KR100927237B1

KR100927237B1 - 바람 집중식 풍력 발전기

Info

Publication number: KR100927237B1
Application number: KR1020090027073A
Authority: KR
Inventors: 서영건
Original assignee: 서영건
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2009-11-16

Abstract

본 발명은 풍향에 관계없이 바람을 집중시켜 발전 효율을 높일 수 있는 바람 집중식 풍력 발전기에 관한 것으로, 둘레에 회전날개가 구비되며 지면에 세워지는 수직축과, 상기 회전날개의 둘레에 회전 지지수단을 통해 회전되게 구비되고 둘레에는 바람의 방향과 관계없이 바람의 유입방향으로 회전되어 전방 일측과 전방으로부터 불어오는 바람을 회전날개가 일방향으로 회전되게 유입하는 바람집중 통과부가 구비된 둘레 회전체와, 상기 수직축의 상부에 구비되어 회전날개의 회전력을 인가받아 발전을 일으키는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람, 둘레 회전체, 경사날개, 풍력 발전

Description

바람 집중식 풍력 발전기{Wind power generator of a wind focus type}

본 발명은 바람 집중식 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍향에 관계없이 바람을 집중시켜 발전 효율을 높일 수 있는 바람 집중식 풍력 발전기에 관한 것이다.

일반적으로 풍력 발전이라 함은, 바람을 이용하여 전기에너지를 얻는 것으로 수평축에 회전날개가 장착된 수평축 발전기와 수직축에 회전날개가 장착된 수직축 발전기로 나누어진다.

이에, 본 발명은 수직축 발전기를 개량한 것으로, 먼저 종래의 수직축 발전기의 일예를 들어 설명하면 다음과 같다.

도 7은 종래에 기출원하여 등록받은 대한민국 등록특허 제776319호의"수직축 방식의 풍력발전장치"(이하,"종래의 풍력 발전기"라 한다.)를 나타낸 것으로, 도 7a는 사시도이고, 도 7b는 평단면도이다.

종래의 풍력 발전기는, 수직하게 구비된 회전축(111)에 고정된 다수의 날개(110)와; 상기 회전축(111)에 연결되어 전기를 발생시키는 발전기(130)와; 상기 회전축(111)에 회동 가능하게 설치되며 상기 날개(110)에 대한 역풍을 막도록 상기 날개(110)를 감싸는 몸체부(121)와, 이 몸체부(121)에 고정되어 상기 날개(110)에 전달되는 풍속이 증가될 수 있도록 단면적이 좁아지는 축소관 형상의 인렛 가이드부(122)와, 이 인렛 가이드부(122)와는 반대편에 직각 방향으로 위치하여 상기 몸체부(121)에 고정되는 확장관 형식의 아웃렛 가이드부(123)로 이루어진 케이싱(120)과; 상기 인렛 가이드부(122)의 개구부가 풍향 방향과 나란하도록 상기 케이싱에 고정되는 방향타(140)와; 상기 인렛 가이드부(122)의 개구부에 설치되어 설정 풍속 이상에서 풍속에 따라 상기 인렛 가이드부(122)의 개구부의 단면적을 조절하기 위한 회전밸브(150)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

따라서 상기와 같이 구성된 풍력 발전기는 풍향이나 풍속에 관계없이 안정적인 전원을 얻을 수 있는 장점을 가지는 것이다.

그러나, 상기와 같이 구성된 풍력 발전기를 사용할 경우에는 다음과 같은 문제가 발생된다.

먼저 케이싱으로 불어오는 바람 중 둘레의 전방 일측으로 불어오는 일부의 바람만을 이용하여 발전을 시킴으로써, 풍력 발전기의 발전효율이 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.

또한 아웃렛 가이드부가 케이싱의 둘레에서 외부로 돌출되게 구비됨으로써, 불어오는 바람과 아웃렛 가이드부의 충돌로 인하여 풍력 발전기가 전체적으로 떨리게 되는 문제점도 가지고 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 발명된 것으로, 둘레 회전체로 불어오는 바람 중 둘레 일측으로 불어오는 바람은 물론 둘레 전방으로 불어오는 바람까지도 이용하여 발전을 시킴으로써 발전 효율을 높일 수 있는 바람 집중식 풍력 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 둘레 회전체로 불어오는 바람의 저항을 최소로 줄일 수 있도록 하는 다른 목적도 있다.

