KR20090050485A - 풍력발전 유니트 및 이를 구비한 중앙분리대 - Google Patents

Abstract

본 발명의 풍력발전 유니트는 내부에 공간을 형성한 하우징과; 일단이 상기 하우징의 공간내로 인입되어 회전가능하게 설치되는 회전축과, 상기 회전축의 외주면에 방사상으로 다수 형성된 지지대와, 상기 지지대에 고정되어 상면은 바람에 대해 양력이 발생되고, 하면은 바람에 대해 항력이 발생되는 다수의 블레이드가 마련되어 바람에 의해 회전하는 풍차와; 상기 회전축에 연결되어 상기 회전축의 회전력을 증가시키는 증속부와; 상기 증속기의 회전력을 전달받아 발전하는 발전부와; 상기 발전부에 의해 생성된 전기를 충전하는 축전부를 포함한다.

본 발명은 상면에서는 바람에 대해 양력이 발생되고, 하면에서는 바람에 대해 항력이 발생되는 블레이드를 풍차에 구비하였기 때문에, 와류에 의해 바람의 방향이 블레이드의 전/후방을 향하더라도, 블레이드에 발생되는 양력과 항력이 풍차를 동일방향으로 회전시키는 데에 작용하기 때문에 풍차는 원활히 회전되고 발전부의 발전효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 풍력발전장치를 단일체로 형성하였기 때문에, 중앙분리대, 터널, 도로옆 방호벽에 설치하기가 용이한 효과가 있다.

풍력발전, 블레이드, 양력, 항력, 중앙분리대

Description

풍력발전 유니트 및 이를 구비한 중앙분리대{WIND POWER GENERATION UNIT AND MEDIAN STRIP WITH THE SAME}

본 발명은 풍력발전에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 도로의 중앙분리대, 터널, 도로옆 방호벽에 설치할 수 있는 풍력발전 유니트 및 이를 구비한 중앙분리대에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전은 자연적으로 부는 바람을 이용하는 것으로, 바람에 의해 회전되는 팬의 회전력을 이용하여 발전하는 것이다.

풍력발전은 많은 나라에서 사용되고 있으나, 풍력발전은 자연풍이 최소한 평균 10㎞/h의 속도로 불어야만 산업적으로 사용할 수 있는 양질의 전기를 발전할 수 있기 때문에 풍력발전기의 설치장소에 제한이 있었다.

이에, 도로에서 차량의 주행으로 인해 차량의 후미에서 발생되는 주행풍을 이용하기 위해 도로의 중앙분리대에 풍력발전기를 설치하게 되었다.

도로의 중앙분리대에 풍력발전기를 설치한 종래기술로는 대한민국 등록실용신안공보 제20-0192828호의 차량의 주행풍을 이용한 풍력발전기에 개시되어 있다.

종래기술에 따른 차량의 주행풍을 이용한 풍력발전기는 중앙분리대의 상단에 압입되는 회전축과, 회전축의 외주면에 다수 마련된 블레이드로 이루어진 풍차와, 중앙분리대의 내부에 위치되어 회전축의 회전력을 전달받아 발전하는 회전자, 발전코일, 전압조정기등으로 이루어진 발전부가 마련되며, 발전된 전기를 충전할 수 있는 축전지가 마련되어 있다.

이와 같이, 구성된 종래기술은 차량의 주행으로 인해 차량의 후미에서 발생되는 주행풍이 블레이드를 간섭하여 회전축이 회전되고, 회전축의 회전력에 의해 회전축의 하단에 마련된 발전부는 발전하는 것이었다.

