KR101409297B1 - 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바람이 유입되는 입구에 회동 가능한 깔대기 형상의 유입부를 설치하여 바람의 세기에 따라 유입되는 바람을 바이패스시켜 안정적인 풍력 발전이 이루어질 수 있도록 하는 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 밀폐된 공간에 공기보다 가벼운 기체를 수납하여 부양력을 제공하는 부양체와, 상기 부양체의 중앙을 관통하여 바람의 이동 경로를 제공하는 통로부와, 상기 통로부에 설치되고 상기 통로부로 유입되는 바람을 이용하여 발전을 수행하는 발전부를 구비한 풍력 발전기에 있어서, 상기 부양체와 통로부 사이에 설치되어 상기 통로부로 안내되는 바람이 임의의 경로를 따라 바이패스되도록 안내하는 바이패스 통로부; 복수의 프레임이 상기 바이패스 통로부의 입구에 깔대기 형상으로 배치되어 바람이 상기 통로부로 유입되도록 안내하거나 또는 상기 바람에 의해 회동하여 상기 통로부로 안내되는 바람을 상기 바이패스 통로부로 바이패스하는 유입부; 및 상기 유입부의 프레임들이 일정 위치에서 깔대기 형상을 유지하도록 지지하는 탄성력과, 상기 유입부의 프레임이 회동한 경우 원위치 되도록 복원력을 제공하는 탄성부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 바람이 유입되는 입구에 회동 가능하게 설치된 깔대기 형상의 유입부가 바람의 세기에 따라 유입되는 바람을 바이패스시켜 안정적인 풍력 발전을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Description

풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치{APPARATUS FOR OPENING AND CLOSING FOLDING TYPE INLET OF WIND POWER GENERATOR}

본 발명은 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치에 관한 발명으로서, 더욱 상세하게는 바람이 유입되는 입구에 회동 가능한 깔대기 형상의 유입부를 설치하여 바람의 세기에 따라 유입되는 바람을 바이패스시켜 안정적인 풍력 발전이 이루어질 수 있도록 하는 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치에 관한 것이다.

풍력 발전이란 다양한 형태의 풍차를 이용하여 바람 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 그 기계적 에너지를 이용하여 발전기에서 전력을 얻어내는 시스템을 말한다.

일반적으로 풍력 발전기는 바람이 많은 지역을 선정하여 지상에 구조물을 설치하고 그 구조물의 상단부에 프로펠러와 연결된 발전기를 설치하여 바람에 의한 풍력을 통해 발전함으로써 전기를 생산한다.

최근에는 보다 충분한 풍력을 활용하기 위하여 기구의 내부에 비중이 낮은 가스를 충진시켜 프로펠러를 포함한 발전기를 고공에 체류시키면서 풍력에 의한 발전이 이루어지는 방식도 시도되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 풍선형 풍력 발전기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 따른 풍선형 풍력 발전기의 단면도로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 풍력 발전기(10)는 밀폐된 공간에 공기보다 가벼운 기체를 수납하여 부양력을 제공하는 부양체(11)와, 상기 부양체(11)의 중앙을 관통하여 바람의 이동 경로를 제공하는 통로부(12)와, 상기 통로부(12)에 설치되어 발전장치(13)와 프로펠러가 형성된 발전부와, 상기 통로부(12)의 전측에 형성되어 바람이 통로부(12)로 이동하도록 안내하는 유입부(15)와, 상기 부양체(11)의 외주연을 따라 다수 설치되어 부양체(11)가 수직/수평으로 균형을 유지할 수 있도록 수직/수평 날개(16)를 포함하여 구성된다.

상기 통로부(12)의 전측에 설치된 유입부(15)는 직경이 작은 통로부(12)로 바람이 집중되도록 함으로써 양질의 풍력 발전이 이루어질 수 있도록 하여 발전효율이 개선될 수 있도록 한다.

또한, 작은 풍속의 바람이 불어도 양질의 풍력 발전이 이루어질 수 있도록 한다.

그러나 종래 기술에 따른 풍선형 풍력 발전기(10)는 통로부(12)의 전측에 설치된 유입부(15)는 큰 풍속을 갖는 바람이 불면 과도한 양의 바람이 통로부(12)에 집중되는 문제점이 있다.

