KR101987863B1 - 유체에 의한 회전체의 제작법 및 그 회전체 - Google Patents

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Abstract

유체, 특히 풍력에 의한 회전체의 제작법 및 그 회전체에 관한 것이고, 자연 에너지로서의 풍력을 효율적으로 이용할 수 있는 회전체의 제작을 효율적으로 행하여, 그 회전체에 의해, 자연 에너지 이용의 발전에 이바지하는 것을 목적으로 한다.
원통(A)을 등분할하고, 지주 형성부(1)와 상하부 형성 부분(2, 3)을 남기며, 날개판(4)이 되는 부분을 잘라내고, 상기 상하부 형성 부분(2, 3)에 각각 상판(2’), 하판(3’)을 장착하며, 지주 형성부(1)에 경첩(a)을 장착하고, 각 날개판(4)의 편측을, 상기 경첩(a)에 의해 장착하여, 회전 날개(f)로 하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 회전체의 제작법 및 그 회전체.

Description

유체에 의한 회전체의 제작법 및 그 회전체{METHOD FOR MANUFACTURING FLUID-USING ROTATION BODY, AND ROTATION BODY}
이 발명은, 유체에 의한 회전체의 제작법 및 그 회전체에 관한 것이고, 자연 에너지에 의한 발전(發電)에 이용하는 것이다.
자연 에너지를 이용하는 기술은, 원자력 발전의 재검토의 기운(氣運)에 수반하여 많은 발명 고안이 제안되고 있다. 그 중에서도 풍력에 의한 발전이 주목을 받고 있지만, 거기서는 자연 에너지로서의 풍력을 어떻게 효율적으로 이용하는지가 문제삼아지게 된다. 특허문헌 1의 일본 특허 제3744893호 공보 「바구니형 풍차」는 외부 풍차와 내부 풍차로 이루어지는 구성으로, 풍력을 회전 에너지로 한층 더 효율적으로 변환하는 것을 목적으로 하고, 특허문헌 2의 일본 특허 제3995188호 공보 「관류 풍차」는, 풍차의 효율을 향상시키기 위한 동익(動翼) 및 집풍판(集風板)의 설계에 관한 기술이며, 특허문헌 3의 일본 공개특허 특개2008-309132호 공보 「가변 날개식 풍력 변환 기구」는, 수직 방향의 회전축에 복수의 세 갈래 형상의 유지 아암을 설치하고, 유지 아암에 설치한 수직한 지지축을 제어하여, 풍력의 크기에 따라 개폐되는 날개를 제어하는 가변 날개식 풍력 변환 기구가 개시되며, 특허문헌 4의 일본 공개특허 특개2011-64169호 공보 「수직 회전축형 풍차 및 동(同) 풍차를 이용한 풍력 발전 장치」는, 단면이 원호 형상인 6장의 블레이드가 받는 바람이 통과 가능한 공동부(空洞部)를, 각 블레이드 사이의 공간부에 연통시킨 수직 회전형의 풍력 발전 장치가 개시되어 있다.
일본 특허 제3744893호 공보 일본 특허 제3995188호 공보 일본 공개특허 특개2008-309132호 공보 일본 공개특허 특개2011-64169호 공보
이 발명은 유체, 특히, 풍력에 의한 회전체의 제작법 및 그 회전체에 관한 것이고, 자연 에너지로서의 풍력을 효율적으로 이용할 수 있는 회전체의 제작을 효율적으로 행하여, 그 회전체에 의해, 향후의 자연 에너지 이용의 발전에 유용하게 쓰는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 제 1 해결 수단으로서, 원통(A)을 등(等)분할하고, 지주(支柱) 형성부(1)와 상하부 형성 부분(2, 3)을 남기며, 날개판(4)이 되는 부분을 잘라내고, 상기 상하부 형성 부분(2, 3)에 각각 상판(2’), 하판(3’)을 장착하며, 지주 형성부(1)에 자유롭게 회전 운동할 수 있는 연결 기구·경첩(hinge)(a)을 장착하고, 각 날개판(4)의 편측을, 상기 경첩(a)에 의해 장착하여, 회전 날개(f)로 하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 회전체(A’)의 제작법, 및, 상기 기재의 지주 형성부(1), 상부 형성 부분(2), 하부 형성 부분(3), 날개판(4)을, 평판을 이용하여 원통(A)과 동일한 만곡 상태로 형성하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 회전체(A’)의 제작법으로 한다.
