KR100821327B1 - 풍력 발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 약한 바람이나 강풍에도 발전을 행할 수 있는 풍력 발전기가 개시된다.
종래에는 풍속이 3~20m/sec 내에서는 풍차가 회전되어 발전이 이루어지지만 그 범위를 벗어나면 발전이 중단되는 등의 문제점들이 있는데 이를 해결하기 위하여, 외주면에 복수 개의 날개가 형성되어 회전축에 결합된 풍차와, 상기 풍차의 일측이 내부에 설치되고 상측에는 외부 공기를 유입시켜 풍차를 회전시키는 흡입날개가 내부에 구비되고 외부에는 날개가 형성된 회전부재를 회전 자유롭게 결합한 공기 흡입관과, 상기 풍차의 타측에 내부에 설치되고 상측에는 내부 공기를 외부로 배출시켜 풍차를 회전시키는 배출날개가 내부에 구비되고 외부에는 날개가 형성된 회전부재를 회전 자유롭게 결합한 공기 배출관을 포함하는 풍력 발전기가 제공된다.
따라서 풍차의 양측에 설치된 공기 흡입관 및 공기 배출관에서 유입되거나 배출되는 바람의 압력에 의해 풍차가 회전함으로써 3m/sec 이하의 약한 바람이나 20m/sec 이상의 강풍에서도 중단되지 않고 연속적인 발전이 가능하므로 발전량이 증가된다.
풍력, 발전기, 풍차, 유입, 배출

Description

풍력 발전기{Wind power generator}
도 1은 본 발명에 의한 풍력 발전기를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 풍력 발전기를 도시한 개략적인 평면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 풍차 11: 회전축
12,24,34: 날개 20: 공기 흡입관
25,35: 회전부재 27: 흡입날개
37: 배출날개 40: 증속장치
50: 발전기
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부 공기를 흡입 하거나 배출할 때 발생하는 공기의 기류에 의해 풍차를 회전시켜 발전이 이루어지 도록 된 풍력 발전기에 관한 것이다.
일반적으로 자연계에 존재하는 다양한 형태의 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 방법으로는 하천, 폭포 등의 흐르는 물이 보유하는 위치에너지를 이용하는 수력발전과, 태고의 어류나 식물의 불완전산화로 생긴 화석연료의 연소에 의해 발생되는 열에너지를 이용하는 화력발전과, 우라늄ㅇ플루토늄 등의 원자연료의 핵분열시 발생하는 열에너지를 이용하는 원자력발전과, 해양ㅇ풍력ㅇ태양열 등을 이용하여 발전행하는 등의 여러 가지의 발전이 알려져 있다.
그러나 화력발전에 사용되는 석유나 석탄 등의 화석연료는 오존층을 파괴하여 지구를 온난화시키는 주요원인으로 작용하고 있으며, 또한 석유나 석탄 등의 화석연료는 환경을 오염시킬 뿐만 아니라 자원을 고갈시키게 되는데 이에 대한 대책이 절실히 요구되고 있다.
그래서 근래에는 태양열, 조력, 풍력 등의 자연 에너지를 이용하는 발전에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
이 중에서 특히 풍력을 이용한 발전은 대규모의 발전뿐만 일반 가정 등에서도 적용할 수 있으며, 풍속이 3~20m/sec 범위 내에서 풍력 발전기가 정상적으로 작동되도록 구성된다.
따라서 종래의 풍력 발전기는 풍속이 3~20m/sec를 벗어나는 경우에는 발전이 이루어지지 않게 됨으로써 연속적인 발전이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 작은 미풍이나 강풍의 경우에도 발전이 가능하도록 함으로써 중단되지 않고 연속적으로 발전이 이루어지는 풍력 발전기를 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력 발전기는, 외주면에 복수 개의 날개가 형성되어 회전축에 결합된 풍차와, 상기 풍차의 일측이 내부에 설치되고 상측에는 외부 공기를 유입시켜 풍차를 회전시키는 흡입날개가 내부에 구비되고 외부에는 날개가 형성된 회전부재를 회전 자유롭게 결합한 공기 흡입관과, 상기 풍차의 타측에 내부에 설치되고 상측에는 내부 공기를 외부로 배출시켜 풍차를 회전시키는 배출날개가 내부에 구비되고 외부에는 날개가 형성된 회전부재를 회전 자유롭게 결합한 공기 배출관을 포함한다.
