KR100889043B1 - 풍향에 따라 위치가 변하는 공기압축기(터보)와공기유도판이 형성된 풍력발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기압축기(본 발명자는‘터보’라 칭함)와 공기유도판의 위치를 풍향에 따라 변경할 수 있는 풍력발전시스템으로, 상기 공기압축기(터보)와 공기유도판을 낮은 풍속에서도 최적의 발전효율을 완성할 수 있도록 풍향에 따라 일체로 풍향의 전면에 위치하여 공기의 유입량을 증가시킴과 동시에 공기를 압축하여 로터의 내부로 보냄으로서 토크를 향상시켜 발전효율을 증대시키는 것을 특징으로 한다.

풍력발전시스템, 공기압축기(터보), 공기유도판, 지지판, 풍향센서

Description

풍향에 따라 위치가 변하는 공기압축기(터보)와 공기유도판이 형성된 풍력발전시스템 {Wind power system which has a air-compressor and a air-inducer turned according to the direction of the wind}

도 1은 본 발명의 사시도,

도 2는 본 발명의 하우징의 사시도,

도 3은 본 발명의 공기압축기(터보)의 구성을 보여주기 위한 사시도,

도 4는 본 발명의 공기압축기(터보)가 풍향의 전면에 위치한 경우의 측면도,

도 5는 본 발명의 로터의 사시도,

도 6은 본 발명의 공기유도판이 없고 공기압축기(터보)만 있는 경우의 하우 징의 평면도,

도 7은 본 발명의 평면도,

도 8은 본 발명에서 바람의 진행상태를 도시한 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 공기압축기(터보) 2: 공기유도판

3: 하우징 4: 로터

5: 지지판 6: 바디

7: 드럼 8: 모터

9: 풍향센서 10: 베벨기어

11: 랙 12: 평기어

13: 바퀴 14: 레일

15: 연결봉 16: 중심축

17: 상단원형관 18: 중간원형관

19: 하단원형관 20: 블레이드

21: 상단원판 22: 중간원판

23: 하단원판

본 발명은 바람의 힘으로 전기를 발생시키는 풍력발전시스템에 관한 것으로서, 공기압축기에 의하여 로터가 보다 효율적으로 회전할 수 있도록 한 풍력발전시스템에 관한 것이다.

풍력 및 태양광 발전시스템은 청정에너지로서 에너지위기 이후 세계 각국에서 지속적인 기술개발을 하고 있으며, 전 세계적으로 상용화가 활발하게 진행되고 있다.

그러나 종래의 발전시스템은 대체적으로 태양광을 이용한 시스템을 채택하고 있으나, 태양광을 이용하는 시스템의 경우에는 날씨변화에 따라 많은 영향을 받고 있기 때문에 효율적이지 못한 것이었다.

이에 반하여 풍력을 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전시스템은 태양이 없는 악천후와 같은 조건에서도 전력을 공급할 수 있으며, 우리나라와 같이 산악지형이 많은 곳에서는 태양열 발전시스템보다 더 효율적으로 전력을 생산할 수 있다.

이러한 풍력발전시스템의 경우에 바람을 보다 효율적으로 이용하기 위해서는 발전시스템을 구성하는 회전체(로터)의 구조적인 결합이 용이하여야 하며 효율적으로 회전할 수 있는 구조를 이루어야 한다.

즉, 로터를 고속으로 회전시키기 위해서는 바람을 보다 효율적으로 이용하여야하며 따라서 블레이드의 개량이 요구되고, 이와 같은 블레이드의 개량에 의하여 어느 정도 로터의 회전속도를 개선시킬 수가 있으나, 블레이드의 개량에는 한계가 있어 근본적으로 로터의 회전속도를 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있는 실정이었다.

본 발명은 상기한 실정을 고려하여 발명한 것으로, 본 발명의 목적은 풍력발전시스템을 구성하는 로터(4)가 바람의 흐름을 효율적으로 이용할 수 있도록, 풍향에 따라 풍향의 전면에 위치하여 공기의 유입량을 증가시키고 이를 압축하여 로터(4)의 내부로 보내주는 공기압축기(터보)(1)와, 로터(4) 내부의 공기 일부가 회 전하면서 원심력에 의해 외부로 유출되는 것을 방지하여 로터(4)의 내부로 재유입되도록 하는 공기유도판(2)을 가지는 풍력발전시스템을 제공하고자 하는 것이다.

이를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 사시도로, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 공기압축기(터보)(1)와 공기유도판(2)이 부착되어 있는 하우징(3)과, 드럼(7)의 둘레에 블레이드(20)가 일정간격으로 배열되어 있는 로터(4)와, 원뿔모양의 바디(6)로 구성된다.

도 2는 본 발명의 하우징(3)의 사시도로서, 상기 하우징(3)은 4단의 원형관(17,18,19)이 일정간격을 두고 수직으로 연결봉(15)에 의해 연결되어 있으며, 상단(17)·하단원형관(19)은 중심축(16)에 방사상으로 연결하게 구성되어서 고정되게 구성된다.

