KR20120060148A - 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개와, 이 바람받이 날개를 이용하는 풍력발전기 - Google Patents

Abstract

바람을 효율적으로 포착하여 발전 효율을 확보하고, 작용이 끝난 바람을, 원활하게 배출하여, 날개의 손상 방지를 도모한다.
공중에 설치된 플레이트 사이에 세로로 설치된 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개로서, 이 바람받이 날개는, 근원부(100)와, 근원 오목면 바람받이부(101), 및 오목면 바람받이부(102)로 구성된 바람받이측(1a)과, 바람받이측의 배부에 해당하는 포물선 형상의 볼록면 형상으로 이루어지는 풍류측(1b)과, 바람받이측의 기단부(1a1)와, 풍류측의 기단부(1b1)를 연결하는 역포물선 현상의 오목면 형상의 오목면 연결부(104)로 구성된 연결측으로 이루어지는 대략 곡옥 형상의 단면을 갖는 판 형상의 구조이다.

Description

풍력발전기용 항력형 바람받이 날개와, 이 바람받이 날개를 이용하는 풍력발전기{DRAG-TYPE WIND TURBINE BLADES FOR WIND-DRIVEN ELECTRICITY GENERATORS AND WIND-DRIVEN ELECTRICITY GENERATORS USING DRAG-TYPE WIND TURBINE BLADES}

본 발명은, 풍력발전기용 항력형(抗力型) 바람받이 날개와, 이 바람받이 날개를 이용하는 풍력발전기에 관한 것이다.

주지와 같이, 풍력발전기(풍력발전)와, 그 회전날개(날개, 또는 날개익(翼) 등)는, 자원이 불필요하다는 점, CO2가 발생하지 않는다는 점에서, 각광을 받고 있다. 그리고, 이 풍력발전기와, 그 회전날개는, 일반적으로, 항력형과 양력형(揚力型)의 회전날개가 알려져 있으며, 각각 일장일단이 있는 것으로 알려져 있다. 그러나, 항력형의 회전날개는, 바람을 끊음이 적고, 소음, 저주파의 발생이 없으며, 또한 발전량이 크다는 점에서, 중요시되고 있다. 또한, 이 풍력발전기에는, 마이너스적인 문제가 있다. 예를 들면, 회전날개를 상시 회전시킬 수 있는 바람의 확보와, 소음, 저주파에 의한 건강 피해와, 태풍, 강풍시의 취급 등이라든지, 또는 경관을 저해하는 것 등이 있다.

이상의 마이너스적 문제가 적고, 또한 본 발명과 관련이 있는 선행 문헌을 예로 들어, 그 상이점을 설명한다.

문헌(1)은, WO2007-141834의 「풍차용의 날개, 풍차, 및, 풍력발전기」의 발명으로, 그 구조는, 세 개의 기둥에 적당한 간격으로, 복수 개의 빔(beam)을 건너지르게 하고, 이 빔에 풍차형의 날개 플레이트를 사이에 두고, 대략 곡옥(comma-shaped bead)단면(端面)을 갖는 팽출판(膨出板) 형상의 날개를 3장, 균등간격으로 설치하고, 이 3장의 날개 사이에 통풍로를 형성한 풍차와, 이 풍차의 회전을 발전기의 동력으로 하여, 발전하는 풍력장치이다. 본 발명은, 곡옥 오목부에서 바람을 포착하는 것을 기본으로 한 구조이며, 바람을 효율적으로 포착하여 발전효율을 확보하는 것, 또는 바람의 일부와, 작용이 끝난 바람을, 원활하게 배출함으로써, 날개의 손상방지를 도모하는 것, 등을 의도하는 것으로 생각된다.

또한, 문헌(2)은, 일본공개특허 2007-332871호의 「풍차용 날개차」의 발명으로, 그 구조는, 회전축에 상하부 지지 원판을 설치하고, 이 상하부 지지 원판 사이에, 사보니우스형(savonius-type)(초승달(crescentic) 단면(端面)의 팽출판 형상)의 날개익(날개)을 3장, 또는 4장 부설하고, 일례로, 날개익 사이에 통풍로를 형성한 구조이며, 날개익의 함몰 오목면에서 바람을 받아, 그 일부를, 통풍로를 통해 배출하는 구조이다. 그 특징은, 문헌(1)과 유사한 것으로 생각된다.

또한, 문헌(3)은, 일본공개특허 2007-46306호의 「풍력발전용의 풍차 및 발전기 구동방식」의 발명으로, 그 구조는, 회전축에, 그 상하방향으로 복수 개의 지지앵커를 설치하는 동시에, 상기 회전축의 원주방향으로, 이 복수 개의 지지앵커를 복수 개소에 설치하고, 이 복수 개의 지지앵커에 사보니우스형의 날개익(블레이드)를 세워 설치하고, 이 날개익의 기단(基端)측(회전축측)에 통풍로를 설치한 구조이며, 이 날개익의 함몰 오목면에서 바람을 받아, 그 일부를, 통풍로를 통해 배출하는 구조이다. 그 특징은, 문헌(1)과 유사한 것으로 생각된다.

문헌(4)은, 일본공개특허 2002-106458호의 「3장 날개식 수직형 풍력장치」의 발명으로, 그 구조는, 바닥판(기대(基臺))에 수직축을 세워 설치하는 동시에, 횡단면 형상이 만곡(彎曲)판재인 블레이드를, 간격(통풍로로 된다)을 두고 3장 세워 설치하고, 이 블레이드와 수직축을 스프링으로 연계하여, 이 스프링에 의하여, 회전시의 원심력과, 블레이드에 대한 풍압을 조정하여, 풍수효과를 달성할 수 있는 블레이드 위치를 확보하는 구조이며, 이 블레이드의 함몰 오목면에서 바람을 받고, 그 일부를, 통풍로를 통하여 배출하는 구조이다. 그 특징은, 문헌(1)과 유사한 것으로 생각된다.

WO2007-141834 일본공개특허 제2007-332871호 일본공개특허 제2007-46306호 일본공개특허 제2002-106458호

상기 문헌(1)?(4)는, 곡옥 오목부, 날개익, 또는 블레이드 등(날개익이라 한다)으로 바람을 포착하는 것을 기본으로 한 구조이며, 바람을 효율적으로 포착하여 발전효율을 확보하는 것, 또는 바람의 일부와, 작용이 끝난 바람을, 원활하게 배출함으로써, 날개익의 손상방지를 도모하는 것 등을 의도하는 것으로 생각된다.

그렇지만, 이 날개익은, 단순하게, 곡옥 오목부, 함몰 오목면 등의 바람받이면의 1개소에서 받는 구조이며, 한번, 바람받이면에서 받은 바람은, 그대로 통풍로에서 외부로 배기하는 구조로 되어 있다.

따라서, 바람을 효율적으로 이용한 것이라고는 생각할 수 없다는 점, 또한, 항력형 발전장치의 날개익으로서는, 기능적으로 개량의 여지가 생각된다. 더욱이, 날개익은, 일시적으로, 바람을 받아들이는 구조로 머물러 있다. 따라서, 자연풍의 힘을 충분하게 이용할 수 없으며, 낭비가 있으며, 또는 채산성이 낮다는 점을 생각할 수 있다.

