KR100478753B1

KR100478753B1 - 풍차 날개

Info

Publication number: KR100478753B1
Application number: KR10-2002-0049771A
Authority: KR
Inventors: 근 석 장
Original assignee: 근 석 장
Priority date: 2002-02-21
Filing date: 2002-08-22
Publication date: 2005-03-22
Also published as: KR20030069759A

Abstract

본 발명의 풍차 날개는 풍력의 강약에 따라 풍압이 작용하는 면적을 증감시켜 풍압의 이용 효율을 높임과 동시에 강한 풍력에도 손괴(損壞)되지 않는 풍차 날개를 제공하기 위하여, 날개 조립체(3)에 등각으로 배치 장착되고 다수의 풍압 조절구(5)를 구비한 날개 바디(1), 이 날개 바디(1)의 각 풍압 조절구(5) 양측에 구비된 가이드(9)에 슬라이드 구조로 결합되고 각 풍압 조절구(5)에 대응 배치되어 와이어(11)로 연결되는 풍압 조절판(7), 이 와이어(11)의 일단을 날개 바디(1)의 일측에 연결하는 탄성부재(17), 이 와이어(11)의 다른 일단을 날개 바디(1)의 다른 일측에 연결하여 와인딩 및 언와이딩하는 윈치(19), 이 윈치(19)와 같은 축(23) 상에 구비되는 피니언 기어(25), 이 피니언 기어(25)에 결합되는 랙크 기어(27), 이 랙크 기어(27)에 연결되는 실린더(29)로 구성되어 있다.

Description

풍차 날개 {windmill blade}

본 발명은 풍차 날개에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍력의 강약에 따라 풍압이 작용하는 면적을 증감시켜 풍압의 이용 효율을 높임과 동시에 강한 풍력에도 손괴(損壞)되지 않는 풍차 날개에 관한 것이다.

일반적으로 풍차는 지구상에 무제한으로 발생 소멸하는 기류의 힘을 이용하여 필요한 동력을 발생시키는 장치로서, 풍력에 의하여 양력(揚力)을 받아 회전하는 1개 이상의 날개를 구비하고 있다.

이 풍차의 날개는 약한 풍력에서도 양력을 발생시켜야 하는 기능을 가짐과 함께 강한 풍력에 손괴되지 않고 지속적으로 원활하게 회전할 수 있는 구조를 가져야 한다. 즉 풍차 날개는 약한 풍력에서도 양력을 발생시키기 위해서는 큰 면적으로 형성되어야 하고, 강한 풍력에 손괴되지 않기 위해서는 작은 면적으로 형성되어야 한다. 이와 같이 풍차 날개는 서로 상반되는 2가지 조건을 동시에 충족시켜야 한다.

이러함에도 불구하고 풍차의 날개는 초기에 풍력을 많이 받을 수 있도록 넓게 확장된 면의 형태로 발전되었기 때문에 풍력이 거세질 때 종종 손괴(損壞)되곤 하였다. 그러나 풍차의 날개는 최근에 비틀림 각이 부여된 곡면의 형태로 변화되고 있기 때문에 강한 풍력에도 손괴되지 않고 풍력의 이용 효율을 높일 수 있게 되었다.

그러나, 이와 같이 구성된 풍차 날개는 모두 풍력에 대하여 구조적으로 한계가 있기 때문에 풍속의 변화에 따라 날개의 각도를 변화시켜 풍력을 받는 면적을 증감시킬 수 있는 것이 개발되고 있다.

이처럼 날개의 각도를 변화시키는 풍차 날개는 풍력이 약한 경우에는 각도 조절이 용이하지만 풍력이 강할 때에는 풍력 저항으로 인하여 각도 조절이 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점들을 감안한 것으로서, 풍력의 강약에 따라 풍압이 작용하는 면적을 증감시켜 풍압의 이용 효율을 높임과 동시에 강한 풍력에도 손괴(損壞)되지 않는 풍차 날개를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이 풍차 날개는 풍압을 받도록 날개 조립체에 장착되며 다수의 풍압 조절구가 형성되어 있는 날개 바디,

이 날개 바디에서 풍압 조절구의 개도를 조절하도록 풍압 조절구의 양측에 구비된 가이드에 슬라이드 가능하게 결합되고 각 풍압 조절구에 대응하도록 배치되어 와이어에 연결되어 있는 풍압 조절판,

이 풍압 조절판이 연결된 각 와이어의 일단을 날개 바디의 일측에 연결하는 복수의 탄성부재,

이 탄성부재의 반대측 와이어의 각 일단을 날개 바디의 다른 일측에 연결하여 와인딩 및 언와인딩하도록 같은 축에 설치되어 있는 복수의 윈치,

이 윈치를 구동시키는 구동수단으로 구성되어 있다.

이 구동수단은 복수의 윈치가 설치되어 있는 축 상에 구비된 피니언 기어와 이 피니언 기어에 결합되는 랙크 기어,

이 랙크 기어를 풍력의 강약에 따라 직선 이동시키도록 랙크 기어에 연결되어 신축 작용하는 실린더로 구성되어 있다.

