KR20100086718A - 풍력발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력에 의해 풍차식으로 회전작동되어 전력에너지를 얻는 풍력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수평방향으로 설치되는 회전축과, 상기 회전축의 가운데부분 외주면에 방사상으로 고정부착된 다수개의 중심대와, 상기 각 중심대의 좌우양측면에서 각각 일정각도로 펼쳐지거나 접혀지도록 설치된 한쌍의 날개판으로 된 풍차날개로 이루어져 있되 상기 풍차날개는 회전축의 직각방향으로 풍력이 가해지는 경우 회전되도록 되어 있고 회전시 상부쪽에 위치되는 풍차날개는 풍력을 최대한 받기 위해 전방쪽으로 펼쳐지고 하부쪽에 위치되는 풍차날개는 풍력의 저항을 최소화하기 위해 후방쪽으로 접혀지도록 되어 있는 풍차부와; 지면위에 수직으로 세워지는 기둥부재와, 상기 기둥부재의 상단부에 회전가능하게 설치된 지지축과, 상기 지지축의 상단부 좌우양측에 일정간격 이격된 상태로 나란히 세워져 있고 상부에는 상기 풍차부의 회전축이 관통 개재되는 한쌍의 지지대와, 상기 한쌍의 지지대 상부에 서로 마주보게 설치되며 상호간 상부 사이의 간격은 넓고 하부 사이의 간격은 좁게 설치되어 상기 한쌍의 지지대 사이에서 회전되면서 펼쳐지거나 접혀지는 각 풍차날개가 일정하게 펼쳐지거나 접혀지도록 가이드하는 한쌍의 가이드링과, 상기 지지대에 관통 개재된 풍차부의 회전축과 연결되어 상기 풍차부로부터의 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단으로 이루어진 지지발전부로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력발전장치에 관한 것이다.
풍력발전장치, 풍차부, 풍차날개, 날개판, 지지대, 가이드링, 지지발전부

Description

풍력발전장치{A windpower generator}
본 발명은 풍력에 의해 풍차(風車)식으로 회전작동되어 전력에너지를 얻는 풍력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수평방향으로 설치되는 회전축과, 상기 회전축의 가운데부분 외주면에 방사상으로 고정부착된 다수개의 중심대와, 상기 각 중심대의 좌우양측면에서 각각 일정각도로 펼쳐지거나 접혀지도록 설치된 한쌍의 날개판으로 된 풍차날개로 이루어져 있되 상기 풍차날개는 회전축의 직각방향으로 풍력이 가해지는 경우 회전되도록 되어 있고 회전시 상부쪽에 위치되는 풍차날개는 풍력을 최대한 받기 위해 전방쪽으로 펼쳐지고 하부쪽에 위치되는 풍차날개는 풍력의 저항을 최소화하기 위해 후방쪽으로 접혀지도록 되어 있는 풍차부와; 지면위에 수직으로 세워지는 기둥부재와, 상기 기둥부재의 상단부에 회전가능하게 설치된 지지축과, 상기 지지축의 상단부 좌우양측에 일정간격 이격된 상태로 나란히 세워져 있고 상부에는 상기 풍차부의 회전축이 관통 개재되는 한쌍의 지지대와, 상기 한쌍의 지지대 상부에 서로 마주보게 설치되며 상호간 상부 사이의 간격은 넓고 하부 사이의 간격은 좁게 설치되어 상기 한쌍의 지지대 사이에서 회전되면서 펼쳐지거나 접혀지는 각 풍차날개가 일정하게 펼쳐지거나 접혀지도록 가이드하는 한쌍 의 가이드링과, 상기 지지대에 관통 개재된 풍차부의 회전축과 연결되어 상기 풍차부로부터의 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단으로 이루어진 지지발전부로 구성된 것을 특징으로 하는 풍력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 전력에너지를 생산하는 방법으로 석유나 석탄 등의 화석연료를 이용한 화력발전과 우라늄이나 플루토늄 등의 핵연료를 이용한 원자력발전이 현재 가장 많은 전력에너지를 생산하는 방법으로 전세계적으로 사용되고 있으나 상기와 같은 화력발전과 원자력발전은 지구온실화, 지하자원의 고갈, 핵폐기물처리, 방사능유출과 같은 각종 심각한 환경문제 등을 유발하여 차세대 에너지원으로서 그 효용가치가 점차적으로 감소하고 있다.
반면, 바람의 힘을 이용한 풍력발전, 물의 힘을 이용한 수력발전, 조수간만의 차를 이용한 조력발전, 태양에너지를 이용한 태양광 및 태양열발전은 친환경적이면서 인체에 무해한 자연에너지를 이용하여 전력에너지를 얻기 위한 방법들로 현재 차세대 에너지원으로 크게 각광받고 있다.
