JP6510143B2 - Wind turbine generator and power generation facility including the same - Google Patents
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Description
本発明は、風力発電装置及びこれを含む発電施設に関し、具体的には、発電効率を増加させることができる垂直タイプの風力発電装置及びこれを含む発電施設に関する。 The present invention relates to a wind turbine generator and a power generation facility including the same, and more particularly to a vertical type wind turbine generator capable of increasing power generation efficiency and a power generation facility including the same.
一般的に、風力発電とは、空気の運動エネルギを利用して発電装置を駆動して電気エネルギを発電させる方式である。 In general, wind power generation is a method of generating electric energy by driving a power generator using kinetic energy of air.
韓国は、海洋に隣接した地形かつ山地が多い地形であるため、季節風及び局地風に大きな影響を受けている。したがって、風力を活用するのに有利な地域的な条件を有しているが、現在までは水力、火力及び原子力を利用した発電に大きく依存している実情である。 South Korea is affected by monsoons and local winds, as it is adjacent to the ocean and has many mountainous terrain. Therefore, although it has favorable regional conditions for utilizing wind power, it is a situation that relies heavily on power generation using hydro, thermal and nuclear power until now.
最近、緑色成長に対する社会的な共感が形成されて環境親和的な風力発電方式が注目を浴びているが、従来の風力発電方式は発電効率が低いという短所がある。また、従来の風力発電方式は、回転軸が水平方向に形成された構造を利用するにつれて発電装置の規模が大きくならざるを得ない。したがって、電力需要が多い都心にこのような風力発電設備を構築することが至難であり、都心から遠距離に位置した山間及び海岸地方に設置が集中せざるを得ないという短所がある。 Recently, social sympathy for green growth has been formed, and environmentally friendly wind power generation has attracted attention, but the conventional wind power generation has the disadvantage of low power generation efficiency. In addition, in the conventional wind power generation system, the size of the power generation apparatus has to be increased as the rotary shaft is formed in the horizontal direction. Therefore, it is difficult to construct such a wind power generation facility in a central area where there is a large demand for electricity, and there is a disadvantage that the installation must be concentrated in mountainous and coastal areas located far from the central area.
本発明の目的は、前記のような問題を解決するために、発電効率が向上し、住居地域にも設置可能なコンパクトな構造で構成され、自然風だけでなく、施設の排気風を利用して電気エネルギを生産することができる風力発電装置及びこれを備える施設を提供することにある。 In order to solve the above-mentioned problems, the object of the present invention is to construct a compact structure that improves power generation efficiency and can be installed in a residential area, and utilizes not only natural wind but also exhaust wind of facilities. It is an object of the present invention to provide a wind turbine generator capable of producing electrical energy and a facility equipped with the same.
前記目的を達成するために、本発明は、内部に各々巻線されたコイルが備えられた上部支持板及び下部支持板、前記上部支持板と前記下部支持板との間に固設され、巻線されたコイルを備える軸部材、及び外風により前記軸部材を軸で回転可能に設置し、前記軸部材のコイルに対向される位置に配置された磁石部材を備える回転部材を含み、前記回転部材は、前記軸部材が収容される中空が形成されたボディ部、前記ボディ部の外周面に設置される羽根部、前記軸部材の上段に備えられて前記上部支持板と対向される面を形成する上部フランジ、及び前記軸部材の下段に備えられて前記下部支持板と対向される面を形成する下部フランジを含んで構成されることを特徴とする風力発電装置を提供する。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there are provided an upper support plate and a lower support plate provided with coils respectively wound inside, a fixed between the upper support plate and the lower support plate, and wound. And a rotating member including a shaft member provided with a coiled wire and a magnet member rotatably installed about the shaft member by an external wind and disposed at a position opposed to the coil of the shaft member, the rotation The member includes a hollow body portion in which the shaft member is accommodated, a blade portion installed on the outer peripheral surface of the body portion, and a surface provided on the upper stage of the shaft member and opposed to the upper support plate A wind turbine is provided, comprising: an upper flange to be formed; and a lower flange provided on a lower side of the shaft member to form a surface facing the lower support plate.
ここで、前記羽根部は、複数個のファンで構成され、前記ファンは、前記ボディ部を取り囲む形態の曲面で構成され、前記ボディ部の長さ方向に沿って上下方向にねじれた形態で構成される。また、前記それぞれのファンは、前記ボディ部から半径方向に延長される複数個の固定部材により固定され、前記それぞれのファンは、上段の幅が下段の幅より広く形成される。 Here, the blade portion is composed of a plurality of fans, and the fan is composed of a curved surface that surrounds the body portion, and is configured to be twisted in the vertical direction along the length direction of the body portion Be done. Further, each of the fans is fixed by a plurality of fixing members radially extended from the body portion, and the width of the upper portion of each of the fans is wider than the width of the lower portion.
