KR200466421Y1 - 풍력 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 건물의 외벽에 설치되는 고정프레임(10)과; 상기 고정프레임(10)의 상부에 설치되며, 상기 고정프레임(10)의 내부에 이물질 유입을 차단하는 커버부(16)와; 상기 고정프레임(10)의 내부에 설치되며, 풍력에 의해 전기를 생산하는 다수의 풍력발전수단(50)과; 상기 커버부(16)의 일단에 설치되며, 상기 풍력발전수단(50)과 연결되어 상기 풍력발전수단(50)의 회전속도를 증가시키는 보조풍력수단(20);을 포함하는 풍력 발전장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 고안에 의하면, 본 고안에 의한 풍력 발전장치는 다음과 같은 효과가 있다.
본 고안은, 건물의 상,하부가 연결되도록 설치되는 고정프레임에 다수의 풍력발전수단을 설치하여, 굴뚝효과(Stack Effect)에 의해 발생하는 풍력을 이용하여 전기를 생산함으로써, 항시 일정 이상의 전기가 생산되어 전기 생산의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 고정프레임에 다수의 풍력발전수단을 다단으로 설치할 수 있으며, 풍력발전수단이 파손되면 손쉽게 착탈 가능하므로, 설치시 작업시간을 단축하고, 파손시 교환이 쉽게 이루어진다는 장점이 잇다.

Description

풍력 발전장치{Wind power generation device}

본 고안은 풍력 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고정프레임의 내부에 다수의 풍력발전수단을 설치하여 고정프레임의 상부와 하부의 기압차에 의해 발생하는 풍력을 이용하여 전기를 생산하는 풍력 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전시스템은 바람의 힘을 회전력으로 전환시켜 전력을 생산하는 기술로, 바람 에너지를 기계적 에너지로 변환하고 발전기를 구동하여 전력을 생산하는 시스템이다. 풍력발전시스템은 다른 발전 시스템에 비해 효과적인 부지 이용이 가능하고, 공해 및 폐기물이 배출이 없는 친환경적이라는 장점이 있는 반면에, 바람의 풍속이 낮은 지역에서는 발전 자체가 불가능하거나 발전이 이루어지더라도 바람 에너지를 전기 에너지로 변환하는 효율이 매우 낮아진다는 단점이 있었다.

이러한 종래의 풍력발전시스템은 자연적인 바람의 효율을 극대화 할 수 있는 구조로 개발되고 있으며, 한국등록특허 10-0810990호와 같이 다양한 방향으로부터 불어오는 바람을 효과적으로 집중시켜 저속의 바람이라도 풍속의 가속화를 구현하고, 최적의 바람 각도를 유도하여 풍력 발전 효율을 높일 수 있는 기술이 요구되고 있다.

상기와 같은 종래의 풍력발전시스템은 자연현상에 의한 바람을 이용함으로써 꾸준한 전기 생산이 불가능하며 탈부착이 용이하지 않아 손쉽게 설치할 수 없으며, 풍력의 효율을 높이기 위해 추가적인 블레이드를 설치하기 위해서는 전체 구조를 변경해야하는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고정프레임을 수직한 방향으로 건물의 외벽에 설치하고 위,아래의 기압차와 온도차로 발생되는 풍력을 이용함으로써, 항시 바람이 생성되어 풍력발전이 이루어 질 수 있는 가정용 풍력장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 따르면, 본 고안에 의한 풍력 발전장치는, 건물의 외벽에 설치되는 고정프레임과, 상기 고정프레임의 상부에 설치되며 상기 고정프레임의 내부에 이물질 유입을 차단하는 커버부와, 상기 고정프레임의 내부에 설치되며 풍력에 의해 전기를 생산하는 다수의 풍력발전수단과, 상기 커버부의 일단에 설치되며, 상기 풍력발전수단과 연결되어 상기 풍력발전수단의 회전속도를 증가시키는 보조풍력수단을 포함한다.

상기 풍력발전수단은, 외측을 형성하며 외측프레임과, 상기 외측프레임의 내부에 구비되며 외주면을 따라 전자기코일이 권취된 보빈이 구비되는 내측프레임과, 상기 내측프레임의 내부에 설치되며, 외주면을 따라 다수의 블레이드가 설치되어 풍력에 의해 회전되는 회전몸체와, 상기 회전몸체의 양측에 설치되며, 상기 회전몸체가 상기 내측프레임의 내부에서 회전가능하도록 지지하는 지지프레임과, 상기 블레이드에 구비되며, 자력을 발생하는 자성체를 포함한다.

