KR101027565B1 - 광대역 풍력발전기 - Google Patents

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KR101027565B1
KR101027565B1 KR1020100002313A KR20100002313A KR101027565B1 KR 101027565 B1 KR101027565 B1 KR 101027565B1 KR 1020100002313 A KR1020100002313 A KR 1020100002313A KR 20100002313 A KR20100002313 A KR 20100002313A KR 101027565 B1 KR101027565 B1 KR 101027565B1
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김영호
김성택
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김성택
김영호
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Abstract

본 발명은 풍량을 실시간으로 조절하여 광대역의 풍속을 이용할 수 있는 깔대기형의 풍력발전기에 관한 것이다.
본 발명의 광대역 풍력발전기는 집풍구가 절첩이 가능하도록 분할되어 있으며, 풍속의 변동에 맞추어 집풍구가 절첩이 되고, 유입되는 풍량을 일정하게 조절하여 배풍구로 보낸 후에 집속된 밀도의 풍력으로 에어터빈과 발전기를 구동하여 일정한 출력을 얻는 방식이다.
또한, 저속의 풍속에서도 발전이 시작되며, 출력 가능한 풍속의 범위를 넓히고 가동시간을 늘리며 일정한 출력을 얻을 수 있으므로, 발전효율이 증대된다.
그리고, 증속기가 필요없으며, 같은 용량의 출력인 경우 발전효율이 높아 집풍구의 직경이 날개형 풍력발전기의 날개직경보다 작아지며, 에어터빈의 프로펠러와 모든 부품의 소형화를 이루고, 단순한 구조로 인하여 고장 발생률이 줄어들며, 강풍에서는 집풍구를 밀폐하여 파손을 방지할 수 있다.

Description

광대역 풍력발전기{Broadband aerogenerator}
본 발명은 광대역 풍력발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍량을 실시간으로 조절하여 광대역의 풍속을 이용할 수 있는 풍력발전기에 관한 것이다.
일반적으로 풍력은 자연상태의 무공해 에너지원으로 현재 기술로는 대체 에너지 중 가장 경제성이 높은 에너지원이라 할 수 있다.
이러한 풍력을 이용한 풍력발전은 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 발생되는 전력을 전력계통이나 수용자에 직접 공급하는 기술이다.
최근 들어 풍력발전은 점점 고갈되고 있는 화석연료를 대체할 수 있는 하나의 주요 대체수단으로서 자리매김하고 있다.
풍력발전 기술의 발달로 인하여 대형화와 함께 발전단가가 하락하고 있어 석탄화력발전보다 낮으며, 효율이 높은 열병합발전보다는 높은 수준이다.
한편, 현재 운용되고 있는 풍력발전기는 수평축의 날개형이 주류를 이루고 있고, 현재까지는 가장 안정적인 시스템으로 인정되고 있다.
이러한 수평축의 날개형 방식은 크게 나누어 간접 구동방식과 직접 구동방식이 있다.
과거에는 값싸고 견고한 유도발전기와 전력변환장치를 적용하기 위해 정속을 유지시키는 방법을 채택해 왔으며, 대부분의 Mw급 이상의 풍력발전기는 안정적 출력확보를 위해 정격풍속 이상에서 피치 제어를 통해 일정한 출력을 얻는 간접구동형(Geared type)이다.
그러나, 이 방식은 대형화에 따른 기어박스의 잦은 고장과 기계적 손실증가, 소음발생 등의 문제점을 해소하지 못하고 있다.
