KR20100080787A

KR20100080787A - 적어도 하나의 블레이드 뱅크를 가진 에너지 추출 장치

Info

Publication number: KR20100080787A
Application number: KR1020107007418A
Authority: KR
Inventors: 마리오 그레니에; 토마스 그레니에-데스비엔스; 알렉스 그레니에-데스비엔스; 제롬 그레니에-데스비엔스
Original assignee: 와트쓰리 인코포레이티드
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-07-12
Also published as: EA019896B1; CN101815861A; BRPI0815517A2; WO2009030047A1; EP2205861A4; US8657560B2; US20110123332A1; EA201070340A1; CA2697443A1; EP2205861A1; CN101815861B

Abstract

유체 유동으로부터 에너지를 추출하기 위한 에너지 추출 장치가 제공된다. 상기 에너지 추출 장치는 지지 구조에 회전할 수 있게 설치된 회전 부재; 상기 회전 부재의 회전 중심 축에서 방사상으로 배치된 연결을 통해 상기 회전 부재에 연결된 적어도 하나의 회전 가능한 블레이드 뱅크; 및 유체 유동의 방향에 대해 적어도 하나의 회전 가능한 블레이드 뱅크의 각 위치를 조절하기 위한 피치 조절 시스템을 포함한다. 상기 회전 부재는 회전 중심 축을 구비하고, 상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크는 이격 되어 결합 고정된 블레이드 배열을 포함한다. 적어도 하나의 블레이드 뱅크 각각은 뱅크 회전 축을 구비한다.

Description

적어도 하나의 블레이드 뱅크를 가진 에너지 추출 장치{Energy extraction device with at least one bank of blades}

본 발명은 2007년 9월 6일 제출된 미국 가출원번호 제60/970,328호의 우선권을 청구하고, 여기에 그것이 참고로 반영된다.

본 발명은 일반적으로 유체의 유동에서 에너지를 이용하기 위한 것으로, 특히, 유체의 유동에서 에너지를 추출하기 위한 에너지 추출 장치에 관한 것이다.

재생가능하고 오염되지 않은 에너지원은 일반적으로 수요가 높다. 에너지를 생성하는 종래의 에너지원들은 그들의 환경 오염 때문에 점점 더 유익해지지 않고 있다. 파워가 바람과 같은 공기 움직임의 질량 운동 에너지에서 유용하고, 그로 인해 풍력 발전용 터빈(wind turbine)과 같은 풍력 발전기가 점점 더 매력적이라는 것은 잘 알려져 있다.

풍력 발전용 터빈은 기본적으로 두 종류가 있는데, 이는 1) 수평축 풍력 발전용 터빈(Horizontal-Axis Wind Trubine; HAWT)과 수직축 풍력 발전용 터빈(Vertical Axis Wind Turbine; VAWT)이다. HAWT에서 메인 로터 샤프트(main rotor shaft)와 발전기는 일반적으로 타워의 꼭대기에 배치되고, 바람을 겨누거나 바람 방향과 평행하다. 반대로, VAWT는 수직하게 배열된 메인 샤프트를 갖는다. 이러한 배열의 한가지 장점은 발전기와 기어박스가 타워의 바닥에 배치되고, 그 결과 타워의 꼭대기에서 지지 되지 않는다는 것이다.

수직축 터빈의 다른 종류는 종래기술에 공개되었다. 예를 들면, 미국 특허등록번호 제7,083,382호는 회전 샤프트, 상기 회전 샤프트에서 방사상으로 연장되는 적어도 하나의 암, 및 각각의 암에 회전할 수 있게 설치된 적어도 하나의 블레이드(blade)를 포함하는 수직축 풍력 발전용 터빈을 공개하고 있다.

상기 블레이드는 첫 번째 드래그(drag)를 구비하는 첫 번째 위치에서 두 번째 드래그를 구비하는 두 번째 위치까지 움직일 수 있다. 첫 번째 드래그는 두 번째 드래그보다 높고, 그로 인해 샤프트의 회전에 영향을 준다. 다른 실시 예는 다수의 블레이드가 각각의 암에 설치되고, 직렬로 배열되어 각각의 블레이드가 개별적으로 회전하는 것이 도시되었다.

미국 공개특허번호 제2007/0,014,658호는 가변 피치 평면 블레이드(variable pitch flat blade)와 부스터 커튼(booster curtain)을 구비하는 수직축 풍차(wind mill)를 공개하고 있다. 상기 가변 피치 평면 블레이드는 트러스와 유사한(truss-like) 방사형 암들에 회전할 수 있게 부착되고, 모터에 의해 구동되는 체인 또는 벨트를 이용하여 수직축에 대해 회전할 수 있다. 상기 부스터 커튼들은 또한 트러스와 유사한 방사형 암들에 부착되고, 다른 분리된 모터를 이용하여 상승 및 하강할 수 있다. 상기 평면 블레이드와 부스터 커튼들의 움직임은 풍향계(weather vane)에 의해 제어된다.

미국 등록특허번호 제5,855,470호는 바람의 이동 방향에서 상기 바람을 향해 회전되고, 바람에 대항하여 이동할 때 비스듬히 회전되는 패들 플레이트(paddle plate)를 구비하는 풍차(wind wheel)를 공개하고 있다. 각각의 패들 플레이트의 위치는 서로 밀접한 관계가 있는 기어 트레인(gear train)과 벨트 전동(belt drive)의 협력을 통해 변하게 된다. 전체 풍차는 플랫폼(platform)에 회전할 수 있게 부착되고, 방향 조절기로서 제공하는 바람이 불어오는 쪽의 추(upwind tongue)에 설치된다.

수직축 풍력 발전용 터빈과 관련되어 공지된 것 중 하나는 그들의 비교적 낮은 효율 및 다수의 움직이는 부품들을 포함하는 그들의 약간 복잡한 구조이다. 낮은 효율의 원인 중 하나는 블레이드의 포획 면적(capture area)이 종종 블레이드에 의해 몰려가는 면적에 비해 낮기 때문이다. 관련된 다른 것들은 수직축 풍력 발전용 터빈이 강한 및/또는 거친 바람이 부는 동안 안정되지 않는 경향이 있기 때문이다.

미국 특허등록번호 제7,083,382호 미국 공개특허번호 제2007/0,014,658호 미국 등록특허번호 제5,855,470호

본 발명은 향상된 에너지 추출 장치를 제공하기 위한 것이다.

따라서, 블레이드에 의해 쓸려가는 면적에 대해 블레이드의 유효 포획 면적이 증가 되는 유체의 유동에서 에너지를 추출하기에 적당한 에너지 추출 장치가 제공된다. 상기 에너지 추출 장치는 발전기에 연결되고, 또한 바람 조건이 너무 강하거나 또는 바람직하지 않을 경우 요청에 의해 멈춘다.

