KR20120021471A - 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기 - Google Patents

발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변되는 풍차날개를 구비한 풍력발전기에 관한 것으로, 설치대(10)와; 수직 회전축(20)과; 축받이(20')와; 'ㄷ'자상 지지대(30)와; 내측 날개 설치구(40)와; 지지봉(40')과; 외측 날개 설치구(50)와; 지지링(60)과; 수직 지지봉(60')과; 지지대(60a)와; 상기 동일 그룹 내에서 상단 외측 날개 설치구(50)와 하단 내측 날개 설치구(40) 사이에 연결 고정되는 다수의 대각 지지대(60b)와; 사다리(60c)와; 풍차날개(70)와; 지지구(80)와; 발전수단(90)과; 풍차날개 고정수단(90') 및; 고정수단 구동장치(100')로 구성되어 풍향에 관계없이 미풍에서도 작동가능하여 풍차날개가 바람을 받는 방향에서 펼쳐져 180°회전하면 풍차날개가 접혀져 풍차날개의 회전시 공기 및 바람의 저항을 최소화함으로써 발전 효율을 향상시킬 수 있으며, 간단한 구조로 제작이 용이하면서도 설치 장소에 제한 없이 다양한 곳에 다수 설치할 수 있어 단위 면적당 전력 생산량의 극대화가 가능하므로 산업화가 가능하면서도 온실가스 등의 공해를 일으키지 않아 친환경적으로 전기를 생산할 수 있을 뿐만 아니라 상하 다단으로 그룹을 이루어 설치되는 풍력발전기가 견고하게 설치되고, 필요에 따라 풍차날개의 회전동작을 간편하게 정지시킬 수 있고, 수리를 필요로 하는 해당 풍차날개 위치로 보수 작업자의 접근이 용이하여 유지 보수의 사후관리를 편리하게 할 수 있는 각별한 장점이 있는 유용한 발명이다.

Description

발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기{Variable wings wind power generator having increase means of generation efficiency}
본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍차날개가 바람을 받는 방향에서 펼쳐지고, 바람을 받는 방향에서 180°회전한 방향에서 풍차날개가 접혀져 풍차날개의 회전시 공기의 저항을 최소화하여 발전효율을 향상하면서도 바람의 세기에 따라 다수의 발전기를 가동시켜 발전효율을 증대할 수 있으면서도 설치 장소에 구애됨이 없이 용이하게 설치할 수 있고 좁은 공간에 다수대의 풍차발전기를 설치할 수 있어 단위 면적당 전력 생산량의 극대화가 가능하므로 산업화할 수 있는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기에 관한 것이다.
일반적으로 현재사용되는 발전방법으로는 대규모의 화석연료를 사용하는 화력발전이나, 우랴늄을 사용하는 원자력발전이나, 대규모의 담수설비가 필요한 수력발전 등을 들 수 있으나, 이러한 발전방식들은 대기오염이나 온난화의 주범이거나 처리가 곤란한 방사선폐기물을 발생하거나 커다란 환경파괴를 불러 일으키므로 보다 친환경적인 발전방식이 시급히 요구되고 있는 실정이며, 이러한 대체적인 친환경발전방식으로 태양열발전, 풍력발전이 가장 널리 연구되고 있으며 이중 바람의 힘을 이용한 풍력발전이 가장 널리 선호되며 3면이 바다로 둘러싸인 우리나라에서는 풍력발전에 대한 관심이 더욱 요구되고 있는 실정이다.
바람의 힘을 이용한 풍력발전이란 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시켜서 전력을 얻는 기술로서, 풍력 발전기는 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류되고, 주요 구성 요소로는 날개와 허브로 구성된 회전자와, 상기 회전자의 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속 장치, 발전기 및 각종 안전장치를 제어하는 제어 장치, 유압 브레이크 장치와 전력 제어 장치 및 철탑 등으로 구성된다.
또한 풍력발전은 어느 곳에나 산재 되어 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있으며, 대규모 발전 단지의 경우에는 발전 비용도 기존의 발전 방식과 경쟁 가능한 수준의 신에너지 발전기술이다.
이러한 풍력 발전기에서 풍차는 바람에 의해 회전되는 운동 에너지를 이용해서 전기 에너지로 바꾸게 되는데, 이때 풍차는 이론상으로 바람의 운동에너지 중 약 60% 정도가 기계적에너지로 변환되고 또 다시 이 기계적에너지를 전기에너지로 변환하는 과정에서 많은 에너지가 소모된다. 따라서 실질적으로 바람에너지가 전기에너지로 변환되는 변환효율은 풍차의 형상에 따른 다소 차이는 있으나, 대략 20 ~ 40%에 그치고 있는 실정이다.
그런데, 상기와 같은 종래의 풍력발전은 바람이 일정한 속도 이상으로 유지되고 공기의 밀도가 높아야 날개에 바람의 운동에너지가 전달되어 풍차가 회전되고 이에 의하여 바람의 운동에너지가 전기에너지로 변환되는 문제가 내포되어 있다. 즉, 바람이 약하여 미풍이 불어올 경우에는 풍차의 회전이 약해지므로, 풍력발전의 발전이 불가능하다는 문제가 발생되고 있는 실정이다.
특히 상기한 종래의 풍력 발전기는 풍차날개가 바람을 받는 방향에서 180°회전하면, 풍차날개가 바람 또는 공기의 저항으로 풍차날개의 회전이 저지되기 때문에 발전효율이 더욱더 떨어지게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하고자 개발된 것으로서, 특허공개 제10-2009-56280호의 "가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차"가 한국 공개특허공보에 게시되어 있다.
상기 특허공개 제10-2009-56280호의 "가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차(100)"는 도 1에 도시한 바와 같이 풍력발전기의 로터회전축에 결합되어 상기 로터회전축과 함께 회전되는 케이스(110)와; 바람에 의하여 상기 케이스(110)가 회전되도록 상기 케이스(110)의 원주방향 및 길이방향을 따라 일정간격으로 설치되어 있으며, 바람의 힘에 의하여 전개 및 접철되는 날개(120)와; 상기 날개(120)가 회동가능하게 설치되어 상기 케이스(110)에 설치되어 있으며, 상기 날개(120)가 바람을 맞는 방향에 따라 용이하게 전개 및 접철되도록 상기 날개(120)를 회동시키는 구동부재(130)로 구성되고, 상기 구동부재(130)는 상기 케이스(110)에 설치되어 있으며, 힌지(H)를 통하여 상기 날개(120)가 회동가능하게 부착되어 있는 브래킷(131)과; 상기 브래킷(131)에 설치되어 있으며, 내부에 작동공간부(133a)가 형성되어 있는 실린더(133)와; 상기 작동공간부(133a)에 내장되어 직선왕복 운동되는 피스톤(135)과; 상기 피스톤(135)이 상기 날개(120) 방향으로 탄성 지지 되도록 상기 작동공간부(133a)에 내장되어 있는 인장스프링(137)과; 일단은 상기 날개(120)에 연결되어 있고, 타단은 상기 피스톤(135)에 연결되어 있는 링크(139)로 구성되어 풍차(100)가 회전되어 펴져 있던 날개(120)의 전면(121)이 바람이 부는 방향과 마주보게 되면, 날개(120)가 펼쳐지고, 날개(120)의 후면(123)이 바람이 부는 방향과 마주보게 되면, 날개(120)가 풍력 및 인장스프링(137)의 탄성에 의하여 브래킷(131)에서 신속하게 회동되어 접히게 되어 날개(120)에 전달되는 풍력이 저하되므로, 풍차(100)의 회전력이 증가하게 되도록 이루어진 것이다.
그러나 상기한 특허공개 제10-2009-56280호의 "가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차(100)"는 부는 바람에 의해 날개(120)가 전개 또는 접철되는 것이기는 하나, 날개(120)가 90°이동하여 전개 또는 접철되는 것이기 때문에 날개(120)가 잘 전개되지 않거나 잘 접철되지 않는 경우가 야기되는 결점이 있을 뿐만 아니라 날개(120)를 접철시키는 인장스프링(137)의 탄성력은 풍차(100)의 회전을 저지하는 힘으로 작용하기 때문에 발전효율의 향상은 기대에 미치지 못하는 실정이다.
또한 상기한 특허공개 제10-2009-56280호의 "가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차(100)"는 고장을 수리할 수 있는 수단이 별도로 구비되어 있지 않기 때문에 유지 보수가 곤란하다고 하는 문제점도 있었다. 즉, 다수의 날개(120) 중 어느 하나가 고장으로 작동하지 않는 경우에도 바람에 의해 풍차(100)는 회전하게 되므로 회전하는 풍차(100)를 정지시켜 고장인 날개(120)를 수리하는 것이 곤란하다고 하는 문제점도 있었다.
뿐만 아니라 종래의 풍력발전기는 바람의 세기에 관계없이 하나의 터빈을 회전시켜 발전을 함으로써 바람의 세기가 강해지더라도 발전량이 증가하지 못하는 문제점도 있었다.
