KR101199459B1 - 풍력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 체인위에 설치되어 무한궤도를 도는 블레이드를 이용하여 전기를 얻을 수 있도록 한 풍력발전장치에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 전면과 배면이 관통된 외함의 내측 상하부에 구동기어를 설치하고, 구동기어의 둘레에, 체인을 둘러서 무한궤도를 만들고, 체인 위에 다수의 블레이드를 설치함과 아울러 상기 블레이드의 양 측단부에 블레이드를 상하로 각도를 조절하는 전면부 암과 후면부 암을 갖는 조절부를 설치하고, 전면부 암과 후면부 암의 뒤쪽에 상기 전면부 암과 후면부 암이 연결되는 전면부 안내받침대와 후면부 안내받침대를 설치하며, 상기 전면부 안내받침대와 후면부 안내받침대를 제어할 수 있도록 실린더를 설치하여서 바람이 부는 전면부와 후면부에서 블레이드의 받음각을 제어하며, 상기 구동기어의 일단에 변속기를 설치하여 증속하되, 상기 변속기에 클러치및 두 개 이상의 발전기를 설치하여서 발전기를 다단으로 개폐하여서 발전한다.

Description

풍력발전장치{Wind Turbine}

본 발명은 풍력발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타원의 무한궤도로 회전하는 무한궤도용 체인과 블레이드를 이용하여 전기를 얻을 수 있도록 한 풍력발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 얻을 수 있는 장치로, 원자력발전장치, 수력발전장치, 화력발전장치, 태양열발전장치, 풍력발전장치 등이 있다.
여기서, 상기 풍력발전장치는 2003년 07월 23일자로 출원번호 제 10-2003-7009737호 출원된 바 있으며,
그 구성으로는 타워(Tower, 66), 타워에 의해 지지된 곤돌라(Gondola, 22), 상기 곤돌라(22)에 장착된 로터(Rotor,10, 12) 및 상기 로터에 의해 기계적으로 구동되고 미청정수를 역삼투장치로 공급하여 처리하는 적어도 하나의 압력펌프(20)를 포함한다.
그러나, 상기한 출원번호 제 10-2003-7009737호의 풍력발전장치는 그 구성이 복잡한 문제점이 있었다.

또한, 일반적인 풍력발전장치는 3-블레이드(blade)형 수평축 풍력발전장치(HAWT : Horizontal Axis Wind Turbine)와, 다리우스형 또는 사보니우스(savonius)형 수직축 풍력발전장치(VAWT : Vertical Axis Wind Turbine)로 크게 나눌 수 있다.
상기 3-블레이드(blade)형 수평축 풍력발전장치는 효율성, 안정성 및 경제성을 인정받아 대규모로 설치되고 있는 실정에 있다.

