KR200400677Y1 - 풍력 발전기 - Google Patents

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KR200400677Y1 KR20-2005-0024303U KR20050024303U KR200400677Y1 KR 200400677 Y1 KR200400677 Y1 KR 200400677Y1 KR 20050024303 U KR20050024303 U KR 20050024303U KR 200400677 Y1 KR200400677 Y1 KR 200400677Y1
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Abstract

본 고안은 풍력 발전기에 관한 것으로, 그 목적은 도로가에 설치되어 주행차량으로 부터 발생되는 작은 주행풍에도 발전기가 작동할 수 있게 회전체의 구조를 개선하므로서 발전부의 효율이 보다 향상될 수 있게 하는 데에 있다.
이를 실현하기 위하여 본 고안은, 샤프트(12)를 갖는 발전기(14)와, 상기 발전기(14)에 연결되는 제어부(22)와, 상기 제어부(22)에 연결되는 가로등(4)과, 상기 제어부(22)에 연결되는 축전지(24)와, 상기 발전기(14)와 제어부(22)와 가로등(4)과 축전지(24)를 각각 내부에 장착하는 하우징(10)으로 된 발전부(6)에 있어서, 상기 샤프트(12) 선단부에 결합되는 피니언(21)과, 상기 피니언(21)과 치차 결합하는 내접기어(32)를 하단부 내주에 형성하면서 베어링(28)으로 하우징(10) 상단부에 결합되는 회전체(30)와, 상기 회전체(30) 외주에 길이 방향을 따라 형성되는 나사선날개(34)로 된 것을 특징으로 한다.
본 고안은 회전체(30)의 길이 방향을 따라 나사선날개(34)가 전체에 걸쳐 형성되면서 회전팬(36)이 설치되어 있어서 바람과 접촉하는 면적이 큰 구조로 되어 있는데, 이로 인해 차량의 작은 주행풍에서도 회전체(30)가 회전하며 발전기(14)를 작동시킬 수 있게 됨에 따라 발전부(6)의 효율이 보다 향상되는 효과가 있다.

