KR20050000436A - 탄성체를 이용한 풍력 발전 장치 및 발전 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부로부터 전달되는 회전에너지를 고정 래칫 기어부로 전달하거나 차단하고, 제어부에 의해 작동 및 해제되는 조작 축이음부와; 고정 래칫 핀에 의해 일방향으로만 회전하며, 외부로부터 전달된 회전에너지를 태엽부로 전달하는 고정 래칫 기어부와; 조작 축이음부 및 고정 래칫 기어부를 통하여 외부로부터 전달된 회전에너지를 저장하고, 저장된 회전에너지를 가변 래칫 기어부 및 구동 축이음부를 통하여 발전기로 전달하는 태엽부와; 제어부에 의해 작동 및 해제되는 가변 래칫핀에 의해 일방향으로만 회전되거나, 양방향으로 회전되는 가변 래칫 기어부와; 태엽부로부터 전달된 회전에너지를 발전기로 전달하거나 차단하고, 제어부에 의해 작동 및 해제되는 구동 축이음부와; 태엽부의 풀림을 일정하게 유지시켜주는 템포와; 외부로부터 전달되는 회전에너지를 발전기로 전달하거나 차단하고, 제어부에 의해 작동 및 해제되는 발전 축이음부와; 태엽부의 태엽이 일정 수준까지 감겼는지를 감지하는 감김 감지부와; 외부로부터 전달되는 회전에너지를 전달하는 축과 연결되어 축의 회전 속도를 측정하는 속도계와; 조작 축이음부, 구동 축이음부, 발전 축이음부 및 가변 래칫 기어부의 가변 래칫 핀을 작동 및 해제시키고, 감김 감지부로부터 태엽부의 태엽이 일정 수준까지 감겼는지를 확인하고, 기준 속도 혹은 기준 전력량 혹은 기준 전압을 기억하고, 속도계로부터 측정된 속도를 기준 속도와 비교하거나 혹은 발전기에서 측정된 전력량이나 전압을 기준 전력량이나 기준 전압과 비교하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄성체를 이용한 풍력 발전 장치 및 발전 방법에 관한 것이다.

Description

탄성체를 이용한 풍력 발전 장치 및 발전 방법{Wind power generator and wind power generating method using elastic thing}
풍력발전에 있어서 풍력 에너지를 효과적으로 이용하기 위한, 기존의 기술은 하나의 태엽을 이용하여 바람이 불지 않을 때나, 약한 바람이 불 때, 태엽에 저장된 에너지를 이용하는 방법이었다.
본 발명의 목적은 바람이 약할 때는 태엽 등의 탄성체를 이용하여 발전을 하고, 바람이 강할 때는 태엽 등의 탄성체에 에너지를 저장하고 풍력을 직접 이용한 발전으로 전환하는 것이다. 또한, 탄성체를 감는 방법에 있어 발전기와 연결되는 태엽 등의 탄성체의 일측과 반대되는 측에 연결된 축을 감아, 태엽이 풀리는 중에도 태엽을 감을 수 있게 하여 풍력에너지의 효율성을 높이는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한, 탄성체를 이용한 풍력 발전 장치의 블록도이고,
도 2는 본 발명의 일예에 의한, 탄성체를 이용한 풍력 발전 장치의 전체적인 구성을 나타내는 도면이고,
도 3은 도 2에서 연결벨트들을 제외한 도면이고,
도 4는 본 발명에 의한, 태엽부를 일측에서 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명에 의한, 태엽부를 다른 측에서 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명에 의한, 고정 래칫 기어부를 도시한 단면도이고,
도 7은 본 발명에 의한, 가변 래칫 기어부를 도시한 단면도이고,
도 8은 본 발명에 의한, 두개의 탄성체를 이용한 풍력 발전 방법을 나타내는 흐름도이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10: 조작 축이음부 20: 고정 래칫 기어부
30: 태엽부 40: 가변 래칫 기어부
50: 구동 축이음부 60: 템포
70: 발전기 80: 발전 축이음부
90: 감김 감지부 100: 제어부
110: 속도계
S: 속도계에서 측정되는 실시간 속도 수치
St: 제어부에 저장된 기준 속도 수치
도 1은 본 발명에 의한, 탄성체를 이용한 풍력 발전 장치의 블록도이다.