하나의 광범위한 견해에 따르면, 유체의 유동에서 에너지를 추출하기 위한 에너지 추출 장치가 제공되고, 상기 에너지 추출 장치는 지지 구조에 회전할 수 있게 설치되고 회전 중심 축을 구비하는 회전 부재; 상기 회전 부재의 회전 중심 축에서 방사상으로 배치된 연결을 통해 상기 회전 부재에 연결된 적어도 하나의 회전할 수 있는 블레이드 뱅크(bank of blade); 및 유체의 유동 방향에 대해 적어도 하나의 회전할 수 있는 블레이드 뱅크의 각 위치(angular position)를 조절하기 위한 피치 조절 시스템을 포함하고, 상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크는 이격된 블레이드 배열을 포함하며, 적어도 하나의 블레이드 뱅크 각각은 뱅크 회전 축을 구비한다.

다른 견해에 따르면, 지지 구조에 설치되고, 회전의 수직 중심 축을 구비하며, 상기 중심 축에서 방사상으로 연장되는 각지게 이격된 다수의 지지 암을 구비하는 회전 부재; 다수의 회전할 수 있는 블레이드 뱅크들; 및 바람 방향에 대해 블레이드 뱅크의 각 위치를 조절하기 위한 피치 조절 시스템을 포함하고, 각각의 블레이드 뱅크는 상기 회전 부재의 회전 중심 축에서 이격되어 배치된 연결을 통해 회전 부재의 지지 암에 대응하도록 연결되고, 이격된 블레이드 배열을 포함하며, 적어도 하나의 블레이드 뱅크 각각은 뱅크 회전 축을 구비하고 각각의 블레이드는 그 자신의 블레이드 축에 대해 회전할 수 있는 수직 축 풍력 발전용 터빈이 제공된다.

또 다른 견해에 따르면, 지지 구조에 회전할 수 있게 설치되고, 회전 중심 축을 구비하며, 상기 중심 축에서 방사상으로 연장되는 각지게 이격된 다수의 지지 암들을 구비하는 회전 부재; 다수의 블레이드 뱅크들; 및 바람 방향에 대해 블레이드 뱅크들의 각 위치를 조절하기 위한 피치 조절 시스템을 포함하고, 상기 각각의 블레이드 뱅크는 회전 부재의 회전 중심 축에서 이격되어 배치된 연결을 통해 회전 부재의 지지 암에 대응하도록 연결되고, 각각의 블레이드 뱅크는 서로 이격되고 사실상 평행한 블레이드 배열을 포함하며, 적어도 하나의 블레이드 뱅크 각각은 뱅크 회전 축을 구비하고, 각각의 블레이드들은 그 자신의 블레이드 축에 대해 회전할 수 있는 풍력 발전용 터빈이 제공된다.

다른 견해에 따르면, 지지 구조에 회전할 수 있게 설치되고, 회전의 수직 중심 축을 구비하는 회전 부재; 상기 회전 부재의 회전 중심 축에서 방사상으로 배치된 연결을 통해 상기 회전 부재에 연결된 적어도 하나의 블레이드 뱅크; 및 바람 방향에 대해 상기 블레이드의 각 위치를 조절하기 위한 피치 조절 시스템을 포함하고, 상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크는 이격 되어 결합 고정된(secured together) 블레이드 배열을 포함하고, 각각의 블레이드는 그 자신의 축에 대해 회전할 수 있는 수직축 풍력 발전용 터빈이 제공된다.

실시 예에서, 적어도 하나의 블레이드 뱅크 각각의 이격된 블레이드들은 사실상 평행하고, 결합 고정된다. 각각의 뱅크 회전 축은 사실상 중 회전 중심 축에 평행하고, 각각의 블레이드는 그 자신의 블레이드 축에 대해 회전할 수 있다. 그 자신의 축에 대한 블레이드의 회전 속도는 조절 가능하다. 만약 블레이드들이 그 자신의 축에 대해 회전할 수 있다면, 유체의 유동 방향에 대한 블레이드들 각각의 각 위치는 조절 가능하고, 적어도 하나의 유체의 유동 속도, 유체 유동의 방향, 및 블레이드를 포함하는 적어도 하나의 블레이드 뱅크들의 위치에 따라 조절된다.

실시 예에서, 상기 피치 조절 시스템은 유체의 유동 방향과 함께 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 각 위치를 조절하기 위해 적어도 하나의 블레이드 뱅크에 연결된 풍향계(vane)를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 블레이드 뱅크에 연결된 뱅크 기어와 중심 축을 따라 배치된 기준 기어(reference gear)를 포함할 수 있고, 상기 기준 기어는 상기 회전 부재에서 독립적으로 회전할 수 있고, 상기 뱅크 기어는 상대적인 회전(relative rotation)을 위해 기준 기어에 연결된다. 또한, 기준 기어를 회전시키기 위해 기준 기어에 연결된 스토핑 액추에이터(stopping actuator)를 포함할 수 있다. 실시 예에서, 상기 스토핑 액추에이터는 풍향계와 기준 기어 사이의 상대 회전을 유도한다. 상기 피치 조절 시스템은 기준 기어에 연결된 풍향계를 더 포함하고, 상기 풍향계는 유체 유동의 방향을 나타낸다. 상기 기준 기어와 뱅크 기어의 기어 비는 1:2일 수 있다.

실시 예에서, 상기 피치 조절 시스템은 바람 방향을 나타내는 풍향계, 및 바람 방향 정보를 수신하기 위한 풍향계에 동작할 수 있게 연결되고, 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 각 위치를 조절하기 위해 상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크에 연결된 모터에 동작할 수 있게 연결된 제어기를 더 포함할 수 있다.

상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 회전 속도는 조절할 수 있다.

본 발명의 이러한 견해 및 다른 견해들에 대한 상세한 설명은 이후 첨부된 상세한 설명과 도면으로부터 나타날 것이다.

본 발명은 향상된 에너지 추출 장치를 제공할 수 있다.

