KR101104038B1 - 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 장치(2)는 블레이드 유닛(5)을 포함하고, 블레이드 유닛(5)은 직립 로드(51)에 고정식으로 접속된 직립 블레이드(52)를 가지며, 직립 로드(51)는 베이스(3) 내에 피벗식으로 배치된 하부 단부(512)를 가져 블레이드 유닛(5)은 베이스(3)에 대해 회전가능하여 풍력 에너지를 기계적 회전 동력 출력으로 변환하며, 블레이드 유닛(5)은 베이스(3) 내의 제너레이터(6)에 연결되어 기계적 회전 동력 출력을 전력으로 변환한다. 각 블레이드(52)는 대향하는 제 1 및 제 2 측면(521, 522)을 갖는다. 각 블레이드(52)의 제 1 측면(521)은 인접 블레이드(52)의 제 2 측면(522)에 면한다. 바람-수집 유닛(4)은 베이스(3) 상에 고정되고 각도방향으로 등거리이며 블레이드 유닛(5) 둘레에 배치된 직립 플레이트(41)를 포함한다. 임의의 2개의 인접 플레이트(41)는 그 사이에 안쪽으로 수렴하는 바람-안내 채널(43)을 형성한다. 플레이트(41)는 바람이 플레이트에 의해 안내되어 바람-안내 채널(43)을 통해 블레이드(52)의 제 1 측면(521) 상으로 불어지도록 형성된다.

Description

풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치{APPARATUS FOR GENERATING ELECTRIC POWER USING WIND ENERGY}
본 발명은 풍력 에너지로부터 전력을 발생시키는 장치에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 풍력 에너지로부터 전력을 발생시키는 종래의 장치(1)는 윈드밀(windmill)(12) 및 제너레이터(13)를 포함하는 것으로 도시된다. 윈드밀(12)은 지지면(도시되지 않음) 상에 고정식으로 장착된 직립 지주(121)와, 복수의 블레이드를 갖는 바람 임펠러(wind impeller)(122)를 포함한다. 윈드밀(12)은 풍력 에너지를 기계적 회전 동력 출력으로 변환한다. 제너레이터(13)는 윈드밀(12)에 연결되어 기계적 회전 동력을 전력으로 변환한다.
이하는 종래의 장치(1)의 몇몇 단점이다:
1. 윈드밀(12)의 지주(121)의 높이는 약 70미터이고, 윈드밀(12)의 바람 임펠러(122)의 각 블레이드의 길이는 약 35미터이며, 그것에 의해 상대적으로 큰 공간 요건으로 귀착된다. 따라서, 종래의 장치(1)는 밀집 거주 지역으로부터 멀리 떨어진 위치에 위치되어야 하며, 그것에 의해 작동 동안 불편으로 귀착된다.
2. 종래의 장치(1)의 배열은 여러 방향으로부터 바람이 불어오는 지역에 대해서는 안정한 전력 발생을 보장할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 전술한 단점을 극복할 수 있는, 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 풍력 에너지로부터 전력을 발생시키는 장치가 제공된다. 장치는,
베이스와,
직립 로드(rod) 및 적어도 하나의 블레이드 부재를 포함하는 블레이드 유닛으로서, 상기 직립 로드는 피벗축을 따라 수직방향으로 연장하고, 베이스 내에 피벗식으로 배치된 하부 단부 및 상부 단부를 가지며, 상기 적어도 하나의 블레이드 부재는 직립 로드에 고정식으로 접속된 복수의 직립 블레이드를 가져 블레이드 유닛이 풍력 에너지를 기계적 회전 동력 출력으로 변환하기 위해 피벗축을 중심으로 베이스에 대해 회전가능하며, 블레이드 각각은 대향하는 제 1 및 제 2 측면을 가지며, 블레이드 각각의 제 1 측면은 블레이드 중 인접한 블레이드의 제 2 측면에 면하는, 상기 블레이드 유닛과,
베이스 내에 배치되고, 블레이드 유닛의 직립 로드의 하부 단부에 연결되어 기계적 회전 동력 출력을 전력으로 변환하는 제너레이터와,
베이스 상에 고정식으로 장착되고, 각도방향으로 등거리이고 블레이드 유닛 둘레에 배치된 복수의 직립 플레이트를 포함하는 바람-수집 유닛으로서, 직립 플레이트 중 임의의 2개의 인접한 직립 플레이트는 2개의 인접한 직립 플레이트 사이에 안쪽으로 수렴하는 바람-안내 채널을 형성하는, 상기 바람-수집 유닛을 포함한다.