또한, 과도하게 유입되는 바람으로 인해 과부하가 발생하여 발전부가 파손되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 바람이 유입되는 입구에 회동 가능한 깔대기 형상의 유입부를 설치하여 바람의 세기에 따라 유입되는 바람을 바이패스시켜 안정적인 풍력 발전이 이루어질 수 있도록 하는 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 밀폐된 공간에 공기보다 가벼운 기체를 수납하여 부양력을 제공하는 부양체와, 상기 부양체의 중앙을 관통하여 바람의 이동 경로를 제공하는 통로부와, 상기 통로부에 설치되고 상기 통로부로 유입되는 바람을 이용하여 발전을 수행하는 발전부를 구비한 풍력 발전기에 있어서,

상기 부양체와 통로부 사이에 설치되어 상기 통로부로 안내되는 바람이 임의의 경로를 따라 바이패스되도록 안내하는 바이패스 통로부; 복수의 프레임이 상기 바이패스 통로부의 입구에 깔대기 형상으로 배치되어 바람이 상기 통로부로 유입되도록 안내하거나 또는 상기 바람에 의해 회동하여 상기 통로부로 안내되는 바람을 상기 바이패스 통로부로 바이패스하는 유입부; 및 상기 유입부의 프레임들이 일정 위치에서 깔대기 형상을 유지하도록 지지하는 탄성력과, 상기 유입부의 프레임이 회동한 경우 원위치 되도록 복원력을 제공하는 탄성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 프레임은 부채꼴 모양으로 형성한 프레임 몸체; 상기 프레임 몸체의 일측으로부터 경사지게 일정길이 연장하여 형성된 덮개부; 및 상기 덮개부의 선단에 설치되어 프레임이 상기 바이패스 통로부와 회전축으로 체결되도록 하고, 상기 프레임이 회전축을 중심으로 회동되도록 하는 회동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 탄성부는 상기 유입부의 개별 프레임에 동일한 크기의 탄성력이 제공되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 탄성부는 상기 유입부의 개별 프레임에 서로 다른 크기의 탄성력을 제공하여 풍압에 따라 임의의 프레임이 선택적으로 회동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 바이패스 통로부는 일측에 상기 유입구의 회동 여부에 따라 선택적으로 개방 또는 폐쇄되는 바이패스 유입공을 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 바람이 유입되는 입구에 회동 가능하게 설치된 깔대기 형상의 유입부가 바람의 세기에 따라 유입되는 바람을 바이패스시켜 안정적인 풍력 발전을 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 풍선형 풍력 발전기를 나타낸 사시도.
도 2 는 도 1에 따른 풍선형 풍력 발전기의 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 접철식 유입구 개폐 장치가 설치된 풍력 발전기를 나타낸 사시도.
도 4 는 본 발명에 따른 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치를 나타낸 사시도.
도 5 는 본 발명에 따른 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치 구성을 나타낸 단면도.
도 6 은 본 발명에 따른 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치의 동작 과정을 나타낸 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 접철식 유입구 개폐 장치가 설치된 풍력 발전기를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치를 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치 구성을 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치의 동작 과정을 나타낸 단면도이다.

도 3 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치(200)는 부양체(100)에 설치되고, 상기 부양체(100)를 관통하는 통로부(210)와, 바이패스 통로부(220)와, 복수개의 프레임으로 이루어진 유입부(230)와, 탄성부(240)를 포함하여 구성된다.

상기 부양체(100)는 원기둥 형상의 풍선형 부재로서, 밀폐된 공간에 공기보다 가벼운 기체를 수납하여 부양력을 제공하고, 상기 통로부(210)의 외주연을 따라 다수의 부양체(100)가 배치되며 상기 부양체(100)의 외주연에는 부양체(100)가 수직 또는 수평으로 균형을 유지할 수 있도록 다수의 날개(110)가 설치된다.

상기 통로부(210)는 파이프 형상의 부재로서, 부양체(100)의 중앙을 관통하여 설치되어 전측으로부터 유입되는 바람이 발전부(300)를 통과한 다음 후방으로 이동하도록 경로를 제공한다.

상기 바이패스 통로부(220)는 부양체(100)와 통로부(210) 사이에 설치되어 상기 부양체(100)의 전방으로부터 유입되는 바람의 일부가 상기 통로부(210)로 유입되지 않고 상기 부양체(100)의 후방으로 배출되도록 바이패스시키는 구성으로서, 파이프형상의 바이패스 통로부(220) 본체와 일측에 유입구(230)의 동작 여부에 따라 선택적으로 개방 또는 폐쇄되는 바이패스 유입공(221)을 포함한다.

