KR100977305B1

KR100977305B1 - 풍력 헬스기구 발전 시스템

Info

Publication number: KR100977305B1
Application number: KR1020090134268A
Authority: KR
Inventors: 김덕보; 김다원
Original assignee: 김덕보; 김다원
Priority date: 2009-12-30
Filing date: 2009-12-30
Publication date: 2010-08-23

Abstract

제1 및 제2발전기와; 바람에 의해 회전되도록 설치되는 풍력터빈과; 풍력터빈의 회전력을 제2발전기로 선택적으로 전달하는 제1동력전달유닛과; 사람의 신체를 이용하여 운동할 수 있도록 마련된 적어도 하나 이상의 운동기구를 가지는 운동장치와; 운동장치를 이용하여 운동할 때 발생하는 회전동력을 제1발전기로 전달하는 제2동력전달유닛과; 운동장치를 이용하여 운동할 때 발생하는 회전동력을 이용하여 바람을 발생시키는 송풍장치; 및 제1 및 제2발전기에서 발생되는 전력을 충전하는 충전지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 헬스기구 발전 시스템이 개시된다.

풍력, 터보, 발전기, 운동기구, 충전지, 송풍

Description

풍력 헬스기구 발전 시스템{POWER GENERATION SYSTEM OF WIND AND HEALTH TOOL}

본 발명은 발전시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자연풍을 이용한 풍력터빈 또는 사람의 운동력으로부터 발생되는 회전력을 선택적으로 이용하여 발전할 수 있는 풍력 헬스기구 발전 시스템에 관한 것이다.

통상적으로 발전장치로는, 풍력을 이용한 풍력발전기, 조력을 이용한 조력발전기 등이 대표적이면, 이 중에서 풍력발전장치는 풍차(windmill)라고 불리우며, 이는 회전축을 통한 기계적인 힘을 이용하여 전력을 생산하기 위해 사용되는 장치이다.

이러한 풍력발전장치는 수평축 풍력발전 장치(horizontal axis wind turbine)와 수직축 풍력발전장치(vertical axis wind turbine)로 대별되는데, 수평축을 이용하는 방식은 프로펠러 방식으로서 공기 역학적으로 바람의 양력(lift force)을 이용한 블레이드로 구성된 로터를 사용하여 발전 효율은 비교적 높으나 바람이 부는 방향에 따라 로터의 방향을 바꾸어 주어야 하며, 바람의 세기에 따라 블레이드의 각도를 바꾸어 주어야 하는 장치가 필요하다.

또한 수평축을 이용하는 경우는 로터의 축이 최소한 로터의 반지름보다 높은 곳에 위치하게 되므로 높은 곳에 위치한 로터축과 발전기를 연결하기 위해서는 발전기를 로터축과 같은 높이에 설치하여 발전기의 회전축과 로터의 회전축을 거의 동일한 위치에 설치하거나, 수평회전력을 수직회전력으로 전환하는 장치를 설치하여 발전기와 연결을 한다. 이 경우 전자의 경우에는 강한 바람에 의해 기구적인 손상이 발생할 수 있는 위험과 유지, 보수가 용이하지 않다는 문제점이 있으며, 후자의 경우에는 수평회전력을 수직회전력으로 전환하는 과정에서 에너지의 손실이 일어난다.

한편, 수직형의 경우에는 바람의 양력을 이용하는 방식인 다리우스식(Darrius Rotor)과 바람의 항력을 이용하는 사보니우스식(Savonius Rotor)이 있으나 다리우스식의 경우는 발전기의 출력이 약하고 초기에 스스로 기동하지 못하여 보조적인 1회전동력 장치가 필요하다는 문제가 있으며, 사보니우스식의 경우는 바람의 항력을 이용하므로 회전속도가 바람의 속도보다는 높을 수 없으므로 회전축의 회전수에 제한을 받으므로 회전수가 낮은 풍력동력기로 주로 사용되고 있다.

따라서, 수직형의 약점인 낮은 효율 등을 극복하기 위해서 최근에 많은 연구가 이루어지고 있다. 예를 들면, 블레이드의 설계나 구조 또는 조립방식 등을 개선하거나, 지지구조물과 블레이드를 부착하는 방식을 개선하기도 하며, 블레이드의 피치각 제어 시스템을 개선하여 블레이드의 각속도를 일정하게 하는 방식을 사용하기도 한다.

