KR101174291B1

KR101174291B1 - 토네이도형 풍력발전장치

Info

Publication number: KR101174291B1
Application number: KR1020110144538A
Authority: KR
Inventors: 이승철; 이명훈
Original assignee: 이명훈; 이승철
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2012-08-16
Also published as: WO2013100305A1

Abstract

본 발명은 토네이도형 풍력발전장치에 관한 것으로서, 즉 일정 높이로 구비되는 지지부와; 상기 지지부의 상부에서 회전판의 저면으로 형성되는 연결관의 하단부에는 구동 모터에 의해 회전하는 내접 기어가 구비되는 회전부와; 상기 회전판의 상부에서 외측방으로부터 내부로 상향 외기가 유입되도록 하는 하부 흡기부와; 상기 하부 흡기부와 하부 유도구를 통해 유입되는 외기가 소용돌이 형상으로 유동하는 풍압에 의해 하부 발전기가 발전하도록 하는 제1 발전부와; 상기 제1 발전부와 상부 유도구를 통해 유입되는 외기가 소용돌이 형상으로 유동하는 풍압에 의해 상부 발전기가 발전하도록 하는 제2 발전부에 의해 공공건물의 옥상 등에서도 안정적으로 전력을 공급받을 수 있도록 하는 특징이 있다.

Description

토네이도형 풍력발전장치{Wind power generator of tornado type}

본 발명은 토네이도형 풍력발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본체의 내부로 상부와 하부 및 저부로부터 각각 내부로 유입되는 바람이 외주면을 타고 회오리를 일으키면서 상승되는 풍압에 의해 중앙의 블레이드가 회전되게 하므로서 이 블레이드의 회전력에 의해 발전이 이루어지도록 하므로서 내부로 유입되는 바람의 터보 성능에 의해 발전 효율이 더욱 향상되게 하므로서 설치 장소에 구애받지 않고 도심의 공공건물에서도 자가 발전이 가능하도록 하는 토네이도형 풍력발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 원자력이나 화력 등의 발전설비는 핵연료봉이나 화석연료를 사용하므로서 발전 효율은 대단히 높일 수 있으나 연료를 사용한 이후의 폐기물 처리문제와 함께 화석연료의 유한성 때문에 이를 대체할 수 있는 발전 방식이 매우 활발하게 연구되고 있다.

특히 최근 불거지고 있는 원자력 발전소의 안전 문제가 전세계적으로 이슈화되면서 발전설비의 친환경적인 연료 사용이 매우 심각하게 검토되고 있다.

이러한 친환경 발전설비 중 풍력발전은 연료가 바람인 천연 자원이므로 연료의 소모가 전혀 없는 차세대 무공해 자원이다.

다만 풍력발전은 발전에 필요한 충분한 양의 풍력을 얻기 위해서 특별히 풍량이 많은 위치에 설치해야 하는 한계가 있다.

또한 각 단위당 풍력 발전설비 자체도 그 규모가 매우 크고 이 설비에서 발전되는 발전량도 그리 크지 않아 풍력발전설비를 설치하는 데에는 대단히 큰 면적이 요구되는 어려움이 있다.

따라서 일부는 육상에 건설되고 있기는 하나 설치면적을 확보하는 어려움이 많아 최근에는 해상에 설치되도록 하는 추세이며, 다만 이러한 풍력 발전설비는 건설비가 막대하게 소요되는 비경제적인 문제가 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 바람을 외주면의 하부와 상부로부터 동시에 유입되게 하면서 저부를 통해서도 흡입되도록 하여 비록 적은 양의 바람에 의해서도 내부에서의 회오리 유동에 의해 터보 기능을 갖도록 하므로서 강력한 발전 효율을 발휘할 수 있도록 하는 풍력발전장치를 제공하는데 주된 목적이 있다.