さらに、前記上部支持板及び前記下部支持板にはコイルが巻線され、前記回転部材の前記上部フランジ及び前記下部フランジは、各々、前記上部支持板及び前記下部支持板のコイルに対向される位置に配置される永久磁石を含んで構成されることも可能である。 Furthermore, a coil is wound around the upper support plate and the lower support plate, and the upper flange and the lower flange of the rotating member are opposed to the coils of the upper support plate and the lower support plate, respectively. It is also possible to comprise a permanent magnet arranged at.
このとき、前記回転部材の回転に伴い前記上部支持板のコイルまたは前記下部支持板のコイルで発生される電気エネルギは、前記ボディ部の中空の内側に前記回転軸に沿って形成される線路に沿って伝達されるように構成する。 At this time, the electric energy generated by the coil of the upper support plate or the coil of the lower support plate as the rotating member rotates is a line formed along the rotation axis inside the hollow of the body portion. Configure to be transmitted along.
また、前記上部支持板は、別途の上部フレームに固設され、前記下部支持板は、別途の下部フレームに固設される。特に、このような風力発電装置は、複数個が並列に配置され、それぞれの風力発電装置の上部支持板は、前記上部フレームに各々固設され、下部支持板は、下部フレームに各々固設されるように構成する。 The upper support plate is fixed to a separate upper frame, and the lower support plate is fixed to a separate lower frame. In particular, a plurality of such wind power generators are arranged in parallel, the upper support plate of each wind power generator is fixed to the upper frame, and the lower support plate is fixed to the lower frame. Configured to
一方、前述した本発明の目的は、建造物、及び前記建造物の上側に配置されて風力を利用して電気エネルギを生産する風力発電装置を含んで構成され、前記風力発電装置は、内部に各々巻線されたコイルが備えられた上部支持板及び下部支持板、前記上部支持板と前記下部支持板との間に固設され、巻線されたコイルを備える軸部材、及び外風により前記軸部材を軸で回転可能に設置し、前記軸部材のコイルに対向される位置に配置された磁石部材を備える回転部材を含み、前記回転部材は、前記軸部材が収容される中空が形成されたボディ部、前記ボディ部の外周面に設置される羽根部、前記軸部材の上段に備えられて前記上部支持板と対向される面を形成する上部フランジ、及び前記軸部材の下段に備えられて前記下部支持板と対向される面を形成する下部フランジを含んで構成されることを特徴とする発電施設によっても達成される。 On the other hand, the object of the present invention described above comprises a building and a wind power generator disposed above the building to produce electric energy using wind power, the wind power generator comprising An upper support plate and a lower support plate provided with a coil wound respectively, a shaft member fixedly provided between the upper support plate and the lower support plate and having a wound coil, and the external wind by the external wind The shaft member is rotatably mounted on a shaft, and includes a rotating member provided with a magnet member disposed at a position opposed to the coil of the shaft member, wherein the rotating member is formed with a hollow in which the shaft member is accommodated A body portion, a blade portion installed on the outer peripheral surface of the body portion, an upper flange provided on the upper stage of the shaft member to form a surface facing the upper support plate, and a lower stage of the shaft member Facing the lower support plate Also achieved by power plant characterized in that it is configured to include a lower flange forming a surface.
このとき、前記建造物は、内部空間から排気される空気が排出する排気管を備え、前記風力発電装置は、前記排気管の上側に設置されて前記排気管を介して排気される排気風及び外部の自然風を利用して電気エネルギを生産するように構成されることも可能である。 At this time, the building includes an exhaust pipe from which the air exhausted from the internal space is discharged, and the wind turbine is installed above the exhaust pipe, and the exhaust wind exhausted through the exhaust pipe and the exhaust wind It can also be configured to produce electrical energy using external natural wind.
ここで、前記風力発電装置の前記羽根部は、複数個のファンで構成され、前記ファンは、前記ボディ部を取り囲む形態の曲面で構成され、前記ボディ部の長さ方向に沿って上下方向にねじれた形態で構成される。 Here, the blade portion of the wind turbine is composed of a plurality of fans, and the fan is composed of a curved surface that surrounds the body portion, and is vertically arranged along the length direction of the body portion. Constructed in a twisted form.
また、前記風力発電装置の前記上部支持板及び前記下部支持板にはコイルが巻線され、前記回転部材の前記上部フランジ及び前記下部フランジは、各々、前記上部支持板及び前記下部支持板のコイルに対向される位置に配置される永久磁石を含んで構成される。 In addition, coils are wound around the upper support plate and the lower support plate of the wind turbine generator, and the upper flange and the lower flange of the rotating member are coils of the upper support plate and the lower support plate, respectively. And a permanent magnet disposed at a position facing to.
さらに、前記建造物の上側には前記風力発電装置と隣接した位置に配置され、前記風力発電装置の前記回転部材に風力を提供する補助ファンをさらに含み、前記補助ファンは、前記風力発電装置の初期駆動時に風力を提供することで、前記回転部材の初期回転を容易にするように構成することも可能である。 The wind turbine may further include an auxiliary fan disposed on the upper side of the building at a position adjacent to the wind turbine to provide wind power to the rotating member of the wind turbine, the auxiliary fan including the wind turbine of the wind turbine. Providing wind power at the time of initial drive can also be configured to facilitate initial rotation of the rotating member.
