JP5547806B2 - 風力エネルギー変換装置 - Google Patents
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Description
このような風力エネルギー変換装置は、回転羽を有した回転ユニットと、回転ユニットの回転羽の回転によって回転されながら発電する発電ユニットを含んで、外部から吹いて来る風によって発電を遂行する。
しかし、従来の風力エネルギー変換装置によると、その構造上発電効率を向上させるのに限界があった。よって、このような発電効率の向上のために風力エネルギー変換装置の構造改善が要求されている。
回転羽部の回転軸にそれぞれ連結されて発電する複数個の発電機を有する発電ユニットと、
を含む風力エネルギーの変換装置であって、
回転羽部は、回転軸から複数個延長される回転羽と、回転軸に沿って少なくとも一つ設置され、回転羽を複数の部分で区切る区画板とを含み、区画板によって回転羽が多段をなすことを特徴とする。
また、前記風誘導部は、カバーの胴体に対してその長さが可変であることを特徴とする。
前記区画板には互いに異なる高さを有する複数個の片羽が形成され、片羽にはそれぞれ風が経由する貫通ホールと、貫通ホールに風を誘導する誘導板とが形成され、貫通ホールには区画板の両側表面からそれぞれ所定高さでその両末端が突き出されて、内部が空の形状の貫通管が設置されることを特徴とする。
また、前記貫通管で風が流出される方の末端を開閉させる開閉部材と、開閉部材に弾性を付加する弾性部材と、がさらに設置され、貫通管を通じて風が流動すれば開閉部材が貫通管を開き、弾性部材は復元力を蓄積し、貫通管を通じて風が流動しなければ開閉部材が弾性部材の復元力によって元の位置戻って貫通管を閉めることを特徴とする。
区画板が回転すれば液体が区画空間の一側に集められ、そして、区画板の回転力が弱くなれば液体が慣性によって区画空間の他の側に集められながら複数個の抵抗フィンと衝突されて回転ユニットの回転力を倍加させることを特徴とする。
また前記回転羽部は、回転羽と、該回転羽を貫通する風向き誘導管を含むことを特徴とする。
また前記回転羽部は、風向き誘導管の流出口での風の逆流防止のための弾性を有した逆流防止覆いを含むことを特徴とする。
また前記区画空間には、少なくとも一つの球形状の質量錘が挿入されることを特徴とする。
また前記カバーは、風が吹く方向によって回転軸を中心に回転されることを特徴とする。
また、前記回転羽部と前記補助羽には少なくとも一つの表面に陥没溝が形成されることを特徴とする。
カバー内部に外部の風が流入すれば、風の圧力によって弾性変形部が外側に変形されてカバー内部に空気の収容空間が増大され、カバー内部への外部の風流入が減少すれば、弾性変形部が元の状態に復元し、弾性変形部の変形によってカバー内部に収容された空気が押されてカバー内部に供給されることを特徴とする。
以下では、図面を参照して本発明の実施例らによる風力エネルギー変換装置に対して説明する。以下では、風力エネルギー変換装置が回転ユニットの回転力を利用して発電ユニットを駆動させて発電をするものとして示されるが、これは例示的なものであり、本発明による風力エネルギー変換装置は船舶などの推力に利用されるなど、多様な分野で回転ユニットの回転力が直接駆動力に利用されるように適用することもできる。
図1は本発明の第1実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットの分解された様子を示す斜視図であり、図2は本発明の第1実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットの結合された様子を示す斜視図であり、図3は本発明の第1実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットの空気流動を示す図面であり、図4は本発明の第1実施例による風力エネルギー変換装置の発電ユニットの様子を示す斜視図である。
前記回転羽部101は、複数個の回転羽102と、区画板103と、回転軸104を含んで、外部風が前記回転軸104の垂直方向に流入されながら回転される。前記回転羽102は、前記回転軸104の長さ方向に形成される。
以下の実施例で、別途の説明がなくても、回転羽部は複数個の回転羽、回転軸などを含むと定義される。
所定曲率で湾曲されるか、または所定回数折曲された形状をなしてもよい、複数個前記回転羽102が前記回転軸104から延長される。前記回転羽102はその曲率が大きい曲面をなす。そうすると、前記回転羽102が外部風によって円滑に回転することができ、前記回転羽102の向かい風を防止することができる。
ここで、前記回転羽102は、その羽の位置が互いに対応するように多段で形成されることもでき、または、その羽の位置が互いに所定角度を保つように多段で形成されることもできる。
前記区画板103と前記回転羽102でできたセットが複数個連結されて前記回転羽部101をなすこともできる。
外部風は前記回転軸104の垂直方向に流入されて、それによって前記回転軸104から延長された前記回転羽102が回転される。
前記カバー105はそのカバー胴体106が所定曲率に湾曲された形状をなして、前記回転羽部101の一部を覆う。同一な方向から吹いて来る風が前記回転軸104を基準に前記回転羽部101の半分には順風で、前記回転羽部101の残り半分には向かい風で作用するようになるので、前記カバー105は前記回転軸104を基準に前記回転羽部101の半分を覆うことが望ましい。そうすると、前記カバー105によって前記回転羽部101に向かい風が流入されることを最小化することができるので、その作動効率を向上させることができる。
本実施例では、前記回転羽部101の回転軸104がその設置地面を基準にして垂直方向に設置される。
そうすると、前記複数個の発電機114は、前記回転羽部101の前記回転軸104にそれぞれ連結されて発電することができるので、発電量が増大される。
ここで、前記従動ギヤ113、前記駆動ギヤ112などの適用は、例示的なものであり、他の多様な動力伝達器具を適用することができる。