이러한 차세대 에너지원 중 종래의 풍력발전장치(1')는 도 8에 도시된 바와 같이 지면위에 수직으로 세워진 기둥부재(14')가 구비되어 있고 상기 기둥부재(14')의 하부에는 지중에 매설되어 기둥부재(14')를 견고하게 지지하는 기초부 재(15')가 설치되어 있으며 상기 기둥부재(14')의 상단부 가운데부분에는 수직방향으로 지지축(16')이 회전가능하게 끼움결합되어 있고 상기 지지축(16')의 상부에는 회전축(3')이 수평방향으로 관통 개재되어 있으며 상기 회전축(3')의 일측에는 풍력에 의해 회전되는 통상의 선풍기날개식으로 된 풍차부(2')가 설치되어 있으며 상기 회전축(3')의 타측은 지지축(16)의 타측면 외측으로 돌출된 상태로 상기 풍차부(2')로부터의 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단(24')이 연결 설치되어 있는 것이어서, 상기 기둥부재(14')의 상단부에 회전가능하게 설치된 지지축(16')에 의해 풍력이 가해지는 방향쪽으로 풍차부(2')의 전면부가 대향(對向)되면서 풍력에 의해 자연적으로 풍차부(2')가 회전되어 풍력발전이 이루어지도록 되어 있으나, 상기와 같은 종래의 풍력발전장치(1')는 통상의 선풍기날개와 같은 방식으로 상기 회전축(3')과 풍력이 가해지는 방향이 평행하게 위치될 경우 상기 풍차부(2')가 회전되는 구조로 되어 있어 가해지는 풍력에 비해 풍차부(2')의 회전력이 크지 않아 발전효율이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 것으로 풍차부에 구비된 다수개의 풍차날개는 중심대의 좌우양측면에서 각각 일정각도로 펼쳐지거나 접혀지도록 설치된 한쌍의 날개판이 구비되어 있되 상기 풍차부의 회전축에 직각방향으로 풍력이 가해지는 경우 풍차부가 회전되는 새로운 구조의 풍력발전장치를 제공하며, 상기 풍차부의 회전시 회전축의 상부쪽에 위치되는 풍차날개는 전방에서 가해지는 풍력을 최대한 받기 위해 전방쪽으로 일정각도로 펼쳐지면서 바람을 받는 면적이 최대화되고 회전축의 하부쪽에 위치되는 풍차날개는 풍력의 저항을 최소화하기 위해 후방쪽으로 접혀지면서 바람을 받는 면적이 최소화되도록 하여 상기 풍차날개가 펼쳐진 쪽으로 풍력이 집중되면서 더욱 원활하고 빠른 회전이 이루어지도록 하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 수평방향으로 설치되는 회전축과, 상기 회전축의 가운데부분 외주면에 방사상으로 고정부착된 다수개의 중심대와, 상기 각 중심대의 좌우양측면에서 각각 일정각도로 펼쳐지거나 접혀지도록 설치된 한쌍의 날개판으로 된 풍차날개로 이루어져 있되 상기 풍차날개는 회전축의 직각방향으로 풍력이 가해지는 경우 회전되도록 되어 있고 회전시 상부쪽에 위치되는 풍차날개는 풍력을 최대한 받기 위해 전방쪽으로 펼쳐지고 하부쪽에 위치되는 풍차날개는 풍력 의 저항을 최소화하기 위해 후방쪽으로 접혀지도록 되어 있는 풍차부와; 지면위에 수직으로 세워지는 기둥부재와, 상기 기둥부재의 상단부에 회전가능하게 설치된 지지축과, 상기 지지축의 상단부 좌우양측에 일정간격 이격된 상태로 나란히 세워져 있고 상부에는 상기 풍차부의 회전축이 관통 개재되는 한쌍의 지지대와, 상기 한쌍의 지지대 상부에 서로 마주보게 설치되며 상호간 상부 사이의 간격은 넓고 하부 사이의 간격은 좁게 설치되어 상기 한쌍의 지지대 사이에서 회전되면서 펼쳐지거나 접혀지는 각 풍차날개가 일정하게 펼쳐지거나 접혀지도록 가이드하는 한쌍의 가이드링과, 상기 지지대에 관통 개재된 풍차부의 회전축과 연결되어 상기 풍차부로부터의 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단으로 이루어진 지지발전부로 구성된 것에 본 발명의 특징이 있다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 풍차부에 구비된 다수개의 풍차날개는 중심대의 좌우양측면에서 각각 일정각도로 펼쳐지거나 접혀지도록 설치된 한쌍의 날개판이 구비되어 있되 상기 풍차부의 회전축에 직각방향으로 풍력이 가해지는 경우 풍차부가 회전되는 새로운 구조의 풍력발전장치를 제공할 수 있으며, 상기 풍차부의 회전시 회전축의 상부쪽에 위치되는 풍차날개는 전방에서 가해지는 풍력을 최대한 받기 위해 전방쪽으로 일정각도로 펼쳐지면서 바람을 받는 면적이 최대화되고 회전축의 하부쪽에 위치되는 풍차날개는 풍력의 저항을 최소화하기 위해 후방쪽으로 접혀지면서 바람을 받는 면적이 최소화되도록 하여 상기 풍차날개가 펼쳐진 쪽으로 풍력이 집중되면서 더욱 원활하고 빠른 회전이 이루어지도록 할 수 있고, 이로인해 가해지는 풍력 대비 발전효율을 크게 증진시킬 수 