JP2012529596A - ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム及びそのブレード片 - Google Patents

Abstract

【課題】 風力発電の効率を高める新しくて効率的なブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム及びそのブレード片を提供する。
【解決手段】 本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム及びそのブレード片は、全体として半円形にブレード片を形成して準備し、いくつかのブレード片を結合してブレードセグメントを形成し、ツイストさせる角度を考慮してブレードセグメントを一定に積層して多様なサイズのブレードモジュールを形成し、形成されたブレードモジュールを所要数だけ組立結合して全体的なシステムを完成する形態はもちろんのこと、一つの胴体を持つ筒形または直立形にも形成することができる風力発電システムに関する。
本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片は、一定の厚さを持ち、組立結合された状態で外部からの発電媒体を収容して抗力を発生させるように全体として半円形リング状のブレード片ボディーを備え、中心の中心軸部に結合させるために一側端部に等角リング状に区分される軸結合部が形成され、他側端部に前記半円形リング状と同じ方向に向かうように窪んでいる形状にブースター片が形成されるものである。
また、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムは、風力発電システムの発電のために回転可能に支持されて回転力を発生させるように円柱棒状に形成される中心軸部と；前記中心軸部に嵌合させるように中心部に嵌合端を形成させるための構造を持ち、一定高さに形成され、一定の各地点での断面は前記中心部の嵌合端から分けられるそれぞれの一側が全体として窪んでおり、一定厚さの半円形リング状に形成されるブレードと；前記ブレードの外側から吹いて来る風の力を受けて前記風力発電システムの回転力を高めるように、前記中心部の嵌合端から前記中心軸部反対方向の前記ブレード末端部に沿って、前記ブレードの窪んでいる半円形リング状と同じ方向に向かうように窪んでいる形状に形成されるブースターと；前記中心軸部の延長線上に位置し、前記中心軸部の回転駆動力を受けて発電する発電モジュールと；を含んでなる。
したがって、本発明は、風力発電システムの発電効率を増大させるために、ブレード形態、ブースターの追加など、回転加速を高めるための構造を採択して、低費用で環境に優しいながらも効率が非常に高い風力発電を行う効果を提供する。
【選択図】 図１０

Description

本発明はブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムに係り、全体として半円形にブレード片を形成して準備し、いくつかのブレード片を結合してブレードセグメントを形成し、ツイストさせる角度を考慮してブレードセグメントを一定に積層して多様なサイズのブレードモジュールを形成し、形成されたブレードモジュールを所要数だけ組立結合して全体的なシステムを完成する形態はもちろんのこと、一つの胴体を持つ筒形または直立形態にも形成することができるので、大型だけでなく中小型の風力発電システムまでも比較的便利に設置することが可能である、ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム及びそのブレード片に関する。

本ＰＣＴ国際特許出願は本出願人によって特許出願されて登録された大韓民国登録特許第９３６５０３号（発明の名称：ブースターブレードを持つセグメントツイスティング風力発電システム、２０１０．１．５．登録）と本出願人によって出願された大韓民国特許出願第２００９−６０３７８号（発明の名称：ブースターブレードを持つブレード型風力発電システム、２００９．７．２．出願）及び大韓民国特許出願第２０１０−３１８９５号（発明の名称：モジュール化ブレードを備えた風力発電システム及びそのブレード片、２０１０．４．７．出願）を優先権として主張して進めるＰＣＴ国際特許出願である。

エネルギーが我々に与える恵沢は数えきれないほど多い。しかし、社会的にエネルギーに対する関心が高くなるにつれて、資源の限界性、資源使用による環境汚染、資源の偏在性による国際社会の政治的・外交的問題によって代替エネルギー開発の必要性が世界のあちこちで提起されている。

世界各国ではこのような現実を悟って未来の無公害原料を開発するために多大な資本を投資し、化石燃料の依存を逃れることができる無限のエネルギー、つまり未来のエネルギーを捜すための努力とともに、石油や石炭のような化石燃料を取り替えることができる新しいエネルギー源を捜し出し、エネルギー問題を解決するために研究開発に力をつけている。

風は、他の何のエネルギー源でも満足させることができない豊かで、安くて、消耗して消えないで、広範囲に散在しており、きれいなエネルギー源であって、未来のエネルギー源として浮び上がっている。

風によって発電するこのような風力発電は１９９０年代に入って風力タービン設計などの技術発展によって風をエネルギーに変換させる効率が高くなり、もっと低速の風によっても作動することができることになり、既存より地表からずっと高い所の風までも風力エネルギー化することができることになっている。

ヨーロッパ風力エネルギー組合とグリーンピースの共同評価など、ただ地球陸地の１０％程度の地域だけ開発することができると仮定したとき、世界風力発電潜在性が２０２０年の世界予想電力需要の二倍程度であるという報告もある。もし、世界のあちこちの莫大な風力潜在性まで考慮するなら、風力は電気需要だけでなく、たぶんエネルギー需要まで満足させることができるであろう。

風力発電はもう相当に安くなったが、生産価格は続いて落ちている。石油の価格を左右する石油輸出国機構ＯＰＥＣのように、風の価格を人為的に調節する器具もない。また、相当に揮発性が高く、数ヶ月ぶりに価格が二倍に上がる天然ガスなどと違う点も魅力的である。

風力発電に係わる従来の技術として、ドイツのＷＯＢＢＥＮ，Ａｌｏｙｓ社の大韓民国登録特許第８１２７９６号‘風力発電装置用ローターブレード’があり、図５１は大韓民国登録特許第８１２７９６号‘の風力発電装置用ローターブレード’を示す図である。

図示のように、従来の‘風力発電装置用ローターブレード’は、圧力側及び吸入側を持ち、ローターブレードの最大厚さの位置がローターブレード長の約２０％と３０％の間にあり、最大プロファイル厚さが前記ローターブレードの翼弦長の２５％と４０％の間にあり、前述した断面は、ローターブレード装着部に隣接して位置する前記ローターブレードの下部１／３部分で少なくとも具現され、前記ローターブレードはこのブレードの断面において第１部分と第２部分でなり、前記第１部分は第２部分より大きく、前記第２部分はルート部領域で前記ローターブレードの後方エッジ領域でなり、前記第２部分はローターブレード表面のサイズを変化させる手段を含み、前記圧力側は窪んでいるキャンバーを持つ断面を含み、ほば直線の断面が前記吸入側上に具現され、前記ローターブレードの圧力側は翼弦線と二回交差し、前記圧力側が後方領域で窪んでおり、前記圧力側が前方領域でふくらんでおり、前記ローターブレードの最大幅は前記ローターブレード装着部の領域に位置する形態的特徴があるローター型ブレードであって、マスコミを介して多く接する形態の風力発電用ブレードである。

風力発電に係わる従来の技術として、大韓民国登録特許第６５９５６５号の‘円筒形ブレードを備えた小型風力発電装置’もあり、図５２は大韓民国登録特許第６５９５６５号の‘円筒形ブレードを備えた小型風力発電装置’を示す図である。

このような従来の‘円筒形ブレードを備えた小型風力発電装置’は、図５２に示すように、円筒形ブレードを備えた垂直形態の小型風力発電装置に関するもので、小型発電機に適し、初期に自己機動がなだらかになされる円筒形ブレードを発電機に装着することで、風の方向に無関係に同一電力を発生させ、環境に優しく、サイズに比べて電力出力の効率が非常に高い円筒形ブレードを備えた風力発電装置である。

このような従来の‘円筒形ブレードを備えた小型風力発電装置’は、一定長さだけ離隔した位置にそれぞれ上部支持板と下部支持板が構成されており；前記上部支持板と下部支持板の間には中間支持部が構成され；前記上部支持板と中間支持部、前記中間支持部と下部支持板には一定間隔で配置された多数の垂直ブレードの両端がそれぞれ結合されられ、前記上部支持板、中間支持部、下部支持板の中央を貫通して回転軸が結合され、前記回転軸が一方向に回転するように制御する一方向回転制御部材でなる特徴がある。

風力発電に係わる他の従来技術の一つとして、ドイツのＷＯＢＢＥＮ，Ａｌｏｙｓ社の大韓民国登録特許第６５６８０６号‘風力発電タービン’があり、図５３は大韓民国登録特許第６５６８０６号‘風力発電タービン’を示す図である。

図示のように、ドイツのＷＯＢＢＥＮ，Ａｌｏｙｓ社の‘風力発電タービン’は、回転可能に設置された支持体を収容したパイロンを持つ風力発電設備であり、支持体は支持アーム７を含み、前記支持アーム７によってパイロン２から分離されて同一面にあるローター単位３、４及び５を収容し、前記支持体は少なくとも一つのローター単位３、４及び５が支持体の回転によって（パイロン２の添付を基準とする）最低地点に位置するようにし、少なくとも一つのローター単位３、４及び５が支持アーム７から脱着されるようにするために支持アーム７から下るようにするか、あるいは支持アーム７で付着されるようにするために支持アーム７に引かれるようにする起重ユニットまたは懸垂下降ユニットまたはこれら両方を備える、前記起重ユニットまたは懸垂下降ユニットまたはこれら両方は支持体７の内部に備えられる特徴を持つ風力発電設備である。

風力発電に係わるもう一つの従来の技術として、大韓民国登録特許第５４１２３１号‘高効率垂直型風力発電装置’もあり、図５４は大韓民国登録特許第５４１２３１号‘高効率垂直型風力発電装置’を示す図である。

図示のように、大韓民国登録特許第５４１２３１号‘高効率垂直型風力発電装置’は、回転子の外部を保護するとともに風を集風する可変型集風カバー１と、前記可変型集風カバー１の内部に設置され、回転軸３と接しない外周面に慣性重錐２１が形成され、回転軸とは空気通路を成す多数のダイアフラム２２で結合され、一部面が風速によって開放される開放回転子２５で構成された左右対称の一対の上部可変回転子２ａと、前記上部可変回転子の下部と結合され、回転子羽の角度が直角を成す左右対称の一対の下部可変回転子２ｂとから構成される特徴がある。

