WO2014027800A1 - 풍력 발전장치 - Google Patents

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WO2014027800A1
WO2014027800A1 PCT/KR2013/007198 KR2013007198W WO2014027800A1 WO 2014027800 A1 WO2014027800 A1 WO 2014027800A1 KR 2013007198 W KR2013007198 W KR 2013007198W WO 2014027800 A1 WO2014027800 A1 WO 2014027800A1
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guide structure
floor space
generator
rotary blade
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김영실
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Kim Youngshil
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a wind turbine, and more particularly, by installing wind generators in a line inside a wind guide structure in which a wind passage is formed to enable the inflow and circulation of wind, and reusing the wind generated by the wind turbines.
  • the invention relates to a wind turbine that allows for improved power generation efficiency while minimizing dependence on external winds.
  • a typical wind power generator is rotatably mounted on the top of a tower that is firmly mounted on the ground, and a rotor installed at the tip of a rotating shaft of the generator in the nussel is installed with a nucelle equipped with a speed increaser, a generator, and controls therein. It is composed of, the rotor is mostly equipped with two to three rotary blades, and comprises a nussel direction control device, rotary wing pitch angle control device, generator torque control device and the like.
  • Such a wind turbine has a blade that rotates in response to the wind, and obtains electricity by operating the generator through a power transmission device, and the blade has a structure like a windmill or the shaft is installed vertically on a rotating shaft. There are rotated structures.
  • the wind generator cannot continue to generate power, so there is a difference in production cost and economics depending on the installation location and wind direction, and it is difficult to supply when the load and consumption of the customer increase when the power generation is insufficient. There is this.
  • Documents 1 to 6 disclose a conventional wind power generator.
  • Document 1 discloses a wind turbine foundation capable of installing a wind turbine and varying its height in response to variable water depths.
  • Document 2 discloses a wind tower installed vertically up and down in a wind turbine that increases power generation capacity by lightening components and optimizing placement of the blades.
  • Document 3 discloses a horizontal-vertical axis variable wind turbine that can minimize the load on a tower in a horizontal wind turbine and reduce the installation cost and installation difficulty while maximizing the amount of power generated.
  • Document 4 discloses a wind power generator equipped with a wind vane on a blade of a wind generator to enable efficient control by accurately measuring wind direction and wind speed.
  • Document 5 discloses a wind power tower capable of maximizing wind power by implementing wind power by accelerating wind speed and inducing an optimal wind angle even at low wind speeds.
  • Document 6 discloses a large wind power generation system in which a small generator having a small gear has a low wind direction and a low resistance has a middle generator at a lower layer, and a large generator at a middle layer, and a plurality of radial generators are arranged radially in the upper layer.
  • Patent Document 1 Publication No. 2012-0034723 "Wind Turbine Foundation for Variable Water Depth” (published on April 12, 2012)
  • Patent Document 2 [Patent Document 2] Registered Patent No. 0915381 "Wind Power Generator” (announced 22 November 2010)
  • Patent Document 3 Registered Patent No. 1052683 "Horizontal-Vertical Shaft Variable Wind Power Generator" (August 28, 2011)
  • Patent Document 4 Registered Patent No. 0743931 "Wind Power Generator and Its Control Method" (July 30, 2007)
  • Patent Document 5 Registered Patent No. 1059160 "Wind Power Tower” (August 25, 2011)
  • Patent Document 6 Registered Patent No. 0763752, "Large Wind Power Generation System” (October 4, 2007)
  • Another object of the present invention by arranging a plurality of wind power generators inside the wind guide structure, the external wind is to be minimized and to generate power using mainly the wind generated during power generation.
  • the present invention for achieving this object is a tower (4) is installed at a certain height on the floor, the nucleus (6) supported by the tower (4) is installed at a constant height from the ground, and one side of the nussel (6) Wind turbine (G) having a rotary blade (W) installed to rotate by the wind in the wind driven by the rotation of the rotary blade (W), and the wind generator (G) in the wind guide structure 20 In the wind power generator 2 is installed,
  • the wind generator (G) is installed in a line inside the wind guide structure 20 in which a wind passage 12 formed in a circulation structure by connecting the first floor space 12a and the second floor space 12b is formed therein. It is characterized by.
  • the power generation efficiency is improved by being able to continue to operate the wind power generators through the reuse of the wind without being limited to the installation area and the wind is less and less.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a wind power generator according to the present invention.
  • Figure 2 is a block diagram schematically showing the configuration of a wind power generator according to the present invention.
  • Figure 3 is a side cross-sectional view of the wind guide structure is installed wind turbine shown in FIG.
  • FIG. 4 is a view showing the wind pass plate shown in FIG.
  • FIG. 5 is a side sectional view showing the wind through hole shown in FIG. 4.
  • a tower (4) installed at a predetermined height on the floor, a nussel (6) supported by the tower (4) and installed at a predetermined height from the ground, and rotated by wind power on one side of the nussel (6)
  • Wind turbine (G) having a rotary blade (W) is installed and driven by the rotation of the rotary blade (W)
  • the wind generator (G) is installed in the wind guide structure (20) 2)
  • the wind generator (G) is installed in a line inside the wind guide structure 20 in which a wind passage 12 formed in a circulation structure by connecting the first floor space 12a and the second floor space 12b is formed therein. It is characterized by.