미국 특허번호 제 4,718,821호에는 개별적인 블레이드에 작용하는 공압을 변 화시킴으로써 회전중에 각각의 블레이드를 주기적으로 요동하게 하는 장치가 개시되는데, 이 경우는 블레이드가 기구적으로 손상되기 쉽다는 문제가 있으며, 이는 유지비용의 증가로 이어진다.

상기한 개별적인 피치각 제어 시스템과 달리 전체 블레이드의 피치각을 집단적으로 조절하는 시스템이 개시되기도 하는데, 미국 특허번호 제 4,299,537호에는 회전시에 블레이드가 요동을 함으로써 피치각이 변하도록 블레이드를 편심링(eccentric ring)에 연결시키는 피치각 제어 시스템이 개시된다.

그러나 이 경우는 바람에 의해 블레이드의 피치각이 결정되므로 고효율의 풍력을 얻기 위한 적극적인 블레이드 피치각의 제어가 불가능하며, 급격한 바람 방향의 변화에 대응하는데 미흡하다는 문제가 있다.

또한, 종래에는 하나의 블레이드에 하나의 발전기를 연결한 구성을 가짐으로써, 블레이드를 설치한 장소 또는 높이에서 적절한 세기의 바람이 불지 않는 경우, 정상적으로 발전을 하지 못하여, 일정한 전기에너지를 공급하기 어려운 문제점이 있었다.

또한, 상기 풍력발전장치는 자연적으로 불어오는 바람에 의해 작동되는 것으로서, 조력발전장치에 비하여 설치 위치에 큰 제약을 받지는 않으나, 바람이 불지 않는 경우에는 그 발전 자체가 불가능한 문제점이 있다. 따라서 안정적으로 전력을 생산 및 공급할 수 있는 발전 시스템의 개발이 절실하다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 바람을 이용한 풍력발전은 물론, 사람의 인위적인 운동력을 이용하여 발전을 할 수 있도록 개선된 풍력 헬스기구 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 풍력 헬스기구 발전 시스템에서는, 외부의 불규칙하고 다방향성의 바람을 스테이터 블레이드에 의해 일정하게 분할하여 로터 블레이드로 유도하여 규칙적으고 안정적인 풍력을 습득할 수 있고, 로터 블레이드의 날개를 포켓형태로 제작하여 유입되는 바람을 보다 큰 면적으로 대접되게 함으로써 로터 블레이드의 회전력 향상에 기여되는 풍력 헬스기구 발전 시스템을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력 헬스기구 발전 시스템은, 제1 및 제2발전기와; 바람에 의해 회전되도록 설치되는 풍력터빈과; 상기 풍력터빈의 회전력을 상기 제2발전기로 선택적으로 전달하는 제1동력전달유닛과; 사람의 신체를 이용하여 운동할 수 있도록 마련된 적어도 하나 이상의 운동기구를 가지는 운동장치와; 상기 운동장치를 이용하여 운동할 때 발생하는 회전동력을 상기 제1발전기로 전달하는 제2동력전달유닛과; 상기 운동장치를 이용하여 운동할 때 발생하는 회전동력을 이용하여 바람을 발생시키는 송풍장치; 및 상기 제1 및 제2발전기에서 발생되는 전력을 충전하는 충전지;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 운동장치는, 페달을 이용하여 회전력을 일으키는 페달식 운동 기구; 및 사람이 손잡이를 잡고 회전시키도록 구비된 상체근육풀기용 기구;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 및 제2발전기는, 상기 제2 및 제1동력전달유닛에 연결되어 회전구동되면서 전력을 생산하는 발전기 몸체; 및 상기 발전기 몸체의 양측으로 돌출되게 연결되어, 상기 발전기 몸체를 회전 가능하게 지지하는 고정축;을 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 풍력터빈은, 베이스와; 상기 베이스 상에 설치되는 복수의 칼럼과; 상기 칼럼 상에 적층 설치되며, 한 쌍의 상부륜과 한 쌍의 하부륜 사이에 다수의 안내 블레이드가 법선과 교차하는 방향으로 배치되는 스테이터 블레이드와; 상기 베이스의 중앙에 설치되는 축 브라켓과; 상기 축 브라켓에 회전 가능하게 설치되며, 하단은 상기 제1동력전달유닛에 연결되는 수직축과; 상기 수직축에 결합되며, 상기 스테이터 블레이드의 내부에 배치되며, 상기 스테이터 블레이드에 의해 가이드되어 유입되는 바람력에 의해 회전되는 로터 블레이드;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 로터 블레이드는, 상기 수직축에 결합되는 결합부와; 상기 결합부로부터 방사상으로 일정 간격으로 배치되는 다수의 방사판과; 상기 방사판의 외측 단부에 설치되어 바람을 포집하는 포집판; 및 상기 방사판의 상부 및 하부 테두리에 결합되는 결합테;를 포함하며, 상기 포집판은, 바람이 유입되는 입사면을 기준으로 상기 포집판의 후방으로 돌출되어 바람이 일정량 유입되어 머물 수 있는 공간을 가지는 포집용기부와, 상기 포집용기부의 상부 및 하부를 차단하여 진입된 바 람이 상부 및 하부로 벗어나지 않고 상기 포집용기부를 밀어내는 가압력으로 작용하도록 하는 상부 및 하부커버를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 제1동력전달유닛은, 상기 풍력터빈에 연결되어 회전력을 전달받는 출력축과; 상기 출력축의 회전비를 증가시키는 변속부와; 상기 변속부에 연결되어 회전력을 전달받는 제1전달축과; 상기 제1전달축에 선택적으로 연결 및 분리되는 제2전달축과; 상기 제2전달축의 회전력을 상기 제1 및 제2발전기 각각으로 전달하는 복수의 동력전달벨트; 및 상기 제1전달축과 상기 제2전달축 각각에 서로 상보적으로 결합 및 분리되게 마련되는 구동커플러 및 종동커플러;를 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 제2동력전달유닛은, 회전축과; 상기 페달식 운동기구의 동력을 상기 회전축으로 전달하는 벨트와; 상기 상체근육풀기용 기구의 동력을 상기 회전축으로 전달하는 벨트와; 상기 회전축의 회전력을 상기 제1발전기로 전달하는 벨트; 및 상기 회전축에 구비되어 상기 회전축이 일방향으로만 회전구동되도록 제한하는 클러치베어링;을 포함하는 것이 좋다.

