KR101100037B1 - 풍력터빈장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍량이 많지 않은 곳에서도 효율적으로 구동할 수 있도록 풍력의 재활용이 가능한 풍력터빈장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 풍력터빈장치는 바람이 유입되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전축과, 상기 회전축에 설치되는 날개차를 구비하며, 상기 날개차는 상기 회전축과 결합된 원통형의 바디와, 상기 바디의 외주면에 방사상으로 돌출되어 유입되는 바람에 의해 상기 바디 및 회전축을 회전시키는 블레이드를 포함한다.

본 발명에 따른 풍력터빈장치는 풍량이 충분하지 않은 지역에서도 지속적인 구동이 가능하며, 풍력을 통한 가용에너지 변환량을 극대화할 수 있는 이점이 있다.

풍력, 터빈

Description

풍력터빈장치 {Wind turbine apparatus}

본 발명은 풍력터빈장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍량이 많지 않은 곳에서도 효율적으로 구동할 수 있도록 풍력의 재활용이 가능한 풍력터빈장치에 관한 것이다.

우리나라는 산지가 많고 해양에 인접한 지형을 갖추고 있으며 계절풍의 영향을 받는 주기적인 기후대에 놓여있으면서도 지역별로 풍향이 수시로 변화하는 편이기 때문에 풍력을 이용하는 터빈장치의 설치에 많은 제약이 있다.

따라서 현재에도 풍력을 이용한 터빈장치는 설치지역이 한정되어 있어 바람을 이용한 에너지활용면에서 많은 발전이 요구되고 있다.

우리나라에 시설되는 풍력발전기는 상술한 것처럼 지역별로 풍향과 풍량이 수시로 변화하기 때문에 풍향과 풍량의 급격한 변화에 무관하게 지속적이고 안정적인 에너지 변환을 수행할 수 있는 구조를 갖출 필요가 있다.

그러나 현재까지 연구되었던 풍력발전장치의 대부분은 풍향이 일정한 지형에 적합한 수평축 터빈을 기본으로 풍향적응장치를 부가하는 방식을 취하고 있으며, 풍향적응방식의 터빈으로는 수직축 항력식이 있지만, 제작과 유지가 곤란한 긴 회 전날개를 기본으로 하고 있기 때문에 설계가 어렵고 시설비용이 높아지는 문제점이 있다.

그리고 상기 수직축 항력식 터빈의 경우에는 사방에서 불어오는 바람을 통해 회전날개가 회전할 수 있기는 하지만 풍량이 적어지는 것에는 적절한 대응방안이 없어 지속적인 터빈의 회전이 불가능하여 안정적인 운전이 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 풍량이 일정하지 않은 지역에서도 안정적으로 터빈을 회전시킬 수 있으며, 풍력을 재사용함으로써 가용에너지로 변환되는 양을 극대화할 수 있는 풍력터빈장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력터빈장치는 바람이 유입되는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전축과, 상기 회전축에 설치되는 날개차를 구비하며, 상기 날개차는 상기 회전축과 결합된 원통형의 바디와, 상기 바디의 외주면에 방사상으로 돌출되어 유입되는 바람에 의해 상기 바디 및 회전축을 회전시키는 블레이드를 포함한다.

상기 바디는 복수개의 원판부재가 상기 회전축의 길이방향을 따라 상호 적층되어 형성되고, 상기 블레이드는 상기 각각의 원판부재의 외주면에 형성된 복수개의 날개편들을 포함하며, 상기 날개편은 바람의 유입방향 상에서 상기 원판부재의 전방 가장자리로부터 방사방으로 돌출되어 상기 원판부재의 후방으로 소정길이 연장되는 제1 연장부와, 상기 제1 연장부의 단부로부터 소정각도 절곡된 상태로 상기 원판부재의 후면 가장자리까지 연장되는 제2 연장부를 포함하고, 상기 제1 연장부는 전방에 설치된 날개편의 제2 연장부의 단부로부터 연장되도록 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 하우징에 설치되며, 상기 날개차를 통과한 바람을 포집하여 상기 하우징의 전단부로 이동시켜 재사용할 수 있도록 형성된 풍력재활용수단을 더 구비하며, 상기 풍력재활용수단은 일단이 상기 하우징의 후단에 상기 날개차를 통과한 바람이 배출되도록 형성된 배기구와 연결되어 있고, 타단이 상기 하우징의 전단에 유입구로 바람이 토출될 수 있도록 설치된 유동관과, 상기 유동관의 일측에 설치되어 상기 유동관 내부의 압력이 일정 수준 이상으로 높아지면 유동관 내부의 공기를 외부로 배출시키는 압력밸브를 구비할 수 있다.