  • the wind generator (G), the wind generators (G2 ⁇ G5) and the wind generators installed in the second-floor space (12b) by the wind of the first wind power generator (G1) installed in the first-floor space (12a) ( G6 ⁇ G10) is characterized in that arranged to work.
  • the wind generator (G) is characterized in that at least two or more are installed in the wind passage 12 of the wind guide structure (20).
  • the wind guide structure 20 has an outdoor air inlet 22 formed on one side of the wall, a first floor space 12a formed to be connected to the outdoor air inlet 22 by a predetermined length, and the first floor space 12a. It characterized in that it comprises a two-story space (12b) formed on the first floor space (12a) so that the wind inside the wind path (12) through the connection passage 24 drilled on the left and right sides of the ceiling wall.
  • the outside air inlet 22 is further characterized in that the opening and closing device 26 for opening or closing the outside air inlet 22 by a signal from the control device 80 is further installed.
  • the wind guide structure 20 is characterized in that the motor (M) for rotating the rotary blade (W) is further installed in the first wind turbine (G) installed on the outside air inlet (22) side.
  • the wind guide structure 20 has a wind passing hole 32 formed to pass through the wind turning the rear rotary blade (W), and the wind passing through the wind passing hole 32 is concentrated in the wind passing hole 32 Wind pass plate 30 having a spiral member 34 to be characterized in that installed between the wind turbine (G).
  • the wind passing hole 32 is a one-shaped to discharge the whirlwind to the rotary blade (W) to rotate the inlet (32a) and the rear rotary blade (W) formed in the front rotary blade (W) side direction It is characterized in that the outlet 32b is formed.
  • the inlet (32a) is characterized in that formed in the diameter of the size corresponding to the rotation range of the rotary blade (W).
  • the one-shaped outlet 32b is characterized in that formed in the long hole corresponding to the radial length within the rotation range of the rotary blade (W).
  • the lifting device 40 for adjusting the height of the wind guide structure 20 is further installed on the bottom of the wind guide structure 20.
  • the lifting device 40 is characterized in that the rotary device 50 is further provided to rotate the wind guide structure 20 toward the wind direction.
  • the wind power generator 2 according to the present invention, the wind generator (G) on the wind passage 12 of the wind guide structure 20 is formed in a two-layer structure inside Are installed in line.
  • the wind guidance structure 20 is made of a light weight material such as a light metal or synthetic resin, and the first and second floor spaces 12a and 12b forming the wind passage 12 have an interlayer space so that the wind can move well.
  • the interior is formed with a structure that is connected.
  • the wind guide structure 20 may be formed in various forms such as a polyhedron and a sphere so as to suit the installation area, it may be made larger or smaller in size to match the wind turbine (G).
  • the wind path 12 is not limited to the outer shape of the wind guide structure 20, the cross-section, such as a circular or square to facilitate the installation of the wind turbine (G) and the movement of the wind, etc. It can be formed in various forms.
  • the wind guide structure 20 is formed in the first and second floors, it is also possible to install a plurality of wind generators G in series or in parallel. That is, when the wind path 12 of the wind guide structure 20 is expanded, the wind generators G may be installed in a plurality of rows.
  • the wind turbine generator (G) installed in the wind passage 12 is rotated by many wings to receive the whirlwind discharged from the one-shaped outlet 32b of the wind passing plate 30 to be described later as much as possible without loss.
  • the wing W is installed.
  • the wind path 12 is formed in the first and second floor spaces 12a and 12b of the wind guidance structure 20, and the wind at the left and right ceiling wall ends of the first and second floor spaces 12a and 12b.
  • the connection passage 24 is drilled to circulate through this passage.
  • the external wind flowed into the first floor space 12a or the wind generated from the wind turbines G installed in the first floor space 12a is connected to the connection path 24 formed on the left side by the rotor blades W. It is supplied to the two-story space 12b through.
  • the wind supplied to the second-floor space 12b is circulated by supplying the wind power generators G installed in the second-floor space 12b to the first-floor space 12a through the connection passage 24 formed on the right side. Done. That is, the wind supplied to the second-floor space 12b moves along the wind path 12 of the second-floor space 12b together with the wind generated from the wind turbines G installed in the second-floor space 12b. It is discharged to the front of the first wind power generator (G1) installed in the first floor space (12a) through the right connecting passage (24).
  • the air guide structure 20 is formed with an outside air inlet 22 on one side of the first floor space 12a.
  • the open air inlet 22 is provided with an opening / closing device 26 for opening or closing the open air inlet 22 by a signal from the control device 80 shown in FIG. 2.
  • the switchgear 26 is intended to generate power using only the wind generated by the wind generators G installed in the first and second floor spaces 12a and 12b when no external wind is used or the amount of external wind is small.
  • the outside air inlet 22 is a device that can block.
  • the opening and closing device 26 may be provided with an opening and closing handle (not shown) to enable manual opening and closing operation.
  • the wind guide structure 20 as shown in Figure 4 and 5, the wind passing hole 32 is formed so as to pass through the wind turning the rear rotary blade (W), and the wind passing hole 32 A wind passing plate 30 having a spiral member 34 for concentrating the wind passing through the wind through hole 32 is provided between the wind turbines G.
  • the spiral member 34 formed in the wind through hole 32 of the wind through plate 30 allows the wind to concentrate on the wind through hole 32 as the wind passes through the spiral member 34, and the concentrated wind winds behind the wind. Turn the rotary blade (W) of the generator (G) intensively.