上記は前記発電ユニット110を通じて発電されるものとして提示したが、これは例示的なものであり、前記回転ユニット100の回転軸104に直接回転軸が連結される単数個の発電機(図示せず)形態も提示することができる。
以下では図面を参照して本発明の他の実施例について説明する。このような説明を遂行するにおいて、前記した本発明の第1実施例で既に記載した内容と重複する説明はそれに替えて、ここでは略する。
図5は、本発明の第2実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットの分解された様子を示す斜視図であり、図6は、本発明の第2実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットの結合された様子を示す斜視図である。
図5及び図6を共に参照すると、本実施例では回転ユニット120の回転羽部121の回転軸124がその設置地面を基準にして水平方向に設置されて、前記回転羽部121の一部を覆うカバー125も水平方向に設置される。
図7は、本発明の第3実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットの分解された様子を示す斜視図であり、図8は、本発明の第3実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットの空気流動を示す図面である。
前記風誘導部138の機能は、図5及び図6に示された風誘導部129の機能と同一である。
図9は、本発明の第4実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットの一部を示す斜視図である。
図9を参照すると、本実施例では風誘導部148がカバー145の胴体146に対してその長さを変えることができる。このような風誘導部148の長さ可変は作業者によって手動でなされることもでき、また、風の強さをセンシングして制御部(図示せず)及び駆動モータなどによって自動的になされることもできる。
前記のように、前記風誘導部148の長さが変われば、風の強さによって前記風誘導部148の長さが変えられて、発電に適合するように回転羽部141の回転を調節することができるし、さらに多くの風に当たることができるので、作動効率を向上させることができる。
図10を参照すると、本実施例では回転ユニット150が回転軸154と、回転羽152と、補助羽155を含んで、外部風が前記回転軸154に垂直方向から流入すると回転される。
前記回転羽152は、前記回転軸154で湾曲されながら延長されるものである。
前記補助羽155は、前記回転羽152の表面から突き出されて、流入される外部風によって前記回転羽152の回転力を増大させるものである。このような補助羽155の突き出方向は、前記回転羽152の表面と鋭角をなすように形成される。そして、前記補助羽155は、前記回転羽152の幅と同じ幅で形成されるか、または複数個で区画された形態に形成される。
前記のとおり、前記補助羽155がさらに形成されることによって風に対する抵抗力が向上されて、前記回転ユニット150の回転力が向上することができるので、作動効率を向上させることができる。
図11を参照すると、本実施例では回転羽部161と、カバー165を含む。
前記回転羽部161は、一組の回転羽162、163が一体になって回転軸164周辺に複数組が設置される。前記一組の回転羽162、163にはそれぞれ補助羽162a、163aが複数個形成される。
前記カバー165は、カバー胴体166と、風誘導羽167と、風誘導部168が形成される。
前記カバー胴体166は、前記回転羽部161を囲みながら、その設置場所に固定される。前記風誘導部168は前記カバー胴体166から所定長さで延長された形態をなす。前記カバー胴体166には前記風誘導部168によって誘導される風が流入される主風流入ホール166aと、前記カバー胴体166に沿って複数個形成される補助風流入ホール166bが形成される。前記風誘導羽167は、前記カバー胴体166の内側に形成されて、前記補助風流入ホール166bに風を誘導する。
前記のとおり、前記補助風流入ホール166bが複数個形成されることによって、多くの方向の風が前記回転羽部161に流入することができるので、作動効率を向上させることができる。
図12を参照すると、本実施例では回転ユニット170が多重のカバー171、174、173を含んで、回転羽部(図示せず)を囲む。
前記多重のカバー171、174、173は、前記回転羽部を囲む最内側カバー171と、前記最内側カバー171を囲む内側カバー174と、該内側カバー174を囲む外側カバー173とで構成される。前記内側カバー174は複数個でなされる。
前記のように配置されれば、前記外側カバー173は前記回転羽部を囲んで、前記内側カバー174及び前記最内側カバー171は、前記外側カバー173と前記回転羽部との間に配置される。
前記外側カバー173と前記回転羽部との間が前記内側カバー174によって区画され、複数個の風流入ホール173a、174aが形成されて、前記複数個の風流入ホール173a、174aが前記回転羽部の他の部分にそれぞれ風を流入させる。
前記回転ユニット170は、可変部材176、177を含む。前記可変部材176、177はそれぞれ前記外側カバー173及び前記内側カバー174と連結されて、回転軸172に対する前記外側カバー173及び前記内側カバー174の位置を可変させる。前記可変部材176、177は油圧シリンダーなどが利用される。
前記のように、前記可変部材176、177が前記回転軸172に対する前記外側カバー173及び前記内側カバー174の位置を変えることで、前記複数個の風流入ホール173a、174aの開放間隔を変えることができるので、風の強さなどによって前記開放間隔を調節することができる。よって、作動効率を向上させることができる。
図13を参照すると、本実施例では回転ユニット180が回転羽部184と、カバー181と、開閉部材182、183とを含む。
前記カバー181は、前記回転羽部184の外部風が流入される流入ホール181a側と前記回転羽部184を経由した風が流出される流出ホール181b側とでその厚さ(t1、t2)が異なるように形成される。
