KR101010317B1

KR101010317B1 - 철탑 회전형 풍차

Info

Publication number: KR101010317B1
Application number: KR1020080098943A
Authority: KR
Inventors: 윤갑주
Original assignee: 윤갑주
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2011-01-28
Also published as: KR20100039943A

Abstract

본 발명은 풍차에 관한 것으로서, 지면에 고정되는 철기둥(1)에 의해 상하 2단으로 수직하게 배치되는 상부 회전링 케이스(3)와 하부 회전링 케이스(4)와; 상기 상부 회전링 케이스(3)와 하부 회전링 케이스(4)에 수직으로 삽입되어 상,하부가 각각 회전 가능하도록 지지되는 축(5)과; 상기 축(5) 둘레 배치되어 상기 축(5)과 일체로 결합하여 회전하는 상부회전철탑(7)과; 상기 상부회전철탑(7)의 상,하단부에 각각 수평 방향으로 교차하도록 마련된 상부 수평골조(11, 12)와 하부 수평골조(13, 14)와; 상기 상부 수평골조(11, 12)와 하부 수평골조(13, 14)의 각 단부에 설치되는 다수의 풍차바퀴(9, 10)와; 각 풍차바퀴(9, 10)의 회전축(91)의 동력을 전달하기 위한 동력전달수단과; 상기 동력전달수단에 의해 전달된 동력이 집중되는 구동축; 및 상기 구동축에 의해 회전 구동되는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 바람을 최대한 활용할 수 있을 뿐 아니라 바람의 세기에 따라 적절히 대응할 수 있으며 내구성이 높아 우리나라의 현실에 적합하게 사용할 수 있다.

발전용 풍차, 회전구동, 접힘날개

Description

철탑 회전형 풍차{STEEL TOWER ROTATION TYPE WINDMILL}

본 발명은 풍차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 풍차바퀴를 적은 공간에 마련하여 동력 발생을 최대화시킨 철탑 회전형 풍차에 관한 것이다.

현재 발전 용도로 통용되고 있는 풍차는 대개 날개가 3개로 이루어진 3익형 풍차 구조를 가지며, 또한 풍차의 설치 방향은 항상 일정한 방향을 향하도록 되어있다.

따라서, 이와 같은 종래의 풍차로는 3익형의 단순 구조이어서 바람을 최대한 활용한다고 보기 어려울 뿐 아니라 바람의 양에 따른 적절한 대응이 곤란하다는 문제가 있었다. 특히, 내구성 측면에서 태풍과 같은 강풍에 취약하여 우리나라의 현실에 적합하지 않다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 바람을 최대한 활용할 수 있을 뿐 아니라 바람의 세기에 따라 적절히 대응할 수 있으며 내구성이 높아 우리나라의 현실에 적합하게 사용할 수 있는 풍차를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 지면에 고정되는 철기둥(1)에 의해 상하 2단으로 수직하게 배치되는 상부 축하중 지지베어링(3)과 하부 축하중 지지베어링(4)과; 상기 상부 축하중 지지베어링(3)과 하부 축하중 지지베어링(4)에 수직으로 삽입되어 상,하부가 각각 회전 가능하도록 지지되는 축(5)과; 상기 축(5) 둘레 배치되어 상기 축(5)과 일체로 결합하여 회전하는 상부회전철탑(7)과; 상기 상부회전철탑(7)의 상,하단부에 각각 수평 방향으로 교차하도록 마련된 상부 수평골조(11, 12)와 하부 수평골조(13, 14)와; 상기 상부 수평골조(11, 12)와 하부 수평골조(13, 14)의 각 단부에 설치되는 다수의 풍차바퀴(9, 10)와; 각 풍차바퀴(9, 10)의 회전축(91)의 동력을 전달하기 위한 동력전달수단과; 상기 동력전달수단에 의해 전달된 동력이 집중되는 구동축; 및 상기 구동축에 의해 회전 구동되는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍차를 제공한다.

여기서, 상기 풍차는 상기 철기둥(1)에 의해 하부가 지지되고 내측에 상기 축(5)이 수용되는 링기어(2)를 더 포함하고, 상기 축(5)은 일측에 구동기어(61)가 축 결합된 모터(6)가 고정 설치되고 상기 구동기어(61)는 상기 링기어(2)와 치형 결합함으로써, 상기 모터(6)의 구동을 통해 상기 축(5)이 상기 링기어(2) 내에서 회전 구동되도록 할 수도 있다.