風力発電に係わるもう一つの従来の技術として、ドイツ特許出願ＤＥ３９２８５３８号があり、図５５はドイツ特許出願ＤＥ３９２８５３８号の風力発電装置を示す図である。

図示のように、ドイツ特許出願ＤＥ３９２８５３８号の風力発電装置は、風力発電装置自体に形成される太陽電池板の間から出る電流を伝達する主な目的で伝導成形体（電気を送るための一つの経路）が連続ガイドパイル形態に構成されて個々の曲面造形体の死角を減少させて効率を高める特徴がある。

このような従来風力発電のためのシステムまたは装置が風力発電の効率を高めるための構成的特徴があるが、それなりの問題点を持っている。

まず、大韓民国登録特許第８１２７９６号‘風力発電装置用ローターブレード’は、海の水上または浜辺、高い丘、稜線などのように風力が強い地域で大規模発電プラント設備によって風力発電をすることに適用されるローター型ブレードである。

このような従来の‘風力発電装置用ローターブレード’は大型の発電プラント施設であり、資金や人力がたくさんかかるため、中小企業や一般市民が直接設置して用いることはとても難しい設備である。

次に、大韓民国登録特許第６５９５６５号‘円筒形ブレードを備えた小型風力発電装置’は、前述した‘風力発電装置用ローターブレード’とは異なり、比較的弱い風でも風力発電するように構成されているが、この‘円筒形ブレードを備えた小型風力発電装置’の中心部に吹いて来る大部分の風から効果的に動力を導き出すように構造化されているとは言えなく、これにより吹いて来る風から効果的に回転力を発生させ、これにより発電する効率には依然として疑問が多い。

そして、三番目のドイツのＷＯＢＢＥＮ，Ａｌｏｙｓ社の‘風力発電タービン’は周りでたびたび見られる大型風力発電設備を変化させた形態のもので、このような大型風力発電設備は海の水上または浜辺、高い丘、稜線などのように風力が強い地域に適用され、よって施設に大規模の建設資金が必要となるだけでなく、風が強くなければならない制約も伴う。これにより中小企業または一般市民が直接設置して用いるのには事実上難しい風力設備である。

また、大韓民国登録特許第５４１２３１号‘高効率垂直型風力発電装置’は、可変型集風カバー１などを含むように構造化させて風力発電の効率向上をはかっているが、小型にもかかわらず、比較的な複雑さ、風速による可変作動など、形体的不安要素が持続し、このような構造によって堅固さを維持しながら風力発電の効率を向上させることができるかは依然として疑問である。

最後に、ドイツ特許出願ＤＥ３９２８５３８号の風力発電装置は、ブレード全体に太陽電池を装着する形態に形成され、電気の流れを維持するためのもので、風力発電システムの製品化過程が難しく、生産性が落ち、中心のシャフト軸部４にブレードを結合させる過程が難しくて実用化過程などに問題点がある。

また、風力発電のための設備や装置において、風の方向と強度にかかわらず発電が可能であり、さらに大きな発電プラント施設ではないといっても、風力発電の効率を高めることが必要である。

前述したように、風力は、曇るとか夜間には発電に制限を受ける太陽熱に比べ、風さえあれば２４時間発電可能な利点があるので、未来の次世代エネルギー源として注目されているが、風の方向及び強度にかかわらず発電が可能であり、さらに大きな発電プラント施設ではなくても風力発電の効率を高めることができるより新しくて効率的な技術開発が絶えず要求されている。

また、従来の問題点に対する解決だけでなく、新しくて効率的な構造を適用させることができる風力発電に対する技術が切実に要請されている実情である。

したがって、前述した問題点を解決するための本発明の目的は、一定の厚さを持ち、組立結合された状態で外部からの発電媒体を収容して抗力を発生させるように全体として半円形リング状のブレード片ボディーを備え、中心の中心軸部に結合させるために一側端部に等角リング状に区分される軸結合部が形成され、他側端部に前記半円形リング状と同じ方向に向かうように窪んでいる形状にブースター片が形成されることを特徴とする、ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片を提供することにある。

そして、本発明の他の目的は、風力発電システムの発電のために回転可能に支持されて回転力を発生させるように円柱棒状に形成される中心軸部と；前記中心軸部に嵌合させるように中心部に嵌合端を形成させるための構造を持ち、一定高さに形成され、一定の各地点での断面は前記中心部の嵌合端から分けられるそれぞれの一側が全体として窪んでおり、一定厚さの半円形リング状に形成されるブレードと；前記ブレードの外側から吹いて来る風の力を受けて前記風力発電システムの回転力を高めるように、前記中心部の嵌合端から前記中心軸部反対方向の前記ブレード末端部に沿って、前記ブレードの窪んでいる半円形リング状と同じ方向に向かうように窪んでいる形状に形成されるブースターと；前記中心軸部の延長線上に位置し、前記中心軸部の回転駆動力を受けて発電する発電モジュールと；を含むブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを提供することにある。

このような本発明ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片は、前記ブレード片ボディーに結合される上部が前記ブレード片ボディーから突出する形態に形成され、前記外部からの発電媒体を収容して回転加圧させる回転加圧端を含み；前記ブレード片ボディー及び前記ブースター片は、いずれか一つ以上を角度をなすか傾くように形成させることで、前記モジュール化ブレードを備えた風力発電システムの完成された表面が角度をなすか傾くように形成させることができる。

また、本発明ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片において、前記ブレード片ボディーは、前記半円形リング状のブレード片ボディーの表面に、前記外部から収容される発電媒体によって回転力を増大させるために、前記ブレード片ボディーの中心から外側に曲がって窪んでいる形状を成す少なくとも一つ以上の補助ブースター片をさらに含み；この際、前記補助ブースター片は、前記ブレード片ボディーの表面に前記半円形リング状の内側及び外側のいずれか一側面以上で一つ以上の所望地点に形成されることが好ましい。

また、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片において、前記ブレード片ボディーは、前記ブースター片及び前記ブースター片に繋がるブレード片ボディーの上部に、他のブレード片との結合の際、完成させようとする形状への形成のために結合させる角度を調節するために少なくとも一つの組立孔が形成され、前記組立孔が形成される反対側面に前記組立孔に結合させるための他の組立孔が形成され；前記ブレード片ボディーの堅固性を高めるために、前記中心の中心軸部と前記ブースター片の外側の中心軸部側部分の間を支えて補強する補強部をさらに含む特徴があり；前記ブースター片は、前記中心軸部に垂直な各地点での断面が、前記ブレードの外側に吹く風を収容するように全体として窪んでいる形状の凹型、前記ブレードの外側に吹く風によって揚力を発生させるように中央がふくらんでいる揚力型、及び前記ブレードの外側に吹く風をすぐ受ける平たい平板型の中でいずれか一形態に形成されることが好ましい。

本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて、前記ブレードは、前記中心軸部に嵌合させるように嵌合端を形成させるため、中心部方向への一側端部に等角で区分されるリング状の軸結合部が形成され、他側端部に前記半円形リング状と同じ方向に向かうように窪んでいるブースター片を備えている前記請求項１のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムによる少なくとも二つ以上のブレード片のそれぞれの軸結合部が結合されることでブレードセグメントが形成され、前記形成されたブレードセグメントが多数積層されてなり；前記中心軸部に嵌合させる嵌合端を中心部に備えた状態で、前記嵌合端の外縁に等角区分され、半円形リング状を持つ少なくとも二つ以上のセグメント片が結合された状態で筒形のブレードセグメントが形成され、前記形成されたブレードセグメントが多数積層されてなる特徴がある。

また、この場合において、前記ブレードは、前記ブレードのモジュール化のために、前記ブレードセグメントが一定個数積層されることでブレードモジュールが形成され、形成された前記ブレードモジュールが一定個数積層されることで前記ブレードが形成され；前記ブレードセグメントは、前記ブレードの嵌合端が前記中心軸部に嵌め合わせられて前記ブレードの形態に組み立てられるために、積層される上部及び下部のいずれか一側に突出部が、他側には溝部が形成され；前記ブレードは、上層のブレード片と下層のブレード片の結合の際、内側谷状の内側に前記上層のブレード片より前記下層のブレード片がもっと突出し、前記突出した下層ブレード片の上面に吹いてきた風の力を受ける回転加圧端が形成されるように組み立てられることが好ましい。

そして、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて、前記ブレードは、前記中心軸部に嵌合させるように嵌合端を形成させるために、中心部方向への一側端部に等角区分され、長形のリング状である軸結合部が形成され、前記中心軸部に垂直な各地点での断面は前記中心部の嵌合端から分けられるそれぞれの一側が全体として窪んでいる一定厚さの半円形リング状であり、筒形の羽状に形成される少なくとも一つ以上のブレード片が、前記嵌合端の外縁に等角度地点で同じ回転方向に配置固定されるように結合され；上層のブレード片と下層のブレード片の結合の際、一定角度で互いにずれるように結合させることで、全体としてツイスト状に形成され；上層のブレード片と下層のブレード片の結合の際、前記結合角度の変化なしに直立状に真っ直ぐに結合され；前記中心軸部の一側端部からそれぞれ一定距離だけ離れる単位部分が隣接位置の断面形状に対して一定角度でずれるように傾いて形成されるツイスト状部分と、前記中心軸部と平行に形成される直立状部分とを、少なくとも一部分以上含むように複合的に形成されることができる。

また、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて、前記ブースターは、前記ブレード形成の際、前記ブレードの外側に付着される形態に前記ブレードと同時に形成され；形成される前記ブレードの形態に対応するように筒形に形成され、前記ブレードが形成された後、前記ブレードの外縁端部に筒形に付着されるように形成され；前記中心軸部に垂直な各地点での断面が、前記ブレードの外側に吹く風を収容するように全体として窪んでいる凹型、前記ブレードの外側に吹く風によって揚力を発生させるように中央がふくらんでいる揚力型、及び前記ブレードの外側に吹く風をすぐ受ける平たい平板型の中でいずれか一形態に形成されることが好ましい。

