KR200400586Y1 - 바람 집진용 풍력발전기 - Google Patents

Abstract

본 고안의 바람 집진용 풍력발전기는 일정한 곡면을 가지는 다수개의 블레이드(111)를 회전축(180) 중심으로 수직하향으로 일정 부분이 중첩되게 방사상으로 고정되는 날개(110)와, 상기 회전축(180)의 상하단에 각각 이격되게 결합되고 칠각형상으로 형성시키며 회전축(180)을 지지하는 상부고정플레이트(120) 및 하부고정플레이트(130)와, 상기 상부고정플레이트(120) 및 하부고정플레이트(130)의 이격된 공간 사이에 개재시키되 칠각형 각각의 꼭지점 부분에서부터 날개(110)의 중심으로 향하도록 배치하여 방향 및 세기의 예측이 불가능한 바람의 집중화를 꾀한 격벽(150)으로 구성됨으로써, 바람을 풍력발전기의 날개측으로 유도 및 집중시킬 수 있도록 하면서 바람과의 접촉면을 극대화시켜 풍력발전의 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

바람 집진용 풍력발전기 {AEROGENERATOR COLLECTING WIND}

본 고안은 바람 집진용 풍력발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바람을 풍력발전기의 날개측으로 유도 및 집중시킬 수 있도록 하면서 바람과의 접촉면을 극대화시켜 풍력발전의 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 바람 집진용 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적인 발전 방법으로는 수력을 이용한 수력발전, 화석연료를 이용한 화력발전, 원자력을 이용한 원자력 발전 등을 들 수 있다. 그러나 이러한 발전방법들은 대규모의 발전설비와 이를 가동시키기 위한 막대한 양의 에너지원을 필요로 한다.

특히, 화력발전에 이용되는 에너지원으로써 석유나 석탄 등의 화석연료는 타연료에 비해 그 의존도가 크기 때문에 자원의 고갈과 같은 문제점을 야기시킨다.

더구나, 석유나 석탄등의 화석연료는 오존층을 파괴하여 지구의 온난화를 일으키는 주요원인이 되고 있다. 또한, 석유나 석탄 등의 화석연료는 환경오염을 야기시키는 동시에 특히, 석유나 석탄 등의 화석연료는 타 연료에 비해 그 의존도가 높아 자원의 고갈 및 환경오염을 급속도로 악화시키는 원인이 되었다.

따라서, 석유나 석탄 등의 사용에 따라 자원의 고갈과 석유나 석탄 등을 연소시킴으로서 발생되는 지구온난화에 따른 각종 재해 및 각종 공해물질의 발생으로 인한 환경오염을 방지하기 위해서는 석유나 석탄 등의 화석연료가 필요없는 획기적인 발전방법이 요구되고 있다.

전술한 바와 같이, 석유나 석탄 등의 화석연료가 필요없는 발전방법으로는 태양에너지를 이용한 태양열발전, 조력발전, 풍력발전 등이 있으며, 이 중 가장 쉽게 적용할 수 있는 발전방법이 태양열을 이용한 태양열발전과 바람의 힘을 이용한 풍력발전이라 할 수 있을 것이다.

전술한 풍력발전(風力發電)이란, 풍력에너지를 풍차에 의해 기계적 에너지로 변환하여 발전기를 돌려 발전하는 방식으로서 풍력에너지는 풍속에 따라 변화하며, 수풍면적의 반지름 1m, 풍속 10m/s에서는 약 1kW를 얻을 수 있다.

풍력발전의 이용 시스템으로는, 교류의 풍력발전기를 직접 전력계통에 이용하는 직접이용 시스템과 풍력발전기의 전기를 축전지에 축적하여, 전력계통에 병렬하는 축전이용 시스템의 2가지가 있다. 전자는 풍력변화의 영향을 직접 받는데 비해, 후자는 풍력이 변동하여도 축전지로 보충하기 때문에 평균적으로 이용할 수 있는 장점이 있으나 설비비가 비싸다. 풍력에너지를 동력원에 이용한 대표적인 예는 네덜란드의 풍차인데, 미국ㆍ영국에서는 100~1,000kW급이 이미 고안화되고 있다.