ここで、前記建造物の上側には前記建造物に固設される上部フレーム及び下部フレームが設置され、前記風力発電装置は、前記建造物の上側に複数個備えられ、前記複数個の風力発電装置の前記上部支持板は、前記上部フレームに固設され、前記複数個の風力発電装置の前記下部支持板は、前記下部フレームに固設されるように構成する。 Here, upper and lower frames fixed to the building are installed on the upper side of the building, and a plurality of wind power generators are provided on the upper side of the building, and the plurality of wind power units are installed The upper support plate of the apparatus is fixed to the upper frame, and the lower support plates of the plurality of wind turbines are fixed to the lower frame.
本発明による場合、風力発電装置が垂直方向の回転軸を有するコンパクトな構造で構成されることで、山間島嶼地域だけでなく、建物が密集した都心地域にも設置することができるという長所がある。 According to the present invention, the wind turbine generator has a compact structure having a vertical rotation axis, and therefore, the wind turbine generator can be installed not only in the mountainous island area but also in the central area where the buildings are dense. .
また、風力発電装置は、回転軸の両端だけでなく、回転軸のボディでも誘導電力が発生するように構成することで発電効率を向上させることができ、自然風と共に建物で排気される排気風を利用して電気エネルギを生産することができるように構成することで気象状態によるエネルギ生産量の偏差を最小化することができるという長所がある。 In addition, the power generation efficiency can be improved by configuring the wind power generation apparatus so that the induction power is generated not only at both ends of the rotation shaft but also at the body of the rotation shaft, and the exhaust wind exhausted in the building with natural wind. By making it possible to produce electric energy using the above, there is an advantage that deviation of energy production amount due to weather conditions can be minimized.
以下、図面を参考して本発明の実施例に係る風力発電装置及びこれを含む発電施設に対して具体的に説明する。以下の説明において、各構成要素の位置関係は、原則的に図面を基準にして説明する。また、図面は、説明の便宜のために、発明の構造を単純化し、または必要な場合には誇張または省略して表示する。したがって、それぞれの構成要素は、図面に示す大きさ及び形状に限定されるものではなく、必要によって各構成要素の大きさを大型化または小型化させて実施することも可能であり、形状も多様に設計変更することがすることができる。さらに、本発明がこれに限定されるものではなく、その他の各種装置を付加し、または変更/省略して実施することができる。 Hereinafter, a wind turbine generator and a power generation facility including the same according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. In the following description, the positional relationship of each component will be described in principle with reference to the drawings. Also, for the convenience of description, the drawings simplify or, if necessary, exaggerate or omit the structure of the invention. Therefore, each component is not limited to the size and shape shown in the drawings, and the size of each component can be implemented by enlarging or reducing the size as needed, and the shape may be various. The design can be changed. Furthermore, the present invention is not limited to this, and various other devices may be added or modified / abbreviated.
図1は、本発明の一実施例に係る風力発電装置の外観を示す正面図である。 FIG. 1 is a front view showing the appearance of a wind turbine generator according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施例に係る風力発電装置10は、上部支持板110、下部支持板120、上部支持板と下部支持板との間に固設される軸部材130、及び軸部材130を軸で回転可能に設置する回転部材140を含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the
上部支持板110は、風力発電装置10の上部構造を形成し、下部支持板120は、風力発電装置10の下部構造を形成する。上部支持板110及び下部支持板120は、所定の厚さを有する板型部材で構成され、外部に固設されることで風力発電装置10の残りの構成要素を支持する役割を遂行する。図1では上部支持板110及び下部支持板120が原形の板型部材で構成されると示したが、これは一例に過ぎず、設置位置によって多様な形状で構成できる。
The
このような上部支持板110及び下部支持板120は、風力発電装置の全体構造を支持する役割を遂行する。したがって、このような上部支持板及び下部支持板は、風が強く吹く場合にも設置状態を強固に維持できるように、外部に固設されるフレーム構造物により固設されることが好ましい。図1に示すように、上部支持板110は上部フレーム20に、下部支持板120は下部フレーム30に各々固設される。このような上部フレーム20及び下部フレーム30は、外部の別途構造物に強固に設置されたフレーム構造物である。このように、風力発電装置10の上側及び下側の両端が外部のフレームにより固定されることで、強風などの外部環境に露出された状態でも強固な設置構造を維持することができる。
The
軸部材130及び回転部材140は、上部支持板110と下部支持板120との間に備えられ、外部から提供される風、即ち、移動する空気の運動エネルギを利用して電気エネルギを生産する構成である。軸部材130は、垂直方向に設置される円筒形の棒部材で構成され、上部支持板110と下部支持板120との間に固設される(図3参照)。また、図1に示すように、回転部材140は、外部から提供される風の運動エネルギを利用して軸部材130が軸で回転可能に構成される。
The
ここで、回転部材140は、ボディ部141、ボディ部141の両端に設置される上部フランジ142及び下部フランジ143、及びボディ部141の外側に沿って設置される羽根部150を含んで構成される。
Here, the rotating