前記開閉部材182、183は、それぞれ前記カバー181の流入ホール181a及び流出ホール181b側部分にそれぞれ回転可能に連結されて、前記流入ホール181a及び前記流出ホール181bを開閉させる。そして、風が弱い時前記流入ホール181a側の開閉部材182は、風誘導部の機能を遂行する。
図14を参照すると、本実施例では回転ユニットに開閉部材190が適用される。前記開閉部材190は図13の開閉部材182の位置に設置されて、その開閉部材182を取り替えることができる。
前記開閉部材190は、所定曲率に湾曲された外側開閉部191、192、193と、前記外側開閉部191、192、193内側に前記外側開閉部191、192、193と異なる曲率に湾曲された内側開閉部194、195と、前記内側開閉部194、195に形成されて、前記内側開閉部194、195を経由する風が渦流になるように誘導する渦流形成部194a、195aを含む。
前記外側開閉部191、192、193は、風の流動経路に沿ってその入口側の外側開閉部193の幅がその出口側の外側開閉部191の幅より大きく形成されて、前記出口側の外側開閉部191の幅は徐々に減少して傾くように形成されて、前記出口側の外側開閉部191で風の速度が増大される。
前記外側開閉部191、192、193と前記内側開閉部194、195で末端に該当する部分はその中間部分に重畳されて、その長さを変えることができる。例えば、前記外側開閉部191、192、193のうちで末端部分193はその中間部分192に重畳されることができ、そのような場合前記外側開閉部191、192、193の長さが短くなる。反対に前記外側開閉部191、192、193のうち末端部分193がその中間部分192で延長されることができ、そのような場合前記外側開閉部191、192、193の長さが長くなる。
前記のように、前記外側開閉部191、192、193と前記内側開閉部194、195の長さが可変されることによって、風の強さが弱い時その長さを伸ばして、風の強さが強い時その長さを減らして、効率的な運転ができる。
図15及び図16を共に参照すると、本実施例では回転ユニット200の区画板201外郭に質量錘202が形成される。
前記質量錘202の形成によって、前記回転ユニット200の回転時に慣性によって前記回転ユニット200の回転力を倍加することができる。
また、前記回転ユニット200の区画板201の表面には互いに異なる高さを有する複数個の片羽205、206、207が形成される。
図16に示したとおり、前記片羽205、206、207にはそれぞれ風が経由する貫通ホール205a、206a、207aが形成される。前記貫通ホール205a、206a、207aは、前記各片羽205、206、207の大きさによって異なる個数に形成される。
図17を参照すると、本実施例では図16に示された貫通ホール205a、206a、207aに貫通管210が設置される。
前記貫通管210は、その胴体211の両末端が区画板210aの両側表面でそれぞれ所定高さに突き出されて、内部が空の形状でなされる。このような突き出された胴体211形状によって、前記貫通管210を通過する風の逆流を防止し、風を円滑に移動させる。
一方、前記貫通管210内部には、前記貫通管210を通過する風に渦流が形成されるように、図14の渦流形成部194a、195aと類似に螺旋形状の渦流形成溝(図示せず)をさらに形成することもできる。
図18を参照すると、本実施例では図16に示された貫通ホール205a、206a、207aに貫通管220が設置される。
前記貫通管220は、その胴体221の両末端が区画板220aの両側表面でそれぞれ所定高さに突き出され、内部が空の形状でなされ、前記貫通管220の風が流出される側の末端には風の逆流防止のためにその外側でフランジ223が形成される。
前記フランジ223の形成によって、前記貫通管220での風の逆流防止効果を増大させることができる。
図19を参照すると、本実施例では図16に示された貫通ホール205a、206a、207aに貫通管230が設置される。
前記貫通管230は、その胴体231の両末端が区画板230aの両側表面でそれぞれ所定高さに突き出され、内部が空の形状でなされ、前記貫通管230で風が流出される側の末端には風の逆流防止のためにその外側でフランジ233が形成され、前記貫通管230で風が流入される側の末端にも風の逆流防止のためにその外側でフランジ234が形成される。
前記フランジ234の形成によって、前記貫通管230での風の逆流防止効果をさらに増大させることができる。
図20を参照すると、本実施例では図16に示された貫通ホール205a、206a、207aに貫通管240が設置される。
前記貫通管240は、その胴体241の両末端が区画板240aの両側表面でそれぞれ所定高さに突き出され、内部が空の形状でなされ、前記貫通管240で風が流出される側の末端を開閉させる開閉部材243と、前記開閉部材243に弾性を付加する弾性部材244がさらに設置される。
前記開閉部材243は三角帽子形状でなされる。
前記貫通管240を通じて風が流動されれば、前記開閉部材243が前記貫通管240を開いて前記弾性部材244は復元力を蓄積して、前記貫通管240を通じて風が流動されなければ、前記開閉部材243が前記弾性部材244の復元力によって原位置に戻って前記貫通管240を閉める。
図21を参照すると、本実施例では図16に示された貫通ホール205a、206a、207aに貫通管250が設置される。
前記貫通管250は、その胴体251の両末端が区画板250aの両側表面でそれぞれ所定高さに突き出され、内部が空の形状でなされ、前記貫通管250で風が流出される方の末端を開閉させる開閉部材253と、該開閉部材253に弾性を付加する弾性部材254がさらに設置されて、前記開閉部材253の胴体と連結されて、前記貫通管250の出口を覆う覆い255を含む。
前記覆い255が形成されることによって、前記開閉部材253が前記貫通管250の出口を完全に覆うことができる。
図22を参照すると、本実施例では回転ユニット270の区画板272内部に複数個の区画板273が形成されて、前記複数個の区画板273によって複数個の区画空間274が形成される。
前記複数個の区画空間274には不凍液などの液体がそれぞれ注入される。