따라서 발명에 의하면 풍차의 양측에 설치된 공기 흡입관 및 공기 배출관에서 유입되거나 배출되는 바람의 압력에 의해 풍차가 회전함으로써 3m/sec 이하의 약한 바람이나 20m/sec 이상의 강풍에서도 중단되지 않고 연속적인 발전이 가능하므로 발전량이 증가되는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 풍력 발전기를 도시한 단면도이고 도 2는 본 발명에 의한 풍력 발전기의 평면도로서, 풍차(10)는 중심에 회전축(11)이 결합되어 있고, 외주면에는 복수 개의 날개(12)가 일측으로 경사지게 설치되어 있다.
상기 회전축(11)은 양측에 세워 설치된 지지대(13)에 회전 자유롭게 결합되어 있다.
상기 풍차(10)의 일측에는 공기를 흡입하는 공기 흡입관(20)이 설치되어 있고, 타측에는 공기를 배출하는 공기 배출관(30)이 각각 설치되어 있다.
상기 공기 흡입관(20)은 상부에 경사부(21)가 형성되어 있고, 이 경사부(21)의 내측 중앙에는 지지부(22)가 복수 개의 리브(23)에 의해 고정되어 있다.
상기 지지부(22)에는 외주면에 복수 개의 날개(24)를 가지는 회전부재(25)의 회전축(26)이 회전 자유롭게 결합되어 있으며, 그 내측에는 상기 회전부재(25)와 일체로 회전하는 흡입날개(27)가 설치되어 있다.
상기 경사부(21)와 회전부재(25)의 사이에는 회전이 자유롭게 이루어지도록 베어링(28)이 개재되어 있다.
상기 회전축(26)은 회전부재(25)의 내측에 형성된 복 수개의 리브(25a) 중앙에서 돌출 형성된다.
상기 공기 흡입관(20)에는 일측에 상기 풍차(10)의 일부 즉, 날개(12)가 위치되어 상기 공기 흡입관(20)으로 유입된 공기에 의해 풍차(10)가 회전되도록 구성된다.
상기 공기 흡입관(20)의 하부 일측에는 복수 개의 공기배출구(29)가 형성되어 있다.
한편 상기 풍차(10)의 타측 즉, 상기 공기 흡입관(20)의 대향 측에는 상부로 공기를 배출하는 공기 배출관(30)이 설치되어 있다.
상기 공기 배출관(30)은 상부에 경사부(31)가 형성되어 있고, 상기 경사부(31)의 내측 중앙에는 지지부(32)가 복수 개의 리브(33)에 의해 고정되어 있고, 상기 지지부(32)의 상측에는 외주면에 복수 개의 날개(34)를 형성시킨 회전부재(35)의 회전축(36)이 회전 자유롭게 설치되어 있다.
그리고 상기 회전부재(35)에는 내측에복수 개의 리브(35a)가 형성되어 있고, 이 리브(35a)의 중앙에는 배출날개(37)가 회전부재(35)와 일체로 형성되어 있다.
상기 공기 배출관(30)의 상단과 회전부재(35)의 사이에는 베어링(38)이 개재되어 상기 회전부재(35)의 회전이 자유롭게 이루어지게 된다.
또한 상기 공기 배출관(30)의 하측에는 외부 공기가 유입되도록 복수 개의 공기 유입구(39)가 형성되어 있다.
상기 풍차(10)의 일측에는 회전축(11)의 회전 속도를 증속시키는 증속장치(40)가 결합되고, 이 증속장치(40)의 일측에는 운동에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전기(50)가 결합되어 있다.
상기 공기 흡입관(20) 및 공기 배출관(30)의 베어링(28)(38)에는 일방향으로만 회전되도록 역회전 방지수단이 구비된다.
상기 역회전 방지수단은 레칫 스톱 등의 수단이 적용될 수 있다.
또한 상기 회전부재(25)와 흡입날개(27) 그리고 상기 회전부재(35)와 배출날개(37)는 서로 반대 방향으로 회전되도록 구성함이 바람직하며, 동일한 방향으로 회전될 경우에는 상기 흡입날개(27)(37)가 서로 반대 방향 즉, 흡입날개(27)는 회 전시 외부 공기가 유입되도록 설치하고 배출날개(37)는 회전시 내부 공기가 배출되도록 설치함이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 풍력 발전기는 3~20m/sec의 속도로 부는 바람은 물론 그 이하나 그 이상의 속도로 바람이 부는 경우에도 발전이 이루어지게 된다.
