KR20090098674A - 수직 임펠러형 풍력 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직 임펠러형 풍력 발전 장치에 관한 것으로, 필요 갯수만큼의 임펠러를 수직으로 연결하여 설치할 수 있고, 다단으로 설치된 임펠러는 그 각각의 블레이드가 서로 어긋나게 회전되어 고정설치된 구조를 가진다.

상기와 같은 특징적인 구조에 의하여 다양한 곳에 널리 보급될 수 있는 보급형 풍력 발전 장치로서의 기능성을 가지는데, 이는 설치 장소 또는 필요 발전량에 맞게 높이, 지름, 갯수 등을 용이하게 결정하여 설비할 수 있어 가능하게 된다.

따라서 다수 개의 임펠러를 필요 갯수만큼 적절히 선택하여 조립함으로써, 최적의 높이로 풍력 발전 설비를 할 수 있고, 적정 갯수의 임펠러를 설치하므로 하중을 줄일 수 있어 베어링 등의 부품 소손을 방지할 수 있으며, 바람의 위치나 방향에 구애됨이 없이 회전 가능하게 된다. 그리고 미풍에도 연속적인 회전이 가능하고, 소음이 거의 없으며, 해안가, 산악지역, 도심, 주거지(공원, 학교, 건물 옥상 등 다양함) 등 어떠한 곳에서도 설치 운용이 가능하다. 또한 협소한 지역에서도 가능하고, 다야한 형태의 타워로 제작가능하여 미적 감각이 탁월하소, 조형물, 상징물, 홍보물, 광고용, 교육용 등으로 활용할 수 있으며, 건물의 효용 가치를 증대시키는 효과도 있다.

이와 같은 본 발명은 발전 효율이 증대는 물론이고, 기타 여러가지 효과가 있는 수직 임펠러형 풍력 발전 장치이다.

본 발명에 따르면, 다수 개의 임펠러가 회전축이 조인트로 연결되어 수직으 로 설치되고, 각각의 임펠러의 하부에 설치된 회전축은 각각 프레임의 지지간에 설치된 스러스트 베어링에 의해 지지됨을 특징으로 하는 수직 임펠러형 풍력 발전기가 제공된다.

풍력 발전기, 임펠러, 블레이드

Description

수직 임펠러형 풍력 발전 장치{Vertical impeller typed wind generator}

본 발명은 수직 임펠러형 풍력 발전 장치에 관한 것으로, 필요 갯수만큼의 임펠러를 수직으로 연결하여 설치할 수 있고, 다단으로 설치된 임펠러는 그 각각의 블레이드가 서로 어긋나게 회전되어 고정설치된 구조를 가진다.

상기와 같은 특징적인 구조에 의하여 다양한 곳에 널리 보급될 수 있는 보급형 풍력 발전 장치로서의 기능성을 가지는데, 이는 설치 장소 또는 필요 발전량에 맞게 높이, 지름, 갯수 등을 용이하게 결정하여 설비할 수 있어 가능하게 된다.

따라서 다수 개의 임펠러를 필요 갯수만큼 적절히 선택하여 조립함으로써, 최적의 높이로 풍력 발전 설비를 할 수 있고, 적정 갯수의 임펠러를 설치하므로 하중을 줄일 수 있어 베어링 등의 부품 소손을 방지할 수 있으며, 바람의 위치나 방향에 구애됨이 없이 회전 가능하게 된다. 그리고 미풍에도 연속적인 회전이 가능하고, 소음이 거의 없으며, 해안가, 산악지역, 도심, 주거지(공원, 학교, 건물 옥상 등 다양함) 등 어떠한 곳에서도 설치 운용이 가능하다. 또한 협소한 지역에서도 가능하고, 다야한 형태의 타워로 제작가능하여 미적 감각이 탁월하소, 조형물, 상징물, 홍보물, 광고용, 교육용 등으로 활용할 수 있으며, 건물의 효용 가치를 증대시 키는 효과도 있다.

이와 같은 본 발명은 발전 효율이 증대는 물론이고, 기타 여러가지 효과가 있는 수직 임펠러형 풍력 발전 장치이다.

수직 임펠러형 풍력발전기는 풍력을 전기 에너지로 만드는 장치로서, 풍향이 많고 풍속이 빠른 곳에 설치된다.

그리고 종래의 수직 임펠러형 풍력발전기는 하나의 긴 원통형 임펠러가 상하 축지되어 설치되는데, 발전 효율을 증대시키기 위하여 임펠러를 크고 길게 만들 경우 그 지지 하중이 매우 크게 되었다.

