KR101674867B1 - 수력 및 풍력 발전용 회전체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수력 및 풍력 발전용 회전체에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 불레이드의 양단부가 상하 방향을 향하는 상태를 기준으로 블레이드의 상,하단부가 동일 수직선상에 위치되지 않으면서 블레이드가 일측으로 경사를 가질 수 있도록 하는 한편, 블레이드의 양측단부 사이가 유체가 유입되는 반대 방향으로 돌출되는 곡면을 이룰 수 있도록 하여 유체의 접촉면적 증가를 통한 회전력 향상을 통해 수력 및 풍력 발전효율이 향상되도록 하기 위한 수력 및 풍력 발전용 회전체에 관한 것이다.

Description

수력 및 풍력 발전용 회전체{ROTATION BODY FOR WATER POWER AND WIND POWER GENERATOR}

본 발명은 수력 및 풍력 발전용 회전체에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 블레이드의 양단부가 상하 방향을 향하는 상태를 기준으로 블레이드의 상,하단부가 동일 수직선상에 위치되지 않으면서 블레이드가 일측으로 경사를 가질 수 있도록 하는 한편, 블레이드의 양측단부 사이가 유체가 유입되는 반대 방향으로 돌출되는 곡면을 이룰 수 있도록 하여 유체의 접촉면적 증가를 통한 회전력 향상을 통해 수력 및 풍력 발전효율이 향상되도록 하기 위한 수력 및 풍력 발전용 회전체에 관한 것이다.

일반적으로 우리나라 전력생산은 화력발전이 대부분이며 나머지는 원자력 발전에 의해 얻어진다.

그 중 화력발전은 전력을 생산키 위한 연료비가 막대하여 요즘 같은 초고유가 시대에서 전력생산원가가 너무 커지는 문제가 있고, 석유와 석탄 등에서 배출되는 이산화탄소는 지구온난화의 주원인이 되고 있다.

또한, 원자력발전은 방사성 폐기물의 발생과 초기 설비투자비가 막대한 문제점이 있어 유지비용이 거의 들지 않는 풍력 또는 태양열 발전에 많은 연구개발이 진행되고 있다.

이와 같이 고갈되는 에너지, 고유가, 지구온난화로 인하여 에너지원을 대체할 만한 신,재생 에너지에 대한 관심이 고조되고 있고, 그 신,재생 에너지는 석유와 석탄 등 이산화탄소를 배출하는 기존의 화석연료를 대체하는 다양한 에너지, 새로운 기술로 개발한 신에너지와 계속 공급이 가능한 재생에너지를 포함하는 바이오에너지, 연료전지, 수소에너지, 태양열, 풍력, 지열, 폐기열 어너지, 소수력, 해양에너지 등이 있으며, 이는 설치장소 및 이동공간에 따른 제약이 없고 무공해, 무한정한 에너지의 이용으로 연료비가 들지 않고 유지, 보수, 관리가 용이한 장점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1574944호에는 풍력 발전기용 회전체가 개시되어 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 풍력 발전기용 회전체는 유체 접촉되는 날개의 접촉면적이 크지 않기 때문에 회전력 향상을 기대하기 어렵다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1574944호(2015.12.07.)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 블레이드의 양단부가 상하 방향을 향하는 상태를 기준으로 블레이드의 상,하단부가 동일 수직선상에 위치되지 않으면서 블레이드가 일측으로 경사를 가질 수 있도록 하는 한편, 블레이드의 양측단부 사이가 유체가 유입되는 반대 방향으로 돌출되는 곡면을 이룰 수 있도록 하여 유체의 접촉면적 증가를 통한 회전력 향상을 통해 수력 및 풍력 발전효율이 향상되도록 하기 위한 수력 및 풍력 발전용 회전체를 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 고정축; 및 중앙부에 중공이 형성되어 상기 고정축의 외측에 결합되는 한 쌍의 지지판과, 양측단부가 상기 한 쌍의 지지판의 내,외주면을 향하도록 양단부가 상기 한 쌍의 지지판에 연결되며 상기 고정축을 중심으로 방사형상으로 배치되는 복수의 블레이드를 구비하는 회전구조체를 포함하고, 상기 복수의 블레이드는, 각각 양측단부 사이가 양단부 방향과 교차되는 방향으로 돌출되면서 그 양측단부 사이로 홈부를 형성하며, 상기 고정축은, 상기 회전구조체의 회전에 따라 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 수력 및 풍력 발전기용 회전체를 제공한다.

