KR101488792B1 - 풍력발전설비를 구비하는 엘리베이터 케이지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엘리베이터 케이지에 관한 것으로서, 승강로 내부에 형성되는 기류를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 엘리베이터 케이지에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은, 내부에 탑승공간을 구비하며, 건물에 형성된 승강로를 따라 상하로 이동하는 케이지 본체; 상기 승강로 내에 형성된 기류에 의해 회전하는 회전체; 및 상기 회전체의 회전력을 전기 에너지로 변환시켜 전력을 생산하는 발전체;를 포함하는 엘리베이터 케이지에 관한 것이다.

Description

풍력발전설비를 구비하는 엘리베이터 케이지{ELEVATOR CAGE INCLUDING WIND POWER GENERATING UNIT}
본 발명은 엘리베이터 케이지에 관한 것으로서, 승강로 내부에 형성되는 기류를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 엘리베이터 케이지에 관한 것이다.
일반적으로, 엘리베이터 시스템은 건물 내부에 상하로 길게 형성된 승강로를 따라서 상하로 이동하며 사람, 수하물, 기자재 등을 건물의 상하로 이동시키는 이송수단이다.
종래 기술에 따른 엘리베이터 시스템은 단순히 사람이나 짐 등을 수용하는 케이지와, 상기 케이지에 연결된 케이블을 견인하는 권상기와, 상기 권상기를 구동하는 구동부를 포함하고, 상기 구동부는 전력계통(예를 들어, 한국전력(주))에서 공급된 전력만으로 구동되도록 구성된다.
그러나, 이러한 종래 기술에 따른 엘리베이터 시스템은 자체 발전시스템을 구비하고 있지 않아 전력계통으로부터 전력 공급이 중단되는 경우(즉, 정전 등의 경우) 케이지의 상하 이동이 정지되어 케이지 내부에 사람이 탑승하는 경우 탑승자가 케이지 내부에 갇히게 되는 문제점이 존재하여 왔다. 물론, 이러한 상황을 대비하여 건물의 기계실 등에는 비상전력공급장치가 구비될 수 있으나, 이는 전력계통으로부터 전력을 충전하여 사용되는 방식이었다.
또한, 건물의 승강로 내부에는 케이지의 상승 및 하강 이동 또는 연돌효과(stack effect) 등으로 인해 케이지에 가해지는 기류가 형성되며 이러한 기류가 건물 내로 유입되는 경우 실내의 재실자가 기류로 인한 소음 및 진동 그리고 승강로 내부의 미세먼지 등의 실내 유입으로 인해 생활 상의 불편을 호소하는 경우가 허다하다. 이러한 기류를 제거하기 위하여 건물에는 별도의 환풍구조 및 환풍설비를 필요로 하는 문제점이 존재하여 왔다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래기술의 문제점을 해결하는 엘리베이터 케이지를 제공하는 것이다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 자체 발전 설비를 구비하는 엘리베이터 케이지를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 건물의 승강로에 형성되는 기류의 풍압 및 풍속을 감소시킬 수 있는 엘리베이터 케이지를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 간단한 구조로 승강로 내부의 상승기류 및 하강기류를 포함하는 모든 기류에 대해 전력을 생산할 수 있는 엘리베이터 케이지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은, 내부에 탑승공간을 구비하며, 건물에 형성된 승강로를 따라 상하로 이동하는 케이지 본체; 상기 승강로 내에 형성된 기류에 의해 회전하는 회전체; 및 상기 회전체의 회전력을 전기 에너지로 변환시켜 전력을 생산하는 발전체;를 포함하는 엘리베이터 케이지를 제공할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 회전체 및 상기 발전체를 상기 케이지 본체의 외측면에 고정 및 지지하는 회전체용 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 회전체용 지지부는 상기 케이지 본체의 양측면 및 후방면에 그리고 상기 양측면 및 상기 후방면의 상하 길이방향으로 따라서 소정 거리 이격되게 복수 개 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 