청구항 1의 발명은, 바람받이 날개는, 바람을 받아들이는 동시에, 받아들인 바람으로 선회류(와류)를 생성하고, 이 선회류를 둑(堰)으로 하여, 바람의 힘을, 확실하게, 바람받이 날개의 오목면 바람받이부에 부여함과, 이 바람의 힘을 충분히 활용함 등을 의도로 한다. 또한, 청구항 1의 발명은, 상기 선회류에서, 바람을 바람받이 날개의 볼록면 풍류부(風流部)로 흐르게 하고, 또한 오목면 바람받이부로 흐르게 함으로써, 이 볼록면 풍류부를 흐르는 바람을 유효 이용함을 의도한다. 그리고, 청구항 1의 발명은, 바람받이 날개로 안내된 바람을, 이 바람받이 날개 중에서의 체류시간을 확보함으로써, 자연풍의 힘을, 대략 100% 이용하고, 낭비를 없애면서, 채산성이 있는 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개를 제공한다.

청구항 1은, 공중에 설치된 적어도 2장의 플레이트 사이와, 이 플레이트 사이의 연직방향으로 세로로 설치된, 풍력발전용 항력형 바람받이 날개로서,

이 바람받이 날개는, 바람을 받는 바람받이측과, 이 바람받이측의 배부(背部)에 해당하는 풍류측과, 이 바람받이측의 기단부(基端部)와, 상기 풍류측의 기단부를 연결하는 연결측으로 구성된, 대략 곡옥형상의 단면(端面)을 갖는 판형상의 구조이며,

상기 바람받이측은, 근원부와, 이 근원부의 자유단으로부터 예각(銳角)으로 들어간, 근원 오목면 바람받이부와, 이 근원 오목면 바람받이부와 이어지고, 또한 방사방향의 선단을 향하여 역포물선 형상의 오목면 바람받이부로 구성되며,

또한, 상기 풍류측은, 근원으로부터, 방사방향의 선단을 향하여, 순차로, 완만한 포물선 형상의 볼록면 형상으로 이루어지는 볼록면 풍류부로 구성하고,

더욱이, 상기 연결측은, 상기 양(兩) 기단부를 향하여 역포물선 형상의 오목면 형상의 오목면 연결부로 구성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개.

청구항 2의 발명은, 청구항 1의 의도를 달성하는 것과, 이 의도에, 최적인 바람받이 날개의 들어감과, 오목면 바람받이부, 및 볼록면 바람받이부의 구체적인 예를 제공한다.

청구항 2은, 청구항 1에 기재된 풍력발전용 항력형 바람받이 날개로서,

상기 바람받이 날개의 근원 오목면 바람받이부의 들어감과, 오목면 바람받이부의 패임 방향, 및 이 바람받이 날개의 볼록면 바람받이부의 팽출방향을, 이 바람받이 날개의 대략 곡옥 형상의 둥근 부분으로부터 선단을 향한 기준선(A)을 기준으로 하여, 설정하는 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개이다.

청구항 3의 발명은, 청구항 1의 의도를 달성하는 것과, 이 의도에, 최적인 바람받이 날개의 오목면 연결부의 구체 예를 제공한다.

청구항 3의 발명은, 청구항 1에 기재된 풍력발전용 항력형 바람받이 날개로서,

상기 바람받이 날개의 오목면 연결부의 패임 방향을, 상기 바람받이측과 풍류측의 근원 사이에 설치한 바람받이측의 기단부와 풍류측의 기단부를 잇는 기준선 (B)을 기준으로 하여, 설정하는 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개이다.

청구항 4의 발명은, 수직으로 설치한 복수 개의 바람받이 날개가, 바람을 받아들이는 동시에, 받아들인 바람으로 선회류(와류)를 생성하고, 이 선회류를 둑으로 하여, 바람의 힘을, 확실하게, 바람받이 날개의 오목면 바람받이부에 부여하는 것과, 이 바람의 힘을 충분히 활용하는 것, 등을 통하여, 미약한 바람이라도, 이 바람받이 날개가 회전하는 구조를 채용하여, 연간을 통해, 발전(發電)할 수 있는 구조를 제안한다. 또한, 청구항 4의 발명은, 상기 바람받이 날개에서 발생하는 선회류로서, 이 바람받이 날개의 볼록면 풍류부로 흐르게 하고, 또한 오목면 바람받이부로 흐르게 함으로써, 이 볼록면 풍류부를 흐르는 바람을 유효하게 이용함으로써, 효율적인 전력의 생성을 도모함을 의도한다. 그리고, 청구항 4의 발명은, 바람받이 날개로 안내된 바람을, 이 바람받이 날개 중에서의 체류시간을 확보함으로써, 자연풍의 힘을, 대략 100% 이용하고, 낭비를 없애면서, 채산성이 있는 풍력발전을 도모함을 의도한다.

청구항 4은, 청구항 1에 기재된 항력형 바람받이 날개를, 제1 내지 제4 바람받이 날개로 이루어지는 복수 매로 하고,

이 복수 매의 바람받이 날개를, 베이스에 간격을 두고 세워 설치한 복수 개의 기둥과, 이 기둥의 입설방향으로 간격을 두고, 각각 설치한 상부 빔 및 하부 빔과, 이 하부 빔에 베어링을 통해 축 지지된 주축과, 또한, 이 상부 빔에 베어링을 통해 축 지지된 부축(副軸)과, 이 주축 및 부축에, 각각 연결된 상부 플레이트 및 하부 플레이트로 구성한 틀체에 설치하는 구성으로 하는 동시에, 이 복수 매의 바람받이 날개를, 상기 틀체의 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에서, 그 방사방향으로, 수직으로 설치하는 구성으로 하며,

상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에, 그 방사방향으로, 수직으로 설치하여 배치한 복수 매의 바람받이 날개 사이에, 복수의 통풍로를 형성하고, 이 복수의 통풍로에서, 바람의 흐름을 확보하는 구성으로 하고,

또한, 상기 주축에 발전기를 부설하는 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기이다.

청구항 5의 발명은, 청구항 4의 의도를 달성하는 것과, 이 바람받이 날개의 회전을, 최대한으로 확대하여, 전력생성량을 확대하는 것을 의도한다.

청구항 5은, 청구항 4에 기재된 풍력발전기로서,

상기 주축에 대 풀리(pulley)를 부설하고, 이 대 풀리에 벨트를 걸어, 부(副) 풀리에 연결하고, 이 부 풀리에 현가된 벨트를 발전기의 입력축에 설치한 소 풀리에 연결하는 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기이다.

청구항 6의 발명은, 청구항 4의 의도를 달성하는 것과, 이 의도를 달성하기에 최적인 쌍을 이룬 바람받이 날개의 구조를 제안한다.

청구항 6은, 청구항 4에 기재된 풍력발전기로서,

상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에, 중간 플레이트를 설치하고, 이 하부 플레이트와, 이 중간 플레이트 사이에, 상기 복수 매의 하부 바람받이 날개와 하부 통풍로를 설치하고, 또한, 이 상부 플레이트와, 이 중간 플레이트 사이에, 상기 복수 매의 상부 바람받이 날개와 상부 통풍로를 설치하는 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기이다.

청구항 7의 발명은, 청구항 4의 의도를 달성하는 것과, 이 의도를 달성하기에 최적인 쌍을 이룬 바람받이 날개이고, 또한 이 쌍의 바람받이 날개의 위상관계의 구조를 제안한다.

