KR20100131903A - Wind-acceleration type wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 풍력 발전기에 관한 것으로, 아파트나 건물 등의 옥상에 설치되어 바람에 의해 발전을 하는 풍력 발전기에 있어서, 바람에 의해 회전하는 팬에 가속된 바람을 공급함으로써 발전 효율을 높이도록 하는 가속형 풍력 발전기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind power generator, which is installed on a rooftop of an apartment or a building, and generates power by wind. It relates to a wind generator.
대체 에너지원으로서 태양광, 풍력, 수력, 조력 등의 다양한 자연 에너지가 개발되고 있는데, 대표적인 예로서 풍력 발전을 들 수 있으며, 이러한 풍력 발전은 바람이 발생하는 곳에서 높은 탑 위에 팬을 설치하여 발전을 행하게 되는 경우가 대부분이다.As alternative energy sources, various natural energies such as solar, wind, hydro, tidal, etc. are being developed. Wind power generation is a typical example, which is generated by installing a fan on a high tower where wind is generated. Most of the time,
이러한 풍력 발전 설비는 대개 대용량의 발전을 행하므로 거대한 설비와 많은 투자비가 소요되며, 주택이나 아파트, 건물 옥상 등에 설치하기에는 큰 무리가 따른다. These wind power plants usually generate a large amount of power, which requires a huge amount of equipment and a large amount of investment.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 건물의 옥상에 설치할 수 있도록 소형화된 풍력 발전기를 제공하면서도, 바람을 유도하여 가속시킴으로써 그 가속된 바람에 의해 소형화된 풍력 발전기에서도 충분한 발전을 행할 수 있도록 한 가속형 풍력 발전기를 제공하는데 그 목적이 있다. In order to solve this problem, the present invention provides a miniaturized wind generator that can be installed on the roof of a building, while inducing and accelerating wind to accelerate the wind power generation to be sufficient in the miniaturized wind generator by the accelerated wind. The purpose is to provide a type wind generator.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가속형 풍력 발전기는.Accelerated wind generator according to a first embodiment of the present invention for achieving the above object.
측면 사방이 개구되며, 적어도 삼각 이상의 기둥형태로 된 프레임;A frame having an open side and at least triangular pillars;
상기 프레임의 내측 중앙부에 회전축을 중심으로 회전가능하게 장착된 팬;A fan rotatably mounted about an axis of rotation in an inner central portion of the frame;
판 형태로 되어 상기 프레임의 내측 각 모서리 부분에 입설된 축에 의해 회전가능하게 장착되어 상기 프레임의 개구된 부분을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하는 복수의 바람막이판;A plurality of windshields formed in a plate shape and rotatably mounted by shafts mounted on respective inner corner portions of the frame to selectively open or close the opened portions of the frame;
상기 팬의 회전축에 연결되어 팬의 회전에 따라 발전을 행하는 발전기;A generator connected to the rotation shaft of the fan to generate power according to the rotation of the fan;
상기 바람막이판을 축을 중심으로 회전시키는 회전 동력부;Rotation power unit for rotating the windshield around the axis;
바람의 방향을 감지하는 풍향계;Wind vane for detecting the direction of the wind;
*상기 풍향계로부터 입력되는 바람 방향에 대한 데이터를 근거로 회전 동력 부를 제어하여 각 바람막이판의 회전을 제어하는 컨트롤러;로 구성된다.And a controller for controlling the rotation of each windshield by controlling the rotational power unit based on the data on the wind direction input from the wind vane.
이와 같이 구성된 본 발명은 작은 바람을 가속하여 팬을 구동함으로써 발전량이 증대되며, 또한 소형화되어 건물 등의 옥상에 설치가 가능하므로 적은 비용으로 발전을 행할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, the amount of power generated is increased by driving a fan by accelerating a small wind. In addition, the present invention can be miniaturized and installed on a roof of a building, thereby generating power at low cost.
이러한 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가속형 풍력 발전기의 사시도를 보인 도이고, 도 2는 측단면도이며, 도 3은 동작과정을 설명하기 위한 도이다.1 is a perspective view of an accelerated wind generator according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a side cross-sectional view, Figure 3 is a view for explaining the operation process.
도 1에서와 같이 본 발명의 제1 실시예는 측면 사방이 개구된 프레임(100)과, 바람에 의해 회전하는 팬(110), 그리고, 프레임(100)의 개구된 부분을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하기 위한 바람막이판(120,130,140,150)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the first embodiment of the present invention selectively opens or closes the
프레임(100)은 사각 기둥형태로서 측면 사방이 개구된 형태이고, 상측은 지붕 덮개에 의해 덮여지며, 이때 도시하지 않은 지붕 덮개는 프레임 내부의 구조를 보이기 위하여 생략하였다.
