KR101302954B1 - 풍력 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 발전 장치에 관한 것으로, 설치하고자 하는 위치에 고정 설치된 지지 포스트와, 지지 포스트의 상부측으로 회전 가능하게 연장 결합된 하부 고정 포스트에 고정 결합되는 복수의 하부 날개와, 하부 고정 포스트의 상부측으로 회전 가능하게 연장 결합된 상부 고정 포스트에 고정 결합되는 복수의 상부 날개를 포함하며, 하부 날개 및 상부 날개는 각각, 제 1 곡률을 갖는 외측 호형 플레이트와, 제 2 곡률을 가지며, 외측 호형 플레이트와 외측 끝단에서 결합되어 내측으로 갈수록 일정 각도를 갖도록 벌어지는 내측 호형 플레이트와, 외측 호형 플레이트의 상단 호선을 제 1 면으로 하고, 내측 호형 플레이트의 상단 호선을 제 2 면으로 하며, 제 1 면 및 제 2 면을 연결하는 직선을 제 3 면으로 하여 외측 호형 플레이트 및 내측 호형 플레이트의 상단부에 결합 구비되는 날개 상단 플레이트와, 날개 상단 플레이트와 동일한 형태로 외측 호형 플레이트 및 내측 호형 플레이트의 하단부에 결합 구비되는 날개 하단 플레이트와, 외측 호형 플레이트, 내측 호형 플레이트, 날개 상단 플레이트 및 날개 하단 플레이트의 내부 공간을 날개 상단 플레이트 및 날개 하단 플레이트에 평행하게 복수의 공간으로 구획하는 복수의 격벽 플레이트를 포함할 수 있다.

Description

풍력 발전 장치{WIND POWER GENERATOR APPARATUS}
본 발명은 풍력을 이용하여 발전할 수 있는 풍력 발전 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 산업의 발전에 따라 세계적으로 보다 많은 에너지를 요구하고 있으며, 이로 인해 더 많은 석유 자원이 요구되고 있다. 이러한 석유 자원은 환경오염의 폐해가 많고, 자원이 한정되어 있기 때문에 가까운 시기에 고갈될 가능성이 더욱 높아지고 있다.
이러한 석유 자원을 대체할 수 있는 친환경 에너지의 개발이 절실이 대두되고 있으며, 이에 따라 태양전지, 조력 발전, 풍력 발전 등에 많은 연구 개발이 이루어지고 있다.
특히, 바람을 이용하여 쉽게 에너지를 획득할 수 있는 풍력 발전에 대한 연구 개발이 활발해지고 있는데, 이러한 풍력 발전 장치는 풍력 발전용 날개(플레이트)의 축이 설치된 방향에 따라 수직 풍력 발전 장치와 수평 풍력 발전 장치로 나누어질 수 있다.
여기에서, 수직 풍력 발전 장치는 바람이 불어오는 방향에 대하여 회전축을 기준으로 한쪽은 회전을 일으키는 구동 방향이 되지만, 이의 반대편은 회전을 방해하는 저항 방향이 되기 때문에, 회전 효율이 감소하여 발전 효율이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 복수의 상단부 날개와 복수의 하단부 날개를 교차되게 구비함으로써, 회전 효율이 좋은 풍력 발전 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 각각의 날개 외측에 보조 날개를 부착하고, 내측으로 공급되는 바람이 배출되도록 각 날개 끝단에 형성된 바람 배출구를 형성함으로써, 벤츄리 효과를 발생시켜 회전 효율을 향상시킨 풍력 발전 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 설치하고자 하는 위치에 고정 설치된 지지 포스트와, 상기 지지 포스트의 상부측으로 회전 가능하게 연장 결합된 하부 고정 포스트에 고정 결합되는 복수의 하부 날개와, 상기 하부 고정 포스트의 상부측으로 회전 가능하게 연장 결합된 상부 고정 포스트에 고정 결합되는 복수의 상부 날개를 포함하며, 상기 하부 날개 및 상부 날개는 각각, 제 1 곡률을 갖는 외측 호형 플레이트와, 제 2 곡률을 가지며, 상기 외측 호형 플레이트와 외측 끝단에서 결합되어 내측으로 갈수록 일정 각도를 갖도록 벌어지는 내측 호형 플레이트와, 상기 외측 호형 플레이트의 상단 호선을 제 1 면으로 하고, 상기 내측 호형 플레이트의 상단 호선을 제 2 면으로 하며, 상기 제 1 면 및 제 2 면을 연결하는 직선을 제 3 면으로 하여 상기 외측 호형 플레이트 및 내측 호형 플레이트의 상단부에 결합 구비되는 날개 상단 플레이트와, 상기 날개 상단 플레이트와 동일한 형태로 상기 외측 호형 플레이트 및 내측 호형 플레이트의 하단부에 결합 구비되는 날개 하단 플레이트와, 상기 외측 호형 플레이트, 내측 호형 플레이트, 날개 상단 플레이트 및 날개 하단 플레이트의 내부 공간을 상기 날개 상단 플레이트 및 날개 하단 플레이트에 평행하게 복수의 공간으로 구획하는 복수의 격벽 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치가 제공될 수 있다.