청구항 7은, 청구항 6에 기재된 풍력발전기로서,

상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트와 중간 플레이트를 통해, 상기 복수 매의 상부 바람받이 날개 및 하부 바람받이 날개와, 상부 통풍로 및 하부 통풍로를 설치한 구조이며, 이 상부 바람받이 날개 및 하부 바람받이 날개와, 상부 통풍로 및 하부 통풍로를, 회전방향에서, 위상을 바꿔서 설치한 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기이다.

청구항 8의 발명은, 청구항 6의 의도를 달성하는 것과, 이 의도를 달성함에 최적인 상하부 플레이트와 중간 플레이트, 그리고 상하측의 바람받이 날개의 구조를 제안한다.

청구항 8은, 청구항 6에 기재된 풍력발전기로서,

상기 상부 플레이트에 상측의 바람받이 날개를 매달아 지지하고, 이 상측의 바람받이 날개는, 상기 중간 플레이트를 통해, 하측의 바람받이 날개와 일체로 되는 동시에, 이 하측의 바람받이 날개는, 상기 하부 빔에 설치된 주축에 피봇 부착된 하부 플레이트에 설치하는 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기이다.

청구항 1의 발명은, 공중에 설치된 적어도 2장의 플레이트 사이와, 플레이트 사이의 연직방향으로 세로로 설치된, 풍력발전용 항력형 바람받이 날개로서,

바람받이 날개는, 바람을 받는 바람받이측과, 바람받이측의 배부에 해당하는 풍류측과, 바람받이측의 기단부와, 상기 풍류측의 기단부를 연결하는 연결측으로 구성한, 대략 곡옥형상의 단면을 갖는 판 형상의 구조이며,

바람받이측은, 근원부와, 근원부의 자유단으로부터 예각으로 들어간, 근원 오목면 바람받이부와, 근원 오목면 바람받이부에 연결되며, 또한 방사방향의 선단을 향하여 역포물선 형상의 오목면 바람받이부로 구성하고,

또한, 풍류측은, 근원으로부터, 방사방향의 선단을 향하여, 순차로, 완만한 포물선 형상의 볼록면 형상으로 되는 볼록면 풍류부로 구성하며,

더욱이, 연결측은, 양(兩) 기단부를 향하여 역포물선 형상의 오목면 형상의 오목면 연결부로 구성하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개이다.

따라서, 청구항 1은, 바람받이 날개는, 바람을 받아들이는 동시에, 받아들인 바람으로 선회류(와류)를 생성하고, 이 선회류를 둑으로 하여, 바람의 힘을, 확실하게, 바람받이 날개의 오목면 바람받이부에 부여할 수 있는 점과, 이 바람의 힘을 충분히 활용할 수 있는 점 등의 특징을 가진다. 또한, 청구항 1은, 상기 선회류로, 바람을 바람받이 날개의 볼록면 풍류부로 흐르게 하고, 또한 오목면 바람받이부로 흐르게 함으로써, 이 볼록면 풍류부를 흐르는 바람을 유효하게 이용할 수 있는 실익이 있다. 그리고, 청구항 1은, 바람받이 날개로 안내된 바람을, 이 바람받이 날개 중에서의 체류 시간을 확보함으로써, 자연풍의 힘을, 대략 100% 이용하고, 낭비를 없애면서, 채산성이 있는 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개를 제공할 수 있는 유효성이 있다.

청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 풍력발전용 항력형 바람받이 날개로서,

바람받이 날개의 근원 오목면 바람받이부의 들어감과, 오목면 바람받이부의 패임 방향, 및 바람받이 날개의 볼록면 바람받이부의 팽출방향을, 바람받이 날개의 대략 곡옥형상의 둥근 부분으로부터 선단을 향한 기준선(A)을 기준으로 하여, 설정하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개이다.

따라서, 청구항 2는, 청구항 1의 의도를 달성할 수 있다는 점과, 이 의도에 최적인 바람받이 날개의 들어감과, 오목면 바람받이부, 및 볼록면 바람받이부의 구체 예를 제공할 수 있는 점 등의 특징이 있다.

청구항 3의 발명은, 청구항 1에 기재된 풍력발전용 항력형 바람받이 날개로서,

바람받이 날개의 오목면 연결부의 패임 방향을, 상기 바람받이측과 풍류측의 근원 사이에 설치한 바람받이측의 기단부와 풍류측의 기단부를 연결하는 기준선(B)을 기준으로 하여, 설정하는 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개이다.

따라서, 청구항 3은, 청구항 1의 의도를 달성할 수 있는 점과, 이 의도에 최적인 바람받이 날개의 오목면 연결부의 구체 예를 제공할 수 있는 점 등의 특징이 있다.

청구항 4의 발명은, 제1 내지 제4 바람받이 날개로 이루어지는 복수 매로 하고,

복수 매의 바람받이 날개를, 베이스에 간격을 두고 세워 설치한 복수 개의 기둥과, 기둥의 입설방향으로 간격을 두고, 각각 설치된 상부 빔 및 하부 빔과, 하부 빔에 베어링을 통해 축 지지된 주축과, 또한, 상부 빔에 베어링을 통해 축 지지된 부축과, 주축 및 부축에, 각각 연결된 상부 플레이트 및 하부 플레이트로 구성된 틀체에 설치하는 구성으로 하는 동시에, 복수 매의 바람받이 날개를, 틀체의 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에서, 방사방향으로, 수직으로 설치하는 구성으로 하고,

상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에, 방사방향으로, 수직으로 설치하여 배치한 복수 매의 바람받이 날개 사이에, 복수의 통풍로를 형성하고, 복수의 통풍로에서, 바람의 흐름을 확보하는 구성으로 하며,

또한, 주축에 발전기를 부설하는 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기이다.

따라서, 청구항 4의 발명은, 수직으로 설치한 복수 개의 바람받이 날개가, 바람을 받아들이는 동시에, 받아들인 바람으로 선회류(와류)를 생성하고, 이 선회류를 둑으로 해서, 바람의 힘을, 확실하게, 바람받이 날개의 오목면 바람받이부에 부여할 수 있는 점과, 이 바람의 힘을 충분히 활용할 수 있는 점 등을 통하여, 약간의 바람으로도, 이 바람받이 날개가 회전하는 구조를 채용할 수 있기 때문에, 연간을 통하여, 발전할 수 있는 구조를 제안할 수 있는 특징이 있다. 또한, 청구항 4은, 상기 바람받이 날개에서 발생하는 선회류로서, 이 바람받이 날개의 볼록면 풍류부로 흐르게 하고, 또한 오목면 바람받이부로 흐르게 함으로써, 이 볼록면 풍류부를 흐르는 바람을 유효하게 이용할 수 있음으로써, 효율적인 전력의 생성을 도모할 수 있는 점 등의 실익이 있다. 그리고, 청구항 4은, 바람받이 날개로 안내된 바람을, 이 바람받이 날개 중에서의 체류시간을 확보함으로써, 자연풍의 힘을, 대략 100% 이용하여, 낭비를 없애면서, 채산성이 있는 풍력발전을 도모하는 유익성이 있다.

