KR100455087B1 - 풍력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력발전장치의 구성을 간소화하여 설비비용을 최소화시킬 수 있게 하고, 풍력의 손실을 감소시켜 발전의 효율을 극대화시킬 수 있게 하며, 풍력발전장치의 유지보수를 경제적이고도 편리하게 할 수 있게 한 풍력발전장치에 관한 것이다.

종래의 풍력발전장치는 바람이 량이 많고 풍속이 높은 지역을 필요로 하여 설치위치에 제한이 있으며, 장치에서 발전되는 량이 적아 단지내에 수개의 발전장치를 설치시킬 수 밖에 없어 설비비용이 매우 높은 단점이 있었던 바, 본 발명은 연결구(23)에 의해 연결되고 무한궤도인 레일(1)을 따라 순환되는 다수의 활차(2)와, 각 활차(2)에 설치되어 바람을 맞는 돛장치(3)와, 활차(2)의 일측면에 설치되는 기어(20)와, 기어에 물리어 회전하는 발전기(25)와, 레일(1)의 양측 반환부위에 설치되는 방향변환장치(4)로 구성되고, 돛장치(3)는 바람의 방향에 따라 돛(30)의 방향을 조절하는 돛방향조절장치(5)를 설치시킴으로써, 풍력발전장치를 개량하여 장치의 내구성을 향상시킬 수 있게 하는 동시에 풍향 변화되더라도 효과적으로 전력을 생산 할 수 있게 하며, 풍력발전장치의 유지보수를 경제적이고 편리하게 할 수 있는 효과가 있는 것임.

Description

풍력발전장치{Wind power generating apparatus}

본 발명은 바람의 에너지를 이용하여 발전을 하는 풍력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력발전장치의 구성을 간소화하여 설비비용을 최소화시킬 수 있게 하고, 풍력의 손실을 감소시켜 발전의 효율을 극대화시킬 수 있게 한 풍력발전장치에 관한 것이다.

풍력에너지는 바람의 속도와 방향이 자주 바뀌고 지속적이지 못한 단점이 있어 동력원으로서의 전환에 많은 기술들이 요구되어 생산가격이 상대적으로 높다는 문제점이 있다.

종래에 있어서의 풍력발전장치는 바람이 량이 많고 풍속이 높은 지역에서만 발전의 효율이 높아 설치위치에 제한이 있는 단점이 있다.

또한 하나의 장치에서 발전되는 량이 적어 단지내에 수개의 발전장치를 설치시키지 않으면 아니되어 설비비용이 매우 높은 단점이 있는 것이다.

본 발명은 종래에 있어서의 풍력발전장치를 개량하여 장치의 내구성을 향상시킬 수 있게 하는 동시에 풍향이 변화되더라도 전력의 생산을 효율적으로 할 수 있게 한 풍력발전장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 다음과 같이 구성된다. 즉,본 발명은 바람을 받는 돛장치와, 돛장치가 설치되는 활차와, 활차가 이동하는 길인 레일과, 레일에 인접설치되고 이동하는 활차로부터 동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기로 구성된다.

도 1 은 본 발명에 따른 풍력발전장치를 도시한 평면도

도 2 는 본 발명에 따른 풍력발전장치를 발췌 도시한 사시도

도 3 은 본 발명의 돛장치를 도시한 단면도

도 4 는 본 발명 돛의 방향이 변화된 상태를 도시한 평면도

도 5 는 본 발명의 돛방향조절장치를 발췌 도시한 단면도

도 6 은 본 발명의 돛펼침장치를 발췌 도시한 사시도

도 7 은 본 발명의 도 2의 A-A선 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1. 레일 2. 활차

3. 돛장치 4. 방향변환장치

5. 돛방향조절장치 6. 돛펼침장치

20. 기어 25. 발전기

30. 돛 32. 돛대

37. 회전장치

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

첨부된 도면 도 1 은 본 발명에 따른 풍력발전장치를 도시한 평면도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 풍력발전장치를 발췌 도시한 사시도이며, 도 3 은 본 발명의 돛장치를 도시한 단면도이고, 도 4 는 본 발명 돛의 방향이 변화된 상태를 도시한 평면도이며, 도 5 는 본 발명의 돛방향조절장치를 발췌 도시한 단면도이고, 도 6 은 본 발명의 돛펼침장치를 발췌 도시한 사시도이며, 도 7 은 본 발명의 도 2의 A-A선 단면도이다.