있어 원활한 전력생산이 이루어지도록 하는 효과가 있다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 풍력발전장치(1)는 도 1 내지 7에 도시된 바와 같이 바람이 강하고 지속적으로 부는 해안가나 산간지역 등에 설치된 상태로 풍력에 의해 풍차부(2)가 회전작동되어 전력에너지를 얻도록 되어 있는 발전장치로서, 수평방향으로 설치되는 회전축(3)과, 상기 회전축(3)의 가운데부분 외주면에 방사상으로 고정부착된 다수개의 중심대(4)와, 상기 각 중심대(4)의 좌우양측면에서 각각 일정각도로 펼쳐지거나 접혀지도록 설치된 한쌍의 날개판(5a)(5b)으로 된 풍차날개(6)로 이루어져 있되 상기 풍차날개(6)는 회전축(3)의 직각방향으로 풍력이 가해지는 경우 회전되도록 되어 있고 회전시 상부쪽에 위치되는 풍차날개(6)는 풍력을 최대한 받기 위해 전방쪽으로 펼쳐지고 하부쪽에 위치되는 풍차날개(6)는 풍력의 저항을 최소화하기 위해 후방쪽으로 접혀지도록 되어 있는 풍차부(2)와; 지면위에 수직으로 세워지는 기둥부재(14)와, 상기 기둥부재(14)의 상단부에 회전가능하게 설치된 지지축(16)과, 상기 지지축(16)의 상단부 좌우양측에 일정간격 이격된 상태로 나란히 세워져 있고 상부에는 상기 풍차부(2)의 회전축(3)이 관통 개재되는 한쌍의 지지대(18a)(18b)와, 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b) 상부에 서로 마주보게 설치되며 상호간 상부 사이의 간격은 넓고 하부 사이의 간격은 좁게 설치되어 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b) 사이에서 회전되면서 펼쳐지거나 접혀지는 각 풍차날개(6)가 일정하게 펼쳐지거나 접혀지도록 가이드하는 한쌍의 가이드링(23a)(23b)과, 상기 지지대(18a)(18b)에 관통 개재된 풍차부(2)의 회전축(3)과 연결되어 상기 풍차부(2)로부터의 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단(24)으로 이루어진 지지발전부(13)로 구성되어 있다.
상기 풍차부(2)는 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이 상기 지지발전부(13)에 의해 바람이 강하고 지속적으로 부는 위치의 지상위에서 일정높이로 위치되면서 풍력에 의해 풍차(風車)식으로 회전되는 부분으로, 수평방향으로 설치되는 회전축(3)이 구비되어 있으며 상기 회전축(3)의 가운데부분 외주면에는 방사상으로 다수개의 중심대(4)가 일정간격으로 고정부착되어 있고 상기 각 중심대(4)의 좌우양측면에서 각각 경첩식으로 펼쳐지거나 접혀지도록 설치된 한쌍의 날개판(5a)(5b)으로 된 풍차날개(6)로 이루어져 있되, 상기 풍차날개(6)는 도 4에 도시된 바와 같이 회전축(3)의 직각방향으로 풍력이 가해지는 경우 원활하게 회전되도록 되어 있으며 회전시 상부쪽에 위치되는 풍차날개(6)는 풍력을 최대한 받기 위해 전방쪽으로 펼쳐지고 하부쪽에 위치되는 풍차날개(6)는 풍력의 저항을 최소화하기 위해 후방쪽으로 접혀지도록 되어 있다.
상기 회전축(3)은 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이 지지발전부(13)의 지지대(18a)(18b) 상부에 수평방향으로 관통 개재(介在)되어 회전가능하게 설치되며 상기 지지대(18a)(18b)에 관통 개재된 회전축(3)의 어느 한쪽 끝단에는 통상의 발전수단(24)이 연결되어 상기 풍차부(2)로부터의 회전력을 전달받아 발전되면서 전력에너지를 발생시키도록 되어 있다.
상기 다수개의 중심대(4)는 긴 직선형의 막대로서 회전축(3)의 가운데부분 외주면에 방사상으로 다수개가 일정간격으로 고정부착되어 있으며 상기 각 중심대(4)는 회전축(3)과 직각을 이루도록 설치되어 있고 각 중심대(4)의 끝단에는 회전축(3)의 상부에 위치되는 중심대(4)를 기준으로 볼 때 한쌍의 날개판(5a)(5b)이 펼쳐지거나 접혀지는 전방쪽으로 지지돌기(8)가 일체로 돌출설치되어 있어 각 중심대(4)의 좌우양측면에 설치되는 상기 날개판(5a)(5b)이 접혀질 경우 지지돌기(8)에 의해 지지면서 어느 한쪽으로 치우치지 않고 일정하게 접혀지도록 되어 있다.
또한, 상기 지지돌기(8)는 도 3에 도시된 바와 같이 좌우양측면에 각각 탄성체로 된 지지스프링(7a)(7b)이 "V"자형상으로 고정부착되어 있어 접혀진 한쌍의 날개판(5a)(5b)이 회전하여 상부로 올라가는 초기에 바람을 받기 어려울 때 상기 지지스프링(7a)(7b)에 의해 탄성지지되면서 펼쳐지기 시작하여 더욱 용이하고 신속하게 펼쳐지도록 되어 있다.