회전체용 지지부는, 상기 승강로의 내벽과 상기 케이지 몸체의 외측면 사이에서 상기 회전체의 블레이드의 단부와 상기 승강로의 내벽 사이의 이격 거리 및 상기 회전체의 블레이드의 단부와 상기 케이지 몸체의 외측면 사이의 이격 거리가 최소가 되도록 상기 회전체를 지지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 회전체용 지지부는 일측면이 상기 케이지 몸체의 외측면에 결합되는 프레임부와, 상기 프레임부의 내측면으로부터 상기 프레임부의 중앙부분으로 연장되어 서로 교차되는 복수 개의 제1 지지리브와, 상기 복수 개의 제1 지지리브의 교차 부분에 구비되며 상기 회전체의 회전축의 측면을 지지하는 제1 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 회전체용 지지부는, 상기 복수 개의 제1 지지리브의 교차 부분의 하부에 구비되고 상기 프레임부에 연결된 복수 개의 제2 지지리브를 통하여 상기 프레임부에 연결되며 제1 지지영역과 제2 지지영역을 구비하는 하부 지지플레이트를 더 포함하고, 상기 제1 지지영역에는 상기 회전축의 하부 단부를 지지하는 제2 베어링이 구비되고, 상기 제2 지지영역에는 상기 발전체가 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 하부 지지플레이트의 하부에는, 상기 하부 지지플레이트의 하부면과 상기 케이지 본체의 외측면을 연결하는 보강부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 회전체는, 하부에 회전축이 연결되며 상기 회전축과 함께 회전하는 허브부와, 상기 허브부의 외측면에 결합되며 상기 승강로 내부의 기류에 의해 상기 허브부를 회전시키는 복수 개의 블레이드를 포함하고, 상기 복수 개의 블레이드는 상기 승강로 내부의 기류가 상승기류 및 하강기류인 모든 경우에 상기 회전체가 회전하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 복수 개의 블레이드는 각각 상기 회전체의 외측면에 45도 경사지게 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 복수 개의 블레이드는 유선형 형상을 가지는 상하 단부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 복수 개의 블레이드는, 유선형 형상을 가지는 상하 단부와, 상기 승강로 내부의 상승기류에 의해 피가압되는 제1 피가압면과 상기 승강로 내부의 하강기류에 의해 피가압되는 제2 피가압면을 구비하는 블레이드 본체를 포함하고, 상기 제1 피가압면 및 상기 제2 피가압면은 내측으로 오목한 형상을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 발전체에서 생산된 전력을 저장하는 축전지를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 바람직하게는, 상기 엘리베이터 케이지를 구동하는 구동부에 전력계통으로부터 전력이 공급되지 못하는 경우, 상기 축전지는 저장된 전력을 상기 구동부에 공급하는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 케이지 본체에 풍력발전설비를 구비함으로써 승강로 내부의 기류로 자체 발전할 수 있다. 또한, 본 발명은 이렇게 자체 발전된 전력을 축전지 등에 저장하여 정전 등의 비상시에 저장된 전력으로 엘리베이터 시스템의 구동부를 구동할 수 있어 케이지 내부에 사람이 갇히는 등의 안전사고를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 건물 내부에 별도의 환풍구조(또는 송풍구조) 및 환풍장치(또는 송풍장치) 없이 승강로 내부에 발생하는 기류의 풍압 및 풍속을 현저히 감소시키면서 동시에 전력을 생산할 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 승강로 내부의 기류가 건물의 실내로 유입되는 것을 방지하며, 이로 인해 승강로 기류로 인한 소음 및 진동 그리고 승강로 내부의 미세먼지 등의 실내 유입을 방지할 수 있어 결과적으로 건물의 재실자의 생활환경을 더욱 개선할 수 있다. 게다가, 본 발명은 건물에 별도의 환풍구조 및 환풍장치를 필요로 하지 않으므로 결과적으로 건물 건축 비용 등을 절감하는데 일조할 수 있다.
