KR101446106B1 - 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비 - Google Patents

Abstract

이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비에 대한 발명이 개시된다. 개시된 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설바는: 수용공간부를 형성하는 설치구조물과, 수용공간부의 바닥에 설치되어 동력을 제공하는 구동부와, 구동부의 회전축에 연결되어 방향을 전환하고 변속하는 동력변환부와, 동력변환부에 연결되어 지지케이스 내에서 회전하는 수직회전축과, 수직회전축의 상측에 결합되고, 수평으로 연결되는 하나 이상의 수평회전축과, 수평회전축의 단부에 각각 구비되어 회전에 의한 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 쌍엽 풍력발전장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비{ GENERATE FACILITIES USING TWIN BLADE WIND POWER GENERATOR OF MOVING TYPE}

본 발명은 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 확산하우징 내에 회전 가능하게 장착된 한 쌍의 전,후방날개를 장착시켜 이동하는 차량 또는 회전하는 물체에 장착하여 한 쌍의 전,후날개를 반대로 회전하여 기존의 풍력 발전설비에 비해 전기를 효율적으로 생산하도록 하는 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비에 관한 것이다.

발전방법으로 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등을 들 수 있는데, 상기한 발전방법들은 대규모의 발전설비가 필요하고, 이러한 발전설비를 가동시키기 위해 엄청난 량의 석유 또는 석탄에너지가 필수적으로 공급되어야 했으므로 석유, 석탄자원이 고갈되고 있는 현 시점에서는 기존의 발전방법보다는 석유, 석탄자원이 필요없는 획기적인 발전방법이 요구되고 있다.

이러한 석유, 석탄자원이 필요 없는 발전방법에는 태양에너지를 이용한 발전, 파력발전, 조력발전, 풍력발전 등과 같이 다양하며, 이 중 가장 쉽게 적용할 수 있는 게 바로 바람의 힘을 이용한 풍력발전이다.

풍력발전은 공기의 유동을 가진 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시켜서 전력을 얻는 발전이다. 또한 풍력발전은 어느 곳에나 산재 되어 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있다.

풍력발전을 위하여 비행기 등에 적용되는 프로펠러를 설치하여 바람을 이용하여 회전시켜 발전기를 구동시켜 발전하는 프로펠러형 풍력 발전장치가 많이 사용되고 있다.

프로펠러형 풍력 발전장치는, 간단히 설치할 수 있는 이점과 함께 별도의 폐기물이 발생되지 않는 이점은 있지만 주로 커다란 원통형 또는 프로펠러형 임펠러를 이용하여 주축을 회전시키고, 이 주축에 연결된 발전기를 돌려 발전하는 것이다.

프로펠러형 풍력 발전장치는, 바람이 불어오는 방향에 프로펠러가 설치되는 업 윈드타입(Up-wind type)과, 바람이 나가는 방향에 프로펠러가 설치되는 다운 윈드 타입(Downwind type)으로 이루어진다.

한편, 본 출원인은 일전에 회전축의 양측에 복수개의 날개를 이용하여 전기를 생산하는 특허등록번호 제10-0976382호인 "쌍엽 풍력 발전장치"를 제안한 적이 있다.

이 기존의 쌍엽 풍력 발전장치는 전방발개와 후방날개 사이에 복잡한 동력전달구조가 형성되므로 바람을 효율적으로 이용하지 못할 뿐만 아니라 전방날개에서 이동하는 바람이 주변으로 흩어지면서 후방날개를 회전시키는 데 활용하지 못하므로 한 쌍의 날개를 구비한 이점을 살리지 못하는 문제점이 있다.

