KR101924375B1 - 수직형 풍력발전기 - Google Patents

Abstract

수직형 풍력발전기에 관한 것으로, 상부와 하부의 칸막이부재 사이에서 외측으로부터 내측으로 바람이 유입되도록 하는 복수의 공기유입블레이드가 설치되는 공기유입부와, 상기 공기유입부를 통해 유입되는 바람의 힘에 의해 회전하면서 중앙에서 회전축에 방사상으로 형성되는 복수의 회전블레이드의 회전에 의해 링기어부재가 회전하도록 하는 회전부와, 상기 회전부의 링기어부재에 맞물리도록 외주연부를 따라 복수의 발전기가 설치되도록 하면서 태양광 발전부로부터의 전원에 의해 상기 링기어부재와 상기 발전기의 접속이 단속되도록 하여 상기 링기어부재의 회전력에 의해 발전이 이루어지도록 하는 발전부로서 이루어지는 발전유닛; 칸막이부재 상부에서 일정 크기를 갖는 발전모듈과 상기 발전모듈을 상기 칸막이부재에 고정 지지되도록 하는 기둥으로 이루어져 상기 발전기들의 피니언 기어가 상기 링기어부재와 맞물리도록 하는 상기 피니언 기어의 이동을 단속하도록 하는 태양광 발전부로서 구비하여 복수의 발전유닛을 통해 전원을 발생되도록 하면서 바람에 의해 회전되는 링기어부재의 회전수에 따라 치합되는 발전기의 수량을 점진적으로 늘리면서 최상의 발전 효율을 얻도록 하고, 간편하게 분리 및 결합시킬 수 있도록 하여 유지 관리가 용이한 효과를 제공한다.

Description

수직형 풍력발전기{Vertical Wind Turbine}

본 발명은 수직형 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력발전기를 복수개로 설치하여 풍력발전기의 발전 효율을 높일 뿐만 아니라 설치공간을 최소화시킬 수 있는 수직형 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 생산하기 위한 대표적인 발전 형태로는 화석연료를 에너지원으로 하는 화력발전 및 핵분열을 이용하는 원자력발전을 들 수 있다.

그러나 화력발전은 화석연료의 연소에 의해 발생하는 에너지를 이용함에 따른 공해유발의 문제와 함께 막대한 건설비가 요구되는 문제점이 있다.

그리고 원자력발전은 많은 양의 전기를 생산하는데 유리하지만 방사선 누출을 차단하기 위한 막대한 시설비가 요구됨은 물론 방사선 누출의 위험성 때문에 지역주민들의 강한 반발이 예상되며, 나아가 폐기물처리도 쉽지 않으며, 사소한 사고라 할지라도 심각한 환경파괴를 초래할 수 있는 위험이 항상 존재하는 등 다양한 문제점이 있다.

이에 화력이나 원자력 발전으로 인한 공해문제로부터 자유롭고 고갈 염려 없는 영구적인 에너지원으로서 풍력, 조력, 수력, 태양열 등과 같은 자연 에너지를 에너지원으로 활용하려는 연구들이 활발하게 진행되고 있다.

풍력발전기는 바람의 에너지를 전기에너지로 바꿔 주는 장치로서, 1891년 덴마크 물리학자인 P. 라쿨에 의해 로터 블레이드형 풍력발전기가 최초로 만들어진 이후 지속적인 발전을 하고 있다.

이러한 풍력발전기의 풍력에너지는 풍속의 세제곱에 비례하며, 풍속은 표고가 높을수록 빨라지기 때문에 지면에서 가능한 높게 풍력발전기를 설치하게 되는 것이다.

특히 자연 에너지를 이용한 발전 가운데 청정 에너지원을 이용한다는 측면에서 풍력발전이 대안으로 부각되고 있으며, 최근에 도입이 비약적으로 증가하고 있다.

풍력발전기는 바람에 의한 회전에너지로부터 전기에너지를 생산하는 장치로서, 풍력발전기는 바람에 의해 회전하는 복수의 블레이드(blade)가 결합되는 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류된다.

