KR20090095173A - 수직형 풍력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직형 풍력발전장치에 관한 것으로, 그 목적은 각각의 날개를 바람의 세기에 따라 회전축에 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동시키되, 날개를 이동시키기 위한 기구적 구조를 단순화하여 제작의 편의성과 함께 유지관리의 용이함을 제공할 수 있는 수직형 풍력발전장치를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 수직한 회전축의 주위로 다수개의 날개들이 배치되고, 상기 날개에 작용하는 풍력에 의해 회전축이 회전하여 발전기로 동력을 전달함으로써 발전을 행하는 수직형 풍력발전장치에 있어서, 상기 회전축과 함께 회전하도록 회전축에 설치되고, 상기 날개들이 회전축에 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동이 가능하도록 각각의 날개를 지지하는 회전구조물; 상기 회전축을 지지하도록 지면에 설치되며, 발전기와 증속기 및 컨트롤판넬 등 전기의 생성 및 제어를 위한 기기들이 설치되는 공간을 제공하는 고정구조물; 및 상기 고정구조물에 설치된 에어컴프레서와, 상기 에어컴프레서로부터 에어를 공급받아 작동하며 각각의 날개와 연결되게 회전구조물에 설치되어 날개를 회전축에 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동시키는 다수개의 에어실린더와, 상기 에어컴프레서로부터 공급되는 에어를 회전구조물과 함께 회전하는 각각의 에어실린더로 공급하는 로타리 조인트로 이루어진 이동수단;을 구비하는 수직형 풍력발전장치에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

고정구조물, 회전구조물, 이동수단, 에어실린더, 보강와이어

Description

수직형 풍력발전장치{Vertical wind power generator}

본 발명은 바람의 방향에 상관없이 전기 발전이 가능한 수직형 풍력발전장치에 관한 것으로, 특히 풍력을 이용하여 발전을 위한 에너지를 생성하는 다수개의 날개들이 바람의 세기에 따라 회전축에 근접하거나 또는 멀어지는 방향으로 이동하여 강풍이나 돌풍 등의 강한 바람에서 장치의 파손을 방지하고, 약한 바람에서는 풍력을 보다 효과적으로 이용할 수 있도록 하는 수직형 풍력발전장치에 관한 것이다.

기존의 화석에너지 자원은 점차 고갈 되어갈 뿐만 아니라 지구환경을 오염시키기 때문에 오래전부터 인류는 고갈되지 않고 환경을 오염시키지 않는 청정대체에너지 이용장치 개발을 위하여 많은 노력을 기울여 왔다.　이러한 청정대체에너지는 태양에너지(solar energy), 풍력에너지(wind energy), 조류에너지(current energy), 조력에너지(tidal energy), 지열에너지(geo-thermal energy), 생화학에너지(bio-thermal energy) 등이 있다. 한편 상기 풍력에너지를 이용하여 전기를 발생하기 위한 수단으로써 풍력발전장치가 사용되고 있다.

통상적으로 풍력발전장치는 회전축이 지면에 대해 수평으로 설치되어 있는 수평형 풍력발전장치와, 회전축이 지면에 대해 수직으로 설치되어 있는 수직형 풍력발전장치로 구분할 수 있다. 상기 수평형 풍력발전장치는 가장 일반적인 형태로 높은 발전효율을 구현할 수 있는 장점이 있으나, 바람의 방향이 자주 바뀌는 지역에서는 원활한 전기 발전이 어려우며, 회전체를 비롯한 주요 부품들이 높은 곳에 설치되므로 유지 보수가 어렵고, 태풍 등의 강한 바람에 구조적으로 취약한 단점을 갖고 있다.

반면 상기 수직형 풍력발전장치는 바람의 방향에 관계없이 전기 발전이 가능하고, 증속기 및 발전기 등의 주요 부품들이 지상에 설치되므로 유지 보수가 용이한 장점으로 인해 수평형 풍력발전장치에 비해 효율이 낮음에도 불구하고 현재까지도 많은 연구가 진행되고 있다.