본 발명에서는, 벤츄리 현상을 발생시키는 내부 공간을 갖는 호형 플레이트 구조로하부 날개 및 상부 날개를 복수 개 구비하는 풍력 발전 장치를 제공함으로써, 바람을 이용한 회전 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 회전 효율을 향상시킬 수 있어 소량의 바람이 부는 곳에서도 설치될 수 있는 효율적인 풍력 발전 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 예시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 날개의 내측사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 날개의 외측 사시도.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 예시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 날개의 내측사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 날개의 외측 사시도이다. 여기에서, 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 구성은 종래에 이미 공지된 기술이므로 그 구체적인 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 장치는 지지 고정부(100), 복수의 하부 날개(200), 복수의 상부 날개(300) 등을 포함할 수 있다.
지지 고정부(100)는 지지 포스트(102), 하단 플레이트(104), 하부 고정 포스트(106), 중단 플레이트(108), 상부 고정 포스트(110), 상단 플레이트(112) 등을 포함할 수 있다.
지지 포스트(102)는 설치하고자 하는 위치(예를 들면, 언덕, 해안가, 고속도로 주변, 기타 바람이 부는 장소 등)의 지면에 고정된다.
하부 고정 포스트(106)는 지지 포스트(102)의 상부측에 하단 플레이트(104)와 중단 플레이트(108) 사이에서 회전 가능하게 연장 결합된다. 여기에서, 하단 플레이트(104)와 중단 플레이트(108)는 하부 고정 포스트(106)의 높이에 대응하여 이격되며, 이들을 고정 연결하는 내부 로드를 따라 내부가 원통형인 하부 고정 포스트(106)가 회전할 수 있다.
상부 고정 포스트(110)는 하부 고정 포스트(106)의 상부측으로 중단 플레이트(108)와 상단 플레이트(112)의 사이에서 회전 가능하게 연장 결합된다. 여기에서, 중단 플레이트(108)와 상단 플레이트(112)는 상부 고정 포스트(110)의 높이에 대응하여 이격되며, 이들을 고정 연결하는 내부 로드를 따라 내부가 원통형인 상부 고정 포스트(110)가 회전할 수 있다.
상술한 바와 같은 하부 고정 포스트(106) 및 상부 고정 포스트(110)는 각각 복수의 하부 날개(200)와 복수의 상부 날개(300)를 각각 결합 고정시키면서 회전 가능하게 결합될 수 있는 종래 기술을 적용할 수 있음은 물론이다. 즉, 종래에 제안된 풍력 발전 장치의 공지된 기술로부터 복수의 하부 날개(200) 및 복수의 상부 날개(300)가 회전 가능하게 결합될 수 있다.
복수의 하부 날개(200)는 하부 고정 포스트(106)에 고정 결합되며, 기 설정된 분할 각도에 따라 배열될 수 있다. 예를 들면, 4개의 날개가 구비될 경우 90°간격으로 배열될 수 있으며, 3개의 날개가 구비될 경우 120°간격으로 배열될 수 있다.