참고 문헌은 첨부하는 도면으로 만들어진다.
도 1은 일 실시 예에 따른 수직축 풍력 발전용 터빈의 사시도이다.
도 2는 피치 조절 시스템을 나타내는 도 1의 수직축 풍력 발전용 터빈의 상단부의 부분 사시도이다.
도 3a는 작업 위치에서 도 1의 수직축 풍력 발전용 터빈의 스토핑 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3b는 정지 위치에서 도 3a의 스토핑 장치를 나타내는 등축 사시도이다.
도 4는 구동 위치에 배치된 블레이드 뱅크들을 나타내는 도 1의 수직축 풍력 발전용 터빈의 상면도이다.
도 5는 45도의 간격에서 중심 축에 대한 블레이드 뱅크의 회전 증가를 나타내는 도 1의 수직축 풍력 발전용 터빈의 블레이드 뱅크의 상부 개략도이다.
도 6은 정지 위치에 배치된 블레이드 뱅크들을 나타내는 도 1의 수직축 풍력 발전용 터빈의 상면도이다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 피치 조절 시스템을 나타내는 도 1의 수직축 풍력 발전용 터빈의 하단부의 부분 사시도이다.
도 8은 어느 하나의 정지 위치에 배치된 블레이드 뱅크들을 나타내는 도 1의 수직축 풍력 발전용 터빈의 상면도이다.
도 9a 및 도 9b를 포함하는 도 9는 90도의 간격에서 블레이드 뱅크의 회전 증가와 블레이드의 개별 회전을 나타내는 다른 실시 예에 따른 수직축 풍력 발전용 터빈의 블레이드 뱅크의 상부 개략도이고, 도 9a는 첫 번째 회전 동안 블레이드 뱅크의 회전을 나타내고 있으며, 도 9b는 첫 번째 회전에 연속적인 두 번째 회전 동안 블레이드 뱅크의 회전을 나타내고 있다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 수직축 풍력 발전용 터빈은 일반적으로 10으로 도시된다. 상기 풍력 발전용 터빈(10)은 바람 형태로 통과하는 공기 유동(passing flow of air)에서 에너지를 추출하기 위해 사용되나, 또한, 물 또는 기타 등등 들과 같은 다른 유체의 유동에서 에너지를 추출하기 위해 채택될 수 있다. 상기 풍력 발전용 터빈(10)은 지지 구조(14)에 회전할 수 있게 설치된 회전 부재(12), 상기 회전 부재(12)에 연결된 세 개의 회전 가능한 블레이드 뱅크(16, 18, 20); 및 통과하는 공기 유동의 방향에 대해 상기 블레이드 뱅크(16, 18, 20)의 각 위치를 조절하기 위한 피치 조절 시스템을 포함한다. "수직축"으로 표현된 것은 유체 유동 방향에 대해 사용되고, 사실상 유체 유동에 수직인 임의의 축을 포함하도록 고려된다.

상기 회전 부재(12)는 회전 중심 축(22)을 구비하고, 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들을 속이 빈(hollow) 메인 샤프트(28)에 연결하는 상부 지지암(24)과 하부 지지암(26)을 포함한다. 상기 메인 샤프트(28)는 전기를 생성하는 발전기(도시되지 않음)에 연결된다. 상기 암(24, 26)들은 메인 샤프트(28)에서 방사상으로 연장되고, 대응하는 각각의 상부 지지암(24) 및 하부 지지암(26) 세트는 중심 축(22)에 대해 동일하게 각지게 이격된다. 상기 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들은 회전 중심 축(22)에서 방사상으로 배치된 연결에서 상기 암(24, 26)들에 연결된다. 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들 각각은 프레임워크(32)에 의해 고정 결합 되고, 서로 이격되어 사실상 평행한 블레이드 배열(30)을 포함한다. 각각의 블레이드 뱅크(16, 18, 20)는 그 자신의 뱅크 축(33)에 대해 회전할 수 있다.

지지 구조(14)는 베이스 판(34)과 메인 샤프트(28)가 연장되고 회전할 수 있게 지지 된 곳을 통해 수직 하게 연장되는 하우징 튜브(36)를 포함한다. 상기 하우징 튜브(36)는 지주(brace)(38)를 거쳐 베이스 판(34)에 연결된다. 따라서, 상기 하우징 튜브(36)는 베이스 판(34)으로 완벽하게 연장되지 않고, 메인 샤프트(28)의 일부는 노출된다. 상기 메인 샤프트(28)는 종래의 베어링 또는 도시되지 않은 캠 폴로어(cam follower)와 함께 하우징 튜브(36) 내에서 회전할 수 있게 지지 된다. 상기 베이스 판(34)은 도시되지는 않았으나 당업자에게는 명백한 적당한 베이스에 풍력 발전용 터빈(10)을 고정시키기 위해 사용된다.

상기 피치 조절 시스템은 도 2 내지 도 3b에 도시되었다. 상기 피치 조절 시스템은 속이 빈 메인 샤프트(28)에 회전할 수 있게 연결된 제어 샤프트(40)(도 3a 및 도 3b에 도시됨), 풍향계 어댑터(vane adaptor)(43)를 거쳐 상기 제어 샤프트(40)에 연결된 풍향계(weather vane)(42), 상기 제어 샤프트(40) 위에 배치된 세 개의 기준 기어(44)들 및 즉, 각각의 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들에 대해 하나에 대응하는 세 개의 대응 뱅크 기어(46)들 포함한다. 각각의 뱅크 기어(46)는 대응하는 블레이드 뱅크(16, 18, 20)의 프레임워크(32)에 연결된다. 또한, 각각의 뱅크 기어(46)는 순환 체인(endless chain)(48)을 통해 대응하는 기준 기어(44)에 연결된다. 기어란 용어는 종래의 톱니 모양 기어, 풀리, 스프로켓 및 기타 등등 들을 포함하도록 고려된다. 유사하게, 상기 순환 체인이란 용어는 풀리와 함께 사용될 수 있는 순환 벨트를 포함하도록 고려된다. 그 대신, 기준 기어(44)는 또한 샤프트를 이용하는 그들 각각의 뱅크 기어(46)들에 연결될 수 있다. 다른 토크 전송 배열들이 또한 사용될 수 있고, 그런 변경들은 당업자에게 명백할 것이다. 각각의 기준 기어(44)와 대응하는 뱅크 기어(46) 사이의 기어 비는 1:2이고, 이는 기준 기어(44)의 전체 주기 동안 그에 대응하는 뱅크 기어(46)가 반주기로 회전할 것이라는 것을 의미한다. 상기 제어 샤프트(40)는 슬리브(sleeve)(49)에 의해 메인 샤프트(28) 내에 회전할 수 있게 지지 되고, 그로 인해 메인 샤프트(28)에서 독립적으로 회전할 수 있을 것이다. 부가적인 덮개(도시되지 않음)가 날씨로부터 보호하기 위해 기어들(44, 46)과 체인들(48) 위에 배치될 것이다.

도 3a 및 도 3b는 회전 부재(12)의 회전을 멈추기 위해 사용되는 스토핑 장치((50)를 도시한 것이다. 상기 스토핑 장치(50)는 봉(rod)(53), 어댑터(43)에 형성된 나선형 슬롯(54) 및 슬롯(54) 내에 배치되고 제어 샤프트(40)에 고정된 가이드 볼트(56)를 포함한다. 상기 봉(52)은 제어 샤프트(40)를 통해 연장되고, 어댑터(43)의 상부 내부에서 고정된다. 상기 봉(52)은 또한 메인 샤프트(28)를 통해 아래로 연장되고, 베이스 판(34)을 통해 상기 봉(52)을 축 방향으로 이동하기 위해 사용된 액추에이터(도시되지 않음)에 연결된다. 상기 봉(52)은 아래의 상세한 설명에 기술된 바와 같이, 수동 레버, 유압 실린더, 전기 모터 또는 임의의 적당한 액추에이터에 의해 움직여질 것이다.