또한 본 발명은 도시의 건물이나 아파트 옥상 또는 공장의 자가발전 시스템으로 설치가 가능한 정도의 사이즈로서 충분한 발전량을 생산할 수가 있으므로 설치 장소나 면적에 제한을 받지 않고 보다 시공과 설치가 용이한 풍력발전장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

특히 본 발명은 적은 비용에 의해서도 충분한 발전량 생산이 가능하므로 대단히 경제적인 에너지 생산 효율을 갖는 풍력발전장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기한 목적 달성을 위하여 본 발명의 풍력발전장치는, 일정 높이로 구비되는 받침틀의 상부에 구비되는 받침판의 상부면 중앙에는 발전기 수용구가 안착되도록 하고, 상기 발전기 수용구의 외측으로 일정 반경을 따라 일정한 높이로서 복수의 폴대가 구비되도록 하며, 상기 폴대들의 상단부에는 고정판이 안착 고정되는 지지부와; 상기 고정판의 상부면에 형성되는 원형의 레일홈을 따라 이동이 가능하도록 복수의 바퀴가 저부에 고정되는 회전판의 상부면은 외측단부로부터 중앙으로 일정 각도 상향 경사지도록 하고, 상기 회전판의 저면에는 일정 높이를 하향 연장되도록 관형상의 연결관이 일체로 연결되도록 하며, 상기 연결관의 하단부에는 내접 기어가 결합되도록 하고, 상기 내접 기어의 내주면 일측에는 상기 내접 기어와 치합되도록 하는 구동 기어를 축고정하는 구동 모터가 상기 발전기 수용구에 고정 결합되도록 구비되는 회전부와; 상기 회전판의 경사진 상부면에는 하단부가 접합되도록 하면서 일정 각도가 이격되도록 하여 외부로부터 바람이 내부로 상향 유입되도록 안내하는 복수의 가이드판들을 구비하고, 상기 가이드판들의 상단면에는 링형상의 커버 플레이트가 일체로 결합되는 하부 흡기부와; 원통형상이면서 주면의 외측으로는 일정 피치의 나선형상으로 유도홈을 형성한 하부 바디의 하단부가 상기 커버 플레이트의 상단면에 안착 고정되며, 상기 하부 바디의 하단부에는 유도홈의 형성 방향으로 유도홈에 일단이 연통 가능하게 연결되면서 타단은 외측으로 외경이 확장되도록 하는 하부 유도구를 형성하고, 상기 하부 바디의 상단면에는 평판의 판면 일측으로 일정 피치의 가이드구를 형성한 격판이 접합되며, 상기 격판의 저면과 상기 회전판의 상부면 중앙에 각각 고정시킨 제1,2 축부상체에 동시에 축고정되도록 한 제1 회전축은 하단부가 상기 발전기 수용구에 수용되어 고정되도록 한 하부 발전기에 축결합되고, 상기 하부 바디 내의 상기 제1 회전축에는 상기 하부 흡기부와 상기 하부 유도구를 통해 유입되는 외기에 의해 수평 회전하도록 하는 상부 회전 블레이드가 축고정되도록 하는 제1 발전부와; 상기 하부 바디와 동일한 원통형상이면서 주면의 외측으로는 상기 하부 바디의 유도홈에 연장되는 일정 피치의 나선형상으로 유도홈을 형성한 상부 바디의 하단부가 상기 격판의 상부에 안착 고정되도록 하고, 상기 상부 바디의 하단부에는 유도홈에 일단이 연통 가능하게 연결되면서 타단은 외측으로 외경이 확장되도록 하는 상부 유도구를 형성하며, 상기 상부 바디의 상향 개방된 상단부는 캡 플레이트의 결합에 의해 커버되도록 하면서 상단부의 주면 일측으로는 배기구가 형성되도록 하고, 상기 캡 플레이트의 저면과 상기 격판의 상부면 중앙에 각각 고정시킨 제3,4 축부상체에 동시에 축고정되도록 한 제2 회전축은 상단부가 상기 캡 플레이트의 상부면에 구비되는 상부 발전기에 축결합되며, 상기 상부 바디 내의 상기 제2 회전축에는 상기 하부 바디와 상기 상부 유도구를 통해 유입되는 외기에 의해 수평 회전하도록 하는 상부 회전 블레이드가 축고정되도록 하는 제2 발전부의 결합으로 이루어지는 구성이다.

상기의 구성에서 상기 회전부의 상기 연결관은 직경이 상기 고정판의 레일홈보다는 작게 형성되도록 하면서 상기 고정판을 수직 관통하여 상기 고정판의 레일홈을 따라 상기 하부 유도구와 상부 유도구의 방향이 전환되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

또한 본 발명의 격판은 2개의 판재를 적층시킨 구성으로 이루어지도록 하며, 상기 하부 및 상부 회전 블레이드는 제1,2 회전축이 각각 관통하는 축고정 부위를 중심으로 복수의 날개들이 방사상으로 형성되고, 상기 날개들의 외측단부는 상기 하부 바디와 상부 바디의 내주면에 근접하도록 하며, 각 날개는 상기 하부 흡기부와 하부 유도구 및 상부 유도구를 통해 유입되는 외기 바람에 의해 일방향으로만 회전하도록 구비하는 것이 가장 바람직하다.

