KR20110108900A - 풍력을 이용한 동력발생 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력발전 및 풍력을 이용하여 동력을 얻는 장치에 있어서 저속으로 부는 바람에서는 항력을 고속으로 부는 바람에서는 양력을 효과적으로 이용하는 것에 대한 것으로 특히 바람의 생성원리를 고찰하여 바람은 수평으로 진행하지 않고 약간 상향으로 진행하는 것에 착안하여 상향력을 효과적으로 이용하여 최대의 동력을 발생하게 하는 블레이드를 갖는 풍력을 이용한 동력발생 발전장치에 관한 것이다.
중심축의 연장선상에 구성된 블레이드의 중심축쪽인 내측면에 상향바람을 수용하는 상향력에 마주보는 방향으로 에어포켓을 다수 구성하고 이 에어포켓은 일정속도가 되면 원심력에 의하여 블레이드 내부로 결합되어 블레이드 바탕면과 평편하여 양력 모드로 동작하는 것에 지장을 없게 하고 바람이 없어서 멈추거나 바람의 속도가 현저히 낮아서 양력모드 이하로 블레이드가 회전하면 에어포켓이 스프링에 밀려서 블레이드 면에서 돌출되게 하여 항력 모드로 동작하게 한다.
이때 에어포켓은 상향력에 마주보는 방향으로 고정된 판재나 막대형태로도 구성될 수 있으며 블레이드의 적정위치에 일개소 혹은 다수로 구성될 수 있다.

Description

풍력을 이용한 동력발생 발전장치{ generator using the Windpower}

본 발명은 풍력발전 및 풍력을 이용하여 동력을 얻는 장치에 있어서 저속으로 부는 바람에서는 항력을 고속으로 부는 바람에서는 양력을 효과적으로 이용하는 것에 대한 것으로 특히 바람의 생성원리를 고찰하여 바람은 수평으로 진행하지 않고 약간 상향으로 진행하는 것에 착안하여 상향력을 효과적으로 이용하여 최대의 동력을 발생하게 하는 블레이드를 갖는 풍력을 이용한 동력발생 발전장치에 관한 것이다.

바람의 생성은 어떤 특정 위치 대기의 기압이 낮고 그에 인접 위치의 대기는 기압이 높을 때 서로의 기압차이로 발생된다.

이때 저기압의 공기가 위로 상승하면 고기압의 공기가 저기압이 발생한 위치로 수평이동을 하지만 저기압의 공기가 상승하는 힘에 의하여 수평과 상향으로 이동하게 된다.

본 발명은 통상적으로 수평으로 직진하는방향 풍력만 이용하였으나 상향으로 작용하는 힘을 이용함에 있어서 블레이드가 기동단계에서 양력모드 이전단계의 회전에 이르기 까지 회전축과 체결된 블레이드에 대하여 진행하는 직각 방향의 바람의 힘만 이용하지 않고 바람의 방향이 약간 상향으로 작용하는 상향력까지 이용할 수 있게하여 바람을 최대한 유효하게 동력으로 활용하기 위하여 상향바람을 수용하는 상향력에 마주보는 방향으로 에어포켓을 구성하는 것이다.

그리고 이 에어포켓은 블레이드가 양력모드로 고속회전하면 양력모드에 지장을 초래할 경우 일정 속도 이상에서는 원심력을 이용하여 에어포켓이 닫히도록하는 것이다.

풍력을 이용한 동력발생 발전장치에 있어서 항력을 이용하는 것과 양력을 이용하는 방법이 있는 데 항력을 이용하는 블레이드 구조는 바람의 힘을 최대한 사용하나 가속도가 생성되지 않아 저속 회전이 되어 동력을 사용하는 분야 가운데 특히 발전기를 구동하는 것은 고속회전이 되어야 양질의 전기가 생산되므로 적합성이 떨어진다.

이에 반해 양력을 이용한 블레이드 구조는 일정 속도이상 기동되면 가속도가 형성되어 같은 속도의 바람에서 항력을 이용한 블레이드 구조보다 월등히 높은 고속회전을 하므로 동력이 필요한 곳이나 발전기의 구동에 있어서 유용하게 사용될 수 있다

고속의 바람이 풍부한 장소에서는 양력을 쉽게 이용할 수 있으나 지형상이나 기후관계상 미풍이 많은 장소에서는 양력을 이용하기가 어려운 실정이다.

특히 블레이드가 양력모드 운전으로 진입하기 위한 초기 기동이 어렵다.

외국의 선례를 살펴보면 항력모드를 이용하다 양력모드를 이용하는 방법으로 블레이드를 길이 방향의 단면으로 블레이드가 반절이 벌어져 항력을 받게하다 일정 속도 이상에서 블레이드가 합하여져 양력으로 전환되게 하거나 다른 사례에서는 블레이드의 후미 쪽에 블레이드의 길이 방향으로 브이형의 홈을 형성하여 항력을 받도록하는 것이 있었으나 이러한 방법은 바람이 수평으로 작용하는 힘만 사용하므로 풍력을 최대한 이용하지 못하였다고 생각된다.

본 발명은 이를 해결하기 위하여 양력을 이용하는 블레이드에 상향바람을 수용하는 상향력에 마주보는 방향으로 에어포켓을 구성하는 것이다.