상기 풍력 발전용 터빈(10)의 동작 또는 구동 구성은 도 4에 도시된 바와 같다. 이러한 특정 구성에서, 공기 유동 또는 바람의 방향은 W로 나타내고, 회전 부재(12)의 회전 방향은 시계방향과 반대 방향이며, R로 나타낸다. 먼저, 풍력 발전용 터빈(10)의 동작 전에, 상기 뱅크 기어(46)들은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들이 서로에 대해 구동 구성으로 배치되도록 기준 기어(44)들에 연결되어 있어야 한다. 이러한 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들의 구성은 방향 R로 회전 부재(12)의 회전을 유도하는 것과 같은 방법으로 바람(W)이 블레이드들(30)에 부딪치기 때문이다.

동작하는 동안, 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들 각각은 회전 부재(12)가 중심 축(22)에 대해 회전할 때 대응하는 기준 기어(44)에 대해 각각의 뱅크 축(33)에 대해 회전한다. 따라서, 상기 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들은 서로에 대해 그들의 상대적인 각 위치를 유지한다. 상술한 바와 같이, 기준 기어(44)와 뱅크 기어(46) 사이의 기어 비 때문에 상기 블레이드 뱅크(16, 18, 20)는 각각 회전 부재(12)의 전체 주기의 절반 주기를 회전한다. 이는 회전 부재(12)가 기준 기어(44)에 대해 회전할 때 블레이드 뱅크(16, 18, 20)가 도 4에 도시된 바와 같이 위치들 사이에서 연속적으로 회전하기 때문이다. 바람(W)이 블레이드 뱅크(16, 18,20)의 블레이드(30)에 부딪칠 때, 발생하는 접선력(tangential force)은 대응하는 암(24, 26)들에 전달되고, 그 결과 회전 부재(12)가 방향(R)에서 회전하게 된다. 반대로, 블레이드 뱅크(20)가 도 4에 도시된 바와 같이 바람(W)과 반대 방향으로 움직일 때, 그의 위치는 블레이드(30)들이 대항하는 항력(drag force)을 최소화하기 위해 사실상 바람(W)과 평행하도록 한다. 45도 간격에서 하나의 블레이드 뱅크의 증가 된 회전이 도 5에 도시되었고, 그들 각각이 중심 축(22)에 대해 회전할 때 바람(W)에 대한 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들의 위치를 나타내고 있다.

도 5를 참조하면, 상기 블레이드 뱅크(16)의 네 개의 직각 위치들은 회전 부재(12)가 방향(R)으로 회전할 때 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, 및 Ⅳ로 표시된다. Ⅰ 및 Ⅲ 위치에서, 상기 블레이드(30)는 바람 방향(W)에 대략 45도의 공격(attack) 각에 배치되고, 회전 부재(12)에 가해진 접선력은 주로 블레이드(30)에 대항하여 부는 바람(W)에 의해 생성된 양력(lift force)에 기인한다. Ⅱ 위치에서, 상기 블레이드 뱅크(16)는 풍압(drag)을 최대로 하기 위해 블레이드(30)들이 바람(W)과 수직이 되도록 배치된다. 마지막으로, Ⅳ 위치에서, 상기 블레이드 뱅크(16)는 풍압을 최소화하기 위해 상기 블레이드(30)들이 바람(W)과 평행하도록 배치된다.

상기 블레이드 뱅크(16, 18, 20) 내에서 다수의 비교적 평평한 블레이드(30)들의 평행 배열은 각 세트의 암(24, 26)들에 설치된 단일 블레이드 또는 각 세트의 암(24, 26)들을 따라 직렬로 설치된 다수의 블레이드를 이용한 것과 비교하여 블레이드(30)들에 쓸려진 면적에 대해 바람(W)을 포획하기 위한 더 큰 면적을 제공한다. 또한, 블레이드 뱅크(16, 18, 20)에서의 블레이드(30)들의 평행 배열은 직렬 배열과 비교하여 움직이는 부분의 수를 줄인다.

유익하게도, 상기 풍력 발전용 터빈(10)은 상대적으로 낮은 속도로 회전하고, 또한 내장된 속도 제한기를 포함한다. 풍력 발전용 터빈의 추진력이 블레이드(30)들에 가해진 항력에 크게 의존하기 때문에, 블레이드(30)의 접선 속도는 바람(W)의 속도를 초과하지 않고, 다른 경우라면 제동이 발생한다.

상기 풍향계(42)는 바람(W)의 방향에 따라 자동적으로 및 연속적으로 자신을 일정 방향으로 향하게 한다. 풍향계(42)가 제어 샤프트(40)에 연결되기 때문에 상기 제어 샤프트(40)와 기준 기어(44)의 위치 또한 바람(W)의 방향에 따라 변하게 된다. 그러므로, 제어 샤프트(40)는 바람(W)의 방향을 나타내고, 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들의 연속적인 위치에 기초하여 기준 부재로서 제공한다. 제어 샤프트(40)의 위치가 바람(W)의 방향에 기초하여 변화될 때, 블레이드 뱅크(16, 18, 20) 각각의 위치 또한 변화하거나 또는 적당히 가리키게 된다. 이러한 피치 조절 시스템은 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들 각각의 적당한 상대 위치가 바람(W)의 방향에 관계없이 회전 부재(12)의 회전을 유도하기 위해 유지되도록 한다.

상기 스토핑 장치(50)는 원하는 곳에서 상기 회전 부재(12)의 회전을 멈추기 위해 사용된다. 예를 들면, 유지가 풍력 발전용 터빈(10)에서 수행될 때 또는 바람 상태가 원하지 않거나 또는 필요 이상으로 주어지고, 상기 풍력 발전용 터빈(10)을 불안정하게 하거나 및/또는 손상시키는 경우 회전 부재(12)의 회전을 멈추는 게 바람직하다. 원래, 상기 스토핑 장치(50)는 풍력 발전용 터빈(10)의 피치 조절 시스템보다 우선시하고 서로에 대해 회전하도록 풍향계(42)와 제어 샤프트(40)를 야기하는 수단을 제공한다. 도 3a 및 도 3b로 되돌아가면, 봉(52)이 제어 샤프트(40)에 대해 수직으로 풍향계(42)를 움직이는 스토핑 액추에이터로서 제공하는 것이 도시되었다. 상기 봉(52)과 풍향계(42)가 상기 제어 샤프트(40)에 대해 수직하게 움직일 때, 상기 제어 샤프트(40)에 고정된 가이드 볼트(56)는 어댑터(43)에 형성된 나선형 홈(54)의 궤적을 따르고, 그 결과 상기 제어 샤프트(40)는 상기 풍향계(42)에 따라 회전한다. 상기 풍향계(42)는 바람(W)의 힘에 따르기 때문에 기본적으로 정지된 상태를 유지한다.