또한 프레임(100)은 사각 기둥뿐만 아니라 삼각, 육각 기둥 등의 형태를 가질 수 있다.In addition, the
이러한 지붕 덮개는 프레임의 상측을 단순히 덮는 판 형태로 될 수 있다Such a roof cover may be in the form of a plate that simply covers the upper side of the frame.
프레임(100)의 내측 가운데 부분에는 팬(110)이 장착되어 있으며, 아울러 프레임(100)의 개구된 부위에는 복수개의 바람막이판(120,130,140,150)이 축을 중심으로 회전하도록 장착된다.The
좀 더 구체적으로 제1 바람막이판(120)의 축(121)은 프레임(100)의 일측 모서리부분 내측에 상하로 입설되어 회전가능하게 장착되면서, 그 회전에 의해 개구된 부위의 절반 정도를 개방 또는 폐쇄하게 된다.More specifically, the
이때, 팬(110)과 바람막이판(120,130,140,150)은 서로 간섭이 발생하지 않도록 설치되어야 한다.At this time, the
제1 바람막이판(120)의 크기는 프레임(100)의 개구된 부위를 절반 정도 막을 수 있는 크기를 가지는 것이 바람직하고, 나머지 절반은 이웃하는 모서리에 장착된 바람막이판(130,150)이 개방 또는 폐쇄하도록 한다.The size of the
이러한 구성은 제2 바람막이판(130), 제3 바람막이판(140), 제4 바람막이판(150)에도 동일하게 적용되어 선택적으로 프레임(100)의 개구된 부위를 개방 또는 폐쇄하게 되는 것이다.This configuration is equally applied to the
상기 제1 바람막이판(120)을 회전시키기 위해 프레임(100)의 하부에서 프레임(100)을 지지하기 위한 하부 구조체(160)에 도 2와 같이 감속기어(122)와 제1 모터(123)로 구성된 회전 동력부가 설치되는데, 축(121)의 하단에 감속기어(122)가 장착되고, 이 감속기어(122)는 제1 모터(123)로부터 발생된 동력을 축(121)에 전달하여 제1 바람막이판(120)이 회전하도록 하는 것이다.As the
물론, 제2 바람막이판(130)도 감속기어(132)와 제2 모터(133)에 의해 회전이 되도록 설치되며, 제3 바람막이판(140) 및 제4 바람막이판(150)의 회전 동력부도 이와 동일한 구성을 갖는다.Of course, the
또한, 하부 구조체(160)의 내부에는 팬(110)의 회전축(111)에 발전기(170)가 연결되어 팬(110)의 회전에 의해 발전을 행하도록 구성된다.In addition, the
한편, 이러한 바람막이판(120,130,140,150)의 회전 방향과 각도는 외부에 별도로 설치된 풍향계(180)로부터 감지된 바람 방향에 대한 데이터를 컨트롤러(181)에서 인가받아 제어하게 되는데, 이러한 본 발명의 제1 실시예의 동작을 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.On the other hand, the rotation direction and angle of the
도 3(a)와 같이 바람이 후방으로부터 불어오는 경우, 컨트롤러(181)는 모터 구동부(182)에 제1 바람막이판(120)의 팬(110)의 가장자리 부위로 경사지도록 제어신호를 출력함으로써 제1 모터(123)를 구동시키고, 나머지 바람막이판(130,140,150)은 바람의 방향과 나란하도록 제어신호를 출력하여 제2 모터(133), 제3 모터(143), 제4 모터(153)를 구동시킨다.When the wind blows from the rear as shown in FIG. 3 (a), the
따라서, 후방으로부터 불어오는 바람이 제1 바람막이판(120)에 의해 팬(110)의 가장자리로 유도됨과 아울러 나머지 바람막이판(130,140,150)에 의해 통로가 형성됨으로써 유입된 바람이 가속되어 팬(110)의 회전을 빠르게 회전시킨다.Accordingly, the wind blowing from the rear is guided to the edge of the
이와 마찬가지로, 도 3(b)와 같이 좌측방향으로부터 바람이 불어오는 경우에는 제4 바람막이판(150)이 바람을 팬(110)의 가장자리로 유도하며, 도 3(c)와 같이 전방으로부터 바람이 부는 경우 제3 바람막이판(140)이 바람을 유도하며, 도 3(d)와 같이 우측방향으로부터 바람이 부는 경우 제2 바람막이판(130)이 구동되어 바람 을 유도하게 된다.Similarly, when the wind blows from the left side as shown in FIG. 3 (b), the
결국, 구동되는 바람막이판에 의해 바람을 팬(110)의 가장자리로 유도하며, 나머지 바람막이판은 바람의 바람과 일렬로 배치되도록 구동되어 바람의 가속 통로를 형성하는 것이다.As a result, the wind is guided by the driven windshield to the edge of the
