KR101609955B1 - 풍력발전기용 바람판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력발전기용 바람판에 관한 것으로서,
풍향 또는 풍속에 따라 바람판의 기울기가 조절될 수 있도록 거치대와 거치대에 결합하는 바람판으로 구성되어 있으며 거치대는 바람판을 결합시킬 수 있도록 그 양단에 축삽입공이 형성되어 있는 축삽입돌출부를 구비하고 있으며 이에 풍속 또는 풍향에 따라 바람판의 기울기를 가변할 수 있도록 제작함으로써 집풍효율성을 극대화하였고 더욱이, 강풍시 발전장치가 훼손되는 방지할 수 있다는 점에서 집풍 효율성을 극대화시킨 풍력발전기용 바람판에 관한 것이다.
또한, 본 바람판은 풍력발전에 적용되는 것으로 한정되지 아니하며 수력발전 혹은 수중에서 회전되는 터빈블레이드로 사용될 수 있음은 자명하다.

Description

풍력발전기용 바람판{wind-blade for wind power generator}

본 발명은 풍력에 의하여 회전 가능하도록 지지포스트와 직교로 설치된 수평회전대에 결합된 풍력발전기용 바람판에 대한 것으로서, 바람판과 바람판과 결합되는 거치대로 구성되어 있으며, 바람판의 하중을 지지하고 풍향 또는 풍속에 따라 바람판의 기울기가 조절될 수 있도록 다수의 스프링이 거치대와 바람판의 결합 시 사용되고 있으며 상기 바람판은 바람의 저항을 직각으로 집풍하여 허브를 중심으로 회전체를 강하게 회동시킬 수 있도록 작동되므로 미풍 또는 강풍에도 일정한 집풍효율성이 확보될 수 있도록 한 풍력발전기용 바람판에 관한 것이다.

화력, 원자력 발전 등은 자원고갈, 환경파괴 및 오염을 야기한다는 문제점이 있었다. 이에 대하여, 기존의 발전 방식을 대체할 수 있는 재생에너지와 같은 친환경에너지에 대하여 관심 및 투자가 증폭되고 있으며 근래에 활발하게 연구되고 있는 풍력발전은 깨끗하며 고갈될 염려가 없으며 무공해 재생이 가능하다는 장점이 있다.

풍력발전은 풍력을 이용하여 발전장치와 연결된 바람판 혹은 블레이드를 회전시킴으로서 풍력을 회전에너지로 변환시키고 이를 다시 변속기어 및 발전기로 전달하여 전기에너지로 변환함으로써 전기를 생산할 수 있도록 한 것이다. 여기서 풍속에 따른 블레이드 혹은 바람판의 집풍 효율성이 풍력발전의 효율성에 큰 영향을 미치는데, 다양한 형태 혹은 구조의 바람판/블레이드가 제안되고 있다. 출원번호 제 20-2004-0021929호 “풍차발전기”에서는 풍차날개가 풍향의 정명이 되게 자동 유도되며, 바람판도 풍속에 따라 자동 가변되어 강풍에는 충격을 흡수하여 회전을 고르게 유지시켜주고, 미풍에는 바람 받는 면을 확장하여 바람을 전부 받아들임으로써 안전하고 지속적인 전기생산이 가능하여 풍차를 대형화할 수 있도록 하는 방법을 제안하였으나, 수직축과 수평하도록 설치하여, 바람이 측면에서 불어올 때, 풍력의 일부는 집풍할 수 없다는 점에서 집풍 효율성을 극대화할 수 없다는 단점이 있었다.

상기, 단점을 해결하기 위하여, 본 발명은 수평회전을 할 수 있도록 지지포스트와 직교로 다수의 수평회전대를 설치하고 수평회전대의 양단 상면 혹은 양단에는 거치대와 결합된 바람판을 수직 혹은 수평 겹합함으로써 바람판은 사방으로부터 송풍되는 바람 및 풍속을 이용하여 허브를 중심으로 한 수평회전대 및 회전체를 회전시킬 수 있다는 점에서 집풍효율성을 향상시킨 풍력발전기용 바람판에 관한 것이다.