또한, 기존의 쌍엽 풍력 발전장치는 타워에 장착하여 사용하는 것만이 가능하므로 이동식으로 사용할 수 없어 풍력 발전설비를 효율적으로 할용하지 못하는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명에 대한 배경기술은 특허등록 제10-0976382호(발명의 명칭:쌍엽 풍력 발전장치, 2010.08.11: 등록)가 제시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 확산하우징 내에 회전 가능하게 구비된 한 쌍의 전,후방날개를 이동하는 차량 또는 회전하는 물체에 장착하여 기체 또는 유체의 이동속도를 이용하여 한 쌍의 전,후방날개를 반대로 회전시켜 기존의 풍력 발전설비에 비해 회전력을 향상시키므로 전기를 효율적으로 생산하도록 하는 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 확산하우징이 전방에서 후방으로 갈수록 협소하게 형성되어 전방날개에 비해 후방날개에 가해지는 기체 또는 유체의 이동속도를 증진시켜 회전토오크를 향상하여 기존의 전방날개에 가해지는 회전토오크와 후방날개에 가해지는 회전토오크의 합 이상으로 회전토오크를 증진시킬 수 있는 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 수평회전축에 다수 개의 쌍엽 풍력 발전장치를 각각 설치하여 외부의 동력을 이용하거나 내연기관 등의 구동부 동력을 이용하여 수평회전축을 회전시키므로 바람이 불지 않은 지역, 협소한 지역 및 도심 지역에서 언제든지 풍력을 발생시켜 전기를 생산할 수 있고, 전기를 공급하기 어려운 지역에서도 소규모로 전기를 생산할 수 있어 활용성을 높이고, 환경오염을 줄일 수 있는 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비는, 수용공간부를 형성하는 설치구조물; 상기 수용공간부의 바닥에 설치되어 동력을 제공하는 구동부; 상기 구동부의 회전축에 연결되어 방향을 전환하고 변속하는 동력변환부; 상기 동력변환부에 연결되어 지지케이스 내에서 회전하는 수직회전축; 상기 수직회전축의 상측에 결합되고, 수평으로 연결되는 하나 이상의 수평회전축; 및 상기 수평회전축의 단부에 각각 구비되어 회전에 의한 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 쌍엽 풍력발전장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 설치구조물의 수용공간부는 지하에 일정 깊이 함몰되게 설치되고, 상기 설치구조물의 상측 가장자리에는 사람 또는 동물의 접근을 차단하기 위한 펜스가 구비되며, 상기 지지케이스는 상기 지지케이스 양측에 구비되어 상기 수용공간부의 바닥에 고정 설치되는 서포트부재에 의해 지지되고, 상기 서포트부재는 양측으로 경사지게 벌려지면서 상기 수용공간부 바닥에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평회전축은 하중지지부에 의해 하측으로 휘는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하중지지부는, 상기 수평회전축의 중심부 상측에 상하로 설치되는 수직프레임; 상기 수직프레임 상측에 덮개 형태로 구비되는 덮개프레임; 및 상기 덮개프레임에서 하측으로 경사지게 구비되어 상기 수평회전축 또는 상기 쌍엽 풍력발전장치에 연결되어 하중을 지지하는 지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직프레임은 굵은 기둥형태로 이루어지고, 상기 덮개프레임은 상기 수직프레임 보다 더 큰 면적을 갖도록 모자 형태로 벌려지게 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 쌍엽 풍력발전장치는, 기둥 상측에 구비되고, 전,후측으로 돌출되는 본체; 상기 본체의 전,후축에서 전,후방날개를 고정하여 회전하는 회전부재; 상기 전,후방날개를 감싸는 상태로 형성되어 전방에서 유입되어 후방으로 배출되는 기체 또는 유체를 안내하는 확산하우징; 상기 본체와 상기 확산하우징 내측을 연결하여 지지하는 지지대: 상기 회전부재 각각에 연결되어 상기 본체 및 상기 기둥을 거쳐 동력을 전달하여 발전기를 구동시켜 전기를 생산하는 동력전달부; 및 상기 발전기와 상기 수평회전축을 상호 결합하는 결합부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전부재는 반구형상 또는 원추형상으로 돌출 형성되고, 상기 회전부재의 외주면에는 상기 전,후방날개의 단부에 구비된 결합축이 삽입되어 고정되는 결합홈이 형성되며, 상기 결합축에는 상기 전,후방날개의 회전을 방지하기 위해 상기 결함홈에 형성된 키홈에 삽입되는 회전방지키가 구비되는 것을 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 확산하우징은 원형통 또는 다각통으로 형성되고, 상기 확산하우징은 진입측에서 배출측으로 갈수록 협소하게 형성되어 전방에 비해 후방에서 기체 또는 유체의 이동속도를 증진하여 상기 전방날개에 걸리는 회전토오크에 비해 상기 후방날개에 걸리는 회전토오크가 더 크게 형성되며, 상기 확산하우징의 전방 단면은 라운드형상의 항력저감부가 형성되고, 상기 확산하우징의 전체 단면은 항력을 줄이도록 전방에서 후방으로 갈수록 점차 얇아지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 확산하우징은 상기 지지대에 의해 상기 본체와 연결 지지되고, 상기 지지대는 상기 기둥에 대칭되는 위치에 구비되고, 상기 지지대는 상기 기둥의 굵기보다 가늘게 형성되며, 상기 지지대와 상기 기둥의 단면은 중심선을 기준으로 전방과 후방이 상호 대칭되게 형성되되 타원형 형태로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동력전달부는, 상기 회전부재에 각각 연결되어 상기 본체 내에서 길이방향으로 회전 가능하게 설치되는 회전축; 상기 회전축 각각에 연결되는 구동베벨기어; 상기 구동베벨기어가 치합되는 회전력을 상하로 전환하는 피동베벨기어; 상기 피동베벨기어에 연결되고, 상기 기둥 내에서 회전 가능하게 구비되는 연결축; 및 상기 연결축에 연결되고, 상기 연결축의 회전력을 증가시켜 상기 발전기로 전달하는 증속부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비는, 확산하우징 내에 회전 가능하게 구비된 한 쌍의 전,후방날개를 이동하는 차량 또는 회전하는 물체에 장착하여 기체 또는 유체의 이동속도를 이용하여 한 쌍의 전,후방날개를 반대로 회전시켜 기존의 풍력 발전설비에 비해 회전력을 향상시키므로 전기를 효율적으로 생산할 수 있다.