상기한 구성에 따른 본 발명의 풍력발전장치를 통해 비교적 적은 용량의 바람에 의해서도 충분한 양의 발전이 가능하도록 하면서 공공건물의 옥상 등에도 손쉽게 설치할 수 있도록 하므로서 자가 발전을 통해서 에너지 부족을 해결할 수 있도록 한다.

또한 본 발명은 친환경적인 자연의 바람을 통해 에너지를 생성하므로서 최근의 탄소 배출량 저감에도 획기적인 기여를 할 뿐만 아니라 향후 생산 에너지 중 많은 비중을 친환경적으로 대체할 수 있도록 한다.

특히 본 발명에 따른 에너지 생산은 에너지 생산에 소요되는 비용을 최소화할 수가 있으므로 에너지 사용 부담을 대폭적으로 절감할 수 있도록 하는 이점을 제공하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전장치의 실시예를 도시한 분해 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전장치의 결합 사시도,
도 3은 도 2의 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 바람의 유입 경로를 도시한 측면도,
도 5는 본 발명에 따라 하부 유도구와 상부 유도구를 통해 하부 바디와 상부 바디로 편심되게 바람이 유입되는 상태를 도시한 정면도,
도 6은 도 5의 A-A선 평단면도,
도 7은 도 5의 B-B선 평단면도,
도 8은 도 5의 C-C선 평단면도,
도 9는 본 발명에 따른 풍력발전장치의 평면도.

이에 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전장치의 실시예를 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 풍력발전장치의 결합 사시도이며, 도 3은 도 2의 측단면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명은 고정부(10)와 회전부(20)와 하부 흡기부(30)와 제1 발전부(40)와 제2 발전부(50)로서 이루어지는 구성이다.

본 발명의 고정부(10)는 다시 크게 받침틀(11)과 받침판(12)과 발전기 수용구(13)와 하부 발전기(14)와 폴대(15) 및 고정판(16)의 결합으로 이루어지는 구성이다.

즉 받침틀(11)은 일정 높이로서 일정 간격으로 이루어지는 복수의 수직 받침대들과 이들 수직 받침대들을 상부에서 상호 연결 고정되도록 하는 수평 고정대들의 결합으로 이루어지는 구성이다.

이와 같은 받침틀(11)은 지면으로부터 본 발명을 일정 높이로 상승된 높이로 지지되도록 하기 위해 구비된다.

그리고 받침판(12)은 받침틀(11)의 상부에 안착 고정되도록 하는 판상의 구성으로서, 판면에는 수직으로 관통되는 복수의 홀(120)들이 일정 간격으로 형성되도록 하는 것이 저부로부터 바람이 유입될 수 있도록 하는데 보다 바람직하다.

발전기 수용구(13)는 받침판(12)의 중앙에 고정 결합되도록 하면서 내부로 발전기(14)가 고정되도록 하여 외부로부터 보호될 수 있도록 하는 발전기 보호 구성이다.

고정부(10)의 폴대(15)는 일정 높이로 이루어지는 봉 또는 관으로 이루어지는 구성으로서, 폴대(15)의 상단부 높이는 발전기 수용구(13)의 높이보다는 상부에 위치되도록 하며, 발전기 수용구(13)의 외측에서 동심원상에 일정 간격으로 균일하게 구비되도록 하는 복수의 구성이다.

한편 고정판(16)은 저면이 복수의 폴대(15)들 상단에 안착 고정되는 평판의 구성이며, 따라서 고정판(16)은 폴대(15)들의 형성 직경보다는 큰 외경으로 형성되도록 한다.

또한 본 발명의 회전부(20)는 회전판(21)과 연결관(22) 및 내접 기어(23)와 구동 기어(24) 및 구동모터(25)로 이루어지는 구성이다.

즉 회전판(21)은 고정판(16)의 상부에서 회전이 가능하게 구비되는 구성으로서, 저면에는 일정 반경에 일정한 간격으로 복수의 바퀴(210)가 구비되도록 하고, 이들 바퀴(210)들은 고정판(16)의 상부면에 형성되는 원형의 레일홈(160)을 따라 회전 이동이 가능하도록 구비된다.