상기 보조풍력수단은, 상기 커버부의 일측에 형성되는 걸림턱에 체결되어 회전 가능하게 설치되는 회전하우징과, 상기 회전하우징의 일측에 설치되며 바람의 풍향에 따라 상기 회전하우징을 회전시키는 방향전환부재와, 상기 회전하우징의 타측에 설치되며 풍력에 의해 회전되는 회전부재와, 상기 회전부재의 일측에 결합되며 상기 회전부재의 회전에 따라 회전되는 회전축과, 상기 회전축의 일단에 설치되며 상기 회전축의 회전운동을 전달하는 제 1 베벨기어와, 상기 제 1 베벨기어와 치차 결합되어 상기 제 1 베벨기어의 회전력을 전달받아 수평회전운동으로 전환하는 제 2 베벨기어와, 상기 제 2 베벨기어의 일측에 구비되며 상기 제 2 베벨기어의 회전력을 전달 받아 상기 풍력발전수단에 회전력을 전달하는 회전력전달축을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의한 풍력 발전장치는 다음과 같은 효과가 있다.

본 고안은, 건물의 외부에 설치되는 고정프레임에 다수의 풍력발전수단을 설치하여, 굴뚝효과(Stack Effect)에 의해 발생하는 풍력을 이용하여 전기를 생산함으로써, 항시 일정 이상의 전기가 생산되어 전기 생산의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 고정프레임에 다수의 풍력발전수단을 다단으로 설치할 수 있으며, 풍력발전수단이 파손되면 손쉽게 착탈이 가능하므로, 설치시 작업시간을 단축 할수 있고, 파손시 교환이 쉽게 이루어진다는 장점이 있다.

도 1은 본 고안에 의한 풍력 발전장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 고안 실시예를 구성하는 보조풍력수단단의 구성을 보인 상세 단면도.
도 3은 본 고안 실시예를 구성하는 고정프레임에 풍력발전수단이 결합되는 상태를 나타내는 상세 사시도.
도 4는 본 고안 실시예를 구성하는 풍력발전수단의 구성을 보인 분해사시도.
도 5는 본 고안 실시예를 구성하는 블레이드에 영구자석이 부착되는 상태를 나타내는 상세 사시도.
도 6은 본 고안 실시예를 구성하는 내측프레임과 블레이드가 결합된 상태를 나타내는 단면도.
도 7은 본 고안 실시예를 구성하는 공기유입부재가 결합된 고정프레임의 상태를 나타내는 단면도.

이하 본 고안에 의한 풍력 발전장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 고안에 의한 풍력 발전장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 고안 실시예를 구성하는 보조풍력수단단의 구성을 보인 상세 단면도가 도시되어 있다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 건물의 외벽에 설치되는 고정프레임(10)과, 상기 고정프레임(10)의 상부에 설치되며 상기 고정프레임(10)의 내부에 이물질 유입을 차단하는 커버부(16)와, 상기 고정프레임(10)의 내부에 설치되며 풍력에 의해 전기를 생산하는 다수의 풍력발전수단(50)과, 상기 커버부(16)의 일단에 설치되며 상기 풍력발전수단(50)과 연결되어 상기 풍력발전수단(50)의 회전속도를 증가시키는 보조풍력수단(20) 등으로 구성된다.

상기 고정프레임(10)은 내부가 중공된 원통 형상을 가지며, 장방향으로 길게 형성된다. 상기 고정프레임(10)은 건물의 외부에 설치되며, 건물 하부의 공기와 상부의 공기가 연결되어 건물 하부와 상부를 연결시키는 역할을 한다. 상기 고정프레임(10)에 의해 굴뚝효과(Chimney Effect)가 발생하게 되어, 상기 고정프레임(10)의 내부에 상승 기류가 형성된다.

구체적으로 살펴보면, 건물(B)의 상부와 하부의 기압차와 온도차로 인해 공기가 유동하게 되어 상승기류가 발생하게 되는 '연돌효과'를 이용하여 아래에서 설명할 풍력발전수단(50)을 회전시켜 전기를 생산한다.

