KR20110056657A

KR20110056657A - 풍력 발전 장치

Info

Publication number: KR20110056657A
Application number: KR1020090113071A
Authority: KR
Inventors: 이달주
Original assignee: 이달주
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2009-11-23
Publication date: 2011-05-31

Abstract

다수의 내측 날개에 의하여 저속의 풍속에서도 운전이 가능하고, 상기 내측 날개 보다 더 큰 외측 날개를 이용하여 역풍으로 인한 운전 저항을 감소시키고 외부 풍량으로 인한 운전 감소를 방지하고 바람 저항을 적게 할 수 있는 풍력 발전 장치이 제공된다. 회전축은 지면으로부터 수직 방향으로 고정되는 지지 기둥 내에 회전 가능하게 설치되어 회전하여 회전력을 발생한다. 다수의 임펠러 본체는 상기 회전축의 외주에 방사상으로 회전 가능하게 설치되어 바람에 의해 회전하여 상기 회전축을 회전시킨다. 다수의 내측 임펠러 날개는 상기 수직축과의 사이에 예각을 형성하도록 위치하고 하부가 상기 다수의 임펠러 본체의 일단에 등 간격으로 각각 고정되어 상기 바람에 의해 다수의 임펠러 본체의 회전과 동시에 회전한다. 다수의 외측 임펠러 날개는 상기 수직축과의 사이에 예각을 형성하도록 위치하고 중심부가 상기 수직축에 연결되어 상기 다수의 내측 임펠터 날개의 외측에 위치하여 상기 바람이 상기 다수의 내측 임펠러 날개 쪽으로 집풍하는 상기 다수의 내측 임펠러 날개보다 더 큰 크기를 갖는다. 모터는 상기 회전축에 축 결합되어 상기 회전축의 회전력을 전기 에너지로 변환한다.

풍력 발전, 임펠러 날개

Description

풍력 발전 장치{Wind power generator system}

본 발명은 풍력 발전 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바람에 의한 풍력을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 풍력 발전 장치에 관한 것이다.

일반적으로 바람의 힘을 이용하여 전기를 발생하는 풍력 발전기는 교또 기후 협약에 따른 이산화탄소 배출 규제에 대한 대응, 에너지 빈국으로서 활로 모색, 산업의 발달 및 인구 증가에 의해 석유, 석탄, 천연 가스 등의 자원이 고갈되어감에 따라 대체 에너지 원으로서 많은 연구가 진행되고 있다.

종래의 풍력 발전기는 다수의 날개가 한 조로 구성되어 하나의 회전축을 회전시키는 구조로 되어 있다. 그러나 바람이 날개를 회전시킬 때 어떤 바람은 날개를 회전시키는데 기여를 하지만 일부의 바람은 그대로 날개 사이의 공간을 통과하여 버려지게 됨에 따라 풍력 에너지를 비효율적으로 활용하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수의 내측 날개에 의하여 저속의 풍속에서도 운전이 가능하고, 상기 내측 날개 보다 더 큰 외측 날개를 이용하여 역풍으로 인한 운전 저항을 감소시키고 외부 풍량으로 인한 운전 감소를 방지하고 바람 저항을 적게 할 수 있는 풍력 발전 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 풍력 발전 장치는

지면으로부터 수직 방향으로 고정되는 지지 기둥 내에 회전 가능하게 설치되어 회전하여 회전력을 발생하는 회전축;

상기 회전축의 외주에 방사상으로 회전 가능하게 설치되어 바람에 의해 회전하여 상기 회전축을 회전시키는 다수의 임펠러 본체;

상기 수직축과의 사이에 예각을 형성하도록 위치하고 하부가 상기 다수의 임펠러 본체의 일단에 등 간격으로 각각 고정되어 상기 바람에 의해 다수의 임펠러 본체의 회전과 동시에 회전하는 다수의 내측 임펠러 날개;

상기 수직축과의 사이에 예각을 형성하도록 위치하고 중심부가 상기 수직축에 연결되어 상기 다수의 내측 임펠터 날개의 외측에 위치하여 상기 바람이 상기 다수의 내측 임펠러 날개 쪽으로 집풍하는 상기 다수의 내측 임펠러 날개보다 더 큰 크기를 갖는 다수의 외측 임펠러 날개; 및

상기 회전축에 축 결합되어 상기 회전축의 회전력을 전기 에너지로 변환하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

다수의 내측 날개에 의해 2 m/초 풍속에서도 운전이 가능하고, 다수의 외측 날개가 회전축에 고정되어 외부 풍량으로 인한 운전 감소를 방지할 수 있다. 외측 날개가 내측 날개보다 3배 크기로 제작하여 역풍으로 인한 운전 저항을 감소할 수 있다. 외측 날개의 상부는 원형판을 보강하여 제작하여 공기 저항을 제거할 수 있다. 상기 외측 날개의 상부는 또한 Φ443 평판을 부착하여 바람 저항을 작게 할 수 있다.