그리고, 중소형 발전기의 경우에는 대부분 경제성을 고려하여 실속제어방식인 직접 구동형(Gearless type)을 채택하고 있으며, 최근에는 Mw급에도 적용되고 있으나, 동기식 발전기의 대형화와 고가화라는 문제점이 남아 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 풍속의 변동에 맞추어 집풍구가 절첩가능한 동시에 개폐 정도가 실시간으로 조절되는 새로운 타입의 깔대기형 풍력발전수단을 구현함으로써, 풍량의 집속밀도를 높이고 출력가능한 풍속의 범위를 넓혀 발전효율을 증대시킬 수 있고, 풍력의 이용효율 향상에 따른 장치와 부품의 소형화를 도모할 수 있으며, 강풍 대응 능력을 보완하여 안전성을 강화할 수 있는 광대역 풍력발전기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 광대역 풍력발전기는 유입되는 풍량을 모을 수 있으며 다수 개로 분할되어 접히거나 펴지면서 개폐가 가능한 깔대기 모양의 집풍구와, 상기 집풍구의 개폐작동을 위한 수단으로서 집풍구의 내측에 설치되어 집풍구를 외부로 진퇴시키는 실린더, 집풍구의 외곽에 연결 설치되어 집풍구를 오므려주거나 풀어주는 와이어 및 이 와이어를 당겨주거나 풀어주는 권선기와, 축으로 연결된 프로펠러 및 발전기를 포함하며 풍력이 집중되어 모이는 집풍구의 후단 하우징에 설치되어 풍량에 의한 회전력으로 전기에너지를 생산하는 에어터빈, 에어터빈의 회전수 등으로 풍속을 감지하여, 전송되는 테이터를 받아 권선기의 개도조절과 실린더의 진퇴작동을 위한 제어신호를 출력하는 제어기 등을 포함하는 형태로 이루어진다.
따라서, 풍속의 변동에 맞추어 집풍구가 실시간으로 접히거나 펴지면서 열린 정도를 조절할 수 있도록 함으로써, 집풍구로 유입된 풍력이 집속되어 뒷쪽의 에어터빈으로 향하게 되고, 이렇게 집속된 밀도의 풍력으로 발전을 할 수 있게 된다.
그리고, 저속의 풍속에서도 출력이 시작되며, 증속기 없이 중속이나 고속의 풍속에서도 터빈이 일정한 속도를 유지하며 풍력발전을 할 수 있다.
이렇게 풍력의 이용효율을 높여 집풍구의 직경을 일반 풍력발전기의 날개 직경보다 작게 할 수 있고, 에어터빈의 직경 또한 더욱 작아짐으로서 모든 장치와 부품의 소형화를 이룰 수 있으며, 단순한 구조로 인하여 고장 발생률을 줄임과 아울러, 강풍에서도 집풍구를 밀폐하여 파손을 방지할 수 있다.
본 발명의 광대역 풍력발전기는 다음과 같은 장점을 제공한다.
첫째, 풍력이 밀집되고 조절되어 에어터빈에서 일정한 출력을 하므로 발전효율이 대폭 증대되는 한편, 같은 용량의 출력인 경우에는 집풍구의 면적이 블레이드의 직경보다 작아지고, 에어터빈의 직경은 더더욱 작아짐으로 인하여 지지타워를 제외한 모든 장치와 부품의 경량화로 제작비의 절감과, 이로 인하여 투자비회수기간의 단축 및 발전단가를 낮출 수 있고, 단순한 구조로 인하여 고장발생률이 감소되며, 기상이변으로 인한 초대형 강풍에서도 안전을 유지할 수 있다.
둘째, 에어터빈의 프로펠러는 터빈내부에서만 작동하고, 발전장치도 증속기와 같은 동력전달장치가 없이 작동되므로 소음이 최소화 되어, 육상풍력 발전기의 소음으로 인한 민원대상에서도 자유로우며, 기존 풍력발전기의 교체대상으로도 가능하고, 모든 장치의 소형화로 산림훼손을 축소시킴으로서 환경의 훼손을 축소시킬 수 있다.
셋째, 해양풍력발전과 같은 기상 악조건하의 초대형발전기는 안전성이 우선이고, 대형의 블레이드나 기어박스의 고장발생 등을 생각하면 장치와 부품의 소형화와 구조의 단순화, 고효율은 필수 조건이라 할 수 있으며, 한편으로는 기존의 육상풍력발전기의 대체수단으로서 본 발명의 광대역풍력발전기로 교체하면, 소음발생과 저주파에 대한 민원이 사라지고 안전성과 효율을 높일 수 있어서 한 단계 진보한 기술이라고 할 수 있다.
