KR101526482B1 - 풍력 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 발전 장치에 관한 것으로, 원통형상으로 이루어져 있고 일측으로 바람이 인입되도록 상기 원통형상의 외주연에는 수직 방향으로 다수의 셔터 날개가 구비되어 있고, 상기 셔터 날개는 바람이 원통 내부로 인입됨에 따라 내부 방향으로 개폐하도록 되어 있는 상부 원통부, 원통형상으로 이루어져 있고 상기 상부 원통부의 일측과는 반대 방향으로 바람이 배출되도록 상기 원통형상의 외주연에는 수직 방향으로 다수의 셔터 날개가 구비되어 있고, 상기 셔터 날개는 바람이 원통 외부로 배출됨에 따라 외부 방향으로 개폐하도록 되어 있는 하부 원통부, 상기 상부 원통부의 하단부와 상기 하부 원통부의 상단부 사이에 위치하며 상부 원통부에서 하부 원통부로 바람이 통풍됨에 따라 상기 상부 원통부와 하부 원통부의 중심축을 따라 설치된 회전축을 중심으로 하여 회전하도록 회전 날개가 구비된 회전 풍차부, 및 상기 하부 원통부 아래에 위치하며 상기 회전 날개가 회전함에 따라 회전 날개의 회전력을 전기적 에너지로 변환하는 발전기를 포함한다.

Description

풍력 발전 장치{Appraus for wind power generator}
본 발명은 풍력 발전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 원통형의 상부에서 하부로 통풍을 유도하여 원통형 중심에 회전축이 구비된 터빈 블레이드가 회전할 때의 회전력에 의하여 전기를 발전할 수 있도록 한 풍력 발전 장치에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전장치는 풍력에 의해 회전하는 회전 날개차의 회전에너지를 전기에너지로 전환시켜 각 수요자에게 전기를 공급하는 것으로, 축의 방향에 따라 프로펠라형 수평축 풍력발전장치와, 자이로밀형 및 다리우스형과 같은 수직축 풍력발전장치, 또는 수직-수평축 통합형 풍력발전장치 등으로 구별되며, 원자력이나 수력 및 화력에 비해 설치비용에 있어서 매우 경제적이며 환경오염을 유발하지 않는 이점이 있다.
이러한 종래 풍력발전장치는 타워부의 상부에 회전 가능하게 설치된 동체부와, 상기 동체부의 선단에 설치되어 바람에 의해 회전하는 회전 날개차와, 상기 회전 날개차의 회전력을 전기적 에너지로 변환하는 발전기 등으로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 풍력발전기는 바람에 의해 회전 날개차가 회전하면, 이의 회전력이 발전기로 전달되고, 발전기에서는 회전력을 통해 전기 에너지를 발생시키며, 이 전기 에너지는 축전장치 등에 인가되어 축전되거나 수요자에게 직접 인가된다.
