KR20110000214A - 가이드날개가 장착된 풍력 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍향과 상응되게 동력을 사용하지 않고 가이드 날개를 이용하여 풍력발전기 조합체를 회전시킴으로써 풍향과 관계없이 발전을 할 수 있도록 하는 풍력 발전장치에 관한 것으로, 케이싱의 내부에 수평으로 설치되어 바람이 통과되는 깔때기와, 깔때기의 수축관에 구비된 하나 이상의 발전수단을 포함하는 풍력 발전기가 다수의 열과 층으로 연결된 조합체를 구성하고; 지면이나 부구체의 상부에 수직으로 세워지는 수직관을 포함하며; 상기 조합체는 수직관의 양측에 회전 고정수단을 통해 회전 가능하게 고정되는 것을 특징으로 한다.
풍력발전기, 깔때기, 조합체, 풍력발전장치, 가이드날개

Description

가이드날개가 장착된 풍력 발전장치{Wind power system mounted guide wings}
본 발명은 풍력 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍향과 상응되게 동력을 사용하지 않고 가이드날개를 이용하여 풍력 발전기 조합체를 회전시킴으로써 풍향과 관계없이 발전을 할 수 있도록 하는 풍력 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전기라 함은, 자연의 바람으로 회전축에 장착된 날개를 돌리고 이것을 기어기구 등을 이용하여 속도를 높여 발전기를 돌리는 발전 방식을 말하는 것이다.
이에, 본 출원인이 기 출원하여 등록받은 등록특허 제 10-0862319 호의 "깔때기를 이용한 풍력발전기"(이하, "종래에 깔때기를 이용한 풍력발전기"라 한다)가 알려져 있다.
즉 종래의 깔때기를 이용하는 풍력 발전기는, 깔때기와 발전수단이 구비된 사각관이 다수의 열과 층으로 적층되어 사각관 조합체를 구성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 사각관 조합체의 외측에는 풍향센서가 더 구비되어 있는 것이 다.
또한, 상기 사각관 조합체의 하부에는, 상기 사각관 조합체의 하부에 구비된 베이스와. 베이스를 지면에 회전 연결부를 통해 회전 가능하게 지지하는 지지대와, 상기 베이스의 하부와 지지대의 사이에 구비되어 베이스를 회전시키는 베이스 회전수단으로 구성된 회전 지지수단이 구비되어 있는 것이다.
그리고 상기 베이스 회전수단은, 베이스의 하부 둘레 구비되어 있는 둘레기어와, 둘레기어와 맞물리게 회전되는 기어를 포함하는 구동모터로 구성되는 것이다.
따라서 종래의 깔때기를 이용한 풍력 발전기는, 풍향센서를 통해 바람의 방향을 감지하여 사각관 조합체의 방향을 변경시켜 바람의 방향과 관계없이 발전을 가능하게 할 수 있는 기능을 가지는 것이다.
그러나 사각관 조합체의 방향으로 전환함에 있어서, 모터가 포함되는 베이스 회전수단을 사용함으로써, 구조가 복잡함에 따라 제작단가 올라가는 문제점을 가지고 있었다.
또한 다수개의 풍향센서를 필수적으로 장착해야 하는 문제점도 가지고 있었다.
또 모터에 의해 사각관 조합체를 회전시킴에 따라, 장치의 에너지 소모량이 큰 문제점도 가지고 있었다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 발명된 것으로, 풍향과 상응되게 동력을 사용하지 않고 간단한 구조로 풍력 발전기 조합체를 회전시킬 수 있는 풍력 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 다수개의 풍향센서가 필요 없이도 가이드 날개를 이용하여 조합체가 바람의 방향과 상응되게 신속히 회전되게 할 수 있는 또 다른 목적도 있다.
또 풍력 발전장치를 해상에 설치할 경우에 풍하중에 의하여 구조물 전체가 기울어지지 않게 하는 또 다른 목적도 있다.