한편 대부분의 수직형 풍력발전장치는 수직하게 배치된 회전축이나 원통형 구조물의 주위에 다수개의 날개들이 설치되며, 이때 각각의 날개는 바람이 부는 방향에 따른 상대적인 위치나 바람의 세기에 따라 접혀지거나 회전하도록 구성되어 제한된 조건에서 풍력을 최대한 활용할 수 있도록 하고 있다.

그러나 종래의 수직형 풍력발전장치는 앞서 설명된 바와 같이 각각의 날개가 정해진 위치에서 접혀지거나 회전만 가능한 구성으로, 바람의 세기에 따라 회전축으로 전달되는 토크를 제어하지 못하여 풍력의 활용도가 저하되는 문제점이 있었다.

이에 본 출원인에 의해 출원된 특허출원 10-2007-0041166호에는 개선된 구조의 수직형 풍력발전장치를 개시되어 있다. 개시된 수직형 풍력발전장치는 각각의 블레이드가 바람의 세기에 따라 회전축에 근접하거나 멀어지도록 구성되어 약한 바람에서는 날개가 회전축으로부터 멀어지도록 이동하여 약한 바람에서도 큰 회전력을 얻을 수 있도록 함과 더불어 강한 바람에서는 날개가 회전축에 근접하도록 이동하여 회전축을 비롯한 부품들의 파손을 방지할 수 있도록 구성되어 있다.

한편 상기 수직형 풍력발전장치에서는 각각의 날개마다 와이어를 연결하고, 각 날개와 연결된 와이어를 감거나 풀어줌으로써, 각각의 날개를 회전축에 근접한 방향 또는 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키도록 구성되어 있다.

그러나 상기와 같이 와이어를 이용하여 날개를 이동시키기 위해서는 날개의 개수에 대응하는 와이어를 동시에 감거나 풀어주어야 함으로써 구조가 매우 복잡한 것은 물론이고 와이어가 적당한 긴장상태를 유지하도록 해야만 함으로써 유지관리에 어려움이 따르는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 각각의 날개를 바람의 세기에 따라 회전축에 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동시키되, 날개를 이동시키기 위한 기구적 구조를 단순화하여 제작의 편의성과 함께 유지관리의 용이함을 제공할 수 있는 수직형 풍력발전장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 수직형 풍력발전장치는 수직한 회전축의 주위로 다수개의 날개들이 배치되고, 상기 날개에 작용하는 풍력에 의해 회전축이 회전하여 발전기로 동력을 전달함으로써 발전을 행하는 수직형 풍력발전장치에 있어서, 상기 회전축과 함께 회전하도록 회전축에 설치되고, 상기 날개들이 회전축에 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동이 가능하도록 각각의 날개를 지지하는 회전구조물; 상기 회전축을 지지하도록 지면에 설치되며, 발전기와 증속기 및 컨트롤판넬 등 전기의 생성 및 제어를 위한 기기들이 설치되는 공간을 제공하는 고정구조물; 및 상기 고정구조물에 설치된 에어컴프레서와, 상기 에어컴프레서로부터 에어를 공급받아 작동하며 각각의 날개와 연결되게 회전구조물에 설치되어 날개를 회전축에 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동시키는 다수개의 에어실린더와, 상기 에어컴프레서로부터 공급되는 에어를 회전구조물과 함께 회전하는 각각의 에어실린더로 공급하는 로타리 조인트로 이루어진 이동수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 에어실린더는 각 날개의 상부와 하부에 위치하도록 회전구조물에 설치되어 날개의 상단부와 하단부를 동시에 밀거나 당겨 날개를 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전구조물의 상단부와 하단부에는 각 날개를 이동 가능하게 지지하기 위하여 회전축으로부터 방사형의 구조로 연장되는 다수개의 가이드봉들이 구비되고, 상기 각 날개의 상단부와 하단부에는 상기 가이드봉에 결합되며 에어실린더와 연결되어 가이드봉을 따라 이동하는 가이드 파이프가 구비된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 에어실린더와 가이드 파이프는 연결용 브라켓에 의해 연결되며, 상기 연결용 브라켓은 에어실린더의 실린더 로드 끝단에 일단이 고정되고, 나머지 타단이 실린더 로드의 후방으로 연장되도록 90° 각도로 꺾여져 가이드 파이프에 연결되도록 구성되어 가이드 파이프가 회전축에 근접한 방향으로 이동할 때 가이드 파이프와 에어실린더의 간섭을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 회전축의 회전을 지지하도록 고정구조물로부터 수직하게 연장되어 회전구조물의 상부로 돌출된 고정축에 설치되어 회전구조물과 함께 회전하는 회전판; 상기 회전판의 외주연과 회전구조물의 상단 주연부를 상호 연결하는 다수개의 보강와이어들; 상기 회전판이 고정축을 중심으로 회전하도록 회전판을 지지하는 스러스트 베어링;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 보강 와이어의 장력 조절이 용이하도록 각각의 보강 와이어에 턴버클이 설치된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 각각의 날개가 실린더에 의해 이동하도록 구성됨으로써 종래 와이어를 이용한 방식에 비해 구조를 간소화할 수 있으며, 더욱이 유지관리의 용이함을 제공할 수 있게 되었다.

