KR101467396B1 - 수직형 적층식 풍력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직형 풍력발전기를 적층하여 구성하고, 각 층별로 독립적인 발전이 가능하도록 하며, 각 층마다 바람을 유도하는 가이드를 통해서 풍속을 증가시켜 낮은 풍속에서도 발전이 가능하도록 하며, 블레이드가 특정 방향으로 회전하도록 설계된 수직형 적층식 풍력발전장치에 관한 것으로, 상부판과 하부판과 그 사이에 발전축이 자연상태의 바람에 회전하여 전기를 생산하는 수직형 적층식 풍력발전장치로서, 이 장치에는 상기 상부판과 상기 하부판을 원형판으로 형성하고, 상기 발전축의 상단과 하단을 오목하게 형성시킨 볼지지홈과, 상기 발전축의 측면에 수평하게 고정시킨 복수개의 수평축과, 상기 수평축의 종단에 고정시킨 복수개의 블레이드와, 상기 상부판의 하단 중앙과 상기 하부판의 상단 중앙에 오목하게 형성시킨 결합홈과, 상기 볼지지홈과 상기 결합홈 사이에 끼워져 원활한 회전을 도모하기 위한 원형볼과, 상기 블레이드가 바람에 회전하도록, 상기 상부판 및 상기 하부판의 중심을 기준으로 분할된 반지름의 일부에 겹치도록 배열된 풍향가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수직형 적층식 풍력발전장치{verticality type wind power generators}

본 발명은 수직형 적층식 풍력발전장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 수직형 풍력발전기를 적층하여 구성하고, 각 층별로 독립적인 발전이 가능하도록 하며, 각 층마다 바람을 유도하는 가이드를 통해서 풍속을 증가시켜 낮은 풍속에서도 발전이 가능하도록 하며, 블레이드가 특정 방향으로 회전하도록 설계된 수직형 적층식 풍력발전장치에 관한 것이다.

블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기(등록특허 10-0960042)에 따르면, "주축(11)의 상부에 회전가능하게 결합된 다수의 블레이드(21)의 회전에 의해 발전되도록 하는 풍력발전기에 있어서, 상기 풍력발전기의 후방에는 바람에 의하여 작동되는 풍속감지판(22)이 구비되고, 상기 풍속감지판(22)과의 연동으로 상기 블레이드(21)의 지향각도가 변화되도록 하여 발전부 회전자의 회전속도가 조절되도록 하는 블레이드지향각도조절부(30)가 구비되는 것을 특징으로 한다. 즉 후방으로 위치되어 바람에 의하여 작동되는 풍속감지판(22)이 구비되고, 상기 풍속감지판(22)과 연동되어 블레이드(21)의 지향각도가 변화되도록 하여 발전부(24) 회전자의 회전속도가 조절되도록 하는 블레이드지향각도조절부(30)가 구비되는 풍력발전기에 있어서, 상기 블레이드(21)의 블레이드축(211)이 회동가능하게 결합된 블레이드면판(23)이 구비되어, 다수의 상기 블레이드(21)에 의한 회전력으로 상기 블레이드면판(23)이 회전되도록 구비되고, 상기 블레이드면판(23)은 발전부(24)의 제너레이터바디(241)에 고정되며, 상기 발전부(24)의 제너레이터바디(241)는 풍력발전기몸체(12)에 고정된 제너레이터고정브라켓(242)에 고정된 발전회동축(243)을 중심으로 회전되도록 하여, 발전부(24)의 제너레이터바디(241) 내부에 구비된 자성부재 및 발전코어에 의하여 발전되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기가 제공되는 것이다."라고 개시된 바가 있다.

블레이드지향각도조절부가 구비된 풍력발전기(등록특허 10-0960042)

그러나, 종래의 풍력발전장치는 수직형이든 수평형이든 관계없이 풍속의 영향을 많이 받아서 풍속이 낮을 경우에는 발전하지 못하고, 발전하더라도 발전효율이 매우 낮아서 투자대비 수익성이 매우 낮은 문제점이 있다.

또한, 하나의 발전축을 가지고 있으므로 태풍과 같은 자연재해나 장비노후로 인한 고장이 발생될 때에도 발전을 하지 못하기 때문에 발생되는 손해가 빈번하게 발생되는데, 이러한 손해는 단순히 전력량의 손해가 아닌 것은 그 전력으로 가동되는 농장이나 공장의 가동중단으로 이어지기 때문에 국가적인 손실은 기하급수적으로 늘어나기 마련이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로, 수직형 풍력발전기를 적층하여 구성하고, 각 층별로 독립적인 발전이 가능하도록 하며, 각 층마다 바람을 유도하는 가이드를 통해서 풍속을 증가시켜 낮은 풍속에서도 발전이 가능하도록 하며, 블레이드가 특정 방향으로 회전하도록 설계된 수직형 적층식 풍력발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상부판과 하부판과 그 사이에 발전축이 자연상태의 바람에 회전하여 전기를 생산하는 수직형 적층식 풍력발전장치로 제공된다.