또 높은 위치까지 작업자가 신속히 올라갈 수 있도록 하는 또 다른 목적도 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 케이싱의 내부에 수평으로 설치되어 바람이 통과되는 깔때기와, 깔때기의 수축관에 구비된 하나 이상의 발전수단을 포함하는 풍력 발전기가 다수의 열과 층으로 연결된 조합체를 구성하고; 지면이나 부구체의 상부에 수직으로 세워지는 수직관을 포함하며; 상기 조합체는 수직관의 양측에 회전 고정수단을 통해 회전 가능하게 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 양 조합체의 외측 단부에는 전방에서 후방의 외측으로 경사면의 가이드 날개가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 회전 고정수단은, 상기 수직관의 하부에 회전 가능하게 구비되어 상기 조합체가 양측에 올려 지어 장착되는 하부 회전지지판과, 상기 조합체와 수직관 의 상부를 상호 연결하면서 회전되는 다수의 주 지지와이어와, 상기 양 조합체를 상호 연결하는 골조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 상기 회전 고정수단은, 상기 조합체의 전후방과 하부 회전지지판을 상호 연결하는 다수의 보조 지지와이어를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 상기 수직관은 해상에 띄워지는 부구체에 세워지며, 상기 하부 회전지지판의 전방이나 후방에는 풍량에 따라 부구체의 기울기를 조정할 수 있도록 이동이 가능한 추 블록이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 부구체의 하부에는 해수 지면에 앵커로 박히는 다수의 고정 케이블이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 양 조합체와 수직관의 사이에는 조합체의 회전을 원활하게 할 수 있는 미끄럼 수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
또 상기 수직관에는, 작업자가 승강하는 엘리베이터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명은, 풍향과 상응되게 동력을 사용하지 않고 가이드날개를 이용하여 풍력 발전기 조합체를 회전시킬 수 있도록 함으로써, 강제 회전 에너지 비용을 최소로 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한 다수개의 풍향센서가 필요 없이도 가이드 날개를 이용하여 조합체가 바람의 방향과 상응되게 회전되게 함으로써, 최적의 발전을 가능하게 할 수 있도록 하는 효과도 있다.
또 풍력 발전기를 해상에 설치할 경우에 풍하중에 의하여 구조물 전체가 기울어지지 않게 함으로써, 안전성을 향상시킨 해상용 풍력 발전장치를 제공하는 효과도 있다.
또 높은 위치까지 작업자가 엘리베이터를 이용하여 신속히 올라갈 수 있도록 함으로써, 장치의 수리, 보수, 운반, 설치 등을 용이하게 할 수 있도록 하는 효과도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 풍력 발전장치를 나타낸 것으로, 도 1a는 정면도이고, 도 1b는 측면도이며, 도 1c는 개략 평면도이다. 그리고 도 2는 도 1a의 A부 확대도이고, 도 3은 도 2의 B-B선 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 제1 실시 예를 구성하는 발전수단을 다수의 열과 층으로 적층한 상태를 나타낸 개략 사시도이다.
이에 본 발명에 따른 제1 실시예의 풍력 발전기는, 케이싱(21)의 내부에 수평으로 설치되어 바람이 통과되는 깔때기(22)와, 깔때기(22)의 수축관(222)에 구비된 하나 이상의 발전수단(23)을 포함하는 풍력 발전기(2)가 다수의 열과 층으로 연결된 조합체(1)를 포함한다.
그리고 지면(6)의 상부에 수직으로 세워지는 수직관(3)을 포함하며, 상기 조합체(1)는 수직관(3)의 양측에 회전 고정수단(4)을 통해 회전 가능하게 고정되어 있는 것이다.
또한, 상기 발전수단(23)은, 깔때기(22)를 구성하는 수축관(222)의 내부에 구비되고 출력축을 포함하는 팬(231)과, 상기 출력축의 동력을 입력축(233)을 통해 전달받아 발전을 일으키는 발전기(232)와, 상기 입력축(233)의 중간에 구비되어 선택적으로 동력 전달을 차단하는 클러치(234)를 포함하는 것이다.
따라서 상기 클러치(234)는 제어부의 제어를 통해, 발전기(232)의 입력축을 선택적으로 연결시켜 발전기(232)를 가동시키는 것이다.
또, 상기 회전 고정수단(4)은, 상기 수직관(3)의 하부에 회전 가능하게 구비되어 상기 조합체(1)가 양측에 올려져 장착되는 하부 회전지지판(41)과, 상기 조합체(1)와 수직관(3)의 상부를 상호 연결하면서 회전되는 다수의 주 지지와이어(42)와, 상기 양 조합체(1)의 전후방을 상호 연결하는 골조(44)를 포함하는 것이다.
즉 상기 회전지지판(41)은, 수직관(3)의 둘레와 미끄럼 수단을 통해 회전이 가능하게 구비되어 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 다수의 골조들의 조합체로 구성되는 것이다.
또, 상기 수직관(3)에는 작업자가 승강하는 엘리베이터(미도시됨)가 더 구비됨으로써, 장치의 수리, 보수, 운반, 설치 등을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 양 사각 조합체(1)와 수직관(3)의 사이에는 사각 조합체(1)의 회전을 원활하게 할 수 있는 미끄럼 수단(24)이 더 구비되는 것이다.
이하, 상기와 같이 구성된 풍력 발전기의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수직으로 세워진 조합체(1)의 전방으로 바람이 유입되는 과정을 통해, 다수의 열과 층으로 연결 구비된 다수의 풍력 발전기(2)에서 발전이 일어난다.