또한, 본 발명은 확산하우징이 전방에서 후방으로 갈수록 협소하게 형성되어 전방날개에 비해 후방날개에 가하지는 기체 또는 유체의 이동속도를 증진시켜 회전토오크를 향상하여 기존의 전방날개에 가해지는 회전토오크와 후방날개에 가해지는 회전토오크의 합 이상으로 회전토오크를 증진시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 수평회전축에 다수 개의 쌍엽 풍력 발전장치를 각각 설치하여 외부의 동력을 이용하거나 내연기관 등의 구동부 동력을 이용하여 수평회전축을 회전시키므로 바람이 불지 않은 지역, 협소한 지역 및 도심 지역에서 언제든지 풍력을 발생시켜 전기를 생산할 수 있고, 전기를 공급하기 어려운 지역에서도 소규모로 전기를 생산할 수 있어 활용성을 높이고, 환경오염을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치의 측단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 및 B-B선 단면도이다.
도 4는 도 2의 C-C선 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달부의 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전,후방날개와 회전부재의 결합상태도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 차량에 적용한 상태도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 댐의 배수통로에 적용한 상태도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 조류발전용 구조물에 적용한 상태도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비의 정 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전,후방날개의 2단 적용 상태도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전,후방날개의 단면구조 및 원리를 상세하게 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비를 설명하도록 한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치의 측단면도이며, 도 3은 도 2의 A-A선 및 B-B선 단면도이고, 도 4는 도 2의 C-C선 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달부의 확대 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전,후방날개와 회전부재의 결합상태도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 차량에 적용한 상태도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 댐의 배수통로에 적용한 상태도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 조류발전용 구조물에 적용한 상태도이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비의 정 단면도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비의 사시도이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전,후방날개의 2단 적용 상태도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 전,후방날개의 단면구조 및 원리를 상세하게 보인 도면이다.

도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치(150)는, 본체(10), 회전부재(20), 확산하우징(30), 및 동력전달부(50)를 포함하여 이루어진다.

