KR20050080717A

KR20050080717A - 강풍에 순응하는 풍차

Info

Publication number: KR20050080717A
Application number: KR1020040009419A
Authority: KR
Inventors: 이수열
Original assignee: 이수열
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-08-17

Abstract

본 발명은 바람의 힘으로 에너지를 얻는 프로펠러 형 풍차와 비슷한 것으로 일반가정이나 건물옥상에서 단 단위로 에너지를 얻어 발전, 발열, 발광에 이용코자 하였다.

따라서 일반적 프로펠러 형 풍차와 같이 프로펠러 날개는 동일하나 날개넓이를 설치 가능한 최대로 넓게 하여도 풍속이 강할 때는 프로펠러 날개가 뒤쪽으로 기울어 져서 풍압을 받는 반사압력이 줄어들도록 날개 각도를 유지하는 힘을 스프링의 인장력과 비틀림 힘으로 하였다. 결과적으로 풍압과 날개각도가 힘의 균형을 이루어 무리한 풍압을 날개가 받지 않도록 하였다. 또한 바람의 방향에 관계없이 풍력을 이용하기 위하여 일반적으로 프로펠러 형 풍차는 프로펠러 회전면이 풍향을 직각으로 유지하기위한 바람 방향지시용 꼬리날개가 있으나 본 발명은 프로펠러 날개를 바람 방향회전축의 뒤쪽 즉 바람 방향지시용 꼬리날개가 있는 쪽에 장착하여 프로펠러 날개의 역할과 바람 방향지시용 꼬리날개의 역할을 동시에 함으로서 돌풍에 의한 방향상실을 방지하여 파손의 염려 없이 미풍에서 강풍까지 에너지를 얻도록 하였다. 따라서 본 발명은 소형 단위로 에너지를 얻기에 용이하므로 가정용 온수, 발광, 발열 에너지로 활용하기 좋으며 강풍이 심하거나 풍속의 변동이 심한장소에 설치하여도 파손의 염려 없이 에너지를 발생할 수 있음.

Description

강풍에 순응하는 풍차{The windmill to be sufferable on the strong wind}

본 발명은 바람의 힘으로 에너지를 얻는 프로펠러(propeller)형 풍차와 같은 것으로 돌풍에도 풍차가 방향을 상실하지 않고 미풍에도 작동할 수 있으며 강풍(태풍)에도 파손되지 않고 에너지를 얻는 풍차 장치이다.

도 2와 같이 현재 일반적인 프로펠러(propeller)형 풍차는 프로펠러 날개(12)가 최초 정해진 각도로 고정되어있어 프로펠러 축(13)이 지탱해야 할 강도는 프로펠러 날개(12) 면적과 프로펠러 날개(12)가 바람에 부딪치는 기울기(도 5에서 r*cosineθ1)에 반비례한다. 따라서 태풍과 같은 극단적인 풍속에 프로펠러 축(13)이 파손되지 않기 위해서는 프로펠러 날개(12)의 넓이를 프로펠러 날개(12)의 회전원의 넓이 만큼 최대로 넓게 할 수 없으므로 미풍에는 풍차가 작동하지 못하며, 또한 프로펠러 날개(12)의 회전수는 풍속에 비례하므로 강풍(태풍)에는 회전수가 증가하여 프로펠러 날개(12) 및 축(13)이 원심력을 견디지 못하여 파손되는 경우가 발생한다.

또한 프로펠러 날개(12)가 바람 방향 회전축(2) 앞쪽에 배치되었고 바람 방향지시용 꼬리날개(17)가 바람 방향 화전축(2)의 뒤쪽에 장착되어 있으므로 돌풍이 있을 경우에는 바람이 도달하는 시간차가 프로펠러 날개(12)에 먼저 도달하고 바람 방향지시용 꼬리날개(17)에 늦게 도달하는 경우에는 풍차가 방향성을 상실하여 파손되는 경우가 발생한다.

본 발명은 풍력에너지를 가장 효과적으로 활용하기위해서는 프로펠러 날개 (12)의 넓이를 넓게 하여야한다. 이때 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 프로펠러 날개(12)가 바람의 강약에 따라 프로펠러 날개(12)의 각도(θ1,θ2)를 스프링(6,10) 힘으로 유지시켜 강풍에는 프로펠러 날개(12)가 뒤쪽으로 밀려난 각도(θ2)로 기울어지므로 프로펠러 날개(12)와 축(13)이 받는 압력을 바람에 부딪치는 기울기(도 5에서 r*cosineθ1)에 반비례 하도록 하여 프로펠러 날개(12)와 축(13)이 파손되지 못하도록 하고자 하였고, 풍차의 바람방향지시용 꼬리날개(17) 대신 풍차 프로펠러 날개(12)를 바람방향 회전축(2) 뒤쪽에 장착하여 프로펠러의 회전기능과 바람 방향지시용 꼬리날개(17)의 기능을 겸하도록 하여 풍향의 급변시에도 방향을 상실하지 않도록 하고자 하였다.

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 지면에 고정된 풍차 설치기둥(1)에 구름 베어링(18) 장착하고 이 구름 베어링(18)에 바람 방향 회전축(2)을 끼워 넣어 풍향에 따라 360도 회전 할 수 있도록 조합한다. 다음은 이 바람 방향 회전축(2)에 회전 변속기어와 발전기가 든 에너지 전환상자(3)를 부착 고정한다. 그리고 풍차 회전축(4)은 에너지 전환상자((3)속의 변속기어에 동력 전달을 하도록 장착 한다. 풍차 회전축(4)끝에는 프로펠러 설치판(14)을 고정 부착 하고 또한 코일스프링 걸이(5)를 프로펠러 설치판(14)에서 프로펠러 날개(12) 길이의 1/2 지점에 고정 부착한다.

