KR20050078802A

KR20050078802A - 풍력발전기용 프로펠러

Info

Publication number: KR20050078802A
Application number: KR1020040006850A
Authority: KR
Inventors: 조봉규
Original assignee: 조봉규
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2005-08-08

Abstract

본 발명에 따른 풍력발전기용 프로펠러는 회전되며 발전기에 접속되어 발전을 수행하는 주축과, 상기 주축에 직각으로 고정되며 주축을 회전시키도록 주축을 중심으로하여 회전됨과 동시에 바람의 방향에 따라 축선을 중심으로 하여 회동되는 구동축과, 상기 구동축의 양단에 고정되고 바람의 방향에 따라 상기 구동축상에서 회동되면서 바람을 맞아 구동축의 축선을 중심으로 하여 전개 및 접철회동되는 날개판으로 구성되어, 바람의 풍속이 낮은 미풍에도 작동하는 것이 가능하여 발전효율이 높으며 특히 1개의 주축에 다수의 프로펠러를 설치하는 것이 가능하게 되어 저비용으로 발전용량을 높히는 것이 가능하게 됨은 물론 풍향에 관계없이 작동하므로 더욱 발전효율을 제고하는 것이 가능하다.

Description

풍력발전기용 프로펠러 { propeller for windpower generation }

본 발명은 풍력발전기용 프로펠러에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 미풍에도 주축을 회전시키는 것이 가능하여 발전효율을 제고하는 것이 가능하고 바람의 방향변화에도 신속하게 대응하는 것이 가능하게 되어 효율적으로 발전하는 것이 가능한 풍력발전기용 프로펠러에 관한 것이다.

일반적으로 현재사용되는 발전방법으로는 대규모의 화석연료를 사용하는 화력발전이나, 우랴늄을 사용하는 원자력발전이나, 대규모의 담수설비가 필요한 수력발전 등을 들 수 있으나, 이러한 발전방식들은 대기오염이나 온난화의 주범이거나 처리가 곤란한 방사선폐기물을 발생하거나 커다란 환경파괴를 불러 일으키므로 보다 친환경적인 발전방식이 시급히 요구되고 있는 실정이며, 이러한 대체적인 친환경발전방식으로 태양열발전, 풍력발전이 가장 널리 연구되고 있으며 이중 바람의 힘을 이용한 풍력발전이 가장 널리 선호되며 3면이 바다로 둘러 쌓인 우리나라에서는 풍력발전에 대한 관심이 더욱 요구되고 있는 실정이다.

풍력발전은 대기의 밀도차에 의하여 공기가 이동하는 바람을 이용하는 것으로 종래의 풍력발전에는, 도6에 도시된 바와 같이, 5m 이상의 높이로 기둥을 고정 설치하고 기둥의 상단에 2개이상의 날개를 구비한 프로펠러형 블레이드를 설치하여 프로펠러형 블레이드의 회전에 따라 전기를 발생하는 발전기로 구성되어 있어, 프로펠러형 블레이드가 회전함에 따라 발전기에 의하여 발전이 이루어지며, 상기와 같이 작동하는 다수개의 풍력 발전장치에서 생산된 전력을 모아서 충전체에 충전시켜 사용하는 방식이나, 이러한 종래의 풍력발전은 바람이 일정한 속도 이상으로 유지되고 공기의 밀도가 높아야 프로펠러형 블레이드가 회전을 함으로써 바람의 힘을 동력으로 변환할 수 있으므로 미풍이 불어올 경우에는 발전이 불가능하다는 문제점이 있어, 바람의 방향이 일정치 않은 도시지역 및 산간지방에는 효율성이 결여된다는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 강풍 등에 의해 쉽게 파손됨으로써 유지 보수가 비경제적이며 그 시설비용에 경제성이 결여되어 있다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 바람의 풍속이 낮은 미풍에도 작동하는 것이 가능하여 발전효율이 높으며 특히 1개의 주축에 다수의 프로펠러를 설치하는 것이 가능하게 되어 저비용으로 발전용량을 높히는 것이 가능하게 됨은 물론 풍향에 관계없이 작동하므로 더욱 발전효율을 제고하는 것이 가능한 풍력발전기용 프로펠러에 관한 것이다.

