KR20100062009A - 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을발생시키는 풍선구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선구조체에 관한 것으로서, 풍선 내부에 공기보다 비중이 낮은 기체를 충진하여, 공중에 띄워진 풍선 하단부의 회전날개가 바람에 의해 회전동력을 발생시켜 회전날개에 일체로 결합된 커풀링에 통상의 에너지발생장치(발전기 또는 공기압축기)의 회전축 커플링과 체결되어 에너지발생장치의 회전축을 구동하여 에너지를 생성할 수 있는 친환경적이고, 지상의 토지를 많아 사용하지 않으며, 다른 장소로의 이동 및 설치가 용이한 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선구조체에 관한 것이며, 지상으로 부터 높은 위치로 풍선구조체를 띄워, 그 풍선구조체의 하단부에 결합되어 회전하는 커플링 본체에 다수개의 회전날개가 고정되어 풍력에 의해 회전날개를 회전시켜 동력을 발생하는 기능을 갖도록 한 것이다.

풍선구조체, 풍선, 커플링, 중심축, 연, 회전날개, 끈,로프

Description

공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선구조체{omitted}

본 발명은 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 풍선 내부에 공기보다 비중이 낮은 기체를 충진하여, 공중에 띄워진 풍선 하단부의 회전날개가 바람에 의해 회전동력을 발생시켜 회전날개에 일체로 결합된 커풀링에 통상의 에너지발생장치(발전기 또는 공기압축기)의 회전축 커플링과 체결되어 에너지발생장치의 회전축을 구동하여 에너지를 생성할 수 있는 친환경적이고, 지상의 토지를 많아 사용하지 않으며, 다른 장소로의 이동 및 설치가 용이한 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선구조체에 관한 것이다.

일반적으로 전기를 발생하는 발전장치는 사용되는 에너지원에 따라 석유나 석탄과 같은 화석연료를 이용하는 화력발전과, 태양열, 원자력, 수력, 조력, 풍력을 이용하는 발전 등으로 구분될 수 있다.

이러한 발전장치 중 원자력을 이용하는 발전장치는 화력발전에 비해 저렴한 비용으로 전기를 발생시킬 수 있다는 장점이 있으나, 방사능으로 인한 환경 오염 및 인체의 유해성으로 인해 설치가 제한적으로 이루어지고 있다. 더욱이 최근에는 전기를 생산한 후 발생하는 핵폐기물의 처리 문제 등으로 인해 시설 투자가 원활하게 이루어지고 있지 않다.

또한, 화력발전의 경우, 석탄, 석유와 같은 화석연료를 사용하는데, 이러한 발전용 연료는 전기의 발생시 환경을 오염시키는 물질을 배출할 뿐만 아니라 연료의 비용이 크다. 더욱이, 최근에는 자원매장량이 감소 등으로 인해 유가가 상승하고 있으며, 이에 따라 발전비용이 증가되는바 이를 대체할 수 있으며, 환경을 오염시키는 물질을 발생하지 않는 청정에너지의 개발이 요구되고 있다.

이와 같은 청정에너지를 이용한 발전장치로는 태양광이나, 풍력, 조력 등 자연환경을 이용한 발전장치가 개발되고 있으며, 태양광을 이용한 발전장치가 대표적이며, 최근 들어 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해지면서 보급이 확대되고 있다.

일례로, 풍력발전장치는 바람이 많고, 일정 속도 이상이 풍력이 지속적으로 발생하는 지점에 주로 설치되며, 대표적으로 제주도나, 태백산맥 등과 같은 해안지역이나 산악지역에 설치되고 있다.

그러나, 이러한 풍력발전장치는 대형 프로펠러를 갖추고 있으며, 안정적인 발전을 위해 높은 곳에 설치된다. 이러한 풍력발전장치는 대형 프로펠러 등으로 인해 공간을 많이 차지하며, 다수의 풍력발전장치들의 간섭을 방지하기 위해 대규모의 토지공간을 필요로 한다. 이에 따라 풍력발전장치를 설치하기 위해서는 막대한 토지의 사용으로 인하여 토지의 구입에 있어 많은 제약이 있고, 토지의 구입 또는 보상 등으로 인해 비용이 많이 소요되는 문제가 있고, 대규모로 발전시설을 설치하 기 위해서는 주변 주민들의 협조를 이끌어내야 하는 어려움이 있다.

또한, 이러한 풍력발전장치는 지면에 콘크리트구조물로 단단히 고정되어 필요에 따라 다른 장소로의 이동 및 설치가 어려운 문제점이 있다.