바람-수집 유닛의 직립 플레이트는 바람이 바람-수집 유닛의 직립 플레이트에 의해 안내되어 바람-수집 유닛 내의 바람-안내 채널을 통해 블레이드 유닛의 블레이드 부재의 블레이드의 제 1 측면 상으로 불어지도록 형성된다.
본 발명의 풍력 에너지로부터 전력을 발생시키는 장치는 밀집 거주 지역에서 사용하기에 적합하고, 여러 방향으로부터 바람이 불어오는 지역에 대해서도 안정한 전력 발생을 보장할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점이 첨부된 도면을 참조하여 이하의 바람직한 실시예의 상세한 설명에서 명백해질 것이다.
본 발명이 보다 상세하게 기술되기 전에, 동일한 요소는 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호로 지시된다는 것을 유념하기 바란다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치(2)의 제 1의 바람직한 실시예가 베이스(3), 블레이드 유닛(5), 제너레이터(6) 및 바람-수집 유닛(4)을 포함하는 것으로 도시된다.
이 실시예에서, 베이스(3)는 베이스 본체(30)와, 베이스 본체(30)의 최상부 측으로부터 상방으로 연장하는 장착 튜브(31)와, 장착 튜브(31) 내에 배치된 베어링(32)을 포함한다.
블레이드 유닛(5)은 직립 로드(51) 및 블레이드 부재를 포함하고, 직립 로드(51)는 피벗축(X)을 따라 수직방향으로 연장하고, 베이스(3) 내에 피벗식으로 배치되고 장착 튜브(31)를 통과하여 베이스 본체(30) 내로 연장하는 하부 단부(512)를 가지며, 블레이드 부재는 직립 로드(51)에 고정식으로 접속된 복수의 직립 블레이드(52)를 구비하고, 블레이드 유닛(5)은 풍력 에너지를 기계적 회전 동력 출력으로 변환하기 위해 피벗축(X)을 중심으로 베이스(3)에 대해 회전가능하다. 베어링(32)이, 도 3에 도시된 바와 같이, 직립 로드(51)의 하부 단부(512)의 외측 환형 표면(5120)과 베이스(3)의 장착 튜브(31)의 내측 환형 표면(311) 사이에 배치된다. 각각의 블레이드(52)는 대향하는 제 1 및 제 2 측면(521, 522)을 갖고, 도 4에 도시된 바와 같이 각 블레이드(52)의 제 1 측면(521)은 인접 블레이드(52)의 제 2 측면(522)에 면한다.
제너레이터(6)는 베이스(3)의 베이스 본체(30) 내에 배치되고, 블레이드 유닛(5)의 직립 로드(51)의 하부 단부(512)에 연결되어 기계적 회전 동력 출력을 전력으로 변환한다.
