전함과 동시에 상기 블레이드부의 중심축을 기준으로 자전한다. 상기 블레이드부의 자전주기는 상기 블레이드부의 공전주기의 1/2에 해당된다. 상기 블레이드부의 회전 궤적에 대해서는 이하 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1의 조류발전기의 기어구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 3은 도 2의 X-X' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 조류 발전기(100)의 동력 전달부(140)는 중심회전부재(123) 및 회전 조절부를 포함한다. 상기 회전 조절부는 상기 중심회전부재(123)의 회전에 따라 상기 블레이드부를 자전시키는 구조를 가지며, 본 실시예에서는 중심기어(124), 제1 회전부재(126) 및 감속기(130)를 포함한다.
상기 중심회전부재(123)는 전체적으로 원형의 플레이트 형상으로 이루어진 플레이트부(122) 및 상기 플레이트부의 중심부로부터 수직으로 돌출되어 상기 발전부(110)에 연결되는 연결축부(121)를 포함한다. 상기 연결축부(121)는 상기 조류 발전기(100)의 중심축을 따라 형성되며, 상기 조류 발전기의 중심축을 이하 제1 공전축이라 정의한다. 상기 중심회전부재는 상기 블레이드부에 가해지는 외력에 의해 상기 제1 공전축을 중심으로 회전하면서 상기 발전부에 회전에너지를 전달한다.
상기 중심기어(124)는 상기 제1 공전축을 중심으로 원형으로 형성되며, 상기 발전부(110) 또는 상기 동력 전달부의 프레임(142) 상판에 고정된다.
상기 제1 회전부재(126)는 상기 중심기어(124)와 기어결합한다. 구체적으로, 상기 제1 회전부재는 외주면에 상기 중심기어(124)에 대응하는 복수의 치가 형성되어 있어, 상기 중심기어에 맞물려 회전한다. 상기 제1 회전부재는 상기 중심회전부재(123)상에서 매개축부(128)를 통해 상기 중심회전부재(123)와 연결되어, 상기 중심회전부재가 회전함에 따라 상기 제1 공전축을 중심으로 공전하게 된다. 동시에 상기 제1 회전부재는 상기 중심기어(124)와 맞물려 상기 매개축부(128)를 중심으로 자전하게 된다. 상기 매개축부(128)의 중심축을 이하 제1 자전축이라 한다.
상기 감속기(130)는 상기 중심회전부재의 하단에 배치되며, 상기 매개축부(128)를 통해 상기 제1 회전부재와 연결된다. 상기 감속기는 상기 제1 회전부재의 상기 제1 자전축을 중심으로 하는 제1 자전속도를 상기 제1 자전속도보다 작은 제2 자전속도로 감속시킨다.
상기 블레이드부(150)는 조류의 저항력을 직접 받는 블레이드(152)와 상기 블레이드를 고정하는 원형의 고정판(154)을 포함한다. 상기 블레이드부(150)는 상기 감속기(130)에 연결되고, 조류의 저항력을 받아 상기 중심회전부재(123)를 회전시킨다. 이와 동시에 상기 블레이드부는 상기 감속기(130)에서 감속된 상기 제2 자전속도로 자전하게 된다.
상기 조류 발전기(100)에서 상기 블레이드부(150)의 상기 제1 자전축을 중심으로 한 자전주기는 상기 블레이드부의 상기 제1 공전축을 중심으로 한 공전주기의1/2에 해당되어야 하므로, 상기 감속기의 감속비율은 상기의 조건을 만족하는 범위에서 선택해야 한다. 즉, 상기 중심기어(124)와 상기 제1 회전부재(126)간의 지름의 차이를 고려하여, 상기 블레이드부(150)가 상기 제1 공전축을 중심으로 1회전 하는 동안, 상기 제1 자전축을 중심으로 1/2회전하도록 상기 감속비율을 정할 수 있다.
결과적으로, 상기 조류 발전기(100)는 4개를 초과하는 복수개의 블레이드부를 포함하면서도, 상기 블레이드부의 자전주기를 상기 블레이드부의 공전주기의 1/2이 되도록 구현할 수 있다. 즉, 복수개의 블레이드부를 설치하기 위해 상기 중심기어(124)의 지름이 커지는 경우에도, 적절한 감속비를 가지는 감속기(130)를 구비함으로써, 제한된 크기내에서 다수개의 블레이드를 구성할 수 있다. 본 실시예에서 상기 조류 발전기는 12개의 블레이드부들을 포함하고 있지만, 이에 한정되는 것이 아니다. 상기에서 설명한 구조내에서 상기 블레이드부의 개수를 다양하게 늘리거나 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 제한된 상기 조류 발전기의 크기내에서 4개 이상의 복수개의 블레이드부들을 포함할 수 있는바, 조류의 에너지를 보다 효율적으로 이용할 수 있다. 또한, 상기 조류 발전기가 배치되는 환경에 따라 상기 블레이드부의 개수를 적절히 조절 가능하므로, 다양한 환경에서 최대의 효율을 얻을 수 있다.