  • Spiral member 34 is preferably formed within one rotation (360 °) to reduce the frictional loss caused by the passage of wind.
  • the wind passage hole 32 is formed with an inlet 32a in the direction of the front rotor blade (W) and a one-shaped outlet 32b is formed in the direction in which the rear rotor blade (W) rotates.
  • the inlet 32a is formed to a diameter having a size corresponding to the rotation range of the rotary blade (W).
  • the inlet (32a) is preferably formed to a size that can easily enter the wind generated by the rotation of the rotary blade (W) installed in the front.
  • the one-shaped outlet 32b is formed as a long hole corresponding to the radial length within the rotation range of the rotary blade (W).
  • the wind discharge direction is formed to rotate the rear rotary blade W by the whirlwind.
  • the one-shaped outlet (32b) allows the whirlwind generated by the rotation of the rotary blade (W) to be supplied as much as possible without loss to the rotary blade (W) at the rear.
  • lifting device 40 for adjusting the height is further installed on the bottom of the wind guide structure 20.
  • Lifting device 40 is a conventional device such as a hydraulic lift, a hoist that can raise or lower the wind guide structure 20 is used, the description of the specific configuration and operation will be omitted. That is, using the lifting device 40 can easily raise the wind guide structure 20 to the height of the wind blowing.
  • the lifting device 40 is further provided with a rotating device 50 that can rotate the wind guide structure 20 toward the wind direction.
  • the rotating device 50 is operated by a signal of the control device 80 that determines the signal of the wind speed wind vane 82.
  • Rotating device 50 may be used a conventional turning device installed in the crane and fork crane.
  • the wind guide structure 20 is provided with a wind vane 82 to measure the wind direction and anemometer in the surroundings.
  • the wind vane 82 sends a signal to the control device 80 with a conventional measuring instrument to provide the information necessary to control the wind power generator 2.
  • the wind power generator 2 includes a motor M for rotating the rotary blades W to the first wind turbine G1, a lifting device 40, a rotating device 50, a capacitor 60, a power transmission device (
  • a control device 80 having an operation unit and a control unit is installed to control 70. That is, the controller 80 determines the signal of the wind vane 82 and controls the operation of the motor M to stop the motor M when there is a lot of wind outside and the motor M when there is little wind outside. Can be operated.
  • the control device 80 includes an operation unit provided with a power switch 84 for manipulating the operation of the elevating device 40, the rotating device 50, the capacitor 60, the power transmission device 70, and turning on the power.
  • the controller is configured to determine and control the signal of the wind vane 82 electrically connected to the electrical signal of the operation unit.
  • the controller 80 may supply the external electricity or the electricity produced by the first wind power generator G1 to the motor M to operate the motor M.
  • the controller 80 may operate each of the first wind power generator G1 in which the motor M is installed and each of the wind power generators G2 to G10 in which the motor M is not installed. have.
  • the power switch 84 is turned on to operate the control device 80. If it is determined that the wind blows through the wind vane 82, the controller 80 controls the switch 26 to open the outside air inlet 22 of the wind guide structure 20.
  • controller 80 determines the signal of the wind vane 82 and then raises the wind guide structure 20 to the lifting device 40 to a certain height so as to be well affected by the wind.
  • control device 80 rotates toward the wind direction to facilitate the inflow of wind into the wind guide structure 20 that has risen to a certain height by operating the rotating device 50.
  • the control device 80 controls the power transmission device 70 to supply the facilities and facilities that require electricity. The remaining electricity is to be stored in the capacitor (60).
  • the power switch 84 to operate the motor (M) of the first wind power generator (G1) to turn the rotary blade (W).
  • the first wind power generator G1 generates power.
  • wind is generated.
  • the wind passes through the wind passage hole 32 of the wind passing plate 30 installed at the rear of the first wind power generator G1 along with the wind introduced through the outside air inlet 22 to rotate the second wind power generator G2. It is supplied to the wing (W).
  • the wind is introduced through the inlet (32a) of the wind through hole 32, after causing the whirlwind is discharged through the one-shaped outlet (32b).
  • the whirlwind that receives the whirlwind (W) is formed by many wings, so it does not lose wind and is transmitted as it is under the influence of the wind.
  • the whirlwind discharged through the wind through hole 32 of the wind through plate 30 rotates the rotary blades W of the second wind turbine G2 to operate the second wind turbine G2 to generate electricity.
  • This tornado wind passes through the wind through hole 32 of the wind pass plate 30, and then rotates the rotary blade (W) of the next wind turbine (G) being installed, and then passes through the wind pass plate 30 again
  • the wind turbines G of the first floor space 12a are operated first and the wind turbines G of the second floor space 12b are operated continuously.
  • the second floor space 12b Wind guides through an iterative process of circulating through the wind pass plate 30 together with the wind generated from the wind power generator G and circulating back to the first floor space 12a through the right connection passage 24 of the wind passage 12.
  • the wind turbines G in the structure 20 are operated to generate power.
  • the electricity produced in the wind generators (G) is supplied to the home and facilities needed through the power transmission device 70 and the remaining electricity is stored in the capacitor (60).
  • the present invention by arranging a plurality of wind turbines inside the wind guide structure, the external wind is minimized and the wind generated at the time of generation is mainly used to generate power. Through the reuse of the wind turbines can continue to operate to improve the power generation efficiency, it can be said that the invention is highly industrially available.

