KR101440810B1 - 바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주변의 바람을 모아 블레이드에 전달하여 발전효율을 극대화하고 강한 바람이 불때 바람의 일부를 통과시켜 저항을 줄임으로써 장치의 파손 및 변형을 방지하는 바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치에 관한 것이다.
본 발명의 구성은 발전기가 설치된 발전기실과, 상기 발전기와 연결되며 발전기실의 상부에 수직으로 설치되는 회전축과, 상기 회전축 둘레에 다수 개가 원형의 배열로 설치되며 측 방향으로 곡면을 이루는 블레이드와, 상기 발전기실의 상부에 원형의 배열로 고정 설치하되 블레이드 둘레를 감싸면서 측 방향으로 경사면을 가지는 수직의 유도 판;으로 구성되며, 상기 유도 판은 바람을 선택적으로 통과시키는 통풍구를 형성하고, 통풍구를 차단하는 개폐 도어를 구비하되 개폐 도어의 일단이 유도 판에 힌지 결합되어 회동하도록 하고, 개폐 도어는 복원수단에 의해 닫히도록 한다.
이와 같은 구조에 의해 블레이드의 주변에 설치된 유도 판에 의해 주변에 발생하는 바람을 모아 블레이드로 전달하기 때문에 발전 효율을 높아지고, 강한 바람이 불 경우 바람의 일부가 통풍구를 통해 통과함으로써 저항이 줄어들어 장치의 파손 및 변형이 방지되는 효과가 있다.

Description

바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치{WIND POWER GENERATOR}

본 발명은 풍력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주변의 바람을 모아 블레이드에 전달하여 발전효율을 극대화하고 강한 바람이 불때 바람의 일부를 통과시켜 저항을 줄임으로써 장치의 파손 및 변형을 방지하는 바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 풍력 발전장치는 회전축의 방향에 따라 크게 수평식과 수직식으로 나누어진다. 수평식 발전장치는 프로펠러 날개로 구성된 로터를 사용하여 발전하는 것으로 장치가 대형이고 발전 효율이 높으나 강한 바람을 이용해야 하므로 우리나라 환경에는 알맞지 않다. 반면 수직식 발전장치는 바람의 항력을 이용하므로 장치의 소형이 가능하여 작은 바람으로도 발전할 수 있는 대신 효율이 비교적 낮은 편이다. 또한, 대형의 경우 바람이 강하면 항력이 크게 발생하여 고속 회전에 의해 장치의 파손을 방지하기 위해 블레이드의 각도를 조절하여 사용하게 되는데, 이러한 경우 장치의 구조가 복잡해지고 고장이 쉽게 발생하며 제조비가 상승하는 문제점이 있다.

KR, B1, 제10-1299915호(2013.08.20) KR, B1, 제10-1024311호(2011.03.16)

이에 본 발명은 종래와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 장치의 주변에 발생하는 바람을 모두 이용하여 발전 효율을 높이고 강한 바람이 불 경우 바람의 일부를 통과시켜 저항을 줄임으로써 장치의 파손 및 변형을 방지하는 풍력 발전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치는,

발전기가 설치된 발전기실;

상기 발전기와 연결되며 발전기실의 상부에 수직으로 설치되는 회전축;

상기 회전축 둘레에 다수 개가 원형의 배열로 설치되며 측 방향으로 곡면을 이루는 블레이드;

상기 발전기실의 상부에 원형의 배열로 고정 설치하되 블레이드 둘레를 감싸면서 측 방향으로 경사면을 가지는 수직의 유도 판; 으로 구성되며,

상기 유도 판은 바람을 선택적으로 통과시키는 통풍구를 형성하고, 통풍구를 차단하는 개폐 도어를 구비하되 개폐 도어의 일단이 유도 판에 힌지 결합되어 회동하도록 하고, 개폐 도어는 복원수단에 의해 폐쇄되도록 함을 특징으로 한다.

또한, 상기 개폐 도어는 그 상단이 힌지 결합되어 자중에 의해 폐쇄되도록 함을 특징으로 한다.

또한, 상기 개폐 도어는 일측이 힌지 결합되고, 개폐 도어에 와이어를 이용하여 무게 추를 매달되 무게 추는 개폐 도어가 개방되는 반대 방향에 위치함을 특징으로 한다.