그러나, 상기한 3-블레이드(blade)형 수평축 풍력발전장치는 현재 기술로서는 최대 2MW ～ 5MW 용량을 한계로 머물고 있는 문제점이 있었다.
또한, 상기한 3-블레이드(blade)형 수평축 풍력발전장치는 소(小)용량에서부터 대(大)용량까지 모두 그 기본적 모양은 변화가 없이 같은 모양을 하고 있는 단조로움이 있는 문제점이 있었다.
또한, 상기한 3-블레이드(blade)형 수평축 풍력발전장치는 블레이드(blade)가 회전하는 회전반경에 따르는 단면적에 비해 블레이드(blade) 가 차지하는 비율이 10% 내외로써 이론적인 최적의 비율인 60% 에 못 미치므로 전체적인 단면적대비 발전 효율이 높지 않은 문제점이 있었다.
또한, 상기한 3-블레이드(blade)형 수평축 풍력발전장치 중 2MW 용량의 경우 100m의 타워와 70m ～ 80m 직경의 블레이드로 이루어져 있는바, 2MW 용량보다 큰 용량(예를 들어, 3MW ～ 5MW 용량)은 육상용으로는 가공 및 운반에 제약이 있어서 주로 해상에 설치해야하는 문제점이 있었다.
또한, 상기한 3-블레이드(blade)형 수평축 풍력발전장치의 블레이드, 로터, 타워는 수십 수백 톤(ton)의 중량에다 수십m의 대형으로 제작하여야하는 문제점이 있을 뿐만 아니라 운반이 어렵고 설치 또한 어려운 문제점이 있었다.
특히, 상기한 3-블레이드(blade)형 수평축 풍력발전장치는 제조비가 고가이고, 경제적이지 못하여서 원자력발전장치나 수력발전장치 등 저가의 발전설비에 비해 초기 설치비가 고가인 문제점이 있었다.
이로 인해, 발전 원가가 원자력발전장치의 3배 ～ 4배로 경제성이 떨어지는바, 국가에서 전력 구매단가를 보조해 주지 않으면 설치운용을 할 수 없게 되므로 신재생에너지의 장점에도 불구하고 전기 에너지원으로 보급되지 못하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 개량발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 타원의 무한궤도를 회전하는 무한궤도용 체인과 블레이드를 이용하여 전기를 얻을 수 있도록 한 풍력발전장치를 제공함에 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력발전장치는,
전면과 배면이 관통된 외함의 내측 상하부에 구동기어를 설치하고, 구동기어의 둘레에, 체인을 둘러서 무한궤도를 만들고, 체인 위에 다수의 블레이드를 설치함과 아울러 상기 블레이드의 양 측단부에 블레이드를 상하로 각도를 조절하는 전면부 암과 후면부 암을 갖는 조절부를 설치하고, 전면부 암과 후면부 암의 뒤쪽에 상기 전면부 암과 후면부 암이 연결되는 전면부 안내받침대와 후면부 안내받침대를 설치하며, 상기 전면부 안내받침대와 후면부 안내받침대를 제어할 수 있도록 실린더를 설치하여서 바람이 부는 전면부와 후면부에서 블레이드의 받음각을 제어하며,
상기 구동기어의 일단에 변속기를 설치하여 증속하되, 상기 변속기에 클러치및 두 개 이상의 발전기를 설치하여서 발전기를 다단으로 개폐하여서 발전한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 풍력발전장치는 부품이 소형이며 가볍고, 효율이 높은 효과가 있다.
본 발명에 따른 풍력발전장치는 사각형의 상자형 틀내부에 블레이드를 촘촘히 다수를 설치하고 바람이부는 전면부와 후면부에서 이중으로 바람을 받아서 발전하는 구조이므로 블레이드가 받는 바람의 단면적을 이론적 최댓값인 60%까지 올릴 수 있어서 단면적당 발전효율이 높은 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 풍력발전장치는 소형의 부품을 다수 조합한 조립식으로 제조 및 설치가 쉬운 효과가 있다.
특히, 본 발명에 따른 풍력발전장치는 사용부품이 소형으로 제조가 쉬우며 염가이면서도 사각형의 외함 내부에 설치되는 구조이기 때문에 다수를 설치할 때, 사이를 띄울 필요가 없이, 바로 맞대어 설치가 가능하여 해안의 방풍림, 고속도로변의 소음차단벽을 대신하여 사용할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 풍력발전장치는 소음이 없어서 건물의 옥상, 고속도의 육교 및 다리 등에 설치가 가능한 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 풍력발전장치는 가볍고 소형의 부품을 조립해서 생산하면서도 대(大)출력 용량으로 제작할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 풍력발전장치는 요잉 장치가 없는 고정식으로서 설치가 가능하며, 바람의 방향이 좌우 45도로 수시로 바뀌거나 180도 반대로 불어도 발전이 가능한 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 풍력발전장치는 한곳에 다수를 설치할 수 있는바, 단위면적당 발전 효율이 높은 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 풍력발전장치는 블레이드를 통과하는 바람의 속도가 모두 같고, 바람이 불어오는 전면부의 블레이드와 바람이 빠져나가는 후면부의 블레이드가 모두 순방향으로 양력을 받고, 회전하는 구조이고 바람을 받는 블레이드 단면적이 많기 때문에, 중심축을 기준으로 한쪽만 양력을 받고, 반대편은 항력을 받는바, 종래의 수평축 풍력발전장치나 수직축 풍력발전장치 등에 비해서 효율이 좋을 뿐만 아니라 다양한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전장치를 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 외함에 설치된 축, 기어, 무한궤도용 체인, 블레이드를 나타낸 도면,
도 3 내지 도 5는 도 1의 요부 확대 단면도,
도 6 내지 도 7은 도 1의 블레이드의 연결 상태의 요부 확대도,
도 8은 도 1의 외함에 설치된 축, 기어, 무한궤도용 체인, 블레이드의 사용 상태를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명에 따른 풍력발전장치의 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 10 내지 11은 본 발명에 따른 풍력발전장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면,