또한, 상기 구동수단은 윈치가 설치되어 있는 축 상에 구비된 웜과 이 웜에 결합되는 웜 기어,

이 웜 기어를 풍력의 강약에 따라 작동시키도록 웜 기어에 연결되는 감속 모터로 구성되어 있다.

상기 풍압 조절구는 날개 바디에서 길이 방향으로 다수의 열을 형성하며, 이 풍압 조절구에 대응하는 풍압 조절판은 가이드에 의하여 상기 길이 방향으로 연속 슬라이드 되는 상, 하측 풍압 조절판으로 구성되고, 하측 풍압 조절판은 그 일단이 날개 바디에 탄성부재를 개재하여 연결되며, 상, 하측 풍압 조절판은 걸림턱으로 상호 연결되고, 상측 풍압 조절판은 그 일단이 와이어에 연결되어 있다.

이 날개 바디에서 풍압 조절구의 개도를 조절하도록 풍압 조절구의 양측에 구비된 가이드에 슬라이드 가능하게 결합되고 각 풍압 조절구에 대응하도록 배치되어 폐곡선을 형성하는 체인에 연결되어 있는 풍압 조절판,

이 풍압 조절판이 연결된 각 체인의 일측을 날개 바디의 일측에 각각 지지하는 복수의 제1 스프로킷,

이 복수의 제1 스프로킷을 시계, 반시계 방향으로 회전시키도록 같은 축에 설치되어 있고 체인의 다른 일측을 날개 바디의 다른 일측에 각각 지지하는 복수의 제2 스프로킷,

이 제2 스프로킷을 구동시키는 구동수단으로 구성되어 있다.

이 구동수단은 제2 스프로킷이 설치되어 있는 축에 커플링으로 직접 연결되는 감속 모터로 구성되어 있다.

또한, 구동수단은 복수의 제2 스프로킷이 설치되어 있는 축 상에 구비된 피니언 기어와 이 피니언 기어에 결합되는 랙크 기어, 상기 랙크 기어를 풍력의 강약에 따라 직선 이동시키도록 랙크 기어에 연결되어 신축 작용하는 실린더로 구성되어 있다.

또한, 풍압 조절구는 날개 바디에서 너비 방향으로 배열되어 있으며, 이 풍압 조절구에 대응하는 풍압 조절판은 가이드에 의하여 상기 너비 방향으로 연속 슬라이드 되는 상, 하측 풍압 조절판으로 구성되고, 상, 하측 풍압 조절판은 걸림턱으로 상호 연결되며, 하측 풍압 조절판은 일단이 제1 스프로킷을 경유하여 방향 전환된 체인에 연결되어 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 풍차 날개는 날개 바디에 풍압 조절구를 구비하고, 이 풍압 조절구에 풍압 조절판을 대응시키며, 이 풍압 조절판을 와이어에 연결하고, 이 와이어를 탄성부재와 윈치에 연결하며, 이 윈치를 구동수단에 연결하여, 풍력의 강약에 따라 구동수단을 작동시켜 풍압 조절구에 구비된 풍압 조절판을 슬라이드 이동시켜 풍압 조절구의 개도를 조절함으로서, 풍력이 약할 때에는 풍압 조절구를 완전히 폐쇄하여 풍압이 작용하는 면적을 최대화하여 풍압의 이용 효율을 높이고, 풍력이 강할 때에는 풍압 조절구를 완전히 개방하여 풍압이 작용하는 면적을 최소화하여 강한 풍력에도 손괴(損壞)되지 않게 할 수 있다.

본 발명의 이점과 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 풍차 날개의 정면도로서, 이 풍차 날개는 날개 바디(1)에 의하여 그 전체적인 형상을 구성하고 있다. 이 날개 바디(1)는 도 2에 도시된 바와 같이 회전 방향에 대하여 등각 간격의 3개로 배치되어 풍압을 받아 회전하는 풍차의 날개 조립체(3)를 형성하게 된다.

날개 바디(1)에는 도 3, 4, 5에 도시된 바와 같은 다수의 풍압 조절구(5)가 등 간격으로 구비되어 있다. 이 풍압 조절구(5)는 풍력의 강약에 따라 풍압이 작용하는 면적을 증감시킬 수 있게 한다.

이 풍압 조절구(5)는 여러 개의 열을 형성하게 되는 데 이 풍압 조절구(5)의 열 간격(a) 또한 동일한 거리로 이루어짐이 바람직하다. 날개 바디(1)의 특정 부위에 풍압이 집중적으로 작용하여 변형되는 것을 방지하도록 풍압 조절구(5)의 동일 열 상에서 이웃한 풍압 조절구(5) 사이의 간격(b)도 서로 동일한 거리로 이루어짐이 바람직하다.