본체(10)는 기둥 상측에 구비되고, 전,후측으로 돌출되는 구성으로서, 후술하는 회전축(52)을 회전 가능하게 지지하는 구성이다.

본체(10)는 케이스 형태로로 이루어지고 내측에 회전축(52)을 지지하는 베어링부재(53)가 구비될 수 있다. 베어링부재(58)는 볼베어링, 롤러베어링 또는 슬라이드 베어링등과 같이 다양한 마찰방지용 베어링 부재를 적용하는 것이 가능하다.

본체(10)는 측면에서 볼 때 기둥(2)과 결합되어 T자 형상으로 형성된다. 따라서 본체(10)의 전,후방날개(22,24)에서 각각 동력을 전달 받아 회전력을 2배 이상 증가시키게 된다.

회전부재(20)는 본체(10)의 전,후측에서 전,후방날개(22,24)를 고정하여 회전시키는 구성으로서, 전후방날개(22,24)의 단부에 형성된 결합축(25)이 회전부재920)의 결합홈(26)에 압입되어 삽입되면서 결합된다.

회전부재(20)는 바람의 항력(抗力)(저항력)을 줄이기 위해 반구형상 또는 원추형상의 단면을 갖는 것이 바람직하다.

회전부재(20)의 외주면에는 전,후방날개(22,24)의 단부에 구비된 결합축(25)이 삽입되어 고정되는 결합홈(26)이 형성되며, 결합축(25)에는 전,후방날개(22,24)의 회전을 방지하기 위해 결합홈(26)에 형성된 키홈(28)에 삽입되는 회전방지키(27)가 구비되는 것이 바람직하다.

따라서. 전후방날개(22,24)는 회전부재(20)의 결합홈(26)에 결합축(25)이 결합될 때, 결합축(25)의 외주면으로 돌출 형성된 회전방지키(27)가 결합홈(26)의 길이 방향 내측면에 함몰 형성된 키홈(28)에 압입됨에 따라 설치각도가 결정된 상태로 결합된다.

도 4를 참조하면, 전방날개(22)의 단면은 후방날개(24)의 단면과 대칭되도록 반대로 형성되므로 회전방향이 상호 반대로 이루어진다.

도 2를 참조하면, 전방날개(22)와 후방날개(24) 사이의 거리(a)는 전방날개(22)와 본체(10) 중심 부위 사이의 거리(a/2)와 후방날개(24)와 본체(10) 중심 부위 사이의 거리(a/2)의 합과 동일한 것이 바람직하다. 따라서, 한 쌍의 회전부재(20)를 통해 전후방날개(10)에 결합되고, 본체(10)의 내부에 구비된 한 쌍의 회전축(52)의 길이는 동일하다.

확산하우징(30)은 전,후방날개(22,24)를 감싸는 상태로 형성되어 전방에서 유입되어 후방으로 배출되는 기체 또는 유체를 안내하는 구성이다.

확산하우징(30)은 원형통 또는 다각통으로 형성되는 것이 바람직하다, 본 발명의 실시예에서는 원형통으로 도시하고 설명하도록 한다.

확산하우징(30)은 내부에 설치된 전방날개(22)를 거쳐 후방날개(24)로 이동하는 바람이 전방날개(22)에 부딪쳐 외측으로 흩어지는 것을 방지하여 바람의 안정적으로 안내하는 역활을 수행한다.

확산하우징(30)은 진입측에서 배출측으로 갈수록 협소하게 형성되어 전방에 비해 후방에서 기체 또는 유체의 이동속도를 증진하여 전방날개(22)에 걸리는 회전토오크(Torque)에 비해 후방날개(24)에 걸리는 회전토오크가 더 크게 형성된다.

확산하우징(30)의 전방 단면은 라운드 형상의 항력저감부(32)가 형성된다.

항력저감부(32)는 반원 또는 원추 형상으로 형성되어 바람의 저항을 줄이도록 해준다.