상술한 일반적인 풍력발전장치는 자연계의 바람을 이용하는 것이지만 설치 장소의 지형이나 기상조건 등에 따라서 충분한 풍속이 얻어지지 않는 경우가 있다. 따라서 풍력발전장치가 도시형이나 소형으로 제작되어 일정한 발전 효율을 유지하면서 작동하기 위해서는 종래의 풍력발전장치는 적용되기 어려운 점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 그의 목적은 풍력발전장치가 도시형, 소형으로 사용되는 경우에도 풍속과 풍향의 다양한 변화에도 안정적이고 발전이 가능하도록 저렴한 발전 통풍을 유도하도록 된 것으로서, 원통형의 상부에서 하부로 통풍을 유도하여 원통형 중심에 회전축이 구비된 터빈 블레이드가 회전할 때의 회전력에 의하여 전기를 발전할 수 있도록 한 풍력 발전 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 풍력 발전 장치는, 원통형상으로 이루어져 있고 일측으로 바람이 인입되도록 상기 원통형상의 외주연에는 수직 방향으로 다수의 셔터 날개가 구비되어 있고, 상기 셔터 날개는 바람이 원통 내부로 인입됨에 따라 내부 방향으로 개폐하도록 되어 있는 상부 원통부; 원통형상으로 이루어져 있고 상기 상부 원통부의 일측과는 반대 방향으로 바람이 배출되도록 상기 원통형상의 외주연에는 수직 방향으로 다수의 셔터 날개가 구비되어 있고, 상기 셔터 날개는 바람이 원통 외부로 배출됨에 따라 외부 방향으로 개폐하도록 되어 있는 하부 원통부; 상기 상부 원통부의 하단부와 상기 하부 원통부의 상단부 사이에 위치하며 상부 원통부에서 하부 원통부로 바람이 통풍됨에 따라 상기 상부 원통부와 하부 원통부의 중심축을 따라 설치된 회전축을 중심으로 하여 회전하도록 회전 날개가 구비된 회전 풍차부; 및 상기 하부 원통부 아래에 위치하며 상기 회전 날개가 회전함에 따라 회전 날개의 회전력을 전기적 에너지로 변환하는 발전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 풍력 발전 장치에 있어서, 상기 상부 원통부에는 상기 셔터 날개가 상부 원통부 외부로 전도되지 않도록 외측 플랜지에서 열림 방지턱이 구비되어 있고, 상기 하부 원통부에는 상기 셔터 날개가 하부 원통부 내부로 전도되지 않도록 내측 플랜지에 열림 방지턱이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 풍력 발전 장치에 있어서, 상기 회전 풍차부에는 상기 상부 원통부로부터 하부 원통부로 통풍되는 풍량을 조절하도록 상기 회전 날개의 설치 위치보다 소정 높이로 이격된 위치에서 상기 중심축에 원판 형상의 공기량 조절판이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 풍력 발전 장치는, 소형화가 가능하게 되고, 다양한 풍향과 풍속에 대응하여 안정적이고 저렴한 발전이 가능하도록 상하 방향으로 발전 통풍을 유도하도록 하는 효과가 있다.
도1는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전 장치의 사시도이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전 장치에서 통풍 상태도이다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전 장치에서 상부 원통의 단면을 위쪽에서 본 평면도이다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전 장치에서 하부 원통의 단면을 아래쪽에서 본 평면도이다.
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전 장치에서 회전 풍차부의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전 장치의 사시도이고, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전 장치에서 통풍 상태도이다.
도1, 도2를 참조하면, 본 발명에 따른 풍력 발전 장치는 상부 원통부(10), 회전 풍차부(20), 하부 원통부(30), 지지부(40)로 구성되어 있다.
상기 상부 원통부(10)는 원통형상으로 이루어져 있고 상부는 폐쇄되어 있고 아래쪽으로는 회전 풍차부(10)와 연통되어 있다.
상기 상부 원통부(10)는 일측으로 바람이 인입되어 상기 회전 풍차부(20)를 통하여 아래방향으로 바람이 빠져나가도록 구성되어 있다.
상기 상부 원통부(10)는 바람이 인입되도록 상기 원통형상의 외주연에 수직 방향으로 다수의 셔터 날개(11)가 구비되어 있고, 상기 셔터 날개(11)는 바람이 상부 원통부(10) 내부로 인입됨에 따라 내부 방향으로 개폐하도록 되어 있다.
또한, 상기 하부 원통부(30)는 원통 형상으로 이루어져 있고 하부는 폐쇄되어 있고 위쪽으로는 회전 풍차부(10)와 연통되어 있다.
그리고, 상기 상부 원통부(10), 상기 회전 풍차부(20) 및 상기 하부 원통부(30)는 일체로 이루어지고, 상기 하부 원통부(30) 아래로는 상기 구조를 지지하기 위한 지지부(40)가 형성되어 지면에서 띄울 수 있도록 되어 있다.