이하, 본 발명에 따른 풍력발전장치의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 외함에 설치된 축, 기어, 무한궤도용 체인, 블레이드를 나타낸 도면이며, 도 3 내지 도 5는 도 1의 요부 확대 단면도이고, 도 6 내지 도 7은 도 1의 블레이드의 연결 상태의 요부 확대도이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 풍력발전장치(100)는,
기둥(102)과;
상기 기둥(102)의 상면에 설치되되, 전면과 배면이 관통된 사각박스 형상의 외함(104)과;
상기 외함(104)의 상부 일측 내면과 상부 타측 내면 사이에 회전가능하게 설치된 제1축(106)과;
상기 외함(104)의 하부 일측 내면과 하부 타측 내면 사이에 회전가능하게 설치된 제2축(108)과;
상기 제1축(106)의 일단부에 회전가능하게 설치된 제1구동기어(110)와;
상기 제1축(106)의 타단부에 회전가능하게 설치된 제2구동기어(112)와;
상기 제2축(108)의 일단부에 회전가능하게 설치된 제3구동기어(114)와;
상기 제2축(108)의 타단부에 회전가능하게 설치된 제4구동기어(116)와;
상기 제1구동기어(110)와 제3구동기어(114)에 회전가능하게 설치된 제1무한궤도용 체인(118)과;
상기 제2구동기어(112)와 제4구동기어(116)에 회전가능하게 설치된 제2무한궤도용 체인(120)과;
상기 제1무한궤도용 체인(118)과 제2무한궤도용 체인(120) 사이에 일정간격을 두고 다수 개 설치된 블레이드(122)와;
상기 블레이드(122)의 양 측단에 각각 설치되어 상기 블레이드(122)를 상하로 각도를 조절하는 전면부 암(124)과 후면부 암(126)을 갖는 조절부(128)와;
상기 조절부(128)의 전면부 암(124) 및 후면부 암(126)에 연동되어 전면부 암(124) 및 후면부 암(126)을 조절하는 실린더(130-1, 130-2)와;
상기 제4구동기어(116)으로부터 일정간격을 두고 제2축(108)의 단부에 회전가능하게 설치되어 제2축(108)을 회전시키는 전달기어(132)와;
상기 전달기어(132)에 연결되어 전달기어(132)로 회전력을 전달하는 변속기(134)와;
상기 변속기(134)에 연결된 클러치(136)와;
상기 클러치(136)에 전기적으로 연결되어 클러치(136)로 구동력을 전달함과 아울러 구동력을 차단하는 발전기(138)로 구성된다.

한편, 전면부 안내받침대(140)와 후면부 안내받침대(142)가 있는바, 상기 전면부 안내받침대(140)와 후면부 안내받침대(142)는 블레이드가 회전하면서 전면부에서 후면부로 바턴을 잘 받아서 원활하게 회전하며 필요한 각도로 되도록, 전면부 암(124) 및 후면부 암(126)을 안내하며 블레이드각도를 피치제어 한다.

한편, 상기 발전기(138)는 기 설정된 프로그램에 따라 풍력발전장치(100)를 제어하는 제어부(도시는 생략함)에 연결됨과 아울러 요잉장치(144)에 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 제어부에는 풍향을 감지하는 풍향센서(도시는 생략함), 풍속을 감지하는 풍속센서(도시는 생략함) 그리고, 발전기의 속도를 감지하는 속도센서(도시는 생략함), 발전기의 전압을 감지하는 전압센서(도시는 생략함), 발전기의 전류를 감지하는 전류센서(도시는 생략함) 및 발전기의 위상을 감지하는 위상센서(도시는 생략함) 등이 전기적으로 연결된다.

한편, 상기 풍력발전장치(100)에는
제1무한궤도용 체인(118)과 제2무한궤도용 체인(120)의 회전력을 전기 에너지로 저장하는 충전부(도시는 생략함)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 풍력발전장치(100)를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전면과 배면이 관통된 사각박스 형상의 외함(104)의 상부 일측 내면과 상부 타측 내면 사이에 제1축(106)을 설치함과 아울러 외함(104)의 하부 일측 내면과 하부 타측 내면 사이에 제2축(108)을 설치한다.