이때, 상기 상부회전철탑(7)은 전후 일정 간격으로 수직 배치되는 한 쌍의 가이드빔(174)이 좌우로 각각 구비되어 2개 조(173, 174)를 이루는 프레임(172)과, 상기 프레임(172)의 내부에 회전 가능하도록 지지 수용되어 양단부가 각각 상기 2개 조의 가이드빔(173, 174)의 사이에 위치하는 풍향지시화살(171) 및 상기 2개 조의 가이드빔(173, 174) 중 일측에 구비되는 한 쌍의 가이드빔(174)의 내측 방향으로 상기 풍향지시화살(171)과 대면하도록 설치되는 한 쌍의 스위치(175, 176)를 구비하고, 상기 모터(6)는 상기 한 쌍의 스위치(175, 176)와 전기적으로 연결되어, 상기 풍향지시화살(171)이 바람에 의해 회전하여 일측의 스위치(175 또는 176)를 온(ON)시키는 경우 해당 회전 방향으로 구동됨으로써 상기 축(5) 또한 같은 방향으로 회전 구동시키도록 할 수도 있다.

그리고, 상기 동력전달수단은, 상기 상부 수평골조(11, 12)에 설치되는 풍차바퀴(10)의 동력을 상기 구동축(15)으로 전달하기 위한 연결축(1010)을 구비하되 상기 연결축(1010)은 클러치(1014)에 의해 2축으로 분할 및 결합될 수 있도록 마련되며, 상기 클러치(1014)를 작동시키기 위한 키(1013)를 구비하여, 외부의 바람이 일정 풍속 이상일 경우 상기 키(1013)의 회동으로 인해 상기 클러치(1014)가 작동함으로써 상기 연결축(1010)을 이루는 2축이 서로 분리되도록 하여, 상기 상부 수평골조(11, 12)에 설치되는 풍차바퀴(10)의 동력이 상기 구동축(15)으로 전달되지 못하도록 할 수도 있다.

또한, 상기 풍차는 상기 구동축(15)과 체인-스프로켓(151)을 통해 연결된 제 2구동축(152)과, 상기 제2구동축(152)에 의해 회전 구동되는 보조발전기(18)를 더 포함하고, 상기 제2구동축(152)은 클러치(153)에 의해 2축으로 분할 및 결합될 수 있도록 마련되며, 상기 클러치(153)를 작동시키기 위한 실린더(154)와, 상기 실린더(154)를 온, 오프 동작시키기 위한 스위치(156), 상기 스위치를 작동시키기 위한 키(155)를 더 구비하여, 외부의 바람이 일정 풍속 이상일 경우 상기 키(155)의 회동으로 인해 스위치(156)가 온 동작되고 이로 인해 상기 실린더(154)가 구동하여 상기 클러치(153)가 작동함으로써 상기 제2구동축(152)을 이루는 2축이 서로 결합되도록 하여, 상기 구동축(15)의 동력이 상기 보조발전기(18)로 전달되도록 할 수도 있다.

또한, 상기 풍차바퀴(9, 10)는, 예각으로 접힌 날형을 가지고 회전축(91)을 중심으로 방사상으로 돌출 형성되는 다수 개의 접힘날개(912)를 포함하여 구비할 수도 있다.

이때, 상기 풍차바퀴(9, 10)는 원주방향으로 지지대(916)를 부착함으로써 상기 접힘날개(912)를 포함하여 지지하도록 할 수도 있다.