ボディ部141は、回転部材140の長さ方向に沿って長く延設される円筒形部材で構成される。ボディ部141の内部には長さ方向に沿って中空が形成されて軸部材130が収容される空間を形成する。また、回転部材140のボディ部141内壁と軸部材130の外面との間には少なくとも一つ以上のベアリングが形成され、摩擦を最小化した状態で回転できる。
The
ボディ部141の上段及び下段には、各々、板型部材で構成される上部フランジ142及び下部フランジ143が備えられる。このような上部フランジ142及び下部フランジ143は、各々、上部支持板110及び下部支持板120と対向ながら、回転部材140の回転時に相対的に回転する構成である。このとき、上部フランジ142と上部支持板110との間及び下部フランジ143と下部支持板120との間も各々ベアリングが設置され、回転時に摩擦抵抗を最小化しながら回転するように構成できる。
The upper and lower portions of the
羽根部150は、ボディ部141の外側に突出される形態で構成され、外部から提供される風が羽根部150に当てられながら風の運動エネルギが風力発電装置10に伝達される。羽根部150は、複数個のファン部材151及びファン部材をボディ部に固定させる固定部材152を含んで構成され、以下、図2を参照して羽根部に対し、より具体的に説明する。
The
図2は、図1での風力発電装置の羽根部の一部を示す。図1及び図2に示すように、羽根部150は、複数個のファン部材151を含んで構成され、各ファン部材151は、回転軸を基準にして外側方向に凸な形態の曲面で構成される。したがって、風力発電装置方向に風が流入されると、風が直ちに通過することではなく、ファン部材151の内部曲面に沿って流れながら風の運動エネルギを十分に伝達することができる。
FIG. 2 shows a part of the blade portion of the wind turbine generator in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the
このようなファン部材151は、図1に示すように、垂直方向にねじれた形状で構成される。具体的に、ファン部材151は、下段を基準にして曲面構造が軸部材130を取り囲む形状に螺旋形態のように一定の方向に傾斜して上向きに延設される。したがって、ファン部材151の個数が少なく形成されても、多様な方向に提供される風の運動エネルギが十分に伝達されることが可能であり、風の水平方向の速度成分だけでなく、垂直方向の速度成分も風力発電に活用することが可能であるため、発電効率を改善することができるという長所がある。
Such a fan member 151 is configured to be twisted in the vertical direction, as shown in FIG. Specifically, the fan member 151 is extended upward with a curved surface structure so as to surround the
ここで、ファン部材151の幅は、多様な形態で構成される。図1で示された実施例では、ファン部材151上段の回転方向幅が下段の幅より広く形成される。一般的に、風と設置面との摩擦によって風力発電装置の下段より上段部分で流速が大きく形成されるため、上段の幅が広く形成される場合、流速が大きい風の運動エネルギを活用することができるという長所がある。それに対し、風力発電装置の下側から上向きに提供される排気風を利用するように設置する場合には、ファン部材の下段幅が上段幅より広く形成されるように構成することも可能である。その他、風力発電装置が設置される環境を考慮してファン部材の中段の幅を上段及び下段の幅より広く形成することも可能であり、ファン部材が垂直方向に一定の幅を形成するように構成することも可能である。 Here, the width of the fan member 151 may be configured in various ways. In the embodiment shown in FIG. 1, the rotational direction width of the upper stage of the fan member 151 is formed wider than the width of the lower stage. Generally, since the flow velocity is formed larger in the upper part than in the lower part of the wind power generator due to the friction between the wind and the installation surface, when the width of the upper part is formed wide, the kinetic energy of the wind with a large flow velocity is used. Has the advantage of being able to On the other hand, when installing so as to utilize the exhaust air provided upward from the lower side of the wind turbine, it is possible to configure the lower width of the fan member to be wider than the upper width. . In addition, it is also possible to form the width of the middle stage of the fan member wider than the width of the upper stage and the lower stage in consideration of the environment where the wind turbine is installed, so that the fan member forms a fixed width in the vertical direction. It is also possible to configure.
このようなファン部材は、図2に示すように、ファンフレーム151a及びファンカバー151bを含んで構成できる。ファンフレーム151aは、相対的に剛性に優れた部材で構成されてファン部材151の骨格構造を形成し、回転時にも風の抵抗により形状が変化することを防止するように構成される。また、ファンカバー151bは、ファンフレーム151aに比べて軽量の材質で構成され、ファンフレーム151a間の空間に遮蔽面を形成する。このように、ファン部材151は、ファンフレーム151a及びファンカバー151bで構成して、風に対する抵抗性が大きいにもかかわらず、自重を最小化することで、同じ運動エネルギの伝達を受けて多くの回転数が誘導されるように構成する。 Such a fan member can be configured to include a fan frame 151a and a fan cover 151b, as shown in FIG. The fan frame 151a is formed of a member having a relatively high rigidity to form a skeletal structure of the fan member 151, and is configured to prevent a change in shape due to wind resistance even during rotation. Further, the fan cover 151b is made of a lightweight material compared to the fan frame 151a, and forms a shielding surface in the space between the fan frames 151a. As described above, the fan member 151 includes the fan frame 151a and the fan cover 151b. Even though the resistance to the wind is high, the weight of the fan member 151 is minimized to receive the same kinetic energy. Configure the rotational speed to be derived.