본 발명은 풍력발전기용 바람판에 관한 것으로,

풍력발전시 집풍효율성을 극대화시키기 위하여, 풍향 및 풍속에 따라 바람판의 기울기가 가변될 수 있도록 한 풍력발전기용 바람판을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 풍향에 관계없이 일정한 집풍효과를 발휘하기 위해,

미풍시 바람의 저항을 크게 받을 수 있도록 바람판이 거치대를 기준으로 수직으로 세워져 집풍효율성을 향상시켰으며 강풍시에는 바람판의 기울기가 완만해지므로 회전체 및 발전장치를 보호할 수 있는 풍력발전기용 바람판을 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여,

본 발명은 지지포스트와 직교로 설치된 다수의 수평회전대를 구비하고 있으며, 수평회전대는 허브를 중심으로 발전기와 연결된 회전체를 회전시킬 수 있도록 제작되어 있고 거치대는 수평회전대의 양 상면에 수평설치 설치되거나, 양단에 수직설치될 수 있어 풍향에 따라 집풍효율성을 향상시킨 풍력발전기용 바람판을 제공함으로써 해결된다.

또한, 본 발명은 바람판의 양 측면 하단에 회전축삽입공이 천공되어 있고 상기 회전축삽입공에 바람판보다 긴 회전축이 삽입설치되며, 양단의 회전축삽입공을 통해 돌출된 회전축의 돌출축을 거치대 양단에 성형된 축삽입돌출부의 축삽입공에 삽입하여 결합시킴으로써 거치대와 바람판을 조립할 수 있으며, 바람판의 하중에 의해 바람판이 갑자기 접히거나 미풍시 바람판의 하중으로 인하여 바람판이 직립되지 아니하여 집풍이 제한되거나 강풍에 의하여 회전체가 훼손되는 것을 방지하기 위하여, 돌출축에 축스프링이 결합되고 축스프링의 양끝단은 바람판의 축스프링삽입구 및 스프링자유회전구에 삽입설치될 수 있도록 하여, 도 5에서 바람판이 세워지는 동안, 반원형 스프링자유회전구에 결합된 축스프링은 반원형 스프링자유회전구에서 자유 이동하여 바람판의 직립을 도모함으로 축스프링의 저항탄성력은 바람판의 직립을 저해하지 못하여 반원형 스프링자유회전구에 따라 바람판이 미풍 혹은 강풍시 용이하게 세워질 수 있도록 제작되어 집풍효율성을 향상시켰으며, 강풍시에는 풍력이 축스프링의 일단은 스프링자유회전구의 상단에 걸리게 되고 강한 풍력으로 상기 축스프링의 저항탄성력을 초과함으로서 거치대 기준, 바람판의 기울기는 바람의 일부가 바람판을 스쳐지나갈 수 있도록 기울기가 완만해 지며 이로 인하여, 수평회전대 및 회전체의 내구성을 확보하고 일정한 집풍효율성을 유지할 수 있는 풍력발전기용 바람판을 제공함으로써 해결된다.

또한, 본 발명은 바람판의 저면부에 일정간격으로 배열된 하중스프링설치부가 성형되어 있으며 이에 2기의 하중스프링이 설치되고 하중스프링의 양단은 거치대의 하중스프링걸림홈 및 바람판의 하중스프링홈에 걸쳐져 바람판의 하중을 지탱해주는 역할을 할 수 있어 미풍시에도 바람판이 용이하게 세워지고 누워질 수 있도록 한 풍력발전기용 바람판을 제공함으로써 해결된다.

