KR20160028960A - 개폐창문을 이용한 풍력발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전부에 방사형으로 결합되는 회전날개에 있어 일 방향 개방 구조를 갖는 개폐창문을 구비하도록 하여 풍력과 대향하는 하나의 회전날개에만 풍력이 작용하도록 하고 다른 회전날개에 대한 공기 저항을 최소화함으로써 회전부의 회전 효율을 향상시키고 결과적으로 발전 효율을 향상시킬 수 있는 할 수 있는 개폐창문을 이용한 풍력발전장치에 관한 것으로, 상세하게는 지면에 고정 설치되는 고정부; 상기 고정부의 상부에 회전 가능하도록 결합되는 본체와, 상기 본체에 수직 또는 수평으로 결합되는 회전축과, 상기 회전축에 방사형으로 결합되어 풍력에 의해 회전하는 복수의 회전날개를 포함하는 회전부; 및 상기 회전부의 회전축과 결합되며 상기 회전축의 회전력을 전달받아 발전하는 발전부;를 포함하는 풍력발전장치에 있어서, 각 회전날개는, 하나 이상의 통공이 형성된 결합플레이트; 상기 결합플레이트에 힌지 결합되어 상기 통공을 개폐하는 개폐창문; 및 상기 결합플레이트의 정면 또는 배면에 결합되어 상기 개폐창문의 개방 방향을 선택적으로 제한하는 스토퍼;를 포함하는 것이 특징이다.

Description

개폐창문을 이용한 풍력발전장치{Wind-power Generating Apparatus Using Open And Close Window }
본 발명은 회전부에 방사형으로 결합되는 회전날개에 있어 일 방향 개방 구조를 갖는 개폐창문을 구비하도록 하여 풍력과 대향하는 하나의 회전날개에만 풍력이 작용하도록 하고 다른 회전날개에 대한 공기 저항을 최소화함으로써 회전부의 회전 효율을 향상시키고 결과적으로 발전 효율을 향상시킬 수 있는 개폐창문을 이용한 풍력발전장치에 관한 것이다.
1990년대 이후 기후변화 협약으로 인해 온실가스 감축이 급박한 과제로 등장하면서 풍력발전은 화력이나 원자력 발전에 대응한 대안 중의 하나로 국내의 활용 가능성이 높게 인식되는 계기가 되었고 현재는 매우 빠른 속도로 발전하는 단계에 있다.
통상적으로 풍력발전장치는 회전축을 통한 기계적인 힘을 이용해 전력을 생산하기 위해 사용되는 장치로서, 로터의 회전축이 놓인 방향에 따라 구분하면 수평축 풍력발전장치(horizontal axis wind turbine)와 수직축 풍력발전장치(vertical axis wind turbine)가 있다.
종래의 소형 풍력발전장치는 지면이나 지붕 위에 고정 설치되어 한번 설치하면 이동하기 어렵고, 급격하게 변하는 풍향에 따라 블레이드의 방향을 적절하게 바꿔주기 어렵기 때문에 소형 풍력발전장치로 수직축 풍력 발전장치가 풍향에 관계없이 발전을 수행할 수 있으므로 적절할 수 있다.
그러나 일반적으로 수직축 풍력발전장치의 구성을 보면 발전기와 연결된 회전축에 상,하로 지지대에 의해 블레이드가 연결되도록 하는 구조를 갖고 있는데 회전축에 상,하로 블레이드가 연결되어 불균일한 진동이 발전기 등 타 구성에 그대로 전달이 되어 부하 등에 의한 시스템고장의 원인을 제공하는 문제가 있다. 또한 소형 풍력발전장치는 강풍이나 폭풍으로 인한 과속회전 등에 의해 발생되는 진동에 대해서도 효율적인 대처가 어려워 유지, 관리에 비경제적인 문제가 있다.
또한 수직축 풍력 발전장치에 의하더라도 풍속이 3∼4 m/sec 이상인 바람이 지속적으로 불어야 발전을 할 수 있으며 일반적으로 저속의 회전력을 이용하기 위해서 반드시 증속기어가 구비되어야 하고 이러한 증속기어와 그 외 나셀 등의 구성에 의해 기기의 대형화가 요구되는 실정이며, 이러한 복잡하고 대형화된 소형 풍력발전장치는 그 설치 또한 용이하지 않음은 물론 풍력 발전에 따른 블레이드 등의 회전체가 회전함에 따라 발생되는 소음으로 인해 주거지역 인근에서의 설치가 용이하지 않는 단점이 있다.