확산하우징(30)의 전체 단면은 항력을 줄이도록 전방에서 후방으로 갈수록 점차 얇아지게 형성된다. 즉, 확산하우징(30)의 단면은 비행기 날개 형태로 이루어지므로 바람의 흐름을 안정적으로 유도하는 것이 가능하여 바람의 저항력을 줄일 수 있게 해준다.

확산하우징(30)은 지지대(40)에 의해 본체(10)와 연결 지지된다.

지지대(40)는 기둥에 대칭되는 위치에 구비된다.

지지대(40)는 기둥(2)의 굵기보다 가늘게 형성되는 것이 바람직하다.

지지대(40)와 기둥(2)의 단면은 중심선을 기준으로 전방과 후방이 상호 대칭되게 형성되되 타원형 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 지지대(40)와 기둥(2)은 바람에 대한 저항력을 줄여주는 것이 가능함으로써, 전방날개(22)에서 후방날개(24)로 이동하는 바람의 이동을 안정적으로 유도할 수 있다.

동력전달부(50)는 회전부재(20) 각각에 연결되어 본체(10) 및 기둥(2)을 거쳐 동력을 전달하여 발전기(60)를 회전시켜 전기를 생산하는 동력전달 구조이다.

동력전달부(50)는 회전부재(20)에 각각 연결되어 본체(10) 내에서 길이방향으로 회전 가능하게 설치되는 회전축(52)과, 회전축(52) 각각에 연결되는 구동베벨기어(54)와, 구동베벨기어(54)가 치합되는 회전력을 직각 방향으로 전환하는 피동베벨기어(56)와, 피동베벨기어(56)에 연결되고, 기둥(2) 내에서 회전 가능하게 구비되는 연결축(57)과, 연결축(57)에 연결되고, 연결축(57)의 회전력을 증가시켜 발전기(60)로 전달하는 증속부(58)를 포함한다.

한 쌍의 구동베벨기어(54)는 피동베벨기어(56)를 기준으로 상호 대칭되게 형성된다.

증속부(58)와 발전기(60) 사이에는 연결축(57)이 설치된 연결케이스(연결통)가 구비될 수 있다.

동력전달부(50)는 전방날개(22)에서 전달되는 회전력과 후방날개(24)에서 전달되는 회전력의 합인 2배보다 훨tlS 큰 2배 이상의 회전력을 발전기(60)로 전달하므로 기존의 쌍엽 풍력 발전장치에 비해 발전 효율을 3배까지 높여주는 것으로 예측되고 기대된다.

그 이유는 확산하우징(30)이 전방에서 후방으로 갈수록 협소해지므로 전방측 바람의 이동속도에 비해 후방측 바람의 이동속도가 증가하게 된다. 따라서, 전방날개(22)의 회전에 의해 한 쌍의 회전부재(20), 한 쌍의 회전축(52), 한 쌍의 구동베빌기어(54) 및 피동베빌기어(56)가 일체로 구속되어 회전하므로 후방날개(22) 역시 같이 회전하게 되고, 그와 더불어 확산하우징(30)을 따라 이동하는 바람의 이동속도가 후방날개(24)에서 1.2배 정도 증가함에 따라 후방날개(24)에서 발생되는 회전 토오크는 2배 이상으로 증가하게 되어 전방날개(22)와의 합에 의한 전체 출력은 대폭 증가하는 것으로서, 우력(a couple of force)으로 인해 더욱 더 효율적인 발전을 수행하는 것이 가능하다

이와 같이, 단일 날개의 풍력 발전장치에 비해 본 발명에 따른 쌍엽 풍력 발전장치(150)는 3배 이상의 출력이 가능하다.

한편, 전,후방날개(22,24)에 의해 한 쌍의 회전부재(20), 한 쌍의 회전축(52), 한 쌍의 구동베빌기어(54)를 거쳐 피동베빌기어(56)로 전달된 회전력은 연결축(57), 증속부(58)를 거쳐 발전기(60)를 회전시켜 발전을 수행하게 된다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 쌍엽 풍력 발전장치(150)는 자동차 및 기차를 포함한 차량(70)의 지붕(72) 상측에 설치하거나(도 7참조), 댐(80)의 배수통로(82)에 설치하거나(도8 참조), 조력발전용 구조물(85)에 설치하는 것(도 9 참조) 중 적어도 어느 하나에 적용하여 발전을 수행하는 것이 가능하다.

