KR100956269B1 - Power generating device using kit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 바람에 의한 연의 양력을 이용하여 높은 상공에 풍차를 띄우고 연줄을 이용하여 풍차의 회전력을 이용하여 지상에 설치된 발전기의 구동바퀴를 구동시켜서 발전하는 연을 이용한 풍력 발전장치에 관한 것이다. The present invention relates to a wind power generator using a kite that floats a windmill in high air by using the lift force of the wind and drives the driving wheel of a generator installed on the ground by using the rotational force of the windmill using a kite.
세계 각국에서 인류의 생존 문제에 직결된 지구 온난화의 주 원인인 이산화탄소의 배출을 줄이기 위하여 많은 노력을 기울이고 있다. 이를 위해서는 화석연료의 사용을 최소화하고 풍력, 태양광, 조력 등 자연에너지를 최대한 이용하여야 한다. 이 가운데서 풍력에너지는 오래 전부터 범선과 풍차 등에 많이 활용되어 왔으며, 근래에 이르러 이러한 풍력발전이 급증하고 있다. 풍력발전으로는 풍차를 이용한 방법, 풍력발전 장치가 설치된 비행선을 상공에 띄우고 고공에 상존하는 빠른 풍속을 이용하여 발전하는 방법, 연의 항력과 궤적을 제어하여 밀고 당기는 힘을 이용해서 발전하는 방법 등이 있다. Many countries around the world are working hard to reduce carbon dioxide emissions, a major cause of global warming, which is directly linked to human survival. To this end, it is necessary to minimize the use of fossil fuels and make the most of natural energy such as wind, solar power and tidal power. Among these, wind energy has long been used for sailing ships and windmills, and in recent years, such wind power generation is rapidly increasing. Wind power generation methods include windmills, airships equipped with wind power generators, high speed wind speeds that exist in high altitudes, and power generation by using push and pull forces to control the drag and trajectory of a kite. have.
일반적으로 풍속이 지상에서 3m/s일 때 1km 상공에서는 9m/s이 되고, 2.8km 상공에서는 11m/s 이므로 고공에 풍력발전장치를 설치할수록 발전량과 효율이 높다고 할 수 있다. 지상 또는 해양에 설치되는 풍력발전기에 최적한 바람의 세기는 그 규모에 따라 다르지만 대략 10m/s로 알려져 있으며, 이러한 풍속은 먼 바다나 높은 산에서 얻을 수 있으며, 연평균 가동율은 25% 정도 밖에는 안 된다. In general, when the wind speed is 3m / s above the ground, it is 9m / s over 1km, and 11m / s over 2.8km, the higher the generation and efficiency of the wind power generator installed in the high altitude. The optimum wind strength for wind turbines installed on the ground or in the ocean depends on its size, but is known to be approximately 10 m / s. These wind speeds can be obtained from distant seas or high mountains, with an average annual operating rate of only 25%. .
따라서, 풍력 발전에 유리한 장소의 확보가 어려우며 산에 설치하는 경우에는 자연환경을 오히려 훼손하며 소음문제를 야기시키고 있다. 비행선을 이용하는 경우에는 무거운 발전시스템을 비행선에 설치해야 하므로 비행선이 매우 커져야 한다. 따라서 비행선의 제작과 제어 그리고 유지보수 등에 어려움이 있다. Therefore, it is difficult to secure a favorable place for wind power generation, and when installed in a mountain, it is rather damaging the natural environment and causing noise problems. When using an airship, the airship must be very large because a heavy power generation system must be installed on the airship. Therefore, there is a difficulty in manufacturing, controlling, and maintaining the airship.
그리고 연의 항력을 이용하는 방법은 연의 궤적을 제어하는 시스템이 복잡하여 실용화에 어려움이 예상된다. In addition, the method of using the drag of the kite is expected to be difficult in practical use because the system for controlling the track of the kite is complicated.
따라서 설치 장소에 제한이 없고 높은 가동율과 효율을 확보할 수 있으며 제작비가 적게 들고 제어가 쉬운 새로운 형태의 풍력발전기를 모색할 필요가 있다. Therefore, there is a need to search for a new type of wind power generator, which can be installed in any place, secures high operation rate and efficiency, is low in production cost, and is easy to control.