본 발명은 상기한 종래 통상적인 풍력발전기에서 야기되는 여러 가지 결점 및 문제점 들을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 바람의 풍속이 낮은 미풍에서 작동 가능하면서 풍향에 관계없이 작동가능하면서도 바람의 세기에 따라 발전하는 터빈의 수효를 증가시킬 수 있는 발전효율 증대수단을 구비하는 가변 풍차날개 풍력발전기를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 풍차날개가 바람을 받는 방향에서 펼쳐져 180°회전하면 풍차날개가 접혀져 풍차날개의 회전시 공기 및 바람의 저항을 최소화함으로써 풍차축의 회전력에 작용하는 저항력의 최소화로 발전 효율을 향상시킬 수 있는 발전효율 증대수단을 구비하는 가변 풍차날개 풍력발전기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 간단한 구조로 제작이 용이하면서도 설치 장소에 제한 없이 다양한 곳에 다수 설치할 수 있어 단위 면적당 전력 생산량의 극대화가 가능하므로 산업화가 가능하면서도 온실가스 등의 공해를 일으키지 않아 친환경적으로 전기를 생산하는 발전효율 증대수단을 구비하는 가변 풍차날개 풍력발전기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상하 다단으로 그룹을 이루어 설치되는 풍력발전기가 견고하게 설치되고, 필요에 따라 풍차날개의 회전동작을 간편하게 정지시킬 수 있으면서도 수리를 필요로 하는 해당 풍차날개 위치로 보수 작업자의 접근이 용이하여 유지 보수의 사후관리를 편리하게 할 수 있는 발전효율 증대수단을 구비하는 가변 풍차날개 풍력발전기를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 가변되는 풍차날개를 구비한 풍력발전기는 '+'자 상으로 바닥에 세워지고 중심부에 수직 회전축 지지대를 구비하는 설치대(10)와; 상기 설치대(10)의 중심부에 회전가능하게 세워서 설치되는 수직 회전축(20)과; 상기 수직 회전축(20)의 상단부가 회전가능하게 삽입되는 축받이(20')와; 상기 축받이(20')와 설치대(10) 사이에 연결 고정되는 'ㄷ'자상 지지대(30)와; 상기 수직 회전축(20) 상에 상하로 일정한 간격을 두고 고정 설치된 다수의 내측 날개 설치구(40)와; 내측 날개 설치구(40)에 일측 단부가 고정되는 지지봉(40')과; 상기 지지봉(40')의 바깥측 단부가 고정되는 외측 날개 설치구(50)와; 동일 수평 평면상의 상기 외측 날개 설치구(50)에 연결되는 강선으로 이루어지는 지지링(60)과; 상기 상하 외측 날개 설치구(50)가 상하 다단으로 그룹을 이루어 동일 그룹내 외측 날개 설치구(50) 끼리 상하로 연결되는 강선으로 이루어지는 수직 지지봉(60')과; 상기 동일 그룹 내에서 최상단 지지봉(40')과 최하단 지지봉(40') 사이에 연결되어 강선으로 이루어지는 다수의 지지대(60a)와; 상기 동일 그룹 내에서 상단 외측 날개 설치구(50)와 하단 내측 날개 설치구(40) 사이에 연결 고정되는 다수의 대각 지지대(60b)와; 각단의 지지봉(40')에 고정되는 하나의 사다리(60c')와; 상기 내측 날개 설치구(40)와 외측 날개 설치구(50) 사이마다 상하 다단으로 설치되는 풍차날개(70)와; 상기 풍차날개(70)가 상하 다단으로 그룹을 이루어 그룹 사이의 수직 회전축(20) 상에 설치되어 'ㄷ'자상 지지대(30)에 와이어(81)로 연결되는 지지구(80)와; 상기 내측 날개 설치구(40) 상부 수직 회전축(20) 상에서 상하로 이동가능 하게 설치되어 풍차날개(70)의 변위를 고정시키는 풍차날개 고정수단(90')과; 상기 수직 회전축(20)의 하단부측에 설치되는 고정수단 구동장치(100')와; 상기 설치대(10)의 중심부 하부에 설치되어 바람의 세기에 따라 발전터빈의 수효가 가변되는 발전효율 증대수단(200) 및; 상기 발전효율 증대수단(200) 하부에 설치되어 발전하는 다수의 발전수단(300)으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 바람의 풍속이 낮은 미풍에서 작동 가능하면서 풍향에 관계없이 작동가능하면서도 바람의 세기에 따라 발전 터빈을 다수 구동하여 발전 효율이 높고, 풍차날개가 바람을 받는 방향에서 펼쳐져 180°회전하면 풍차날개가 접혀져 풍차날개의 회전시 공기 및 바람의 저항을 최소화함으로써 풍차축의 회전력에 작용하는 저항력의 최소화로 발전 효율을 향상시킬 수 있으며, 간단한 구조로 제작이 용이하면서도 설치 장소에 제한 없이 다양한 곳에 다수 설치할 수 있어 단위 면적당 전력 생산량의 극대화가 가능하므로 산업화가 가능하면서도 온실가스 등의 공해를 일으키지 않아 친환경적으로 전기를 생산할 수 있을 뿐만 아니라 상하 다단으로 그룹을 이루어 설치되는 풍력발전기가 견고하게 설치되고, 필요에 따라 풍차날개의 회전동작을 간편하게 정지시킬 수 있으면서도 수리를 필요로 하는 해당 풍차날개 위치로 보수 작업자의 접근이 용이하여 유지 보수의 사후관리를 편리하게 할 수 있는 각별한 장점이 있다.
도 1은 종래 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차의 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 종래 가변형 날개를 구비하는 풍력발전기용 풍차에 설치되는 날개와 구동부재의 구성을 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기의 사시도,
도 4a는 시계방향으로 회전하는 본 발명에 따른 풍차날개의 설치상태를 나타낸 사시도,
도 4b는 시계반대방향으로 회전하는 본 발명에 따른 풍차날개의 설치상태를 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 동일그룹 내 동일 평면상에 연결 설치되는 지지대의 구성을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기의 요부 분해 사시도,
도 7a는 본 발명에 따른 내측 날개 설치구 및 이동구의 또 다른 일실시예를 나타낸 사시도,
도 7b는 본 발명에 따른 풍차날개의 그룹별 내측 날개 설치구 및 이동구의 다단 배열상태를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 발전효율 증대수단의 사시도,
도 9a 내지도 9c는 본 발명에 따른 발전효율 증대수단의 기어 배열상태를 보여주는 평면도,
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 발전효율 증대수단의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 11a는 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기의 에너지 효율 및 에너지 손실율을 나타낸 도면,
도 11b는 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기의 에너지 효율도를 나타낸 그래프,
도 12는 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기에서 상하 그룹간 회전효율의 상호작용 관계를 설명하기 위한 도면,
도 13a는 종래 풍력발전기의 풍속에 따른 발전효율을 나타낸 도면,
도 13b는 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기의 풍속에 따른 발전효율을 나타낸 도면,
도 14a는 풍차날개의 회전가동시 본 발명에 따른 고정수단 구동장치를 나타낸 도면,
도 14b는 풍차날개의 회전정지시 본 발명에 따른 고정수단 구동장치를 나타낸 도면,
도 15는 본 발명에 따른 고정수단 구동장치의 사시도,
도 16는 본 발명에 따른 고정수단 구동장치의 저면도,
도 17a는 풍차날개의 회전가동시 본 발명에 따른 풍차날개 고정수단의 작동상태를 설명하기 위한 도면,
도 17b는 풍차날개의 회전정지시 본 발명에 따른 풍차날개 고정수단의 작동상태를 설명하기 위한 도면,
도 18a는 풍차날개의 회전가동시 본 발명에 따른 풍차날개 고정수단의 작동상태를 나타낸 도면,
도 18b는 풍차날개의 회전정지시 본 발명에 따른 풍차날개 고정수단의 작동상태를 나타낸 도면,
도 19a는 풍차날개의 회전가동시 본 발명에 따른 풍차날개 고정수단의 작동에 의해 변위된 풍차날개의 상태를 나타낸 도면,
도 19b는 풍차날개의 회전정지시 본 발명에 따른 풍차날개 고정수단의 작동에 의해 변위된 풍차날개의 상태를 나타낸 도면,
도 20는 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기를 다수 설치한 경우에 풍차날개 사이의 바람흐름을 나타낸 개략적인 평면도,
도 21은 종래 풍력발전기와 본 발명의 풍력발전기에 있어서의 풍차날개의 설치상태를 비교하여 도시한 도면,
