KR20100033660A

KR20100033660A - 발전기용 팬

Info

Publication number: KR20100033660A
Application number: KR1020080092629A
Authority: KR
Inventors: 함경춘; 홍근찬
Original assignee: 홍성민; 함병수
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2010-03-31

Abstract

본 발명은 바람의 방향에 따라 팬의 방향을 조절할 필요가 없어서 구조가 간단하면서도, 발전효율을 높일 수 있도록 된 새로운 구조의 발전기용 팬에 관한 것이다.

본 발명에 따른 발전기용 팬은 블레이드(30)가 지지축(20)에 회동가능하게 결합되어, 바람을 맞는 블레이드(30)만 하향되어 구동축(2)을 회전시키는 구동력을 발생시키고, 다른 블레이드(30)는 바람에 의해 하단이 상향되어 공기저항을 최소화하여, 발전효율을 높일 수 있는 장점이 있다.

발전기, 풍력, 블레이드, 연장부, 익형

Description

발전기용 팬{generator fan}

일반적으로, 바람의 힘을 이용하여 발전을 하는 풍력발전기는 도 1에 도시한 바와 같이, 수평방향으로 배치된 발전기의 구동축(2)에 발전기용 팬(1)을 장착하여, 바람에 의해 팬(1)이 상하방향으로 회전되는 힘을 이용하여 발전을 하는 수평식 풍력발전기와, 도 2에 도시한 바와 같이, 수직으로 배치된 발전기의 구동축(2)에 발전기용 팬(1)을 장착하여, 바람에 의해 팬(1)이 수평방향으로 회전되는 힘을 이용하여 발전을 하는 수직식 풍력발전기가 주로 사용된다.

그런데, 전술한 수평식 풍력발전기는 팬(1)이 항상 바람이 불어오는 방향을 향하도록 조절하여야 하므로, 구조가 복잡하고, 유지관리비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

그리고, 전술한 수직식 풍력발전기는 바람의 방향에 관계없이 팬(1)이 회전되는 장점은 있으나, 구동축(2)에 방사방향으로 결합된 지지대에 바람을 맞는 넓은 면적의 저항체(3)를 장착하여 구성되므로, 적어도 하나의 저항체(3)는 항상 바람이 불어오는 쪽을 향하여 회전되므로, 이러한 저항체(3)에 작용되는 바람의 저항에 의해 팬(1)의 회전력이 상쇄되고, 따라서, 효율이 매우 낮은 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위하여, 저항체(3)의 전후면 형상을 서로 다르게 하여, 저항체(3)의 후면에 작용되는 공기저항을 줄이는 연구가 행하여지고 있으나, 이러한 것으로는 저항을 충분히 줄이기 불충분하였다.

따라서, 전술한 수직식 풍력발전기는 구조가 간단한 장점이 있음에도 불구하고, 대형 풍력발전기에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 바람의 방향에 따라 팬의 방향을 조절할 필요가 없어서 구조가 간단하면서도, 발전효율을 높일 수 있도록 된 새로운 구조의 발전기용 팬을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상하방향으로 배치되는 발전기의 구동축(2) 또는 상하방향으로 배치되며 발전기의 구동축(2)에 연결되는 회전축에 결합되는 허브(10)와;

상기 허브(10)에 방사방향으로 구비된 복수개의 지지축(20)과;

상단이 상기 지지축(20)에 연결되며 상기 구동축(2) 또는 회전축이 회전되는 방향의 반대방향인 후면방향으로만 하단이 회동상승될 수 있도록 설치된 복수개의 블레이드(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기용 팬이 제공된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3내지 도 7에 의하면, 본 발명에 따른 발전기용 팬은 발전기의 구동축(2)에 연결되어, 바람에 의해 구동축(2)을 회전시키므로써, 발전을 할 수 있도록 구성된 것은 종래와 동일하다.

이때, 상기 발전기는 구동축(2)이 상측을 향하도록 수직방향으로 설치된다.

그리고, 본 발명에 따른 발전기용 팬은, 상기 발전기의 구동축(2)에 결합되는 허브(10)와; 상기 허브(10)에 방사방향으로 구비된 복수개의 지지축(20)과; 상기 지지축(20)에 회동가능하게 결합된 복수개의 블레이드(30)로 구성된다.

상기 허브(10)는 상하방향으로 배치되는 원통형으로 구성되며, 중앙부에는 상하면을 관통하는 관통공(11)이 형성되어, 상기 구동축(2)의 외부에 끼워져 고정결합된다.

상기 지지축(20)은 상기 허브(10)의 외부에서 방사방향으로 연장되도록 구비되어, 상기 블레이드(30)를 지지하는 기능을 한다.

상기 블레이드(30)는 도 5에 도시한 바와 같이, 단면이 익형(翼型, 비행기 날개형상)을 이루도록 구성되어 상하로 길게 배치되며, 상단부에는 상기 지지축(20)이 관통결합되는 결합공(31)이 형성되어, 하단이 상측으로 회동될 수 있도록 상기 지지축(20)에 결합된다.

이를 자세히 설명하면, 상기 블레이드(30)의 단면은 후면, 즉, 상기 구동 축(2)이 회전되는 방향의 반대방향쪽 면은 중간부가 전방으로 볼록한 곡면으로 구성되고 전면은 평면으로 구성된 상하방향으로 긴 익형으로 이루어진다. 이때, 상기 결합공(31)의 내주면에는 도 5에 도시한 바와 같이, 상하방향으로 연장된 호형상의 오목홈(32)이 형성되고, 상기 지지축(20)의 외주면에는 상기 오목홈(32)에 삽입되는 걸림돌기(12)가 구비되어, 상기 블레이드(30)의 하단이 후면방향, 즉, 상기 구동축(2)이 회전되는 방향의 반대방향 쪽으로만 회동될 수 있도록 구성된다.