상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 한 방법으로서, 본 발명의 목적은 연의 양력을 이용하여 가벼운 풍차만을 지상 약 1km 상공에 올려서 상존하고 있는 10m/s내외의 바람을 이용하여 풍차를 회전시키고 그 회전력을 연줄을 이용하여 지상 발전기의 구동바퀴를 회전시켜서 발전하여 저가의 비용으로 고효율 달성이 가능한 친환경적인 풍력 발전장치를 제공하는 데 있다.As one method for solving the above-mentioned conventional problems, an object of the present invention is to raise the windmill by using only the lifting force of the kite about 10km above the ground and rotate the windmill using the existing wind around 10m / s and the rotational force It is to provide an eco-friendly wind power generation device that can achieve high efficiency at low cost by generating power by rotating the driving wheel of a ground generator using a string.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력 발전장치 구성은, 풍력발전장치에 있어서, 바람을 이용하여 양력과 항력을 발생하는 다양한 형상의 연과; 상기 연 하부에 위치하며 다수 고정줄에 의하여 고정 지지되는 풍차와; 지상에 설치되며 전기를 생산하기 위한 발전기; 및 상기 연과 풍차를 올리고 내리며 연줄의 장력을 조절하는데 필요한 보조연줄을 감고 풀 때에 사용하는 권선장치;를 포함하며, 상기 풍차의 풍차바퀴 및 상기 발전기의 구동바퀴를 연줄로 연결하여 상기 풍차바퀴 회전력에 따라 상기 구동바퀴 회전력을 연동시키기 위한 인장력이 유지되도록 한 것을 특징으로 한다.Wind turbine generator according to the present invention for achieving the above object, in the wind turbine, a variety of shapes generating a lift and drag using the wind; A windmill positioned below the lead and fixedly supported by a plurality of fixed lines; A generator installed on the ground to produce electricity; And a winding device used for winding up and lowering the kite and the windmill, and winding and unwinding auxiliary strings necessary for adjusting the tension of the kite. The windmill wheel rotational force is connected by connecting the windmill wheel of the windmill and the driving wheel of the generator with a kite string. According to the characterized in that the tensile force for interlocking the driving wheel rotational force is maintained.
여기에서, 상기 풍차는 바람개비와 풍차바퀴 및 회전축으로 구성하며, 상기 바람개비는 풍차바퀴 내부에 일체형으로 설치하고, 상기 풍차바퀴는 바람에 의해서 회전되는 바람개비의 회전력을 연줄에 전달하는 역할을 수행하도록 한 것을 특징으로 한다.Here, the windmill is composed of a pinwheel and a windmill wheel and a rotating shaft, the pinwheel is integrally installed inside the windmill wheel, the windmill wheel is to perform the role of transmitting the rotational force of the pinwheel rotated by the wind to the string. It is characterized by.
또한, 상기 연줄이 풍차바퀴를 벗어나지 못하도록 풍차바퀴 상부에 반원형으로 연줄덮개를 설치하며 상기 연줄이 지나가는 부분의 단면 형상 또한 반원형으로 구성하여 상기 풍차바퀴와 연줄덮개 사이의 틈을 작게 하여 상기 연줄이 풍차바퀴에서 벗어나지 못하도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, a kite cover is installed in a semicircular shape at the top of the windmill wheel so that the kite does not leave the windmill wheel, and the cross-sectional shape of the portion through which the kite passes is also configured in a semicircular shape to reduce the gap between the windmill wheel and the kite cover so that the kite windmill Characterized in that it does not escape from the wheel.
또한, 상기 발전기는 발전기 본체와 구동바퀴 및 회전좌대로 구성되며, 상기 연줄로 전달된 회전력에 의해서 구동바퀴가 회전을 하고, 상기 구동바퀴 회전에 의해서 발전이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, the generator is composed of a generator body, the drive wheel and the rotary seat, the drive wheel is rotated by the rotational force transmitted to the connection, it characterized in that the power generation is possible by the drive wheel rotation.
또한, 상기 발전기 본체는 풍향의 변화에 따라서 연의 방향이 바뀌므로 회전이 가능한 회전좌대에 설치하여 발전기의 방향 전환이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, the main body of the generator is characterized in that the direction of the kite is changed according to the change in the wind direction is installed on the rotatable base that can be rotated to enable the direction of the generator.