이 장치에는 상기 상부판과 상기 하부판을 원형판으로 형성하고, 상기 발전축의 상단과 하단을 오목하게 형성시킨 볼지지홈과, 상기 발전축의 측면에 수평하게 고정시킨 복수개의 수평축과, 상기 수평축의 종단에 고정시킨 복수개의 블레이드와, 상기 상부판의 하단 중앙과 상기 하부판의 상단 중앙에 오목하게 형성시킨 결합홈과, 상기 볼지지홈과 상기 결합홈 사이에 끼워져 원활한 회전을 도모하기 위한 원형볼과, 상기 블레이드가 바람에 회전하도록, 상기 상부판 및 상기 하부판의 중심을 기준으로 분할된 반지름의 일부에 겹치도록 배열된 풍향가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 풍향가이드는 상기 상부판 및 상기 하부판의 중심을 기준으로 6분할 ~ 8분할되도록 분할된 반지름의 일부에 겹치도록 배열된 것이다.

실시예에서, 상기 발전축에는 풍력발전으로 얻은 전력을 외부로 전달하기 위한 플러스 전극과 마이너스 전극이 구비되고, 상기 플러스 전극과 마이너스 전극에 접촉하여 생산된 전력을 외부로 전달하는 접촉단자가 구비된 것을 포함하는 것이다.

본 발명의 바람직한 효과에 따르면, 1)자연바람이 수평으로 불어오기 때문에 수직형 풍력발전장치는 상대적으로 발전효율이 더욱더 증대되고, 2)풍향가이드의 배열이 풍속을 증대시키도록 설치함으로써 낮은 풍속에서도 발전이 용이하도록 설계된 장점이 있으며, 3)상부판과 하부판 사이에 원형볼을 끼워서 회전하기에 용이하도록 설계된 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수직형 적층식 풍력발전장치의 분해된 상태를 나타낸 분해사시도.
도 2는 본 발명에 따른 수직형 적층식 풍력발전장치의 단면을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 수직형 적층식 풍력발전장치의 평면을 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 수직형 적층식 풍력발전장치의 외관을 나타낸 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

참고로, 발전장치는 매우 오래된 기술로서, 공지기술로도 충분히 구현가능하므로 본 명세서에서 풍력발전기의 전기적, 전자적 회로구성과 연결상태에 대한 상세한 설명을 생략하고, 자연상태의 바람을 이용하여 블레이드를 회전시키는 구조를 중심으로 살펴보도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 수직형 적층식 풍력발전장치의 분해된 상태를 나타낸 분해사시도로서, 본 발명은 상부판(21)과 하부판(20)과 그 사이에 발전축(11)이 자연상태의 바람에 회전하여 전기를 생산하는 수직형 적층식 풍력발전장치이다.

이 풍력발전장치는 회전방향이 수직형이므로 자연상태의 바람과 수평을 이루므로 소음이 적고 내구성이 상대적으로 뛰어나고, 이러한 수직형 풍력발전장치가 건물처럼 층층이 적층시켜서 각 층이 별도의 풍력발전이 진행되므로 태풍과 같은 자연재해에서도 고장이 발생된 층의 풍력발전장치만 가동이 중지되고 나머지 층의 풍력발전장치들은 모두 가동되므로 전력손실이 상대적으로 적다.

뿐만 아니라, 토지면적대비 생산전력량을 더욱더 증가시킬 수 있으므로 전력효율이 상대적으로 높은 효과를 가진다.

이러한 풍력발전장치의 구조를 자세히 살펴보도록 한다.

도 1을 참조하면, 상기 상부판(21)과 상기 하부판(20)을 원형판으로 형성하고, 상기 발전축(11)의 상단과 하단을 오목하게 형성시킨 볼지지홈(12)이 구비된다.

상기 발전축(11)의 측면에 수평하게 고정시킨 복수개의 수평축(13)과, 상기 수평축(13)의 종단에 고정시킨 복수개의 블레이드(14)와, 상기 상부판(21)의 하단 중앙과 상기 하부판(20)의 상단 중앙에 오목하게 형성시킨 결합홈(18)이 구비된다.