또한, 본 발명은 회전체의 블레이드 구조를 개선하여 풍력발전유닛의 구조를 컴팩트하게 하면서도 풍력발전유닛을 이용하여 승강로 내부의 상승기류 및 하강기류를 포함하는 모든 기류에 대해 전력을 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘리베이터 시스템에 대한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘리베이터 케이지에 대한 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전유닛에 대한 개략적인 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체에 대한 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드에 대한 개략적인 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 블레이드에 대한 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 6의 블레이드에 대한 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체용 지지부에 대한 개략적인 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체용 지지부에 대한 개략적인 종단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘리베이터 시스템(1000)에 대한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘리베이터 케이지(100)에 대한 개략적인 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘리베이터 시스템(1000)은, 건물 내에 상하로 길게 형성된 승강로, 엘리베이터 케이지(100), 권상기(1002), 구동부, 메인 로프(1001) 및 카운터웨이트(1004)(counter weight)를 포함한다.
상기 엘리베이터 케이지(100)는 건물 내측에서 상하 수직 방향으로 길게 형성된 승강로 내부에서 상하로 이동하도록 구성된다.
상기 엘리베이터 케이지(100)는 양측면에서 가이드롤러를 통하여 승강로 내부에 구비된 가이드레일(1005)을 따라 상하 수직방향으로 승강이동한다.
상기 엘리베이터 케이지(100)는 내부에 탑승공간과 출입문(120)을 구비하는 케이지 본체(110)와, 상기 케이지 본체(110)의 구비되어 상기 승강로 내에 형성된 기류로 전력을 생산하는 풍력발전유닛(200)을 포함한다. 풍력발전유닛(200)에 대해서는, 이하에서 도면을 참고하여 보다 구체적으로 기술하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 케이지 본체(110)는 직사각기둥형상을 구비할 수 있다. 그리고, 상기 케이지 본체(110)의 외측면에는 풍력발전유닛(200)이 복수 개 구비된다.
변형 실시예로서, 상기 케이지 본체(110)는 원기둥형상을 구비할 수 있고, 이때 상기 원기둥의 횡단면은 전술한 직사각기둥형태의 케이지 본체(110)의 횡단면에 내접하도록 형성될 수 있다. 이렇게, 상기 케이지 본체(110)를 원기둥형상으로 구비함으로써, 상기 케이지 본체(110)에서 모서리부분이 제거되어 상기 케이지 본체(110)의 외측면에 복수 개 설치되는 풍력발전유닛(200)의 설치공간을 확보할 수 있다. 이 경우, 상기 풍력발전유닛(200)은 케이지 본체(110)가 직사각기둥형상일 경우 모서리부분에 해당하는 공간에 상하로 배치될 수 있다.
상기 엘리베이터의 상부면에는 메인 로프(1001)가 고정되며, 상기 메인 로프(1001)는 일단이 엘리베이터의 상부면에 고정되고, 타단이 카운터웨이트(1004)에 고정된다. 그리고 상기 메인 로프(1001)는 권상기(1002)에 의해 권출 및 권취되거나 또는 카운터웨이트(1004)와 엘리베이터 케이지(100)를 서로 연동시켜 상기 카운터웨이트(1004)가 상승하면 엘리베이터 케이지(100)가 하강하도록 그리고 상기 카운터웨이트(1004)가 하강하면 엘리베이터 케이자가 상승하도록 조절한다.
상기 권상기(1002)는 구동부에 직결 방식으로 또는 구동전달수단(예를 들어, 체인, 로프, 와이어 등)으로 연결되어 구동부의 회전방향에 따라 엘리베이터 케이지(100)를 승강시킨다.
상기 권상기(1002)의 일측에는 아이들시브(1003)(idle sheave)가 구비되며, 상기 아이들시브(1003)는 권상기(1002)와 엘리베이터 케이지(100)에 연결되는 메인 로프(1001)의 일부분과 권상기(1002)와 카운터웨이트(1004)에 연결되는 메인 로프(1001)의 다른 일부분 사이의 거리가 일정 거리 이상 이격되도록 하는 도르래이다. 즉, 상기 아이들시브(1003)는 카운터웨이트(1004)의 상하 이동경로와 엘리베이터 케이지(100)의 상하 이동경로가 공간적으로 간섭되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 권상기(1002) 및 상기 구동부의 일측에는, 후술할 풍력발전유닛(200)들로부터 생산된 전력이 저장되는 축전지(300)가 설치된다. 도면이 복잡해지는 것을 방지함으로써 설명의 편의성을 위하여 도면에 도시되진 않았지만, 상기 축전지(300)는 케이블을 통하여 각각의 풍력발전유닛(200)의 발전체(230)에 전기적 및/또는 전자적으로 연결되어 있다.
