KR101324583B1 - 바람에 의해 방향이 회전되는 풍력발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바람의 풍압에 의해 방향이 회전되는 풍력발전기에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 지면으로부터 소정거리 상측으로 연장된 기둥, 상기 기둥의 상단에 그 중심부가 회전 가능하게 결합된 몸체, 상기 몸체의 일단에 회전가능하게 결합되어 바람의 압력으로 회전되는 프로펠러, 상기 몸체의 상기 프로팰러가 구비된 측의 대향된 측이며, 기둥과 회전 가능하게 결합된 부분으로부터 이격된 부분에 구비되어 상기 몸체 주변부에 부는 바람을 받아 그 풍압으로서 상기 프로펠러가 항상 바람을 마주볼 수 있도록 상기 몸체에 모멘트를 작용시키는 수풍부를 포함하여 이루어지는 바람에 의해 방향이 회전되는 풍력발전기가 제공된다.

Description

바람에 의해 방향이 회전되는 풍력발전기{Wind Power Generator Rotating by Wind}

본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 바람의 풍압에 의해 방향이 회전되는 풍력발전기에 관한 것이다.

최근, 에너지의 고갈과 그 사용에 따른 환경오염문제가 대두되면서 재생에너지에 대한 관심이 높아지고 있다.

재생에너지란 태양광이나 조력 및 풍력 등의 에너지를 사용하여 생산된 에너지를 지칭하는 말로써 그 중 풍력 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 장치를 풍력발전기라 칭한다.

풍력 발전기는 바람에 의해 회전되는 프로펠러의 회전축에 발전기를 결합시켜 바람에 의해 발전기가 회전되어 전기가 발전되는 장치이다.

도 1은 종래의 풍력 발전기(10)를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 풍력 발전기(10)는 기둥(16) 및 몸체(12)와 프로펠러(14)로 이루어진다.

즉, 상기 프로펠러(14)는 상기 몸체(12)에 회전 가능하게 축결합되고, 상기 프로펠러(14)의 회전축에 의해 회전되는 발전기(18)가 상기 몸체(12) 내부에 구비된다.

한편, 발전의 효율을 위하여 상기 프로펠러(14)는 수~십수미터의 비교적 큰 크기로 제작되는데, 상기 프로펠러(14)의 회전반경을 확보하기 위하여, 상기 몸체(12)는 소정 높이의 기둥(16) 끝단에 장착된다.

또한, 이러한 풍력 발전기(10)는 상기 프로펠러(14)가 항상 바람을 정면으로 맞아야 그 발전효율이 최대가 되며, 바람의 방향은 시시각각 바뀌므로, 상기 몸체(12) 또한 상기 기둥(16)에 수평회전 가능하도록 구비된다.

또한, 바람방향의 측정이 가능하도록 몸체(12)의 일측에 풍향계(22)가 구비되며, 상기 풍향계(22)에서 측정한 방향으로 상기 몸체(12)를 회전시키도록 모터(24) 및 기어가 구비된다.

그러나, 상기와 같은 방법으로 몸체(12)의 방향을 돌리는 방법은 풍향계(22) 및 모터(24)등의 구성이 추가적으로 필요하며 정기적인 유지보수가 필요하여 비용이 상승하게 되며 고장 발생의 우려가 있었다.

한국공개특허 10-2009-0092566 한국공개특허 10-2009-0008014

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 과제는 보다 간단한 구성으로서 방향이 회전될 수 있는 풍력발전기를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 지면으로부터 소정거리 상측으로 연장된 기둥, 상기 기둥의 상단에 그 중심부가 회전 가능하게 결합된 몸체, 상기 몸체의 일단에 회전가능하게 결합되어 바람의 압력으로 회전되는 프로펠러, 상기 몸체의 상기 프로팰러가 구비된 측의 대향된 측이며, 기둥과 회전 가능하게 결합된 부분으로부터 이격된 부분에 구비되어 상기 몸체 주변부에 부는 바람을 받아 그 풍압으로서 상기 프로펠러가 항상 바람을 마주볼 수 있도록 상기 몸체에 모멘트를 작용시키는 수풍부를 포함하여 이루어지는 바람에 의해 방향이 회전되는 풍력발전기가 제공된다.