대한민국 특허등록 제10-1053451호
본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 구조의 간소화로 그 설치가 용이하며 방사형으로 결합되는 복수의 회전날개 중 풍력과 대향하는 하나의 회전날개에만 풍력이 작용하도록 하고 다른 회전날개는 바람이 통과하도록 하여 공기 저항을 최소화함으로써 회전부의 회전 효율을 향상시킬 수 있는 개폐창문을 이용한 풍력발전장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 개폐창문을 이용한 풍력발전장치는 지면에 고정 설치되는 고정부; 상기 고정부의 상부에 회전 가능하도록 결합되는 본체와, 상기 본체에 수직 또는 수평으로 결합되는 회전축과, 상기 회전축에 방사형으로 결합되어 풍력에 의해 회전하는 복수의 회전날개를 포함하는 회전부; 및 상기 회전부의 회전축과 결합되며 상기 회전축의 회전력을 전달받아 발전하는 발전부;를 포함하는 풍력발전장치에 있어서, 각 회전날개는, 하나 이상의 통공이 형성된 결합플레이트; 상기 결합플레이트에 힌지 결합되어 상기 통공을 개폐하는 개폐창문; 및 상기 결합플레이트의 정면 또는 배면에 결합되어 상기 개폐창문의 개방 방향을 선택적으로 제한하는 스토퍼;를 포함하는 것이 특징이다.
하나의 예로써, 상기 개폐창문은 상기 회전축과 평행한 상부 또는 하부가 상기 결합플레이트의 통공에 힌지 결합되되, 힌지 결합부위로부터 이격되는 부위에는 무게추가 결합되는 것일 수 있다.
하나의 예로써, 상기 개폐창문은 대칭형을 이루도록 2개의 단위 창문으로 분리 구성되며, 각 단위 창문은 상기 결합플레이트의 통공에 각각 힌지 결합되는 것일 수 있다.
하나의 예로써, 상기 회전날개는, 상기 결합플레이트와 개폐창문 간을 연결하며 상기 개폐창문의 닫힘 방향으로의 복원력을 부여하는 복원 스프링;을 더 포함할 수 있다.
하나의 예로써, 본 발명의 개폐창문을 이용한 풍력발전장치는, 상기 개폐창문의 힌지축과 연동하도록 결합되는 연동링크; 상기 회전축과 평행하도록 상기 연동링크에 결합되어 상기 힌지축으로부터 상기 연동링크를 회동시켜 상기 개폐창문을 개방시키며, 상기 회전날개의 외측으로 연장되고 그 끝단에는 롤러가 결합되는 회동전환스틱; 상기 회전날개의 회전반경을 따라 상기 롤러와 대향하는 반주(半周)의 레일을 형성하되 상기 회동전환스틱의 유동범위와 대응하는 높이를 갖는 턱부와 상기 턱부의 양 끝단에 각각 경사구배가 형성되는 회동전환레일; 및 상기 결합플레이트와 개폐창문 간을 연결하며 상기 개폐창문의 닫힘 방향으로의 복원력을 부여하는 복원 스프링;을 더 포함할 수 있다.
하나의 예로써, 본 발명의 개폐창문을 이용한 풍력발전장치는, 상기 회전축은 내부 공간과 상기 내부 공간보다 상대적으로 작은 직경을 가지고 상기 내부 공간에 고정 설치되는 원통형의 고정체를 포함하며, 상기 개폐창문의 힌지축과 연동하도록 결합되는 연동링크; 상기 회전축과 직교하도록 상기 연동링크에 결합되어 상기 힌지축으로부터 상기 연동링크를 회동시켜 상기 개폐창문을 개방시키며, 상기 회전축을 관통하여 상기 내부공간으로 연장되고 그 끝단에는 상기 고정체를 외주면을 따라 회전하는 롤러가 결합되는 회동전환스틱; 상기 고정체의 외주면을 따라 상기 내부공간에 위치하는 롤러가 접하도록 반주(半周)의 레일을 형성하되 상기 회동전환스틱의 유동범위와 대응하는 높이를 갖는 턱부와 상기 턱부의 양 끝단에 각각 경사구배가 형성되는 회동전환레일; 및 상기 회전축과 회동전환스틱 간을 연결하며 상기 개폐창문의 닫힘 방향으로의 복원력을 부여하는 복원 스프링;을 더 포함할 수 있다.