前記複数個の区画空間274それぞれには前記複数個の区画空間274の周辺で前記複数個の区画空間274に複数個の抵抗フィン275が突き出される。前記複数個の抵抗フィン275は、前記回転ユニット270の回転方向と反対方向に傾くように突き出される。
前記区画板273が回転すれば、前記液体が前記区画空間274の一側、すなわち、前記区画板273の回転方向と反対側に集まり、前記区画板273の回転力が弱くなれば、前記液体が慣性によって前記区画空間274の他の側、すなわち、前記区画板273の回転方向と同じ側に集まりながら前記複数個の抵抗フィン275と衝突されて、前記回転ユニット270の回転力が倍加されるので、作動効率を向上させることができる。
一方、前記区画空間274には少なくとも一つの球形状の質量錘を挿入することができる。そうすると前記球形状の質量錘が前記回転ユニット270の回転力を倍加させる。
図23及び図24を共に参照すると、本実施例では回転羽部280が複数個の回転羽281、285を含んで、前記複数個の回転羽281、285にそれぞれ複数個の補助羽282、286、287、289が形成される。前記補助羽282、286、287、289は様々な形態をとってよい。例えば、補助羽280は、貫通ホール283aへの風の逆流を防止する遮蔽膜284を有すること、補助羽286は直線形状であること、前記補助羽287は曲線形状であること、複数個が複数列に配列されて、前記複数列のうちで互いに近接された二つの列で一列の補助羽の間の間隔に対応される位置に他の一列の補助羽289が配置されること、など多様な形態で提示されることができる。
前記複数個の回転羽281、285の結合部分には風の流出口288が形成される。前記風の流出口288を通じて前記回転羽281、285を経由した風が流出することができる。前記流出口288を開閉させることができる遮蔽膜288aがさらに形成される。
前記のように形成された回転羽部280によって回転羽部280の回転力を向上させることができるので、その作動効率を向上させることができる。
図25を参照すると、本実施例では図23及び図24の貫通ホール283aに対応される貫通ホール262を覆う遮蔽膜263が形成される。
前記遮蔽膜263は弾性を有して、前記貫通ホール262に風が流動されれば前記貫通ホール262を開放するように撓みながら復元力を蓄積して、前記貫通ホール262に風が流動されなければ、その復元力によって元の状態に回復して前記貫通ホール262を閉める。
図26は、本発明の第19実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットに適用される回転羽を示す図面であり、図52は本発明の第19実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットに適用される回転羽の補助羽を示す拡大図である。
回転軸290aに前記回転羽291が連結される部分には補強部293が形成される。
本実施例では前記補助羽293が複数個の列を構成して、各列が互い違いに配置される。そして、前記補助羽293上には複数個の陥没溝292aが互い違いに形成されて、風に対する対面面積を広くすることによって、作動効率を向上させることができる。前記陥没溝292aは風に対面する面に形成されることができる。
また、前記回転羽291の表面にも複数個の陥没溝291aが形成されて、風に対する対面面積を広くすることができる。
図27を参照すると、本実施例では回転羽部を昇降させる昇降ユニット300がさらに設置される。
前記昇降ユニット300は、シリンダー301と、前記シリンダー301内側で昇降されるピストン302と、該ピストン302に連結されて前記回転羽部の回転軸と連結される乗降軸303と、該乗降軸303が前記シリンダー301に対して滑らかに回転されるようにする軸受304と、前記シリンダー301内部に油圧を供給する油圧供給部305を含む。
前記油圧供給部305から供給される油圧によって前記乗降軸303が昇降されれば、前記回転羽部の回転軸も昇降されて、その昇降された状態で前記回転羽部が回転されるので、その回転を滑らかにできる。
また、軸受の使用が最小化されるので、前記回転羽部の回転がさらに滑らかにできる。
図28を参照すると、本実施例では回転羽部310に風抵抗部314が形成される。
前記風抵抗部314は、前記回転羽部310の回転羽312の一部が突き出されたことで、風に抵抗しながら前記回転羽部310の回転力を増大させる。
また、前記回転羽312で別途のステム羽315が延長されて、前記ステム羽315には複数個の補助羽316が形成されることができ、前記回転羽312の回転力をさらに向上させることができる。
図29は、本発明の第22実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットに適用される回転羽を示す図面であり、図53は本発明の第22実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットに適用される回転羽の他の様子を示す図面であり、図30は本発明の第22実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットに適用される回転羽の一部を拡大した図面である。
前記複数個の回転羽321、323は、少なくとも二つ以上が一つの束となり、そのような束が複数個の前記回転羽部320に適用される。
前記開閉部材325は、一側回転羽323に回転可能に連結され、前記他側回転羽321を覆うことで、前記隣合う回転羽323、321の間を開閉させることができる。
前記回転羽321にはそれを貫通する風向き誘導管327を含む。
前記風向き誘導管327は、前記回転羽321を貫通して風を誘導することで、図30に示したとおり、その貫通ホール327cを通じて風を貫通させることができ、その胴体327a周辺に沿って風を誘導する。前記胴体327aはその前後部分327bより高く形成されて風の逆流を防止することができる。
風の流動経路に沿って前記風向き誘導管327の後側に補助羽328が配置されて、風に抵抗しながら回転力を増加させることができる。
図31を参照すると、本実施例では図30の風向き誘導管327に対応される風向き誘導管330が提示されている。