도 22은 종래 풍력발전기와 본 발명의 풍력발전기의 시설 토지의 이용 효율을 비교하여 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 가변되는 풍차날개를 구비한 풍력발전기의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기의 사시도, 도 4a는 시계방향으로 회전하는 본 발명에 따른 풍차날개의 설치상태를 나타낸 사시도, 도 4b는 시계반대방향으로 회전하는 본 발명에 따른 풍차날개의 설치상태를 나타낸 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 동일그룹 내 동일 평면상에 연결 설치되는 지지대의 구성을 나타낸 도면, 도 6은 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기의 요부 분해 사시도, 도 7a는 본 발명에 따른 내측 날개 설치구 및 이동구의 또 다른 일실시예를 나타낸 사시도, 도 7b는 본 발명에 따른 풍차날개의 그룹별 내측 날개 설치구 및 이동구의 다단 배열상태를 나타낸 도면, 도 8은 본 발명에 따른 발전효율 증대수단의 사시도, 도 9a 내지도 9c는 본 발명에 따른 발전효율 증대수단의 기어 배열상태를 보여주는 평면도, 도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 발전효율 증대수단의 동작을 설명하기 위한 도면, 도 11a는 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기의 에너지 효율 및 에너지 손실율을 나타낸 도면, 도 11b는 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기의 에너지 효율도를 나타낸 그래프, 도 12는 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기에서 상하 그룹간 회전효율의 상호작용 관계를 설명하기 위한 도면, 도 13a는 종래 풍력발전기의 풍속에 따른 발전효율을 나타낸 도면, 도 13b는 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기의 풍속에 따른 발전효율을 나타낸 도면, 도 14a는 풍차날개의 회전가동시 본 발명에 따른 고정수단 구동장치를 나타낸 도면, 도 14b는 풍차날개의 회전정지시 본 발명에 따른 고정수단 구동장치를 나타낸 도면, 도 15는 본 발명에 따른 고정수단 구동장치의 사시도, 도 16은 본 발명에 따른 고정수단 구동장치의 저면도, 도 17a는 풍차날개의 회전가동시 본 발명에 따른 풍차날개 고정수단의 작동상태를 설명하기 위한 도면, 도 17b는 풍차날개의 회전정지시 본 발명에 따른 풍차날개 고정수단의 작동상태를 설명하기 위한 도면, 도 18a는 풍차날개의 회전가동시 본 발명에 따른 풍차날개 고정수단의 작동상태를 나타낸 도면, 도 18b는 풍차날개의 회전정지시 본 발명에 따른 풍차날개 고정수단의 작동상태를 나타낸 도면, 도 19a는 풍차날개의 회전가동시 본 발명에 따른 풍차날개 고정수단의 작동에 의해 변위된 풍차날개의 상태를 나타낸 도면, 도 19b는 풍차날개의 회전정지시 본 발명에 따른 풍차날개 고정수단의 작동에 의해 변위된 풍차날개의 상태를 나타낸 도면, 도 20은 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기를 다수 설치한 경우에 풍차날개 사이의 바람흐름을 나타낸 개략적인 평면도, 도 21은 종래 풍력발전기와 본 발명의 풍력발전기에 있어서의 풍차날개의 설치상태를 비교하여 도시한 도면, 도 22는 종래 풍력발전기와 본 발명의 풍력발전기의 시설 토지의 이용 효율을 비교하여 도시한 도면으로서, 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기(A)는 '+'자 상으로 바닥에 세워지고 중심부에 수직 회전축 지지대를 구비하는 설치대(10)와; 상기 설치대(10)의 중심부에 회전가능하게 세워서 설치되는 수직 회전축(20)과; 상기 수직 회전축(20)의 상단부가 회전가능하게 삽입되는 축받이(20')와; 상기 축받이(20')와 설치대(10) 사이에 연결 고정되는 'ㄷ'자상 지지대(30)와; 상기 수직 회전축(20) 상에 상하로 일정한 간격을 두고 고정 설치된 다수의 내측 날개 설치구(40)와; 내측 날개 설치구(40)에 일측 단부가 고정되는 지지봉(40')과; 상기 지지봉(40')의 바깥측 단부가 고정되는 외측 날개 설치구(50)와; 동일 수평 평면상의 상기 외측 날개 설치구(50)에 연결되는 강선으로 이루어지는 지지링(60)과; 상기 상하 외측 날개 설치구(50)가 상하 다단으로 그룹을 이루어 동일 그룹내 외측 날개 설치구(50) 끼리 상하로 연결되는 강선으로 이루어지는 수직 지지봉(60')과; 상기 동일 그룹 내에서 최상단 지지봉(40')과 최하단 지지봉(40') 사이에 연결되어 강선으로 이루어지는 다수의 지지대(60a)와; 상기 동일 그룹 내에서 상단 외측 날개 설치구(50)와 하단 내측 날개 설치구(40) 사이에 연결 고정되는 다수의 대각 지지대(60b)와; 각단의 지지봉(40')에 고정되는 하나의 사다리(60c')와; 상기 내측 날개 설치구(40)와 외측 날개 설치구(50) 사이마다 상하 다단으로 설치되는 풍차날개(70)와; 상기 풍차날개(70)가 상하 다단으로 그룹을 이루어 그룹 사이의 수직 회전축(20) 상에 설치되어 'ㄷ'자상 지지대(30)에 와이어(81)로 연결되는 지지구(80)와; 상기 내측 날개 설치구(40) 상부 수직 회전축(20) 상에서 상하로 이동가능 하게 설치되어 풍차날개(70)의 변위를 고정시키는 풍차날개 고정수단(90')과; 상기 수직 회전축(20)의 하단부측에 설치되는 고정수단 구동장치(100')와; 상기 설치대(10)의 중심부 하부에 설치되어 바람의 세기에 따라 발전터빈의 수효가 가변되는 발전효율 증대수단(200) 및; 상기 발전효율 증대수단(200) 하부에 설치되어 발전하는 다수의 발전수단(300)으로 구성되어 있다.
상기 내측 날개 설치구(40)는 설치구(40a)와 설치구(40b)로 양분되어 설치구(40a)와 설치구(40b)가 볼트(41)에 의해 결합 분리되고, 내측 날개 설치구(40)에는 전후좌우 4방향에서 지지봉(40')의 일단이 수평방향으로 삽입되어 상부면에서 하향으로 삽입되는 볼트(42)에 의해 고정되며, 상기 지지봉(40')과 동일 평면상 내측 날개 설치구(40)에는 날개 회전축(71)의 일단이 회전 가능하게 삽입되고, 상기 지지봉(40')과 날개 회전축(71) 삽입부 아래 내측 날개 설치구(40)에는 풍차날개 고정수단(90')의 회전축(96)의 일단이 회전 가능하게 삽입되며, 상기 지지봉(40')의 타단은 외측 날개 설치구(50)에 삽입되어 고정되고, 상기 날개 회전축(71)과 회전축(96) 각각의 타단은 외측 날개 설치구(50)에 회전 가능하게 삽입되어 있다.
상기 풍차날개(70)는 상기 지지봉(40')과 동일 평면상 상기 내측 날개 설치구(40)와 외측 날개 설치구(50) 사이에 회전 가능하게 설치되는 날개 회전축(71)과, 상기 날개 회전축(71)에 일측변이 고정되는 날개편(72)과, 상기 날개편(72)의 가장자리를 이루는 지지대(60h) 및, 상기 날개 회전축(71)의 중심부에 삽입 설치되어 상기 날개편(72)을 비작동시 수평면에서 45°로 유지시켜주는 날개 스프링(73)으로 구성되어 있다.
여기서 상기 날개편(72)은 무게가 가볍고 강도가 강한 재질로 형성하는 것이 바람직한 바, 투명 또는 불투명 상의 강화플라스틱, 강화유리, 비철금속, 두랄루민 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 날개 회전축(71)은 도 5에 도시한 바와 같이 동일 그룹 내 동일 평면상에 위치하는 날개 회전축(71) 끼리가 다수의 강선의 지지대(60c, 60d, 60f)로 연결 고정되고, 지지링(60) 사이에 다수의 강선의 지지대(60c)가 연결 고정되며, 상기 지지대(60c)와 지지대(60d) 및 지지대(60f)와 지지링(60)이 지지대(60g)로 서로 연결 고정되어 있다.
상기 내측 날개 설치구(40)는 도 6에 도시한 바와 같이 설치구(40a)와 설치구(40b)로 양분되는 중앙부의 절단면이 외측변에 평행을 이루도록 분리된 구조와, 도 7a에 도시한 바와 같이 설치구(40a')와 설치구(40b')로 양분되는 절단면이 대각선을 이루는 구조로 분류되고, 이동구도 또한 도 6에 도시한 바와 같이 중앙부의 절단면이 외측변에 평행을 이루도록 이동구(91a)와 이동구(91b)로 분리된 구조와, 도 7a에 도시한 바와 같이 이동구(91a')와 이동구(91b')로 양분되는 절단면이 대각선을 이루는 구조로 분류되어 도 7b에 도시한 바와 같이 지지구(80)를 기준으로 그 상부에 위치하는 그룹은 절단면이 외측변에 평행을 이루는 그룹이 되고, 그 하부는 절단면이 대각선을 이루는 그룹이 되도록 교대로 설치함으로써(지지구(80)를 기준으로 그 상부에 위치하는 그룹은 절단면이 대각선을 이루는 그룹이 되고, 그 하부는 절단면이 외측변에 평행을 이루는 그룹이 되도록 교대로 설치함으로써) 하나의 그룹에 있는 풍차날개(70)의 날개편(72)들 중 바람을 수직으로 받는 날개편(72)에 대응하는 다른 하나의 그룹에 있는 날개편(72)은 바람을 수직으로 받는 날개편(72)에 비해 45°더 회전한 상태 또는 40°덜 회전한 상태에 위치하게 되므로 각각의 그룹별로 보면, 풍차날개(70)의 날개 회전축(71)이 45°회전할 때 마다 날개편(72)이 바람을 수직으로 받게 된다.