도 3을 참조하면, 상기 고정프레임(10)의 외주면에는 가이드홈(12)이 형성된다. 상기 가이드홈(12)은 사각형 형상을 가지며, 외측으로 함몰되게 형성된다. 상기 가이드홈(12)은 상기 고정프레임(10)의 상부에서 하부까지 연장되도록 이루어지며, 외주면을 따라 일정한 간격으로 다수개가 형성된다. 상기 가이드홈(12)에는 아래에서 설명할 풍력발전수단(50)의 돌출부(54)가 서로 결합된다. 상기 풍력발전수단(50)이 상기 고정프레임(10)에 고정되도록 한다.

상기 고정프레임(10)의 상부에는 지지축(14)이 설치된다. 상기 지지축(14)은 판재로 이루어져, 상기 고정프레임(10)의 상단에 수직하게 설치된다. 상기 지지축(14)은 상기 고정프레임(10)의 중심축을 기준으로 방사상으로 일정한 간격으로 다수개가 설치된다. 상기 지지축(14)은 아래에서 설명할 커버부(16)를 지지하는 역할을 한다.

상지 지지축(14)의 상부에는 커버부(16)가 설치된다. 상기 커버부(16)는 일정한 두께를 가지는 판재로 이루어지며, 꼬깔 형상으로 형성된다. 상기 커버부(16)는 상기 고정프레임(10)의 내부로 빗물 또는 이물질 등이 유입되지 않도록 상기 고정프레임(10)의 상부를 커버한다.

상기 커버부(16)의 상부에는 걸림턱(18)이 형성된다. 상기 걸림턱(18)은 일정한 높이를 가지며, 외측방향으로 돌출되게 형성된다. 상기 걸림턱(18)에는 아래에서 설명할 회전하우징(22)의 체결부재(26)가 장착되며, 상기 회전하우징(22)을 회전 가능하도록 지지한다.

상기 걸림턱(18)의 상부에는 보조풍력수단(20)이 설치된다. 상기 보조풍력수단(20)은, 상기 커버부(16)의 걸림턱(18)에 체결되어 회전 가능하게 설치되는 회전하우징(22)과, 상기 회전하우징(22)의 일측에 설치되며 바람의 풍향에 따라 상기 회전하우징(22)을 회전시키는 방향전환부재(30)와, 상기 회전하우징(22)의 일측에 설치되며 풍력에 의해 회전되는 회전부재(32)와, 상기 회전부재(32)의 일측에 결합되며 상기 회전부재(32)의 회전에 따라 회전되는 회전축(38)과, 상기 회전축(38)의 일단에 설치되며 상기 회전축(38)의 회전운동을 전달하는 제 1 베벨기어(42)와, 상기 제 1 베벨기어(42)와 치차 결합되어 상기 제 1 베벨기어(42)의 회전력을 전달받아 수평회전운동으로 전환하는 제 2 베벨기어(44)와, 상기 제 2 베벨기어(44)의 일측에 형성되며 상기 제 2 베벨기어(44)의 회전력을 전달 받아 상기 풍력발전수단(50)에 회전력을 전달하는 회전력전달축(46) 등으로 구성된다.

상기 회전하우징(22)은 중공된 원통 형상으로 형성되며, 내부의 부품을 지지한다. 상기 회전하우징(22)은 외부의 충격으로 부터 내부의 부품을 보호하고, 아래에서 설명한 회전부재(32)와 방향전환부재(30)를 지지한다.

상기 회전하우징(22)의 하부에는 체결홀(24)이 형성된다. 상기 체결홀(24)은 상기 회전하우징(22)의 하부에 원형으로 관통되게 형성된다. 상기 체결홀(24)은 상기 고정프레임(10)을 통해 전달되는 상승기류가 외부로 전달되도록 안내한다.

상기 체결홀(24)의 하부에는 체결부재(26)가 형성된다. 상기 체결부재(26)은 단면이 "[" 형상으로 형성되며, 상기 체결홀(24)의 외측을 따라 하부로 돌출되도록 형성된다. 상기 체결부재(26)는 상기 걸림턱(18)을 감싸도록 결합되며, 상기 체결부재(26)와 상기 걸림턱(18) 사이에는 베어링(28)이 설치되어 회전가능하게 결합된다.

즉, 상기 고정프레임(10)의 걸림턱(18)에 상기 체결부재(26)가 감싸도록 결합되어, 상기 고정프레임(10)을 기준으로 상기 회전하우징(22)이 회전 가능하게 설치된다.