이러한 풍력발전은 폐기물을 수반하지 않는 무공해 에너지원으로서, 개인적 규모로는 충분히 이용할 수 있으며, 바람이 강한 외딴섬 같은 곳에서 풍력이 등대의 발전용으로 쓰이고 있다.

또한, 발전설비가 다른 발전설비에 비해 매우 간단히 설치할 수 있다는 점과 함께 발전에 따른 별도의 폐기물이 발생되지 않는다는 이점이 있다.

더불어, 전술한 풍력발전의 경우 발전설비가 다른 발전설비에 비해 매우 간단히 설치할 수 있다는 이점과 함께 발전에 따른 별도의 폐기물이 발생되지 않는다는 이점이 있다.

한편, 전술한 풍력발전은 도 1에서 도시한 바와 같이, 풍력발전장치는 일년 중 바람의 속도가 항상 일정하게 불어오는 해안가 또는 사뭉에 설치되는 것으로, 적어도 5m 이상의 높이로 지주(15)가 고정 설치되고, 이 지주(15)의 상단부에 적어도 2개 이상의 프로펠러(20)가 회전 가능하게 갖추어진 발전기(25)로 구성된다.

이와 같이 이루어진 풍력 발전장치(10)는 풍력에 의한 상기 지주(15)의 상단에 구비된 프로펠러(20)가 회전되게 되면 발전기(25)에 의하여 발전이 이루어지며, 이러한 다수개의 풍력 발전장치(10)에서 생산된 전력을 모아서 미도시된 축전기에 충전시켜 필요한 개소에 사용하게 된다.

그러나, 종래기술에 따른 풍력발전장치(10)는 프로펠러(20)를 일면상에 설치함에 따라 급격한 바람의 방향 및 속도 변화에 대응력이 부족한 문제점이 있었다.

즉, 예측이 불가능한 바람의 세기 및 방향에 의해 지주(15)에서 프로펠러(20)의 설치각도를 바람의 부는 평균 방향 각도에 맞추어 설치하게 됨으로서, 불규칙하게 다르게 부는 바람의 방향에 따라 적절하게 프로펠러(20) 설치각도를 대응시키지 못해 풍력의 에너지손실을 유발시키는 문제점이 있었다.

또한, 프로펠러(20)는 바람과의 그 접촉면이 협소하여 일정 이상의 강풍이 발생하는 경우에는 프로펠러(20) 회전의 과부하를 부분적으로 방지할 수는 있으나, 바람의 세기가 약한 미풍일 경우에는 오히려 회전력이 급속하게 떨어지면서 발생시키는 전력이 자가발전의 기준치에 현격히 떨어지는 등 풍력의 세기를 효과적으로 이용하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 프로펠러(20)는 지주(15)의 상단에 설치되어 외부와 직접 접촉되도록 노출되어 있어 예상치 못한 강풍이나 돌풍 등에 의해 물체가 날아들면서 프로펠러(20)와 직접적인 충돌을 할 경우 프로펠러에 외부적인 손상을 가하여 풍력발전장치(10)에 심각한 기능적 문제점을 야기시키게 되었다.

따라서, 본 고안의 주 목적은 날개를 수직방향으로 회전가능하게 설치하여 바람의 방향에 상관없이 날개의 회전을 가능하게 하는 바람 집진용 풍력발전기를 제공하는 데 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 날개 외부에 격벽을 방사상으로 설치하여 격벽을 통해 방향이 변화무쌍한 바람을 날개측으로 유도 및 집중시켜 풍력발전기의 풍력효율을 향상시킬 수 있도록 하는 데 있다.

아울러, 본 고안의 다른 목적은 날개의 외부로 보호망을 설치하여 외부로부터 바람에 의해 날개 측으로 유입될 수 있는 모든 위험물을 차단시켜 날개의 외부적 손상을 방지할 수 있도록 하는 데 있다.