도면에서는 상기 축전지(300)가 권상기(1002) 및 구동부의 일측에 구비되는 것에 대해서만 도시하였으나, 상기 축전지(300)는 엘리베이터 케이지(100)의 상부에 구비될 수도 있다.
엘리베이터 케이지(100)를 구동하는(즉, 상하로 이동시키는) 구동부에 전력계통으로부터 전력이 공급되지 못하는 경우, 상기 축전지(300)는 엘리베이터 시스템(1000)의 제어부의 제어신호에 의해 상기 축전지(300)에 저장된 전력을 상기 구동부로 공급하도록 구성된다.
따라서, 본 발명은 정전 등의 비상시에 저장된 전력으로 엘리베이터 시스템(1000)의 구동부를 구동할 수 있어 케이지 내부에 사람이 갇히는 등의 안전사고를 방지할 수 있다.
상기 엘리베이터 케이지(100)는 승강로 내부에 형성되는 기류(즉, 상승기류 및 하강기류)를 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전유닛(200)을 복수 개 구비한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 엘리베이터 케이지(100)에 구비되는 풍력발전유닛(200)에 대하여 도면을 참고하여 구체적으로 기술하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전유닛(200)에 대한 개략적인 정면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체(210)에 대한 개략적인 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드(213)에 대한 개략적인 사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 블레이드(213)에 대한 개략적인 사시도이고, 도 7은 도 6의 블레이드(213)에 대한 종단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이(도 2 참고), 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전유닛(200)은 회전체(210)와, 발전체(230)와, 회전체용 지지부(220)를 포함한다.
상기 회전체(210)는 건물 내의 승강로 내에 형성된 기류에 의해 회전하도록 구성된다.
구체적으로, 상기 회전체(210)는 상기 승강로 내에서의 케이지 본체(110)의 상하이동에 따라 발생하는 기류 그리고 연돌효과(stack effect) 및 역연돌효과(reverse stack effect)로 인한 기류에 의해 회전하도록 구성된다.
케이지 본체(110)가 승강로 내부에서 상승하는 경우 상기 케이지 본체(110) 및 상기 회전체(210)의 상대운동으로 인해 상기 회전체(210)에는 하강기류가 가해지며, 케이지 본체(110)가 승강로 내부에서 하강하는 경우 상기 케이지 본체(110) 및 상기 회전체(210)의 상대운동으로 인해 상기 회전체(210)에는 상승기류가 가해진다. 이렇게 가해진 기류의 풍압 및 풍속은 회전체(210)를 회전시킨다.
또한, 연돌효과란 폭에 비해 높이가 높은 실내 공간에서 실내 공기의 온도가 건물의 외부기온보다 높은 경우 건물의 위쪽에서 공기가 유출되고 아래쪽에서 공기가 유입되어 아래쪽에서 위쪽으로 향하는 기류(즉, 상승기류)가 형성되는 것을 말하며, 역연돌효과란 연돌효과와 반대로 폭에 비해 높이가 높은 실내 공간에서 실내 공기의 온도가 건물의 외부기온보다 낮은 경우 건물의 위쪽에서 공기가 유입되고 아래쪽에서 공기가 유출되어 위쪽에서 아래쪽으로 향하는 기류(즉, 하강기류)가 형성되는 것을 말한다. 즉, 연돌효과는 겨울철에 발생하기 쉽고, 역연돌효과는 여름철에 발생하기 쉽다.
상기 회전체(210)는 케이지 본체(110)가 상승 및 하강하지 않고 정지된 상태에서도 연돌효과 및 역연돌효과로 인해 회전하여 풍력발전유닛(200)이 전력을 생산할 수 있도록 구성된다.
구체적으로, 상기 회전체(210)는, 하부에 회전축(215)이 연결되며 상기 회전축(215)과 함께 회전하는 허브부(211)와, 상기 허브부(211)의 외측면에 결합되며 상기 승강로 내부의 기류에 의해 상기 허브부(211)를 회전시키는 복수 개의 블레이드(213)를 포함한다.