그러나, 차량의 주행으로 인해 차량의 후미에서 발생되는 주행풍은 일정한 방향으로 지속적으로 형성되지 않고 진행방향이 일정하지 않은 와류로 형성되기 때문에, 바람에 의해 발생된 항력으로 회전되는 블레이드가 마련된 종래기술의 풍차는 와류에 의해 블레이드의 전/후방에 항력이 발생되어 원활히 회전되지 못하였고, 따라서, 발전이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 발전부가 중앙분리대의 내부에 위치되어 있어, 중앙분리대의 제조 또는 기설치된 중앙분리대에 발전부를 내장하기 위한 공간을 형성하는 작업이 필요하므로 풍력발전장치를 중앙분리대에 설치하는 작업이 불편한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 와류로 형성되는 차량의 주행풍에 의해 풍차가 원활히 회전될 수 있는 풍력발전 유니트 및 이를 구비한 중앙분리대를 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력발전 유니트는 하우징과; 상기 하우징에 회전가능하게 설치되는 회전축과, 상기 회전축의 외주면에 방사상으로 다수 형성된 지지대들에 고정되는 것으로 상기 회전축에 대해 외향되는 외향면은 바람에 대해 양력이 발생되고 상기 회전축에 대해 내향되는 내향면은 바람에 대해 항력이 발생되는 다수의 블레이드들로 이루어져 바람에 의해 회전하는 풍차와; 상기 하우징에 설치되어 상기 회전축으로부터 회전력을 전달받아 발전하는 발전부와; 상기 발전부에 의해 생성된 전기를 충전하는 전기이중층 콘덴서;를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 블레이드는 상기 외향면은 전방이 후방에 비해 볼록한 유선형으로 형성되고, 상기 내향면은 전방은 볼록한 유선형으로 형성되고 후방은 바람에 대해 항력이 발생되도록 절제된 절제면이 형성된다.

본 발명의 풍력발전 유니트가 구비된 중앙분리대는 도로상에 설치되어 차량의 주행방향에 따라 상기 도로를 분할하는 본체와; 상기 본체의 상면에 다수 설치되는 상기 풍력발전 유니트와; 상기 본체의 상면 양측에 마련되어 상기 풍력발전 유니트를 이물질의 충격으로부터 보호하는 망부재를 포함한다.

또한, 도로상에 설치되어 차량의 주행방향에 따라 상기 도로를 분할하며, 중앙부에 관통된 관통구를 형성한 본체와; 상기 본체의 관통구상에 다수 설치되는 상기 풍력발전 유니트와; 상기 본체의 관통구의 양측 개구부에 마련되어 상기 풍력발전 유니트를 이물질의 충격으로부터 보호하는 망부재를 포함하여 이루어질 수도 있다.

본 발명은 상면에서는 바람에 대해 양력이 발생되고, 하면에서는 바람에 대해 항력이 발생되는 블레이드를 풍차에 구비하였기 때문에, 와류에 의해 바람의 방향이 블레이드의 전/후방을 향하더라도, 블레이드에 발생되는 양력과 항력이 풍차를 동일방향으로 회전시키는 데에 작용하기 때문에 풍차는 원활히 회전되고 발전부의 발전효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 풍력발전장치를 단일체로 형성하였기 때문에, 중앙분리대에 설치하기가 용이한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 실시 예인 풍력발전 유니트의 개략적인 내/외부구조를 첨부한 도 1, 도 2에 나타내 보였다.

도 1, 도 2를 참조하면, 본 실시 예인 풍력발전 유니트는 내부에 공간을 형성한 하우징(110)과; 일단이 하우징의 공간내로 인입되어 회전가능하게 설치되는 회전축(121)과, 회전축의 외주면에 방사상으로 다수 형성된 지지대(122)와, 지지대에 고정되어 회전축에 대해 외향되는 외향면은 바람에 대해 양력이 발생되고, 회전축에 대해 내향되는 내향면은 바람에 대해 항력이 발생되는 다수의 블레이드(123)가 마련되어 바람에 의해 회전하는 풍차(120)와; 회전축에 연결되어 회전축의 회전력을 증가시키는 증속부(130)와; 증속부로부터 회전력을 전달받아 발전하는 발전부(140)와; 발전부에 의해 생성된 전기를 충전하는 축전부(150)로 이루어진다.

하우징(110)은 증속부(130), 발전부(140), 축전부(150)가 내부에 내장되도록 소정 공간이 형성된다.

풍차(120)는 회전축(121)과, 지지대(122)와, 블레이드(123)로 이루어진다.

회전축(121)은 그 일부분이 하우징(110)의 내부 공간에 인입되어 회전가능하게 마련된다.

지지대(122)는 하우징(110) 외부에 노출된 회전축(121) 외주면에 방사상으로 다수 형성된다.

블레이드(123)는 지지대(122)의 선단에 마련된다. 블레이드(123)는 외향면은 전방이 후방에 비해 볼록한 유선형으로 형성되고, 내향면은 전방은 볼록한 유선형으로 형성되고 후방은 절제된 절제면(123a)이 형성된다.