도 4는 도 1의 조류발전기의 블레이드의 회전 궤적을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 조류 발전기(100)의 블레이드(152)들은 조류의 방향에 따라 일정한 방향으로 회전력을 얻기 위해 유기적인 구성으로 배치된다. 구체적으로, 조류의 방향에 대해서 수직한 중심선(m)상의 일측(A)에는 상기 조류의 방향과 90도의 각도를 이루도록 블레이드가 배치된다. 상기 중심선(m)상의 타측(C)에는 상기 조류의 방향과 0도의 각도를 이루도록 블레이드가 배치된다. 상기 조류의 방향과 평행한 중심선(n)상의 일측(D)에는 상기 조류의 방향과 45도의 각도를 이루도록 블레이드가 배치되며, 상기 중심선(n)상의 타측(B)에는 상기 조류의 방향과 135도를 이루도록 블레이드가 배치된다. 즉, 상기 블레이드들은 각 지점(A, B, C, D)마다 45도만큼 반시계방향으로 자전하는 형태로 순차적으로 배치되고, 이러한 배치구조에 의해서 상기 조류 발전기(100)도 전체적으로 반시계방향으로 회전에너지를 얻을 수 있게 된다.
상기 조류에 의해 상기 블레이드들은 중심축(E)을 중심으로 공전하게 된다. 이와 동시에 상기 블레이드들은 상기 블레이드의 자전축을 중심으로 자전하게 되고, 상기 자전주기는 상기 공전주기의 1/2에 해당된다. 즉, 상기 각각의 블레이드가 상기 중심축(E)을 기준으로 한바퀴 공전하면, 상기 블레이드는 180도 자전하게 된다. 구체적으로, D 지점의 블레이드가 반시계방향으로 Θ1 의 각도만큼 이동한 경우, 15도의 각도만큼 반시계방향으로 자전하게 된다. 마찬가지로 Θ2 의 각도만큼 더 이동하면 또한 15도의 각도만큼 반시계방향으로 자전하게 된다. 따라서 D 지점의 블레이드가 A 지점까지 이동한 경우에는 전체적으로 45도의 각도만큼 자전하게 된다. 결국 상기 블레이드들이 공전하는 과정에서 상기 블레이드들은 모든 위치에서 도 4를 참조하여 설명한 블레이드의 배치구조와 동일한 각도를 이루게 되며, 따라서 상기 조류 발전기는 동일한 회전방향으로 균일한 회전에너지를 얻을 수 있다.
본 실시예에서는 12개의 블레이드부를 구성하였으나, 이에 한정되는 것이 아니다. 조류의 흐름등의 작동 환경에 따라 상기 조류 발전기의 효율적인 이용을 위해, 상기 블레이드부의 개수는 다양하게 변경할 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 조류 발전기의 블레이드부의 형상을 나타낸 개략적인 평면도들이다.
도 5a를 참조하면, 본 실시예에 따른 조류 발전기의 블레이드부의 형상은 원형의 고정판(154a)상에 해수면과 평행하게 절단한 단면상에서 S자 형상을 가지는 블레이드(152a)를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 블레이드(152a)는 회전축을 기준으로 다소 길게 늘여진 S자 형상을 가지며, 상기 회전축을 중심으로 대칭되는 형상을 가진다. 즉, 조류에 대해서 상기 블레이드의 회전에 따라 상기 블레이드의 오목한 면 및 볼록한 면 모두에 저항력을 효과적으로 받을 수 있어, 보다 효과적이고 융통성 있게 회전에너지를 얻을 수 있다.
도 5b를 참조하면, 본 실시예에 따른 조류 발전기의 블레이드부의 형상은 원형의 고정판(154b)상에 고정되는 두 개의 블레이드(152b)들을 포함할 수 있다. 상기 블레이드들(152b)은 도 1을 참조하여 설명한 타원 기둥 형상의 블레이드(152)를 장축을 따라 절단한 형태를 가진다. 상기 블레이드(152b)들은 고정판(154b)상에 각각의 볼록한 면이 서로 마주보도록 이격되어 배치되며, 상기 고정판의 회전축을 기준으로 서로 대칭되도록 배치된다. 상기와 같이 두 개의 블레이드들을 배치함으로써, 조류의 저항력을 보다 효과적으로 받을 수 있고, 조류의 변화에 대해 유연하게 대처할 수 있다.
도 5c를 참조하면, 본 실시예에 따른 조류 발전기의 블레이드부의 형상은 원형의 고정판(154c)에 고정되는 두 개의 블레이드(152c)들을 포함할 수 있다. 상기 블레이드들은 도 5b를 참조하여 설명한 블레이드(152b)와 동일하다. 다만, 상기 블레이드(152c)들은 상기 고정판(154c)상에 각각의 평탄한 면이 서로 마주보도록 이격되어 배치되고, 상기 고정판의 회전축을 기준으로 서로 대칭되도록 배치된다. 마찬가지로, 조류의 저항력을 보다 효과적으로 받을 수 있고, 조류의 변화에 대해 유연하게 대처할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조류 발전기의 구조를 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 조류 발전기(200)는 발전부(110), 동력 전달부(240) 및 블레이드부(150)를 포함한다. 본 실시예에서의 발전부(110) 및 블레이드부(150)는 도 1을 참조하여 설명한 실시예의 발전부 및 블레이드부와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
상기 동력 전달부(240)는 중심회전부재(223) 및 회전 조절부를 가진다. 본 실시예에서, 상기 회전 조절부는 중심기어(224), 제1 베벨기어(226), 감속기(230), 제2 베벨기어(228) 및 제3 베벨기어(232)를 포함한다.