또한, 상기 블레이드 및 유도 판은 여러 층으로 구비하여 서로 연결되도록 함을 특징으로 한다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명에 따른 바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치는 블레이드의 주변에 설치된 유도 판에 의해 주변에 발생하는 바람을 모아 블레이드로 전달하기 때문에 발전 효율을 높아지고, 강한 바람이 불 경우 바람의 일부가 통풍구를 통해 통과함으로써 저항이 줄어들어 장치의 파손 및 변형이 방지되는 효과가 있다.

또한, 통풍구를 선택적으로 차단하는 개폐 도어는 별도의 장치 없이 바람의 세기에 따라 그 개방 정도가 자동으로 조절되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치의 구조를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 풍력 발전장치의 개폐 도어가 폐쇄된 상태를 도시한 평단면도.
도 3은 본 발명에 따른 풍력 발전장치의 개폐 도어가 개방된 상태를 도시한 평단면도.
도 4는 본 발명에 따른 복원수단의 구조를 도시한 예시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복원수단의 구조를 도시한 예시도.

이하, 본 발명에 따른 바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치의 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 풍력 발전장치의 개폐 도어가 폐쇄된 상태를 도시한 평단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 풍력 발전장치의 개폐 도어가 개방된 상태를 도시한 평단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 복원수단의 구조를 도시한 예시도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 복원수단의 구조를 도시한 예시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치는 발전기(미도시)가 설치된 발전기실(10)과, 상기 발전기와 연결되며 발전기실(10)의 상부에 수직으로 설치되는 회전축(20)과, 상기 회전축(20) 둘레에 원형 배열로 설치되며 측 방향으로 곡면을 이루는 블레이드(30)와, 상기 블레이드(30) 둘레에 원형 배열로 고정 설치되며 경사면을 가지는 수직의 유도 판(40)으로 구성된다.

상기 발전기실(10)은 그 내부에 공간을 가지는 것으로 내부에 발전기 및 회전자, 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속장치, 안전장치, 각 장치를 제어하는 제어장치, 유압 브레이크 장치 등이 설치된다.

이러한 발전기실(10)의 상부 중앙으로부터 발전기와 연결된 회전축(20)이 수직 설치되고, 회전축(20)의 둘레에 여러 개의 블레이드(30)가 원형의 배열로 수직 설치된다. 여기서 블레이드(30)는 측 방향으로 만곡진 것으로 모두 동일한 방향으로 배열하여 설치한다. 이와 같은 블레이드(30)는 회전축(20)과 일체화되어 바람이 불면 볼록한 방향으로 회전한다.

그리고 상기 유도 판(40)은 블레이드(30)의 둘레에 원형으로 배열 설치되는 것으로 발전기실(10)의 상부에 고정 설치되어 회전하지 않는다. 이러한 유도 판(40)은 그 평면 방향이 회전축(20)의 중심을 향하지 않고 일측으로 편심되게 설치한다. 즉, 블레이드(30)의 만곡진 방향과 나란하도록 설치되어 유입되는 바람이 블레이드(30)로 안내되도록 한다. 상기 유도 판(40)은 도면에 도시된 바와 같이 약간 만곡지게 형성하여 바람이 자연스럽게 유입되도록 한다. 따라서 블레이드(30)는 설치된 면적보다 넓은 면적의 바람을 유입하여 회전함으로써 발전효율이 극대화되는 것이다.

또한, 상기 유도 판(40)은 강한 바람이 불 때 블레이드(30)로 과 유입되는 것을 방지하기 위해 통풍구(41)가 구비된다. 상기 통풍구(41)는 개폐 도어(42)에 의해 선택적으로 차단되는 것으로 개폐 도어(42)의 일 측단이 유도 판(40)에 힌지(43) 결합되어 힌지(43)를 중심으로 개폐 도어(42)가 회동되며 개폐된다. 따라서 도 3에 도시된 바와 같이 복원수단(44)에 의해 바람이 강하면 자동으로 열려 바람의 일부를 통과시켜 바람이 과입되는 것을 방지함으로써 강한 바람에 의한 장치 파손 및 변형이 방지된다.