하나의 예로써, 본 발명의 개폐창문을 이용한 풍력발전장치는, 상기 고정부에 결합되어 풍향을 측정하는 풍향계; 상기 풍향계로부터 측정된 풍향신호를 수신하며, 입력된 풍향신호를 분석하여 상기 본체를 회동시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 출력된 제어신호에 의해 구동되어 상기 본체를 회동시키는 회동수단;을 더 포함할 수 있다.
하나의 예로써, 본 발명의 개폐창문을 이용한 풍력발전장치는, 상기 회전축과 연동하여 회전하는 휠디스크; 및 상기 제어부의 제어신호에 의해 작동하여 상기 휠디스크에 제동력을 가하는 브레이크;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 개폐창문을 이용한 풍력발전장치는 그 구조가 간소화될 수 있어 시공이 용이하며, 회전부에 방사형으로 결합되는 회전날개에 있어 일 방향 개방 구조를 갖는 개폐창문을 구비하도록 하여 풍력과 대향하는 하나의 회전날개에만 풍력이 작용하도록 하고 다른 회전날개는 개폐창문이 개방되어 바람이 통과되도록 함으로써 공기 저항을 최소화할 수 있기 때문에 회전부의 회전 효율을 향상시키고 결과적으로 발전 효율을 향상시킬 수 있는 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 개폐창문을 이용한 풍력발전장치의 수직형 구조를 나타내는 정면도.
도 2는 본 발명의 개폐창문을 이용한 풍력발전장치의 수평형 구조를 나타내는 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전날개의 구성을 나타내는 사시도.
도 4a 내지 4e는 본 발명의 일 구성인 개폐창문의 실시 형태를 나타내는 정면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 개폐창문의 개폐구조를 나타내는 정면도.
도 6a 내지 도 6c은 도 5에 따른 개폐구조의 작동 상태를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개폐창문의 개폐구조를 나타내는 정면도.
도 8a 내지 도 8c은 도 7에 따른 개폐구조의 작동 상태를 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 구성을 나타내는 정면도.
이하 본 발명의 실시 예들을 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 개폐창문을 이용한 풍력발전장치를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 개폐창문을 이용한 풍력발전장치의 수직형 구조를 나타내는 정면도이며, 도 2는 본 발명의 개폐창문을 이용한 풍력발전장치의 수평형 구조를 나타내는 정면도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전날개의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 4a 내지 4e는 본 발명의 일 구성인 개폐창문의 실시 형태를 나타내는 정면도이다.
본 발명의 개폐창문을 이용한 풍력발전장치(이하 '풍력발전장치'라 칭함)은 고정부(10), 상기 고정부(10)의 상부에 회전 가능하도록 결합되는 본체(200)와 상기 본체(200)에 결합되는 회전축(210)과 상기 회전축(210)에 방사형으로 결합되어 풍력에 의해 회전하는 복수의 회전날개(220)를 포함하는 회전부(20) 및 상기 회전부(20)의 회전축(210)과 결합되며 상기 회전축(210)의 회전력을 전달받아 발전하는 발전부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 고정부(10)는 지면에 고정 설치되고, 그 상부에 회동 가능하도록 결합되는 상기 회전부(20)를 지지한다.
이때 상기 고정부(10)는 상기 회전부(20)를 지지하기 위하여 복수의 프레임을 포함할 수 있다. 일 예로써, 상기 고정부(10)는 도 1등에서 도시된 바와 같이 상기 회전축(210)의 회전 베어링을 지지함과 더불어 상기 회전날개(220)의 회전 반경으로부터 이격 설치되는 지지프레임(40)을 포함할 수 있다.
그리고 상기 지지프레임(40)은 그 일단이 지면 또는 상기 고정부(10)에 고정되도록 함으로써 공중에서 회전하는 상기 회전부(20)를 견고하게 지지하도록 하며, 그 측면을 따라 사다리가 구비되어 풍력발전장치의 유지, 보수 시 사용될 수 있도록 한다.
또한 상기 고정부(10) 내부에는 상기 회전부(20)로부터 전달되는 회전력을 이용하여 발전되는 발전부(30)가 설치될 수 있다.