또한, 이때, 서로 이웃하는 접힘날개(912)의 사이마다 보조 접힘날개(913')를 더 포함하여 구비할 수도 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 지면에 고정되는 탑벽에 하단이 고정되는 철기둥(1)에 의해 상하 2단으로 수직하게 배치되는 상부 축하중 지지베어링(3)과 하부 축하중 지지베어링(4)과; 상기 상부 축하중 지지베어링(3)과 하부 축하중 지지베어링(4)에 수직으로 삽입되어 상,하부가 각각 회전 가능하도록 지지되 는 축(5)과; 상기 축(5) 둘레 배치되어 상기 축(5)과 일체로 결합하여 회전하는 회전철탑(7)과; 상기 회전철탑(7)에 수평 방향으로 교차하도록 마련된 수평골조(13', 14')와; 상기 수평골조(13', 14')의 각 단부에 설치되는 다수의 풍차바퀴(9)와; 각 풍차바퀴(9)의 회전축(91")의 동력을 전달하기 위한 동력전달수단과; 상기 동력전달수단에 의해 전달된 동력이 집중되는 구동축; 및 상기 구동축에 의해 회전 구동되는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍차를 제공한다.

그리고, 상기 동력전달수단은, 상기 수평골조(13', 14') 중 일측 수평골조(14')에 설치되는 풍차바퀴(9)의 동력을 상기 구동축(15)으로 전달하기 위한 연결축(203)을 구비하되 상기 연결축(203)은 클러치(202)에 의해 2축으로 분할 및 결합될 수 있도록 마련되며, 상기 클러치(202)를 작동시키기 위한 키(201)를 구비하여, 외부의 바람이 일정 풍속 이상일 경우 상기 키(201)의 회동으로 인해 상기 클러치(202)가 작동함으로써 상기 연결축(203)을 이루는 2축이 서로 분리되도록 하여, 상기 일측 수평골조(14')에 설치되는 풍차바퀴(9)의 동력이 상기 구동축(15)으로 전달되지 못하도록 할 수도 있다.

이상과 같은 본 발명에 따른 풍차에 의하면, 바람을 최대한 활용할 수 있을 뿐 아니라 바람의 세기에 따라 적절히 대응할 수 있으며 내구성이 높아 우리나라의 현실에 적합하게 사용할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 철탑 회전형 풍차를 설명한다.

기본적으로, 본 발명의 실시예에 따른 풍차는 증기 기관차나 열차를 두 사람이 밀어서 180°회전시키는 것과 같이 철탑을 회전시켜서 각 풍차가 바람을 잘 받도록 풍향 방향으로 잡아주도록 하였다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 우선, 기초를 35m 간격으로 정4각형이 되도록 조성하고 그 위에다 높이가 30m 되는 철기둥(1) 4개를 상단에서는 간격이 좁혀지도록 건립한다.

태풍이 불어올때 상부 회전 철탑을 단단히 지지해 주기 위해서 철기둥(1)의 상단에 링기어(2, 도 9 참조)과 그 내측으로 축하중 지지베어링(3)과 그 하부에 축하중 지지베어링(4)을 결합한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상부 축하중 지지베어링(3)은 대형의 베어링이고 하부 축하중 지지베어링(4)은 소형의 베어링으로서, 상기 상부 축하중 지지베어링(3)이 주로 축(5)을 지지하는 기능을 담당하고, 하부 축하중 지지베어링(4)은 상기 상부 축하중 지지베어링(3)의 교체 시 축(5) 지지를 보조하는 베어링으로서 사용된다.

상부 축하중 지지베어링(3)과 하부 축하중 지지베어링(4)은 사이즈가 다르다는 점을 제외하고는 그 구체적인 형상은 실질적으로 서로 동일하다.

대표적으로 상부 축하중 지지베어링(3)을 살펴보면, 도 3, 도 4 및 도 8에 도시된 바와 같이, 중심의 축(도 2의 5)과 체결되는 회전베어링(31)과 이 회전베어링(31)을 지지하는 고정베어링(32)으로 구분된다.

고정베어링(32)이 상기한 철기둥(1)과 일체로 결합된다.

도 8의 참고도에서 보는 바와 같이, 회전베어링(31)은 고정베어링(32) 상에서 볼베어링(33)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

따라서, 도 2에서, 축(5)은 상,하부에서 회전베어링(31, 41)에 의해 체결되어, 철기둥(1) 상의 상,하부에서 상기 철기둥(1)과 일체로 고정 결합된 고정베어링(32, 42)에 의해 회전 가능하도록 지지된다.

축(5)의 회전 구동은, 도 2 및 도 9를 참조하면, 이 축(5)의 일측에 일체로 돌출되게 결합된 모터(6)의 구동기어(61)가 상기한 링기어(2)와 치형 결합된 상태에서 회전함으로써 달성된다.