본 발명의 이러한 목적은 회전되며 발전기에 접속되어 발전을 수행하는 주축과, 상기 주축에 직각으로 고정되며 주축을 회전시키도록 주축을 중심으로하여 회전됨과 동시에 바람의 방향에 따라 축선을 중심으로 하여 회동되는 구동축과, 상기 구동축의 양단에 고정되고 바람의 방향에 따라 상기 구동축상에서 회동되면서 바람을 맞아 구동축의 축선을 중심으로 하여 전개 및 접철회동되는 날개판으로 구성된 본 발명에 따른 풍력발전기용 프로펠러에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 풍력발전기용 프로펠러는 첨부된 도면을 참고로 하여 이하에 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징 및 장점들을 보다 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기용 프로펠러(A)는, 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 회전되며 발전기(도시않됨)에 접속되어 발전을 수행하는 주축(1)과, 상기 주축(1)에 직각으로 고정되며 주축(1)을 회전시키도록 주축(1)을 중심으로하여 회전됨과 동시에 바람의 방향에 따라 축선(21)을 중심으로 하여 회동되는 구동축(2)과, 상기 구동축(2)의 양단에 고정되고 바람의 방향에 따라 상기 구동축(2)상에서 회동되면서 바람을 맞아 구동축(2)의 축선(21)을 중심으로 하여 전개 및 접철회동되는 날개판(3)으로 구성되어 있다.

본 실시예에서 상기 주축(1)은 일단이 지면이나 구조물상에 고정되도록 수직으로 회전가능하게 배치된다. 상기 주축(1)의 상단에는 상기 주축(1)에 일체로 고정되어 함께 회전되며 상기 구동축(2)을 회동가능하게 고정하는 지지브라켓(11)이 고정되어 있다. 상기 지지브라켓(11)의 측방에는 수평외향으로 연장되는 간극유지편(12)이 연장성형되어 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 상기 간극유지편(12)은 상기 구동축(2)의 일단에 고정된 날개판(3)의 일정한 전개각도나 접철각도를 일정하게 유지하게 하므로서 주축(1)이 원활하게 회전되게 함과 동시에 날개판(3)이 늘어지거나 전개가 원할하게 되지 못하는 것을 방지한다.

상기 구동축(2)은 본 실시예에서는 서로 독립되게 작동되는 2개의 구동축(2)으로 구성되어 있다. 상부의 구동축(2)은 날개편(3)이 상방으로 전개접철되게 작동되고, 하부의 구동축(2)은 날개편(3)이 하방으로 전개접철되게 작동된다. 상기 구동축(2)은 본 실시예에서는 2개가 사용되는 것으로 기술되었으나, 1개의 구동축(2)이 사용될 수 있음은 물론이고 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

상기 날개판(3)은 각 구동축(2)의 양단에 부착되어, 총 4개의 날개판(3)이 부착되어 있다. 상기 각 구동축(2)에 부착된 날개판은 서로 90도의 편차를 갖도록 고정되어 있어 일측의 날개판(3)이 전개위치에 있을 경우 타측의 날개판(3)은 접철위치에 있게 배치되어 있다. 상기 날개판(3)은 전개위치에서는 약 85도의 각도로 경사지게 전개되어 바람을 최대한으로 이용하고 접철위치에서는 약 5도로 경사지게 접철되어 바람을 피하면서도 전개위치에서는 용이하게 전개되는 구조가 바람직하다.

이상과 같은 구조를 갖는 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기용 프로펠러의 작용효과를 이하에 상세히 기술한다.

