KR20130116474A - 풍량 조절장치가 구성된 풍력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바람이 어느 방향에서 불어오든 풍차의 회전에 최대한 작용할 수 있도록 집풍가이드를 구성하고, 상기 집풍가이드의 내부에는 풍속계에 의해 감지된 풍속에 따라 풍차로 유입되는 풍량을 조절하며, 태풍 등에 의한 강풍이 발생할 때에는 집풍가이드 내부에서 강풍의 이동 통로를 충분하게 확보하여 집풍가이드와 풍력발전장치의 파손을 방지할 수 있는 풍력발전장치에 관한 발명이다.
본 발명은 수직형 풍차의 주변에 집풍가이드를 구성하고 집풍가이드의 하부에 받침대를 구성하되, 상기 집풍가이드는 풍차의 측방향과 상부를 통과하는 바람까지 집풍할 수 있는 대형 집풍가이드로 구성되고, 상기 집풍가이드의 측면 유도벽에 회동식 풍량 조절장치를 구성하되, 상기 회동식 풍량 조절장치는 전개시 집풍가이드의 측면 유도벽과 동일 선상에 위치되고, 폐쇄시 집풍가이드의 측면 유도벽과 이격되어 풍차로 유입되는 풍량을 최소화하며 집풍가이드 내부에 강풍 이동 통로를 형성함을 특징으로 한다.

Description

풍량 조절장치가 구성된 풍력발전장치{Wind power generation which has the air volume adjuster}

본 발명은 풍력을 이용하여 전력을 생산하기 위한 풍력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바람이 어느 방향에서 불어오든 풍차의 회전에 최대한 작용될 수 있도록 집풍가이드를 구성하고, 상기 집풍가이드의 내부에는 풍속계에 의해 감지된 풍속에 따라 풍차로 유입되는 풍량을 조절하며, 태풍 등에 의한 강풍이 발생하거나 풍차의 회전을 정지시킬 때는 집풍가이드 내부에서 풍차를 완전히 감쌀 수 있도록 하면서 강풍의 배출 통로를 충분하게 확보하여 집풍가이드와 풍력발전장치를 보호할 수 있는 풍력발전장치에 관한 발명이다.

주지된 바와 같이 풍력발전장치는 바람의 에너지를 전기에너지로 전환하는 장치로서, 풍력을 이용해 날개를 회전시키고, 이렇게 발생한 날개의 회전력을 통해 발전기를 구동시켜 전기를 생산하는 청정 에너지 발생장치이다.

상기한 풍력발전장치는 풍량과 풍향의 균일성이 충족되지 못할 때에는 효율성이 저하되는 근본적인 문제가 있는데, 통상 12 m/s의 정격 풍속을 요구하는 기존 풍력발전장치에 비해 우리나라의 지역별 평균 풍속은 가장 풍력 자원이 우수하다는 제주도가 연평균 7 ~8 m/s에 불과하므로 기존의 풍력발전장치로는 정격출력의 30 ~ 40% 효율의 발전이 이루어지는 문제가 발생하고 있다.

상기한 풍력발전장치의 문제점을 감안하여 풍차의 주변을 통과하는 바람을 풍차로 유입시키는 대형 집풍가이드를 구성하는 경우가 있으나, 이러한 경우 지나치게 강한 바람이 부는 경우에는 과도한 회전으로 풍차나 발전장치가 손상되는 역효과가 발생하는 문제점이 생긴다.

