KR100822301B1 - Wind power storage engine - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 저장 엔진이다.1 is a wind storage engine according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 저장 엔진의 블레이드이다.2 is a blade of a wind storage engine according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 저장 엔진의 웜기어와 피니언기어의 결합상태를 나타낸 것이다.Figure 3 shows the coupled state of the worm gear and the pinion gear of the wind storage engine according to an embodiment of the present invention.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼과 발전기 터빈의 결합관계를 나타낸 단면도로서 강선이 감기기전 상태이다.Figure 4a is a cross-sectional view showing a coupling relationship between the drum and the generator turbine according to an embodiment of the present invention is a state before the wire is wound.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 드럼과 발전기 터빈의 결합관계를 나타낸 단면도로서 강선이 감긴 상태이다.Figure 4b is a cross-sectional view showing a coupling relationship between the drum and the generator turbine according to an embodiment of the present invention is a state where the steel wire is wound.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력 저장 엔진이다.5 is a wind storage engine according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110 : 블레이드축 120 : 블레이드110: blade axis 120: blade
130 : 베인 140 : 회전축130: vane 140: rotation axis
142 : 웜기어 145 : 안내실린더142: worm gear 145: guide cylinder
150 : 고정보 160 : 지지대150: high information 160: support
165 : 보조지지대 170 : 모터165: auxiliary support 170: motor
180 : 드럼 182 : 드럼축180: drum 182: drum shaft
184 : 드럼기어 190 : 강선184: Drum Gear 190: Steel Wire
200 : 지지보 210 : 보조지지보200: support 210: auxiliary support
220 : 피니언기어 230 : 발전기220: pinion gear 230: generator
232 : 터빈 330 : 보조발전장치232: turbine 330: auxiliary power unit
340 : 보조회전축340: auxiliary rotation shaft
본 발명은 풍력 저장 엔진에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바람이 없거나 약할때에도 에너지 투입 없이 일정시간동안 사용할 수 있도록 풍력을 저장하고, 필요에 따라서는 별도의 전기장치나 발전장치를 사용하여 발전의 항상성을 유지할 수 있는 풍력 저장 엔진에 관한 것이다.The present invention relates to a wind power storage engine, and more particularly, to store wind power so that it can be used for a predetermined time without energy input even when there is no wind or weakness, and if necessary, the homeostasis of power generation using a separate electric device or a power generation device. It relates to a wind storage engine that can maintain.
일반적으로 풍력의 저장은 풍압을 기어나 기구등을 이용하여 기계에너지로 바꾸고, 기계에너지를 전기에너지로 바꾸어 발전을 하거나 축전을 하는 방법을 사용하였다.In general, the storage of wind power has been used to convert wind pressure into mechanical energy using gears or mechanisms, and to convert mechanical energy into electrical energy to generate electricity or to store electricity.
석유나 석탄 등 화석연료를 이용한 발전장치는 연소과정에서 공해물질이 다량 방출되고 화석연료 자원도 유한하며, 화석연료를 대체하여 사용되는 원자력 발전은 화석연료에 비해 공해물질의 배출은 적지만 방사능 유출 등과 같은 인체에 치 명적인 사고가 발생될 우려가 있어 선진 여러국가에서 기피하고 있다.Fossil fuels, such as petroleum and coal, generate large amounts of pollutants during combustion and have limited fossil fuel resources. Nuclear power generation, which replaces fossil fuels, produces fewer pollutants compared to fossil fuels. There are risks of fatal accidents such as the human body, etc., which are being avoided in many developed countries.
따라서 현재에는 이러한 화석연료에 의한 발전이나 원자력 발전을 대체할 수 있는 다양한 에너지 자원이 개발되고 있다. 조력, 태양력, 풍력 등 여러가지 친환경적인 에너지 자원중에서 풍력은 우리 주변에서 쉽게 이용할 수 있어서 대체 에너지로 많이 이용되고 있다.Therefore, various energy resources are being developed to replace fossil fuel generation or nuclear power generation. Among various environmentally friendly energy sources, such as tidal, solar, and wind power, wind power is easily used around us, making it a popular alternative energy source.