축(5)의 상단에는 상부회전철탑(7)을 지지하기 위한 지지보(8)가 방사상으로 다수 결합된다.

한편, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 풍차는 하부에 4개의 풍차바퀴(9)가 전후좌우로 4개가 구비되고, 상부에도 마찬가지로 전후좌우로 4개의 풍차바퀴(10)가 구비된다.

이들 풍차바퀴(9, 10)를 지지하기 위한 구조는, 우선 도 2에 도시된 바와 같 이, 축(5) 상단의 지지보(8)에 의해 지지되는 상부회전철탑(7)을 마련한다.

그리고, 상기 상부회전철탑(7)의 상단부에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전후 및 좌우로 돌출되도록 수평골조(11, 12)를 결합한다.

마찬가지로, 상기 상부회전철탑(7)의 하단부에도, 도 3에 도시된 바와 같이, 전후 및 좌우로 돌출되도록 수평골조(13, 14)를 결합한다.

이들 수평골조(11 내지 14)가 결합되면 각각의 양단부에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 풍차바퀴(9, 10)가 회전 가능하게 결합된다.

풍차바퀴(9, 10)가 바람에 의해 회전할 경우 구동력을 전달하기 위한 메카니즘은 도 5에 도시된 바와 같다.

하부의 4개의 풍차바퀴(9)의 각 회전축(91 내지 94)은 베벨기어와 체인-스프로켓 전동을 통해 동력을 전달한다.

예를 들어, 회전축(91)은 베벨기어(95)를 통해 제1전동축(96)으로 동력을 전달하고, 제1전동축(96)은 베벨기어(97)를 통해 제2전동축(98)로, 제2전동축(98)은 다시 베벨기어(99)를 통해 제3전동축(910)으로, 제3전동축(910)은 체인-스프로켓(911)을 통해 구동축(15)으로 동력을 전달함으로써 발전기(16)를 구동하게 된다.

특히, 체인-스프로켓(911)은 자전거의 체인-스프로켓 구조와 같이, 제3전동축(910)보다 구동축(15)의 회전속도가 더 빠른 경우 상기 구동축(15) 상에서 헛돌도록 하는 일향 클러치의 기능을 함께 구비한다.

이와 같이, 4개의 하부 풍차바퀴들(9)이 각각 구동축(15)으로 동력을 전달하여 발전기(16)를 구동하는 구조를 갖는다.

이때, 제1전동축(96)과 같이 길이가 긴 축의 경우 자체 하중으로 인해 처지는 현상을 방지하기 위해 축(96)을 복수 개의 단축으로 분할하여 서로 커플링(96a), 예를 들어 유니버셜 조인트(universal joint)로 연결하는 것이 바람직하다.

상부의 풍차바퀴들(101 내지 104) 또한 상기한 하부 풍차바퀴들(91 내지 94)와 같은 구성으로 동력을 전달하나, 이때에는 1차로 중간축(105)으로 동력을 전달하고, 이 중간축(105)의 동력을 다시 체인-스프로켓(106)과 베벨기어(107, 108)와 전동축(109)을 통해 하부의 연결축(1010)으로 전달한다.

연결축(1010)에서는 마찬가지로 베벨기어(1011)와 체인-스프로켓(1012)을 통해 구동축(15)으로 동력을 전달한다.

이때, 상기 연결축(1010)의 중간 부분에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 2축 간 클러치(1014) 결합 구성을 취하도록 하고, 클러치(1014)의 작동을 위한 키(1013)를 구비한다.

이에 의해 바람이 세게 불 경우, 예를 들어 초속 25m/s 이상일 경우에는 키(1013)가 좌측으로 많이 기울어지도록 하고, 이에 따라 클러치(1014)가 우측 방향으로 이동함으로써 연결축(1010)을 구성하는 2축 간 결합을 해제하도록 한다.

이러한 연결축(1010)의 구성에 의하면, 구동축(15)을 통해 발전기(16)에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수 있다.

한편, 도 5에서, 상부회전철탑(7)의 중간 부분에는 풍향기(17)가 설치된다.

풍향기(17)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 풍향지시화살(171)과 이를 회동 가 능하게 지지하는 프레임(172)을 포함한다.