또한, 상기 송풍장치는, 송풍팬과; 상기 송풍팬이 연결되는 회전축과; 상기 송풍팬이 연결된 회전축과 상기 제2동력전달유닛의 회전축을 연결하는 벨트;를 포함하는 것이 좋다.

본 발명의 실시예에 따른 풍력 헬스기구 발전 시스템에 따르면, 풍력을 이용하여 발전할 수 있는 풍력터빈과, 사람의 인위적인 운동력을 이용하여 발전할 수 있는 운동장치를 구비하고, 풍력과 사람의 운동력을 선택적으로 전달받아 에너지를 생산할 수 있게 된다.

따라서, 자연적인 바람이 발생하지 않더라도, 사람의 인위적인 운동력을 이용하여 발전을 할 수 있으므로, 에너지를 효율적으로 발생 및 충전할 수 있으므로, 보다 안정적인 전력공급을 할 수 있으며, 사람의 운동시 발생하는 운동력을 활용할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 적용된 풍력터빈의 경우에는, 외부의 불규칙하고 다방향성의 바람을 스테이터 블레이드에 의해 일정하게 분할하여 로터 블레이드로 유도하여 규칙적이고 안정적인 풍력을 얻을 수 있다.

또한, 풍력터빈의 로터 블레이드의 각 단위날개를 포켓형태로 제작하여 유입되는 바람을 보다 큰 면적으로 대접되게 함으로써 로터 블레이드의 회전력 향상에 기여된다.