여기서 상기 발전부(30)는 상기 고정부(10)의 상부에 결합되는 회전부(20)로부터 회전력을 전달받아 발전되는 것으로, 상기 회전부(20)의 동력 전달 구조는 물론 발전 구조 및 발전 방법 등은 공지기술에 따라 다양하게 구현될 수 있는바, 본 발명에서는 상기 발전부(30)에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 회전부(20)의 본체(200)는 상기 고정부(10)의 상부에 결합되며 상기 고정부(10)로부터 회동 가능하도록 설치된다. 예를 들면 상기 본체(200)의 하부축은 상기 고정부(10)의 상부축과 베어링 구조로 결합되는 회동 구조를 가질 수 있다.
상기 회전축(210)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 본체(200)에 수직 방향으로 결합되는 것이거나, 도 2에 도시된 바와 같이 본체(200)로부터 이격되어 평행하게 결합되는 것일 수 있다.
상기 회전날개(220)는 상기 회전축(210)에 방사형으로 결합되며 풍력의 영향으로 상기 회전축(210)이 회전할 수 있도록 한다.
이러한 회전날개(220)는 그 재질에 있어 경량으로 일정한 탄성을 갖는 재질로 구성되며 특히 야외 환경에 노출되는 점을 고려하여 내식성이 우수한 소재를 선택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 풍력발전장치는 상기 회전날개(220)에 있어 복수의 개폐창문(230)을 구비하도록 하며, 각 개폐창문(230)이 일방향으로 열리거나 닫히도록 구성됨으로써 풍력과 대향하는 하나의 회전날개(220)에만 풍력이 작용하도록 하고, 다른 회전날개(220)에 대해서는 바람이 개방된 개폐창문(230)을 통과하도록 하여 공기 저항을 최소화함으로써 회전부(20)의 회전 효율을 향상시킬 수 있도록 구성됨에 특징이 있다.
구체적으로 상기 회전날개(220)는 도 3에 도시된 바와 같이 하나 이상의 통공(241)이 형성된 결합플레이트(240)와, 상기 결합플레이트(240)에 힌지(242) 결합되어 상기 통공(241)을 개폐하는 개폐창문(230) 및 상기 결합플레이트(240)의 정면 또는 배면에 결합되어 상기 개폐창문(230)의 개방 방향을 선택적으로 제한하는 스토퍼(250)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 개폐창문(230)은 상기 통공(241)에 힌지 결합됨에 있어 다양한 실시 형태를 가질 수 있다. 예를 들면 상기 개폐창문(230)은 상기 도 4a 내지 도 4f에 도시된 바와 같이 단문형 또는 양문형으로 구성될 수 있으며 각 실시 형태에 따라 힌지(242)의 결합 위치가 달리 적용될 수 있다.
여기서 상기 개폐창문(230)이 양문형으로 구성될 경우 각 개폐창문(230)은 대칭형을 이루도록 2개의 단위 창문(230-1, 230-2)으로 분리 구성되며, 각 단위 창문은 상기 결합플레이트(240)의 통공(241)에 각각 힌지(242) 결합되어야 함은 당연하다.
이와 같이 본 발명에 따른 풍력발전장치는 상기 개폐창문(230)이 일 방향으로만 열리도록 구성됨으로써 회전축(210)을 중심으로 좌우 또는 상하로 대칭되는 회전날개(220)가 정면(a) 또는 배면(b)을 향할 경우 정면(a)에 해당되는 회전날개(220)의 모든 창문은 닫히게 되고 배면(b)에 해당되는 회전날개(220)의 모든 창문은 열릴 수 있게 된다.
이에 따라 하나의 회전날개(220)에만 풍력이 작용(F)하게 되고 다른 회전날개(220)는 창문이 개방되어 공기저항을 최소화함으로써 회전부(20)의 회전 효율을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
그리고 상기 개폐창문(230)은 단문형으로 구성될 경우 상기 회전축(210)과 평행한 상부 또는 하부가 상기 결합플레이트(240)의 통공(241)에 힌지(242) 결합될 수 있으며, 이 경우 힌지(242) 결합부위로부터 이격되는 부위 즉 힌지(242) 결합이 되지 않은 반대 부위에는 무게추(231)가 결합됨으로써, 개폐창문(230)이 자중에 의해 닫히는 과정이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다.
