KR200420323Y1 - 풍력발전용 회전날개 - Google Patents

풍력발전용 회전날개 Download PDF

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Abstract

본 고안은, 풍력발전용 회전날개에 관한 것으로서, 소정 폭 및 길이를 갖고 길이가 긴 직사각 형상으로 형성된 날개프레임과; 일측 세로방향의 날개프레임으로부터 타측 세로방향의 날개프레임측으로 연장되되 일부 구간에 개구된 형상의 바람유입구가 형성된 제 1 바람안내판과; 상기 제 1 바람안내판과 소정 간격을 두고 후면에 위치하며 일측 세로방향의 날개프레임으로부터 타측 세로방향의 날개프레임측으로 연장되되 일부 구간에 개구된 형상의 바람유출구가 형성된 제 2 바람안내판과; 상기 제 1 및 제 2 바람안내판의 사이에서 소정 간격을 두고 소정 구간에 걸쳐 형성된 바람순환로와; 상기 한 쌍의 가로방향 날개프레임 중 어느 하나의 가로방향 날개프레임에 축설된 회전축을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 비교적 간단한 구성을 취하고 있어서 제조비용을 절감할 수 있는 이점과 아울러 바람의 손실을 최소화하여 미풍에서도 발전시킬 수 있는 풍력발전용 회전날개가 제공된다.
풍력발전, 풍력발전장치, 풍력발전용 회전날개, 회전날개