상기 각 풍차날개(6)는 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이 각 중심대(4)의 좌우양측면에 각각 다수개의 경첩(34)에 의해 연결된 한쌍의 날개판(5a)(5b)으로 되어 있는데, 상기 한쌍의 날개판(5a)(5b)은 평평한 사각판형상으로 스테인레스 등의 금속판이나 합성수지재질의 투명판 등으로 되어 있으며 상기 중심대(4)에 연결된 상태에서 중심대(4)의 지지돌기(8)가 돌출형성된 방향으로만 일정각도로 펼쳐지거나 접혀지도록 되어 있어 도 4에 도시된 바와 같이 상기 지지발전부(13)의 지지축(16)이 회전되면서 풍차부(2)의 회전축(3)이 풍력이 가해지는 방향과 직각방향으로 위치되면 상기 회전축(3)의 상부쪽에 위치되는 풍차날개(6)는 풍력이 가해지는 전방쪽을 향해 한쌍의 날개판(5a)(5b)이 위치되고 풍력에 의해 일정각도로 펼쳐지면서 풍력을 최대한 받도록 되어 있으며 상기 회전축(3)의 하부쪽에 위치되는 풍차날개(6)는 풍력이 가해지지 않는 후방쪽을 향해 한쌍의 날개판(5a)(5b)이 위치되어 접혀지면서 바람에 의한 저항이 최소화되어 풍차부(2)가 고속으로 회전되도록 되어 있다.
또한, 상기 한쌍의 날개판(5a)(5b)은 회전축(3)의 상부쪽에 위치되어 최대한 펼쳐질 경우 상기 중심대(4)와 각 날개판(5a)(5b) 사이의 각도가 80°정도로 펼쳐지도록 하는 것이 바람직하며, 80°를 초과하여 펼쳐질 경우에는 전방에서 불어오는 강한 바람에 의해 각 날개판(5a)(5b)이 후방쪽으로 꺽여져 손상될 수 있는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 상기 한쌍의 날개판(5a)(5b)은 펼쳐진 상태에서의 전면 상부에 전방에서 불어오는 바람을 모아 풍차날개(6)에 풍력이 더욱 집중되도록 하는 에어포켓(9a)(9b)이 각각 구비되어 있는데, 상기 에어포켓(9a)(9b)은 상면부 및 좌우양측면이 날개판(5a)(5b)의 전면 상부에 고정부착되어 있고 하부만 개방된 상태로 좌우양측면에는 접이부(10a)(10b)가 형성되어 있어 한쌍의 날개판(5a)(5b)이 펼쳐진 상태에서 풍력이 가해지는 경우 풍력이 에어포켓(9a)(9b)의 개방된 하부를 통해 에어포켓(9a)(9b)의 내부로 집중되면서 풍차날개(6)를 더욱 강하게 밀어 빠른 회전력을 얻을 수 있도록 되어 있으며, 상기 날개판(5a)(5b)이 접혀질 경우에는 에어포켓(9a)(9b)의 좌우양측면에 형성된 접이부(10a)(10b)에 의해 에어포켓(9a)(9b)도 날개판(5a)(5b)의 전면부에 밀착되게 접혀져 부피를 최소화함으로써 바람의 저항을 감소시키도록 되어 있다.
한편, 상기 한쌍의 날개판(5a)(5b)은 외측 둘레면에 보강틀(11a)(11b)이 둘러싸고 있어 날개판(5a)(5b)의 전체적 강도를 보강하여 지속적으로 가해지는 강한 풍력에 의해 날개판(5a)(5b)이 휘어지거나 크랙(crack) 등이 발생되는 것을 방지하도록 되어 있다.
또한, 상기 한쌍의 날개판(5a)(5b)은 외측면 하부에 관형상의 가이드휠(12a)(12b)이 회전가능하게 설치되어 있어 도 2 및 4에 도시된 바와 같이 풍차날 개(6)가 일정하게 펼쳐지거나 접혀지도록 가이드하는 상기 지지발전부(13)의 한쌍의 가이드링(23a)(23b)과 가이드휠(12a)(12b)이 맞닿아 각 날개판(5a)(5b)과 가이드링(23a)(23b)과의 마찰력을 감소시켜 풍차날개(6)가 더욱 자연스럽게 회전되면서 펼쳐지거나 접혀지도록 되어 있다.
상기 지지발전부(13)는 도 1, 2, 4에 도시된 바와 같이 바람이 부는 방향쪽을 향해 풍차부(2)가 위치되도록 하면서 풍차부(2)로부터의 회전에너지를 전력에너지로 전환하는 부분으로, 지면위에 수직으로 세워지는 기둥부재(14)가 구비되어 있으며 상기 기둥부재(14)의 하부에는 지중에 매설되어 기둥부재(14)를 견고하게 지지하는 기초부재(15)가 설치되어 있고 상기 기둥부재(14)의 상단부 가운데부분에는 수직방향으로 지지축(16)이 끼움결합되어 있되 상기 지지축(16)과 기둥부재(14)가 끼움 결합된 부분에는 복수개의 베어링(17a)이 개재(介在)되어 있어 지지축(16)이 원활하게 회전 가능하도록 되어 있으며, 상기 지지축(16)의 상단부 좌우양측에는 일정간격 이격된 상태로 나란하게 수직상방으로 세워진 한쌍의 지지대(18a)(18b)가 구비되어 있고 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b) 상부에는 상기 풍차부(2)의 회전축(3)이 수평방향으로 관통 개재되어 있어 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b) 사이에서 풍차부(2)가 회전되도록 되어 있다.