前記風向き誘導管330は、前記風向き誘導管330の流出口での風の逆流防止のための三角帽子形状の逆流防止覆い336と、前記風向き誘導管330の流出口と前記逆流防止覆い336との間に風の流出路が形成されるように前記逆流防止覆い336と前記風向き誘導管330との間に間隔を形成する間隔形成部材335を含んで、風が円滑に貫通されながら、その逆流を防止する。
図32を参照すると、本実施例では図31の風向き誘導管330に対応される風向き誘導管340が提示されている。
前記風向き誘導管340は、前記風向き誘導管340の流入口での風の逆流防止のための平板形状の逆流防止覆い348と、前記風向き誘導管340の流入口と前記逆流防止覆い348との間に風の流入路が形成され、前記逆流防止覆い348と前記風向き誘導管340との間に間隔を形成する間隔形成部材347を含んで、風が円滑に貫通されながら、その逆流を防止することができる。
図33を参照すると、本実施例では図30の風向き誘導管327に対応される風向き誘導管350が提示されている。
前記風向き誘導管350には前記風向き誘導管350の流出口での風の逆流防止のための弾性を有した逆流防止覆い355を含む。前記逆流防止覆い355は風が吹けば開き、風が弱くなればその復元力によって元の状態に回復する。
図34を参照すると、本実施例では図31の風向き誘導管330に対応する風向き誘導管360が提示されている。
前記風向き誘導管360は、流出口側の三角帽子形状の逆流防止覆い366に逆流防止フランジ367が延長される。前記逆流防止フランジ367によって風の逆流防止効果を増大させることができる。
図35を参照すると、本実施例では図30の風向き誘導管327に対応する風向き誘導管370が提示されている。
前記風向き誘導管370は、一側に曲げられた形状をなして、前記風向き誘導管370の一側には前記補助羽375が形成されて、前記風向き誘導管370の風逆流を防止し、回転力を向上させることができる。
図36は、本発明の第28実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットに適用される羽空気連通部を示す図面である。
図36を参照すると、本実施例では図30の風向き誘導管327に対応する風向き誘導管380が提示されている。
前記風向き誘導管380は、捻じれた形状をなして、風が通過しながら抵抗されて、回転羽部の回転力が増大されるので、作動効率を向上させることができる。
図37を参照すると、本実施例では回転ユニット390が回転羽部391と、その一部を囲んで、その下端が開放されたカバー396と、該カバー396の下端で前記カバー396の下端を開閉させることができる風誘導部397を含む。
本実施例では前記カバー396の下端の前側で風が流入されて、前記回転羽部391を経った風が前記カバー396の下端後側に風が流出される。
図38は、本発明の第30実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットの空気流動を示す図面である。
図38を参照すると、本実施例では回転ユニット400が回転羽部401と、固定カバー406を含む。
前記固定カバー406は、前記回転ユニット400が設置される場所に固定されることで、複数個の風流動ホール407が形成される。前記複数個の風流動ホール407を通じて、その内部の前記回転羽部401に風が流入することができる。
図39を参照すると、本実施例では回転ユニット410の区画板411外郭にレール419上に質量錘412が移動可能に配置される。
前記質量錘412は複数個で構成されて、連結体418によって連結される。前記複数個の質量錘412は前記連結体418によって連結された状態で前記レール419上に移動されることができる。そうすると、前記回転ユニット410の回転時に慣性によって前記回転ユニット410の回転力が倍加される。
図40を参照すると、図示したとおり、本実施例による回転ユニット400が船舶10に適用されて、前記船舶10の航海のための帆機能を遂行し、前記船舶10のエネルギー供給源として風力発電を遂行する。
例えば、前記回転ユニット400が前記船舶10の航海のための帆機能を遂行する時には回転されず固定された形態とし、前記船舶10のエネルギー供給源機能を遂行する時には回転しながら作動することができる。
一方、前記回転ユニット400が区画板などによって多段に形成される場合、前記船舶10の甲板に近接された側の回転羽の幅を他の回転羽の幅より相対的に狭く形成することができる。そうすると、前記回転ユニット400を前記船舶10に設置しても、前記船舶10の甲板上で前記回転ユニット400が搭乗者の動線を邪魔する現象を最小化することができる。
図41を参照すると、本実施例では図30の風向き誘導管327に対応する風向き誘導管562が提示されている。
前記風向き誘導管562は、回転羽561を貫通して風を誘導することで、その貫通ホール565を通じて風を貫通させることができる。
前記風向き誘導管562の胴体は、全体的に漏斗形状に形成される。より詳しくは、前記風向き誘導管562の胴体は、風が流入される入口の方の直径が風が流出される方の直径より相対的に大きく形成される収斂部563と、該収斂部563の末端で一定な直径で延長される延長部564が構成されて、全体的に漏斗形状に形成される。
前記のとおり風向き誘導管562が漏斗形状をなすことで、通過される風に渦流が形成されて、前記回転羽561の回転力をさらに向上させることができる。
図42を参照すると、本実施例による回転ユニット420はカバー423の一定部分に弾性変形部423bが形成される。
前記弾性変形部423bは、前記カバー423の一部をなし、弾性変形することができる部分である。前記カバー423入口である風流入ホール423a、424aを通じて外部の風が前記カバー423内部に流入すると、前記風の圧力によって前記弾性変形部423bが外側に変形されて前記カバー423内部に空気の収容空間を増大させる。
前記の状態で、前記風流入ホール423a、424aを通じた外部の風流入が減少すれば、前記弾性変形部423bはその自体の復元力によって元の状態に復帰し、この復帰過程で前記弾性変形部423bの変形によって前記カバー423内部に収容された空気が押されて前記カバー423内部に供給され、それによって前記カバー423内部の回転羽部に持続的に風が供給されて、前記回転羽部を持続的に回転することができる。