이러한 종래의 임펠러는 상하로 긴 원통형이고, 가운데에 수직으로 설치된 내부관과, 상기 내부관의 상하단에 설치되는 상판과 하판 및 상판과 하판의 사이에 다수개의 블레이드가 일정 간격으로 배치된 구조이다. 그리고 상판과 하판의 중심에 회전축이 설치되고, 회전축은 발전기와 기어 또는 벨트 등으로 연동되어 발전이 이루어지는 구조이다.

상기와 같은 하나의 긴 임펠러로 구성된 종래의 발전장치는 임펠러의 하중이 크고, 이를 지지하는 베어링 등이 큰 하중을 지지하여야 하므로 베어링의 수명이 매우 짧은 문제점이 있었다.

그리고 하나의 큰 임펠러가 사용되므로, 다양한 설치 공간에 최적이 되게 설비를 할 수가 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 베어링의 내구 수명을 증대시키고 설치 장소를 불문하여 최적의 설비를 할 수 있도록, 단위체로서의 임펠러를 다양한 사이즈로 구성하고, 이러한 단위의 임펠러를 설치 위치와 발전하고자 하는 전기량에 맞는 크기의 임펠러와, 그 갯수를 결정한 후 수직으로 다수개 쌓아 설치할 수 있도록 하고, 각각의 임펠러는 각각 하나의 베어링에 의해 지지될 수 있도록 하는 구조를 제공함에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 임펠러를 하나의 단위체로 구성하고, 이를 다수개 수직으로 연결할 수 있는 구조를 제공한다. 즉, 상하부에 축이 설치된 임펠러가 각각 독립적으로 베어링에 지지되고, 인접된 임펠러의 회전축이 조인트로 연결되어 구성된 수직 임펠러형 풍력 발전기가 제공된다.

일반적으로 활용되는 발전설비는 풍력 및 태양 에너지를 이용한 것으로 특별한 장소 및 넓은 설치 면적이 요구된다. 그러나 본 발명은 특별한 장소가 필요없고, 일반 주택 등에 간단하게 설치할 수 있으며, 또한 설치 장소의 면적이 작아도 되는 장점이 있다. 따라서 빌딩이나 공공시설물이나 공공장소, 도서 지방이나 산골 등 어느 곳이라도 설치가 가능하고 좁은 장소에서도 대량의 전력을 생산할 수 있는 장점이 있다.

그리고 설치 위치에 따른 적절한 갯수의 임펠러를 수직으로 연결설치하면 되므로, 설치 장소의 적응성이 매우 향상된다. 또한 각각의 임펠러를 지지하는 베어링 등의 구조가 각각 독립적으로 설치되어 있으므로, 과도한 임펠러의 하중에 의한 베어링 등의 손상을 방지할 수 있게 된다.

본 발명은 회전축(1)이 조인트(2)에 의해 수직으로 연결된 다수 개의 임펠러(3); 내측에 상하로 일정 간격마다 다수 개의 지지간(4)이 설치되고, 상기 지지간(4)에 스러스트 베어링(5) 또는 레이디얼 베어링(6)이 설치된 프레임(7); 최하단의 임펠러(3)의 회전축(1)과 연결된 발전기(8);를 포함하여 구성된다.

다수 개의 임펠러(3)는 도 1과 같이 회전축(1)이 조인트(2)로 연결되어 수직으로 설치된다. 즉 상부 임펠러(3)의 하측 회전축(1)은 하부 임펠러(3)의 상측 회전축(1)과 연결되는데, 상부 임펠러(3)의 하측 회전축(1)은 스러스트 베어링(5)에 지지되면서 하부로 길게 관통된 구조이다.

따라서 각각의 임펠러(3)의 하부에 설치된 회전축(1)은 각각 프레임(7)의 지지간(4)에 설치된 스러스트 베어링(5)에 의해 지지된다. 이와 같이 회전축(1)이 스러스트 베어링(5)에 지지되기 위한 구조로 단이 형성된다. 즉 임펠러(3)의 하부측 회전축(1)은 끝단 부분의 직경이 작게 단이 형성되고, 상기 작은 직경의 단진 부분이 스러스트 베어링(5)에 삽입되어 고정되는 구조이다.