또 풍력 발전기를 대형화시켜도 둘레 회전체가 자중에 의해 기울어지는 등의 손상을 미연에 방지할 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 둘레에 회전날개가 구비되며 지면에 세워지는 수직축과, 상기 회전날개의 둘레에 회전 지지수단을 통해 회전되게 구비되고 둘레에는 바람의 방향과 관계없이 바람의 유입방향으로 회전되어 전방 일측과 전방으로부터 불어오는 바람을 회전날개가 일방향으로 회전되게 유입하는 바람집중 통과부가 구비된 둘레 회전체와, 상기 수직축의 상부에 구비되어 회전날개의 회전력을 인가받아 발전을 일으키는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 둘레 회전체는 바람집중 통과부가 둘레에 구비된 상,하 원형링판을 포함하고, 상기 회전 지지수단은 상기 수직축에 회전 가능하게 장착되어 상기 상,하 원형링판을 회전되게 지지하는 다수의 수평 지지봉을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 상기 바람집중 통과부는, 전방 일측에 구비되어 전방 일측으로 불어오는 바람을 통과시켜 회전날개를 회전시키게 하는 일측 바람 통과공간과, 일측 바람 통과공간의 일측 후방 둘레와 타측 둘레로 상호 대칭되게 구비되어 바람의 방향에 따라 둘레 회전체를 회전시키고 전방 중앙과 전방 일측으로 불어오는 바람을 회전날개쪽으로 유입시켜 회전날개를 회전시키는 다수의 경사날개와, 후방 양측 둘레의 내측에 구비된 내측 둘레 막음판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 둘레 회전체로 불어오는 바람 중 둘레 일측으로 불어오는 바람은 물론 둘레 전방으로 불어오는 바람까지도 이용하여 발전을 시킴으로써 고효율의 풍력 발전기를 제공하는 효과가 있다.

또한 둘레 회전체로 불어오는 바람의 저항을 최소로 줄임으로써, 진동이 없는 풍력 발전기를 제공하는 효과도 있다.

또 풍력 발전기를 대형화시켜도 둘레 회전체가 자중에 의해 기울어지는 등의 손상을 미연에 방지함으로써, 장치의 수명을 최대로 길게 할 수 있는 효과도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 풍력 발전기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 풍력 발전기를 나타낸 일부 분해 사시도이다.

이에 본 발명에 따른 풍력 발전기는, 둘레에 회전날개(2)가 구비되며 지면에 세워지는 수직축(1)과, 상기 회전날개(2)의 둘레에 지지수단(33)을 통해 회전되게 구비되고 둘레에는 바람의 방향과 관계없이 바람의 유입방향으로 회전되어 전방 일측과 전방으로부터 불어오는 바람을 회전날개(2)가 일방향으로 회전되게 유입하는 바람집중 통과부(34)가 구비된 둘레 회전체(3)와, 상기 수직축(1)의 상부에 구비되어 회전날개(2)의 회전력을 인가받아 발전을 일으키는 발전기(6)로 구성된다.

그리고 상기 둘레 회전체(3)는 바람집중 통과부(34)가 둘레에 구비된 상,하 원형링판(31)(32)을 포함한다.

또한 상기 지지수단(4)은 상기 수직축(1)에 회전 가능하게 장착되어 상기 상,하 원형링판(31)(32)을 회전되게 지지하는 다수의 수평 지지봉(331)을 포함하는 것이다. 즉 상기 수평 지지봉(331)들은 수직축(1)에서 회전되는 베어링을 통해 수직축(1)에 장착되어 있음으로써, 둘레 회전체(3)가 수직축(1)을 중심으로 원활하게 회전될 수 있는 것이다.

또 상기 둘레 회전체(3)의 상부 후방에는 방향타부(5)가 더 구비되어 있는 것이다. 즉 상기 방향타부(5)는 보조적인 역할을 하는 것으로, 풍향에 따라 신속하게 둘레 회전체(3)를 회전시키는 역할을 하는 것이다.

한편 상기 회전날개(2)는, 다수의 골조를 통해 상기 수직축(1)에서 회전 가능하게 구비된 원통체(21)와 원통체(21)의 둘레에 다수로 구비된 날개(22) 및 바람의 손실을 막기 위한 상,하 막음판(23)으로 구성되어 있는 것이다.

도 3은 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 4는 도 1의 B-B선 단면도로서, 상기 바람집중 통과부(34)는, 전방 일측에 구비되어 전방 일측으로 불어오는 바람을 통과시켜 회전날개(2)를 회전시키게 하는 일측 바람 통과공간(341)과, 일측 바람 통과공간(341)의 일측 후방 둘레와 타측 둘레로 상호 대칭되게 구비되어 바람의 방향에 따라 둘레 회전체(3)를 회전시키고 전방 중앙과 전방 일측으로 불어오는 바람을 회전날개(2)쪽으로 유입시켜 회전날개(2)를 회전시키는 다수의 경사날개(342)와, 후방 양측 둘레의 내측에 구비된 내측 둘레 막음판(343)을 포함하는 것이다.