또한, 예를 들어 초속 3m 이상이어야 충전전압이 발생된다고 할 경우, 풍속이 초속 3m 미만일 경우에 그 초속 3m에 모자라는 몇 % 부족한 회전력을 운동장치를 사용시 발생되는 운동력으로 보충하여 줌으로써, 풍속이 초속 3m 이상이 될 때의 회전력을 유지하도록 할 수 있게 되어 발전력 상태가 유지되도록 할 수 있다. 이와 같이 운동장치를 이용한 운동력 또한 몇 %로만 운동에너지를 사용하므로 무리한 무리한 체력소모를 하지 않으면서도 정상적인 발전력 상태가 유지되도록 할 수 있는 이점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 풍력 헬스기구 발전 시스템을 자세히 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 헬스기구 발전 시스템은, 풍력터빈(100)과, 충전지(200)와, 제1 및 제2발전기(310,320)와, 운동장치(400)와, 풍력터빈(100)의 회전력을 제1 및 제2발전기(310,320)로 전달하는 제1동력전달유닛(500)과, 운동장치(400)의 회전력을 제1발전기(310)로 전달하는 제2동력전달유닛(600)과, 운동장치(400)의 회전력을 전달받아 회전되는 송풍장치(700)를 구비한다.

상기 풍력터빈(100)은 도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 바람에 의해 회전되도록 설치되는 구성으로서, 베이스(10)와, 상기 베이스(10) 상에 설치되는 복수의 칼럼(20)과, 상기 칼럼(20) 상에 적층 설치되며 한 쌍의 상부륜(31)과 한 쌍의 하부륜(32) 사이에 다수의 광고판 겸용 안내 블레이드(33)가 법선과 교차하는 방향으로 배치되는 스테이터 블레이드(30)와, 상기 베이스(10)의 중앙에 설치되는 축 브라켓(40)과 ,상기 축 브라켓(40)에 회전 가능하게 설치되며 하단은 상기 제1동력전달유닛(500)의 출력축(510)에 연결되는 수직축(50)과, 상기 수직축(50)에 결합되며 상기 스테이터 블레이드(30)의 내부에 배치되며 상기 스테이터 블레이드(30)에 의해 가이드되어 유입되는 풍력에 의해 회전되는 로터 블레이드(60)를 구비한다.

상기 베이스(10)는 지면 위에 지지되는 부분으로서 풍력장치 즉, 풍력터 빈(100)의 전체 무게를 지탱하게 된다.

상기 칼럼(20)은 상기 베이스(10) 상에 삼각배열된다. 상기 칼럼(20)은 바람이 부는 위치가 보통 위쪽임을 감안하여 상기 스테이터 블레이드(30)와 로터 블레이드(60)가 가장 바람을 많이 흡수할 수 있도록 상부로 올려주는 역할을 한다.

이때, 상기 칼럼(20)은 그 길이가 고정된 형태를 적용할 수 있으나, 보다 바람직하기로는 실린더에 의해 길이 가변이 가능하도록 함으로써, 칼럼(20)에 의해 지지되는 스테이터 블레이드(30) 및 로터 블레이드(60)를 보다 높은 위치로 올려주거나 또는 낮은 곳에 위치하도록 위치를 조절할 수 있게 된다.

상기 스테이터 블레이드(30)는 상기 칼럼(20) 상에 적층 설치되되, 상부륜(31)과 하부륜(32) 사이에 다수의 광고판 겸용 안내 블레이드(33)가 중심선 방향으로 배치되게 설치된다. 상기 상부륜(31)은 한 쌍이 내주 및 외주에 각각 배치되어 광고판 겸용 안내 블레이드(33)의 상단의 양측을 지지하며, 상기 하부륜(32)은 한 쌍이 마련되어 광고판 겸용 안내 블레이드(33)의 하단의 양측을 각각 지지함으로써, 바람에 의해 안내 블레이드(33)가 변형되거나 흔들리거나, 결합관계가 느슨해지지 않도록 견고하게 지지하게 된다.

상기 광고판 겸용 안내 블레이드(33)는 원주 방향을 따라서 일정 간격으로 배치되며, 상부륜(31)과 하부륜(32)의 법선 방향에 대해 교차하는 방향으로 배치된다. 따라서, 광고판 겸용 안내 블레이드(33)는 외부에서 부는 바람을 보다 용이하게 많이 유도할 수 있어서 바람의 응집효과를 극대화시킬 수 있는 것이다.

