KR20070000560A - 풍력발전용 회전날개 - Google Patents

풍력발전용 회전날개 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 풍력발전용 회전날개에 관한 것으로서, 소정 길이의 회전축과; 상기 회전축의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 적어도 하나 이상이 다단으로 고정되며 상기 회전축을 중심으로 양측 가로방향을 따라 적어도 하나 이상이 마련된 날개지지대와; 소정 폭 및 길이를 갖고 상기 양측 날개지지대의에서 일측을 향하여 돌출 형성된 가요성 제 1날개편과, 상기 제 1날개편을 사이에 두고 상기 양측 날개지지대에서 일측을 향하여 돌출 형성된 가요성 제 2 및 제 3날개편을 포함하는 날개부로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 수평 및 수직으로의 설치가 가능하여 설치장소에 구애됨이 없고, 회전날개가 바람의 세기에 따라 스스로 그 각도를 가변함으로써 미풍에서도 발전이 가능하며, 태풍과 같은 강풍일 때는 바람의 저항을 덜 받기 때문에 태풍에 의해 회전날개와 회전축 및 이하 발전장치가 파손되지 않는 풍력발전용 회전날개가 제공된다.
풍력발전, 풍력발전장치, 풍력발전용 회전날개, 회전날개

Description

풍력발전용 회전날개{rotor blade for a wind power generator}
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전용 회전날개가 바람에 의해 소정 각도로 가변된 상태를 보인 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전용 회전날개의 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전용 회전날개의 확대 정면도이다.
- 도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
10 : 풍력발전용회전날개 20 : 회전축
30 : 날개지지대 40,40a : 날개부
41a,41b,41c,41d : 제 1날개편 42a,42b,42c,42d : 제 2날개편
43a,43b,43c,43d : 제 2날개편 50,50a : 공기포켓
본 발명은 풍력발전용 회전날개에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 풍향 및 풍속의 정도에 관계없이 풍력의 손실을 최소화하여 발전의 효율을 극대화시킬 수 있으며, 태풍에도 파손됨이 없는 풍력발전용 회전날개에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전기는, 무한정, 무비용의 청정에너지원인 바람을 이용하 여 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 설치되는 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 회전날개와, 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 제역할을 할 수 있을 뿐, 바람의 량이 적고 풍속이 낮은 비교적 비좁은 장소에서는 발전효율이 저하되는 단점과 아울러 그 구조의 특성상 풍력의 손실이 발생되어 효과적인 발전을 할 수 없다는 문제점이 있다.
특히, 상기와 같은 종래의 회전날개는 태풍과 같은 강한 바람이 불면 회전날 개 또는 회전축이 파손되어 매우 큰 피해를 입는 폐단이 있는 한편, 발전기의 안전을 위해 회전날개의 크기를 작게 할 경우에는 미풍때는 바람을 적게 받게되어 효율적인 풍력발전을 행할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 수평 및 수직방향으로의 설치가 가능하며, 회전날개가 풍속의 정도에 따라 바람을 맞는 각도가 스스로 가변되어 미풍일 때도 공기포켓에 의해 풍력의 손실없이 풍력을 최대한 많이 받아 풍력발전의 효율을 극대화시키고, 태풍과 같은 강풍일 때는 바람의 저항을 최소화함으로써 파손됨이 없는 풍력발전기의 회전날개를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 풍력발전용 회전날개에 있어서, 소정 길이의 회전축과; 상기 회전축의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 적어도 하나 이상이 다단으로 고정되며 상기 회전축을 중심으로 양측 가로방향을 따라 적어도 하나 이상이 마련된 날개지지대와; 소정 폭 및 길이를 갖고 상기 양측 날개지지대의에서 일측을 향하여 돌출 형성된 가요성 제 1날개편과, 상기 제 1날개편을 사이에 두고 상기 양측 날개지지대에서 일측을 향하여 돌출 형성된 가요성 제 2 및 제 3날개편을 포함하는 날개부로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력발전용 날개에 의해 달성된다.
여기서, 상기 제 1내지 제 3날개편 각각은, 그 두께가 일측으로부터 타측을 향할수록 점차적으로 협소하게 형성된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 2 내지 제 3날개편은, 상기 제 1날개편 보다 작은 길이로 형성된 것이 효과적이다.