즉 상기 바이패스 통로부(220)는 통로부(210)와 예를 들면, 이중관 형태로 배치되어 바람이 통로부(210)를 따라 이동되거나 또는 바람의 일부가 바이패스 통로부(220)를 따라 이동되도록 한다.

상기 유입부(230)는 제 1 프레임(230a), 제 2 프레임(230b), 제 3 프레임(230c), 제 4 프레임(230d)이 깔대기 형상으로 바이패스 통로부(220)의 입구측에 배치되어 전방에서 불어오는 바람이 통로부(210)로 유입되도록 안내하거나 또는 상기 바람의 풍압(또는 바람의 세기)이 미리 설정된 임의의 크기(탄성력)를 초과하면상기 불어오는 바람에 의해 회동하여 상기 통로부(210)로 안내되는 바람을 상기 바이패스 통로부(220)로 바이패스 되도록 한다.

또한, 상기 유입부(230)는 깔대기 형상을 4 등분하여 형성된 부채꼴 모양의 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d) 몸체와, 상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)의 몸체 일측으로부터 경사지게 일정길이 연장하여 형성된 덮개부(231)와, 상기 덮개부(231)의 선단에 설치되어 상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)이 상기 바이패스 통로부(220)와 각각 회전축을 통해 체결되도록 하여 상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)이 각각 회전축을 중심으로 회동되도록 하는 회동부(232)를 포함하여 구성된다.

상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)은 각각 바람이 유입되도록 경로를 안내하고, 상기 덮개부(231)는 바이패스 통로부(220)의 바이패스 유입공(221)과 치합하여 상기 바이패스 유입공(221)이 선택적으로 개방 또는 폐쇄되도록 한다.

상기 탄성부(240)는 유입부(230)의 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)들이 일정 위치에서 깔대기 형상을 유지하도록 지지하는 탄성력과, 상기 유입부(230)의 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)이 바람에 의해 회동한 경우 원위치 되도록 복원력을 제공하고, 상기 탄성부(240)는 바람직하게는 상기 회동부(232)의 일측에 설치되어 일정 크기의 탄성 에너지를 제공하는 비틀림 스프링(또는 토션 스프링)이다.

상기 비틀림 스프링은 회전축에 대한 회동방향의 비틀림 응력을 받는 스프링으로 굽힘 탄성 에너지를 얻으며, 상기 회전축을 중심으로 양측이 대칭되는 쌍발 형태의 모양을 이룬다.

즉 일측은 바이패스 통로부(220)에 지지되고, 타측은 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)을 각각 지지하여 상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)이 깔대기 형상을 유지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 탄성부(240)는 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)을 지지하는 비틀림 스프링의 굽힘 탄성 에너지 크기를 동일하게 설정하여 상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)에 가해지는 풍압이 상기 설정된 굽힘 탄성 에너지를 초과하면 함께 회동시킬 수 있다.

또한, 상기 탄성부(240)는 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)을 지지하는 비틀림 스프링의 굽힘 탄성 에너지 크기를 서로 크기로 설정하여 상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)에 가해지는 풍압에 따라 굽힘 탄성 에너지 크기가 작은 프레임부터 선택적으로 회동시킬 수 있다.

발전부(300)는 통로부(210)의 내측에 설치되어 상기 통로부(210)로 유입되는 바람을 이용하여 풍력 발전이 이루어지도록 한다.

다음은 본 발명에 따른 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치의 동작 과정을 설명한다.

(바이패스 통로부 닫힘)

접철식 유입구 개폐 장치(200)는 부양체(100)에 의해 공중에 위치되고, 유입부(230)의 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)은 탄성부(240)에 설정된 비틀림 스프링의 탄성 에너지에 의해 깔대기 형상을 유지하며 지지되어 전방에서 유입되는 바람이 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)의 경사부를 따라 이동하여 통로부(210)로 유입되도록 한다.

상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)의해 통로부(210)로 집중된 바람은 발전부(300)로 공급되어 작은 바람으로도 양질의 발전을 수행할 수 있도록 한다.