상기 축 브라켓(40)은 상기 베이스(10) 상에 삼발이 형태로 설치된 채, 상기 수직축(50)을 회전 가능한 상태로 지지하는 역할을 한다.

상기 수직축(50)은 상기 축 브라켓(40)에 회전 가능하게 지지된 채, 그 상부는 상기 로터 블레이드(60)와 결합되고, 하부는 상기 제1동력전달유닛(500)에 연결된다.

상기 로터 블레이드(60)는 상기 수직축(50)에 결합되는 결합부(61)와, 상기 결합부(61)로 부터 방사상으로 배치되는 방사판(62)과, 상기 방사판(62)의 외측 단부에 결합 또는 형성되어 바람을 포집하는 포집판(63)과, 상기 방사판(62)의 아래 위 테두리에 결합되는 결합테(64)를 구비한다.

상기 로터 블레이드(60)는 바람력에 의해 회전되는 부품인 만큼 보다 많은 바람을 일률적으로 받아야만 회전력을 배가시켜 발전효율을 증대시킬 수 있다. 그러므로, 상기 스테이터 블레이드(30)의 각 광고판 겸용 안내 블레이드(33)에 의해 외부 바람을 일정하게 분할하여 로터 블레이드(60)로 유입되게 하고, 로터 블레이드로 유입된 바람은 상기 포집판(63)에 의해 되도록 많은 양이 포집되어 방사판(62)을 회전시키게 되므로 로터 블레이드의 회전을 일정하고도 강하게 회전시킬 수 있게 된다.

따라서, 이러한 일정하고도 강한 회전력은 상기 제1동력전달유닛(500)을 통해 발전기(310,320)로 전달되어 큰 발전동력을 얻을 수 있게 되는 것이다.

여기서, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 포집판(63)은 진입되는 바람을 더 많이 포집할 수 있도록, 포집용기부(63a)와, 상부커버(63b) 및 하부커버(63c)를 가지는 것이 좋다. 포집용기부(63a)는 바람이 유입되는 입사면을 기준으 로 포집판의 후방으로 돌출되어 바람이 일정량 유입되어 머물 수 있는 공간을 가진다.

상기 포집용기부(63a)의 상부 및 하부 각각에는 상기 상부커버(63b) 및 하부커버(63c)가 각각 설치됨으로써, 포집용기부(63a) 내부로 진입된 바람이 상부 및 하부로 벗어나지 않고, 포집용기부(63a)를 밀어내는 가압력으로 작용하도록 함으로써, 로터 블레이드(60)에서 풍력을 더욱더 효과적으로 전달받을 수 있도록 한다.

상기 충전지(200)는 상기 제1 및 제2발전기(310,320)에서 발전 생산되는 전기에너지를 충전하도록 구비된다.

상기 제1발전기(310)는 소위 쌍축 발전기(310)로서, 발전기 몸체(311)와, 발전기 몸체(311)의 양측으로 서로 대향되어 돌출되게 설치되는 고정축(312)을 구비한다. 상기 고정축(312)은 지지프레임(10)에 설치되는 축고정부(11)에 고정 설치되며, 이 고정축(312)에 대해 상기 발전기 몸체(311)가 회전 가능하게 설치된다. 그리고 발전기 몸체(311)는 고정축(312) 상에서 회전되면서 전기에너지를 생성하게 된다. 생산된 전기에너지는 고정축(312)을 통해 연결되는 전기케이블을 통해 상기 충전지(200)로 전달된다.

여기서, 상기 제1발전기(310)는 풍력터빈(100)으로부터 오는 동력을 전달받도록 제1동력전달유닛(500)에 연결되어 선택적으로 동력을 전달받고, 상기 운동장치(400)의 동력을 제2동력전달유닛(600)을 통해 전달받는다.