그리고 상기 경사날개(342)들 중 일측 바람 통과공간(341) 후방의 일측 둘레의 경사날개(342)들은, 도 4에 도시된 바와 같이 회전되어 일측 중간에 위치된 상태에서 내측이 타측 후방으로 경사지게 구성되어 있는 것이다. 또한 상기 경사날개(342)들 중 타측 둘레의 경사날개(342)들은, 도 4에 도시된 바와 같이 회전되어 타측 중간에 위치된 상태에서 내측이 일측 후방으로 경사지게 구비되어 있는 것이다.

또한, 상기 타측 둘레의 경사날개(342)들의 타측 전방의 사이 둘레에는 원호형 막음판(35)이 더 구비되어 있는 것이다.

아울러 상기 원호형 막음판(35)의 내측에는 상기 내측 둘레 막음판(343)이 연장되게 구비되는 내측 둘레 연장막음판(344)이 더 구비되어 있는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용관계를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 만약 바람이 타측에서 전방으로 바꾸어 불게 되면 둘레 회전체(3)가 일측으로 회전됨으로써, 둘레 회전체(3)에 구비된 일측 바람 통과공간(341)이 전방으로 불어오는 바람에 대하여 일측에 위치된다.

왜냐하면 둘레 회전체(3)의 둘레 구비된 경사날개(342)들 중 일측 바람 통과공간(341) 후방의 일측 둘레의 경사날개(342)들은 내측이 타측 후방으로 경사지게 구성되고, 경사날개(342)들 중 타측 둘레의 경사날개(342)들은 내측이 일측 후방으로 경사지게 구비되어 있는 것이다. 따라서 바람이 타측에서 전방으로 바꾸어 불게 되면 경사날개(342)들의 경사각도로 인하여 둘레 회전체(3)가 바람의 방향에 따라 회전된다. 즉 정면으로 불어오는 바람에 대하여 일측 바람 통과공간(341)이 바람과 마주보면서 일측에 위치된다.

따라서 전방으로부터 불어오는 바람은 일측 바람 통과공간(341)과 일측 바람 통과공간(341)의 일측 후방에 일부 구비된 경사날개(342) 및 타측 전방에 구비된 경사날개(342)들의 안내를 받고 회전날개(2)의 둘레에 집중적으로 유입된다.

즉 상기 회전날개(2)의 둘레에 집중적으로 유입되는 바람은 일측 바람 통과공간(341)과 일측 바람 통과공간(341) 후방의 일측 둘레에 일부 구비된 경사날개(342) 및 일측 전방에 구비된 경사날개(342)들의 안내를 통해 일방향으로 유입됨으로써, 전방 및 전방 일측에서 불어오는 바람을 모두 이용함에 따라 바람의 방향과 관계없이 고출력을 얻을 수 있는 풍력 발전기를 제공할 수 있는 것이다.
풍력 발전기의 내부로 유입된 바람은 회전날개(2)를 회전되게 한 후, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전날개(2)와 둘레 회전체(3) 사이의 이격공간을 통하여 풍력 발전기의 외부로 배출되는 것이다.

또한 둘레 회전체(3)의 둘레 타측 전방에는 원호형 막음판(35)이 구비됨으로써 둘레 회전체(3)로 불어오는 바람의 저항을 최소로 줄일 수 있는 것이다. 따라서, 풍력 발전기의 발전중 떨림 진동의 발생을 방지할 수 있는 장점도 가지는 것이 다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예의 풍력 발전기를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5의 C-C선 단면도이다.

이에 본 발명의 제2 실시예의 풍력 발전기는, 전술한 제1 실시예의 구성을 모두 포함함을 전제로 한다.

따라서 본 발명의 제2 실시예의 풍력 발전기는, 둘레 회전체(3)의 하 원형링판(32)의 하부 둘레는 둘레 회전체(3)의 경사짐을 방지하면서 회전이 가능하게 하는 회전 지지수단(4)이 구비되어 있는 것이다.

그리고 상기 회전 지지수단(4)은, 하 원형링판(32)의 하부 둘레에 등간격으로 세워지는 다수의 수직대(41)와, 상기 수직대(41)의 상부에 구비되어 하 원형링판(32)을 회전가능하게 지지하는 미끄럼 수단(42)으로 구성되는 것이다.

아울러 상기 미끄럼 수단(42)은 회전이 가능하게 고정된 회전 볼부(421)로 구성되는 것이다.

따라서 상기와 같이 구성된 회전 지지수단(4)을 통해 풍력 발전기를 대형화시켜도 둘레 회전체가 자중에 의해 기울어지는 등의 손상을 미연에 방지함으로써, 충분한 안전성을 확보한 풍력 발전기를 제공하는 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 풍력 발전기를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 제1 실시예의 풍력 발전기를 나타낸 일부 분해 사시도.