청구항 5의 발명은, 청구항 4에 기재된 풍력발전기로서,

주축에 대 풀리를 부설하고, 대 풀리에 벨트를 걸어, 부 풀리에 연결하고, 부 풀리에 현가된 벨트를 발전기의 입력축에 설치한 소 풀리에 연결하는 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기이다.

따라서, 청구항 5은, 청구항 4의 의도를 달성할 수 있는 점과, 이 바람받이 날개의 회전을, 최대한으로 확대하여, 전력생성량을 확대할 수 있는 점 등의 특징을 갖는다.

청구항 6은, 청구항 4에 기재된 풍력발전기로서,

상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에, 중간 플레이트를 설치하고, 하부 플레이트와, 중간 플레이트의 사이에, 상기 복수 매의 하부 바람받이 날개와 하부 통풍로를 설치하고, 또한, 상부 플레이트와, 중간 플레이트 사이에, 상기 복수 매의 상부 바람받이 날개와 상부 통풍로를 설치하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기이다.

따라서, 청구항 6은, 청구항 4의 의도를 달성할 수 있는 점과, 이 의도를 달성하기에 최적인 쌍을 이룬 바람받이 날개의 구조를 제공할 수 있는 점 등의 특징이 있다.

청구항 7의 발명은, 청구항 6에 기재된 풍력발전기로서,

상부 플레이트 및 하부 플레이트와 중간 플레이트를 통해, 복수 매의 상부 바람받이 날개 및 하부 바람받이 날개와, 상부 통풍로 및 하부 통풍로를 설치한 구조이며, 상부 바람받이 날개 및 하부 바람받이 날개와 상부 통풍로 및 하부 통풍로를, 회전방향에서, 위상을 바꿔서 설치하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기이다.

따라서, 청구항 7은, 청구항 4의 의도를 달성할 수 있는 점과, 이 의도를 달성하기에 최적인 쌍을 이룬 바람받이 날개이며, 또한 이 쌍의 바람받이 날개의 위상관계의 구조를 제공할 수 있는 점 등의 특징이 있다.

청구항 8의 발명은, 청구항 6에 기재된 풍력발전기로서,

상부 플레이트에 상측의 바람받이 날개를 매달아 지지하고, 상측의 바람받이 날개는, 중간 플레이트를 통해, 하측의 바람받이 날개와 일체로 되는 동시에, 하측의 바람받이 날개는, 하부 빔에 설치한 주축에 피봇 부착된 하부 플레이트에 설치하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기이다.

따라서, 청구항 8은, 청구항 6의 의도를 달성할 수 있는 점과, 이 의도를 달성하기에 최적인 상부 플레이트 및 하부 플레이트와 중간 플레이트, 및 상하측의 바람받이 날개의 구조를 제공할 수 있는 점 등의 특징이 있다.

도 1a은 본 발명의 제1 실시예의 풍력발전기를 복수 기로 설치한 상태의 상부의 주요부 정면도이다.
도 1b는 본 발명의 제1 실시예의 풍력발전기를 복수 기로 설치한 상태의 하부의 주요부 정면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 풍력발전기의 주요부(바람받이 날개의 설치와 발전기)를 나타낸 정면도이다.
도 3은 도 2의 풍력발전기의 주요부를 나타낸 평면모식도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예의 풍력발전기의 주요부(바람받이 날개의 설치)를 나타낸 정면도이다.
도 5는 제2 실시예의 상측과 하측의 바람받이 날개의 위치관계를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 각 실시예의 바람받이 날개의 1장을 나타낸 사시도이다.
도 7a은 본 발명의 제1 실시예의 풍력발전기의 바람받이 날개의 회전과정에서의 예 1과, 이 예 1의 상태에서의 바람의 흐름을 설명하는 상면(上面) 모식도이다.
도 7b는 본 발명의 제1 실시예의 풍력발전기의 바람받이 날개의 회전과정에서의 예 2(예 1의 다음)와, 이 예 2의 상태에서의 바람의 흐름을 설명하는 상면 모식도이다.
도 7c은 본 발명의 제1 실시예의 풍력발전기의 바람받이 날개의 회전과정에서의 예 3(예 2의 다음)와, 이 예 3의 상태에서의 바람의 흐름을 설명하는 상면 모식도이다.
도 8a은 본 발명의 제2 실시예의 풍력발전기의 바람받이 날개의 회전과정에서의 상측의 예 1의 상태에서의 바람의 흐름을 설명하는 상면 모식도이다.
도 8b는 본 발명의 제2 실시예의 풍력발전기의 바람받이 날개의 회전과정에서의 하측의 예 1의 상태에서의 바람의 흐름을 설명하는 상면 모식도이다.
도 9a은 본 발명의 다른 실시예의 바람받이 날개의 1장을 나타낸 사시도이다.
도 9b는 본 발명의 다른 실시예의 바람받이 날개를, 도 5에 나타낸 제2 실시예에 채용하고, 제3 실시예로서 나타낸, 상측과 하측의 바람받이 날개의 위치관계를 나타낸 평면도이다.
도 10은 제 2, 제3 실시예에서의 상측의 바람받이 날개의 서스펜딩 기구의 일 예를 나타낸 분해도이다.
도 11a은 본 발명의 제1 실시예의 풍력발전기의 설치상태로서, 건물의 옥상에 설치한 상태의 모식도이다.
도 11b는 본 발명의 제1 실시예의 풍력발전기의 설치상태로서, 건물의 지붕에 설치한 상태의 모식도이다.
도 11c은 본 발명의 제1 실시예의 풍력발전기의 설치상태로서, 건물의 마당에 설치한 상태의 모식도이다.
도 11d는 본 발명의 제1 실시예의 풍력발전기의 설치상태로서, 하우스의 부근에 설치한 상태의 모식도이다.
도 11e는 본 발명의 제1 실시예의 풍력발전기의 설치상태로서, 고원(高原)에 종열(縱列)로 설치한 상태의 모식도이다.

이하, 본 발명의 바람직한, 각 실시예를 설명한다.

우선, 공통된 바람받이 날개(1)의 구조를 상세하게 설명하면, 이 바람받이 날개(1)의 전체 구조는, 단면(X)이 대략 곡옥형상(C)이고, 길이방향(Y)이, 판형상 (D)을 나타내는 굴삭기의 가로로 긴 블레이드 형상이다. 그리고, 이 바람받이 날개 (1)의 외곽체는, 다음과 같은 구조가 이상적이다.

이 바람받이 날개(1)는, 바람을 받는 패인 형상의 바람받이측(1a)과, 바람받이측(1a)의 배부에 해당하는 팽출형상의 풍류측(1b)과, 바람받이측(1a)의 기단부 (1a1)와, 상기 풍류측(1b)의 기단부(1b1)를 연결하는 패인 형상의 연결측(1c)으로 구성되어 있다. 그리고, 이 바람받이측(1a)과, 풍류측(1b), 및 연결측(1c)이 연계한 구조는, 다음의 구조가 이상적이다.

상기 바람받이측(1a)은, 익심(翼芯)(1d)(날개심)측에 위치하고, 또한 방사방향(Z)으로 직선방향이든지, 약간 근원이 올라와 경사진 근원부(100)와, 이 근원부 (100)의 자유단으로부터 예각으로 들어간, 단애곡부(斷崖谷部)의 형상을 나타내는 근원 오목면 바람받이부(101)와, 근원 오목면 바람받이부(101)에 연결되고, 또한 방사방향(Z)의 선단을 향하며, 또한 이 바람받이 날개(1)의 기준선(A)에 대하여, 패인 역포물선 형상의 오목면 바람받이부(102)로 구성된다.

