KR100940193B1 - 수직축 풍력발전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 바람의 흐름을 제어하여 다수개의 수직축 풍력발전기를 동시에 동작시킴으로써 고효율의 발전을 수행할 수 있는 수직축 풍력발전 시스템을 제공하는 것이다.
이를 위해 본 발명은 회전 가능하게 설치되는 평판 플레이트; 상기 평판 플레이트 상면에 일렬로 설치되며, 회전축과 상기 회전축에 방사상으로 설치되는 복수개의 블레이드를 구비하는 제1, 2 수직축 풍력발전기; 상기 제1, 2 수직축 풍력발전기와 삼각형 배치를 이루도록 제1, 2 수직축 풍력발전기의 전방에 설치되며, 회전축과 상기 회전축에 방사상으로 설치되는 복수개의 블레이드를 구비하는 제3 수직축 풍력발전기; 상기 제3 수직축 풍력발전기의 전면 좌측 또는 우측에 위치하는 블레이드를 감싸는 부채꼴 기둥 형태의 커버; 상기 제1 수직축 풍력발전기와 제3 수직축 풍력발전기 사이에 설치되는 제1 바람 유도판과, 상기 제2 수직축 풍력발전기와 제3 수직축 풍력발전기 사이에 설치되는 제2 바람 유도판; 상기 제3 수직축 풍력발전기의 후면에 위치하는 블레이드를 둘러싸도록 상기 제1, 2 바람 유도판 사이에 설치되어 제3 수직축 풍력발전기의 블레이드를 회전시킨 후 빠져나가는 바람을 제1 수직축 풍력발전기 또는 제2 수직축 풍력발전기의 블레이드로 안내하는 제3 바람 유도판; 그리고, 상기 제3 수직축 풍력발전기의 직후방에 위치하도록 평판 플레이트에 설치되어 풍향의 변화에 따라 평판 플레이트에 회전력을 인가하여 제3 수직축 풍력발전기의 전면이 항상 바람이 부는 방향을 향하도록 하는 꼬리날개를 포 함하여 이루어지는 수직축 풍력발전 시스템을 제공한다.

Description

수직축 풍력발전 시스템{VERTICAL WIND POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명은 풍력발전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 수직축 풍력발전기를 이용하여 고효율의 발전을 수행할 수 있는 수직축 풍력발전 시스템에 관한 것이다.
기존의 화석에너지 자원은 점차 고갈 되어갈 뿐만 아니라 지구환경을 오염시키기 때문에 오래전부터 인류는 고갈되지 않고 환경을 오염시키지 않는 청정대체에너지 이용장치 개발을 위하여 많은 노력을 기울여 왔다. 이러한 청정대체에너지로는 태양에너지(solar energy), 풍력에너지(wind energy), 조류에너지(current energy), 조력에너지(tidal energy), 지열에너지(geo-thermal energy), 생화학에너지(bio-thermal energy) 등이 있다.
상기 풍력에너지를 이용하여 전기를 발생시키기 위한 수단으로서 풍력발전기 사용되고 있으며, 풍력발전기는 회전축의 방향에 따라 회전축이 지면에 대해 수평으로 설치되어 있는 수평축 풍력발전기와, 회전축이 지면에 대해 수직으로 설치되어 있는 수직축 풍력발전기로 구분된다.
상기 수평축 풍력발전기는 가장 일반적인 형태로 높은 발전효율을 구현할 수 있는 장점이 있으나, 바람의 방향이 자주 바뀌는 지역에서는 원활한 전기 발전이 어려우며, 회전체를 비롯한 주요 부품들이 높은 곳에 설치되므로 유지 보수가 어렵고, 태풍 등의 강한 바람에 구조적으로 취약한 단점을 갖고 있다.
반면, 상기 수직축 풍력발전기는 바람의 방향에 관계없이 전기 발전이 가능하며, 증속기 및 발전기 등의 주요 부품들이 지상에 설치되므로 유지보수가 용이한 장점으로 인해 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 대부분의 수직축 풍력발전기는 수직하게 배치된 회전축이나 원통형 구조물의 주위에 다수개의 블레이드들이 설치되며, 이때 각각의 블레이드는 바람이 부는 방향에 따른 상대적인 위치나 바람의 세기에 따라 접혀지거나 회전하도록 구성되어 제한된 조건에서 풍력을 최대한 활용할 수 있도록 하고 있다.