이에 더하여 상기 회전날개(220)는 상기 결합플레이트(240)와 개폐창문(230) 간을 연결하며 상기 개폐창문(230)의 닫힘 방향으로의 복원력을 부여하는 복원 스프링(260)을 더 포함할 수 있는 바, 풍력의 영향이 작용하지 않는 위치에서 상기 개폐창문(230)이 쉽게 열리지 않도록 한다.
한편, 본 발명의 풍력발전장치는 상기 회전날개(220)에 구성된 하나 이상의 개폐창문(230)을 풍력의 영향 없이도 일괄적으로 열리거나 닫히게 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 개폐창문의 개폐구조를 나타내는 정면도이며, 도 6a 내지 도 6c은 도 5에 따른 개폐구조의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.
일 예로서 본 발명의 풍력발전장치는 도 5에 도시된 바와 같이 각 개폐창문(230)의 힌지축과 연동하도록 결합되는 연동링크(271)와, 상기 회전축(210)과 평행하도록 상기 연동링크(271)에 결합되어 상기 힌지축으로부터 상기 연동링크(271)를 회동시켜 상기 개폐창문(230)을 개방시키며, 상기 회전날개(220)의 외측으로 연장되고 그 끝단에는 롤러(272)가 결합되는 회동전환스틱(273)과, 상기 회전날개(220)의 회전반경을 따라 상기 롤러(272)와 대향하는 반주(半周)의 레일을 형성하되 상기 회동전환스틱(273)의 유동범위와 대응하는 높이를 갖는 턱부(274)와 상기 턱부(274)의 양 끝단에 각각 경사구배(275)가 형성되는 회동전환레일(276)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 상기 회동전환레일(276)은 상기 본체(200)로부터 결합되는 지지프레임(201)에 의해 설치되어 상기 회전날개(220)와 인접하도록 구성될 수 있다.
그리고 본 실시 예의 풍력발전장치는 상기 결합플레이트(240)와 개폐창문(230) 간을 연결하며 상기 개폐창문(230)의 닫힘 방향으로의 복원력을 부여하는 복원 스프링(277)을 더 포함할 수 있다.
이에 따르면 도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이 각 회전날개(220)는 개폐창문(230)을 열거나 닫을 수 있도록 연동하는 회동전환스틱(273)을 구성하며, 이러한 회동전환스틱(273)은 회전날개(220)의 회전반경을 따라 회전날개(220)와 함께 회전하게 되는데 상기 회동전환레일(276)이 형성된 구간과 회동전환레일(276)이 형성되지 않은 구간을 교번으로 지나치게 된다.
이때 상기 회동전환스틱(273)이 회동전환레일(276)이 형성된 반주의 구간을 회동하게 되는 경우 상기 롤러(272)는 회동전환레일(276)의 일단에 형성된 경사구배(275)를 접하면서 점차 가압되어 일 방향으로 유동하게 되며 이와 연동하는 연동링크(271)가 함께 회동하게 되면서 결과적으로 연동링크(271)에 의해 연동하는 각 개폐창문(230)의 힌지(242) 역시 상기 연동링크(271)의 회전방향과 동일한 방향으로 회동함으로써 일괄적으로 개폐창문(230)이 열리게 되는 것이다.
또한 상기 회동전환스틱(273)이 회동전환레일(276)의 일단에 형성된 경사구배(275)를 지나쳐 타 방향으로 유동하게 되어 점차 원위치로 복귀하게 되면, 상기 복원 스프링(277)의 복원력에 의해 각각의 개폐창문(230) 역시 원위치 즉 일괄적으로 닫히게 되는 것이다.
이처럼 본 실시 예에 따른 풍력발전장치는 상기 회전날개(220)의 회전반경을 따라 그 반주에 걸쳐 회동전환레일(276)을 설치함으로써 상기 회동전환레일(276)이 형성된 구간과 회동전환레일(276)이 형성되지 않은 구간으로 교번 구성하도록 하여 개폐창문(230)이 일괄적으로 열리고 닫히는 과정을 반복적으로 실시하도록 함과 더불어 풍력이 하나의 회전날개(220)에만 작용되게 할 수 있는 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 개폐창문의 개폐구조를 나타내는 정면도이며, 도 8a 내지 도 8c은 도 7에 따른 개폐구조의 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.