Description

풍력발전용 회전날개{rotor blade for a wind power generator}
도 1은 본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개를 보인 사시도,
도 2는 본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개의 평 단면도,
도 3은 본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개의 동작상태를 설명하기 위한 평단면도,
도 4는 본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개의 다른 실시예를 보인 사시도,
도 5는 본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개의 또 다른 실시예를 보인 정면도이다.
- 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
10,10a,10b : 회전날개 11 : 날개프레임
13,13a : 세로방향 날개프레임 15,15a : 가로방향 날개프레임
20,20a : 제 1 바람안내판 30,30a : 제 2 바람안내판
40,40a : 바람유입구 50,50a : 바람유출구
60,60a : 바람순환로 70 : 회전축
71 : 축삽입부재 73 : 축
80 : 증속기 90 : 발전기
본 고안은 풍력발전용 회전날개에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 풍속의 정도에 관계없이 풍력의 손실을 최소화하여 발전의 효율을 극대화시킬 수 있도록 한 풍력발전용 회전날개에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전기는, 무한정, 무비용의 청정에너지원인 바람을 이용하여 발전할 수 있는 장치로서 발전원별 전력생산단가의 가격경쟁력 향상 및 발전시스템 설치의 소요면적 최소화 등과 같은 원가적측면과, 화석에너지 고갈에 대한 대체에너지원과 지구환경보호라는 사회환경적측면과, 더불어 공급의 안정성, 에너지 수입의 의존도 감소라는 경제적측면을 얻을 수 있고 특히 근래에 들어서는 정부에서 민간업자가 생산한 전력을 매입할 수 있기 때문에 보급의 가속화가 일고 있다.
위와 같은 풍력발전기는, 외형상 바람을 회전에너지로 바꾸는 회전날개와, 상기 회전날개에 설치된 회전축과, 이들을 일정한 지상 높이에 위치시키기 위한 타워와, 그리고 타워 상부 또는 하부에 설치되어 상기 회전축과 연결되는 발전장치로 이루어져 있다.
한편, 이들 풍력발전기에 사용되는 회전날개는 다양한 구성 및 형상으로 제안되어 사용되고 있는데, 일반적으로 많이 사용되고 있는 것은 블레이드의 수가 2, 3, 4, 6엽으로 된 프로펠라이며, 또한 프로펠라를 다양하게 변형시킨 회전날개를 설치하고 있다.
그런데, 이들 풍력발전기에 사용되며 2, 3, 4, 6엽의 블레이드를 갖는 회전 날개와, 상기 회전날개를 변형시켜 형성한 회전날개는, 그 구조의 특성상 미풍에는 쉽게 회전하지 않고 바람이 어느 정도 불어주어야 회전하기 때문에 지면으로부터 높은 장소 또는 바람의 량이 많고 풍속이 높은 지역에서만 역할을 할 수 있을 뿐, 바람의 량이 적고 풍속이 낮은 장소에서는 발전효율이 저하되는 단점과 아울러 그 구조의 특성상 풍력의 손실이 발생되어 효과적인 발전을 할 수 없다는 문제점이 있다.
이 밖에도 바람의 손실을 최소화하며 회전날개를 가속시키기 위한 다양한 구성이 제안된 바 있으나 큰 효율을 얻을 수 없어 실용화되지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 본 고안의 목적은, 바람을 안내하는 제 1 및 제 2 바람안내판을 설치하여 바람의 손실을 최소화하는 한편 제 1 및 제 2 바람안내판에 의해 안내된 바람이 바람유입구로 유입되는 것에 의해 회전날개가 회전함과 동시에 바람순환로를 통하여 바람유출구로 유출될 때의 추진력에 의해 회전하는 회전날개가 가속될 수 있도록 함으로써 미풍에서도 회전할 수 있는 풍력발전용 회전날개를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 고안에 따라, 풍력발전용 회전날개에 있어서, 소정 폭 및 길이를 갖고 길이가 긴 직사각 형상으로 형성된 날개프레임과; 일측 세로방향의 날개프레임으로부터 타측 세로방향의 날개프레임측으로 연장되되 일부 구간에 개구된 형상의 바람유입구가 형성된 제 1 바람안내판과; 상기 제 1 바람안내판과 소정 간 격을 두고 후면에 위치하며 일측 세로방향의 날개프레임으로부터 타측 세로방향의 날개프레임측으로 연장되되 일부 구간에 개구된 형상의 바람유출구가 형성된 제 2 바람안내판과; 상기 제 1 및 제 2 바람안내판의 사이에서 소정 간격을 두고 소정 구간에 걸쳐 형성된 바람순환로와; 상기 한 쌍의 가로방향 날개프레임 중 어느 하나의 가로방향 날개프레임에 축설된 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전용 회전날개에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 바람안내판은 일측 세로방향의 날개프레임으로부터 타측 세로방향의 날개프레임측으로 향하면서 소정 각도로 경사지게 형성된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 한 쌍의 가로방향 날개프레임 중 어느 하나의 가로방향 날개프레임의 중앙에 마련된 축삽입부재와; 상기 한 쌍의 가로방향 날개프레임 중 나머지 어느 하나의 가로방향 날개프레임의 중앙에 마련된 축을 더 포함하는 것이 효과적이다.
한편, 상기 한 쌍의 가로방향의 날개프레임 중 어느 하나의 가로방향 날개프레임의 중앙에는 발전장치와 연결되는 회전축이 설치되며, 상기 한 쌍의 가로방향 날개프레임 중 나머지 어느 하나의 가로방향 날개프레임의 중앙에 마련된 축삽입부재를 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개를 보인 사시도이며, 도 2는 본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개의 평 단면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개의 동작상태를 설명하기 위한 평 단면도이다.
이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개(10)는, 소정 폭 및 길이를 갖고 길이가 긴 직사각 형상으로 날개프레임(11)을 형성하고 있으며 상기 날개프레임은 소정 거리를 두고 대향하게 마련되는 한 쌍의 세로방향 날개프레임(13)(13a)과, 소정 간격을 두고 대향하게 마련되는 가로방향 날개프레임(15)(15a)으로 형성된다. 여기서 날개프레임(11)은 길이가 긴 직사각 형상으로 한정할 필요는 없으며 직사각, 정사각 등과 같은 다양한 형상으로 형성될 수 있으며 다만 이때 날개프레임의 상면 중앙에 정확하게 회전축(70)이 마련되면 가능할 것이다.
본 고안에 따른 회전날개(10)는, 제 1 바람안내판(20)과 제 2 바람안내판(30)을 가지고 있다.
제 1 바람안내판(20)은, 일측 세로방향의 날개프레임(13a)으로부터 타측 세로방향의 날개프레임(13)측으로 연장되되 일부 구간에 개구된 형상의 바람유입구(40)가 형성되어 바람을 맞게 된다.
제 2 바람안내판(30)은, 제 1 바람안내판(20)과 소정 간격을 두고 후면에 위치하는데 일측 세로방향의 날개프레임(13)으로부터 타측 세로방향의 날개프레임(13a)측으로 연장되되 일부 구간에 개구된 형상의 바람유출구(50)가 형성되어 바람을 유출시키며, 상기 제 1 및 제 2 바람안내판(20)(30) 사이의 소정 구간에는 바람순환로(60)가 형성되어 있다. 여기서 제 1 및 제 2 바람안내판(20)(30)은, 일측 세 로방향의 날개프레임(13)으로부터 타측 세로방향의 날개프레임(13a)측으로 향하면서 바람유입구(40) 및 바람유출구(50)를 제외한 부분까지 소정 각도로 경사지게 형성된 것이 바람을 손실 없이 바람유입구(40) 측으로 유도 안내할 수 있다.
한편, 한 쌍의 가로방향 날개프레임(15)(15a) 중 가로방향 날개프레임(15)에는 회전축(70)이 축설되며 회전축의 일단은 증속기(80)와 발전기(90) 측과 연결되어 있다.
도 4는 본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개의 다른 실시예를 보인 사시도에 관한 것이다. 이 도면에서의 회전날개(10a)는 제 1 및 제 2 바람안내판(20a)(30a)이 도 1에서와 달리 경사짐이 없이 형성된 것을 볼 수 있는데 이 또한 바람유입구(40a)와 바람유출구(50a)와 바람순환로(60a)를 갖고 있다.
또한, 본 고안에 따른 회전날개(10b)에 따르면 한 쌍의 가로방향 날개프레임(15)(15a) 중 어느 하나의 가로방향 날개프레임(15a)의 중앙에 축삽입부재(71)을 마련하고 있으며, 나머지 어느 하나의 가로방향 날개프레임(15)의 중앙에는 축(73)을 마련하여 동일한 구성의 회전날개(10b)가 필요에 따라 다단으로 결합하여 회전될 수 있도록 하고 있다.
그리고, 본 고안에 따르면, 한 쌍의 가로방향의 날개프레임(15)(15a) 중 어느 하나의 가로방향 날개프레임(15)의 중앙에는 발전기(90)와 연결되는 회전축(70)이 설치되며, 나머지 어느 하나의 가로방향 날개프레임(15a)의 중앙에는 축삽입부재(71)를 마련하여 상측에서 회전날개(10b)의 축(73)을 삽입하는 것으로서 회전날개를 다단으로 연결하여 사용할 수 있도록 구성하고 있다.
본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개(10)는, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 회전날개의 전면에서 바람이 불어오면 바람은 회전날개(10)를 회전축(70)을 중심으로 회전시키며, 제 1 바람안내판(20)에 맞닿는 바람은 경사지게 설치된 제 1 바람안내판(20)에 유도되어 바람유입구(40)로 유입되며 바람이 유도되는 것에 의해 주변바람의 손실을 줄일 수 있다.
한편, 바람유입구(40)로 유입된 바람은 회전하는 회전날개(10)에 회전력을 증가시켜주고 이어서 바람유입구(40)로 유입된 바람은 바람순환로(60)를 통과 바람유출구(50) 측으로 유출되며 이때 바람이 바람유출구(50) 측으로 유출되면서 공기속에서 운동하는 유출바람은 추진력이 발생하며 따라서 회전날개(10)는 더욱 회전력이 가속되어 빠른 회전을 얻게 된다.
본 고안에 따르면, 회전날개(10)의 전면으로부터 바람이 불어오면 바람을 유입하는 바람유입구(40)의 후방 측은 마이너스 기압이 되고 바람을 유출하는 바람유출구(50) 측은 플러스 기압이 되므로 유출되는 바람에 의해 추진력이 발생하여 회전날개(10)는 가속력을 얻게 되어 미풍에서도 회전축(70)을 회전시켜 발전을 행할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개는 바람을 안내하는 제 1 및 제 2 바람안내판(20)(30)을 설치하여 바람의 손실을 최소화하는 한편 제 1 및 제 2 바람안내판에 의해 안내된 바람이 바람유입구(40)로 유입되는 것에 의해 회전날개(10)가 회전함과 동시에 바람순환로(60)를 통하여 바람유출구(50)로 유출될 때의 추진력에 의해 회전하는 회전날개(10)가 가속될 수 있도록 함으로써 미풍 에서도 회전할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 풍력발전용 회전날개는, 비교적 간단한 구성을 취하고 있어서 제조비용을 절감할 수 있는 이점과 아울러 바람의 손실을 최소화하여 미풍에서도 발전시킬 수 있는 풍력발전용 회전날개가 제공된다.

