KR20020090821A

KR20020090821A - 대기 정화장치 겸용 풍력 발전장치

Info

Publication number: KR20020090821A
Application number: KR1020010029880A
Authority: KR
Inventors: 김응필; 김광식
Original assignee: 김응필; 김광식
Priority date: 2001-05-29
Filing date: 2001-05-29
Publication date: 2002-12-05
Also published as: US20040187450A1; CN1230617C; JP2004526903A; US6929671B2; JP3989001B2; CN1463329A; WO2002097266A1

Abstract

본 발명은 대기 정화장치 겸용 풍력 발전장치에 관한 것으로서, 함체 내에 설치된 발전기를 작동시키기 위한 중심축에 부착되는 바람받이부재는 중심축의 상단에 고정되는 가변기와, 중간에 배치되는 구형상의 송풍기와, 하단에 배치되면서 인공 바람 및/또는 자연풍을 받는 판상의 자력회전판으로 이루어지며; 상기 함체의 상부에는 하부자석이 부착되고, 상기 하부자석의 상부에는 동일 극성의 상부자석이 상기 자력회전판의 저면에 배치되어 이루어지고; 두 개의 공기유입구와 하나의 배출구로 이루어지며, 내부에 공기 정화용 동판망, 은망 및 참숯·제올라이트망을 배치하고, 상기 은망과 참숯·제올라이트망 사이에 송풍기를 배치한 정화장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 정화장치 겸용 발전장치는, 그 구조가 간편하며, 자석의 반발력에 의한 초기 기동력을 증대시켜 미풍에서도 발전기와 연결된 중심축을 회전시킬 수 있음은 물론 바람의 세기가 증가하여도 발전기 축의 회전수가 필요 이상으로 가속 회전되지 않으면서 항상 소정의 회전수를 유지시켜 발전기의 파손 방지 및 수명을 연장할 수 있으며, 풍량, 풍속, 풍향에 구애받지 않으면서 자연풍 및/또는 송풍기의 인공 바람을 통하여 바람받이부재를 작동시켜 대기의 오염된 공기 정화 및 발전을 동시에 행할 수 있는 매우 유용한 것이다.

Description

대기 정화장치 겸용 풍력 발전장치{A WIND POWER GENERATOR USED FOR AN AIR-PURIFYING APPARATUS}

본 발명은 대기 정화장치 겸용 풍력 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자연바람을 이용하여 회전력을 높이므로 발전력을 증대시킬 수 있음은 물론대기 정화를 위한 정화장치로부터 발생되는 인공 바람을 이용하여 약한 미풍 또는 무풍 상태에서도 발전력을 얻을 수 있도록 한 대기 정화장치 겸용 풍력 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 자연 바람을 이용하여 발전시키는 풍력발전기들의 주목적은, 미풍에도 발전기의 축을 회전시킬 수 있도록 팔랑개비 역할을 하는 날개(임펠러)에 대하여 중점적으로 연구하여 왔으며, 날개는 원통형 또는 프로펠러 형태가 가장 많은 비중을 차지하였다. 그러나, 상기 풍력을 이용하는 원통형 또는 프로펠러 형상의 발전장치는 바람에 저항을 받는 각도에 대하여 연구하여 왔기에 바람의 세기가 아주 약한 미풍인 경우에는 회전력을 얻지 못하여 발전을 할 수 없는 문제점이 있다.