이는 곧, 바람이 유입되는 통로를 좁게 하면서도 비스듬히 바람을 유도함으로써 노즐 형태를 갖도록 하는 것이다.In other words, it narrows the passageway through which the wind flows and induces the wind at an angle so as to have a nozzle shape.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가속형 풍력 발전기의 사시도이고, 도 6은 측단면도이며, 도 7은 동작 상태를 설명하기 위한 간략화된 평면도로서, 원통 또는 원기둥 형태로 된 프레임(200)의 내측 가운데 부분에 팬(210)이 장착되고, 프레임(200)의 측면 1/4 크기 정도는 내측과 외측이 연통하도록 개구된 전방 개구부(201)가 형성되며, 전방 개구부(201)와 대향되는 프레임(200)의 타측에도 마찬가지로 측면 1/4 크기 정도의 후방 개구부(202)가 형성된다.5 is a perspective view of an accelerated wind generator according to a second embodiment of the present invention, Figure 6 is a side cross-sectional view, Figure 7 is a simplified plan view for explaining the operation state, the
이때, 프레임(200)의 상측은 지붕 덮개에 의해 덮여지며, 이때 도시하지 않은 지붕 덮개는 프레임 내부의 구조를 보이기 위하여 생략하였다.At this time, the upper side of the
전방 개구부(201)의 일측에는 바람 유도판(220)이 프레임의 외측으로 비스듬히 돌출되어 바람을 전방 개구부(201)쪽으로 유도함으로써 프레임(200)의 내측으로 바람이 빠르게 가속되어 유입되도록 한다.On one side of the front opening 201, the
프레임(200)의 하부에는 프레임(200)을 지지하기 위한 하부 구조체(230)가 설치되는데, 상기 하부 구조체(230)의 상부에는 프레임(200)이 회전이 가능하도록 설치된다.A
이러한 회전 구조는 도 6에 도시한 바와 같이 프레임(200)의 하단 내측으로 그 둘레를 따라서 환형 기어(203)가 설치되며, 기어(250)와 이송모터(260)로 구성된 회전 동력부가 하부 구조체(230)의 내측에 고정 장착됨으로써 이송모터(260)의 구동에 의해 프레임(200)이 회전하게 된다.As shown in FIG. 6, the
또한, 하부 구조체(230)의 내측으로는 발전기(240)가 설치되고, 그 발전기(240)는 팬(210)의 회전축(211)과 연결됨으로써 팬(210)의 회전에 따라서 발전을 행하게 된다.In addition, a
이러한 프레임(200)의 회전은 외부에 별도로 설치된 풍향계(270)로부터 감지된 바람 방향에 대한 데이터를 컨트롤러(271)에서 인가받아 제어하게 되는데, 이러한 본 발명의 제2 실시예의 동작을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하다.The rotation of the
도 7과 같이 바람이 불어오는 방향에 대해 바람 유도판(220)이 30∼50°정도의 비스듬한 각도를 가질 수 있도록 컨트롤러(271)는 모터 구동부(272)에 제어신호를 출력함으로써 이송모터(260)를 구동시킨다.As shown in FIG. 7, the
따라서, 프레임(200)의 전방 개구부(201)가 바람이 불어오는 방향을 향하게 되고, 바람 유도판(220)에 의해 불어오는 바람이 팬(210)의 가장자리 부위로 유도되어 팬(210)을 가속시키게 되며, 팬(210)을 회전시키면서 프레임(200)의 내부를 돌아나온 바람은 후방 개구부(202)를 통하여 외부로 유출된다.Accordingly, the front opening 201 of the
도 9는 제2 실시예의 변형된 것으로서, 제2 실시예에서는 동력에 의해 프레 임(200)을 회전시켰지만, 도 9는 동력을 이용하지 않고 풍향의 힘으로 바람이 불어오는 방향을 향해 프레임(200)이 회전하도록 하는 것으로, 프레임(200)의 상부덮개(280)의 상부면 일측에 수직 날개부(281)가 형성된 것으로, 이는 전방 개구부(201)의 반대편 위치에서 상부덮개(280)의 중심에서부터 바깥쪽으로 향해 수직으로 세워져 형성되어 있다.FIG. 9 is a variation of the second embodiment, in which the
따라서 수직 날개부(281)에 의해 프레임(200)이 회전하여 전방 개구부(201)가 바람이 부는 방향을 향하게 되는 것이다.Therefore, the
도 10은 본 발명에서 적용된 팬의 변형된 실시예를 보인 도로서, 팬(310)의 회전축(311)의 중심으로 팬(310)의 날개가 한쪽 방향으로 치우치도록 구성되되, 날개와 날개 사이의 공간은 외측에서 내측으로 갈수록 점차적으로 좁아지도록 형성된다.10 is a view showing a modified embodiment of the fan applied in the present invention, the blade of the
이는 곧 유입된 바람이 날개와 날개 사이의 공간에서 가속이 이루어지도록 하기 위함이다.This is to allow the incoming wind to accelerate in the space between the wing and the wing.