하지만, 상기 수직축 풍력발전기는 수평축 풍력발전기에 비해 발전 효율이 낮은 문제점이 있어 발전효율을 높이기 위한 많은 연구가 필요한 상태이다.
본 발명의 과제는 바람의 흐름을 제어하여 다수개의 수직축 풍력발전기를 동시에 동작시킴으로써 고효율의 발전을 수행할 수 있는 수직축 풍력발전 시스템을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 회전 가능하게 설치되는 평판 플레이트; 상기 평판 플레이트 상면에 일렬로 설치되며, 회전축과 상기 회전축에 방사상으로 설치되는 복수개의 블레이드를 구비하는 제1, 2 수직축 풍력발전기; 상기 제1, 2 수직축 풍력발전기와 삼각형 배치를 이루도록 제1, 2 수직축 풍력발전기의 전방에 설치되며, 회전축과 상기 회전축에 방사상으로 설치되는 복수개의 블레이드를 구비하는 제3 수직축 풍력발전기; 상기 제3 수직축 풍력발전기의 전면 좌측 또는 우측에 위치하는 블레이드를 감싸는 부채꼴 기둥 형태의 커버; 상기 제1 수직축 풍력발전기와 제3 수직축 풍력발전기 사이에 설치되는 제1 바람 유도판과, 상기 제2 수직축 풍력발전기와 제3 수직축 풍력발전기 사이에 설치되는 제2 바람 유도판; 상기 제3 수직축 풍력발전기의 후면에 위치하는 블레이드를 둘러싸도록 상기 제1, 2 바람 유도판 사이에 설치되어 제3 수직축 풍력발전기의 블레이드를 회전시킨 후 빠져나가는 바람을 제1 수직축 풍력발전기 또는 제2 수직축 풍력발전기의 블레이드로 안내하는 제3 바람 유도판; 그리고, 상기 제3 수직축 풍력발전기의 직후방에 위치하도록 평판 플레이트에 설치되어 풍향의 변화에 따라 평판 플레이트에 회전력을 인가하여 제3 수직축 풍력발전기의 전면이 항상 바람이 부는 방향을 향하도록 하는 꼬리날개를 포함하여 이루어지는 풍력발전 시스템을 제공한다.
본 발명은 커버와 다수개의 바람유도판을 이용해 불어오는 바람의 흐름을 제어함으로써 다수개의 수직축 풍력발전기가 사용될 경우에도 각 수직축 풍력발전기의 블레이드에 일방향 외력만이 작용하도록 한다. 따라서, 다수개의 수직축 풍력발전기를 동시에 동작시켜 발전을 수행함으로써 발전효율을 극대화할 수 있다.
이하, 상기 과제들이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직축 풍력발전 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이며, 도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직축 풍력발전 시스템의 동작상태를 각각 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전 시스템은 평판 플레이트(100), 제1, 2, 3 수직축 풍력발전기(110,120,130), 제3 수직축 풍력발전기에 설치되는 커버(200), 제1, 2, 3 바람 유도판(210,220,230), 그리고 꼬리 날개(300)를 포함하여 이루어진다.
상기 평판 플레이트(100)는 회전 가능하게 설치되며, 이를 위해 상기 평판 플레이트의 하면에는 지지대(400)에 회전가능하게 설치되는 샤프트(410)가 설치된다. 상기 샤프트(410)는 이하 보다 자세히 설명될 꼬리 날개(300)에 가해지는 바람의 압력에 의해 지지대(400)를 중심으로 회전하여 평판 플레이트(100)를 회전시킨다. 물론, 상기 평판 플레이트(100)의 회전을 위한 구조는 다양한 변형이 가능하며, 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 평판 플레이트(100)의 하측에 원형 레일(500)을 설치하고, 상기 평판 플레이트(100)의 하면에 상기 레일(500)을 따라 이동하는 롤러(510)를 설치하는 것도 가능하다. 이러한 평판 플레이트(100)의 하부에는 비록 도시하지는 않았지만 발전기와 제어기 등 발전을 위한 제반시설들이 설치된다.