아울러, 고정축 상에 설치된 회전판과 회전구조물이 보강와이어에 의해 연결되어 회전구조물의 외주연부가 아래로 처지는 것을 방지함으로써 보다 견고한 수직형 풍력발전장치를 제공할 수 있게 되었다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전장치의 정면도를, 도 2는 본 발명의 회전축이 고정구조물에 의해 지지된 상태를 나타낸 정면도를, 도 3은 도 2의 'A'부 상세도를 도시하고 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전장치는 지면에 고정되게 설치되는 고정구조물(100)과, 상기 고정구조물(100)의 상부에 탑재되며 바람을 받는 날개(400)에 의하여 회전축(500)과 함께 회전하는 회전구조물(200)과, 상기 날개(400)들이 회전축(500)에 근접하거나 또는 멀어지도록 이동시키는 이동수단(300)을 구비하는 것으로 구성된다.

상기 고정구조물(100)은 지면에 고정되게 설치되어 회전축(500)을 회전 가능하도록 지지하며, 회전축(500)으로부터 전달되는 동력을 전달받는 증속기(110)와 발전기(120) 그리고 장치의 제어를 위한 컨트롤판넬(130)이 설치되는 공간을 제공하도록 구성된다.

한편 상기 고정구조물(100)에는 회전축(500)을 회전가능하게 지지하기 위하여 수직하게 세워진 구조로써 회전구조물(200)의 중심부를 관통하는 고정축(140)이 구비된다. 이러한 고정축(140)을 중심으로 회전축(500)이 회전될 수 있도록 하기 위하여 상기 회전축(500)은 고정축(140)을 감싸는 파이프로 이루어져 고정축(140)에 설치되며, 상단부와 하단부가 고정축(140)에 설치된 스러스트 베어링(151,152)에 의해 지지되어 고정축(140)을 중심으로 회전하도록 설치된다. 이와 같이 설치된 회전축(500)은 체인이나 기어 등 공지의 동력전달기구에 의해 증속기(110)와 연결되어 증속기(110)로 동력을 전달하게 된다.

상기와 같은 고정구조물(100)의 구조는 설계여건이나 주변환경을 고려하여 다양한 구조로 구성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 회전구조물의 정면도를, 도 5는 본 발명의 회전구조물의 평면도를, 도 6은 본 발명의 회전축의 상부에서 연장된 지지빔에 가이드봉이 설치된 상태를 나타낸 상태도를, 도 7은 본 발명의 회전축의 하부에서 연장된 지지빔에 가이드봉이 설치된 상태를 나타낸 상태도를 도시하고 있다.