상기 회전하우징(22)의 우측(도2 참조)에는 방향전환부재(30)가 설치된다. 상기 방향전환부재(30)는 삼각형 평판으로 형성되며, 상기 회전하우징(22)에 수직하게 설치된다. 상기 방향전환부재(30)는 풍향에 따라 상기 회전하우징(22)을 회전시켜 아래에서 설명할 회전부재(32)에 풍력이 작용하도록 유도하는 역할을 한다.

상기 회전하우징(22)의 좌측(도2 참조)에는 회전부재(32)가 설치된다. 상기 회전부재(32)는, 회전체(34), 회전날개(36) 등으로 구성된다. 상기 회전체(34)는 유선형으로 형성되어, 바람이 외주면을 따라 이동되어 아래에서 설명할 회전날개(36)에 도달하도록 유도하고 외주면에 다수개의 회전날개(36)가 등간격으로 설치된다. 상기 회전체(34)는 상기 회전날개(36)에 의해 회전하며, 풍력에 의해 회전력을 전달한다.

상기 회전체(34)의 외주면에는 회전날개(36)가 설치된다. 상기 회전날개(36)는 풍력을 회전운동으로 변환시키는 역할을 한다.

상기 회전체(34)의 우측(도2 참조)에는 회전축(38)이 설치된다. 상기 회전축(38)은 원기둥 형상으로 형성되며, 상기 회전하우징(22)의 결합홀(40)을 관통하여 상기 회전하우징(22)의 내측으로 연장된다. 상기 회전축(38)은 상기 회전체(34)와 동축으로 이루어져, 상기 회전체(34)와 같이 회전된다. 상기 회전축(38)과 결합홀(40) 사이에는 베어링(미도시)이 설치되어, 상기 회전축(38)이 회전가능하게 지지된다.

상기 회전축(38)의 우측단에는 제 1 베벨기어(42)가 설치된다. 상기 제 1 베벨기어(42)는 일반적인 베벨기어로 자세한 설명은 생략한다. 상기 제 1 베벨기어(42)는 상기 회전축(38)의 회전에 의해 회전되며, 상기 회전축(38)의 수직 회전력을 아래에 설명할 제 2 베벨기어(44)에 전달한다.

상기 제 1 베벨기어(42)의 하부에는 제 2 베벨기어(44)가 설치된다. 상기 제 2 베벨기어(44)는 일반적인 베벨기어로 자세한 설명은 생략한다. 상기 제 2 베벨기어(44)는 수평하게 설치되며, 상기 제 1 베벨기어(42)의 치차 결합되어 상기 제 1 베벨기어(42)의 수직 회전운동을 수평회전운동으로 전환한다.

상기 제 2 베벨기어(44)의 하부에는 회전력전달축(46)이 설치된다. 상기 회전력전달축(46)은 상기 제 2 베벨기어(44)와 동축으로 연결되어 상기 제 2 베벨기어(44)의 회전력을 전달받아 아래에서 설명할 풍력발전수단(50)에 전달한다.

즉, 상기 보조풍력수단(20)은 외부의 풍력에 의해 회전되며, 회전력을 상기 풍력발전수단(50)으로 전달하여 상기 풍력발전수단(50)의 회전속도를 증폭시키는 역할을 한다.

도 3에는 본 고안 실시예를 구성하는 고정프레임에 풍력발전수단이 결합되는 상태를 나타내는 상세 사시도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 고안 실시예를 구성하는 풍력발전수단의 구성을 보인 분해사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 고안 실시예를 구성하는 블레이드에 영구자석이 부착되는 상태를 나타내는 상세 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 고안 실시예를 구성하는 내측프레임과 블레이드가 결합된 상태를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 풍력발전수단(50)은, 외측을 형성하며 외측프레임(52)과, 상기 외측프레임(52)의 내부에 구비되며 외주면을 따라 전자기코일(64)이 감긴 보빈(60)이 형성되는 내측프레임(58)과, 상기 내측프레임(58)에 내부에 설치되며 외주면을 따라 다수의 블레이드(76)가 설치되어 풍력에 의해 회전되는 회전몸체(74)와, 상기 회전몸체(74)의 양측에 설치되며 상기 회전몸체(74)가 상기 내측프레임(58)의 내부에서 회전가능하도록 지지하는 지지프레임(68)과, 상기 블레이드(76)에 구비되며, 자력을 발생하는 자성체(78) 등으로 구성된다.