본 발명은 풍력발전기용 바람판에 관한 것으로,

풍력발전에 있어서, 회전체는 풍향에 상관 없이 풍향 또는 풍속에 따라 동일한 집풍효율성을 유지할 수 있으며 바람판을 풍속 및 풍향에 따라 바람판의 기울기가 가변할 수 있도록 제작함으로써 집풍효율성을 극대화하였고 더욱이, 강풍시 발전장치가 훼손되는 것을 방지할 수 있도록 한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 바람판과 바람판과 결합되는 거치대로 구성되어 있으며, 바람판의 하중을 지지하고 풍향 또는 풍속에 따라 바람판의 기울기가 조절될 수 있도록 다수의 스프링이 거치대와 바람판의 결합 시 사용되고 있으므로 미풍 또는 강풍에도 일정한 집풍효율성이 확보하고 회전체, 회전로드 및 발전기를 보호할 수 있도록 한 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 풍력발전기용 바람판의 세부 구성도이다.
도 3은 풍력발전기용 바람판의 하중스프링의 결합에 대한 세부도이다.
도 4는 풍력발전기용 바람판의 축스프링의 결합에 대한 세부도이다.
도 5 내지 도 6은 풍력발전기용 바람판의 바람판에 대한 실시도이다.
도 7은 풍력발전기용 바람판의 수평회전대 양단 상면에 설치된 바람판에 대한 실시도이다.
도 8 및 도 9는 풍력발전기용 바람판의 수평회전대 양단에 설치된 바람판에 대한 실시도이다.
도 10 내지 도 12는 풍력발전기용 바람판의 바람판의 수평회전대 양단에 수직 설치된 바람판에 대한 세부도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명은 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이, 지지포스트(30)와; 풍력에 의하여 회동 가능하도록 지지포스트(30)와 직교로 설치된 수평회전대(31)로; 구성된 풍력발전기용 바람판에 대한 것으로서, 풍향 또는 풍속에 따라 바람판(10)의 기울기가 가변될 수 있도록 제작함으로써, 풍력을 보다 효율적으로 회전력으로 변환시켜 발전할 수 있도록 하였으며, 풍향에 영향을 받지 아니하고 미풍시에도 바람판을 용이하게 직립시킬수 있으며 강풍시에는 바팜판의 각도를 자동으로 조절하고 기울기의 한계를 제한함으로써 집풍효율성을 향상시키고 강풍시 수평회전대(31)가 가속됨으로서 회전체(33), 회전로드(34) 및 발전기(35)가 훼손되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.

본 발명은 거치대(20)와; 거치대에 결합하는 바람판(10)으로; 구성되어 있으며

보다 상세하게는,

도 1에 도시된 것과 같이 거치대(20)는 바람판(10)을 결합시킬 수 있도록 그 양단에는 축삽입공(21a)이 천공된 축삽입돌출부(21)가 성형되어 있으며 축삽입돌출부(21)의 내벽에는 반원형태의 스프링자유회전구(23)가 구비되어 있다. 또한, 거치대(20)의 저면에는 일정간격을 두고 2기의 하중스프링걸림홈(22)이 성형되어 있다.

도 1 내지 도4에 도시된 것과 같이, 바람판(10)은 양측면의 하단에 양측면을 관통하는 회전축삽입공(11)이 천공되어 있으며 상기 회전축삽입공(11)에 바람판(10)의 길이보다 긴 회전축(12)이 삽입 설치될 수 있으며 양단의 회전축삽입공(11)을 통해 돌출된 회전축(10)은 돌출축(12a)으로서 거치대 양단에 성형된 축삽입돌출부(21)의 축삽입공(21a)에 삽입하여 결합시킴으로서 거치대(20)와 바람판(10)을 조립할 수 있다.

또한, 바람판(10)의 하중에 의해 바람판이 갑자기 접히거나 미풍시 바람판이 직립되지 아니하여 집풍이 제한되거나 강풍에 의하여 회전체(33)가 훼손되는 것을 방지하기 위하여, 하중스프링설치부(15)에 하중스프링(16)이 결합되고, 축스프링(12b)는 돌출축(12a)에 삽입된 후 축스프링의 양 끝단은 바람판의 축스프링삽입구(13) 및 거치대의 스프링자유회전구(22)에 설치되어 강풍에 따른 바람판의 기울기를 조절할 수 있다.