상기 수풍부는, 일단이 상기 몸체의 기둥과 회전 가능하게 결합된 부분으로부터 이격된 부분에 결합된 와이어 및 상기 와이어의 타단에 결합되어 바람의 풍압을 받는 연을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 수풍부는, 상기 와이어를 감거나 풀러 와이어의 길이를 조절하는 윈치가 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 윈치는, 상기 연이 상기 프로펠러의 회전범위 내측에 위치되도록 상기 와이어의 길이를 제어하도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 바람에 의해 방향이 회전되는 풍력발전기에 따르면 별도의 복잡한 모터나 기어 등의 구성요소 없이도 풍력발전기의 회전이 가능하므로 제조비용이 적게 들고 고장이 없어 신뢰성이 향상되며, 별도의 전기를 소모하지 않아도 바람에너지를 활용하여 풍력발전기를 회전시킬 수 있으므로 유지비용이 적게 소요되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 풍력 발전기를 도시한 측면도;
도 2는 본 발명의 바람에 의해 방향이 회전되는 풍력 발전기를 도시한 측면도;
도 3은 도 2의 평면도로서 프로펠러가 바라보는 방향과 다른 방향으로 바람이 부는 상태를 도시한 도면;
도 4는 도 2의 평면도로서 바람이 부는 방향으로 프로펠러가 향하도록 회전된 상태를 도시한 도면이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 따른 바람에 의해 방향이 회전되는 풍력발전기(이하, 설명의 편의를 위하여 '풍력발전기'라 칭함)은 도 2에 도시된 바와 같이, 기둥(116)과 몸체(112), 프로펠러(114) 및 수풍부(200)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 프로펠러(114)는 상기 몸체(112)에 회전 가능하게 축결합되고, 상기 프로펠러(114)의 회전에 의해 회전되는 발전기(118)가 상기 몸체(112) 내부에 구비된다.

그리고, 발전의 효율을 위하여 상기 프로펠러(116)는 수~십수미터의 비교적 큰 크기로 제작되는데, 상기 프로펠러(116)의 회전반경을 확보하기 위하여, 상기 몸체(112)는 소정 높이의 기둥(116) 끝단에 장착된다.

또한, 이러한 풍력 발전기(100)는 상기 프로펠러(114)가 항상 바람을 정면으로 맞아야 그 발전효율이 최대가 되며, 바람의 방향은 시시각각 바뀌므로, 상기 몸체(112) 또한 그 중심부가 상기 기둥(116)에 수평회전 가능하도록 구비된다.

상기 수풍부(200)는 상기 몸체(112)의 프로펠러(116)가 구비된 일단부의 반대편 타단부에 구비된다. 상기 수풍부(200)는 상기 몸체(112) 및 프로펠러(114) 주변에 부는 바람을 받아 그 풍압으로서 상기 프로펠러(114)가 항상 바람을 마주볼 수 있도록 몸체(112)에 모멘트를 작용시키는 구성요소로서, 도 2에 도시된 바와 같이 와이어(210)와 연(220)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 와이어(210)는 일단은 상기 몸체(112)에 고정되고, 타단에는 상기 연(220)이 결합되어 상기 연(220)을 고정하면서 연(220)에 작용되는 바람의 힘을 상기 몸체(112)에 전달하는 구성요소이다.

상기 연(220)은 상기 와이어(210)의 타단에 고정되며, 바람에 날리면서 바람에 의한 풍압을 최대한 받도록 낙하산과 같은 형태로 이루어질 수 있다.

이 때, 상기 와이어(210)가 몸체(112)에 고정되는 지점은 상기 몸체(112)가 기둥에 회전가능하게 고정되는 지점과 이격된 지점일 수 있다. 또한, 상기 와이어(210)가 몸체(112)에 고정되는 지점은 상기 프로펠러(114)의 회전축의 가상의 연장선상일 수 있다.

따라서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 프로펠러(114)가 향하는 방향과 바람이 부는 방향에 차이가 있을 경우, 상기 연(220)은 바람이 부는 방향으로 힘을 받게 되어 상기 와이어(210)를 통해 장력(T)을 상기 몸체(112)에 전달하게 된다.