즉 바람이 불면 일측의 공기 흡입관(20)의 상측에 결합된 회전부재(25)는 일방향으로 회전하여 관의 내부로 공기를 유입시키게 되고, 반대로 공기 배출관(30)의 상측에 결합된 회전부재(35)는 상기 회전부재(25)와는 반대방향으로 회전하여 내부공기를 외부로 배출시키게 된다.
상기 공기 흡입관(20)의 경우에는 바람이 불면 날개(24)에 풍력이 작용하여 회전부재(25)를 일방향으로 회전시키게 되고, 상기 회전부재(25)가 일방향으로 회전하면 이와 일체로 결합된 흡입날개(27)가 일방향으로 회전하면서 외부공기를 유입시키게 되고, 상기 공기 흡입관(20)의 상측으로 유입된 공기는 경사부(21)를 지나면서 풍속이 상승하게 되는데 이때 바람이 빠른 속도로 하강하여 풍차(10)의 날개(12)에 부딪히면 풍차(10)는 도면에서 화살표로 도시한 바와 같이 시계방향으로 회전하게 된다.
그리고 상기 풍차(10)가 회전하면 회전축(11)이 회전하게 되고, 이에 따라 상기 회전축(11)의 회전력은 증속장치(40)에서 증속된 후 발전기(50)에서 발전이 이루어지게 되는 것이다.
또한 상기 공기 흡입관(20)의 내부로 유입된 공기는 풍차(10)의 날개(12)에 부딪힌 후 공기배출구(29)를 통하여 외부로 배출된다.
상기 공기배출구(29)를 통하여 배출되는 바람도 회전되는 풍차(10)의 날개(12)에 작용함으로써 더욱 풍차(10)의 회전력을 증가시키게 된다.
한편 상기 공기 배출관(30)에서는 외부에서 작용하는 바람이 날개(34)에 부딪혀 회전부재(35)가 상기 회전부재(25)와는 반대 방향으로 회전하게 되고, 상기 회전부재(35)가 회전하면 그 내측에 일체로 결합된 배출날개(37)가 상기 회전부재(35)와 같은 방향으로 회전하여 공기 흡입관(20) 내부의 공기를 외부로 배출하는 것이다.
이때 상기 공기 흡입관(20)의 상부로 배출되는 공기는 공기 유입구(39)를 통하여 유입된 후 상승하면서 풍차(10)의 날개(12)에 풍력을 가함으로써 풍차(10)가 더욱 원활하게 회전되도록 하게 된다.
이렇게 상기 풍차(10)의 양측에 설치된 공기 흡입관(20) 및 공기 배출관(30)에서 유입되거나 배출되는 공기에 의해 풍차(10)가 더욱 원활하게 회전하게 되며, 이에 따라 상기 풍차(10)의 회전축(11)에 작용하는 회전력은 증속장치(40)에서 증속된 후 발전기(50)로 보내져 발전이 이루어지게 되는 것이다.
상기와 같은 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
따라서 본 발명에 의하면, 풍차의 양측에 설치된 공기 흡입관 및 공기 배출관에서 유입되거나 배출되는 바람의 압력에 의해 풍차가 회전함으로써 3m/sec 이하의 약한 바람이나 20m/sec 이상의 강풍에서도 중단되지 않고 연속적인 발전이 가능하므로 발전량이 증가되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 외주면에 복수 개의 날개가 형성되어 회전축에 결합된 풍차;
    상기 풍차의 일측이 내부에 설치되고 상측에는 외부 공기를 유입시켜 풍차를 회전시키는 흡입날개가 내부에 구비되고 외부에는 날개가 형성된 회전부재를 회전 자유롭게 결합한 공기 흡입관;
    상기 풍차의 타측에 내부에 설치되고 상측에는 내부 공기를 외부로 배출시켜 풍차를 회전시키는 배출날개가 내부에 구비되고 외부에는 날개가 형성된 회전부재를 회전 자유롭게 결합한 공기 배출관을 포함하는 풍력 발전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전부재와 흡입날개 및 회전부재와 배출날개는 일방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기.
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