그리고 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 상하 수직으로 연결 설치되는 임펠러(3)의 블레이드(9)가 상부에서 보아 동일한 위치에 있지 않도록 하기 위하여, 임펠러(3)를 일정 각도 회전시켜 고정시킨 구조이다. 즉, 임펠러(3)들은 블레이드(9)가 동일 수직선상에 위치되지 않도록 회전시켜 고정된다.

이와 같은 본 발명에 사용되는 임펠러(3)는 하나의 표준화된 단위체로 사용되는 것으로, 하나 이상이 수직으로 연결되어 사용된다. 이러한 기능을 위하여 임펠러(3)는 도 2와 도 3과 같은 구조로 이루어져 있다.

즉, 임펠러(3)는 내부관(10)과, 내부관(10)의 상하단에 설치된 상판(11)과 하판(12), 상판(11)과 하판(12)에 수직으로 돌출된 회전축(1)으로 구성된다. 회전축(1)의 설치를 용이하게 하기 위하여 회전축(1)이 설치된 고정판(13)을 상판(11)과 하판(12)에 설치하면 된다.

그리고 하판(12)에 설치되는 회전축(1)은 스러스트 베어링(5)에 지지되도록 상기에서 언급한 바와 같이 단이 형성된 구조이다. 따라서 하부의 회전축(1)이 스러스트 베어링(5)을 관통하면서 고정되고, 관통된 회전축(1)은 하부에 설치된 임펠 러(3)의 상부 회전축(1)과 조인트(2)로 결합된다.

따라서 임펠러(3)는 스러스트 베어링(5)에 의해 지지되고, 더욱 더 견고한 지지를 위하여 상부의 회전축(1)을 레이디얼 베어링(6)으로 지지할 수도 있다.

임펠러(3)의 상부 회전축(1)은 임펠러의 자중이 인가되지 않으므로, 스러스트 베어링을 사용할 필요는 없다. 따라서 도 1과 같이 상부의 회전축(1)은 레이디얼 베어링(6)으로 지지하면 된다.

도 1과 같이 다수 개의 임펠러(3)을 수직 방향으로 설치할 때에는 각각의 임펠러(3)의 블레이드(9)를 도 4와 같이 어긋나게 고정시킨다. 즉, 도 4에서 실선으로 표시된 블레이드(9)는 상부측 임펠러(3)이고, 점선으로 표시된 블레이드(9)는 하부측 임펠러(3)이다. 이와 같이 임펠러(3)를 약간씩 회전시켜 고정함으로써, 바람의 방향이 바뀌거나 미약한 바람에도 임펠러(3)가 쉽고 연속적으로 회전될 수 있다.

상기와 같이 다층으로 설치된 임펠러(3)는 풍력을 받아 회전되고, 그 회전력은 최하층의 임펠러(3) 회전축(1)과 연결된 발전기(8)를 회전시켜 발전을 행하게 된다.

회전축(1)과 발전기(8)의 연결은 기어 물림, 벨트 연결, 체인 연결 등 다양하게 할 수 있고, 증속기를 거칠 수도 있다.

도 1은 본 발명의 전체 구성도

도 2는 본 발명의 단위체인 임펠러의 사시도

도 3은 본 발명의 평면도

도 4는 상하 임펠러의 블레이드 상대 위치도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 회전축 2 : 조인트

3 : 임펠러 4 : 지지간

5 : 스러스트 베어링 6 : 레이디얼 베어링

7 : 프레임 8 : 발전기

9 : 블레이드 10 : 내부관

11 : 상판 12 : 하판

13 : 고정판

Claims (3)

1. 다수 개의 임펠러(3)가 회전축(1)이 조인트(2)로 연결되어 수직으로 설치되고, 각각의 임펠러(3)의 하부에 설치된 회전축(1)은 각각 프레임(7)의 지지간(4)에 설치된 스러스트 베어링(5)에 의해 지지됨을 특징으로 하는 수직 임펠러형 풍력 발전기.
2. 제 1항에 있어서, 상기 임펠러(3)의 하단에 설치된 회전축(1)은 끝단 부분의 직경이 작게 단이 형성되고, 상기 작은 직경의 단진 부분이 스러스트 베어링(5)에 삽입되어 고정됨을 특징으로 하는 수직 임펠러형 풍력 발전기.
3. 제 1항에 있어서, 상기 임펠러(3)들은 블레이드(9)가 동일 수직선상에 위치되지 않도록 회전시켜 고정됨을 특징으로 하는 수직 임펠러형 풍력 발전기.

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