풍력발전기의 주요 구성을 살펴보면, 풍력발전기는 바람에 의해 회전되는 복수의 블레이드와, 블레이드의 회전에 따라 회전하는 회전축을 구비한 로터(rotor)와 증속장치(기어박스) 및 발전기 등으로 구성된다.

한편 수직형 풍력발전기는 바람에 의해 회전하는 복수의 블레이드가 연결된 회전축이 바람의 유입 방향에 직교 되는 방향으로 수직하게 배치된다.

이러한 수직형 풍력발전기의 발전효율을 향상시키기 위해서는 로터로 유입되는 바람의 입구면적과 로터의 단면적을 같게 하거나, 로터를 지나 토출되는 바람의 속도를 줄여야 한다.

그러나 종래의 수직형 풍력발전기는 로터의 방향으로 유입되는 바람의 입구 면적이 로터의 단면적과 비교하여 상대적으로 작고 입구 면적을 로터의 단면적과 동일하게 형성하거나 입구 면적을 최대화하기 어려운 구조적인 문제점이 있었다

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '수평 양력형 수직 축 풍력발전기 '가 개시되어 있다.

하기 특허문헌 1에 따른 수평 양력형 수직축 풍력발전기는 지면과 수직인 수직축의 일단에 연결된 발전기와 상기 수직축의 타단에 설치되며 둘 이상의 블레이드가 연결된 회전 로터로 구성된 풍력발전기로서, 상기 풍력발전기는 건축물의 옥상에 설치되며, 상기 풍력발전기의 블레이드는 상기 건축물의 옥상 경사풍을 받아 양력이 발생되도록 단면이 익형(翼型)이고, 지면과 나란한 원주상에 방사상으로 배열되며, 상기 회전 로터에 연결된 모든 블레이드들이 이루는 블레이드 합의 전체적인 형상이 원반의 형태가 되도록 다수 개의 블레이드로 구성된다.

상기 블레이드의 기울기를 조절하는 캠부가 상기 회전 로터에 구비되며, 상기 캠부의 캠곡선과 회전 로터의 블레이드를 연결하며, 상기 캠곡선을 따라 이동하면서 회전 운동을 요동 운동으로 바꿔 블레이드를 회동시키는 요동레버가 구성된다.

하기 특허문헌 2에는 '터빈을 이용한 풍력발전기 '가 개시되어 있다.

하기 특허문헌 2에 따른 터빈을 이용한 풍력발전기는 회전축을 중심으로 방사상에 날개가 형성되는 복수 개의 바람개비, 내부에 상기 바람개비들을 수용한 상태로 회전가능하게 장착하고, 불어오는 바람에 의해 상기 바람개비들이 회전할 때 바람의 순방향 영역에 위치한 날개를 노출시키고 바람의 역방향으로 회전하는 날개가 바람의 영향을 받지 않도록 각 바람개비의 역방향 영역에 위치한 날개를 안내면 및 보조안내면으로 차단하여 역방향 영역의 날개에 저항이 발생하지 않도록 하며, 상기 각 바람개비의 순방향 영역에 위치한 노출된 날개는 순방향으로 불어오는 바람과 함께 이웃하는 다른 바람개비의 안내면을 따라 유도된 바람을 공급받아 회전하도록 하는 역풍방지덮개 및 상기 역풍방지덮개에 설치되고, 상기 바람개비의 날개 순방향 영역 및 역방향 영역이 불어오는 바람에 대하여 정면으로 위치하도록 바람개비(121)의 방향을 조절하는 풍향계를 포함한다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1169225호 대한민국 특허 등록번호 제10-1392150호 대한민국 특허 등록번호 제10-1360277호