상기 볼지지홈(12)과 상기 결합홈(18) 사이에 끼워져 원활한 회전을 도모하기 위한 원형볼(15)과, 상기 블레이드(14)가 바람에 회전하도록, 상기 상부판(21) 및 상기 하부판(20)의 중심을 기준으로 분할된 반지름의 일부에 겹치도록 배열된 풍향가이드(19)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 풍향가이드(19)는 복수개가 구비되는데, 상기 상부판(21) 및 상기 하부판(20)의 중심을 기준으로 6분할 ~ 8분할되도록 분할된 반지름의 일부에 겹치도록 배열된다.

한편, 상기 발전축(11)에는 풍력발전으로 얻은 전력을 외부로 전달하기 위한 플러스(+) 전극(16)과 마이너스(-) 전극(17)이 구비되고, 상기 플러스(+) 전극(16)과 마이너스(-) 전극(17)에 접촉하여 생산된 전력을 외부로 전달하는 접촉단자가 구비된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 풍향가이드(19)는 외부에 비해서 내부로 갈수록 좁아지는 구조를 가지는데, 이로 인해서 바람의 속도 즉, 풍속은 증가되어 풍력발전을 하기에 용이한 환경을 조성하게 된다.

또한, 수평축(13)과 블레이드(14)는 서로 수직을 이루지 않고, 블레이드(14)가 다소 틀어진 상태로 고정되어서 수평축(13)을 기준으로 이루어진 블레이드(14)의 각도가 서로 상이해지는데, 이로인해 수평축(13)을 기준으로 바람이 모이는 양이 서로 달라지게 되는데, 이는 발전축(11)을 발전이 가능한 방향으로만 회전시키는 구조적 작용효과를 가진다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 풍력발전장치는 각 층마다 독립적으로 발전하기 때문에 고장이 발생되거나 유지보수할 때에 간편할 뿐만 아니라, 일부 층의 풍력발전장치에 고장이 발생하여도 전체적으로 발전이 중단되지는 않기 때문에 발전효율이 종래보다 진보적인 구조적 특징을 가진다.

이러한 풍력발전장치는 도 4에 나타낸 바와 같이 높이에 제한을 받지 않고 고층건물 높이로 건설할 수가 있기 때문에 황무지와 같이 토지이용에 문제가 있을 경우에도 풍력발전단지로 조성할 수가 있게 된다.

11 ; 발전축 12 ; 볼지지홈
13 ; 수평축 14 ; 블레이드
15 ; 원형볼 16 ; + 전극
17 ; - 전극 18 ; 결합홈
19 ; 풍향가이드 20 ; 하부판
21 ; 상부판

Claims (3)

1. 상부판(21)과 하부판(20)과 그 사이에 발전축(11)이 자연상태의 바람에 회전하여 전기를 생산하는 수직형 적층식 풍력발전장치에 있어서,
   상기 상부판(21)과 상기 하부판(20)을 원형판으로 형성하고,
   상기 발전축(11)의 상단과 하단을 오목하게 형성시킨 볼지지홈(12)과,
   상기 발전축(11)의 측면에 수평하게 고정시킨 복수개의 수평축(13)과,
   상기 수평축(13)의 종단에 고정시킨 복수개의 블레이드(14)와,
   상기 상부판(21)의 하단 중앙과 상기 하부판(20)의 상단 중앙에 오목하게 형성시킨 결합홈(18)과,
   상기 볼지지홈(12)과 상기 결합홈(18) 사이에 끼워져 원활한 회전을 도모하기 위한 원형볼(15)과,
   상기 블레이드(14)가 바람에 회전하도록, 상기 상부판(21) 및 상기 하부판(20)의 중심을 기준으로 분할된 반지름의 일부에 겹치도록 배열된 풍향가이드(19)를 포함하는 수직형 적층식 풍력발전장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 풍향가이드(19)는 상기 상부판(21) 및 상기 하부판(20)의 중심을 기준으로 6분할 ~ 8분할되도록 분할된 반지름의 일부에 겹치도록 배열된 것을 특징으로 하는 수직형 적층식 풍력발전장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 발전축(11)에는 풍력발전으로 얻은 전력을 외부로 전달하기 위한 플러스(+) 전극(16)과 마이너스(-) 전극(17)이 구비되고, 상기 플러스(+) 전극(16)과 마이너스(-) 전극(17)에 접촉하여 생산된 전력을 외부로 전달하는 접촉단자가 구비된 것을 포함하는 수직형 적층식 풍력발전장치.
   
   
   
   

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