이때의 회전판(21)은 상부면이 외측단부로부터 중앙으로 일정 각도 상향 경사지게 형성되도록 하며, 복수의 바퀴(210)가 구비되는 회전판(21)의 저면에서 일정 반경에 구비되는 바퀴(210)들의 위치보다는 작은 반경에서 일정 높이를 하향 연장되도록 하여 관형상의 연결관(22)이 일체로 연결되도록 한다.

따라서 회전판(21)의 하부에 구비되는 고정판(16)은 연결관(22)보다는 큰 직경으로 연결관(22)이 수직 관통하도록 판면이 하향 관통되게 형성하는 것이 가장 바람직하다.

다만 연결관(22)의 하단부에는 내접 기어(23)가 결합되도록 하며, 내접 기어(23)의 일측에서는 내주면에 내접 기어(23)와 치합되도록 하는 구동 기어(24)가 구비되도록 하되 이때의 구동 기어(24)는 발전기 수용구(13)에 고정 결합한 구동 모터(25)의 구동축(250)의 선단에 축고정되도록 한다.

따라서 구동 기어(24)의 구동에 의해 회전판(21)이 필요로 하는 각도로 회전을 할 수가 있으며, 이때의 구동 기어(24)는 바람이 부는 방향에 따라 전달되는 신호에 의해 자동 또는 수동으로 구동되도록 한다.

한편 구동 기어(24)는 일방향으로 구동되게 할 수도 있으나 양방향으로 구동되게 하는 것도 보다 바람직하다.

본 발명의 하부 흡기부(30)는 복수의 가이드판(31)들과 링형상의 커버 플레이트(32)의 결합으로 이루어지는 구성으로서, 복수의 가이드판(31)들은 판면이 일정 곡률로 휘어지도록 하여 일정 높이 수직으로 세워지게 한 형상으로 구비되며, 이러한 가이드판(31)들은 하단부가 회전판(21)의 경사진 상부면을 따라 접합되도록 하면서 각 가이드판(31)들간은 일정 각도를 이격시킨 구성으로 구비되도록 한다.

다만 각 가이드판(31)들은 중앙에서 일정 직경까지만 형성되도록 하는 것이 보다 바람직하며, 이들 가이드판(31)들은 상단면에 링형상의 커버 플레이트(32)가 일체로 결합되도록 한다.

이때 각 가이드판(31)들은 상단부가 하단부와 마찬가지로 외측단부로부터 내측단부측으로 일정 각도 경사지게 형성되도록 하며, 이러한 가이드판(31)들의 상단부에는 링형상의 커버 플레이트(32)가 일체로 결합되도록 한다.

한편 커버 플레이트(32)의 외측단부는 가이드판(31)의 외측단부와 동일한 위치에서 결합되도록 하며, 내측단부는 가이드판(31)보다는 짧게 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

따라서 본 발명의 하부 흡기부(30)를 통해서 외부로부터 내부로 바람이 외측 하부에서 내측으로 상향 유도되게 하면서 판면이 휘어진 가이드판(31)들을 통과하여 소용돌이를 일으키도록 한다.

본 발명의 제1 발전부(40)는 원통형상의 하부 바디(41)와 격판(43)과 제2 축부상체(44)와 제1 회전축(45) 및 하부 회전 블레이드(46)를 결합한 구성으로 이루어진다.

제1 발전부(40)의 하부 바디(41)는 일정 높이의 원통형상으로 이루어지는 구성으로서, 이런 하부 바디(41)의 주면은 외측으로 돌출되도록 하여 내측으로 유도홈(410)이 일정 피치의 나선형상으로 형성되도록 한다.

하부 바디(41)의 하단부는 링형상의 커버 플레이트(32)에 안착 고정되도록 하며, 하단부측 주면에는 유도홈(410)에 일단이 연통 가능하게 연결되도록 하면서 타단은 외측으로 외경이 확장되도록 하여 하부 유도구(42)가 형성되도록 한다.

이때의 하부 유도구(42)는 하부 바디(41)의 중심과 동일한 수평선상에 중심이 위치되게 외측의 타단측 입구가 형성되도록 하되 이 입구에서 일측으로 편심의 위치에 형성되는 하부 바디(41)의 유도홈(410)과 일단이 연결되게 하므로서 하부 유도구(42)를 통해 유입되는 바람이 하부 바디(41)의 유도홈(410)을 따라서 나선 방향으로 상향 유동하도록 한다.