풍력은 풍압에 저항하는 블레이드를 이용하여 기어 등을 통해 기계적에너지로 바꾼 후 여기에 발전기 터빈을 돌려서 발생된 전기에너지를 이용하는 것이 일반적이다.Wind power is generally converted to mechanical energy through gears and the like using blades that resist wind pressure, and then it is common to use electric energy generated by rotating a generator turbine.
상기와 같이 이용되는 풍력은 친환경적이고 우리 주변에서 쉽게 얻을 수 있는 장점이 있지만 바람의 세기가 일정하지 않고 어떤 경우에는 바람이 거의 없는 경우도 있기 때문에 풍력을 기계장치 등에 곧 바로 적용할 때, 일정 시간동안 안정적으로 에너지를 공급하기 어렵다.Wind power used as described above has the advantages of being environmentally friendly and easily obtainable around us, but because the wind strength is not constant and in some cases there is little wind, when wind power is directly applied to machinery, etc. While it is difficult to supply energy stably.
이러한 문제 때문에 풍력에 의해 얻어진 에너지는 기계장치 등에 곧 바로 적용하지 않고 전기에너지로 변환한 후 축전기에 저장하여 다른 장치에 연결해서 사용한다. 그런데 풍력을 전기에너지로 변환하고 전기에너지를 축전하는 과정에서 많은 손실이 발생하고, 축전기를 다시 다른 기계장치들에 연결하여 사용할 때 또 다시 손실이 발생된다. 즉 축전과정 뿐 아니라 축전된 전기에너지를 사용할 때에도 에너지 손실이 발생되는 문제가 있다.Because of this problem, the energy obtained by wind power is not immediately applied to machinery, etc., but is converted into electrical energy and stored in a capacitor to be used in connection with another device. However, in the process of converting wind power into electrical energy and accumulating the electrical energy, a lot of loss occurs, and the loss occurs again when the capacitor is connected to other machinery. That is, there is a problem that energy loss occurs not only during the power storage process but also when the stored electric energy is used.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 축전 과정 없이도 풍력을 간단히 저장하여, 바람의 세기가 약하거나 없을 때에도 일정시간 동안 지속적으로 기계장치 등을 가동시킬 수 있도록 하고, 풍압에 저항하는 블레이드의 구조를 개선하여 동일한 조건에서 더 큰 풍력을 얻을 수 있는 풍력 저장 엔진을 제공하고자 한다.The present invention is to solve the problems as described above, by simply storing the wind power without the power storage process, so that even when the strength of the wind is weak or no, it is possible to continuously operate the mechanical device for a certain time, and to resist the wind pressure The structure of the blade is improved to provide a wind storage engine that can obtain larger wind power under the same conditions.