Description

풍력 발전기{Wind power generator}
본 고안은 풍력 발전기에 관한 것으로서, 특히 도로가에 설치되어 주행 차량으로 부터 발생되는 작은 주행풍에도 발전기가 작동할 수 있게 회전체에 나사선날개와 회전팬을 형성하므로서 발전부의 효율이 보다 향상될 수 있게 한 풍력 발전기에 관한 것이다.
일반적으로, 풍력발전기는 풍력에너지를 풍차의 날개를 매개체로 하여 전력을 얻는 것으로, 대체에너지 개발의 필요성에 따라 세계 각국에서 풍력발전기를 실용 보급중에 있으나 차량 주행풍을 이용한 풍력발전에 관한 연구 및 실용보급은 아직 미약한 단계에 머물러 있다.
현재 일부 사용중인 풍력발전기들은 프로펠러의 구조상 전력을 발생시키기 위해서는, 최소한 풍속 5∼6m/sec 이상이어야 발전이 가능할 뿐 아니라 풍향 방향에 따라 풍력발전기의 방향을 수동으로 조절해야 하므로, 국내에서와 같이 바람이 비교적 약한 지형에서는 만족할만한 발전효과를 기대할 수 없다.
따라서 차량 주행풍을 이용한 풍력발전기가 중앙분리대에 설치될 경우 제한된 공간이라는 결점 때문에 발전기의 크기를 한정해야 하는데, 이로 인해 작은 주행풍이라 하더라도 발전기가 작동할 수 있도록 하기 위해서는 날개의 구조를 개선해야 하는 과제를 가지고 있다.
한편 종래의 기술은 선출원된 공개특허번호 제2002-13088호 "중앙분리대 설치식 수평축 풍력발전기"를 도 1에서 살펴 보면 다음과 같다.
먼저 중앙분리대상에는 수직지지기둥(14)이 고정 설치되고, 상기 수직지지기둥(14) 상단부에는 발전기(13)가 증속기어(12)를 구비하면서 고정 설치되며, 상기 증속기어(12) 입력측에는 회전자날개(12)가 결합된다.
또한 상기 수직지지기둥(14) 상부에는 통풍될 수 있도록 개방슬롯(9)을 형성한 회전자덮개(10)가 설치된다.
상기와 같이 구성되는 종래의 기술을 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저 차량이 도로를 주행하게 되면 주행 방향으로 주행풍이 불게 되는데, 이러한 주행풍은 중앙분리대상에 설치된 회전자날개(16)를 회전시키게 된다.
이로 인해 상기 회전자날개(16)는 주행풍에 의해 회전하면서 회전동력을 전달하게 되고, 상기 회전동력은 증속기어(12)에 도달하면서 보다 큰 회전력으로 증속되어 발전기(13)를 작동시키게 된다.
상기와 같이 작동하는 발전기(13)로 부터 발생된 전기는 중앙분리대상에 설치되는 가로등이나 각종 도로표지판에 공급된다.
상기 종래의 기술은 주행풍을 직접 전달받는 회전자날개(16)가 프로펠러 형으로 되어 있어서 주행풍을 접하는 면적이 작은데, 이로 인해 주행풍이 작을 경우에는 발전이 불가능 하여 효율성이 떨어지는 결점을 가지고 있다.
본 고안은 상기의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 도로가에 설치되어 주행차량으로 부터 발생되는 작은 주행풍에도 발전기가 작동할 수 있게 회전체의 구조를 개선하므로서 발전부의 효율이 보다 향상될 수 있게 하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 기술적 구성은, 샤프트(12)를 갖는 발전기(14)와, 상기 발전기(14)에 연결되는 제어부(22)와, 상기 제어부(22)에 연결되는 가로등(4)과, 상기 제어부(22)에 연결되는 축전지(24)와, 상기 발전기(14)와 제어부(22)와 가로등(4)과 축전지(24)를 각각 내부에 장착하는 하우징(10)으로 된 발전부(6)에 있어서, 상기 샤프트(12) 선단부에 결합되는 피니언(21)과, 상기 피니언(21)과 치차 결합하는 내접기어(32)를 하단부 내주에 형성하면서 베어링(28)으로 하우징(10) 상단부에 결합되는 회전체(30)와, 상기 회전체(30) 외주에 길이 방향을 따라 형성되는 나사선날개(32)로 된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 회전체(30) 상단부에 회전팬(36)이 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 고안은 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이 일반 도로상에 설치된 중앙분리대(2)(도2참조)에는, 야간에 도로를 주행하는 운전자의 시야를 확보할 수 있도록 한 가로등(4)이 일정한 간격을 두면서 설치되는데, 상기 가로등(4)에는 외부의 전기를 사용하지 않고 자체적으로 전기를 만들어 사용할 수 있도록 중앙분리대(2)에 설치한 발전부(6)가 연결된다.
상기와 같이 구성되는 발전부(6)의 구조를 살펴 보면, 먼저 상기 가로등(4) 사이에 위치하는 중앙분리대(2)상에 받침역할을 하는 블록(8)이 시멘트로 만들어져 설치되고, 상기 블록(8)상에는 내부가 비어 있는 하우징(10)이 고정 설치된다.
상기 하우징(10)(도3참조) 내부에는 샤프트(12)를 갖는 발전기(14)가 고정 설치되고, 상기 샤프트(12)에는 전달되는 회전비를 증가시켜 출력하는 변속기어박스(16)가 설치되며, 상기 변속기어박스(16) 앞측에는 샤프트(12)의 회전을 단속하는 브레이크장치(18)가 설치된다.
상기 브레이크장치(18) 앞측에는 샤프트(12)의 회전속도를 체크하는 속도센서(20)가 설치되고, 상기 샤프트(12)의 선단부에는 동력을 전달받는 피니언(21)이 결합된다.
그리고 상기 속도센서(20)와 브레이크장치(18)와 발전기(14)에는 제어부(22)가 연결되고, 상기 제어부(22)에는 발전기(14)로 부터 공급되는 전류의 일부를 저장하는 축전기(24)(도4참조)가 연결되며, 또한 상기 제어부(22)에는 중앙분리대(2)(도2참조)에 설치되는 가로등(4)이 연결 되는데, 이때 발전부(6)의 전기는 가로등(4) 이외에 각종 야간 도로 안내표지판에 연결하여 사용할 수도 있다.