특히, 프레임(172)은 좌우측에 수직으로 연장된 한 쌍의 가이드빔(173, 174)을 통해 풍향지시화살(171)의 좌우측 끝단부가 일정한 각도 범위 내에서만 회동할 수 있도록 구속하고 있다.

그리고, 이 중에서 좌측단의 가이드빔(174)에는 중간 부위에 내측으로 돌출되는 한 쌍의 스위치(175, 176)가 장착된다.

이들 스위치(175, 176)는 상기한 축(5, 도 2 참조)의 일측에 설치되는 모터(6, 도 2참조)와 전기적으로 연결된다.

이러한 풍향기(17)의 구성에 의하면 바람이 불어오는 방향에 따라 상부회전철탑(7)을 회전시켜 풍차바퀴들(도 1의 9, 10)을 바람이 불어오는 방향으로 마주보게 함으로써 회전력을 극대화시킬 수 있다.

즉, 도 6에서, 바람이 가이드빔(173, 174)의 범위를 벗어나는 방향에서 바람이 불어오는 경우, 풍향지시화살(171)은 일측 스위치(175 또는 176)을 눌러 작동 온(ON) 시킴으로써 모터(6)를 구동하여 상부회전철탑(7)을 해당 방향으로 회전시킨다.

상부회전철탑(7)가 회전하여 바람이 불어오는 방향과 거의 일치하게 되는 경우에는 풍향지시화살(171)의 양단부는 가이드빔(173, 174)의 내측으로 이격되어 상기 일측 스위치(175 또는 176)를 오프(OFF) 시킴으로써 모터(6)는 구동을 정지하므로 상기 상부회전철탑(7)은 더 이상 회전하지 않는다.

한편, 도 5에서, 발전기(16)에 과부하가 걸리는 경우에 대비하여, 구동 축(15)에 체인-스프로켓(151)을 설치하여 이를 통해 제2구동축(152)으로 동력을 전달하여 보조발전기(18)를 구동시킬 수도 있다.

이때, 제2구동축(152)은 상기한 클러치와 키 구조(도 7의 1014, 1013 참조)와 유사한 구조를 구비함으로써 풍속이 일정 값 이상일 경우에 한하여 2개로 분할된 제2구동축(152)이 서로 연결되도록 할 수도 있다.

예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2구동축(152)은 2개로 분할하여 서로 클러치(153)에 의해 결합 내지 결합해제되도록 하고, 이 클러치(153)는 실린더(154)에 의해 작동되도록 한다.

실린더(154)는 프레임(157)에 부착된 스위치(156)의 온/오프에 따라 작동/작동해제 되며, 이 스위치(156)의 온/오프는 키(155)의 회동에 의해 제어된다.

즉, 풍속이 일정 값 이상일 경우, 키(155)가 회동하여 스위치(156)를 온 시키면, 이로 인해 실린더(154)가 구동하여 클러치(153)를 작동시키고, 이로 인해 2개의 제2구동축(152)이 서로 결합되어 보조발전기(18)를 구동시키는 것이다.

풍차바퀴(9, 10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 축(91)을 중심으로 하여 8개의 날개(912, 913)가 방사상으로 연장 형성된다.

날개(912, 913)는 접힘날개(912)와 일반날개(913)로 이루어지는 바, 접힘날개(912)는 도 11에 도시된 바와 같이 날형이 예각으로 접혀 있으며 접힌 모서리 부분이 전방이 되어 바람을 헤치고 돌아가게 되므로 공기의 저항을 줄일 수 있다.

접힘날개(912)에서 예각으로 이루어진 홈 부분에는 삼각형의 보강편(914)이 길이 방향으로 다수개 부착되어 접힌 부분을 지지한다.

이러한 접힘날개(912)에 의하면 바람을 많이 받을 수 있으므로 일반날개(913)에 비해 풍력을 더 많이 받을 수 있다는 이점을 갖는다.

다만, 태풍과 같이 센 바람이 불 경우 조금씩 더 벌어지게 된다는 단점을 가질 수 있으므로, 이에 대비하여 도 11의 우측 확대도면에서와 같이 센 바람에 의해 더 벌어지지 않도록 꺾인 부분 끝단부에 홈입슬(915)을 구비한다.