또한, 이러한 풍력발전장치는 바람이 없어나, 바람의 세기가 약한 경우에는 발전을 할 수 없는 단점 과 고도가 높아질수록 풍력이 세지기 때문에 풍력발전기 타워를 높게 설치하는 데는 많은 제약을 받는 실정이다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지상으로 부터 높은 위치로 풍선구조체를 띄워, 그 풍선구조체의 하단부에 결합되어 회전하는 커플링 본체에 다수개의 회전날개가 고정되어 풍력에 의해 회전날개를 회전시켜 동력을 발생하는 기능을 갖도록 한 것이며, 풍선구조체에 구비된 커플링 과 통상의 에너지발생장치의 커플링이 손쉽게 치합되어 생성된 에너지원을 에너지발생장치에 구비된 에너지전달매개체(전선 또는 호스) 와 에너지발생장치에 결합된 로프를 이용하여 지상의 고정 구조물에 고착 이송할 수 있는 것이며,, 공중에 띄워진 풍선구조체를 지면으로 손쉽게 착륙시켜 원하는 또 다른 장소로의 이동 및 설치가 용이한 에너지효율이 높은 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선구조체를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공중에 부양되어 바람의 회전 력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선구조체는 공기보다 비중이 낮은 기체를 충진한 풍선 및 상기 풍선 하단부에 결합되는 중심축 과 커플링으로 이루어져 상기 커플링에 결합되어 바람에 의해 회전력을 발생하는 회전날개를 포함한다.

여기서, 상기 풍선은 그 상부면 과 이에 대칭되는 하부면의 일표면에 밀착되어 풍선의 둘레면을 로프로 연결하여 고정하는 다수개의 로프체결구멍을 구비한 상부지지판 및 하부지지판과, 상기의 하부지지판은 중심부에 중심축이 구성되어 그 중심축에 베어링을 매개로 결합되어 회전하는 다수개의 수직체결공 과 수평체결공을 구비한 커플링이 일체로 결합 구성되며, 상기 커플링의 수평체결공에 결착 설치되는 다수개의 회전날개를 포함할 수 있다.

또한, 상기 커플링에는 바람의 세기를 측정하는 풍속센서를 더 포함하고, 상기 풍속센서에 측정되는 바람의 세기가 안전속도 이상이 되면 회전을 중지하는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선구조체는 공기보다 비중이 낮은 기체를 충진한 풍선 및 상기 풍선 하단부에 결합되는 중심축 과 커플링으로 이루어져 상기 커플링에 결합되어 바람에 의해 회전력을 발생하는 회전날개를 포함하고, 상기 풍선은 바람에 의해 더 높은 곳으로 부양하기위해 풍선 상부면과 중간부에 끈으로 고정되는 연(kite)을 설치하여 풍선구조체를 공중에서 더 높은 곳으로 위치하도록 구성한다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선구조체는 에너지발생장치 와 결합되어 지면에 로프로 고정되며,지상으로 부터 높은 곳에 설치됨으로서 지상의 토지 사용이 미미하며, 지상에 매립 설치되는 지주부재가 필요 없어 비용을 절감할 수 있다.

또한, 지상으로부터 높은 곳에서 풍선구조체에 결합된 회전날개가 강한 회전력으로 구동되어 고용량의 동력원을 확보하는 장점 과 간편한 조립 및 다른 장소로의 이동 및 설치가 용이 하다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 풍선구조체를 도시한 정면도이다.

본 발명에 따른 풍선구조체(10)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 지상으로 부터 높은 곳에 설치되어 바람에 의해 회전력을 발생시키는 것이다.

이를 위해 상기의 풍선구조체(10)는 지상(P)으로 부터 높이 띄워지는 구조의 풍선(30)을 포함하며, 상기 풍선(30) 내부에 공기보다 비중이 낮은 기체인 헬륨가스(50)가 충진 되어 공중으로 용이하게 띄워질 수 있다.

상기 풍선(30)은 소정 크기의 다양한 형상의 입방체로 이루어질 수 있으며, 풍선(30) 하단부에는 중심축(90)에 베어링을 매개로 회전하는 커플링(200)이 결합된다.

상기 커플링(200)이 풍선(30) 하단부에 결합되어 회전하기 위해서, 풍선(30)의 상부면 과 이에 대칭되는 하부면의 일표면에 밀착되어 상기 풍선(30)의 둘레면 을 다수개의 로프(60)로 연결하여 고정하는 다수개의 로프체결구멍(65)을 구비한 상부지지판(70) 과 하부지지판(80)을 포함하며, 상기의 하부지지판(80)은 중심부에 중심축(90)이 구성되어, 그 중심축(90)에 베어링(100)을 매개로 결합되어 회전하는 다수개의 수직체결공(110) 과 수평체결공(120)을 구비한 커플링(200)이 일체로 결합 구성되어, 상기의 커플링(200)에는 바람에 대한 저항력을 증가시켜 회전력을 얻는 회전날개(300)가 결합된다.