一方、このようなファン部材151は、複数個の固定部材152によりボディ部141に固定される。固定部材152は、剛性に優れた材質で構成され、一端がボディ部141に固設され、他端がファン部材151に固設される。したがって、風力の運動エネルギがファン部材151に伝達される場合、ボディ部141とファン部材151が軸部材130を軸で一体に回転することが可能である。
On the other hand, such a fan member 151 is fixed to the
図1に示すように、本実施例では二つのファン部材151を含む回転部材140を示しているが、これは一例に過ぎず、風力発電装置が設置される環境条件及び回転効率を考慮して多様に変更実施することができる。
As shown in FIG. 1, the rotating
図3は、図1での風力発電装置の断面を示す断面図であり、説明の便宜のために、回転部材は、ファン部材を除外したボディ部のみを示す。本実施例に係る風力発電装置は、内部に磁石部材160及びコイル170が各々対向されるように配置される。回転部材140の回転に伴い永久磁石160と巻線されたコイル170が相対的に移動しながら磁場が変化し、それによって、巻線されたコイルに電流(または、起電力)が誘導される方式で電気エネルギを生産することができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of the wind turbine generator in FIG. 1, and for the convenience of description, the rotating member shows only the body portion excluding the fan member. The wind turbine generator according to the present embodiment is disposed so that the
まず、図3に示すように、回転部材140の上部フランジ142及び下部フランジ143には磁石部材160が備えられる。また、上部支持板110及び下部支持板120は、前記上部フランジ142及び下部フランジ143の磁石部材と対応される位置に巻線されたコイル170が備えられる。したがって、回転部材140の回転に伴い巻線されたコイル170に電流が誘導されながら電気エネルギを生産することができる。
First, as shown in FIG. 3, the
具体的に、本実施例では図3に示すように、上部支持板110及び下部支持板120が各々上部フランジ142及び下部フランジ143が収容されるリセス部を各々形成する構造で構成される。また、上部フランジ142には上面及び側面に沿って各々永久磁石160が配置され、上部支持板110にはリセス部が形成された底面及び内周面に各々巻線されたコイル170が配置される。同様に、下部フランジ143には下面及び側面に沿って各々永久磁石160が配置され、下部支持板120にはリセス部が形成された上面及び内周面に各々巻線されたコイル170が配置される。
Specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the
ただし、これは一例に過ぎず、上部支持板及び下部支持が別途のリセス部を備えず、上部フランジ及び下部フランジと各々対向するように積層された構造で構成する場合には、永久磁石及びコイルが相互対向される面に各々設置されるように構成することも可能である。 However, this is merely an example, and when the upper support plate and the lower support do not have separate recesses, and are configured to be laminated so as to face the upper flange and the lower flange, respectively, permanent magnets and coils. It is also possible to constitute so that each may be installed in the field where it mutually faces.
さらに、回転時に電気エネルギを生産するための永久磁石及びコイルは、回転部材の両端だけでなく、回転部材及び軸部材にも各々設置されることが可能である。具体的に、図3に示すように、軸部材130の外側にはコイル170が巻線される。このとき、コイルは、軸部材の外周面に露出される形態で巻線されることも可能であり、外部に設置されることを考慮して軸部材の外周面の内側に巻線された状態で内装設置されるように構成することも可能である。また、回転部材140のボディ部の内側面には複数個の永久磁石160が構成される。したがって、回転部材140の回転時、回転部材140の永久磁石160と軸部材130の巻線されたコイル170が相対的に回転しながら、巻線されたコイルに電流が誘導されて電気エネルギを生産することができる。
Furthermore, permanent magnets and coils for producing electrical energy when rotating can be installed not only on both ends of the rotating member but also on the rotating member and the shaft member respectively. Specifically, as shown in FIG. 3, a
このように、本実施例に係る風力発電装置10は、回転部材140の回転により上側で上部支持板110と上部フランジ142により電気エネルギが発生され、中央では回転部材140と軸部材130との間で電気エネルギが発生され、下側では下部支持板120と下部フランジ143との間で電気エネルギが発生される構造である。このとき、図面では別途に示していないが、軸部材130の内側には電気エネルギを伝達することができる線路が備えられ、上部支持板110または下部支持板120で発生された電気エネルギが前記線路を介して一側に伝達され、上側、中央及び下側で各々生産された電気エネルギを一括収集して外部に提供できる。
Thus, in the
このように本実施例による場合、本実施例では回転部材140の両端で電気エネルギを生産するだけでなく、回転部材140の内側に固設される軸部材130が備えられるように構成し、軸部材130と回転部材140が対向している広い面積を活用して電気エネルギを生産することで、回転部材が同じく回転する環境で発電効率を最大限向上させることができる構造を提供する。
As described above, according to the present embodiment, in the present embodiment, not only electric energy is produced at both ends of the rotating
ただし、本実施例では回転が行われる回転部材140の上部フランジ142、ボディ部141、下部フランジ143に磁石部材160を備え、固定された状態を維持する上部支持板110、下部支持板120、及び軸部材130にコイル170が巻線される構成を中心に説明したが、これは発生された電力を伝達する線路を容易に設置するためのものに過ぎず、前述した実施例で磁石部材が設置される部分の一部または全部にコイルが配置されるようにし、これに対応されるコイルの設置位置に磁石部材を設置するように変更実施することができる。
However, in the present embodiment, the
以下、図4及び図5を参照し、本実施例に係る風力発電装置が設置される構造に対して具体的に説明する。 Hereinafter, the structure in which the wind turbine generator according to the present embodiment is installed will be specifically described with reference to FIGS. 4 and 5.