넷째, 초대형의 5~10Mw 급 해양풍력발전에 적용이 가능하며, 중대형 폐 선박에 수개를 장착하여 태양열, 태양광, LNG GAS 와 혼합한 독립전원용 발전선을 만들어서, 전력이 필요한 국가에 판매나 대여를 할 수 있다면 작금의 조선산업을 좀 더 활성화 시킬 수 있다.
이와 더불어, 소형인 경우에는 기존의 가로등에 부착을 할 수도 있으며, 중형의 경우에는 도서벽지에 설치하여 축전방식이나 하이브리드형으로 개발하여 독립전원으로 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 풍력발전기를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 다른 광대역 풍력발전기를 나타내는 정면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 풍력발전기를 나타내는 측면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 풍력발전기의 1/2 닫힌 상태를 나타내는 개략도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 풍력발전기의 완전 닫힌 상태를 나타내는 개략도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 풍력발전기의 풍속에 따른 닫힘 정도를 조절하는 예를 보여주는 테이블
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다수 개의 에어터빈을 보여주는 개략도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 풍력발전기를 나타내는 사시도, 정면도 및 측면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 광대역 풍력발전기는 풍량을 모으기 위한 집풍구(10), 집풍구(10)의 접힘 및 펴짐 작동을 위한 실린더(11), 와이어(12) 및 권선기(13), 전기 에너지 생산을 위한 에어터빈(16) 등을 포함하며, 풍량의 집풍밀도를 높일 수 있고, 풍량을 적절히 제어할 수 있는 형태로 이루어져 있다.
이를 위하여, 상기 집풍구(10)는 타워 등과 같은 지상의 구조물에 설치되는 하우징(26)으로부터 전방을 향해 퍼져나가는 깔대기 모양으로 이루어져 있다.
특히, 상기 집풍구(10)는 원주 둘레방향을 따라가면서 분할되어 있는 다수 개의 케이싱이 조합된 형태로 이루어져 있으며, 이에 따라 접혀지거나 펴지면서 개폐가 가능하게 되고, 또 풍속에 따라 개도 조절이 가능하게 된다.
예를 들면, 상기 집풍구(10)는 다수의 절첩라인(18)에 의해 서로 연접되면서 원주방향을 따라 배열되는 다수 개의 케이싱으로 구성되는데, 케이싱 정면에서 봤을 때 중심점을 기준으로 상부와 하부 양편에는 각각 불변형 케이싱(17a,17b)이 배치되고, 케이싱 내측의 좌우변에도 불변형 케이싱(17c)이 배치되며, 연접되는 양쪽 측부에는 상부 가변형 케이싱(20a)이 각각 배치되며, 하부 불변형 케이싱(17b)과 좌우변 불변형 케이싱(17c)의 사이에도 역시 절첩라인(18)을 두고 연접되는 하부 가변형 케이싱(20b)이 배치된다.
그리고, 상기 양쪽 측부의 상부 가변형 케이싱(20a)과 하부 가변형 케이싱(20b)에는 소구경부에서 외곽을 향해 연장되는 절첩라인(18)이 구비되어 있으며, 이에 따라 집풍구 개폐 작동시 상부 가변형 케이싱(20a)과 하부 가변형 케이싱(20b)은 절첩라인(18)을 따라 접혀질 수 있게 된다.
또한, 상기 상하부의 불변형 케이싱(17a,17b)과 내측 좌우변 불변형 케이싱(17c)에는 집풍구(10)가 갖는 중심측의 소직경부(27) 일측에서부터 외곽을 향해 연장되는 절첩라인(18)이 구비되어 있어서, 집풍구(10)가 접히거나 펴질 때, 그 움직임에 대해 적절히 대응할 수 있게 되고, 상부 불변형 케이싱(17a)의 경우에는 하우징(26)과의 연결부위가 가변형 자바라(22) 구조로 연결되어 있어서, 어느 정도 상하로 움직일 수 있게 된다.