상기 복원수단(44)은 도 4에 도시된 바와 같이 개폐 도어(42)와 연결된 와이어(44a) 및 와이어(44a)의 말단에 매달린 무게 추(44b)로 이루어진다. 여기서 무게 추(44b)는 개폐 도어(42)가 개방되는 반대편에 위치시키되 와이어(44a)의 중간을 받치는 받침부재(44c)가 유도 판(40)에 횡으로 설치된다. 상기 받침부재(44c)는 와이어 또는 환봉 등이 이용될 수 있다. 따라서 상기 와이어(44a)는 받침부재(44c)에 걸쳐졌다가 받침부재(44c)로부터 하강하여 무게 추(44b)가 매달린 형태를 가진다. 이와 같은 구조에 의해 바람이 약하면 개폐 도어(42)는 무게 추(44b)에 의해 당겨져 통풍구(41)를 차단하여 폐쇄함으로써 유입되는 모든 바람을 블레이드(30)로 안내한다. 만약 바람이 강하게 유입되면 개폐 도어(42)는 강한 바람에 의해 회동하면서 개방된다. 이때, 무게 추(44b)는 와이어(44a)에 의해 승강하여 매달린 상태를 유지한다. 그리고 바람이 약해지면 무게 추(44b)에 의해 개폐 도어(42)가 다시 폐쇄된다. 여기서 상기 개폐 도어(42)는 바람의 세기에 따라 개폐 정도가 달라진다. 즉, 바람이 강할수록 많이 개방되고 바람이 약할수록 조금만 개방되거나 폐쇄된다. 그리고 상기 무게 추(44b)는 지역 환경에 맞추어 추가하거나 교체할 수 있다.

또한, 상기 복원수단(44)은 도 5에 도시된 바와 같이 힌지(43)를 개폐 도어(42)의 상단에 구비하여 그 하단부가 회동하며 개방되도록 하여 이루어질 수 있다. 이와 같이 힌지(43)를 상부에 설치하여 연결하면 개폐 도어(42)의 자중에 의해 닫히므로 별도의 부품이 필요치 않는 이점이 있다.

이와 같은 구조로 이루어진 블레이드(30)와 유도 판(40) 및 회전축(20)은 여러 층으로 구비하여 발전 효율을 더욱 극대화할 수 있다. 이러한 경우 각 층의 회전축(20)을 모두 연결하여 일체화한다. 물론 각 층의 회전축(20)을 분리하여 층마다 발전이 각각 이루어질 수 있게 할 수도 있음을 밝혀둔다.

그리고 각 층에는 유도 판(40)의 둘레로 발판(51) 및 각 층의 발판(51)을 연결하는 계단(52)과 난간(53)을 설치하여 장치의 유지보수가 용이토록 한다.

10 : 발전기실 20 : 회전축 30 : 블레이드
40 : 유도 판 41 : 통풍구 42 : 개폐 도어
43 : 힌지 44 : 복원수단 44a : 와이어
44b : 무게 추 44c : 받침부재 51 : 발판
52 : 난간 53 : 계단

Claims (4)

1. 발전기가 설치된 발전기실(10);
   상기 발전기와 연결되며 발전기실(10)의 상부에 수직으로 설치되는 회전축(20);
   상기 회전축(20) 둘레에 다수 개가 원형의 배열로 설치되며 측 방향으로 곡면을 이루는 블레이드(30);
   상기 발전기실(10)의 상부에 원형의 배열로 고정 설치하되 블레이드(30) 둘레를 감싸면서 측 방향으로 경사면을 가지고, 바람이 선택적으로 통과하게 되는 통풍구(41)가 형성된 유도 판(40);
   상기 유도 판(40)에 힌지(43) 결합되고, 힌지(43)를 중심으로 회동하는 것에 의해 상기 통풍구(41)를 개폐하게 되는 개폐 도어(42); 및
   개방된 상기 개폐 도어(42)를 닫히도록 하는 복원수단(44);을 포함하되,
   상기 복원수단(44)은
   상기 개폐 도어(42)와 연결된 와이어(44a);
   상기 와이어(44a)의 말단에 매달린 무게 추(44b); 그리고
   상기 유도 판(40)에 횡 방향으로 설치되어 상기 와이어(44a)를 받치게 되는 받침부재(44c);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 블레이드(30)와 유도 판(40) 및 회전축(20)은 여러 층으로 구비하여 서로 연결하여 일체화하거나 각 층의 회전축(20)을 분리하여 각각 발전되도록 함을 특징으로 하는 바람 유입량 조절 기능을 가지는 풍력 발전장치.
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