또한 상기 하우징의 후방에는 풍향에 따라 상기 하우징의 전단부가 풍향에 대응되는 방향으로 위치하도록 하우징을 회전시키는 가이드부재가 더 설치될 수 있으며, 상기 하우징의 유입구 주변에 설치되어 바람을 상기 유입구쪽으로 유도하는 집풍수단을 더 구비하되, 상기 집풍수단은 프레임과, 상기 프레임에 집풍 면적이 조절될 수 있도록 확장 및 축소 가능하게 설치되는 커튼부재를 포함할 수 있다.

풍력터빈장치는 또한 회전축과, 상기 회전축과 연결되어 풍력을 통해 상기 회전축을 회전시키는 날개차유닛을 구비하며, 상기 날개차유닛은 원통부재와, 상기 원통부재의 외주면에 원주방향을 따라 연장되도록 돌출 형성되어 있으며 양단에 바람이 유입 또는 배출될 수 있도록 제1, 제2 관통구가 형성된 복수개의 저항부재를 포함하되, 상기 제1 관통구는 상기 제2 관통구보다 상대적으로 직경이 작으며, 제1 관통구는 인접하는 저항부재의 제2 관통구를 통해 삽입되어 제2 관통구를 통해 유입된 바람이 상기 저항부재의 내부를 통해 이동하도록 형성될 수 있다.

이 경우 상기 날개차유닛은 상기 회전축을 중심으로 상호 직경이 다른 복수 개가 상기 회전축 또는 내측에 위치한 날개차유닛과 결합되도록 형성되어 있으며, 상기 날개차유닛은 상기 저항부재들 중 어느 하나는 제1 관통구가 폐쇄되어 있으며, 제1 관통구가 폐쇄된 저항부재가 결합된 위치의 원통부재에는 내부로 관통되어 공기가 원통부재의 내측으로 유입될 수 있도록 배기홀이 형성되어 있으며, 내측 날개차유닛은 상기 배기홀을 통해 외측 날개차유닛으로부터 유입된 바람에 의해 회전하도록 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 풍력터빈장치는 풍량이 충분하지 않은 지역에서도 지속적인 구동이 가능하며, 풍력을 통한 가용에너지 변환량을 극대화할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 풍력터빈장치를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 풍력터빈장치(100)의 제1 실시예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 풍력터빈장치(100)는 하우징(110)과, 하우징(110)을 지지하는 지지축(113)과, 하우징(110)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전축(120)과, 상기 회전축(120)에 결합되어 회전축(120)을 회전시키는 날개차(130)와, 하우징(110)의 내부로 유입된 풍력을 재활용하기 위한 풍력재활용수단(150)과, 하우징(110)의 방향을 풍향과 일치시키기 위한 풍향가이드부를 포함한다.

하우징(110)은 원통형이며 내부에 회전축(120)과 날개차(130)가 설치될 수 있도록 소정의 설치공간을 갖는다. 하우징(110)의 전방은 내부로 바람이 유입될 수 있게 개구되어 있으며, 하우징(110)의 전단에는 하우징(110)으로부터 돌출될수록 내경이 점점 커지게 형성되어 있는 제1 가이드부재(111)가 설치되어 있다.

또한 하우징(110)의 전방에는 원뿔형상의 제2 가이드부재(112)도 설치되어 있으며, 제2 가이드부재(112)에 의해 바람은 하우징(110)의 내부 가장자리 측으로 가이드되어 하우징(110)의 내부로 유입된다.

지지축(113)은 하우징(110)을 회전 가능하게 지지하는 것으로, 상기 하우징(110)은 수평방향으로 연장되게 설치되며, 지지축(113)은 지면으로부터 수직방향으로 연장되게 설치된다. 하우징(110)은 상기 지지축(113)의 상단에 회전 가능하게 설치되어 있으며, 후술하는 풍향가이드수단에 의해 풍향에 대응하는 방향으로 하우징(110)의 전단이 위치하도록 회전하게 된다.

상기 풍향가이드수단은 상술한 바와 같이 하우징(110)의 전단 개구부가 풍향에 대응하는 방향으로 위치하도록 하우징(110)을 회전시키는 것으로 하우징(110)의 후방에 설치되는 방향타(160)로 형성되어 있다.

상기 방향타(160)에 의해 하우징(110)의 전방은 항상 바람이 불어오는 방향을 향하도록 회전하며, 따라서 개부된 하우징(110)의 전방으로 바람의 유입량이 극대화된다.