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 링기어부재에 맞물린 복수의 발전기를 이용하여 발전이 이루어지도록 하는 수직형 풍력발전기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 층간칸막이부재에 의해 여러 층의 복층에 설치되는 복수의 발전기에 의해서 발전이 이루어지도록 하는 수직형 풍력발전기를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수직형 풍력발전기는 링기어부재에 접속 또는 단속이 이루어지도록 복수의 발전기에 전원을 공급하는 태양광 발전부; 외측에서 내측으로 유입되는 바람에 의해 회전되는 링기어부재와 기어 결합된 발전기로 전원을 발생시키는 제1 발전유닛; 외측에서 내측으로 유입되는 바람에 의해 회전되는 링기어부재와 기어 결합된 발전기로 전원을 발생시키도록 상기 제1 발전유닛의 하부에 설치되는 제2 발전유닛;을 포함하며, 상기 제1 발전유닛과 제2 발전유닛은 상하로 적층되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 발전유닛 및 상기 제2 발전유닛은 외측에서 내측으로 바람이 유입되도록 상하측 칸막이부재 사이에 공기유입블레이드가 설치되는 공기유입부; 상기 공기유입부로 유입된 바람의 힘에 의해 회전되도록 상기 공기유입부의 중앙에 회전블레이드가 회전 가능하게 설치되는 회전부; 상기 회전부에 의해 회전되는 링기어부재에 맞물린 복수의 발전기로 발전이 이루어지는 발전부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 태양광 발전부는 상기 링기어부재와 맞물려 회전력이 상기 발전기로 전달 또는 단속되도록 상기 피니언 기어가 이동 가능하게 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기 공기유입부는 동일한 직경으로 일정 높이를 이격하여 상하로 구비되는 칸막이부재; 상기 칸막이부재 간을 연결하는 고정프레임; 상기 고정프레임의 외측에서 내측으로 바람이 유입되도록 상기 고정프레임에 설치되는 공기유입블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전부는 상하부 칸막이부재 사이에 고정되는 고정축부재; 상기 고정축부재의 외면에 회전 가능하게 결합되는 베어링부재; 상기 베어링부재의 회전 가능하게 결합되는 회전축; 상기 공기유입부로 유입된 바람에 의해 회전되도록 상기 회전축에 등간격으로 고정되는 회전블레이드; 상기 회전블레이드에 고정되어 상기 회전블레이드와 동시에 회전되는 링기어부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 고정축부재는 상기 칸막이부재에 각각 회전 가능하게 설치되며 일면에 플랜지가 일체로 형성된 한 쌍의 제1 고정축; 상기 제1 고정축의 플랜지 사이에 분리 가능하게 결합되도록 양측에 각각 플랜지가 일체로 형성된 제2 고정축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수직형 풍력발전기에 의하면, 복수의 발전유닛으로 전원을 발생시킬 수 있고, 바람에 의해 회전되는 링기어부재의 회전수에 따라 치합되는 발전기의 수량을 점진적으로 증대시킬 수 있으며, 이로 인해 링기어부재의 회전수에 따라 적절한 전원을 얻을 수 있고, 공기유입부 및 회전부가 발전유닛에 플랜지 결합되어 간편하게 분리 및 결합시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 발전유닛을 예시한 저면 사시도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 발전유닛을 분리시킨 분해 사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 회전부를 예시한 요부 확대 단면도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 발전유닛에서 하부측의 칸막이부재를 분리시킨 저면 분리 사시도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 링기어부재와 발전부의 결합 구성을 예시한 평면도
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 수평 단면도
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기를 도시한 정면도
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 발전부를 예시한 확대도

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기는 링기어부재(47)에 결합 또는 단속이 이루어지도록 복수의 발전기에 전원을 공급하는 태양광 발전부(10), 외측에서 내측으로 유입되는 바람에 의해 회전되는 링기어부재(47)와 기어 결합된 발전기(51)로 전원을 발생시키는 제1 발전유닛(20a), 외측에서 내측으로 유입되는 바람에 의해 회전되는 링기어부재(47)와 기어 결합된 발전기(51)로 전원을 발생시키도록 상기 제1 발전유닛(20a)의 하부에 설치되는 제2 발전유닛(20b)를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기는 링기어부재(47)에 다수의 발전기(51)를 설치하고, 상기 링기어부재(47)의 회전 수에 따라 발전기(51)의 발전량을 조절하며, 하나 이상의 발전유닛(20)으로 이루어져 발전량을 조절할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 발전유닛을 예시한 저면 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기는 발전기(51)가 링기어부재(47)에 접속되거나 분리에 필요한 전원을 공급하는 태양광 발전부(10)가 구비되며, 발전유닛(20)은 상부의 제1 발전유닛(20a)과 하부의 제2 발전유닛(20b)으로 이루어지게 할 수도 있고, 그 이상으로 구비되게 할 수도 있다.