즉, 도 11a에 도시한 바와 같이 제 1그룹의 날개편(72)이 바람을 수직으로 받는 경우 날개편(72)이 받는 바람의 세기를 100이라 하면, 그 날개편(72)이 10°회전하여 (가)에 위치하는 경우 그 다음에 회전하여 오는 날개편(72)은 (나)에 위치하게 된다. 그러므로 (가)에 위치하는 날개편(72)은 cos x (x는 각도)로 주어지는 값에서 (나)에 위치하는 날개편(72)에 의해 바람이 가려지는 값을 차감한 바람의 세기를 받게되고, (나)에 위치하는 날개편(72)은 sin x(x는 각도)로 주어지는 바람의 세기를 받게 된다.
따라서 (나)에 위치하는 날개편(72)이 받는 바람의 세기는 sin 10°로 17.4가 되고, (가)에 위치하는 날개편(72)이 받는 바람의 세기는 cos 10°- 17.4 로 98.5 - 17.4 = 81.1이 되어 두 날개편의 에너지 합은 98.5로 되므로 에너지 손실율은 1.5(100-98.5)로 된다. 이와 같이 각 그룹의 날개편(72)의 회전에 따른 전체적인 에너지 효율 및 에너지 손실율은 도 11a에 나타낸 바와 같고, 에너지 효율도는 도 11b에 나타낸 바와 같이 되어 발전효율이 높아지게 된다.
그리고, 하나의 그룹(A 그룹)에 있는 날개편(72)이 받는 바람의 세기가 최대로 될 때 다른 하나의 그룹(A 그룹)에 있는 날개편(72)이 받는 바람의 세기는 최소로 되므로 A 그룹 날개편(72)에 의한 수직 회전축(20)의 회전효율과 B 그룹 날개편(72)에 의한 수직 회전축(20)의 회전효율은 도 12에 도시한 바와 같이 서로 상쇄되어 일정한 안정적인 회전효율을 얻을 수 있게 된다.
또한 상기 지지구(80)는 지지체(80a)와 지지체(80b)로 양분되어 지지체(80a)와 지지체(80b)가 볼트(82)에 의해 결합 분리되고, 상기 지지체(80a)와 지지체(80b)의 결합으로 형성되는 하면의 원형 돌기부(83)에 지지판이 삽입되되, 지지판이 지지판(84a)과 지지판(84b)로 양분되어 일측이 힌지 구조를 이루고, 타측은 브라켓(85)을 매개로 볼트(86)에 의해 결합되고, 지지판(84a)과 지지판(84b)이 결합된 상태의 사각 모서리부에는 와이어(81)의 일단이 고정되고, 상기 와이어(81)의 타단은 상기 'ㄷ'자상 지지대(30)에 연결 고정되어 있다.
여기서 상기 지지대(60c, 60d, 60f, 60g, 60a)와 대각 지지대(60b), 외측 날개 설치구(50), 지지링(60), 날개 회전축(71), 지지대(60h) 및 내측 날개 설치구(40)는 바람직하게 다음의 표 1에 나타낸 제원을 갖는 것이 바람직하다.
풍력발전기 구성요소의 제원
도면부호 길이(㎝) 수량(개) 반경 원주율 비중 중량(㎏) 총길이(㎝)
60c 630 4 12 3.14 7.85 62.11 2520
60d 420 4 12 3.14 7.85 41.41 1680
60f 210 4 12 3.14 7.85 20.70 840
60g 340 4 12 3.14 7.85 33.52 1360
60a 310 12 12 3.14 7.85 91.69 3720
60b 550 4 12 3.14 7.85 54.22 2200
50 450 4 1.52 3.14 7.85 99.82 1800
60 2826 4 1.52 3.14 7.85 156.73 2826
71 450 8 12 3.14 7.85 85.68 3600
60h 1,000 4 0.52 3.14 7.85 24.69 4000
40 310 1 42 3.14 7.85 122.25 310
상기 표 1에 나타낸 바와 같이 풍력발전기(A)를 지지하는 다수의 지지대(60a)와 다수의 대각 지지대(60b), 지지대(60c, 60d, 60f, 60g, 60h) 및 지지링(60)을 포함한 각종 시설 자재인 지지체 들을 경량화할 수 있는 데 그 이유는 다음과 같다.
즉, 도 21에 나타낸 종래 풍력발전기에서는 고 중량체인 풍차날개가 오직 중심부 한곳에 고정되는 것이어서 중심부 풍차날개의 연결부에는 풍차날개의 지렛대 원리에 의해 막대한 힘이 작용하게 되므로 연결부의 연결 면적을 특별히 증대시키는 등 특별한 연결 구성을 하여야 한, 본 발명에서는 풍력발전기(A)에 있는 풍차날개(70) 들의 무게중심이 분산되므로 풍차날개(70) 들의 지지력은 다수의 지지대(60a)와 다수의 대각 지지대(60b), 지지대(60c, 60d, 60f, 60g, 60h) 및 지지링(60) 등 다수의 지지체 들로 분산되어 이들 각각의 지지체들을 포함한 시설 자재를 경량화할 수 있을 뿐만 아니라 시설 자재비를 절감할 수 있게 된다.
이와 같은 지지력의 분산과 도 5에 도시한 바와 같이 지지체 들의 원형 평면화가 이루어져 본 발명에서는 풍력발전기(A)의 하나의 그룹에 있는 풍차날개(70) 들(예컨대 A 그룹의 풍차날개)을 설치 시공한 다음에 시공자가 A 그룹의 지지체 들이 이루는 도 5의 원형 평면을 발판 삼아 A 그룹의 풍차날개(70) 위에 B 그룹의 풍차 날개들을 조립식과 같이 용이하게 시공할 수 있게 되므로 종래 시공에서 반드시 필요하게 되는 타워 크레인이 필요 없게 되어 시공에 소요되는 경비를 대폭적으로 절감할 수 있게 된다.
상기 풍차날개 고정수단(90')은 상기 이동구(91a)와 이동구(91b)로 양분되어 중앙부에 수직 회전축(20)이 삽입된 상태로 수직 회전축 상에서 상하로 이동 가능하도록 이동구(91a)와 이동구(91b)가 볼트(92)에 의해 결합 분리되고, 상기 이동구(91a)와 이동구(91b) 사이에 이동구(91a)와 이동구(91b)를 상하로 이동시키는 이동축(93)이 삽입 고정되며, 상기 이동구(91a)와 이동구(91b)가 결합되어 이루는 외측면 각각에는 직선레버(94)의 일단이 고정되고, 상기 직선레버(94)의 타단에는 'L'자형 레버(95)의 일단이 회전 가능하게 연결되고, 'L'자형 레버(95)의 타단은 스프링(96a)을 구비하는 회전축(96)이 삽입된 채로 회전축(96)이 내측 날개 설치구(40)에 회전 가능하게 삽입됨과 더불어 'L'자형 레버(95)의 타단이 위치하는 내측 날개 설치구(40)에는 'L'자형 레버(95)의 회전을 정지시키는 스톱퍼핀(95a)이 삽입 고정되며, 상기 스프링(96a)의 일단은 지지봉(40')에 걸어 고정됨과 더불어 타단은 직선레버(94)와 'L'자형 레버(95)의 연결부에 인접하는 'L'자형 레버(95) 상에 고정되고, 상기 회전축(96) 상에는 일정한 간격을 두고 다수의 레버(97)가 고정되어 있다.
그리고, 상기 고정수단 구동장치(100')는 사각통체(101')와; 상기 사각통체(101') 내 하부에 고정되는 하부 고정판(102')과; 상기 하부 고정판(102')의 하면 일측에 설치되는 한쌍의 롤러(103')와; 상기 하부 고정판(102')의 하면 모서리 마다 설치되는 하부 롤러(104')와; 상기 사각통체(101') 내에서 상하로 이동하는 하부 이동판(105')과; 상기 하부 이동판(105')의 상부면 중앙부에 삽입되는 스프링(106')과; 상기 하부 이동판(105')의 모서리에 세워져 고정되는 다수의 이동축(107')과; 상기 사각통체(101') 내 상부에 고정되는 상부 고정판(108')과; 상기 상부 고정판(108')의 하면 모서리 마다 설치되는 상부 롤러(109')와; 상기 다수의 이동축(107') 상단에 고정되는 상부 이동판(110')과; 상기 한쌍의 롤러(103')와 상하부 롤러(109', 104')에 걸리어 지는 로프(111a ? 111d)로 이루어지는 로프수단(111') 및; 상기 로프수단(111')을 감아주고 풀어주는 모터(112')로 구성되어 있다.