상기 회전구조물(200)은 회전축(500)을 중심으로 배치되는 다수개의 날개(400)들을 내부에 수용한 채로 지지하며, 회전축(500)에 고정되어 회전축(500)과 함께 회전하도록 설치된다. 이러한 회전구조물(200)은 원통형의 구조물로써, 회전축(500)의 상단부와 하단부에서 회전축(500)을 중심으로 방사형의 구조로 연장되는 다수개의 지지빔(211,212)들을 상호 연결함으로써 구성될 수 있다. 여기서 상기 지지빔에 도면부호를 표기함에 있어 회전축(500)의 상단부에 설치되는 다수개의 지지빔들은 211으로 하고, 회전축의 하단부에 설치되는 다수개의 지지빔들은 212으로 구분하였다.

한편 상기와 같은 회전구조물(200)에는 각각의 날개(400)가 회전축(500)에 근접하거나 또는 멀어지는 방향으로 이동가능하게 지지하기 위한 다수개의 가이드봉(221,222)들이 구비되어 있다. 이때 상기 가이드봉(221,222)들은 회전축(500)의 상단부와 하단부에서 연장되는 지지빔(211,212)과 평행하도록 지지빔(211,212)에 설치되며, 회전축(500)의 상단부에서 연장되게 설치되는 지지빔(211)의 경우 가이드봉(221)이 하부에 위치하도록 설치되고, 회전축(500)의 하단부에서 연장되게 설치되는 지지빔(212)의 경우 가이드봉(222)이 상부에 위치하도록 설치된다.

또 상기 각각의 가이드봉(221,222)에는 날개(400)와 연결됨과 더불어 이동수단(300)과 연결되게 설치되어 이동수단(300)에 의해 가이드봉(221,222)을 따라 이동하며 날개(400)를 이동시키는 가이드 파이프(231,232)가 설치된다.

한편 본 발명의 날개(400)는 바람을 보다 효과적으로 받아 회전력을 발생하도록 하기 위하여 회전축(500)과 평행한 수직한 방향으로 길게 연장되는 반원통형의 구조로 구성된다. 이와 같이 구성된 각각의 날개(400)는 오목하게 함몰되어 개방된 부분(400a)으로 바람을 받아 회전력을 발생하게 되고, 바람을 받는 부분의 반 대쪽 부분(400b)은 볼록하게 돌출된 형상을 가짐으로써 저항을 줄일 수 있는 이점을 갖게 된다.

도 8은 본 발명은 날개가 설치된 상태를 나타낸 평면도를, 도 9는 본 발명의 에어실린더와 가이드 파이프가 연결용 브라켓에 의해 연결된 상태를 나타낸 평면도를, 도 10은 도 8의 요부구조를 보다 상세히 나타낸 상세도를 도시하고 있다.

한편 상기 이동수단(300)은 에어실린더(320)를 이용하여 각각의 날개(400)를 이동시키는 것으로, 에어컴프레서(310:도 1에 도시됨)와, 에어실린더(320)와, 로타리 조인트(330)로 이루어진다.

상기 에어컴프레서(310)는 에어실린더(320)의 작동을 위한 에어를 공급하는 것으로, 고정구조물(100)에 설치된다.

상기 에어실린더(320)는 각각의 날개(400)와 연결될 수 있도록 다수개가 제공되고, 제공되는 다수개의 에어실린더(320)는 회전축(500)을 중심으로 방사형의 구조를 갖도록 회전구조물(200)에 설치되며, 이처럼 설치되는 각각의 에어실린더(320)는 가이드봉(221,222)과 평행한 상태를 유지하도록 설치된다. 한편 도 8 및 도 10은 평면도를 도시하고 있는 특성 상 회전축의 하단부에 설치되어 에어실린더(320)와 연결되는 가이드봉(222) 및 가이드 파이프(232)는 도시되지 않았으나, 회전축의 상단부에 설치되는 가이드봉(221) 및 가이드 파이프(231)와 동일한 구조로 에어실린더(320)와 연결될 수 있다.