図43を参照すると、本実施例による回転ユニット430は回転軸431から延長される回転羽432に複数個の補助羽434が突き出されて、前記回転羽432の末端には前記回転羽432の末端から所定角度で折れた形態の折れた羽434が形成される。
前記回転羽432は前記回転軸431から所定曲率に湾曲された形態をなして、前記折れた羽434は前記回転羽432の末端で前記回転羽432が湾曲される方向に前記回転羽432の曲率より相対的にさらに大きい角度で折れた形態をなす。
前記折れた羽434上にも前記複数個の補助羽434が形成される。
前記のとおり、前記折れた羽434が形成されることによって、前記回転ユニット430が風を受けることができる面積が増大されて、前記回転ユニット430の作動効率を向上させることができる。
図44を参照すると、本実施例による回転ユニット440では回転羽442が付いた回転軸441に駆動モータ444が設置される。
前記駆動モータ444は、前記回転軸441の末端部、前記回転軸441の中の一定支点など多様な位置に形成される。
前記駆動モータ444は、外部の電源(図示せず)と連結されて、前記回転軸441を回転させることができる。例えば、前記回転ユニット440が自動車に適用される場合、前記駆動モータ444は前記自動車のバッテリーに電気的に連結されて作動することができる。
前記のとおり、前記回転羽442が付いた前記回転軸441に前記駆動モータ444が設置されることによって、風が弱い場合などに、前記駆動モータ444が駆動されて前記回転軸441を回転させる。
図45を参照すると、本実施例による回転ユニット450は回転羽452内部に外部と密閉された空間が形成されて、前記回転羽452内の空間に作動流体453が収容される。
前記作動流体453が前記回転羽452内部の空間で流動するように、前記回転羽452内部の空間には一定量の作動流体453が満たされて、残りは空気などで満たされる。
前記のとおり、前記回転羽452内部の外部と密閉された空間に前記作動流体453が収容することによって、前記回転羽452が外部の風によって回転される時、前記作動流体453が前記回転羽452内部で流動されながら前記回転羽452の回転慣性を増大させて、前記回転羽452を安定的に持続的な回転をさせる。
符号454は、質量錘であり、前記回転羽452の末端に形成されて、前記回転羽452の回転力を増進させる。このような質量錘454も前記回転羽452の末端で折れた形態の羽形状でなされて、前記回転羽452の回転力がさらに増大される。
図46を参照すると、本実施例による回転ユニット460は回転軸461上に複数個の回転羽464、465、466が具備される。
符号462及び463は、前記回転軸461上で互いに独立的に回転されることができるように互いに分離した形態をなし、前記回転軸461を囲んで設置される回転軸軸受である。前記回転軸軸受462、463は前記回転軸461に対して独立的に自由に回転されることができる。
前記複数個の回転羽464、465、466のうち一部回転羽464、466は、前記回転軸軸受462、463にそれぞれ結合され、前記回転軸軸受462、463と共に回転され、前記複数個の回転羽464、465、466のうち残り回転羽465は、前記回転軸461に結合されて、前記回転軸461と共に回転される。
前記のとおり構成されれば、外部の風によって前記複数個の回転羽464、465、466がそれぞれ互いに独立的に回転されるので、前記回転軸461と前記回転軸軸受462、463をそれぞれ異なる発電機に連結して、それぞれ異なる需要先に電気を独立的に供給することができる。
図47を参照すると、本実施例による回転ユニット470では回転軸471から区画板472が延長される。
前記区画板472は回転羽を複数の部分で区切って前記回転羽が多段をなすようにするものである。
本実施例では、前記区画板472上に区画板羽473が形成される。
前記区画板羽473は、前記区画板472の表面から突き出された形態をなし、前記回転羽と別に風を受けて前記回転ユニット470の回転力を増大させることができる。
前記区画板羽胴体474は、高低差を有するように構成される。例えば、図示したとおり前記回転軸471側で前記区画板472の外郭に行くほど徐々に高さが高くなるか、または反対に前記回転軸471で前記区画板472の外郭に行くほど徐々に高さが低くなるように形成される。勿論、この外にも前記回転軸471の方で前記区画板472の外郭に行くほど高低差を有する多様な形態が提示されることができる。
そして、図示したとおり、前記区画板羽胴体474は球形(globular shape)の一部を切断した形態に湾曲された形状をなす。そして、前記区画板羽補助体475は、前記区画板羽胴体474で折れた形態をなすものである。
前記のとおり形成される区画板羽胴体474と前記区画板羽補助体475によって風迎えホール476が形成されて、前記風迎えホール476に風を迎えて、前記区画板羽473を効率的に回転させる。
図48を参照すると、本実施例による回転ユニット480では回転軸481で複数個の回転軸羽482が延長されて、前記回転軸481と区画板などで連結された前記回転ユニット480の縁には複数個の回転羽が形成される。
前記複数個の回転羽は、前記区画板によって多段で構成され、前記複数個の回転軸羽482にも風が流入されるように少なくとも一部が開放された形態をなす。
前記複数個の回転軸羽482は一方向、例示的に示された図では時計方向に横になった形態をなす。
前記内側回転羽484は、前記複数個の回転軸羽482と同一の方向に向けて横になった形態をなす。
前記のとおり形成された前記回転軸羽482と前記内側回転羽484は、外部の風に当たって前記回転ユニット480を回転させる。そして、前記外側回転羽485も外部の風に当たって前記回転ユニット480を回転させる。よって、前記回転ユニット480の回転力を増大させることができる。
図49を参照すると、本実施例による回転ユニット490は、図48の第39実施例で既に記述された回転ユニット480と類似した形態で構成されるが、次の事項に差がある。