상기 풍력재활용수단(150)은 하우징(110) 내부로 유입된 바람을 재활용 하기 위한 것으로서, 하우징(110)의 후단에 형성되어 있는 배기구로부터 연장되는 유동 관(151)과, 유동관(151)에 설치되는 압력밸브(152)를 포함한다.

유동관(151)은 상기 배기구로부터 하우징(110)의 전단까지 연장되어 있어서, 상기 배기구로부터 배출되는 공기를 다시 하우징(110)의 전단으로 공급한다.

상기 유동관(151)의 관로상에는 압력밸브(152)가 설치되어 있는데, 공기의 재활용으로 인해 하우징(110) 내부의 공기압이 지나치게 높아지면 상기 압력밸브(152)를 통해서 공기가 하우징(110)의 전단으로 공급되지 않고 하우징(110)의 외부로 바로 배출되도록 한다.

상기 압력밸브(152)는 사용자가 설정된 임의의 압력값을 초과하면 개방되도록 압력센서와, 압력센서에 의해 출구를 개폐하는 개폐기로 구성될 수 있으며, 이와는 달리 출구를 개폐하는 개폐기가 회동가능하게 설치되고 이 개폐기의 회동축에 개폐기가 출구를 폐쇄한 상태로 유지시키기 위한 토션스프링을 구비할 수도 있다.

이 경우 압력밸브(152)에서 공기를 배출시키는 압력의 크기는 토션스프링의 탄성력의 크기에 따라 조절될 수 있다.

상기 회전축(120)은 하우징(110)의 길이방향을 따라 연장되며 하우징(110)의 내부에서 자축회전 가능하게 설치되어 있다.

상기 회전축(120)은 하우징(110)의 길이방향을 따라 연장되도록 회전 가능하게 설치되는데, 도시되지는 않았으나, 상기 회전축(120)의 일측에는 회전축(120)의 회전력을 이용해 발전(發電)하는 발전기가 설치될수도 있으며, 또는 회전축(120)에 풀리나 스프로킷이 설치되어 벨트나 체인연결을 통해 회전축(120)의 회전력을 전달해 가용에너지로 변환시킬 수도 있다.

그리고 상기 날개차(130)는 하우징(110)의 내부에 설치되어 유입되는 바람의 풍력을 가용에너지로 변환하기 위한 것으로, 상기 회전축(120)에 설치되는 원통형의 바디(131)와, 바디(131)의 외부로 돌출된 블레이드(133)를 포함한다.

바디(131)는 원판형상의 원판부재(132)들이 상호 적층 결합되어 형성된 것인데, 도 3에 도시된 바와 같이 원판부재(132)는 원판형이며 중앙에 회전축(120)과 결합되도록 체결홀이 형성되어 있다.

블레이드(133)는 상기 각각의 원판부재(132)들에 마련된 날개편(134)들이 연결되어 형성된다.

날개편(134)은 바람이 유입되는 방향 상에서 원판부재(132)의 전방 가장자리로부터 방사상의 방향으로 소정길이 돌출되어 있으며, 원판부재(132)의 후방으로 연장된 제1 연장부(135)와, 상기 제1 연장부(135)의 단부로부터 소정각도 절곡된 상태로 원판부재(132)의 후면 가장자리까지 연장되는 제2 연장부(136)를 포함한다.

각각의 날개편(134)들은 제1, 제2 연장부(135,136)(136)가 각각 인접하는 원판부재(132)에 형성된 날개편(134)의 제2 연장부(136) 및 제1 연장부(135)와 연결되도록 형성되어 있어서, 날개편(134)들의 연결에 의해 형성되는 블레이드(133)는 소정간격으로 절곡된 절곡구간을 갖게되며, 바람이 유입되어 진행하는 과정에서 상기 블레이드(133)의 절곡면과 충돌함으로써 블레이드(133) 및 원판부재(132)를 회전시키게 된다.

도 4에는 날개차(130)의 다른 실시예가 도시되어 있다.

본 실시예의 날개차(130)는 원판부재(132)의 외주면에 설치되는 날개편(140) 들이 원판부재(132)의 전방으로부터 후방까지 직선으로 연결되되 회전축(120)의 연장방향을 기준으로 소정각도 경사지게 연장되도록 형성되어 있다.

본 실시예의 각각의 날개편(140)은 각 단부가 인접하는 날개편(140)과 이격되게 형성되어 있어서 바람이 진행하면서 각각의 날개편(140)의 측면에 충돌하여 날개차(130)에 회전력을 인가하게 된다.

본 실시예의 날개차(130)들은 원통형의 바디(131) 외주면에 형성된 블레이드(133)가 풍력을 회전력을 변환시키게 되며, 바람은 블레이드(133)를 통과하도록 불어야 하므로 상기 제2 가이드부재(112)에 의해 하우징(110)으로 유입되는 바람이 하우징(110)의 가장자리측을 통해 이동하도록 가이드된다.