상기 사각통체(101')는 일측면에 상하 장홈의 가이드홈(101a)이 형성되어 있고, 상기 하부 고정판(102')은 'ㄱ'자형 브라켓(a)에 의해 상기 사각통체(101') 내 하부에 고정되며, 상기 롤러(103')와 롤러(104')는 브라켓(b)에 의해 상기 하부 고정판(102')의 하면에 고정되고, 상기 이동축(107')은 그 하단이 너트(c, c')에 의해 상기 하부 이동판(105')의 모서리에 고정됨과 더불어 이동축(107')의 상단은 상기 상부 이동판(110')에 너트(c, c')로 고정되며, 상기 하부 이동판(105')의 상부면 일측에는 안내돌기(d)를 구비하는 안내뭉치(105a)가 고정되어 안내돌기(d)가 가이드홈(101a)에 삽입되고, 상기 상부 고정판(108')의 측면에는 고정볼트(e)가 형성되어 고정볼트(e)가 사각통체(101') 내부에서 그 측면에 삽입 고정됨과 더불어 상부 고정판(108')의 하면에는 브라켓(b)에 의해 상부 롤러(109')가 고정되어 있다.
또한, 상기 발전효율 증대수단(200)은 상기 수직 회전축(20)에 인접하여 별도로 세워지는 지지축에 브라켓(201)을 통해 설치되는 원판상 스위치 구동수단(202)과, 상기 스위치 구동수단(202)에 연결 설치되어 바람의 부는 방향에 따라 회전하여 바람의 방향을 정면으로 받게 하는 방향타(203)와, 상기 스위치 구동수단(202)의 하부에 설치되어 바람의 세기에 따라 절환되는 바람받이 날개(204a)를 구비하는 스위치(204)와, 상기 수직 회전축(20) 하단부에 구비되는 하우징(205) 내에서 수직 회전축(20) 하단에 연결되는 구동기어(206)와, 상기 구동기어(206)에 치차 결합되는 제 1종동기어(207)과, 상기 구동기어(206)에 인접 설치되어 바람의 세기에 따라 상기 구동기어(206)에 치차 결합되는 제 2, 3종동기어(208, 209) 및, 상기 스위치(204)의 접점 상태에 따라 상기 제 1 내지 제 3종동기어(207, 208, 209)의 어느 하나 또는 모두를 각각의 리니어 엑츄에이터를 통해 구동기어(206) 측으로 밀어 구동기어(206)와 치차 결합되도록 하는 에어 컴프레셔(210)로 구성되어 있다.
상기 스위치(204)는 바람받이 날개(204a)와, 스위치 구동수단(202)의 우측 위주연에 접촉되는 우측 접촉롤러(204b) 및, 스위치 구동수단(202)의 좌측 외주연에 접촉되는 좌측 접촉롤러(204b')를 구비하여 바람의 세기가 일정세기로 되면 스위치 구동수단(202)의 우측 외주연이 우측 접촉롤러(204b)를 밀어 스위칭되고, 바람의 세기가 더욱 강해지면, 스위치 구동수단(202)의 좌측 외주연이 좌측 접촉롤러(204b')를 밀어 스위칭 되도록 구성되어 있다. 즉, 스위치 구동수단(202)의 우측 외주연 및 좌측 외주연은 일정한 회전각도를 두고 돌출되어 있어 이 돌출부가 좌우측 접촉롤러(204b', 204b)를 하향으로 밀어 스위치(204)의 스위칭이 이루어지게 된다.
그리고, 상기 발전수단(300)은 상기 구동기어(206)에 치차 결합되는 제 1 내지 제 3종동기어(207, 208, 209) 각각의 하부에 설치되어 발전하는 발전기(301, 302, 303)로 구성되어 있다.
상기한 바와 같이 지지구(80)에 있어서, 지지체(80a)와 지지체(80b)로 양분되는 구조로 하고, 지지판도 지지판(84a)과 지지판(84b)으로 양분되는 구조로 하며, 풍차날개 고정수단(90')에 있어서도 이동구(91a)와 이동구(91b) 또는 이동구(91a')와 이동구(91b')로 양분되는 구조로 할 뿐만 아니라 내측 날개 설치구(40)를 설치구(40a)와 설치구(40b) 설치구(40a')와 설치구(40b')로 양분되는 구조로 하는 것은 고장시에 해당하는 부분만을 용이하게 교체하여 수리할 수 있도록 하기 위한 것이다.
여기서 상기 풍차날개(70)는 상하 n단으로 다수단 설치하고, 상하 n단의 풍차날개(70)를 구비하는 풍력발전기(A)를 전후좌우 수평방향으로 다수대 설치하여 각각의 풍력발전기(A) 마다의 발전수단(300)이 서로 전기적으로 연결되어 각 발전수단(300)의 발전 전력이 합쳐지도록 구성하는 것이 발전 전력을 증대시킬 수 있어 바람직하다.
또한 상하 n단의 풍차날개(70)를 구비하는 풍력발전기(A)가 전후좌우 수평방향으로 다수대 설치하는 경우에는 도 20에 도시한 바와 같이 전후좌우 와곽에 수직으로 다수의 지주(X)를 세우고 와이어(Y)로 전후좌우의 지주(X)와 풍력발전기(A) 각각의 축받이(20') 부분을 연결 고정하여도 풍력발전기(A)가 태양 빛을 가리지 않게 되므로 건축물이 있는 지상이나 농토 임야 등의 상부 공간이나 해상의 양식장 상부 공간에도 설치할 수 있으므로 설치장소에 제한받지 않는다.
다음에는 상기한 바와 같이 구성된 본 발명 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기의 작용을 상세하게 설명한다.
본 발명 풍력발전기(A)는 바람이 불어오는 방향과 대향하는 풍차날개(70)는 불어오는 바람에 의해 밀려서 날개편(72)이 레버(97)에 걸려 수직 상태를 이룬 채로 바람을 받아 지지봉(40')을 밀어주게 됨으로써 바람을 받는 날개편(72)이 날개 회전축(71)을 통해 수직 회전축(20)을 회전시켜 발전을 하게 된다.
이때 즉, 수직 회전축(20)이 회전할 때 회전하여 바람의 방향과 수직면을 이루는 수직면으로부터 90°회전한 날개편(72)은 날개편(72)이 더 회전함에 따라 공기의 저향력으로 수평상태로 들려지면서 회전하여 공기의 저항을 받지 않는 상태로 되어 수직 회전축(20)이 회전하게 되고, 다시 더 회전하여 바람의 방향과 수직면을 이루는 수직면으로부터 270°회전한 날개편(72)은 더 회전하면서 날개 스프링(73)에 의해 수평면에서 45°를 유지하게 되고, 이 상태에서 더 회전하면 불어오는 바람에 의해 또 다시 밀려서 날개편(72)이 레버(97)에 걸려 수직 상태를 이룬 채로 바람을 수직으로 받아 날개 회전축(71)을 밀어주게 됨으로써 수직 회전축(20)이 연속적으로 회전하게 되어 발전을 하게 된다.
그리고, 바람의 세기가 증가함에 따라 발전하는 발전기의 수효도 증가하게 되는데, 바람의 세기가 통상인 경우에는 도 9a에 도시한 바와 같이 수직 회전축(20)에 연결되어 있는 구동기어(206)에 제 1종동기어(207)가 치차 결합된 상태에 있어 수직 회전축(20)의 회전에 의해 제 1종동기어(207)의 하부에 연결되어 있는 발전기(301)가 발전을 하게 된다.
상기 발전기(301)만의 발전이 이루어지는 상태에서 바람이 일정초속을 초과하게 되면, 도 10a에 도시한 바와 같이 바람받이 날개(204a)가 바람의 풍력에 의해 후방으로 밀리게 되고, 그에 따라 스위치(203)와 함께 좌우측 접촉롤러(204b', 204b)가 후방으로 밀리게 되어 우측 접촉롤러(204b)가 먼저 스위치 구동수단(202)의 우측 외주연 돌출부에 의해 하향으로 밀리어 우측 접촉롤러(204b)에 의해 스위치 접점이 접속되고, 이 스위치 접속은 에어컴프레셔(208)를 동작시켜 에어컴프레셔(208)에 의해 리니어 엑츄에이터가 작동하여 제 2종동기어(208)를 구동기어(206) 측으로 밀어주어 구동기어(206)와 제 2종동기어(208)가 치차 결합하게 된다. 그에 따라 도 9b에 도시한 바와 같이 구동기어(206)에는 제 1, 2종동기어(207, 208)이 동시에 치차 결합되어 2대의 발전기(301, 302)가 동시에 발전을 하게 된다.