특히 하부 유도구(42)는 입구측 단부의 내경이 하부 바디(41)의 직경에 근사한 폭으로 확장되게 하므로서 입구로부터 유도홈(410)측으로의 내경이 대폭적으로 축소되면서 내부로 유도되는 바람의 풍압이 점차 증가되도록 한다.

또한 제1 발전부(40)의 격판(43)은 상향 개방되는 하부 바디(41)의 상단부를 커버하도록 구비되는 구성으로서, 하부 바디(41)의 상단면을 이루면서 판면에는 하부 바디(41)의 유도홈(410)에 연통되면서 유도홈(410)의 피치를 따라 판면이 수직 관통되도록 하는 동시에 유도홈(410)을 따라 바람이 유동할 수 있도록 하는 일정 피치의 가이드구(430)를 형성한 평판의 구성이다.

따라서 격판(43)은 외경이 하부 바디(41)의 상단부와 동일한 크기와 형상으로 이루어지도록 하는 것이 가장 바람직하며, 이러한 격판(43)은 하나의 평판으로 이루어지게 할 수도 있으나, 도면에서와 같이 2개의 판재를 적층시킨 구성으로 구비되게 할 수도 있다.

격판(43)을 2개의 판재로서 적층시키게 되는 경우에는 판재간은 주연을 따라 볼팅 체결되게 하는 것이 보다 바람직하며, 하부측 판재는 하부 바디(41)의 상단부에 용접 등에 의해 견고하게 연결되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

그리고 축부상체(33, 44, 47)는 도 3의 확대도를 통해서 보는 바와 같이 상부를 상호 연통되도록 연결한 일정 직경의 도넛 형상으로 형성되는 구성으로서, 외주연측으로는 일정 높이로 유체(L)가 채워지도록 하고, 유체(L)에는 부구(F)가 구비되도록 하며, 부구(F)는 상단부가 일체로 연결되도록 한 구성이다.

이와 같은 축부상체들 중 하부 바디(41)의 상부측 격판(43)의 저면과 함께 회전판(21)의 중앙에 각각 고정되도록 하며, 각 축부상체(33, 44)는 하부 발전기(14)와 수직으로 동심원상에 위치되도록 한다.

한편 격판(43)측 제2 축부상체(44)와 함께 회전판(21)측 제1 축부상체(33)를 관통하여 하부 발전기(14)에는 제1 회전축(45)의 양단부가 축결합되도록 한다.

즉 제1 회전축(45)은 상단부가 격판(43)의 부구(F) 간 연결판(P)에 축고정되고, 회전판(21)측 제1 축부상체(33)를 관통하면서 이 제1 축부상체(33)의 부구 연결판(P)에 축고정되도록 하되 제1 회전축(45)의 하단부는 이미 발전기 수용구(13)에 수용 고정된 하부 발전기(14)에 축고정되도록 하는 것이다.

한편 하부 바디(41)의 내부에서 제1 회전축(45)에는 하부 회전 블레이드(46)가 축고정되도록 하며, 하부 회전 블레이드(46)는 제1 회전축(45)이 관통되는 축고정 부위를 중심으로 복수의 날개들이 방사상으로 형성되고, 이때의 날개들은 외측단부가 하부 바디(41)의 내주면에 근접하는 길이로 형성되도록 하며, 각 날개는 하부 흡기부(30)와 하부 유도구(42)를 통해 유입되는 외기 바람에 의해 강력하게 수평 회전하므로서 제1 회전축(45)을 회전시키게 된다.

제2 발전부(50)는 상부 바디(51)와 상부 유도구(52)와 캡 플레이트(53)와 제4 축부상체(54)와 제2 회전축(55)과 상부 회전 블레이드(56)와 상부 발전기(57)로서 이루어지는 구성이다.

상부 바디(51)는 하부 바디(41)와 동일한 원통형상으로 이루어지는 구성으로서, 상부 바디(51)의 주면은 외측으로 돌출되도록 하여 내측으로 유도홈(510)이 일정 피치의 나선형상으로 형성되도록 한다.

이때 상부 바디(51)의 유도홈(510)은 하부 바디(41)의 유도홈(410)으로부터 격판(43)에 형성한 가이드구(430)와 연속적으로 연결되는 구성으로 이루어진다.