상기 제2 가이드부재(112)는 도 2에 도시된 것처럼 풍량에 따라 단부의 외경이 확장되거나 축소되도록 형성될 수도 있다.

도시되지는 않았으나, 제2 가이드부재(112)는 내주면에 우산살과 같이 다수의 지지살이 형성되어 있고, 제2 가이드부재(112)의 중심축에 액튜에이터에 의해 중심축을 따라 전진 또는 후진할 수 있는 이동체가 마련되어 있는데, 이 이동체가 상기 지지살들과 연결되어 전방으로 이동하면 제2 가이드부재(112)의 단부 외경이 확장되고, 반대로 후방으로 이동하면 제2 가이드부재(112)가 접혀져 단부 외경이 축소된다.

즉, 우산이 펼쳐지거나 접히는 것과 같이 제2 가이드부재(112)의 단부의 외경이 확장되게 하면 바람이 하우징(110)의 내부로 유입되는 유입구의 면적이 좁아지게 되므로 풍속이 빨라지며, 반대로 풍량이 많을 때에는 충분한 풍속을 얻을 수 있으므로 제2 가이드부재(112)의 단부측 외경을 축소시켜 개방된 유입구의 면적을 확장시킬 수도 있다.

도 5에는 풍력터빈장치(200)의 제2 실시예가 도시되어 있다.

본 실시예의 풍력터빈장치(200)는 하우징(210)의 내부에 설치된 회전축(220)이 수직방향으로 연장되게 설치되어 있으며, 하우징(210)의 상단으로 유입되는 바람은 하우징(210)의 유입구보다 상대적으로 큰 직경을 갖는 집풍부(240)에 의해 하우징(210)으로 가이드되도록 형성되어 있다.

상기 집풍부(240)는 바람이 유입되는 유입구가 바람이 불어오는 방향을 향하도록 하우징(210)에 회전 가능하게 설치되고, 상기 집풍부(240)에는 유입구가 바람의 풍향과 대응하는 위치로 위치시키는 방향타(250)가 설치되어 있다.

본 실시예의 풍력터빈장치(200)는 회전축(220)이 수직방향으로 연장되어 설치되므로 회전축(220)의 회전을 이용한 에너지 전달 과정이 단순해질 수 있다.

본 실시예의 풍력터빈장치(200)는 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 태풍이 불 때와 같이 집풍부(240)를 통해 유입되는 풍량이 지나치게 많아져 하우징(210)의 내부에서의 압력이 안전운전을 방해할 정도로 높아지는 것을 방지하기 위한 압력밸브유닛(260)을 더 구비할 수도 있다.

압력밸브유닛(260)은 하우징(210)의 내부 상측에 상하방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 복수개의 회전가이드판(261)과, 이 회전가이드판(262)들을 회전시키기 위한 스프로킷(263)과 체인(264) 및 구동모터(265)를 포함한다.

상기 회전가이드판(261)은 집풍부(240)를 통해 유입되는 바람이 상하방향으로 연장된 하우징(210)에 용이하게 유입될 수 있도록 풍향이 수평방향에서 수직방향으로 자연스럽게 변경되게 가이드한다.

하우징(210)의 상부 일측에는 외부와 연통되는 공기배출홀(266)이 형성되어 있으며, 이 공기배출홀(266)을 개폐하기 위한 개폐판(262)이 상기 회전가이드판(261)과 마찬가지로 수직방향으로 연장된 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있다.

상기 회전가이드판(261)과 개폐판(262)은 모두 하우징(210)의 내부를 가로지르도록 연장된 서포트부재(267)에 회전축이 회전 가능하게 결합되어 있으며, 서포트부재(267)의 하부에서 각각의 회전축들에 스프로킷(263)들이 설치되어 있다. 그리고 이 스프로킷(263)들은 체인(264)에 의해 연결된다.

하우징(210)의 외부에는 구동모터(265)가 설치되어 있으며, 이 구동모터(265)의 구동축에 설치된 스프로킷(263)이 상기 체인(264)과 연결되어 구동모터(265)의 구동력이 체인(264)과 스프로킷(263)들에 의해 각 회전축으로 전달된다.

그리고 상기 하우징(210)의 내부 일측에는 하우징(210) 내부의 압력을 측정하는 압력센서(268)가 설치되어 있어서, 압력센서(268)에서 주기적으로 측정되는 압력값이 설정된 값을 넘어서게 되면 구동모터(265)를 구동하여 개폐판(262)을 회전시킴으로써 공기배출홀(266)을 개방한다.