이 풍압 조절구(5)에는 각각의 풍압 조절판(7)이 대응 구비되어 풍압 조절구(5)의 개도를 조절할 수 있게 한다. 이 풍압 조절판(7)에 의하여 풍압 조절구(5)의 개도를 조절하게 되면 날개 바디(1) 전체에 작용하는 풍압의 작용 면적은 조절된다. 즉 풍압 조절구(5)가 폐쇄되면 날개 바디(1)에 풍압이 작용하는 면적이 증대되어 약한 풍력에도 날개 조립체(3)가 회전할 수 있게 되고, 풍압 조절구(5)가 개방되면 날개 바디(1)에 풍압이 작용하는 면적이 감소되어 강한 풍력에도 날개 바디(1)를 비롯한 날개 조립체(3)의 손괴를 방지할 수 있게 된다.

이와 같이 풍압 조절구(5)에서 풍압 조절판(7)이 원활한 슬라이드 작동으로 개폐되도록 풍압 조절구(5)의 열 양측에는 날개 바디(1)의 길이 방향으로 가이드(9)가 구비되어 있다. 이 풍압 조절판(7)은 가이드(9)와 슬라이드 구조로 결합되고 이웃한 다른 풍압 조절판(7)과 와이어(11)로 연결되어 있기 때문에, 하나의 열을 형성하는 다수의 풍압 조절판(7)이 일체로 슬라이드 작동된다. 즉 하나의 열을 형성하는 다수의 풍압 조절판(7)을 지나는 와이어(11)는 고정 클램프(13)에 의하여 각각의 풍압 조절판(7)에 고정되어 있고, 또한 이 와이어(11)는 안내 클램프(15)에 의하여 날개 바디(1)에 이동 가능하도록 지지되어 있다.

이 와이어(11)로 풍압 조절판(7)을 조작하도록 각 와이어(11)의 일단은 탄성부재(17)를 개재하여 날개 바디(1)의 일측에 각각 고정 연결되어 있고, 각 와이어(11)의 다른 일단은 각각의 윈치(19)를 개재하여 날개 바디(1)의 다른 일측에 연결되어 있다.

탄성부재(17)는 자체 인장력을 와이어(11)의 일측에 작용시켜 이 와이어(11)가 고정된 풍압 조절판(7)에 항상 개방시키는 방향으로 작용력을 가하게 된다. 윈치(19)는 이 탄성부재(17)의 인장력에 대항하여 각 와이어(11)를 와인딩 및 언와인딩함으로서 풍압 조절판(7)이 풍압 조절구(5)의 개도를 조절하게 한다. 즉 탄성부재(17)의 인장력이 와이어(11)를 통하여 풍압 조절판(7)에 작용하는 상태에서 윈치(19)로 와이어(11)를 와인딩함에 따라 풍압 조절구(5)는 점점 폐쇄되고, 언와인딩함에 따라 풍압 조절구(5)는 점점 개방된다.

이 윈치(19)는 구동수단에 의하여 동시에 회전할 수 있도록 축지지부(21)에 의하여 지지되는 동일 축(23) 상에 설치되어 있다. 이 구동수단은 축(23) 상에 구비된 피니언 기어(25)와 이 피니언 기어(25)에 결합되는 랙크 기어(27) 그리고 이 랙크 기어(27)에 연결되는 실린더(29)로 구성되어 있다. 따라서 피니언 기어(25)는 랙크 기어(27)에 결합되어 랙크 기어(27)의 직선 왕복 작동에 따라 회전 운동하며, 랙크 기어(27)는 직선 이동 안내되도록 그 선단이 슬라이드부재(30)에 의하여 날개 바디(1)에 지지되어 있다. 이 실린더(29)는 날개 바디(1)의 일측에 장착되어 날개 바디(1)에 작용하는 풍력의 강약에 따라 신축 작동하게 된다.

이 실린더(29)의 작동에 따라 날개 바디(1)의 풍압 작용 면적을 제어하도록 도 6, 7에 풍력 감지수단(31)과 풍향 감지수단(33)이 제시되어 있다. 풍력 감지수단(31)은 풍향 감지수단(33) 상에 설치되어 있으므로 여기서는 풍향 감지수단(33)에 대하여 먼저 설명한다.

풍향 감지수단(33)은 풍향 표시구(35)를 보유하고, 이 풍향 표시구(35)가 연결된 축(37)의 도중에는 제1 캠 플레이트(39)가 일체로 부착되어 축(37)과 함께 회전하며, 또한 제1 캠 플레이트(39)의 외주 일측에는 전기적 신호를 발생시키는 제1 리미트 스위치(41)가 배치되어 있다.

이 제1 캠 플레이트(39)와 제1 리미트 스위치(41) 사이의 상관 관계는 제1 리미트 스위치(41)가 제1 캠 플레이트(39)의 돌출 캠(39a)과 접촉되었을 때에 스위칭-온으로 전환되는 구조로 되어 있다.