상기 외측프레임(52)은 내부가 중공된 원통 형상으로 이루어지며, 외부의 충격이 내부의 부품에 작용하지 않도록 보호하는 역할을 한다. 상기 외측프레임(52)의 외주면에는 돌출부(54)가 형성된다. 상기 돌출부(54)는 사각형 형성으로 돌출되게 형성되며, 상기 외측프레임(52)의 외주면을 따라 일정한 간격으로 다수개가 돌출되게 형성된다.

상기 돌출부(54)는 상기 고정프레임(10)의 가이드홈(12)에 삽입되어, 상기 외측프레임(52)이 상기 고정프레임(10)의 내부에 고정된다.

상기 외측프레임(52)의 내주면에는 고정리브(56)가 설치된다. 상기 고정리브(56)는 "[" 형상의 단면을 가지며, 상기 돌출부(54)와 대응되는 상기 외측프레임(52)의 내주면에 내측 방향으로 돌출되게 형성된다. 상기 고정리브(56)의 내부에는 아래에서 설명할 내측프레임(58)의 고정돌기(66)가 삽입되어 상기 내측프레임(58)을 상기 외측프레임(52)에 고정한다.

상기 외측프레임(52)의 내부에는 내측프레임(58)이 설치된다. 상기 내측프레임(58)은 중공된 원통 형상으로 형성되며, 상기 외측프레임(52)의 내부에 삽입된다. 상기 내측프레임(58)은 상기 외측프레임(52)의 내부에 설치되어 다수의 부품을 지지한다.

상기 내측프레임(58)의 외주면에는 보빈(60)이 형성된다. 상기 보빈(60)은 상기 내측프레임(58)의 원호면을 따라 라운드지게 다수개가 등간격으로 돌출되게 형성된다. 상기 보빈(60)의 양측면에는 원호형상의 함몰부(62)가 형성되어, 상기 함몰부(62)에 전자기코일(64)이 감겨진다.

상기 보빈(60)과 보빈(60) 사이에는 고정돌기(66)가 형성된다. 상기 고정돌기(66)는 사각형 형상으로 돌출되게 형성되며, 상기 외측프레임(52)의 고정리브(56)에 삽입되어 상기 내측프레임(58)을 상기 외측프레임(52)에 고정시킨다.

상기 내측프레임(58)의 상,하부에는 지지프레임(68)이 형성된다. 상기 지지프레임(68)은, 중앙에 형성되는 원형링 형상의 고정부재(70)와, 상기 고정부재(70)을 기준으로 방사상으로 돌출되게 형성되는 다수개의 지지대(72) 등으로 구성된다.

상기 고정부재(70)는 원형링 형상의 평판으로 형성되며, 상기 내측프레임(58)의 상,하부 중앙에 위치되어, 아래에서 설명할 회전몸체(74)의 상,하부면을 지지한다.

상기 고정부재(70)의 외주면에는 방사상으로 다수개의 지지대(72)가 형성된다. 상기 지지대(72)는 상기 내측프레임(58)의 내주면과 연결되며, 상기 고정부재(70)를 지지한다.

즉, 상기 내측프레임(58)의 상,하부에 상기 지지프레임(68)이 형성되며, 상기 지지프레임(68)의 고정부재(70) 사이에 아래에서 설명할 회전몸체(74)가 설치되어 회전가능하게 지지된다.

상기 내측프레임(58)의 내부에는 회전몸체(74)가 설치된다. 상기 회전몸체(74)는 유선형으로 형성되어, 바람이 외주면을 따라 저항을 받지 않고 이동되도록 유도한다. 상기 회전몸체(74)는 아래에서 설명할 블레이드(76)가 회전 가능하도록 지지한다.

상기 회전몸체(74)의 외주면에는 블레이드(76)가 형성된다. 상기 회전몸체(74)와 상기 블레이드(76)는 일체형으로 형성되며, 상기 회전몸체(74)의 외주면을 따라 등간격으로 다수개가 형성된다. 상기 블레이드(76)는 일반적인 회전익으로 자세한 설명은 생략한다. 상기 블레이드(76)는 풍력을 회전력으로 전환하는 역할을 하며, 상기 회전몸체(74)를 회전시킨다.

상기 블레이드(76)의 끝단부는 상기 내측프레임(58)의 내주면의 과 동일한 원호로 라운드지게 형성되어, 상기 블레이드(76)가 상기 내측프레임(58)의 내주면에 근접하게 위치되어 회전되도록 한다. 상기 블레이드(76)의 끝단부는 상기 내측프레임(58)의 내주면과 대응되는 면이 직사각형 형상으로 형성되어 아래에서 설명할 자성체(78)가 설치된다.