바람-수집 유닛(4)은 베이스(3) 상에 고정식으로 장착되고, 블레이드 유닛(5) 둘레에 각도방향으로 동일 거리로 배치된 복수의 직립 플레이트(41), 최상부 벽(49) 및 베어링(40)을 포함한다. 직립 플레이트(41)들 중 임의의 2개의 인접한 직립 플레이트는 2개의 인접한 직립 플레이트 사이에 안쪽으로 수렴하는 바람-안내 채널(43)을 형성한다. 직립 플레이트(41)는 바람이 직립 플레이트(41)에 의해 안내되어 바람-안내 채널(43)을 통해 블레이드 유닛(5)의 블레이드 부재의 블레이드(52)의 제 1 측면(521) 상으로 불어지도록 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각 직립 플레이트(41)는 블레이드 유닛(5)에 인접하고 비-반경 방향으로 연장하는 제 1 단부(411)와, 제 1 단부(411)의 맞은편의 제 2 단부(412)를 갖고, 제 1 및 제 2 단부(411, 412) 사이에 둔각(θ)이 형성되도록 구부려진다. 둔각(θ)은 135° 내지 165°의 범위이다. 각 직립 플레이트(41)의 제 1 단부(411)는 블레이드 유닛(5)을 향해 점차 감소하는 두께를 갖는다. 이 실시예에서, 각 직립 플레이트(41)의 제 1 단부(411)는 편평한 제 1 표면(4111)과, 편평한 제 1 표면(4111)의 맞은편의 만곡된 제 2 표면(4112)을 갖는다. 최상부 벽(49)은 직립 플레이트(41)의 최상부 단부 상에 장착되고, 위치설정 그루브(groove)(492)를 갖도록 형성된 바닥 표면(491)을 가지며, 위치설정 그루브(492)는 블레이드 유닛(5)의 직립 로드(51)의 상부 단부(511)가 위치설정 그루브(492) 내로 연장하는 것을 가능하게 하고, 최상부 벽(49)의 내측 환형 표면(493)에 의해 형성된다. 베어링(40)이 최상부 벽(49)의 내측 환형 표면(493)과 블레이드 유닛(5)의 직립 로드(51)의 상부 단부(511)의 외측 환형 표면(5110) 사이에 배치된다.
다른 실시예에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 엘리베이터(elevator)(44)가 바람-수집 유닛(4)의 직립 플레이트(41) 중 하나 내에 가동식으로 배치된다. 변형적으로, 도 11에 도시된 바와 같이, 바람-수집 유닛(4)의 직립 플레이트(41) 중 하 나는 내부에 복수의 계단(45)을 더 갖는다.
도 5는 제 1의 바람직한 실시예의 변형으로서, 본 발명에 따른 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치(2)의 제 2의 바람직한 실시예를 도시한다. 이전의 실시예와는 다르게, 바람-수집 유닛(4)의 각 직립 플레이트(41)의 제 1 단부(412)는 대향하는 만곡된 제 1 및 제 2 표면(4113, 4114)을 갖는다.
도 6은 제 1의 바람직한 실시예의 변형으로서, 본 발명에 따른 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치(2)의 제 3의 바람직한 실시예를 도시한다. 이전의 실시예들과는 다르게, 바람-수집 유닛(4)의 각 직립 플레이트(41)는 대향하는 만곡된 측방향 표면(413, 414)을 갖는다.
도 7은 제 1의 바람직한 실시예의 변형으로서, 본 발명에 따른 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치(2)의 제 4의 바람직한 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 바람-수집 유닛(4)은 직립 플레이트(41)들 중 2개의 대응하는 인접 직립 플레이트를 각각 상호 접속하는 복수의 접속 부재(42)를 더 포함한다. 각 접속 부재(42)는 복수의 접속 플레이트(422)를 포함한다.
도 8 및 도 9는 제 4의 바람직한 실시예의 변형으로서, 본 발명에 따른 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치의 제 5의 바람직한 실시예를 예시한다. 이 실시예에서, 블레이드 유닛(5)은 피벗축(X)에 정렬된 복수의 블레이드 부재를 포함한다. 각 블레이드 부재의 직립 블레이드(52)는 각도방향으로 등거리이다. 블레이드 부재의 직립 블레이드(52)는 각도방향이 서로 상이하다(도 9 참조).
요컨대, 바람-수집 유닛(4)의 존재로 인해, 여러 방향으로부터의 바람이 직 립 플레이트(41)에 의해 안내되어 바람-안내 채널(43)을 통해 블레이드 유닛(5)의 블레이드(52)의 제 1 측면(521) 상으로 불어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 장치(2)는 바람의 방향이 변하는 경우에도 안정한 전력 발생을 보장할 수 있다.
본 발명이 가장 실용적이고 바람직한 실시예로서 고려되는 것과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예로 제한되는 것이 아니라 모든 변형 및 동등한 구성을 포괄하도록 최광의 해석의 사상 및 범주 내에 포함되는 다양한 구성을 망라하고자 하는 것은 물론이다.
도 1은 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 종래의 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치의 제 1의 바람직한 실시예를 도시하는 부분 전개 사시도이다.