이와 같은 상부 바디(51)는 하단부가 격판(43)의 상단부에 안착 고정되도록 하며, 상부 바디(51)의 하단부측 일측의 주면에는 유도홈(510)에 일단이 연통 가능하게 상부 유도구(52)가 연결되도록 하고, 타단은 외측으로 연장되도록 하면서 외측의 단부가 전술한 하부 유도구(42)의 외측 단부와 동일 수직선상에서 동일한 방향과 크기로 나란하게 형성되도록 한다.

따라서 상부 유도구(52)도 외측의 단부가 상부 바디(51)와 동일 수평선상에 중심이 위치되도록 하면서 유도홈(510)과는 일측으로 치우친 편심시킨 위치에서 연결되도록 한다.

상부 유도구(52)를 형성하는 주면 하단부와 대응되는 주면 상단부는 일측으로 개방되게 하므로서 배기구(511)가 형성되도록 하며, 배기구(511)는 상부 유도구(52)와는 대응되는 방향에 형성되도록 하고, 배기구(511)가 형성된 주면의 상향 개방되도록 한 상부 바디(51)의 상단부에는 캡 플레이트(53)를 결합시켜 커버되도록 한다.

상부 바디(51)의 상단부를 커버하는 캡 플레이트(53)의 저면 중앙에는 제4 축부상체(54)가 결합되도록 하고, 제4 축부상체(54)와 대응되는 캡 플레이트(53)의 상부면에는 발전기(57)가 고정되도록 한다.

이렇게 제1 발전부(40)의 상부에 구비되는 제2 발전부(50)의 상부 바디(51)에서는 격판(43)의 상부면에 결합되는 제3 축부상체(47)와 캡 플레이트(53)의 저면에 결합되는 제4 축부상체(54)간으로 제2 회전축(55)의 양단부가 각각 축고정되도록 한다.

상부 바디(51)에 축설되는 제2 회전축(55)에는 제1 발전부(40) 내에 구비되는 하부 회전 블레이드(46)와 동일한 형상과 크기의 상부 회전 블레이드(56)가 축결합되도록 한다.

상부 바디(51)의 내부에 구비되는 상부 회전 블레이드(56)는 격판(43)의 가이드구(430)를 통해 유입되는 바람과 함께 상부 유도구(52)를 통해 측방으로부터 유도되는 바람에 의해 회전하도록 한다.

이하 상기한 구성에 따른 본 발명의 작용과 효과에 대해 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 바람의 유입 경로를 도시한 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따라 하부 유도구와 상부 유도구를 통해 하부 바디와 상부 바디로 편심되게 바람이 유입되는 상태를 도시한 정면도이며, 도 6은 도 5의 A-A선 평단면도이고, 도 7은 도 5의 B-B선 평단면도이며, 도 8은 도 5의 C-C선 평단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 풍력발전장치의 평면도이다.

본 발명은 빌딩이나 아파트 등의 공공건물 옥상에 냉각탑과 같은 방식으로 설치되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

공공건물의 옥상은 바람이 비교적 많이 부는 지역이므로 이런 위치에 본 발명을 설치하게 되면 하부 흡기부(30)와 함께 하부 유도구(42)와 상부 유도구(52)를 통해 외기를 유입할 수가 있다.

즉 하부 흡기부(30)를 통한 외기의 유입은 외측으로부터 각 가이드판(31) 사이로 유도되도록 하므로서 회전판(21)의 상향 경사진 경사면을 타고 중앙의 측방으로 유도되도록 하면 제1 발전부(40)의 하부 바디(41)에서 내부의 유도홈(410)을 타고 빠른 속도로 공기가 회오리를 치게 된다.

이와 같은 공기의 유동압에 의해 하부 바디(41) 내의 제1 회전축(45)에 축고정되어 있는 하부 회전 블레이드(46)를 회전시키게 되고, 이 하부 회전 블레이드(46)의 회전에 의해 제1 회전축(45)이 회전하면서 제1 회전축(45)의 하단부를 통해 하부 발전기(14)에 동력을 전달하도록 한다.

이때 하부 흡기부(30)와 더불어 하부 유도구(42)를 통하여 외부로부터 바람이 하부 바디(41)의 내부로 유입되면서 더욱 강력한 풍압을 형성하게 된다.