상기 블레이드(76)의 끝단부에는 자성체(78)가 구비된다. 상기 자성체(78)는 자력이 발생하는 어떠한 재료도 사용이 가능하며, 여기서는 영구자석을 상기 블레이드(76)의 외주면에 부착한다. 또한, 상기 자성체(78)로 분말자석을 상기 블레이드(76)에 도포하여 상기 자성체(78)를 구현할 수도 있다.

상기 자성체(78)의 자력이 상기 내측프레임(58)에 강하게 전달되도록 최대한 근접된 위치인 상기 내측프레임(58)의 내주면과 상기 블레이드(76) 끝단부의 측면 사이에 상기 자성체(78)가 부착된다. 상기 자성체(78)는 접착제에 의해 부착되며, 나사 체결 또는 볼트 결합 등의 다양한 체결방식으로 상기 블레이드(76)에 부착될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 회전몸체(74)의 상,하부에는 연결부재(80)가 설치된다. 상기 연결부재(80)의 상부는 유선형 몸체로 이루어지고, 하부는 나사부(미도시)가 형성된다. 상기 연결부재(80)는 상기 회전몸체(74)의 상,하부에 설치되며, 상기 연결부재(80)의 나사부는 상기 회전몸체(74)의 나사홈(82)에 장착되어 상기 회전몸체(74)를 상기 지지프레임(68)에 회전 가능하도록 고정한다.

상기 연결부재(80)의 상부에는 기어부(81)가 형성된다. 상기 기어부(81)는 일반적인 기어로 자세한 설명은 생략한다. 상기 기어부(81)는 상기 연결부재(80)의 상,하부에 결합되는 다른 기어부(81)와 서로 결합되며, 상기 회전몸체(74)가 기어부(81)에 의해 서로 연결되어 회전되도록 치차 결합시키는 역할을 한다. 또한, 상기 회전력전달축(46)과 치차 결합되어, 상기 보조풍력수단(20)의 회전력을 전달하는 역할도 한다.

즉, 상기 고정프레임(10)에 다수의 풍력발전수단(50)이 다단으로 결합되며, 각각의 상기 풍력발전수단(50)의 기어부(81)가 서로 치차 결합되어 연결되고, 제일 상단의 위치한 상기 풍력발전수단(50)의 기어부(81)는 회전력전달축(46)가 치차 결합된다.

따라서, 굴뚝효과에 의해 형성되는 상승 기류에 의해 상기 고정프레임(10)의 내부에 설치되는 상기 풍력발전수단(50)의 블레이드(76)가 회전되어 전기가 생산되며, 추가적으로 상기 풍력발전수단(50)과 연결되는 상기 보조풍력수단(20)에 의해 외부의 풍력에 의한 회전력을 전달받아 상기 풍력발전수단(50)의 회전을 가속시켜 더욱 많은 전기를 생산할 수 있도록 한다.

상기 외측프레임(52)의 상,하부에는 커버부재(82)가 결합된다. 상기 커버부재(82)는 원형 링 형상의 판재로 형성되며, 외주면을 따라 일정한 간격으로 다수개의 결합부재(84)가 형성된다. 상기 커버부재(82)는 상기 결합부재(84)에 형성된 나사홀(미도시)과 상기 돌출부(54)의 나사홀(미도시)이 일치하도록 결합되며, 상기 나사홀에 나사가 체결되어 고정된다. 상기 커버부재(82)는 상기 외측프레임(52)의 내부에 설치되는 내측프레임(58)이 상,하부로 이탈되지 않도록 고정한다.

도 7에는 본 고안 실시예를 구성하는 공기유입부재가 결합된 고정프레임의 상태를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.

상기 고정프레임(10)의 내부에 장착되는 상기 풍력발전수단(50) 사이에는 공기유입부재(90)가 설치된다. 상기 공기유입부재(90)는 중공된 원통 형상으로 형성되며, 중앙부가 라운드지게 내측으로 함몰 형성된다. 상기 공기유입부재(90)는 하부에서 상부로 유동하는 기류가 상기 공기유입부재(90)의 내부에 유입되면 유입구에서 점점 좁아지는 구조에 의해 유속이 증가하여 아래에서 설명할 유입가이드부재(92)에 의해 외부의 공기가 내부로 유입되도록 유도한다.