도 11은 팬(400)의 변형된 실시예를 보인 도로서, 팬(400)의 크기가 커지는 경우 자중에 의해서 휘어지거나 쳐지는 경우가 발생함으로 바람에 의해 원활한 회전이 어렵게 된다.11 is a view showing a modified embodiment of the
이러한 경우를 방지하기 위해서는 팬(400)의 날개(410)를 상하로 분할하고, 그 분할된 사이에 원판형태의 지지판(430)을 형성함으로써 상하측의 날개(410)를 안정적으로 지지하도록 한다.In order to prevent this case, the
이는 곧 지지판(430)이 날개(410) 사이의 리브 역할을 하도록 하는 것이다.This means that the
그리고, 제안된 팬(400)의 구조는 제1 실시에, 제2 실시예, 제3 실시예에 적용될 수 있다. The proposed
도 12는 본 발명은 상기 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예에서 언급한 프레임과 팬으로 되어 풍력에 의해 동력을 발생하는 동력 발생체(500,510,520,...)를 다수개 연결하여 더 큰 동력으로 발전을 행하기 위한 구조로서, 동력 발생체(500,510,520,...)로부터 연장된 각 회전축(501,511,512,...)에 각각 기어박스(502,512,522,...)를 구비하고, 각 기어박스(502,512,522,...)를 동력전달축(503,513,...)에 의해 연결함으로써 다수개의 동력 발생체(500,510,520,...)로부터 발생된 동력을 모아서 발전을 행하게 되는 구조를 갖는다.12 is connected to a plurality of power generators 500, 510, 520, ... that generate power by wind as the frame and fan mentioned in the first, second and third embodiments of the present invention. As a structure for generating power with greater power,
도 13은 이러한 기어박스(502,512,522,...) 구조의 일 예를 보인 도로서, 베벨기어(504)에 의해 동력이 전달되는 상태를 보인 도이고, 그 밖의 다양한 동력전달 수단을 적용할 수 있을 것이다. FIG. 13 shows an example of such a
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가속형 풍력 발전기의 사시도.1 is a perspective view of an accelerated wind generator according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 측단면도.2 is a side cross-sectional view.
도 3은 동작 상태를 설명하기 위한 간략화된 평면도.3 is a simplified plan view for explaining an operating state.
도 4는 제어회로 블록도.4 is a control circuit block diagram.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가속형 풍력 발전기의 사시도.5 is a perspective view of an accelerated wind generator according to a second embodiment of the present invention.
도 6은 측단면도.6 is a side cross-sectional view.
*도 7은 동작 상태를 설명하기 위한 간략화된 평면도.7 is a simplified plan view for explaining the operating state.
도 8은 제어회로 블록도.8 is a control circuit block diagram.
도 9는 제2 실시예의 변형된 형태를 보여주는 도.9 shows a modified form of the second embodiment;
도 10은 제2 실시예의 팬의 변형된 형태를 보여주는 도.10 shows a modified form of the fan of the second embodiment;
도 11은 팬의 또 다른 변형 형태를 보여주는 도.11 shows another variant of the fan.
도 12는 다수개의 회전 구조물에 의해 동력이 전달되는 구조를 보인 도.12 is a view showing a structure in which power is transmitted by a plurality of rotating structures.
도 13은 도 12의 기어박스 구조의 일 예를 보인 도.13 is a view showing an example of the gearbox structure of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 프레임 110 : 팬100: frame 110: fan
111 : 회전축 120∼150 : 바람막이판111:
160 : 하부구조체 170 : 발전기160: substructure 170: generator
200 : 프레임 201,202 : 개구부200: frame 201,202: opening
203 : 환형기어 210 : 팬203: annular gear 210: fan
211 : 회전축 220 : 바람유도판211: rotating shaft 220: wind induction plate
230 : 하부구조체 240 : 발전기230: substructure 240: generator
260 : 이송모터 280 : 상부덮개260: transfer motor 280: upper cover
281 : 수직 날개부281 vertical wing
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