본 발명에 따른 상기 복수의 블레이드는, 각각 양단부가 상기 고정축의 길이방향을 향하는 상태로부터 일측으로 기울어지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 고정축은, 양단부가 개방되며, 상기 고정축과 함께 회전되도록 그 고정축의 내측으로 결합되는 한편, 양단부가 상기 고정축으로부터 돌출되는 회전축; 상기 회전축의 양단부를 회전 가능하게 지지하는 지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 회전구조체는, 상기 고정축의 길이방향을 따라 복수 연결되되, 상기 각 회전구조체에 구비되는 블레이드는, 서로 접하는 회전구조체에 구비되는 블레이드와 회전구조체 간을 중심으로 대칭을 이루는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 각 회전구조체에 구비되는 블레이드는, 서로 접하는 회전구조체에 구비되는 블레이드와 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 블레이드의 상,하단부가 동일 선상에 위치되지 않으면서 일측으로 경사를 가지는 한편, 양측단부 사이가 유체가 유입되는 반대 방향으로 돌출되는 곡면을 이룸으로써 유체의 접촉면적 증가를 통한 회전력 향상을 통해 수력 및 풍력 발전효율의 향상을 기대할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 수력 및 풍력 발전기용 회전체를 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수력 및 풍력 발전기용 회전체를 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수력 및 풍력 발전기용 회전체에서 지지프레임이 구비된 상태를 나타낸 측면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 수력 및 풍력 발전기용 회전체를 나타낸 사용 상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 수력 및 풍력 발전기용 회전체에서 회전구조체가 복수 구비된 상태를 나타낸 정면도이다.
도 7은 도 6에서 복수의 회전구조체에 구비된 블레이드가 서로 엇갈리게 배치된 상태를 나타낸 정면도이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 7을 참조하여 보면, 본 발명에 따른 수력 및 풍력 발전기용 회전체(이하 "회전체"라 한다)(1)는 수력 및 풍력 발전기(100)에 구비되어 유체의 유속에 의해 회전되는 회전체로써, 고정축(10) 및 중앙부에 중공(22)이 형성되어 상기 고정축(10)의 외측에 결합되는 한 쌍의 지지판(21)과, 양측단부가 상기 한 쌍의 지지판(21)의 내,외주면을 향하도록 양단부가 상기 한 쌍의 지지판(21)에 연결되며 상기 고정축(10)을 중심으로 방사형상으로 배치되는 복수의 블레이드(23)를 구비하는 회전구조체(20)를 포함한다.

상기 고정축(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 회전구조체(20)의 회전에 따라 함께 회전되며, 양단부가 개방되는 것이 바람직하다.

상기 회전체(1)는 상기 고정축(10)과 함께 회전되도록 그 고정축(10)의 내측으로 결합되는 한편, 양단부가 상기 고정축(10)으로부터 돌출되는 회전축(30)을 더 포함한다.

상기 회전축(30)은 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 수력 및 풍력 발전기(100)에 구비되는 발전부(110)에 연결되며, 상기 회전구조체(20)의 회전에 따라 함께 회전되면서 상기 발전부(110)에서 전기에너지가 발생되도록 한다.

이와 같은 발전부(110)는 공지된 일반적인 형태를 이루므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 회전체(1)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 회전축(30)의 양단부를 회전 가능하게 지지하는 지지프레임(40)을 더 포함할 수 있다.

상기 지지프레임(40)은 상기 회전축(30)의 양단부가 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 지지대(41) 및 상기 한 쌍의 지지대(41)를 연결하는 연결대(42)를 포함한다.