태양광 발전부(10)는 일정 크기를 갖는 발전모듈(11)과 최상단의 발전유닛(20)의 상면에 설치되어 상기 발전모듈(11)을 고정 지지하는 기둥(12)으로 이루어진다.

상기 태양광 발전부(10)는 발전기(51)의 피니언기어(52)가 링기어부재(47)에 결합되거나 분리되는데 필요한 전원을 얻도록 한다. 이에 따라 태양광 발전부(10)는 발전유닛(20)의 구동에 필요한 전원을 공급할 수 있으면 충분한다.

상기 태양광 발전부(10)는 상기 링기어부재(47)와 맞물려 회전력이 상기 발전부(50)로 전달 또는 단속되도록 하는 피니언 기어(52)의 이동을 단속 및 제어하는 전원을 공급되게 한다.

즉, 발전유닛(20)은 제1 발전유닛(20a)과 제2 발전유닛(20b) 외에도 제3 전유닛, 제4 발전유닛 등으로 더 추가할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 발전유닛을 분리시킨 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 회전부를 예시한 요부 확대 단면도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 발전유닛에서 하부측의 칸막이부재를 분리시킨 저면 분리 사시도이다.

본 발명의 제1 발전유닛(20a) 및 상기 제2 발전유닛(20b)은 각각 외측에서 내측으로 바람이 유입되도록 상부와 하부의 칸막이부재(31) 사이에 공기유입블레이드(33)가 설치되는 공기유입부(30), 상기 공기유입부(30)를 통해 유입되는 바람의 힘에 의해 회전되도록 중앙에는 복수의 회전블레이드(46)가 설치되는 회전부(40), 상기 회전부(40)에 의해 회전되는 링기어부재(47)에 맞물리는 복수의 발전기(51)로 발전이 이루어지는 발전부(50)를 구비하는 구성이다.

즉 도 6에 도시된 바와 같이, 각 발전유닛(20)은 외측에서 내측으로 바람의 유입을 유도하는 공기유입부(30)와 상기 공기유입부(30)를 통해 유입된 바람에 의해 회전되는 회전부(40) 및 상기 회전부(40)의 회전에 의해 전기를 발생시키는 발전부(50)로 이루어진다.

공기유입부(30)는 이러한 상하부 칸막이부재(31) 사이의 외주연을 따라서 축고정되는 고정프레임(32) 및 외측에서 내측으로 바람이 유입되도록 일단이 상기 고정프레임(32)에 축고정되는 공기유입블레이드(33)로서 이루어진다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 공기유입부(30)는 내측에 설치된 회전부(40)에 바람이 유입되도록 하는 구성으로서, 공기유입부(30)는 상부와 하부의 칸막이부재(31) 사이에서 일정 간격으로 다수의 공기유입블레이드(33)가 설치되는 구성이다.

상기 칸막이부재(31)는 일정 직경을 갖는 원판이 일정 높이를 이격되도록 하는 구성이며, 이런 일정 높이의 칸막이부재(31)에 의해 구획이 나누어지면서 복수의 발전유닛(20)을 형성하도록 한다.

복층으로 이루어지는 발전유닛(20)의 최상부에 구비되는 칸막이부재(31)의 상부면으로 태양광 발전부(10)가 구비되도록 한다.

칸막이부재(31)는 동일한 직경으로 형성되며, 각 발전유닛(20)을 관리하는 작업자의 작업 공간 기능을 하기도 한다.

특히 칸막이부재(31)는 공기유입블레이드(33)들이 최대한 펼쳐지도록 한 반경과 같거나 그보다 큰 직경으로 형성되도록 하는 것도 가능하다.