그리고, 상기 제1축(106)의 일단부에 제1구동기어(110)와 타단부에 제2구동기어(112)를 설치한 후, 상기 제2축(108)의 일단부에 제3구동기어(114)와 타단부에 제4구동기어(116)를 설치한다.

그리고, 상기 제1구동기어(110)와 제3구동기어(114)에 제1무한궤도용 체인(118)을 설치한 후, 제2구동기어(112)와 제4구동기어(116)에 제2무한궤도용 체인(120)을 설치한다.

그리고, 상기 제1무한궤도용 체인(118)과 제2무한궤도용 체인(120) 사이에 일정간격을 두고 블레이드(122)를 설치한 후, 상기 블레이드(122)의 양 측단에 블레이드(122)를 상하로 각도를 조절하는 전면부 암(124)과 후면부 암(126)을 갖는 조절부(128)를 설치한다.
상기 블레이드(122)는 비대칭에어포일, Clark-Y 에어포일, 대칭에어포일 , 등 다양한 모양의 에어포일을 사용하는 것이 가능하다.
상기 블레이드(122)는 유리섬유 재질, 혹은 탄소섬유 재질에 에폭시수지를 혼합하여 제조하거나, 중심축을 위주로 생선가시와 같이 방사형으로 뼈대를 만든 후 내부를 발포 수지로 채운다음 외피를 단단한 유리섬유와 에폭시수지 혼합 재로 포장 하거나 두꺼운 방수천으로 입혀서 제조하거나, 알루미늄 재질로 압출 성형하는 방법 등으로, 제조하는 것도 가능하다.
여기서, 상기 블레이드(122)는 바람이 불어오는 전면부와 바람이 빠져나가는 후면부에서 모두 순방향(발전에 도움이 되는)의 양력을 얻도록 조절부(128)가 설치된, 전면부 안내받침대(140)와 후면부 안내받침대(142)의 유도를 받아서 블레이드(122) 각도가 자동으로 제어된다.

그리고, 상기 전면부 암(124)과 후면부 암(126)을 갖는 조절부(128)에 연동한 전면부 안내받침대(140)와 후면부 안내받침대(142) 일측에 실린더(130-1, 130-2)를 설치한다.
여기서, 상기 실린더(130-1, 130-2)는 도면에는 예시되지 않았지만 각종의 기술적으로 가능한 여러 가지의 풍향, 풍속, 및 발전기의 속도, 전압, 전류, 위상에 따르는 센서의 전기적 신호에 따라서, 자동으로 제어되며, 안내받침대(140, 142)를 움직여 전면부 암(124)과 후면부 암(126)을 블레이드(122)가 적정한 각도가 되도록, 받쳐주어서 원활한 회전이 되고, 비상시에는 정지되어, 안전한 발전이 되도록 제어를 한다.
그리고, 상기 제4구동기어(116)으로부터 일정간격을 두고 제2축(108)의 단부에 제2축(108)을 회전시키는 전달기어(132)를 설치한 후, 상기 전달기어(132)에 변속기(134)를 설치한다.

그리고, 상기 변속기(134)에 클러치(136)를 설치한 후, 상기 클러치(136)에 구동력을 전달하는 발전기(138)를 설치한다.

그리고, 상기 발전기(138)의 하측에 요잉장치(144)를 설치한다.
여기서, 상기 요잉장치(144)는 블레이드(122)가 바람이 불어오는 방향과 항상 직각으로 되도록 요잉제어를 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 풍력발전장치(100)를 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전면과 배면이 관통된 사각박스 형상의 외함(104)의 상부 일측 내면과 상부 타측 내면 사이에 제1축(106)을 설치함과 아울러 외함(104)의 하부 일측 내면과 하부 타측 내면 사이에 제2축(108)을 설치한다.

그리고, 상기 제1축(106)의 일단부에 제1구동기어(110)와 타단부에 제2구동기어(112)를 설치한 후, 상기 제2축(108)의 일단부에 제3구동기어(114)와 타단부에 제4구동기어(116)를 설치한다.