(바이패스 통로부 개방)

부양체(100)에 의해 공중에 위치된 상태에서 바람의 세기가 증가하면 유입부(230)의 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)에 가해지는 바람의 세기와 압력도 증가하게 된다.

또한, 상기 유입부(230)의 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)에 가해지는 풍압이 탄성부(240)에 설정된 탄성 에너지를 초과하면 상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)은 각각 회동부(232)를 중심으로 도면상 시계방향으로 회동하게 된다.

상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)이 회동하면 덮개부(231)에 의해 닫혀있던 바이패스 유입공(221)이 개방되고, 상기 개방된 바이패스 유입공(221)으로 상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)을 따라 안내되던 바람이 유입되어 바이패스 통로부(220)를 통해 부양체(100)의 후방으로 배출된다.

또한, 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)을 지지하는 탄성부(240)의 탄성 에너지가 다르게 설정된 경우 상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)에 가해지는 풍압이 증가함에 따라 예를 들면, 제 1 프레임(230a), 제 2 프레임(230b), 제 3 프레임(230c), 제 4 프레임(230d)이 순차적으로 회동하며 바이패스 유입공(221)을 개방함으로써, 유입부(230)를 통해 유입되는 바람의 일부 또는 전부를 상기 바이패스 통로(220)로 바이패스 시킬 수 있다.

상기 유입부(230)의 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d) 모두 또는 임의의 프레임이 회동된 상태에서 풍압이 탄성부(240)에 설정된 비틀림 스프링의 탄성 에너지 이하로 작아지면 상기 비틀림 스프링의 복원력에 의해 상기 제 1 내지 제 4 프레임(230a, 230b, 230c, 230d)은 원위치로 복원되어 깔대기 형상의 유입부(230)를 유지하며 바람이 통로부(210)로 집중되도록 한다.

따라서 바람의 세기에 따라 발전부(300)가 설치된 통로부(210)로의 바람양을 조절하여 안정적인 풍력 발전을 제공할 수 있게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있으며, 상술된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

100 : 부양체 110 : 날개부
200 : 개폐 장치 210 : 통로부
220 : 바이패스 통로부 221 : 바이패스 유입공
230 : 유입부 230a : 제 1 프레임
230b : 제 2 프레임 230c : 제 3 프레임
230d : 제 4 프레임 231 : 덮개부
232 : 회동부 240 : 탄성부
300 : 발전부

Claims (5)

1. 밀폐된 공간에 공기보다 가벼운 기체를 수납하여 부양력을 제공하는 부양체와, 상기 부양체의 중앙을 관통하여 바람의 이동 경로를 제공하는 통로부와, 상기 통로부에 설치되고 상기 통로부로 유입되는 바람을 이용하여 발전을 수행하는 발전부를 구비한 풍력 발전기에 있어서,
   상기 부양체와 통로부 사이에 설치되어 상기 통로부로 안내되는 바람이 임의의 경로를 따라 바이패스되도록 안내하는 바이패스 통로부;
   복수의 프레임이 상기 바이패스 통로부의 입구에 깔대기 형상으로 배치되어 바람이 상기 통로부로 유입되도록 안내하거나 또는 상기 바람에 의해 회동하여 상기 통로부로 안내되는 바람을 상기 바이패스 통로부로 바이패스하는 유입부; 및
   상기 유입부의 프레임들이 일정 위치에서 깔대기 형상을 유지하도록 지지하는 탄성력과, 상기 유입부의 프레임이 회동한 경우 원위치 되도록 복원력을 제공하는 탄성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 프레임은 부채꼴 모양으로 형성한 프레임 몸체;
   상기 프레임 몸체의 일측으로부터 경사지게 일정길이 연장하여 형성된 덮개부; 및
   상기 덮개부의 선단에 설치되어 프레임이 상기 바이패스 통로부와 회전축으로 체결되도록 하고, 상기 프레임이 회전축을 중심으로 회동되도록 하는 회동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성부는 상기 유입부의 개별 프레임에 동일한 크기의 탄성력이 제공되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 탄성부는 상기 유입부의 개별 프레임에 서로 다른 크기의 탄성력을 제공하여 풍압에 따라 임의의 프레임이 선택적으로 회동하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 바이패스 통로부는 일측에 상기 유입구의 회동 여부에 따라 선택적으로 개방 또는 폐쇄되는 바이패스 유입공을 형성한 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 접철식 유입구 개폐 장치.

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