한편, 본 실시예에 따른 쌍엽 풍력 발전장치(150)는 도 7 내지 도 9에도시된 예와 달리 다양한 예에 적용하여 사용하는 것이 가능하다.

도 12를 참조하면, 쌍엽 풍력 발전장치(150)를 2단으로 제작하여 출력을 증가시키도록 구성할 수도 있다.

도 13을 참조하면, 전,후방날개(22,24)가 회전할 때, 전,후방날개(22,24)의 양면에 가해지는 양력과 항력 등과 같이 다양한 힘의 방향을 보이고 있다. 양력이 커질수록 전,후방날개(22,24)는 회전력이 증가하게 된다.

도 1 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치(150)를 이용한 발전설비는, 설치구조물(100), 구동부(110), 동력변환부(120), 수직회전축(130), 수평회전축(136) 및 쌍엽 풍력발전장치(150)를 포함하여 이루어진다.

설치구조물(100)은 수용공간부(102)를 형성하는 구성으로서, 지하에 설정 깊이로 매립되어 설치되는 것이 바람직하다.

설치구조물(100)의 상측 가장자리에는 사람 또는 동물의 접근과, 강풍에 의해 날리는 물체 등을 차단하기 위한 펜스(104)가 구비되는 것이 바람직하다. 펜스(104)는 전,후방날개(22,24)에 사란, 동물 물체 등이 접촉되지 않도록 쌍엽 풍력발전장치(150)를 완전하게 덮도록 구성되는 것이 바람직하다.

구동부(20)는 수용공간부(102)의 바닥에 설치되어 동력을 제공하는 것으로서, 석유계통의 연료를 이용하여 구동하거나 쌍엽 풍력 발전장치(150)에서 생산된 전기를 이용하여 구동하도록 구성될 수 있다.

동력변환부(120)는 구동부(110)의 회전축에 연결되어 방향을 전환하고 변속하는 구성이다. 동력변환부(120)는 기어박스 등을 이용하여 감속하도록 구성하는 것이 바람직하다.

수직회전축(130)은 동력변환부(120)에 연결되어 지지케이스(132) 내에서 회전하는 구성이다. 지지케이스(132)에는 베어링 구비되어 수직회전축(130)의 회전을 지지하는 것이 바람직하다.

지지케이스(132)는 지지케이스(132) 양측에 구비되어 수용공간부(102)의 바닥에 고정 설치되는 서포트부재(134)에 의해 지지된다.

서포트부재(134)는 양측으로 경사지게 벌려지면서 수용공간부(102) 바닥에 고정되는 것이 바람직하다.

수평회전축(136)은 수직회전축(130)의 상측에 결합되고, 수평으로 하나 이상 연결되는 구성이다. 수평회전축(140)은 도면에 도시된 원형축과 다르게 다양한 형태로 구성될 수 있다.

쌍엽 풍력 발전장치(150)는 수평회전축(136)의 단부에 각각 구비되어 회전에 의한 풍력을 이용하여 전기를 생산한다. 쌍엽 풍력발전장치(150)는 앞에서 상세하게 설명하였으므로 이하에서는 설명을 생략하도록 한다.

수평회전축(136)은 하중지지부(140)에 의해 하측으로 휘는 것을 방지한다.

하중지지부(140)는, 수평회전축(136)의 중심부 상측에 상하로 설치되는 수직프레임(142)와, 수직프레임(142) 상측에 덮개 형태로 구비되는 덮개프레임(144)와, 덮개프레임(144)에서 하측으로 경사지게 구비되어 수평회전축(136) 또는 쌍엽 풍력발전장치(150)에 연결되어 하중을 지지하는 지지부재(146)를 포함한다.

