KR101045352B1

KR101045352B1 - 보조블레이드를 갖는 풍력발전기

Info

Publication number: KR101045352B1
Application number: KR1020090043826A
Authority: KR
Inventors: 권주문
Original assignee: 권주문
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2011-06-30
Also published as: KR20100124893A

Abstract

본 발명은 회전날개(이하 블레이드,blade라 함)가 회전되는 힘에 의해 전기를 발생 충전하여 사용하는 풍력발전기에 관한 것으로, 바람의 힘에 의해 회전되는 블레이드를 회전축의 전단부에 설치하는 제1블레이드와 후단부에 설치하는 제2블레이드로 구분하여 각기 양단에 설치하고, 상기 후단부의 제2블레이드 직(直)후방에 보조블레이드를 구비하여 상기 보조블레이드의 회전력이 상기 후단부에 설치된 제2블레이드에 추력으로 작용되도록 함으로써 상기 제1,2블레이드의 회전력이 가속되어 동일한 바람의 세기에도 더욱 증가된 회전력을 얻어 전력 생산효율을 향상시킬 수 있도록 하는 보조블레이드를 갖는 풍력발전기에 관한 것이다.

풍력, 발전기, 풍력발전, 풍력발전기, 전력, 충전

Description

보조블레이드를 갖는 풍력발전기{A Wind Power Generator with a Auxiliary Blade}

본 발명은 회전날개(이하 블레이드,blade라 함)가 회전되는 힘에 의해 전기를 발생 충전하여 사용하는 풍력발전기에 관한 것으로, 특히 블레이드를 양측에 설치하고 후미에 보조블레이드를 구비하여 동일한 풍력으로 회전력을 증가시킬 수 있도록 하여 발전되는 전력의 생산 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 보조블레이드를 갖는 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기라 함은 바람의 힘을 회전력으로 변환하고 변환되는 회전력을 발전기 등을 이용하여 유도전기를 발생시켜 사용할 수 있도록 함으로써, 화력발전이나 원자력발전과 같이 환경을 오염시키지 않고 생활에 필요한 전기를 생산할 수 있는 바람의 힘을 이용한 발전기를 말한다.

그러나 이와 같은 종래의 풍력발전기는 화력발전이나 원자력발전과 같이 환경을 오염시키지 않고 필요한 전기를 생산할 수 있으나 그 생산되는 전력량이 턱없이 적으며 설치비용에 비해 전력 생산의 효율성이 상당히 미흡한 수준에 머무르고 있는 실정이다.

이러한 종래의 풍력발전기 중에 공개특허 특2003-0014776호의 '더블허브 프로펠러형 풍력발전기'가 공개되어 있는바, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 상기 더블허브 프로펠러형 풍력발전기(50)는 지상에서 일정 높이까지 고정 설치되는 지지프레임(51)과, 상기 지지프레임(51)의 끝단부에서 수직으로 설치되는 몸체프레임(52)과, 상기 몸체프레임(52)의 내부에 구비되어 회전 가능하도록 구비된 회전실축(53)과, 상기 회전실축(53)의 일단에 설치되어 불어오는 바람의 힘에 의해 회전되는 앞측블레이드(54)와, 상기 회전실축(53)에 삽설되면서 회전 가능하도록 구비된 회전중공축(55)과, 상기 회전중공축(55)의 일단에 설치되되 상기 앞측블레이드(54)의 뒤쪽에 구비되어 불어오는 바람의 힘에 의해 회전되는 뒤측블레이드(56)와, 상기 회전실축(53)과 회전중공축(55)에 수직으로 연결되고 상기 지지프레임(51)의 내부에 구비되되 상기 회전실축(53)과 회전중공축(55)의 회전력이 전달될 수 있도록 구비된 수직회동축(57) 및 상기 수직회동축(57)에 연결 구비되면서 이로부터 전달되는 회전력을 통해 전력을 생산할 수 있도록 상기 지지프레임(51) 내부에 구비되는 종속장치(58)와 발전기(59)로 구성되어 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 종래의 상기 더블허브 프로펠러형 풍력발전기(50)는 바람이 화살표 방향으로 불어 오게 되면 상기 앞측블레이드(54)가 회전되고 이와 동시에 상기 뒤측블레이드(56)도 바람의 힘에 의해 회전되게 된다.