다른 예로서 본 발명의 풍력발전장치는 도 7에 도시된 개폐구조를 제시할 수 있다.
본 실시 예에 따르면 먼저 상기 회전축(210)은 이중 구조를 가질 수 있는 바, 내부 공간(211)과 상기 내부 공간보다 상대적으로 작은 직경을 가지고 상기 내부 공간 상에 고정 설치되는 원통형의 고정체(212)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 회전축(210)은 그 내부에 회전축(210)과 연동되지 않는 고정체(212)가 고정 설치되는 것이다.
이때 상기 고정체(212)는 도 7에서 2개로 분리된 형태를 제시하고 있으나 본 발명이 이에 한정되지 않으며 상기 내부 공간(211)의 길이방향을 따라 설치되는 단일 고정체로 구성될 수도 있다.
한편 본 실시 예의 풍력발전장치는 상기 개폐창문(230)의 힌지축과 연동하도록 결합되는 연동링크(281) 및 상기 회전축(210)과 직교하도록 상기 연동링크(281)에 결합되어 상기 힌지축으로부터 상기 연동링크(281)를 회동시켜 상기 개폐창문(230)을 개방시키며, 상기 회전축(210)을 관통하여 상기 내부공간(211)으로 연장되고 그 끝단에는 상기 고정체(212)를 외주면을 따라 회전하는 롤러(282)가 결합되는 회동전환스틱(283)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 상기 회전축(210)은 도면에 도시된 바 없으나 상기 회동전환스틱(283)의 롤러(282)가 관통할 수 있도록 상기 롤러(282)와 대향하는 부위에 관통공이 형성될 수 있다.
그리고 본 실시 예의 풍력발전장치는 상기 고정체(212)의 외주면을 따라 상기 내부공간(211)에 위치하는 롤러(282)가 접하도록 반주(半周)의 레일을 형성하되 상기 회동전환스틱(283)의 유동범위와 대응하는 높이를 갖는 턱부(284)와 상기 턱부(284)의 양 끝단에 각각 경사구배(285)가 형성되는 회동전환레일(286) 및 상기 회전축(210)과 회동전환스틱(283) 간을 연결하며 상기 개폐창문(230)의 닫힘 방향으로의 복원력을 부여하는 복원 스프링(287)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 실시 예에 따른 개폐창문(230)의 작동 구조를 살펴보면 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 각 회전날개(220)는 개폐창문(230)을 열거나 닫을 수 있도록 연동하는 회동전환스틱(283)을 구성하며, 이러한 회동전환스틱(283)은 그 끝단에 형성된 롤러(282)가 상기 회전축(210)을 관통하여 상기 고정체(212)의 외주면을 따라 회전하게 되는데, 앞서 설명한 실시 예와 동일하게 상기 회동전환레일(286)이 형성된 구간과 회동전환레일(286)이 형성되지 않은 구간을 교번으로 지나치게 된다.
이때 상기 회동전환스틱(283)의 롤러(282)가 회동전환레일(286)이 형성된 반주의 구간을 회동하게 되는 경우 상기 롤러(282)는 회동전환레일(286)의 일단에 형성된 경사구배(285)를 접하면서 점차 가압되어 일 방향 즉 회전축(210)으로부터 멀어지는 방향으로 유동하게 되며, 이와 연동하는 연동링크(281)가 함께 회동하게 되면서 결과적으로 연동링크(281)에 의해 연동하는 각 개폐창문(230)의 힌지(242) 역시 상기 연동링크(281)의 회전방향과 동일한 방향으로 회동함으로써 일괄적으로 개폐창문(230)이 열리게 되는 것이다.
또한 상기 회동전환스틱(283)의 롤러(282)가 상기 회동전환레일(286)의 일단에 형성된 경사구배(285)를 지나쳐 타단 방향으로 유동하게 되면 상기 회동전환스틱(283)은 상기 복원 스프링(287)의 복원력에 의해 타 방향 즉 회전축(210) 방향으로 유동되면서 점차 원위치로 복귀됨으로써 회동전환스틱(283)과 연결된 각각의 개폐창문(230) 역시 원위치 즉 닫힘 상태로 복귀하게 되는 것이다.