따라서 집풍부(240)를 통해 유입된 바람은 공기배출홀(266)을 통해 일부가 외부로 빠져나가기 때문에 하우징(210) 내부의 압력을 낮출 수 있게 된다.

본 실시예에서는 상기 회전가이드판(261)과 개폐판(262)이 스프로킷(263)과 체인(264)에 의해 회전 구동이 이루어지도록 동력전달이 이루어지지만 동력 전달 방법은 이 외에도 다양한 형태로 구현될 수 있다.

도 8에는 풍력터빈장치(300)의 제3 실시예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 실시예의 풍력터빈장치(300)는 수직방향으로 연장된 하우징(310)과, 이 하우징(310)의 내부에 설치되는 회전축(320) 및 날개차(330), 하우징(310)의 상부에 설치되어 바람을 집풍하는 집풍부(340)와, 풍력재활용수단(350)을 포함한다.

본 실시예의 풍력터빈장치(300)는 하우징(310)과 회전축(320)이 수직방향으로 연장되어 있으며, 하우징(310)은 상부로부터 하부로 바람이 통과할 수 있도록 상부에 집풍부(340)가 설치되어 있다.

그리고 하우징(310)의 하단으로부터 배출되는 바람을 재활용하기 위해 유동관(351)이 하우징(310)의 하단으로부터 연장되어 하우징(310)의 상단과 연결된다. 상기 유동관(351)에는 유동관(351) 내부의 압력이 지나치게 높아지는 것을 방지하기 위한 압력밸브(352)가 마련되어 있으며, 본 실시예의 풍력재활용수단(350)은 제1 실시예와 기능 및 구성이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

집풍부(340)는 하우징(310)의 상부에 설치되어 하우징(310)으로 바람을 집풍하는 것이다.

본 실시예의 집풍부(340)는 사방으로부터 불어오는 바람을 모두 집풍할 수 있는데, 상광하협 형상으로 형성된 풍향안내부재(341)에 의해 사방에서 불어오는 바람을 하강기류로 가이드하고, 가이드된 바람은 하우징(310)측으로 가이드되어 하우징(310)의 내부에서 날개차(330)를 회전시키게 된다.

상기 풍향안내부재(341)는 상술한 것처럼 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점점 좁아지며, 소정의 곡률을 갖도록 연장되어 있다.

풍향안내부재(341)가 수평면과 수직면이 교차하는 형태로 형성될 때에는 바람의 진행방향이 수직방향으로 변경될 때, 바람이 수직면에 충돌한 뒤 하강하게 되므로 풍력이 감소되지만 본 실시예와 같이 풍향안내부재(341)가 소정의 곡률을 갖도록 연장되어 있어서 바람이 풍향안내부재(341)의 외주면과 내주면을 따라 이동하게 되므로 저항을 최소화한 상태로 하우징(310)으로 유입될 수 있으므로 손실되는 에너지를 최소화할 수 있다.

그리고 집풍부(340)는 중앙으로부터 방사상의 방향으로 돌출되고 상하방향으로 연장된 다수의 중간판(342)이 마련되어 있어서 수평방향으로 이동하는 바람의 집풍효율을 높일 수 있도록 되어 있다.

본 실시예에서는 중간판 (342)이 네개가 등간격으로 원주방향을 따라 이격 형성되어 있는 것으로 도시되었으나, 중간판(342)의 설치 갯수는 이에 한정되지는 않는다.

본 실시예의 풍력터빈장치(300)는 풍향에 관계없이 모든방향의 바람을 집풍할 수 있기 때문에 풍향이 수시로 변화하는 지역에 설치될 수 있다.

본 실시예의 풍력터빈장치(300)는 집풍부(340)가 하우징(310)의 상부에 설치되어 바람을 하강시켜 하우징(310)으로 공급하도록 되어 있으나, 이와는 달리 집풍 부(340)가 하우징(310)의 하부에 설치되어 있고, 집풍부(340)는 바람을 상방으로 가이드하여 하우징(310) 내의 날개차(330)를 회전시키도록 형성될 수도 있다.

제2, 제3 실시예의 날개차(330)는 도 3 또는 도 4에 도시된 날개차(330) 구조가 적용될 수 있으며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 9 및 도 10에는 풍력터빈장치(400)의 제4 실시예가 도시되어 있다.

본 실시예의 풍력터빈장치(400)는 수직방향으로 연장된 회전축(410)과, 회전축(410)과 연결되어 풍력을 통해 회전축(410)을 회전시키는 제1 내지 제3 날개차유닛(420,430,440)을 구비한다.