상기 중심회전부재(123)는 전체적으로 원형의 플레이트 형상으로 이루어진 플레이트부(222) 및 상기 플레이트부의 중심부로부터 수직으로 돌출되어 상기 발전부(110)에 연결되는 연결축부(221)를 포함한다. 상기 연결축부(221)는 상기 조류 발전기(100)의 중심축을 따라 형성되며, 상기 조류 발전기의 중심축을 이하 제1 공전축이라 정의한다. 상기 중심회전부재는 상기 블레이드부에 가해지는 외력에 의해 상기 제1 공전축을 중심으로 회전하면서 상기 발전부에 회전에너지를 전달한다.
상기 중심기어(224)는 상기 제1 공전축을 중심으로 원형으로 형성되며, 상기 발전부(110) 또는 상기 동력 전달부의 프레임(242) 상판에 고정된다. 상기 중심기어(224)는 상기 제1 베벨기어(226)와 기어결합하기 위해 상기 제1 공전축을 중심으로 하는 베벨기어의 형상으로 형성된다.
상기 제1 베벨기어(226)는 상기 중심기어(224)와 기어결합한다. 구체적으로, 상기 제1 베벨기어(226)는 회전축이 상기 제1 공전축과 수직을 이루도록 상기 중심기어와 기어결합한다. 즉 상기 중심기어의 회전축을 상기 제1 공전축과 수직한 방향으로 변경한다. 상기 제1 베벨기어는 상기 감속기(230)에 연결된다.
상기 감속기(230)는 상기 중심회전부재(223)에 고정되고 일측이 상기 제1 베벨기어와 연결된다. 상기 감속기는 상기 제1 베벨기어의 자전속도인 제1 자전속도를 상기 제1 자전속도보다 작은 제2 자전속도로 감속시킨다. 상기 감속기의 일측과 반대하는 타측은 상기 제2 베벨기어(228)에 연결된다.
상기 제2 베벨기어(228)는 상기 감속기에 연결되어 상기 감속된 제2 자전속도로 자전한다.
상기 제3 베벨기어(232)는 상기 중심회전부재(223)상에서 매개축부(234)를 통해 상기 중심회전부재와 연결되어, 상기 중심회전부재가 회전함에 따라 상기 제1 공전축을 중심으로 공전한다. 동시에 상기 제3 베벨기어는 상기 제2 베벨기어와 기어결합하여 상기 매개축부(234)를 중심으로 자전하게 된다. 상기 매개축부(234)의 중심축을 이하 제1 자전축이라 한다. 상기 제3 베벨기어는 상기 제2 베벨기어와 기어결합하여 회전축을 상기 제1 공전축과 평행한 방향으로 변경한다.
상기 블레이드부(150)는 상기 매개축부(234)를 통해 상기 제3 베벨기어와 연결되고, 조류의 저항력을 받아 상기 중심회전부재(223)를 회전시킨다. 이와 동시에 상기 블레이드부는 상기 제3 베벨기어와 함께 자전하게 된다. 즉, 상기 감속기(230)에서 감속된 상기 제2 자전속도로 자전하게 된다.
상기 조류 발전기(200)에서 상기 블레이드부(150)의 상기 제1 자전축을 중심으로 한 자전주기는 상기 블레이드부의 상기 제1 공전축을 중심으로 한 공전주기의 1/2에 해당되어야 하므로, 상기 감속기의 감속비율은 상기의 조건을 만족하는 범위에서 선택해야 한다. 즉, 상기 중심기어(224)와 상기 제1 내지 제3 베벨기어간의 지름의 차이를 고려하여, 상기 블레이드부(150)가 상기 제1 공전축을 중심으로 1회전 하는 동안, 상기 제1 자전축을 중심으로 1/2회전하도록 상기 감속비율을 정한다.
결과적으로, 상기 조류 발전기(200)는 4개를 초과하는 복수개의 블레이드부를 포함하면서도, 상기 블레이드부의 자전주기를 상기 블레이드부의 공전주기의 1/2이 되도록 구현할 수 있다. 즉, 복수개의 블레이드부를 설치하기 위해 적절한 감속비를 가지는 감속기(230)를 구비함으로써, 제한된 크기내에서 다수개의 블레이드를 구성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조류 발전기의 구조를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다. 본 실시예에서의 조류 발전기(300)는 동력 전달부(340)에서 제2 및 제3 베벨기어들이 생략되고, 감속기가 회전축을 수직한 방향으로 변경시킨다는 것을 제외하고는, 도 6을 참조하여 설명한 조류 발전기와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 7을 참조하면, 상기 동력 전달부(340)는 중심회전부재(223), 중심기어(224), 제1 베벨기어(226) 및 감속기(230)를 포함한다.
상기 감속기(230)는 상기 중심회전부재(223)에 고정되고, 일측이 상기 제1 베벨기어(226)와 연결된다. 상기 감속기는 상기 제1 베벨기어의 자전속도인 제1 자전속도를 상기 제1 자전속도보다 작은 제2 자전속도로 감속시킨다. 상기 감속기(230)는 상기 제1 베벨기어의 회전축을 상기 제1 공전축과 평행한 방향으로 변경시킨다. 즉, 상기 감속기의 측면으로 연결된 회전축을 상기 회전축과 수직한 방향으로 변경시켜 상기 감속기의 하면으로 연결시킨다. 상기와 같이 회전속도를 감속함과 동시에 회전축의 방향까지 바꿀 수 있는 감속기(230)를 사용함으로써, 동력 전달부(240)의 구조를 보다 단순화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조류 발전기의 기어구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 9는 도 8의 X-X' 선을 따라 절단한 단면도이다. 본 실시예에서의 조류 발전기(400)는 동력 전달부(440)의 구성을 제외하고는 도 1을 참조하여 설명한 조류 발전기와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 동력 전달부(440)는 중심회전부재들 및 회전 조절부를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 중심회전부재들은 제1 중심회전부재(423), 제2 중심회전부재(426)를 포함한다. 상기 회전 조절부는 상기 중심회전부재들의 회전에 따라 상기 블레이드부를 자전시키는 구조를 가지며, 본 실시예에서는 중심기어(428), 제1 매개회전부재(430), 제1 회전부재(432), 제2 회전부재(434), 제2 매개회전부재(436) 및 제3 회전부재(438)를 포함한다.