이러한 복수의 하부 날개(200)는 각 날개가 두 개의 호형 플레이트가 외측 끝단에서 결합된 형태를 가지며, 상대적으로 작은 호형 플레이트가 내부에 위치하여 중앙측이 개구된 형태를 가질 수 있다.
복수의 상부 날개(300)는 복수의 하부 날개(200)와 동일한 형태로 상부 고정 포스트(110)에 고정 결합되며, 기 설정된 분할 각도에 따라 배열될 수 있는데, 이 경우 복수의 하부 날개(200)와 복수의 상부 날개(300)의 전체 회전 효율을 높이기 위해 상부측에서 볼 때 복수의 하부 날개(200)의 각 날개 위치 사이에 복수의 상부 날개(300)가 각각 위치하도록 배열될 수 있다.
또한, 복수의 하부 날개(200) 및 복수의 상부 날개(300)는 하부 고정 포스트(106) 및 상부 고정 포스트(110)를 각각 중심축으로 외측 방향으로 펼쳐진 형태로 구비될 수 있다.
위와 같은 복수의 하부 날개(200)와 복수의 상부 날개(300)의 각 날개는 동일한 형태를 가지므로, 이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 복수의 하부 날개(200) 중 하나의 날개에 대해 설명한다.
하나의 날개는 외측 호형 플레이트(202), 내측 호형 플레이트(204), 날개 상단 플레이트(206), 날개 하단 플레이트(208), 복수의 격벽 플레이트(210) 등을 포함할 수 있다.
외측 호형 플레이트(202)는 하부 고정 포스트(106) 또는 상부 고정 포스트(110)에 대응하는 높이의 플레이트가 제 1 곡률을 갖도록 구비될 수 있다.
내측 호형 플레이트(204)는 하부 고정 포스트(106) 또는 상부 고정 포스트(110)에 대응하는 높이의 플레이트가 제 2 곡률을 갖도록 구비될 수 있다.
여기에서, 제 1 곡률과 제 2 곡률은 동일하거나 다른 곡률을 가질 수 있으며, 외측 호형 플레이트(202)와 내측 호형 플레이트(204)는 외측 끝단에서 결합되어 내측으로 갈수록 일정 각도를 갖도록 벌어지게 구비될 수 있다.
날개 상단 플레이트(206)는 외측 호형 플레이트(202)의 상단 호선을 제 1 면으로 하고, 내측 호형 플레이트(204)의 상단 호선을 제 2 면으로 하며, 제 1 면 및 제 2 면을 연결하는 직선을 제 3 면으로 하여 외측 호형 플레이트(202) 및 내측 호형 플레이트(204)의 상단부에 결합 구비될 수 있다.
날개 하단 플레이트(208)는 날개 상단 플레이트(206)와 동일한 형태로 외측 호형 플레이트(202) 및 내측 호형 플레이트(204)의 하단부에 결합 구비될 수 있다.
이에 따라, 외측 호형 플레이트(202), 내측 호형 플레이트(204), 날개 상단 플레이트(206) 및 날개 상단 플레이트(206)의 내부에는 바람이 들어가는 내부 공간이 형성될 수 있다.
복수의 격벽 플레이트(210)는 날개 상단 플레이트(206) 및 날개 상단 플레이트(206)에 대응하는 형태를 가지며, 외측 호형 플레이트(202), 내측 호형 플레이트(204), 날개 상단 플레이트(206) 및 날개 상단 플레이트(206)의 내부 공간을 날개 상단 플레이트(206) 및 날개 상단 플레이트(206)에 평행하게 복수의 공간으로 구획시킬 수 있다. 이러한 복수의 격벽 플레이트(210)는 예를 들어 3개, 4개 등 필요에 따라 기 설정된 간격으로 복수개가 구비될 수 있다.
여기에서, 외측 호형 플레이트(202)와 내측 호형 플레이트(204)가 접하는 외측 끝단 부분은 개구부를 형성하도록 기 설정된 거리만큼 이격될 수 있으며, 이에 따라 내부 공간과 외부가 개구되는 바람 배출구(212)가 형성될 수 있다.