일반날개(913)는 통상의 날개로서 바람이 입사하는 방향으로 소정 각도 경사지도록 마련되어 이에 의해 회전되는 방식을 취한다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 날개(912, 913) 사이에는 원주방향으로 지지대(916)를 부착하여 견고성을 갖추도록 한다.

도 12는 풍차바퀴의 다른 실시예(9')로서, 축(91')을 중심으로 방사상으로 8개의 접힘날개(912')가 구비되며, 이웃하는 접힘날개(912') 사이에는 외곽 영역으로 다시 보조접힘날개(913')가 구비된다.

보조접힘날개(913')가 구비됨으로써 풍차바퀴(9')의 날개 수가 더 많아져 풍력을 더 많이 받을 수 있을 뿐 아니라 지지대(916')의 길이가 더 짧아져서 견고성을 더 높일 수 있다는 이점을 갖는다.

한편, 도 13은 상기한 풍차바퀴(9)의 측단면도로서, 축(91)은 3단으로 형성하여 날개(912) 부분이 축(91)의 중간인 2단에 부착되도록 한다.

날개(912)의 지탱을 위해 축(91)의 우측 1단 부분으로부터 날개(912)의 중간 부분과 끝 부분에 이르기까지 각각 2개씩의 지지파이프(917)를 부착한다.

좌측에 위치한 축(91)의 3단 부분은 베어링(918)에 의해 지지되도록 한다.

베어링(918)은 2개가 한 쌍을 이루어 총 2 개소에 배치되는 바, 각 개소에 베어링(918)을 한 쌍으로 구비함으로써 교체 시 축(91)이 지지되는 상태를 유지하여 베어링(918)의 교체가 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.

각 베어링(918)은, 도 14에 도시된 바와 같이, 상하 2부분으로 분할되도록 하여 결합편(919)를 통해 서로 결합되도록 구비한다.

결합 후 베어링(918)이 이완되는 현상의 발생을 방지하기 위해 내외측에 각각 4각요철부(9110)를 마련하여 서로 결합되도록 한다.

베어링(918)의 조립이 완성되어 이를 설치할 때에는 부싱(9111)에 삽입시키며, 반경 방향으로 돌출되는 결합편(919)은 부싱(9111)의 끝단 요홈부(9112)에 삽입되도록 한다.

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 풍차의 변형례로서, 도 1의 풍차와 비교하자면 하부의 4개의 풍차바퀴(9)만을 구비하도록 하측의 수평골조(13', 14')만을 구비한 것이다.

또한, 철기둥(도 1의 1)은 탑벽(19)으로 대체되어 하부구조를 형성하였다.

기타, 나머지 구성요소들은 상기한 도 1의 풍차와 대동소이하므로 여기서는 이들에 대한 설명을 생략하기로 한다.

도 16은 상기 변형례에서 태풍과 같이 바람이 세게 불 경우 수평골조(14')의 전후 2개의 풍차바퀴를 공회전하도록 하기 위한 장치 구조이다.

즉, 바람이 세게 불 경우 키(201)가 시계방향으로 기울어지게 되면 클러치(202)의 작용으로 2개로 분할된 연결축(203)의 연결이 해제되어 풍차바퀴 측 축(91'')의 회전력이 전달되지 못하도록 한 것이다.

이상에서 설명된 풍차의 실시예 및 변형례는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 이들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 내지 그 균등범위에 의해 정하여진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍차를 나타내는 사시도,

도 2는 도 1의 주요 부분을 나타내는 부분 확대 사시도,

도 3 및 도 4는 도 2의 부분을 분할하여 도시한 부분 확대 사시도,

도 5는 도 1의 풍차에 적용된 동력전달수단의 일례를 도시한 개략도,

도 6 및 도 7은 도 5의 동력전달수단에 채용된 제어요소를 도시한 부분 확대 사시도,

도 8은 도 2에 도시된 상부 축하중 지지베어링을 설명하기 위한 분해 및 결합 사시도,

도 9는 도 2의 링기어의 전동구조를 설명하기 위한 개략도,

도 10은 도 5의 동력전달수단에 채용된 제어요소를 도시한 부분 확대 사시도,

도 11은 도 1의 풍차에 적용된 풍차바퀴의 일 구성요소를 설명하기 위한 개략도,

도 12는 도 1의 풍차에 적용될 수 있는 풍차바퀴의 변형례를 도시한 정면도,

도 13은 도 12의 풍차바퀴의 개략적인 측면도,

도 14는 도 13의 베어링 구조를 설명하기 위한 분해도,

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 풍차의 변형례를 나타내는 사시도,

도 16은 도 15의 풍차에 채용된 제어요소를 도시한 부분 확대 사시도이다.