また、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて、前記発電モジュールは、一定発電容量を持つ多数の発電機を含むように構成され；前記含まれた多数の各発電機が風速量によってさらに作動するように制御することで発電負荷として作用させるように形成されることができ；前記発電モジュールからの出力を受ける構成の入力許容範囲を超える発電量は前記モジュール化ブレードを備えた風力発電システムの外部に放出するようにダンプロード（ｄｕｍｐ ｌｏａｄ）を含むことが好ましい。

この外にも、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムは、前記ブレードの表面の周りに流れる風を受けて追加の回転力を発生させるように、前記ブレードの表面内外側に、前記中心軸部に対するそれぞれの垂直断面の形状が前記中心軸部方向に向かうように少なくとも一つ以上形成される補助ブースターをさらに含むことができ；前記ブレードの上部及び下部のいずれか一つ以上を遮るようにパネル状に形成される仕切り板をさらに含むことができ；一定間隔で離隔した状態で少なくとも二つ以上の前記モジュール化ブレードを備えた風力発電システムが設置される場合、設置されるそれぞれの前記モジュール化ブレードを備えた風力発電システムの中心軸部の間を結合して支持するサポーター装置をさらに含むことができ；この場合、前記設置される少なくとも二つ以上の前記モジュール化ブレードを備えた風力発電システムの中心軸部の上端部を支持するように結合させるサポーター固定体と；一つの前記サポーター固定体に一端が結合され、他の前記サポーター固定体に反対側一端が結合されることで、前記サポーター固定体の間を支持するサポーターバーとを含む。

そして、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムは、垂直及び水平を含んで角度に制限なしに必要な角度に設置可能である。

さらに、本発明によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム及びそのブレード片の構成部のそれぞれについての詳細な技術内容を提供し、このような構成及び技術内容はそれぞれ個別的にあるいは互いに複合的に実施されることが可能である。

したがって、このような構造による本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムによって達成される主要効果は次のようである。

まず、本発明は、メインブレードの外縁に回転加速を高めることができるブースターを採択することにより、弱風によっても効果的に風力発電することができる。

そして、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムは、全体としてツイスト構造でありながらも外縁に回転加速を高めることができるブースターを採択することで、弱風によっても効果的に風力発電する。

これにより、従来の大型プラント設備を備える必要がないので、場所にかかわらず設置することが可能である。

同時に、高度の技術システムや装置が必要ではないので、安い費用で設置が可能であり、経済的な風力発電することができ、関連産業界で脚光を浴びることになると予想される。

本発明は、全体としてツイスト構造でありながらも外縁に回転加速を高めることができるブースターを採択することで、風の方向にかかわらず、弱風によっても効果的に風力発電を引き起こし、安い費用で場所にかかわらず設置することができ、低費用で環境に優しく効率が非常に高い風力発電を行う効果を提供する。

また、風力発電システムの発電効率を増大させることができるように、ブレード形態の改善、ブースターの追加など、回転加速を高めるための構造を採択している。

また、ブレード片またはブレードセグメントによって積層される構造を取り、同時にモジュール化の概念を取り入れて、設置、修理、及び管理の容易性を提供する。

同時に、水平型、垂直型または斜線型など、設置方向に制限なしに所望の形態と角度に設置可能であるので、空間活用の効率性を増大させることができて脚光を浴びることになると期待される。

本発明の一実施例によるツイスト型ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを示す図である。 本発明の一実施例によるモジュール化ツイスト型ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを示す図である。 本発明の一実施例によるセグメント直立型ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを示す図である。 本発明の一実施例による筒体形ツイスト型ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを示す図である。 本発明の一実施例による複合型ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを示す図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片を説明する図である。 図６ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片のサイズ及び形態を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムに適用されるブレードセグメントを説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムに適用されるツイスト型ブレードを説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいてブレード片によるツイスト型ブレードの形成過程を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいてブレードセグメントと中心軸部の結合過程を示す図である。 図１１のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいてブレードセグメントと中心軸部間の結合原理を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいてブレードセグメントの結合状態を示す図である。 図１３のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいてブレードセグメントの結合によるツイスト構造を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの表面形成形態を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの構造的堅固性を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの修理の便利性を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのモジュール化結合状態を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブースターの断面の形態及び種類を示す図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレードの形態変化を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレードの多様な種類を示す図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいてブレード片の補助ブースターの追加形成を示す図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて補助ブースターの断面の形態及び種類を示す図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいてブレードの形態及び種類を示す図である。 本発明の他の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの他の一形態のブレードセグメントを示す図である。 図２５のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレードの多様な変化形態を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレードの補強部を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレードにおいての風流動の特徴を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレードの仕切り板を示す図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの要部の形態を示す図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの回転状態を多数の場面で示す図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの多様な垂直型の設置例を示す図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのグループ化設置場合の支持構造を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて風の作用を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて補助ブースターの作用を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムに形成される風谷での風の流れを説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムに形成される風谷での流れによって回転効率が増大されることを説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいての風の作用を平断面で示す図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムをプロペラ型風力発電システムと比較するために示す図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいての高度による風の作用を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの垂直設置構造の風力発電効率を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの水平設置構造の風力発電効率を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのシリンダー構造の設置形態を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのクレーンによる設置過程を説明する図である。 本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの水平設置過程を説明する図である。 本発明の一実施例による標準型ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの適用設置例を説明する図である。 本発明の実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムが設置された例を示す図である。 本発明の実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムが設置された例を示す図である。 本発明の実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムが設置された例を示す図である。 本発明の実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムが設置された例を示す図である。 大韓民国登録特許第８１２７９６号‘風力発電装置用ローターブレード’を示す図である。 大韓民国登録特許第６５９５６５号‘円筒形ブレードを備えた小型風力発電装置’を示す図である。 大韓民国登録特許第６５６８０６号‘風力発電タービン’を示す図である。 大韓民国登録特許第５４１２３１号‘高効率垂直型風力発電装置’を示す図である。 ドイツ特許出願ＤＥ３９２８５３８号の風力発電装置を示す図である。

以下、図面に基づいて本発明によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム及びそのブレード片を詳細に説明する。

先にも説明したように、本出願は本出願人によって特許出願されて登録された大韓民国登録特許第９３６５０３号（発明の名称：ブースターブレードを持つセグメントツイスティング風力発電システム、２０１０．１．５．登録）と本出願人によって出願された大韓民国特許出願第２００９−６０３７８号（発明の名称：ブースターブレードを持つブレード型風力発電システム、２００９．７．２．出願）及び大韓民国特許出願第２０１０−３１８９５号（発明の名称：モジュール化ブレードを備えた風力発電システム及びそのブレード片、２０１０．４．７．出願）の各記述内容を併合し、優先権を主張して進めるＰＣＴ国際特許出願である。

したがって、各出願の構成部に対する用語に違いがあり得るが、技術的な要旨と概念はそれぞれの出願明細書に根拠し、３件の併合出願によって特許請求範囲の請求項そのものの記載内容は違いもあり得るが、それぞれの特許出願が持つ範囲に限定したことを明かす。また、明細書及び図面においても前述したような一貫した原則を適用した。

一例として、最初出願されて登録された大韓民国登録特許第９３６５０３号とその次の大韓民国特許出願第２００９−６０３７８号において‘ブースターブレード’という構成部の用語が使われているが、本ＰＣＴ国際特許出願においては、三番目の大韓民国特許出願第２０１０−３１９８５号の該当構成部の機能による用語により適すると判断されて使用された‘ブースター’と言う用語に統一した。また、最初に使われた‘メインブレード’も三番目に使われている‘ブレード’という用語に、‘補助ブレードも‘補助ブースター’などに統一して用意し、以下に細かい部分による各構成部の用語も統一したが、地面関係上全て列挙しない。

また、後述する過程によってより詳細に説明されて把握されるが、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００において主要構成部である‘ブレード１１０’部分の構造を説明すれば、中心軸部１３０の周りに形成される羽形の全体形態を‘ブレード１１０’とする。そして、このブレード１１０が中心軸部１３０に垂直な方向に一つずつ分割されているものを‘ブレードセグメント１１５’とし、このブレードセグメント１１５を形成するために基本的な一つの媒介構成体を本実施例では‘ブレード片１０’と名付ける。すなわち、Ｓ字形にブレードセグメント１１５を形成する場合、中心を基準として分離される一つ一つが‘ブレード片１０’となるものである。また、前記ブレードセグメント１１５が‘所定の所要高さ’に結合させて形成させたものが‘ブレードモジュール１１０ｍ’である。

その外に、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００に係わる技術内容はそれぞれの特許出願書及び本ＰＣＴ国際出願書の技術内容に基づいて詳細に検討されなければならない。以下では本発明の技術的内容を説明する。

図１は本発明の一実施例によるツイスト型ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを示す図、図２は本発明の一実施例によるモジュール化ツイスト型ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを示す図、図３は本発明の一実施例によるセグメント直立型ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを示す図である。

また、図４は本発明の一実施例による筒体形ツイスト型ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを示す図、図５は本発明の一実施例による複合型ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを示す図である。

図示のように、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、ブレード１１０と、ブースター１２０と、中心軸部１３０と、発電モジュール１４０が要部となり、その上、風力発電の効果を高めるためにさらに構成される構成部として仕切り板１１０ｐと、その外に本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００の設置を補助するための設備が核心を成す。

本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００において、まずブレード１１０は、中心軸部１３０に嵌合されるように中心部に嵌合端を形成するための構造を持ち、一定高さに形成され、一定の各地点での断面は中心部の嵌合端から分けられるそれぞれの側部が全体として窪んで一定厚さの半円形リング状に形成される。