상기와 같이 설치되는 하우징(10)(도3참조) 상부 내부에는 내측으로 돌출된 리브(26)가 형성되고, 상기 리브(26)상에는 베어링(28)이 용접되어 고정 설치되며, 상기 베어링(28)에는 원통으로 된 회전체(30)가 결합되면서 수직으로 설치된다.
이때 상기 회전체(30)는 하우징(10)과 분리되어 설치된다.
상기와 같이 설치된 회전체(30)의 하단부 내주에는 피니언(21)과 치차 결합하는 내접기어(32)가 형성되고, 상기 회전체(30) 외주에는 주행하는 차량에 의해 발생하는 주행풍이나 자연적으로 발생하는 바람에 의해 회전이 원할하게 이루어질 수 있도록 한 나사선날개(34)(도2참조)가 길이 방향을 따라 형성된다.
또한 상기 회전체(30) 상단부에는 통상적으로 배기닥트 상단부에 설치되어 사용되는 무동력 흡출기와 동일한 구조를 갖는 회전팬(36)이 용접되어 고정 설치된다.
상기와 같이 구성되는 본 고안의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저 상기 도로의 중앙분리대(2)(도2참조)상에 발전부(6)가 설치된 상태에서 차량이 도로를 주행하면, 차량이 주행하는 방향으로 주행풍이 불면서 일정 풍속이 발생하는데, 이때 도로의 특성상 중앙분리대(2)를 기준으로 하여 양측에서 차량이 상호 반대방향으로 주행하도록 되어 있으므로 회전체(30)가 일측 방향으로 만 회전할 수 있도록 한 조건이 만들어지게 된다.
상기와 같이 차량이 주행하는 방향으로부터 불어 오는 주행풍은 발전부(6)를 구성하는 나사선날개(34)에 도달하면서 경사진 면을 따라 상승하게 된다.
이때 상기 나사선날개(34)는 회전체(30) 전체에 걸쳐 길이 방향을 따라 형성되어 있어서, 상기와 같이 불어 오는 주행풍을 나산선날개(34) 전체가 접하면서 회전하여 회전력을 제공하게 되고, 동시에 회전체(30) 상단부에 설치된 회전팬(36)이 주행풍을 접하면서 회전하여 회전력을 제공하게 된다.
따라서 상기 나사선날개(34)와 회전팬(36)으로부터 제공되는 회전력에 의해 회전체(30)는 작은 주행풍에서도 회전할 수 있게 된다.
상기와 같이 회전체(30)가 하우징(10)상에서 회전하면 내접기어(32)(도3참조)에 치차 결합하고 있는 피니언(21)이 회전하며 샤프트(12)를 회전시켜 동력을 전달하게 되는데, 이로 인해 전달되는 동력은 변속기어박스(16)에 도달하면서 보다 큰 회전비를 갖는 동력으로 증속되어 발전기(14)로 전달된다.
따라서 상기 발전기(14)는 회전비에 비례한 전기를 만들어내게 된다.
상기와 같이 발전기(14)에서 만들어지는 전기는 제어부(22)로 전달되고, 상기 제어부(22)에서는 도달한 전기의 일부를 축전지(24)(도4참조)로 전달하여 저장하며, 일부 전기는 가로등(4)으로 전달하여 사용하게 된다.
이때 상기 제어부(22)는 계절별, 주,야간 별로 시간이 셋팅 되어 있어서 주로 야간에만 상기 가로등(4)에 전기를 공급하도록 되어 있고, 상기와는 달리 발전기(14)가 작동하지 않을 경우에는 축전지(24)에 저장된 전기가 가로등(4)에 공급된다.
상기와 같이 발전부(6)가 작동하는 상태에서, 차량으로 부터 발생되는 주행풍 이외에도 자연적으로 발생하는 바람이 더하여져서 회전체(30)(도2참조)가 더욱 큰 속도로 회전하면 발전부(6)에 무리가 발생하는데, 이때 상기 속도센서(20)(도3참조)로부터 전달되어 오는 샤프트(12)의 회전속도를 제어부(22)가 전달 받아 설정된 회전속도를 벗어났다고 판단되면, 상기 제어부(22)는 브레이크장치(18)에 작동명령을 전달하여 샤프트(12)를 정지시킨다.
따라서 상기 회전체(30)는 외부로 부터 불어 오는 바람에 의해서도 회전하지 않고 정지된 상태로 머물러 있게 되는데, 이로 인해 상기 발전기(14)에는 무리가 발생하지 않게 된다.
한편 도5에 도시된 바와 같이 터널(38) 내부 양측에 위치하는 인도(40)에 발전부(6)를 설치할 수 있는데, 상기 발전부(6)에는 터널(38) 내부에 설치되는 터널등(42)이 연결된다.
상기와 같이 발전부(6)가 터널(38)내에 설치될 경우에, 전술한 바와 같이 주행하는 차량으로부터 제공되는 주행풍에 의해 작동하면서 전기를 만들게 되고, 이러한 전기는 터널등(42)으로 보내어지게 된다.
또한 상기와는 달리 도 6에 도시된 바와 같이 도로의 가장자리에 위치하는 인도(40)에 상기 발전부(6)를 설치할 수 있는데, 상기 발전부(6)에는 인도(40)에 위치하는 가로등(4)이 연결된다.
상기와 같이 발전부(6)가 인도(40)에 설치될 경우에, 전술한 바와 같이 주행하는 차량으로부터 제공되는 주행풍에 의해 작동하면서 전기를 만들게 되고, 이러한 전기는 가로등(4)에 보내어지게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 고안은, 회전체(30)의 길이 방향을 따라 나사선날개(34)가 전체에 걸쳐 형성되면서 회전팬(36)이 설치되어 있어서 바람과 접촉하는 면적이 큰 구조로 되어 있는데, 이로 인해 차량의 작은 주행풍에서도 회전체(30)가 회전하며 발전기(14)를 작동시킬 수 있게 됨에 따라 발전부(6)의 효율이 보다 향상되는 효과가 있다.
도 1 은 종래의 기술에 따른 실시 예를 나타낸 발전기의 상태도.
도 2 는 본 고안에 따른 실시 예로서 발전부가 중앙분리대에 설치된 상태도.
도 3 은 본 고안에 따른 실시 예로서 발전기가 설치된 하우징 내부 상태도.
도 4 는 본 고안에 따른 실시 예로서 발전부의 회로도.
도 5 는 본 고안에 따른 다른 용도의 실시 예로서 발전부가 터널내에 설치된
상태도.
도 6 은 본 고안에 따른 또 다른 용도의 실시 예로서 발전부가 인도에 설치
된 상태도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2:중앙분리대 4:가로등
6:발전부 8:블록
10:하우징 12:샤프트
14:발전기 16:변속기어박스
18:브레이크장치 20:속도센서
21:피니언 22:제어부
24:축전지 26:리브
28:베어링 30:회전체
32:내접기어 34:나사선날개
36:회전팬 38:터널
40:인도 42:터널등