상기 돌출축(12a)에 축스프링(12b)이 결합되고 축스프링의

또한, 바람판(10)의 저면부에 일정간격으로 배열된 하중스프링설치부(15)가 성형되어 있으며 이에 2기의 하중스프링(16)이 설치되고 하중스프링(16)의 양단은 거치대(20)의 하중스프링걸림홈(22) 및 바람판의 하중스프링설치부 상측에 성형된 하중스프링홈(17)에 걸쳐져 바람판의 하중을 들어주는 역할을 할 수 있어 미풍에도 바람판의 직립을 도모할 수 있다.

실시 예로는,

본 발명은 지지포스트(30)에 회전이 가능하도록 직교로 설치되어있으며 허브(32)를 중심으로 회전체와 결합되어 있는 다수의 수평회전대(31)를 구비하고 있으며 상기 수평회전대(31)의 양끝 상면 혹은 양단에 거치대(20)와 결합된 바람판(10)이 설치되어 집풍을 함으로서 풍력을 회전에너지로 변환시키고 이는 발전기(35)로 전달되어 전력을 생산할 수 있도록 제작되었다.

상기 바람판(10)은 거치대(20)와 결합되어 있는 데, 바람판의 하단부에는 바람판을 가로지르는 회전축삽입공(11)이 천공되어 있으며 이에 회전축삽입공(11)보다 긴 회전축(12)이 삽입 설치된다. 도 3에 도시된 것과 같이, 회전축이 삽입될 때 바람판에 구비될 수 있는 하중스프링설치부(15)에 원통형 하중스프링(16)을 넣고 회전축(12)을 회전축삽입공(11)에 삽설함으로서 하중스프링설치부(15)에 하중스프링(16)을 설치할 수 있으며, 돌출축(12a)에 축스프링(12b)을 설치하고 거치대의 축삽입돌출부(21)의 축삽입공(21a)에 바람판(10)을 설치할 수 있다. 상기 하중스프링(16)의 양단은 거치대(20)의 하중스프링걸림홈(22) 및 바람판(10)의 하중스프링홈(17)에 걸쳐져 바람판을 들어주는 역할을 할 수 있으며 미풍시의 일풍향은 바람판의 직립을 도모할 수 있으며 반대 풍향에서는 바람판이 잘 접힐 수 있도록 하였다.

또한, 도 4에 도시된 것과 같이 바람판 양단의 회전축삽입공(11)을 통해 돌출된 회전축(12)의 돌출축(12a)에 축스프링(12b)이 결합되고 축스프링(12b)의 양끝단은 바람판의 축스프링삽입구(13) 및 반원형태의 스프링자유회전구(14)에 삽입설치될 수 있도록 하여 바람판이 직립될 때, 축스프링(12b)은 반원형 스프링자유회전구를 따라 이동함으로 축스프링의 저항탄성력의 영향을 받지 아니하여 축스프링의 저항탄성력에 의하여 집풍이 제한되는 것을 방지하였으며,

강풍시에는 풍력이 축스프링(12b)의 일단은 스프링자유회전구(14)의 상단에 걸리게 되고 강한 풍력으로 상기 축스프링(12b)의 저항탄성력을 초과함으로서 거치대 기준, 바람판(10)의 기울기는 바람의 일부가 바람판을 스쳐지나갈 수 있도록 기울기가 완만해 지며 이로 인하여, 수평회전대(31), 회전체(33), 회전로드(34) 및 발전기(35)의 내구성을 확보하고 일정한 집풍효율성을 유지할 수 있다.

또한, 도 6에 도시된 것과 같이, 하중스프링(16)은 바람판(10)의 하중을 들어주어 바람판과 수평면 사이에 저항각(18)을 형성하며 미풍시 하중스프링(16)의 원위치 복귀 탄성에 의해 잘 세워지고 수직면과 바람판은 안전각(19)을 형성한다.