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Abstract

본 발명은 풍력발전장치에 관한 것으로서, 타워에 지지되어 지면으로부터 일정한 높이에 설치되는 너셀의 일측에 풍력에 의해 회전하는 회전날개를 구비하고 상기 회전날개의 회전에 의해 구동하는 풍력발전기에 있어서, 상기 풍력발전기는 1층 공간과 2층 공간을 연결하여 순환구조로 형성되는 바람통로가 내부에 형성되는 바람안내 구조물 내에 일렬로 설치됨으로써, 바람안내 구조물을 사용하여 바람의 유입과 순환을 안내하고 바람의 안내 시 이동통로에 설치된 다수 풍력발전기의 회전날개를 바람으로 회전시켜 발전할 수 있도록 한다.

Description

풍력 발전장치
본 발명은 풍력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 바람의 유입과 순환이 가능하도록 바람통로가 형성된 바람안내 구조물 내부에 일렬로 풍력발전기들을 설치하고 이 풍력발전기들에서 발생된 바람을 재사용하여 풍력발전기들을 작동시킴으로써, 외부 바람에 의존하는 것을 최소화하면서 발전 효율은 향상되도록 하는 풍력발전장치에 관한 것이다.
오늘날 화석에너지 고갈에 대비하고 화석에너지 사용에 따른 대기 오염을 줄이기 위하여 풍력, 태양광, 태양열, 조력, 지열 등 자연 에너지를 이용한 대체에너지의 개발이 활발하게 추진되고 있다.
특히, 자연 에너지를 이용한 발전장치 개발이 많은데 주로 태양열발전, 풍력발전, 조력발전 등이 있다.
통상의 풍력발전기는 지면에 견고하게 세워지는 타워 상단에 회동 가능하게 장착되며 그 내부에 증속기, 발전기 및 제어장치들을 갖춘 너셀(Nacelle)이 설치되고, 이 너셀 내 발전기의 회전축 선단에 장착되는 로터로 구성되며, 로터에 대부분 2~3개의 회전날개가 장착되고, 너셀 방향 조절장치와 회전날개 피치각 조절장치, 발전기 토크 조절장치 등을 포함하여 구성된다.
이러한 풍력발전기는 바람을 받아 회전하는 날개를 갖고, 이 날개의 회전력을 동력전달장치를 통해 발전기를 가동시켜 전기를 얻는 것으로, 날개가 풍차와 같은 구조를 갖거나 날개가 수직으로 설치된 회전축을 축으로 회전되는 구조로 된 것들이 있다.
그러나 이러한 종래의 풍력발전기는 설치 장소에서의 풍량의 변화와 상태에 대한 면밀한 검토가 있어야 하며 그에 적합한 회전자 및 기타 시스템을 구성하여야 한다.
종래의 풍력발전기는 바람이 잘 부는 지역에 일정 간격을 두고 타워들을 설치하고 너셀에 회전날개를 장착하여 발전하고 있으나, 바람이 없으면 제대로 발전할 수 없는 단점이 있다.
이에 따라, 풍력발전기의 발전 효율을 높이기 위해 타워의 구조를 변경하고 회전날개도 여러 형태로 변경한 풍력발전기를 개발하여 설치하고 있으나 바람에 의존해야 함에 따라 바람이 불지 않는 날에는 발전을 계속할 수 없는 단점이 있고, 이에 따라 발전 효율이 떨어지는 문제가 있다.
그리고 풍력발전기가 발전을 계속할 수 없기 때문에 설치장소와 풍향에 따라 전기 생산단가와 경제성 면에서 차이가 발생하는 것은 물론 발전량이 충분하지 않을 경우 수용가의 부하 및 사용량이 증가하는 시점에 맞추어 공급하기 어려운 단점이 있다.
문헌 1 내지 문헌 6에는 종래의 풍력발전기가 개시되어 있다.
문헌 1에는 윈드 터빈을 설치하고 가변적인 수심에 대응하여 높이를 변화시킬 수 있는 윈드 터빈 기초가 개시되어 있다.
문헌 2에는 블레이드에 대한 부품 경량화 및 최적 배치를 통해 발전용량을 증대시키는 풍력발전기에 상하로 길게 세워져 설치되는 윈드 타워가 개시되어 있다.
문헌 3에는 수평형 풍력발전장치에서 타워에 가해지는 하중을 최소화하여 설치비용 및 설치상의 난이도를 감소시킴과 함께 발전량은 극대화할 수 있는 수평-수직축 가변형 풍력발전장치가 개시되어 있다.
문헌 4에는 풍력발전기의 블레이드에 풍향풍속계를 장착하여 풍향과 풍속을 정확하게 측정함으로써 효율적인 제어가 가능하도록 한 풍력발전기가 개시되어 있다.
문헌 5에는 저속의 바람이라도 풍속을 가속화하여 풍력발전을 구현하고 최적의 바람 각도를 유도하여 풍력발전을 극대화할 수 있는 풍력발전타워가 개시되어 있다.
문헌 6에는 소형기어를 부착한 발전기를 풍향이 낮고 저항이 낮은 소형발전기는 하층부에 중형발전기는 중층부에 대형발전기는 상층부에 각각 방사형으로 다열 배치한 대형 풍력발전시스템이 개시되어 있다.
