KR101044743B1 - 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 지면에 고정 설치되며, 폐순환 구조를 가지는 순환지지부, 순환지지부 상에 슬라이딩 가능하게 복수개가 이격 설치되고, 자체 회전되지 않는 수직형 블레이드가 마련되어, 바람에 의해 수직형 블레이드가 밀리면서 순환지지부 상에서 슬라이딩 이동하는 이동부들, 이동부들을 연결하도록 폐순환 구조를 가지며, 이동부들의 이동에 따라 반복 순환되는 폐순환라인, 폐순환라인과 연결되어, 순환 이동하는 이동부들에 의해 순환 이동하는 폐순환라인으로부터 이동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기를 포함하며, 이동부들은, 일 단이 수직형 블레이드에 결합되며, 타 단은 순환지지부에 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이딩프레임, 수직형 블레이드와 폐순환라인을 연결시키는 연결프레임을 더 구비하고, 순환지지부는, 이동부들이 반복 순환되도록 폐순환 구조를 가지며, 측방으로 개방된 부분을 통해 이동부들이 마찰이 감소된 상태로 수평상태로 용이하게 슬라이딩되게 가이드하도록 이동부들의 단부가 연결되는 리니어베어링을 내측에 결합 설치한 수평레일부가 마련된 가이드프레임, 가이드프레임이 도로 상방에 수평상태로 배치되도록 지지하는 복수의 지지프레임을 포함하는 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치를 제공한다.

Description

멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치{Wind power generating apparatus}

본 발명은 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행시 발생되는 주행풍이나 자연적으로 불어오는 자연풍을 이용하여 전기를 발생시키는 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기는 다양한 전기, 전자제품이 구동하는데 없어서는 안될 중요한 에너지원으로 자리잡고 있다. 이러한 전기를 발생시키는 방법으로는 수력발전, 화력발전, 풍력발전, 원자력발전 등이 있다.

여기서, 풍력발전은 자연적으로 부는 바람을 이용하여 회전 날개를 회전시키면서 발전이 이루어지게 된다. 그러나, 풍력발전은 자연적으로 불어오는 바람이 최소한 평균 10Km/h 의 속도로 불어야만 산업적으로 사용 가능한 경제성 있는 양질의 전기를 발전할 수 있다.

따라서, 강한 풍력을 얻기 위하여, 회전 날개가 설치되는 입지 조건으로서, 바람이 항상 잘 부는 높은 곳이나 장애물이 없는 곳 또는 주거 지역에서 멀리 떨어진 곳 등을 선정하게 된다. 그러나, 자연적으로 불어오는 자연풍은 한계가 있으며, 또한, 이러한 자연풍을 이용하기 위해서는 대형 프로펠러가 구비된 풍력 발전기를 구축하여야 하므로, 설치장소에 한계가 있으며, 자연경관을 해치고 설치비용이 많이 소요되는 등의 비경제적인 문제점이 있다.

따라서, 근래에는 이러한 자연풍 한계에 따른 발전 문제를 해결하고자, 도로에 설치된 상태에서 차량의 주행시 발생되는 주행풍을 이용하여, 회전 날개가 회전되게 하면서 발전이 이루어지게 하는 주행풍을 이용한 풍력 발전장치가 이용되고 있다. 이러한, 상기 주행풍을 이용한 풍력 발전장치는 대한민국 등록특허 제0455087호(2004.10.21)에 제시되고 있다.