상술한 바와 같은 풍력 발전 장치가 동작하는 과정에 대해 상세히 설명하면, 바람이 불면 복수의 하부 날개(200)와 복수의 상부 날개(300)가 각각 하부 고정 포스트(106)와 상부 고정 포스트(110)를 중심으로 회전하게 된다.
그리고, 복수의 하부 날개(200)에는 제 1 바람 흐름(A)이 각각의 내측 호형 플레이트(204)에 가해지고, 제 2 바람 흐름(B)이 내부 공간으로 유입되며, 유입된 바람은 벤츄리 현상에 따라 제 3 바람 흐름(C)을 생성하여 외부로 배출될 수 있다.
이러한 구조에 따른 제 1 바람 흐름(A), 제 2 바람 흐름(B) 및 제 3 바람 흐름(C)이 복합적으로 작용함으로써, 각 날개의 회전 효율을 향상시킬 수 있다.
물론, 복수의 상부 날개(300)에도 상술한 바와 같이 복수의 하부 날개(200)와 동일한 방식으로 제 1 바람 흐름(A), 제 2 바람 흐름(B) 및 제 3 바람 흐름(C)이 복합적으로 작용함으로써, 각 날개의 회전 효율을 더욱 더 향상시킬 수 있다.
따라서, 벤츄리 현상을 발생시키는 내부 공간을 갖는 호형 플레이트 구조로 하부 날개 및 상부 날개를 복수 개 구비하는 풍력 발전 장치를 제공함으로써, 바람을 이용한 회전 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 회전 효율을 향상시킬 수 있어 소량의 바람이 부는 곳에서도 설치될 수 있는 효율적인 풍력 발전 장치를 제공할 수 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
100 : 지지 고정부 102 : 지지 포스트
104 : 하단 플레이트 106 : 하부 고정 포스트
108 : 중단 플레이트 110 : 상부 고정 포스트
112 : 상단 플레이트 200 : 복수의 하부 날개
300 : 복수의 상부 날개 202 : 외측 호형 플레이트
204 : 내측 호형 플레이트 206 : 날개 상단 플레이트
208 : 날개 하단 플레이트 210 : 복수의 격벽 플레이트
212 : 바람 배출구

Claims (3)

  1. 설치하고자 하는 위치에 고정 설치된 지지 포스트와, 상기 지지 포스트의 상부측으로 회전 가능하게 연장 결합된 하부 고정 포스트에 고정 결합되는 복수의 하부 날개와, 상기 하부 고정 포스트의 상부측으로 회전 가능하게 연장 결합된 상부 고정 포스트에 고정 결합되는 복수의 상부 날개를 포함하며,
    상기 하부 날개 및 상부 날개는 각각,
    제 1 곡률을 갖는 외측 호형 플레이트와,
    제 2 곡률을 가지며, 상기 외측 호형 플레이트와 외측 끝단에서 결합되어 내측으로 갈수록 일정 각도를 갖도록 벌어지는 내측 호형 플레이트와,
    상기 외측 호형 플레이트의 상단 호선을 제 1 면으로 하고, 상기 내측 호형 플레이트의 상단 호선을 제 2 면으로 하며, 상기 제 1 면 및 제 2 면을 연결하는 직선을 제 3 면으로 하여 상기 외측 호형 플레이트 및 내측 호형 플레이트의 상단부에 결합 구비되는 날개 상단 플레이트와,
    상기 날개 상단 플레이트와 동일한 형태로 상기 외측 호형 플레이트 및 내측 호형 플레이트의 하단부에 결합 구비되는 날개 하단 플레이트와,
    상기 외측 호형 플레이트, 내측 호형 플레이트, 날개 상단 플레이트 및 날개 하단 플레이트의 내부 공간을 상기 날개 상단 플레이트 및 날개 하단 플레이트에 평행하게 복수의 공간으로 구획하는 복수의 격벽 플레이트와,
    상기 외측 호형 플레이트와 상기 내측 호형 플레이트가 접하는 부분이 기 설정된 거리만큼 이격되어 상기 내부 공간으로 들어오는 바람이 외부로 배출되는 바람 배출구
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 하부 날개의 각 날개는, 상기 복수의 상부 날개의 각 날개가 위치하는 사이에 위치하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
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