바람의 세기가 더욱더 강해지면, 도 10b에 도시한 바와 같이 바람받이 날개(204a)가 바람의 풍력에 의해 후방으로 더욱더 밀리게 되고, 그에 따라 스위치(203)와 함께 좌우측 접촉롤러(204b', 204b)가 후방으로 밀리게 되어 좌측 접촉롤러(204b')도 스위치 구동수단(202)의 좌측 외주연 돌출부에 의해 하향으로 밀리어 좌측 접촉롤러(204b')에 의해 스위치 접점이 접속되고, 이 때에는 좌우측 접촉롤러(204b', 204b) 모두에 의해 두 스위치 접속이 무두 이루어져 에어컴프레셔(208)를 동작시켜 에어컴프레셔(208)에 의해 리니어 엑츄에이터가 작동하여 제 2종동기어(208)와 함께 제 3종동기어(209)를 구동기어(206) 측으로 밀어주어 도 9c에 도시한 바와 같이 구동기어(206)에는 제 1 내지 제3종동기어(207, 208, 209) 모두가 치차 결합된 상태로 되어 3대의 발전기(301, 302, 30)이 동시에 발전을 하게 된다.
여기서 설명의 편리상 제 1 내지 제3종동기어(207, 208, 209)를 3개 설치한 경우를 도시하고 설명하였지만, 종동기어는 3개 이상 설치하는 것도 가능하다.
도 13a는 종래 풍력발전기의 풍속에 따른 발전효율을 나타낸 도면, 도 13b는 본 발명의 풍속에 따른 발전효율을 나타낸 도면이다.
도 13a에 나타낸 종래의 경우에는 바람이 초속 6m/s로 14시간 부는 경우를 가정했을 때 발전에 유효한 바람은 6 × 14 로 되어 84로 되고, 무효한 전체 바람은 18 + 98 = 116 으로 되어 효율이 84/200 = 42% 로 된다. 반면에 도 13b에 나타낸 본 발명은 바람이 초속 4m/s로 4시간, 초속 8m/s로 4시간, 초속 12m/s로 4시간, 초속 16m/s로 4시간 부는 경우를 가정한 것으로서, 1).초속 4m/s로 4시간 부는 경우 1대의 발전기 가동에 유효한 바람은 4 × 4 로 되어 16으로 되고, 2).초속 8m/s로 4시간 부는 경우 2대의 발전기 가동에 유효한 바람은 8 × 4 로 되어 32로 되고, 3). 초속 12m/s로 4시간 부는 경우 3대의 발전기 가동에 유효한 바람은 12 × 4 로 되어 46으로 되고, 4). 초속 16m/s로 4시간 부는 경우 4대의 발전기 가동에 유효한 바람은 16 × 4 로 되어 64로 되므로 유효한 전체 바람은 16 + 32 + 48 + 64 = 160 으로 되고, 무효한 전체 바람은 8 × 5 = 40 으로 되므로 효율이 160/200 = 80% 로 된다.
또한, 상하로 그룹을 형성하는 날개편(72)은 회전 방향으로 일정 각도 회전된 상태에 설치되어 있으므로, 한 그룹의 날개편(72)이 바람의 방향과 수직면을 이루어 일정각도 회전하면, 다른 그룹의 날개편(72) 들이 바람의 방향과 수직면을 이루는 식으로 각 그룹의 날개편(72)들이 순차적으로 바람의 방향과 수직면을 이루게 되어 발전효율이 높아지게 된다.
이와 같은 풍차날개(70)의 동작은 바람을 받는 날개편(72)이 전후방에서 레버(97)에 걸리는 구조(도 4a, 4b 참조)로 되고, 180°회전한 반대편에서는 날개편(72)이 지면과 수평면을 이루게 되어 가능하게 된다.
도 20은 본 발명 가변되는 풍차날개를 구비한 풍력발전기(A)를 다수 설치한 경우에 풍차날개 사이의 바람 흐름을 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 20에서 화살표(P)는 바람이 불어오는 방향을 나타내고, 화살표(Q)는 풍력발전기(A)의 각각의 회전방향을 나타낸 것으로, 제 1열의 풍력발전기(A) 들은 시계방향으로 회전하고, 제 2열의 풍력발전기(A) 들은 반시계 방향으로 회전하게 된다. 또한 제 3열의 풍력발전기(A) 들은 시계방향으로 회전하고, 제 4열의 풍력발전기(A) 들은 반시계 방향으로 회전하게 된다. 이런식으로 하여 각열의 풍력발전기(A)들은 교대로 회전방향이 반대로 된다.
이때 폭 넓은 영역으로 불어오는 바람은 제 1열의 풍력발전기(A)와 제 2열의 풍력발전기(A) 사이, 제 3열의 풍력발전기(A)와 제 4열의 풍력발전기(A)들 사이 등에서는 좁은 영역을 지나가게 되어 바람의 세기가 강해지게 되므로 풍력발전기(A) 들의 발전효율이 높아지게 되며, 이 경우 바람이 전후좌우 또는 대각선 방향으로 비스듬하게 불어오는 경우에도 풍력발전기(A) 들은 2개 열씩 짝을 이루어 짝을 이루는 열의 하나의 열에 위치하는 풍력발전기(A) 들은 시계방향으로 회전하고, 다른 하나의 열에 위치하는 풍력발전기(A) 들은 반시계 시계방향으로 회전하면서 발전을 하게 된다.
이와 같은 풍력발전기(A) 들의 회전 방향은 날개편(72)이 후방에서 전방에 있는 레버(97)에 걸리는 구조(도 4a 참조)와 날개편(72)이 전방에서 후방에 있는 레버(97)에 걸리는 구조(도 4b 참조)를 각 열에 따라 선택하여 채용함으로 가능하게 된다. 즉, 풍차날개(70)를 도 4a와 같이 구성한 풍력발전기(A)는 시계방향으로 회전하게 되고, 풍차날개(70)를 도 4b와 같이 구성한 풍력발전기(A)는 반시계방향으로 회전하게 된다.
도 21은 종래 풍력발전기와 본 발명의 풍력발전기에 있어서의 풍차날개의 설치상태를 비교하여 도시한 도면으로서, 종래의 경우는 날개길이 50m 인 지상 높이 22m에서 122m 사이에 설치된 것이고, 본 발명의 경우는 상하 3그룹으로 이루어지고 각 그룹당 상하로 다수의 날개가 설치되어 전체로서 지상 높이 18m에서 100m 사이에 설치된 것을 보여주고 있다.
도 22는 날개길이 50m의 종래 풍력발전기 하나의 설치영역(SP1)과 날개길이 5m의 본 발명 풍력발전기 하나의 설치영역(SP2)을 비교하여 도시한 것으로서, 종래의 풍력발전기 하나의 설치영역(SP1)은 502 × π로 되고, 본 발명 풍력발전기 하나의 설치영역(SP2)는 52 × π로 되므로 본 발명이 종래의 것에 비해 100배의 시설 토지의 이용 효율을 높일 수 있다.
상기한 바와 같이 풍력발전을 하는 본 발명 가변되는 풍차날개를 구비한 풍력발전기(A)는 도 14a, 도 17a, 도 18a, 도 19a에 나타낸 바와 같이 풍차날개 고정수단(90')이 작동하지 않은 상태에서는 레버(97)가 수직 하향 상태를 이루어 레버(97)가 바람을 받는 풍차날개(70)를 수직 상태로 유지시켜 풍차날개(70)가 발전을 할 수 있는 정상 상태로 작동을 하여 발전을 하게 된다.
한편, 태풍 등으로부터 풍력발전기(A)를 보호하고자 하거나 또는 풍력발전기(A)의 고장이나 유지, 보수 등으로 필요에 따라 풍력발전기(A)의 작동을 정지시키고자 하면, 도 14b에 도시한 바와 같이 고정수단 구동장치(100')을 작동시켜 도 17b, 도 18b, 도 19b에 도시한 바와 같이 풍차날개 고정수단(90')의 이동축(93)을 상향으로 이동시켜주게 된다. 즉, 모터(112')를 정회전시키면, 모터(112')의 축에 로프(111)가 감기게 되어 스프링(106')이 압축되면서 하부 이동판(105')이 상승하게 되고, 그에 따라 이동축(107')이 상승하면서 상부 이동판(110')을 상승시키게 된다.
상부 이동판(110')의 상승은 이동축(93)을 상향으로 이동시키게 되고, 그에 따라 이동축(93)에 고정된 이동구(91a, 91b)가 수직 회전축(20)을 따라 상승하게 되어 직선레버(94)가 상승하게 되고, 이 때에는 도시하지 않은 스위치수단의 하부 스위치 접점이 접속된 상태에서 가이드 홈(101a)을 따라 안내돌기(d)도 상승하여 직선레버(94)가 완전히 상승한 상태에서 안내돌기(d)의 선단이 도시하지 않은 스위치수단의 상부 스위치 접점의 접속을 끊어 주어 직선레버(94)가 'L'자형 레버(95)을 위쪽으로 당겨주게 됨으로써 회전축(96)이 회전하여 레버(97)가 풍차날개(70)의 날개편(72)을 들어올려 모든 풍차날개(70)의 날개편(72)이 지면과 수평상태를 유지하게 되어 풍차날개(70)의 날개편(72)이 불어오는 바람을 받지 못하게 되어(도 14b, 17b, 도 18b, 도 19b 상태) 수직 회전축(20)은 회전을 정지하게 되고, 이 상태에서 풍력발전기(A)의 고장 수리나, 유지, 보수를 하면 된다.