도 3a는 작업 위치에 배치된 풍향계(42)와 제어 샤프트(40)를 나타내고 있고, 도 3b는 상기 풍향계(42)와 제어 샤프트(40)가 서로에 대해 90도 회전된 정지 위치에서의 풍향계(42)와 제어 샤프트(40)를 나타내고 있다. 상기 풍향계(42)가 상기 봉(52)에 의해 정지 위치를 지나 위쪽으로 올려질 때, 제어 샤프트(40)와 풍향계(42) 사이의 상대적인 회전은 90도를 초과하고, 그때 상기 회전 부재(12)가 반대 위치에서 회전을 시작한다. 상기 봉(52)은 탄력 있게 작업 위치 쪽으로 편향된다.

풍향계(42)와 제어 샤프트(40) 사이의 90도 회전은 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들 각각이 그들의 각각의 뱅크 축(33)에 대해 45도 회전하도록 한다. 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들의 이런 강압적 회전에 대해, 상기 회전 부재(12)는 결국 회전을 멈추고, 생성된 풍향계 효과 때문에 바람(W)에 대해 도 6에 도시된 위치를 자동으로 택한다. 이러한 구성에서, 상기 블레이드 뱅크(16)의 블레이드(30)들은 바람(W)의 방향과 수직이고, 접선력이 회전 부재(12)에 전혀 전달되지 않는다. 이에 반해, 상기 블레이드 뱅크(18, 20)들은 그들 블레이드(30)들이 상기 회전 부재(12)로 상대적으로 동일하고 대항하는 접선력을 전달하도록 배치된다. 이런 대항하는 접선력은 서로 상쇄되므로 전체 접선력이 회전 부재(12)에 전혀 전달되지 않는다.

상술한 바와 같이, 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들 각각은 회전 부재(12)의 전체 주기에 대해 반 주기 회전한다. 그러므로, 상기 풍력 발전용 터빈(10)은 상기 블레이드 뱅크(16)는 90도 회전되고, 즉, 블레이드 뱅크(16)이 바람(W)에 평행하고, 블레이드 뱅크(18, 20)는 시계방향으로 90도 회전된 둘 중 어느 하나의 정지 구성(도시되지 않음)에서 멈출 수 있다. 그러므로, 그들 블레이드(30)들은 서로 상쇄되어 전체 접선력이 회전 부재(12)로 전혀 전달되지 않도록 회전 부재(12)에 상대적으로 동일하고 대항하는 접선력을 전달한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 피치 조절 시스템을 나타내는 도면이다. 이러한 피치 조절 시스템은 풍향계(100), 풍속계(102), 제어기(104) 및 블레이드 뱅크(16, 18, 20) 각각에 연결된 개별 모터(106)를 포함한다. 상기 모터(106)들은 바람직하게 하부 지지암(26)에 근접한 블레이드 뱅크(16, 18, 20)에 연결된다. 이러한 피치 조절 시스템은 바람직하게 상기 제어기(104)가 풍향계(100)로부터 바람 방향 정보를 수신하고, 풍속계(102)로부터 바람 속도를 수신하여 모터(106)들을 제어하는 폐루프 제어 시스템이다. 상기 풍향계(100)는 인코더(108)를 통해 제어기에 동작할 수 있게 연결되고, 상기 풍속계(102)는 회전 속도계(110)를 통해 제어기에 동작할 수 있게 연결된다. 상기 풍향계(100)와 풍속계(102)는 풍력 발전용 터빈(10)의 고정된 구성요소들에 고정되거나 또는 풍력 발전용 터빈(10)에서 떨어진 곳에 배치될 것이다. 상기 모터(106)들은 스테퍼 모터, 서보 모터 또는 기타 등등 일 것이다. 개인용 컴퓨터, PLC(Programmable Logic Controller), 또는 기타 등등 들과 같은 임의의 적당한 제어기가 사용될 것이다. 제어신호는 불필요한 케이블의 루틴을 피하기 위해 무선으로 상기 모터(106)에 전송될 것이다. 파워 케이블(도시되지 않음)은 메인 샤프트(29) 주위에 감기는 것을 방지하기 위해 집전환(slip-ling) 배열 또는 기타 등등 들을 이용하여 모터에 라우터 될 것이다.

회전 부재(12)의 회전을 유지하기 위해, 상기 모터(106)들은 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들의 상대적인 각 위치를 유지하기 위해 블레이드 블랭크(16, 18, 20)들을 연속적으로 회전시키고, 도 4에 도시된 구성을 만든다. 상기 제어기(104)는 바람 방향 정보, 바람 속도 정보를 사용하고, 상기 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들을 연속적으로 및 적당히 배치하기 위해 회전 부재(12)의 각 위치를 관측할 것이다. 상기 풍력 발전용 터빈(10)을 멈추기 위한 명령어를 수신하면, 상기 제어기(104)는 이전에 기술된 도 6에 도시된 구성으로 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들을 배치하도록 상기 모터(106)를 제어한다. 그 대신, 상기 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들은 도 8과 같이 구성된다. 이러한 구성에서, 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들 각각은 모든 블레이드(30)들이 항력과 양력을 최소화하기 위해 바람(W)의 방향과 평행하도록 배치된다. 그러므로, 또한 도 8에 도시된 구성은 전체 접선력이 회전 부재(12)로 전혀 전달되지 않는다.

수직축 풍력 발전용 터빈(10)의 실시 예 중 어느 하나가 도 9에 도시되었다. 이 실시 예에서, 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들 각각은 회전 부재(12)와 같이 동일한 양에 의해 비례적으로 회전한다. 또한, 개별 블레이드(30)들은 일반적인 수단(도시되지 않음)에 의해 그들 각각이 프레임워크(32)에 회전할 수 있게 설치되고, 그들 자신의 개별 블레이드 축에 대해 회전할 수 있다. 블레이드(30)들의 회전은 도시되지 않은 동기 장치(synchronizing mechanism)를 통해 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들의 회전 및 회전 부재(12)의 회전과 대응한다. 기어, 기어/체인, 전기 모터 및 기타 등등 과 같은 동기 장치의 다양한 구성들은 사용 가능하고, 이는 당업자에게 명백할 것이다. 각각의 블레이드 뱅크(16, 18, 20)의 블레이드(30)는 회전 부재(12)의 전체 주기에 대해 반주기로 회전한다. 도 9는 90도 간격에서 일 실시 예의 블레이드 뱅크(16)의 회전 증가와 블레이드의 개별 회전을 나타내는 것이다. 도트 "●"는 회전 부재(12)가 중심 축(22)에 대해 완벽한 주기로 회전할 때 각 블레이드(30)의 회전을 나타내고 추적하기 위해 각 블레이드(30)의 일 단부를 나타내는 것이다. 그러므로, 도 9a는 제 1 회전에서의 블레이드(30)들의 위치를 나타내는 것이고, 도 9b는 제 1 회전에 연속적인 제 2 회전에서의 블레이드(30)들의 위치를 나타내는 것이다. 제 2 회전에 연속적인 제 3 회전에서의 블레이드 위치는 도 9a에 도시된 구성과 유사하다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로, 상기 블레이드(30)들은 도 9a와 도 9b에 도시된 위치 사이를 연속으로 회전한다.