상기 종래의 풍력 발전기들은 미풍으로는 발전을 할 수 없으므로 이를 해결하기 위하여 별도로 부착된 송풍기로부터 강제적으로 인공 바람을 발생시켜 발전을 하게 된다. 상기 송풍기를 통한 인공적인 발전은 저장되었던 여유 전력을 활용하는 것 외에 별도의 전력을 사용하여 발전시키는 것은 비효율적이므로 지양하고 있는 현실이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 풍력을 이용하는 발전장치의 문제점을 해소하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 오염된 대기를 정화하기 위한 정화장치의 송풍기 바람을 이용하여 공기를 정화시킴은 물론 송풍기로부터 발생된 바람을 이용하여 아주 약한 미풍 또는 무풍상태에서도 발전기 중심축을 회전시켜 발전을 할 수 있도록 이루어지는 대기 정화장치 겸용 풍력 발전장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 물론 바람의 세기가 증가하여도 발전기 축의 회전수가 필요 이상으로 가속 회전되지 않아 발전기의 파손을 방지하여 수명을 연장할 수 있고, 미풍 및 송풍기의 바람에도 용이하게 회전되어 발전력을 높일 수 있는 다단의 바람받이부재로 이루어진 대기 정화장치 겸용 풍력 발전장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 함체 내에 발전기가 설치되며, 상기 발전기의 기어와 맞물려 회전력을 전달시키는 기어를 하단에 결합한 중심축이 함체 상부로 돌출되어 중심축에 바람받이부재가 결합되어 이루어지는 발전장치에 있어서, 상기 바람받이부재는 중심축의 상단에 고정되는 가변기와, 그 하측에 배치되는 구형상의 송풍기와, 상기 송풍기의 하측에 위치하면서 인공 바람 및/또는 자연풍을 받는 판상의 자력회전판으로 이루어지며; 가변기는 상기 중심축에 일단이 고정된 다수의 실린더와, 실린더 내부로 슬라이딩 가능하도록 일단이 축설된 다수의 바람컵과, 상기 바람컵의 내측단을 탄성력으로 지지하도록 스프링이 연결되어 이루어지고; 상기 함체의 상부에는 하부자석이 부착되고, 상기 하부자석의 상부에는 동일 극성의 상부자석이 상기 자력회전판의 저면에 배치되어 이루어지며; 상기 함체의 상단 일측에 고정 설치되고, 두 개의 공기유입구와 하나의 배출구로 이루어지며, 내부에 공기 정화용 동판망, 은망 및 참숯·제올라이트망을 배치하고, 상기 은망과 참숯·제올라이트망 사이에 송풍기를 배치한 정화장치를 포함하여 이루어지는 대기정화장치 겸용 풍력 발전장치에 의하여 달성된다.

도 1은 본 발명에 따른 대기 정화장치 겸용 풍력 발전장치의 단면도,

도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 함체 2 : 바람받이부재

3 : 정화장치 4 : 하부자석

4' : 상부자석 5 : 자력회전판

6 : 송풍기 7 : 가변기

10 : 발전기 13 : 중심축

36 : 송풍기 71 : 실린더

72 : 바람컵 75 : 스프링

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

첨부된 도 1 및 도 2는 본 발명의 대기 정화장치 겸용 자석식 풍력 발전장치에 대한 단면도로서, 부호 1은 함체, 2는 바람받이부재, 3은 정화장치, 10은 발전기를 나타낸다.

발전기(10)는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 통상의 것이며, 발전기(10)의 축에는 기어(11)가 결합되어 형성된다.

상기 발전기(10)는 철골조 및 철판 등으로 만들어지는 함체(1)의 내부에 설치되며, 상기 발전기(10)의 기어(11)는 함체(1) 상부 중앙으로 관통되어 설치되는 중심축(13)의 하부에 결합되어 있는 기어(12)와 맞물려 회전되면서 발전기(1)의 내부에 있는 미도시된 코일, 자석 등의 전기 발생용 부품과 연결되어 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키게 된다.

상기 중심축(13)에 설치되는 바람받이부재(2)는 중심축(13)의 상단에 고정되는 가변기(7)와, 그 하측에 배치되는 구형상의 송풍기(6)와, 상기 송풍기(6)의 하측에 위치하면서 인공 바람 및/또는 자연풍을 받는 판상의 자력회전판(5) 등 3 개의 바람 저항체로 이루어진다.

중심축(13)의 상단에 설치된 가변기(7)는 수평형 원심회전체로서 상기 중심축(13)에 일단이 고정된 다수의 실린더(73)와, 실린더(73) 내부로 슬라이딩 가능하도록 일단이 축설된 다수의 바람컵(72)과, 상기 바람컵(72)의 내측단과 실린더(73)의 내벽(74)에 연결되어 탄성력으로 지지하도록 스프링(75)이 연결되어 이루어진다.

중심축(13)의 중단에 설치된 송풍기(6)는 복수개의 날개가 모여 구형상을 이루는 것으로 모든 방향에서 발생되는 미풍에도 회전력을 얻을 수 있으며, 중간에 배치되어 균형을 유지시키면서 미풍 발생시 중심축(13)에 기동력을 제공할 수 있는 역할을 함으로써 중심축(13)의 정지됨을 방지하게 된다.