또한, 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b)는 회전축(3)이 관통 개재된 부분에 각각 베어링(17b)(17c)이 삽입 개재(介在)되어 있어 상기 풍차부(2)가 더욱 원활하게 회전되도록 되어 있으며, 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b)는 도 1, 2, 4에 도시된 바와 같이 상부가 지지축(16)의 수직상방에서 벗어나 후방쪽으로 일정간격 이격된 상태로 편심되어 있어 편심된 한쌍의 지지대(18a)(18b) 및 상기 기둥부재(14)의 상단부에 회전가능하게 설치된 지지축(16)에 의해 풍력이 가해지는 경우 상기 지지대(18a)(18b) 및 지지축(16)이 풍력이 가해지는 방향을 향해 자연적으로 회전되면서 상기 풍차부(2)의 회전축(3)과 풍력이 가해지는 방향이 직각을 이루도록 하여 상기 풍차부(2)에 효율적으로 풍력이 가해지도록 되어 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b)를 편심되게 형성하는 대신 도 5에 도시된 바와 같이 수직으로 세워진 한쌍의 지지대(18a)(18b)의 후방 하부에 방향조절부(19)를 연결 설치하여 풍력에 의해 자연적으로 상기 풍차부(2)의 회전축(3)과 풍력이 가해지는 방향이 직각을 이루도록 할 수 있는데, 상기 방향조절부(19)는 한쌍의 지지대(18a)(18b)의 후방 하부에 연설된 후방연결대(20)가 구비되어 있고 상기 후방연결대(20)의 후방끝부분 상면부에는 방향조절날개(21)가 부착되어 있으며 상기 방향조절날개(21)의 전방에는 보조날개(22)가 부착되어 있어 풍력이 가해지는 경우 상기 방향조절부(19)가 바람이 부는 방향과 평행하게 위치되면서 상기 풍차부(2)의 회전축(3)과 풍력이 가해지는 방향이 직각을 이루도록 할 수 있다.
또한, 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b)는 도 2 및 4에 도시된 바와 같이 상부 에 서로 마주보도록 설치되어 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b) 사이에서 회전되면서 펼쳐지거나 접혀지는 각 풍차날개(6)가 일정각도로 펼쳐지거나 접혀지도록 가이드하는 한쌍의 가이드링(23a)(23b)이 구비되어 있으며, 상기 한쌍의 가이드링(23a)(23b)은 링형상으로 회전축(3)이 각 지지대(18a)(18b)를 관통한 부분을 중심으로 상부는 지지대(18a)(18b)의 외측에 위치되고 하부는 지지대(18a)(18b)의 내측에 위치되어 상호간 상부 사이의 간격은 넓고 하부 사이의 간격은 좁게 설치되어 있되, 상기 가이드링(23a)(23b)에 의해 하부쪽으로 위치되는 풍차날개(6)의 날개판(5a)(5b)은 하부로 갈수록 점점 좁게 형성된 가이드링(23a)(23b) 사이의 간격에 의해 자연스럽게 접혀지면서 회전축(3)의 수직하부에 위치된 한쌍의 지지대(18a)(18b) 사이를 지나칠 때는 완전히 접혀져 풍력의 저항이 최소화되도록 되어 있고 상기 지지대(18a)(18b) 사이를 빠져나와 상부쪽으로 위치되는 풍차날개(6)의 날개판(5a)(5b)은 전방에서 가해지는 풍력과 상부쪽으로 갈수록 넓어지게 형성된 가이드링(23a)(23b) 사이의 간격에 의해 자연스럽게 점차적으로 펼쳐지고 회전축(3)의 수직상부에 위치되면 가장 넓게 펼쳐져 전방에서 가해지는 풍력을 최대한 받아 풍차부(2)가 고속으로 회전되도록 되어 있다.
상기 한쌍의 가이드링(23a)(23b)은 각각 지지대(18a)(18b)의 외측면에 고정부착된 다수개의 연결고정대(33a)(33b)와 연결된 상태로 지지되도록 되어 있어 다수개의 풍차날개(6)가 계속적으로 회전되면서 스쳐지나가는 경우도 항상 일정한 간격을 유지하도록 되어 있다.
상기 발전수단(24)은 통상의 발전기로 되어 있으며 상기 지지대(18a)(18b)에 관통 개재된 회전축(3)의 어느 한쪽 끝단에 연결되어 있어 상기 풍차부(2)로부터의 회전력을 전달받아 발전되면서 전력에너지를 발생시키도록 되어 있다.