따라서, 블레이드(30)의 후면쪽에서 바람이 불어오면, 상기 블레이드(30)는 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 회동되지 않은 상태에서 바람에 의해 밀리면서 지지축(20) 및 지지축(20)이 결합된 구동축(2)을 회전시키며, 블레이드(30)의 전면쪽에서 바람이 불어오면, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 바람에 의해 블레이드(30)의 하단이 블레이드(30)의 후면쪽으로 회동상승되면서 수평방향으로 배치된다. 이때, 상기 블레이드(30)가 수평방향으로 배치되면 만곡돌출된 블레이드(30)의 후면이 상부에 배치되므로써, 바람에 의해 상방향의 양력을 만들어낸다.

또한, 상기 블레이드(30)의 외측단에는 블레이드(30)의 단부에서 후면방향으로 경사지게 연장되는 연장부(33)가 구비된다. 상기 연장부(33)는 상기 블레이드(30)가 도 5의 (b)와 같이, 수평방향으로 배치된 상태에서, 블레이드(30)의 외측단부가 빠른 속도로 회전될 경우, 블레이드(30)의 단부의 공기를 유도하여 블레이드(30)의 단부에 터뷸런스가 발생되는 것을 방지하므로써, 블레이드(30)의 회전시 발생되는 공기저항을 줄일 수 있도록 하는 것이다.

따라서, 도 6에 도시한 바와 같이, 모든 블레이드(30)가 자중에 의해 상하방향으로 길게 배치된 상태에서 일측에서 바람이 불어오면, 도 7에 도시한 바와 같이, 전면에 바람이 부딪히는 블레이드(30)는 수평방향으로 회동되어 바람의 저항을 최소화하고, 후면에 바람이 부딪히는 블레이드(30)는 수직상태를 유지하여 저항력을 발생시키므로써 바람에 의해 전면방향으로 밀려 지지축(20) 및 지지축(20)이 결합된 구동축(2)을 회전시키므로써, 발전을 할 수 있다.

이와같이 구성된 발전기용 팬은 상기 블레이드(30)가 바람의 방향에 따라 수직상태와 수평상태를 왕복하므로써, 바람이 불어오는 방향으로 전진되는 블레이드(30)에 작용되는 공기저항을 최소화하여, 발전기의 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 블레이드(30)는 익형으로 구성되어, 수평상태로 배치된 경우 상측으로 양력을 발생시키므로, 블레이드(30)에 의해 지지축(20) 및 구동력에 작용되는 하중을 감쇄시켜, 지지축(20)과 구동축(2)의 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고, 블레이드(30)의 외측단에는 블레이드(30)의 단부에서 후면방향으로 경사지게 연장되는 연장부(33)가 구비되어, 블레이드(30)가 수평상태에서 바람이 불어오는 방향쪽으로 회전될 때 블레이드(30)의 단부에서 터뷸런스가 발생되어 공기저항이 증가되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다. 이러한 구성은 블레이드(30)의 길이가 매우 긴 대형 풍력발전기를 제작할 때 유용하게 활용될 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 허브(10)가 발전기의 구동축(2)에 직접 결합된 것을 예시하였으나, 필요에 따라, 상기 구동축(2)에 연결되는 별도의 회전축을 구비하여, 상기 회전축에 허브(10)를 결합하는 것도 가능하다.

또한, 상기 블레이드(30)는 지지축(20)에 구비된 걸림돌기(12)와 결합공(31)의 내주면에 형성된 오목홈(32)에 의해 블레이드(30)의 하단이 후면방향으로만 회동될 수 있도록 하였으나, 필요에 따라, 에어실린더 등과 같은 별도의 각도제한기구를 블레이드(30)에 연결하여, 블레이드(30)의 하단이 회동되는 각도를 제한하는 것도 가능하다.

그리고, 본 실시예의 경우, 상기 발전기용 팬은 풍력을 이용한 풍력발전기에 적용한 것을 예시하였으나, 바다 또는 하천에서 발생되는 물의 흐름을 이용하는 수력반전기에 적용하는 것도 가능하다.

도 1은 종래의 수평식 풍력발전기를 도시한 참고도,

도 2는 종래의 수직식 풍력발전기를 도시한 참고도,

도 3은 본 발명에 따른 발전기용 팬을 도시한 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 발전기용 팬을 도시한 측면도,

도 5는 본 발명에 따른 발전기용 팬의 블레이드를 도시한 측단면도,

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 발전기용 팬의 작용을 도시한 참고도이다.

Claims

상하방향으로 배치되는 발전기의 구동축(2) 또는 상하방향으로 배치되며 발전기의 구동축(2)에 연결되는 회전축에 결합되는 허브(10)와;

상기 허브(10)에 방사방향으로 구비된 복수개의 지지축(20)과;

상단이 상기 지지축(20)에 연결되며 상기 구동축(2) 또는 회전축이 회전되는 방향의 반대방향인 후면방향으로만 하단이 회동상승될 수 있도록 설치된 복수개의 블레이드(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기용 팬.
제 1항에 있어서, 상기 블레이드(30)는 단면이 익형을 이루도록 된 것을 특징으로 하는 발전기용 팬.
제 1항에 있어서, 상기 블레이드(30)의 외측단에는 블레이드(30)의 단부에서 후면방향으로 경사지게 연장되는 연장부(33)가 구비된 것을 특징으로 하는 발전기용 팬.
제 1항에 있어서, 상기 블레이드(30)에는 상기 블레이드(30)의 회동각도를 제한하는 각도제한기구가 구비된 것을 특징으로 하는 발전기용 팬.