(특허문헌 1) [특허문헌 1] 공개특허 제2012-0034723호"가변적인 수심을 위한 윈드 터빈 기초"(2012.04.12. 공개)
(특허문헌 2) [특허문헌 2] 등록특허 제0915381호"풍력발전기"(2010.11.22. 공고)
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(특허문헌 5) [특허문헌 5] 등록특허 제1059160호"풍력발전타워"(2011.08.25. 공고)
(특허문헌 6) [특허문헌 6] 등록특허 제0763752호"대형풍력발전시스템"(2007.10.04. 공고)
본 발명의 목적은, 설치지역과 바람의 많고 적음에 제한을 받지 않고 바람의 재사용을 통해 풍력발전기들을 계속 작동시킬 수 있도록 함으로써 발전 효율이 향상되도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 다수의 풍력발전기를 바람안내 구조물 내부에 배치함으로써, 외부 바람은 최소로 이용하고 발전 시 발생된 바람을 주로 사용하여 발전할 수 있도록 하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 바닥에 일정 높이로 설치되는 타워(4)와, 상기 타워(4)에 지지되어 지면으로부터 일정한 높이에 설치되는 너셀(6)과, 상기 너셀(6)의 일측에 풍력에 의해 회전하도록 설치되는 회전날개(W)를 구비하고 상기 회전날개(W)의 회전에 의해 구동하는 풍력발전기(G)와, 상기 풍력발전기(G)가 바람안내 구조물(20)내부에 설치되는 풍력발전장치(2)에 있어서,
상기 풍력발전기(G)는 1층 공간(12a)과 2층 공간(12b)을 연결하여 순환구조로 형성되는 바람통로(12)가 내부에 형성되는 바람안내 구조물(20) 내부에 일렬로 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 설치지역과 바람의 많고 적음에 제한을 받지 않고 바람의 재사용을 통해 풍력발전기들을 계속 작동시킬 수 있도록 함으로써 발전 효율이 향상되도록 하는 효과가 있다.
또한 다수의 풍력발전기를 바람안내 구조물 내부에 배치함으로써, 외부 바람은 최소로 이용하고 발전 시 발생된 바람을 주로 사용하여 발전할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 3은 도 1에 나타낸 풍력발전기가 설치된 바람안내 구조물의 측단면도.
도 4는 도 1에 나타낸 바람 통과판을 도시한 도면.
도 5는, 도 4에 나타낸 바람 통과구멍을 도시한 측단면도.
본 발명은 바닥에 일정 높이로 설치되는 타워(4)와, 상기 타워(4)에 지지되어 지면으로부터 일정한 높이에 설치되는 너셀(6)과, 상기 너셀(6)의 일측에 풍력에 의해 회전하도록 설치되는 회전날개(W)를 구비하고 상기 회전날개(W)의 회전에 의해 구동하는 풍력발전기(G)와, 상기 풍력발전기(G)가 바람안내 구조물(20)내부에 설치되는 풍력발전장치(2)에 있어서,
상기 풍력발전기(G)는 1층 공간(12a)과 2층 공간(12b)을 연결하여 순환구조로 형성되는 바람통로(12)가 내부에 형성되는 바람안내 구조물(20) 내부에 일렬로 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 풍력발전기(G)는, 1층 공간(12a)에 설치된 제1풍력발전기(G1)의 바람에 의해 뒤쪽의 풍력발전기들(G2~G5)과 2층 공간(12b)에 설치된 풍력발전기들(G6~G10)이 작동하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 풍력발전기(G)는 바람안내 구조물(20)의 바람통로(12)에 적어도 2개 이상 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 바람안내 구조물(20)은 벽체의 일측에 형성되는 외기 유입구(22)와, 상기 외기 유입구(22)에 일정 길이로 연결되어 형성되는 1층 공간(12a)과, 상기 1층 공간(12a)의 천장 벽 좌우측에 뚫린 연결통로(24)을 통해 바람통로(12) 내부의 바람이 순환할 수 있도록 1층 공간(12a)위에 형성되는 2층 공간(12b)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 외기 유입구(22)에는 제어장치(80)의 신호에 의해 외기 유입구(22)를 열거나 닫는 개폐장치(26)가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 바람안내 구조물(20)에는 외기 유입구(22)측에 설치되는 제1풍력발전기(G)에 회전날개(W)를 회전시키는 모터(M)가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 바람안내 구조물(20)에는 뒤쪽 회전날개(W)를 돌리는 바람이 통과하도록 형성되는 바람 통과구멍(32)과, 상기 바람 통과구멍(32)을 통과하는 바람이 바람 통과구멍(32)에 집중되도록 하는 나선형부재(34)를 구비한 바람 통과판(30)이 풍력발전기(G)들 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 바람 통과구멍(32)은 앞쪽 회전날개(W) 측 방향에 형성되는 유입구(32a)와, 뒤쪽 회전날개(W)를 회전시킬 수 있도록 회오리 바람을 회전날개(W)에 배출하도록 하는 1자형 배출구(32b)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유입구(32a)는, 회전날개(W)의 회전범위에 대응하는 크기의 직경으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 1자형 배출구(32b)는, 회전날개(W)의 회전범위 내에서 반경 길이에 해당하는 긴 구멍으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 바람안내 구조물(20) 저면에는 바람안내 구조물(20)의 높낮이를 조절할 수 있도록 하는 승강장치(40)가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 승강장치(40) 저면에는 바람 방향을 향해 바람안내 구조물(20)을 회전시킬 수 있는 회전장치(50)가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 풍력발전장치(2)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 2층 구조로 내부가 형성되는 바람안내 구조물(20)의 바람통로(12) 상에 풍력발전기(G)들이 일렬로 설치된다.
