KR20080113895A

KR20080113895A - 수직축 풍력 발전시스템의 입구 안내익 구조

Info

Publication number: KR20080113895A
Application number: KR1020070062891A
Authority: KR
Inventors: 김사만
Original assignee: 주식회사 케이.알; 김사만; 한희석
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2008-12-31

Abstract

본 발명은 수직축 풍력 발전시스템의 입구 안내익 구조에 관한 것으로, 입구 안내익으로부터 보내지는 바람이 터빈으로 보다 용이하게 공급될 뿐만 아니라 상기 터빈의 상, 하부를 통해 바람을 원활하게 배출하여 상기 터빈으로 바람이 계속적으로 유입됨에 따라 상기 수직축 풍력 발전시스템의 성능이 향상되도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 자연의 바람 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하기 위하여 복수개의 블레이드(11)를 갖는 터빈(10)과, 상기 터빈(10)의 외측부에 설치되는 복수개의 상, 하부 및 측부 지지대(21,22,23)와, 상기 터빈(10)으로 바람을 보내도록 하는 입구 안내익(30)이 구비되는 수직축 풍력 발전시스템(100)에 있어서, 상기 입구 안내익(30)의 후면 상, 하부에는 터빈(10)으로 바람을 공급함과 함께 바람이 계속적으로 유입되도록 상기 입구 안내익(30)의 후면으로부터 연장되는 상, 하부 연장부(110,120)가 각각 형성된 것이다.

수직축 풍력 발전시스템, 터빈, 블레이드, 입구 안내익, 연장부

Description

수직축 풍력 발전시스템의 입구 안내익 구조{STRUCTURE FOR INLET GUIDE VANE OF VERTICAL WIND POWER GENERATION SYSTEM}

도 1은 일반적인 풍력 발전시스템을 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명 수직축 풍력 발전시스템을 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명 수직축 풍력 발전시스템의 입구 안내익을 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명 입구 안내익의 상, 하부 연장부와 각 블레이드의 위치를 나타낸 평면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 터빈 11: 블레이드

21,22,23: 지지대 30: 입구 안내익

40: 측후면 안내익 100: 수직축 풍력 발전시스템

110: 상부 연장부 120: 하부 연장부

본 발명은 자연 바람을 이용하여 동력 및 전기를 발전시키는 풍력 발전시스템에 관한 것으로써, 좀 더 구체적으로는 풍력 발전시스템의 터빈으로 유입된 바람 을 외부로 보다 원활하게 배출함은 물론 상기 터빈으로 바람이 계속적으로 유입되어 상기 수직축 풍력 발전시스템의 성능이 향상되도록 하는 수직축 풍력 발전시스템의 입구 안내익 구조에 관한 것이다.

일반적으로 풍력 발전시스템은 자연의 바람 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하는 시스템이다.

즉, 상기 풍력 발전시스템은 바람이 많이 부는 장소에 설치하여 상기 바람을 유입함은 물론 유입된 바람의 힘으로 터빈을 회전시켜 동력 및 전기가 발생되도록 하는 것이다.

상기 풍력 발전시스템은 흔히 알고 있는 것처럼 바람의 힘에 의해 회전하는 복수개의 날개가 방사상형태로 결합된 프로펠러 형태인 풍력 발전시스템 또는, 바람과의 접촉면을 넓힌 복수개의 블레이드가 결합된 형태인 수직축 풍력 발전시스템 등 다양한 형태의 풍력 발전시스템이 있다.

여기서, 상기의 수직축 풍력 발전시스템(100)은 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 풍력 발전시스템(100)의 중심축에는 유입된 바람에 의해 회전하는 터빈(10)이 회전가능하게 축 결합되어 있으며, 상기 터빈(10)의 외주면에는 유입된 바람과 접촉되어 상기 터빈(10)을 회전시키도록 하는 복수개의 블레이드(11)가 결합되어 있다.

상기 터빈(10)의 외방 즉, 상기 수직축 풍력 발전시스템(100)의 상부와 하부 및 외측부에는 상기 중심축과 결합되어 중심축을 중심으로 회전되도록 복수개의 직선 형태 및 원형 형태의 지지봉으로 이루어진 상, 하, 측부 지지대(21,22,23)가 서 로 연결 결합되도록 각각 설치되어 있다.

상기의 상, 하부 지지대(21,22)는 복수개의 원형 형태 지지봉과 직선 형태 지지봉이 서로 엮어지도록 설치되어 있고, 상기 측부 지지대(23)는 상, 하부 지지대(21,22)와 서로 연결 결합되어 있다.