여기서, 상기 상하부 불변형 케이싱(17a,17b)과 좌우변 불변형 케이싱(17c) 및 상부 가변형 케이싱(20a)과 하부 가변형 케이싱(20b)이 갖는 절첩라인(18)은 소직경부(27)의 총 3점에서 만나면서 모이게 됨으로서, 집풍구(10)가 접히거나 펴질 때, 각 케이싱들이 원활하게 동작할 수 있게 되는 것이다.
이러한 집풍구(10)는 원형이나, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, 팔각형, 구각형, 십이각형 등과 같은 다각형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
이와 같이 구성되는 집풍구(10)의 개폐작동을 위한 수단으로서, 집풍구(10)를 진퇴시키는 실린더(11), 집풍구(10)를 오므려주거나 풀어주는 와이어(12), 와이어(12)를 당겨주거나 풀어주는 권선기(13)가 마련된다.
상기 실린더(11)는 집풍구(10)를 작동시키는 수단으로서, 제어기(23)에 의해 움직이는 일종의 유압실린더이거나 전동실린더를 사용할 수 있으며, 집풍구(10)의 내측에 위치되어 하우징(26)에 구비되어 있는 지지체(25), 또는 발전기 몸체에 핀구조로 연결 지지될 수 있고, 그 로드는 케이싱의 내측에 연결된다.
이러한 실린더(11)는 제어기(23)에 의해 집풍구(10)가 닫혀질 때, 상대적으로 수축되었다가, 열려질 때는 팽창하여 집풍구(10)를 열어주는 역할을 하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 실린더(11)는 총 5개가 구비되며, 각 실린더 로드는 상부 불변형 케이싱(17a)의 폭 중심 중간 부근, 양쪽 측부 가변형 케이싱(20a)의 각 절첩라인(18)의 중간 부근, 하부 불변형 케이싱(17b)과 하부 가변형 케이싱(20b) 간의 절첩라인(18)의 중간 부근에 각각 연결된다.
상기 와이어(12)와 권선기(13)는 실질적으로 집풍구(10)를 오므려서 닫아주고 와이어(12)를 풀어주어 열어주는 수단이다.
즉, 와이어(12)를 당기면 집풍구(10)를 닫을 수 있고, 반대로 와이어(12)를 풀어주면 실린더 힘을 통해 집풍구(10)를 열 수 있다.
이를 위하여, 상부 불변형 케이싱(17a)의 외곽 꼭지점 2곳에는 와이어 결속점(19a)이 설치되고, 측부 양쪽의 가변형 케이싱(20a)의 절첩라인(18) 중심의 꼭지점에는 와이어고리(19b)가 설치되며, 하부 가변형 케이싱(20b)의 외곽 꼭지점 2곳에 와이어링(21)이 설치되고, 양쪽 2개의 권선기(13)로부터 인출되는 와이어(12)가 연결 설치된다.
예를 들면, 1대의 권선기(13)로부터 연장되는 와이어(12)는 와이어 결속점(19a)에서 와이어 고리(19b)를 통과하면서 마지막에 위치되는 와이어링(21)을 통과하여 권선기(13)에 연결된다.
이때의 상기 권선기(13)는 베드플레이트(30)상에 설치된다.
예를 들면, 타워(28)의 상부에는 이 타워측에 대해 자유롭게 회전가능한 구조의 베드플레이트(30)가 설치되고, 이렇게 설치되는 베드플레이트(30)는 집풍구와 에어터빈 등을 지지하게 되며, 상기 권선기(13)도 베드플레이트(30)에 설치된다.
