KR102013449B1 - 수직식 풍력 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 친환경적인 수직식 풍력 발전 장치로서, 풍력 에너지를 다수의 에너지 생산 장치에 연결하여 저장할 수 있어, 효율이 좋으며 에너지 저장 측면에서 유리한 수직식 풍력 발전 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 수직식 풍력 발전 장치는, 내부 수용 공간을 통해 물을 저장하는 구상 워터 탱크, 구상 워터 탱크를 지면으로부터 설정높이 상에 고정하는 지지몸체, 구상 워터 탱크의 상하로 설치되는 로터와, 로터를 통해 구상 워터 탱크를 감싸 결합되며 풍력에 의해 회전하는 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛과, 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛의 회전에 연동하여 회전하는 로터연결기어를 포함하는 블레이드 조립체, 로터연결기어의 하부에서 동일 중심을 갖도록 지지몸체의 상단에 결합되며, 로터연결기어의 회전력을 이용하여 발전하는 터빈 제너레이터, 로터연결기어에 맞물려 회전하는 동력 전달 기어와, 동력 전달 기어의 회전에 연동하여 회전력을 전달하는 동력 전달 샤프트를 포함하는 동력 전달부, 및 동력 전달 샤프트의 회전력을 전달 받아 적어도 하나의 에너지 생산장치에 회전력을 제공하는 기어박스를 포함한다.

Description

수직식 풍력 발전 장치{WIND POWER GENERATION APPARATUS}
본 발명은 수직식 풍력 발전 장치로서, 화력 발전, 원자력 발전에 비해 친환경적이며 자원의 고갈 염려가 없는 대체 전력 에너지원으로서 풍력 에너지를 이용하여 발전을 수행하는 수직식 풍력 발전 장치에 관한 것이다.
현재 지구상의 전력 생산은 수력발전을 제외하면 거의 대부분이 화력 발전과 원자력 발전에 의지하고 있다.
화력 발전의 경우 화석연료의 고갈과 지구 온난화라는 환경적 문제로 인하여 점차 그 비중이 줄어들고 있으며, 원자력 발전은 그 자체의 위험성은 물론, 설비투자비용, 폐기물의 안전한 처리 등의 문제로 인해 이슈화 되고 있다. 이와 같은 분위기로 인하여, 보다 친환경적이며 자원의 고갈 염려가 없는 대체 전력 에너지원으로서 풍력 발전의 개발에 대한 관심이 고조되고 있다.
풍력 발전 장치는 수평식(이를 '수평축 방식'이라고도 함)과 수직식(이를 '수직축 방식'이라고도 함)으로 대별되는데, 현재의 풍력 발전은 수평식이 주류를 이루고 있다. 그 이유는 기술적인 이점보다는 과거 20세기의 현대전을 통해 급격히 성장한 수평 축 프로펠러의 연구와 그로 인해 항공산업이 발전하는 연장선에서 상당한 연구개발이 이루어진 결과라고 볼 수 있다.
최근 들어, 기존의 수평식 풍력 발전 장치에 비해 효율은 물론 에너지 저장 측면에서 우수한 수직식 풍력 발전 장치에 대한 관심이 높아지고 있다.
특히, 수직식 풍력 발전 장치는 풍향의 변화에 크게 영향을 받지 않아 풍향이 자주 바뀌는 지역에 설치될 경우 수평식 풍력 발전 장치에 비해 유리한 장점을 얻을 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 풍력 에너지를 각종 에너지 생산 장치에 연결하여 저장할 수 있어 효율이 좋으며 에너지 저장 측면에서 유리한 수직식 풍력 발전 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 수직식 풍력 발전 장치는, 내부 수용 공간을 통해 물을 저장하는 구상 워터 탱크, 상기 구상 워터 탱크를 지면으로부터 설정높이 상에 고정하는 지지몸체, 상기 구상 워터 탱크의 상하로 설치되는 로터와, 상기 로터를 통해 상기 구상 워터 탱크를 감싸 결합되며 풍력에 의해 회전하는 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛과, 상기 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛의 회전에 연동하여 회전하는 로터연결기어를 포함하는 블레이드 조립체, 상기 로터연결기어의 하부에서 동일 중심을 갖도록 상기 지지몸체의 상단에 결합되며, 상기 로터연결기어의 회전력을 이용하여 발전하는 터빈 제너레이터, 상기 로터연결기어에 맞물려 회전하는 동력 전달 기어와, 상기 동력 전달 기어의 회전에 연동하여 회전력을 전달하는 동력 전달 샤프트를 포함하는 동력 전달부, 및 상기 동력 전달 샤프트의 회전력을 전달 받아 적어도 하나의 에너지 생산장치에 회전력을 제공하는 기어박스를 포함한다.
바람직하게는, 상기 지지몸체는, 상기 구상 워터 탱크를 지면으로부터 세워 고정시키며, 내부에 중공이 마련되는 원통 쉘, 및 상기 원통 쉘의 하부에 결합되어 지면에 안착되며, 상기 원통 쉘의 내부 중공과 연통하는 빈 공간이 마련되는 콘형 지지대를 포함한다. 여기서, 상기 원통 쉘은 다수 개의 분리된 쉘 몸체가 조립을 통해 일체로 결합된 구조를 가질 수 있는데, 유지 및 보수를 위해 원통 쉘의 내부 중공을 향해 진입해야 할 경우 부분적으로 쉘 몸체의 분리가 가능해질 수 있다. 또한, 상기 원통 쉘과 상기 콘형 지지대 역시 상호 분리 가능한 구조로 이루어져, 필요 시 원통 쉘 또는 콘형 지지대의 내부로 진입할 수 있게 구성될 수 있다.
또한, 상기 지지몸체는, 상기 구상 워터 탱크로 물을 공급하는 인풋 스템 파이프와, 상기 인풋 스템 파이프와 간격을 두고 설치되어 상기 구상 워터 탱크로부터 물을 인출하는 아웃풋 스템 파이프를 더 포함하며, 상기 인풋 스템 파이프와 상기 아웃풋 스템 파이프는, 상기 원통 쉘의 내부 중공과 상기 콘형 지지대의 내부 빈 공간을 통해 상기 지지몸체의 길이 방향으로 세워 설치될 수 있다.
이때, 상기 콘형 지지대는, 복수의 앵커 볼트를 이용하여 지면에 고정될 수 있다.
또한, 상기 로터는, 상기 구상 워터 탱크의 상, 하부 중심을 통해 수평으로 설치되며, 상기 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛은, 상기 로터를 통해 상기 구상 워터 탱크를 라운드지게 감싸며 구형으로 결합되며, 각각의 버티컬 블레이드 유닛은 설정된 중심각을 사이로 상호 이격하여 배치될 수 있다.
또한, 상기 블레이드 조립체는, 상기 다수의 버티컬 블레이드 유닛을 일체형 구조로 연결하는 스테빌라이저 후프를 더 포함한다.
상기 스테빌라이저 후프는, 상기 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛 각각의 높이 중심을 일체로 연결하는 환형 몸체를 가지며, 상기 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛 각각에 비해 큰 강성을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 동력 전달 기어는, 상기 터빈 제너레이터의 일측으로 이격하여 상기 로터연결기어의 일측 방향에서 맞물려 회전하도록 설치되며, 상기 동력 전달 샤프트는, 상기 지지몸체의 외측으로 간격을 두고 세워 설치되며, 상기 동력 전달 기어로부터 지면을 향하여 연장하여 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 기어박스는, 상기 동력 전달 샤프트의 말단에 결합되어 회전하는 제1 회전 기어, 상기 제1 회전 기어에 맞물려 결합되며 상기 동력 전달 샤프트의 회전 방향에 교차하는 방향으로 회전하는 제2 회전 기어, 상기 제2 회전 기어의 중심을 관통하여 결합되는 수평 샤프트, 상기 수평 샤프트의 일단에 결합되어 상기 수평 샤프트의 회전에 연동하여 제1 에너지 생산장치에 회전력을 제공하는 제1 커넥션 기어, 및 상기 수평 샤프트의 타단에 결합되어 상기 수평 샤프트의 회전에 연동하여 제2 에너지 생산장치에 회전력을 제공하는 제2 커넥션 기어를 포함한다.
또한, 상기 동력 전달 샤프트에는, 상기 동력 전달 샤프트의 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되어, 상기 동력 전달 샤프트의 회전력을 제공하는 복수 개의 추가 연결용 기어박스가 더 구비될 수 있다.
본 발명에 의하면, 친환경적이며 자원의 고갈 염려가 없는 대체 전력 에너지원으로서, 풍력 에너지를 이용하여 발전을 하는 수직식 풍력 발전 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 수직식 풍력 발전 장치에 의하면, 풍력 에너지를 각종 에너지 생산 장치에 연결하여 저장할 수 있어, 효율이 좋으며 에너지 저장 측면에서 유리한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 수직식 풍력 발전 장치에 의하면, 풍향의 변화에 크게 영향을 받지 않아 풍향이 자주 바뀌는 지역에 설치되어도 기존의 수평식 풍력 발전 장치에 비해 효율이 뛰어난 장점이 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직식 풍력 발전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직식 풍력 발전 장치에서 원통 쉘 및 콘형 지지대를 분리한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수직식 풍력 발전 장치의 내부 구성을 간략히 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 "Ⅳ-Ⅳ"선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수직식 풍력 발전 장치의 개념도이다.
도 6은 도 5의 "A-A"선에 따른 도면이다.
도 7은 도 5의 "B-B"선에 따른 도면이다.
도 8은 도 5의 "C-C"선에 따른 도면이다.
도 9는 도 5의 "D-D"선에 따른 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전장치의 기어 박스의 구성도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직식 풍력 발전 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직식 풍력 발전 장치에서 원통 쉘 및 콘형 지지대를 분리한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수직식 풍력 발전 장치의 내부 구성을 간략히 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 장치(100)는 구상 워터 탱크(110), 지지몸체(120), 블레이드 조립체(130), 터빈 제너레이터(140), 동력 전달부(150), 및 기어박스(160)를 포함한다.
구상 워터 탱크(110)는 내부 수용 공간을 통해 물을 저장하는 탱크 용기를 말한다. 구체적으로는, 일정량의 물을 안정적으로 수용하도록 내부에 수용 공간이 확보된 구 형상(spherical)의 저장 용기일 수 있는데, 구체적인 크기 및 형상은 도시된 것에 한정되지 않는다.
지지몸체(120)는 상기 구상 워터 탱크(110)를 지면으로부터 설정높이 상에 고정하는 구조물을 말한다.
구체적으로는, 지지몸체(120)는 원통 쉘(121)과 콘형 지지대(123)를 포함한다.
원통 쉘(121)은 구상 워터 탱크(110)를 지면으로부터 세워 고정시키며, 내부에 중공이 마련되는 원통, 즉 실린더 형상의 부재를 이용할 수 있다.
콘형 지지대(123)는 원통 쉘(121)의 하부에 결합되어 지면에 안착하여 고정될 수 있다. 콘형 지지대(123)는 그 상부에 결합되는 원통 쉘(121)이 구조적으로 안전하게 세워 설치되도록 해준다.
콘형 지지대(123)의 내부에는 빈 공간이 마련되는데, 이 빈 공간은 원통 쉘(121)의 내부 중공과 연통하여 형성될 수 있다. 즉, 상하로 빈 공간이 연속적으로 이어지는 구조가 제공될 수 있다.
한편, 원통 쉘(121)은 다수 개의 분리된 쉘 몸체가 조립을 통해 일체로 결합된 구조를 가질 수 있는데, 유지 및 보수를 위해 원통 쉘(121)의 내부 중공을 향해 진입해야 할 경우 부분적으로 쉘 몸체의 분리가 가능해질 수 있다.
그리고 상하로 결합되는 원통 쉘(121)과 콘형 지지대(123)는 상호 분리 가능한 구조로 이루어질 수 있다. 이 때문에, 유지 보수 등에 있어서 필요한 경우 작업자는 원통 쉘(121) 또는 콘형 지지대(123)의 내부로 진입할 수 있다.
이와 같이 구성되는 지지몸체(120)의 내부 공간, 즉 원통 쉘(121)의 내부 중공 및 콘형 지지대(123)의 내부 빈 공간을 통해 인풋 스템 파이프(125, 도 2 참조)와, 아웃풋 스템 파이프(127, 도 2 참조)가 설치될 수 있다.
도 2를 참조하면, 인풋 스템 파이프(125)는 구상 워터 탱크(110)로 물을 공급하는 용도로 이용될 수 있다. 그리고 아웃풋 스템 파이프(127)는 구상 워터 탱크(110) 내에 저장된 물을 외부로 인출하는 용도로 이용될 수 있다.
이러한 아웃풋 스템 파이프(127)는 인풋 스템 파이프(125)와 간격을 두고 설치될 수 있는데, 이들의 길이 방향을 따라 일정 간격마다 양측 파이프(125, 127)를 견고하게 잡아주어 흔들림이 없도록 구조적으로 보강하는 보강 부재가 더 이용될 수도 있다.
이들 인풋 스템 파이프(125)와 아웃풋 스템 파이프(127)는 원통 쉘(121)의 내부 중공과 콘형 지지대(123)의 내부 빈 공간을 통해 지지몸체(120)의 상하 길이 방향을 따라 외부의 충격을 받지 않도록 안정적으로 세워 설치될 수 있다.
한편, 콘형 지지대(123)는 지면을 통해 견고하게 고정되는 것이 바람직한데, 지면에는 철판 또는 콘크리트 구조물이 더 설치될 수 있으며, 복수의 앵커 볼트(123a, 도 3 참조)를 이용하여 지면에 견고하게 고정될 수 있다.
블레이드 조립체(130)는 로터(135), 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛(131), 로터연결기어(137)를 포함한다.
로터(135)는 구상 워터 탱크(110)의 상하로 설치될 수 있다. 구체적으로는, 로터(135)는 도시된 바와 같이 구상 워터 탱크(110)의 상, 하부 중심을 통해 수평으로 설치될 수 있다.
이러한 로터(135)를 통해 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛(131)이 구상으로 결합될 수 있다.
다수 개의 버티컬 블레이드 유닛(131)은 로터(135)를 통해 구상 워터 탱크(110)를 감싸 결합되며 풍력에 의해 회전하도록 구성될 수 있다.
구체적으로는, 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛(131)은 로터(135)를 통해 구상 워터 탱크(110)를 라운드지게 감싸며 구형으로 결합된다.
이때, 각각의 버티컬 블레이드 유닛(131)은 설정된 중심각(예: 45도 등)을 사이로 상호 이격하여 배치되는데, 각각의 버티컬 블레이드 유닛(131)은 도시된 바와 같이 호형 단면을 가짐에 따라 풍력에 의해 잘 회전할 수 있도록 되어 있다.
또한, 구상 워터 탱크(110)를 라운드지게 감싸며 구형으로 결합되는 다수의 버티컬 블레이드 유닛(131)은 스테빌라이저 후프(133)에 의해 일체로 연결된다.
구체적으로는, 스테빌라이저 후프(133)는 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛(131) 각각의 높이 중심을 일체로 연결하는 환형 몸체를 가질 수 있다.
스테빌라이저 후프(133)에 의해 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛(131)이 풍력에 의해 회전하는 경우 보다 구조적으로 안정감을 가질 수 있으며, 효율이 향상될 수 있다.
바람직하게는 스테빌라이저 후프(133)는 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛(131)에 비해 상대적으로 큰 강성을 가질 수 있는데, 이는 구조적인 강성을 높이거나 강성이 큰 소재를 이용함으로써 가능해 질 수 있다.
로터연결기어(137)는 구상 워터 탱크(110)의 상, 하부 중심을 통해 수평으로 설치된 로터(135)를 통해 다수의 버티컬 블레이드 유닛(131)의 하부에 결합되어, 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛(131)에 연동하여 회전한다.
터빈 제너레이터(140)는 로터연결기어(137)와 동일 중심을 갖도록 지지몸체(120)의 상단에 결합된다. 이에 따라, 로터연결기어(137)의 회전력을 직접적으로 전달받아 발전을 수행할 수 있다.
동력 전달부(150)는 동력 전달 기어(153)와 동력 전달 샤프트(151)를 포함한다.
동력 전달 기어(153)는 로터연결기어(137)에 맞물려 회전하는 기어를 말한다.
그리고 동력 전달 샤프트(151)는 동력 전달 기어(153)의 회전에 연동하여 회전력을 전달하도록 구성되는 축, 즉 샤프트 부재를 말한다.
구체적으로는, 동력 전달 기어(153)는 터빈 제너레이터(140)의 일측으로 이격하여 로터연결기어(137)의 일측 방향에서 맞물려 회전하도록 설치될 수 있다.
그리고 동력 전달 샤프트(151)는 지지몸체(120)의 외측으로 간격을 두고 세워 설치될 수 있다.
바람직하게는 동력 전달 샤프트(151)는 동력 전달 기어(153)로부터 지면을 향하여 연장하여 형성될 수 있다.
구체적으로는 동력 전달 샤프트(151)의 일단은 동력 전달 기어(153)의 회전 중심에 고정되고, 타단은 콘형 지지대(123)를 관통하여 지면을 향하도록 삽입될 수 있다. 이에 따라, 동력 전달 샤프트(151)의 타단을 통해 연결되는 기어박스(160)가 콘형 지지대(123)의 하부에 장착될 수 있어 외부 영향을 덜 받는 장점이 있다.
기어박스(160)는 동력 전달 샤프트(151)의 회전력을 전달 받아 적어도 하나의 에너지 생산장치에 회전력을 제공할 수 있다. 여기서, 에너지 생산장치를 통해 생산된 에너지는 다양한 에너지 저장장치에 저장될 수 있는데, 전기 배터리 등이 이에 해당될 수 있다.
구체적으로는 기어박스(160)는 제1 회전 기어(161), 제2 회전 기어(163), 수평 샤프트(165), 제1 커넥션 기어(167), 그리고 제2 커넥션 기어(169)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 회전 기어(161)는 동력 전달 샤프트(151)의 말단에 결합되어 회전하도록 구성된다. 제2 회전 기어(163)는 제1 회전 기어(161)에 맞물려 결합될 수 있는데, 동력 전달 샤프트(151)의 회전 방향에 교차하는 방향으로 회전하도록 구성된다.
수평 샤프트(165)는 제2 회전 기어(163)의 중심을 관통하여 결합되어 제2 회전 기어(163)에 연동하여 회전한다. 그리고 수평 샤프트(165)의 양단에는 제1 커넥션 기어(167) 및 제2 커넥션 기어(169)가 결합된다.
제1 커넥션 기어(167)는 수평 샤프트(165)의 일단에 결합되어 수평 샤프트(165)의 회전에 연동하여 제1 에너지 생산장치에 회전력을 제공할 수 있다.
제2 커넥션 기어(169)는 수평 샤프트(165)의 타단에 결합되어 수평 샤프트(165)의 회전에 연동하여 제2 에너지 생산장치에 회전력을 제공할 수 있다.
이와 같은 동력 전달 샤프트(151)와 기어박스(160) 간의 결합구조는 도 10을 참조하여 구체적인 결합관계를 확인할 수 있다.
도 10을 참조하면, 동력 전달 샤프트(151)에는 동력 전달 샤프트(151)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되어, 동력 전달 샤프트(151)의 회전력을 제공하는 제1, 2 추가 연결용 기어박스(170, 180)가 구비될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수직식 풍력 발전 장치의 개념도이고, 도 6은 도 5의 "A-A"선에 따른 도면이며, 도 7은 도 5의 "B-B"선에 따른 도면이고, 도 8은 도 5의 "C-C"선에 따른 도면이며, 도 9는 도 5의 "D-D"선에 따른 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 수직식 풍력 발전 장치(100)는 도시된 바와 같이, 구상 워터 탱크(110), 지지몸체(120), 블레이드 조립체(130), 터빈 제너레이터(140), 동력 전달부(150), 및 기어박스(160)를 포함하여 구성된다.
도 6을 참조하면, 수직식 풍력 발전 장치(100)의 상부에는 구상 워터 탱크(110)와 블레이드 조립체(130)가 배치되는데, 로터(135)를 통해 다수의 버티컬 블레이드 유닛(131)이 구상으로 결합된다.
그리고 스테빌라이저 후프(133)가 버티컬 블레이드 유닛(131)을 환형으로 감싸 일체형 구조를 이루고 있다.
도 7을 참조하면, 구상 워터 탱크(110)의 내부에는 물(W)이 저장되는 수용 공간(119)이 마련되고, 이 수용 공간(119)의 내부에 물(W)이 채워진다.
도 8을 참조하면, 블레이드 조립체(130)의 하부에는 다수의 버티컬 블레이드 유닛(131)이 결합된 로터(135)가 중심 배치되고, 로터(135)의 하부에는 로터연결기어가 배치된다. 한편, 동력 전달 기어(153)는 로터연결기어의 일측 방향에서 맞물리게 배치된다.
도 9를 참조하면, 원통 쉘(121)의 내부 중공(121a)을 통해 인풋 스템 파이프(125)와, 아웃풋 스템 파이프(127)가 삽입되는데, 이들을 통해 구상 워터 탱크로 물이 공급되거나 인출되는 작용이 가능해진다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 구성 및 작용에 따르면, 친환경적이며 자원의 고갈 염려가 없는 대체 전력 에너지원으로서, 풍력 에너지를 이용하여 발전을 수행할 수 있다.
나아가, 풍력 에너지를 각종 에너지 생산 장치에 연결하여 저장할 수 있어, 효율이 좋으며 에너지 저장 측면에서 유리한 장점이 있다.
더 나아가, 풍향의 변화에 크게 영향을 받지 않아 풍향이 자주 바뀌는 지역에 설치되어도 기존의 수평식 풍력 발전 장치에 비해 효율이 뛰어난 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
100: 수직식 풍력 발전 장치
110: 구상 워터 탱크
120: 지지몸체
121: 원통 쉘
123: 콘형 지지대
123a: 앵커 볼트
125: 인풋 스템 파이프
127: 아웃풋 스템 파이프
130: 블레이드 조립체
131: 버티컬 블레이드 유닛
133: 스테빌라이저 후프
135: 로터
137: 로터연결기어
140: 터빈 제너레이터
150: 동력 전달부
151: 동력 전달 샤프트
153: 동력 전달 기어
160: 기어박스
161: 제1 회전 기어
163: 제2 회전 기어
165: 수평 샤프트
167: 제1 커넥션 기어
169: 제2 커넥션 기어
170: 제1 추가 연결용 기어박스
180: 제2 추가 연결용 기어박스

Claims (10)

  1. 내부 수용 공간을 통해 물을 저장하는 구상 워터 탱크;
    상기 구상 워터 탱크를 지면으로부터 설정높이 상에 고정하는 지지몸체;
    상기 구상 워터 탱크의 상하로 설치되는 로터와, 상기 로터를 통해 상기 구상 워터 탱크를 감싸 결합되며 풍력에 의해 회전하는 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛과, 상기 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛의 회전에 연동하여 회전하는 로터연결기어를 포함하는 블레이드 조립체;