상기 수직축 풍력 발전시스템(100)의 외측 즉, 터빈(10)의 외방에는 상기 지지대(21,22,23)와 연결되어 외부의 바람을 터빈(10)으로 보내도록 하는 입구 안내익(30)이 결합되어 있고, 상기 입구 안내익(30)과 대향되는 위치인 상기 터빈(10)의 외방에는 터빈(10)으로 유입된 바람을 풍력 발전시스템(100)의 외부로 배출함은 물론 풍력 발전시스템(100)의 측, 후면에서 발생되어 터빈(10)으로 유입되는 바람을 차단하도록 하는 측후면 안내익(40)이 결합되어 있다.

상기 터빈(10)의 각 블레이드(11)가 설치된 상, 하부 위치인 상기 수직축 풍력 발전시스템(100)의 상, 하부 지지대(21,22)에는 상기 입구 안내익(30)에서 터빈(10)으로 보내지는 바람에 의해 상기 터빈(10)이 회전되도록 하는 상, 하부 막음부재(50,60)가 결합되어 있다.

이러한 구조의 수직축 풍력 발전시스템(100)은 도 1에서 도시한 바와 같이, 외부에서 발생되는 바람은 수직축 풍력 발전시스템(100)의 입구 안내익(30)을 통해 풍력 발전시스템(100) 내로 유입된다.

상기 유입된 바람은 상기 입구 안내익(30)의 안내를 받으면서 터빈(10)의 각 블레이드(11)로 보내지게 되고, 상기 보내진 바람은 각 블레이드(11)와 접촉되어 상기 각 블레이드(11)를 밀어줌에 따라 터빈(10)은 중심축을 중심으로 회전된다.

이와 동시에, 상기 입구 안내익(30)과 측후면 안내익(40) 사이의 공간을 통해 바람이 수직축 풍력 발전시스템(100) 내로 직접 유입되어 상기 각 블레이드(11)와 접촉되어 상기 각 블레이드(11)를 밀어줌에 따라 터빈(10)이 회전된다.

상기와 같이 유입된 바람에 의해 터빈(10)이 회전되므로 인해 상기 터빈(10)의 회전력을 이용하여 전기 및 동력이 발생된다.

이러한 수직축 풍력 발전시스템은 상기 입구 안내익을 통해 터빈으로 보내지는 바람 및 상기 입구 안내익과 측후면 안내익 사이의 공간을 통해 직접 터빈으로 보내지는 바람이 상기 터빈의 각 블레이드를 밀어 터빈을 회전시키고 나면 상기 각 블레이드에서 빠져나가야 한다.

그러나, 상기 터빈의 각 블레이드가 설치된 상, 하부 위치에 상, 하부 막음부재가 결합되어 있으므로 상기 상, 하부 막음부재에 의해 상기 각 블레이드 사이에서 빠져나가지 못하게 되므로 상기 각 블레이드 사이에 있는 바람에 의해 와류현상이 발생되는 문제점이 있었다.

상기 각 블레이드 사이에서 빠져나가지 못한 바람에 의해 발생되는 와류현상에 의하여 터빈의 회전력이 저하될 뿐만 아니라 상기 입구 안내익을 통해 외부의 바람이 계속적으로 공급되지 못하므로 인해 상기 수직축 풍력 발전시스템의 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 입구 안내익의 후면 상하부에 상기 입구 안내익의 후면으로부터 연장된 상, 하부 연장부를 각각 형성하도록 하여 상기 입구 안내익의 상, 하부 연장부에 의해 터빈으로 바람을 보다 용이하게 공급할 뿐만 아니라 상기 터빈의 상, 하부를 통해 바람을 원활하게 배출하여 상기 터빈으로 바람이 계속적으로 유입됨에 따라 상기 수직축 풍력 발전시스템의 성능이 향상되도록 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 자연의 바람 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하기 위하여 유입되는 바람에 의해 회전하도록 복수개의 블레이드를 갖는 터빈과, 상기 터빈의 외측부에 설치되는 복수개의 상, 하부 및 측부 지지대와, 상기 터빈으로 바람을 보내도록 하는 입구 안내익이 구비되는 수직축 풍력 발전시스템에 있어서, 상기 입구 안내익의 후면 상, 하부에는 터빈으로 바람을 공급함과 함께 바람이 계속적으로 유입되도록 상기 입구 안내익의 후면으로부터 연장되는 상, 하부 연장부가 각각 형성됨을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전시스템의 입구 안내익 구조가 제공된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 형태에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 수직축 풍력 발전시스템을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명 수직축 풍력 발전시스템의 입구 안내익을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명 입구 안내익의 상, 하부 연장부와 각 블레이드의 위치를 나타낸 평면도이다.

본 발명은 자연의 바람 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하도록 하는 수직축 풍력 발전시스템(100)이 구비되어 있다.