도2를 참조하면, 상기 하부 원통부(30)는 원통형상으로 이루어져 있고 상기 상부 원통부(10)에서 바람이 인입되는 일측 방향과는 반대 방향으로 바람이 배출되도록 되어 있다.
또한, 상기 하부 원통부(30)에는 상기 원통형상의 외주연에 수직 방향으로 다수의 셔터 날개(31)가 구비되어 있고, 상기 셔터 날개(31)는 바람이 하부 원통부(30) 외부로 배출됨에 따라 외부 방향으로 개폐하도록 되어 있다.
또한, 상기 회전 풍차부(20)는 상기 상부 원통부(10)의 하단부와 상기 하부 원통부(30)의 상단부 사이에 위치하며 상부 원통부(10)에서 하부 원통부(30)로 바람이 통풍됨에 따라 상기 상부 원통부(10)와 하부 원통부(30)의 중심축을 따라 설치된 회전축(15)을 중심으로 하여 회전하도록 회전 날개(25)가 구비되어 있다.
상기 회전축(15)은 상기 상부 원통부(10)의 상단에서 상기 하부 원통부(30)의 하단을 관통하여 상기 지지부(40)에까지 연결되어 있다.
또한, 상기 하부 원통부(30) 아래에 위치하는 지지부(40)에는 상기 회전 날개(25)가 회전함에 따라 상기 회전축(15)이 회전 날개(25)의 회전력을 변속기어(도시되지 않음)를 경유하여 전기적 에너지로 변환하는 발전기(60)에 결합된다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전 장치는 상부 원통부(10)와 하부 원통부(30) 사이 높이가 낮은 원통형 공간 내부에 회전 날개(25)를 회전하도록 하는 회전 풍차부(20)가 연통된 상태에서 원통부의 측면 외주연의 외부가 4개의 지지 프레임(50)에 의하여 원통부 전체가 둘러싸여 있고, 상기 지지 프레임(50)은 하부 원통부(30) 아래까지 연장되어 지지부(40)의 네 개의 다리를 형성하고 있다.
도1에서 미설명 부호 28은 상기 상부 원통부로부터 하부 원통부로 통풍되는 풍량을 조절하도록 구비된 원판 형상의 공기 조절판(28)으로 아래에서 상세히 설명한다.
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전 장치에서 상부 원통의 단면을 위쪽에서 본 평면도이다.
도3을 참조하면, 상기 상부 원통부(10)는 상단부와 하단부에 플랜지부(12)가 형성되어 있고, 상기 플랜지부(12)에는 상기 다수의 셔터날개(11)가 개폐가능하도록 힌지축이 각각 설치되어 있다.
여기에서, 상기 상부 원통부(10)에는 상기 셔터 날개(11)가 바람을 인입하기 위한 것이므로 도3에 도시된 바와 같이 바람이 불어올 때 그 방향 부분에 설치된 셔터 날개(11)들이 상부 원통부(10) 내부 방향으로 열리고 있다.
그리고, 도3에 도시된 바와 같이 상기 셔터 날개(11)는 끝부분이 곡선으로 휘어져 내부로 인입되는 바람을 유도하도록 한다.
또한, 상기 상부 원통부(10)에 설치된 셔터 날개(11)들은 상부 원통부(10) 내부 방향으로만 열리게 하고, 상부 원통부(10) 외부로는 전도되지 않도록 상부 원통부(10)의 플랜지(12) 외측의 높이를 다소 높게하여 이루어진 열림 방지턱(13)이 구비되어 있다.
따라서, 상기 바람이 불어올 때 그 방향 부분에 설치된 셔터 날개(11)들이 힌지축을 중심으로 회전하면서 상기 상부 원통부(10) 내부로 열려지게 되고 바람이 상부 원통부(10) 내부로 유입되면 나머지 셔터 날개(11)들은 모두 상기 열림 방지턱(13)에 의하여 상부 원통부(10) 외부 방향으로는 열려지지 않고 닫혀진 상태를 유지하여 도2에 도시된 바와 같이 통풍의 방향이 아래쪽으로 유도하게 된다.