本実施例では回転軸491で複数個の回転軸羽492が延長されて、前記複数個の回転軸羽492がヒンジなどによって前記回転軸491に結合されることにより、所定角度に回動される。
また、複数個の回転羽を構成する回転羽胴体493から延長される複数個の内側回転羽494がヒンジなどによって前記回転羽胴体493に結合されることにより所定角度に回動される。
前記複数個の回転軸羽492、前記複数個の内側回転羽494及び前記複数個の外側回転羽495の回動範囲が制限されるようにストッパ(図示せず)などが区画板、前記回転羽胴体493などに形成される。
図49に実線で表示したものは前記複数個の回転軸羽492と前記複数個の内側回転羽494が互いに離隔される方向に回動された様子を示すものであり、点線で表示したものは前記複数個の回転軸羽492と前記複数個の内側回転羽494が互いに近接される方向に回動された様子を示すものである。
図49に実線で表示したものは前記複数個の外側回転羽495が前記回転羽胴体493に近接されるように回動された様子を示すものであり、点線で表示したものが前記複数個の外側回転羽495が前記回転羽胴体493と離隔されるように回動された様子を示すものである。
また、本実施例では前記回転羽胴体493を貫通する風流動管497が形成される。前記風流動管497の代わりにホール形態の風流動ホール496を形成することもできる。
前記のとおり、風流動管497が形成されることによって、外側回転羽495側から吹いて来た風が前記風流動管497を通じて隣合う外側回転羽495側に流入され、前記回転ユニット490の回転力を増大させることができる。
図49では単数個の回転軸羽402、単数個の内側回転羽494及び単数個の外側回転羽495が回動するものとして示したが、これは図示及び説明の便宜のためのものであり、他の回転軸羽402、他の内側回転羽494及び他の外側回転羽495もすべて等しく回動することができることは勿論である。
図50を参照すると、本実施例による回転ユニット500は、図49の第40実施例で既に記述された回転ユニット490と類似した形態で構成され、次の事項に差がある。
本実施例では、区画板501上に風誘導体502が形成される。
前記風誘導体502は、前記区画板501上を流動する風が内側回転羽の方に誘導されるように、前記内側回転羽の方に傾くように形成される。例えば、図示したとおり、前記風誘導体502が四角平断面を有する場合、風が進入する方の二つの縁は前記区画板501と同一または類似の高さをなして、残り二つの角のうちで前記内側回転羽の方の縁も前記区画板501と同一または類似の高さをなして、残り二つの角のうちで他の一つの縁は前記区画板501から所定高さに突き出されて、前記各縁の上端部は傾いた平面形態をなす。すなわち、前記各縁の上端部によってなされる傾いた平面は、前記内側回転羽の方に向ける。
図51は、本発明の第42実施例による風力エネルギー変換装置の回転ユニットに適用される回転羽の様子を示す斜視図である。
図51を参照すると、本実施例では回転ユニット510が回転軸554と、回転羽552と、補助羽555を含む。
前記回転羽552は、前記回転軸554で湾曲されて延長されるものである。
前記補助羽555は、前記回転羽552の表面から突き出されて、流入される外部風によって前記回転羽552の回転力を増大させるものである。このような補助羽555の突き出方向は、前記回転羽552の表面と鋭角をなすように形成される。そして、前記補助羽555は、前記回転羽552の幅と同じ幅で形成されるか、または複数個に区画された形態で形成される。
前記片羽556には、図16の片羽205、206、207に形成された貫通ホール205a、206a、207aのような貫通ホール(図示せず)がさらに形成されて、風が貫通されることができ、図17ないし図21にそれぞれ図示及び説明された貫通管のうちで少なくとも一つがさらに形成されることもでき、既に図16ないし図21に関して記述された説明に替えて、ここでは重複される説明は略する。
前記のとおり、前記片羽556がさらに形成されることによって風に対する抵抗力が向上し、前記回転ユニット510の回転力を向上させることができるので、作動効率を向上させることができる。
100、120、130、140、150、160、170、180、200、270、290、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500:回転ユニット
101、111,121、131、141、161、184、280、310、320、391、401:回転羽部
102、122、132、142、152、162、163、172、281、285、291、312、321、323、432、442、452、464、465、466、561、552:回転羽
103、123、133、143、201、210a、220a、230a、240a、250a、272、273、411、472、501:区画板
104、111、124、134、144、154、164、290a、431、441、461、471、481、491、554:回転軸
105、125、135、145、165、181、396、423:カバー
106、126、136、146、166:カバー胴体
107、127、137、147:回転軸挿入部
108、128、138:方向舵
110:発電ユニット
112:駆動ギヤ
113:従動ギヤ
114:発電機
129、138、148、168、397:風誘導部
155、162a、163a、282、286、287、289、292、316、328、375、555:補助羽
166a:主風流入ホール
166b:補助風流入ホール
167:風誘導羽
171:最内側カバー
173:外側カバー
173a、174a、423a、424a:風流入ホール
174:内側カバー
176、177:可変部材
181a:流入ホール
181b:流出ホール
182、183、190、243、253、325:開閉部材
191、192、193:外側開閉部
194、195:内側開閉部
194a、195a:渦流形成部
202、412、454:質量錘
205、206、207、556:片羽
205a、206a、207a、283a、262、327c、565:貫通ホール
210、220、230、240、250:貫通管