여기서 상기 이동축(93)을 상향으로 완전히 이동시켜 풍력발전기(A)의 작동을 정지시키는 경우와는 다르게 이동축(93)을 상향으로 이동시키는 정도에 따라 수직면과 풍차날개(70)의 날개편(72)이 이루는 각도를 설정할 수 있게 됨으로써 태풍 등이 예상되는 경우 예상되는 태풍의 세기에 따라 미리 이동축(93)을 상향으로 이동시켜 고정시켜 둠으로써 날개편(72)이 불어오는 바람을 모두 받지 않고 바람의 일정량을 그대로 통과시키게 되어 태풍으로부터 풍력발전기(A)를 보호할 수 있게 된다.
또한, 상기 이동축(93)을 상향으로 완전히 이동시켜 풍력발전기(A)의 작동을 정지시키는 다음에 수리를 하는 작업자는 사다리(60c)를 타고 작업위치까지 올라가게 되며, 필요에 따라 소형 사다리를 들고 올라가 소형 사다리를 수평방향의 지지봉(40') 들 사이에 걸친 후 소형 사다리를 타고 작업위치로 이동하게 된다.
그리고, 상승한 이동축(93)을 하강시켜 복귀시킬 때에는 모터(112')를 역회전시켜주면 된다. 즉, 모터(112')를 역회전시키면, 모터(112')의 축에 감겼던 로프(111)가 풀리게 되어 스프링(106')의 탄성력으로 하부 이동판(105')이 하강하게 되고, 그에 따라 이동축(107')이 하강하면서 상부 이동판(110')을 하강시키게 된다.
상부 이동판(110')의 하강은 이동축(93)을 하향으로 이동시키게 되고, 이 때에는 가이드 홈(101a)을 따라 안내돌기(d)도 하강함에 따라 도시하지 않은 스위치수단의 상부 스위치 접점이 접속된 상태로 되고, 이동축(93)의 하강은 'L'자형 레버(95)의 단부가 스톱퍼핀(95a)에 걸리어 회전하지 못하게 될 때 안내돌기(d)의 선단이 도시하지 않은 스위치수단의 하부 스위치 접점의 접속을 끊어 주어 레버(97)가 수직 하향하는 상태까지 하강하게 됨으로써 도 14a, 도 17a, 도 18a, 도 19a 도시한 바와 같은 상태 즉, 풍력발전기(A)가 정상적으로 발전을 할 수 있는 상태로 된다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.
10 : 설치대 20 : 수직 회전축
20' : 축받이 30 : 'ㄷ'자상 지지대
40 : 내측 날개 설치구 40' : 지지봉
40a, 40b, 40a', 40b' : 설치구 41 : 볼트
42 : 볼트 50 : 외측 날개 설치구
60 : 지지링 60' : 수직 지지봉
60a : 지지대 60b : 대각 지지대
60c : 사다리 60d, 60e : 지지대
70 : 풍차날개 71 : 날개 회전축
72 : 날개편 73 : 날개 스프링
80 : 지지구 80a, 80b : 지지체
81 : 와이어 82 : 볼트
83 : 원형 돌기부 84a, 84b : 지지판
85 : 브라켓 86 : 볼트
90' : 풍차날개 고정수단 91a, 91b, 91a', 91b' : 이동구
92 : 볼트 93 : 이동축
94 : 직선레버 95 : 'L'자형 레버
95a : 스톱퍼핀 96 : 회전축
96a : 스프링 97 : 레버
100' : 고정수단 구동장치 101' : 사각통체
101a : 가이드홈 102' : 하부 고정판
103' : 롤러 104' : 하부 롤러
105' : 이동판 105a : 안내뭉치
106' : 스프링 107' : 이동축
108' : 상부 고정판 109' : 상부 롤러
110' : 상부 이동판 111' : 로프
111a ? 111d : 로프분기 112' : 모터
200 : 발전효율 증대수단 201 : 브라켓
202 : 스위치 구동수단 203 : 방향타
204 : 스위치 204a : 바람받이 날개
204b : 우측 접촉롤러 204b' : 좌측 접촉롤러
205 : 하우징 206 : 구동기어
207 : 제 1종동기어 208 : 제 2종동기어
209 : 제 3종동기어 210 : 에어 컴프레셔
300 : 발전수단 301, 302, 303 : 발전기
A : 풍력발전기 X : 지주
Y : 와이어 a : 'ㄱ'자형 브라켓
b : 브라켓 c, c' : 너트
d : 안내돌기 e : 고정돌기
SP1 : 종래 풍력발전기의 설치영역
SP2 : 본 발명 풍력발전기의 설치영역

Claims (16)

  1. '+'자 상으로 바닥에 세워지고 중심부에 수직 회전축 지지대를 구비하는 설치대(10)와; 상기 설치대(10)의 중심부에 회전가능하게 세워서 설치되는 수직 회전축(20)과; 상기 수직 회전축(20)의 상단부가 회전가능하게 삽입되는 축받이(20')와; 상기 축받이(20')와 설치대(10) 사이에 연결 고정되는 'ㄷ'자상 지지대(30)와; 상기 수직 회전축(20) 상에 상하로 일정한 간격을 두고 고정 설치된 다수의 내측 날개 설치구(40)와; 내측 날개 설치구(40)에 일측 단부가 고정되는 지지봉(40')과; 상기 지지봉(40')의 바깥측 단부가 고정되는 외측 날개 설치구(50)와; 동일 수평 평면상의 상기 외측 날개 설치구(50)에 연결되는 강선으로 이루어지는 지지링(60)과; 상기 상하 외측 날개 설치구(50)가 상하 다단으로 그룹을 이루어 동일 그룹내 외측 날개 설치구(50) 끼리 상하로 연결되는 강선으로 이루어지는 수직 지지봉(60')과; 상기 동일 그룹 내에서 최상단 지지봉(40')과 최하단 지지봉(40') 사이에 연결되어 강선으로 이루어지는 다수의 지지대(60a)와; 상기 동일 그룹 내에서 상단 외측 날개 설치구(50)와 하단 내측 날개 설치구(40) 사이에 연결 고정되는 다수의 대각 지지대(60b)와; 각단의 지지봉(40')에 고정되는 하나의 사다리(60c')와; 상기 내측 날개 설치구(40)와 외측 날개 설치구(50) 사이마다 상하 다단으로 설치되는 풍차날개(70)와; 상기 풍차날개(70)가 상하 다단으로 그룹을 이루어 그룹 사이의 수직 회전축(20) 상에 설치되어 'ㄷ'자상 지지대(30)에 와이어(81)로 연결되는 지지구(80)와; 상기 내측 날개 설치구(40) 상부 수직 회전축(20) 상에서 상하로 이동가능 하게 설치되어 풍차날개(70)의 변위를 고정시키는 풍차날개 고정수단(90')과; 상기 수직 회전축(20)의 하단부측에 설치되는 고정수단 구동장치(100')와; 상기 설치대(10)의 중심부 하부에 설치되어 바람의 세기에 따라 발전터빈의 수효가 가변되는 발전효율 증대수단(200) 및; 상기 발전효율 증대수단(200) 하부에 설치되어 발전하는 다수의 발전수단(300)으로 구성된 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 내측 날개 설치구(40)는 설치구(40a)와 설치구(40b)로 양분되어 설치구(40a)와 설치구(40b)가 볼트(41)에 의해 결합 분리되고, 내측 날개 설치구(40)에는 전후좌우 4방향에서 지지봉(40')의 일단이 수평방향으로 삽입되어 상부면에서 하향으로 삽입되는 볼트(42)에 의해 고정되며, 상기 지지봉(40')과 동일 평면상 내측 날개 설치구(40)에는 날개 회전축(71)의 일단이 회전 가능하게 삽입되고, 상기 지지봉(40')과 날개 회전축(71) 삽입부 아래 내측 날개 설치구(40)에는 풍차날개 고정수단(90')의 회전축(96)의 일단이 회전 가능하게 삽입되며, 상기 지지봉(40')의 타단은 외측 날개 설치구(50)에 삽입되어 고정되고, 상기 날개 회전축(71)과 회전축(96) 각각의 타단은 외측 날개 설치구(50)에 회전 가능하게 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 내측 날개 설치구(40)는 설치구(40a)와 설치구(40b)로 양분되는 중앙부의 절단면이 외측변에 평행을 이루도록 분리된 구조와, 설치구(40a')와 설치구(40b')로 양분되는 되는 절단면이 대각선을 이루는 구조로 분류되어 상하 다단으로 그룹을 이루는 풍차날개(70)의 그룹별로 각각 채용되는 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 풍차날개(70)는 상기 지지봉(40')과 동일 평면상 상기 내측 날개 설치구(40)와 외측 날개 설치구(50) 사이에 회전 가능하게 설치되는 날개 회전축(71)과, 상기 날개 회전축(71)에 일측변이 고정되는 날개편(72)과, 상기 날개 회전축(71)의 중심부에 삽입 설치되어 상기 날개편(72)을 비작동시 수평면에서 45°로 유지시켜주는 날개 스프링(73)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 날개 회전축(71)은 동일 그룹 내 동일 평면상에 위치하는 날개 회전축(71) 끼리가 다수의 강성의 지지대(60d)로 연결 고정되고, 지지링(60) 