상기 허브부(211)는 유선형 형상을 가지는 일단부를 구비하며, 타단부에서 회전축(215)을 구비한다. 상기 회전축(215)은 허브부(211)와 함께 회전하도록 상기 허브부(211)에 구비된다. 상기 허브부(211)의 일단부는 자유단 단부로서 유선형 형상르 구비하고, 이로 인해 케이지 본체(110)의 상승이동 및 하강이동시 상승기류 및 하강기류로 인한 회전체(210)의 유동저항을 감소시킴과 동시에 상승기류 및 하강기류가 풍속 및 풍속의 손실을 최소화하면서 블레이드(213)를 가하도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 허브부(211)의 타단부는 테두리가 라운딩처리되어 있을 수 있다. 즉, 허브부(211)의 타단부도 유선형 형상과 유사한 형상을 가지도록 할 수 있다. 이로 인해, 상기 허브부(211)의 타단부를 통한 상승기류 및 하강기류의 풍속 및 풍압의 손실을 감소시킬 수 있다.
상기 회전축의 중간부분에는 회전체(210)의 회전력을 발전체(230)로 전달하는 제1 기어(217)가 구비된다. 상기 제1 기어(217)는 상기 회전축과 함께 회전하도록 상기 회전축에 구비된다.
상기 회전축의 측면은 상기 제1 기어(217)의 하부에서 회전체(210)용 지지체에 구비되는 제1 베어링(241)에 의해 측면 지지되고, 상기 회전체(210)의 자유단 단부는 회전체(210)용 지지체의 하부 지지플레이트(227)에 구비되는 제2 베이링에 의해 지지된다.
또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 회전축의 일부분에는 반경방향으로 형성된 고리형 멈춤턱이 구비되고, 상기 제1 베어링(241)의 내부에는 상기 고리형 멈춤턱이 회전가능하게 지지되면서 동시에 상기 고리형 멈춤턱이 회전가능하도록 지지된다.
상기 회전체(210)의 외측면에는 복수 개의 블레이드(213)가 결합된다. 구체적으로, 상기 복수 개의 블레이드(213)는 상기 승강로 내부의 기류가 상승기류 및 하강기류인 모든 경우에 상기 회전체(210)가 회전하도록 구성된다.
이를 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복수 개의 블레이드(213)는 각각 상기 회전체(210)의 외측면에 45도 경사지게 결합된다.
이러한 경사각으로 블레이드(213)와 허브의 외측면을 결합시킴으로써, 상기 승강로 내부의 기류가 상승기류인 경우 뿐만 아니라 하강기류인 경우에도 블레이드(213)는 승압로 내부의 기류에 대해 동일한 풍압 및 풍속으로 접촉하여 허브부(211)를 회전시킬 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드(213)는 블레이드 본체(213a)와, 상기 블레이드 본체(213a)의 상부 및 하부의 단부를 이루는 상하단부를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 블레이드 본체(213a)는 평평한 판재 형상을 구비하고, 상기 상하 단부(213b)는 유선형 형상을 구비한다. 상기 상하 단부(213b)를 유선형으로 형성함으로써, 승강로 내부의 기류가 블레이드 본체(213a)를 가압한 후 상하 단부(213b) 쪽으로 용이하게 통과할 수 있어 블레이드(213)와 승강로 기류의 접촉으로 인한 유동 저항을 감소시키고 소음 및 진동 발생을 최소화할 수 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 블레이드(213)는, 블레이드 본체(213a)와, 상기 블레이드 본체(213a)의 상부 및 하부의 단부를 이루는 상하단부를 포함한다. 본 실시예에서도 상기 상하 단부(213b)는 유선형 형상을 가지고, 상기 블레이드 본체(213a)는 승강로 내부의 기류와 접촉하는 넓은 양면에서 오목한 형상을 구비한다.
구체적으로, 상기 블레이드 본체(213a)는 상기 승강로 내부의 상승기류에 의해 피가압되는 제1 피가압면(213a-1)과 상기 승강로 내부의 하강기류에 의해 피가압되는 제2 피가압면(213a-2)을 포함한다. 여기서, 상기 제1 피가압면(213a-1) 및 상기 제2 피가압면(213a-2)은 내측으로 오목한 형상을 구비한다. 즉, 상기 블레이드(213)는 상하 단부(213b)에서 유선형 형상을 구비하고, 상기 상하 단부(213b) 사이의 블레이드 본체(213a)에서 오목한 형상을 구비한다.