바람안내 구조물(20)은 경량 금속 또는 합성수지재 같은 경량 소재로 제조되어 형성되고 바람통로(12)를 형성하는 1층 및 2층 공간(12a)(12b)은 바람이 잘 이동할 수 있도록 층간 공간이 연결되는 구조로 내부가 형성된다.
또한, 바람안내 구조물(20)은 설치 지역에 어울릴 수 있도록 다면체 및 구 형태 등 여러 가지로 형태로 형성할 수 있고, 풍력발전기(G)에 맞춰 크기를 크게 하거나 작게 제작할 수도 있다.
바람통로(12)는 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 바람안내 구조물(20)의 외형 형태에 제한받지 않고 풍력발전기(G)의 설치와 바람의 이동이 용이하도록 단면을 원형 또는 사각형 등 여러 가지 형태로 형성할 수 있다.
이러한 바람안내 구조물(20)은 내부가 1층 및 2층으로 형성되고 있기 때문에 풍력발전기(G)를 직렬 또는 병렬로 다수 설치하는 것도 가능하다. 즉, 바람안내 구조물(20)의 바람통로(12)를 확장하면 풍력발전기(G)들을 다수의 열로 설치할 수도 있다.
상기 바람통로(12)에 설치되는 풍력발전장치(G)는, 후술되는 바람 통과판(30)의 1자형 배출구(32b)에서 배출되는 회오리 바람을 손실 없이 최대한 전달받을 수 있도록 많은 날개로 이루어진 회전날개(W)가 설치된다.
또한, 바람통로(12)는 바람안내 구조물(20)의 1층 및 2층 공간(12a)(12b)에 형성되고, 1층 및 2층 공간(12a)(12b)의 좌우측 천장 벽 끝단에는 바람이 통과하여 순환할 수 있도록 연결통로(24)가 뚫려 있다.
이에 따라, 1층 공간(12a)에 유입된 외부 바람 또는 1층 공간(12a)에 설치된 풍력발전기(G)들에서 발생된 바람은 회전날개(W)들에 의해 좌측에 형성된 연결통로(24)를 통해 2층 공간(12b)에 공급된다.
그리고 2층 공간(12b)에 공급된 바람은 2층 공간(12b)에 설치된 풍력발전기(G)들을 작동시킨 후 우측에 형성된 연결통로(24)를 통해 다시 1층 공간(12a)에 공급됨으로써 순환하게 된다. 즉, 2층 공간(12b)에 공급된 바람은 2층 공간(12b)에 설치된 풍력발전기(G)들에서 발생된 바람과 함께 2층 공간(12b)의 바람통로(12)를 따라 이동한 후 우측 연결통로(24)를 통해 1층 공간(12a)에 설치된 제1풍력발전기(G1)의 전방에 배출된다.
또한, 바람안내 구조물(20)에는 1층 공간(12a)의 일측에 외기 유입구(22)가 형성되어 있다. 외기 유입구(22)에는 도 2에 도시한 제어장치(80)의 신호에 의해 외기 유입구(22)를 열거나 닫는 개폐장치(26)가 설치되어 있다.
개폐장치(26)는 외부의 바람을 사용하지 않거나 외부 바람의 양이 적을 때 1층 및 2층 공간(12a)(12b)에 설치된 풍력발전기(G)들에서 발생된 바람만을 이용하여 발전하고자 할 때 외기 유입구(22)를 차단할 수 있는 장치이다.
이러한 개폐장치(26)에는 수동으로 개폐 조작하는 것이 가능하도록 개폐 손잡이(도시하지 않음)를 설치할 수도 있다.
또한, 상기 바람안내 구조물(20)에는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 뒤쪽 회전날개(W)를 돌리는 바람이 통과하도록 형성되는 바람 통과구멍(32)과, 상기 바람 통과구멍(32)을 통과하는 바람이 바람 통과구멍(32)에 집중되도록 하는 나선형부재(34)를 구비한 바람 통과판(30)이 풍력발전기(G)들 사이에 설치되어 있다.
바람 통과판(30)의 바람 통과구멍(32)에 형성되는 나선형부재(34)는, 바람이 나선형부재(34)를 지나면서 바람 통과구멍(32)으로 바람이 집중되도록 하고 집중된 바람이 뒤쪽 풍력발전기(G)의 회전날개(W)를 집중적으로 돌리도록 한다.
나선형부재(34)는 바람의 통과에 따른 마찰 손실을 줄일 수 있도록 1회전(360°) 이내로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 바람 통과구멍(32)은 앞쪽 회전날개(W) 측 방향에 유입구(32a)가 형성되고 뒤쪽 회전날개(W)가 회전하는 방향을 향해 1자형 배출구(32b)가 형성된다.
상기 유입구(32a)는, 회전날개(W)의 회전범위에 대응하는 크기의 직경으로 형성된다. 이러한 유입구(32a)는 정면에 설치된 회전날개(W)의 회전으로 발생한 바람이 용이하게 유입될 수 있는 크기로 형성되는 것이 좋다.