그리고, 상기 제1구동기어(110)와 제3구동기어(114)에 제1무한궤도용 체인(118)을 설치한 후, 제2구동기어(112)와 제4구동기어(116)에 제2무한궤도용 체인(120)을 설치한다.

그리고, 상기 제1무한궤도용 체인(118)과 제2무한궤도용 체인(120) 사이에 일정간격을 두고 블레이드(122)를 설치한 후, 상기 블레이드(122)의 양 측단에 블레이드(122)를 상하로 각도를 조절하는 전면부 암(124)과 후면부 암(126)을 갖는 조절부(128)를 설치한다.

그리고, 상기 조절부(128)의 전면부 암(124)과 후면부 암(126)의 뒷쪽에 블레이드(122)의 각도를 제어하는 전면부 안내받침대(140)와 후면부 안내받침대(142)를 설치한다.
여기서, 상기 전면부 안내받침대(140)와 후면부 안내받침대(142)는 블레이드(122)의 양 측단에 있는 전면부 암(124)과 후면부 암(126)을 적절히 받쳐주고 안내해 주어서, 블레이드(122)가 바람을 받는 전면부과 바람이 나가는 후면부에서 블레이드(122)의 각도가 항상 양력을 받는 각도가 되게 자동으로 조절하여, 적절한 양력을 받도록 피치 제어를 할 수 있게 한다.

그리고, 상기 제4구동기어(116)로부터 일정간격을 두고 제2축(108)의 단부에 제2축(108)을 회전시키는 전달기어(132)와 체인으로 구성된 변속기(134)를 설치한 후, 상기 전달기어(132)에 변속기(134)를 설치한다.
그리고, 상기 변속기(134)에 클러치(136)를 설치한 후, 상기 클러치(136)에 구동력을 전달하는 발전기(138)를 설치한다.
여기서, 상기 변속기(134)는 발전기(138)가 발전에 필요한 최적의 속도가 되도록 증속한다.

한편, 상기 발전기(138)는 2개 이상으로 설치되되, 전단에 설치된 클러치(136)로 개폐할 수 있게 하여, 풍속에 따른 부하를 조정하여, 발전효율을 높이고 비상시 차단을 할 수 있게 한다.
상기 클러치(136)는 브레이크 기능을 겸할 수 있도록 하여 강풍이나 비상시 에 블레이드를 정지하여 발전기를 보호한다.
본 발명의 풍력발전장치는 외함의 태두리 부분을, 바람이 안쪽으로 모이게 하는, 유선형이나, 포물선 혹은 삼각형으로 제작하여, 바람의 저항을 덜 받게 하고, 외함에 부는 바람을 모두, 블레이드(blade)쪽으로 유도하여 발전효율을 높이도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 풍력발전장치는 외함의 아래쪽에 오일 탱크를 마련하여 암이나 체인 등 모든 유동부에, 자동으로 반영구적 급유 되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 풍력발전장치는 각 부분의 유동부에는, 오일리스베어링 혹은 볼 베어링을 채용하여 마찰을 줄이는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 발전기(138)의 하측에 요잉장치(144)를 설치한다.
여기서, 상기 요잉장치(144)는 불어오는 바람과 풍력발전장치가 항상 직각으로 일치되도록 제어할 수 있게 상부를 회전시킨다.

다른 한편, 상기 전면부 안내받침대(140)와 후면부 안내받침대(142)는, 양쪽의 끝부분을 상기 전면부 암(124)과 후면부 암(126)을 잘 받쳐주고, 블레이드(122)가 적정한 각도를 항상 유지할 수 있도록 하며, 전면부 암(124)에서 후면부 암(126)으로 바턴을 잘 받아서 원활한 회전을 할 수 있게, 끝부분의 모양을 적절히 구부려서 마무리 가공한다.

상기 전면부 암(124)과 후면부 암(126)은,
양력을 받아서 회전하는 힘의 중심이 전면부 암(124)과 후면부 암(126) 쪽으로는 최소한으로 가고, 블레이드(122)의 중심축으로 집중될 수 있도록, 블레이드(122)와의 각도를, 도 6에 도시된 바와 같이 적절하게 주어서 설치한다.