이로 인해, 승강로 내부의 상승기류 및 하강기류와 블레이드(213)와의 접촉면적을 증가시킬 수 있어 풍력발전 효율을 향상시킬 수 있다.
이렇게, 본 발명은 회전체(210)의 블레이드(213)의 구조 및 블레이드(213)의 허브부(211)에서의 결합각도를 개선하여 풍력발전유닛(200)의 구조를 컴팩트하게 하면서도 풍력발전유닛(200)을 이용하여 승강로 내부의 상승기류 및 하강기류를 포함하는 모든 기류에 대해 전력을 생산할 수 있다.
발전체(230)는 회전체(210)의 회전력을 전기 에너지로 변환시켜 전력을 생산하며, 상기 발전체(230)는 하면 지지플레이트에 의해 고정 및 지지된다.
상기 발전체 본체(231)는 로터와 스테이터로 구성되어 로터의 회전에 의해 전력을 생산하도록 구성되며, 상기 로터는 상기 로터와 함께 회전하는 회전축(233)을 구비한다. 상기 회전축(233)의 단부에는 상기 회전체(210)의 제1 기어(217)와 맞물려 회전하는 제2 기어(235)가 구비된다.
상기 회전체(210) 및 상기 발전체(230)는 회전체용 지지부(220)에 의해 케이지 본체(110)에 고정 및 지지된다.
이러한 배치방식으로 승강로에 회전체(210)를 배치시킴으로써, 승강로 내부의 기류가 가지는 유동에너지를 회전체(210)의 회전에너지로 변화시킬 수 있고, 그 결과 회전체(210)를 통과한 승강로 내부의 기류는 유동에너지가 상당히 저하되어 낮은 풍속 및 풍압으로 유동하게 된다. 그 결과, 본 발명은 건물 내부에 별도의 환풍구조(또는 송풍구조) 및 환풍장치(또는 송풍장치) 없이 승강로 내부의 기류가 건물의 실내로 유입되는 것을 방지하며, 이로 인해 승강로 기류로 인한 소음 및 진동 그리고 승강로 내부의 미세먼지 등의 실내 유입을 방지할 수 있어 결과적으로 건물의 재실자의 생활환경을 더욱 개선할 수 있다. 게다가, 본 발명은 건물에 별도의 환풍구조 및 환풍장치를 필요로 하지 않으므로 결과적으로 건물 건축 비용 등을 절감하는데 일조할 수 있다.
이하에서는, 도면을 참고하여 회전체용 지지부(220)에 대하여 구체적으로 기술하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체용 지지부(220)에 대한 개략적인 평면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전체용 지지부(220)에 대한 개략적인 종단면도이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이(도 2 및 도 3도 함께 참고), 상기 회전체용 지지부(220)는 상기 회전체(210) 및 상기 발전체(230)를 상기 케이지 본체(110)의 외측면에 고정 및 지지하도록 구성된다.
상기 회전체용 지지부(220)는 상기 케이지 본체(110)의 양측면 및 후방면에 그리고 상기 양측면 및 상기 후방면의 상하 길이방향으로 따라서 소정 거리 이격되게 복수 개 구비된다(도 2 참고).
즉, 상기 회전체용 지지부(220)는 케이지 본체(110)의 외측면을 따라 수평으로 복수 개 그리고 상하로 복수 개 구비된다. 각각의 회전체용 지지부(220)에는 각각 하나의 회전체(210)와 각각 하나의 발전체(230)가 지지 및 고정된다.