제 2 해결 수단으로서, 원통(A)을 등분할하고, 지주 형성부(1)와 상하부 형성 부분(2, 3)을 남기며, 날개판(4)이 되는 부분을 잘라내고, 상기 상하부 형성 부분(2, 3)에 각각 상판(2’), 하판(3’)을 장착하며, 지주 형성부(1)에 자유롭게 회전 운동할 수 있는 연결 기구·경첩(a)을 장착하고, 각 날개판(4)의 편측을, 상기 경첩(a)에 의해 장착하여 회전 날개(f)로 하며, 회전 날개(f)를 개폐할 수 있도록 제어하도록 하고, 회전 날개(f)를 폐쇄하면 원통형으로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 회전체(A’) 및,
지주 형성부(1), 상부 형성 부분(2), 하부 형성 부분(3), 날개판(4)을, 평판을 이용하여 원통(A)과 동일한 만곡 상태로 형성하고, 상기 상하부 형성 부분(2, 3)에 각각 상판(2’), 하판(3’)을 장착하며, 지주 형성부(1)에 자유롭게 회전 운동할 수 있는 연결 기구·경첩(a)을 장착하고, 각 날개판(4)의 편측을, 상기 경첩(a)에 의해 장착하여 회전 날개(f)로 하며, 회전 날개(f)를 개폐할 수 있도록 제어하도록 하고, 회전 날개(f)를 폐쇄하면 원통형으로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 회전체(A’)이다.
제 3 해결 수단으로서, 상기 기재의 회전체(A’)의 중심축 하방에 발전기를 장착하여 발전을 행하는 것을 특징으로 하는 풍력, 수력 등의 발전 기구로 한다.
상기 제 1 해결 수단의 작용으로서는 다음과 같다. 즉 원통(A)을 등분할하고, 지주 형성부(1)와 상하부 형성 부분(2, 3)을 남기며, 날개판(4)이 되는 부분을 잘라내고, 상기 상하부 형성 부분(2, 3)에 각각 상판(2’), 하판(3’)을 장착하며, 지주 형성부(1)에 자유롭게 회전 운동할 수 있는 연결 기구·경첩(a)을 장착하고, 각 날개판(4)의 편측을, 상기 경첩(a)에 의해 장착하여, 회전 날개(f)로 하여 유체에 의한 회전체(A’)를 제작하는 것이 매우 효율적으로 행하여지게 된다. 또 상기 기재의 지주 형성부(1), 상부 형성 부분(2), 하부 형성 부분(3), 날개판(4)을, 평판을 이용하여 원통(A)과 동일한 만곡 상태로 형성한 회전체(A’)를 제작할 수도 있으므로 추가적으로 효율적이다.
상기 제 2 해결 수단의 작용으로서는 다음과 같다. 즉 원통(A)을 등분할하고, 지주 형성부(1)와 상하부 형성 부분(2, 3)을 남기며, 날개판(4)이 되는 부분을 잘라내고, 상기 상하부 형성 부분(2, 3)에 각각 상판(2’), 하판(3’)을 장착하며, 지주 형성부(1)에 자유롭게 회전 운동할 수 있는 연결 기구·경첩(a)을 장착하고, 각 날개판(4)의 편측을, 상기 경첩(a)에 의해 장착하여 회전 날개(f)로 하며, 회전 날개(f)를 개폐할 수 있도록 제어하도록 하고, 회전 날개(f)를 폐쇄하면 원통형으로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 회전체(A’) 및, 지주 형성부(1), 상부 형성 부분(2), 하부 형성 부분(3), 날개판(4)을, 평판을 이용하여 원통(A)과 동일한 만곡 상태로 형성하고, 상기 상하부 형성 부분(2, 3)에 각각 상판(2’), 하판(3’)을 장착하며, 지주 형성부(1)에 자유롭게 회전 운동할 수 있는 연결 기구·경첩(a)을 장착하고, 각 날개판(4)의 편측을, 상기 경첩(a)에 의해 장착하여 회전 날개(f)로 하며, 회전 날개(f)를 개폐할 수 있도록 제어하도록 하고, 회전 날개(f)를 폐쇄하면 원통형으로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 회전체(A’)로 함으로써, 그 회전체에 의해, 풍력을 효율적으로 이용하는 회전체(A’)가 된다.