상기한 풍력발전장치(100)의 주요 구성과 작동 상태를 좀더 자세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 블레이드(122)는 설계할 때, 무게중심이 앞전(leading edge)보다는 뒷전(frailing edge) 쪽으로 무게중심이 충분히 쏠리도록 중심축을 부착한다.
이에 따라, 먼저 바람이 불지 않으면 바람이 불어오는 방향인 전면부 쪽의 블레이드(122)는 도 2에 도시된 바와 같이, 모두 아래쪽 방향으로 향한 F의 위치 각에 있고, 반면 후면부 쪽의 블레이드(122)는 후면부 암(126)이 후면부 안내받침대(142)에서 제어를 받는 상태인 M의 위치 각에 있다.
다음 바람이 발전개시 속도 이상이 되면, 바람이 불어오는 쪽인 전면부 쪽의 블레이드(122)는 모두 F위치 각에서 G위치 각으로 회전하여 블레이드(122)가 상승하는 방향의 힘을 받는, 상승양력을 받고 상승 회전한다.
그리고, 후면부 쪽의 블레이드(122)는 M의 위치 각에서, 바로 하강하는 방향의 힘을 받는 회전 양력을 받고 하강 회전한다.

한편, 바람의 강약에 따라 자동으로 블레이드(122)의 받음각을 조절하여, 발전기 출력이 한전 전기와 동기 되어, 계통 연계되도록,
먼저, 실린더(130-1, 130-2)를 움직여 안내받침대(140, 142) 움직인 후, 암(124, 126)을 움직여 블레이드(122)의 받음각을 조절하는 순으로, 속도조절을 위한 피치 제어를 한다.
따라서, 본 발명의 풍력발전장치는 종래의 수평축 풍력발전장치에서 중심축을 중심으로 한쪽은 순방향으로 양력을 받고 다른 쪽은 역방향으로 항력을 받음으로 인한, 효율 감소가 없고 바람이 부는 전면부와 후면부 모두 회전하는 힘을 받는, 순방향으로 양력을 받게 되므로, 발전효율이 좋다.
또한, 본 발명의 풍력발전장치는 블레이드가 길게 타원을 그리며 회전하고 납작한 상자모양 안에 내장되므로, 제조 및 운반 설치가 쉽고 대용량으로 제조하기가 용이하다.
특히, 종래의 수평축 풍력발전장치가, 블레이드에 닫는 바람의 속도가 모두 다르고 중심축이 하나로, 크고 무거우며 블레이드 끝에서 소음이 발생하지만 본 발명의 풍력발전장치는 전체적으로 블레이드에 받는 바람이 일정하며, 끝을 지지해주는 받침점이 블레이드의 양끝으로 두 군데이고 소형인 다수를 사용하므로,
블레이드를 제조할 때, 군살이 없이 가볍고 날렵하며 값싸게 제조할 수 있을뿐더러, 알루미늄으로 압출하여 제조할 수 있어서, 빠르고 쉽게 대량생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상자 형으로 제조되어 설치 간격을 두지 않고 연속으로 좌우상하에 맞대서 설치가 가능하며 전체적인 완제품의 크기가 작고 가벼워서, 공장에서 완제품으로 제조한 상태에서 쉽게 운반할 수 있으며, 바람이 있는 곳에는 어디에나 설치가 용이하다.
또한, 건물의 옥상이나 교량 고속도로의 육교 등과 해안에 병풍처럼 길게 설치하여 방풍을 겸한 시설로 유용할 수 있다.
또한, 본 발명의 풍력발전장치는 종래의 수직축 풍력발전기와 같이 바람의 방향에 따르는 발전기의 방향을 제어하는 요잉 제어를 하지 않는, 고정식으로 제조 및 설치가 가능하며, 델타 날개의 비행기가 날개 면에 부는 바람이 45도로 경사지게 불어도 문제되지 않고, 양력을 얻을 수 있는 원리와 같이 바람의 방향이 수시로 바뀌거나 좌우 45도 이상으로 바뀌어도 발전이 가능하다.
또한 바람의 방향이 180도로 반대로 불어도, 블레이드의 각도를 대응하여 조절하여서 발전이 가능하다.