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 개방부가 형성된 블레이드; 상기 개방부에 설치되어 개방부를 덮되 일정량 이상의 풍압이 가해지면 구부러지는 베인; 상기 블레이드를 고정하는 블레이드축; 상기 블레이축이 고정되는 회전축; 상기 회전축을 지지하는 지지바; 상기 회전축에 형성되는 기어; 상기 기어와 치합되는 피니언기어; 상기 피니언기어가 삽입 고정되는 드럼축; 상기 드럼축이 관통되어 연결되는 드럼; 및 상기 드럼의 내부에 설치되되 일단은 드럼축에 고정되고 다른 일단은 드럼에 고정되는 강선을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 저장 엔진을 제공한다.The present invention blade is formed with an opening in order to achieve the above object; A vane installed on the opening to cover the opening and bent when a predetermined amount of wind pressure is applied thereto; A blade shaft for fixing the blade; A rotating shaft to which the blade shaft is fixed; A support bar supporting the rotation shaft; A gear formed on the rotation shaft; A pinion gear meshed with the gear; A drum shaft to which the pinion gear is inserted and fixed; A drum through which the drum shaft is connected; And a steel wire installed in the drum but having one end fixed to the drum shaft and the other end fixed to the drum.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 4b에 도시된 바와 같이 지표에서 소정 높이에 수평선과 수평을 이루는 브레이드축(110)이 구비되고, 블레이드축(110)의 양단에는 풍압에 저항하는 블레이드(120)가 형성된다. 풍력발전장치의 출력은 풍압에 저항하는 블레이드(120) 면적에 비례하므로 풍압에 효과적으로 저항할 하 수 있도록 반구형으로 이루어지 고, 블레이드(120)의 중앙은 앞뒤로 관통되는 개방부(122)가 형성되어 있으며, 개방부(122)에는 개방부(122)의 일부를 개폐시킬 수 있는 베인(130)이 설치된다.As shown in FIGS. 1 to 4B, a
베인(130)은 블레이드의 개방부(122)를 완전히 덮을 수 있도록 개방부(122)의 형태와 대응되게 원판형으로 이루어져 있으며 풍압을 받았을 때 잘 휘어질 수 있도록 박판의 합성수지판이나 금속판으로 형성된다. 또한 베인(130)의 중심에서의 외주로 가면서 강도를 약하게 하여 베인(130)의 외주에서는 작은 저항(풍압)으로도 잘 구부러질 수 있도록 한다. 개방부(122) 내주에는 베인(130)이 구부러질 때 일측에서 베인(130)을 받쳐주어 베인(130)이 구부러지는 것을 방지하는 플랜지(124)가 형성되어 있다. 즉, 일측방향에서 풍압이 작용할 때에는 개방부가 완전히 폐쇄되고, 다른 일측 방향에 풍압이 작용하면 개방부의 일부가 열려서 풍압이 빠져나가는 것이다.The
블레이드축(110)의 중심에는 회전축(140)이 결합되어 있으며, 블레이드(120) 2개를 한쌍으로 하여 1개조가 형성되고, 여러조가 설치될 수 있지만 간섭 등을 고려하여 일반적으로 1 ~ 8개조로 이루어지고, 본 발명에서는 4개조로 이루어진다. 즉 8개의 블레이드(120)가 상호 대향되어 형성되는 것이다. 블레이드(120)는 회전축(140)에 다층구조로 형성될 수 있고, 블레이드축(110)의 길이도 상호 다르게 형성될 수 있으며, 블레이드(120)의 크기도 서로 다르게 형성할 수 있지만, 동일 수평면상에 회전축(140)을 중심으로 양측으로 동일 거리에 설치하여 회전축(140)에 편심이 가해지지 않도록 하는 것이 바람직하다.The
회전축(140)의 하단은 지면에 고정된 고정보(150)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 하부에는 웜기어(142)가 형성되어 있다.The lower end of the
회전축(140)의 상부에는 회전축(140)이 삽입되어 회전축(140)의 회전을 원활하게 할 수 있도록 안내하는 안내실린더(145)가 형성되어 있고, 안내실린더(145)의 외주에는 플랜지 형태의 지지판(155)이 형성되어 있으며, 지지판(155)에는 지면에 고정되어 안내실린더(145)를 단단히 고정하는 지지바(160)가 결합되어 있다. 지지바(160)는 지면을 향해서 소정 각도로 경사져 설치되어 있고, 상호 대향되어 4개가 형성되어 안내실린더(145)측으로 힘을 집중시켜 안내실린더(145)가 움직이지 않도록 단단히 잡아준다. 지지바(160)는 3개 이상을 힘의 균형이 이루어지도록 설치되어 지지바(160) 상호간의 지지에 의해 단단히 고정되지만 본 발명에서는 4개의 지지바(160)가 90°간격으로 설치되어 안내실린더(145)를 단단히 지지하고 있다.A