또한, 도 7 및 도 8에 도시된 것과 같이 바람판이 결합된 거치대는 수평회전대의 양단에 수직으로 조립되거나 양 끝단 상면에 수평설치될 수 이다.

도 8의 수평회전대에 수직설치된 바람판은 바람판의 하중이 풍속에 영향을 주지 아니함으로 하중스프링(16), 하중스프링홈(17) 및 하중스프링 설치부(16)의 불필요할 수 있다.

본 발명에서 수평회전대가 허브를 중심으로 회전체를 회전시킴으로서 회전력을 발전기로 전달하는 것을 기존의 공지된 기술로부터의 유추가 자명함으로 별도로 설시하지 아니하기로 한다.

또한, 상기 바람판의 형태는 필요에 따라 다양한 크기와 형태로 변형될 수 있으며 도면에 도시된 직사각형으로 한정되지 아니한다.

또한, 본 바람판은 풍력발전에 적용되는 것으로 한정되지 아니하며 수력발전 혹은 수중에서 회전되는 터빈블레이드로 사용될 수 있음은 자명하다.

10. 바람판
11. 회전축삽입공
12. 회전축
12a. 돌출축
12b. 축스프링
13. 축스프링삽입구
14. 스프링자유회전구
15. 하중스프링설치부
16. 하중스프링
17. 하중스프링홈
18. 저항각
19. 안전각
20. 거치대
21. 축삽입돌출부
21a. 축삽입공
22. 하중스프링걸림홈
23. 스프링자류회전구
30. 지지포스프
31. 수평회전대
32. 허브
33. 회전체
34. 회전로드
35. 발전기

Claims (3)

1. 지지포스트 및 풍력에 의하여 회동 가능하도록 지지포스트와 직교로 설치된 다수의 수평회전대로 구성되어 있으며 상기 수평회전대에 양끝단의 상면에 수평설치되거나 양단에 수직 설치되는 풍력발전기용 바람판에 있어서,
   회전축삽입공이 천공되어 있는 바람판과;
   상기 회전축삽입공에 삽입설치되며 바람판의 길이보다 긴 회전축과;
   상기 회전축삽입공에 회전축이 삽설된 바람판이 결합될 수 있도록 그 양단에 축삽입공이 천공되어 있는 축삽입돌출부를 구비하고 있는 거치대와;
   바람판의 하단부에 일정간격을 두고 형성된 하중스프링설치부와;
   상기 하중스프링설치부에 놓고 회전축을 관통시킴으로서 설치되는 하중스프링과;
   하중스프링설치부 일면 상측에 상기 하중스프링의 일측이 걸쳐질 수 있도록 성형된 하중스프링홈과;
   상기 거치대의 일면에 상기 하중스프링의 타측이 걸쳐질 수 있도록 성형된 하중스프링걸림홈으로; 구성되어 있어, 바람판의 하중을 지탱해주는 역할을 할 수 있으며 풍속에 따라 바람판의 기울기를 세밀하게 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 바람판.
   
   
2. 제 1항에 있어서,
   회전축이 바람판의 회전축삽입공에 결합되어 있을 때 바람판의 양측면으로 돌출되는 회전축의 돌출축에 삽설될 수 있는 축스프링과; 상기 축스프링의 일단이 결합될 수 있도록 바람판 양측면 하단부에 성형된 축스프링삽입구와; 상기 축스프링의 타측이 결합될 수 있도록 거치대의 축삽입돌출부 내벽에 성형된 반원형 스프링자유회전구를; 더 포함하여 구성될 수 있어, 거치대에 결합되는 바람판이 세워질 때 반원형 스프링자유회전구를 따라 축스프링일단이 자유 이동함으로서 축스프링의 저항탄성력의 영향을 받지 아니하여, 바람판의 용이한 직립을 도모할 수 있으며 강풍시, 바람판의 기울기를 완만하게 조절하여 집풍효율성을 저하시켜 강풍에 의하여 회전체가 훼손되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 바람판.
   
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