상기 제2발전기(320)도 발전기 몸체(321)와, 고정축(322)을 가진다. 상기 발전기 몸체(321)는 제1동력전달유닛(500)으로부터 동력을 전달받아 회전구동되면서, 발전을 하여 전기에너지를 생산하고, 그 생산된 전기에너지는 충전지(200)로 전송된다. 여기서 제1발전기(310)는 풍력터빈(100)에 의해서도 발전을 하고, 운동장치(400)에 의해서도 발전을 하도록 연결되며, 제2발전기(310)는 풍력터빈(100)의 동력만을 전달받아 전기에너지를 생산하도록 연결된다.

상기 제1동력전달유닛(500)은 풍력터빈(100)에 연결되어 풍력터빈(100)의 회전력을 전달받는 출력축(510)과, 출력축(510)의 타단에 연결되어 회전력을 증강시키는 변속부(520)와, 변속부(520)의 동력을 전달받는 제1전달축(530)과, 제1전달축(530)과 선택적으로 연결 및 분리되는 제2전달축(540) 및 제2전달축(540)의 동력을 제1 및 제2발전기(310,320) 각각으로 전달하는 동력전달벨트(550,560)를 구비한다.

상기 출력축(510)에는 풀리(511)가 설치되어 있으며, 상기 풀리(511)에 연결되는 벨트(521)는 변속부(520)의 축(522)에 연결된다. 그리고 변속부(520)의 축(522)에 설치되는 대반경 풀리(523)에는 벨트(524)가 연결되고, 상기 벨트(524)는 제1전달축(530)에 설치되는 풀리(531)에 연결되어 동력을 전달하게 된다.

상기 제1전달축(530)은 프레임(10)의 상부에 회전 가능하게 설치되고, 그 단부에는 구동커플러(532)가 설치된다.

상기 제2전달축(540)은 제1전달축(530)과 나란하도록 동축적으로 설치되며, 프레임(10)의 상부에 회전 가능하게 설치된다. 제2전달축(540)의 단부에는 구동커플러(532)와 선택적으로 커플링결합되는 종동커플러(542)가 설치된다. 이 종동커플러(542)는 제2전달축(540)의 길이 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치됨으로써, 구동커플러(532)와 연결 및 분리 가능하며, 연결된 상태에서는 제1전달축(530)과 제2전달축(540)이 동시에 회전될 수 있다.

상기 동력전달벨트(550)는 제2전달축(540)의 동력을 제2발전기(320)로 전달하고, 다른 동력전달벨트(560)는 제1발전기(310)로 동력을 전달한다.

상기 운동장치(400)는 소정의 운동실(20) 내에 구비되는 것으로서, 페달식 운동기구(410)와, 상체근육풀기용 기구(420)를 구비한다. 페달식 운동기구(410)는 프레임(411) 상에 회전체(412)가 회전 가능하게 설치되며, 회전체(412)를 회전시키기 위한 한 쌍의 페달(413)이 회전체(412)의 양측에 연결된다. 상기 페달(413)을 발 또는 손을 회전시켜서 유산소 운동을 할 수 있다.

상기 상체근육풀기용 기구(420)는 프레임 또는 천정프레임(421)에 설치되는 것으로서, 회전체(422)와, 회전체(422)에 마련된 회전손잡이(423)을 가진다. 따라서 회전손잡이(423)를 잡고 회전시키면서 운동을 할 수 있다.

상기 기구들(410,420) 각각의 회전력은 상기 제2동력전달유닛(600)에 의해 제1발전기(310)로 전달된다.

상기 제2동력전달유닛(600)은 다수의 풀리(611,612,613)가 설치된 회전축(610)과, 회전축(610)과 페달식 운동기구(410)를 연결하는 제1벨트(620), 회전축(610)과 상체근육풀기용 기구(420)를 연결하는 제2벨트(630) 및 회전축(610)과 제1발전기(310)를 연결하는 제3벨트(640)를 구비한다. 상기 구성에 의하면, 페달식 운동기구(410), 상체근육풀기용 기구(420)를 이용하여 사람이 운동을 하게 되면, 그 운동시 발생하는 회전력이 벨트(620,630)를 통해 회전축(610)으로 전달되고, 회 전축(610)의 회전력은 제3벨트(640)를 통해 제1발전기(310)로 전달된다.