상하부 칸막이부재(31)는 외주연부를 따라 등간격으로 설치되는 복수의 고정프레임(32)에 의해 일정 높이를 유지하도록 한다.

이때 고정프레임(32)의 양단부는 플랜지 형상으로 형성되도록 하여 칸막이부재(31)와 견고하게 연결되도록 한다. 이는 고정프레임(32)을 칸막이부재(31)에 볼트 등으로 고정시키거나 간편하게 분리시킬 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 고정프레임(32)의 플랜지에는 볼트 등이 관통되는 구멍이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

아울러 고정프레임(32)에는 외측에서 내측으로 바람의 유입을 유도하는 공기유입블레이드(33)가 설치된다. 상기 공기유입블레이드(33)는 소정의 원호 형상으로 이루어지며, 상기 공기유입블레이드(33)는 칸막이부재(31) 사이에 일정 간격으로 설치된다.

이러한 공기유입블레이드(33)는 일단이 고정프레임(32)에 축고정되므로 고정프레임(32)과 동일한 갯수로서 이루어지도록 하며, 각 공기유입블레이드(33)를 연결하게 되면 원형의 링으로 이루어지게 된다.

따라서 복수 개의 공기유입블레이드(33)에 의해 공기가 유입되는 통로를 모두 닫혀지도록 하면 원통형상이 되며, 이러한 공기유입블레이드(33)는 도면에서 8개로서 형성한 구성을 예시하고는 있으나 필요에 따라 증감될 수 있음은 물론이다.

특히, 공기유입블레이드(28)는 고정프레임(32)을 축으로 별도의 구동수단에 의해서 유입되는 바람의 세기에 따라 회전 가능하게 축고정되도록 하여 각도 조절이 가능하도록 하는 것이 보다 바람직하다.

즉 태풍과 같이 일정 이상의 풍력이 충돌하게 되면 부품의 손상 우려가 있으므로 고정프레임(32)에서 공기유입블레이드(28)는 풍속에 따른 개폐량 조절이 가능하게 구비되게 하는 것이 보다 바람직하다.

따라서 풍량이 적을 때는 최대량으로 개방되도록 하고, 기준치 이상의 풍량이 유입되면 완전히 폐쇄되도록 할 수가 있으며, 다만 최소한의 발전을 위해서는 바람의 유입이 필요하므로 공기유입블레이드(28)의 상하측 단부가 칸막이부재(31)와는 일정 높이가 이격되도록 함으로써 공기유입블레이드(28)에 의해 폐쇄되도록 하여도 상하부 통로를 통해 최소한 발전에 필요한 풍량은 지속적으로 유입될 수 있도록 하는 것이 가장 바람직하다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 수평 단면도이고, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기를 도시한 정면도이다.

도시한 바와 같이, 상기 공기유입부(30)의 중앙에는 공기유입부(30)를 통해 유입된 바람에 의해 회전되는 회전부(40)가 설치된다.

상기 회전부(40)는 상하부 칸막이부재(31) 사이에 고정되는 고정축부재(41), 상기 고정축부재(41)의 외면에 회전 가능하게 결합되는 베어링부재(44), 상기 베어링부재(44)에 회전 가능하게 결합되는 회전축(45), 상기 공기유입부(30)로 유입된 바람에 의해 회전되도록 상기 회전축(45)에 등간격으로 고정되는 회전블레이드(46), 상기 회전블레이드(46)의 하단부에 고정되어 상기 회전블레이드(46)와 동시에 회전되는 링기어부재(47)를 포함한다.

상기 회전부(40)는 공기유입부(30)의 공기유입블레이드(28)들 사이로 유입되는 바람에 의해 회전되는 것으로, 회전부(40)에는 회전블레이드(46)가 설치되도록 고정축부재(41)가 설치된다.