이에 따라, 권선기(13)가 작동하여 와이어(12)를 감게 되면, 와이어(12)가 당겨지면서 측부 양쪽의 상부 가변형 케이싱(20a)과 하부 가변형 케이싱(20b)은 절첩라인(18)에 의해 접혀지게 되고, 결국 와이어(12)가 1/2 정도 당겨진 상태에서는 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이 집풍구(10) 또한 1/2 정도 열린상태가 될 수 있으며, 또 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이 와이어(12)가 완전히 당겨진 상태에서는 집풍구(10) 또한 닫힌상태가 될 수 있다.
여기서, 상기 와이어(12)의 걸림상태를 보면 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 2에서 집풍구를 12등분하여 시계의 시침으로 표시하면, 10시부터 2시 까지는 상부 불변형 케이싱(17a)이고, 양쪽 외각 꼭지점에 와이어 결속점(19a)이 설치되고, 9시와 3시 지점의 외각에는 갈고리 모양의 와이어고리(19b)가 설치되어 집풍구를 개방했을 때에는 걸려있고 집풍구가 오므려질 때에는 단락되며, 와이어링(21)은 8시와 4시 지점의 외곽에 설치된다.
이때, 상기 권선기(13)와 실린더(11)는 후술하는 제어기(23)에 의해 그 작동이 제어되면서 와이어 권선 또는 권출 정도와 실린더의 진퇴를 조절할 수 있게 되므로, 따라서 집풍구(10)의 개폐 정도도 조절될 수 있게 된다.
예를 들면, 에어터빈의 회전수로 풍속을 감지할 수 있는 풍속감지장치(미도시)가 마련되고, 이때의 풍속감지장치로부터 전송되는 데이터는 제어기(23)로 입력되며, 상기 제어기(23)의 출력 제어신호에 의해 권선기(13)의 권선 또는 권출 작동과 실린더(11)의 진퇴작동이 제어됨으로서, 풍량의 변동에 따라, 즉 현재의 풍속에 알맞는 집풍구(10)의 개방 정도(도6 참조)가 실시간으로 조절될 수 있게 된다.
여기서, 상기 풍속감지장치는 공지의 센서를 적용할 수 있으며, 풍속감지장치와 제어기 간의 신호 전송 방법 등은 당해 기술분야에서 통상적으로 알려져 있는 방법이라면 특별히 제한되지 않고 채택될 수 있다.
그리고, 풍속의 감지는 에어터빈과 발전기의 회전수나 출력으로 감지할 수 있으며, 이때 에어터빈과 발전기의 고장에 대비하여 보조수단으로 풍속계를 사용할 수도 있다.
상기 에어터빈(16)은 풍량에 의한 회전력으로 전기에너지를 생산하는 부분으로서, 프로펠러(14), 발전기(15) 등을 포함한다.
상기 프로펠러(14)와 발전기(15)는 집풍구(10)에 의해 모인 바람이 집중되는 부분인 하우징(26)의 내부에 동심원상으로 배치되며, 하우징 축선을 따라 위치되는 축(29)에 프로펠러(14)가 장착되고, 이때의 축(29) 한쪽은 발전기(15)의 축과 연결된다.
여기서, 상기 축(29)의 다른 한쪽은 하우징(26)에 있는 지지체(25)상에 베어링 등을 매개로 지지되도록 하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 프로펠러(14)는 일렬로 나란하게 배치되는 다수 개로 구성되어, 하나의 축(29)에 지지되는 형태로 구성될 수 있으며, 이에 따라 풍력의 이용효율을 극대화시킬 수 있게 되고, 발전기(15)는 다수 개의 프로펠러(14)와 하나의 축(29)을 통해 연결되어 기계적인 손실을 최소화할 수 있게 된다.
여기서, 상기 발전기(15)는 형태 및 용량은 제한이 없으며, 프로펠러(14)의 크기를 고려하여 적절하게 설계될 수 있으며, 이때의 발전기에서 생산된 전기 에너지는 전력 케이블 등을 연결하여 직접 이용하거나, 축전지에 저장하여 사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 예로서, 도 7에서와 같이 다수의 에어터빈(16)를 하나의 하우징(26) 내에 조합시킨 형태를 적용할 수 있다.