図4は、複数個の風力発電装置が設置される構造を示す正面図である。前述した風力発電装置10は、単数個設置されることも可能であるが、十分な量の電気エネルギを生産することができるように複数個設置される。図4に示すように、外部(例えば、地面などのその他の設置面)に固設された上部フレーム20と下部フレーム30を含む。ここで、複数個の風力発電装置10は、それぞれの上部支持板110が上部フレーム20に設置され、それぞれの下部支持板120が下部フレーム30に設置される構造を構成することができる。この場合、いずれか一つの風力発電装置に強い抵抗が作用する場合にも、同じ上部フレーム20及び下部フレーム30に設置された他の風力発電装置の設置構造が設置状態を安定に維持させる役割を遂行するため、強固な締結構造を構成することができる。
FIG. 4 is a front view showing a structure in which a plurality of wind turbines are installed. The above-described
ただし、図4の場合、複数個の風力発電装置が並んで配置されたものを示したが、設置構造がこれに限定されるものではなく、上部フレーム及び下部フレームが各々格子形態のメッシュ構造で構成されることで、それぞれの風力発電装置を多様な位置に配置することができる。 However, in the case of FIG. 4, although the thing in which several wind power generators were arrange | positioned side by side was shown, an installation structure is not limited to this, The upper frame and lower frame are mesh structures of a lattice form, respectively. By being configured, each wind power generator can be arranged at various positions.
図5は、図1の風力発電装置が設置された発電施設を示す。前述したように、本実施例に係る風力発電装置は、従来の風力発電装置と違って、垂直方向を軸で回転する簡素化された構成であるため、都心地域及び既存に建築された施設に設置することも可能である。さらに、回転部材のファンの形状が水平方向に提供される風だけでなく、垂直方向に提供される風の運動エネルギまで利用して回転することが可能であるため、建築された施設の排気管を介して排気される排気風のように垂直方向に利用して電気エネルギを生産することができる。 FIG. 5 shows a power generation facility in which the wind turbine generator of FIG. 1 is installed. As described above, unlike the conventional wind power generation system, the wind power generation system according to the present embodiment has a simplified configuration that rotates about an axis in the vertical direction. It is also possible to install. Furthermore, the exhaust pipe of the built facility is capable of rotating utilizing the kinetic energy of the wind provided vertically as well as the wind provided horizontally in the shape of the fan of the rotating member It can be used vertically to produce electrical energy, like the exhaust air being exhausted through.
図5に示す発電施設40は、建造物50及び前記建造物50の上側に設置される風力発電装置10を含んで構成される。ここで、建造物50は、ビル、住宅などの住居施設、工場、畜舎、温室、養殖場など、多様な建築物であり、または新しく建築された建造物であり、または既に建築された建造物を利用することも可能である。このような建造物は、内部の空間から排気される空気を一括収集して外部に排気させるための排気管51が少なくとも一つ以上形成され、このような排気管は、図5に示すように、垂直方向の管路を構成することができる。
A
一方、風力発電装置10は、建造物50の上側に複数個設置され、このうち少なくとも一つ以上の風力発電装置は、建造物の排気管51の上側に配置されるように構成できる。この場合、該当風力発電装置10は、外部から提供される自然風を利用して電気エネルギを生産することも可能であり、建造物50から排気される排気風を利用して電気エネルギを生産することも可能である。したがって、従来自然風にのみ依存した風力発電方式に比べて、気象条件が不利な状況でも排気風を利用して電気エネルギを生産することができるため、外部環境による発電量の偏差を最小化することができるという長所がある。
On the other hand, a plurality of
ここで、建造物の上側に配置される風力発電装置の場合、図1に示す風力発電装置と違って、ファン部材151下段の回転方向幅が上段の幅に比べて広く形成されることが可能である。このような構造の場合、下側から提供される排気風を利用してファン部材を回転するのに一層有利である。ただし、このようなファン部材の形状は、発電に利用される自然風及び排気風の依存度を考慮して多様に変更して実施することができる。 Here, in the case of the wind turbine generator disposed on the upper side of the building, unlike the wind turbine generator shown in FIG. 1, the width in the rotational direction of the lower stage of the fan member 151 can be formed wider than the width of the upper stage It is. Such a structure is more advantageous for rotating the fan member using the exhaust air provided from the lower side. However, the shape of such a fan member can be variously changed and implemented in consideration of the degree of dependency of natural wind and exhaust wind used for power generation.