그러나, 선출원된 풍력 발전장치는 돛대가 활차를 중심으로 축회전되면서 발전이 이루어짐과 동시에 레일 상을 이동하면서 발전이 이루어지는 바, 구조가 복잡하고 그에 따라 제작설치가 용이하지 못함과 더불어 제조비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은, 구조가 간단하여 제작 설치가 용이함과 더불어 제조비용이 적게 소요되는 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 산이나 평지 또는 도로의 지면에 설치된 상태에서 자연풍이나 주행풍과 같은 바람을 이용하여 전기를 발생시키는 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치에 있어서, 지면에 고정 설치되며, 폐순환 구조를 가지는 순환지지부와, 상기 순환지지부 상에 슬라이딩 가능하게 복수개가 이격 설치되고, 자체 회전되지 않는 수직형 블레이드가 마련되어, 상기 바람에 의해 상기 수직형 블레이드가 밀리면서 상기 순환지지부 상에서 슬라이딩 이동하는 이동부들과, 상기 이동부들을 연결하도록 폐순환 구조를 가지며, 상기 이동부들의 이동에 따라 반복 순환되는 폐순환라인 및, 상기 폐순환라인과 연결되어, 순환 이동하는 상기 이동부들에 의해 순환 이동하는 상기 폐순환라인으로부터 이동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기를 포함하며, 상기 이동부들은, 일 단이 상기 수직형 블레이드에 결합되며, 타 단은 상기 순환지지부에 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이딩프레임과, 상기 수직형 블레이드와 상기 폐순환라인을 연결시키는 연결프레임을 더 구비하고, 상기 순환지지부는, 상기 이동부들이 반복 순환되도록 폐순환 구조를 가지며, 측방으로 개방된 부분을 통해 상기 이동부들이 마찰이 감소된 상태로 수평상태로 용이하게 슬라이딩되게 가이드하도록 상기 이동부들의 단부가 연결되는 리니어베어링을 내측에 결합 설치한 수평레일부가 마련된 가이드프레임과, 상기 가이드프레임이 상기 도로 상방에 수평상태로 배치되도록 지지하는 복수의 지지프레임을 포함하는 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치를 제공한다.

또한, 상기 폐순환라인에는 요철이 형성되며, 상기 발전기의 축에는 상기 폐순환라인의 요철에 맞물림되는 기어가 장착될 수 있다.

또한, 상기 폐순환라인은 체인이며, 상기 발전기의 축에는 상기 체인에 맞물림되는 스프라켓이 장착될 수 있다.

또한, 상기 수평레일부는 상하 방향으로 수평되게 한 쌍이 마련될 수 있다.

또한, 상기 수직형 블레이드는 일방향성을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치는, 폐순환 구조를 가지는 순환지지부 상에 슬라이딩 가능하게 설치된 복수개의 수직형 블레이드들이 발생되는 바람과 부딪히면서 밀림 이동하게 된다. 이렇게, 수직형 블레이드들이 바람에 의해 순환지지부 상에서 반복 순환상태로 이동하면, 수직형 블레이드들을 연결하는 폐순환라인도 이에 대응되게 반복 순환상태로 이동하게 된다. 그러면, 폐순환라인에 연결된 발전기의 축이 회전되면서 발전이 이루어지는 간단한 구조를 가진다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치의 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치의 부분 단면도이다.
도 5는 도 2의 A부분 확대 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치의 평면도이며, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치는, 순환지지부(100), 이동부(200), 폐순환라인(300), 발전기(400)를 구비한다.

상기 순환지지부(100)는 산이나 평지 또는 도로의 지면에 설치되어, 자연풍이나 주행하는 차량에 의해 발생되는 주행풍과 같은 바람을 받게 된다. 여기서, 상기 순환지지부(100)는 발생되는 상기 바람에 의해 이후 설명될 상기 이동부(200)들을 반복 순환되게 하도록 폐순환 구조를 가진다. 이러한, 상기 순환지지부(100)는 가이드프레임(110), 지지프레임(120)을 포함한다.