도 3은 도 1의 A-A선 단면도.

도 4는 도 1의 B-B선 단면도.

도 5는 본 발명의 제2 실시예의 풍력 발전기를 나타낸 사시도.

도 6은 도 5의 C-C선 단면도.

도 7은 종래에 풍력 발전기를 나타낸 것으로,

도 7a는 사시도이고,

도 7b는 평단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 수직축

2 : 회전날개

21 : 원통체

22 : 날개

23 : 막음판

3 : 둘레 회전체

31 : 상 원형링판

32 : 하 원형링판

33 : 지지수단

331 : 수평 지지봉

34 : 바람집중 통과부

341 : 일측 바람 통과공간, 342 : 경사날개,

343 : 내측 둘레 막음판, 344 : 내측 둘레 연장막음판

35 : 원호형 막음판

4 : 회전 지지수단

41 : 수직대

42 : 미끄럼 수단

421 : 회전 볼부

5 : 방향타부

6 : 발전기

Claims

둘레에 회전날개(2)가 구비되며 지면에 세워지는 수직축(1)과,

상기 회전날개(2)의 둘레에 회전 지지수단(4)을 통해 회전되게 구비되고 둘레에는 바람의 방향과 관계없이 바람의 유입방향으로 회전되어 전방 일측과 전방으로부터 불어오는 바람을 회전날개(2)가 일방향으로 회전되게 유입하는 바람집중 통과부(34)가 구비된 둘레 회전체(3)와,

상기 수직축(1)의 상부에 구비되어 회전날개(2)의 회전력을 인가받아 발전을 일으키는 발전기(6),

를 포함하는 것을 특징으로 하는 바람 집중식 풍력 발전기.
제1항에 있어서, 상기 둘레 회전체(3)는 바람집중 통과부(34)가 둘레에 구비된 상,하 원형링판(31)(32)을 포함하고,

상기 회전 지지수단(4)은 상기 수직축(1)에 회전 가능하게 장착되어 상기 상,하 원형링판(31)(32)을 회전되게 지지하는 다수의 수평 지지봉(331)을 포함하는 것을 특징으로 하는 바람 집중식 풍력 발전기.
제2항에 있어서, 상기 바람집중 통과부(34)는,

전방 일측에 구비되어 전방 일측으로 불어오는 바람을 통과시켜 회전날개(2)를 회전시키게 하는 일측 바람 통과공간(341)과,

일측 바람 통과공간(341)의 일측 후방 둘레와 타측 둘레로 상호 대칭되게 구비되어 바람의 방향에 따라 둘레 회전체(3)를 회전시키고 전방 중앙과 전방 일측으로 불어오는 바람을 회전날개(2)쪽으로 유입시켜 회전날개(2)를 회전시키는 다수의 경사날개(342)와,

후방 양측 둘레의 내측에 구비된 내측 둘레 막음판(343)을 포함하는 것을 특징으로 하는 바람 집중식 풍력 발전기.
제3항에 있어서, 상기 경사날개(342)들 중 일측 바람 통과공간(341) 후방의 일측 둘레의 경사날개(342)들은 회전되어 일측 중간에 위치된 상태에서 내측이 타측 후방으로 경사지게 구성되어 있으며,

상기 경사날개(342)들 중 타측 둘레의 경사날개(342)들은 회전되어 타측 중간에 위치된 상태에서 내측이 일측 후방으로 경사지게 구비되어 있는 특징으로 하는 바람 집중식 풍력 발전기.
삭제
제4항에 있어서,

상기 타측 둘레의 경사날개(342)들의 타측 전방의 사이 둘레에는 원호형 막음판(35)이 더 구비되고,

상기 원호형 막음판(35)의 내측에는 상기 내측 둘레 막음판(343)이 연장되게 구비되는 내측 둘레 연장막음판(344)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 바람 집중식 풍력 발전기.
삭제
제1항에 있어서, 상기 회전 지지수단(4)은,

하 원형링판(32)의 하부 둘레에 등간격으로 세워지는 다수의 수직대(41)와,

상기 수직대(41)의 상부에 구비되어 하 원형링판(32)을 회전가능하게 지지하는 미끄럼 수단(42)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바람 집중식 풍력 발전기.
제8항에 있어서, 상기 미끄럼 수단(42)은, 회전이 가능하게 고정된 회전 볼부(421)로 구성되는 것을 특징으로 하는 바람 집중식 풍력 발전기.
제1항 내지 제4항 또는 제6항 또는 제8항 또는 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 둘레 회전체(3)의 상부 후방에는 방향타부(5)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 바람 집중식 풍력 발전기.