KR101059442B1

KR101059442B1 - 풍력발전장치

Info

Publication number: KR101059442B1
Application number: KR1020090011310A
Authority: KR
Inventors: 박준필
Original assignee: 주식회사 필엔지
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2011-08-25
Also published as: KR20100092110A

Abstract

본 발명은 풍력발전장치에 관한 것이다.

본 발명의 실시예는 풍력발전장치에 있어서, 풍력에 의해 전기를 발생시키는 발전부와, 발전부가 설치되며 다단으로 신축되도록 하부지주, 하부지주에 지지되는 중부지주, 중부지주에 지지되는 상부지주로 구성되는 지주부와, 발전부를 수직방향으로 회전시키는 회전부와, 지주부를 신축시키는 승강부와, 지주부의 상승상태를 고정시키는 고정부와, 발전부, 회전부 및 승강부를 제어하는 컨트롤박스를 포함한다.

본 발명에 의하면, 태풍에 의한 파손을 미연에 방지하도록 다단으로 구성되어 승강되는 지주에 의해 발전부의 높이를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

풍력, 다단, 승강

Description

풍력발전장치{WIND POWER GENERATOR}

본 발명은 풍력발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 풍력발전이란 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시켜서 전력을 얻는 기술이다.

이러한 풍력발전은 에너지 고갈 위기와 환경 생태계 보존의 필요성 증가에 따라 근래에 접어들어 그 이용 기술이 본격적으로 연구되어 현재는 가장 광범위하게 실용 보급되고 있는 대체에너지의 하나로 자리를 잡고 있다.

또한 풍력발전은 어느 곳에나 산재 되어 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있으며, 대규모 발전 단지의 경우에는 발전 비용도 기존의 발전 방식과 경쟁 가능한 수준의 신 에너지 발전 기술인 것이다.

여기서, 주요 구성 요소로는 날개와 허브로 구성된 회전자와, 상기 회전자의 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속 장치, 발전기 및 각종 안전장치를 제어하는 제어 장치 및 날개를 소정높이로 배치시키는 지주 등으로 구성된다.

그러나, 종래의 풍력 발전기에서 풍차는 바람에 의해 회전되는 운동 에너지를 이용해서 전기 에너지로 바꾸게 되는데, 이때 계절에 따른 발생되는 태풍 등의 강풍에 의해 날개가 부러지거나 지주가 쓰러지는 등의 피해가 발생되는 문제점이 있다. 따라서, 강풍에 의해 파손되지 않는 풍력발전장치의 개발이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 태풍에 의한 파손을 미연에 방지할 수 있는 풍력발전장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 태풍의 피해에 대비하도록 높이를 최소화할 수 있는 풍력발전장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상승된 높이를 정확하게 고정시킬 수 있는 풍력발전장치를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예는 풍력발전장치에 있어서, 풍력에 의해 전기를 발생시키는 발전부와, 발전부가 설치되며 다단으로 신축되도록 하부지주, 하부지주에 지지되는 중부지주, 중부지주에 지지되는 상부지주로 구성되는 지주부와, 발전부를 수직방향으로 회전시키는 회전부와, 지주부를 신축시키는 승강부와, 지주부의 상승상태를 고정시키는 고정부와, 발전부, 회전부 및 승강부를 제어하는 컨트롤박스를 포함한다.

또한, 본 발명은 평상시에 다단으로 구성되는 지주의 상승된 높이를 정확하게 고정시켜 안정되게 발전할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 풍력에 의해 전기를 발생시키는 발전부(10)와, 발전부(10)가 설치되며 다단으로 신축되도록 하부지주(31), 하부지주(31)에 지지되는 중부지주(33), 중부지주(33)에 지지되는 상부지주(35)로 구성되는 지주부(30)와, 발전부(10)를 수직방향으로 회전시키는 회전부(50)와, 지주부(30)를 신축시키는 승강부(70)와, 지주부(30)의 상승상태를 고정 시키는 고정부(90)와, 발전부(10), 회전부(50) 및 승강부(70)를 제어하는 컨트롤박스(20)를 포함한다.