이어 상기 앞측블레이드(54)는 상기 회전실축(53)을 회전시키고, 상기 뒤측블레이드(56)는 상기 회전중공축(55)을 회전시키게 되는데, 이때 상기 상기 회전실 축(53)과 회전중공축(55)의 회전력을 베벨기어 등을 통해 상기 수직회전축(57)으로 전달되면서 종속장치(58)와 발전기(59)를 통해 전력이 생산되는 구조로 되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 더블허브 프로펠러형 풍력발전기(50)는 바람이 부는 힘의 세기에 대응하는 정도의 회전력을 상기 회전실축(53)과 회전중공축(55)을 통해 일으키게 되는 바, 이에 해당하는 전력을 생산할 수 있으나 그 이상으로 전력 생산 효율을 높여줄 수는 없었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 바람의 힘에 의해 회전되는 블레이드를 회전축의 전단부에 설치하는 제1블레이드와 후단부에 설치하는 제2블레이드로 구분하여 각기 양측에 설치하고, 상기 후단부의 제2블레이드 직(直)후방에 보조블레이드를 구비하여 상기 보조 블레이드의 회전력이 상기 후단부에 설치된 제2블레이드에 추력으로 작용되도록 함으로써 상기 제1,2블레이드의 회전력이 가속되어 동일한 바람의 세기에도 더욱 증가된 회전력을 얻어 전력 생산효율을 향상시킬 수 있도록 하는 보조블레이드를 갖는 풍력발전기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보조블레이드를 갖는 풍력발전기(10)는 지상에서 일정 높이까지 고정 설치되는 지지프레임(11)과, 상기 지지프레임(11)의 끝단부에서 수직으로 설치되는 몸체프레임(12)과, 상기 몸체프레임(12)의 내부에 구비되어 회전 가능하도록 설치된 회전축(13)과, 상기 회전축(13)의 전단부 에 설치되어 불어오는 바람의 힘에 의해 회전되는 전방블레이드(14)와 후단부에 설치되어 불어오는 바람의 힘에 의해 회전되는 후방블레이드(15)와, 상기 회전축(13)에 수직으로 설치되면서 상기 회전축(13)의 회전력을 전달받아 회전되는 수직회동축(16)과, 상기 회전축(13)의 회전력을 상기 수직회동축(16)에 수직으로 전달할 수 있도록 연결 설치되는 베벨기어수단(17)과, 상기 후방블레이드(15)의 직후방에 구비되어 상기 후방블레이드(15)의 회전력에 추력(推力)을 가해줄 수 있도록 된 보조블레이드(18)와, 상기 수직회동축(16)에 연결 구비되면서 그로부터 전달되는 회전력을 통해 전력을 생산할 수 있도록 하는 발전장치(19)로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명의 보조블레이드를 갖는 풍력발전기는 바람의 힘에 의해 회전되는 블레이드의 직(直)후방에 보조 블레이드를 더 구비하여 상기 보조블레이드의 회전력이 바람에 의해 회전되는 블레이드에 그 후방측으로부터 추력으로 작용되도록 함으로써 동일한 바람의 세기에도 더욱 증강된 회전력을 얻어 전력 생산 효율을 더욱 높여줄 수 있는 효과를 얻게 된다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 보조블레이드를 갖는 풍력발전기의 사시상태도이고,

도 2는 본 발명에 따른 보조블레이드를 갖는 풍력발전기의 일부 분리 사시도이고,

도 3은 본 발명에 따른 보조블레이드를 갖는 풍력발전기의 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 보조블레이드를 갖는 풍력발전기의 측면도이고,

도 5는 종래의 풍력발전기 상태도이다.