상기 공기유입부재(90)의 내부에는 유입가이드부재(92)가 설치된다. 상기 유입가이드부재(92)는 플렉시블(Flexible) 재질로 이루어져 중공된 관 형태로 형성되며, 일단은 상기 공기유입부재(90)의 내주면 중앙부에 설치되고 타단은 아래에서 설명할 공기유입홀(94)과 연결된다. 상기 유입가이드부재(92)는 외부의 공기를 상기 공기유입부재(90)의 내부로 가이드하는 역할을 한다.

상기 유입가이드부재(92)의 좌측 끝단부에는 공기유입홀(94)이 연결된다. 상기 공기유입홀(94)은 상기 고정프레임(10)에 원형으로 관통되게 형성되며, 상기 유입가이드부재(92)에 외부의 공기가 유입되도록 가이드한다.

상기 공기유입부재(90)의 중앙부에는 연결축(96)이 설치된다. 상기 연결축(96)은 원기둥 형상으로 형성되며 상기 공기유입부재(90)의 중앙부에 수직하게 설치된다. 상기 연결축(96)은 상기 공기유입부재(90)의 상,하부에 설치되는 풍력발전수단(50)에 회전력을 전달한다.

상기 연결축(96)의 상,하부에는 연결기어부(98)가 형성된다. 상기 연결기어부(98)는 상기 공기유입부재(90)의 상,하부에 결합되는 기어부(81)에 연결되어 상,하부 풍력발전수단에 기어부(81)와 결합되어 동력을 전달한다.

이하 상기와 같은 구성을 가지는 본 고안의 풍력 발전장치의 작용에 대해 도 1 내지 도 6를 참조하여 살펴본다.

먼저, 건물(B)의 측벽에 고정프레임(10)이 구비되며, 건물에 수직하게 설치되어, 건물의 하부 공기와 상부 공기가 연결되도록 한다. 건물의 하부와 상부를 연결하는 상기 고정프레임(10)에 의해 굴뚝효과(Chimney Effect) 또는 연돌효과(Stack Effect)가 발생하게 되어, 건물 상,하부의 기압차 및 온도차에 의해 상승기류가 발생하게 된다.

상기 고정프레임(10)의 내부에는 다수개의 풍력발전수단(50)이 설치된다. 상기 풍력발전수단(50)의 내부에는 다수개의 보빈이 구비되며, 각각의 상기 보빈(60)에는 전자기코일(64)이 권취된다.

상기 고정프레임(10)의 내부에 생성되는 상승기류에 의해 상기 풍력발전수단(50)의 블레이드(76)가 회전된다. 상기 블레이드(76)의 끝단부에는 자성체에 설치되어 상기 내측프레임(58)의 내주면을 따라 회전된다. 상기 블레이드(76)의 회전에 의해 설치되어, 상기 고정프레임(10)에 발생되는 상승기류에 의해 회전된다.

상기 블레이드(76)의 끝단부에 자성체(78)가 구비되어, 상기 블레이드(76)와 함께 회전되어 진다. 상기 블레이드(76)의 회전에 의해 상기 자성체(78)가 회전되어 N극과 S극이 상기 전자기코일(64)과 이격된 위치에서 교번되며 이로 인해 전기가 생성된다.

따라서, 외부의 풍력에 의해 발전 풍력발전장치와 달리 가정용 풍력발전수단은 건물 상,하부의 기압차와 온도차를 이용한 상승기류를 이용함으로써, 외부에 바람이 불지 않아도 상승기류를 이용하여 전기를 생산할 수 있다.

또한, 상기 고정프레임(10)의 상부에는 보조풍력수단(20)이 설치된다. 상기 보조풍력수단(20)은 외부의 풍력에 의해 회전된다. 외부의 풍력에 의해 회전부재(32)가 회전되면, 상기 회전부재와 동축으로 연결되는 회전축(38)이 수직 회전되며, 상기 회전축의 우측단에 설치된 제 1 베벨기어(42)가 회전된다.

상기 제 1 베벨기어(42)가 회전되면, 상기 제 1 베벨기어(42)와 치차결합된 제 2 베벨기어(44)가 수평 회전된다. 상기 제 2 베벨기어(44)는 상기 제 1 베벨기어(42)의 회전력을 전달 받아 회전력전달축(46)을 회전시키고, 상기 회전력전달축(46)과 연결되는 상기 풍력발전수단(50)의 연결부재(80)를 회전시킨다.