상기 제1, 2, 3 수직축 풍력발전기(110,120,130)는 평판 플레이트(100)의 상 면에 설치되며, 회전축(111,121,131)과 상기 회전축(111,121,131)에 방사상으로 고정 설치되는 복수개의 블레이드(112,122,132)로 구성된다. 상기 제1, 2 수직축 풍력발전기(110,120)는 일정간격을 두고 일렬로 설치되며, 상기 제3 수직축 풍력발전기(130)는 제1, 2 수직축 풍력발전기(110,120)의 전방에 설치되어 제1, 2 수직축 풍력발전기(110,120)와 삼각형 배치를 이룬다. 즉, 각 수직축 풍력발전기의 회전축(111,121,131)을 가상의 선으로 연결하면 삼각형을 이루도록 제3 수직축 풍력발전기(130)를 제1, 2 수직축 풍력발전기(110,120)의 전방에 위치시킨다. 이러한 상기 수직축 풍력발전기들의 각 회전축(111,121,131)은 베이링 등을 통해 평판 플레이트(110)의 상면에 회전가능하게 설치된다. 따라서, 상기 블레이드(112,122,132)에 풍압이 가해지면 블레이드(112,122,132)를 통해 외력이 회전축(111,121,131)에 전달되어 회전축(111,121,131)이 회전을 시작하고, 상기 회전축(111,121,131)의 운동에너지가 발전기를 통해 전기적 에너지로 변환됨으로써 발전이 이루어진다.
상기 커버(130)는 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면에 위치하는 블레이드(132) 일부를 감싸 바람이 블레이드(132)에 항상 동일한 방향의 외력을 가하도록 한다. 좀더 상세히 설명하면, 구조적으로 수직축 풍력발전기의 블레이드에는 바람에 의해 회전방향 및 회전방향과 반대되는 힘이 동시에 작용한다. 즉, 도 2와 같이 바람이 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전방에서 불어온다고 가정할 때 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면 우측에 위치하는 블레이드에는 바람에 의해 반시계방향 외력이 가해지지만, 좌측에 위치하는 블레이드에는 오히려 시계방향 외력이 가해진다. 이와 같이 블레이드에 서로 반대되는 외력이 동시에 작용하면 블레이드의 회전 효율이 감소하고 이에 따라 발전 효율이 떨어지게 진다. 따라서, 커버(130)를 이용하여 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면 좌측에 위치하는 블레이드들(132)을 감싸면 커버(130)로 감싸여진 블레이드들에는 바람에 의한 외력이 가해지지 않고 전면 우측에 위치하는 블레이드들에만 외력이 가해져 블레이드에는 항상 동일한 방향 즉, 반시계방향 외력만이 작용한다.
이러한 커버(130)는 부채꼴 기둥 형태로 제작되며, 구체적으로 중심각이 90도인 부채꼴 기둥 형태를 이룬다. 따라서, 커버(130)가 설치되면 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면에 위치하는 블레이드(132)들 중 절반이 항상 커버(130)에 의해 감싸여진 상태가 된다. 물론, 제3 수직축 풍력발전기(130)의 블레이드(132)를 시계방향으로 회전시키고자 할 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이, 반시계방향 외력을 받는 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면 우측에 위치하는 블레이드들(132)이 감싸여지도록 커버(130)를 설치한다. 즉, 상기 커버(130)의 설치 위치에 따라 제3 수직축 풍력발전기(130)의 블레이드들(132)의 회전방향이 결정될 수 있다.
한편, 상기 커버(130)가 회전축(132)과 함께 회전하는 등 위치가 임의로 변화되어 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면에 위치하는 블레이드들(132) 모두가 바람에 노출되면 이미 설명한 바와 같이 블레이드들(132)에는 서로 반대되는 외력이 동시에 작용하기 때문에 커버(130)는 항상 고정된 상태를 유지하여야 한다. 따라서, 상기 커버(130)가 회전축(132)과 함께 회전하지 않도록 커버(130)와 회전축(132) 사이에는 베어링(미도시)이 구비됨이 바람직하다. 물론, 상기 커버(130)를 평판 플레이트(100)에 직접 고정설치하거나, 회전축(132)의 상하단에 별도의 지지 축(미도시)을 설치하고, 상기 지지축에 커버(130)를 고정설치하는 등 커버(130)를 고정하기 위한 구조는 매우 다양한 변형이 가능하다.