탄성체를 이용한 풍력 발전 장치는,
동력 전달 축(풍차축)으로부터 전달되는 회전에너지를 고정 래칫 기어부(20)로 전달하거나 차단하고, 제어부(100)에 의해 작동 및 해제되는 조작 축이음부(10)와; 고정 래칫핀에 의해 일방향으로만 회전하며, 동력 전달 축(풍차축)으로부터 전달된 회전에너지를 태엽부(30)로 전달하는 고정 래칫 기어부(20)와; 조작 축이음부(10) 및 고정 래칫 기어부(20)를 통하여 동력 전달 축(풍차축)으로부터 전달된 회전에너지를 저장하고, 저장된 회전에너지를 가변 래칫 기어부(40) 및 구동 축이음부(50)를 통하여 발전기(70)로 전달하는 태엽부(30)와; 제어부(100)에 의해 작동 및 해제되는 가변 래칫핀에 의해 일방향으로만 회전되거나, 양방향으로 회전되는 가변 래칫 기어부(40)와; 태엽부(30)로부터 전달된 회전에너지를 발전기(70)로 전달하거나 차단하고, 제어부(100)에 의해 작동 및 해제되는 구동 축이음부(50)와; 태엽부(30)의 풀림을 일정하게 유지시켜주는 템포(60)와; 동력 전달 축(풍차축)으로부터 전달되는 회전에너지를 발전기(70)로 전달하거나 차단하고, 제어부(100)에 의해 작동 및 해제되는 발전 축이음부(80)와; 태엽부(30)의 태엽이 일정 수준까지 감겼는지를 감지하는 감김 감지부(90)와; 동력 전달 축(풍차축)과 연결되어 축의 회전 속도를 측정하는 속도계(110)와; 조작 축이음부(10), 구동 축이음부(50), 발전 축이음부(80) 및 가변 래칫 기어부(40)의 가변 래칫 핀을 작동 및 해제시키고, 감김 감지부(90)로부터 태엽부(40)의 태엽이 일정 수준까지 감겼는지를 확인하고, 기준 속도 혹은 기준 전력량 혹은 기준 전압을 기억하고, 속도계(110)로부터 측정된 속도를 기준 속도와 비교하는 제어부(100)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
축이음부(10,50,80)는 양축간의 동력의 전달 및 차단을 이루는 것으로 클러치(Clutch)가 축이음부의 일종에 해당한다. 축이음부(10,50,80)의 작동은 양축간의 동력의 차단을 의미하고, 축이음부(10,50,80)의 해제는 양축간의 동력의 연결을 의미한다.
조작 축이음부(30)는 동력 전달 축(풍차축)으로부터 전달되는 회전에너지를고정 래칫 기어부(20)를 통하여 태엽부(30)로 전달하여 태엽부(30)를 감을 수 있게 하는 기능을 가진다.
구동 축이음부(50)는 태엽부(30)가 감길 때 발생할 수 있는 발전기(70)의 역회전을 방지하기 위하여 태엽부(30)에서 발전기(70)로 전달되는 회전에너지(역방향)를 차단하고, 태엽부(30)가 풀릴 때 발생하는 회전에너지(순방향)를 발전기(70)로 전달하는 기능을 가진다.
발전 축이음부(80)는 동력 전달 축(풍차축)의 회전에너지를 발전기(70)로 전달하고, 태엽부(30)의 풀림에 의해 작동되는 발전기(70)의 회전에너지가 동력 전달 축(풍차축)에 의해 감소되는 것을 막는다. 따라서, 경우에 따라 발전 축이음부(80)는 일방향으로만 회전에너지를 전달하는 래칫기어로 대체될 수 있으며, 이 경우, 제어부에 의해 작동 및 해제되지 않는다.