도3에서, 상기 회전 풍차부(10)의 상기 회전 날개(25)는 4개를 구비하고 있고 상기 회전날개(25)는 연결구(24)에 의하여 회전축(15)을 중심으로 회전하도록 되어 있다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전 장치에서 하부 원통의 단면을 아래쪽에서 본 평면도이다.
도4를 참조하면, 상기 하부 원통부(30)는 상단부와 하단부에 플랜지부(32)가 형성되어 있고, 상기 플랜지부(32)에는 상기 다수의 셔터날개(31)가 개폐가능하도록 힌지축이 각각 설치되어 있다.
여기에서, 상기 하부 원통부(30)에는 상기 셔터 날개(31)가 바람을 배출하기 위한 것이므로 도3에 도시된 바와 같이 바람이 하부 원통부(30)에서 배풍이 되도록 배풍되는 방향 부분에 설치된 셔터 날개(31)들이 하부 원통부(30) 외부 방향으로 열리고 있다.
그리고, 도4에 도시된 바와 같이 상기 셔터 날개(31)는 끝부분이 곡선으로 휘어져 외부로 배출되는 바람을 유도하도록 한다.
또한, 상기 하부 원통부(30)에 설치된 셔터 날개(31)들은 하부 원통부(30) 외부 방향으로만 열리게 하고, 하부 원통부(10) 내부로는 전도되지 않도록 하부 원통부(30)의 플랜지 내측의 높이를 다소 높게하여 이루어진 열림 방지턱(33)이 구비되어 있다.
따라서, 상기 바람이 불어올 때 그 방향 부분에 설치된 셔터 날개(31)들은 모두 상기 열림 방지턱(33)에 의하여 하부 원통부(10) 내부 방향으로는 열려지지 않고 닫혀진 상태를 유지하고 한편, 상부 원통부(10)에서 바람이 인입되는 방향과 반대쪽 부분에 설치된 셔터 날개(31)들은 하부 원통부(30)로 유도된 바람에 빠져나가면서 힌지축을 중심으로 회전하면서 상기 하부 원통부(30) 외부로 열려지게 되어 도2에 도시된 바와 같이 빠져나가는 통풍의 방향이 바람이 불어오는 방향과 반대 방향으로, 즉 상부 원통부(10)에서 인입되는 방향과 반대 방향으로 배풍이 유도된다.
또한, 상기 회전 풍차부(10)의 상기 회전 날개(25)는 4개를 구비하고 있고 상기 회전날개(25)는 연결구(24)에 의하여 회전축(15)을 중심으로 회전하도록 되어 있다.
한편, 도1에서 상기 상부 원통부(10)로부터 하부 원통부(30)로 통풍되는 풍량을 조절하도록 구비된 원판 형상의 공기 조절판(28)이 표시되어 있으며 아래에서 상세히 설명한다.
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력 발전 장치에서 회전 풍차부의 단면도이다.
도5를 참조하면, 상기 회전 풍차부(20)에는 상기 상부 원통부(10)로부터 하부 원통부(30)로 통풍되는 풍량을 조절하도록 상기 회전 날개의 설치 위치보다 소정 높이로 이격된 위치에서 상기 중심축에 원판 형상의 공기량 조절판(28)이 구비되어 있다.
도5를 참조하면, 상기 화살표로 표시된 바와 같이 상기 상부 원통부(10)로부터 하부 원통부(30)로 통풍이 유도될 때 상기 회전 날개(25)가 회전축(15)을 회전시키게 되는데 바람이 너무 강하거나 필요한 경우에는 상기 유도되는 통풍량을 조절할 필요가 있다.
이때, 상기 원판 형상의 공기량 조절판(28)은 상기 상부 원통부(10)로부터 하부 원통부(30)로 통풍이 상하 방향으로 유도될 때 아래로 통풍되는 바람을 막아서 상기 회전 날개(25)의 회전수를 조절하게 된다.