또한, 상기 발전수단(24)은 내부에 통상의 가속기어장치(도시하지 않음)가 설치되어 있어 회전축(3)으로부터의 회전력을 일정비율로 증가시켜 상기 발전기가 고속으로 회전되면서 더욱 효율적으로 전력에너지를 발생시키도록 되어 있고, 상기 발전수단(24)은 통상의 축전장치(도시하지 않음) 등과 연결되도록 되어 있어 발전된 전력에너지를 저장하여 사용하도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 다른 실시예로서, 상기 풍차부(2)의 각 풍차날개(6)에는 잠금장치(25)를 설치하고 상기 지지대(18a)(18b) 중 어느 한쪽의 지지대(18a) 하부에는 풀림버튼(26) 및 잠금버튼(27)를 상하로 설치하여 풍차부(2)의 각 풍차날개(6)가 펼쳐지지 않게 잠금처리하거나 또는 잠금해제할 수 있는데, 상기 잠금장치(25)는 도 6 및 7에 도시된 바와 같이 각 풍차날개(6)의 날개판(5a)(5b) 중 어느 하나의 날개판(5a) 외측끝단에 수평방향으로 고정부착되는 원통형 케이싱(28)이 구비되고 상기 케이싱(28)의 내측에는 관통축(29)이 삽입 개재되어 회전가능하도록 설치되어 있으며 상기 관통축(29)의 일측끝단에는 수직하방으로 돌출형성된 잠금바(30)와 상기 잠금바(30)와 직각을 이룬 상태로 후방쪽으로 돌출형성된 풀림바(31)가 일체로 구비되어 있고 상기 관통축(29)의 타측끝단에는 잠금고리(32)가 수직상방으로 돌출형성되어 있으며, 상기 잠금버튼(27)은 지지대(18a)의 내측으로 돌출 작동될 경우 수직하방으로 위치되는 잠금바(30)와 부합되게 위치되어 상기 잠금바(30)가 잠금버튼(27)에 걸리면서 관통축(29)을 시계방향으로 회전시켜 날개판(5a)(5b)이 잠금처리되도록 되어 있고, 상기 풀림버튼(26)은 지지대(18a)의 내측으로 돌출 작동될 경우 수직상방으로 위치되는 풀림바(31)와 부합되게 위치되어 상기 풀림바(31)가 풀림버튼(26)에 걸리면서 관통축(29)을 반시계방향으로 회전시켜 날개판(5a)(5b)이 잠금해제되도록 되어 있다.
상기와 같이 잠금장치(25)를 이용하여 풍차날개(6)가 펼쳐지지 않게 잠금처리하는 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 지지대(18a)의 하부에 설치된 잠금버튼(27)을 눌러 잠금버튼(27)이 지지대(18a)의 내측방향으로 일정길이 돌출되도록 하면 상기 지지대(18a)(18b) 사이를 접혀진 상태로 지나치는 각 풍차날개(6)에 설치된 잠금장치(25)의 잠금바(30)가 상기 잠금버튼(27)에 걸려 관통축(29)이 시계방향으로 90°회전되면서 타측끝단에 수직상방으로 형성된 잠금고리(32)도 시계방향으로 90°회전되어 한쌍의 날개판(5a)이 잠금장치(25)에 의해 잠금처리되어 펼쳐지지 않게 된다.
또한, 상기 잠금장치(25)에 의해 잠금처리된 풍차날개(6)가 펼쳐지도록 잠금해제하는 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 잠금버튼(27)은 원상복원시키고 잠금버튼(27)의 상부에 일정간격 이격된 상태로 설치된 풀림버튼(26)을 눌러 풀림버튼(26)이 지지대(18a)의 내측방향으로 일정길이 돌출되도록 하면 상기 지지대(18a)(18b) 사이를 잠금장치(25)에 의해 잠금처리된 상태로 지나치는 상기 풍차날개(6)에서 수직상방으로 위치된 잠금장치(25)의 풀림바(31)가 상기 풀림버튼(26) 에 걸려 관통축(29)이 반시계방향으로 90°회전되면서 타측끝단에 형성된 잠금고리(32)도 반시계방향으로 90°회전되어 한쌍의 날개판(5a)이 잠금장치(25)으로부터 잠금해제되어 펼쳐지도록 되어 있다.
이하 본 발명에 따른 작용은 다음과 같다.
본 발명에 따른 풍력발전장치(1)를 바람이 강하고 지속적으로 부는 해안가나 산간지역 등에 설치하여 풍력에 의해 풍차(風車)식으로 회전되면서 회전에너지를 전력에너지로 전환하여 발전되도록 하되, 도 4에 도시된 바와 같이 지지발전부(13)의 지지축(16) 상부에 일체로 구비된 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b)가 편심되어 있어 편심된 한쌍의 지지대(18a)(18b) 및 회전가능하게 설치된 지지축(16)에 의해 풍력이 가해지는 경우 상기 지지대(18a)(18b) 및 지지축(16)이 풍력이 가해지는 방향을 향해 자연적으로 회전되면서 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b) 사이에 설치되는 풍차부(2)의 회전축(3)과 풍력이 가해지는 방향이 직각을 이루도록 하여 상기 풍차부(2)에 효율적으로 풍력이 가해지면서 자연스럽게 회전되도록 한다.