또한, 바람직하게는, 상기 회전체용 지지부(220)는, 상기 승강로의 내벽과 상기 케이지 몸체의 외측면 사이에서 상기 회전체(210)의 블레이드(213)의 최외곽 단부와 상기 승강로의 내벽 사이의 이격 거리 및 상기 회전체(210)의 블레이드(213)의 최외곽 단부와 상기 케이지 몸체의 외측면 사이의 이격 거리가 최소가 되도록 상기 회전체(210)를 지지하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 회전체용 지지부(220)는 승강로의 횡단면을 기준으로 할 때, 승강로의 횡단면이 케이지 본체(110)의 횡단면과 회전체(210)의 블레이드(213)의 최외곽 회전 궤적의 합에 가깝도록 회전체(210)를 케이지 본체(110)의 외측면에 결합한다. 이로 인해, 상기 승강로 내부의 기류는 회전체용 지지부(220) 및 회전체(210)를 직선으로 통과할 수 있어, 유동 손실이 최소화된 상태에서 유동 에너지가 회전체(210)의 회전에너지로 효율적으로 변환될 수 있다.
회전체(210)를 케이지의 본체에 이러한 방식으로 결합함으로써, 승강로 내부의 기류의 유로를 케이지 본체(110)의 외측면과 승강로 내벽 사이로 한정할 수 있고, 이렇게 케이지 본체(110)의 외측면과 승강로 내벽 사이의 공간으로 한정된 유로로 인해 승강로 내부의 기류는 상기 한정된 유로로 집중되어 유동할 수 있고, 이렇게 한정된 유로에 집중된 유동의 결과 상기 승강로 내부의 기류의 유동을 상기 한정된 유로 면적을 대부분 차지하게 배치되는 회전체(210)에 강한 풍한 및 빠른 풍속으로 접하게 할 수 있어, 풍력발전 효율을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 회전체용 지지부(220)는 프레임부(221)와, 복수 개의 제1 지지리브(223)와, 제1 베어링(241)과, 복수 개의 제2 지지리브(225)와, 하부 지지플레이트(227)를 포함한다.
상기 프레임부(221)는 일측면이 상기 케이지 몸체의 외측면에 결합되도록 구성된다. 상기 프레임부(221)는 전체적으로 사각형 형상을 구비한다.
상기 복수 개의 제1 지지리브(223)는 상기 프레임부(221)의 내측면으로부터 상기 프레임부(221)의 중앙부분으로 연장되어 서로 교차되도록 구성된다. 상기 제1 지지리브(223)는 도 8에 도시된 바와 같이 바 형상으로 구비될 수도 있고, 자전거의 스포크(spoke)과 같이 가느다란 강성 물질로 구성될 수도 있다.
상기 복수 개의 제1 지지리브(223)의 교차 부분에는 제1 베어링(241)이 구비된다. 상기 제1 베어링(241)은 상기 회전체(210)의 회전축의 측면을 지지하도록 구성된다.
제2 지지리브(225)는 프레임부(221)로부터 하부 방향으로 경사지게 결합 및 고정된다.
하부 지지플레이트(227)는 상기 복수 개의 제1 지지리브(223)의 교차 부분의 하부에 구비되고, 상기 하부 지지플레이트(227)는 상기 프레임부(221)에 연결된 복수 개의 제2 지지리브(225)를 통하여 상기 프레임부(221)에 연결 및 고정된다.
그리고, 상기 하부 지지플레이트(227)는 제1 지지영역과 제2 지지영역을 구비한다. 상기 제1 지지영역에는 상기 회전축의 하부 단부를 지지하는 제2 베어링(243)이 구비되고, 상기 제2 지지영역에는 상기 발전체(230)가 지지된다.
바람직하게는, 상기 하부 지지플레이트(227)의 하부에는, 상기 하부 지지플레이트(227)의 하부면과 상기 케이지 본체(110)의 외측면을 연결하는 보강부재가 더 구비될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 케이지 본체에 풍력발전설비를 구비함으로써 승강로 내부의 기류로 자체 발전할 수 있다. 또한, 본 발명은 이렇게 자체 발전된 전력을 축전지 등에 저장하여 정전 등의 비상시에 저장된 전력으로 엘리베이터 시스템의 구동부를 구동할 수 있어 케이지 내부에 사람이 갇히는 등의 안전사고를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 건물 내부에 별도의 환풍구조(또는 송풍구조) 및 환풍장치(또는 송풍장치) 없이 승강로 내부에 발생하는 기류의 풍압 및 풍속을 현저히 감소시키면서 동시에 전력을 생산할 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 승강로 내부의 기류가 건물의 실내로 유입되는 것을 방지하며, 이로 인해 승강로 기류로 인한 소음 및 진동 그리고 승강로 내부의 미세먼지 등의 실내 유입을 방지할 수 있어 결과적으로 건물의 재실자의 생활환경을 더욱 개선할 수 있다. 게다가, 본 발명은 건물에 별도의 환풍구조 및 환풍장치를 필요로 하지 않으므로 결과적으로 건물 건축 비용 등을 절감하는데 일조할 수 있다.