상기한 풍차의 과도한 회전을 방지하기 위해 바람을 풍차로 유입시키는 집풍가이드의 소정의 위치에 슬라이드 방식의 풍량 조절장치를 구성하여, 강한 바람이 부는 경우에 풍량 조절장치를 닫아 풍차를 보호하는 방식이 개시되었으나, 풍량 조절장치의 구성이 복잡하고, 태풍 등의 강풍이 발생하는 경우에는 집풍가이드 내부로 유입된 강풍의 배출통로가 충분하게 확보되지 않아 집풍가이드가 파손되며 풍력 발전장치 또한 같이 파손되는 경우가 발생하여, 풍량에 따라 발전량을 조절하고 태풍 등의 강풍에도 풍력발전장치와 집풍가이드를 보호할 수 있는 기술이 절실히 요구되는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 수직형 풍차가 구성된 풍력발전기의 측방향 및 상부로 통과하는 바람을 효과적으로 집풍하여 풍차의 회전에 사용할 수 있도록 함으로서 약한 바람에도 발전기가 작용을 계속할 수 있도록 하고, 풍속에 따라 풍차로 유입되는 풍량의 조절이 가능하며, 태풍 등의 강풍이 불 때에는 상기와 같은 집풍 작용이 중단될 수 있도록 하면서 강풍의 배출통로 또한 충분하게 확보하여, 풍차 및 발전기의 과도한 발전과 집풍가이드와 풍력발전장치의 파손 또한 방지함을 목적으로 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 수직형 풍차의 주변에 집풍가이드를 구성하되, 상기 집풍가이드는 풍차의 측방향과 상부를 통과하는 바람까지 집풍할 수 있는 대형 집풍가이드로 구성되고, 상기 집풍가이드의 측면 유도벽에 회동식 풍량 조절장치를 구성하되, 상기 회동식 풍량 조절장치는 전개시 집풍가이드의 측면 유도벽과 동일 선상에 위치되도록 하고, 폐쇄시 집풍가이드의 측면 유도벽과 이격되어 풍차로 유입되는 바람을 완전히 차단하며, 집풍가이드 내부에 강풍 이동 통로가 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 기존 수직형 풍력발전기의 단점인 바람의 효율성을 최대한 높일 수 있도록 대형 집풍가이드로 풍차의 측 방향과 상부를 통과하는 바람까지 발전에 이용하게 되므로 발전효율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 바람의 세기에 따라 제어 작동되는 회동식 풍량 조절장치의 작동에 따라 풍차의 날개에 항상 일정한 풍량이 유입되도록 할 수 있어 안정적인 풍력발전이 유지되는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 회동식 풍량 조절장치 폐쇄시 집풍가이드의 측면 유도벽과 이격되며 강풍의 이동 통로를 충분하게 형성하여 집풍가이드가 강풍과의 충돌에 의해 파손되며 풍력발전장치 또한 동시에 파손되는 것을 방지하는 효과가 있는 등 여러모로 큰 잇점을 갖는 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 풍력발전장치의 일부 분해 사시도
도 2는 본 발명의 회동식 풍량 조절장치의 전개시 작용 상태 예시도
도 3은 본 발명의 회동식 풍량 조절장치의 폐쇄시 작용 상태 예시도
도 4a는 본 발명의 회동식 풍량 조절장치의 조절작동 예시도
도 4b는 본 발명의 회동식 풍량 조절장치의 패쇄작동 예시도
도 5는 도 4a의 A-A 선 단면도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 의한 풍력발전장치는 수직형의 풍차(1)를 기본으로 하고, 발전장치가 연결되어 풍차의 회전으로 발전장치를 구동시키며, 풍속계(도시하지 않음)에 의해 감지된 풍속에 따라 회동식 풍량 조절장치(10)를 모터(2)와 베벨기어(3) 등의 공지된 수단으로 작동시키는 풍력발전장치이다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 풍차(1)의 주변에는 집풍가이드(20)가 구성되는데, 집풍가이드(20)는 콘크리트 등과 같이 고정된 구조물로서, 측면 유도벽(21)과 상부 유도벽(22)으로 구성되고, 측면 유도벽(21)은 풍차(1)의 주변에서 풍차(1)의 가장자리 방향을 향하도록 일직선으로 구성되며, 풍차의 주변에 6개가 균일한 각도로 구성된다.

상부 유도벽(22)은 측면 유도벽(21)의 상부에 풍차(1)를 향해 좁아지도록 구성되고, 측면 유도벽(21)과 상부 유도벽(22)은 풍차(1)의 상부와 좌,우 측부를 향해 점점 좁아지는 형태로 구성된다.

상기 집풍가이드(20)의 상부에는 풍량 조절장치(10)를 구동하기 위한 모터(2)와 베벨기어(3)가 구성된다.

도 2,3,4에 도시된 바와 같이 상기 집풍가이드(20) 내부의 풍차(1) 주변에는 회동식 풍량 조절장치(10)가 구성되는데, 회동식 풍량 조절장치(10)는 풍차(1)에 근접한 위치에 6개의 회동축(11)이 설치되고 회동축(11)을 중심으로 회동하도록 6개의 조절판(12)으로 구성되며, 회동축(11)은 측면 유도벽(21)의 내측 연장선상 풍차(1)에 근접한 위치에 구성되고, 회동축(11)의 반대 측 단부는 측면 유도벽(21) 쪽으로 젖혀졌을 때 측면 유도벽(21)의 선단에 밀착된다.