중심축(13)의 하단에 설치된 판상의 자력회전판(5)은 도 2에서와 같이 사각의 버킷형상으로 형성되며, 하단에는 상부자석(4')이 부착되어 이루어지고, 상부자석(4')의 반발력으로 함체(1) 상단부위에 설치되는 동일한 극성의 영구 하부자석(4)(2만 카우스이상)과 반발력이 야기되면서 부상작용을 일으켜 중심축(13)상에 부착된 모든 물체의 중량을 제로화 함은 물론 동극 자석의 반발력의 회전 작용을 통하여 미풍에도 용이하게 회전될 수 있어 어떤 여건하의 바람에도 회전능력을 향상시키게 된다. 특히 후술되는 정화장치(3)의 송풍기(36)로부터 배출되는 인공 바람을 통하여 미풍 또는 무풍 상태에서 강제적으로 회전되도록 이루어진다.

또한, 상기 가변기(7)의 바람컵(72)과 상기 자력회전판(5)은 도 3에서와 같이 서로 어긋나게 배치하여 바람이 바람컵(72)과 상기 자력회전판(5)에 순차적으로 접촉되어 이어지도록 함으로써 연속적인 회적력이 중심축(13)에 전달되게 이루어진다.

정화장치(3)는 상기 함체(1)의 상단 일측에 고정 설치되고, 두 개의 공기유입구(31,31')와 하나의 배출구(32)로 "Y"자 형상으로 이루어지며, 상기 하나의 유입구(31)는 배출구(32)와 수평을 이루도록 하며 다른 하나의 공기유입구(31')는 상측으로 경사지게 형성하여 흡입되는 공기와 배출되는 공기의 흐름에 따른 주변의 기류 변화를 통해 바람이 발생되도록 이루어진다. 또 내부에는 공기 정화용 동판망(銅版綱)(33), 은망(銀網))(34) 및 참숯·제올라이트망(35)을 소정 거리 이격된 상태로 배치하여 오염된 공기를 통과시키면서 정화하게 되고, 상기 은망(34)과 참숯·제올라이트망(35) 사이에 송풍기(36)를 배치하여 공기를 강제로 유입 및 배출시키도록 이루어진다. 또 상기 공기유입구(31,31')에는 벌레들이 유입되지 않도록 방충망(37,37')을 설치할 수 있다.

도면중 미설명된 부호 8은 축(11)의 회전을 원활하게 하는 베어링이다.

다음은 본 발명의 대기 정화장치 겸용 풍력 발전장치의 작동에 대하여 설명한다.

함체(1)를 필요한 실내 또는 도로변 등 원하는 정소에 설치하면, 자력회전판(5)의 상부자석(4')과 함체(1)에 부착되어 있는 하부자석(4)의 반발력이 작용하면서 중심축(13)이 회전하기에 바람직한 무부하 상태를 만듦으로서 아주 약한 바람이 송풍기(6) 및 가변기(7)의 바람컵(72) 그리고 자력회전판(5)에 전달되어도 곧 중심축(13)이 회전하게 되며, 회전하기 시작하는 중심축(13)은 하부자석(4)과 상부자석(4')의 반발력 작용에 의하여 더욱 가속 회전하여 발전기(10)를 통해 소망하는 전기를 쉽게 얻을 수 있다.

상기 중심축(13)의 초기 회전에는 부하를 줄이고 곧 정상의 회전 속도에 도달할 수 있도록 가변기(7)의 바람컵(72)은 스프링(75)에 의하여 축(11) 방향으로 밀려들어간 상태를 유지하게 되고, 상기 바람컵(72)은 정상적인 발전을 통해 정격의 전기를 제공할 때까지 가변되지 않고 초기 기동되는 위치를 유지하면서 축(11)의 회전을 용이하게 한다.

상기 하부자석(4)과 상부자석(4')의 반발력과 바람컵(72)의 내측으로 위치되는 조건 및 구형상의 송풍기(6)를 통해 미풍에서도 초기의 회전이 용이하게 되고, 회전되기 시작하여 원하는 정격의 전기를 발생시킬 수 있는 중심축(13)의 회전수에 도달할 수 있도록 자력과 바람컵(72)의 위치가 이를 돕게 된다.