한편, 상기 날개부는, 상기 회전축을 중심으로 양측 가로방향을 따라 고정된 날개지지대에서 돌출 형성될 때, 양측 날개부 중 어느 하나의 날개부가 일측을 향할 때 나머지 어느 하나의 날개부는 타측을 향하도록 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 날개지지대는, 상기 회전축의 축선방향에서 볼 때 일정한 간격을 두고 사방을 향하여 열십자 모양으로 고정된 것이 효과적이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전용 회전날개가 바람에 의해 소정 각도로 가변된 상태를 보인 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 풍력발전용 회전날개의 평면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 풍력발전용 회전날개의 확대 정면도이다.
이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전용 회전날개(10)는, 회전축(20)과, 날개지지대(30)와, 날개부(40)를 구비하고 있다.
본 발명에 따른 회전축(20)은 금속으로서 소정 길이로 형성되며, 이에 설치되는 날개지지대(30)는, 도 1에서와 같이, 회전축(20)의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 적어도 하나 이상이 다단으로 고정되며, 회전축(20)을 중심으로 양측 가로방향을 따라 적어도 하나 이상이 마련되는데, 본 발명에 따른 날개지지대(30)는, 가급적 풍향 및 풍속에 민감하게 반응할 수 있도록 회전축(20)의 축선방향에서 볼 때 일정한 간격을 두고 사방을 향하여 열십자 모양으로 고정 설치하고 있다.
날개부(40)는, 제 1날개편(41a)(41b)(41c)(41d)과, 제 2날개편 (42a)(42b)(42c)(42d)과, 제 3날개편(43a)(43b)(43c)(43d)을 포함하는 구성으로 형성되며 이들 제 1 내지 제 3날개편은, 가요성이 있는 합성수지 또는 금속으로 형성하되 가요성을 갖도록 형성한다.
한편, 제 1날개편(41a)(41b)(41c)(41d)은, 날개지지대(30)의 일측에서 소정 폭 및 길이를 갖고 양측 날개지지대(30)에서 일측을 향하여 돌출 형성되며, 제 2날개편(42a)(42b)(42c)(42d) 및 제 3날개편(43a)(43b)(43c)(43d)은, 제 1날개편(41a)(41b)(41c)(41d))을 사이에 두고 양측 날개지지대(30)에서 일측을 향하여 돌출 형성되는데, 제 2 내지 제 3날개편의 길이는 제 1날개편 보다 작은 길이로 형성된다. 특히 이들 제 1 내지 제 3날개편은 그 두께가 일측으로부터 타측을 향할수록 점차적으로 협소하게 형성하여 바람이 없을 때에는 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1날개편(41a)(41b)(41c)(41d)과, 제 2 및 제 3날개편(42a)(42b)(42c)(42d),(43a)(43b)(43c)(43d)은 상호 접촉되어 있다가 바람이 불면 바람에 의해 접촉되어 있던 제 1내지 제 3날개 들은 상호 간격이 벌어져 공기포켓(50)(50a)을 형성한다.
본 발명에 따른 날개부(40)는, 회전축(20)을 중심으로 양측 가로방향을 따라 고정된 날개지지대(30)에서 돌출 형성될 때, 양측 날개부(40)(40a) 중 어느 하나의 날개부(40)가 일측을 향할 때 나머지 어느 하나의 날개부(40a)는 타측을 향하도록 형성함으로써 풍향에 관계없이 미풍에서도 바람을 영향을 많이 받아 회전축(20)을 회전할 수 있도록 하고 있다.
본 발명에 따른 풍력발전용 회전날개(10)는, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같 이, 풍속이 A방향에서 발생하면 제 1날개편(41a)(41b)이 휨되어 바람을 받게되므로 회전축(20)은 시계방향으로 회전하며, 풍속이 B방향에서 발생하면 제 1날개편(41b)(41c)이 휨되어 바람을 받게되므로 역시 회전축(20)은 시계방향으로 회전하며, C방향에서 풍속이 발생하면, 제 1날개편(41c)(41d)이 휨되어 회전축(20)은 시계방향으로 회전한다. 또한, 풍속이 D방향에서 발생하면 제 1날개편(41d)(41a)이 휨되어 회전축(20)을 시계방향으로 회전시켜 회전축 일단에 설치된 가속기(70) 및 발전기(80)를 구동시켜 발전을 행하는데, 이때 이들 제 1날개는 풍속의 정도에 따라 휨 정도가 가변되어 바람의 정도를 가변적으로 받아들여 회전축(20)을 회전시킨다.
한편, 본 발명에 따른 제 2 및 제 3날개편(42a)(42b)(42c)(42d),(43a)(43b)(43c)(43d)은, 제 1날개편(41a)(41b)(41c)(41d)에 접촉되어 있다가 미풍과 같은 약한 풍속이 발생하면 상호 접촉상태가 분리되어 벌여지면서 공기포켓(50)(50a)이 형성되므로 미풍에서도 풍력의 손실됨이 없이 회전축(20)을 회전시켜 발전을 행하게 되며, 태풍과 같은 강한바람이 불면 상기 제 1날개편(41a)(41b)(41c)(41d)과, 제 2 및 제 3날개편(42a)(42b)(42c)(42d),(43a)(43b)(43c)(43d)은 도 3에서와 같이 일측을 향하여 휘어지게 되므로 태풍가 같은 강한 바람의 영향을 덜 받게되며, 따라서 날개부(40)(40a)와 이하 가속기(70) 및 발전기(80)를 포함하는 발전장치가 강풍에 파손되는 일이 없다.
또한, 본 발명에 따른 풍력발전용 회전날개(10)는 날개부(40)(40a)를 회전축 (20)으로부터 사방을 향하여 열십자 모양으로 설치하고 있기 때문에 회전축이 수직 또는 수평으로 설치되는 것과 관계없이 미풍에서도 회전축(20)을 회전시킨다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전용 회전날개는, 수평 및 수직으로의 설치가 가능하여 설치장소에 구애됨이 없고, 회전날개가 바람의 세기에 따라 스스로 그 각도를 가변함으로써 미풍에서도 발전이 가능하며, 태풍과 같은 강풍일 때는 바람의 저항을 덜 받기 때문에 태풍에 의해 회전날개와 회전축 및 이하 발전장치가 파손되지 않는 풍력발전용 회전날개가 제공된다.