이 제1 리미트 스위치(41)의 온 또는 오프 신호에 따라 풍향 제어 마그네트 스위치(42)가 제어되고, 이에 따라 날개 조립체(3)의 자세가 바람의 방향에 대하여 수직으로 향하게 된다.

도 8을 참조하여 더 상세하게 설명하면, 날개 조립체(3)의 보스(43)에 연결되는 중심축(45)을 지지하는 하우징(47)의 하측 외주에 제동면(49)이 형성되어 있고, 이 제동면(49)의 주위에는 전자석(51)으로 작동되는 제동편(53)이 배치되어 있다. 따라서 전자석(51)의 작동으로 제동편(53)이 제동면(49)에 제동을 가함에 따라 하우징(47)의 선회가 구속 또는 해방된다. 이 전자석(51)은 외부 전원에 연결된 풍향 제어 마그네트 스위치(42)에 의하여 제어된다.

따라서, 바람의 방향이 바뀌었을 때, 먼저 풍향 감지수단(33)이 바람의 방향 변화에 따라 선회하게 되고, 그 결과로 제1 캠 플레이트(39)에 의한 제1 리미트 스위치(41)의 온 또는 오프 작동이 이루어지게 되며, 한 걸음 더 나아가 제1 리미트 스위치(41)의 온 또는 오프 작동으로 풍향 제어 마그네트 스위치(42)가 작동되어 전자석(51), 제동편(53) 및 제동면(49)을 통하여 하우징(47)의 선회가 구속 또는 해방된다.

이와 같이 하우징(47)을 구속 또는 해방시키고자 하는 이유는 다음과 같다. 이 풍차가 설치되는 지역의 계절적 풍향 변화에 따른 데이터를 참조하여 가장 빈번하게 불어오는 방향을 돌출 캠(39a)과 연관시켜 놓으면, 예를 들어 계절적으로 남서풍과 북동풍이 주로 불어오는 지역이라 할 때에 남서풍에서 북동풍으로 풍향이 변환되면 제1 캠 플레이트(39)가 180도 회동되면서 제1 리미트 스위치(41)를 오프-온으로 작동시키게 되어 하우징(47)은 일정 순간 해방되었다가 다시 구속된다. 이 하우징(47)이 해방된 시기에 날개 조립체(3)는 풍력을 받아 풍향에 순응하는 방향으로 선회되고 이러한 방향 전환이 이루어진 후에 하우징(47)은 다시 구속되어 날개 조립체(3)의 방향 변화가 발생되지 않게 한다.

이 하우징(47)은 종래의 풍차에서와 동일하게 날개 조립체(3)에 의한 회전력을 직교 방향으로 전환시킬 수 있도록 베벨기어(55, 57)를 이용한 기어 트레인을 수용하고 있다.

이 풍향 감지수단(33)의 감지에 의하여 날개 조립체(3)의 방향을 바람이 불어오는 방향으로 조절하고, 이와는 별도로 풍력 감지수단(31)의 감지 신호에 따라 각각의 날개 바디(1)가 받게 되는 풍압의 면적을 조절하게 된다.

이 풍력 감지수단(31)은 풍향 감지수단(33)과 유사한 구조로 제1 캠 플레이트(39)의 일측 상면에 구비되어 있다. 즉 풍력 감지수단(31)은 풍압 작용판(59)을 보유하고, 이 풍압 작용판(59)이 연결된 축(61)의 도중에는 제2 캠 플레이트(63)가 일체로 부착되어 축(61)과 함께 회전하며, 또한 제2 캠 플레이트(63)의 외주 일측에는 전기적 신호를 발생하는 제2 리미트 스위치(65)가 배치되어 있고, 축(61)은 제1 캠 플레이트(39)에 수직으로 설치되며, 풍압 작용판(59)은 제1 캠 플레이트(39)에 설치된 다른 축(67)에 탄성부재(69)로 연결되어 있어, 풍압 작용판(59)에 작용하는 풍력의 강약에 따라 탄성부재(69)로 연결된 축(61)과 제2 캠 플레이트(63)가 회전하게 된다.

이 제2 캠 플레이트(63)와 제2 리미트 스위치(65) 사이의 상관 관계는 제2 리미트 스위치(65)가 제2 캠 플레이트(63)의 돌출 캠(63a, 63b, 63c)과 접촉되었을 때에 선택적으로 단계별 스위칭 신호를 발생시키는 구조로 되어 있다.

이 제2 리미트 스위치(65)의 선택 스위칭 신호에 의하여 이에 연결된 솔레노이드 밸브(66)가 제어되고, 이 솔레노이드 밸브(66)의 제어에 의하여 실린더(29)로 공급되는 압축 공기 및 실린더(29)에서 배출되는 압축 공기가 제어된다. 외부의 압축 공기에 연결된 솔레노이드 밸브(66)는 제2 리미트 스위치(65)의 단계별 스위칭 신호에 의하여 작동될 수 있도록 구성되어 있다. 솔레노이드 밸브(66)를 경유한 압축 공기가 실린더(29)로 공급 및 배출될 수 있도록 실린더(29)는 중심축(45)과 기밀구조를 형성하는 에어 조인트(71)를 통하여 외부 압축 공기에 연결되어 있다.