次に、ブースター１２０は、ブレード１１０の外側から吹いて来る風の力を受けてブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００の回転力を高めるように、中心部の嵌合端から中心軸部１３０の反対方向のブレード１１０の末端部に沿って、ブレード１１０の窪んでいる半円形リング状と同一方向に向かうように窪んでいる形状に形成される。

このようなブースター１２０も、ブレード１１０の外側に吹く風を収容するように全体として窪んでいる凹型、ブレード１１０の外側に吹く風によって揚力を発生させるように中央がふくらんでいる揚力型、及びブレード１１０の外側に吹く風を直ちに受ける平らな平板型などに大別することができる。

同時に、このように区分される形態においても、それぞれの詳細な形状は図示のような三日月形以外にも、四角形、三角形などの多様な形状に形成されることが可能であり、これについても後述する。

本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００において、中心軸部１３０は風力発電システムの発電のために回転可能な状態で支持され、回転力を発生させるように円柱棒状に形成される。

このような本実施例の中心軸部１３０はブレード１１０が回転することにより回転し、また外部の風による回転力などが直接作用する構成部であるので、外部風の強度や回転力の強弱によって搖れるか不安定になることなしに堅固に設置されることが重要である。

最後に、発電モジュール１４０は中心軸部１３０の延長線上に位置して中心軸部１３０の回転駆動力を受けて発電する構成部であり、一種の発電機（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と言える。

このような構造を持つ本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は全体形態によって多様に区分することができる。

すなわち、図１のように、基本的な程度の高さに主要構成部であるブレード１１０とブースター１２０のそれぞれがツイスト状に形成される形態があり、図２のように、所定の高さのものを一つのブレードモジュール１１０ｍとし、このようなブレードモジュール１１０ｍを所要数で形成する形態があり、図３のように、ツイストなしに直立状に形成される形態がある。また、図４のように、ブレード１１０が一つの筒体状に形成される形態があり、図５のように、ツイスト状の範囲と直立上の範囲が必要な部分に交互に位置するように形成される形態も可能である。

また、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００において、多数のブレードセグメント１１５の積層によってブレード１１０が形成される場合もいくつかに区分することができる。

まず、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００において、ブレード片１０でブレードセグメント１１５を形成し、このように形成されたブレードセグメント１１５を積層させるかあるいはブレードモジュール化した後、積層して組み立てることでブレード１１０が形成され、このようなブレード１１０を装着して組立結合させることで、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを形成することになる。

また、本発明の一実施例によるブレードセグメント１１５は、前述したようにブレード片１０で形成させるものではなく、ブレードセグメント１１５を一つの筒形に形成させて、このようなブレードセグメント１１５で前記のようにブレード１１０を形成させた後、再びブレード１１０を装着して組み立てることで、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００を形成させる場合も可能である。

図６は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片を説明する図、図７は図６のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片のサイズ及び形態を説明する図である。

図示のように、本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００のブレード片１０は発電するための発電システムの部品あるいは部属品であり、一定の厚さを持ち、組み立てられた状態で外部からの発電媒体を収容するように全体として半円形リング状のブレード片ボディー１０Ｂを持ち、中心の中心軸部１３０に結合させるために一側端部に等角リング状に区分される軸結合部１０Ａが形成され、他側端部に前記半円形リング状と同一方向に向かうように窪んでいるブースター片１０Ｃが形成された形態である。

本実施例のブレード片１０はさまざまな形態に製作されることができ、その形態に制限されない。しかし、図７に示すように、ブースター片１０Ｃの直径１０Ｃｄはブレード片１０の直径１０ｄの１／３程度になるように設計し、補助ブースター１０ｄの直径１０Ｄｄはブースター片１０Ｃの直径１０Ｃｄの２／３程度以下に設計されることが、大気安定度（Ｐａｓｑｕｉｌｌ、１９６１）のＥ等級（安定）またはＦ等級（非常に安定）、地上１０ｍの高度、風速６ｍ／ｓｅｃ、年平均気温の差３０度を基準に算定するとき、回転動力の効率を極大化させることができるものであることが実験結果によって現われているので、前述した割合を参照して製作されることが好ましい。

また、後述するが、本実施例によって形成させようとするブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、設置されなければならない場所の平均風速、年平均気温の差、大気安定度、風向きなどを考慮してブレード片１０とブースター片１０Ｃの直径を増減させることが重要でかつ好ましい。

図８は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムに適用されるブレードセグメントを説明する図である。

前述したブレード片１０でブレードセグメント１１５を形成させることもできるが、図示のように、ブレードセグメント１１５を一つの筒形で形成さることで、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００を完成することも可能である。

図示のように、本実施例による筒形のブレードセグメント１１５は、中心軸部１３０に嵌合させる嵌合端１１５ｃを中心部に備えた状態で、前記嵌合端１１５ｃの外縁に等角で区分されて半円形リング状を持つ少なくとも二つ以上のセグメント片１１５ｐが結合された状態に形成される。

本実施例において、このような筒形のブレードセグメント１１５は二つのセグメント片１１５ｐを持つＳ字形であるが、もっと多いセグメント片１１５ｐを持つブレードセグメント１１５を形成させることも可能であり、このようなブレードセグメント１１５の形態については後述する。

図９は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムに適用されるツイスト型ブレードを説明する図である。

本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００の構成のためにそれぞれの構成部を準備しなければならないが、その中でも遂行しようとする風力発電によって、特にブレード１１０をよく準備することが重要である。

前述したブレード片１０でブレードセグメント１１５を形成する場合、本実施例のブレード１１０のために先に何個のブレード片１０でブレードセグメント１１５を形成するかを決めることが重要である。図示のように、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００においては、二つのブレード片１０で一つのブレードセグメント１１５を組み立てて形成することができ、ブレード片１０を三つ、四つ、またはそれ以上で一つのブレードセグメント１１５を形成することもできる。重要なのは、どんな形態にブレードセグメント１１５を形成するかが風力発電の効率や状況による設置環境に良いかである。このようなブレードセグメント１１５の形態は、完成されるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００の全体的な状況を考慮することが好ましい。

本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００において、ブレード片１０でブレードセグメント１１５を形成させる場合、二つのブレード片１０を互いにかみ合う状態に組み立ててブレードセグメント１１５を形成し、形成されたブレードセグメント１１５を直ちにあるいはモジュール化してブレード１１０を形成する過程を中心に説明する。

それぞれの場合、ブレード片１０のそれぞれの軸結合部１０Ａが向い合った状態で結合されて、図示のようなブレードセグメント１１５を形成することになる。

さらに、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００の組立構成は、大別してそれぞれの構成部を別に準備して組み立てる方式で進めることと、中心軸部１３０にブレード片１０またはブレードセグメント１１５を一つ一つ組み立てていく方式で進めることに区分することができる。

ブレード１１０の完成形態をツイスト（ねじれ）状と直立状に形成させることができるのは前述したようである。

まず、ツイスト型ブレード１１０は、上層のブレード片１０と下層のブレード片１０を結合させるとき、一定角度で互いにずれるように結合させることで、全体としてツイスト状に形成させるものである。

この過程で、所望の形態または角度（θ）、例えば角度（θ）の調節なしに直立状に真っ直ぐに立てるかあるいは２度、３度、４度などのように所望の程度に調節して一つのブレード片１０を結合し、これにさらに他の一つのブレード片１０を結合させる過程でずっと進めてブレード１１０を形成することができ、これはブレードセグメント１１５を形成した後に積層して組み立てる場合にも同様である。

図１０は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいてブレード片によるツイスト型ブレードの形成過程を説明する図である。

本実施例においては、二つのブレード片１０でブレードセグメント１１５を形成する場合を説明する。

この場合には、図示のように、二つのブレード片１０の軸結合部１０Ａを突き合わせた後、二つのブレード片１０のそれぞれに形成されている組立孔１０Ｈにネジなどで堅たく結合してブレードセグメント１１５を形成する。このように形成されたブレードセグメント１１５を中心軸部１３０に一つ一つずつ嵌め合わせることでブレード１１０を形成することができ、ブースター１２０はこの過程で自然に形成される。

ブレードセグメント１１５を中心軸部１３０に嵌め合わせるときは、やはり風力発電を考慮して各ブレードセグメント１１５の間のねじれ角度をよく考慮することが重要である。角度の調整は、前述したように、本実施例のブレード片１０に形成された多数の組立孔１０Ｈとして、主組立孔１０Ｈａと補助組立孔１０Ｈｂの挿入結合位置を適宜調整することで可能である。

本実施例において、ブレード１１０は、図示のように、中心軸部１３０にすぐ積層していくことで形成させることもできる。前述したように二つのブレード片１０で一つのブレードセグメント１１５を形成させる場合、先に中心に中心軸部１３０を位置させ、一つのブレード片１０の結合片１０Ａｃを中心軸部１３０に接触させた後、これに合わせてもう一つのブレード片１０の結合片１０Ａｃを結合させることでブレードセグメント１１５を形成することが可能である。そして、このように形成されたブレードセグメント１１５の上部にはさらに所望の形態または角度に調節して一つのブレード片１０を結合し、これにさらに他のブレード片１０を結合させる過程をずっと進めることで、ブレード１１０を形成することができる。

また、本実施例においては、ブレードモジュール１１０ｍを形成した後、これを中心軸部１３０に所望の高さや幅に位結合させてブレード１１０を形成する。すなわち、モジュール化することである。

図１１は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて、ブレードセグメントと中心軸部の結合過程を示す図、図１２は図１１のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて、ブレードセグメントと中心軸部間の結合原理を説明する図である。

まず、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００のブレードセグメント１１５は、風による回転駆動力の発生効率を高めるために、Ｓ字形の両端部に垂直形状にブースター片１０Ｃが形成されている。

そして、一定の厚さ及び幅を持ち、中央にナット型嵌合端１１５ｃが位置し、ナット型嵌合端１１５ｃの外縁に等分された角度地点に少なくとも一つ以上の羽形セグメント片１１５ｐが同一回転方向に配置固定されて全体としてＳ字形に形成される。