또한, 풍류측(1b)은, 근원으로부터, 방사방향(Z)의 선단을 향하고, 또한 이 바람받이 날개(1)의 기준선(A)에 대하여, 순차로, 완만하게 팽출한 포물선 형상의 볼록면 형상으로 이루어지는 볼록면 풍류부(103)로 구성한다.

또한, 연결측(1c)은, 바람받이측(1a)과 풍류측(1b)의 양기단부(1a1,1b1)를 향하고, 또한 이 바람받이측(1a)과 풍류부(1b)의 근원 사이의 기준선(B)에 대하여, 역포물선 형상의 오목면 형상의 오목면 연결부(104)로 구성된다.

상기 바람받이 날개(1)는, 3장?여러 장(3장?4장이 바람직함. 이 일례로서는, 4장 구조로 함)을 1조로서, 풍력발전기(E)의 틀 안에 부착되기 때문에, 그 바람직한 예 1을 이하에 설명한다.

이 풍력발전기(E)의 틀체는, 베이스(30)에 등간격으로, 기둥(3)을 3개?여러개(3개?4개가 바람직함)를 세워 설치한다. 그리고, 이 바람직한 3개의 기둥(3) 사이에, 상부 빔(5) 및 하부 빔(6)를 건너지르게 하여 연결한다. 이 하부 빔(6)의 센터에 베어링(7)을 설치하고 주축(8)을 수직으로 설치(입설)한다. 또한, 이 상부 빔(5)의 센터에 베어링(10)을 설치하고 부축(11)을 수직으로 설치한다. 그리고, 이 주축(8)에는, 하부 플레이트(12)가, 또한, 이 부축(11)에는, 상부 플레이트(13)가 각각 수평으로 지지되는 동시에, 이 상부 플레이트(13) 및 하부 플레이트(12)는 회전 가능하게 피봇 부착된다. 그리고, 이 상부 플레이트(13) 및 하부 플레이트(12) 사이에는, 상기 바람받이 날개(1)가, 도 3과 같이, 4장 설치되는 동시에, 이 4장의 바람받이 날개(1) 사이에는, 네 방향의 통풍로(15)가 형성된다. 또한, 발전장치의 예 1에 있어서, 주축(8)에 대 풀리(20)를 부설한다. 이 대 풀리(20)에 벨트(21)를 통해 틀체에 설치한 부 풀리(22)에 동력을 전달한다. 그 후, 이 부 풀리(22)에 벨트(23)를 통해 틀체에 설치한 발전기(25)의 입력축(26)의 소 풀리(27)에 동력을 전한다. 이 동력전달 방식에 의하여, 발전기(25)를 통해 발전하고, 축전지(28)(배터리)에 축전, 또는 사용하든지, 전기 판매 등을 한다. 이상에서 설명한 발전장치는, 예 1이며, 도시하지 않으나, 연속 가변 트랜스미션(CVT)을 채용함이, 구조, 설치, 취급 등이 간편하며, 확실한 가동과, 전력생산에 유효하다.

이어서, 이 바람받이 날개(1)의 바람의 흐름과, 회전동작, 및 전력생산을, 이하, 도 7a 내지 도 7c의 1차 상태로부터 3차 상태를 순으로 설명한다.

「우선」도 7a에 있어서, 도면상에서, 대략 수직상태(도면상에서, 이하, 동일)에 있는 제1 바람받이 날개(1)가, 자연풍(W)(바람(W)이라고 한다)을 볼록면 풍류부(103)에서 받아들임으로써, 그 근원과 선단을 향하여, 대략 이분(二分)하여 흐른다. 그리고, 이 볼록면 풍류부(103)의 근원을 흐른 바람(W)은, 제4 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)에 도달하는 동시에, 이 오목면 바람받이부(102)를 흐르는 바람(W)과 합류하며, 그 근원 오목면 바람받이부(101)의 들어간 오목면에서 선회류로 되고, 이 제4 바람받이 날개(1)를 시계방향으로 누르는 힘이 되어, 이 1차 상태의 회전력의 일익을 담당하게 된다. 그러나, 이 제1 바람받이 날개(1)의 볼록면 풍류부(103)의 선단에 도달한 바람(W)은, 반(反) 밀어넣기 힘으로 되지만, 이 바람(W)이, 이분되는 것과, 이 볼록면 형상(팽출면)을 미끄러지듯이 흐름으로써, 그 영향력은, 그다지, 해가 되지 않는다. 그리고, 이 제1 바람받이 날개(1)의 선단을 바람(W)이 흐름으로써, 이 제1 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)가 부압상태로 되며, 이 볼록면 풍류부(103)를 흐르는 바람(W)을 유도하는 동시에, 빠른 흐름을 확보할 수 있고, 상기 해(害)의 경감화에 기여할 수 있다. 또한, 후술하는 통풍로(15)를 흐르는 바람(W)(제1 바람받이 날개(1)의 볼록면 풍류부(103)를 따라 흐르는 바람(W))의 유로를 확보할 수 있다.

그리고, 도 7a에 있어서는, 제4 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)가, 바람(W)을 대략 수평상태로 바람(W)을 받아들이고, 흐름을 만드는 것, 이 바람(W)에 대해서, 상기 제1 바람받이 날개(1)의 볼록면 풍류부(103)로부터 흐른 바람(W)이 합류함으로써, 이 제4 바람받이 날개(1)의 근원 오목면 바람받이부(101)에서 선회류가 발생한다. 이 선회류는, 제4 바람받이 날개(1)를 누르는 힘으로 되며, 또한 제4 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)에서 받아들인 바람(W)의 확산과, 도피 등의 방지에 도움이 된다고 생각된다. 이 선회류로부터 멀어진 바람 (W)(작용이 끝난 바람(W))은, 제1 바람받이 날개(1)의 오목면 연결부(104)와, 제4 바람받이 날개(1)의 근원부(100)로부터, 제2 바람받이 날개(1)의 오목면 연결부 (104)를 따라서 흐른 후, 제2 바람받이 날개(1)의 볼록면 풍류부(103)를 따라 흐르고, 통풍로(15)로부터, 기기 밖에 도달하든지, 또는 제2 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)와, 제3 바람받이 날개(1)의 오목면 연결부(104), 및 그 볼록면 풍류부(103) 사이의 통풍로(15)로부터, 기기 밖에 도달한다. 따라서, 통풍로(15)를 흐르는, 작용이 끝난 바람(W)이, 1차 상태의 회전력을 소진시키는 경우는 전무하다. 즉, 바람(W)의 힘을, 대략 100% 회전력으로서 이용하는 구조이다.

이 1차 상태에서는, 제3 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)에서, 바람(W)를 받아들이는 것으로 되고, 이 제3 바람받이 날개(1)를, 시계 방향으로 처밀어넣는 힘으로 되며, 이 제3 바람받이 날개(1)가, 1차 상태의 회전력의 주체로 된다. 이때, 제3 바람받이 날개(1)의 근원 오목면 바람받이부(101)에서 선회류가 발생한다. 이 선회류는, 상기 제3 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)를 흐르는 바람(W)의 확산과, 도피 등을 방지하고, 상기 제3 바람받이 날개(1)에 대한 밀어넣는 힘을 대략 100% 확보할 수 있다. 따라서, 효율적인 회전과 바람(W)의 힘을 유효하게 이용할 수 있다.