상기 가이드프레임(110)은 상기 이동부(200)들이 상기 지면에 고정 설치된 상태에서 발생되는 상기 바람들을 받아 반복 순환이동할 수 있게 가이드하는 프레임이다. 즉, 상기 가이드프레임(110)은 상기 지면 상에서 상기 이동부(200)들이 반복 순환할 수 있도록 폐순환 구조를 가진다. 보다 바람직하게 상기 가이드프레임(110)은 상기 이동부(200)들의 반복 순환시, 이동 방향이 전환되는 부분에서도 슬라이딩 이동이 용이하도록 타원 형상을 가진다. 그리고, 상기 가이드프레임(110)의 측방, 즉, 도 1의 외측부로는 이후 설명될 상기 이동부(200)들을 슬라이딩 이동되게 가이드하는 수평레일부(111)가 마련된다. 도 2를 참조하면, 상기 수평레일부(111)는 상기 이동부(200)들의 단부를 걸림상태로 이탈되지 않게 하면서, 상기 도로에 수평되게 이동할 수 있게 가이드하게 된다. 더불어, 상기 수평레일부(111)는 도 3과 같이 상하 방향에 대해 상호 수평상태로 이격되게 복수개를 구비할 수 있다. 이렇게, 상기 수평레일부(111)가 많아질 수 있도록 상기 이동부(200)들을 안정적으로 지지한 상태로 슬라이딩 이동하게 가이드할 수 있지만, 이에 대응되게 마찰면이 증대되면서 발전효율이 떨어질 수 있는 바, 상하방향에 대해 한 쌍을 마련하는 것이 바람직하다.

상기 가이드프레임(110)의 수평레일부(111) 내측에는, 상기 이동부(200)들의 단부와 연결되는 리니어베어링(500)을 결합 설치할 수 있다. 여기서, 상기 리니어베어링(500)은 상기 수평레일부(111)에 삽입 상태로 슬라이딩되는 상기 이동부(200)들이 용이하게 이동할 수 있게 한다. 즉, 상기 리니어베어링(500)은 상기 가이드프레임(110)을 따라 반복 순환하는 상기 이동부(200)들의 마찰 감소를 통해 이후 발전효율을 높일 수 있게 된다.

상기 지지프레임(120)은 상기 가이드프레임(110)을 상기 지면에 수평상태로 배치되도록 지지하는 프레임이다. 이러한, 상기 지지프레임(120)은 상기 지면에 복수개가 상호 이격되게 설치된다. 여기서, 상기 지지프레임(120)의 길이방향 일 단은 상기 지면에 고정 결합되며, 타 단은 상기 가이드프레임(110)에 연결 결합된다.

상기 이동부(200)는 상기 순환지지부(100)의 가이드프레임(110)에 마련된 상기 수평레일부(111)에 단부가 슬라이딩 가능하게 설치된다. 여기서, 상기 이동부(200)는 상기 가이드프레임(110)의 수평레일부(111)에 슬라이딩 가능하게 복수개가 이격상태로 걸림 설치된다. 이러한, 상기 이동부(200)는 상기 지면의 상방에서 발생되는 상기 바람에 의해 밀림되며 상기 가이드프레임(110) 상에서 반복 순환상태로 슬라이딩 이동하게 된다. 상기 이동부(200)는 수직형 블레이드(210), 슬라이딩프레임(220), 연결프레임(230)을 포함한다.

상기 수직형 블레이드(210)는 상기 바람을 전달받는 판 부재이다. 이러한, 상기 수직형 블레이드(210)는 상기 지면에 수직하게 배치되며, 상기 바람을 전달받는 면부(a,b)는 상기 가이드프레임(110)의 직선부분에서 발새오딘 상기 바람에 수직하도록 상기 가이드프레임(110)의 수평레일부(111)에 연결상태로 고정설치된다. 그리고, 상기 수직형 블레이드(210)는 일 방향의 상기 바람 방향에 대해서만 밀림힘을 받도록 일방향성을 가진다.

상기 슬라이딩프레임(220)은 상기 수직형 블레이드(210)를 상기 순환지지부(100)의 가이드프레임(110)에 슬라이딩 가능하게 연결 설치하는 프레임이다. 즉, 상기 슬라이딩프레임(220)은 상기 수직형 블레이드(210)를 상기 가이드프레임(110)의 수평레일부(111)에 슬라이딩되게 연결한다. 여기서, 상기 슬라이딩프레임(220)의 일 단은 상기 수직형 블레이드(210)의 일 측에 결합되며, 타 단은 상기 가이드프레임(110)의 수평레일부(111)에 슬라이딩 가능하게 걸림 설치된다.