또한, 상기 풍차의 회전축을 지지해주는 역할을 하며, 상기 연 하부에 구성하며 유연성 재질로 형성하는 풍차지지대를 포함하도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, it serves to support the axis of rotation of the windmill, characterized in that it comprises a windmill support configured to be formed in the lower portion and the flexible material.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 연을 이용한 풍력 발전장치 구성 시에는 1km 정도의 상공에 상존하고 있는 바람을 이용하여 발전하므로 태풍 시나 보수 시를 제외하고는 항상 가동이 가능하며 일정한 전력을 공급할 수 있어서 매우 효율적이다. 그리고 제작과 설치 비용 및 소요 면적이 매우 적어서 어디든지 설치가 용이하며 소음이 전혀 없는 친환경적인 발전기로서 연료절감과 이산화탄소 배출량 감소에 크게 기여할 것으로 기대된다. As described above, when the wind power generating device using the kite according to the present invention is generated by using the wind existing in the air of about 1km, it is always possible to operate except during typhoons or maintenance and can supply a constant power. Is very efficient. In addition, it is expected to contribute greatly to fuel savings and CO2 emissions as it is an eco-friendly generator that is easy to install anywhere and has no noise due to its very low production and installation costs and required area.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 연을 사용한 풍력발전장치를 나타낸 도면, 도 2는 본 발명에 따른 풍차와 연줄덮개를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명에 따른 풍차를 나타낸 도면, 도 4는 본 발명에 따른 풍차 덮개를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a wind power generator using a kite according to the present invention, Figure 2 is a view showing a windmill and a kite string according to the present invention, Figure 3 is a view showing a windmill according to the present invention, Figure 4 is the present invention It is a view showing a windmill cover according.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 풍력발전장치(100)의 구성을 보면, 연(200), 풍차 지지대(300), 풍차(400), 연줄덮개(500), 발전기(600) 및 권선장치(700)로 구성된다.As shown in FIG. 1, when the structure of the wind power generator 100 of the present invention is viewed, a
즉, 연(200)과 그 힘(양력과 항력)의 중심점에 설치된 풍차(400)와 연줄덮개(500) 및 풍차지지대(300), 지상에 설치된 발전기(600)와 구동바퀴(620) 및 회전 좌대(630), 가볍고 인장강도와 마찰력이 우수한 연줄(710), 연(200)을 올리고 내리며 연줄(710)의 장력을 조절하는데 사용하는 보조연줄(720)과 그것을 감고 푸는 권선장치(700)로 구성된다.That is, the
이하, 본 발명에 따른 풍력 발전장치(100)를 형성하는 각 구성에 대하여 세부적으로 각각 나누어 설명한다. Hereinafter, each configuration for forming the wind power generator 100 according to the present invention will be described in detail.
먼저, 도 1을 참조하여, 연(200)에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 본 발명에 따른 연(200)은 바람을 이용하여 양력과 항력을 발생하고 이 둘의 합성력은 풍차에 작용하는 장력(tension)으로 균형을 이루게 된다. 그리고 연(200)의 소재는 가벼우면서도 바람이나 외부 환경에 적응성이 강한 유연성 재질로 구성하는 것이 바람직하다. First, referring to FIG. 1, the
이 경우, 양력은 풍차지지대(300), 풍차(400), 연줄덮개(500), 연줄(710) 및 보조연줄(720)을 올리는데 사용되며, 상기 연줄(710)의 장력은 풍차(400)가 발전기 구동바퀴(620)을 회전시키는데 소요되는 마찰력으로 사용된다. In this case, the lift is used to raise the
이어서, 풍차지지대(300)를 설명하면 다음과 같다. 상기 풍차지지대(300)는 유연한 재질을 사용하며 풍차(400)의 회전축(430)을 지지해주는 역할을 하며, 상기 연(200) 하부에 구성된다. 이 경우 다수의 지지줄을 포함할 수 있을 것이다. Next, the
도 2와 도 3을 참조하여, 풍차(400)를 설명하면 다음과 같다. 풍차(400)는 바람개비(410)와 풍차바퀴(420) 및 회전축(430)으로 구성되는데, 상기 바람개비(410)는 풍차바퀴(420) 내부에 일체형으로 설치되며, 상기 풍차바퀴(420)는 바람에 의해서 회전되는 바람개비(410)의 회전력을 연줄(710)에 전달하는 역할을 수행 할 수 있도록 구성한다. 2 and 3, the