そして、棒状の中心軸部１３０は、ブレード１１０の嵌合端１１５ｃが嵌め合わせられて回転可能に支持され、ブレード１１０に加わる風力によって回転されて回転力を発生させることになる。

また、多数の各ブレードセグメント１１５は、積層形態に結合させるために、上部及び下部のいずれか一側には突出部１１５ｔが、他側には溝部１１５ｕが形成され、ブレードセグメント１１５のそれぞれは、図示のように、中心軸部１３０にネジ１１５ｘなどで固定されることにより、本実施例によるブレード１１０が形成される。

本実施例は、図示のように、各ブレードセグメント１１５に突出部１１５ｔと溝部１１５ｕが三つずつ備えられているが、このような突出部１１５ｔと溝部１１５ｕは適切な間隔で必要な数で形成させることが可能である。

そして、図面で矢印は互いに結合されることを概念的に示すものである。また、ブレード１１０あるいは各ブレードセグメント１１５の中間多数箇所に羽毛のように示された羽毛状表示ｓｘは、幾つかの部分に分けられるかあるいは分離されるものではなく、立体的にある程度の厚さを持つように形成されることを示すためのものである。

図１３は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて、ブレードセグメントの結合状態を示す図、図１４は図１３のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいてブレードセグメントの結合によるツイスト構造を説明する図であり、（Ａ）は結合前の各ブレードセグメント１１５を、（Ｂ）は各ブレードセグメント１１５が結合される過程を、（Ｃ）は結合されたブレード１１０を示すものである。

本実施例によるブレードセグメント１１５は、図示のように、ブレード１１０の嵌合端１１５ｃが中心軸部１３０に嵌め合わせられて前記ブレード１１０のツイスト状に形成させるために、ブレードセグメント１１５どうし結合させるための上下部は互いに平行に形成され、ブレードセグメント１１５の胴体は平行な上下部に対して傾くように形成される。よって、形成させようとする一定高さに一つ以上のブレードセグメント１１５を結合させれば、ブレード１１０は全体としてツイスト状に形成される。

また、ブレード１１０の外縁端部にはブレードセグメント１１５のブースター片１０Ｃのそれぞれが集まって谷状のブースター１２０を形成することになる。

後述するように、ブースター１２０は、ブレード１１０自体で風によって発生する回転に加え、ブースター１２０によって発生する回転で駆動させることで弱風でも回転の効率を高める機能をする。

本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００のさまざまな形態の製作及び実験の結果、ブースター１２０なしにブレード１１０だけで製作された風力発電システムが回転されなかった微風によって、同じ風力発電システムのブレード１１０の外側にブースター１２０が形成された場合に回転する場合が多かった結果から見ると、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１０においてブースター片１０Ｃによるブースター１２０は回転動力を高めるのに大きな影響を与えると言える。

さらに、このようにブレード１１０がツイスト状に中心部分が形成されれば、ブレード１１０の最上部に位置するブレードセグメント１１５のセグメント片１１５ｐの上端ラウンド部には、これを遮るために平面状の仕切り板１１０ｐが結合され、この仕切り板１１０ｐもブレード１１０の内外部で作用して動力を発生させる風力の効率を高めるのに大きな影響を与える。

図１５は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの表面形成形態を説明する図である。

また、図１６は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの構造的堅固性を説明する図、図１７は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの修理の便利性を説明する図である。

本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、前述したような形状以外にも、まずブレード片１０の形態を多様に形成することでブレード１１０及びブースター１２０などの全般的な形態及び状態を変えることができる。

すなわち、図１５の（ａ）のように、本実施例によるブレード片１０の側面となるブレード片ボディー１０Ｂとブースター片１０Ｃがそれぞれ直角形態に形成される場合、ブレード１１０及びブースター１２０は図示のように直角を成す階段状に形成される。

また、これとは異なり、図１５の（ｂ）のように、ブレード片１０の側面となるブレード片ボディー１０Ｂとブースター片１０Ｃがそれぞれ傾いた形態に形成される場合、ブレード１１０及びブースター１２０は先の階段状とは異なり、表面が比較的滑っこい状態に形成される。

また、このような過程において、ブレード片ボディー１０Ｂとブースター片１０Ｃの形態は、互いに同じようにあるいは別々に角度をなすか傾くように形成することで、ブレード１１０及びブースター１２０の形態を多様な形態に形成させることが可能である。

本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、図１６のように、それぞれのブレード片１０またはブレードセグメント１１５が構造的に互いに支持する状態となるので、ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００自体の撓み（ｂｅｎｄｉｎｇ、ｄｅｆｌｅｘｉｏｎ）が大きく減って堅固性にすぐれ、堅固な設計となるとともに総重量も減らす効果がある。

また、図１７のように、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、中間の特定位置でブレード片１０またはブレードセグメント１１５を分離することができるので、修理や管理が便利である。

図１８は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのモジュール化結合状態を説明する図である。

図１８の（Ａ）に示すように、筒形のブレードを持つ本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００において、中心軸部１３０にブレード１１０の嵌合端１１５ｃを嵌め合わせ、この嵌合端１１５ｃに形成された締結孔１１５ｃｈにネジ１１５ｘを締め付けることで、ブレード１１０を中心軸部１３０に結合させる。

以外にも、先とは異なり、中心軸部１３０はその外周縁が、図１８の（Ｂ）に示すように、凹凸形態またはネジの山部と谷部が交互に位置する形態に形成させ、ブレード１１０の嵌合端１１５ｃも前記中心軸部１３０に結合されるようにその外周縁の形状に対応して形成させることが可能であり、このような形態に形成した後、中心軸部１３０にブレード１１０を結合させる場合、その結合力を一層堅固にすることができる。

図１９は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブースターの断面の形態及び種類を示す図である。

図示のように、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００のブースター１２０はさまざまな形態に形成されることが可能である。

前述したように、本実施例によるブースター１２０は、本発明のブレード型風力発電システム１０の外周部に吹く風を受けて風力発電の回転力を高める機能をする構成部である。

まず、（Ａ）のような三日月形のブースター１２０は最も一般的に思うことができるブースター１２０の形状である。すなわち、三日月のように中央が窪んでいるブースター１２０で、外部の風が吹いてくると回転力を高める形態である。

次に、（Ｂ）は（Ａ）と同様な概念であるが、その形態が‘コ’字形をしている。このような形態も中央の窪んでいるブースター１２０に外部の風が吹いてくると回転力を高める形態である。

（Ｃ）の形状は平たい形態を有するブースター１２０で、ブレード１１０が回転する外周縁末端部に位置するブースター１２０がより強い風を受けて力を発生させるようにする形態のもので、矢印に似ている形状を有する場合である。

（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ）の形状は揚力を受けることができるように構造化された形態のブースター１２０である。

飛行機の翼が飛行機を空に浮かべるようにする揚力は、流体中の物体が垂直方向に受ける力であり、この揚力は圧力の高い所から圧力の低い所に力を発生させることになる。

このような揚力を発生させるためには、曲がるか撓むことなしに中央部がふくらんでいる形態を取ることが一般的であり、一方が楕円形態をし反対側末端部に行くほど細くなるエアホイル（ａｉｒｆｏｉｌ）構造がこのような揚力を比較的うまく発揮するものとして知られている。

したがって、前記原理によって（Ｄ）はエアホイル（ａｉｒｆｏｉｌ）構造の形状を取り、ブレード１１０の曲面に沿って形成された形態のものであり、（Ｅ）はやはりエアホイル（ａｉｒｆｏｉｌ）構造の形状を取り、ブレード１１０に対して角度をなす形態に、（Ｅ）は円形の形態にそれぞれ構造化させてブースター１２０を形成している。

本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、その外にもブレード１１０の外縁末端部に形成されて回転力を高めることができる多様な形態のブースター１２０が可能である。

図２０は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレードの形態変化を説明する図である。

図示のように、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、ブレード１１０を多様に構造化させて形成することが可能である。

まず、（Ａ）は半円構造のセグメント片１１５ｐを持つブレード１１０で、前述したようにセグメント片１１５ｐの中央が半円形の窪んでいる構造であり、一般的な構造であると言える。

次に、（Ｂ）構造のブレード１１０は（Ａ）に比べて窪んでいる部位がより深い‘Ｕ’字形にセグメント片１１５ｐが形成された特徴を持つ。

（Ｃ）構造のブレード１１０は、セグメント片１１５ｐが四角形に窪んで形成される特徴を持つ。

このような構造は本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００のブレード１１０が多様な形状に形成されることができることを見えるもので、本実施例の原理によって風を受けたブレード１１０が回転力を発生させることができるなら、前記のものとは異なる多様な形態のブレード１１０が可能である。

図２１は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレードの多様な種類を示す図である。

図示のように、（Ａ）は二つのブースター１２０が結合して形成された構造の風力発電システム１００を示すもので、比較的簡単な構造で易しく思い出すことができる形態であると言える。

（Ｂ）はブースター１２０が平たく形成された場合のもので、前述したようにブースター１２０が結合されたブレード１１０の先が矢印形状をしている。

（Ｃ）はブレード１１０のセグメント片１１５ｐが‘Ｕ’字形に形成された特徴を持つブレード型風力発電システム１０である。

（Ｄ）はブレード１１０のセグメント片１１５ｐが四角形に窪んだ形態であるとともにブースター１２０も窪んでいる四角形に形成された場合である。

（Ｅ）はブレード１１０のセグメント片１１５ｐは‘Ｕ’字形に形成され、ブースター１２０の末端部が楕円形態をし反対側端に行くほど細くなるエアホイル（ａｉｒｆｏｉｌ）構造に形成され、揚力によって回転力を一層増大させることができる構造である。