여기서, 발전부(10)는 바람에 의해 회전되는 프로펠러(11)와, 이 프로펠러(11)의 회전을 이용하여 전기를 발생시키는 발전기(13)로 구성될 수 있다. 이때, 발전부(10)는 배선(도시생략)을 통해 배터리(도시생략)와 연결되어 발전된 전력은 배터리에 저장될 수 있다.

또한, 발전기(13)는 회전부(50)에 의해 지주부(30)의 상부에 고정될 수 있다. 또한, 하부지주(31), 중부지주(33), 상부지주(35)는 각각의 직경이 다른 다수개의 관으로 구현될 수 있으면서 텔레스코프 형상으로 결합되어 신축될 수 있다. 그리고, 회전부(50)는 발전부(10)를 수직으로 회전시킬 수 있는 모터로 구현될 수 있다. 즉, 발전부(10)는 수직으로 선 상태에서 회전부(50)의 회전에 의해 수평으로 누워질 수 있다.

또한, 승강부(70)는 지주부(30)를 신축시킬 수 있는 것으로, 풍력발전을 하고자 할 때는 지주부(30)를 상승시켜서 발전부(10)의 높이를 지면으로부터 높게 위치시킬 수 있다. 또한, 발전을 하지 않을 때나 보수가 필요할 때는 지주부(30)를 하강시켜서 발전부(10)의 높이를 지면으로부터 낮게 위치시킬 수 있다.

한편, 고정부(90)는 승강부(70)에 의해 상승되면서 늘어난 지주부(30)를 안정되게 고정시킬 수 있다. 즉, 상승된 지주부(30)는 승강부(70)에 의해 정지에 의해 1차로 고정되고, 고정부(90)에 의해 2차로 고정되므로, 지주(30)는 상승된 상태를 견고하게 유지할 수 있으므로, 안정되게 풍력발전할 수 있다.

또한, 사용자의 명령는 컨트롤박스(20)를 이용하여 회전부(50) 및 승강부(70)를 제어할 수 있다.

그리고, 회전부(50)는 발전부(10)의 하부에 설치되며 상부홀(52)이 형성된 상부회전부재(51)와, 상부회전부재(51)와 대응되며 상기 상부지주(35)의 상부에 설치되고 하부홀(54)이 형성된 하부회전부재(53)와, 상부홀(52)에 고정되게 설치되고, 하부홀(54)에 공회전되게 설치되는 힌지(55)와, 힌지(55)를 상부홀(52) 및 하부홀(54)을 관통시킨 상태에서 상부회전부재(51)에 고정시키는 고정부재(56)와, 힌지(55)를 회전시키도록 회전축(57a)을 갖는 회전모터(57)와, 힌지(55)와 상기 회전축(57a)을 결합하는 결합부재(58)와, 회전모터(57)를 상기 상부지주(35)의 일측에 고정시키는 고정브라켓(59)을 포함할 수 있다.

여기서, 상부회전부재(51)와 하부회전부재(53)를 일치시킨 상태에서 힌지(55)를 상부홀(52) 및 하부홀(54)에 삽입시킨다. 이때, 힌지(55)는 일단에 걸림턱(55a)이 형성되고, 이 걸림턱(55a)에는 고정홀(55b)이 형성될 수 있다. 따라서, 고정홀(55b)에 고정부재(56)를 끼워서 상부지주(35)에 결합시키면 힌지(55)는 상부지주(35)에 고정될 수 있다.

이어서, 힌지(55)의 타단에 결합홀(55c)이 형성되어 있고, 회전모터(57)의 회전축(57a)의 내측으로 삽입홀(57b)이 형성되어 있으며, 이 삽입홀(57b)을 관통되게 결합홀(57c)이 형성되어 있다. 이때, 힌지(55)의 타측을 회전축(57a)의 삽입홀(57b)에 삽입시킨 상태에서 결합부재(58)를 결합홀(55c)에 결합시키면 힌지(55)와 회전축(57a)은 결합될 수 있다.

따라서, 회전모터(57)를 회전시키면 발전부(10)는 지주부(30)에 대해 수직상태에서 90도로 회전될 수 있다.