어느 하나의 실시 예에서, 상기 풍력 발전용 터빈(10)은 어느 정도의 블레이드 뱅크를 포함할 수 있고, 각 뱅크에 대한 블레이드의 수가 변할 수 있다는 것은 명백하다. 일반적으로, 더 많은 블레이드 뱅크를 구비하는 풍력 발전용 터빈은 더 높은 효율을 갖는다. 그러나, 또한, 그의 무게와 관성뿐만 아니라 풍력 발전용 터빈의 비용이 증가한다. 실시 예에서, 상기 풍력 발전용 터빈은 3 ~ 6 사이의 블레이드 뱅크를 포함할 것이다.

블레이드 속도와 바람 속도 사이의 비율은 변할 수 있다. 상기 최적의 비율은 바람 속도에 의존한다. 이러한 비율을 조절하기 위해, 상기 풍력 발전용 터빈은 자동 클러치 시스템을 포함할 수 있다. 실시 예에서, 블레이드 속도와 바람 속도 사이의 비율은 0.5 ~ 0.9 사이의 범위일 수 있고, 어느 하나의 실시 예에서, 상기 비율은 거의 0.75일 수 있다.

상술한 바와 같이, 실시 예에서, 상기 개별 블레이드(30)들은 암(24, 26)을 포함하거나 포함하지 않는 그들 각각의 프레임워크(32)에 회전할 수 있게 설치될 수 있다. 또한, 상기 프레임워크(32)는 그의 개별 뱅크 축(33)에 대해 회전하거나 또는 회전이 없을 수 있다. 즉, 그들의 뱅크 축(33)에 대한 회전이 풍력 발전용 터빈(10)의 작업 위치에서 금지된다. 그들의 블레이드 축에 대한 상기 블레이드의 회전은 선형 또는 비선형일 수 있다. 즉, 회전 속도는 균일하고 회전 속도가 생성된 토크를 최대화시키기 위해 비선형 움직임에서의 프레임워크 위치에 따라 변하는 동안 선형 움직임에서의 프레임워크 위치에 독립적일 수 있다. 그러므로, 비선형 움직임에서의 블레이드 움직임 또는 속도는 다른 어떠한 것들보다 프레임워크 위치, 블레이드 속도와 바람 속도 사이의 비율, 및 바람 위치에 기초하여 스테퍼 모터와 제어기를 이용한 각각의 회전 단계에서 최적화될 수 있다.

상기 블레이드들은 일반적으로 상대적으로 가벼운 경성 또는 연성 물질로 만들어질 수 있고, 하나의 섹션(section) 또는 나란히 놓인 여러 개의 섹션으로 만들어진다. 만약 블레이드가 경성이라면, 상기 챔버는 사실상 양면으로 사용될 수 있는 블레이드에 대한 공간일 수 있다. 일반적으로, 연성 물질은 더 뛰어난 효율을 제공한다. 그러나, 그들은 UV 방사선을 받을 때 더 짧은 평균 수명을 갖는다. 연성 블레이드는 탄소(carbon), Kevlar®, Mylar®, 벡트란(vectran), Spectra®, Dacron®, 나일론, 폴리에스테르, 및 기타 등등 들로 만들어질 수 있고, 이는 예를 들어 설명할 것일 뿐 이로 한정되는 것은 아니다. 명백한 블레이드, 즉, 블레이드는 사실상 경성 물질로 나란히 놓인 여러 개의 섹션으로 만들어지고, 유익한 대안을 제공하기 위해 서로 관절을 이루도록 연결된다. 이 실시 예에서, 각 섹션의 상대 위치는 생성된 토크를 최대화시키기 위해 제어될 수 있다.

또한, 상기 블레이드(30)는 바람(W) 또는 지나가는 유체로부터의 양력을 더욱 효율적으로 만들기에 적합한 단면(cross-sectional profile)을 포함한다. 상기 블레이드는 직사각형, 타원, 또는 임의의 다른 적합한 형태를 가질 수 있다. 직사각형 블레이드들은 타원형 블레이드에 비해 더 낮은 블레이드 양력과 더 높은 항력을 가진다.

상기 블레이드들에 제공된 항력을 최소화하기 위해, 상기 블레이드들은 바람에 대항하여 움직일 때 직렬로 정렬된다.

상술 된 풍력 발전용 터빈(10)이 공기 대신 물의 유동에서 에너지를 추출하기에 적합하다는 것은 명확하다. 또한, 풍력 발전용 터빈(10)이 당업자에게 명백한 물질 또는 물질의 조합으로 종래의 제조 공정을 이용하여 제조될 수 있다는 것은 명확하다. 수직축 풍력 발전용 터빈(10)에 대한 적절한 크기는 파워 출력 요건 및 동작 조건에 따라 설정될 수 있다. 예를 들면, 적당한 면적은 대략 24피트(7.3m)의 전체 높이, 대략 2피트(0.6m)의 블레이드 폭, 4피트(1.2m)의 블레이드 높이, 각 뱅크 축(33) 사이의 대략 8피트(2.4m)의 활줄 공간(chordal spacing)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 블레이드 폭의 1/3과 1/2 사이의 상기 블레이드 공간이 허용될 수 있는 것이 발견되었다.

상술한 바와 같이, 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들의 수는 변경될 것이다. 상기 풍력 발전용 터빈(10)이 도 5에 도시된 Ⅳ 위치를 통해 회전하기 위해 단일 블레이드 뱅크를 허용하기에 적합하다면, 심지어 하나의 단일 블레이드 뱅크가 사용될 수 있다. 예를 들어, 이는 Ⅳ 위치를 지나는 단일 블레이드 뱅크의 회전을 단순히 전하기 위해 사용된 정반대로 마주보는 블레이드를 갖거나 또는 플라이휠 또는 기타 등등과 같은 에너지 저장 장치의 사용을 통해 이루어질 수 있다. 또한, 각각의 블레이드 뱅크(16, 18, 20)들에 대한 블레이드(30)들의 수는 수행 및 설계 요건에 따라 변경될 수 있다. 다른 구성들은 당업자에게 명백할 수 있다.