상기 제1, 2 바람 유도판(210,220)은 제1, 2 수직축 풍력발전기(110,120)와 제3 수직축 풍력발전기(130) 사이에 각각 설치되어 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전방에서 불어오는 바람의 일부를 제1, 2 수직축 풍력발전기(110,120)의 블레이드(112,121)로 안내한다.
구체적으로, 제1 바람 유도판(210)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 수직축 풍력발전기(110)와 제3 수직축 풍력발전기(130) 사이의 공간에 설치되어 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면 좌측 외곽으로 불어오는 바람을 제1 수직축 풍력발전기(110)의 블레이드(112)로 안내하여 제1 수직축 풍력발전기(110)의 블레이드(112)를 시계방향으로 회전시킨다. 또한, 제1 바람 유도판(210)은 바람이 제1, 3 수직축 풍력발전기(110,130) 사이로 유입되는 것을 차단하여 제1, 3 수직축 풍력발전기(110,130)의 블레이드들(112,132)에 회전방향과 반대되는 외력이 가해지지 않도록 하는 역할도 한다.
상기 제2 바람 유도판(220)은 제2 수직축 풍력발전기(120)와 제3 수직축 풍력발전기(130) 사이의 공간에 설치되어 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면 우측 외곽으로 불어오는 바람의 일부를 제2 수직축 풍력발전기(120)의 블레이드(122)로 안내하여 제2 수직축 풍력발전기(120)의 블레이드(122)를 반시계방향으로 회전시킨다. 또한, 상기 제2 바람 유도판(220)은 제1 바람 유도판(210)과 유사하게 바람이 제2, 3 수직축 풍력발전기(120,130) 사이로 유입되는 것을 차단하여 제2, 3 수직축 풍력발전기(120,130)의 블레이드들(122,132)에 회전방향과 반대되는 외력이 가해지지 않도록 하는 역할도 한다.
상기 제3 바람 유도판(230)은 제3 수직축 풍력발전기(130)의 후면에 위치하는 블레이드(132)를 둘러싸도록 상기 제1, 2 바람 유도판(210,220) 사이에 설치되어 제3 수직축 풍력발전기(130)의 블레이드(132)를 회전시킨 후 빠져나가는 바람을 제1 수직축 풍력발전기(110) 또는 제2 수직축 풍력발전기(120)의 블레이드(112,122)로 안내한다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 커버(200)가 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면 좌측 블레이드(132)를 감싸고 있을 경우 제3 바람 유도판(230)은 좌측 끝단이 제1 수직축 풍력발전기(110)의 전면으로 연장되어 제1 바람 유도판(210)과 함께 제3 수직축 풍력발전기(130)의 블레이드(132)를 회전시킨 후 빠져나가는 바람의 통로를 형성한다. 따라서, 제3 수직축 풍력발전기(130)의 블레이드(132)를 회전시킨 후 빠져나가는 바람은 제1, 3 바람 유도판(210,230)에 의해 제1 수직축 풍력발전기(110)의 전면으로 유도되어 제1 수직축 풍력발전기(110)의 블레이드(112)를 시계방향으로 회전시키게 된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 커버(200)가 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면 우측 블레이드(132)를 감싸고 있을 경우 제3 바람 유도판(230)은 우측 끝단이 제2 수직축 풍력발전기(120)의 전면으로 연장되어 제2 바람 유도판(220)과 함께 제3 수직축 풍력발전기의 블레이드들을 회전시킨 후 빠져나가는 바람의 통로를 형성한다. 따라서, 제3 수직축 풍력발전기(130)의 블레이드(132)를 회전시킨 후 빠져나 가는 바람은 제2, 3 바람 유도판(220,230)에 의해 제2 수직축 풍력발전기(120)의 전면으로 유도되어 제2 수직축 풍력발전기(120)의 블레이드(122)를 반시계방향으로 회전시키게 된다.
도 4a 및 도 4b는 풍향의 변화에 따라 평판 플레이트가 회전하는 모습을 나타내는 도면이다.