また、図1に示す風力発電装置は、下部フレーム及び下部フランジが別途の開口部が備えられない原形の板型部材で構成したが、排気風を利用する風力発電装置は、下側から提供される排気風がファン部材方向に容易に通過できるように、下部フレーム及び下部フランジに少なくとも一つ以上の開口部(図示せず)を含むように構成することも可能である。 In addition, although the wind turbine shown in FIG. 1 is configured of a lower plate and a lower flange of an original plate type member having no separate opening, a wind turbine using an exhaust wind is provided from the lower side The lower frame and the lower flange may be configured to include at least one opening (not shown) so that the exhaust air can easily pass toward the fan member.
一方、図5に示すように、建造物の上側には別途の補助ファン60が備えられる。補助ファン60は、風力発電装置と隣接した位置に設置され、風力発電装置方向に風力を提供するように設置される。一般的に、風力発電装置の場合、初期回転動作のためには多くの負荷がかかる。したがって、ファン部材151の回転動作が進行される状態でファン部材151が持続的に回転できる程度の大きさの自然風が提供されても、ファン部材151が停止した状態ではファン部材の回転動作を開始しにくい。したがって、本発電施設は、別途の補助ファン60を利用して風力を提供することで、風力発電装置の初期回転動作に寄与するように構成できる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, an additional
このような補助ファン60は、別途の動力源から動力の提供を受けて能動的に回転駆動できるように構成される。また、補助ファン60は、補助ファンから提供される風力が風力発電装置のファン部材に大きいモーメントとして作用できるように、ファン部材の回転方向幅が広い高さ(図5の場合、ファン部材の下側方向)で風力を提供するように配置することが好ましい。
Such an
本実施例では補助ファンを風力発電装置と別個の構成でファン部材の一側に位置するように構成しているが、これは一例に過ぎず、ファン部材の下側に位置するように配置し、または補助ファンを風力発電装置と一体に構成することも可能である。例えば、風力発電装置のファン部材の下部フランジまたは下部フレームに固設することで、ファン部材の初期駆動時に初期回転に寄与するように動作することも可能である。 In the present embodiment, the auxiliary fan is configured to be located on one side of the fan member separately from the wind turbine generator, but this is merely an example, and the auxiliary fan is disposed on the lower side of the fan member. It is also possible to configure the auxiliary fan integrally with the wind turbine. For example, by being fixed to the lower flange or lower frame of the fan member of the wind turbine generator, it is possible to operate so as to contribute to the initial rotation when the fan member is initially driven.
さらに、本実施例では風力発電装置のファン部材が初期回転が容易に行われるように別途の補助ファンを備える構成を例示したが、その他、ファン部材に回転動力を提供することができるモータを追加的に備え、ファン部材の初期回転時にのみモータを駆動してファン部材の回転を開始するように構成することも可能である。 Furthermore, in the present embodiment, the fan member of the wind turbine is exemplified to be provided with a separate auxiliary fan so that the initial rotation can be easily performed, but in addition, a motor capable of providing rotational power to the fan member is added It is also possible to configure so as to drive the motor only at the initial rotation of the fan member to start the rotation of the fan member.
このような発電施設の場合、本発明による垂直型風力発電装置を備えて自然風と排気風を利用して電気エネルギを生産することが可能であるため、廃風を利用してエネルギを自給することができるという長所がある。さらに、施設から生産された電気エネルギを外部施設に提供し、または電気エネルギを販売することも可能である。 In the case of such a power generation facility, since it is possible to produce electrical energy using natural wind and exhaust wind by providing the vertical wind power generator according to the present invention, energy is self-supplied using waste wind. It has the advantage of being able to Furthermore, it is also possible to provide the electrical energy produced from the facility to an external facility or to sell the electrical energy.
以上では自然風及び排気風を利用して電気エネルギを生産する風力発電装置及びこれを含む発電施設に対して説明した。このような水力発電装置は、単独住宅のように小規模建築物の排気施設に適用できるように小規模装置で構成されることも可能であり、超高層ビルまたは工場のような大型施設に適用できる大規模装置で構成されることも可能である。 In the above, it demonstrated with respect to the wind power generator which produces an electrical energy using natural wind and exhaust wind, and a power generation facility containing the same. Such a hydroelectric power unit can be configured with small-scale equipment so that it can be applied to exhaust facilities of small-scale buildings like single houses, and applied to large-scale facilities such as skyscrapers or factories. It is also possible to configure in a large-scale device.
さらに、前述した実施例は、本発明を具現するための一例に過ぎず、その他の多様な方式で変更設計して適用することもできる。したがって、本発明で請求する権利範囲は、実施例に記載された事項に限定されるものではなく、請求項に記載された特徴を実施するかどうかによって判断しなければならない。 Furthermore, the above-described embodiments are merely examples for embodying the present invention, and can be modified and applied in various other manners. Therefore, the scope of the right claimed in the present invention is not limited to the matters described in the embodiments, and it should be judged whether or not the features described in the claims are implemented.