상기 블레이드 지지 프레임은 상기 풍력 발전용 터빈(10)을 향하는 바람을 모으기 위해 각각 상부 지지암(24)과 하부 지지암(26)에 설치된 상판과 하판(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 어느 하나의 실시 예에서, 상기 블레이드는 상부 지지암(24)과 하부 지지암(26)을 통하지 않고 상판과 하판에 직접 설치될 수 있다.

상술한 설명은 단지 바람직한 예시를 의미하는 것이고, 당업자는 변화들이 본 발명의 관점을 벗어나지 않고 기술된 실시 예로 만들 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명의 관점 내에서 주어진 다른 변경들은 본 발명의 재검토로 당업자에게 명확할 것이고, 그런 변경들은 첨부된 청구항 내에 주어질 것이다.

10 : 풍력 발전용 터빈 12 : 회전 부재
14 : 지지 구조 16, 18, 20 : 블레이드 뱅크
22 : 회전 중심 축 24, 26 : 암
28 : 메인 샤프트 30 : 블레이드
32 : 프레임워크 34 : 베이스 판
44 : 기준 기어 46 : 뱅크 기어

Claims

유체 유동에서 에너지를 추출하기 위한 에너지 추출 장치에 있어서,
지지 구조에 회전할 수 있게 설치되고 회전 중심 축을 구비하는 회전 부재;
상기 회전 부재의 회전 중심 축에서 방사상으로 배치된 연결을 통해 상기 회전 부재에 연결된 적어도 하나의 회전 가능한 블레이드 뱅크; 및
상기 유체 유동의 방향에 대해 상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 각 위치를 조절하기 위한 피치 조절 시스템을 포함하고,
상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크는 서로 이격된 블레이드 배열을 포함하며, 상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크 각각은 회전 뱅크 축을 구비하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크들 각각의 서로 이격된 블레이드들은 사실상 평행하고, 결합 고정된 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 1 및 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 상기 회전 뱅크 축은 사실상 상기 회전 중심 축에 평행한 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 블레이드는 그 자신의 블레이드 축에 대해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 4에 있어서,
그들 자신의 축에 대한 상기 블레이드들의 회전 속도는 조절 가능한 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유체 유동의 방향에 대한 블레이드들 각각의 각 위치는 조절 가능하고, 적어도 어느 하나의 유체 유동의 속도, 유체 유동의 방향, 블레이드를 포함하는 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 위치에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은 상기 유체 유동의 방향과 함께 상기 적어도 하나의 블레이 뱅크의 각 위치를 조절하기 위해 적어도 하나의 블레이드 뱅크에 연결된 풍향계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은,
적어도 하나의 블레이드 뱅크에 연결된 뱅크 기어; 및
상기 중심 축을 따라 배치된 기준 기어를 포함하고,
상기 기준 기어는 상기 회전 부재로부터 독립적으로 회전할 수 있고, 상기 뱅크 기어는 상대적인 회전을 위해 상기 기준 기어에 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 기준 기어를 회전시키기 위해 상기 기준 기어에 연결된 스토핑 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 8 및 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은,
상기 기준 기어에 연결되어 상기 유체 유동의 방향을 나타내는 풍향계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 스토핑 액추에이터는 상기 풍향계와 기준 기어 사이의 상대적인 회전을 유도하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준 기어와 뱅크 기어의 기어 비는 1:2인 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은,
바람의 방향을 나타내는 풍향계;
상기 바람 방향 정보를 수신하기 위해 상기 풍향계에 동작할 수 있게 연결된 제어기를 포함하고,
상기 제어기는 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 각 위치를 조절하기 위해 상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크에 연결된 모터에 동작할 수 있게 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은 상기 제어기에 동작할 수 있게 연결된 풍속계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 회전 속도는 조절 가능한 것을 특징으로 하는 에너지 추출 장치.
지지 구조에 설치되고, 회전 수직 중심 축을 구비하며, 상기 중심 축에서 방사상으로 확장되는 각상으로 이격된 다수의 지지 암을 구비하는 회전 부재;
다수의 회전 가능한 블레이드 뱅크들; 및
바람의 방향에 대해 상기 블레이드 뱅크들의 각 위치를 조절하기 위한 피치 조절 시스템을 포함하고,
상기 블레이드 뱅크 각각은 상기 회전 부재의 회전 중심 축으로부터 이격된 곳에 배치된 연결을 통해 상기 회전 부재의 대응하는 지지 암에 연결되고, 이격된 블레이드들의 배열을 포함하며, 그 자신의 블레이드 축에 대해 회전할 수 있고,
상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크들 각각은 회전 뱅크 축을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 16에 있어서,
상기 블레이드 뱅크들 각각의 이격된 블레이드들은 사실상 평행하고 결합 고정된 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 16 및 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블레이드 뱅크들 각각은 사실상 상기 회전 부재의 중심 축에 평행한 그 자신의 뱅크 축에 대해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 블레이드는 그 자신의 블레이드 축에 대해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 19에 있어서,
그들 자신의 축에 대한 블레이드들의 회전 속도는 조절 가능한 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 19 및 청구항 20 중 어느 한 항에 있어서,
바람 방향에 대한 상기 블레이드들 각각의 각 위치는 조절 가능하고, 바람의 속도, 바람의 방향, 및 블레이드를 포함하는 블레이드 뱅크의 위치 중 적어도 어느 하나에 따라 조절된 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 16 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블레이드들은 연성인 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 16 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은 바람의 방향을 나타내는 기준 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 23에 있어서,
상기 블레이드 뱅크들은 상기 블레이드 뱅크들이 상기 기준 부재에 대해 회전하도록 상기 기준 부재에 연결되는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 24에 있어서,
상기 기준 부재의 위치를 변환하기 위해 상기 기준 부재에 연결된 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 16 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은
상기 바람의 방향을 나타내는 풍향계; 및
바람의 방향 정보를 수신하기 위해 상기 풍향계에 동작할 수 있게 연결된 제어기를 포함하고,
상기 제어기는 상기 블레이드 뱅크들의 각 위치를 조절하기 위해 다수의 블레이드 뱅크들 각각에 연결된 모터에 동작할 수 있게 연결되는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 26에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은 상기 제어기에 동작할 수 있게 연결된 풍속계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 16 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은
블레이드 뱅크들 각각에 개별적으로 연결된 뱅크 기어들; 및
상기 중심 축을 따라 배치된 기준 기어를 포함하고,
상기 기준 기어는 상기 회전 부재로부터 독립적으로 회전할 수 있고, 상기 뱅크 기어는 상대적인 회전을 위해 상기 기준 기어에 연결되는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 28에 있어서,
상기 기준 기어를 회전시키기 위해 상기 기준 기어에 연결된 스토핑 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 28 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은 상기 기준 기어에 연결되어 바람의 방향을 나타내는 풍향계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 29 및 청구항 30 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스토핑 액추에이터는 풍향계와 기준 기어 사이의 상대적인 회전을 유도하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 28 내지 청구항 31 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준 기어와 뱅크 기어의 기어 비는 1:2인 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 16 내지 청구항 32 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블레이드 뱅크들의 회전 속도는 조절 가능한 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