그리고 상기와 같이 발전을 하는 과정에서, 풍향이 바뀌게 되면 수직관(3)을 중심으로 직육면체의 형상을 가지는 양측 조합체(1)가 변화되는 풍향을 따라 회전됨으로써, 계속적인 발전이 진행되는 것이다.
또한, 상기 양 조합체(1)의 외측 단부에 가이드 날개(5)가 더 구비됨으로써, 풍향이 바뀌는 순간에 가이드 날개(5)에 의하여 조합체(1)의 방향이 바뀌게 된다.
따라서 풍향센서를 이용한 기계적인 회전방식을 사용하지 않고도, 풍향에 변화에 상응되게 가이드날개(5)에 의하여 조합체(1)의 방향이 바뀌게 됨으로써, 발전을 효율적으로 향상시킬 수 있는 것이다.
한편, 동력을 사용하지 않고 간단한 구조로 풍력 발전기(2)의 조합체(1)를 회전시킬 수 있도록 함으로써, 풍력 발전장치를 회전 시키는 에너지 를 줄이는 장점을 가지는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예의 풍력 발전장치를 나타낸 것으로, 도 5a는 정면도이고, 도 5b는 측면도이며, 도 5c는 개략 평면도이다. 그리고 도 6은 도 5a의 C부 확대도이고, 도 7은 도 6의 D-D선 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 제2 실시 예를 구성하는 발전수단을 다수의 열과 층으로 적층한 상태를 나타낸 개략 사시도이다.
이에 본 발명에 따른 제2 실시예의 풍력 발전기는, 케이싱(21)의 내부에 수평으로 설치되어 바람이 통과되는 깔때기(22)와, 깔때기(22)의 수축관(222)에 구비 된 하나 이상의 발전수단(23)을 포함하는 풍력 발전기(2)가 다수의 열과 층으로 연결된 조합체(1)를 포함한다.
그리고 부구체(7)의 상부에 수직으로 세워지는 수직관(3)을 포함하며, 상기 조합체(1)는 수직관(3)의 양측에 회전 고정수단(4)을 통해 회전 가능하게 고정되어 있는 것이다.
특히 상기 부구체(7)는 해상에 부상되는 것으로, 별도로 제작될 수 있고, 바지선을 사용할 수도 있는 것이다.
또한, 상기 발전수단(23)은, 깔때기(22)를 구성하는 수축관(222)의 내부에 구비되고 출력축을 포함하는 팬(231)과, 상기 출력축의 동력을 입력축(233)을 통해 전달받아 발전을 일으키는 발전기(232)와, 상기 입력축(233)의 중간에 구비되어 선택적으로 동력 전달을 차단하는 클러치(234)를 포함하는 것이다.
따라서 상기 클러치(234)는 제어부의 제어를 통해, 발전기(232)의 입력축(233)을 선택적으로 연결시켜 발전기(232)를 가동시키는 것이다.
또, 상기 회전 고정수단(4)은, 상기 수직관(3)의 하부에 회전 가능하게 구비되어 상기 조합체(1)가 양측에 올려 지어 장착되는 하부 회전지지판(41)과, 상기 조합체(1)와 수직관(3)의 상부를 상호 연결하면서 회전되는 다수의 주 지지와이어(42)와, 상기 양 조합체(1)의 전후방을 상호 연결하는 골조(44)를 포함하는 것이다.
즉 상기 회전지지판(41)은, 수직관(3)의 둘레와 미끄럼 수단을 통해 회전이 가능하게 구비되어 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 다수의 골조들의 조합체로 구 성되는 것이다.
그리고 상기 수직관(3)에는 작업자가 승강하는 엘리베이터(미도시됨)가 더 구비됨으로써, 장치의 수리, 보수, 운반, 설치 등을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
아울러 상기 양 조합체(1)와 수직관(3)의 사이에는 조합체(1)의 회전을 원활하게 할 수 있는 미끄럼 수단(24)이 더 구비되는 것이다.
한편, 상기 하부 회전지지판(41)의 전방이나 후방에는 풍량에 따라 부구체(7)의 기울기를 조정할 수 있도록 이동이 가능한 추 블록(8)이 더 구비되는 것이다.
또한 상기 부구체(7)의 하부에는, 부구체(7)를 해수 지면에 견고하게 고정할 수 있도록, 해수 지면에 앵커(711)로 박히는 다수의 고정 케이블(71)이 더 구비되는 것이다.
이하, 상기와 같이 구성된 풍력 발전기의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.
도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 부구체(7)에 수직으로 세워진 조합체(1)의 전방으로 바람이 유입되는 과정을 통해, 다수의 열과 층으로 연결 구비된 다수의 풍력 발전기(2)에서 발전이 동시에 일어난다.