상기 수직축 풍력 발전시스템(100)에는 바람의 힘 즉, 풍력에 의해 회전하면서 자연의 바람 에너지를 기계 에너지 즉, 동력 및 전기를 발생시키는 터빈(10)이 회전가능하게 결합 설치되어 있다.

상기 터빈(10)의 외주면에는 터빈(10)으로 유입되는 자연 바람과 접촉됨은 물론 상기 바람의 힘에 의해 터빈(10)이 회전되도록 하는 복수개의 블레이드(11)가 설치되어 있다.

상기 각 블레이드(11)는 수직축 풍력 발전시스템(100)을 평면에서 볼 때 상기 수직축 풍력 발전시스템(100)의 중심축을 중심으로 방사상형태로 이루어져 있다.

상기 수직축 풍력 발전시스템(100)의 상부와 하부에는 중심축을 중심으로 회전되도록 복수개의 직선 형태와 원형 형태의 지지봉으로 이루어진 상, 하부 지지대(21,22)가 설치되어 있고, 상기 수직축 풍력 발전시스템(100)의 외측부에는 상기 상, 하부 지지대(21,22)와 서로 연결 결합되도록 복수개의 직선 형태 지지봉으로 이루어진 측부 지지대(23)가 설치되어 있다.

상기 수직축 풍력 발전시스템(100)의 외측 즉, 터빈(10)의 외방에는 상기 각 지지대(21,22,23)에 연결 결합되어 상기 터빈(10)으로 바람을 공급하도록 상기 외부 바람의 유입을 안내하는 입구 안내익(30)이 결합되어 있다.

그리고, 상기 입구 안내익(30)과 대향되는 위치인 상기 터빈(10)의 외방에는 상기 풍력 발전시스템(100)의 측면과 후면으로부터 보내지는 바람을 차단함과 함께 상기 풍력 발전시스템(100)으로 유입되는 바람을 외부로 배출하도록 하는 측후면 안내익(40)이 결합되어 있다.

상기 입구 안내익(30)의 후면 상, 하부에는 도 2 내지 도 4에서와 같이, 상기 터빈(10)의 각 블레이드(11)와 접촉되어 상기 각 블레이드(11)를 밀어주면서 터빈(10)을 회전시킨 바람을 상기 터빈(10)의 외부로 보다 원활하게 배출함은 물론 상기 터빈(10)으로 바람이 계속적으로 유입되도록 하기 위하여 상기 입구 안내익(30)으로 유입되어 터빈(10)으로 공급되는 바람의 흐름을 안내하는 상, 하부 연장부(110,120)가 각각 형성되어 있다.

즉, 상, 하부 연장부(110,120)는 상기 입구 안내익(30)의 후면으로부터 후방측으로 돌출되도록 각각 연장 형성되어 있으며, 상기 상, 하부 연장부(110,120)는 바람의 힘(풍력) 및 외부의 힘으로부터 유동되는 것을 방지하기 위하여 상기 상, 하부 지지대(21,22)에 각각 연결 결합되어 있다.

또한, 상기 상, 하부 연장부(110,120)는 상기 각 블레이드(11)와의 간섭을 방지하도록 상기 각 블레이드(11)의 상, 하면과 일정간격으로 이격되어 있다.

그리고, 상기 상, 하부 연장부(110,120)는 도 4에서와 같이, 상기 입구 안내익(30)에서 보내지는 바람의 힘을 최대한으로 각 블레이드(11)가 받을 수 있도록 상기 각 블레이드(11)의 굴곡된 형상과 동일한 형상으로 굴곡 형성되어 있다.

즉, 상기 상, 하부 연장부(110,120)를 굴곡 형성함으로써, 상기 입구 안내익(30)에서 보내진 바람이 각 블레이드(11)와 접촉하면서 상기 각 블레이드(11)를 밀어주어 터빈(10)을 회전할 때 상기 바람이 외부로 빠져나가는 것을 방지함은 물론 상기 바람의 힘(풍력)을 각 블레이드(11)로 온전히 전달된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.

먼저, 수직축 풍력 발전시스템(100)으로 외부의 바람이 입구 안내익(30)의 안내를 받아 터빈(10)의 각 블레이드(11)로 보내짐과 함께 상기 입구 안내익(30)과 측후면 안내익(40) 사이의 공간을 통해 터빈(10)의 각 블레이드(11)로 바람이 유입된다.

상기 유입된 바람은 각 블레이드(11)와 접촉된 상태에서 상기 각 블레이드(11)를 밀어줌에 따라 상기 터빈(10)은 바람의 힘(풍력)에 의해 회전되면서 전기 및 동력을 발전시킨다.

여기서, 상기 입구 안내익(30)으로 유입된 바람은 상기 입구 안내익(30)의 안내를 받으면서 각 블레이드(11)로 보내지게 되는데, 상기 각 블레이드(11)로 보내진 바람은 상기 각 블레이드(11)를 밀어주게 된다.