상기 고정축부재(41)는 상하부의 칸막이부재(31) 사이에서 중앙에 축고정되는 구성으로서, 이러한 고정축부재(41)는 분리 가능하게 연결되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

이를 위한 고정축부재(41)는 상하부의 칸막이부재(31)에서 각각의 단부에 플랜지가 일체로 형성되도록 고정되는 제1 고정축(42)과 이들 상하부 칸막이부재(31)의 상호 마주보는 제1 고정축(42)의 단부와 각각 플랜지 결합되는 제2 고정축(43)으로 이루어지는 구성으로 구비되게 할 수도 있다.

즉, 제1 고정축(42)은 칸막이부재(31)로서부터 일정 높이가 돌출되게 축고정되며, 제1 고정축(42)의 각 단부에는 제2 고정축(43)이 결합되도록 플랜지(42a)를 일체로 형성한다.

제1 고정축(42)은 칸막이부재(31)와도 플랜지 결합되게 하는 것도 가능하다.

이렇게 칸막이부재(30)의 제1 고정축(42)과 이들 칸막이부재(30) 사이의 제2 고정축(43)은 동일 수직선상에서 연결되도록 하여 외주연부의 고정프레임(32)들과 더불어 상하부 칸막이부재(30)가 일정 높이를 유지하면서 견고하게 설치되도록 한다.

아울러 제2 고정축(43)의 외면에는 회전축(45)이 베어링부재(44)에 의해 회전이 원활하게 이루어지도록 설치한다.

상기 제2 고정축(43)은 소정 길이로 형성되며, 제2 고정축(43)의 양단에는 각각 플랜지(43a)가 형성된다. 이러한 플랜지(43a)는 제1 고정축(42)의 플랜지(42a)와 동일한 크기로 이루어져 서로 플랜지 결합된다.

상기 제2 고정축(43)의 외면에는 베어링부재(44)가 설치되며, 상기 베어링부재(44)의 외면에는 회전축(45)이 설치된다. 상기 회전축(45)에는 공기유입부(30)로부터 유입된 바람의 힘에 의해 회전이 이루어지도록 회전블레이드(46)가 설치된다.

상기 회전블레이드(46)는 바람에 의해 원활하게 회전이 이루어지도록 소정의 형상으로 형성된다. 즉, 회전블레이드(46)는 공기유입부(30)로 유입된 바람에 의해 일방향으로 회전되게끔 유선형 또는 절곡된 형상으로 형성되도록 한다.

도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 발전부를 예시한 확대도이다.

상기 회전블레이드(46)들의 하단부에는 링기어부재(47)가 일체로 회전되도록 결합되도록 하되 링기어부재(47)는 도면에서와 같이 원형의 평판으로 형성할 수도 있고, 링형상으로 형성되게 할 수도 있다.

다만, 링기어부재(47)는 회전블레이드(46)들로부터 용접되는 평철(48)에 착탈 가능하게 고정되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

또한 발전부(50)는 링기어부재(47)에 의해 회전되면서 전기를 발생시키는 발전기(51)와 상기 발전기(51)에 회전력을 전달하도록 상기 링기어부재(47)에 결합되는 피니언기어(52)로 이루어진다.

상기 피니언기어(52)는 발전기(51)와의 사이에 소정의 길이를 갖는 축이 결합되는데, 상기 축은 마그네틱 클러치로 이루어져 인가되는 전원에 의해서 링기어부재(47)와의 결합이 단속되도록 한다.

다만, 발전부(50)의 피니언기어(52)는 링기어부재(47)의 회전 부하를 고려하여 2~3개의 소수만 항상 동력전달이 이루어지도록 하고, 그 외의 발전기(51)는 링기어부재(47)의 회전력에 따라서 마그네틱 클러치의 구동에 의해 순차적으로 연결될 수 있도록 한다.

발전부(50)의 피니언기어(52)를 이동시키는 마그네틱 클러치는 전술한 태양광 발전부(10)를 통해 필요한 전원을 공급받게 된다.

다음 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기의 작동방법을 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 풍력발전기는 칸막이부재(31)의 외측으로 설치되는 공기유입블레이드(33)들 사이를 통해 내측으로 바람이 유입되도록 한다.