이와 같이, 사용자는 태풍이 불어 발전부(10) 및 지주부(30)의 파손이 예상되면 지주부(30)를 하강시켜 높이를 낮추고, 발전부(10)를 수평상태로 회전시켜 지면에 가까이 위치시킬 수 있어서, 바람의 저항을 최소화하여 풍력발전장치의 피해를 최소화 할 수 있다.

그리고, 승강부(70)는 하부지주(31)의 하부에 설치되는 승강모터(71)와, 하부지주(31)의 상하에 상호 이격되게 설치되는 복수개의 하부도로래(72)(73)와, 중부지주(33)의 상부에 설치되는 중부도로래(74)와, 하부도로래(72)(73)들에 개재되며 일단이 승강모터(71)에 연결되고, 타단이 중부지주(33)의 하부에 연결되는 하부로프(75)와, 하부지주(31)의 상부에 일단이 연결되고, 중부도로래(74)에 개재되며, 타단이 상부지주(35)의 하부에 연결되는 중부로프(76)를 포함할 수 있다.

여기서, 승강모터(71)가 정회전하면 하부로프(75)는 승강모터(71)의 회전축(71a)에 감겨지게 되고, 중부로프(76)는 중부지주(33)의 상승에 의해 중부로프(76)에 연결된 상부지주(35)는 상승하게 된다. 따라서, 승강모터(71)의 정회전에 의해 하부지주(31)로부터 중부지주(33) 및 상부지주(35)는 늘어나게 되고, 승강모터(71)의 역회전에 의해 중부지주(33) 및 상부지주(35)는 줄어들게 된다.

또한, 직경이 서로다른 중부지주(33)들을 다수개 구비하고, 텔레스코프형상으로 연결하면 지주부(30)의 높이를 더 높게 할 수 있다.

이때, 하부지주(31), 중부지주(33) 및 상부지주(35)의 사이에는 가이드롤 러(77)가 더 설치될 수 있다. 즉, 가이드롤러(77)에 의해 신축되는 지주들(31,33,35)은 상호 마찰되지 않으면서 부드럽게 신축될 수 있다.

그리고, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 고정부(90)는 상부지주(35)의 외측 하부에 설치되는 걸림부재(91)와, 걸림부재(91)를 구속 및 해제하며, 중부지주(33)의 상부 내측에 설치되는 구속부재(93)를 포함할 수 있다.

여기서, 상부지주(35)의 승강동작에 의해 상부지주(35)는 중부지주(33)에 상승된 상태로 고정될 수 있다. 이때, 상부지주(35)의 상승동작에 의해 상부지주(35)는 중부지주(33)에서 해제되어 상부지주(35)는 하강될 수 있다.

그리고, 걸림부재(91)는 상기 상부지주(35)에 양단이 고정되게 설치는 "U"자 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, "U"자 형상의 걸림부재(91)는 절곡된 부분이 구속부재(93)에 걸려서 구속되기에 용이한 형상이다.

그리고, 구속부재(93)는 중부지주(33)에 고정되게 설치는 지지부재(93a)와, 걸림부재(91)가 걸려서 구속되는 걸쇠부재(93b)와, 걸쇠부재(93b)와 지지부재(93a)를 힌지결합 시키는 걸쇠힌지(93c)와, 걸림부재(91)의 상부를 커버하는 커버부재(93d)와, 걸쇠부재(93b)와 커버부재(93d)를 힌지결합 시키는 커버힌지(93e)와, 커버부재(93d)를 탄력적으로 지지하도록 커버힌지(93e)를 축으로 끼워지는 핀스프링(93f)과, 걸림부재(91)가 체결될 때 걸쇠부재(93b)를 탄력지지 하는 압축스프링(93g)을 포함할 수 있다.

여기서, 걸쇠부재(93b)는 걸림부재(91)를 용이하게 걸 수 있도록 후크형상으 로 형성되는 것이 바람직하며, 걸쇠부재(93b)는 걸쇠힌지(93c)에 의해 지지부재(93a)에 고정된 상태로 자유롭게 회전될 수 있다. 이때, 걸림부재(91)가 상승하면 걸쇠부재(93b)와 커버부재(93d)의 사이로 끼워질 때, 핀스프링(93f) 및 압축스프링(93g)에 각각 지지되는 걸쇠부재(93b)와 커버부재(93d)는 벌려지게 된다. 이에 의해 걸림부재(91)는 걸쇠부재(93b)에 걸려서 구속되게 된다.