특히 하부 유도구(42)를 통해 유입되는 바람에 의해 하부 회전 블레이드(46)가 빠르게 회전하게 되면 하부 흡기부(30)를 통해 강제적으로 바람이 강력하게 흡입되면서 하부 바디(41)에서의 더욱 많은 풍량과 풍압을 유발시키도록 한다.

이러한 강력한 풍압과 풍량은 하부 바디(41)의 주면에 형성된 유도홈(410)을 따라 공기가 유동하도록 하면서 회오리를 일으키며 더욱 빠르게 공기가 유동하도록 한다.

하부 바디(41)에서의 강력한 유동 공기의 힘으로 하부 회전 블레이드(46)를 회전시킴과 동시에 제1 회전축(45)을 회전시켜 하부의 발전기 수용구(13) 내에 고정한 하부 발전기(14)에 회전력이 전달되면 이 회전력에 의해 강력한 발전이 이루어지게 된다.

또한 하부 바디(41)의 유도홈(410)을 따라 유동하던 공기는 하부 바디(41) 상부의 격판(43)에 형성된 가이드구(430)를 통해 그 상측의 상부 바디(51)에 형성된 유도홈(510)으로 유동하게 되며, 이때 상부 바디(51)의 하단부 주면측으로 형성되도록 한 상부 유도구(52)를 통해서도 동시에 외기가 유입되어 유도홈(510)으로 유동하면서 상부 바디(51) 내에서의 공기 유동성은 더욱 강력해지게 된다.

보다 강력해진 풍압에 의해 상부 바디(51)의 내부에 축결합된 상부 회전 블레이드(56)를 회전시키게 되고, 동시에 상부 회전 블레이드(56)를 축지지하는 제2 회전축(55)이 회전하면서 제2 회전축(55)의 상부 바디(51) 상부에서 축결합되어 있던 상부 발전기(57)를 가동시키게 된다.

상부 바디(51)의 유도홈(510)을 따라 유동하던 공기는 상단부의 상부 유도구(52)와는 반대 방향에서 일측 주면에 형성되도록 한 배기구(511)를 통해 배출되도록 한다.

따라서 본 발명에 의해 하부 바디(41)와 상부 바디(51)를 통해 발생되는 회전력에 의해 각각 하부 바디(41)의 하부와 상부 바디(51)의 상부에서 발전이 이루어지게 함으로서 안정적이면서 효율적인 발전을 제공하게 된다.

이렇게 발생되는 발전에 의해 본 발명이 설치되는 공공건물에서의 자가발전이 가능해지도록 하고, 이와 같은 자가발전 공공건물이 늘어나게 되면 전력수요가 급증하는 시기에도 전력난에 의한 관리의 어려움이나 정전사태 발생이 초래되지 않도록 할 수가 있다.

이는 앞으로의 대체 에너지 개발에 소요되는 막대한 개발비용의 지출을 방지할 수가 있을 뿐만 아니라 지속적으로 안정되고 경제적인 발전효율을 제공할 수가 있다.

10 : 고정부 11 : 받침틀
12 : 받침판 120 : 홀
13 : 발전기 수용구 14 : 발전기
15 : 폴대 16 : 고정판
160 : 레일홈 20 : 회전부
21 :회전판 210 : 바퀴
22 : 연결관 23 : 내접 기어
24 : 구동 기어 25 : 구동모터
30 : 하부 흡기부 31 : 가이드판
32 : 커버 플레이트 33 : 제1 축부상체
40 : 제1 발전부 41 : 하부 바디
410 : 유도홈 42 : 하부 유도구
43 : 격판 430 : 가이드구
44 : 제2 축부상체 45 : 제1 회전축
46 : 하부 회전 블레이드 47 : 제3 축부상체
50 : 제2 발전부 51 : 상부 바디
510 : 유도홈 511 : 배기구
52 : 상부 유도구 53 : 캡 플레이트
54 : 제4 축부상체 55 : 제2 회전축
56 : 상부 회전 블레이드 57 : 발전기