상기 지지발전부(13)의 지지축(16)이 회전되면서 풍차부(2)의 회전축(3)이 풍력이 가해지는 방향과 직각방향으로 위치되면 상기 회전축(3)의 상부쪽에 위치되는 풍차날개(6)는 풍력이 가해지는 전방쪽을 향해 한쌍의 날개판(5a)(5b)이 위치되고 풍력에 의해 일정각도로 펼쳐지면서 풍력을 최대한 받아 회전되고 상기 회전축(3)의 하부쪽에 위치되는 풍차날개(6)는 풍력이 가해지지 않는 후방쪽을 향해 한쌍의 날개판(5a)(5b)이 위치되어 접혀지면서 바람에 의한 저항이 최소화되어 풍차 부(2)가 원활하게 회전되는데, 상기 지지대(18a)(18b)의 상부에 설치된 한쌍의 가이드링(23a)(23b)에 의해 각 풍차날개(6)가 가이드되면서 하부쪽으로 위치되는 풍차날개(6)의 날개판(5a)(5b)은 하부로 갈수록 점점 좁게 형성된 가이드링(23a)(23b) 사이의 간격에 의해 자연스럽게 접혀지고 회전축(3)의 수직하부에 위치된 한쌍의 지지대(18a)(18b) 사이를 지나칠 때는 완전히 접혀져 풍력의 저항이 최소화되도록 되어 있고 상기 지지대(18a)(18b) 사이를 빠져나와 상부쪽으로 위치되는 풍차날개(6)의 날개판(5a)(5b)은 전방에서 가해지는 풍력과 상부쪽으로 갈수록 넓어지게 형성된 가이드링(23a)(23b) 사이의 간격에 의해 자연스럽게 점차적으로 펼쳐지고 회전축(3)의 수직상부에 위치되면 가장 넓게 펼쳐져 전방에서 가해지는 풍력을 최대한 받게 되어 상기 풍차날개(6)가 펼쳐진 쪽으로 풍력이 집중되면서 풍차부(2)가 더욱 고속으로 회전되며, 이때 상기 지지대(18a)(18b)에 관통 개재된 회전축(3)의 어느 한쪽 끝단에 연결되어 있는 발전수단(24)이 상기 풍차부(2)로부터의 회전력을 전달받아 발전되면서 가해지는 풍력 대비 발전효율을 크게 증진시켜 원활한 전력생산이 이루어지게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전장치의 분해 상태를 도시한 사시개략도
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전장치의 결합 상태를 도시한 사시개략도
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전장치의 풍차부를 도시한 사시개략도
도 4는 본 발명에 따른 풍력발전장치에 풍력이 가해져 풍차부가 회전되는 상태의 사시개략도
도 5는 본 발명에 따른 풍력발전장치의 다른 실시예로서 방향조절부가 구비된 상태의 사시개략도
도 6은 본 발명에 따른 풍력발전장치에 잠금장치가 설치되어 잠금처리되는 상태의 사시개략도
도 7은 본 발명에 따른 풍력발전장치에서 잠금장치에 의해 잠금처리된 풍차날개를 잠금해제하는 상태의 사시개략도
도 8은 종래 풍력발전장치의 사시개략도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1, 1'. 풍력발전장치 2, 2'. 풍차부
3, 3'. 회전축 4. 중심대
5a, 5b. 날개판 6. 풍차날개
7a, 7b. 지지스프링 8. 지지돌기
9a, 9b. 에어포켓 10a, 10b. 접이부
11a, 11b. 보강틀 12a, 12b. 가이드휠
13. 지지발전부 14, 14'. 기둥부재
15, 15'. 기초부재 16, 16'. 지지축
17a, 17b, 17c. 베어링 18a, 18b. 지지대
19. 방향조절부 20. 후방연결대
21. 방향조절날개 22. 보조날개
23a, 23b. 가이드링 24, 24'. 발전수단
25. 잠금장치 26. 풀림버튼
27. 잠금버튼 28. 케이싱
29. 관통축 30. 잠금바
31. 풀림바 32. 잠금고리
33a, 33b. 연결고정대 34. 경첩

Claims (8)

  1. 수평방향으로 설치되는 회전축(3)과, 상기 회전축(3)의 가운데부분 외주면에 방사상으로 고정부착된 다수개의 중심대(4)와, 상기 각 중심대(4)의 좌우양측면에서 각각 일정각도로 펼쳐지거나 접혀지도록 설치된 한쌍의 날개판(5a)(5b)으로 된 풍차날개(6)로 이루어져 있되 상기 풍차날개(6)는 회전축(3)의 직각방향으로 풍력이 가해지는 경우 회전되도록 되어 있고 회전시 상부쪽에 위치되는 풍차날개(6)는 풍력을 최대한 받기 위해 전방쪽으로 펼쳐지고 하부쪽에 위치되는 풍차날개(6)는 풍력의 저항을 최소화하기 위해 후방쪽으로 접혀지도록 되어 있는 풍차부(2)와; 지면위에 수직으로 세워지는 기둥부재(14)와, 상기 기둥부재(14)의 상단부에 회전가능하게 설치된 지지축(16)과, 상기 지지축(16)의 상단부 좌우양측에 일정간격 이격된 상태로 나란히 세워져 있고 상부에는 상기 풍차부(2)의 회전축(3)이 관통 개재되는 한쌍의 지지대(18a)(18b)와, 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b) 상부에 서로 마주보게 설치되며 상호간 상부 사이의 간격은 넓고 하부 사이의 간격은 좁게 설치되어 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b) 사이에서 회전되면서 펼쳐지거나 접혀지는 각 풍차날개(6)가 일정하게 펼쳐지거나 접혀지도록 가이드하는 한쌍의 가이드링(23a)(23b)과, 상기 지지대(18a)(18b)에 관통 개재된 풍차부(2)의 회전축(3)과 연결되어 상기 풍차부(2)로부터의 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단(24)으로 이루어진 