공기유입부(30)의 공기유입블레이드(33)는 원호 형상으로 형성되어 있어 각각의 공기유입블레이드(33)를 통해 내측으로 바람이 유입된다.

한편 공기유입블레이드(33)는 일단이 고정프레임(32)에 고정되어 있으므로 바람의 방향에 관계없이 바람이 부는 방향으로 바람이 유입된다. 즉, 공기유입블레이드(33)는 바람의 방향에 따라 개폐시킬 필요없이 바람이 부는 방향으로 자연스럽게 바람이 유입되도록 한다.

다만, 공기유입블레이드(33)는 별도의 구동수단에 의해 바람이 세기에 따라 자동으로 개방각도가 조절되게 할 수도 있고, 태풍과 같은 일정 세기 이상의 바람이 불면 공기유입블레이드(33)간 닫혀지도록 하면서 발전을 하는데 필요한 최소한의 바람만 유입되도록 하는 것이 보다 바람직하다.

상기 공기유입부(30)의 내측으로 유입된 바람은 회전부(40)에 설치된 회전블레이드(46)에 접촉되며, 바람은 유입된 방향을 따라 이동되면서 회전블레이드(46)에 접촉되어 회전블레이드(46)를 회전시키게 된다.

회전블레이드(46)가 공기유입부(30)의 유입된 방향으로 회전하게 되면 회전블레이드(46)의 하단부에 부착된 링기어부재(47)가 회전된다.

상기 링기어부재(47)에는 회전력 저항을 줄이기 위하여 통상적으로는 2개 또는 3개의 발전기(51)가 결합되어 발전이 이루어지도록 한다. 즉, 발전에 필요한 최소한의 회전력을 갖도록 링기어부재(47)에는 2개 또는 3개의 발전기(51)가 상시 연결되도록 하고, 링기어부재(47)의 회전력이 증가될수록 마그네틱 클러치의 구동에 의해 링기어부재(47)와 연결되는 발전기(51)가 늘어나도록 한다.

상기 피니언기어(52)는 마그네틱 클러치에 인가된 전원의 온/오프 상태에 따라 링기어부재(47)와 결합 또는 분리된다. 피니언기어(52)가 링기어부재(47)에 연결되면서 링기어부재(47)의 회전력에 의해 발전기(51)에서는 전원을 발생시키게 된다.

한편 발전기(51)는 설치 갯수에 제한은 없으며, 링기어부재(47)의 외경에 따라 적절한 갯수로 구비되도록 한다.

본 발명에서는 제1 발전유닛(20a)에 8개의 발전기(51)가 설치되고, 제2 발전유닛(20b)에도 8개의 발전기(51)가 설치되도록 예시하고 있으며, 이들 제1 발전유닛(20a) 및 제2 발전유닛(20b)에 설치되는 발전기(51)는 링기어부재(47)의 회전수에 따라 연결되는 발전기(51)의 개수를 점진적으로 증가되도록 한다.

또한, 본 발명은 설치면적이 협소한 경우 발전유닛(20)을 복층으로 형성 가능하므로 발전기(51) 수의 증가에 따라 발전량을 증대시킬 수가 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

10: 태양광 발전부 11: 발전모듈
12: 기둥
20: 발전유닛 20a: 제1 발전유닛
20b: 제2 발전유닛
30: 공기유입부 31: 칸막이부재
32: 고정프레임 33: 공기유입블레이드
40: 회전부 41: 고정축부재
42: 제1 고정축 43: 제2 고정축
44: 베어링부재 45: 회전축
46: 회전블레이드 47: 링기어부재
50: 발전부 51: 발전기
52: 피니언기어

Claims (6)