여기서 페달식 운동기구(410)와 상체근육풀기용 기구(420)의 반대 방향으로의 회전을 방지하도록 회전축(610)에는 클러치베어링(미도시)이 더 구비된다. 따라서, 발전기를 다수의 운동기구(410,420)를 동시에 이용할 경우, 역방향으로 회전축(610)이 회전되어 발전동력을 얻지 못하는 것을 방지하고, 발전동력을 얻을 수 있는 방향으로만 회전될 수 있도록 할 수 있다.

상기 송풍장치(700)는 운동장치(400)에서 생성되는 운동력을 이용하여 실내에서 선풍기 또는 환풍기로 사용할 수 있는 것으로서, 송풍팬(710)과, 송풍팬(710)이 연결되는 회전축(720)과, 회전축(720)에 마련된 풀리(721)와 상기 회전축(610)에 마련된 풀리(730)을 연결하는 벨트(740)를 구비한다.

상기 구성에 의하면, 운동기구들(410,420)을 이용하여 운동을 하게 되면, 그 운동력에 의해서 회전축(610)이 회전하게 된다. 그러면, 그 회전축(610)에 연결되어 동력을 전달받는 송풍팬(710)이 회전하게 됨으로써, 운동기구들(410,420)이 있는 실내로 바람을 제공하게 되어, 선풍기와 같은 효과를 낼 수 있으며, 또한 환풍기로서의 역할도 할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 풍력 헬스기구 발전 시스템에 의하면, 풍력을 이용한 풍력터빈으로부터 발생하는 동력을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 유산소 또는 무산소 운동기구를 이용할 때 발생하는 운동력(회전력)을 발전기로 전달하여 줌으로써, 사람의 운동력으로도 전력을 생산할 수 있게 된다.

따라서, 바람이 많이 부는 경우에는 풍력터빈으로부터 발생하는 회전력을 이용하여 충분한 양의 전력을 발전하여 충전할 수 있으며, 이와는 별도로 운동기구(410,420)를 사용할 때 발생하는 회전력을 이용하여 전력을 발전하여 충전하게 됨으로써, 보다 많은 양의 전력을 생산할 수 있으며, 다양한 곳으로부터 동력을 전달받아 발전할 수 있으므로, 안정적으로 전력을 생산 및 공급할 수 있게 된다.

또한, 운동기구를 사용시 발생하는 회전력을 이용하여 송풍팬(710)을 구동시킴으로써, 별도의 전력을 이용할 필요가 없게 된다. 따라서 그만큼 에너지 소비를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 포집판(263)의 형상이 반달 모양으로 형성될 수도 있고, 도 10에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부커버가 생략된 포집판(363)을 설치할 수도 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이 그 평면 형상이 사각형인 포집판(463)을 설치할 수도 있다. 이와 같이 포집판(63)은 삼각형의 평면형상에 한정되지 않으며, 다양한 형상의 포집판을 설치할 수 있음은 당연하다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 및 수정이 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경 및 수정은 본 특허청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 헬스기구 발전 시스템을 나타내 보인 개략적인 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 풍력터빈을 나타내 보인 분해사시도

도 3은 도 2에 도시된 풍력터빈의 결합사시도

도 4는 도 2에 도시된 풍력터빈과 제1동력전달유닛의 연결관계를 설명하기 위한 도면.

도 5는 도 3에 도시된 풍력터빈의 평면도.

도 6은 도 3에 도시된 풍력터빈의 요부를 발췌하여 보인 사시도.

도 7은 도 6의 포집판을 발췌하여 보인 사시도.
도 8 내지 10은 포집판의 다른 실시예를 보인 평면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10..베이스 20..칼럼

30..스테이터 블레이드 33..광고판 겸용 안내 블레이드

40..축 브라켓 50..수직축

60..로터 블레이드 100..풍력터빈

200..충전지 310,320..제1, 제2발전기

400..운동장치 500..제1동력전달유닛

600..제2동력전달유닛 700..송풍유닛

Claims

제1 및 제2발전기와;

바람에 의해 회전되도록 설치되는 풍력터빈과;

상기 풍력터빈의 회전력을 상기 제2발전기로 선택적으로 전달하는 제1동력전달유닛과;