블레이드(123)는 하면이 회전축(121)을 향하도록 지지대(122)의 선단이 블레이드(123)의 하면의 절곡면(123a)에 부착되어 고정된다.

증속부(130)는 바람에 의해 회전하는 풍차(120)의 회전력을 증속시키는 것으로 유성기어장치를 이용한다. 유성기어장치는 선기어와 선기어의 둘레를 자체 회전 하면서 도는 유성기어의 조합으로 이루어져 회전력을 증속시키는 데에 일반적으로 사용되는 것으로 대한민국 공개특허공보 제2003-0066299호에 개시되어 있어 그 자세한 설명은 생략한다.

발전부(140)는 증속부(130)로부터 증속된 회전력을 전달받아 발전하는 것으로, 회전자(141)와 발전코일(142)로 이루어져 회전자(141)가 회전될 때, 발전코일(142)에서 전자기 유도에 의한 유도기전력이 발생되도록 한 것이다.

축전부(150)는 발전부(140)에서 발생된 전기를 충전하는 축전지로 이루어진다. 축전지는 납축전지, 알칼리 축전지등이 사용될 수 있고, 콘덴서를 이용할 수도 있다. 본 실시 예에서는 콘덴서로서 전기이중층 콘덴서(EDLC:electric double layer capacitor)를 사용하였다.

전기이중층 콘덴서는 세퍼레이터에 의해 분리된 도전체인 분극성 전극들과, 그것들에 함침된 전해질 용액의 계면에 각각 부호가 다른 한 쌍의 전하층들(전기이중층)이 생성된 것을 이용한 것이다.

그리고, 전압조정기에 의해 발전코일에 흐르는 전류를 제어함으로써, 발전부에서 발생된 전압이 일정하게 유지되고, 축전지 및 콘덴서에 전달될 수 있도록 한다.

이하에서는, 이와 같이 구성된 본 실시 예인 풍력발전 유니트의 작용에 대해 설명한다.

본 실시 예의 풍력발전 유니트의 풍차가 풍력의 작용으로 회전되는 구조를 첨부한 도 3, 도 4에 나타내 보였다.

도 3을 참조하면, 풍차(120)는 바람에 의해 발생되는 블레이드(123)의 양력 및 항력에 의해 회전축(121)이 회전된다.

즉, 블레이드(123)의 하면에 형성된 절제면(123a)에 바람에 대한 항력이 발생되어 회전축(121)은 회전된다. 본 실시 예에서는 시계방향으로 회전되는 예를 들었다.

도 3에서 바람이 우에서 좌방향으로 불게 될 경우에, 블레이드(123)의 절제면(123a)에 바람이 부딪힐 때 블레이드(123)는 절제면(123a)에 바람에 대한 항력이 발생되어 회전축(121)이 시계방향으로 회전하고, 블레이드(123)의 전방에 바람이 부딪힐 때 블레이드(123)는 도 3의 L방향으로 양력이 발생되고, 결국 블레이드(123)에 발생되는 회전방향 분력 L1에 의해 풍차(120)는 시계방향으로 회전하게 된다.

이와 같이, 바람이 풍차(120)의 블레이드(123)에 작용하게 되면, 블레이드(123)의 전방에서는 양력이 발생되어 풍차(120)가 시계방향으로 회전되고, 후방에서는 절제면(123a)에서 항력이 발생되어 풍차(120)가 시계방향으로 회전되므로 블레이드(123)의 전후방에서 바람이 작용하더라도 풍차(120)는 일방향인 시계방향으로만 회전된다.

풍차(120)가 바람의 작용으로 회전되면, 회전축(121)의 회전력을 증속부(130)에 전달되고, 증속부(130)에 의해 증속된 회전력을 전달받은 발전부(140)는 발전하며, 생성된 전기는 전기이중층 콘덴서에 저장된다.

한편, 상기의 풍력발전 유니트를 도로의 중앙분리대에 설치하여 차량의 주행 에 의해 발생되는 차량의 주행풍을 이용하여 발전시킬 수가 있다.

풍력발전 유니트를 도로의 중앙분리대에 설치한 예를 첨부한 도 4, 도 5에 나타내 보였다.