Claims (2)

  1. 샤프트(12)를 갖는 발전기(14)와,
    상기 발전기(14)에 연결되는 제어부(22)와,
    상기 제어부(22)에 연결되는 가로등(4)과,
    상기 제어부(22)에 연결되는 축전지(24)와,
    상기 발전기(14)와 제어부(22)와 가로등(4)과 축전지(24)를 각각 내부에 장착하는 하우징(10)으로 된 발전부(6)에 있어서,
    상기 샤프트(12) 선단부에 결합되는 피니언(21)과,
    상기 피니언(21)과 치차 결합하는 내접기어(32)를 하단부 내주에 형성하면서 베어링(28)으로 하우징(10) 상단부에 결합되는 회전체(30)와,
    상기 회전체(30) 외주에 길이 방향을 따라 형성되는 나사선날개(34)로 된 것을 특징으로 한 풍력 발전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전체(30) 상단부에 회전팬(36)이 설치되는 것을 특징으로 한 풍력 발전기.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100937156B1 (ko) 2009-01-06 2010-01-15 남종우 공기유동을 이용한 전기발생 장치
KR100981365B1 (ko) * 2009-01-28 2010-09-10 주식회사 지에이 차량의 풍력을 이용한 가로등
WO2021241794A1 (ko) * 2020-05-27 2021-12-02 남정호 회오리 유도 발전장치

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