상기 제1 중심회전부재(423)는 전체적으로 원형의 플레이트 형상으로 이루어진 플레이트부(422) 및 상기 플레이트부의 중심부로부터 수직으로 돌출되어 상기 발전부(110)에 연결되는 연결축부(421)를 포함한다. 상기 연결축부(121)는 상기 조류 발전기(100)의 중심축을 따라 형성되며, 상기 조류 발전기의 중심축을 이하 제1 공전축이라 정의한다. 상기 제1 중심회전부재는 상기 제1 공전축을 중심으로 회전하면서 상기 발전부에 회전에너지를 전달한다.
상기 제2 중심회전부재(426)는 전체적으로 원형의 플레이트 형상으로 이루어진 플레이트부(425) 및 상기 플레이트부의 중심부로부터 수직으로 돌출되어 상기 발전부(110)에 연결되는 연결축부(424)를 포함한다. 상기 연결축부(424)는 상기 제1 공전축을 따라 상기 제 중심회전부재에 연결되어 고정된다. 상기 제2 중심회전부재는 상기 제1 공전축을 중심으로 회전하면서 상기 발전부에 회전에너지를 전달한다.
상기 중심기어(428)는 상기 제1 공전축을 중심으로 원형으로 형성되며, 상기 제1 중심회전부재(423)의 연결축부(421)에 고정된다.
상기 제1 매개회전부재(430)는 상기 제1 중심회전부재(423)상에서 상기 중심기어(428)와 기어결합한다. 구체적으로, 상기 제1 매개회전부재는 외주면에 상기 중심기어(428)에 대응하는 복수의 치가 형성되어 있어, 상기 중심기어에 맞물려 회전한다.
상기 제1 회전부재(432)는 상기 제1 매개회전부재(430)와 기어결합한다. 구체적으로, 상기 제1 회전부재(432)는 외주면에 상기 제1 매개회전부재(430)에 대응하는 복수의 치가 형성되어 있어, 상기 제1 매개회전부재에 맞물려 회전한다. 상기 제1 회전부재는 상기 제1 중심회전부재(423)상에서 제1 매개축부(433)를 통해 상기 제1 중심회전부재(423)와 연결되어, 상기 제1 중심회전부재가 회전함에 따라 상기 제1 공전축을 중심으로 공전하게 된다. 이와 동시에 상기 제1 회전부재는 상기 제1 매개회전부재(430)와 맞물려 상기 제1 매개축부(433)를 중심으로 자전하게 된다. 상기 제1 매개축부(433)의 중심축을 이하 제1 자전축이라 한다.
상기 제2 회전부재(434)는 상기 제2 중심회전부재(426)상에 배치되고, 상기 제1 회전부재와 상기 제1 매개축부(433)를 통해 연결된다. 따라서 상기 제2 회전부재(434)는 상기 제1 회전부재(432)와 함께 상기 제1 공전축을 중심으로 공전하고, 상기 제1 자전축을 중심으로 자전하게 된다.
상기 제2 매개회전부재(436)는 상기 제2 중심회전부재(426)상에 배치되고, 상기 제2 회전부재(434)와 기어결합한다.
상기 제3 회전부재(438)는 상기 제2 매개회전부재와 기어결합한다. 상기 제3 회전부재는 상기 제2 중심회전부재(426)상에서 제2 매개축부(439)를 통해 상기 제2 중심회전부재(426)와 연결되어, 상기 제2 중심회전부재가 회전함에 따라 상기 제1 공전축을 중심으로 공전하게 된다. 이와 동시에 상기 제3 회전부재는 상기 제2 매개회전부재와 맞물려 상기 제2 매개축부을 중심으로 자전하게 된다. 상기 제2 매개축부(439)의 중심을 이하 제2 자전축이라 한다.
상기 블레이드부(150)는 상기 제2 매개축부(439)를 통해 상기 제3 회전부재와 연결되고, 조류의 저항력을 받아 상기 제2 중심회전부재(426)를 회전시킨다. 이와 동시에 상기 블레이드부는 상기 제3 회전부재와 함께 자전하게 된다. 또한, 또 다른 블레이드부는 상기 제1 매개축부(433)를 통해 상기 제2 회전부재와 연결되고, 마찬가지로 상기 제1 중심회전부재(423)를 회전시킴과 동시에 상기 제1 자전축을 중심으로 자전하게 된다.