본 발명의 보조블레이드를 갖는 풍력발전기(10)는 도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이,

지상에서 일정 높이까지 고정 설치되는 지지프레임(11)과,

상기 지지프레임(11)의 끝단부에서 수직으로 설치되는 몸체프레임(12)과,

상기 몸체프레임(12)의 내부에 구비되어 회전 가능하도록 설치된 회전축(13)과,

상기 회전축(13)의 전단부에 설치되어 불어오는 바람의 힘에 의해 회전되는 전방블레이드(14)와 후단부에 설치되어 불어오는 바람의 힘에 의해 회전되는 후방블레이드(15)와,

상기 회전축(13)에 수직으로 설치되면서 상기 회전축(13)의 회전력을 전달받아 회전되는 수직회동축(16)과,

상기 회전축(13)의 회전력을 상기 수직회동축(16)에 수직으로 전달할 수 있도록 연결 설치되는 베벨기어수단(17)과,

상기 후방블레이드(15)의 직후방에 구비되어 상기 후방블레이드(15)의 회전이 더욱 빨라지도록 추력(推力)을 가해줄 수 있도록 된 보조블레이드(18)와,

상기 수직회동축(16)에 연결 구비되면서 그로부터 전달되는 회전력을 통해 전력을 생산할 수 있도록 하는 발전장치(19)로 구성되어 있다.

여기서 상기 회전축(13)의 전단과 후단에는 각각 상기 전방블레이드(14)와 후방블레이드(15)가 설치되되 상기 후방블레이드(15)의 직(直)후방 즉 상기 회전축(13)의 끝단부에는 회전베어링수단(20)이 삽설 구비되고, 상기 회전베어링수단(20)에 상기 보조블레이드(18)가 설치되는 구조로 되어 있다.

이는 상기 회전축(13)이 회전되는 경우에는 상기 보조블레이드(18)가 회전 되지 않고 바람의 세기에 따라 상기 보조블레이드(18)가 회전되게 된다.

상기 보조블레이드(18)가 회전하게 되면 그 회전력이 전면에 위치한 상기 후방블레이드(15)에 추력이 가해지는 결과를 초래하고 이로 인해 상기 후방블레이드(15)가 더욱 빨리 회전되게 된다.

따라서 상기 후방블레이드(15)의 회전력이 빨라짐으로 인해 상기 회전축(13)이 빨라지고 결국 상기 수직회동축(16)이 빨라져 그로 인한 발전량이 증가하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 보조블레이드를 갖는 풍력발전기(10)는 바람이 많이 부는 초원이나 바닷가 등과 같은 장소에 설치하여 운영하는 것이 바람직하다.

상기 보조블레이드를 갖는 풍력발전기(10)는 바람이 불어오면 상기 전방블레이드(14)와 후방블레이드(15)가 회전되면서 상기 회전축(13)을 회전시키게 되고 이와 동시에 상기 보조블레이드(18)가 회전되게 된다. 이때 상기 회전축(13)의 회전 은 상기 보조블레이드(18)에 어떠한 영향도 미치지 않는다. 이는 상기 회전축(13)에 상기 보조블레이드(18)가 상기 회전베어링수단(20)에 의해 연결 설치되기 때문이다.

그러나 상기 보조블레이드(18)는 상기 전방블레이드(14)와 후방블레이드(15)가 바람의 힘에 의해 회전될때 그 불어오는 바람의 힘에 의해 회전되게 된다. 그러면 상기 보조블레이드(18)는 상기 회동축(13)에 삽설 구비된 상기 회전베어링수단(20)에 의해 자유롭게 회전된다. 이는 상기 후방블레이드(15)와 상기 보조블레이드(18) 사이에서 상호 회전되면서 형성되는 와류(vortex)가 생성되고 이 와류가 상기 후방블레이드(15)측으로 가해지기 때문이다.

여기서 상기 보조블레이드(18)의 회전날개의 수는 도 2에 도시된 바와 같이 전방블레이드(14)의 회전날개수와 후방블레이드(15)의 회전 날개수의 합과 동일하며, 이로 인해 불어오는 공기압을 상기 보조블레이드(18)에서 더욱 많이 받아 압력이 커지게 된다. 또한 상기 보조블레이드(18)의 크기는 상기 후방블레이드(15)의 크기 보다 같거나 또는 더 큰 것으로 설치 구성되어 있다.

따라서 상기 후방블레이드(15)와 상기 보조블레이드(18) 사이에 압력차가 발생되고 이 압력차에 의해 와류가 형성되는 바, 통상 와류는 고압측에서 저압측으로 이동하기 때문에 상기 보조블레이드(18) 쪽에서 상기 후방블레이드(15) 쪽으로 와류가 형성되고 이것이 상기 후방블레이드(15)에 추력(推力)으로 작용되면서 그 회전력이 증가 하게 된다.