상기 지지프레임(40)은 상기 한 쌍의 지지대(41) 및 상기 연결대(42)가 일체로 연결되거나, 별도 제작된 후 용접 등에 의해 연결되면서 'ㄷ'자 형태를 이룬다.

상기 한 쌍의 지지대(41)에는 각각 베어링이 구비되면서 상기 회전축(30)의 양단부가 회전 가능하게 결합될 수 있다.

상기 지지프레임(40)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 회전축(30)이 회전 가능하게 고정될 수 있도록 하여 상기 회전구조체(20)를 안정적으로 지지하는 한편, 별개의 다른 지주 등에 연결되어 공중에 떠받쳐 지지될 수 있다.

상기 연결대(42)는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 수력 및 풍력발전기(100)를 이루는 별개의 다른 지주(120) 등에 고정되며, 가로 또는 세로방향으로 설치될 수 있다.

예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 연결대(42)가 세로방향으로 설치되는 경우, 상기 고정축(10)이 세로방향으로 배치되면서 상기 블레이드(23)는 양단부가 상하 방향을 향할 수 있다.

또는, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 연결대(42)가 가로방향으로 설치되는 경우, 상기 고정축(10)이 가로방향으로 배치되면서 상기 블레이드(23)는 양단부가 양측 방향을 향할 수 있다.

즉, 상기 회전체(1)는 상기 고정축(10)이 가로 방향 또는 세로방향으로 배치되는지에 따라 상기 블레이드(23)의 양단부 방향이 달라질 수 있다.

상기 복수의 블레이드(23)는 도 1에 도시된 바와 같이 각각 양측단부 사이가 양단부 방향과 교차되는 방향으로 돌출되면서 그 양측단부 사이로 홈부(24)를 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 블레이드(23)는 평판으로부터 양측단부 사이가 일측으로 돌출되는 곡면판으로 이루어질 수 있다.

상기 홈부(24)로는 흐르는 유체가 유입 접촉되며, 상기 블레이드(23)는 상기 홈부(24)를 통해 유체와의 접촉면적이 홈부가 형성되지 않은 상태보다 상대적으로 넓어지면서 상기 회전체(1)의 원활한 회전을 유도할 수 있다.

또한, 상기 회전체(1)는 유체가 상기 블레이드(23)의 상기 홈부(24)와 대향되는 방향에서 진행하는 경우 상기 각 블레이드(23)의 상기 홈부(24)를 이루는 곡면을 따라 통과하거나, 상기 홈부(24)와 반대되는 방향에서 진행하는 경우 상기 홈부(24)의 반대면을 이루는 곡면을 따라 통과할 수 있음으로써 유체의 저항을 최대한 줄일 수 있다.

이에 따라, 소음발생 등을 줄일 수 있음은 물론이다.

상기 복수의 블레이드(23)는 도 2에 도시된 바와 같이 각각 양단부가 상기 고정축(10)의 길이방향을 향하는 상태로부터 일측으로 기울어지게 형성되는 것이 바람직하다.

예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 고정축(10)이 세로방향으로 배치되는 경우, 상기 블레이드(23)는 양단부가 상기 고정축(10)의 길이방향을 향하는 상태를 기준으로 일단부가 타단부보다 일측에 위치되면서 '일측으로 기울어진 형태를 이룬다.

또는, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 고정축(10)이 가로방향으로 배치되는 경우, 상기 블레이드(23)는 양단부가 상기 고정축(10)의 길이방향을 향하는 상태를 기준으로 일단부가 타단부보다 상측에 위치되면서 일측으로 기울어진 형태를 이룬다.

상기 홈부(24)로 유입되는 유체는 그 홈부(24)를 이루는 표면을 따라 상기 블레이드(23)의 일단부와 접하는 상기 지지판(21) 간이나, 상기 블레이드(23)의 타단부와 접하는 지지판(21) 간으로 흐름이 유도되면서 상기 블레이드(23)를 가압하며 진행될 수 있다.

이에 따라, 상기 회전체(1)의 원활한 회전을 유도할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 회전구조체(20)는 도 6에 도시된 바와 같이 복수로 이루어져 상기 고정축(10)의 길이방향을 따라 서로 접하도록 결합될 수 있다.