상기 조류 발전기(200)에서 상기 블레이드부(150)의 상기 제1 자전축 또는 상기 제2 자전축을 중심으로 한 자전주기는 상기 블레이드부의 상기 제1 공전축을 중심으로 한 공전주기의 1/2에 해당되어야 하므로, 상기 회전부재들의 지름은 상기의 조건을 만족하는 범위에서 선택해야 한다. 즉, 상기 제1 매개회전부재 및 제1 회전부재의 지름은 상기 중심기어의 지름에 두 배이어야 하고, 상기 제2 및 제3 회전부재의 지름은 서로 동일하여야 한다. 이렇게 구성되는 경우, 상기 제1 공전축을 중심으로 1회전 하는 경우, 상기 제1 및 제2 자전축 중심으로 1/2회전의 조건을 만족할 수 있다.
또한, 상기와 같이 구성하는 경우, 하나의 상기 제1 회전부재(432)로 상기 제2 중심회전부재 상에서 다수개의 회전부재들을 구동시킬 수 있고, 따라서 다수개의 블레이드를 구동시킬 수 있는바, 전체적으로 상기 조류 발전기(400)는 12개 이하의 다양한 블레이드의 구성을 가질 수 있다.
결과적으로, 상기 조류 발전기(400)는 4개를 초과하는 복수개의 블레이드부를 포함하면서도, 상기 블레이드부의 자전주기를 상기 블레이드부의 공전주기의 1/2이 되도록 구현할 수 있다. 즉, 제한된 크기내에서 다수개의 블레이드를 구성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조류 발전기의 기어구조를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 11은 도 10의 X-X' 선을 따라 절단한 단면도이다. 본 실시예에서의 조류 발전기(500)는 동력 전달부(560)의 구성을 제외하고는 도 1을 참조하여 설명한 조류 발전기와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호를 사용하고 중복되는 설명은 이를 생략한다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 동력 전달부(560)은 중심회전부재들 및 회전 조절부를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 중심회전부재들은 제1 중심회전부재(523), 제2 중심회전부재(526), 제3 중심회전부재(529), 제4 중심회전부재(533)를 포함한다. 상기 회전 조절부는 중심기어(534), 제1 매개회전부재(536), 제1 베벨기어(538), 제2 베벨기어(540), 제3 베벨기어(542), 매개베벨기어(545) 및 제4 베벨기어(546)를 포함한다.
상기 제1 중심회전부재(523)는 전체적으로 원형의 플레이트 형상으로 이루어진 플레이트부(522) 및 상기 플레이트부의 중심부로부터 수직으로 돌출되어 상기 발전부(110)에 연결되는 연결축부(521)를 포함한다. 상기 연결축부(521)는 상기 조류 발전기(100)의 중심축을 따라 형성되며, 상기 조류 발전기의 중심축을 이하 제1 공전축이라 정의한다. 상기 제1 중심회전부재는 상기 제1 공전축을 중심으로 회전하면서 상기 발전부에 회전에너지를 전달한다.
상기 제2 중심회전부재(526)는 전체적으로 원형의 플레이트 형상으로 이루어진 플레이트부(525) 및 상기 플레이트부의 중심부로부터 수직으로 돌출되어 상기 제1 중심회전부재(523)에 연결되는 연결축부(524)를 포함한다. 상기 연결축부(524)는 상기 제1 공전축을 따라 상기 제1 중심회전부재에 연결되어 고정된다.
상기 제3 중심회전부재(529)는 전체적으로 원형의 플레이트 형상으로 이루어진 플레이트부(528) 및 상기 플레이트부의 중심부로부터 수직으로 돌출되어 상기 제2 중심회전부재(526)에 연결되는 연결축부(527)를 포함한다. 상기 연결축부(527)는 상기 제1 공전축을 따라 상기 제2 중심회전부재에 연결되어 고정된다.
상기 제4 중심회전부재(533)는 전체적으로 원형의 플레이트 형상으로 이루어진 플레이트부(532) 및 상기 플레이트부의 중심부로부터 수직으로 돌출되어 상기 제3 중심회전부재(529)에 연결되는 연결축부(531)를 포함한다. 상기 연결축부(531)는 상기 제1 공전축을 따라 상기 제3 중심회전부재에 연결되어 고정된다. 따라서, 전체적으로는 상기 제1 내지 제4 중심회전부재들은 순차적으로 상기 발전부의 하부방향으로 평행하게 연결되는 구조를 가지게 된다.
상기 중심기어(534)는 상기 제1 중심회전부재(523)상에 상기 제1 공전축을 중심으로 원형으로 형성되며, 상기 제1 중심회전부재(523)의 연결축부(521)에 고정된다.
상기 제1 매개회전부재(536)는 상기 제1 중심회전부재(523)상에서 상기 중심기어(534)와 기어결합한다. 구체적으로, 상기 제1 매개회전부재(536)는 외주면에 상기 중심기어(534)에 대응하는 복수의 치가 형성되어 있어, 상기 중심기어에 맞물려 회전한다. 상기 제1 매개회전부재(536)는 상기 제1 중심회전부재(523)상에서 제1 매개축부(537)를 통해 상기 제1 중심회전부재(523)와 연결되어, 상기 제1 중심회전부재가 회전함에 따라 상기 제1 공전축을 중심으로 공전하게 된다. 이와 동시에 상기 제1 매개회전부재(536)는 상기 중심기어(534)와 맞물려 상기 제1 매개축부(537)를 중심으로 자전하게 된다. 상기 제1 매개축부(537)의 중심축을 이하 제1 자전축이라 한다.
