KR200290998Y1

KR200290998Y1 - 원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기

Info

Publication number: KR200290998Y1
Application number: KR2020020018147U
Authority: KR
Inventors: 김평호
Original assignee: 김평호
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2002-10-04

Abstract

본 고안은 풍력발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍향에 영향을 받지 않도록 수직축에 다수의 반구형의 집풍날개를 구비함과 아울러 회전시 집풍날개의 후면에 부딪히는 바람의 저항을 최소화하여 큰 회전력을 얻음으로써 대량 전력을 생산할 수 있는 원심력을 이용한 자동개폐형 풍력발전기에 관한 것이다.

본 고안의 목적은 풍향의 영향을 받지 않는 수직축 풍향발전기의 장점을 최대한 활용하고, 하나의 수직축에 다수의 반구형 집풍날개를 적층하여 구비하며, 상기 수직축이 회전시 상기 집풍날개의 후면에 부딪히는 바람에 의해 상기 집풍날개가 접힐 수 있도록 함으로써, 바람의 저항을 줄여 큰 회전력을 얻을 수 있도록 하여 대략 전력생산이 가능한 원심력을 이용한 자동개폐형 풍력발전기를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은 풍력발전기에 있어서, 바람이 통과하도록 관통된 프레임의 내부에 수직으로 회전가능하게 다수 구비된 수직축과, 상기 수직축의 외주면에서 회동가능하게 다수 구비된 반구형의 집풍날개와, 상기 수직축의 외주면으로부터 소정 이격되어 상기 집풍부재의 회동을 안내하도록 굴곡진 회동안내부재와, 상기 회동안내부재를 지지하도록 일측은 상기 수직축의 외주면에 부착고정되며 타측은 상기 회동안내부재의 일단에 부착고정된 지지바와, 상기 집풍날개의 일측에 구비되어 상기 회동안내부재가 삽입되는 안내편과, 상기 회동안내부재의 일단에 형성되어 상기 집풍날개의 회동을 제한하도록 상기 안내편에 걸리는 걸림턱과, 상기 회동안내부재에 삽입되고 상기 지지바에 탄지되어 상기 집풍날개가 탄발적으로 회동되게하는 제 1탄성부재와, 상기 회동안내부재의 내부를 관통하고 상기 회동안내부재의 외주면 일측에 힌지결합되어 회동하며 일측면에 상기 집풍날개의 안내편의 이동을 일측방향으로만 제한하도록 경사진 단면을 갖는 걸림경사편을 형성한 "ㄴ"자형의 힌지걸림돌기와, 상기 회동안내부재의 관통된 내부를 따라 유동하며 상기 힌지걸림돌기의 일측에 소정 와이어에 의해 연결되어 소정 무게를 가진 중량부재와, 상기 힌지걸림돌기의 타측에 구비되어 상기 힌지걸림돌기를 상기 회동안내부재의 내주면상에서 탄지하는 제 2탄성부재와, 상기 수직축의 일단에 전동풀리를 구비하고 상기 프레임의 소정위치에 구비된 발전기 회전축의 종동풀리와 벨트에 의해 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기{A wind-power generator using centrifugal force}

일반적으로 풍력발전기는 수평축 풍력발전기와, 수직축 풍력발전기로 나뉘어진다.

수평축 풍력발전기기는 높은 타워 위에 발전기, 회전가속기어, 수평축 그리고 가벼운 재질의 프로펠러를 조합하여 설치한 구조로서, 설치에 많은 비용이 소요되며 풍향에 따른 적응 작동이 인위적으로 조작되거나 자동작동이 쉽지 않은 것이 최대 결점이다.

반면, 수직축 풍력발전기는 풍향에 따른 영향을 받지 않는 구조가 장점이나대량 전력생산에는 수평축 풍력발전기에 미치지 못하는 실정이다.

본 고안은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 풍향의 영향을 받지 않는 수직축 풍향발전기의 장점을 최대한 활용하고, 하나의 수직축에 다수의 반구형 집풍날개를 적층하여 구비하며, 상기 수직축이 회전시 상기 집풍날개의 후면에 부딪히는 바람에 의해 상기 집풍날개가 접힐 수 있도록 함으로써, 바람의 저항을 줄여 큰 회전력을 얻을 수 있도록 하여 대략 전력생산이 가능한 원심력을 이용한 자동개폐형 풍력발전기를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안에 따른 원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기를 나타낸 정면도,

도 2는 본 고안에 따른 원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기를 나타낸 부분 횡단면도,

도 3은 본 고안에 따른 원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기의 집풍날개의 결합상태를 나타낸 부분확대 사시도,

도 4는 본 고안에 따른 원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기의 실시예를 나타낸 횡단면 개략도,

도 5는 본 고안에 따른 원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기의 원심력에 의한 집풍날개의 회동을 나타낸 횡단면 개략도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 프레임 20 : 수직축