도 4를 참조하면, 상기 슬라이딩프레임(220)의 타 단에는 볼베어링(600)을 결합 구비할 수 있다. 이러한, 상기 볼베어링(600)은 상기 슬라이딩프레임(220)의 타 단에 결합된 상태로 상기 순환지지부(100)의 가이드프레임(110)에 마련된 상기 수평레일부(111)에 삽입 설치된다. 즉, 상기 볼베어링(600)은 상기 가이드프레임(110)의 수평레일부(111) 상에서 상기 이동부(200)들이 용이하게 슬라이딩 이동할 수 있도록 상기 순환지지부(100)의 수평레일부(111)와의 마찰력을 감소시켜 이후 발전효율을 높일 수 있게 한다. 여기서, 상기 슬라이딩프레임(220)의 타 단에 볼베어링(600)을 결합 구비할 경우에는 앞서 설명한 상기 리니어베어링(500)을 상기 수평레일부(111) 내측에 설치하지 않아도 됨은 물론이다.

상기 연결프레임(230)은 상기 수직형 블레이드(210)를 이후 설명될 상기 폐순환라인(300)에 연결시키는 프레임이다. 즉, 상기 연결프레임(230)은 상기 바람에 의해 상기 가이드프레임(110) 상에서 슬라이딩되는 상기 수직형 블레이드(210)의 이동력을 상기 폐순환라인(300)으로 전달하게 된다. 여기서, 상기 연결프레임(230)의 일 단은 상기 수직형 블레이드(210)의 일 측 또는 상기 슬라이딩프레임(220)의 일 측에 결합되며, 타 단은 상기 폐순환라인(300)의 일 측에 연결 결합된다.

상기 폐순환라인(300)은 상기 이동부(200)들을 연결하는 연결부재이다. 즉, 상기 폐순환라인(300)에는 상기 이동부(200)들의 각 연결프레임(230)이 연결 결합된다. 이러한, 상기 폐순환라인(300)은 상기 이동부(200)들을 하나로 연결할 수 있도록 상기 순환지지부(100)와 동일한 폐순환 구조를 가진다. 따라서, 상기 폐순환라인(300)은 상기 주행풍에 의해 이동하는 상기 이동부(200)들의 움직임에 대응되게 반복 순환이동하게 된다. 이같이, 상기 폐순환라인(300)은 상기 이동부(200)들의 이동력을 전달받아 반복 순환되고, 이렇게 발생되는 순환 이동력을 이후 설명될 발전기(400)로 전달되게 하여 발전이 이루어질 수 있게 한다.

도 5를 참조하면, 상기 폐순환라인(300)의 외측면으로는 이후 설명될 상기 발전기(400)로 순환 이동력을 걸림상태로 용이하게 전달할 수 있도록 요철(310)을 마련할 수 있다. 또한, 상기 폐순환라인(300)으로 체인(도면미도시)을 사용할 수도 있다.

상기 발전기(400)는 상기 주행풍에 의해 이동하는 상기 이동부(200)들의 이동력에 의해 대응되게 순환 이동하는 폐순환라인(300)을 통해 동력을 전달받아 전기를 발생시킨다. 즉, 상기 발전기(400)의 축 부분이 상기 폐순환라인(300)에 연결되어, 상기 발전기(400)가 순환 이동하는 상기 이동부(200)들의 이동력을 전달받게 된다.

여기서, 상기 발전기(400)는 복수개를 상기 폐순환라인(300)에 연결 설치할 수 있으며, 상기 폐순환라인(300)에 연결되는 상기 축의 단부에는 상기 폐순환라인(300)의 요철(310) 부분에 이맞춤된 상태로 회전이 용이하도록 기어(410)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 폐순환라인(300)으로 체인을 사용할 경우에는 상기 축의 단부에 스프라켓(도면미도시)을 구비할 수 있음은 물론이다.

이와 같이 구성되는 일실시예에 따른 상기 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치의 동작을 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 지면의 상방에는 자연적으로 발생되는 자연풍이나 도로에서 주행하는 차량에 의해 주행풍과 같은 바람이 발생하게 된다. 이렇게 발생된 상기 바람은 상기 이동부(200)의 수직형 블레이드(210)들에 부딪히게 된다.