상기 제 3 해결 수단의 작용으로서는 다음과 같다. 상기 기재의 회전체(A’)의 중심축 하방에 발전기를 장착하여 발전을 행하는 것을 특징으로 하는 풍력, 수력 등의 발전 기구로 함으로써, 회전체(A’)의 중심축(K)과 발전기(E)를 직결하고, 효율적으로 발전에 제공한다. 그것은 소규모 정도의 발전 설비용으로서 유용하지만, 또 대형의 장치로 하여 향후의 자연 에너지 이용에 유용하게 쓸 수 있다.
이 발명의 회전체는, 원통의 동체(胴體)로부터 날개판을 직접, 잘라내어 회전 날개로서 사용하므로, 재료의 낭비가 없고 제작이 용이해지며, 이 회전체를 풍차로서 이용했을 때에는 세로형이므로 무지향성이 되어, 풍력을 효율적으로 이용 할 수 있다. 또 태풍 등의 강풍을 받을 때는 날개판·회전 날개의 개폐 각도를 용이하게 축소하여 0도(영도)로 함으로써, 안전한 강도를 유지하는 것이 가능해진다.
도 1은 이 발명의 회전체의 제작 방법을 나타낸 설명도이다.
도 2는 이 발명의 회전체의 제작 방법을 나타낸 설명도이다.
도 3은 이 발명의 회전체의 날개판(회전 날개)의 전개(全開) 상태와 부속 기구를 나타낸 설명도이다.
도 4는 이 발명의 회전체의 날개판(회전 날개)의 개폐의 작동을 나타낸 설명도이다.
도 5는 이 발명의 회전체의 날개판(회전 날개)의 전폐(全閉) 상태를 나타낸 설명도이다.
도 6은 이 발명의 회전체의 발전 기구로서의 실시 상태를 나타낸 설명도이다.
이 발명은, 도 1의 (a) [평면도], (b) [측면도], (c), (d)에 나타내는 바와 같이, 임의의 세로로 긴 원통(A)의 표면을 등분할[예를 들면 3∼6등분]하고, 지주 형성부(1)와, 상부 형성 부분(2), 하부 형성 부분(3)을 남기며, 날개판(4)이 되는 부분을 잘라낸다. 도 1의 (c)에서 나타내는 바와 같이, 각 날개판(4)을 나타내는 부호 4-1∼4-6이다. 도 1의 (d)에 나타내는 부호 S는 절단 부분이다. 다음으로 상기 상하부 형성 부분(2, 3)에는 도 2의 (a), (b)에서 나타내는 바와 같이, 덮개가 되는 상판(2’), 하판(3’)을 장착한다. 다음으로 도 2의 (b)에서 나타내는 바와 같이 지주 형성부(1)를 지지체로 하고, 거기에 경첩(a)을 장착하며, 각 날개판(4)의 편측을 경첩(a)에 의해 장착하여 자유롭게 개폐할 수 있도록 하고 회전 날개(f)로 하여 회전체(A’)를 형성한다. 도 2의 (a), (b)에서, K는 회전체(A’)의 중심축을 나타낸다.