회동축(11)의 상단에는 동력전달을 위한 모터와 베벨기어(3)가 구성되며, 조절판(12)은 회동축(11)에 결합되어 구성된다.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 조절판(12)은 전개시 측면 유도벽(21)의 내측 단부와 조절판(12)의 외측 단부가 맞닿으며 동일선상에 위치되어 집풍가이드(20)에서 풍차로 유입되는 바람의 유동에 저항이 전혀 없도록 구성되고, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 폐쇄시에는 조절판(12)이 회동축(11)을 중심으로 풍차(1) 쪽으로 회동되어 선단부가 인근한 조절판(12)의 후단에 밀착되면서 바람이 풍차(1)에 유입되는 것을 완전히 방지하면서 상기 풍차(1)와 측면 유도벽(21) 사이에 조절판(12)의 작동에 의해 마련된 공간에 강풍 이동통로(13)가 형성되도록 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명에 의한 풍력발전장치의 풍차의 주변에 집풍가이드와 풍량 조절장치가 구성되어 바람에 의해 풍차가 회전하면서 발전기를 구동시켜 발전을 하게 되고, 풍속계에 의해 감지된 풍속에 따라 풍량 조절장치를 조절하여 풍차의 회전을 조절하는 작동은 공지된 것이면서 자명한 사실이므로 구체적인 설명은 생략한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 미풍과 같이 바람의 양이 적을 때 풍차(1)가 회전을 멈추게 되는 경우를 대비하여 상부와 좌,우측의 바람까지 집풍 가능한 고정식의 대형 집풍가이드(20)가 구성되고, 풍차(1) 쪽을 향하여 상부와 좌,우측이 좁아지도록 형성된 집풍가이드(20)로 인해 집풍가이드(20) 내부로 유입된 풍속과 풍량이 증가되어 약한 바람에도 풍차(1)가 계속 회전하며 발전을 할 수 있도록 한다.

또한 도 2에 도시된 바와 같이 회동식 풍량 조절장치(10)의 조절판(12)이 전개된 상태에서는 조절판(12)의 외측 단부와 측면 유도벽(21)의 내측 단부가 맞닿으며 동일선상에 위치되어 풍차(1)로 유입되는 바람의 유동에 저항이 완전히 사라지도록 한다.

본 발명은 강풍이 불 때에는 풍속계에 감지된 풍속에 따라 미리 설정된 위치로 회동식 풍량 조절장치(10)의 조절판(12)을 회동시키며 풍차(1)로 유입되는 풍량을 조절하고, 태풍과 같은 아주 강한 강풍이 불 때에는 도 3에 도시된 바와 같이 조절판(12)이 회동축(11)을 중심으로 풍차(1) 쪽으로 완전히 회동하여 다른 조절판에 밀착되도록 하여, 바람이 풍차(1)로 유입되는 것을 완전히 방지하며, 풍차(1)에 대한 수리나 교체 작업 등을 진행할 때도 이와 같이 바람을 완전히 차단하여 작업하는 것이 유용할 것이다.

측면 유도벽(21)의 내측 단부와 조절판(12)의 외측 단부가 이격되어 바람이 완전히 차단되면, 상기 이격된 공간에 강풍 이동통로(13)가 형성되어 집풍가이드(20) 내부로 유입된 강풍이 측면 유도벽(21)과 충돌하는 현상을 최소화하며 집풍가이드(20) 외부로 빠져나가도록 하여 집풍가이드(20)와 풍력발전장치의 파손이나 과도한 작용을 방지하게 되는 것이다.

1: 풍차 2: 모터
3: 베벨기어 10: 회동식 풍량 조절장치
11: 회동축 12: 조절판
13: 강풍 이동통로 20: 집풍가이드
21: 측면 유도벽 22: 상부 유도벽
23: 받침대

Claims (1)

1. 수직형의 풍차(1)에 발전장치가 연결되어 풍차의 회전이 발전장치를 구동시키는 풍력발전장치에 있어서,
   풍차(1)의 주변에는 측면 유도벽(21)과 상부 유도벽(22)으로 구성되는 집풍가이드(20)가 구성되고,
   측면 유도벽(21)은 풍차(1)의 주변에서 풍차(1)의 가장자리 방향을 향하도록 일직선으로 구성되면서 풍차의 주변에 6개가 균일한 각도로 구성되고,
   상기 집풍가이드(20) 내부의 풍차(1) 주변에는 회동식 풍량 조절장치(10)를 구성하되, 회동식 풍량 조절장치(10)는 풍차(1)에 근접한 위치에 측면 유도벽(21)의 내측 연장선상 소정의 지점에 6개의 회동축(11)을 구성하고, 회동축(11)을 중심으로 회동하도록 6개의 조절판(12)을 구성하며,
   조절판(12)은 전개시 측면 유도벽(21)의 내측 단부와 조절판(12)의 외측 단부가 맞닿으며 동일선상에 위치되어 집풍가이드(20)에서 풍차로 유입되는 바람의 유동에 저항이 전혀 없도록 구성되고,
   폐쇄시에는 조절판(12)이 회동축(11)을 중심으로 풍차(1) 쪽으로 회동되어 선단부가 인근한 조절판(12)의 후단에 밀착되면서 바람이 풍차(1)에 유입되는 것을 완전히 방지하면서 상기 풍차(1)와 측면 유도벽(21) 사이에 조절판(12)의 작동에 의해 마련된 공간에 강풍 이동통로(13)가 형성되도록 구성함을 특징으로 하는 풍량 조절장치가 구성된 풍력발전장치.

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