지지바(160)와 지지바(160) 사이에는 지지바(160)의 구조를 강화시킬 수 있는 보조지지바(165)가 연결되고, 보조지지바(165)는 수평 또는 서로 엇갈리는 X자 형태 등 지지바(160)의 구조를 강화시키는 구조이면 어떤 방식도 가능하다.Between the
회전축(140)의 중간에는 전기적으로 구동되는 모터(170)가 설치되고, 회전축(140)에는 모터용 기어(도시되지 않음)를 형성하여 모터(170)의 구동축과 치합시키며, 모터(170)의 구동축은 필요에 따라 회전축(140)의 기어와 단락시킬 수 있도록 되어 있다. 여기서 모터는 풍압이 일정시간 동안 계속적으로 약할 때 회전축을 전기적인 방법으로 구동시켜 전열장치나 기계장치들의 항상성을 유지시킬 수 있게 한다.An electrically driven
회전축(140)의 일측에는 내부에 강선(190)이 감겨진 드럼(180)이 형성되어 있고, 드럼(180)의 중앙에는 관통되어 일측이 강선(190)과 연결되는 드럼축(182)이 형성되어 있으며, 외주에는 드럼기어(184)가 형성되어 있고, 드럼축(182)의 양단은 지면에 고정된 지지보(200)에 결합되어 드럼축(182)이 회전 가능하게 고정되어 있다. 여기서 강선은 풍력을 저장하는 구성으로서 그 길이는 10 ~ 50m 로 하여 발전기의 터빈이 30 ~ 120분 정도 회전시킬 수 있는 힘이 축적되도록 한다. 강선의 길이는 가감할 수 있으나 10m 이하이면 강선에 축적된 힘의 총량이 너무 적어서 풍압이 약하거나 거의 없을 때 발전장치에 연결된 장치들의 항상성을 유지하기 어렵고, 50m 이상일 때는 힘의 축적이 어려워진다.On one side of the rotating
강선(190)의 두께는 두꺼울 수록 힘을 축적하는데 유리하지만 회전축(140)의 토크(풍력)가 약하면 반발력으로 인하여 힘을 축적시킬 수 없으므로 회전축의 토크를 고려하여 강선의 두께를 결정해야 한다. 풍력을 저장하는 구성으로서 강선 대신에 겹판(도시되지 않음)을 사용할 수도 있다.As the thickness of the
드럼(180)의 하부에는 드럼(180)의 유동을 방지하는 보조지지보(210)가 설치되고, 보조지지보(210)는 지면에 고정되어 있다.An
회전축(140)의 하부에는 웜기어(142)가 형성되어 있고, 웜기어(142)에는 피니언기어(220)가 치합되어 있으며, 피니언 기어(220)는 드럼축(182)에 삽입 고정되어 있다. 여기서 웜기어 대신에 베벨기어를 사용할 수도 있지만 베벨기어를 사용하면 반력이 커져서 반력을 제거하는 구성을 추가해야 한다.A
드럼(180)의 일측에는 발전기(230)가 설치되어 있으며, 발전기(230)의 터빈(232)은 드럼기어(184)와 치합되어 있다.The
도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 드럼축(182)과 치합되는 보조회전축(340)이 설치되어 있고, 보조회전축(340)에는 가솔린이나 경우 등 화석연료로 가동되는 보조발전기(330)가 설치되어 있다. 이는 풍압이 일정시간 이상 약하거나 없고 전원공급도 어려울 때 발전시키기 위한 것으로 발전장치에 연결된 기계장치들의 항상성 유지를 위한 것이다.FIG. 5 shows an auxiliary
본 발명의 일 실시예에서는 드럼기어에 발전기의 터빈을 치합시켜 발전장치로 사용되는 것만 설명했지만, 드럼이 회전되지 않도록 일측을 고정시켜 드럼내부의 강선만 감기게 함으로써 풍력을 저장해 두었다가 필요할 때 고정을 해제하고 발전장치 뿐만 아니라 기계장치 등을 연결해서 사용할 수 있는 것이다.In one embodiment of the present invention was described only to be used as a power generation device by joining the turbine of the generator to the drum gear, it is fixed to one side so that the drum is not rotated to store only the steel wire inside the drum to store the wind when fixed when necessary It is possible to use it by releasing and connecting not only a power generation device but also a mechanical device.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 풍력발전장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the wind power generator according to the present invention configured as described above are as follows.