21 : 힌지연결부재 30 : 집풍날개

31 : 안내편 40 : 고무패킹

50 : 회동안내부재 51 : 걸림턱

60 : 지지바 70 : 제 1탄성부재

80 : 힌지걸림돌기 81 : 걸림경사편

90 : 중량부재 100 : 와이어

110 : 제 2탄성부재 120 : 발전기

130 : 전동풀리 140 : 회전축

150 : 종동풀리 160 : 벨트

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 원심력을 이용한 자동개폐형 풍력발전기에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기를 나타낸 부분 횡단면도이며, 도 3은 본 고안에 따른 원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기의 집풍날개의 결합상태를 나타낸 부분확대 사시도이고, 도 4는 본 고안에 따른 원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기의 실시예를 나타낸 횡단면 개략도이며, 도 5는 본 고안에 따른 원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기의 원심력에 의한 집풍날개의 회동을 나타낸 횡단면 개략도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이 본 고안은 바람이 통과하도록 관통된 프레임(10)의 내부에 수직으로 회전가능하게 수직축(20)을 다수 구비한다.

상기 수직축(20)의 외주면에는 반구형의 집풍날개(30)를 다수 구비하는데, 상기 집풍날개(30)들이 다층을 이루도록 한다.

한편, 상기 수직축(20)의 외주면상에서 상기 집풍날개(30)는 회동가능하게 구비되는데, 이는 상기 수직축(20)의 외주면에 돌출형성된 힌지연결부재(21)가 구비되며, 상기 집풍날개(30)의 일단을 상기 힌지연결부재(21)에 힌지결합한다.

상기 힌지연결부재(21)의 일측면에는 상기 집풍날개(30)가 회동시 충격을 흡수하기 위한 충격흡수용 고무패킹(40)을 부착한다.

상기 수직축(20)의 외주면으로부터 소정 이격되어 상기 집풍날개(30)의 회동을 안내하도록 굴곡진 회동안내부재(50)가 다수 구비되고, 상기 회동안내부재(50)를 지지하는 지지바(60)가 상기 수직축(20)의 외주면에 부착고정되며, 상기 집풍날개(30)의 일측에는 상기 회동안내부재(50)가 삽입되는 안내편(31)을 구비한다.

상기 회동안내부재(50)의 일단에는 상기 집풍날개(30)의 회동을 제한하도록 상기 안내편(31)에 걸리는 걸림턱(51)을 형성하며, 상기 걸림턱(51)의 일측면에는 상기 집풍날개(30)의 회동시 상기 안내편(31)과의 충격을 흡수하도록 충격흡수용 고무패킹(40)을 부착한다.

또한, 상기 회동안내부재(50)에 삽입되고 상기 지지바(60)에 탄지되어 상기 집풍날개(30)가 탄발적으로 회동되게하는 제 1탄성부재(70)를 구비한다.

한편, 상기 회동안내부재(50)의 내부를 관통하고 상기 회동안내부재(50)의 외주면 일측에 힌지결합되어 회동하는 "ㄴ"자형의 힌지걸림돌기(80)를 다수 구비한다.

상기 다수의 힌지걸림돌기(80)는 일측은 상기 회동안내부재(50)의 관통된 내부를 따라 유동하는 소정 무게를 가진 중량부재(90)를 와이어(100)에 의해 연결되고 타측은 상기 회동안내부재(50)의 내주면에 지지된 제 2탄성부재(110)에 의해 탄지되며, 일측면은 상기 집풍날개(30)의 안내편(31)의 이동을 일측방향으로만 제한하도록 경사진 단면을 갖는 걸림경사편(81)을 형성한다.

한편, 상기 프레임(10)의 소정 위치에 발전기(120)를 구비하고 상기 수직축(20)의 일단에 전동풀리(130)를 구비하여 상기 발전기(120) 회전축(140)의 종동풀리(150)와 밸트(160)에 의해 연결한다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 바람이 잘 통하는 장소에 상기 프레임을 설치하게 되는데, 소정 바람이 집풍날개에 부딪히게 되면 수직축은 회전하게 된다.

이 때, 상기 수직축의 외주면에 다수의 집풍날개를 다층으로 구비하여 상기 수직축에 전달되는 회전력이 배가된다.

또한, 상기 수직축을 기준으로 상기 집풍날개는 불어오는 바람에 부딪히게 되는데, 이 때 상기 수직축의 좌/우측 중 어느측이 불어오는 바람의 영향을 받아 상기 수직축에 회전력을 발생시키게 되면 상기 수직축의 타측의 반구형 집풍날개는 바람의 방향에 대해 역방향으로 운동하게 되어 상기 수직축의 회전력을 감소시키게 되나, 본 고안은 상기 반구형의 집풍날개가 회동안내부재를 따라 회동가능하게 구비되어 바람의 방향에 대해 역방향 운동시 상기 집풍날개는 회동되어 바람의 저항을 최대한 감소시키고, 상기 집풍날개가 회전하여 바람의 영향을 받을 시에는 상기 집풍날개가 원위치 되어 바람의 영향을 최대한 회전력으로 전환할 수 있게 된다.