템포(70)는 기존의 태엽시계에 적용되는 템포 혹은 템포바퀴의 원리를 이용하여 태엽부(30)의 풀림을 일정하게 유지시키는 기능을 한다.
속도계(110) 대신 발전기(70)와 연결된 전력(량)계 등을 사용할 수 있다. 즉, 풍속 대신 발전기(70)에서 출력되는 전기에너지의 크기를 제어부(100)의 판단의 기준으로 삼을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일예에 의한, 탄성체를 이용한 풍력 발전 장치의 전체적인 구성을 나타내는 도면이다.
동력 전달 축(풍차축)은 풍차와 연결되어 있어, 바람에 의해 회전한다.
도 3은 도 2에서 연결벨트들을 제외한 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한, 태엽부를 일측에서 도시한 단면도이다.
태엽부(30)는 태엽 및 태엽통과, 태엽을 축C 및 태엽통과 연결시켜 고정키는 고정부로 구성된다.
도 5는 본 발명에 의한, 태엽부를 다른 측에서 도시한 단면도이다.
태엽은 축C와 연결되어 있고, 태엽통은 축B와 연결되어 있다. 태엽을 감을 때는 태엽통과 연결된 축B를 회전시키고, 태엽을 풀 때는 태엽과 연결된 축C를 회전시킨다.
도 6은 본 발명에 의한, 고정 래칫 기어부를 도시한 단면도이다.
축B와 연결된 래칫 기어는 고정 래칫 핀에 의해 항상 일방향으로만 회전한다.
도 7은 본 발명에 의한, 가변 래칫 기어부를 도시한 단면도이다.
축C와 연결된 래칫 기어는 제어부에 의해 가변 래칫 핀이 작동하면 양방향으로 회전할 수 있고, 가변 래칫 핀이 해제되면 일방향으로만 회전한다. 그러나 실제 적용될 때는 태엽의 풀림을 유발하는 데 쓰인다.
도 8은 본 발명에 의한, 두개의 탄성체를 이용한 풍력 발전 방법을 나타내는 흐름도이다.
제어부(100)가 속도계(110)에서 측정되는 속도(S)를 제어부(100)에 저장된 기준 속도(St)와 비교한다. (단계 S10)
속도계(110)에서 측정되는 속도(S)가 기준 속도(St)보다 작다면, 가변 래칫 기어부(40)를 작동시켜 태엽의 풀림을 유발한다. (단계 S20)
구동 축이음부(50)를 해제시켜 태엽부(30)로부터 전달되는 회전에너지를 발전기(70)로 전달한다. (단계 S30)
조작 축이음부(10)를 해제시켜 동력 전달 축(풍차축)으로부터 전달되는 회전에너지를 태엽부(40)의 태엽통으로 전달하여 태엽을 감을 수 있도록 대기한다. (단계 S40)
발전 축이음부(80)를 작동시켜 발전기(70)와 동력 전달 축(풍차축)을 차단한다. (단계 S50)
속도계(110)에서 측정되는 속도(S)가 기준 속도(St)보다 같거나 크다면, 가변 래칫 기어부(40)를 해제시켜 태엽의 감김을 대기한다. (단계 S60)
감김 감지부(90)가 감지되었는 지를 확인한다. (단계 S70)
감김 감지부(90)가 감지 되었으면, 구동 축이음부(50)를 작동시켜 발전 축이음부를 통하여 동력 전달 축(풍차축)으로부터 전달되는 회전에너지가 방해받지 않도록 한다. (단계 S80)
조작 축이음부(10)를 작동시켜 동력 전달 축(풍차축)으로부터 태엽부(40)의 태엽통으로 전달되는 회전에너지를 차단한다. (단계 S90)
발전 축이음부(80)를 해제시켜 발전기(70)와 동력 전달 축(풍차축)을 연결한다. (단계 S100)
결국, 본 발명에 의한 두개의 탄성체를 이용한 풍력 발전 장치 및 발전 방법에 따르면, 두개의 탄성체를 이용하여 기존의 하나의 태엽을 이용한 풍력 발전 장치보다 효과적으로 풍력에너지를 이용할 수 있다. 또한, 풍력 뿐 아니라 비지속적이고 불규칙한 자연에너지를 이용한 다른 발전 장치에도 널리 쓰일 수 있다.