그리고, 상기 연줄(710)이 풍차바퀴(420)을 벗어나지 않도록 연줄(710)이 지나가는 부분의 단면 형상은 반원형으로 형성함이 바람직하다. 이 때, 회전축(430)에는 풍차(420)가 원활하게 회전하도록 베어링을 설치한다. In addition, the cross-sectional shape of the portion through which the
이어서, 도 2와 도 4를 참조하여, 상기 연줄덮개(500)를 설명하면 다음과 같다. 상기 연줄덮개(500)는 연줄(710)이 풍차바퀴(420)를 벗어나지 못하도록 상기 풍차바퀴(420) 상부에 반원형으로 설치되며 연줄이 지나가는 부분의 단면 형상은 풍차바퀴(420)와 마찬가지로 반원형으로 구성함이 바람직하다. Subsequently, referring to FIGS. 2 and 4, the
즉, 상기 풍차바퀴(420)와 연줄덮개(500) 사이의 틈을 작게 하여 연줄(710)이 풍차바퀴(420)에서 벗어나지 못하게 하는 것이다. That is, the gap between the
도 1을 참조하여, 발전기(600)를 설명하면 다음과 같다. 발전기(600)는 발전기 본체(610)과 구동바퀴(620) 및 회전좌대(630)로 구성되며 연줄(710)에 의하여 전달된 회전력에 의해서 구동바퀴(620)가 회전을 하고, 상기 구동바퀴(620) 회전에 의해서 발전이 가능하게 된다. 여기서 바람의 방향에 따라서 연(200)의 방향이 바뀌므로 이에 따라서 발전기(600)의 방향 전환이 필요하며 이를 위해서 회전이 가능한 회전좌대(630)에 발전기 본체(610)가 설치된다. Referring to Figure 1, the
이어서, 도 1을 참조하여 상기 권선장치(700)를 설명하면 다음과 같다. 상기 권선장치(700)는 연(200)과 풍차(300) 등을 올리고 내리며 연줄(710)의 장력을 조절하는데 필요한 보조연줄(720)을 감고 풀 때에 사용하는데, 이 경우 연(200)에 작용하는 힘을 충분히 견딜 수 있는 인장력을 가지도록 함이 바람직하다. Next, the
그리고, 상기 연줄(710)은 보조연줄(720)과 마찬가지로 충분한 인장력을 가지며 동시에 풍차바퀴(420)과 구동바퀴(620)를 회전시키기에 충분한 마찰력을 가지는 재질을 사용하도록 한다. 즉, 연줄(710)은 가벼우면서도 연(200)에 의한 장력과 바람에 의하여 끊어지지 않도록 충분한 인장력을 가지며, 풍차바퀴(420)의 회전력을 발전기(600) 구동바퀴(620)에 충분히 전달할 수 있는 마찰력을 가지도록 하는 것이 바람직하다. In addition, the
즉, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 연(200)을 이용한 풍력발전장치(100)는 풍차(400)와 연줄(710)의 무게를 충분히 들어올릴 수 있는 크기의 방패연, 가오리연 등을 사용하고, 풍차(400)는 풍차바퀴(420) 내부에 바람개비(410)를 설치하여 바람에 의해서 잘 회전되도록 하며, 이 경우 풍차바퀴(420)의 단면 형상은 반원 형상으로 하고 풍차바퀴(420) 상부 180도 범위에 반원형의 연줄덮개(500)를 설치하며 연줄(710)이 풍차바퀴(420)를 이탈하지 않도록 하고, 이들을 설치할 수 있도록 풍차지지대(300)와 회전축(430)을 설치하였음을 확인할 수 있다. That is, as described above, the wind power generator 100 using the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of course, this is possible. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the equivalents as well as the claims to be described later.
도 1은 본 발명에 따른 연-풍력발전기를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a soft-wind generator according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 풍차와 연줄덮개를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a windmill and a kite cover according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 풍차를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a windmill according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 연줄덮개를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a kite lid according to the present invention.
*** 도면의 주요 부분에 대한 설명 ****** Description of the main parts of the drawing ***
100 : 연-풍력발전기 200 : 연100: kite-wind generator 200: kite
300 : 풍차지지대 400 : 풍차300: windmill support 400: windmill
410 : 바람개비 420 : 풍차바퀴410: pinwheel 420: windmill wheel
430 : 회전축 500 : 연줄덮개430: axis of rotation 500: kite cover
600 : 발전기 610 : 발전기 본체600: generator 610: generator body
620 : 구동바퀴 630 : 회전좌대620: driving wheel 630: swivel
700 : 권선장치 710 : 연줄700: winding device 710: string
720 : 보조연줄720: auxiliary connection
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