그러면, 상기 수직형 블레이드(210)들은 상기 바람에 의해 밀리면서, 상기 수평레일부(111)를 따라 상기 순환지지부(100)의 가이드프레임(110)을 순환 이동하게 된다. 이렇게, 상기 수직형 블레이드(210)들이 상기 바람에 의해 상기 가이드프레임(110)을 순환 이동됨과 동시에, 상기 수직형 블레이드(210)들이 연결된 상기 폐순환라인(300)도 반복 순환 이동하게 된다.

이렇게, 상기 폐순환라인(300)이 반복 순환하면서 발생되는 이동력은 상기 발전기(400)의 축으로 전달되고, 이에 상기 발전기(400)의 축이 회전되면서 전기를 발생시키게 된다.

이와 같이, 일실시예의 상기 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치는, 폐순환 구조를 가지는 상기 순환지지부(100) 상에 슬라이딩 가능하게 설치된 복수개의 수직형 블레이드(210)들이 상기 바람과 부딪히면서 밀림 이동하게 된다. 이렇게, 상기 수직형 블레이드(210)들이 상기 바람에 의해 상기 순환지지부(100) 상에서 반복 순환상태로 이동하면, 상기 수직형 블레이드(210)들을 연결하는 상기 폐순환라인(300)도 이에 대응되게 반복 순환상태로 이동하게 된다. 그러면, 상기 폐순환라인(300)에 연결된 상기 발전기(400)의 축이 회전되면서 발전이 이루어지는 간단한 구조를 가진다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 순환지지부 110: 가이드프레임
111: 수평레일부 120: 지지프레임
200: 이동부 210: 수직형 블레이드
220: 슬라이딩프레임 230: 연결프레임
300: 폐순환라인 310: 요철
400: 발전기 410: 기어
500: 리니어베어리 600: 볼베어링

Claims (5)

1. 산이나 평지 또는 도로의 지면에 설치된 상태에서 자연풍이나 주행풍과 같은 바람을 이용하여 전기를 발생시키는 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치에 있어서,
   지면에 고정 설치되며, 폐순환 구조를 가지는 순환지지부와;
   상기 순환지지부 상에 슬라이딩 가능하게 복수개가 이격 설치되고, 자체 회전되지 않는 수직형 블레이드가 마련되어, 상기 바람에 의해 상기 수직형 블레이드가 밀리면서 상기 순환지지부 상에서 슬라이딩 이동하는 이동부들과;
   상기 이동부들을 연결하도록 폐순환 구조를 가지며, 상기 이동부들의 이동에 따라 반복 순환되는 폐순환라인; 및,
   상기 폐순환라인과 연결되어, 순환 이동하는 상기 이동부들에 의해 순환 이동하는 상기 폐순환라인으로부터 이동력을 전달받아 전기를 발생시키는 발전기를 포함하며,
   상기 이동부들은, 일 단이 상기 수직형 블레이드에 결합되며, 타 단은 상기 순환지지부에 슬라이딩 가능하게 설치되는 슬라이딩프레임과, 상기 수직형 블레이드와 상기 폐순환라인을 연결시키는 연결프레임을 더 구비하고,
   상기 순환지지부는, 상기 이동부들이 반복 순환되도록 폐순환 구조를 가지며, 측방으로 개방된 부분을 통해 상기 이동부들이 마찰이 감소된 상태로 수평상태로 용이하게 슬라이딩되게 가이드하도록 상기 이동부들의 단부가 연결되는 리니어베어링을 내측에 결합 설치한 수평레일부가 마련된 가이드프레임과, 상기 가이드프레임이 상기 도로 상방에 수평상태로 배치되도록 지지하는 복수의 지지프레임을 포함하는 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 폐순환라인에는 요철이 형성되며,
   상기 발전기의 축에는 상기 폐순환라인의 요철에 맞물림되는 기어가 장착된 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 폐순환라인은 체인이며,
   상기 발전기의 축에는 상기 체인에 맞물림되는 스프라켓이 장착된 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 수평레일부는 상하 방향으로 수평되게 한 쌍이 마련된 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 수직형 블레이드는 일방향성을 가지는 멀티 블레이드형 수직축 풍력 발전장치.

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