도 1 내지 도 7 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 풍력장치는 연결구(23)에 연결되고 레일(1)을 따라 반복 순환되는 다수의 활차(2)상에 바람을 맞는 돛장치(3)를 설치시키고, 활차(2)의 일측에 기어(20)를 설치시키며, 레일(1)의 일측에 상기 기어(20)와 맞물리는 발전기(25)를 설치시켜 활차(2)의 이동하는 동력으로 전기를 발생시킬 수 있게 한 것이다.

즉, 활차(2)에 설치된 돛장치(3)가 바람을 받게 되면 바람에 대한 저항력으로 활차(2)가 레일(1)을 따라 이동하는 과정에서 활차(2)의 이동에너지가발전기(25)에 전달되어 전기를 발생시키는 장치이다.

레일(1)은 활차(2)가 반복 순환될 수 있도록 레일(1)의 양측에 반환부위를 가지는 무한궤도로 구성되고, 레일(1)양측의 반환부위에는 돛(30)의 펼쳐진 방향을 변화시키는 방향변환장치(4)가 설치되며, 돛장치(3)는 활차(2)상에서 회전 가능하게 설치된다.

활차(2)의 저면 양측에 레일(1)의 상면양측을 따라 회전하는 바퀴(21)가 설치되고, 활차(2)의 저면 중앙에는 레일(1)의 저면에 밀착되는 바퀴(22)가 설치되어 활차(2)가 전복되는 것을 방지할 수 있게 구성된다.

돛장치(3)는 도면 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 활차(2)상에 수직으로 설치되는 중심축(31)과, 중심축(31)에 삽입되는 파이프 형상의 돛대(32)와, 돛대(32)의 상하에 돛(30)의 상하단에 결합되는 한쌍의 가로막대(33)(34)가 설치되어 구성된다.

돛대(32)의 하단부에는 회전장치(37)가 설치되며, 회전장치는 돛대에 회전대(35)가 설치되고, 회전대(35)에는 모터(350)의 회전축에 설치된 구동기어(351)와 맞물려 모터(350)의 회전력으로 돛대(32)를 회전시킬 수 있게 기어부(36)가 형성되어 구성된다.

그리고 모터(350)의 일측에는 모터에 전원을 인가시키는 단자(355)가 돌출되어 형성된다.

레일(1)양측의 반환부위에 설치되는 방향변환장치(4)는 모터(350)의 단자(355)가 이동하는 경로상에 설치되어 상기 단자(355)와 슬라이드 접촉되는 또다른 접촉단자(400)가 설치되고, 상기 접촉단자(400)에는 전원의 공급시간을 제어하는 타이머(401)가 연결되어 구성된다.

또한 상기 접촉단자(400)의 선단에는 모터(350)의 단자(355)가 접촉되는 것을 감지하여 타이머(401)의 동작을 제어하는 센서(402)가 설치되어 구성된다.

활차(2)의 이동으로 모터(350)의 단자(355)가 방향변환장치(4)의 접촉단자(400)와 접촉되기 시작하면 센서(402)가 단자(355)의 접촉을 감지하고 타이머(401)를 동작시켜 접촉단자(400)를 통하여 설정된 시간만큼 전원을 모터(350)에 공급시키게 된다.

전원을 공급받은 모터(350)는 회전되기 시작하고, 모터(350)의 회전축에 설치된 구동기어(351)가 회전됨으로써 돛대(32)에 설치된 회전대(35)도 함께 회전되어 모터(350)가 회전되는 만큼 돛대(32)가 회전하게 되는 것이다.

모터(350)의 단자(355)가 접촉단자(400)를 벗어나는 시점에서 타이머(401)는 리셋팅되어 다음 활차의 모터단자와 접촉할 준비상태를 취하게 된다.