수직프레임(142)은 굵은 기둥형태로 이루어지고, 덮개프레임(144)은 수직프레임(142) 보다 더 큰 면적을 갖도록 모자 형태로 벌려지게 구성되는 것이 바람직하다.

지지부재(145)는 복수개를 도시하였으나 개수를 증감하는 것이 가능하다.

수평회전축(136)과 쌍엽 풍력발전장치(150)는 결합부(160)에 의해 서로 결합된다. 결합부(160)는 플랜지부에 볼트와 너트 등의 체결부재를 조립하여 고정하도록 한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비는, 확산하우징(30) 내에 회전 가능하게 구비된 한 쌍의 전후방날개(22,24)를 이동하는 차량 또는 회전하는 물체에 장착하여 기체 또는 유체의 이동속도를 이용하여 한 쌍의 전후방날개(22,24)를 반대로 회전시켜 기존의 풍력 발전설비에 비해 회전력을 향상시키므로 전기를 효율적으로 생산할 수 있다.

또한, 본 발명은 확산하우징(30)이 전방에서 후방으로 갈수록 협소하게 형성되어 전방날개(22)에 비해 후방날개(24)에 가하지는 기체 또는 유체의 이동속도를 증진시켜 회전토오크를 향상하여 기존의 전방날개(22)에 가해지는 회전토오크와 후방날개(24)에 가해지는 회전토오크의 합 이상으로 회전토오크를 증진시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 수평회전축(136) 상에 다수 개의 쌍엽 풍력 발전장치(150)를 각각 설치하여 외부의 동력을 이용하거나 내연기관 등의 구동부(110) 동력을 이용하여 수평회전축1136)를 회전시키므로 바람이 불지 않은 지역, 협소한 지역 및 도심 지역에서 언제든지 풍력을 발생시켜 전기를 생산할 수 있고, 전기를 공급하기 어려운 지역에서도 소규모로 전기를 생산할 수 있어 활용성을 높이고 환경오염을 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

2 : 기둥 10 : 본체
20 : 회전부재 22 : 전방날개
24 : 후방날개 25 : 결합축
26 : 결합홈 27 : 회전방지키
28 : 키홈 30 : 확산하우징
32 : 항력저감부 40 : 지지대
50 : 동력전달부 52 : 회전축
53, 55 : 베어링부재 54 : 구동베벨기어
56 : 피동베벨기어 57 : 연결축
58 : 증속부 60 : 발전기
70 : 차량 72 : 지붕
80 : 댐 82 : 배수통로
85 : 조력발전용 구조물 100 : 설치구조물
102 : 수용공간부 104 : 펜스
110 : 구동부 120 : 동력변환부
130 : 수직회전축 132 : 지지케이스
134 : 서포트부재 136 : 수평회전축
140 : 하중지지부 142 : 수직프레임
144 : 덮개프레임 146 : 지지부재
150 : 쌍엽 풍력발전장치 150 : 결합부

Claims (10)