상기와 같이 상기 후방블레이드(15)의 회전력이 증가되면서 그 증가된 회전력이 상기 회전축(13)과 상기 베벨기어수단(17)을 통해 상기 수직회동축(16)으로 전달되고 이어 상기 수직회동축(16)에 연결된 상기 발전장치(19)를 통해 전력이 배가되어 생산된다.

또한 상기 전방블레이드(14)와 후방블레이드(15)는 회전 날개가 각각 3개씩 구비되고 상기 보조블레이드(18)는 회전 날개가 6개 구비되나 이에 한정되어 구성되는 것은 아니고 다양한 형태와 숫자로 이루어질 수 있음은 물론이다.

그리고 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 전방블레이드(14)와 상기 후방블레이드(15)의 회전날개 설치각도는 바람이 불어오는 방향에서 보았을 때 상기 전방블레이드(14)의 각 회전날개 사이에 상기 후방블레이드(15)의 각 회전날개가 위치되도록 설치 구성한다.

상기 베벨기어수단(17)은 회전력을 수직 또는 직각으로 전달할 수 있는 수단이면 족하고 이는 공기 기술에 의해 용이하게 구성될 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 보조블레이드를 갖는 풍력발전기는 회전날개를 갖는 블레이드에 보조블레이드를 추가적으로 더 구비하여 줌으로써, 블레이드의 회전이 배가되고 이로 인해 축회전이 증가되어 결국에는 전력 생산량이 증가되어 동일한 바람의 세기에도 더욱 효율이 향상되는 풍력발전기를 제공할 수 있게 된다.

도 5는 종래의 풍력발전기 상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10:보조블레이드를 갖는 풍력발전기 11:지지프레임 12:몸체프레임

13:회전축 14:전방블레이드 15:후방블레이드 16:수직회동축

17:베벨기어수단 18:보조블레이드 19:발전장치 20:회전베어링

Claims

삭제
바람에 의해 회전되는 블레이드의 회전력을 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전기에 있어서,

지상에서 일정 높이까지 고정 설치되는 지지프레임(11)과,

상기 지지프레임(11)의 끝단부에서 수직으로 설치되는 몸체프레임(12)과,

상기 몸체프레임(12)의 내부에 구비되어 회전 가능하도록 설치된 회전축(13)과,

상기 회전축(13)의 전단부에 설치되어 불어오는 바람의 힘에 의해 회전되는 전방블레이드(14)와 후단부에 설치되어 불어오는 바람의 힘에 의해 회전되는 후방블레이드(15)와,

상기 회전축(13)에 수직으로 설치되면서 상기 회전축(13)의 회전력을 전달받아 회전되는 수직회동축(16)과,

상기 회전축(13)의 회전력을 상기 수직회동축(16)에 수직으로 전달할 수 있도록 연결 설치되는 베벨기어수단(17)과,

상기 후방블레이드(15)의 직후방에 구비되어 상기 후방블레이드(15)의 회전력에 추력(推力)을 가해줄 수 있도록 된 보조블레이드(18)와,

상기 수직회동축(16)에 연결 구비되면서 그로부터 전달되는 회전력을 통해 전력을 생산할 수 있도록 하는 발전장치(19)로 구성되되,

상기 보조블레이드(18)의 회전날개 수는 상기 전방블레이드(14)의 회전날개 수와 상기 후방 블레이드(15)의 회전날개 수의 합과 동일하며,

상기 후방블레이드(15)의 직(直)후방에 구비되는 상기 회전축(13)의 끝단부에는 상기 보조블레이드(18)가 풍력에 의해 회전될 수 있도록 하는 회전베어링수단(20)이 삽설 구비되어, 상기 보조블레이드(18)에 의해 상기 후방블레이드(15)의 회전력이 배가되어 발전효율을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 보조블레이드를 갖는 풍력발전기.
제2항에 있어서, 상기 보조블레이드(18)의 크기는 상기 후방블레이드(15)의 크기 보다 같거나 또는 더 큰 것으로 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 보조블레이드를 갖는 풍력발전기.