상기 회전구조체(20) 간은 어느 하나의 회전구조체에 구비되는 지지판(21)이 다른 하나의 회전구조체에 구비되는 지지판(21)에 용접 또는 볼트 및 너트 등에 의해 연결될 수 있다.

이때, 상기 각 회전구조체(20)에 구비되는 블레이드(23)는 서로 접하는 회전구조체에 구비되는 블레이드(23)와 회전구조체(20) 간을 중심으로 대칭을 이루는 것이 바람직하다.

즉, 상기 복수의 회전구조체(20)는 서로 접하는 두 개의 회전구조체에 구비되는 두 블레이드가 단부로부터 서로 인접하는 인접부(A) 방향으로 연장 형성되면서 일측이 개방되는 '＞' 또는 '＜'와 같은 형태를 이룬다.

상기 각 회전구조체(20)에 구비되는 블레이드(23)는 도 7에 도시된 바와 같이 서로 접하는 회전구조체에 구비되는 블레이드와 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.

즉, 서로 접하는 회전구조체 간을 중심으로 일측에 위치되는 회전구조체의 블레이드 간으로 타측에 위치되는 블레이드가 위치되도록 배치될 수 있다.

이로 인해, 상기 회전체(1)는 유체가 서로 접하는 두 개의 회전구조체(20)에 구비되는 블레이드(23)의 인접부(A) 방향으로 집중될 수 있음으로써 회전력 향상을 기대할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 수력 및 풍력 발전기용 회전체를 실시하기 위한 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1 : 회전체 10 : 고정축
20 : 회전구조체 21 : 지지판
22 : 중공 23 : 블레이드
24 : 홈부 30 : 회전축
40 : 지지프레임 41 : 지지대
42 : 연결대

Claims (5)

1. 양단부가 개방되는 고정축;
   중앙부에 중공이 형성되어 상기 고정축의 외측에 결합되는 한 쌍의 지지판과, 양측단부가 상기 한 쌍의 지지판의 내,외주면을 향하도록 양단부가 상기 한 쌍의 지지판에 연결되며 상기 고정축을 중심으로 방사형상으로 배치되는 복수의 블레이드를 포함하는 회전구조체;
   상기 고정축과 함께 회전되도록 그 고정축의 내측으로 결합되는 한편, 양단부가 상기 고정축으로부터 돌출되는 회전축; 및
   상기 회전축의 양단부를 회전 가능하게 지지하는 지지프레임을 포함하고,
   상기 복수의 블레이드는,
   각각 양측단부 사이가 양단부 방향과 교차되는 방향으로 돌출되면서 그 양측단부 사이로 곡면을 이루는 홈부를 형성하는 한편, 양단부가 상기 고정축의 길이방향을 향하는 상태로부터 일측으로 기울어지게 형성되며,
   상기 지지프레임은,
   회전축의 양단부가 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 지지대; 및
   상기 한 쌍의 지지대를 연결하는 한편, 수력 및 풍력발전기를 이루는 별개의 다른 지주에 연결되는 연결대를 포함하고,
   상기 고정축은,
   상기 회전구조체의 회전에 따라 함께 회전되며,
   상기 홈부로 유입되는 유체는,
   상기 홈부를 이루는 표면을 따라 상기 블레이드의 일단부 또는 타단부와 접하는 지지판 간으로 흐름이 유도되면서 상기 블레이드를 가압하여 상기 회전구조체가 회전되도록 하며,
   상기 회전구조체는,
   상기 고정축의 길이방향을 따라 복수 연결되되,
   서로 접하는 회전구조체에 구비되는 블레이드는,
   회전구조체 간을 중심으로 대칭을 이루면서 일측이 개방되는 '＞' 또는 '＜'와 같은 형태를 이루는 것을 특징으로 하는 수력 및 풍력 발전기용 회전체.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 각 회전구조체에 구비되는 블레이드는,
   서로 접하는 회전구조체에 구비되는 블레이드와 서로 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 수력 및 풍력 발전기용 회전체.

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