상기 제1 베벨기어(538)는 상기 제2 중심회전부재(526)상에 배치되고, 상기 제1 매개회전부재(536)와 상기 제1 매개축부(537)를 통해 연결된다. 따라서 상기 제1 베벨기어(538)는 상기 제1 매개회전부재(536)와 함께 상기 제1 공전축을 중심으로 공전하고, 상기 제1 자전축을 중심으로 자전하게 된다.
상기 제2 베벨기어(540)는 상기 제3 중심회전부재(529)상에 배치되고, 상기 제1 베벨기어(538)와 상기 제1 매개축부(537)를 통해 연결된다. 따라서 상기 제2 베벨기어(540)는 상기 제1 매개회전부재(536) 및 제1 베벨기어(538)와 함께 상기 제1 공전축을 중심으로 공전하고, 상기 제1 자전축을 중심으로 자전하게 된다.
상기 제3 베벨기어(542)는 상기 제3 중심회전부재(533)상에 배치되고, 상기 제2 베벨기어(540)와 상기 제1 매개축부(537)를 통해 연결된다. 따라서 상기 제3 베벨기어(542)는 상기 제1 매개회전부재(536), 제1 및 제2 베벨기어(538, 540)와 함께 상기 제1 공전축을 중심으로 공전하고, 상기 제1 자전축을 중심으로 자전하게 된다.
상기 매개베벨기어(545)는 동일한 축으로 연결된 양측단에 각각 제1 기어부(543) 및 제2 기어부(544)를 포함한다. 상기 매개베벨기어(545)는 상기 제3 중심회전부재(533)상에 배치되고, 상기 제1 기어부(543)는 상기 제3 베벨기어(542)와 기어결합한다. 구체적으로, 상기 매개베벨기어(545)는 회전축이 상기 제1 공전축과 수직을 이루도록 상기 제3 베벨기어(542)와 기어결합한다. 즉, 상기 제3 베벨기어(542)의 회전축을 상기 제1 공전축과 수직한 방향으로 변경한다. 상기 제2 기어부(544)는 상기 제1 기어부(543)와 동일한 축으로 연결되어 동력을 전달한다.
상기 제4 베벨기어(546)는 상기 제3 중심회전부재(533)상에서 제2 매개축부(547)를 통해 상기 제3 중심회전부재(533)와 연결되어, 상기 제3 중심회전부재가 회전함에 따라 상기 제1 공전축을 중심으로 공전한다. 동시에 상기 제4 베벨기어는 상기 매개베벨기어(545)의 제2 기어부(544)와 기어결합하여 상기 제2 매개축부(547)를 중심으로 자전하게 된다. 상기 제2 매개축부(547)의 중심축을 이하 제2 자전축이라 한다. 상기 제4 베벨기어는 상기 매개베벨기어(545)의 제2 기어부(544)와 기어결합하여 회전축을 상기 제1 공전축과 평행한 방향으로 변경한다.
상기 블레이드부(150)는 상기 제2 매개축부(547)를 통해 상기 제4 베벨기어와 연결되고, 조류의 저항력을 받아 상기 제3 중심회전부재(533)를 회전시킨다. 이와 동시에 상기 블레이드부는 상기 제4 베벨기어와 함께 상기 제2 자전축을 중심으로 자전하게 된다.
본 실시예에서는 상기 제4 중심회전부재(533)와 연결되는 하나의 블레이드부에 대한 상기 동력 전달부(560)의 구조를 설명하였지만, 다른 블레이드부에 대해서도 동일한 구조를 적용할 수 있다. 즉, 상기 제4 중심회전부재(533)상에 연결되는 상기 매개베벨기어(545) 및 제4 베벨기어(546)의 구조를 상기 제2 및 제3 중심회전부재(526, 529)상에도 동일하게 적용함으로써, 또 다른 두 개의 블레이드부 연결구조를 구현할 수 있는 것이다. 결과적으로, 하나의 제1 매개회전부재(536)로부터 3개의 블레이드부를 연결하는 구조를 구현할 수 있는바, 전체적으로12개의 블레이드부를 연결하는 구조를 구현할 수 있다.