Claims

지면에 고정되는 철기둥(1)에 의해 상하 2단으로 수직하게 배치되는 상부 축하중 지지베어링(3)과 하부 축하중 지지베어링(4)과;

상기 상부 축하중 지지베어링(3)과 하부 축하중 지지베어링(4)에 수직으로 삽입되어 상,하부가 각각 회전 가능하도록 지지되는 축(5)과;

상기 축(5) 둘레 배치되어 상기 축(5)과 일체로 결합하여 회전하는 상부회전철탑(7)과;

상기 상부회전철탑(7)의 상,하단부에 각각 수평 방향으로 교차하도록 마련된 상부 수평골조(11, 12)와 하부 수평골조(13, 14)와;

상기 상부 수평골조(11, 12)와 하부 수평골조(13, 14)의 각 단부에 설치되는 다수의 풍차바퀴(9, 10)와;

각 풍차바퀴(9, 10)의 회전축(91)의 동력을 전달하기 위한 동력전달수단과;

상기 동력전달수단에 의해 전달된 동력이 집중되는 구동축; 및

상기 구동축에 의해 회전 구동되는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍차.
제1항에 있어서,

상기 풍차는 상기 철기둥(1)에 의해 하부가 지지되고 내측에 상기 축(5)이 수용되는 링기어(2)를 더 포함하고,

상기 축(5)은 일측에 구동기어(61)가 축 결합된 모터(6)가 고정 설치되고 상기 구동기어(61)는 상기 링기어(2)와 치형 결합함으로써, 상기 모터(6)의 구동을 통해 상기 축(5)이 상기 링기어(2) 내에서 회전 구동되는 것을 특징으로 하는 풍차.
제2항에 있어서,

상기 상부회전철탑(7)은,

전후 일정 간격으로 수직 배치되는 한 쌍의 가이드빔(174)이 좌우로 각각 구비되어 2개 조(173, 174)를 이루는 프레임(172)과; 상기 프레임(172)의 내부에 회전 가능하도록 지지 수용되어 양단부가 각각 상기 2개 조의 가이드빔(173, 174)의 사이에 위치하는 풍향지시화살(171); 및 상기 2개 조의 가이드빔(173, 174) 중 일측에 구비되는 한 쌍의 가이드빔(174)의 내측 방향으로 상기 풍향지시화살(171)과 대면하도록 설치되는 한 쌍의 스위치(175, 176)를 구비하고,

상기 모터(6)는 상기 한 쌍의 스위치(175, 176)와 전기적으로 연결되어, 상기 풍향지시화살(171)이 바람에 의해 회전하여 일측의 스위치(175 또는 176)를 온(ON)시키는 경우 해당 회전 방향으로 구동됨으로써 상기 축(5) 또한 같은 방향으로 회전 구동시키는 것을 특징으로 하는 풍차.
제1항에 있어서,

상기 동력전달수단은,

상기 상부 수평골조(11, 12)에 설치되는 풍차바퀴(10)의 동력을 상기 구동 축(15)으로 전달하기 위한 연결축(1010)을 구비하되 상기 연결축(1010)은 클러치(1014)에 의해 2축으로 분할 및 결합될 수 있도록 마련되며, 상기 클러치(1014)를 작동시키기 위한 키(1013)를 구비하여,

외부의 바람이 일정 풍속 이상일 경우 상기 키(1013)의 회동으로 인해 상기 클러치(1014)가 작동함으로써 상기 연결축(1010)을 이루는 2축이 서로 분리되도록 하여, 상기 상부 수평골조(11, 12)에 설치되는 풍차바퀴(10)의 동력이 상기 구동축(15)으로 전달되지 못하도록 하는 것을 특징으로 하는 풍차.
제1항에 있어서,