한편, 사용자가 승강된 지주부(30)를 하강시키고자 할 때는 승강된 상부지주(35)를 상승시킨다. 이때, 걸림부재(91)가 커버부재(93d)를 빠져나올 만큼의 높이만큼만 상승한다. 그리고, 걸림부재(91)가 커버부재(93d)를 빠져나와 걸쇠부재(93b)에서 이탈되면 상부지주(35)를 하강시킨다.

이와 같이, 걸림부재(91) 및 걸쇠부재(93b)의 결합에 의해 지주부(30)는 안정되게 상승된 상태를 유지할 수 있고, 지주부(30)를 걸림부재(91) 및 걸쇠부재(93b)는 유사시에 분리가 용이하여 지주부(30)는 용이하게 하강될 수 있다.

그리고, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 컨트롤박스(20)는 상기 회전부(50) 및 승강부(70)를 보호하도록 바람의 세기를 감지하는 강풍감지부(40)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 강풍감지부(40)는 회전부(50)의 회전속도를 센싱하는 센서(41)와, 센서(41)에서 센싱되는 회전속도를 카운팅하는 카운트부(43)와, 비교값을 설정하는 비교값설정부(45)와, 카운트부(43)에서 카운트된 카운트값과 비교값설정부(45)에서 설정된 비교값을 비교하는 비교부(47)와, 비교부(47)의 비교를 판단하여 회전부(50)를 회전시키고, 승강부(70)를 하강시키도록 판단부(49)를 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 센서(41), 카운트부(43), 비교값설정부(45), 비교부(47) 및 판단부(49)는 제어부(40a)에 의해 제어될 수 있다. 또한, 센서(41)는 빛을 회전부(50)에 발광시키고 회전부(50)에서 반사되는 빛을 인식한다. 이때, 카운트부(43)는 인식된 빛을 카운트할 수 있다.

따라서, 강풍감지부(40)의 측정에 의해 바람이 풍속이 태풍에 해당하는 세기(초속 약30m이상)일 때는 장치에 무리가 될 수 있으므로, 회전부(50) 및 승강부(70)를 제어하여 태풍에 대비할 수 있다. 이때, 장치의 크기나 규격을 고려하여 강풍과 비교되는 비교값을 설정할 수 있다.

그리고, 컨트롤박스(20)는 강풍감지부(40)가 설정된 세기의 바람의 세기를 측정하면 특정문자를 사전에 입력된 핸드폰번호로 문자를 보내는 SMS문자서비스부(60)를 포함할 수 있다.

여기서, 강풍감지부(40)가 태풍을 측정하면 사용자에게 문자를 전송하여 사용자는 태풍에 용이하게 대비할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대해 설명하였다. 상기 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리 고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전장치의 정면도.

도 2는 본 발명 회전부의 분해사시도.

도 3은 도 2의 결합상태를 보인 측면도.

도 4는 도 3의 회전부의 동작상태를 보인 측면도.

도 5는 본 발명 지주부의 내부를 보인 단면도.

도 6은 본 발명 고정부의 결합과정을 보인 도면.

도 7은 본 발명 고정부의 분리과정을 보인 도면.

도 8은 본 발명을 개략적으로 보인 블록도.

도 9는 도 8의 요부를 보인 블록도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 발전부 30 : 지주부

40 : 강풍감지부 50 : 회전부

70 : 승강부 90 : 고정부

Claims

풍력발전장치에 있어서,

풍력에 의해 전기를 발생시키는 발전부(10);

상기 발전부(10)가 설치되며 다단으로 신축되도록 하부지주(31), 상기 하부지주(31)에 지지되는 중부지주(33), 상기 중부지주(33)에 지지되는 상부지주(35)로 구성되는 지주부(30);

