KR20100070266A

KR20100070266A - 가변 바람막이 그물을 가지는 수직 풍력 터빈

Info

Publication number: KR20100070266A
Application number: KR1020080128907A
Authority: KR
Inventors: 남건우
Original assignee: 남건우
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-06-25

Abstract

본 발명은 바람에서 동력을 얻는 수직 풍력터빈에 관한 것으로, 그물의 한쪽 면에 그물의 구멍을 열고 닫을 수 있는 바람막이 천을 부착한 '가변 바람막이 그물'이 장착된 프레임을 터빈의 회전축에 방사형으로 다수 부착하고, 바람막이 천들이 터빈의 회전축에 대해 균일하게 한 방향으로만 열리게 배치함으로써, 프레임이 바람의 역방향으로 회전하는 위치에서는 바람막이 천이 열려 바람을 통과시키고 바람의 순방향으로 회전하는 위치에서는 바람막이 천이 닫혀 바람을 막아, 바람으로부터 받는 항력에 의해 터빈의 회전축에 모멘트를 발생시키도록 한 것이다.

1.프레임 2.그물 3.바람막이 천 4.회전축 5.로터

Description

가변 바람막이 그물을 가지는 수직 풍력 터빈 {vertical wind turbine with adjustable wind blocking net}

본 발명은 바람에서 동력을 얻는 수직 풍력터빈에 관한 것이다. 현재는 프로펠러형 수평축 터빈 등이 주로 사용되나, 이들은 정격 풍속이 10m/s 내외로 풍속 낮은 바람은 동력화하지 못하는 단점이 있으며, 고출력을 얻기 위해서는 프로펠러의 길이를 신장하고 풍력터빈이 장착된 타워를 높게 세워야한다.

본 발명은 새의 깃털의 원리를 사용한 것으로, 새의 깃털은 공기의 흐름을 한방으로만 통과시킨다. 깃털은 보통 가운데 우축[羽軸]을 중심으로 차례로 쌍을 이루어나가는 우지[羽枝]들이 나 있고, 이들이 이루는 우판[羽板]은 대개 편평하고 굽어 있다. 우판은 우축에 비스듬하게 부착되며 우지를 축으로 약간의 각도로 회전 가능한데, 공기가 우판의 위에서 아래로 흐르면 우판이 열리고, 아래에서 위로 흐르면 우판이 닫힌혀 흐름을 막는다. 이것은 유체의 역행을 막는 일종의 check valve 구조다.

본 발명의 '가변 바람막이 그물'은 상기 새의 깃털 원리를 이용한 구조로 그물의 한쪽 면으로 들어오는 바람은 차단하여 항력을 받고, 반대쪽 면으로 들어오는 바람은 통과시킨다. 상기 '가변 바람막이 그물을' 회전축에 부착된 프레임에 장착하면, 한쪽 프레임 면은 바람을 차단하여 항력을 받고, 회전축의 반대편 프레임 면은 바람을 통과시켜 항력을 최소로 받게 되어 터빈의 축이 회전하게 된다.

현재는 풍력터빈으로 프로펠러형 수평축 터빈 등이 주로 사용되나, 이들은 정격 풍속이 10m/s 내외로 풍속 낮은 바람은 동력화하지 못하는 단점이 있다. 저속의 바람에도 작동하기 위해서는, 바람의 항력을 이용해야하며, 바람을 받는 면적을 최대한 활용하여 동력을 얻어야한다. 바람을 받는 면의 항력은 최대로 받고 바람을 거스르는 방향으로 운동하는 부분은 바람의 항력을 최소화해야한다.

본 발명의 '가변 바람막이 그물'은 그물의 한쪽 면으로 들어오는 바람은 차단하여 항력을 받고, 반대쪽 면으로 들어오는 바람은 통과시켜 항력을 최소화한다.

본 발명의 '가변 바람막이 그물'은 [도.1]과 같이 그물(2)의 한쪽 전면(全面)은 횡방향으로 긴 바람막이 천(3)이 상단부만 고정되어 다수가 부착된다. 바람막이 천(3)은 그물(2)에 상단부만 고정되므로 그물의 반대편에서 불어오는 바람에 의해 열려 바람을 통과시키고, 바람막이 천(3)이 부착된 면으로 불어오는 바람은 바람막이 천(3)이 그물(2)에 부착되며 그물코를 막아 바람을 차단한다.