「다음으로」 도 7b에 있어서, 경사진 제1 바람받이 날개(1)가, 바람(W)을 볼록면 풍류부(103)에서 받아들임으로써, 그 대부분이 근원을 향하여 흐른다. 따라서, 이 경사진 제1 바람받이 날개(1)의 볼록면 풍류부(103)의 근원 부근을, 시계 방향으로 밀어넣는 힘으로 되며, 이 2차 상태의 회전력의 일익을 담당하게 된다. 또한, 이 볼록면 풍류부(103)의 근원을 흐른 바람(W)은, 제4 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)에 도달하는 동시에, 이 오목면 바람받이부(102)를 흐르는 바람(W)과 합류하고, 그 근원 오목면 바람받이부(101)에서 선회류로 되어, 이 제4 바람받이 날개(1)를 시계 방향으로 밀어넣는 힘으로 되며, 이 2차 상태의 회전력의 다른 일익을 담당하게 된다. 또한, 상기 제1 바람받이 날개(1)와 제4 바람받이 날개(1)에서 발생한 선회류는, 이 후방에 형성된 통풍로(15)가 부압으로 됨으로써, 작용이 끝난 바람(W)은, 이 통풍로(15)를 원활하게 흐름이 보장된다. 그리고, 이 제1 바람받이 날개(1)의 볼록면 풍류부(103)의 선단을 흐른 바람(W)은, 이 제1 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)에 부압이 발생하기 때문에, 이 영역으로 흘러, 이 제1 바람받이 날개(1)를 시계 방향으로 밀어넣는 힘으로 되어, 부차적인 회전력으로 된다.

아울러, 이 도 7b에 있어서는, 제4 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부 (102)가, 바람(W)을 받아들임으로써, 제3 바람받이 날개(1)에 대해서, 시계 방향으로 밀어넣는 힘으로 되며, 이 제4 바람받이 날개(1)가, 2차 상태의 회전력의 제1의 주체로 된다. 또한, 제4 바람받이 날개(1)의 볼록면 풍류부(103)를 흐른 바람(W)은, 제3 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)에서 받아들이는 구조로 되며, 이 제3 바람받이 날개(1)를 시계 방향으로 밀어넣는 힘으로 되어, 이 2차 상태의 회전력의 제2의 주체로 된다. 그리고, 이 제3 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)에서 받아들인 바람(W)은, 제4 바람받이 날개(1)의 근원 오목면 바람받이부 (101)에서 선회류로 되고, 상기 제3 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)에서 받아들인 바람(W)의 확산과, 도피 등의 방지에 도움이 되어, 이 밀어넣는 힘을, 대략 100% 발휘할 수 있다.

그리고, 상기와 같이, 통풍로(15)에 도달한 작용이 끝난 바람(W)은, 제3 바람받이 날개(1)의 오목면 연결부(104)를 따라서 흐른 후, 제2 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)를 따라서 흘러 기계 밖에 도달한다. 또한, 제4 바람받이 날개(1)의 오목면 연결부(104)와 제3 바람받이 날개(1)의 근원부(100)의 통풍로 (15)를 흐르는 바람(W)은, 상기 제2 바람받이 날개(1)의 근원부(100)와, 제3 바람받이 날개(1)의 오목면 연결부(104)와의 통풍로(15)를 지나, 상술과 동일한 흐름으로 된다.

아울러, 상기 제2 바람받이 날개(1)의 볼록면 풍류부(103)에 도달한 바람(W)은, 반(反) 밀어넣기 힘으로 되지만, 이 볼록면 형상을 미끄러지듯이 흐르는 것과, 이 바람(W)이 이분되는 것으로써, 그 영향력은, 그다지, 해가 되지 않는다. 그 이유는, 이 볼록면 형상과, 및 제2 바람받이 날개(1)를, 상부 플레이트(13) 및 하부 플레이트(12)에 설치한 각도와, 이 상부 플레이트(13) 및 하부 플레이트(12)의 원주 단면(端面)에, 선단이 위치함에 의한 상승효과이다(제1, 제3, 제4 바람받이 날개(1)도 동일).

상술한 바와 같이, 이 2차 상태가 기본 형태로서, 최대의 회전력이 발생한다.

「이어서」 도 7c에 있어서, 대략 수직 상태에 있는 제2 바람받이 날개(1)가, 바람(W)을 볼록면 풍류부(103)에서 받아들임으로써, 그 근원과 선단을 향하여, 대략 이분하도록 흐른다. 그리고, 이 볼록면 풍류부(103)의 근원을 흐른 바람(W)은, 제1 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)에 도달하는 동시에, 이 오목면 바람받이부(102)를 흐르는 바람(W)과 합류하여, 그 근원 오목면 바람받이부 (101)의 들어간 오목면에서 선회류로 되고, 이 제1 바람받이 날개(1)를 시계 방향으로 밀어넣는 힘으로 되어, 이 3차 상태의 회전력의 일익을 담당하게 된다. 그러나, 이 제2 바람받이 날개(1)의 볼록면 풍류부(103)의 선단에 도달한 바람(W)은, 반(反) 밀어넣기 힘으로 되지만, 이 바람(W)이, 이분되는 것과, 이 볼록면 형상을 미끄러지듯이 흐름으로써, 그 영향력은, 그다지, 해가 되지 않는다. 그리고, 이 제2 바람받이 날개(1)의 선단을 바람(W)이 흐름으로써, 이 제2 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)가 부압상태로 되어, 이 볼록면 풍류부(103)를 흐르는 바람(W)을 유도하는 동시에, 빠른 흐름을 확보할 수 있어, 상기 해의 경감화에 기여할 수 있다. 또한, 통풍로(15)를 흐르는 바람(W)(제2 바람받이 날개(1)의 볼록면 풍류부(103)를 따라서 흐르는 바람(W))의 유로를 확보할 수 있다.

그리고, 도 7c에 있어서는, 제1 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)가, 바람(W)을 대략 경사상태로 받아들여, 흐름을 만드는 것과, 이 바람(W)에 대해서, 상기 제2 바람받이 날개(1)의 볼록면 풍류부(103)로부터 흐른 바람(W)이 합류함으로써, 이 제1 바람받이 날개(1)의 근원 오목면 바람받이부(101)에서 선회류가 발생한다. 이 선회류는, 제1 바람받이 날개(1)를 압압하는 힘으로 되며, 또한 제1 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)에서 받아들인 바람(W)의 확산과, 도피 등의 방지에 도움이 된다고 생각된다. 이 선회류로부터 멀어진 바람(W)(작용이 끝난 바람(W))은, 제2 바람받이 날개(1)의 오목면 연결부(104)와, 제1 바람받이 날개(1)의 근원부(100)로부터, 제3 바람받이 날개(1)의 오목면 연결부(104)를 따라서 흐른 후, 제3 바람받이 날개(1)의 볼록면 풍류부(103)를 따라 흘러 기기 밖에 도달하든지, 또는 제3 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)와, 제4 바람받이 날개(1)의 오목면 연결부(104), 및 그 볼록면 풍류부(103)와의 사이의 통풍로(15)로부터, 기기 밖에 도달한다. 따라서, 통풍로(15)를 흐르는, 작용이 끝난 바람(W)이, 1차 상태의 회전력을 소진시키는 경우는 전무하다. 즉, 바람(W)의 힘을, 대략 100% 회전력으로 하여 이용하는 구조이다.