도 3에서 프로펠러 설치판(14)에 프로펠러 축(13)을 조합하는 방법은 프로펠러 설치판(14)에 프로펠러 축(13)이 들어가는 미끄럼베어링(11)을 프로펠러 날개(12) 한개 당 미끄럼베어링(11) 두개를 고정 부착한다.

프로펠러 축(13)에는 원통 코일스프링(10)을 걸 수 있는 원통 코일스프링 걸이(9)와 프로펠러 날개 각도설정 핀(15)을 고정할 수 있는 구멍을 만들고 프로펠러 축(13)을 미끄럼베어링(11)에 끼워 넣는다. 이 때 원통 코일스프링(10)도 동시에 끼워 넣어야 한다. 그다음 원통 코일스프링 걸이(9)와 프로펠러 날개 각도설정 핀(15)을 고정한 후 프로펠러 날개 각도설정 핀(15)에 볼트길이로써 평상시의 프로펠러 날개(12) 각도(θ1)를 설정한다.

다음은 도 3,4에서 원통 코일스프링(10)을 원통 코일스프링 걸이(9)에 걸거나, 인장 코일스프링 걸이판(5)에 인장 코일스프링(6)을 걸고 로프걸이(8)에 연결한 로프(7)를 인장 코일스프링(6)에 연결하여 평상시에는 도 5의 프로펠러 날개(12)각도를 θ1로 유지시키고 강풍일 때는 도 6과 같이 프로펠러 날개(12)의 각도가 θ2와 같이 되도록 스프링 힘과 로프(7) 길이를 조정한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 프로펠러 날개 한개의 넓이를 프로펠러 날개회전원의 원넓이에 날개수로 분할한 만큼 넓게하여도 강풍(태풍)에 파손되지 않고 미풍에서 강풍까지 최대로 활용할 수 있는 효과가 있다.

또한 바람 방향지시용 꼬리날개의 역할을 프로펠러 날개가 대행하도록 바람방향 회전축 뒤쪽에 프로펠러 날개를 장착하였으므로 돌풍이나 풍향의 급변하여도 풍차의 방향상실에 의한 파손의 염려가 없게 한 것이다.

도 1은 본 발명의 스케치도

도 2는 일반적 풍차장치의 스케치도

도 3은 본 발명의 프로펠러(propeller) 한개의 평면도

도 4는 본 발명의 프로펠러(propeller) 한개의 정면도

도 5는 도 3과 도 4의 우측면도

도 6은 도 5의 프로펠러 날개가 강풍으로 날개의 각도가 변한상태도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 풍차 설치기둥 2: 바람 방향회전축

3: 에너지 전환상자 4: 풍차 회전축

5: 인장 코일스프링 걸이판 6: 인장 코일스프링

7: 로프 8: 로프걸이

9: 원통 코일스프링 걸이 10: 원통 코일스프링

11: 미끄럼 베어링 12: 프로펠러(propeller) 날개

13: 프로펠러 축 14: 프로펠러 설치판

15: 프로펠러 날개 각도설정 핀, 볼트 16: 풍향, 풍속 표시선

17: 바람 방향지지용 꼬리날개 18: 구름 베어링

Claims

풍력을 이용하여 에너지를 발생시키는 프로펠러 형 풍차에 있어서 지상에 고정시킨 기둥(1)에 구름 베어링(18)에 360도 회전하도록 바람방향 회전축(2)을 조합한다. 바람방향 회전축(2)에는 풍차회전축(4)과 회전력 전달이 되는 에너지 전환상자(3)를 고정하고 풍차회전축(4)에는 프로펠러축(13)을 설치할 수 있는 프로펠러 설치판(14)과 인장 코일스프링(6)을 걸 수 있는 인장 코일스프링 걸이판(5)을 고정 부착한다.

프로펠러 설치판(14)에 부착되어있는 미끄럼베어링(11)에 프로펠러축(13)을 끼워 넣고 원통 코일스프링 걸이(9)와 프로펠러 날개 각도설정 핀(15)을 고정하고 프로펠러 날개 각도설정 핀(15)에 볼트로써 평상시의 프로펠러 날개(12)의 각도를 조정한 후 원통 코일스프링(10)은 원통 코일스프링 걸이(9)에 걸고, 인장 스프링(6)은 로프걸이(8)에 걸은 로프(7)와 코일 스프링걸이(5)와 연결하여 프로펠러 날개(12)의 각도 유지력을 인장 코일스프링((6)의 인장력과 원통 코일스프링(10)의 비틀림 힘으로 프로펠러 날개(12)가 받은 풍압과 스프링의 복원력과 평형을 이루면서 프로펠러 날개(12) 각도가 변하도록 장치된 강풍에 순응하는 풍차.
제 1 항에 있어서

풍차가 돌풍이나 풍향의 급변시에도 방향을 상실하지 않도록 바람 방향지시용 꼬리날개(17) 기능과 프로펠러 날개(12)의 기능을 겸하도록 바람방향 회전축(2) 후측에 프로펠러 날개(12)가 장착된 강풍에 순응하는 풍차.