이들 회전 날개(f)의 개폐는, 도 3의 (a)에서 나타내는 바와 같이, 회전 날개(f)와 제어용 테이블(T)을 연결하는 제어 로드(R)에 의해 행하고, 도 3의 (b)에서 나타내는 바와 같이 하방부에서 모두 동일 각도로 제어한다. 그리고 풍속이 저속인 경우는, 이용 효율을 최대로 하도록 회전 날개(f)의 개폐 각도를 최대 각도(약 45도)까지 개방한다. 풍속이 고속이 되어 회전체(A’)의 회전수가 일정한 한도를 상회했을 때는, 회전 날개(f)의 개폐 각도를 조절하여, 회전체(A’)의 회전수를 후술의 회전수가 되도록 제어한다. 그것은 회전체(A’)의 내구성, 발전기(E)의 정격 출력 등으로부터 회전체(A’)의 정격 회전수를 정한다. 따라서 풍속이 고속이 되어, 회전체(A’)의 회전수가 상기 정격 회전수를 상회했을 때에는, 회전 날개(f)의 개폐 각도를 조절하여, 회전체(A’)의 회전수를 정격 회전수가 되도록 제어한다[도 4 참조].
그것은 도 3의 (b)에서 나타내는 바와 같이, 회전수에 따라, 적절한 수단으로 제어용 모터(M)에 신호를 보내면, 제어용 모터(M)의 동력을 직교 기어 박스(B), 피니언(P)으로부터 링 톱니바퀴(G)에 전달하고, 도시 중앙의 제어용 테이블(T)에 연결된 제어 로드(R)에 의해 회전 날개(f)를 개폐한다. 도 3의 (ｂ) 중, 화살표는 회전 날개(f)가 폐쇄되는 방향이다. 회전 날개(f)를 폐쇄하면 도 5에 나타내는 바와 같이 밀폐되어 원통형이 되어 정지한다. 이것에 의해 회전체(A’)의 내부에 이물이 들어가는 것을 방지할 수도 있다. 또한 재해 등의 비상 시에, 외부로부터의 제어 회로가 상실된 경우에는, 상기 회전체(A’)의 하부에 설치한 비상용 전지(e) [도 3의 (b) 도시]를 전원으로서 이용하여 제어하여, 회전 날개(f)를 폐쇄하고, 회전체(A’)를 정지한다.
이에 따라 회전 날개(f)를 개방한 상태에서는, 도 3의 (a)의 좌측 방향에서 화살표로 나타내는 바와 같이 바람이 오면, 회전체(A’) 내의 각 작은 화살표로 나타내는 바와 같이, 바람 상측의 회전 날개(f)와, 원통(A)의 동체의 간극으로부터의 바람의 흐름이 원통(A) 내로 흘러들어오고, 이 흘러들어온 바람은 회전하며, 바람 하측의 회전 날개(f)의 내측을 따라 흘러나오므로, 원통(A)에 강한 회전력이 생겨, 회전체(A’)를 돌리게 된다. 또한 상기와 같이 풍력이 약한 경우는, 최대의 범위로 회전 날개(f)를 개방하고, 풍속이 필요 출력을 넘은 시점으로부터는 상술과 같이 회전 날개(f)의 개폐 각도를 제어한다. 도 3의 (a) 상부의 굵은 흰색 화살표는 회전체(A’)의 회전 방향을 나타낸다.
도 6은, 이 회전체(A’)의 중심축(K)에 연결되는 연장 중심축(K’)을 하방의 기대(基臺)(H) 내에 설치하고, 발전기(E)를 장착하여 발전을 행하는 풍력 발전 기구를 나타낸다. 이때의 사양 치수로서 일례로서, 회전체(A’)의 높이는 약 2m, 회전 날개(f)를 전개한 직경은 약 1.6m, 기대(H)의 높이는 약 6m이다.
상기한 지주 형성부(1), 상부 형성 부분(2), 하부 형성 부분(3), 날개판(4)은 별도의 평판을 이용하여 원통(A)과 동일한 만곡 상태로 형성하고, 회전체(A’)를 형성해도 된다.