상기 발전부(10)의 하부에 설치되며 상부홀(52)이 형성된 상부회전부재(51)와, 상기 상부회전부재(51)와 대응되며 상기 상부지주(35)의 상부에 설치되고 하부홀(54)이 형성된 하부회전부재(53)와, 상기 상부홀(52)에 고정되게 설치되고 상기 하부홀(54)에 공회전되게 설치되는 힌지(55)와, 상기 힌지(55)를 상기 상부홀(52) 및 하부홀(54)을 관통시킨 상태에서 상기 상부회전부재(51)에 고정시키는 고정부재(56)와, 상기 힌지(55)를 회전시키도록 회전축(57a)을 갖는 회전모터(57)와, 상기 힌지(55)와 상기 회전축(57a)을 결합하는 결합부재(58)와, 상기 회전모터(57)를 상기 상부지주(35)의 일측에 고정시키는 고정브라켓(59)으로 구성되어 상기 발전부(10)를 수직방향으로 회전시키는 회전부(50);

상기 하부지주(31)의 하부에 설치되는 승강모터(71)와, 상기 하부지주(31)의 상하에 상호 이격되게 설치되는 복수개의 하부도로래(72)(73)와, 상기 중부지주(33)의 상부에 설치되는 중부도로래(74)와, 상기 하부도로래(72)(73)들에 개재되며 일단이 승강모터(71)에 연결되고, 타단이 중부지주(33)의 하부에 연결되는 하부로프(75)와, 상기 하부지주(31)의 상부에 일단이 연결되고 상기 중부도로래(74)에 개재되며 타단이 상기 상부지주(35)의 하부에 연결되는 중부로프(76)로 구성되어 상기 지주부(30)를 신축시키는 승강부(70);

상기 상부지주(35)의 외측 하부에 설치되는 걸림부재(91)와, 상기 걸림부재(91)를 구속 및 해제하며, 상기 중부지주(33)의 내측 상부에 설치되는 구속부재(93)로 구성되어 상기 지주부(30)의 상승상태를 고정시키는 고정부(90);

상기 발전부(10), 회전부(50) 및 승강부(70)를 제어하는 컨트롤박스(20)를 포함하는 풍력발전장치.
삭제
삭제
삭제
제 1항에 있어서,

상기 걸림부재(91)는 상기 중부지주(33)에 양단이 고정되게 설치는 "U"자 형상으로 형성되는 풍력발전장치.
제 1항에 있어서,

상기 구속부재(93)는

상기 상부지주(35)에 고정되게 설치는 지지부재(93a);

상기 걸림부재(91)가 걸려서 구속되는 걸쇠부재(93b);

상기 걸쇠부재(93b)와 지지부재(93a)를 힌지결합 시키는 걸쇠힌지(93c);

상기 걸림부재(91)의 상부를 커버하는 커버부재(93d);

상기 걸쇠부재(93b)와 커버부재(93d)를 힌지결합 시키는 커버힌지(93e);

상기 커버부재(93d)를 탄력적으로 지지하도록 상기 커버힌지(93e)를 축으로 끼워지는 핀스프링(93f);

상기 걸림부재(91)가 체결될 때 상기 걸쇠부재(93b)를 탄력지지 하는 압축스프링(93g)을 포함하는 풍력발전장치.
제 1항에 있어서,

상기 컨트롤박스(20)는

상기 회전부(50) 및 승강부(70)를 보호하도록 바람의 세기를 감지하는 강풍감지부(40)를 더 포함하며,

상기 강풍감지부(40)는

상기 회전부(50)의 회전속도를 센싱하는 센서(41);

상기 센서(41)에서 센싱되는 회전속도를 카운팅하는 카운트부(43);

비교값을 설정하는 비교값설정부(45);

상기 카운트부(43)에서 카운트된 카운트값과 상기 비교값설정부(45)에서 설정된 비교값을 비교하는 비교부(47);

상기 비교부(47)의 비교를 판단하여 상기 회전부(50)를 회전시키고, 상기 승강부(70)를 하강시키는 판단부(49)를 포함하는 풍력발전장치.
제 7항에 있어서,

상기 컨트롤박스(20)는

상기 강풍감지부(40)가 설정된 세기의 바람의 세기를 측정하면 특정문자를 사전에 입력된 핸드폰번호로 문자를 보내는 SMS문자서비스부(60)를 포함하는 풍력발전장치.