상기 조류 발전기(500)에서 상기 블레이드부(150)의 상기 제2 자전축을 중심으로 한 자전주기는 상기 블레이드부의 상기 제1 공전축을 중심으로 한 공전주기의1/2에 해당되어야 하므로, 상기 회전부재들의 지름은 상기의 조건을 만족하는 범위에서 선택해야 한다. 즉, 상기 제1 매개회전부재(536)의 지름은 상기 중심기어(534)의 지름에 두 배이어야 하고, 상기 제1 내지 제4 베벨기어의 지름은 서로 동일하여야 한다. 이렇게 구성되는 경우, 상기 제1 공전축을 중심으로 1회전 하는 경우, 상기 제1 및 제2 자전축 중심으로 1/2회전의 조건을 만족할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 조류 발전기(500)는 4개를 초과하는 복수개의 블레이드부를 포함하면서도, 상기 블레이드부의 자전주기를 상기 블레이드부의 공전주기의 1/2이 되도록 구현할 수 있다. 즉, 제한된 크기내에서 다수개의 블레이드를 구성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 감속기를 이용하여 블레이드들의 자전속도를 조절함으로써, 제한된 크기내에서 4개 이상의 다양한 개수의 블레이드들을 구비할 수 있다. 또한, 중심회전부재를 다층 구조로 구성함으로써, 4개 이상의 다양한 개수의 블레이드들을 구비할 수 있다. 이로써 조류발전기의 발전 효율을 높일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 발전부
140, 240, 340, 440, 560 : 동력 전달부
150 : 블레이드부 123 : 중심회전부재
223, 423, 523 : 제1 중심회전부재 426, 526 : 제2 중심회전부재
529 : 제3 중심회전부재 533 : 제4 중심회전부재
124, 224, 428, 534 : 중심기어 126, 432 : 제1 회전부재
130, 230 : 감속기 434 : 제2 회전부재
438 : 제3 회전부재 226, 538 : 제1 베벨기어
228, 540 : 제2 베벨기어 232, 542 : 제3 베벨기어
546 : 제4 베벨기어

Claims (18)

  1. 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 발전부;
    조류의 흐름에 따라 외력을 받는 블레이드부; 및
    상기 발전부와 상기 블레이드부를 연결하는 동력 전달부를 포함하고,
    상기 동력 전달부는
    중심축을 포함하며, 상기 블레이드부에 가해지는 외력에 의해 상기 중심축을 중심으로 회전하여 회전에너지를 발생시키고, 상기 발생된 회전 에너지를 상기 발전부로 전달하는 중심회전부재; 및
    감속기를 포함하고, 상기 중심회전부재의 회전에 따라 상기 블레이드부를 자전시키는 회전 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 회전 조절부는
    상기 발전부에 고정된 중심기어;
    상기 중심기어와 기어결합되고, 상기 중심회전부재에 연결되어 상기 중심축을 중심으로 공전하며, 제1 자전축을 중심으로 자전하는 제1 회전부재; 및
    상기 제1 회전부재와 연결되고, 상기 제1 회전부재의 제1 자전속도를 상기 제1 자전속도보다 작은 제2 자전속도로 감속시키는 감속기를 포함하고,
    상기 블레이드부는 상기 감속기에 연결되어 상기 제1 자전축을 중심으로 상기 제2 자전속도로 자전하는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 블레이드부의 자전주기는 상기 중심회전부재의 자전주기의1/2인 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 블레이드부는 타원의 형상의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 블레이드부는 늘어진 S자 형상의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 블레이드부는
    각각장축을 따라 절단된 반타원 형상의 단면을 가지며, 곡면이 서로 마주하도록 배치된 두 개의 블레이드들; 및
    상기 블레이드들을 고정하는 원형의 고정판을 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 블레이드부는
    각각장축을 따라 절단된 반타원 형상의 단면을 가지며, 절단된 면이 서로 마주하도록 배치된 두 개의 블레이드들; 및
    상기 블레이드들을 고정하는 원형의 고정판을 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 회전 조절부는
    상기 발전부에 고정된 중심기어;
    상기 중심기어와 기어결합되어 회전축을 상기 중심축과 수직한 방향으로 변경하는 제1 베벨기어; 및
    상기 중심회전부재에 연결되고, 상기 제1 베벨기어와 상기 블레이드부를 연결하여 상기 제1 베벨기어의 제1 자전속도를 상기 제1 자전속도보다 작은 제2 자전속도로 감속시키는 감속기를 포함하고,
    상기 블레이드부는 상기 제2 자전속도로 자전하는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 감속기는 상기 제1 베벨기어 회전축을 상기 중심축과 평행한 방향으로 변경하는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  10. 제8항에 있어서, 상기 회전 조절부는
    상기 감속기에 연결되어 상기 제2 자전속도로 회전하는 제2 베벨기어; 및
    상기 중심회전부재 및 상기 블레이브부에 연결되고, 상기 제2 베벨기어와 기어 결합되어 동일한 회전속도로 상기 제2 베벨기어의 회전축을 상기 중심축과 평행한 방향으로 변경하는 제3 베벨기어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  11. 제8항에 있어서, 상기 블레이드부의 자전주기는 상기 중심 회전부재의 자전주기의 1/2인 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  12. 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 발전부;
    조류의 흐름에 따라 외력을 받는 블레이드부; 및
    상기 발전부와 상기 블레이드부를 연결하는 동력 전달부를 포함하고,
    상기 동력 전달부는
    동일한 중심축을 가지고 각각 평행하게 형성되며, 상기 블레이드부에 가해지는 외력에 의해 상기 중심축을 중심으로 회전하여 회전에너지를 발생시키고, 상기 발생된 회전에너지를 상기 발전부로 전달하는 복수의 중심회전부재들; 및
    상기 중심회전부재들의 회전에 따라 상기 블레이드부를 자전시키는 회전 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 중심회전부재들은 상기 발전부에 연결되는 제1 중심회전부재 및 상기 제1 중심회전부재와 평행하게 고정되어 연결되는 제2 중심회전부재를 포함하고,
    상기 회전 조절부는
    상기 제1 중심회전부재에 고정된 중심기어;
    상기 제1 중심회전부재 상에서 상기 중심기어와 기어결합되는 제1 매개회전부재;
    상기 제1 중심회전부재 상에서 상기 제1 매개회전부재와 기어결합되는 제1 회전부재;
    상기 제2 중심회전부재 상에서 상기 제1 회전부재와 연결되어 상기 제1 회전부재와 함께 자전하는 제2 회전부재; 및
    상기 2 중심회전부재 상에서 상기 제2 회전부재와 연결되며, 상기 블레이드부와 연결되는 제3 회전부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 중심회전부재 상에서 상기 제2 회전부재와 기어결합되는 제2 매개회전부재를 더 포함하고,