이와 같이 구성된 본 고안의 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 바람 집진용 풍력발전기는 일정한 곡면을 가지는 다수개의 블레이드를 회전축 중심으로 수직하향으로 일정 부분이 중첩되게 방사상으로 고정되는 날개와, 상기 회전축의 상하단에 각각 이격되게 결합되고 칠각형상으로 형성시키며 회전축을 지지하는 상부고정플레이트 및 하부고정플레이트와, 상기 상부고정플레이트 및 하부고정플레이트의 이격된 공간 사이에 개재시키되 칠각형 각각의 꼭지점 부분에서부터 날개의 중심으로 향하도록 배치하여 방향 및 세기의 예측이 불가능한 바람의 집중화를 꾀한 격벽으로 구성한다.

또한, 상기 상,하부 고정플레이트의 바깥 테두리면에 격자형태의 보호망을 추가로 설치하여 외부로부터 날개를 보호하도록 구성될 수도 있다.

더불어, 상기 하부고정플레이트의 하단 중심에 고정되어 수직으로 지면에 입설되는 기둥이 추가로 구성되는 것을 특징으로 할 수도 있다.

위와 같이 구성된 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안의 풍력발전기를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 고안의 풍력발전기를 나타낸 분해사시도이며, 도 4는 본 고안의 풍력발전기를 나타낸 정면도이고, 도 5는 본 고안의 풍력발전기를 나타낸 평단면도이며, 도 6은 본 고안의 풍력발전기를 나타낸 정단면도이고, 도 7은 본 고안의 풍력발전기를 지면에 설치한 상태를 나타낸 설치상태도이다.

먼저, 도 2 내지 도 7에서 나타낸 바와 같이, 본 고안의 바람 집진용 풍력발전기는 일정한 곡면을 가지는 다수개의 블레이드(111)를 회전축(180) 중심으로 수직하향으로 일정 부분이 중첩되게 방사상으로 고정되는 날개(110)와, 상기 회전축(180)의 상하단에 각각 이격되게 결합되고 칠각형상으로 형성시키며 회전축(180)을 지지하는 상부고정플레이트(120) 및 하부고정플레이트(130)와, 상기 상부고정플레이트(120) 및 하부고정플레이트(130)의 이격된 공간 사이에 개재시키되 칠각형 각각의 꼭지점 부분에서부터 날개(110)의 중심으로 향하도록 배치하여 방향 및 세기의 예측이 불가능한 바람의 집중화를 꾀한 격벽(150)으로 구성되고, 상기 상,하부 고정플레이트(120,130)의 바깥 테두리면에 격자형태의 보호망(170)을 추가로 설치하여 외부로부터 날개(110)를 보호하도록 구성할 수도 있으며, 상기 하부고정플레이트(130)의 하단 중심에 고정되어 수직으로 지면에 입설되는 기둥(140)이 추가로 구성되는 것을 특징으로 할 수도 있다.

나아가, 상,하부 고정플레이트(120,130)의 대응되는 각각의 변에는 와이어(160)를 X자로 교차되게 고정시켜 보호망(170)을 내부에서 받쳐주도록 하여 보호망(170)의 강도보강을 보장받을 수 있도록 한다.

더불어, 상기와 같은 풍력발전기(100)는 지면에 입설시킨 기둥(140)에 선택적으로 다수개 설치하도록 하여 풍력의 전기발생 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.

또한, 도 4 및 도 7에서 보는 바와 같이, 풍력발전기(100)는 바람이 일정한 장소에서는 지면에 기둥(140)을 입설시켜 풍력발전기(100)를 높은 위치에 설치하여 항상 일정한 바람을 보다 효율적으로 제공 받을 수 있도록 하고, 강풍이나 돌풍 및 태풍이 빈번한 지역에서는 발전기(25)를 지면에 설치한 후 발전기(25) 상면에 근접되게 풍력발전기(100)를 설치하여 지면과의 높이를 최소화시킴에 따라 강한 바람에 의해 기둥(140)의 휨현상이나 풍력발전기(100)의 과부화를 방지할 수 있도록 한다.

이러한 본 고안의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 종래기술에 따른 풍력발전기(10)는 프로펠러(20)의 설치방향이 일면상에서 회전되도록 한 것인 반면, 본 고안의 바람 집진용 풍력발전기(100)는 날개(110)를 수직하향으로 일정한 높이를 갖는 형태로 설치하여 측방에서 부는 바람과 날개(110)와의 접촉면을 최대화시켜 풍력의 발생효율을 극대화시킨다.