그리고 상기와 같이 발전을 하는 과정에서, 풍향이 바뀌게 되면 수직관(3)을 중심으로 직육면체의 형상을 가지는 조합체(1)가 변화되는 풍향을 따라 회전됨으로써, 지속적인 발전이 진행되는 것이다.
또한, 상기 양 조합체(1)의 외측 단부에 가이드 날개(5)가 더 구비됨으로써, 풍향이 바뀌는 순간에 가이드 날개(5)에 의하여 조합체(1)의 방향이 바뀌게 된다.
따라서 풍향센서를 사용하지 않고도, 풍향에 변화에 상응되게 조합체(1)의 방향이 바뀌게 됨으로써, 발전 효율을 최대로 향상시킬 수 있는 것이다.
한편, 상기와 같이 발전이 진행됨에 있어서, 바람의 풍량에 따라 하부 회전지지판(41)의 전방 또는 후방에 구비된 추 블록(8)의 위치를 가변시킴으로써, 부구체(7)의 흔들림을 최소로 줄일 수도 있는 것이다.
특히 본 발명에 따른 풍력 발전장치를 해상에 설치할 경우에, 추 블록(8)과 부구체(7)를 고정하는 고정 케이블(71)을 통해 풍하중에 의하여 조합체(1)가 기울어지는 것을 최소화 하는 장점이 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 풍력 발전장치를 나타낸 것으로,
도 1a는 정면도이고,
도 1b는 측면도이며,
도 1c는 개략 평면도.
도 2는 도 1a의 A부 확대도.
도 3은 도 2의 B-B선 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 제1 실시 예를 구성하는 발전수단을 다수의 열과 층으로 적층한 상태를 나타낸 개략 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 제2 실시예의 풍력 발전장치를 나타낸 것으로,
도 5a는 정면도이고,
도 5b는 측면도이며,
도 5c는 개략 평면도이다.
도 6은 도 5a의 C부 확대도.
도 7은 도 6의 D-D선 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 제2 실시 예를 구성하는 발전수단을 다수의 열과 층으로 적층한 상태를 나타낸 개략 사시도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 조합체
2 : 풍력 발전기
21 : 케이싱
22 : 깔때기
221 : 확관부, 222 : 수축관
23 : 발전수단
231 : 팬, 232 : 발전기, 233 : 입력축, 234 : 클러치
24 : 미끄럼 수단
3 : 수직관
31 : 엘리베이터
4 : 회전 고정수단
41 : 하부 회전지지판
42 : 주 지지와이어
43 : 보조 지지와이어
44 : 골조
5 : 가이드 날개
6 : 지면
7 : 부구체
71 : 고정 케이블
711 : 앵커
8 : 추 블록

Claims (8)

  1. 케이싱(21)의 내부에 수평으로 설치되어 바람이 통과되는 깔때기(22)와, 깔때기(22)의 수축관(222)에 구비된 하나 이상의 발전수단(23)을 포함하는 풍력 발전기(2)가 다수의 열과 층으로 연결된 조합체(1)를 구성하고;
    지면이나 부구체(7)의 상부에 수직으로 세워지는 수직관(3)을 포함하며;
    상기 조합체(1)는 수직관(3)의 양측에 회전 고정수단(4)을 통해 회전 가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 양 조합체(1)의 외측 단부에는 전방에서 후방의 외측으로 경사진 가이드 날개(5)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회전 고정수단(4)은,
    상기 수직관(3)의 하부에 회전 가능하게 구비되어 상기 조합체(1)가 양측에 올려 지어 장착되는 하부 회전지지판(41)과,
    상기 조합체(1)와 수직관(3)의 상부를 상호 연결하면서 회전되는 다수의 주 지지와이어(42)와,
    상기 양 조합체(1)를 상호 연결하는 골조(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 회전 고정수단(4)은,
    상기 조합체(1)의 전후방과 하부 회전지지판(41)을 상호 연결하는 다수의 보조 지지와이어(43)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 수직관(3)은 해상에 띄워지는 부구체(7)에 세워지며,
    상기 하부 회전지지판(41)의 전방이나 후방에는 풍량에 따라 부구체(7)의 기울기를 조정할 수 있도록 이동이 가능한 추 블록(8)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 부구체(7)의 하부에는 해수 지면에 앵커(711)로 박히는 다수의 고정 케이블(71)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 양 조합체(1)와 수직관(3)의 사이에는 조합체(1)의 회전을 원활하게 할 수 있는 미끄럼 수단(24)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 수직관(3)에는,
    작업자가 승강하는 엘리베이터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전 장치.
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