'가변 바람막이 그물'이 장착된 프레임(1)은 터빈의 회전축(4)에 일정 거리를 두고 무게중심을 회전축(4)에 두고 방사형으로 다수 부착되는데, 바람막이 천(3)이 회전축(4)을 기준으로 시계방향 또는 반시계방향 중 한 방향으로만 열리게 배치함으로써, '가변 바람막이 그물'이 바람의 역방향으로 회전하는 위치에서는 바람을 통과시켜 항력을 최소화하고, 바람의 순방향으로 회전하는 위치에서는 바람을 막아 바람의 항력에 의해 회전축(4)이 회전하게 한다.

'가변 바람막이 그물'이 바람의 순방향으로 회전하는 위치에서는 그물의 전면(全面)으로 항력 받아, 회전축에 전달하는 모멘트를 최대화하고, 바람의 역방향으로 회전하는 위치에서는 바람을 모두 통과시켜 바람의 항력을 최소화하므로, 역토크로 인한 손실을 줄여 에너지전환 효율을 높일 수 있다. 수직 터빈구조로 바람의 방향에 관계없이 동력을 얻을 수 있으며, 저속의 바람도 동력화할 수 있다.

'가변 바람막이 그물'은 그물(2)과 바람막이 천(3)으로 구성된다. 그물(2)의 한쪽 전면(全面)에는 횡방향으로 긴 바람막이 천(3)이 상단부만 고정되어 다수가 부착된다. 바람막이 천(3)의 상단부만 그물(2)에 고정되므로 바람에 의해 바람막이 천(3)이 그물(2)에서 떨어져 열리고, 그물(2)에 부착되어 바람을 막을 수 있다.

'가변 바람막이 그물'이 고정된 프레임(1)은 터빈의 회전축(4)에 일정 거리를 두고 무게중심을 회전축(4)에 두고 방사형으로 다수 부착되는데, 바람막이 천(3)이 터빈의 회전축(4)을 기준으로 한 방향으로만 열리게 배치함으로써, '가변 바람막이 그물'이 바람의 역방향으로 회전하는 위치에서는 바람을 통과시키고 바람 의 순방향으로 회전하는 위치에서는 바람을 막아 바람의 항력에 의해 회전축(4)이 회전하게 한다.

상기 '가변 바람막이 그물'을 가지는 수직 풍력 터빈은 발전기와 연결하여 발전을 하거나 기타 동력원으로 사용한다.

기존 프로펠러형 수평축 터빈을 대체하여 풍력발전에 사용됨은 물론, 기존 프로펠러형 수평축 터빈이 사용되지 못하는 저속의 풍력 자원도 동력원으로 사용할 수 있다.

도 1 : 본 발명의 원리를 도시하는 사시도

도 2 : 본 발명의 사시도

Claims

프레임(1)에 장착된 그물(2)과, 상기 그물(2)의 한쪽 면에 그물 구멍을 열고 닫을 수 있도록 상단부만 부착된 다수의 바람막이 천(3) 부재와, 상기 프레임 다수가 방사형으로 부착된 수직 회전축(4)과, 상기 회전축의 회전을 자유롭게 하며 지지하는 로터(5)를 포함하는 수직 풍력터빈에 있어서,

바람막이 천들(3)이 터빈의 회전축(4)에 대해 균일하게 한 방향으로만 열리게 배치함으로써, 프레임(1)이 바람의 역방향으로 회전하는 위치에서는 바람막이 천(3)이 열려 바람을 통과시키고 바람의 순방향으로 회전하는 위치에서는 바람막이 천(3)이 닫혀 바람을 막아, 바람으로 부터 받는 항력에 의해 터빈의 회전축(4)에 모멘트를 발생시키는 것을 특징으로 하는, 가변 바람막이 그물을 가지는 수직 풍력 터빈.
제 1항에 있어 상기 그물(2)에 부착된 바람막이 천(3)에 보형물을 부착하여 바람막이 천(3)이 형태를 유지하게 한 것을 특징으로 하는, 가변 바람막이 그물을 가지는 수직 풍력 터빈.
제 1항의 상기 '가변 바람막이 그물을 가지는 수직 풍력 터빈'으로 구동되는 전력 발생 장치.