한편, 발전기(10)의 정상 회전수에 도달한 상태에서 바람의 세기가 증가하면, 중심축(13)의 회전수 또한 증가하게 되므로 발전기(10)에 과부하가 발생될 수 있다.

상기 발전기(10)의 과부하의 발생을 방지하기 위하여 소정의 회전력 이상으로 중심축(13)이 회전하면, 원심력에 의하여 가변기(7)의 바람컵(72)이 중심축(13)을 중심으로 외측으로 밀려나가 회전력을 감소시키게 된다. 반대로 중심축(13)의 회전력이 감소되기 시작하면 스프링(75)의 복원력에 의하여 바람컵(72)을 내측으로 끌어당겨 원심력을 감소시켜 항상 정상적인 중심축(11)의 회전수를 유지시키게 되는 것이다.

한편, 바람의 발생이 없는 무풍상태 또는 아주 약한 미풍 상태에서는 발전기(10)로부터 저장되었던 전력 및/또는 별도의 전력을 이용하여 정화장치(3)의송풍기(36)를 작동시키게 되고, 상기 송풍기(36)의 작동으로 대기의 오염된 공기는 공기유입구(31,31')로 유입되면서 주변 공기의 기류 변화를 일으켜 바람을 발생시키게 되고, 유입된 오염된 공기는 내부에 배치된 동판망(銅版網)(33), 은망(銀網))(34) 및 참숯·제올라이트망(35)을 통과하면서 정화되고, 정화된 후 배출되는 공기는 도 2에서와 같이 자력회전판(5)을 회전시키게 되며, 자력회전판(5)이 회전함에 따라 상측에 설치되는 송풍기(6) 및 가변기(7)가 함께 회전하여 회전력을 증대시키게 되므로 최종적으로 중심축(13)이 발전기(10)를 작동시켜 전력을 얻게 되는 것이다.

본 발명에 따른 정화장치 겸용 발전장치는, 그 구조가 간편하며, 자석의 반발력에 의한 초기 기동력을 증대시켜 미풍에서도 발전기와 연결된 중심축을 회전시킬 수 있음은 물론 바람의 세기가 증가하여도 발전기 축의 회전수가 필요 이상으로 가속 회전되지 않으면서 항상 소정의 회전수를 유지시켜 발전기의 파손 방지 및 수명을 연장할 수 있으며, 풍량, 풍속, 풍향에 구애받지 않으면서 자연풍 및/또는 송풍기의 인공 바람을 통하여 바람받이부재를 작동시켜 대기의 오염된 공기 정화 및 발전을 동시에 행할 수 있는 매우 유용한 것이다.

Claims

함체(1) 내에 발전기(10)가 설치되며, 상기 발전기(10)의 기어(11)와 맞물려 회전력을 전달시키는 기어(12)를 하단에 결합한 중심축(13)이 함체(1) 상부로 돌출되어 중심축(13)에 바람받이부재(2)가 결합되어 이루어지는 발전장치에 있어서,

상기 바람받이부재(2)는 중심축(13)의 상단에 고정되는 가변기(7)와, 그 하측에 배치되는 구형상의 송풍기(6)와, 상기 송풍기(6)의 하측에 위치하면서 인공 바람 및/또는 자연풍을 받는 판상의 자력회전판(5)으로 이루어지며;

가변기(7)는 상기 중심축(13)에 일단이 고정된 다수의 실린더(73)와, 실린더(73) 내부로 슬라이딩 가능하도록 일단이 축설된 다수의 바람컵(72)과, 상기 바람컵(72)의 내측단을 탄성력으로 지지하도록 스프링(75)이 연결되어 이루어지고;

상기 함체(1)의 상부에는 하부자석(4)이 부착되고, 상기 하부자석의 상부에는 동일 극성의 상부자석(4')이 상기 자력회전판(5)의 저면에 배치되어 이루어지며,

상기 함체(1)의 상단 일측에 고정 설치되고, 두 개의 공기유입구(31,31')와 하나의 배출구(32)로 이루어지며, 내부에 공기 정화용 동판망(33), 은망(34) 및 참숯·제올라이트망(35)을 배치하고, 상기 은망(34)과 참숯·제올라이트망(35) 사이에 송풍기(36)를 배치한 정화장치(3)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 대기 정화장치 겸용 풍력 발전장치.