이처럼 본 실시 예는 앞서 설명한 실시 예와 마찬가지로 회전축(210) 내부에 고정 설치되는 고정체(212)의 반주에 걸쳐 회동전환레일(286)을 설치함으로써 상기 회동전환레일(286)이 형성된 구간과 회동전환레일(286)이 형성되지 않은 구간으로 교번 구성하도록 하여 개폐창문(230)이 일괄적으로 열리고 닫히는 과정을 반복적으로 실시하게 되어 풍력이 하나의 회전날개(220)에만 작용되게 할 수 있는 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부의 구성을 나타내는 정면도이다.
한편 본 발명의 풍력발전장치는 상기 본체(200)를 풍력과 대향 위치로 회동시킬 수 있다. 예를 들면 도 9에 도시되 바와 같이 상기 고정부(10)에 결합되어 풍향을 측정하는 풍향계(300)와, 상기 풍향계(300)로부터 측정된 풍향 신호를 수신하며 입력된 풍향 신호를 분석하여 상기 본체(200)를 회동시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(310) 및 상기 제어부(310)로부터 출력된 제어신호에 의해 구동되어 상기 본체(200)를 회동시키는 회동수단(320)을 포함하여 구성될 수 있다.
즉 상기 제어부(310)는 실시간으로 바람이 불어오는 방향을 측정하고 상기 회동수단(320)을 구동시켜 본체(200)를 상기 바람이 불어오는 방향으로 회동시켜 회전날개(220)가 항상 풍력에 작용하여 회전할 수 있도록 한다.
그리고 본 발명의 풍력발전장치는 비상 시 상기 회전부(20)의 회전을 제동하기 위한 구성을 더 포함할 수 있다.
예를 들면 도 9에 도시된 바와 같이 상기 회전축(210)과 연동하여 회전하는 휠디스크(330) 및 상기 제어부(310)의 제어신호에 의해 작동하여 상기 휠디스크(330)에 제동력을 가하는 브레이크(340)를 포함함으로써 관리자의 조작 또는 상기 제어부에서 비상 상황을 자동을 감지하여 상기 브레이크(340)를 작동시킴으로써 상기 회전축(210)을 정지시킬 수 있도록 한다.
또한 상기 고정부(10)는 앞서 설명한 바와 같이 지지 프레임(40)을 포함할 수 있는 바, 상기 지지 프레임(40)의 상부에는 지붕(50)이 결합되어 비 또는 눈이 지지 프레임 내측 공간에 위치하는 회전날개(220) 등으로 유입되지 않도록 할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
10 : 고정부 20 : 회전부
30 : 발전부
200 : 본체 210 : 회전축
220 : 회전날개 230 : 개폐창문
240 : 결합플레이트 250 : 스토퍼
260 : 스프링

Claims (8)

  1. 지면에 고정 설치되는 고정부; 상기 고정부의 상부에 회전 가능하도록 결합되는 본체와, 상기 본체에 수직 또는 수평으로 결합되는 회전축과, 상기 회전축에 방사형으로 결합되어 풍력에 의해 회전하는 복수의 회전날개를 포함하는 회전부; 및 상기 회전부의 회전축과 결합되며 상기 회전축의 회전력을 전달받아 발전하는 발전부;를 포함하는 풍력발전장치에 있어서,
    각 회전날개는,
    하나 이상의 통공이 형성된 결합플레이트;
    상기 결합플레이트에 힌지 결합되어 상기 통공을 개폐하는 개폐창문; 및
    상기 결합플레이트의 정면 또는 배면에 결합되어 상기 개폐창문의 개방 방향을 선택적으로 제한하는 스토퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐창문을 이용한 풍력발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 개폐창문은 상기 회전축과 평행한 상부 또는 하부가 상기 결합플레이트의 통공에 힌지 결합되되, 힌지 결합부위로부터 이격되는 부위에는 무게추가 결합되는 것을 특징으로 하는 개폐창문을 이용한 풍력발전장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 개폐창문은 대칭형을 이루도록 2개의 단위 창문으로 분리 구성되며, 각 단위 창문은 상기 결합플레이트의 통공에 각각 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 개폐창문을 이용한 풍력발전장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전날개는,
    상기 결합플레이트와 개폐창문 간을 연결하며 상기 개폐창문의 닫힘 방향으로의 복원력을 부여하는 복원 스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐창문을 이용한 풍력발전장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 개폐창문의 힌지축과 연동하도록 결합되는 연동링크;
    상기 회전축과 평행하도록 상기 연동링크에 결합되어 상기 힌지축으로부터 상기 연동링크를 회동시켜 상기 개폐창문을 개방시키며, 상기 회전날개의 외측으로 연장되고 그 끝단에는 롤러가 결합되는 회동전환스틱;
    상기 회전날개의 회전반경을 따라 상기 롤러와 대향하는 반주(半周)의 레일을 형성하되 상기 회동전환스틱의 유동범위와 대응하는 높이를 갖는 턱부와 상기 턱부의 양 끝단에 각각 경사구배가 형성되는 회동전환레일; 및