한편, 상기 꼬리 날개(300)는 제3 수직축 풍력발전기(130)의 직후방에 위치하도록 평판 플레이트(100)에 설치되며, 풍향의 변화에 따라 평판 플레이트(100)에 회전력을 인가하여 커버(200)가 설치되는 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면이 항상 바람이 부는 방향을 향하도록 한다. 이러한 꼬리 날개(300)는 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면이 바람이 부는 방향을 향하고 있을 때는 바람의 압력을 거의 받지 않지만 도 4a에 도시된 바와 같이, 풍향이 변화하면 측면에 풍압을 받아 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면이 바람이 부는 방향을 향하도록 평판 플레이트(100)를 회전시킨다. 물론, 평판 플레이트(100)의 회전은 평판 플레이트(100)의 하면에 설치된 샤프트(410)가 회전하거나 롤러(510)가 원형 레일(500)을 따라 이동함으로써 이루어진다.
도 5는 본 발명에 따른 보조 꼬리 날개의 동작을 나타내는 도면이다.
이러한 상기 꼬리 날개(300)의 후단에는 꼬리 날개(300)와 수직을 이루는 보조 꼬리 날개(310)가 설치됨이 바람직하다. 상기 보조 꼬리 날개(310)는 바람과의 접촉면전을 증가시켜 풍향의 변화에 따른 평판 플레이트(100)의 회전이 보다 원활히 이루어지도록 한다. 하지만, 상기 보조 꼬리 날개(310)는 꼬리 날개(300)와 반 대로 전면이 바람과 마주하는 위치에 있기 때문에 강한 풍압을 받게 되고 따라서, 태풍의 영향 등으로 강풍이 불게되면 파손될 위험이 있다. 이를 방지하기 위해 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 보조 꼬리 날개(310)는 힌지(330)를 이용해 중앙을 기준으로 양단이 접힐 수 있도록 설치됨이 바람직하다. 즉, 강풍이 불어올 경우에는 보조 꼬리 날개(310)가 반으로 접히도록 구성함으로써 강한 풍압에 의한 손상을 방지할 수 있다.
하지만, 이 경우 약한 바람에도 보조 꼬리 날개(310)가 접힐 우려가 있기 때문에 보조 꼬리 날개(310)의 양단 상하부에는 평판 플레이트(100)에 연결되는 스프링(320)이 설치됨이 바람직하다. 상기 스프링(320)은 보조 꼬리 날개(310)의 양단에 일정한 탄성력을 가하여 약한 풍속에서는 보조 꼬리 날개(310)가 불필요하게 접히는 것을 방지하고, 태풍 등의 영향으로 강풍이 불어 풍압이 일정 이상이 되면(보조 꼬리 날개에 가해지는 풍압이 스프링의 탄성력을 초과하면) 보조 꼬리 날개(320)가 접히도록 하는 역할을 한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시에에 따른 풍력발전 시스템을 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전 시스템의 동작상태를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전 시스템은 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전방에 설치되는 제4, 5 수직풍력발전기(140,150)와, 제4, 5, 6 바람 유도판(240,250,260)을 더 포함하여 이루어진다.
상기 제4, 5 수직축 풍력발전기(140,150)는 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전방에 일렬로 설치되며, 회전축(141,151)과 상기 회전축(141,151)에 방사상으로 고정 설치되는 복수개의 블레이드(142,152)를 각각 구비한다. 여기서, 상기 제4, 5 수직축 풍력발전기(140,150)는 제3 수직축 풍력발전기(130)와 삼각형 배치를 이루도록 설치된다.
이러한 제4, 5 수직축 풍력발전기(140,150)에는 커버(210,220)가 각각 설치된다. 여기서, 제4 수직축 풍력발전기(140)의 커버(210)는 제4 수직축 풍력발전기(140)의 전면 좌측에 위치하는 블레이드(142)를 감싸도록 설치되고, 제5 수직축 풍력발전기(150))의 커버(220)는 제5 수직축 풍력발전기(150)의 전면 우측에 위치하는 블레이드(152)를 감싸도록 설치된다. 따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제4 수직축 풍력발전기(140)의 블레이드(142)는 바람에 의해 반시계방향으로 회전하고, 제5 수직축 풍력발전기(150)의 블레이드(152)는 시계방향으로 회전하게 된다. 상기 커버들(210,220)은 제3 수직축 풍력발전기(130)에 설치되는 커버(200)와 동일한 구조를 가지므로 이하, 자세한 설명은 생략한다.