또한, 탄성체를 감는 방법에 있어 발전기와 연결되는 태엽 등의 탄성체의 일측과 반대되는 측에 연결된 축을 감아, 태엽이 풀리는 중에도 태엽을 감을 수 있게 하여 풍력에너지의 효율성을 높일 수 있다.

Claims (3)

  1. 외부로부터 전달되는 회전에너지를 고정 래칫 기어부로 전달하거나 차단하고, 제어부에 의해 작동 및 해제되는 조작 축이음부와; 고정 래칫 핀에 의해 일방향으로만 회전하며, 외부로부터 전달된 회전에너지를 태엽부로 전달하는 고정 래칫 기어부와; 조작 축이음부 및 고정 래칫 기어부를 통하여 외부로부터 전달된 회전에너지를 저장하고, 저장된 회전에너지를 가변 래칫 기어부 및 구동 축이음부를 통하여 발전기로 전달하는 태엽부와; 제어부에 의해 작동 및 해제되는 가변 래칫핀에 의해 일방향으로만 회전되거나, 양방향으로 회전되는 가변 래칫 기어부와; 태엽부로부터 전달된 회전에너지를 발전기로 전달하거나 차단하고, 제어부에 의해 작동 및 해제되는 구동 축이음부와; 태엽부의 풀림을 일정하게 유지시켜주는 템포와; 외부로부터 전달되는 회전에너지를 발전기로 전달하거나 차단하고, 제어부에 의해 작동 및 해제되는 발전 축이음부와; 태엽부의 태엽이 일정 수준까지 감겼는지를 감지하는 감김 감지부와; 외부로부터 전달되는 회전에너지를 전달하는 축과 연결되어 축의 회전 속도를 측정하는 속도계와; 조작 축이음부, 구동 축이음부, 발전 축이음부 및 가변 래칫 기어부의 가변 래칫 핀을 작동 및 해제시키고, 감김 감지부로부터 태엽부의 태엽이 일정 수준까지 감겼는지를 확인하고, 기준 속도 혹은 기준 전력량 혹은 기준 전압을 기억하고, 속도계로부터 측정된 속도를 기준 속도와 비교하거나 혹은 발전기에서 측정된 전력량이나 전압을 기준 전력량이나 기준 전압과 비교하는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 탄성체를 이용한 풍력 발전 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 선택적으로,
    상기 구동 축이음부 및 발전 축이음부는 회전에너지를 일방향으로만 전달하는 래칫기어로 구성되고, 제어부에 의해 작동되거나 해제되지 않는 것을 특징으로 하는 탄성체를 이용한 풍력 발전 장치.
  3. 제 1항 혹은 제 1항 및 제 2항의 구성을 가지는 탄성체를 이용한 풍력 발전 장치에 있어서,
    제어부가 속도계에서 측정되는 속도를 제어부에 저장된 기준 속도와 비교하거나, 혹은 제어부가 발전기에서 측정되는 전력량이나 전압을 제어부에 저장된 기준 전력량이나 기준 전압과 비교하는 단계;
    제어부가 가변 래칫 기어부를 작동시키는 단계;
    제어부가 구동 축이음부를 해제시키는 단계;
    제어부가 조작 축이음부를 해제시키는 단계;
    제어부가 발전 축이음부를 작동시키는 단계;
    제어부가 가변 래칫 기어부를 해제시키는 단계;
    제어부가 감김 감지부가 감지되었는 지를 확인하는 단계;
    제어부가 구동 축이음부를 작동시키는 단계;
    제어부가 조작 축이음부를 작동시키는 단계; 및
    제어부가 발전 축이음부를 해제시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성체를 이용한 풍력 발전 방법.
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