이러한 예에서는 제어기(23)로부터 전송되는 데이터에 의해 첫 번째 터빈에서 적정출력이 나오도록 한 다음에 두 번째의 에어터빈개폐장치(31)가 개방되어 적정출력이 나오도록 하는 등 순차적으로 터빈을 가동시킬 수 있으며, 이에 따라 발전효율을 높일 수 있고 전압을 안정시킬 수 있다.
여기서, 상기 에어터빈개폐장치(31)는 제어기(23)에 의해 작동될 수 있으며, 하우징(26) 내의 지지체(25) 또는 하우징 벽면에 고정되면서 하우징 초입부를 개방 또는 폐쇄하는 역할을 하게 된다.
이렇게 다수의 에어터빈을 적용하는 방식의 경우, 에어터빈의 프로펠러와 발전기의 규격화와 모듈화를 실현하여 하나의 용량에 한가지 규격을 사용하는 지금까지의 방식이 아닌, 규격화된 부품을 용량에 맞추어 다수 개를 이용하면 대량생산에 적합하여 생산단가를 낮출 수 있고, 납기를 단축시킬 수 있는 이점을 얻을 수 있다.
현재 가장 많이 운용되고 있는 Mw급 이상의 대형 풍력발전기는 시동풍속이 3~3.5M/SEC 이상이고, 적정풍속이 11~24M/SEC이며, 한계풍속이 25M/SEC 이하인데, 본 발명의 시동풍속은 2.5M/SEC 이하이고, 적정풍속이 10~31M/SEC이며, 한계풍속이 32M/SEC 이상이 되어 출력가능한 시간이 늘어난다.
또한, 강풍에 대응하여 와이어가 집풍구를 안정적인 자세로 인장시켜주고 있으므로, 내풍속(Survival wind speed)의 한계도 증가된다.
그리고, 상기 에어터빈(16)의 후단부에는 하나이거나 다수 개의 꼬리날개(24)가 마련되어 있으며, 이 꼬리날개(24)가 풍향 변동에 따라 자동적으로 반응하게 됨으로서, 집풍구(10)의 방향을 바람이 불어오는 쪽으로 자연스럽게 위치시킬 수 있게 된다.
물론, 이때의 집풍구(10) 및 하우징(26), 에어터빈(16) 등을 포함하는 베드플레이트(30) 전체는 풍향에 맞춰 타워에 회전가능한 지지형태로 설치될 수 있다.
따라서, 이와 같이 구성되는 광대역 풍력발전기의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.
상기 집풍구(10)는 전면부가 넓게 형성되어 있고, 후면부(소직경부)가 좁게 형성되어 있으므로, 집풍구(10)를 통과하는 바람의 유속은 점점 빨라지게 됨과 더불어 풍력의 집속밀도가 높아지게 되고, 이에 따라 집풍구(10)의 뒷쪽에 설치된 프로펠러(14)의 회전력은 더욱 증가하게 된다.
이때, 다수 개의 프로펠러(14)는 풍력의 이용효율을 높이게 되며, 프로펠러(14)의 회전에 의해 회전축(29)이 회전하게 되고, 상기 회전축(29)의 회전력이 발전기(15)에 전달되어 동력이 전력으로 전환되므로서, 발전이 이루어지는 것이다.
또한, 발전 도중 바람이 불어오는 방향이 바뀌게 되면, 꼬리날개(24)에 의해 바람의 방향에 따라 집풍구(10)가 풍향을 잡게 되므로 최대의 발전효율을 얻을 수 있다.
그리고, 풍속의 변동에 맞추어 집풍구의 열림 정도가 실시간으로 조절되므로 저속이나 중속 및 고속의 풍속에서도 안정적으로 발전을 할 수 있다.
또한, 강풍이 발생하는 상황에서는 집풍구의 폐쇄가 가능하므로 파손에 대비할 수 있다.