상기 1자형 배출구(32b)는 회전날개(W)의 회전범위 내에서 반경 길이에 해당하는 긴 구멍으로 형성된다. 이러한 1자형 배출구(32b)에는 뒤쪽 회전날개(W)를 회오리 바람으로 회전시킬 수 있도록 바람 배출방향이 형성되어 있다. 또한, 1자형 배출구(32b)는 회전날개(W)의 회전으로 발생한 회오리 바람을 뒤쪽의 회전날개(W)에 손실 없이 최대한 많이 공급되도록 한다.
또한, 상기 바람안내 구조물(20) 저면에는 높낮이를 조절할 수 있도록 하는 승강장치(40)가 더 설치된다. 승강장치(40)는 바람안내 구조물(20)을 상승 또는 하강시킬 수 있는 유압리프트, 호이스트 등 통상의 장치가 사용되며 구체적인 구성과 작동에 대한 설명은 생략한다. 즉, 승강장치(40)를 사용하면 바람이 부는 높이까지 바람안내 구조물(20)을 용이하게 상승시킬 수 있다.
그리고 승강장치(40) 저면에는 바람 방향을 향해 바람안내 구조물(20)을 회전시킬 수 있는 회전장치(50)가 더 설치되어 있다. 회전장치(50)는 풍속풍향계(82)의 신호를 판단한 제어장치(80)의 신호에 의해 작동하게 된다. 회전장치(50)는 크레인 및 포크레인에 설치되는 통상적인 선회장치가 사용될 수 있다.
바람안내 구조물(20)에는 외부에 주변의 풍향 및 풍속계를 측정할 수 있는 풍향풍속계(82)가 설치된다. 풍향풍속계(82)는 통상의 계측기로 제어장치(80)에 신호를 보내 풍력 발전장치(2)를 제어하는데 필요한 정보를 제공하게 된다.
또한, 풍력 발전장치(2)에는 제1풍력발전기(G1)에 회전날개(W)를 회전시키는 모터(M), 승강장치(40), 회전장치(50), 축전기(60), 송전장치(70)를 제어하도록 조작부와 제어부를 갖춘 제어장치(80)가 설치된다. 즉, 제어장치(80)는 풍향풍속계(82)의 신호를 판단해 모터(M)를 작동 여부를 제어하여 외부에 바람이 많으면 모터(M)를 정지시키고 외부에 바람이 적으면 모터(M)를 작동시킬 수 있다.
제어장치(80)는 승강장치(40), 회전장치(50), 축전기(60), 송전장치(70)등 작동을 조작하고 전원을 온(on)시키는 전원스위치(84) 등이 설치된 조작부와 조작부의 전기신호와 전기적으로 연결된 풍향풍속계(82)의 신호를 판단하고 제어하는 제어부로 구성된다. 제어장치(80)는 모터(M)에 외부 전기나 제1풍력발전기(G1)에서 생산된 전기를 공급해 모터(M)를 작동시키는 것도 가능하다. 또한, 제어장치(80)는, 모터(M)가 설치된 제1풍력발전기(G1)와 모터(M)가 설치되지 않은 풍력발전기(G2~G10)들 각각을 독립적인 발전이 가능하도록 운영할 수 있다.
이하, 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용을 설명한다.
먼저, 전원스위치(84)를 온시켜 제어장치(80)를 작동시킨다. 제어장치(80)는 풍향풍속계(82)를 통해 바람이 충분히 분다고 판단되면 개폐장치(26)를 제어하여 바람안내 구조물(20)의 외기 유입구(22)를 연다.
또한, 제어장치(80)는 풍향풍속계(82)의 신호를 판단한 후 바람안내 구조물(20)을 일정 높이까지 승강장치(40)로 상승시켜 바람의 영향을 잘 받도록 한다.
또한, 제어장치(80)는 회전장치(50)를 작동시켜 일정 높이까지 상승한 바람안내 구조물(20)내에 바람의 유입이 용이하도록 바람 방향을 향해 회전시킨다.
상기한 바와 같이, 바람안내 구조물(20)이 설치되고 풍력발전기(G)가 발전을 하여 전기가 생산되면 제어장치(80)는 송전장치(70)를 제어하여 전기가 필요한 시설 및 설비에 공급하고 남은 전기는 축전기(60)에 저장되도록 한다.
바람안내 구조물(20)을 이용한 풍력발전기(G) 작동을 설명하면, 전원스위치(84)를 조작해서 제1풍력발전기(G1)의 모터(M)를 작동시켜 회전날개(W)를 돌린다. 회전날개(W)가 회전함에 따라 제1풍력발전기(G1)는 발전을 하게 된다.
제1풍력발전기(G1)의 작동으로 회전날개(W)가 회전함에 따라 바람이 발생하게 된다. 바람은 외기 유입구(22)를 통해 유입된 바람과 함께 제1풍력발전기(G1)의 뒤쪽에 설치된 바람 통과판(30)의 바람 통과구멍(32)을 통과해 제2풍력발전기(G2)의 회전날개(W)에 공급된다.
즉, 바람은 바람 통과구멍(32)의 유입구(32a)를 통해 유입된 후 회오리를 일으킨 후 1자형 배출구(32b)를 통해 배출된다.
이에 따라, 회오리 바람은 회전날개(W)에 정확히 전달된다. 회오리 바람을 전달받은 회전날개(W)는 많은 날개로 형성되어 있기 때문에 바람을 손실하지 않고 바람의 영향으로 그대로 전달받아 회전하게 된다.