도 4를 참조하면, 본 실시 예인 풍력발전 유니트가 구비된 중앙분리대는 도로상에 설치되어 차량의 주행방향에 따라 도로를 분할하는 본체(200)와; 본체의 상면에 다수 설치되는 풍력발전 유니트(100)와; 본체의 상면 양측에 마련되어 풍력발전 유니트의 풍차를 이물질의 충격으로부터 보호하는 망부재(300)로 이루어져 있다.

또한, 도 5를 참조하면, 본체(200)의 중앙부를 관통하되 본체의 길이방향으로 연장시킨 관통구(210)를 형성하고, 관통구(210)내에 일정 간격으로 다수의 풍력발전 유니트(100)를 설치하고, 관통구(210)의 양측 개구부를 망부재(300)로 차폐시켜 구성할 수도 있다.

이하에서는, 이와 같이 구성된 본 실시 예인 풍력발전 유니트가 구비된 중앙분리대의 작용에 대해 설명한다.

차량의 주행에 의해 차량의 후미에서 발생되는 주행풍은 초기에는 차량이 공기를 차량 외부로 밀쳐내는 방향으로 바람이 형성되고, 후기에는 밀쳐낸 공기에 의해 차량의 후미에는 순간 기압이 낮아져 차량 외부방향으로 밀쳐졌던 공기가 복귀되면서 초기와는 반대방향으로 바람이 형성되고, 와류를 형성하게 된다.

이와 같이, 차량의 주행에 의해 발생되는 주행풍은 그 방향이 일정하지 않을 뿐만 아니라 바람의 방향이 역전되고 와류를 형성하게 된다.

그러나, 상기에서 언급한 본 실시 예인 풍력발전 유니트(100)의 풍차(120)는 블레이드(123)의 전후방에 바람이 작용하더라도 풍차(120)를 일방향으로 회전시킬 수가 있기 때문에, 차량의 주행풍에서도 원활히 회전되어 발전효율이 향상된다.

전기이중층 콘덴서에 저장된 전력은 중앙분리대를 식별하는 램프 또는 가로등의 램프의 전원으로 사용될 수가 있다.

본 실시 예인 풍력발전 유니트는 하나의 단위체로 이루어진 물품으로 이루어져 있기 때문에, 종래기술에서와 같이 중앙분리대의 내부에 별도로 발전부를 구비하여야 하는 공간을 형성하지 않고, 기 설치된 중앙분리대에 간편하게 설치할 수가 있다.

한편, 첨부한 도 6에서는 다른 형상의 중앙분리대에 본 실시 예인 풍력발전 유니트를 설치한 예를 도시하였다. 즉, 도로를 따라 일정 간격으로 입설되는 다수의 포스트(500)와, 포스트(500)의 양측면에 고정되어 이웃하는 다른 포스트를 연결하는 판넬(600)로 이루어진 중앙분리대에서는 판넬(600)의 상면에 지지판(700)을 고정하고, 지지판(700)에 풍력발전 유니트(100)의 하우징(110)을 고정하게 된다.

상기 망부재(300)는 판넬(600)에 고정되어 풍력발전 유니트(100)의 풍차(120)를 이물질의 충격으로부터 보호하도록 되어 있다. 그리고 본 실시 예인 풍력발전 유니트는 중앙분리대 이외에 도로의 가장자리측에 설치된 방음벽에도 설치할 수가 있다.

또한, 본 실시 예인 풍력발전 유니트를 터널의 내부에 설치할 수도 있다.

첨부한 도 7를 참조하면, 터널의 내부 상면에 풍력발전 유니트(100)를 설치 한 예를 예시하였다. 물론 터널의 내부 측면에도 설치가 가능하다.

풍력발전 유니트(100)의 풍차(120)를 이물질의 충격으로부터 보호하기 위해, 풍력발전 유니트(100)를 감싸는 망부재(300')가 구비된다. 풍력발전 유니트는 터널의 내부에 설치된 송풍팬(400)의 전/후측에 설치되는 것이 바람직하다. 따라서, 터널 내를 지나는 차량의 주행풍, 또는 터널의 내부에 설치된 송풍팬(400)에 의해 발생되는 풍력을 이용하여 발전할 수가 있게 된다.