그리고 이 에어포켓은 블레이드가 양력모드로 고속회전하면 양력모드에 지장을 초래함으로 일정 속도 이상에서는 원심력을 이용하여 에어포켓을 동작하지 않도록하는 것이다.

지형상이나 기후관계상 미풍이 많은 장소에서 통상적으로 사용되는 항력과 바람이 상향으로 작용하는 상향력을 최대한 활용하므로 미풍에서도 블레이드가 양호하게 기동한다.

극히 미약한 바람부터 고속의 바람까지 모든 바람을 동력으로 활용이 가능하다.

도1은 본 발명에서 이용하려는 동력원인 바람에 관한 것으로 바람이 직진하면서 상향으로 상향력을 발생하는 것에 대한 도면이다.
도2는 통상적으로 사용되는 블레이드의 구성으로 특히 양력을 이용하기 위한 풍력발전 구성에 많이 사용되는 것으로 블레이드와 중심축 발전기로 구성된다.
도3은 선행된 기술 가운데 블레이드를 수직방향의 한면이 열리게하여 항력을 이용하고 양력으로 회전하면 유선형의 날개형태를 이루게하였으나 이것은 직진하는 바람만 활용하는 선행기술이다.
도4는 선행된 기술 가운데 또 다른 하나의 예로써 블레이드의 후미에 항력을 받을 수 있도록 설계한 예로써 이 또한 직진하는 바람만 활용한 예이다.
도5는 본 발명의 실시예의 하나로써 다수의 에어포켓을 구성하고 저속에서 항력을 받고 양력모드로 운전되어 고속으로 회전하면 포켓이 원심력에 의하여 블레이드 내부로 닫히며 블레이드 면이 평편하게 되어 양력모드가 원활히 되게한 실시 예이다.
도6은 본 발명의 에어포켓의 상세도이다.
도7은 본 발명의 실시예 가운데 블레이드에 다수의 에어포켓과 바람의 작용현상을 도시한 것이다.

중심축의 연장선상에 구성된 블레이드의 중심축쪽인 내측면에 상향바람을 수용하는 상향력에 마주보는 방향으로 에어포켓을 다수 구성하고 이 에어포켓은 일정속도가 되면 원심력에 의하여 블레이드 내부로 결합되어 블레이드 바탕면과 평편하여 양력 모드로 동작하는 것에 지장을 없게 하고 바람이 없어서 멈추거나 바람의 속도가 현저히 낮아서 양력모드 이하로 블레이드가 회전하면 에어포켓이 스프링에 밀려서 블레이드 면에서 돌출되게 하여 항력 모드로 동작하게 한다.

이때 에어포켓은 상향력에 마주보는 방향으로 고정된 판재나 막대형태로도 구성될 수 있으며 블레이드의 적정위치에 일개소 혹은 다수로 구성될 수 있다.

1-1; 저기압. 1-2; 고기압. 1-3; 상향력을 갖으며 진행하는 바람.
2-1; 중심축. 2-2; 블레이드. 2-3; 발전기.
3-1; 블레이드를 벌려서 항력을 이용한 선행기술.
3-2; 고속회전시 블레이드를 닫게하여 양력모드로 운전하는 선행기술.
4-1; 블레이드 후미에 항력을 받게 홈을 형성한 선행기술.
4-2; 고속회전시 블레이드후미를 닫게하여 양력모드로 운전하는 선행기술.
5-1; 다수의 에어포켓이 구성된 블레이드.
5-2; 고속회전시 다수의 에어포켓이 닫혀 양력모드 블레이드.
5-3; 저속에서 에어포켓이 열린 상태와 바람의 상향력 영향각도.
5-4; 일정 속도 이상이 되면 에어포켓의 자중과 원심력이 작용하여 에어포켓이 닫힌 상태
5-5; 반발력이 약한 스프링을 내장한 정첩으로 정지상태나 저속에서는 에어포켓을 열리게 하고 고속으로 원심력이 커지면 반발력이 약한 스프링을 무력하게하여 에어포켓이 닫히는 정첩.

Claims (6)

1. 풍력을 이용하여 동력을 얻는 것에 있어서 회전축과 체결된 블레이드에 대하여 진행하는 직각 방향의 바람의 힘만 이용하지 않고 바람의 방향이 약간 상향으로 작용하는 상향력까지 이용할 수 있게 상향력에 마주보는 방향으로 에어포켓을 구성하여 상향바람을 활용하는 풍력을 이용한 동력발생 발전장치.
2. 제 1항에 있어서 에어포켓이 스프링에 의하여 열리고 원심력에 의하여 닫히는 에어포켓을 갖은 풍력을 이용한 동력발생 발전장치.
3. 제 1항에 있어서 에어포켓은 상향력에 마주보는 방향으로 고정된 판재나 막대형태로도 구성될 수 있으며 블레이드의 적정위치에 일개소 혹은 다수로 구성된 풍력을 이용한 동력발생 발전장치.
4. 제 1항에 있어서 중심축에 발전기를 구성한 풍력을 이용한 동력발생 발전장치.
5. 제 1항에 있어서 중심축에 콤프레샤를 구성한 풍력을 이용한 동력발생 발전장치.
6. 제 1항에 있어서 중심축에 동력기계를 구성한 풍력을 이용한 동력발생 발전장치.
   
   

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