（Ｆ）は半円形の一般的なセグメント片１１５ｐに加え、揚力の効果までも考慮して断面が円形であるブースター１２０を形成している場合である。

（Ｇ）は前記（Ａ）のような一般的な構造に補助ブースター片１２５ｐがさらに形成されている場合を示すものである。

また、それぞれの構造の下の円形は該当の風力発電システム１００が回転するときに現す平面的な形状を示すものである。

本実施例は、このような構造の外にも、前述した原理と構造に基づいて多様な形態に、ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムを形成させることが可能である。

図２２は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいてブレード片の補助ブースターの追加形成を示す図である。

本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、ブレード１１０の端部にブースター１２０が形成された形態の外にも、図２２に示すようにブレード１１０のセグメント片１１５ｐの中間多数箇所に補助ブースター片１０Ｄａ、１０Ｄｂ、１０Ｄｃ、１０Ｄｄがさらに形成されることも可能である。

すなわち、ブースター１２０と同じ方向に形成されて、ブレード１１０に吹く風による回転発生力を高めるように、ブレード１１０の内外側のいずれか一側以上に少なくとも一つ以上、本実施例では４対の補助ブースター片１０Ｄａ、１０Ｄｂ、１０Ｄｃ、１０Ｄｄが中心軸部１３０の方向にふくらんでいるようにさらに固定される形態に形成される。

したがって、これにより、補助ブースター片１０Ｄａ、１０Ｄｂ、１０Ｄｃ、１０Ｄｄによって風による力が中心軸部１３０の方向に作用して回転力を高めることになる。

図２３は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて補助ブースターの断面の形態及び種類を示す図である。

図示のように、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００において、ブレード１１０に加わる補助ブースター片１０Ｄはブレード１１０に対して外側（図２３、Ａ）あるいは内側（図２３、Ｂ）に形成されるか、このような内外側への形成が組み合わせられるのはもちろんのこと、対を成さないで互いにずれるように（図２３、Ｃ）形成されることも可能である。

また、この外にも、補助ブースター片１０Ｄは角度をなすとか四角形などの多様な形態に形成されることができ、ブレード１１０の内外側の所望位置に多様な形態に結合形成されることが可能である。

図２４は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいてブレードの形態及び種類を示す図である。

本実施例のブレード型風力発電システム１０は、三つのセグメント片１１５ｐを持っている。この場合にも、前述したように、ブレード１１０のセグメント片１１５ｐの中間多数箇所に補助ブースター片１０Ｄａ、１０Ｄｂ、１０Ｄｃ、１０Ｄｄ、１０Ｄｅ、１０Ｄｆが形成されている。

この場合にも、補助ブースター片１０Ｄａ、１０Ｄｂ、１０Ｄｃ、１０Ｄｄ、１０Ｄｅ、１０Ｄｆがセグメント片１１５ｐの中間多数箇所に多様な形状に固定形成されることができ、この外にも、セグメント片１１５ｐは四つ、五つまたはそれ以上の必要な個数で形成されるなど、多様な形状に形成されることが可能である。

また、本発明のブレード片１０のブレード片ボディー１０Ｂは、図示のように、半円形リング状のブレード片ボディー１０Ｂの表面に、前記外部から収容される発電媒体によって回転力を増大させるために、ブレード片ボディー１０Ｂの中心から外側に曲がって窪んでいる形状を成す少なくとも一つ以上の補助ブースター片１０Ｄが加わることが可能である。また、このような補助ブースター片１０Ｄはブレード片ボディー１０Ｂの表面に前記半円形リング状の内側及び外側のいずれか一側面以上に一箇所以上の所望地点に形成される。

また、本発明のブレード片１０は金型による射出で大量生産することにより原価を節減することができる。さらに、自動車バンパーなどのように金型射出などによって製作が可能であり、ポリプロピレン（ＰＰ）材で製作される場合、長さ２ｍ、高さ５０ｃｍ程度のものの重さを約５ｋｇ程度にすることができるので、製作を便利にすることができるとともに発電の効率を高めることができる。

図２５は本発明の他の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの他の一形態のブレードセグメントを示す図、図２６は図２５ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレードの多様な変化形態を説明する図である。

図示のように、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００において、ブレード片１０に付け加えられる補助ブースター片１０Ｄはブレード１１０に対して外側あるいは内側に形成されるか、このような内外側への形成が組み合わせられることが可能であり、この外にも補助ブースター片１０Ｄは角度をなすか四角形などの多様な形態に形成されることができる。

また、一つのブレードセグメント１１５を形成するために三つ、四つあるいはそれ以上のブレード片１０が使われられることができる。この場合、一つのブレードセグメント１１５を形成するブレード片１０の数によって軸結合部１０Ａの結合片１０Ａｃなどの形状を適宜形成することが重要である。

図２７は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレードの補強部を説明する図である。

本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００において、ブレード片ボディー１０Ｂは、ブースター片１０Ｃ及びこのブースター片１０Ｃにつながるブレード片ボディー１０Ｂの上部に、他のブレード片１０との結合の際、完成させようとする形状への形成のために結合させる角度を調節するための多数の組立孔１０Ｈが形成される。多数の組立孔１０Ｈは主組立孔１０Ｈａと補助組立孔１０Ｈｂに区分することができ、図示のように、本実施例においては、一つの主組立孔１０Ｈａと多数の補助組立孔１０Ｈｂが形成されている。

組立については後に詳細に説明するが、このような主組立孔１０Ｈａと補助組立孔１０Ｈｂは本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００のブレード１１０がツイスト状に形成されることができる土台を提供する。

また、本発明のブレード片１０は、射出される大型ブレードの強度を補強し、ブレード片ボディー１０Ｂの堅固性を高めるために、中心の中心軸部１３０とブースター片１０Ｃの間を支えて補強する補強部１０Ｓをさらに構成させることが可能であり、ブレード片１０の外部をガラス纎維（ｆｉｂｅｒ ｇｌａｓｓ）でコートして堅固に製作することができる。

図２８は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレードにおいての風流動の特徴を説明する図、図２９は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレードの仕切り板を示す図である。

また、図２８を再び参照すれば、本実施例のブレード片１０はブレード片ボディー１０Ｂに結合される上部のものがブレード片ボディー１０Ｂから突出する形態に回転加圧端１０Ｅを形成している。この回転加圧端１０Ｅは外部からの発電媒体を収容して回転加圧させる機能をする。後述するように、これにより本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００の回転効率を高めて風力発電を増大させることに寄与することになる。

すなわち、本実施例のブレード１１０は、回転加圧端１０Ｅによって、上層のブレード片１０と下層のブレード片１０が結合するとき、内側の谷状の内側に上層のブレード片１０より下層のブレード片１０がもっと突出し、突出した下層ブレード片１０の上面に吹いてきた風の力を受けることになる。

また、図示のように、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、ブレード１１０の上部及び下部のいずれか一方以上を遮るために、パネル状に形成される仕切り板１１０ｐが形成される。

そして、本実施例のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、前述したように、上層のブレード片１０と下層のブレード片１０結合の際、結合角度の変化なしにブレード１１０を直立状に真っ直ぐに結合形成することも可能であり、ブレード１１０の形態を除いた事項はツイスト（ねじれ）形態と同様である。

図３０は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの要部の形態を示す図、図３１は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの回転状態を多数の場面で示す図である。

図３２は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの多様な垂直型の設置例を示す図、図３３は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのグループ化設置場合の支持構造を説明する図である。

図示のように、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００の上部及び下部から見た形状は螺旋状を取っており、側面からもっとはっきりと分かる。また、上部及び下部から見た斜視形態は発電の効率だけでなく外観にもすぐれる。

図３２のように、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、前述した形態以外にも、角度の調節やブレード片１０の形態によって多様な形態のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００を形成させることが可能である。

また、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は一定間隔で離隔させた状態で互いに支持させる方式で設置されることも可能である。

図３３に示すように、少なくとも二つ以上、例えば本実施例のようにブースター付きモジュール化ブレードを備えた３台の風力発電システム１００がある程度離隔した状態で設置され、これを互いに支持させなければならない場合、設置されるそれぞれのブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００の中心軸部１３０の間を結合させる方式で互いに支持させるサポーター装置（ｓｕｐｐｏｒｔｅｒ）１９０を設置することが好ましい。

このようなサポーター装置１９０は、サポーター固定体１９１とサポーターバー１９２に区分することができる。

まず、サポーター固定体１９１は、設置される少なくとも二つ以上のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００の中心軸部１３０の上端部を支持するように結合させることになる。そして、サポーターバー１９２はサポーター固定体１９１の間を支持する構成部で、図示のように、一つのサポーター固定体１９１に一端が結合され、もう一つのサポーター固定体１９１に反対側一端が結合されて固定されるように形成される。

本実施例の約３ＭＷ級の風力発電システムにおいて、７０ｍ／ｓｅｃの風にも耐えることができる強固な構造に設計されることが好ましい。このようなサポーター装置１９０によって、ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００が７０ｍ／ｓｅｃを超える乱流、極致突風、極致風向き変化、極致風速変化により堅固に維持することができる。同時に、このようなサポーター装置１９０などによる支持構成は、既存のプロペラ型ではヨー（ｙａｗ）制御方式による問題のため試みが難しい。

図３４は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて風の作用を説明する図、図３５は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて補助ブースターの作用を説明する図である。

また、図３６は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムに形成される風谷での風の流れを説明する図、図３７は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムに形成される風谷での流れによって回転効率が増大することを説明する図、図３８は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて風の作用を平断面で示す図である。

図３４に示すように、外部から本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００に吹いてきた風はブレード片ボディー１０Ｂ、つまりブレード１１０の胴体とブースター１２０に作用し、補助ブースター１２５のための補助ブースター片１０Ｄにも作用して発電効率を増大させることになる。本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、図３５の（ａ）のように、補助ブースター１２５のための補助ブースター片１０Ｄなしに形成されることもできるが、図３５の（ｂ）のように補助ブースター１２５のための補助ブースター片１０Ｄが形成される場合、発電の効率を高めることができることになる。