한편, 본 발명의 풍력발전장치는 발전기(138)를 두 개 설치하고, 초속 2m ～ 4m의 저속으로 부는 바람에는 발전기(138)를 1개만 작동하고 초속 4m 이상으로 강해지면 클러치(136)를 조작하여 예비 발전기를 추가로 구동하여, 2개를 동시에 구동시킨다.
이렇게 하므로써 초속 4m 이상의 센 바람에만, 작동하는 종래의 풍력발전에 비해서 2m ～ 4m의 약하게 부는 바람에도 발전할 수 있으므로 발전효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 풍력발전장치에는 발전기를 2개 비치하여 2단으로 작동하는 걸로 예시되어 있지만, 2개 이상의 다 단으로, 단수를 높여서 구동하는 것이 바람직한바, 종래에는 통상 발전개시 속도가 초속 4m 이상으로, 2m ～ 4m의 저속으로 부는 바람에는 발전이 되지못하고, 그 이상으로 센 바람이 불어도, 피치 제어를 해서 강하게 부는 바람을 바이패스(bypass) 시켜버리고, 블레이드를 일정한 속도로 회전하도록 하여, 발전출력이 항상 일정하게 발전하게 되므로, 바람의 강약에 따르는 효율적인 발전이 되지 못하고 있었다.
따라서, 본 발명은 발전기를 다수 부착하여 바람의 강약에 따라 다단계로 발전하므로써 약한 바람에서 부터 강한바람까지, 바이패스(bypass)되는 바람의 양을 줄이고 발전효율을 높일 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 풍력발전장치의 다른 실시예를 나타낸 도면으로, 좁고 길게 제조가 가능하여서 교량이나 육교 등에 설치 및 응용한다.

도 10 내지 도 11은 본 발명에 따른 풍력발전장치의 또 다른 실시예를 나타낸 도면으로, 대규모로 설치하기 위한 것으로 "아파트형"으로 철근콘크리트 구조물 위에 밀집되게 고층으로 설치한 예, 얼마든지 초고층으로 크고 높게 대단위로 설치할 수 있고, 인력이 근접하기 쉬워서 보수가 편리하고 대용량 풍력발전이 가능하다.

또한 본 발명에 따른 풍력발전장치는 내식성 구조로 제조하여서 섬을 있는 교량의 하부에 설치한 조류발전 및 방파제를 겸한 파력발전 혹은 급류가 지나가는 하천의 교량 하부에 설치한 수력발전에 응용할 수 있다.
따라서 종래의 프로펠라를 이용한 발전에 비해서 블레이드에 접촉하는 급류의 면적이 많게 되므로 효율이 높은 발전이 될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 풍력발전장치는 기업체의 광고용 간판으로 이용하기 위하여, 광고 문구가 항상 풍력발전장치의 정 중앙에 오도록 자동제어 하거나, 조명 및 광고 장치를 추가 할 수 있으며 시각적인 효과를 주기 위해서 다양한 제어를 하는 것도 가능하다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 상기 블레이드는 체인에 일정한 간격을 두고 수평방향으로 배열되어 있지만, 상기 블레이드를 체인에 수직방향으로 배열하여 설치할 수 있다. 여기서, 상기 블레이드를 수직형으로 설치할 경우, 좁고 길게 제조가 가능하여서 조류발전용이나 하천의 급류 발전용으로 교량이나 육교 등에 설치가능하다.
따라서, 수평방향으로 블레이드가 배치되는 본 발명의 일실시예인 수평형 풍력발전장치에서는 블레이드가 수십 수백 m로 길게 제조되어 설치되어야 하므로 블레이드 중앙부의 중력에 의한 휘어짐 등을 해소하기 위하여 보다 강하고 튼튼하게 제조해야 하므로 비용이 더 많이 들고 무거우며 제어가 곤란한 어려움이 있다. 그러므로, 블레이드를 수직으로 설치하므로 써 이러한 어려움을 해결할 수 있으며 체인의 길이와 지지대만 보강하면, 상하 폭의 길이 만큼의 비교적 짧은 길이의 블레이드를 연속으로 다수 설치하면 되므로 교량의 길이에 맞춰서 수백 m 로 길게 풍력발전장치를 제조할 수 있는 이점이 있다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시 예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허 청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술 분야에서 있을 수 있으며, 따라서 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어 져야 한다.