한편, 제1 실시예와 달리 제2 실시예에서는 제4, 5 수직축 풍력발전기(140,150)가 바람이 불어오는 방향 전면에 배치되므로 제4, 5 수직축 풍력발전기(140,150)를 통과한 바람을 제1, 2, 3 수직축 풍력발전기(110,120,130)의 블레이드(112,122,132)로 유도하기 위한 제4, 5, 6 바람 유도판(240,250,260)이 별도로 구비된다.
상기 제4 바람 유도판(240)은 제3 수직축 풍력발전기(130)와 제4 수직축 풍력발전기(140)의 사이에 설치되어 제5 수직축 풍력발전기(150)의 전면 좌측 외곽으 로 불어오는 바람을 제3 수직축 풍력발전기(130)의 블레이드(132)로 안내한다. 상기 제5 바람 유도판(250)은 제5 수직축 풍력발전기(150)와 제3 수직축 풍력발전기(130) 사이에 설치되어 제5 수직축 풍력발전기(150)의 블레이드(152)를 회전시킨 후 빠져나가는 바람을 제3 수직축 풍력발전기(130)의 전면 블레이드(132)로 안내한다. 그리고, 상기 제6 바람 유도판(260)은 상기 제1 수직축 풍력발전기(110)와 제4 수직축 풍력발전기(140) 사이에 설치되어 제4 바람 유도판(240)과 함께 제4 수직축 풍력발전기(140)의 블레이드(142)를 회전시킨 후 빠져나가는 바람의 통로를 형성함과 동시에 제1, 4 수직축 풍력발전기(110,140) 사이의 공간을 가로막아 제4 수직축 풍력발전기(140)의 블레이드(142)를 회전시킨 후 빠져나가는 바람을 제1 수직축 풍력발전기(110)의 전면 블레이드(112)로 안내한다.
이와 같이 수직축 풍력발전기가 추가로 설치될 경우에도 별도의 바람 유도판을 추가로 배치하여 바람의 흐름을 제어하면 각 수직축 풍력발전기의 효율적인 발전이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직축 풍력발전 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 수직축 풍력발전 시스템의 동작상태를 각각 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 풍향의 변화에 따라 평판 플레이트가 회전하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 보조 꼬리 날개의 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시에에 따른 풍력발전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전 시스템의 동작상태를 나타내는 도면이다.

Claims (7)

  1. 회전 가능하게 설치되는 평판 플레이트;
    상기 평판 플레이트 상면에 일렬로 설치되며, 회전축과 상기 회전축에 방사상으로 설치되는 복수개의 블레이드를 구비하는 제1, 2 수직축 풍력발전기;
    상기 제1, 2 수직축 풍력발전기와 삼각형 배치를 이루도록 제1, 2 수직축 풍력발전기의 전방에 설치되며, 회전축과 상기 회전축에 방사상으로 설치되는 복수개의 블레이드를 구비하는 제3 수직축 풍력발전기;
    상기 제3 수직축 풍력발전기의 전면 좌측 또는 우측에 위치하는 블레이드를 감싸는 부채꼴 기둥 형태의 커버;
    상기 제1 수직축 풍력발전기와 제3 수직축 풍력발전기 사이에 설치되는 제1 바람 유도판과, 상기 제2 수직축 풍력발전기와 제3 수직축 풍력발전기 사이에 설치되는 제2 바람 유도판;
    상기 제3 수직축 풍력발전기의 후면에 위치하는 블레이드를 둘러싸도록 상기 제1, 2 바람 유도판 사이에 설치되어 제3 수직축 풍력발전기의 블레이드를 회전시킨 후 빠져나가는 바람을 제1 수직축 풍력발전기 또는 제2 수직축 풍력발전기의 블레이드로 안내하는 제3 바람 유도판; 그리고,
    상기 제3 수직축 풍력발전기의 직후방에 위치하도록 평판 플레이트에 설치되어 풍향의 변화에 따라 평판 플레이트에 회전력을 인가하여 제3 수직축 풍력발전기의 전면이 항상 바람이 부는 방향을 향하도록 하는 꼬리날개를 포함하여 이루어지 는 수직축 풍력발전 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 평판 플레이트의 하측에는 원형 레일이 설치되고, 상기 평판 플레이트 하면에는 상기 원형 레일을 따라 이동하는 롤러가 설치되는 수직축 풍력발전 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 꼬리 날개의 후단에는 꼬리 날개와 수직을 이루는 보조 꼬리 날개가 설치되는 수직축 풍력발전 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 보조 꼬리 날개의 양단이 접힐 수 있도록 보조 꼬리 날개의 중앙부에는 힌지가 설치되는 수직축 풍력발전 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 보조 꼬리 날개의 양단 상하부에는 평판 플레이트에 연결되는 스프링이 설치되는 수직축 풍력발전 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 수직축 풍력발전기와 삼각형 배치를 이루도록 제3 수직축 풍력발전기의 전방에 설치되며, 회전축과 상기 회전축에 방사상으로 설치되는 복수개의 블레이드를 각각 구비하는 제4, 5 수직축 풍력발전기; 그리고,