또한, 본 발명은 회전체의 블레이드 구조를 개선하여 풍력발전유닛의 구조를 컴팩트하게 하면서도 풍력발전유닛을 이용하여 승강로 내부의 상승기류 및 하강기류를 포함하는 모든 기류에 대해 전력을 생산할 수 있다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
1000 : 엘리베이터 시스템
100 : 엘리베이터 케이지
200 : 풍력발전유닛
300 : 축전지

Claims (10)

  1. 내부에 탑승공간을 구비하며, 건물에 형성된 승강로를 따라 상하로 이동하는 케이지 본체;
    하부에 회전축이 연결되며 상기 회전축과 함께 회전하는 허브부와, 상기 허브부의 외측면에 결합되며 상기 승강로 내부의 기류에 의해 상기 허브부를 회전시키는 복수 개의 블레이드를 포함하고, 상기 승강로 내에 형성된 기류에 의해 회전하는 회전체;
    상기 회전체의 회전력을 전기 에너지로 변환시켜 전력을 생산하는 발전체; 및
    상기 회전체 및 상기 발전체를 상기 케이지 본체의 외측면에 고정 및 지지하는 회전체용 지지부를 포함하고,
    상기 회전체용 지지부는 상기 케이지 본체의 양측면 및 후방면 중 적어도 하나 이상에 그리고 상기 양측면 및 상기 후방면 중 적어도 하나 이상의 상하 길이방향으로 따라서 소정 거리 이격되게 복수 개 구비되고,
    상기 복수 개의 블레이드는 유선형 형상을 가지는 상하 단부를 구비하고 상기 승강로 내부의 기류가 상승기류 및 하강기류인 모든 경우에 상기 회전체가 회전하도록 구성되며,
    상기 복수 개의 블레이드는, 상기 승강로 내부의 상승기류에 의해 피가압되며 내측으로 오목한 형상을 구비하는 제1 피가압면과 상기 승강로 내부의 하강기류에 의해 피가압되며 내측으로 오목한 형상을 구비하는 제2 피가압면을 구비하는 블레이드 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 케이지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전체용 지지부는, 상기 승강로의 내벽과 상기 케이지 몸체의 외측면 사이에서 상기 회전체의 블레이드의 단부와 상기 승강로의 내벽 사이의 이격 거리 및 상기 회전체의 블레이드의 단부와 상기 케이지 몸체의 외측면 사이의 이격 거리가 최소가 되도록 상기 회전체를 지지하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 케이지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전체용 지지부는 일측면이 상기 케이지 몸체의 외측면에 결합되는 프레임부와, 상기 프레임부의 내측면으로부터 상기 프레임부의 중앙부분으로 연장되어 서로 교차되는 복수 개의 제1 지지리브와, 상기 복수 개의 제1 지지리브의 교차 부분에 구비되며 상기 회전체의 회전축의 측면을 지지하는 제1 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 케이지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전체용 지지부는, 상기 복수 개의 제1 지지리브의 교차 부분의 하부에 구비되고 상기 프레임부에 연결된 복수 개의 제2 지지리브를 통하여 상기 프레임부에 연결되며 제1 지지영역과 제2 지지영역을 구비하는 하부 지지플레이트를 더 포함하고,
    상기 제1 지지영역에는 상기 회전축의 하부 단부를 지지하는 제2 베어링이 구비되고, 상기 제2 지지영역에는 상기 발전체가 지지되는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 케이지.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 블레이드는 각각 상기 회전체의 외측면에 45도 경사지게 결합되는 것을 특징으로 하는 엘리베이터 케이지.
  9. 삭제
  10. 삭제
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