Claims (14)
前記上部支持板と前記下部支持板との間に固設され、巻線されたコイルを備える軸部材;及び、
外風により前記軸部材を軸で回転可能に設置し、前記軸部材のコイルに対向される位置に配置された磁石部材を備える回転部材;を含み、
前記回転部材は、前記軸部材が収容される中空が形成されたボディ部、前記ボディ部の外周面に設置される羽根部、中心が上記ボディ部の上部に固定される板状部材で構成されて前記上部支持板と対向される面を形成するとともに、前記羽根部から離間して配置された上部フランジ、及び中心が上記ボディ部の下部に固定される板状部材で構成されて前記下部支持板と対向される面を形成するとともに、前記羽根部から離間して配置された下部フランジを含んで構成されることを特徴とする風力発電装置。 An upper support plate and a lower support plate provided with coils wound respectively inside;
A shaft member fixedly wound between the upper support plate and the lower support plate and having a coil;
A rotating member including a magnet member rotatably installed about the shaft by an external wind and disposed at a position facing the coil of the shaft;
The rotating member is configured of a hollow body portion in which the shaft member is accommodated, a blade portion installed on the outer peripheral surface of the body portion, and a plate-like member whose center is fixed to an upper portion of the body portion. wherein to form the upper support plate and facing the surface to an upper flange that is spaced apart from said blade portion, and center the lower support formed of a plate member fixed to a lower portion of the body portion Te A wind power generator characterized in that it comprises a lower flange which is formed to face the plate and which is spaced from the blade .
前記建造物の上側に配置されて風力を利用して電気エネルギを生産する風力発電装置;を含んで構成され、
前記風力発電装置は、
内部に各々巻線されたコイルが備えられた上部支持板及び下部支持板;
前記上部支持板と前記下部支持板との間に固設され、巻線されたコイルを備える軸部材;及び、
外風により前記軸部材を軸で回転可能に設置し、前記軸部材のコイルに対向される位置に配置された磁石部材を備える回転部材;を含み、
前記回転部材は、前記軸部材が収容される中空が形成されたボディ部、前記ボディ部の外周面に設置される羽根部、中心が上記ボディ部の上部に固定される板状部材で構成されて前記上部支持板と対向される面を形成するとともに、前記羽根部から離間して配置された上部フランジ、及び中心が上記ボディ部の下部に固定される板状部材で構成されて前記下部支持板と対向される面を形成するとともに、前記羽根部から離間して配置された下部フランジを含んで構成されることを特徴とする発電施設。 Buildings; and
A wind power generator disposed above the building to produce electric energy using wind power;
The wind turbine is
An upper support plate and a lower support plate provided with coils wound respectively inside;
A shaft member fixedly wound between the upper support plate and the lower support plate and having a coil;
A rotating member including a magnet member rotatably installed about the shaft by an external wind and disposed at a position facing the coil of the shaft;
The rotating member is configured of a hollow body portion in which the shaft member is accommodated, a blade portion installed on the outer peripheral surface of the body portion, and a plate-like member whose center is fixed to an upper portion of the body portion. wherein to form the upper support plate and facing the surface to an upper flange that is spaced apart from said blade portion, and center the lower support formed of a plate member fixed to a lower portion of the body portion Te A power generation facility characterized by comprising a lower flange which is formed to face the plate and which is spaced apart from the blade portion .
前記風力発電装置は、前記排気管の上側に設置されて前記排気管を介して排気される排気風及び外部の自然風を利用して電気エネルギを生産することを特徴とする請求項9に記載の発電施設。 The structure includes an exhaust pipe from which air exhausted from an internal space is discharged.
The wind power generator according to claim 9, wherein the wind turbine is installed on the upper side of the exhaust pipe to produce electric energy using an exhaust wind exhausted from the exhaust pipe and an external natural wind. Power generation facilities.
前記補助ファンは、前記風力発電装置の初期駆動時に風力を提供することで、前記回転部材の初期回転を容易にすることを特徴とする請求項9に記載の発電施設。 The apparatus further includes an auxiliary fan disposed on the upper side of the building adjacent to the wind turbine to provide wind power to the rotating member of the wind turbine.
The power generation facility according to claim 9, wherein the auxiliary fan facilitates initial rotation of the rotating member by providing wind power upon initial driving of the wind turbine.
前記風力発電装置は、前記建造物の上側に複数個備えられ、前記複数個の風力発電装置の前記上部支持板は、前記上部フレームに固設され、前記複数個の風力発電装置の前記下部支持板は、前記下部フレームに固設されることを特徴とする請求項9に記載の発電施設。 An upper frame and a lower frame fixed to the structure are installed on the upper side of the structure,
The plurality of wind power generators are provided on the upper side of the building, and the upper support plate of the plurality of wind power generators is fixed to the upper frame, and the lower support of the plurality of wind power generators The power generation facility according to claim 9, wherein the plate is fixed to the lower frame.
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