여기에서, 통풍을 막는 정도는 상기 공기량 조절판(28)의 면적에 따라 달라지므로 상기 공기량 조절판(28)은 그 면적을 가변하여 원하는 정도로 통풍량을 제어할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체적인 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 상부 원통부 11, 31 : 셔터날개
12, 32 : 플랜지부 13, 33 : 열림방지턱
15 : 회전축 20 : 회전 풍차부
24 : 연결구 25 : 회전 날개
28 : 공기량 조절판 40 : 지지부
50 : 지지프레임 60 : 발전기

Claims (3)

  1. 원통형상으로 이루어져 있고 일측으로 바람이 인입되도록 상기 원통형상의 외주연에는 수직 방향으로 다수의 셔터 날개가 구비되어 있고, 상기 셔터 날개는 원통의 상단부에서 하단부까지 일체로 형성되어 있고 끝부분이 곡선으로 휘어져서 형성되어 원통 내부로 인입되는 바람의 풍향 변경을 유도하고 바람이 원통 내부로 인입됨에 따라 내부 방향으로 개폐하도록 되어 있는 상부 원통부;
    원통형상으로 이루어져 있고 상기 상부 원통부의 일측과는 반대 방향으로 바람이 배출되도록 상기 원통형상의 외주연에는 수직 방향으로 다수의 셔터 날개가 구비되어 있고, 상기 셔터 날개는 원통의 상단부에서 하단부까지 일체로 형성되어 있고 끝부분이 곡선으로 휘어져서 원통 내부로 배출되는 바람을 유도하고 바람이 원통 외부로 배출됨에 따라 외부 방향으로 개폐하도록 되어 있는 하부 원통부;
    상기 상부 원통부의 하단부와 상기 하부 원통부의 상단부 사이에 위치하며 상부 원통부에서 하부 원통부로 바람이 통풍됨에 따라 상기 상부 원통부의 상단에서 상기 하부원통부의 하단을 관통하여 하부 원통부의 중심축을 따라 설치된 회전축을 중심으로 하여 연결구에 의하여 회전하도록 회전 날개가 구비된 회전 풍차부;
    상기 하부 원통부 아래에 위치하며 상기 회전 날개가 회전함에 따라 상기 하부원통부의 하단을 관통하여 설치된 회전축이 회전날개에 연결된 연결구에 의하여 회전하면 상기 회전축에 변속기어를 경유하여 결합되어 전기적 에너지로 변환하는 발전기; 및
    상기 하부 원통부의 측면 외주연의 외부가 지지 프레임에 의하여 지지되어 하부 원통부 하단과 함께 상기 발전기를 수용하는 공간을 형성하고, 상기 지지프레임은 상기 하부 원통부 아래까지 연장되어 형성되어 원통부를 지지하고 지면에서 일정 높이로 띄울 수 있도록 되어 있는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부 원통부에는 상기 셔터 날개가 상부 원통부 내부방향으로만 열리게 하고 상부 원통부 외부로 전도되지 않도록 플랜지 외측의 높이를 내측보다 높게하여 열림 방지턱이 구비되어 있고, 상기 하부 원통부에는 상기 셔터 날개가 하부 원통부 외부로만 열리게 하고 내부로 전도되지 않도록 플랜지 내측의 높이를 외측보다 높게하여 열림 방지턱이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 풍차부에는 상기 상부 원통부로부터 하부 원통부로 통풍되는 풍량을 조절하도록 상기 통풍의 경로상에 상기 회전 날개의 전면에 소정 간격 이격된 위치에서 상기 중심축에 설치되는 원판 형상의 공기량 조절판이 더 구비되어 있고, 상기 공기량 조절판은 중심부에서 가장자리 방향으로 그 면적을 가변하여 통풍량을 제어하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
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