10 : 집풍구 11 : 실린더
12 : 와이어 13 : 권선기
14 : 프로펠러 15 : 발전기
16 : 에어터빈 17a : 상부 불변형 케이싱
17b : 하부 불변형 케이싱 17c : 좌우변 불변형 케이싱
18 : 절첩라인 19a : 와이어 결속점
19b : 와이어고리 20a : 상부 가변형 케이싱
20b : 하부 가변형 케이싱 21 : 와이어링
22 : 가변형자바라 23 : 제어기
24 : 꼬리날개 25 : 지지체
26 : 하우징 27 : 소직경부
28 : 타워 29 : 축
30 : 베드플레이트 31 : 에어터빈개폐장치

Claims (7)

  1. 유입되는 풍량을 모을 수 있으며 다수 개로 분할되어 접히거나 펴지면서 개폐가 가능한 깔대기 모양의 집풍구(10);
    상기 집풍구(10)의 개폐작동을 위한 수단으로서 집풍구(10)의 내측에 설치되어 집풍구(10)를 진퇴시키는 실린더(11), 집풍구(10)의 외곽에 연결 설치되어 집풍구(10)를 오므려주거나 풀어주는 와이어(12) 및 이 와이어(12)를 당겨주거나 풀어주는 권선기(13);
    하나의 축으로 연결된 다수 개의 프로펠러(14) 및 발전기(15)를 포함하며 풍력이 집중되어 모이는 집풍구(10)의 후단 중심측에 설치되어 풍량에 의한 회전력으로 전기에너지를 생산하는 에어터빈(16);
    에어터빈의 회전수로 풍속을 감지할 수 있는 풍속감지장치와, 상기 풍속감지장치로부터 전송되는 데이터를 받아 권선기(13)의 권출작동과 실린더(11)의 진퇴작동을 제어하는 제어기(23)를 더 포함하여, 현재의 풍속에 따른 집풍구(10)의 개방 정도를 실시간으로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 광대역 풍력발전기.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 집풍구(10)는 상부 불변형 케이싱(17a)과 하부 불변형 케이싱(17b) 및 내측의 좌우변 불변형 케이싱(17c)과, 상기 불변형 케이싱(17a,17b,17c)의 사이사이에서 절첩라인(18)을 두고 연접 배치되며 절첩라인(18)을 이용하여 접히거나 펴질 수 있는 측부 양쪽의 상부 가변형 케이싱(20a) 및 하부 가변형 케이싱(20b)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 풍력발전기.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 실린더(11)는 집풍구(10)의 내측에 다수 개가 설치되며, 상기 상부 불변형 케이싱(17a)의 외곽 꼭지점 2곳에는 와이어 결속점(19a)이 설치되고, 상기 가변형 케이싱(20a)의 측부 양쪽의 접철라인(18) 중심의 꼭지점에는 와이어 고리(19b)가 설치되며, 상기 하부 가변형 케이싱(20b)의 외곽 꼭지점 2곳에 와이어링(21)이 설치되며, 상기 와이어(12)와 권선기(13)는 와이어 결속점(19a), 와이어 고리(19b), 와이어링(21)을 따라 가면서 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 광대역 풍력발전기.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 집풍구(10)는 원형 또는 다각형 중의 어느 하나의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광대역 풍력발전기.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 에어터빈(16)의 프로펠러(14)는 일렬로 나란하게 배치되는 다수 개로 구성되고, 발전기(15)는 다수 개의 프로펠러(14)와 하나의 축에 연결되는 것을 특징으로 하는 광대역 풍력발전기.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 집풍구(10) 후단에는 외부 동력 없이 풍향에 적응하는 꼬리날개(24)가 하나 이상 더 포함한 것을 특징으로 하는 광대역 풍력발전기.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 에어터빈(16)은 하나의 하우징(26)에 다수 개가 배치되고, 각각의 에어터빈(16) 전면에는 에어터빈개폐장치(31)가 설치되어, 풍력의 강도에 따라 상기 제어기로부터 전송되는 제어신호에 의해 각 에어터빈의 개폐가 순차적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 광대역 풍력발전기.
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