    상기 제3 회전부재는 상기 제2 매개회전부재와 기어결합되는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 매개회전부재 및 제1 회전부재의 지름은 상기 중심기어의 지름에 두 배이고, 상기 제2 및 제3 회전부재의 지름은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  16. 제 12항에 있어서, 상기 중심회전부재들은 상기 발전부에 연결되는 제1 중심회전부재 및 상기 제1 중심회전부재와 평행하게 고정되어 연결되는 제2 중심회전부재를 포함하고,
    상기 회전 조절부는
    상기 제1 중심회전부재에 고정된 중심기어;
    상기 제1 중심회전부재 상에서 상기 중심기어와 기어결합되는 제1 매개회전부재;
    상기 제2 중심회전부재 상에서 상기 제1 매개회전부재와 연결되어 상기 제1 매개회전부재와 함께 자전하는 제1 베벨기어;
    상기 제2 중심회전부재 상에서 상기 제1 베벨기어와 기어결합되어 상기 제1 베벨기어의 회전축을 상기 중심축과 수직한 방향으로 변경하는 매개베벨기어; 및
    상기 제2 중심회전부재 상에서 상기 매개베벨기어와 기어결합되어 상기 매개베벨기어의 회전축을 상기 중심축과 평행한 방향으로 변경하며, 상기 블레이드부와 연결되는 제2 베벨기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 매개회전부재의 지름은 상기 중심기어의 지름에 두 배이고, 상기 제1 및 제2 베벨기어의 지름은 서로 동일한 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
  18. 제12항에 있어서, 상기 블레이드부의 자전주기는 상기 중심 회전부재들의 자전주기의 1/2인 것을 특징으로 하는 조류 발전기.
KR1020110034296A 2011-04-13 2011-04-13 조류 발전기 KR101273648B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110034296A KR101273648B1 (ko) 2011-04-13 2011-04-13 조류 발전기
PCT/KR2012/002694 WO2012141469A2 (ko) 2011-04-13 2012-04-09 조류 발전기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110034296A KR101273648B1 (ko) 2011-04-13 2011-04-13 조류 발전기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120116694A true KR20120116694A (ko) 2012-10-23
KR101273648B1 KR101273648B1 (ko) 2013-06-11

Family

ID=47009818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110034296A KR101273648B1 (ko) 2011-04-13 2011-04-13 조류 발전기

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101273648B1 (ko)
WO (1) WO2012141469A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102087321B1 (ko) * 2019-04-03 2020-03-10 주식회사 백아엔지니어링 고효율 조류 발전장치

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101691933B1 (ko) 2016-05-24 2017-01-02 유원기 조류 발전기

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003155972A (ja) * 2001-09-04 2003-05-30 Nikken Engineering:Kk 発電装置
JP2006052669A (ja) * 2004-08-11 2006-02-23 Rikio Arai 風力発電装置
JP2006077684A (ja) * 2004-09-10 2006-03-23 Koichiro Omori 個々の羽根が回転する風車又は水車
JP2008202588A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Yutaka Abe 複動回転により揚抗力を利用する風水力翼車
KR101001397B1 (ko) * 2009-05-13 2010-12-14 이동학 풍력, 수력, 조력 또는 조류를 이용한 발전장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102087321B1 (ko) * 2019-04-03 2020-03-10 주식회사 백아엔지니어링 고효율 조류 발전장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101273648B1 (ko) 2013-06-11
WO2012141469A3 (ko) 2013-01-10
WO2012141469A2 (ko) 2012-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203601542U (zh) 潮流发电装置及其安装框架
KR101870625B1 (ko) 풍력 터빈 로터 및 풍력 터빈
WO2009009567A3 (en) Linear power station
JP2012521521A (ja) 水力発電用の旋回翼板型交差軸タービン
JP2019523366A (ja) 水力発電装置
JP2009500562A (ja) ブレードピッチ制御機構
CN103590977A (zh) 双驱动发电系统
CN102777314B (zh) 潮流能的轴流发电装置
JP2016500417A (ja) ガイドされるか又は制限されていない水流のエネルギーを利用するための水力発電プラント
JP5366150B2 (ja) 潮流・海流発電システム
KR101273648B1 (ko) 조류 발전기
KR100929111B1 (ko) 풍력 발전장치 설치방법
JP2017025896A (ja) 風力発電装置
JP5425854B2 (ja) 自然エネルギー利用型の発電装置
US10208732B2 (en) Intelligent wind turbine generator
KR102421509B1 (ko) 조류발전용 양방향 가변식 수차
KR101335336B1 (ko) 수평축 조류 발전 터빈 및 이를 이용한 조류 발전 방법
KR101335337B1 (ko) 가변면적 조류 발전 터빈 및 이를 이용한 조류 발전 방법
KR101425547B1 (ko) 조력 및 풍력 병합 발전장치
KR101653373B1 (ko) 저수심 수력발전용 듀얼터빈 조립체
GB2508814A (en) Concentric turbine arrangement
JP4826932B1 (ja) 風車動力装置
CA3186395A1 (en) Universal propeller, operating method and favoured use
JP7101305B1 (ja) 流体エネルギー変換装置
JP2021521379A (ja) 流体流動からエネルギーを生成するための動力モジュール式機械

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160608

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170602

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180530

Year of fee payment: 6