제1 날개차유닛(420)은 회전축(410)을 감싸도록 회전축(410)과 결합되어 있고, 제2 날개차유닛(430)은 제1 날개차유닛(420)을 감싸며 제1 날개차유닛(420)과 연결되어 있다. 그리고 제3 날개차유닛(440)은 제2 날개차유닛(430)을 감싸며 제2 날개차유닛(430)과 연결된다.

제1 내지 제3 날개차유닛(420,430,440)은 각각 제1 내지 제3 원통부재(421,431,441)와, 제1 내지 제3 원통부재(421,431,441)의 외주면에 형성된 저항부재(450)를 구비한다.

제1 원통부재(421)는 회전축(410)을 감쌀 수 있도록 형성되어 있으며, 회전축(410)과 연결되어 일체로 회전하고, 제1 원통부재의 상부와 하부 중 어느 일측 또는 양측에는 유입된 바람이 외부로 배출될 수 있도록 통기공이 마련되어 있다. 제2 원통부재(431)는 제1 원통부재(421)와 연결되어 있고, 제3 원통부재(441)는 제2 원통부재(431)와 연결되어 있다. 따라서 회전축(410) 및 제1 내지 제3 원통부 재(421,431,441)는 일체로 회전일 이루어지게 된다.

상기 저항부재(450)는 상술한 것처럼 제1 내지 제3 원통부재(421,431,441)의 외주면에 형성되어 풍력을 제1 내지 제3 원통부재(421,431,441)의 회전력으로 변환하는 것이다.

저항부재(450)는 제1 내지 제3 원통부재(421,431,441)의 외주면에 원주방향을 따라 복수개가 상호 이격 배열되도록 설치되어 있으며, 일측과 타측 단부에 각각 제1, 제2 관통구(451,452)가 형성되어 있는데, 제1 관통구(451)는 제2 관통구(452)보다 상대적으로 직경이 작게 형성되어 있다. 그리고 상기 제1 관통구(451)는 인접하는 저항부재(450)의 제2 관통구(452)를 통해 인접하는 저항부재(450)의 내부로 연장되어 있다.

따라서 외부로부터 제2 관통구(452)를 통해 바람이 유입되면 바람은 제1 관통구(451)를 통해 배출되나 제1 관통구(451)가 인접하는 저항부재(450)의 내부에 위치하므로 외부로 배출되지 못하고 저항부재(450)를 따라 지속적으로 이동하게 된다.

상기 저항부재(450)들 중 어느 하나는 제1 관통구(451)가 폐쇄되어 있으며, 제1 관통구(451)가 폐쇄된 저항부재(450)가 설치된 원통부재에는 내부로 관통되는 배기홀(460)이 형성되어 있다.

따라서 저항부재(450)의 내부를 통해 이동하는 바람은 상기 배기홀(460)을 통해 원통부재의 내부로 유입된다.

제3 원통부재(441)의 저항부재(450)를 따라 이동하는 바람은 배기홀(460)을 통해 제3 원통부재(441)의 내부로 유입된 뒤, 상기 제2 원통부재(431)를 회전시키게 되고, 제2 원통부재(431)의 저항부재(450)를 따라 이동한 후, 제2 원통부재(431)에 형성된 배기홀(460)을 통해 내부로 유입되어 제1 원통부재(421)를 회저시키게 된다.

이렇게 제1 내지 제3 원통부재(421,431,441)를 모두 회전시키게 되므로 풍력의 에너지 손실을 최소화하게 된다.

또한 본 실시예의 풍력터빈장치(400)는 도 10에 도시된 것처럼 제2 관통구(452)를 통해 바람이 유입되는 것이 용이하도록 제2 관통구(452)로 바람을 가이드하는 가이드프레임(470)을 더 구비할 수도 있다.

가이드프레임(470)은 집풍이 용이하게 이루어짐과 동시에 저항부재(450)의 제2 관통구(452)로 바람이 용이하게 유입될 수 있도록 바람의 방향을 가이드하며, 날개차유닛의 주변 압력을 유지할 수 있게 형성되어 있다.

도시된 것처럼 가이드프레임(470)은 제3 원통부재(441)를 감싸도록 형성되어 있는데, 저항부재(450)의 형성방향에 대응하여 바람이 유입되는 개방부(471)와, 바람의 유입이 차단되는 폐쇄부(472)를 같는다.

개방부(471)의 양 단부에는 방사상의 방향으로 연장되어 집풍면적을 확장시키는 집풍날개(473)가 형성되어 있고, 개방부(471)에는 다수개의 경사판(474)이 제3 원통부재(441)의 길이방향을 따라 연장되며, 원주방향을 따라 상호 소정간격 이격되도록 설치되어 있다.