상기 하우징(3)의 측면에는 공기압축기(터보)(1)와 공기유도판(2)이 이동할 수 있도록 부착되는데, 중심축(16)의 상부에는 풍향센서(9), 모터(8)와 베벨기어(10)를 설치하고, 상기 하우징(3)의 상단원형관(17)의 상부에는 원주상으로 랙(rack)(11)을 설치하고, 상기 베벨기어(10)로부터 상기 랙(rack)(11)까지는 평기어(12)를 이용하여 연결하고, 상기 평기어(12)의 축의 끝부분에 상기 공기압축기(터보)(1)와 공기유도판(2)이 고정되게 연결되어, 풍향센서(9)에 의해 풍향이 감지되면 모터(8)에 의해 베벨기어(10)가 구동하고 평기어(12)가 랙(rack)(11)과 맞물 려 회전하면서 공기압축기(터보)(1)와 공기유도판(2)의 위치를 변경하게 된다.

도 3은 본 발명의 공기압축기(터보)(1)의 구성을 보여주기 위한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 공기압축기(터보)(1)가 풍향의 전면에 위치한 경우의 측면도이고, 도 6은 본 발명의 공기유도판(2)이 없고 공기압축기(터보)(1)만 있는 경우의 하우징(3)의 평면도로서, 상기 공기압축기(터보)(1)는 수직 5단으로 삼각형상으로 구성되어지며, 상기 하우징(3)의 상단(17)·중간(18)·하단원형관(19)의 원주상에 롤러를 이용하여 부착됨과 동시에 이동할 수 있도록 구성되며, 하단부에는 지지판(5)위의 레일(14)을 지나는 바퀴(13)가 설치된다.

상기 지지판(5)은 바디(6)의 상단부에 원판 형상으로 장착되어 있으며, 공기압축기(터보)(1)와 공기유도판(2)의 하단에 설치된 바퀴(13)가 지나갈 수 있도록 원주상으로 바퀴(13)의 레일(14)이 설치되게 구성된다.

도 7은 본 발명의 평면도이며, 도 8은 본 발명에서 바람의 진행상태를 도시한 예시도로서, 상기 공기유도판(2)은 삼각형상으로 꺾여진 형상을 하며, 이는 원호형상등 공기를 효율적으로 로터(4)의 내부로 재진입할 수 있도록 다양하게 형상의 변화를 줄 수도 있게 구성되며 하단부에는 지지판(5)위의 레일(14)을 지날 수 있는 바퀴(13)가 형성되어 있다.

도 5는 본 발명의 로터(4)의 사시도로서, 상기 로터(4)는 블레이드(20)가 드럼(7)에 원주상 일정간격으로 유선형태로 부착되며, 상단(21)·중간(22)·하단원판(23) 사이에 3단으로 구성된다.

상기 드럼(7)은 중심축(16)에 레이디얼 베어링을 설치하고 상기 베어링에 드 럼(7)을 고정연결하여, 바람이 불어 로터(4)가 회전할 때 중심축(16)은 고정되어 있으나 로터(4)는 베어링에 의해 자유로이 회전할 수 있다.

상기 드럼(7)의 내부공간이며 바디(6)의 상부에는 발전기와 로터(4)의 회전에 따른 변속장치등이 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 기존의 풍력발전시스템에 공기압축기(터보)(1)와 공기유도판(2)의 위치를 풍향에 따라 변경할 수 있는 풍력발전시스템으로, 상기 공기유도판(2)을 설치하여 공기압축기(터보)(1)를 통해 로터(4)의 내부로 들어온 공기의 일부가 회전하면서 원심력에 의해 외부로 유출되는 것을 상기 공기유도판(2)이 방지하여 로터(4)의 내부로 재유입 되도록 유도함으로써 토크를 향상시켜 발전효율을 향상시킬 뿐만 아니라, 상기 공기압축기(터보)(1)와 공기유도판(2)을 낮은 풍속에서도 최적의 발전효율을 완성할 수 있도록 풍향의 전면에 위치하여 공기의 유입량을 증가시킴과 동시에 공기를 압축하여 로터(4)의 내부로 보냄으로서 토크를 향상시켜 발전효율을 증대키는 뛰어난 효과가 있다.

따라서 풍력을 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전시스템에 본 발명을 채용하는 경우에 더 효율적으로 전력을 생산할 수 있다.

Claims (3)

1. 하우징(3)의 상단(17)·중간(18)·하단원형관(19)의 원주상에 롤러를 이용하여 부착됨과 동시에 이동할 수 있도록 구성된 공기압축기(터보)(1)와 공기유도판(2)이 일체로 부착되어 있는 하우징(3)과, 드럼(7)의 둘레에 블레이드(20)가 일정간격으로 배열되어 있는 로터(4)와, 원뿔모양의 바디(6)로 구성된 풍력발전시스템에 있어서,

   상기 공기압축기(터보)(1)와 공기유도판(2)이 일체로 풍향에 따라 풍향의 전면에 위치하게 하기 위해서 풍향을 감지하는 풍향센서(9)와, 상기 하우징(3)의 중심축(16)의 상부에 설치되는 모터(8)와, 상기 상단원형관(17)의 상부에 설치되는 랙(11)과, 상기 모터(8)에 의해 구동하는 베벨기어(10)와, 상기 베벨기어(10)와 연결되어 상기 랙(11)과 맞물려 회전하는 평기어(12)를 포함하며, 상기 평기어(12)의 축은 상기 공기압축기(터보)(1)와 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 원판형상으로 상기 바디(6)에 지지되어지며 바퀴(13)의 레일(14)이 형성된 지지판(5)이 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전시스템.

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