이와 같이 레일(1)의 양측 반환부위에 돛대(32)를 회전시키는 방향변환장치(4)가 설치됨으로써 레일(1)의 일측열에 위치되는 돛(30)은 바람의 진행방향에 대하여 펼쳐진 상태로 바람을 맞고, 또 다른 열은 바람을 돛(30)의 측면으로 받음에 따라 이동시의 저항을 최소화시키게 되는 것이다.

이와 같은 방향변환장치(4)는 돛대(32)를 90°회전시키는 것으로 모터(350)에 전원을 공급시키는 타이머(401)에 의해 회전각도를 조절시킬 수 있다.

바람은 그 부는 방향의 변화가 심하므로 돛(30)의 펼쳐진 각도를 적절하게변화시킬 수 있어야 한다.

이를 위하여 본 발명은 레일(1)에 인접하는 위치에 돛방향조절장치(5)를 설치시켜 구성하였다.

이러한 돛방향조절장치(5)는 방향변환장치(4)와 동일한 구성으로 형성된다.

즉, 모터(350)의 단자(355)가 이동하는 경로상에 설치되는 접촉단자(500)와, 상기 접촉단자(500)와 연결되고 전원의 공급시간을 제어하는 타이머(501)로 구성된다. 그리고 접촉단자(500)의 선단에는 센서(502)가 설치된다.

다만 돛방향조절장치(5)는 풍향의 변화에 따라 운전자가 임의로 조정할 수 있게 하기 위하여 타이머(501)에 전원을 공급하는 라인에 온오프(on/off)스위치(503)를 설치시켜 구성되는 것이 방향변환장치(4)의 구성과 다른 점이다.

돛(30)의 펼쳐진 방향을 바람의 부는 방향에 대하여 적절하게 조정시키기 위하여는 장치 운전자가 바람의 부는 방향을 감지하고 돛(30)의 회전각도를 계산한 후 계산된 값을 기준으로 타이머(501)를 셋팅하고, 온오프 스위치(503)를 온(on)시킨다.

이어 활차(2)의 이동으로 모터(350)의 단자(355)가 돛방향조절장치(5)의 접촉단자(500)와 접촉되기 시작하면, 센서(502)가 단자(355)의 접촉을 감지하고 타이머(501)를 동작시켜 접촉단자(500)를 통하여 설정된 시간만큼 전원을 모터(350)에 공급시켜 돛대(32)를 회전시킴으로서 돛(30)의 방향을 변환시키게 되는 것이다.

바람은 부는 방향의 변화뿐만 아니라 바람의 세기 즉, 풍속과 풍량 또한 그변화가 매우 심하다.

풍속과 풍량의 심한 변화는 활차(2)의 이동속도를 일정하기 유지시키지 못하게 하는 인자로서 활차(2)의 이동속도가 일정하지 못하게 되면 발전되는 전기의 량 또한 일정하기 못하게 된다.

그리고 활차(2)의 불규칙한 이동속도는 장치의 내구성에도 불리함으로 풍속 및 풍량이 변화되더라도 활차(2)의 이동속도를 일정하게 유지시킬 필요가 있다.

이를 위하여 본 발명은 풍속과 풍량의 변화에 따라 돛(30)의 펼쳐지는 정도를 조절하는 돛펼침장치(6)를 돛장치(3)에 설치시켜 활차(2)의 이동속도를 일정하게 유지시킬 수 있게 하였다.

첨부된 도면 에 도시되는 바와 같이, 돛펼침장치(6)는 돛(30)의 하단부가 고정되는 하부 가로막대(34)에 모터(60)의 회전축(61)을 결합하여 모터(60)의 회전에 의해 하부 가로막대(34)에 돛(30)이 감겨지고 풀려지게 하여 돛(30)의 펼침 정도를 조정할 수 있게 하였다.

이렇게 하기 위하여는 돛(30)을 감거나 펼치는 동작을 따라 모터(60)가 상하로 이동될 수 있어야한다.

그래서 본 발명은 돛대(32)의 상부에 보강판(620)을 설치시키고, 보강판(620)과 회전대(35)의 상면사이에 다수의 보강기둥(621)을 설치시키고, 돛대(32)와 다수의 보강기둥(621)이 관통하는 받침판(630)에 모터(60)를 고정결합시키고, 모터(60)의 일측에 돛대(32)에 삽입되는 가이드관(66)을 설치시켜 돛(30)을 펼치고 감는 동작시 받침판(630)과 모터(60)가 돛대(32)와 보강기둥(621)에 안내되면서 상하로 이동될 수 있게 하였다.