이 3차 상태에서는, 제4 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)에서, 바람(W)를 받아들이는 것으로 되고, 이 제4 바람받이 날개(1)를, 시계 방향으로 밀어넣는 힘으로 되어, 이 제4 바람받이 날개(1)가, 3차 상태의 회전력의 주체로 된다. 이때, 제4 바람받이 날개(1)의 근원 오목면 바람받이부(101)에서 선회류가 발생한다. 이 선회류는, 상기 제4 바람받이 날개(1)의 오목면 바람받이부(102)를 흐르는 바람(W)의 확산과, 도피 등을 방지하고, 상기 제4 바람받이 날개(1)에 대한 밀어넣는 힘을 대략 100% 확보할 수 있다. 따라서, 효율적인 회전과 바람(W)의 힘을 유효하게 이용할 수 있다.

이상은, 제1 바람받이 날개(1) 내지 제4 바람받이 날개(1)의 기본적인 구조와, 그 작용과 바람(W)의 작용을 설명했지만, 이의 반복으로, 상기 발전기(25)와, 이를 동작시키는 시스템에 의해, 반복적으로 전력을 생성한다. 그리고, 상기 각 예에 있어서, 상부 플레이트(13) 및 하부 플레이트(12)와, 바람받이 날개(1)와의 사이에 형성된 면형상의 스페이스(16)가 형성되는 것, 및, 이 스페이스(16)가 부압영역으로 되어, 기계 밖의 바람(W1)을 유인하게 됨으로써, 양력(揚力)형의 바람받이 날개(1)로서도 기능하는 점, 및 본 발명의 풍력발전기(E) 부근의 바람(W1)을 유효하게 이용할 수 있는 점 등의 특징이 있다. 그리고, 또한, 이 유인은, 바람받이 날개(1)의 기본적인 구조, 및, 통풍로(15)에 의한 상승효과에도 도움되는 것으로 생각된다. 이 전력의 사용 방법은, 상술한 바와 같다. 또한, 본 발명은, 바람(W)을 가르는 구조가 아니므로, 소음과 저주파의 발생도 없고, 환경과 사람에 유익한 풍력발전기(E)이다. 또한, 바람(W)의 일부를 이용하는 구조로서, 강풍하에서의 사용에서, 손상이 적고, 장기간의 사용과, 바람받이 날개(1)나 상부 플레이트(13) 및 하부 플레이트(12) 등의 기기의 육박화(肉薄化)와, 경량화, 및 저비용화, 혹은 설치 장소의 확충화 등에 길을 열어, 유익하다.

이어서, 도 4, 도 5와 같이, 상하측의 바람받이 날개(1)의 구조인데, 이 상하측의 바람받이 날개(1)는, 위상을 달리하여 설치되어 있다. 예를 들면, 상부 플레이트(13)와, 중간 플레이트(14)에 설치된 상측의 바람받이 날개(1)는, 상기 도 8a의 위치 관계에 있는 것에 대하여, 중간 플레이트(14)와 하부 플레이트(12)에 설치된 하측의 바람받이 날개(1)는, 상기 도 8b의 위치 관계로 하는 구조로서, 예를 들면, 대략 45°의 위상차를 유지하고 있다. 따라서, 바람(W)을, 상술의 도 7a 내지 도 7c의 동작에 대해서, 자세하게 파악할 수 있는 특징과, 이 바람(W)을, 효율적이면서, 연속적으로 포착할 수 있는 특징 등을 생각할 수 있다. 그리고, 상기 상하측의 바람받이 날개(1)에 의한 바람(W)의 받아들임 상태와, 그 동작, 또는 전력의 생성, 소음 등에 관해서는, 상술의 도 7a 내지 도 7c이 참조된다. 그리고, 이 제2 실시예의 구조에서는, 대략 45°의 위상차가, 가장 이상적이며, 그 효과도 최대라고 생각되지만, 이 위상차는 일 예이다. 그리고, 이 상하측의 바람받이 날개(1)는, 중간 플레이트(14)를 통해, 일체로 지지되므로, 이 상하측의 바람받이 날개(1)는, 동시에 회전하는 구조이다.

또한, 도 9a과, 도 9b에 있어서, 바람받이 날개(1)는, 근원부(100)를 좁게 하고, 오목면 연결부(104)를 연장설치한 형상이며, 바람(W)의 흐름을 원활하게 하고, 이 바람받이 날개(1)로부터, 빨리 기기 밖으로 배출하여, 이 바람받이 날개(1)의 효율화와, 저풍(低風,W)에서도, 이 바람받이 날개(1)의 회전을 가능하게 하는 것 등을 의도한다. 이 도 9b는, 상하측에 위상을 달리하여 설치한, 제2 실시예에 준한다. 그 외는, 상술의 각 실시예에 준한다.

도 10은, 제2, 제3 실시예의 상측의 바람받이 날개(1)를 매다는 기구의 일 예이며, 상부 빔(5)에 스러스트 베어링(30), 및/또는, 래디얼 베어링(31)을 통해, 서스펜딩 볼트(32)를 연결하고, 이 서스펜딩 볼트(32)의 하단에 설치한 나사부(3200)와, 상부 플레이트(13)로부터 세워 설치한 연결 볼트(33)의 상단에 설치한 역나사부(3300)를, 안나사부(3500), 내(內)역(逆)나사부(3501)를 갖는 케이스 관(35)을 통하여 단단히 체결하는 구조이다. 이 구조에서는, 이 케이스 관(35)의 너트부(3502)를 이용하여 조임으로써, 연결 볼트(33)를 끌어올리고, 서스펜딩 볼트(32)에 접근하면서, 상측의 바람받이 날개(1)를 매달아 지지한다. 이와 같이, 이 상측의 바람받이 날개(1)를 매닮으로써, 하측의 바람받이 날개(1), 및/또는, 주축(8) 등에 걸리는 하중을 경감하는 점, 또는 상하측의 바람받이 날개(1)를 저풍(W)에서도 회전 가능하게 하는 점, 혹은, 장치의 소형화, 재료의 절약화 등을 의도한다. 아울러, 하측의 바람받이 날개(1)는, 상술과 동일하게, 하부 빔(6)에 설치한 주축(8)을 통해 지지한다. 그리고, 이 상부 플레이트(13)에 설치한 상측의 바람받이 날개(1)는, 중간 플레이트(14)를 통해, 하부 플레이트(12)에 설치한 하측의 바람받이 날개(1)와 일체로 되는 구조로서, 이 상부 플레이트(13) 및 하부 플레이트(12)는 일체로 회전한다. 그 외는, 상술의 제2 실시예에 준한다. 그리고, 이 서스펜딩 기구는, 다른 실시예에도 채용할 수 있다. 도면 중 36, 37은 잠금 너트로서, 상기 케이스 관(35)으로 조인 후에, 이 잠금 너트(36, 37)를 통해, 서스펜딩 볼트(32)와 연결 볼트(33)를 체결한다.