본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기용 프로펠러(A)가 설치되어 바람이 불경우에 도2 및 도3의 실선의 화살표로 표시된 바람은 구동축(2)의 일단에 고정된 날개판(3)에 부딪히어 날개판(3)을 전개위치로 전개시키게 되어 상부의 구동축(2)의 날개판(3)은 상향으로 전개되고 하부의 구동축(2)의 날개판(3)은 하향으로 전개되고, 도2 및 도3의 이점쇄선의 화살표로 표시된 바람은 타측의 접철된 날개판(3)위로 불게 되므로 접철된 날개판(3)을 통과하게 되면서 날개판(3)은 접철위치로 접철되게 되므로, 바람은 전개된 날개판(3)상에 부딪히게 되므로 구동축(2)은 주축(1)을 중심으로 회전하게 되고 구동축(2)이 180도 회전하게 되면 접철된 날개판(3)이 바람을 맞게 되므로 접철된 날개판(3)이 전개되는 힘을 받으므로 구동축(2)이 축선(21)을 중심으로 회동되면서 이전의 전개된 날개판(3)은 구동축(2)의 회동작동에 의하여 자동적으로 접철되게 되는 작동이 반복되므로서, 구동축(2)의 일측은 항상 전개되고 타측은 항상 접철되면서 구동축(2)은, 도3에 도시된 바와 같이, 회전되게 되므로 주축(1)이 회전되어 발전이 가능하게 되는 것이다. 이상의 작동은 1개의 주축(1)상에 1개의 프로펠러(A)가 고정된 것만을 기술하였으나, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 1개의 주축(1)상에 2개이상의 프로펠러(A)가 고정되어 주축(1)의 발전용량을 대단히 용이하게 증가시킬 수 있게 되는 것이다. 또한, 바람이 불기만하면 어떤 방향이라 하더라도 날개판(3)이 바람을 맞고 전개되므로 풍향에 관계없이 프로펠러(A)가 작동되므로 효율적으로 작동되어 발전효율을 제고할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 풍력발전기용 프로펠러는 회전되며 발전기에 접속되어 발전을 수행하는 주축과, 상기 주축에 직각으로 고정되며 주축을 회전시키도록 주축을 중심으로하여 회전됨과 동시에 바람의 방향에 따라 축선을 중심으로 하여 회동되는 구동축과, 상기 구동축의 양단에 고정되고 바람의 방향에 따라 상기 구동축상에서 회동되면서 바람을 맞아 구동축의 축선을 중심으로 하여 전개 및 접철회동되는 날개판으로 구성되어, 바람의 풍속이 낮은 미풍에도 작동하는 것이 가능하여 발전효율이 높으며 특히 1개의 주축에 다수의 프로펠러를 설치하는 것이 가능하게 되어 저비용으로 발전용량을 높히는 것이 가능하게 됨은 물론 풍향에 관계없이 작동하므로 더욱 발전효율을 제고하는 것이 가능하다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 풍력발전기용 프로펠러의 사시도

도2는 도1의 풍력발전기용 프로펠러의 작동과 바람의 진행을 나타내는 측면도

도3은 도1의 풍력발전기용 프로펠러의 작동과 바람의 진행을 나타내는 평면도

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전기용 프로펠러의 정면도

도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍력발전기용 프로펠러의 정면도

도6은 종래의 풍력발전기용 프로펠러의 사시도

* 도면의 주요부분의 부호에 대한 부호의 설명 *

1. 주축 11. 지지브라켓

12. 간극유지편 2. 구동축

21. 축선 3. 날개편

Claims

풍력발전기용 프로펠러에 있어서,

상기 프로펠러는 회전되며 발전기에 접속되어 발전을 수행하는 주축(1)과, 상기 주축(1)에 직각으로 고정되며 주축(1)을 회전시키도록 주축(1)을 중심으로하여 회전됨과 동시에 바람의 방향에 따라 축선(21)을 중심으로 하여 회동되는 구동축(2)과, 상기 구동축(2)의 양단에 고정되고 바람의 방향에 따라 상기 구동축(2)상에서 회동되면서 바람을 맞아 구동축(2)의 축선(21)을 중심으로 하여 전개 및 접철회동되는 날개판(3)으로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 프로펠러.
제1항에 있어서, 상기 주축(1)의 상단에는 상기 주축(1)에 일체로 고정되어 함께 회전되며 상기 구동축(2)을 회동가능하게 고정하는 지지브라켓(11)이 고정되어 있고, 상기 지지브라켓(11)의 측방에는 수평외향으로 연장되는 간극유지편(12)이 연장성형되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 프로펠러.
제1항에 있어서, 상기 구동축(2)에 부착된 날개판은 일측의 날개판(3)이 전개위치에 있을 경우 타측의 날개판(3)은 접철위치에 있게 배치되도록 서로 소정각도의 편차를 갖게 고정된 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 프로펠러.