풍압 조절판(7)에 작용하는 풍력이 점점 강해지거나 약해지면 제2 리미트 스위치(65)가 스위칭 신호를 연속적으로 발생시키게 되고, 이에 따라 솔레노이드 밸브(66)가 연속적으로 제어되어 압축 공기의 공급 및 배출을 연속적으로 제어하게 된다.

이렇게 제어되는 압축 공기는 실린더(29)로 공급 및 실린더(29)에서 배출되어 랙크 기어(27)와 피니언(25)으로 연결된 윈치(19)를 구동시켜 와이어(11)를 와인딩 및 언와인딩시키게 된다.

따라서, 와이어(11)에 연결된 풍압 조절판(7)이 작동되어 이에 대응하는 풍압 조절구(5)의 개도를 조절하게 되면서 날개 바디(1) 전체에 형성되는 풍압의 작용 면적을 조절하게 된다. 즉 풍압 조절구(5)가 폐쇄되면 날개 바디(1)에 풍압이 작용하는 면적이 증대되어 약한 풍력에도 날개 조립체(3)가 원활하게 회전하게 되고, 풍압 조절구(5)가 개방되면 날개 바디(1)에 풍압이 작용하는 면적이 감소되어 강한 풍력에도 날개 바디(1)를 비롯한 날개 조립체(3)가 손괴되는 것이 방지된다.

한편, 도 9는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 풍차 날개의 정면도이고, 도 10은 도 9의 C-C선에 따른 풍차 날개의 종단면도로서, 그 전체적인 구성 및 작용은 도 1, 3의 풍차 날개와 유사 내지는 동일하므로 유사 내지 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고 다른 부분에 대해서만 도 1, 3의 풍차 날개와 비교 설명한다.

도 1, 3의 풍차 날개에서 구동수단은 피니언 기어(25)와 랙크 기어(27) 그리고 실린더(29)로 구성되어 있다. 이에 비하여 도 9, 10의 풍차 날개에서 구동수단은 윈치(19)가 설치되는 축(23) 상에 구비된 웜(73)과 이 웜(73)에 결합되는 웜 기어(75) 그리고 웜 기어(75)에 연결되는 감속 모터(77)로 구성되어 있다.

따라서, 도 1, 3의 풍차 날개는 윈치(19)가 장착되는 축(23) 상에 구비된 피니언 기어(25)에 랙크 기어(27)를 결합시키고, 이 랙크 기어(27)를 실린더(29)의 신축 작용으로 전진 및 후진 제어함으로서 풍압 조절판(7)에 의한 풍압 조절구(5)의 개폐 면적을 제어하게 된다. 이에 비하여 도 9, 10의 풍차 날개는 윈치(19)가 장착되는 축(23) 상에 구비된 웜(73)에 웜 기어(75)를 결합시키고, 이 웜 기어(75)를 감속 모터(77)의 회전 작용으로 제어함으로서 풍압 조절판(7)에 의한 풍압 조절구(5)의 개폐 면적으로 제어하게 된다.

또한, 도 11은 본 발명에 따른 다른 실시 예의 풍압 조절판의 평면도이고, 도 12는 도 11의 D-D선에 따른 단면도이며, 도 13, 14, 15는 도 11의 E-E선에 따른 단면도로서, 도 13은 풍압 조절판이 완전히 개방된 상태를 나타내고, 도 14, 15는 도 11의 풍압 조절판이 1단, 2단으로 폐쇄된 상태를 나타내고 있다. 이 실시 예의 풍압 조절판이 적용되는 풍차 날개 또한 그 전체적인 구성 및 작용은 도 1, 3의 풍차 날개와 유사 내지는 동일하므로 유사 내지 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고 다른 부분에 대해서만 도 1, 3의 풍차 날개와 비교 설명한다.

도 1, 3의 풍차 날개에서 풍압 조절판(7)은 와이어(11)에 연결되는 하나로 구성되어 풍압 조절구(5)를 개폐시키는 데 비하여, 도 11 내지 13의 풍차 날개에서 풍압 조절판(79)은 연속적으로 슬라이드 되는 상, 하측 풍압 조절판(79a, 79b)으로 구성되어 풍압 조절구(5)를 연속적으로 개폐시키는 것은 물론이고 2단의 단계적으로 개폐시킨다. 즉 하측 풍압 조절판(79b)은 그 일단이 날개 바디(1)에 탄성부재(81)를 개재하여 연결되고, 상, 하측 풍압 조절판(79a, 79b)은 서로 걸림턱(79c, 79d)으로 연결되며, 상측 풍압 조절판(79b)은 그 일단이 와이어(11)에 고정 연결되어 있다.