상기 풍차는 상기 구동축(15)과 체인-스프로켓(151)을 통해 연결된 제2구동축(152)과, 상기 제2구동축(152)에 의해 회전 구동되는 보조발전기(18)를 더 포함하고,

상기 제2구동축(152)은 클러치(153)에 의해 2축으로 분할 및 결합될 수 있도록 마련되며, 상기 클러치(153)를 작동시키기 위한 실린더(154)와, 상기 실린더(154)를 온, 오프 동작시키기 위한 스위치(156), 상기 스위치를 작동시키기 위한 키(155)를 더 구비하여,

외부의 바람이 일정 풍속 이상일 경우 상기 키(155)의 회동으로 인해 스위치(156)가 온 동작되고 이로 인해 상기 실린더(154)가 구동하여 상기 클러치(153)가 작동함으로써 상기 제2구동축(152)을 이루는 2축이 서로 결합되도록 하여, 상기 구동축(15)의 동력이 상기 보조발전기(18)로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 풍차.
제1항에 있어서,

상기 풍차바퀴(9, 10)는, 예각으로 접힌 날형을 가지고 회전축(91)을 중심으로 방사상으로 돌출 형성되는 다수 개의 접힘날개(912)를 포함하여 구비한 것을 특징으로 하는 풍차.
제6항에 있어서,

상기 풍차바퀴(9, 10)는 원주방향으로 지지대(916)를 부착함으로써 상기 접힘날개(912)를 포함하여 지지하는 것을 특징으로 하는 풍차.
제7항에 있어서,

서로 이웃하는 접힘날개(912)의 사이마다 보조 접힘날개(913')를 더 포함하여 구비하는 것을 특징으로 하는 풍차.
지면에 고정되는 탑벽에 하단이 고정되는 철기둥(1)에 의해 상하 2단으로 수직하게 배치되는 상부 축하중 지지베어링(3)과 하부 축하중 지지베어링(4)과;

상기 상부 축하중 지지베어링(3)과 하부 축하중 지지베어링(4)에 수직으로 삽입되어 상,하부가 각각 회전 가능하도록 지지되는 축(5)과;

상기 축(5) 둘레 배치되어 상기 축(5)과 일체로 결합하여 회전하는 회전철 탑(7)과;

상기 회전철탑(7)에 수평 방향으로 교차하도록 마련된 수평골조(13', 14')와;

상기 수평골조(13', 14')의 각 단부에 설치되는 다수의 풍차바퀴(9)와;

각 풍차바퀴(9)의 회전축(91")의 동력을 전달하기 위한 동력전달수단과;

상기 동력전달수단에 의해 전달된 동력이 집중되는 구동축; 및

상기 구동축에 의해 회전 구동되는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍차.
제9항에 있어서,

상기 풍차는 상기 철기둥(1)에 의해 하부가 지지되고 내측에 상기 축(5)이 수용되는 링기어(2)를 더 포함하고,

상기 축(5)은 일측에 구동기어(61)가 축 결합된 모터(6)가 고정 설치되고 상기 구동기어(61)는 상기 링기어(2)와 치형 결합함으로써, 상기 모터(6)의 구동을 통해 상기 축(5)이 상기 링기어(2) 내에서 회전 구동되는 것을 특징으로 하는 풍차.
제9항에 있어서,

상기 동력전달수단은,

상기 수평골조(13', 14') 중 일측 수평골조(14')에 설치되는 풍차바퀴(9)의 동력을 상기 구동축(15)으로 전달하기 위한 연결축(203)을 구비하되 상기 연결축(203)은 클러치(202)에 의해 2축으로 분할 및 결합될 수 있도록 마련되며, 상기 클러치(202)를 작동시키기 위한 키(201)를 구비하여,

외부의 바람이 일정 풍속 이상일 경우 상기 키(201)의 회동으로 인해 상기 클러치(202)가 작동함으로써 상기 연결축(203)을 이루는 2축이 서로 분리되도록 하여, 상기 일측 수평골조(14')에 설치되는 풍차바퀴(9)의 동력이 상기 구동축(15)으로 전달되지 못하도록 하는 것을 특징으로 하는 풍차.