100 : 풍력발전장치 102 : 기둥
104 : 사각박스 형상의 외함 106 : 제1축
108 : 제2축 110 : 제1구동기어
112 : 제2구동기어 114 : 제3구동기어
116 : 제4구동기어 118 : 제1무한궤도용 체인
120 : 제2무한궤도용 체인 122 : 블레이드
124 : 전면부 암 126 : 후면부 암
128 : 조절부 130 : 실린더
132 : 전달기어 134 : 변속기
136 : 클러치 138 : 발전기
140 : 전면부 안내받침대 142 : 후면부 안내받침대
144 : 요잉장치

Claims (6)

1. 전면과 배면이 관통된 외함의 내측 상하부에 구동기어를 설치하고, 구동기어의 둘레에, 체인을 둘러서 무한궤도를 만들고, 체인 위에 다수의 블레이드를 설치함과 아울러 상기 블레이드의 양 측단부에 블레이드를 상하로 각도를 조절하는 전면부 암과 후면부 암을 갖는 조절부를 설치하고, 전면부 암과 후면부 암의 뒤쪽에 상기 전면부 암과 후면부 암이 연결되는 전면부 안내받침대와 후면부 안내받침대를 설치하며, 상기 전면부 안내받침대와 후면부 안내받침대를 제어할 수 있도록 실린더를 설치하여서 바람이 부는 전면부와 후면부에서 블레이드의 받음각을 제어하며,
   상기 구동기어의 일단에 변속기를 설치하여 증속하되, 상기 변속기에 클러치및 두 개 이상의 발전기를 설치하여서 발전기를 다단으로 개폐하여서 발전하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 블레이드(Blade)는, 체인에 수직으로 설치하여 발전하는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 풍력발전장치는, 철근콘크리트 구조물 위에 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 풍력발전장치는, 내식성 구조물로 제조하여서 급류가 흐르는 교량의 하부에 설치할 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
   
5. 삭제
6. 기둥(102)과;
   상기 기둥(102)의 상면에 설치되되, 전면과 배면이 관통된 사각박스 형상의 외함(104)과;
   상기 외함(104)의 상부 일측 내면과 상부 타측 내면 사이에 회전가능하게 설치된 제1축(106)과;
   상기 외함(104)의 하부 일측 내면과 하부 타측 내면 사이에 회전가능하게 설치된 제2축(108)과;
   상기 제1축(106)의 일단부에 회전가능하게 설치된 제1구동기어(110)와;
   상기 제1축(106)의 타단부에 회전가능하게 설치된 제2구동기어(112)와;
   상기 제2축(108)의 일단부에 회전가능하게 설치된 제3구동기어(114)와;
   상기 제2축(108)의 타단부에 회전가능하게 설치된 제4구동기어(116)와;
   상기 제1구동기어(110)와 제3구동기어(114)에 회전가능하게 설치된 제1무한궤도용 체인(118)과;
   상기 제2구동기어(112)와 제4구동기어(116)에 회전가능하게 설치된 제2무한궤도용 체인(120)과;
   상기 제1무한궤도용 체인(118)과 제2무한궤도용 체인(120) 사이에 일정간격을 두고 다수 개 설치된 블레이드(122)와;
   상기 블레이드(122)의 양 측단에 각각 설치되어 상기 블레이드(122)를 상하로 조절하는 전면부 암(124)과 후면부 암(126)을 갖는 조절부(128)와;
   상기 조절부(128)의 전면부 암(124) 및 후면부 암(126)에 연동되어 전면부 암(124) 및 후면부 암(126)을 조절하는 실린더(130-1, 130-2)와;
   상기 제4구동기어(116)으로부터 일정간격을 두고 제2축(108)의 단부에 회전가능하게 설치되어 제2축(108)을 회전시키는 전달기어(132)와;
   상기 전달기어(132)에 연결되어 전달기어(132)로 회전력을 전달하는 변속기(134)와;
   상기 변속기(134)에 연결된 클러치(136)와;
   상기 클러치(136)에 전기적으로 연결되어 클러치(136)로 구동력을 전달함과 아울러 구동력을 차단하는 발전기(138)로 구성되되,
   상기 전면부 암(124)과 후면부 암(126)의 뒤쪽에, 상기 전면부 암과 후면부 암이 연결되는 전면부 안내받침대(140)와 후면부 안내받침대(142)가 설치된 것을 특징으로 하는 있도록 한 풍력발전장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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