또한 모터(60)의 양쪽 회전축(61) 즉, 돛(30)의 하단부가 감겨지는 하부 가로막대(34)의 양쪽에 원형기어(64)를 각각 설치시키고, 보강기둥(621)에 원형기어(64)와 맞물리는 랙기어(65)를 설치시켜 모터(60)의 상하 이동시 흔들림을 방지할 수 있게 구성하였다.

모터(60)에 전원을 공급하는 전원공급장치는 활차(2)에 설치되는 단자(655)와, 상기 단자의 이동경로상에 설치되는 접촉단자(600)와, 접촉단자(600)로 전원이 공급되는 시간을 제어하는 타이머(601)와, 타이머(601)로의 접원공급을 제어하는 온오프(on/off)스위치(603)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 동작관계를 설명하면 다음과 같다.

돛(30)이 바람을 맞아 저항이 생기면 돛대(32)가 설치된 활차(2)가 레일(1)을 따라 이동되기 시작한다.

이동하는 활차(2)에 설치된 기어(20)가 발전기(25)의 기어와 맞물려 있어 발전기(25)가 회전되면서 전기를 발생시킨다.

각각의 활차(2)에 설치된 기어(20)들이 연속적으로 발전기(25)의 기어와 맞물리게 되어 발전기(25)는 계속 회전하면서 전기를 발생시킨다.

무한궤도인 레일(1)의 반환부위에 위치된 활차(2)는 바람의 진행방향과 반대의 방향으로 이동되어야 한다.

이때 돛(30)은 바람의 부는 방향에 대하여 최소한의 면적이 되어야 저항을 줄일 수 있다.

이렇게 하기 위한 것이 레일(1)의 양측 반환부위에 설치되는 방향변환장치(4)이다.

방향변환장치(4)를 통과한 돛(30)은 90°회전되어 바람부는 방향의 반대 즉, 회수되는 레일(1)에 위치한 돛들은 바람을 돛(30)의 측면으로 맞게되고, 레일(1)의 일측에 설치된 또 다른 방향변환장치(4)를 통과하면서 돛(30)이 다시 90°회전하여 넓은 면적으로 바람을 맞게 되는 것이다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 풍력발전장치를 개량하여 장치의 내구성을 향상시킬 수 있게 하는 동시에 풍향 및 풍량이 변화되더라도 전력의 생산량을 일정하게 유지시킬 수 있게 하며, 풍력발전장치의 유지보수를 경제적이고 편리하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 연결구(23)에 의해 연결되고 무한궤도인 레일(1)을 따라 순환되는 다수의 활차(2)와, 각 활차(2)에 설치되어 바람을 맞는 돛장치(3)와, 활차(2)의 일측면에 설치되는 기어(20)와, 기어에 물리어 회전하는 발전기(25)와, 레일(1)의 양측 반환부위에 설치되는 방향변환장치(4)로 구성되고, 돛장치(3)는 돛대(32)를 회전시키는 회전장치(37)를 포함하여 바람의 방향에 따라 돛(30)의 방향을 조절하는 돛방향조절장치(5)를 가지는 것에 있어서, 상기 돛장치(3)가 활차(2)에 설치된 중심축(31)과, 중심축에 설치된 돛대(32)와, 돛대의 상부에 고정 설치된 상부가로막대(33)와, 상부 가로막대에 설치된 돛(30)과, 돛의 하단에 설치된 하부가로막대(34)로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 돛장치(3)는 돛펼침장치(6)를 포함하고, 돛펼침장치(6)는 하부가로막대(34)의 중심부에 그 축(61)과 연결 설치된 모터(60)와, 모터를 지지하는 받침판(630)과, 받침판이 수평상태를 유지하면서 돛대(32)를 따라 상하로 승강되게 하는 가이드관(66)과, 받침판(630)의 자의적인 회전을 제어하며 회전대(35)에 설치된 보강기둥(621)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.