211、221、231、241、251、327a:胴体
223、223、234:フランジ
244、254:弾性部材
255:覆い
263、284、288a:遮蔽膜
274:区画空間
275:抵抗フィン
288:風の流出口
292a:陥没溝
293:補強部
300:昇降ユニット
301:シリンダー
302:ピストン
303:乗降軸
304、462、463:(回転軸)軸受
305:油圧供給部
314:風抵抗部
315:ステム羽
327、330、340、350、360、370、380:風向き誘導管
327b:(胴体の)前後部分
335、347:間隔形成部材
336、348、355、366:逆流防止覆い
367:逆流防止フランジ
406:固定カバー
407、496:風流動ホール
418:連結体
419:レール
423b:弾性変形部
434:折れた羽(補助羽)
444:駆動モータ
453:作動流体
473:区画板羽
474:区画板羽胴体
475:区画板羽補助体
576:風迎えホール
482、492:回転軸羽
483、493:回転羽胴体
484、494:内側回転羽
485、495:外側回転羽
497:風流動管
502:風誘導体
562:風向き誘導管
563:収斂部
564:延長部
Claims (15)
- 回転軸の長さ方向に回転羽が形成されて外部風によって回転される回転羽部、前記回転羽部の表面から突き出されて流入される外部風によって前記回転羽部の回転力を増大させる補助羽、及び前記回転羽部の回転方向に対する向かい風が前記回転羽部に流入することを遮断するカバーを含む回転ユニットと、
前記回転羽部の前記回転軸にそれぞれ連結されて発電する複数個の発電機を有する発電ユニットと、
を含む風力エネルギーの変換装置であって、
前記回転羽部は、前記回転軸から複数個延長される回転羽と、前記回転軸に沿って少なくとも一つ設置され、前記回転羽を複数の部分で区切る区画板とを含み、前記区画板によって前記回転羽が多段をなし、
前記補助羽に形成されて、流入される外部風によって前記回転羽部の回転力を増大させる片羽を更に有することを特徴とする風力エネルギー変換装置。 - 前記カバーには前記回転羽部の回転方向に対する順風(favorable wind)を前記回転羽部に誘導する、前記カバーの胴体から延長された風誘導部が形成されることを特徴とする請求項1に記載の風力エネルギー変換装置。
- 前記風誘導部は、前記カバーの胴体に対してその長さが可変であることを特徴とする請求項2に記載の風力エネルギー変換装置。
- 前記区画板には互いに異なる高さを有する複数個の片羽が形成され、
前記片羽にはそれぞれ風が経由する貫通ホールと、前記貫通ホールに風を誘導する誘導板と、が形成され、
前記貫通ホールには前記区画板の両側表面からそれぞれ所定高さでその両末端が突き出されて、内部が空の形状の貫通管が設置されることを特徴とする請求項1に記載の風力エネルギー変換装置。 - 前記貫通管から風が流出される方の末端には風の逆流防止のためにその外側にフランジが形成されることを特徴とする請求項4に記載の風力エネルギー変換装置。
- 前記貫通管で風が流出される方の末端を開閉させる開閉部材と、前記開閉部材に弾性を付加する弾性部材とがさらに設置され、前記貫通管を通じて風が流動すれば前記開閉部材が前記貫通管を開き、前記弾性部材は復元力を蓄積し、前記貫通管を通じて風が流動しなければ前記開閉部材が前記弾性部材の復元力によって元の位置戻って前記貫通管を閉めることを特徴とする請求項4に記載の風力エネルギー変換装置。
- 前記区画板の内部には複数個の区画空間が形成され、前記複数個の区画空間にそれぞれ液体が注入され、前記複数個の区画空間の円周外部から前記複数個の区画空間の内部に複数個の抵抗フィンが突き出され、
前記区画板が回転すれば前記液体が前記区画空間の一側に集められ、そして、前記区画板の回転力が弱くなれば前記液体が慣性によって前記区画空間の他の側に集められながら前記複数個の抵抗フィンと衝突されて前記回転ユニットの回転力を倍加させることを特徴とする請求項1に記載の風力エネルギー変換装置。 - 前記回転羽部は回転羽と、該回転羽を貫通する風向き誘導管とを含むことを特徴とする請求項1に記載の風力エネルギー変換装置。
- 前記回転羽部は、前記風向き誘導管の流出口に形成され、風の逆流を防止する三角帽子形状の逆流防止覆い、前記逆流防止覆いと前記風向き誘導管との間に風の流出路が形成されるように前記風向き誘導管の流出口と前記逆流防止覆いとの間に間隔をおいて形成される流入側間隔形成部材、前記風向き誘導管の流入口で風の逆流防止をする平板形状の逆流防止覆い、及び前記風向き誘導管の流入口と前記逆流防止覆いとの間に風の流入路が形成されるように、前記逆流防止覆いと前記風向き覆い誘導管との間に間隔をおいて形成される流入側間隔形成部材を含むことを特徴とする請求項8に記載の風力エネルギー変換装置。
- 前記回転羽部は、前記風向き誘導管の流出口での風の逆流防止のための弾性を有した逆流防止覆いを含むことを特徴とする請求項8に記載の風力エネルギー変換装置。
- 前記風向き誘導管は、捩じった形状をなして、前記回転羽部の回転力が増大されるように風が通過しながら抵抗されることを特徴とする請求項8に記載の風力エネルギー変換装置。
- 前記区画空間には少なくとも一つの球形状の質量錘が挿入されることを特徴とする請求項7に記載の風力エネルギー変換装置。
- 前記カバーは、風が吹く方向によって前記回転軸を中心に回転されることを特徴とする請求項1に記載の風力エネルギー変換装置。
- 前記回転羽部と前記補助羽には少なくとも一つの表面に陥没溝が形成されることを特徴とする請求項1に記載の風力エネルギー変換装置。
- 前記カバーに形成されて弾性変形されることができる弾性変形部を更に有し、
前記カバー内部に外部の風が流入すれば、前記風の圧力によって前記弾性変形部が外側に変形されて前記カバー内部に空気の収容空間が増大され、
前記カバー内部への外部の風流入が減少すれば、前記弾性変形部が元の状態に復元し、前記弾性変形部の変形によって前記カバー内部に収容された空気が押されて前記カバー内部に供給されることを特徴とする請求項1に記載の風力エネルギー変換装置。
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