바람 통과판(30)의 바람 통과구멍(32)을 통해 배출되는 회오리 바람은 제2풍력발전기(G2)의 회전날개(W)를 회전시켜 제2풍력발전기(G2)가 발전을 하도록 작동시킨다.
이러한 회오리 바람은 바람 통과판(30)의 바람 통과구멍(32)을 통과한 후 이어서 설치되고 있는 다음 풍력발전기(G)의 회전날개(W)를 회전시키고 다시 바람 통과판(30)을 통과하는 과정을 반복함으로써 1층 공간(12a)의 풍력발전기(G)들을 먼저 작동시키고 2층 공간(12b)의 풍력발전기(G)들을 연속해서 작동시키는 것을 반복하게 된다.
즉, 1층 공간(12a)의 풍력발전기(G)에서 발생된 바람이 바람 통과판(30)을 거쳐 바람통로(12)상의 좌측 연결통로(24)를 통과한 후 2층 공간(12b)의 풍력발전기(G)에서 발생된 바람과 함께 바람 통과판(30)을 거친 후 다시 바람통로(12)의 우측 연결통로(24)를 통해 1층 공간(12a)으로 순환하는 반복 과정을 통해 바람안내 구조물(20) 내의 풍력발전기(G)들을 작동시켜 발전하게 된다.
상기한 풍력 발전기(G)들에 생산된 전기는 송전장치(70)를 통해 필요로 하는 가정 및 시설 공급되고 남은 전기는 축전기(60)에 저장된다.
본 발명은 다수의 풍력발전기를 바람안내 구조물 내부에 배치함으로써, 외부 바람은 최소로 이용하고 발전 시 발생된 바람을 주로 사용하여 발전할 수 있도록 하여 설치지역과 바람의 많고 적음에 제한을 받지 않고 바람의 재사용을 통해 풍력발전기들을 계속 작동시켜 발전 효율의 향상을 이룰 수 있으므로, 산업상 이용가능성이 높은 발명이라 할 수 있다.

Claims (1)

  1. 바닥에 일정 높이로 설치되는 타워(4)와, 상기 타워(4)에 지지되어 지면으로부터 일정한 높이에 설치되는 너셀(6)과, 상기 너셀(6)의 일측에 풍력에 의해 회전하도록 설치되는 회전날개(W)를 구비하고 상기 회전날개(W)의 회전에 의해 구동하는 풍력발전기(G)와, 상기 풍력발전기(G)가 내부에 설치되는 바람안내 구조물(20)을 포함하되,
    상기 풍력발전기(G)는, 1층 공간(12a)에 설치된 제1풍력발전기(G1)에서 발생된 바람과 외기 유입구(22)를 통해 유입된 바람과 함께 뒤쪽의 풍력발전기들(G2~G5)과 2층 공간(12b)에 설치된 풍력발전기들(G6~G10)을 작동시킬 수 있도록 바람안내 구조물(20) 내부에 일렬로 배치되고,
    상기 바람안내 구조물(20)의 저면에는, 바람안내 구조물(20)을 바람이 부는 높이까지 상승시켜 바람의 영향을 용이하게 받을 수 있도록 바람안내 구조물(20)의 높낮이를 조절할 수 있도록 설치되는 승강장치(40)를 포함하는 풍력 발전장치에 있어서.
    상기 바람안내 구조물(20)에는, 외기 유입구(22)를 통해 외부 바람이 유입되도록 하고, 2층 공간(12b)의 바람이 1층 공간(12a) 내부에 유입되도록 하며, 제1풍력발전기(G1)에 회전날개(W)를 회전시켜 바람을 생성하고 이 바람을 순환시킬 수 있도록 제1풍력발전기(G1)에 모터(M)가 더 설치되고,
    상기 바람안내 구조물(20)의 벽체의 일측에 형성되는 외기 유입구(22)와, 상기 외기 유입구(22)에 일정 길이로 연결되어 형성되는 1층 공간(12a)과, 상기 1층 공간(12a)의 천장 벽 좌우측에 뚫린 연결통로(24)를 통해 바람통로(12) 내부의 바람이 순환할 수 있도록 1층 공간(12a) 위에 형성되는 2층 공간(12b)을 포함하며,
    상기 바람안내 구조물(20)에는, 뒤쪽 회전날개(W)를 돌리는 바람이 집중적으로 통과하도록 설치된 바람 통과구멍(32)에 뒤쪽 회전날개(W)의 회전범위 내에서 반경 길이에 해당하는 긴 구멍으로 형성되고 뒤쪽 회전날개(W)를 회오리 바람으로 회전시킬 수 있도록 바람 배출방향이 형성되는 1자형 배출구(32b)와, 상기 유입구(32a)와 1자형 배출구(32b)를 양쪽에 형성한 나선형부재(34)를 구비하면서 풍력발전기(G)들 사이에 설치되는 바람통과판(30)과,
    상기 회전날개(W)는, 바람 통과판(30)의 1자형 배출구(32b)에서 배출되는 회오리 바람을 손실 없이 최대한 전달받을 수 있고 바람이 뒤쪽 풍력발전기(G)의 회전날개(W)를 집중적으로 돌리도록 많은 날개로 이루어진 회전날개(W)가 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
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