また、図３６〜図３８に示すように、外部からブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００に吹いてきた風はブースター１２０、ブレード１１０の風谷、補助ブースター１２５などに作用する。すなわち、本実施例において、ブレード１１０の上端にぶつかった風が中心軸部１３０とブースター１２０の間に深く形成された螺旋状の風谷に沿って下向きに流れながら風の直進性によって中心軸部１３０の回転動力を高める‘風谷効果’を発生させることになる。同時に、ブースター１２０、ブレード１１０の風谷などに流れながら作用する風の状態は図３８のように平面的図式化によってもっと確実に把握することができる。

本実施例において、‘風谷効果’とは、ブレード１１０の上端にぶつかった風が、矢印などで示すように、ブレード１１０に深く形成されられた風谷に沿って下向きに流れながら風の直進性によってブレード中心軸に回転動力を加える効果であると言える。

図３９は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムをプロペラ型風力発電システムと比較するために示す図である。

図３９の（Ａ）に示すように、従来の風力発電の代表的ＨＡＷＴ（水平構造）形態であるプロペラ型の風力発電機は、回転体の中心軸にすべての負荷が集中するため、一般的に風速が２５ｍ／ｓｅｃ以上のとき、発電機をＣＵＴ ＯＦＦしなければならないが、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、メインブレードにかかる負荷がシステム全体にわたって長く分散されるので、４５ｍ／ｓｅｃまでも発電できるように設計することができる。

図３９の（Ｂ）に示すように、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、従来のプロペラ型の風力発電機（Ａ）に比べ、騷音（ｓｏｕｎｄ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ）も少ないと評価され、これは計算によっても証明されている。

すなわち、定格風速（Ｒａｔｅｄ Ｗｉｎｄ Ｓｐｅｅｄ）１６ｍ／ｓｅｃで２ＭＷを生産する従来のプロペラ型の風力発電機は、ブレードの直径が８０ｍの場合、プロペラの端部にぶつかる風は、ブレードの端部の８０ｍ×３．１４＝２５１．２ｍの周囲で１６．７ｒｐｍで回転するとき、ブレード端部の回転速度４，１９５ｍ／ｍｉｎ（２５１．２ｍ×１６．７ｒｐｍ）と風速９６０ｍ／ｍｉｎ（１６ｍ／ｓｅｃ×６０）で約４．３７倍の衝突が起こり、ブレードの内側に行くにつれて衝突が少なくなる構造である。これは、まるでヘリコプターのローターの端部で発生する大きな騷音（最高超音速突破）のように避けることができない騷音が発生する。

しかし、これに対し、２ＭＷの出力を出す本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、ブレードの直径（幅）を７．６ｍ程度に形成することでも可能であり、ブレード端部の７．６ｍ×３．１４＝２３．８６ｍの周囲で１６．７ｒｐｍで回転するとき、ブレード端部の回転速度３９８．４ｍ／ｍｉｎ（２３．８６ｍｘ１６．７ｒｐｍ）と風速９６０ｍ／ｍｉｎ（１６ｍ／ｓｅｃ×６０）で約２．４倍の衝突が起こり、ブレードの内側では風を受けて回転することになるので、従来のプロペラ型の風力発電機に比べて騷音が６０％以下に減少する。

また、このような効果は本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００を構成する構成部が全体として有機的構造で作動するからと言える。

図４０は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムにおいて高度による風の作用を説明する図である。

前述したように、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、ブレード１１０がモジュール化して形成され、中小型だけでなく垂直型の場合、地上から数百ｍの高さまで設置することが可能である。

風は地上からのそれぞれの高度によって風速が違い、よって所定範囲の高さ区間に分けて発電状況を調べることができる。

図示のように、３種のモジュール別に構成された本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００の発電形態を説明すれば、まず第３ブレードモジュール１１３ｍに対する１７．６ｍ／ｓｅｃの風速がブレード１１０の風谷に沿って第２ブレードモジュール１１２ｍに作用し、第２ブレードモジュール１１２ｍに対する１５．３ｍ／ｓｅｃの風速がブレード１１０の風谷に沿って第１ブレードモジュール１１１ｍに作用することを確認することができ、上位高度の風速が下端のブレードモジュール１１０ｍに効果的に作用することが分かる。

図４１は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの垂直設置構造の風力発電効率を説明する図、図４２は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの水平設置構造の風力発電効率を説明する図である。

図示のように、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、設置方向または軸にかかわらず設置されることができ、本実施例と異なる特別な場合、斜めに設置されることが可能である。そして、同心円と矢印で各図面に表示したように、風向きにかかわらず発電を行うことができ、時々刻々変わってもあまり関係なく、発電効率が増大される。

図４３は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのシリンダー構造の設置形態を説明する図、図４４は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのクレーンによる設置過程を説明する図、図４５は本発明の一実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの水平設置過程を説明する図である。

図４３に示すように、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、シリンダー設備１７０を装着する形態に形成することで、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００の設置及び支持に用いることができる。

すなわち、シリンダー設備１７０によって、既に組み立てられて構成された本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００を立てることで垂直形態に設置することができ、相対側に支持設備を追加し、これにより直角に横たえることで水平形態に設置することも可能である。同時に、前述したように多くはないが、一定の傾斜角度に維持するように設置することもできる。

また、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、図４４のように、クレーンなどを用いて垂直に設置することができ、図４５のように、支持ポスト１８０を用いて水平に設置することが可能である。

それぞれの場合、モジュール化したブレード１１０を移送させることができるなど、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００のブレード１１０をモジュール化することによる多くの利点を享受することができ、運搬及び設置などにおいて最適の効率を高めることができる。

図４４のように垂直に設置する場合は、設置しようとする場所にクレーン２００を準備し、先にブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００の下部を準備する。同時に、ブレード１１０をモジュール別に組み立てて準備すれば、設置能率を高めることができる。その後、モジュール化したそれぞれのブレードモジュール１１０ｍを一つ一つ載せて締結することで、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００を完成する。

図４５のように水平に設置する場合は、両側の支持ポスト１８０を一つあるいは二つ設置し、ブレードモジュール１１０ｍを別に準備して嵌め合わせるように設置するか、あるいは既に設置された中心軸部１３０にブレード片１０を一つ一つ組み立てて締結するように設置するなど、多様な方法で設置することが可能である。

また、この外にも、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、設置しようとする現場でブレード片１０を組み立ててモジュール化し、全体として完成させることも可能である。

また、ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、従来の風力発電設備または装置に比べ、ブースター１２０の装着による発電効率を増大させるので、平均的に約５０％以上の発電量を増大させることができ、最大５８％以上発電量を増大させることも確認することができた。

それぞれのサイズで発電を遂行した例を説明すれば、メインブレードのサイズにおいて、
−横３．００ｍ×縦５０ｍ、タワーの高さ３０ｍの構成、風速１２ｍ／ｓｅｃで０．３５５ＭＷ、
−横４．１８ｍ×縦６０ｍ、タワーの高さ３０ｍの構成、風速１６ｍ／ｓｅｃで０．８５ＭＷ、
−横６．８０ｍ×縦８０ｍ、タワーの高さ３０ｍの構成、風速１３ｍ／ｓｅｃで１．６５ＭＷ、
−横６．８０ｍ×縦９０ｍ、タワーの高さ３０ｍの構成、風速１２ｍ／ｓｅｃで１．８ＭＷ、
−横７．５６ｍ×縦９０ｍ、タワーの高さ３０ｍの構成、風速１２ｍ／ｓｅｃで２．０ＭＷ、
−横８．００ｍ×縦７０ｍ、タワーの高さ３０ｍの構成、風速１６ｍ／ｓｅｃで２．０ＭＷ、
−横８．２６ｍ×縦９５ｍ、タワーの高さ３５ｍの構成、風速１５ｍ／ｓｅｃで３．０ＭＷ、
−横８．６４ｍ×縦１１０ｍ、タワーの高さ４０ｍの構成、風速１２ｍ／ｓｅｃで３．０ＭＷ、
の発電量を生産することができる。

このような発電結果は垂直型（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｘｉｓ Ｗｉｎｄ Ｔｕｒｂｉｎｅ；ＶＡＷＴ）または水平型（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ａｘｉｓ Ｗｉｎｄ Ｔｕｒｂｉｎｅ；ＨＡＷＴ）の区分がなく、アメリカなどの先進国の風力発電設備及び技術と比較してももっとすぐれた結果であるので、風力発電の効率を極大化させたものであると言える。

図４６は本発明の一実施例による標準型ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムの適用設置例を説明する図である。

本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、図示のように、風で発電するための所であるならどこにも適用することができ、事実上設置に制限がない。

すなわち、道端の街燈または電柱から自動車及び船までにも適用することができる。また、縦形態の直立型、横形態の水平型、角度が斜めな状態である傾斜型など、設置環境及び角度によって適宜設置することが可能である。このように設置された本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、家庭では家庭用風力発電システムとなり、大型建物ではビルの屋上などに設置して建物用風力発電システムとなり、風によって発電することができる。

また、本発明のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、ブレード１１０に多様なイメージや文具を書き入れて広告用看板を兼ねて用いることができるなど、多様な形態に用いることが可能である。

図４７〜図５０は本発明の実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムが設置された例を示す図である。

図４７〜図５０に示すように、川端、草原、建物などに設置することができ、海辺、休養地、野山、橋、遊び場、建物の側壁などの必要な場所や位置に設置して風力発電によって電力を得ることができるので、その効果は限りないと言える。

また、本実施例によるブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム１００は、特定地域または高所に設置するための環境破壊などの問題なしに分散発電（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）が可能であるので、電力送出のための追加の設備などの施設費も減らすことができ、国家的には電力生産の多様化をはかって電力設備及び供給による負担を減らすことができ、設置利用者は風力発電による付加的で多様な効果または利益を期待することができる。