한편 각각의 에어실린더(320)는 실린더로드(321)가 가이드 파이프(231,232)에 연결되어 가이드 파이프(231,232)를 이동시킴으로써 날개(400)를 이동시키게 되 며, 실린더로드(321)와 가이드 파이프(231,232)를 연결함에 있어 날개(400)를 회전축(500)에 근접한 방향으로 이동시킬 때, 가이드 파이프(231,232)가 에어실린더(320)에 간섭되지 않고 회전축(500)에 최대한 근접할 수 있도록 하기 위하여 별도의 연결용 브라켓(340)을 이용하여 실린더로드(321)와 가이드 파이프(231,232)를 연결하게 된다.

보다 구체적으로 상기 연결용 브라켓(340)은 가이드 파이프(231,232)가 에어실린더(320)와 동축 상에 위치하지 않도록 함과 더불어 가이드 파이프(231,232)가 회전축(500)에 최대한 근접한 거리로 이동할 수 있도록 하는 것으로, 실린더로드(321)의 끝단에 일단(340a)이 고정되고, 나머지 타단(340b)이 에어실린더(320)의 중심으로부터 충분한 거리로 이격된 상태에서 90° 각도로 꺾여져 실린더로드(321)의 후방으로 연장되는 구조를 갖도록 설치되며, 실린더로드(321)의 후방으로 연장된 타측 끝단(340b)이 가이드 파이프(231,232)와 연결되도록 구성되어 있다.

따라서 에어실린더(320)의 작동에 의한 가이드 파이프(231,232)의 후방 이동시 가이드 파이프(231,232)가 에어실린더(320)에 간섭되지 않고 회전축(500)에 최대한 근접한 거리로 날개(400)를 이동시킬 수 있게 된다.

상기와 같은 에어실린더(320)는 각 날개(400)의 상부와 하부에 위치하도록 설치되어 날개(400)의 상단부와 하단부를 동시에 밀거나 당겨 날개(400)를 이동시키도록 구성된다.

한편 상기 날개(400)가 이동된 상태를 감지하기 위해서 회전구조물(200)에는 적어도 2개 이상의 센서(411,412)가 설치되며, 가이드 파이프(231,232)의 이동시 상기 센서(411,412)가 신호를 발생하도록 하는 검출편(413)이 가이드 파이프(231,232)에 구비되어 있다.

또한 상기 센서(411,412)들에 전기를 공급하거나 또는 센서(411,412)로부터 발생된 신호를 컨트롤판넬(130)에 전달하기 위한 슬립링 구조의 전기분배기(150)가 구비된다. 상기 전기분배기(150)를 구성하는 슬립링은 회전하는 부품으로 전기를 공급할 때 사용하는 공지된 기술로써 상세한 설명은 생략한다.

도 11은 본 발명의 로타리 조인트가 설치된 상태를 나타낸 정면도를 도시하고 있다.

상기 로타리 조인트(330)는 고정구조물(100)에 고정된 에어컴프레서(310)로부터 공급되는 에어를 회전구조물(220)에 설치된 에어실린더(320)로 공급하기 위한 것으로, 이러한 로타리 조인트(330) 고정축(140)으로부터 연장되는 별도의 지지대(331)에 의하여 고정축(140)의 수직 상부에 위치하도록 설치되어 에어컴프레서(310)로부터 에어를 공급받으며, 출력측은 회전구조물(200)과 함께 회전하도록 구성되어 로타리 조인트(330)의 출력측을 통해 나오는 에어는 회전구조물(200)에 설치된 솔레노이드밸브(350;도 1에 도시됨)를 통해 다수개의 에어실린더(320)로 공급된다. 한편 상기 로타리 조인트(330)는 회전하는 부품으로 유체를 공급하는 공지의 부품으로 그 상세한 설명은 생략하였으며, 상기 솔레노이드밸브(350)는 회전구조물(200)과 함께 회전하며 각각의 에어실린더(320)로 에어를 공급할 수 있도록 설치된다면, 설치위치는 제한되지 않는다.