상기 경사판(474)은 개방부(471)를 통해 유입되는 바람이 상기 제2 관통 구(452)로 용이하게 유입될 수 있도록 방향을 가이드함으로써 원활한 구동이 이루어지도록 유도한다.

상기 배기홀(460)은 각각의 원통부재들에 하나만 설치될 수도 있으며, 원주방향을 따라 상호 이격되도록 복수개가 형성되어 있을 수도 있다.

본 실시예의 가이드프레임(470)도 일측에 방향타(475)가 마련되어 있고 제1 내지 제3 원통부재(421,431,441)의 중심을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있어서, 방향타(475)에 의해 개방부(471)가 바람의 유입방향을 향해 위치하도록 회전함으로써 집풍 효과를 극대화하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력터빈장치의 제1 실시예를 도시한 사시도,

도 2는 도 1의 풍력터빈장치의 단면도,

도 3은 도 1의 풍력터빈의 날개차를 도시한 분리사시도,

도 4는 날개차의 다른 실시예를 도시한 분리사시도,

도 5는 풍력터빈장치의 제2 실시예를 도시한 사시도,

도 6은 제2 실시예에서 압력밸브유닛을 도시한 단면도,

도 7은 도 6의 압력밸브유닛을 도시한 부분발췌 사시도,

도 8은 풍력터빈장치의 제3 실시예를 도시한 단면도,

도 9는 풍력터빈장치의 제4 실시예를 도시한 부분절단 사시도,

도 10은 도 9의 풍력터빈장치의 단면도이다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 바람이 유입되는 하우징과;

   상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전축과;

   상기 회전축에 설치되는 날개차;를 구비하며,

   상기 날개차는 상기 회전축과 결합된 원통형의 바디와, 상기 바디의 외주면에 방사상으로 돌출되어 유입되는 바람에 의해 상기 바디 및 회전축을 회전시키는 블레이드를 포함하고,

   상기 바디는 복수개의 원판부재가 상기 회전축의 길이방향을 따라 상호 적층되어 형성되고,

   상기 블레이드는 상기 각각의 원판부재의 외주면에 형성된 복수개의 날개편들을 포함하며,

   상기 날개편은 바람의 유입방향 상에서 상기 원판부재의 전방 가장자리로부터 방사방으로 돌출되어 상기 원판부재의 후방으로 소정길이 연장되는 제1 연장부와, 상기 제1 연장부의 단부로부터 소정각도 절곡된 상태로 상기 원판부재의 후면 가장자리까지 연장되는 제2 연장부를 포함하고,

   상기 제1 연장부는 전방에 설치된 날개편의 제2 연장부의 단부로부터 연장되도록 형성된 것을 특징으로 하는 풍력터빈장치.
3. 바람이 유입되는 하우징과;

   상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전축과;

   상기 회전축에 설치되는 날개차;를 구비하며,

   상기 날개차는 상기 회전축과 결합된 원통형의 바디와, 상기 바디의 외주면에 방사상으로 돌출되어 유입되는 바람에 의해 상기 바디 및 회전축을 회전시키는 블레이드를 포함하고,

   상기 하우징에 설치되며, 상기 날개차를 통과한 바람을 포집하여 상기 하우징의 전단부로 이동시켜 재사용할 수 있도록 형성된 풍력재활용수단을 더 구비하며,

   상기 풍력재활용수단은 일단이 상기 하우징의 후단에 상기 날개차를 통과한 바람이 배출되도록 형성된 배기구와 연결되어 있고, 타단이 상기 하우징의 전단에 유입구로 바람이 토출될 수 있도록 설치된 유동관과,

   상기 유동관의 일측에 설치되어 상기 유동관 내부의 압력이 일정 수준 이상으로 높아지면 유동관 내부의 공기를 외부로 배출시키는 압력밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈장치.
4. 바람이 유입되는 하우징과;

   상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전축과;

   상기 회전축에 설치되는 날개차;를 구비하며,

   상기 날개차는 상기 회전축과 결합된 원통형의 바디와, 상기 바디의 외주면에 방사상으로 돌출되어 유입되는 바람에 의해 상기 바디 및 회전축을 회전시키는 블레이드를 포함하고,

   상기 하우징의 후방에는 풍향에 따라 상기 하우징의 전단부가 풍향에 대응되는 방향으로 위치하도록 하우징을 회전시키는 가이드부재가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력터빈장치.
5. 바람이 유입되는 하우징과;

   상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전축과;