Claims (5)

  1. 풍력발전용 회전날개에 있어서,
    소정 길이의 회전축과;
    상기 회전축의 길이방향을 따라 소정 간격을 두고 적어도 하나 이상이 다단으로 고정되며 상기 회전축을 중심으로 양측 가로방향을 따라 적어도 하나 이상이 마련된 날개지지대와;
    소정 폭 및 길이를 갖고 상기 양측 날개지지대의에서 일측을 향하여 돌출 형성된 가요성 제 1날개편과, 상기 제 1날개편을 사이에 두고 상기 양측 날개지지대에서 일측을 향하여 돌출 형성된 가요성 제 2 및 제 3날개편을 포함하는 날개부로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력발전용 날개.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1내지 제 3날개편 각각은, 그 두께가 일측으로부터 타측을 향할수록 점차적으로 협소하게 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전용 날개.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 내지 제 3날개편은, 상기 제 1날개편 보다 작은 길이로 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전용 날개.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 날개부는, 상기 회전축을 중심으로 양측 가로방향을 따라 고정된 날개지지대에서 돌출 형성될 때, 양측 날개부 중 어느 하나의 날개부가 일측을 향할 때 나머지 어느 하나의 날개부는 타측을 향하도록 형성된 것을 특징으로 하는 풍력발전용 회전날개.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 날개지지대는, 상기 회전축의 축선방향에서 볼 때 일정한 간격을 두고 사방을 향하여 열십자 모양으로 고정된 것을 특징으로 하는 풍력발전용 회전날개.
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