도 12는 본 발명에 따른 보강와이어에 의해 회전구조물이 보강된 상태를 나 타낸 정면도를 도시하고 있다.

한편 보강와이어(600)를 이용하여 회전구조물(200)의 상단 주연부와 고정축(140)을 연결하여 회전구조물(200)의 구조적 안정성을 보다 향상시킬 수도 있다. 상기 보강와이어(600)의 설치를 위하여 고정축(140)에는 회전판(610)이 설치되고, 상기 회전판(610)은 스러스트 베어링(620)에 의해 고정축에 설치되어 고정축(140)을 중심으로 회전하도록 설치된다. 이처럼 설치된 회전판(610)의 외주연과 회전구조물(200)의 상단 주연부를 다수개의 보강와이어(600)로 연결하여 회전구조물(200)의 외주연부가 자중에 의해 아래로 처지는 것을 방지할 수 있게 된다.

이때 상기 보강와이어(600)를 장력을 보다 용이하게 조절할 수 있도록 하기 위하여 각각의 보강와이어(600)에는 공지의 턴버클(530)이 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 풍력발전장치는 날개(400)에 풍압이 작용할 경우, 날개(400)를 지지하는 회전구조물(200)이 회전축(500)과 함께 회전하게 되고, 이때 회전축(500)과 연결된 증속기(110)를 통해 발전기(120)로 동력을 전달하여 발전을 행하게 된다.

한편 풍속감지기(700)로부터 감지되는 풍속에 기초한 컨트롤판넬(130)의 신호에 의해 에어컴프레서(310)가 작동하여 에어실린더(320)로 에어를 공급하게 된다. 이때 에어컴프레서(310)로부터 공급되는 에어는 고정축(140)의 내부를 통해 연장되는 호스를 통해 로타리 조인트(330)로 유입되고, 이처럼 로타리 조인트(330)로 유입된 에어는 회전구조물(200)에 설치되어 회전구조물(200)과 함께 회전하는 에어 실린더(320)로 공급되어 에어실린더(320)를 작동시키게 된다.

상기와 같은 에어실린더(320)의 작동에 의해 가이드 파이프(231,232)가 가이드봉(221,222)을 따라 이동하게 됨으로써 날개(400)를 회전축(500)에 근접하는 방향이나 멀어지는 방향으로 이동시키게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력발전장치의 정면도,

도 2 는 본 발명의 회전축이 고정구조물에 의해 지지된 상태를 나타낸 정면도,

도 3 은 도 2의 'A'부 상세도,

도 4 는 본 발명의 회전구조물의 정면도,

도 5 는 본 발명의 회전구조물의 평면도,

도 6 은 본 발명의 회전축의 상부에서 연장된 지지빔에 가이드봉이 설치된 상태를 나타낸 상태도,

도 7 은 본 발명의 회전축의 하부에서 연장된 지지빔에 가이드봉이 설치된 상태를 나타낸 상태도,

도 8 은 본 발명은 날개가 설치된 상태를 나타낸 평면도,

도 9 는 본 발명의 에어실린더와 가이드 파이프가 연결용 브라켓에 의해 연결된 상태를 나타낸 평면도,

도 10 은 도 8의 요부구조를 보다 상세히 나타낸 상세도,

도 11 은 본 발명의 로타리 조인트가 설치된 상태를 나타낸 정면도,

도 12 는 본 발명에 따른 보강와이어에 의해 회전구조물이 보강된 상태를 나타낸 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