Claims (4)

  1. 풍력발전용 회전날개에 있어서,
    소정 폭 및 길이를 갖고 길이가 긴 직사각 형상으로 형성된 날개프레임과;
    일측 세로방향의 날개프레임으로부터 타측 세로방향의 날개프레임측으로 연장되되 일부 구간에 개구된 형상의 바람유입구가 형성된 제 1 바람안내판과;
    상기 제 1 바람안내판과 소정 간격을 두고 후면에 위치하며 일측 세로방향의 날개프레임으로부터 타측 세로방향의 날개프레임측으로 연장되되 일부 구간에 개구된 형상의 바람유출구가 형성된 제 2 바람안내판과;
    상기 제 1 및 제 2 바람안내판의 사이에서 소정 간격을 두고 소정 구간에 걸쳐 형성된 바람순환로와;
    상기 한 쌍의 가로방향 날개프레임 중 어느 하나의 가로방향 날개프레임에 축설된 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전용 회전날개.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 바람안내판은 일측 세로방향의 날개프레임으로부터 타측 세로방향의 날개프레임측으로 향하면서 소정 각도로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전용 회전날개.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가로방향 날개프레임 중 어느 하나의 가로방향 날개프레임의 중앙에 마련된 축삽입부재와;
    상기 한 쌍의 가로방향 날개프레임 중 나머지 어느 하나의 가로방향 날개프레임의 중앙에 마련된 축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전용 날개.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 가로방향의 날개프레임 중 어느 하나의 가로방향 날개프레임의 중앙에는 발전장치와 연결되는 회전축이 설치되며, 상기 한 쌍의 가로방향 날개프레임 중 나머지 어느 하나의 가로방향 날개프레임의 중앙에 마련된 축삽입부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전용 회전날개.
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