블레이드(120)에 풍압이 가해지면 일측의 블레이드(120)의 베인(130)에 의해 저항력이 생겨 회전력이 발생되지만, 다른 일측의 베인(130)에는 일측 보다는 상대적으로 작은 회전력이 반대방향으로 발생되어 블레이드(120) 전체의 회전력을 감소시키지만, 다른 일측의 베인(130)이 풍압에 의해 구부려져 베인(130)과 블레이드(120) 사이의 개방부(122)가 열리면서 공간이 발생되어 그 사이로 풍압이 빠져나가 풍압이 상당량 해소되므로 블레이드(120)의 회전력 감소를 최소화시킬 수 있다.When the wind pressure is applied to the
블레이드(120)가 회전되면 블레이드축(110)에 의해 그 회전력이 회전축(140)에 전달되고, 회전축(140)은 안내실린더(145)와 고정보(150)에 지지된 상태에서 회전된다.When the
회전축(140)이 회전되면 회전축(140)의 하부에 형성된 웜기어(142)도 일체로 회전되고, 웜기어(142)에 치합된 피니언 기어(220)가 회전되며, 피니언기어(220)와 결합된 드럼축(182)이 회전된다.When the
드럼축(182)이 회전되면 드럼축(182)과 연결된 강선(190)이 드럼(180)내에서 감기면서 그 힘이 축적됨과 동시에 강선(190) 끝과 연결된 드럼(180)이 회전하게 된다.When the
드럼(180)의 회전으로 드럼(180)과 일체로 형성된 드럼기어(184)가 회전되고, 드럼기어(184)와 치합된 발전기(230)의 터빈(232)이 회전되어 발전됨으로서 전력이 생산된다. 그리고 강선(190)의 길이가 10 ~ 50m 이어서 30 ~ 120분 정도의 터빈을 회전시킬 수 있는 힘이 축적되어 풍압이 약해지거나 풍압이 없을 때에도 축적된 시간만큼 발전을 시킬 수 있다. 또한, 일정시간 이상 풍력이 약하거나 없으면 모터(170)를 구동시키고, 전원공급이 어려워 모터(170)를 구동시키기 어려울 때에는 보조발전기(330)를 가동시켜 발전의 항상성을 유지할 수 있다.As the
상기와 같이 생산된 전력은 전열장치나 기계장치에 직접 연결해서 사용할 수도 있고, 별도의 축전장치를 연결하여 축전하였다가 사용할 수도 있다.The power produced as described above may be used by directly connecting to a heating device or a mechanical device, or may be used by connecting and storing a separate power storage device.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면 풍력을 저장하여 일정시간 사용할 수 있으므로, 풍력를 이용하여 기계장치나 전기장치를 구동시킬 때 풍력이 약하거나 거의 없을 때에도 장치 구동에 대한 항상성을 유지할 수 있고, 상당시간 이상 풍력이 없을 때에는 전기적으로 구동되는 모터와 전기가 없을때 화석연료로 구동되는 발전 기가 설치되어 장치의 항상성을 유지할 수 있으며, 블레이드에 풍력을 받으면 일측으로 구부러지는 베인이 설치되어 있어서, 필연적으로 발생되는 블레이드에 의한 풍력의 감소를 최소화시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, the wind power can be stored and used for a predetermined time, so that the homeostasis for driving the device can be maintained even when the wind power is weak or hardly used when driving the mechanical device or the electric device. In the absence of wind, an electrically driven motor and a generator powered by fossil fuel in the absence of electricity are installed to maintain the homeostasis of the device, and vanes are bent to one side when wind is applied to the blade, thereby inevitably occurring. The reduction of wind power by the blade can be minimized.
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A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110207 Year of fee payment: 4 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |