KR102055509B1 - 가이드부재를 구비한 풍력발전장치 - Google Patents

가이드부재를 구비한 풍력발전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가이드부재를 구비한 풍력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지면에 수직으로 설치되는 지지대와 상기 지지대 상에 회전가능하게 설치되는 수직회전축와 상기 수직회전축에 회전가능하게 수평으로 연결되는 수평회전축과 상기 수직회전축에 결합되고, 전방에서 후방으로 갈수록 단면이 넓게 형성되는 관 형상으로 이루어져 바람이 외주면의 전방에서 후방으로 이동하며 속도가 빨리지도록 하는 가이드부재 및 상기 수평회전축에 회전가능하게 결합되고, 상기 가이드부재의 후방 외주면으로 불어오는 바람에 의해 회전하여 발전하는 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은 가이드부재를 구비하여 바람의 이동속도를 증가시켜 블레이드의 회전력을 높여 풍력발전장치의 효율을 높일 수 있도록 하는 이점을 가지는 가이드부재를 구비한 풍력발전장치를 기술적 요지로 한다.

Description

가이드부재를 구비한 풍력발전장치{Wind power generator having guide member}
본 발명은 가이드부재를 이용한 풍속 증가를 목적으로 하는 풍력발전장치에 관한 것이다.
천연 자원의 부족에 따른 대체 에너지 개발과, 환경오염에 따른 친환경 에너지 개발을 위한 사회적 요구가 증가하고 있다. 또한, 원자력 발전의 문제점이 계속 이슈가 되고 있어 이에 따라 태양광, 풍력, 수력, 조력, 파력, 지열에너지 등을 이용한 발전장치의 필요성이 증대되고 있다.
풍력발전은 대기의 밀도차에 의해 공기가 이동하는 현상으로 발생되는 바람을 이용하여 발전을 하는 장치로써, 일반적으로 커다란 원통형 또는 프로펠라형 임펠러를 이용하여 주축을 회전시키고, 이 주축에 연결된 발전기를 돌려 발전하는 것으로써 풍력발전의 설비를 위한 넓은 면적의 시설이 필요하여 시설비가 많이 소요되고 원통형 또는 프로펠라형 임펠러의 형상 자체가 미풍일 때에는 회전이 되지 않아 전력량이 떨어지게 된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1106205호, 2012년 01. 20.자 공고 대한민국 등록특허공보 제10-1463015호, 2014년 11. 18.자 공고
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 풍력발전장치의 효율을 증대시키기 위하여 가이드부재를 구비하여 풍속을 증가시키는 가이드부재를 구비한 풍력발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가이드부재를 구비한 풍력발전장치는 지면에 수직으로 설치되는 지지대와 상기 지지대 상에 회전가능하게 설치되는 수직회전축와 상기 수직회전축에 회전가능하게 수평으로 연결되는 수평회전축과 상기 수직회전축에 결합되고, 전방에서 후방으로 갈수록 단면이 넓게 형성되는 관 형상으로 이루어져 바람이 외주면의 전방에서 후방으로 이동하며 속도가 빨리지도록 하는 가이드부재 및 상기 수평회전축에 회전가능하게 결합되고, 상기 가이드부재의 후방 외주면으로 불어오는 바람에 의해 회전하여 발전하는 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 수평회전축은, 일측이 상기 수직회전축에 회전가능하게 결합되는 바와 내부에 베어링이 형성되고 상기 바의 타측이 내부를 관통하여 형성되는 지지부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 일단은 상기 수직회전축과 결합되고 타단은 상기 지지부재에 결합되는 보강부재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 블레이드는, 상기 수평회전축에 고정결합되는 고정부재와 상기 고정부재의 외주면에 방사상으로 형성되는 지지살과 상기 지지살의 단부를 연결하여 결합되는 원형프레임과 상기 원형프레임의 외주면에 일정 간격으로 형성되고, 상기 가이드부재의 후방 외주면 외측으로 돌출되도록 위치되는 회전날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 의한 본 발명은 가이드부재를 구비하여 바람의 이동속도를 증가시켜 블레이드의 회전력을 높여 풍력발전장치의 효율을 높일 수 있도록 하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부재를 구비한 풍력발전장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부재를 구비한 풍력발전장치의 단면도이다.
본 발명은 가이드부재를 통한 풍력발전장치의 필수요소인 풍속을 증대시켜 풍력발전장치의 효율성을 높일 수 있도록 하는 가이드부재를 구비한 풍력발전장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부재를 구비한 풍력발전장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부재를 구비한 풍력발전장치의 단면도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가이드부재를 구비한 풍력발전장치에 대해서 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가이드부재를 구비한 풍력발전장치는 지지대(10), 수직회전축(20), 수평회전축(30), 가이드부재(40), 블레이드(50)를 포함하여 이루어진다.
먼저, 상기 지지대(10)는 지면에 수직으로 흔들리지 않도록 단단히 고정된 상태로 설치된다.
상기 수직회전축(20)은 상기 지지대(10) 상에 회전가능하게 설치되는데 상기 지지대(10)와 수직회전축(20) 사이에 베어링을 구비하여 베어링에 수직회전축(20)을 장착함으로써 회전이 되도록 하는 것이 가능하다.
상기 수평회전축(30)은 상기 수직회전축(20)에 회전가능하게 지면과 수평으로 연결된다. 상기 수직회전축(20) 일측에 관통홀(미도시)을 형성되며 관통홀(미도시)에 베어링(미도시)이 장착되고, 베어링(미도시)에 수평회전축(30)의 일측단부가 관통되며 장착된다.
더욱 구체적으로 설명하면, 상기 수평회전축(30)은 바(31)와 지지부재(32)로 이루어져 상기 바(31)의 일측이 상기 수직회전축(20)에 회전가능하게 결합되는 것으로, 수직회전축(20) 일측에 형성되는 관통홀(미도시)을 관통하여 회전가능하게 장착이 된다.
상기 지지부재(32)는, 내부에 베어링이 형성되고 상기 바(31)의 타측이 내부를 관통하여 형성된다. 상기 수직회전축(20)과 지지부재(32)에 형성되는 베어링에 상기 바(31)가 관통하여 장착을 함으로써 상기 수평회전축(30)은 회전이 가능하게 된다.
다음으로, 상기 가이드부재(40)는, 상기 수직회전축(20)에 결합되고, 전방에서 후방으로 갈수록 단면이 넓게 형성되는 관 형상으로 이루어져 바람이 외주면의 전방에서 후방으로 외주면을 타고 이동하며 속도가 빨리지게 되어 이후 설명될 블레이드(50)를 더욱 강하게 회전시킬 수 있게 한다.
상기 블레이드(50)는, 상기 수평회전축(30)에 회전가능하게 결합되고, 상기 가이드부재(40)의 후방 외주면으로 불어오는 바람에 의해 회전하여 발전을 시킬 수 있게 한다.
더욱 구체적으로는, 상기 블레이드(50)는, 고정부재(51), 지지살(52), 원형프레임(53), 회전날개(54)를 포함하여 이루어진다.
상기 고정부재(51)는, 상기 수평회전축(30)에 고정결합되어 블레이드(50)가 회전 시 수평회전축(30)을 회전시킬 수 있게 한다.
상기 지지살(52)은 상기 고정부재(51)의 외주면에 방사상으로 형성된다.
상기 원형프레임(53)은 상기 지지살(52)의 단부를 연결하여 결합되며, 외주면은 소정의 폭을 가질 수 있게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 회전날개(54)는, 상기 원형프레임(53)의 외주면에 일정 간격으로 형성되고, 상기 가이드부재(40)의 후방 외주면 외측으로 돌출되도록 위치되어 가이드부재(40)의 외주면을 따라 이동한 바람과 대응되는 지점에 위치되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 회전날개(54)는 소정의 각도만큼 비틀어지도 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 수평회전축(20)의 처짐을 방지하고자 보강부재(60)가 더 구비될 수 있다. 상기 보강부재(60)는, 일단은 상기 수직회전축(20)과 고정결합되고 타단은 상기 지지부재(32)에 고정결합됨으로 수평회전축(20)의 처짐을 예방할 수 있게 한다.
보강부재(60)는 제1보강부재(61)와 제2보강부재(62)로 구성되고, 제1보강부재(61)는 일단이 지지부재(32)의 상측에 고정되고 타단이 수평회전축(30)의 상측에서 수직회전축(20)에 고정되어 지지부재(32)와 수직회전축(20)을 상향 경사지게 연결하고, 제2보강부재(62)는 일단이 지지부재(32)의 하측에 고정되고 타단이 수평회전축(30)의 하측에서 수직회전축(20)에 고정되어 지지부재(32)와 수직회전축(20)을 하향 경사지게 연결할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 풍력발전장치의 일실시예의 작동원리를 상기의 구성 및 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 가이드부재(40)는 후방의 단면이 전방의 단면보다 넓게 형성됨에 따라 바람의 불어오는 방향과 상기 가이드부재(40)의 전방이 마주할 수 있는 위치로 있게 된다.
상기 가이드부재(40)의 전방에서 불어오는 바람이 가이드부재(40)의 외주면을 타고 후방으로 이동하며 풍속이 높아지게 된다. 바람은 회전날개(54)에 부딛히게 되어 블레이드(50)가 회전하게 된다. 이때, 고정부재(51)는 수평회전축(30)에 고정결합됨에 따라 수평회전축(30)이 회전을 하게 된다.
발전장치(미도시)는 상기 수평회전축(30)과 연결되게 설치되어 발전을 하는 것으로 발전장치는 이전에 개시된 어떠한 발전장치를 사용하는 것도 가능함에 따라 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
특히, 전술한 내용은 후술할 발명의 청구범위를 더욱 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 강점을 다소 폭넓게 상술하였으므로, 상술한 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 형상의 설계나 수정의 기본으로써 즉시 사용될 수 있음이 해당 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.
또한, 상기에서 기술된 실시예는 본 발명에 따른 하나의 실시예일 뿐이며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위에 속하는 것으로 전술한 본 발명의 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 지지대
20 : 수직회전축
30 : 수평회전축
31 : 바
32 : 지지부재
40 : 가이드부재
50 : 블레이드
51 : 고정부재
52 : 지지살
53 : 원형프레임
54 : 회전날개
60 : 보강부재

Claims (4)

  1. 지면에 수직으로 설치되는 지지대;
    상기 지지대 상에 회전가능하게 설치되는 수직회전축;
    일측이 상기 수직회전축에 회전가능하게 결합되는 바, 내부에 베어링이 형성되고 상기 바의 타측이 내부를 관통하여 형성되는 지지부재로 이루어지고, 상기 수직회전축에 회전가능하게 수평으로 연결되는 수평회전축;
    상기 수직회전축에 결합되고, 전방에서 후방으로 갈수록 단면이 넓게 형성되는 관 형상으로 이루어져 바람이 외주면의 전방에서 후방으로 이동하며 속도가 빨라지도록 하는 가이드부재;
    상기 수평회전축에 회전가능하게 결합되고, 상기 가이드부재의 후방 외주면으로 불어오는 바람에 의해 회전하여 발전하는 블레이드; 및
    일단은 상기 수직회전축과 결합되고 타단은 상기 지지부재에 결합되는 보강부재; 를 포함하고,
    상기 블레이드는 상기 수평회전축에 고정결합되는 고정부재, 상기 고정부재의 외주면에 방사상으로 형성되는 지지살, 상기 지지살의 단부를 연결하여 결합되는 원형프레임, 상기 원형프레임의 외주면에 일정 간격으로 형성되고, 상기 가이드부재의 후방 외주면 외측으로 돌출되도록 위치되는 회전날개를 포함하고,
    상기 수직회전축의 일측에 관통홀이 형성되고 상기 관통홀에 베어링이 장착 되며 상기 베어링에 상기 수평회전축의 일측 단부가 관통되며,
    상기 보강부재는 제1보강부재와 제2보강부재로 구성되고, 상기 제1보강부재는 일단이 상기 지지부재의 상측에 고정되고 타단이 상기 수평회전축의 상측에서 상기 수직회전축에 고정되어 상기 지지부재와 상기 수직회전축을 상향 경사지게 연결하고, 상기 제2보강부재는 일단이 상기 지지부재의 하측에 고정되고 타단이 상기 수평회전축의 하측에서 상기 수직회전축에 고정되어 상기 지지부재와 상기 수직회전축을 하향 경사지게 연결하는 것을 특징으로 하는 가이드부재를 구비한 풍력발전장치.
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