지주 형성부(1) 부분은 보강을 위해 환봉(丸棒), 각봉(角棒) 등을 부가하거나, 그 대신에 그들을 별도로 설치하고, 또 소형화로 하여 지주 형성부(1)를 일체화한 날개판(4)을 상부 형성 부분(2), 하부 형성 부분(3)에 고정해도 된다.
[산업상의 이용 가능성]
이 발명의 회전체는, 원통의 동체로부터 날개판을 직접, 잘라낸다는 발상에 의해, 날개판을 구성하고, 그들을 회전 날개로서 사용하므로, 재료의 낭비가 없고 제작이 용이해져서, 회전 효율이 좋으며, 이 회전체를 풍차로서 이용했을 때에는 세로형이므로 무지향성이 되어, 풍력을 효율적으로 이용할 수 있다. 또 태풍 등의 강풍을 받을 때는 날개판·회전 날개의 개폐 각도를 용이하게 축소하여 0도(영도)로 함으로써, 안전한 강도를 유지하는 것이 가능해진다. 이 회전체는 소규모 정도의 발전 설비용으로서 유용하지만, 또 대형의 장치로서 이용해도 된다. 또한 이 회전체의 구성은, 수차로서 이용할 수도 있다. 또한 태양광 발전과 조합함으로써, 태양광 발전의 강력한 면을 제공하여, 태양광 발전이 야간에 있어서 이용할 수 없게 되는 결점을 보충하게 된다.
1: 지주 형성부 2: 상부 형성 부분
2’: 상판 3: 하부 형성 부분
3’: 하판 4: 날개판
A: 원통 A’: 회전체
a: 경첩 f: 회전 날개
e: 비상용 전지 M: 제어용 모터
B: 직교 기어 박스 P: 피니언
G: 링 톱니바퀴 T: 제어용 테이블
R: 제어 로드 K: 중심축
K’: 연장 중심축 H: 기대
E: 발전기 S: 절단 부분

Claims (5)

  1. 원통을 등분할하고, 지주 형성부와 상하부 형성 부분을 남기며, 날개판이 되는 부분을 잘라내고, 상기 상하부 형성 부분에 각각 상판, 하판을 장착하며, 지주 형성부에 자유롭게 회전 운동할 수 있는 연결 기구를 장착하고, 각 날개판의 편측을, 상기 자유롭게 회전 운동할 수 있는 연결 기구에 의해 장착하여 회전 날개로 하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 회전체의 제작법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    지주 형성부, 상부 형성 부분, 하부 형성 부분, 날개판을, 평판을 이용하여 원통과 동일한 만곡 상태로 형성하는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 회전체의 제작법.
  3. 원통을 등분할하고, 지주 형성부와 상하부 형성 부분을 남기며, 날개판이 되는 부분을 잘라내고, 상기 상하부 형성 부분에 각각 상판, 하판을 장착하며, 지주 형성부에 자유롭게 회전 운동할 수 있는 연결 기구를 장착하고, 각 날개판의 편측을, 상기 자유롭게 회전 운동할 수 있는 연결 기구에 의해 장착하여 회전 날개로 하며, 이 회전 날개를 개폐할 수 있도록 제어하도록 하고, 회전 날개를 폐쇄하면 원통형으로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 회전체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    지주 형성부, 상부 형성 부분, 하부 형성 부분, 날개판을, 평판을 이용하여 원통과 동일한 만곡 상태로 형성하고, 상기 상하부 형성 부분에 각각 상판, 하판을 장착하며, 지주 형성부에 자유롭게 회전 운동할 수 있는 연결 기구를 장착하고, 각 날개판의 편측을, 상기 자유롭게 회전 운동할 수 있는 연결 기구에 의해 장착하여 회전 날개로 하며, 이 회전 날개를 개폐할 수 있도록 제어하도록 하고, 회전 날개를 폐쇄하면 원통형으로 되돌아가는 것을 특징으로 하는 유체에 의한 회전체.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 기재된 회전체의 중심축 하방에 발전기를 장착하여 발전을 행하는 것을 특징으로 하는 발전 기구.
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