사람의 신체를 이용하여 운동할 수 있도록 마련된 적어도 하나 이상의 운동기구를 가지는 운동장치와;

상기 운동장치를 이용하여 운동할 때 발생하는 회전동력을 상기 제1발전기로 전달하는 제2동력전달유닛과;

상기 운동장치를 이용하여 운동할 때 발생하는 회전동력을 이용하여 바람을 발생시키는 송풍장치; 및

상기 제1 및 제2발전기에서 발생되는 전력을 충전하는 충전지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 헬스기구 발전 시스템.
제1항에 있어서, 상기 운동장치는,

페달을 이용하여 회전력을 일으키는 페달식 운동기구; 및

사람이 손잡이를 잡고 회전시키도록 구비된 상체근육풀기용 기구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 헬스기구 발전 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2발전기는,

상기 제2 및 제1 동력전달유닛에 연결되어 회전구동되면서 전력을 생산하는 발전기 몸체; 및

상기 발전기 몸체의 양측으로 돌출되게 연결되어, 상기 발전기 몸체를 회전 가능하게 지지하는 고정축;을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 헬스기구 발전 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 풍력터빈은,

베이스와;

상기 베이스 상에 설치되는 복수의 칼럼과;

상기 칼럼 상에 적층 설치되며, 한 쌍의 상부륜과 한 쌍의 하부륜 사이에 다수의 안내 블레이드가 법선과 교차하는 방향으로 배치되는 스테이터 블레이드와;

상기 베이스의 중앙에 설치되는 축 브라켓과;

상기 축 브라켓에 회전 가능하게 설치되며, 하단은 상기 제1동력전달유닛에 연결되는 수직축과;

상기 수직축에 결합되며, 상기 스테이터 블레이드의 내부에 배치되며, 상기 스테이터 블레이드에 의해 가이드되어 유입되는 바람력에 의해 회전되는 로터 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 헬스기구 발전 시스템.
제4항에 있어서, 상기 로터 블레이드는,

상기 수직축에 결합되는 결합부와;

상기 결합부로부터 방사상으로 일정 간격으로 배치되는 다수의 방사판과;

상기 방사판의 외측 단부에 설치되어 바람을 포집하는 포집판; 및

상기 방사판의 상부 및 하부 테두리에 결합되는 결합테;를 포함하며,

상기 포집판은,

바람이 유입되는 입사면을 기준으로 상기 포집판의 후방으로 돌출되어 바람이 일정량 유입되어 머물 수 있는 공간을 가지는 포집용기부와,

상기 포집용기부의 상부 및 하부를 차단하여 진입된 바람이 상부 및 하부로 벗어나지 않고 상기 포집용기부를 밀어내는 가압력으로 작용하도록 하는 상부 및 하부커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 헬스기구 발전 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1동력전달유닛은,

상기 풍력터빈에 연결되어 회전력을 전달받는 출력축과;

상기 출력축의 회전비를 증가시키는 변속부와;

상기 변속부에 연결되어 회전력을 전달받는 제1전달축과;

상기 제1전달축에 선택적으로 연결 및 분리되는 제2전달축과;

상기 제2전달축의 회전력을 상기 제1 및 제2발전기 각각으로 전달하는 복수의 동력전달벨트; 및

상기 제1전달축과 상기 제2전달축 각각에 서로 상보적으로 결합 및 분리되게 마련되는 구동커플러 및 종동커플러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 헬스기구 발전 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제2동력전달유닛은,

회전축과;

상기 페달식 운동기구의 동력을 상기 회전축으로 전달하는 벨트와;

상기 상체근육풀기용 기구의 동력을 상기 회전축으로 전달하는 벨트와;

상기 회전축의 회전력을 상기 제1발전기로 전달하는 벨트; 및

상기 회전축에 구비되어 상기 회전축이 일방향으로만 회전구동되도록 제한하는 클러치베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 헬스기구 발전 시스템.
제7항에 있어서, 상기 송풍장치는,

송풍팬과;

상기 송풍팬이 연결되는 회전축과;

상기 송풍팬이 연결된 회전축과 상기 제2동력전달유닛의 회전축을 연결하는 벨트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 헬스기구 발전 시스템.