도 16은 본 발명에 따른 다른 실시 예의 풍차 날개의 정면도이고, 도 17은 도 16의 풍압 조절판의 부분 단면 사시도이며, 도 18은 풍압 조절판이 완전히 폐쇄된 상태이고, 도 19는 풍압 조절판이 1단 개방된 상태이며, 도 20은 풍압 조절판이 2단 개방된 상태로서, 이 풍차 날개의 전체적인 구성 및 작용은 상기한 실시 예들과 유사 내지 동일하므로 여기서는 중복되는 부분에 대한 설명을 생략하고 다른 부분에 대해서 비교 설명한다.

도 1 내지 도 3, 도 9 내지 도 15의 날개 바디(1)에는 풍압 조절구(5)가 날개 바디(1)의 길이 방향으로 다수의 열을 형성하고, 이 풍압 조절구(5)에 대응하는 풍압 조절판(7, 79)이 길이 방향으로 개폐되므로 윈치(19)의 개수가 적어지면서 축(23)이 짧아지는 반면에 와이어(11)의 길이가 길어진다. 이에 비하여 도 16 내지 도 20의 날개 바디(1)에는 풍압 조절구(5)가 날개 바디(1)의 너비 방향으로 배열되어 있고, 이 풍압 조절구(5)에 대응하는 풍압 조절판(83)이 너비 방향으로 개폐되므로 제1, 2스프로킷(84a, 84b)의 개수가 많아지면서 축(23)이 길어지는 반면에 체인(84c)의 길이가 짧아진다. 이와 같이 상반되는 구조는 풍차 날개를 설계할 때 선택 및 설계의 자유도를 증가시킬 수 있다. 그리고 날개 바디(1)는 길이 방향으로 부착된 보강부재(84)를 구비하여 풍력에 대한 강한 파괴 저항력을 가지고 있다. 또 이 풍압 조절판(83)을 작동시키는 구동수단은 도 17에서와 같이 제1, 2 스프로킷(84a, 84b)이 날개 바디(1)의 양측에 설치되고, 축지지부(21)에 지지되어 있는 축(23)에 커플링(85)으로 직접 연결되는 감속 모터(87)로 구성되어 있다. 이는 구동수단의 구성을 단순화시킨다.

또, 풍압 조절판(83)은 날개 바디(1)의 가이드(9)에 의하여 너비 방향으로 연속 및 단계적으로 슬라이드 개폐되는 상, 하측 풍압 조절판(83a, 83b)으로 구성되어 있다. 이 상, 하측 풍압 조절판(83a, 83b)은 걸림턱(83c, 83d)으로 상호 연결되어 있으며, 하측 풍압 조절판(83b)은 걸림턱(83d)의 반대측 일단이 플레이트(89)를 개재하여 제1 스프로킷(84a)을 경유하여 방향 전환되는 체인(84c)에 연결되어 있다. 이 폐곡선을 형성하는 체인(84c)의 일측은 제1 스프로킷(84a)에 걸리어 날개 바디(1)의 일측에 연결되고 다른 일측은 제2 스프로킷(84b)에 걸리어 날개 바디(1)의 다른 일측에 연결되어 있다.

따라서, 감속 모터(87)의 시계 방향 작동으로 체인(84c)에 작용력이 가해지게 되면 도 18에 도시된 바와 같이 체인(84c)이 플레이트(89)를 통하여 하측 풍압 조절판(83b)을 제1 스프로킷(84a) 측으로 이동시키게 되고, 이 하측 풍압 조절판(83b)의 걸림턱(83d)에 대향하는 걸림턱(83c)으로 연결되는 상측 풍압 조절판(83a)을 같이 제1 스프로킷(84a) 측으로 이동시켜 풍압 조절구(5)를 완전히 폐쇄시키게 된다.

이 상태에서 감속 모터(87)를 반시계 방향으로 작동시켜 체인(84c)에 반대 작용력을 가하게 되면 도 19에 도시된 바와 같이 체인(84c)가 플레이트(89)를 통하여 하측 풍압 조절판(83b)을 제2 스프로킷(84b) 측으로 이동시키게 되고, 이 하측 풍압 조절판(83b)에 연결되는 플레이트(89)의 일측이 상측 풍압 조절판(83a)의 대향측에 밀착되어 풍압 조절구(5)를 반정도 개방시키게 된다.

이 상태에서 감속 모터(87)를 반시계 방향으로 더 작동시켜 체인(84c)에 반대 작용력을 더 가하게 되면 도 20에 도시된 바와 같이 체인(84c)가 플레이트(89)를 통하여 하측 풍압 조절판(83b)을 제2 스프로킷(84b) 측으로 더 이동시키게 되고, 이 하측 풍압 조절판(83b)에 연결되는 플레이트(89)의 일측이 상측 풍압 조절판(83a)의 대향측을 밀면서 풍압 조절구(5)를 완전히 개방시키게 된다.