    상기 결합플레이트와 개폐창문 간을 연결하며 상기 개폐창문의 닫힘 방향으로의 복원력을 부여하는 복원 스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐창문을 이용한 풍력발전장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 회전축은 내부 공간과 상기 내부 공간보다 상대적으로 작은 직경을 가지고 상기 내부 공간에 고정 설치되는 원통형의 고정체를 포함하며,
    상기 개폐창문의 힌지축과 연동하도록 결합되는 연동링크;
    상기 회전축과 직교하도록 상기 연동링크에 결합되어 상기 힌지축으로부터 상기 연동링크를 회동시켜 상기 개폐창문을 개방시키며, 상기 회전축을 관통하여 상기 내부공간으로 연장되고 그 끝단에는 상기 고정체를 외주면을 따라 회전하는 롤러가 결합되는 회동전환스틱;
    상기 고정체의 외주면을 따라 상기 내부공간에 위치하는 롤러가 접하도록 반주(半周)의 레일을 형성하되 상기 회동전환스틱의 유동범위와 대응하는 높이를 갖는 턱부와 상기 턱부의 양 끝단에 각각 경사구배가 형성되는 회동전환레일; 및
    상기 회전축과 회동전환스틱 간을 연결하며 상기 개폐창문의 닫힘 방향으로의 복원력을 부여하는 복원 스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐창문을 이용한 풍력발전장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 고정부에 결합되어 풍향을 측정하는 풍향계;
    상기 풍향계로부터 측정된 풍향신호를 수신하며, 입력된 풍향신호를 분석하여 상기 본체를 회동시키기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 제어부로부터 출력된 제어신호에 의해 구동되어 상기 본체를 회동시키는 회동수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐창문을 이용한 풍력발전장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 회전축과 연동하여 회전하는 휠디스크; 및
    상기 제어부의 제어신호에 의해 작동하여 상기 휠디스크에 제동력을 가하는 브레이크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐창문을 이용한 풍력발전장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724359C1 (ru) * 2019-11-20 2020-06-23 Денис Валентинович Тяглин Лопастная система ветроэлектростанции
KR102273364B1 (ko) * 2021-03-10 2021-07-06 주식회사 아지즈 벤츄리 효과를 이용한 풍력 발전 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0960573A (ja) * 1995-08-21 1997-03-04 Hakko Denki Kk 風力発電装置
JP2005320891A (ja) * 2004-05-07 2005-11-17 Nabtesco Corp 風力発電装置
KR20090064731A (ko) * 2007-12-17 2009-06-22 이준열 풍력발전기용 풍차
KR101053451B1 (ko) 2010-10-19 2011-08-02 주식회사 키미 블레이드의 방향전환이 가능한 소형 풍력발전기
KR101062580B1 (ko) * 2011-05-23 2011-09-06 박일성 회전날개의 개폐각이 자동 조절되는 수직형 풍력발전기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0960573A (ja) * 1995-08-21 1997-03-04 Hakko Denki Kk 風力発電装置
JP2005320891A (ja) * 2004-05-07 2005-11-17 Nabtesco Corp 風力発電装置
KR20090064731A (ko) * 2007-12-17 2009-06-22 이준열 풍력발전기용 풍차
KR101053451B1 (ko) 2010-10-19 2011-08-02 주식회사 키미 블레이드의 방향전환이 가능한 소형 풍력발전기
KR101062580B1 (ko) * 2011-05-23 2011-09-06 박일성 회전날개의 개폐각이 자동 조절되는 수직형 풍력발전기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724359C1 (ru) * 2019-11-20 2020-06-23 Денис Валентинович Тяглин Лопастная система ветроэлектростанции
KR102273364B1 (ko) * 2021-03-10 2021-07-06 주식회사 아지즈 벤츄리 효과를 이용한 풍력 발전 장치

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