이하, 첨부된 예시 도면에 의거하여 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 구성을 나타낸 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 풍력 발전 장치의 평면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 장치는 회전축(200), 다수의 임펠러 본체(300), 다수의 내측 임펠러 날개(400), 다수의 외측 임펠러 날개(500), 및 모터(600)를 포함한다.

회전축(200)은 지면으로부터 수직 방향으로 고정되는 지지 기둥(100) 내에 회전 가능하게 설치되어 회전하여 회전력을 발생한다.

다수의 임펠러 본체(300)는 상기 회전축(200)의 외주에 방사상으로 회전 가 능하게 설치되어 바람에 의해 회전하여 상기 회전축(200)을 회전시킨다.

다수의 내측 임펠러 날개(400)는 상기 수직축(200)과의 사이에 예각을 형성하도록 위치하고 하부가 상기 다수의 임펠러 본체(300)의 일단에 등 간격으로 각각 고정되어 바람에 의해 상기 다수의 임펠러 본체(300)의 회전과 동시에 회전한다.

도 3은 도 2에 도시된 내측 임펠러 날개가 임펠러 본체에 체결된 상태를 나타낸 평면도이다. 도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 내측 임펠러 날개(400)를 확대 도시한 사시도이다. 도 4를 참조하면, 상기 다수의 내측 임펠러 날개(400)는 각각 원형판 형상을 가지며, 전방 1/3 부분에 제1 볼록면(412)이 형성되고 상기 제1 볼록면(412)으로부터 전단 및 후단으로 갈수록 두께가 작아지도록 라우딩 처리된 상부(410); 및 전방 1/6 부분에 제2 볼록면(422)이 형성되고 상기 제2 볼록면(422)에서 상기 전단 및 상기 후단으로 갈수록 두께가 작아지는 동시에 상기 제2 볼록면(422)과 상기 후단 사이에 상기 바람에 저항을 받아 회전 성능을 증가시키는 오목면(424)이 형성되도록 라운딩 처리된 하부(420)를 포함한다. 상기 다수의 내측 임펠러 날개(500)는 15개로 2m/초의 풍속에서도 운전할 수 있도록 설계되는 것이 바람직하다.

다수의 외측 임펠러 날개(500)는 상기 수직축(200)과의 사이에 예각을 형성하도록 위치하고 중심부가 연결 부재(550)를 통하여 상기 수직축(200)에 연결되어 상기 다수의 내측 임펠러 날개(400)의 외측에 위치하여 상기 바람이 상기 다수의 내측 임펠러 날개(400) 쪽으로 집풍함으로써 외부 풍량으로 인한 운전 감소를 방지한다. 다수의 외측 임펠러 날개(500)는 상기 다수의 내측 임펠러 날개(400) 보다 더 큰 크기를 갖는다. 바람직하게는, 상기 다수의 외측 임펠러 날개(500)의 각 길이는 상기 다수의 내측 날개(400)의 각 길이의 3배로 제작되어 역풍으로 인한 운전 저항을 감소한다. 다수의 외측 임펠러 날개(500)는 4개인 것이 바람직하다.

도 5는 도 2에 도시된 외측 임펠러 날개(500)가 회전축(200)에 연결된 상태를 나타낸 평면도이다. 도 6은 도 2 및 도 5에 도시된 외측 임펠러 날개(500)를 확대 도시한 사시도이다. 상기 다수의 외측 임펠러 날개(500)는 각각 공기 저항을 없애기 위하여 원형판 형상을 가지며, 후방 1/3 부분에 제1 볼록면(512)이 형성되고 상기 제1 볼록면(512)에서 전단 및 후단으로 갈수록 두께가 작아지도록 라운딩 처리된 상부(510); 및 후방 1/6 부분에 제2 볼록면(522)이 형성되고 상기 제2 볼록면(522)으로부터 상기 전단 및 상기 후단으로 갈수록 두께가 작아지는 동시에 상기 제2 볼록면(522)과 상기 후단 사이에 상기 바람에 저항을 받아 회전 성능을 증가시키는 오목면(524)이 형성되도록 라운딩 처리된 하부(520)를 포함한다. 상기 다수의 외측 임펠러 날개(500)의 각 상부(510)에는 Φ443 평판을 부착하여 바람 저항을 작게 한다.