특히, 강풍이나 태풍 등의 강한 바람이 예고없이 잦게 발생되는 장소에서는 지면에 발전기(25)를 설치한 다음 발전기(25)의 상면에 근접되게 풍력발전기(100)를 설치하여 강한 바람에 의한 풍력발전기(100)의 외부적 손상을 방지하도록 하고, 바람의 세기가 일정한 장소에서는 지면에 기둥(140)을 입설시켜 풍력발전기(100)를 보다 높은 위치에 설치함에 따라 항상 일정한 바람을 제공받을 수 있도록 한다.

여기서, 바람의 진행방향이 변화해도 격벽(150)에 의해 날개(110)측으로 바람을 유도시키는 동시에 날개(110)를 중심으로 방사형태로 배치된 격벽(150)에 의해 바람을 날개(110) 측으로 집중시켜 풍력을 배가시킬 수 있다.

또한, 풍력발전기(100)의 테두리에는 보호망(170)을 설치함으로써 돌풍이나 태풍 등 강한 바람에 의해 날아드는 조류나 기타 물체에 의해 날개(110)의 손상을 방지하며, 특히 보호망(170)의 후면에 와이어(160)를 X자로 교차시켜 상부플레이트(120)와 하부플레이트(130)에 각각 고정시킴에 따라 보호망(170)의 강도를 보강하여 보호망(170)의 외부적 손상을 방지하도록 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 바람 집진용 풍력발전기는 날개를 수직방향으로 회전가능하게 설치하여 바람의 방향에 상관없이 날개의 회전을 가능하게 함으로써 바람의 집중화를 꾀하여 풍력발전의 효율성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 날개 외부에 격벽을 방사상으로 설치하여 격벽을 통해 방향이 변화무쌍한 바람을 날개측으로 유도 및 집중시켜 풍력발전기의 풍력효율을 배가시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

아울러, 날개의 외부로 보호망을 설치하여 외부로부터 바람의 세기에 의해 날개 측으로 유입될 수 있는 모든 위험물을 차단시켜 날개의 외부적 손상을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 풍력발전기를 나타낸 사시도.

도 2는 본 고안의 풍력발전기를 나타낸 사시도.

도 3은 본 고안의 풍력발전기를 나타낸 분해사시도.

도 4는 본 고안의 풍력발전기를 나타낸 정면도.

도 5는 본 고안의 풍력발전기를 나타낸 평단면도.

도 6은 본 고안의 풍력발전기를 나타낸 정단면도.

도 7은 본 고안의 풍력발전기를 지면에 설치한 상태를 나타낸 설치상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 풍력발전장치 15 : 지주

20 : 프로펠러 25 : 발전기

100 : 풍력발전기 110 : 날개

111 : 블레이드 120 : 상부고정플레이트

130 : 하부고정플레이트 140 : 기둥

150 : 격벽 160 : 와이어

170 : 보호망 180 : 회전축

Claims (3)

1. 일정한 곡면을 가지는 다수개의 블레이드(111)를 회전축(180) 중심으로 수직하향으로 일정 부분이 중첩되게 방사상으로 고정되는 날개(110)와,

   상기 회전축(180)의 상하단에 각각 이격되게 결합되고 칠각형상으로 형성시키며 회전축(180)을 지지하는 상부고정플레이트(120) 및 하부고정플레이트(130)와,

   상기 상부고정플레이트(120) 및 하부고정플레이트(130)의 이격된 공간 사이에 개재시키되 칠각형 각각의 꼭지점 부분에서부터 날개(110)의 중심으로 향하도록 배치하여 방향 및 세기의 예측이 불가능한 바람의 집중화를 꾀한 격벽(150)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 바람 집진용 풍력발전기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 상,하부 고정플레이트(120,130)의 바깥 테두리면에 격자형태의 보호망(170)을 추가로 설치하여 외부로부터 날개(110)를 보호하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 바람 집진용 풍력발전기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 하부고정플레이트(130)의 하단 중심에 고정되어 수직으로 지면에 입설되는 기둥(140)이 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는 바람 집진용 풍력발전기.