    상기 제4 수직축 풍력발전기의 전면 좌측에 위치하는 블레이드 및 제5 수직축 풍력발전기의 전면 우측에 위치하는 블레이드를 각각 감싸는 커버를 더 포함하여 이루어지는 수직축 풍력발전 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제3 수직축 풍력발전기와 제4 수직축 풍력발전기 사이에 설치되는 제4 바람 유도판;
    상기 제5 수직축 풍력발전기와 제3 수직축 풍력발전기 사이에 설치되는 제5람 유도판; 그리고,
    상기 제1 수직축 풍력발전기와 제4 수직축 풍력발전기 사이에 설치되는 제6 바람 유도판을 더 포함하여 이루어지는 수직축 풍력발전 시스템.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013118945A1 (ko) * 2012-02-07 2013-08-15 Son Sung-Chul 기둥형 풍력 발전장치
KR101359977B1 (ko) 2012-10-19 2014-02-12 강태준 풍력 발전기
KR101919050B1 (ko) 2016-12-14 2018-11-16 이태수 초소형 풍력발전기의 방향조정장치
KR20200060263A (ko) 2018-11-21 2020-05-29 정영욱 발전 시스템

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102449300B (zh) * 2009-06-01 2014-09-17 雷跃宁 方形活动体压缩风力发电装置
ITUB20155026A1 (it) * 2015-11-05 2017-05-05 R M Costruzioni Mecc S N C Gruppo eolico ad asse verticale e impianto combinato che comprende detto gruppo eolico

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01193084A (ja) * 1988-01-29 1989-08-03 Yoshio Soda 風安内路付可動風車
JPH09273473A (ja) * 1996-04-05 1997-10-21 Koyata Yamamoto 風力駆動装置
JP2003097411A (ja) 2001-09-20 2003-04-03 Tatsuya Iwahashi 車両用風力発電装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090103380A (ko) * 2008-03-28 2009-10-01 길덕기 여러 개의 수직 풍차를 이용한 풍력발전 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01193084A (ja) * 1988-01-29 1989-08-03 Yoshio Soda 風安内路付可動風車
JPH09273473A (ja) * 1996-04-05 1997-10-21 Koyata Yamamoto 風力駆動装置
JP2003097411A (ja) 2001-09-20 2003-04-03 Tatsuya Iwahashi 車両用風力発電装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013118945A1 (ko) * 2012-02-07 2013-08-15 Son Sung-Chul 기둥형 풍력 발전장치
US9103324B2 (en) 2012-02-07 2015-08-11 Sung-Chul Son Pillar type wind power generator
KR101359977B1 (ko) 2012-10-19 2014-02-12 강태준 풍력 발전기
KR101919050B1 (ko) 2016-12-14 2018-11-16 이태수 초소형 풍력발전기의 방향조정장치
KR20200060263A (ko) 2018-11-21 2020-05-29 정영욱 발전 시스템

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