사이에 다수의 강성의 지지대(60e)가 연결 고정되며, 상기 지지대(60d)와 지지대(60e) 및 지지대(60d)와 지지링(60)이 서로 연결 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 날개편(72)은 투명 또는 불투명 상의 강화플라스틱, 강화유리, 비철금속, 두랄루민 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 지지구(80)는 지지체(80a)와 지지체(80b)로 양분되어 지지체(80a)와 지지체(80b)가 볼트(82)에 의해 결합 분리되고, 상기 지지체(80a)와 지지체(80b)의 결합으로 형성되는 하면의 원형 돌기부(83)에 지지판이 삽입되되, 지지판이 지지판(84a)과 지지판(84b)로 양분되어 일측이 힌지 구조를 이루고, 타측은 브라켓(85)을 매개로 볼트(86)에 의해 결합되고, 지지판(84a)과 지지판(84b)이 결합된 상태의 사각 모서리부에는 와이어(81)의 일단이 고정되고, 상기 와이어(81)의 타단은 상기 'ㄷ'자상 지지대(30)에 연결 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 풍차날개 고정수단(90')은 상기 이동구(91a)와 이동구(91b)로 양분되어 중앙부에 수직 회전축(20)이 삽입된 상태로 수직 회전축 상에서 상하로 이동 가능하도록 이동구(91a)와 이동구(91b)가 볼트(92)에 의해 결합 분리되고, 상기 이동구(91a)와 이동구(91b) 사이에 이동구(91a)와 이동구(91b)를 상하로 이동시키는 이동축(93)이 삽입 고정되며, 상기 이동구(91a)와 이동구(91b)가 결합되어 이루는 외측면 각각에는 직선레버(94)의 일단이 고정되고, 상기 직선레버(94)의 타단에는 'L'자형 레버(95)의 일단이 회전 가능하게 연결되고, 'L'자형 레버(95)의 타단은 스프링(96a)을 구비하는 회전축(96)이 삽입된 채로 회전축(96)이 내측 날개 설치구(40)에 회전 가능하게 삽입됨과 더불어 'L'자형 레버(95)의 타단이 위치하는 내측 날개 설치구(40)에는 'L'자형 레버(95)의 회전을 정지시키는 스톱퍼핀(95a)이 삽입 고정되며, 상기 스프링(96a)의 일단은 지지봉(40')에 걸어 고정됨과 더불어 타단은 직선레버(94)와 'L'자형 레버(95)의 연결부에 인접하는 'L'자형 레버(95) 상에 고정되고, 상기 회전축(96) 상에는 일정한 간격을 두고 다수의 레버(97)가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 이동구(91a)와 이동구(91b)는 양분되는 중앙부의 절단면이 외측변에 평행을 이루도록 분리되는 구조를 이루고, 절단면이 대각선을 이루는 구조의 이동구(91a')와 이동구(91b')를 추가로 구비하여 상하 다단으로 그룹을 이루는 풍차날개(70)의 하나의 그룹에는 이동구(91a)와 이동구(91b)가 채용되고, 다른 하나의 그룹에는 이동구(91a')와 이동구(91b')가 채용되는 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 고정수단 구동장치(100')는 사각통체(101')와; 상기 사각통체(101') 내 하부에 고정되는 하부 고정판(102')과; 상기 하부 고정판(102')의 하면 일측에 설치되는 한쌍의 롤러(103')와; 상기 하부 고정판(102')의 하면 모서리 마다 설치되는 하부 롤러(104')와; 상기 사각통체(101') 내에서 상하로 이동하는 하부 이동판(105')과; 상기 하부 이동판(105')의 상부면 중앙부에 삽입되는 스프링(106')과; 상기 하부 이동판(105')의 모서리에 세워져 고정되는 다수의 이동축(107')과; 상기 사각통체(101') 내 상부에 고정되는 상부 고정판(108')과; 상기 상부 고정판(108')의 하면 모서리 마다 설치되는 상부 롤러(109')와; 상기 다수의 이동축(107') 상단에 고정되는 상부 이동판(110')과; 상기 한쌍의 롤러(103')와 상하부 롤러(109', 104')에 걸리어 지는 로프분기(111a ? 111d)로 이루어지는 로프(111') 및; 상기 로프(111)을 감아주고 풀어주는 모터(112')로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 사각통체(101')는 일측면에 상하 장홈의 가이드홈(101a)이 형성되어 있고, 상기 하부 고정판(102')은 'ㄱ'자형 브라켓(a)에 의해 상기 사각통체(101') 내 하부에 고정되며, 상기 롤러(103')와 롤러(104')는 브라켓(b)에 의해 상기 하부 고정판(102')의 하면에 고정되고, 상기 이동축(107')은 그 하단이 너트(c, c')에 의해 상기 하부 이동판(105')의 모서리에 고정됨과 더불어 이동축(107')의 상단은 상기 상부 이동판(110')에 너트(c, c')로 고정되며, 상기 하부 이동판(105')의 상부면 일측에는 안내돌기(d)를 구비하는 안내뭉치(105a)가 고정되어 안내돌기(d)가 가이드홈(101a)에 삽입되고, 상기 상부 고정판(108')의 측면에는 고정돌기(e)가 형성되어 고정돌기(e)가 사각통체(101') 내부에서 그 측면에 삽입 고정됨과 더불어 상부 고정판(108')의 하면에는 브라켓(b)에 의해 상부 롤러(109')가 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 발전효율 증대수단(200)은 상기 수직 회전축(20)에 인접하여 별도로 세워지는 지지축에 브라켓(201)을 통해 설치되는 원판상 스위치 구동수단(202)과, 상기 스위치 구동수단(202)에 연결 설치되어 바람의 부는 방향에 따라 회전하여 바람의 방향을 정면으로 받게 하는 방향타(203)와, 상기 스위치 구동수단(202)의 하부에 설치되어 바람의 세기에 따라 절환되는 바람받이 날개(204a)를 구비하는 스위치(204)와, 상기 수직 회전축(20) 하단부에 구비되는 하우징(205) 내에서 수직 회전축(20) 하단에 연결되는 구동기어(206)와, 상기 구동기어(206)에 치차 결합되는 제 1종동기어(207)과, 상기 구동기어(206)에 인접 설치되어 바람의 세기에 따라 상기 구동기어(206)에 치차 결합되는 제 2, 3종동기어(208, 209) 및, 상기 스위치(204)의 접점 상태에 따라 상기 제 1 내지 제3종동기어(207, 208, 209)의 어느 하나 또는 모두를 각각의 리니어 엑츄에이터를 통해 구동기어(206) 측으로 밀어 구동기어(206)와 치차 결합되도록 하는 에어 컴프레셔(210)로 구성된 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 스위치(204)는 바람받이 날개(204a)와, 스위치 구동수단(202)의 우측 위주연에 접촉되는 우측 접촉롤러(204b) 및, 스위치 구동수단(202)의 좌측 외주연에 접촉되는 좌측 접촉롤러(204b')를 구비하여 바람의 세기에 따라 스위치 구동수단(202)의 우측 외주연이 우측 접촉롤러(204b)를 밀어 스위칭되거나 스위치 구동수단(202)의 좌측 외주연이 좌측 접촉롤러(204b')를 밀어 스위칭 되는 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 발전수단(300)은 상기 구동기어(206)에 치차 결합되는 제 1 내지 제 3종동기어(207, 208, 209) 각각의 하부에 설치되어 발전하는 발전기(301, 302, 303)로 구성된 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 풍차날개(70)는 상하 n단으로 다수단 설치하고, 상하 n단의 풍차날개(70)를 구비하는 풍력발전기(A)를 전후좌우 수평방향으로 다수대 설치하여 각각의 풍력발전기(A) 마다의 발전수단(300)이 서로 전기적으로 연결되어 각 발전수단(300)의 발전 전력이 합쳐지도록 구성한 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
  16. 제 15항에 있어서, 상하 n단의 풍차날개(70)를 구비하는 다수의 풍력발전기(A)는 전후좌우 수평방향으로 다수대 설치하는 경우에 전후좌우 와곽에 수직으로 다수의 지주(X)를 세우고 와이어(Y)로 전후좌우의 지주(X)와 풍력발전기(A) 각각의 축받이(20') 부분을 연결 고정한 것을 특징으로 하는 발전효율 증대수단을 구비한 가변 풍차날개 풍력발전기.
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