   상기 회전축에 설치되는 날개차;를 구비하며,

   상기 날개차는 상기 회전축과 결합된 원통형의 바디와, 상기 바디의 외주면에 방사상으로 돌출되어 유입되는 바람에 의해 상기 바디 및 회전축을 회전시키는 블레이드를 포함하고,

   상기 하우징의 유입구 주변에 설치되어 바람을 상기 유입구쪽으로 유도하는 집풍수단을 더 구비하되,

   상기 집풍수단은 프레임과, 상기 프레임에 집풍 면적이 조절될 수 있도록 확장 및 축소 가능하게 설치되는 커튼부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력터빈장치.
6. 바람이 유입되는 하우징과;

   상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전축과;

   상기 회전축에 설치되는 날개차;를 구비하며,

   상기 날개차는 상기 회전축과 결합된 원통형의 바디와, 상기 바디의 외주면에 방사상으로 돌출되어 유입되는 바람에 의해 상기 바디 및 회전축을 회전시키는 블레이드를 포함하고,

   상기 하우징의 유입구 주변에 설치되어 바람을 상기 유입구쪽으로 유도하는 집풍수단을 더 구비하되,

   상기 집풍수단은 상기 하우징의 유입구에 바람이 불어오는 방향을 향해 연장될수록 내경이 점점 커지도록 형성된 제1 가이드부재와,

   상기 하우징에 설치되어 유입구로 불어오는 바람을 하우징의 내부 가장자리측으로 안내하는 원뿔형의 제2 가이드부재를 포함하며,

   상기 제2 가이드부재는 풍량에 따라 단부 외경이 확장 또는 축소되도록 형성된 것을 특징으로 하는 풍력터빈장치.
7. 바람이 유입되는 하우징과;

   상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 회전축과;

   상기 회전축에 설치되는 날개차;를 구비하며,

   상기 날개차는 상기 회전축과 결합된 원통형의 바디와, 상기 바디의 외주면에 방사상으로 돌출되어 유입되는 바람에 의해 상기 바디 및 회전축을 회전시키는 블레이드를 포함하고,

   상기 하우징은 상하방향으로 연장되게 설치되어 있으며, 상기 하우징의 상부에는 수평방향으로 유입되는 공기를 상기 하우징의 내부로 가이드하는 집풍부가 마련되어 있으며,

   상기 집풍부의 내부에는 수평방향으로 유입된 바람이 상기 하우징을 따라 수직방향으로 원활하게 유입될 수 있도록 풍향을 가이드하는 회전가이드판을 포함하고,

   상기 집풍부의 일측에는 유입되는 풍량이 많아져 하우징의 입구측에서의 압력이 높아질 때, 공기를 외부로 배출시키는 압력밸브가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력터빈장치.
8. 회전축과;

   상기 회전축과 연결되어 풍력을 통해 상기 회전축을 회전시키는 날개차유닛;을 구비하며,

   상기 날개차유닛은 원통부재와, 상기 원통부재의 외주면에 원주방향을 따라 연장되도록 돌출 형성되어 있으며 양단에 바람이 유입 또는 배출될 수 있도록 제1, 제2 관통구가 형성된 복수개의 저항부재를 포함하되,

   상기 제1 관통구는 상기 제2 관통구보다 상대적으로 직경이 작으며, 제1 관통구는 인접하는 저항부재의 제2 관통구를 통해 삽입되어 제2 관통구를 통해 유입된 바람이 상기 저항부재의 내부를 통해 이동하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력터빈장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 날개차유닛은 상기 회전축을 중심으로 상호 직경이 다른 복수개가 상기 회전축 또는 내측에 위치한 날개차유닛과 결합되도록 형성되어 있으며,

   상기 날개차유닛은 상기 저항부재들 중 어느 하나는 제1 관통구가 폐쇄되어 있으며, 제1 관통구가 폐쇄된 저항부재가 결합된 위치의 원통부재에는 내부로 관통되어 공기가 원통부재의 내측으로 유입될 수 있도록 배기홀이 형성되어 있으며,

   내측 날개차유닛은 상기 배기홀을 통해 외측 날개차유닛으로부터 유입된 바람에 의해 회전하도록 형성된 것을 특징으로 하는 풍력터빈장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 날개차유닛의 외부를 감싸고 일측에 외부공기가 유입될 수 있는 개방부와, 상기 개방부와 연결되며 상기 날개차유닛 주변의 공기압의 유지를 위해 폐쇄된 폐쇄부를 갖는 가이드프레임을 더 구비하고,

    상기 가이드프레임의 개방부에는 상기 저항부재의 개방된 일측으로 바람이 용이하게 이동할 수 있도록 바람의 유입방향을 가이드하는 경사판이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력터빈장치.

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