도 21은 도 16의 풍압 조절판의 다른 실시 예의 부분 단면 사시도로서, 전체적인 구성 및 작용은 도 16 및 도 17의 풍압 조절판과 동일 내지 유사하므로 여기서는 유사 내지 동일한 부분에 대한 설명은 생략하고 다른 부분에 대해서만 도 16, 17의 풍압 조절판과 비교 설명한다.

도 16 및 도 17의 구동수단은 축(23)에 커플링(85)으로 직접 연결되는 감속 모터(87)로 구성되는 데 비하여, 도 21의 구동수단은 축(23)에 커플링(85)으로 연결된 피니언 기어(93)와 이 피니언 기어(93)에 결합되는 랙크 기어(95) 및 이 랙크 기어(95)에 연결되는 실린더(97)로 구성되어 있다.한편, 도 22는 본 발명에 따른 도 16 내지 도 21의 풍차 날개가 적용된 다른 풍차의 측면도이고, 도 23은 도 22의 좌측면도로서, 하나의 축(99)에 3개의 날개 조립체(3a, 3b, 3c)가 순차적으로 장착된 것을 예시하고 있다.

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도 22 및 도 23의 풍차는 도 2 및 도 8의 풍차와 그 전체적인 구성이 유사하므로 여기서 유사 부분에 대한 설명을 생략하고 다른 부분에 대하여 비교 설명한다. 도 2 및 도 8의 풍차는 하나의 중심축(45)에 하나의 날개 조립체(3)를 장착하고 있어 하나의 날개 조립체(3)의 회전력만으로 동력을 발생시키는 비하여, 도 22 및 도 23의 풍차는 3개의 날개 조립체(3a, 3b, 3c)의 회전력으로 동력을 발생시키므로 풍력의 이용 효율을 보다 향상시킨다.

이와 같이 하나의 중심축(99)에 3개의 날개 조립체(3a, 3b, 3c)가 장착되어 있기 때문에 중심축(99)의 일측에는 2개의 조립체(3b, 3c)가 장착되고, 중심축(99)의 다른 일측에는 1개의 조립체(3a)와 균형 추(101)가 장착되어 중심축(99)은 길이 방향에 대하여 전체적으로 균형을 이루게 된다.

한편, 도 2 및 도 8의 풍차는 중심축(45)이 하우징(47)에 장착되어 풍향에 따라 날개 조립체(3)와 중심축(45) 및 하우징(47)이 일체로 선회하여 날개 조립체(3)의 자세가 바람의 방향에 대하여 수직으로 향하게 되는 데 비하여, 도 22 및 도 23의 풍차는 도 24에 도시된 바와 같이, 중심축(99)을 지지하는 축지지부(103)가 베어링(105a, 105b)을 개재하여 회전 레일(107)에 장착되어 풍향에 따라 날개 조립체(3a, 3b, 3c)와 중심축(99) 및 축지지부(103)가 일체로 선회되어 날개 조립체(3a, 3b, 3c)의 자세가 바람의 방향에 대하여 수직으로 향하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 풍차 날개는 날개 바디에 풍압 조절구를 구비하고, 이 풍압 조절구에 풍압 조절판을 대응시키며, 이 풍압 조절판을 와이어로 연결하고, 이 와이어의 양단을 탄성부재와 윈치로 각각 연결하며, 이 윈치의 축에 구비된 피니언 기어를 랙크 기어로 연결하고, 이 랙크 기어에 실린더를 연결하여, 풍향 감지수단이 감지한 풍향의 신호에 따라 날개 조립체를 바람이 불어오는 방향으로 조절함과 아울러, 풍력 감지수단이 감지한 풍력의 강약 신호에 따라 실린더를 신장 및 수축시켜 풍압 조절구에 구비된 풍압 조절판을 슬라이드 이동시켜 풍압 조절구의 개도를 조절함으로서, 풍향의 변화는 물론이고 풍력이 약할 때에는 풍압 조절구를 완전히 폐쇄하여 풍압이 작용하는 면적을 최대화하여 풍압의 이용 효율을 높이고, 풍력이 강할 때에는 풍압 조절구를 완전히 개방하여 풍압이 작용하는 면적을 최소화하여 강한 풍력에도 손괴(損壞)되지 않게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풍차 날개의 정면도.

도 2는 본 발명의 풍차 날개가 적용된 풍차의 정면도.

도 3은 도 1의 A-A선에 따른 풍차 날개의 종단면도.

도 4는 도 1의 B-B선에 따른 풍차 날개의 횡단면도.

도 5는 풍압 조절판의 부분 단면 사시도.

도 6은 풍향 감지수단 및 풍력 감지수단의 정면도.

도 7은 도 6의 풍향 감지수단 및 풍력 감지수단의 평면도.

도 8은 본 발명의 풍차 날개가 적용된 풍차의 측면도.

도 9는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 풍차 날개의 정면도.

도 10은 도 9의 C-C선에 따른 풍차 날개의 종단면도.