도 1a과, 도 1b에 나타낸 틀체는, 베이스(40)에 기둥(3)과, 상부 빔(5) 및 하부 빔(6)을 조립한 후에, 4장의 바람받이 날개(1)를 마련한 상부 플레이트(13) 및 하부 플레이트(12)를, 주축(8)과 부축(11)을 장착하여, 1조의 풍력발전기(E)를 조립완성한다. 그리고, 이 예에서는, 1층을 베이스(30)의 몸체로, 2층으로부터 3층이, 2조의 풍력발전기(E)를 조립완성하는 구조로 되어 있지만, 일 예이며, 필요로 하는 전력량을 생성하기 위해, 몇 조로도 조립완성됨은 당연히 가능하다. 그때, 상하의 기둥(3)을 연결 부재(41,42)와, 도시하지 않는 고정구를 이용하여 고정한다. 또한, 1조마다, 발전기구(상기 대 풀리(20)로부터 발전기(25) 등)를 설치한 예가 나타나 있으나, 전체의 조에, 1기의 발전기구를 설치하는 구조도 가능하다. 아울러, 도 2는, 1조의 풍력발전기(E)를 나타내고 있으며, 이 1조의 풍력발전기(E)를, 복수단 조립하는 구조가, 상기 도 1a과 도 1b의 실시예이다.

그리고, 도 11a 내지 도 11e는, 풍력발전기(E)를 설치함에 최적인 각 실시예를 나타내었지만, 일 예이며, 이에 한정되지 않는다.

1 : 바람받이 날개
1a : 바람받이측
1a1 : 기단부
1b : 풍류측
1b1 : 기단부
1c : 연결측
1d : 익심(翼芯)
100 : 근원부
101 : 근원 오목면 바람받이부
102 : 오목면 바람받이부
103 : 볼록면 풍류부
104 : 오목면 연결부
3 : 기둥
30 : 베이스
5 : 상부 빔
6 : 하부 빔
7 : 베어링
8 : 주축
10 : 베어링
11 : 부축
12 : 하부 플레이트
13 : 상부 플레이트
14 : 중간 플레이트
15 : 통풍로
16 : 스페이스
20 : 대 풀리(pulley)
21 : 벨트
22 : 부(副) 풀리
23 : 벨트
25 : 발전기
26 : 입력축
27 : 소 풀리
28 : 축전지
30 : 스러스트 베어링
31 : 래디얼 베어링
32 : 서스펜딩 볼트
3200 : 나사부
33 : 연결 볼트
3300 : 역나사부
35 : 케이스 관
3500 : 안나사부
3501 : 내(內)역(逆)나사부
3502 : 너트부
36 : 잠금 너트
37 : 잠금 너트
40 : 베이스
41 : 연결 부재
42 : 연결 부재
A : 기준선
B : 기준선
C : 대략 곡옥 형상
D : 판 형상
E : 풍력발전기
W : 바람

Claims (8)

1. 공중에 설치된 적어도 2장의 플레이트 사이와, 이 플레이트 사이의 연직 방향으로 세워 설치된, 풍력발전용 항력형 바람받이 날개로서,
   이 바람받이 날개는, 바람을 받는 바람받이측과, 이 바람받이측의 배부(背部)에 해당하는 풍류(風流)측과, 이 바람받이측의 기단부(基端部)와, 상기 풍류측의 기단부를 연결하는 연결측으로 구성된, 대략 곡옥(comma-shaped bead) 형상의 단면(端面)을 갖는 판 형상의 구조이며,
   상기 바람받이측은, 근원부와, 이 근원부의 자유단으로부터 예각으로 들어간, 근원 오목면 바람받이부와, 이 근원 오목면 바람받이부에 이어지고, 또한 방사 방향의 선단을 향하여 역포물선 형상의 오목면 바람받이부로 구성되고,
   상기 풍류측은, 근원으로부터, 방사 방향의 선단을 향하여, 순차로, 완만한 포물선 형상의 볼록면 형상으로 이루어지는 볼록면 풍류부로 구성되며,
   상기 연결측은, 상기 양(兩) 기단부를 향하여 역포물선 형상의 오목면 형상의 오목면 연결부로 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 바람받이 날개의 근원 오목면 바람받이부의 들어감과, 오목면 바람받이부의 패임 방향, 및 이 바람받이 날개의 볼록면 바람받이부의 팽출방향을, 이 바람받이 날개의 대략 곡옥 형상의 둥근 부분으로부터 선단을 향한 기준선(A)을 기준으로 하여, 설정하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 바람받이 날개의 오목면 연결부의 패임 방향을, 상기 바람받이측과 풍류측의 근원 사이에 설치한 바람받이측의 기단부와 풍류측의 기단부를 연결하는 기준선(B)을 기준으로 하여, 설정하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 항력형 바람받이 날개.
4. 제 1 항에 기재된 항력형 바람받이 날개를, 제1 바람받이 날개 내지 제4 바람받이 날개로 이루어지는 복수 매로 하고,
   이 복수 매의 바람받이 날개를, 베이스에 간격을 두고 세워 설치한 복수 개의 기둥과, 이 기둥의 입설방향으로 간격을 두고, 각각 설치된 상부 빔 및 하부 빔과, 이 하부 빔에 베어링을 통해 축 지지된 주축과, 이 상부 빔에 베어링을 통해 축 지지된 부축과, 이 주축 및 부축에, 각각 연결한 상부 플레이트 및 하부 플레이트로 구성된 틀체에 설치하는 구성으로 하는 동시에, 이 복수 매의 바람받이 날개를, 상기 틀체의 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에서, 그 방사 방향으로, 수직으로 설치하는 구성으로 하며,
   상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에, 그 방사 방향으로, 수직으로 설치하여 배치한 복수 매의 바람받이 날개 사이에, 복수의 통풍로를 형성하여, 이 복수의 통풍로에서, 바람의 흐름을 확보하는 구성으로 하며,
   상기 주축에 발전기를 부설하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 주축에 대(大) 풀리를 부설하고, 이 대 풀리에 벨트를 걸어, 부(副) 풀리에 연결하며, 이 부 풀리에 현가된 벨트를 발전기의 입력축에 설치한 소(小) 풀리에 연결하는 구성으로 하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에, 중간 플레이트를 설치하고, 이 하부 플레이트와, 이 중간 플레이트 사이에, 상기 복수 매의 하부 바람받이 날개와 하부 통풍로를 설치하고, 또한, 이 상부 플레이트와, 이 중간 플레이트 사이에, 상기 복수 매의 상부 바람받이 날개와 상부 통풍로를 설치하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 상부 플레이트 및 하부 플레이트와 중간 플레이트를 사이에 두고, 상기 복수 매의 상부 바람받이 날개 및 하부 바람받이 날개와, 상부 통풍로 및 하부 통풍로를 설치한 구조이며, 이 상부 바람받이 날개 및 하부 바람받이 날개와, 상부 통풍로 및 하부 통풍로를, 회전 방향에서 위상을 바꾸어 설치하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 상부 플레이트에 상측의 바람받이 날개를 매달아 지지하고, 이 상측의 바람받이 날개는, 상기 중간 플레이트를 통해, 하측의 바람받이 날개와 일체로 되는 동시에, 이 하측의 바람받이 날개는, 상기 하부 빔에 설치한 주축에 피봇 부착된 하부 플레이트에 설치되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기.

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