1. 수용공간부를 형성하는 설치구조물;
   상기 수용공간부의 바닥에 설치되어 동력을 제공하는 구동부;
   상기 구동부의 회전축에 연결되어 방향을 전환하고 변속하는 동력변환부;
   상기 동력변환부에 연결되어 지지케이스 내에서 회전하는 수직회전축;
   상기 수직회전축의 상측에 결합되고, 수평으로 연결되는 하나 이상의 수평회전축; 및
   상기 수평회전축의 단부에 각각 구비되어 회전에 의한 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 쌍엽 풍력발전장치;를 포함하고,
   상기 쌍엽 풍력발전장치는,
   기둥 상측에 구비되고, 전,후측으로 돌출되는 본체;
   상기 본체의 전,후축에서 전,후방날개를 고정하여 회전하는 회전부재;
   상기 전,후방날개를 감싸는 상태로 형성되어 전방에서 유입되어 후방으로 배출되는 기체 또는 유체를 안내하는 확산하우징;
   상기 회전부재 각각에 연결되어 상기 본체 및 상기 기둥을 거쳐 동력을 전달하여 발전기를 구동시켜 전기를 생산하는 동력전달부; 및
   상기 발전기와 상기 수평회전축을 상호 결합하는 결합부;를 포함하며,
   상기 확산하우징은 원형통 또는 다각통으로 형성되고,
   상기 확산하우징은 진입측에서 배출측으로 갈수록 협소하게 형성되어 전방에 비해 후방에서 기체 또는 유체의 이동속도를 증진하여 상기 전방날개에 걸리는 회전토오크에 비해 상기 후방날개에 걸리는 회전토오크가 더 크게 형성되며,
   상기 확산하우징의 전방 단면은 라운드형상의 항력저감부가 형성되고,
   상기 확산하우징의 전체 단면은 항력을 줄이도록 전방에서 후방으로 갈수록 점차 얇아지게 형성되며,
   상기 본체와 상기 확산하우징은 내측을 연결 지지하는 지지대를 구비하며,
   상기 지지대는 상기 기둥에 대칭되는 위치에 구비되며,
   상기 전방날개의 단면은 상기 후방날개의 단면과 대칭되도록 반대로 형성되므로 회전방향이 상호 반대로 이루어지며,
   상기 구동부는 상기 수용공간부의 바닥에 설치되어 동력을 제공하며, 석유계통의 연료를 이용하여 구동하거나 상기 쌍엽 풍력 발전장치에서 생산된 전기를 이용하여 구동하며,
   상기 설치구조물의 수용공간부는 지하에 일정 깊이 함몰되게 설치되고,
   상기 설치구조물의 상측 가장자리에는 사람 또는 동물의 접근을 차단하기 위한 펜스가 구비되며,
   상기 지지케이스는 상기 지지케이스 양측에 구비되어 상기 수용공간부의 바닥에 고정 설치되는 서포트부재에 의해 지지되고,
   상기 서포트부재는 양측으로 경사지게 벌려지면서 상기 수용공간부 바닥에 고정되고,
   상기 수평회전축은 하중지지부에 의해 하측으로 휘는 것을 방지하며,
   상기 하중지지부는, 상기 수평회전축의 중심부 상측에 상하로 설치되는 수직프레임;
   상기 수직프레임 상측에 덮개 형태로 구비되는 덮개프레임; 및
   상기 덮개프레임에서 하측으로 경사지게 구비되어 상기 수평회전축 또는 상기 쌍엽 풍력발전장치에 연결되어 하중을 지지하는 지지부재;를 포함하며,
   상기 수직프레임은 굵은 기둥형태로 이루어지고,
   상기 덮개프레임은 상기 수직프레임보다 더 큰 면적을 갖도록 모자 형태로 벌려지며,
   상기 회전부재는 반구형상 또는 원추형상으로 돌출 형성되고,
   상기 회전부재의 외주면에는 상기 전,후방날개의 단부에 구비된 결합축이 삽입되어 고정되는 결합홈이 형성되며,
   상기 결합축에는 상기 전,후방날개의 회전을 방지하기 위해 상기 결함홈에 형성된 키홈에 삽입되는 회전방지키가 구비되며,
   상기 지지대는 상기 기둥의 굵기보다 가늘게 형성되며,
   상기 지지대와 상기 기둥의 단면은 중심선을 기준으로 전방과 후방이 상호 대칭되게 형성되되 타원형 형태로 이루어지고,
   상기 동력전달부는, 상기 회전부재에 각각 연결되어 상기 본체 내에서 길이방향으로 회전 가능하게 설치되는 회전축;
   상기 회전축 각각에 연결되는 구동베벨기어;
   상기 구동베벨기어가 치합되는 회전력을 상하로 전환하는 피동베벨기어;
   상기 피동베벨기어에 연결되고, 상기 기둥 내에서 회전 가능하게 구비되는 연결축; 및
   상기 연결축에 연결되고, 상기 연결축의 회전력을 증가시켜 상기 발전기로 전달하는 증속부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 쌍엽 풍력 발전장치를 이용한 발전설비.
   
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