도 11은 본 발명에 따른 다른 실시 예의 풍압 조절판의 평면도.

도 12는 도 11의 D-D선에 따른 단면도.

도 13은 도 11의 풍압 조절판이 완전히 개방된 상태의 E-E선에 따른 단면도.

도 14는 도 11의 풍압 조절판의 1단 폐쇄 상태의 E-E선에 따른 단면도.

도 15는 도 11의 풍압 조절판의 2단 폐쇄 상태의 E-E선에 따른 단면도.

도 16은 본 발명에 따른 다른 실시 예의 풍차 날개의 정면도.

도 17은 도 16의 풍압 조절판의 부분 단면 사시도.

도 18은 풍압 조절판이 완전히 폐쇄된 도 17의 E-E선에 따른 단면도.

도 19는 풍압 조절판이 1단 개방된 도 17의 E-E선에 따른 단면도.

도 20은 풍압 조절판이 2단 개방된 도 17의 E-E선에 따른 단면도.

도 21은 도 16의 풍압 조절판의 다른 실시 예의 부분 단면 사시도.도 22는 본 발명에 따른 풍차 날개가 적용된 다른 풍차의 측면도.

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도 23은 도 22의 좌측면도.

도 24는 도 22의 축지지부의 종단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 날개 바디 3 : 날개 조립체

5 : 풍압 조절구 7, 79, 83 : 풍압 조절판

9 : 가이드 11 : 와이어

17 : 탄성부재 19 : 윈치

23 : 축 25, 93 : 피니언 기어

27, 95 : 랙크 기어 29, 97 : 실린더

73 : 웜 75 : 웜 기어

77, 87 : 감속 모터 79a, 83a : 상측 풍압 조절판

79b, 83b : 하측 풍압 조절판 79c, 79d, 83c, 83d : 걸림턱

84a, 84b : 제1, 2스프로킷 84c : 체인

85 : 커플링 89 : 플레이트

Claims

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풍압을 받도록 날개 조립체에 장착되며 다수의 풍압 조절구가 형성되어 있는 날개 바디,

상기 날개 바디에서 풍압 조절구의 개도를 조절하도록 풍압 조절구의 양측에 구비된 가이드에 슬라이드 구조로 결합되고 각 풍압 조절구에 대응하도록 배치되어 와이어에 연결되어 있는 풍압 조절판,

상기 풍압 조절판이 연결된 각 와이어의 일단을 날개 바디의 일측에 각각 연결하는 복수의 탄성부재,

상기 탄성부재의 반대측 와이어의 각 일단을 날개 바디의 다른 일측에 각각 연결하여 와인딩 및 언와인딩하도록 같은 축 상에 설치되어 있는 복수의 윈치,

상기 윈치를 구동시키는 구동수단으로 구성되며,

상기 풍압 조절구는 날개 바디에서 길이 방향으로 다수의 열을 이루도록 형성되고, 상기 풍압 조절판은 상기 가이드에 의하여 길이 방향으로 연속 슬라이드 되는 상,하측 풍압 조절판으로 구성되며, 하측 풍압 조절판은 그 일단이 날개 바디에 탄성부재를 개재하여 연결되며, 상, 하측 풍압 조절판은 걸림턱으로 상호 연결되고, 상측 풍압 조절판은 그 일단이 와이어에 연결되는 풍차 날개.
풍압을 받도록 날개 조립체에 장착되며 다수의 풍압 조절구가 형성되어 있는 날개 바디,

상기 날개 바디에서 풍압 조절구의 개도를 조절하도록 풍압 조절구의 양측에 구비된 가이드에 슬라이드 가능하게 결합되고 각 풍압 조절구에 대응하도록 배치되어 폐곡선을 형성하는 체인에 연결되어 있는 풍압 조절판,

상기 풍압 조절판이 연결된 각 체인의 일측을 날개 바디의 일측에 각각 지지하는 복수의 제1 스프로킷,

상기 복수의 제1 스프로킷을 시계, 반시계 방향으로 회전시키도록 같은 축에 설치되어 있고 체인의 다른 일측을 날개 바디의 다른 일측에 각각 지지하는 복수의 제2 스프로킷,

상기 제2 스프로킷을 구동시키는 구동수단으로 구성되는 풍차 날개.
청구항 5에 있어서, 상기 구동수단은 제2 스프로킷이 설치되어 있는 축에 커플링으로 직접 연결되는 감속 모터로 구성되는 풍차 날개.
청구항 5에 있어서, 상기 풍압 조절구는 날개 바디에서 너비 방향으로 배열되어 있으며, 이 풍압 조절구에 대응하는 풍압 조절판은 가이드에 의하여 상기 너비 방향으로 연속 슬라이드 되는 상, 하측 풍압 조절판으로 구성되고, 상, 하측 풍압 조절판은 걸림턱으로 상호 연결되며, 하측 풍압 조절판은 일단이 제1 스프로킷을 경유하여 방향 전환된 체인에 연결되는 풍차 날개.
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