도 3은 제 1의 바람직한 실시예를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 4는 최상부 벽이 없는 제 1의 바람직한 실시예를 도시하는 개략 평면도이다.
도 5는 최상부 벽이 없는 본 발명에 따른 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치의 제 2의 바람직한 실시예를 도시하는 개략 평면도이다.
도 6은 최상부 벽이 없는 본 발명에 따른 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치의 제 3의 바람직한 실시예를 도시하는 개략 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치의 제 4의 바람직한 실시예를 도시하는 부분 전개 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 풍력 에너지를 이용하여 전력을 발생시키는 장치의 제 5의 바람직한 실시예를 도시하는 부분 전개 사시도이다.
도 9는 최상부 벽이 없는 제 5의 바람직한 실시예를 도시하는 개략 평면도이다.
도 10은 제 1의 바람직한 실시예의 바람-수집 유닛의 직립 플레이트의 변형예를 도시하는 단편 사시도이다.
도 11은 제 1의 바람직한 실시예의 바람-수집 유닛의 직립 플레이트의 다른 변형예를 도시하는 단편 사시도이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
3 : 베이스 4 : 바람-수집 유닛
5 : 블레이드 유닛 6 : 제너레이터
30 : 베이스 본체 31 : 장착 튜브
32 : 베어링 41 : 직립 플레이트
52 : 블레이드

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  15. 풍력 에너지로부터 전력을 발생시키는 장치(2)에 있어서,
    베이스(3)와;
    직립 로드(rod)(51) 및 복수의 블레이드 부재를 포함하는 블레이드 유닛(5)으로서, 상기 직립 로드(51)는 피벗축(X)을 따라 수직방향으로 연장하고, 상기 베이스(3) 내에 피벗식으로 배치된 하부 단부(512) 및 상부 단부(511)를 가지며, 상기 복수의 블레이드 부재는 상기 피벗축(X)에 정렬되고, 또한 상기 블레이드 유닛(5)이 상기 피벗축(X)을 중심으로 상기 베이스(3)에 대해 회전하여서 풍력 에너지를 기계적 회전 동력 출력으로 변환할 수 있도록 상기 복수의 블레이드 부재가 상기 직립 로드(51)에 고정식으로 접속되며, 상기 블레이드 부재 각각은 대향하는 제 1 및 제 2 측면(521, 522)을 각기 갖는 복수의 수직 블레이드(52)를 구비하며, 상기 블레이드 부재 각각의 블레이드(52)의 각각의 상기 제 1 측면(521)은 상기 블레이드 부재 중 대응하는 블레이드 부재의 상기 블레이드들(52) 중 인접한 블레이드(52)의 상기 제 2 측면(522)에 면하며, 상기 블레이드 부재 각각의 직립 블레이드(52)는 다른 블레이드 부재들중 임의의 하나의 블레이드 부재의 직립 블레이드로부터 각기 비-정렬되어 있는, 상기 블레이드 유닛(5)과;
    상기 베이스(3) 내에 배치되고, 상기 블레이드 유닛(5)의 직립 로드(51)의 하부 단부(512)에 연결되어 상기 기계적 회전 동력 출력을 전력으로 변환하는 제너레이터(6)와;
    상기 베이스(3) 상에 고정식으로 장착되고, 각도방향으로 등거리이며 상기 블레이드 유닛(5) 둘레에 배치된 복수의 편평하지 않은 직립 플레이트(a plurality of non-flat upright plates)(41)를 포함하는 바람-수집 유닛(4)으로서, 상기 직립 플레이트(41) 중 임의의 2개의 인접한 직립 플레이트는 2개의 인접한 직립 플레이트(41) 사이에 안쪽으로 수렴하는 바람-안내 채널(43)을 형성하는, 상기 바람-수집 유닛(4)을 포함하고;
    상기 바람-수집 유닛(4)의 직립 플레이트(41)는 바람이 상기 바람-수집 유닛(4)의 직립 플레이트(41)에 의해 안내되어 상기 바람-수집 유닛(4) 내의 바람-안내 채널(43)을 통해 상기 블레이드 유닛(5)의 블레이드 부재의 블레이드(52)의 상기 제 1 측면(521) 상으로 불어지도록 형성되는
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