이 때, 상기 입구 안내익(30)의 후면 상, 하부에 상기 입구 안내익(30)의 후면으로부터 연장된 상, 하부 연장부(110,120)가 형성되어 있고, 상기 상, 하부 연장부(110,120)는 각 블레이드(11)와 동일한 형상으로 굴곡 형성되어 있으므로, 상기 상, 하부 연장부(110,120)에 의해 입구 안내익(30)에서 보내진 바람은 외부로 빠져나가는 것 없이 온전한 힘(풍력)이 각 블레이드(11)로 전달되어 상기 각 블레이드(11)를 밀어준다.

상기 유입된 바람에 의해 터빈(10)이 회전되면 상기 각 블레이드(11) 사이에 상기 각 블레이드(11)를 밀어주던 바람의 일부는 상기 각 블레이드(11)의 상, 하부를 통해 수직축 풍력 발전시스템(100)의 외부로 빠져나간다.

그럼에 따라, 상기 각 블레이드(11) 사이에는 바람에 의한 와류현상이 방지됨은 물론 상기 와류현상의 방지에 의해 터빈(10)이 보다 원활하게 회전될 뿐만 아니라 상기 각 블레이드(11) 사이의 바람이 상, 하부를 통해 빠져나간 만큼 상기 입구 안내익(30) 및 상기 입구 안내익(30)과 측후면 안내익(40) 사이의 공간을 통해 바람이 계속해서 유입됨에 따라 상기 터빈(10)은 원활하게 회전되면서 전기 및 동력을 발전시킨다.

이와 같이, 본 발명에 따른 상기의 수직축 풍력 발전시스템의 입구 안내익 구조는 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 수직축 풍력 발전시스템에서 입구 안내익의 후면 상하부에는 상기 입구 안내익의 후면으로부터 연장된 상, 하부 연장부를 각각 형성함으로써, 상기 입구 안내익의 상, 하부 연장부에 의해 터빈으로 보내진 바람이 외부로 빠져나가는 것을 방지함은 물론 상기 터빈의 각 블레이드로 바람을 보다 용이하게 공급하도록 하는 효과가 있다.

또한, 상기 터빈의 상, 하부 즉, 각 블레이드의 상, 하부는 입구 안내익의 상, 하부 연장부가 형성된 부분만 막힌 상태이고 나머지는 개방된 상태임으로써, 상기 개방된 각 블레이드의 상, 하부를 통해 상기 각 블레이드를 밀어준 바람의 일부가 원활하게 배출될 뿐만 아니라 상기 각 블레이드 사이에서 바람에 의한 와류현 상이 방지되므로 인해 상기 터빈의 회전이 보다 원활하게 이루어지는 효과도 있다.

그리고, 상기 터빈의 각 블레이드 사이에서 와류현상이 방지됨은 물론 상기 바람의 일부가 원활하게 배출되므로 인해 상기 수직축 풍력 발전시스템으로 바람의 유입이 계속적으로 이루어짐에 따라 상기 터빈의 회전이 원활하게 이루어지는 효과도 있다.

그러므로, 상기 터빈으로 바람의 공급이 원활하게 이루어지고, 상기 각 블레이드 사이에서 와류 현상을 방지하며, 풍력 발전시스템으로 계속적으로 바람이 유입되므로 인해 상기 수직축 풍력 발전시스템의 성능이 향상되는 효과도 있다.

상기에서와 같은 효과에 의해 본 발명의 제품 즉, 수직축 풍력 발전시스템에 대한 소비자의 신뢰성이 향상됨은 물론 구매 의욕이 향상되는 등 실생활 및 산업용으로 매우 유용한 발명이다.

Claims

자연의 바람 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하기 위하여 유입되는 바람에 의해 회전하도록 복수개의 블레이드를 갖는 터빈과, 상기 터빈의 외측부에 설치되는 복수개의 상, 하부 및 측부 지지대와, 상기 터빈으로 바람을 보내도록 하는 입구 안내익이 구비되는 수직축 풍력 발전시스템에 있어서,

상기 입구 안내익의 후면 상, 하부에는 터빈으로 바람을 공급함과 함께 바람이 계속적으로 유입되도록 상기 입구 안내익의 후면으로부터 연장되는 상, 하부 연장부가 각각 형성됨을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전시스템의 입구 안내익 구조.
제 1 항에 있어서,

상, 하부 연장부는 입구 안내익에서 보내지는 바람의 힘을 최대한으로 각 블레이드가 받을 수 있도록 상기 각 블레이드의 굴곡된 형상과 동일한 형상으로 굴곡 형성됨을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전시스템의 입구 안내익 구조.