모터(600)는 상기 회전축(200)에 축 결합되어 다수의 임펠러 본체(300), 다수의 내측 임펠러 날개(400), 다수의 외측 임펠러 날개(500)의 회전과 동시에 회전하여 상기 회전축(200)의 회전력을 전기 에너지를 변환한다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구 든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

본 발명에 따른 풍력 발전 장치는 발전 장치로 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 풍력 발전 장치의 평면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 내측 임펠러 날개가 임펠러 본체에 체결된 상태를 나타낸 평면도이다.

도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 내측 임펠러 날개를 확대 도시한 사시도이다.

도 5는 도 2에 도시된 외측 임펠러 날개가 회전축에 연결된 상태를 나타낸 평면도이다.

도 6은 도 2 및 도 5에 도시된 외측 임펠러 날개를 확대 도시한 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 지지 기둥 200: 회전축

300: 임펠러 본체 400: 내측 임펠러 날개

410, 510: 상부 412, 512: 제1 볼록면

420, 520: 하부 422, 522: 제2 볼록면

424, 524: 오목면 500: 외측 임펠러 날개

550: 연결 부재 600: 모터

Claims

지면으로부터 수직 방향으로 고정되는 지지 기둥 내에 회전 가능하게 설치되어 회전하여 회전력을 발생하는 회전축;

상기 회전축의 외주에 방사상으로 회전 가능하게 설치되어 바람에 의해 회전하여 상기 회전축을 회전시키는 다수의 임펠러 본체;

상기 수직축과의 사이에 예각을 형성하도록 위치하고 하부가 상기 다수의 임펠러 본체의 일단에 등 간격으로 각각 고정되어 상기 바람에 의해 다수의 임펠러 본체(300)의 회전과 동시에 회전하는 다수의 내측 임펠러 날개;

상기 수직축과의 사이에 예각을 형성하도록 위치하고 중심부가 상기 수직축에 연결되어 상기 다수의 내측 임펠터 날개의 외측에 위치하여 상기 바람이 상기 다수의 내측 임펠러 날개 쪽으로 집풍하는 상기 다수의 내측 임펠러 날개보다 더 큰 크기를 갖는 다수의 외측 임펠러 날개; 및

상기 회전축에 축 결합되어 상기 회전축의 회전력을 전기 에너지로 변환하는 모터를 포함하는 풍력 발전 장치.
제1 항에 있어서, 상기 다수의 내측 임펠러 날개는 각각 원형판 형상을 가지며,

전방 1/3 부분에 제1 볼록면이 형성되고 상기 제1 볼록면으로부터 전단 및 후단으로 갈수록 두께가 작아지도록 라운딩 처리된 상부; 및

전방 1/6 부분에 제2 볼록면이 형성되고 상기 제2 볼록면에서 상기 전단 및 상기 후단으로 갈수록 두께가 작아지는 동시에 상기 제2 볼록면과 상기 후단 사이에는 오목면이 형성되도록 라운딩 처리된 하부를 포함하는 풍력 발전 장치.
제1 항에 있어서, 상기 다수의 외측 임펠러 날개는 각각 원형판 형상을 가지며,

후방 1/3 부분에 제1 볼록면이 형성되고 상기 제1 볼록면으로부터 전단 및 후단으로 갈수록 두께가 작아지도록 라운딩 처리된 상부;및

후방 1/6 부분에 제2 볼록면이 형성되고 상기 제2 볼록면에서 상기 전단 및 상기 후단으로 갈수록 두께가 작아지는 동시에 상기 제2 볼록면과 상기 후단 사이에는 오목면이 형성되도록 라운딩 처리된 하부를 포함하는 풍력 발전 장치.
제1 항에 있어서, 상기 다수의 내측 임펠러 날개는 15개이고, 다수의 외측 임펠러 날개는 4개이고, 상기 다수의 외측 임펠러 날개의 각 길이는 상기 다수의 내측 날개의 각 길이의 3배인 풍력 발전 장치.