    상기 로터연결기어의 하부에서 동일 중심을 갖도록 상기 지지몸체의 상단에 결합되며, 상기 로터연결기어의 회전력을 이용하여 발전하는 터빈 제너레이터;
    상기 로터연결기어에 맞물려 회전하는 동력 전달 기어와, 상기 동력 전달 기어의 회전에 연동하여 회전력을 전달하는 동력 전달 샤프트를 포함하는 동력 전달부; 및
    상기 동력 전달 샤프트의 회전력을 전달 받아 적어도 하나의 에너지 생산장치에 회전력을 제공하는 기어박스;
    를 포함하는 수직식 풍력 발전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지몸체는,
    상기 구상 워터 탱크를 지면으로부터 세워 고정시키며, 내부에 중공이 마련되는 원통 쉘; 및
    상기 원통 쉘의 하부에 결합되어 지면에 안착되며, 상기 원통 쉘의 내부 중공과 연통하는 빈 공간이 마련되는 콘형 지지대;
    를 포함하는 수직식 풍력 발전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 지지몸체는,
    상기 구상 워터 탱크로 물을 공급하는 인풋 스템 파이프와,
    상기 인풋 스템 파이프와 간격을 두고 설치되어 상기 구상 워터 탱크로부터 물을 인출하는 아웃풋 스템 파이프를 더 포함하는
    수직식 풍력 발전 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 콘형 지지대는,
    복수의 앵커 볼트를 이용하여 지면에 고정되는
    수직식 풍력 발전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로터는,
    상기 구상 워터 탱크의 상, 하부 중심을 통해 수평으로 설치되며,
    상기 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛은,
    상기 로터를 통해 상기 구상 워터 탱크를 라운드지게 감싸며 구형으로 결합되며, 각각의 버티컬 블레이드 유닛은 설정된 중심각을 사이로 상호 이격하여 배치되는
    수직식 풍력 발전 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 블레이드 조립체는,
    상기 다수의 버티컬 블레이드 유닛을 일체형 구조로 연결하는 스테빌라이저 후프;
    를 더 포함하는 수직식 풍력 발전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스테빌라이저 후프는,
    상기 다수 개의 버티컬 블레이드 유닛 각각의 높이 중심을 일체로 연결하는 환형 몸체를 갖는
    수직식 풍력 발전 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 동력 전달 기어는,
    상기 터빈 제너레이터의 일측으로 이격하여 상기 로터연결기어의 일측 방향에서 맞물려 회전하도록 설치되며,
    상기 동력 전달 샤프트는,
    상기 지지몸체의 외측으로 간격을 두고 세워 설치되며, 상기 동력 전달 기어로부터 지면을 향하여 연장하여 형성되는
    수직식 풍력 발전 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기어박스는,
    상기 동력 전달 샤프트의 말단에 결합되어 회전하는 제1 회전 기어;
    상기 제1 회전 기어에 맞물려 결합되며 상기 동력 전달 샤프트의 회전 방향에 교차하는 방향으로 회전하는 제2 회전 기어;
    상기 제2 회전 기어의 중심을 관통하여 결합되는 수평 샤프트;
    상기 수평 샤프트의 일단에 결합되어 상기 수평 샤프트의 회전에 연동하여 제1 에너지 생산장치에 회전력을 제공하는 제1 커넥션 기어; 및
    상기 수평 샤프트의 타단에 결합되어 상기 수평 샤프트의 회전에 연동하여 제2 에너지 생산장치에 회전력을 제공하는 제2 커넥션 기어;
    를 포함하는 수직식 풍력 발전 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 동력 전달 샤프트에는, 상기 동력 전달 샤프트의 길이 방향을 따라 간격을 두고 설치되어, 상기 동력 전달 샤프트의 회전력을 제공하는 복수 개의 추가 연결용 기어박스가 더 구비되는
    수직식 풍력 발전 장치.
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