이 때, 상기 와이어(210)가 몸체(112)에 고정된 지점(a)이 상기 프로펠러(114)의 회전축의 가상의 연장선상에 있으며, 상기 몸체(112)가 기둥(116)에 회전가능하게 결합된 지점과 이격된 지점이므로, 회전중심점(C)와 장력이 작용되는 지점(a)간에 거리(d)가 발생하며, 그에 따라 상기 회전중심점(C)에 모멘트(M)가 작용되어 상기 몸체(112)가 회전된다.

도 4처럼 상기 몸체(112)가 회전되면서 상기 프로펠러(114)가 바람이 부는 방향을 향하게 되면 상기 몸체(112)의 회전중심점(C)와 장력이 작용되는 지점(a)간에 거리(d)가 없어지므로, 모멘트(M)가 발생하지 않아 회전이 중지되므로 자연스럽게 프로펠러(114)가 바람을 마주보는 상태로 유지될 수 있다.

한편, 다시 도2를 참조하면 상기 수풍부(200)는 윈치(230)를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 윈치(230)는 상기 몸체(112)에 구비되며, 정방향 및 역방향 회전하면서 상기 와이어(210)의 길이를 조절하도록 이루어질 수 있다.

상기 와이어(210)는 몸체(112)에 구비된 윈치(230)에 감겨지며, 상기 윈치(230)의 정방향 또는 역방향 회전으로서 그 길이가 줄어들거나 늘어날 수 있다.

상기 윈치(230)는 상기 연(220)의 위치가 상기 프로펠러(114)의 회전범위의 내측에 위치되도록 상기 와이어(210)를 감거나 풀어 그 길이를 조절할 수 있다.

이는, 상기 연(220)이 상기 프로펠러(114)의 회전범위 외측에 위치될 경우, 상기 프로펠러(114)에 부는 바람과는 다른 방향의 바람을 맞을 수 있어 상기 몸체(112)를 프로펠러(114)에 부는 바람과는 다른 방향으로 회전시킬 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 윈치(230)가 상기 와이어(210)의 길이를 조절하여 상기 연(220)이 상기 프로펠러(116)의 회전범위의 높이 내측에 위치되도록 제어함으로써 상기 연(220)이 항상 상기 프로펠러에 부는 바람과 같은 방향의 바람을 맞도록 위치시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 풍력 발전기 112: 몸체
114: 프로펠러 116: 기둥
118: 발전기 200: 수풍부
210: 와이어 220: 연
230: 윈치 c: 회전중심
a: 와이어 고정지점
d: 회전중심과 와이어 고정지점간의 수직거리

Claims (4)

1. 지면으로부터 소정거리 상측으로 연장된 기둥의 상단에 그 중심부가 수평회전 가능하게 결합된 몸체;
   상기 몸체의 일단에 회전가능하게 결합되어 바람의 압력으로 회전되는 프로펠러;
   상기 몸체의 상기 프로팰러가 구비된 측의 대향된 측이며, 기둥과 회전 가능하게 결합된 부분으로부터 이격된 부분에 구비되어 상기 몸체 주변부에 부는 바람을 받아 그 풍압으로서 상기 프로펠러가 항상 바람을 마주볼 수 있도록 상기 몸체에 모멘트를 작용시키는 수풍부;
   를 포함하며,
   상기 수풍부는,
   일단이 상기 몸체의 기둥과 회전 가능하게 결합된 부분으로부터 이격된 부분에 결합된 와이어;
   상기 와이어의 타단에 결합되어 바람의 풍압을 받는 연;
   을 포함하는 바람에 의해 방향이 회전되는 풍력발전기
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 수풍부는,
   상기 와이어를 감거나 풀러 와이어의 길이를 조절하는 윈치를 더 포함하여 이루어지는 바람에 의해 방향이 회전되는 풍력발전기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 윈치는,
   상기 연이 상기 프로펠러의 회전범위의 내측에 위치되도록 상기 와이어의 길이를 제어하는 바람에 의해 방향이 회전되는 풍력발전기.

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