１０：ブレード片
１０Ａ：軸結合部
１０Ａｃ：結合片
１０Ｂ：ブレード片ボディー
１０Ｃ：ブースター片
１０Ｄ、１０Ｄａ〜１０Ｄｆ：補助ブースター片
１０Ｅ：回転加圧端
１０Ｈ：組立孔
１０Ｈａ：主組立孔
１０Ｈｂ：補助組立孔
１０Ｓ：補強部
１００：モジュール化ブレードを備えた風力発電システム
１１０：ブレード
１１０ｍ、１１１ｍ、１１２ｍ、１１３ｍ：ブレードモジュール
１１０ｐ：仕切り板
１１５：ブレードセグメント１１５ｐ：セグメント片
１１５ｃ：嵌合端 １１５ｃｈ：締結孔
１１５ｔ：突出部
１１５ｕ：溝部
１１５ｘ：ネジ
１２０：ブースター
１２５：補助ブースター
１３０：中心軸部
１４０：発電モジュール
１４０ｇ、１４１ｇ〜１４３ｇ：発電機
１６０：ダンプロード（ｄｕｍｐ ｌｏａｄ）
１７０：シリンダー設備
１８０：支持ポスト
１９０：サポーター装置
１９１：サポーター固定体１９２：サポーターバー
２００：クレーン

Claims (29)

1. ブースターを備えた風力発電システムにおいて、
   一定の厚さを持ち、組立結合された状態で外部からの発電媒体を収容して抗力を発生させるように全体として半円形リング状のブレード片ボディーを備え、中心の中心軸部に結合させるために一側端部に等角リング状に区分される軸結合部が形成され、他側端部に前記半円形リング状と同じ方向に向かうように窪んでいる形状にブースター片が形成されることを特徴とする、ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片。
2. 前記ブレード片は、前記ブレード片ボディーに結合される上部が前記ブレード片ボディーから突出する形態に形成され、前記外部からの発電媒体を収容して回転加圧させる回転加圧端を含むことを特徴とする、請求項１に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片。
3. 前記ブレード片ボディー及び前記ブースター片は、いずれか一つ以上を角度をなすか傾くように形成させることで、前記モジュール化ブレードを備えた風力発電システムの完成された表面が角度をなすか傾くように形成させることができることを特徴とする、請求項１に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片。
4. 前記ブレード片ボディーは、前記半円形リング状のブレード片ボディーの表面に、前記外部から収容される発電媒体によって回転力を増大させるために、前記ブレード片ボディーの中心から外側に曲がって窪んでいる形状を成す少なくとも一つ以上の補助ブースター片をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片。
5. 前記補助ブースター片は、前記ブレード片ボディーの表面に前記半円形リング状の内側及び外側のいずれか一側面以上で一つ以上の所望地点に形成されることを特徴とする、請求項４に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片。
6. 前記ブレード片ボディーは、前記ブースター片及び前記ブースター片に繋がるブレード片ボディーの上部に、他のブレード片との結合の際、完成させようとする形状への形成のために結合させる角度を調節するために少なくとも一つの組立孔が形成され、前記組立孔が形成される反対側面に前記組立孔に結合させるための他の組立孔が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片。
7. 前記ブレード片ボディーは、前記ブレード片ボディーの堅固性を高めるために、前記中心の中心軸部と前記ブースター片の外側の中心軸部側部分の間を支えて補強する補強部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片。
8. 前記ブースター片は、前記中心軸部に垂直な各地点での断面が、前記ブレードの外側に吹く風を収容するように全体として窪んでいる形状の凹型、前記ブレードの外側に吹く風によって揚力を発生させるように中央がふくらんでいる揚力型、及び前記ブレードの外側に吹く風をすぐ受ける平たい平板型の中でいずれか一形態に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムのブレード片。
9. 風力によって発電する風力発電システムにおいて、
   前記風力発電システム中心の中心軸部に嵌合させるように中心部に嵌合端を形成させるための構造を持ち、一定高さに形成され、一定の各地点での断面は前記中心部の嵌合端から分けられるそれぞれの一側が全体として窪んでおり、一定厚さの半円形リング状に形成されるブレードと；
   前記ブレードの外側から吹いて来る風の力を受けて前記風力発電システムの回転力を高めるように、前記中心部の嵌合端から前記中心軸部反対方向の前記ブレード末端部に沿って、前記ブレードの窪んでいる半円形リング状と同じ方向に向かうように窪んでいる形状に形成されるブースターと；
   前記風力発電システムの発電のために回転可能に支持され、回転力を発生させるように円柱棒状に形成される中心軸部と；
   前記中心軸部の延長線上に位置し、前記中心軸部の回転駆動力を受けて発電する発電モジュールと；
   を含むことを特徴とする、ブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
10. 前記ブレードは、前記中心軸部に嵌合させるように嵌合端を形成させるため、中心部方向への一側端部に等角で区分されるリング状の軸結合部が形成され、他側端部に前記半円形リング状と同じ方向に向かうように窪んでいるブースター片を備えている前記請求項１のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システムによる少なくとも二つ以上のブレード片のそれぞれの軸結合部が結合されることでブレードセグメントが形成され、前記形成されたブレードセグメントが多数積層されてなることを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
11. 前記ブレードは、前記中心軸部に嵌合させる嵌合端を中心部に備えた状態で、前記嵌合端の外縁に等角区分され、半円形リング状を持つ少なくとも二つ以上のセグメント片が結合された状態で筒形のブレードセグメントが形成され、前記形成されたブレードセグメントが多数積層されてなることを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
12. 前記ブレードは、前記ブレードのモジュール化のために、前記ブレードセグメントが一定個数積層されることでブレードモジュールが形成され、形成された前記ブレードモジュールが一定個数積層されることで前記ブレードが形成されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
13. 前記ブレードセグメントは、前記ブレードの嵌合端が前記中心軸部に嵌め合わせられて前記ブレードの形態に組み立てられるために、積層される上部及び下部のいずれか一側に突出部が、他側には溝部が形成されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
14. 前記ブレードは、上層のブレード片と下層のブレード片の結合の際、内側谷状の内側に前記上層のブレード片より前記下層のブレード片がもっと突出し、前記突出した下層ブレード片の上面に吹いてきた風の力を受ける回転加圧端が形成されるように組み立てられることを特徴とする、請求項１０または１１に記載のモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
15. 前記ブレードは、前記中心軸部に嵌合させるように嵌合端を形成させるために、中心部方向への一側端部に等角で区分され、長形のリング状である軸結合部が形成され、前記中心軸部に垂直な各地点での断面は前記中心部の嵌合端から分けられるそれぞれの一側が全体として窪んでいる一定厚さの半円形リング状であり、筒形の羽状に形成される少なくとも一つ以上のブレード片が、前記嵌合端の外縁に等角度地点で同じ回転方向に配置固定されるように結合されることを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
16. 前記ブレードは、上層のブレード片と下層のブレード片の結合の際、一定角度で互いにずれるように結合させることで、全体としてツイスト状に形成されることを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
17. 前記ブレードは、上層のブレード片と下層のブレード片の結合の際、前記結合角度の変化なしに直立状に真っ直ぐに結合されることを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
18. 前記ブレードは、前記中心軸部の一側端部からそれぞれ一定距離だけ離れる単位部分が隣接位置の断面形状に対して一定角度でずれるように傾いて形成されるツイスト状部分と、前記中心軸部と平行に形成される直立状部分とを、少なくとも一部分以上含むように複合的に形成されることを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
19. 前記ブースターは、前記ブレード形成の際、前記ブレードの外側に付着される形態に前記ブレードと同時に形成されることを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
20. 前記ブースターは、形成される前記ブレードの形態に対応するように筒形に形成され、前記ブレードが形成された後、前記ブレードの外縁端部に筒形に付着されるように形成されることを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
21. 前記ブースターは、前記中心軸部に垂直な各地点での断面が、前記ブレードの外側に吹く風を収容するように全体として窪んでいる凹型、前記ブレードの外側に吹く風によって揚力を発生させるように中央がふくらんでいる揚力型、及び前記ブレードの外側に吹く風をすぐ受ける平たい平板型の中でいずれか一形態に形成されることを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
22. 前記ブレードの表面の周りに流れる風を受けて追加の回転力を発生させるように、前記ブレードの表面内外側に、前記中心軸部に対するそれぞれの垂直断面の形状が前記中心軸部方向に向かうように少なくとも一つ以上形成される補助ブースターをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
23. 前記ブレードの上部及び下部のいずれか一つ以上を遮るようにパネル状に形成される仕切り板をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
24. 前記発電モジュールは、一定発電容量を持つ多数の発電機を含むように構成されることを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
25. 前記発電モジュールは、前記含まれた多数の各発電機が風速量によってさらに作動するように制御することで発電負荷として作用させるように形成されることを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
26. 前記発電モジュールは、前記発電モジュールからの出力を受ける構成の入力許容範囲を超える発電量は前記モジュール化ブレードを備えた風力発電システムの外部に放出するようにダンプロード（ｄｕｍｐ ｌｏａｄ）を含むことを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
27. 一定間隔で離隔した状態で少なくとも二つ以上の前記モジュール化ブレードを備えた風力発電システムが設置される場合、設置されるそれぞれの前記モジュール化ブレードを備えた風力発電システムの中心軸部の間を結合して支持するサポーター装置をさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
28. 前記サポーター装置は、
    前記設置される少なくとも二つ以上の前記モジュール化ブレードを備えた風力発電システムの中心軸部の上端部を支持するように結合させるサポーター固定体と；
    一つの前記サポーター固定体に一端が結合され、他の前記サポーター固定体に反対側一端が結合されることで、前記サポーター固定体の間を支持するサポーターバーとを；
    含むことを特徴とする、請求項２７に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。
29. 垂直及び水平を含んで角度に制限なしに必要な角度に設置可能であることを特徴とする、請求項９に記載のブースター付きモジュール化ブレードを備えた風力発電システム。