(100) : 고정구조물 (110) : 증속기

(120) : 발전기 (130) : 컨트롤판넬

(140) : 고정축 (200) : 회전구조물

(221),(222) : 가이드봉 (231),(232) : 가이드 파이프

(300) : 이동수단 (310) : 에어컴프레서

(320) : 에어실린더 (321) : 실린더로드

(330) : 로타리 조인트 (340) : 연결용 브라켓

(400) : 날개 (500) : 회전축

(600) : 보강와이어 (610) : 회전판

(620) : 스러스트 베어링 (630) : 턴버클

Claims (6)

1. 수직한 회전축(500)의 주위로 다수개의 날개(400)들이 배치되고, 상기 날개(400)에 작용하는 풍력에 의해 회전축(500)이 회전하여 발전기(120)로 동력을 전달함으로써 발전을 행하는 수직형 풍력발전장치에 있어서,

   상기 회전축(500)과 함께 회전하도록 회전축(500)에 설치되고, 상기 날개(400)들이 회전축(500)에 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동이 가능하도록 각각의 날개(400)를 지지하는 회전구조물(200);

   상기 회전축(500)을 지지하도록 지면에 설치되며, 발전기(120)와 증속기(110) 및 컨트롤판넬(130) 등 전기의 생성 및 제어를 위한 기기들이 설치되는 공간을 제공하는 고정구조물(100); 및

   상기 고정구조물(100)에 설치된 에어컴프레서(310)와, 상기 에어컴프레서(310)로부터 에어를 공급받아 작동하며 각각의 날개(400)와 연결되게 회전구조물(200)에 설치되어 날개(400)를 회전축(500)에 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동시키는 다수개의 에어실린더(320)와, 상기 에어컴프레서(310)로부터 공급되는 에어를 회전구조물(200)과 함께 회전하는 각각의 에어실린더(320)로 공급하는 로타리 조인트(330)로 이루어진 이동수단(300);을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직형 풍력발전장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어실린더(320)는 각 날개(400)의 상부와 하부에 위치하도록 회전구조물(200)에 설치되어 날개(400)의 상단부와 하단부를 동시에 밀거나 당겨 날개(400)를 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 수직형 풍력발전장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전구조물(200)의 상단부와 하단부에는 각 날개(400)를 이동 가능하게 지지하기 위하여 회전축(500)으로부터 방사형의 구조로 연장되는 다수개의 가이드봉(221,222)들이 구비되고,

   상기 각 날개(400)의 상단부와 하단부에는 상기 가이드봉(221,222)에 결합되며 에어실린더(320)와 연결되어 가이드봉(221,222)을 따라 이동하는 가이드 파이프(231,232)가 구비된 것을 특징으로 하는 수직형 풍력발전장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 에어실린더(320)와 가이드 파이프(231,232)는 연결용 브라켓(340)에 의해 연결되며,

   상기 연결용 브라켓(340)은 에어실린더(320)의 실린더로드(321) 끝단에 일단(340a)이 고정되고, 나머지 타단(340b)이 실린더로드(321)의 후방으로 연장되도록 90° 각도로 꺾여져 가이드 파이프(231,232)에 연결되도록 구성되어 가이드 파이프(231,232)가 회전축(500)에 근접한 방향으로 이동할 때 가이드 파이프(231,232)와 에어실린더(320)의 간섭을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 수직형 풍력발전장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전축(500)의 회전을 지지하도록 고정구조물(100)로부터 수직하게 연장되어 회전구조물(200)의 상부로 돌출된 고정축(140)에 설치되며, 회전구조물(200)과 함께 회전하는 회전판(610);

   상기 회전판(610)의 외주연과 회전구조물(200)의 상단 주연부를 상호 연결하는 다수개의 보강와이어(600)들;

   상기 고정축(140)에 설치되며 회전판(610)과 연결되어 회전판(610)이 고정축(140)을 중심으로 회전 가능하게 지지하는 스러스트 베어링(620);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 풍력발전장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 보강와이어(600)의 장력 조절이 용이하도록 각각의 보강와이어(600)에 턴버클(530)이 설치된 것을 특징으로 하는 수직형 풍력발전장치.

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