지지발전부(13)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 다수개의 중심대(4)는 긴 직선형의 막대로서 회전축(3)과 직각을 이루도록 설치되어 있고 각 중심대(4)의 끝단에는 회전축(3)의 상부에 위치되는 중심대(4)를 기준으로 볼 때 한쌍의 날개판(5a)(5b)이 펼쳐지거나 접혀지는 전방쪽으로 지지돌기(8)가 일체로 돌출설치되어 있어 각 중심대(4)의 좌우양측면에 설치되는 상기 날개판(5a)(5b)이 접혀질 경우 지지돌기(8)에 의해 지지되도록 되어 있고, 상기 지지돌기(8)는 좌우양측면에 각각 지지스프링(7a)(7b)이 고정부착되어 있어 접혀진 한쌍의 날개판(5a)(5b)이 상기 지지스프링(7a)(7b)에 의해 탄성지지되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 한쌍의 날개판(5a)(5b)은 금속이나 합성수지재질로 된 평평한 사각판형상으로 되어 있으며 각 중심대(4)의 좌우양측면에 각각 다수개의 경첩(34)에 의해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 한쌍의 날개판(5a)(5b)은 펼쳐진 상태에서의 전면 상부에 에어포켓(9a)(9b)이 각각 구비되어 있되, 상기 에어포켓(9a)(9b)은 상면부 및 좌우양측면이 날개판(5a)(5b)의 전면 상부에 고정부착되어 있고 하부만 개방된 상태로 좌우양측면에는 접이부(10a)(10b)가 형성되어 있어 한쌍의 날개 판(5a)(5b)이 펼쳐진 상태에서 풍력이 가해지는 경우 풍력이 에어포켓(9a)(9b)의 개방된 하부를 통해 에어포켓(9a)(9b)의 내부로 집중되면서 풍차날개(6)를 더욱 강하게 밀어 빠른 회전력을 얻도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 한쌍의 날개판(5a)(5b)은 외측 둘레면에 보강틀(11a)(11b)이 둘러싸고 있어 날개판(5a)(5b)의 전체적 강도를 보강하도록 되어 있고, 상기 한쌍의 날개판(5a)(5b)의 외측면 하부에는 관형상의 가이드휠(12a)(12b)이 회전가능하게 설치되어 있어 풍차날개(6)가 일정하게 펼쳐지거나 접혀지도록 가이드하는 상기 지지발전부(13)의 한쌍의 가이드링(23a)(23b)과 가이드휠(12a)(12b)이 맞닿아 각 날개판(5a)(5b)과 가이드링(23a)(23b)과의 마찰력을 감소시켜 풍차날개(6)가 자연스럽게 회전되면서 펼쳐지거나 접혀지도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b)는 상부가 지지축(16)의 수직상방에서 벗어나 후방쪽으로 일정간격 이격된 상태로 편심되어 있어 편심된 한쌍의 지지대(18a)(18b) 및 상기 기둥부재(14)의 상단부에 회전가능하게 설치된 지지축(16)에 의해 풍력이 가해지는 경우 상기 지지대(18a)(18b) 및 지지축(16)이 풍력이 가해지는 방향을 향해 자연적으로 회전되면서 상기 풍차부(2)의 회전축(3)과 풍 력이 가해지는 방향이 직각을 이루도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 한쌍의 지지대(18a)(18b)는 후방 하부에 방향조절부(19)가 연결 설치되어 있는데, 상기 방향조절부(19)는 한쌍의 지지대(18a)(18b)의 후방 하부에 연설된 후방연결대(20)가 구비되어 있고 상기 후방연결대(20)의 후방끝부분 상면부에는 방향조절날개(21)가 부착되어 있으며 상기 방향조절날개(21)의 전방에는 보조날개(22)가 부착되어 있어 풍력이 가해지는 경우 상기 방향조절부(19)가 바람이 부는 방향과 평행하게 위치되면서 상기 풍차부(2)의 회전축(3)과 풍력이 가해지는 방향이 직각을 이루도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 풍차날개(6)는 잠금장치(25)가 설치되어 있고 상기 지지대(18a)(18b) 중 어느 한쪽의 지지대(18a) 하부에는 풀림버튼(26) 및 잠금버튼(27)이 상하로 설치되어 있어 상기 풍차날개(6)가 펼쳐지지 않게 잠금처리하거나 또는 잠금해제할 수 있는데, 상기 잠금장치(25)는 풍차날개(6)의 날개판(5a)(5b) 중 어느 하나의 날개판(5a) 외측끝단에 수평방향으로 고정부착되는 원통형 케이싱(28)이 구비되고 상기 케이싱(28)의 내측에는 관통축(29)이 삽입 개재되어 회전 가능하도록 설치되어 있으며 상기 관통축(29)의 일측끝단에는 수직하방으로 돌출형성된 잠금바(30)와 상기 잠금바(30)와 직각을 이룬 상태로 후방쪽으로 돌출형성된 풀림바(31)가 일체로 구비되어 있고 상기 관통축(29)의 타측끝단에는 잠금고리(32)가 수직상방으로 돌출형성되어 있으며, 상기 잠금버튼(27)은 지지대(18a)의 내측으로 돌출 작동될 경우 수직하방으로 위치되는 잠금바(30)와 부합되게 위치되어 상기 잠금바(30)가 잠금버튼(27)에 걸리면서 관통축(29)을 시계방향으로 회전시켜 날개판(5a)(5b)이 잠금처리되도록 되어 있고, 상기 풀림버튼(26)은 지지대(18a)의 내측으로 돌출 작동될 경우 수직상방으로 위치되는 풀림바(31)와 부합되게 위치되어 상기 풀림바(31)가 풀림버튼(26)에 걸리면서 관통축(29)을 반시계방향으로 회전시켜 날개판(5a)(5b)이 잠금해제되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전장치.
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