앞에서 설명된 본 발명의 일실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예인 풍력발전 유니트의 구조를 개략적으로 도시한 사시도,

도 2는 도 1의 풍력발전 유니트의 구조를 개략적으로 도시한 단면도,

도 3은 도 1의 풍력발전 유니트의 풍차의 회전예를 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 실시 예인 풍력발전 유니트를 구비한 중앙분리대를 개략적으로 도시한 사시도,

도 5는 본 발명의 실시 예인 풍력발전 유니트를 구비한 중앙분리대의 다른 예를 도시한 사시도,

도 6은 본 발명의 실시 예인 풍력발전 유니트를 구비한 중앙분리대의 또 다른 예를 도시한 사시도,

도 7은 본 발명의 실시 예인 풍력발전 유니트를 터널내에 구비한 예를 도시한 도면.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 풍력발전 유니트 110 : 하우징

120 : 풍차 123 : 블레이드

123a : 절곡면 130 : 증속부

140 : 발전부 150 : 축전부

200 : 본체 210 : 관통구

300 : 망부재

Claims (4)

1. 하우징과;

   상기 하우징에 회전가능하게 설치되는 회전축과, 상기 회전축의 외주면에 방사상으로 다수 형성된 지지대들에 고정되는 것으로 상기 회전축에 대해 외향되는 외향면은 바람에 대해 양력이 발생되고 상기 회전축에 대해 내향되는 내향면은 바람에 대해 항력이 발생되는 다수의 블레이드들로 이루어져 바람에 의해 회전되는 풍차와;

   상기 하우징에 설치되어 상기 회전축으로부터 회전력을 전달받아 발전하는 발전부와;

   상기 발전부에 의해 생성된 전기를 충전하는 전기이중층 콘덴서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 유니트.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 블레이드는

   상기 외향면은 전방이 후방에 비해 볼록한 유선형으로 형성되고, 상기 내향면은 전방은 볼록한 유선형으로 형성되고 후방은 바람에 대해 항력이 발생되도록 절제된 절제면이 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전 유니트.
3. 도로상에 설치되어 차량의 주행방향에 따라 상기 도로를 분할하는 본체와;

   상기 본체의 상면에 다수 설치되는 하우징들과;

   상기 하우징들에 회전가능하게 설치되는 회전축들과, 상기 회전축들의 외주면에 방사상으로 다수 형성된 지지대들에 고정되는 것으로 상기 회전축에 대해 외향되는 외향면은 바람에 대해 양력이 발생되도록 전방이 후방에 비해 볼록한 유선형으로 형성되고 상기 회전축에 대해 내향되는 내향면은 바람에 대해 항력이 발생되도록 후방에 절제된 절제면이 형성된 다수의 블레이드들로 이루어져 바람에 의해 회전하는 풍차들과;

   상기 하우징들에 설치되어 상기 회전축으로부터 회전력을 전달받아 발전하는 발전부와;

   상기 발전부에 의해 생성된 전기를 충전하는 전기이중층 콘덴서와;

   상기 본체의 상면 양측에 마련되어 상기 풍차들을 이물질의 충격으로부터 보호하는 망부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 유니트가 구비된 중앙분리대.
4. 도로상에 설치되어 차량의 주행방향에 따라 상기 도로를 분할하며, 중앙부에 관통된 관통구를 형성한 본체와;

   상기 본체의 관통구 내면에 다수 설치되는 하우징들과;

   상기 하우징들에 회전가능하게 설치되는 회전축들과, 상기 회전축들의 외주면에 방사상으로 다수 형성된 지지대들에 고정되는 것으로 상기 회전축에 대해 외향되는 외향면은 바람에 대해 양력이 발생되도록 전방이 후방에 비해 볼록한 유선형으로 형성되고 상기 회전축에 대해 내향되는 내향면은 바람에 대해 항력이 발생되도록 후방에 절제된 절제면이 형성된 다수의 블레이드들로 이루어져 바람에 의해 회전하는 풍차들과;

   상기 하우징들에 설치되어 상기 회전축으로부터 회전력을 전달받아 발전하는 발전부와;

   상기 발전부에 의해 생성된 전기를 충전하는 전기이중층 콘덴서와;

   상기 본체의 관통구의 양측 개구부에 마련되어 상기 풍차들을 이물질의 충격으로부터 보호하는 망부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 유니트가 구비된 중앙분리대.

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