한편, 바람이 태풍 및 폭풍등으로 강하게 불게될 경우 상기 집풍날개는 강한 바람에 의해 엄청난 회전력을 수직축에 전달하게 되는데, 이 때에는 상기 회동안내부재내에 구비된 중량부재는 상기 수직축의 소정 회전력으로 인해 원심력이 발생되어 상기 회동안내부재내에서 일측으로 유동하게 된다.

상기 중량부재가 소정 원심력으로 인해 일측으로 유동하게 되면 상기 중량부재에 소정 와이어로 연결된 힌지걸림돌기를 회동시키게 된다.

이 때, 상기 힌지걸림돌기는 일측은 상기 중량부재에 와이어로 연결되어 있고, 타측은 상기 회동안내부재내주면에 탄지된 제 2탄성부재에 의해 연결되어 있어, 소정 원심력으로 인한 상기 중량부재의 유동력이 상기 제 2탄성부재의 탄성력보다 크게 되면 상기 힌지걸림돌기는 회동된다.

한편, 상기 수직축이 회전하게 되면 바람의 저항을 받는 집풍날개는 회동안내부재를 따라 회동되어 바람의 저항을 줄이게 되는데, 이 때 상기 힌지걸림돌기가 회동되면 상기 힌지걸림돌기의 일측에 형성된 걸림경사판이 상기 회동안내부재의 외면에서 돌출되어 상기 회동안내부재를 따라 회동된 집풍날개의 원위치 회동을 제한하게 된다.

따라서, 상기 집풍날개가 태풍 및 폭풍등의 강한 바람의 영향을 덜 받도록 하여 수직축에 과도한 회전력을 전달하지 못하도록 하여 발전기의 과부하를 방지할 수 있다.

한편, 상기 소정 원심력으로 인한 중량부재의 유동력이 상기 제 2탄성부재의 탄성력보다 약하게 되면 상기 힌지걸림돌기는 역회동하여 상기 집풍날개의 원위치 회동을 자유롭게 하여 상기 집풍날개가 바람의 영향을 잘 받도록 함으로써, 수직축에 과부하를 방지함은 물론 일정한 회전력을 전달할 수가 있다.

상술한 바와 같이 본 고안은 수평축 풍력발전기의 풍향에 따른 부적응을 보완하고 저렴한 설치비용과, 일반적인 수직축 풍력발전기의 단점인 대량 전력생산이 가능하며 풍속에 따라 집풍날개의 자동으로 접힘으로서, 바람의 저항을 줄여 파손을 방지하고 보다 안정적으로 작동유지시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

풍력발전기에 있어서,

바람이 통과하도록 관통된 프레임의 내부에 수직으로 회전가능하게 다수 구비된 수직축과,

상기 수직축의 외주면에서 회동가능하게 다수 구비된 반구형의 집풍날개와,

상기 수직축의 외주면으로부터 소정 이격되어 상기 집풍부재의 회동을 안내하도록 굴곡진 회동안내부재와,

상기 회동안내부재를 지지하도록 일측은 상기 수직축의 외주면에 부착고정되며 타측은 상기 회동안내부재의 일단에 부착고정된 지지바와,

상기 집풍날개의 일측에 구비되어 상기 회동안내부재가 삽입되는 안내편과,

상기 회동안내부재의 일단에 형성되어 상기 집풍날개의 회동을 제한하도록 상기 안내편에 걸리는 걸림턱과,

상기 회동안내부재에 삽입되고 상기 지지바에 탄지되어 상기 집풍날개가 탄발적으로 회동되게하는 제 1탄성부재와,

상기 회동안내부재의 내부를 관통하고 상기 회동안내부재의 외주면 일측에 힌지결합되어 회동하며 일측면에 상기 집풍날개의 안내편의 이동을 일측방향으로만 제한하도록 경사진 단면을 갖는 걸림경사편을 형성한 "ㄴ"자형의 힌지걸림돌기와,

상기 회동안내부재의 관통된 내부를 따라 유동하며 상기 힌지걸림돌기의 일측에 소정 와이어에 의해 연결되어 소정 무게를 가진 중량부재와,

상기 힌지걸림돌기의 타측에 구비되어 상기 힌지걸림돌기를 상기 회동안내부재의 내주면상에서 탄지하는 제 2탄성부재와,

상기 수직축의 일단에 전동풀리를 구비하고 상기 프레임의 소정위치에 구비된 발전기 회전축의 종동풀리와 벨트에 의해 연결하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원심력을 이용한 자동 개폐형 풍력발전기.