본 발명의 실시예에서 회전날개(300)의 형상은 한정되지 않으며, 도 1에 도시된 회전날개(300)와 같이 형성된 것이나, 또 다른 다양한 형태로 형성되는 것도 가능하다. 또한 본 발명의 실시예에서, 회전날개(300)는 2엽의 날개를 갖는 것으로 설명하고 있으나, 3엽 또는 4엽 등의 항력, 저항력 등에 따라 날개수 등을 설계 변경할 수 있다.

도 2는 본 발명의 풍선구조체(10)의 하단부 커플링(200)에 통상적인 에너지발생장치인 발전기의 회전축 또는 공기압축기의 회전축을 치합하여 본 발명의 회전날개(300)가 바람에 의해 회전하는 그 회전동력을 전달하여 에너지원이 발생하여,그 에너지원을 에너지발생장치에 연결된 에너지전달매개체(발전기응 전선, 공기압축기는 에어호스) 를 이용하여 지상으로 전달한다.

이때, 에너지발생장치에는 로프의 일단이 결합되고 그 타단부는 지상의 고정구조물에 결합 고정된다.

또한, 본 발명은 바람의 속도가 25m/s를 넘을 경우 본 발명의 커플링(200)에 치합되어 회전하는 에너지발생장치(발전기 도는 공기압축기)에 과다한 부하가 걸려 장비의 손상을 미칠 수 있어, 본 발명의 커플링(200)에는 바람의 속도를 측정하는 풍속센서가 더 설치되며, 이러한 풍속센서는 바람의 속도에 따라 커플링(200)의 회전력을 제어한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍선구조체를 도시한 정면도이다. 도 3을 참조하면, 다른 실시예의 풍선구조체(10)는 전술한 풍선구조체(10)의 풍선(30) 상부면에 연(500)을 배치하여 끈(60)으로 풍선(30)에 연결하여 결합한 것이다. 더불어, 다른 실시예의 풍선구조체(10)는 풍선(30)의 상부에 설치한 연(500)에 바람이 마찰하면 풍선(30)이 더 높이 수직으로 상승할 수 있도록 하여 풍선구조체(10)를 더 높은 곳으로 부양하여 회전날개(300)의 회전력를 월등히 증가 시키는 효과를 부가한다.

본 발명의 실시예에서, 풍선구조체(10)는 상기 연(500)을 풍선(30) 상부면에 배치하도록 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않으며 풍선(30)의 다른 위치에 연(500)을 끈(600)으로 결합하는 것도 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 풍선구조체를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 풍선구조체를 도시한 정면도.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍선구조체를 도시한 정면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 풍선구조체의 커플링에 통상의 에너지발생장치인 풍력발전기의 회전축 또는 공기압기의 회전축을 치합한 상태의 사용상태도이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10:풍선구조체 30:풍선

50:헬륨가스 60:로프

65:로프체결구멍 70:상부지지판

80:하부지지판 90:중심축

100:베어링 110:수직체결공

120:수평체결공 200:커플링

300:회전날개 500:연

600: 끈

Claims (5)

1. 공기보다 비중이 낮은 기체를 충진한 풍선 및 상기 풍선 하단부에 결합되는 중심축 과 커플링으로 이루어져 상기 커플링에 결합되어 바람에 의해 회전력을 발생하는 회전날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선 구조체.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 회전날개의 형상 및 날개 수는 2엽의 날개를 갖거나 3엽 또는 4엽 등의 항력, 저항력 등에 따라 날개 수 등을 설계 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선 구조체.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 커플링에는 바람의 세기를 측정하는 풍속센서를 더 포함하고,

   상기 풍속센서에 측정되는 바람의 세기가 안전속도 이상이 되면 회전을 중지하는 것을 특징으로 하는 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선 구조체.
4. 공기보다 비중이 낮은 기체를 충진한 풍선 및 상기 풍선 하단부에 결합되는 중심축 과 커플링으로 이루어져 상기 커플링에 결합되어 바람에 의해 회전력을 발 생하는 회전날개를 포함하고,

   상기 풍선은 바람에 의해 더 높은 곳으로 부양하기위해 풍선 상부면과 중간부에 끈으로 고정되는 연(kite)을 설치하여 풍선구조체를 공중에서 더 높은 곳으로 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선 구조체.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 연은 풍선 상부면에 배치할 수 있거나 이에 한정되지 않고 풍선의 다른 위치에 연을 끈으로 결합하는 것도 가능함을 특징으로 하는 공중에 부양되어 바람의 회전력을 이용하여 동력을 발생시키는 풍선 구조체.

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