Claims

일정 높이로 구비되는 받침틀의 상부에 구비되는 받침판의 상부면 중앙에는 발전기 수용구가 안착되도록 하고, 상기 발전기 수용구의 외측으로 일정 반경을 따라 일정한 높이로서 복수의 폴대가 구비되도록 하며, 상기 폴대들의 상단부에는 고정판이 안착 고정되는 지지부와;
상기 고정판의 상부면에 형성되는 원형의 레일홈을 따라 이동이 가능하도록 복수의 바퀴가 저부에 고정되는 회전판의 상부면은 외측단부로부터 중앙으로 일정 각도 상향 경사지도록 하고, 상기 회전판의 저면에는 일정 높이를 하향 연장되도록 관형상의 연결관이 일체로 연결되도록 하며, 상기 연결관의 하단부에는 내접 기어가 결합되도록 하고, 상기 내접 기어의 내주면 일측에는 상기 내접 기어와 치합되도록 하는 구동 기어를 축고정하는 구동 모터가 상기 발전기 수용구에 고정 결합되도록 구비되는 회전부와;
상기 회전판의 경사진 상부면에는 하단부가 접합되도록 하면서 일정 각도가 이격되도록 하여 외부로부터 바람이 내부로 상향 유입되도록 안내하는 복수의 가이드판들을 구비하고, 상기 가이드판들의 상단면에는 링형상의 커버 플레이트가 일체로 결합되는 하부 흡기부와;
원통형상이면서 주면의 외측으로는 일정 피치의 나선형상으로 유도홈을 형성한 하부 바디의 하단부가 상기 커버 플레이트의 상단면에 안착 고정되며, 상기 하부 바디의 하단부에는 유도홈의 형성 방향으로 유도홈에 일단이 연통 가능하게 연결되면서 타단은 외측으로 외경이 확장되도록 하는 하부 유도구를 형성하고, 상기 하부 바디의 상단면에는 평판의 판면 일측으로 일정 피치의 가이드구를 형성한 격판이 접합되며, 상기 격판의 저면과 상기 회전판의 상부면 중앙에 각각 고정시킨 제1,2 축부상체에 동시에 축고정되도록 한 제1 회전축은 하단부가 상기 발전기 수용구에 수용되어 고정되도록 한 하부 발전기에 축결합되고, 상기 하부 바디 내의 상기 제1 회전축에는 상기 하부 흡기부와 상기 하부 유도구를 통해 유입되는 외기에 의해 수평 회전하도록 하는 상부 회전 블레이드가 축고정되도록 하는 제1 발전부와;
상기 하부 바디와 동일한 원통형상이면서 주면의 외측으로는 상기 하부 바디의 유도홈에 연장되는 일정 피치의 나선형상으로 유도홈을 형성한 상부 바디의 하단부가 상기 격판의 상부에 안착 고정되도록 하고, 상기 상부 바디의 하단부에는 유도홈에 일단이 연통 가능하게 연결되면서 타단은 외측으로 외경이 확장되도록 하는 상부 유도구를 형성하며, 상기 상부 바디의 상향 개방된 상단부는 캡 플레이트의 결합에 의해 커버되도록 하면서 상단부의 주면 일측으로는 배기구가 형성되도록 하고, 상기 캡 플레이트의 저면과 상기 격판의 상부면 중앙에 각각 고정시킨 제3,4 축부상체에 동시에 축고정되도록 한 제2 회전축은 상단부가 상기 캡 플레이트의 상부면에 구비되는 상부 발전기에 축결합되며, 상기 상부 바디 내의 상기 제2 회전축에는 상기 하부 바디와 상기 상부 유도구를 통해 유입되는 외기에 의해 수평 회전하도록 하는 상부 회전 블레이드가 축고정되도록 하는 제2 발전부; 의 결합으로 이루어지는 토네이도형 풍력발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 회전부의 상기 연결관은 직경이 상기 고정판의 레일홈보다는 작게 형성되도록 하면서 상기 고정판을 수직 관통하여 상기 고정판의 레일홈을 따라 상기 하부 유도구와 상부 유도구의 방향이 전환되도록 하는 토네이도형 풍력발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 격판은 2개의 판재를 적층시킨 구성으로 이루어지도록 하는 토네이도형 풍력발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하부 및 상부 회전 블레이드는 제1,2 회전축이 각각 관통하는 축고정 부위를 중심으로 복수의 날개들을 방사상으로 형성하고, 상기 날개들의 외측단부는 상기 하부 바디와 상부 바디의 내주면에 근접하도록 하며, 각 날개는 상기 하부 흡기부와 하부 유도구 및 상부 유도구를 통해 유입되는 외기 바람에 의해 일방향으로만 회전하도록 구비되는 토네이도형 풍력발전장치.