즉, 상기 회전축전달축(46)과 상기 연결부재(80)의 기어부(81)가 연결되어 상기 보조풍력수단(20)의 회전력을 전달받아 상기 풍력발전수단(50)의 회전을 가속시켜 전기생산량을 증가시킬 수 있다.

상기 고정프레임(10)의 내부에 설치되는 다수개의 풍력발전수단(50) 사이에는 공기유입부재(90)가 설치될 수 있다. 상기 공기유입부재(90)는 일정 이상의 풍력발전수단)이 다단으로 연결되어 내부의 기류가 약해지면 외부의 공기의 내부를 유입시켜 풍력을 증가시키는 역할을 한다.

이러한 본 고안의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 고안을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

10. 고정프레임 20. 보조풍력수단
30. 방향전환부재 32. 회전부재
42. 제 1 베벨기어 44. 제 2 베벨기어
50. 풍력발전수단 52. 외측프레임
58. 내측프레임 60. 보빈
64. 전자기코일 74. 회전몸체
76. 블레이드 78. 자성체

Claims (3)

1. 건물의 외벽에 설치되는 고정프레임(10)과;
   상기 고정프레임(10)의 상부에 설치되며, 상기 고정프레임(10)의 내부에 이물질 유입을 차단하는 커버부(16)와;
   상기 고정프레임(10)의 내부에 설치되며, 풍력에 의해 전기를 생산하는 다수개의 풍력발전수단(50)과;
   상기 커버부(16)의 일단에 설치되며, 상기 풍력발전수단(50)과 연결되어 상기 풍력발전수단(50)의 회전속도를 증가시키는 보조풍력수단(20)과;
   상기 풍력발전수단(50) 사이에 구비되며, 중앙부가 내측으로 라운드진 중공된 원통 형상으로 형성되어 내부로 유입되는 기류의 유속을 상승시키는 공기유입부재(90)를 포함하며;
   상기 공기유입부재(90)의 일측에는, 상기 고정프레임(10) 외부의 공기를 공기유입부재(90)의 내측으로 안내하는 유입가이드부재(92)가 더 구비되고;
   상기 유입가이드부재(92)는,
   일단이 기류의 유속이 상승하는 상기 공기유입부재(90)의 내측 중앙부에 위치하고, 타단이 상기 고정프레임(10)에 관통되게 형성되는 공기유입홀(94)에 연결됨을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 풍력발전수단(50)은,
   외측을 형성하며 외측프레임(52)과;
   상기 외측프레임(52)의 내부에 구비되며, 외주면을 따라 전자기코일(64)이 권취된 보빈(60)이 구비되는 내측프레임(58)과;
   상기 내측프레임(58)의 내부에 설치되며, 외주면을 따라 다수의 블레이드(76)가 설치되어 풍력에 의해 회전되는 회전몸체(74)와;
   상기 회전몸체(74)의 양측에 설치되며, 상기 회전몸체(74)가 상기 내측프레임(58)의 내부에서 회전가능하도록 지지하는 지지프레임(68)과;
   상기 블레이드(76)에 구비되며, 자력을 발생하는 자성체(78);를 포함하는 풍력 발전장치.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 보조풍력수단(20)은,
   상기 커버부(16)의 일측에 형성되는 걸림턱(18)에 체결되어, 회전 가능하게 설치되는 회전하우징(22)과;
   상기 회전하우징(22)의 일측에 설치되며, 바람의 풍향에 따라 상기 회전하우징(22)을 회전시키는 방향전환부재(30)와;
   상기 회전하우징(22)의 타측에 설치되며, 풍력에 의해 회전되는 회전부재(32)와;
   상기 회전부재(32)의 일측에 결합되며, 상기 회전부재(32)의 회전에 따라 회전되는 회전축(38)과;
   상기 회전축(38)의 일단에 설치되며, 상기 회전축(38)의 회전운동을 전달하는 제 1 베벨기어(42)와;
   상기 제 1 베벨기어(42)와 치차 결합되어, 상기 제 1 베벨기어(42)의 회전력을 전달받아 수평회전운동으로 전환하는 제 2 베벨기어(44)와;
   상기 제 2 베벨기어(44)의 일측에 구비되며, 상기 제 2 베벨기어(44)의 회전력을 전달 받아 상기 풍력발전수단(50)에 회전력을 전달하는 회전력전달축(46);을 포함하는 풍력 발전장치.
   
   

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