1. 상부와 하부의 칸막이부재 사이에서 외측으로부터 내측으로 바람이 유입되도록 하는 복수의 공기유입블레이드가 설치되는 공기유입부와,
   상기 공기유입부를 통해 유입되는 바람의 힘에 의해 회전하면서 중앙에서 회전축에 방사상으로 형성되는 복수의 회전블레이드의 회전에 의해 링기어부재가 회전하도록 하는 회전부와,
   상기 회전부의 링기어부재에 맞물리도록 외주연부를 따라 복수의 발전기가 설치되도록 하면서 태양광 발전부로부터 공급되는 전원에 의해 상기 링기어부재와 상기 발전기로부터 이동 가능하게 연결되는 피니언기어와의 맞물림이 단속되도록 하여 상기 링기어부재의 회전력에 따라 상기 링기어부재와 맞물리는 발전기에 의해 발전이 이루어지도록 하는 발전부로서 이루어지는 발전유닛;
   칸막이부재 상부에서 일정 크기를 갖는 발전모듈과 상기 발전모듈을 상기 칸막이부재에 고정 지지되도록 하는 기둥으로 이루어져 상기 발전기들의 피니언 기어가 상기 링기어부재와 맞물리도록 하는 상기 피니언 기어의 이동을 단속하도록 하는 태양광 발전부;
   상기 회전부는,
   상부와 하부의 칸막이부재 사이에서 중앙에 축고정되는 고정축부재와,
   상기 고정축부재의 외면에 회전 가능하게 결합되는 베어링부재와,
   상기 베어링부재의 회전 가능하게 결합되는 회전축과,
   상기 공기유입부로 유입된 바람에 의해 회전되도록 상기 회전축에 등간격으로 고정되되, 공기유입부로 유입된 바람에 의해 일방향으로 회전되도록 유선형 또는 절곡된 형상으로 형성되는 복수의 회전블레이드와,
   상기 회전블레이드들의 하단부에 고정되어 상기 회전블레이드들과 동시에 회전되는 링기어부재로서 이루어지고,
   상기 공기유입부는,
   동일한 직경으로 형성되면서 일정 높이로 이격되도록 하고, 상부와 하부의 칸막이부재와,
   상기 칸막이부재 사이의 가장자리에 근접되는 외주연부를 따라 복수 상기 칸막이부재들간으로 등간격으로 설치되어 일정 높이를 유지되고, 그 양단부는 플랜지 형상으로 형성되어 상기 칸막이부재에 고정 및 분리 가능하게 고정되는 복수의 고정프레임과,
   상기 각 고정프레임의 일단에 축지지되어 외측으로부터 내측으로 바람이 유입되도록 설치되되, 소정의 원형 형상으로 이루어지며, 상기 칸막이부재 사이에 일정 간격으로 설치되는 복수의 공기유입블레이드로서 이루어지며,
   상기 고정축부재는, 상하부의 칸막이부재 사이에서 중앙에 축고정되되, 분리가능하게 연결되되,
   상부와 하부의 칸막이부재로부터 각각 일정 높이가 돌출되게 축고정되도록 하고, 각 단부에는 플랜지를 일체로 형성하는 제1 고정축과,
   상부와 하부의 칸막이부재에 고정되는 제1 고정축간을 동일 수직선상에서 연결되도록 하면서 상하측 단부에 상기 제1 고정축의 플랜지와 플랜지결합하도록 플랜지가 일체로 형성되도록 하는 제2 고정축으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 풍력발전기.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 발전유닛은 복층으로 이루어지는 구성을 특징으로 하는 수직형 풍력발전기.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 공기유입블레이드는 유선형의 라운드 형태의 판체형상으로 형성되고, 일단이 고정프레임에 축고정되도록 상기 고정프레임과 동일한 갯수로 이루어지고, 원형의 링을 이루되, 공기가 유입되는 통로가 모두 닫혀지면 원통형상을 이루며, 상기 고정프레임을 축으로 유입되는 바람이 세기에 따라 자동으로 각도 조절이 가능하도록 하며, 풍량이 적을 때는 최대량으로 개방되도록 하고, 기준치 이상의 풍량이 유입되면 완전히 폐쇄되도록 하며, 최소한의 발전이 유지되도록 상하측 단부가 상부와 하부의 칸막이부재와 일정 높이가 이격되도록 하여 상하부 통로를 통해 최소한 발전에 필요한 풍량은 지속적으로 유입되도록 하는 구성을 특징으로 하는 수직형 풍력발전기.
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