지지 구조에 회전할 수 있게 설치되고, 회전 수직 중심 축을 구비하며, 상기 중심 축에서 방사상으로 확장되는 각상으로 이격된 다수의 지지 암을 구비하는 회전 부재;
다수의 블레이드 뱅크들; 및
바람의 방향에 대해 상기 블레이드 뱅크들의 각 위치를 조절하기 위한 피치 조절 시스템을 포함하고,
상기 블레이드 뱅크 각각은 상기 회전 부재의 회전 중심 축으로부터 이격된 곳에 배치된 연결을 통해 상기 회전 부재의 대응하는 지지 암에 연결되고, 이격되고 사실상 평행한 블레이드들의 배열을 포함하며, 그 자신의 블레이드 축에 대해 회전할 수 있고,
상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크들 각각은 회전 뱅크 축을 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 34에 있어서,
상기 블레이드 뱅크들 각각의 이격된 블레이드들은 사실상 평행하고 결합 고정된 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 34 및 청구항 35 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블레이드 뱅크들 각각은 사실상 상기 회전 부재의 중심 축에 평행한 그 자신의 뱅크 축에 대해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 34 내지 청구항 36 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 블레이드는 그 자신의 블레이드 축에 대해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 37에 있어서,
그들 자신의 축에 대한 블레이드들의 회전 속도는 조절 가능한 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 37 및 청구항 38 중 어느 한 항에 있어서,
바람 방향에 대한 상기 블레이드들 각각의 각 위치는 조절 가능하고, 바람의 속도, 바람의 방향, 및 블레이드를 포함하는 블레이드 뱅크의 위치 중 적어도 어느 하나에 따라 조절된 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 34 내지 청구항 39 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은 바람의 방향을 나타내는 기준 부재를 포함하고,
각각의 상기 블레이드 뱅크는 상기 블레이드 뱅크들이 상기 기준 부재에 대해 회전하도록 상기 기준 부재에 회전할 수 있게 연결되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 34 내지 청구항 39 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은
바람의 방향을 나타내는 풍향계; 및
바람의 방향 정보를 수신하기 위해 상기 풍향계에 동작할 수 있게 연결된 제어기를 포함하고,
상기 제어기는 상기 다수의 블레이드 뱅크들에 연결된 모터에 동작할 수 있게 연결된 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 41에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은 상기 제어기에 동작할 수 있게 연결된 풍속계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 34 내지 청구항 39 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은
상기 블레이드 뱅크들에 연결된 뱅크 기어; 및
상기 중심 축을 따라 배치된 기준 기어를 포함하고,
상기 기준 기어는 상기 회전 부재로부터 독립적으로 회전할 수 있고, 상기 뱅크 기어는 상대적인 회전을 위해 상기 기준 기어에 연결된 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 43에 있어서,
상기 기준 기어를 회전시키기 위해 상기 기준 기어에 연결된 스토핑 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 43 및 청구항 44 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은 상기 기준 기어에 연결되어 바람의 방향을 나타내는 풍향계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 44 및 청구항 45 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스토핑 액추에이터는 상기 풍향계와 기준 기어 사이의 상대적인 회전을 유도하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 43 내지 청구항 46 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준 기어와 뱅크 기어의 기어 비는 1:2인 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
청구항 36 내지 청구항 47 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 회전 속도는 조절 가능한 것을 특징으로 하는 풍력 발전용 터빈.
지지 구조에 회전할 수 있게 연결되고, 수직 회전 중심 축을 구비하는 회전 부재;
상기 회전 부재의 회전 중심 축으로부터 방사상으로 배치된 연결을 통해 상기 회전 부재에 연결된 적어도 하나의 회전 가능한 블레이드 뱅크; 및
바람의 방향에 대해 상기 블레이드들의 각 위치를 조절하기 위한 피치 조절 시스템을 포함하고,
상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크는 이격되어 결합 고정된 블레이드들의 배열을 포함하고, 각각의 블레이드들은 그 자신의 블레이드 축에 대해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 49에 있어서,
상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크 각각은 회전 뱅크 축을 구비하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 50에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은 바람의 방향에 대해 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 각 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 49 내지 청구항 51 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크 각각의 이격된 블레이드들은 사실상 평행하고 결합 고정된 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 50 및 청구항 52 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 회전 뱅크 축은 상기 회전 중심 축에 사실상 평행한 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 50 내지 청구항 53 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은
적어도 하나의 블레이드 뱅크에 연결된 뱅크 기어; 및
상기 중심 축에 따라 배치된 기준 기어를 포함하고,
상기 기준 기어는 상기 회전 부재로부터 독립적으로 회전 가능하고, 상기 뱅크 기어는 상대적인 회전을 위해 상기 기준 기어에 연결된 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 54에 있어서,
상기 기준 기어를 회전시키기 위해 상기 기준 기어에 연결된 스토핑 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 54 및 청구항 55 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은 상기 기준 기어에 연결되어 바람의 방향을 나타내는 풍향계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 55 및 청구항 56 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스토핑 액추에이터는 상기 풍향계와 상기 기준 기어 사이의 상대적인 회전을 유도하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 54 내지 청구항 57 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기준 기어와 뱅크 기어의 기어 비는 1:2인 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 50 내지 청구항 53 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은
바람의 방향을 나타내는 풍향계; 및
바람의 방향 정보를 수신하기 위해 상기 풍향계에 동작할 수 있게 연결된 제어기를 포함하고,
상기 제어기는 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 각 위치를 조절하기 위해 적어도 하나의 블레이드 뱅크에 연결된 모터에 동작할 수 있게 연결되는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 59에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은 상기 조절기에 동작할 수 있게 연결된 풍속계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 49 내지 청구항 60 중 어느 한 항에 있어서,
그들 자신의 축에 대한 블레이드들의 회전 속도는 조절 가능한 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 50 내지 청구항 55 및 청구항 61 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치 조절 시스템은 바람의 방향과 함께 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 각 위치를 조절하기 위해 상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크에 연결된 풍향계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 49 내지 청구항 62 중 어느 한 항에 있어서,
바람의 방향에 대한 블레이드들 각각의 각 위치는 조절 가능하고, 바람의 속도, 바람의 방향, 블레이드를 포함하는 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 위치 중 어느 하나에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.
청구항 50 내지 청구항 63 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 블레이드 뱅크의 회전 속도는 조절 가능한 것을 특징으로 하는 수직축 풍력 발전용 터빈.