KR20130077366A - Blade device and wind power generation apparatus used the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A blade apparatus and a wind force/waterpower generation apparatus with this blade apparatus are converting the relatively low seed oscillation motion into the rotation motion to produce electric power and are generating little noise. CONSTITUTION: A blade apparatus and a wind force/waterpower generation apparatus include a blade apparatus (10), a power conversion unit (20), a gear box, and a generator. The blade apparatus oscillates based on a hinge by wind force. The power conversion unit converts the oscillation motion of the blade apparatus into the rotation motion. The gear box changes the rotation power converted by the power conversion unit. The generator is connected with the gear box.

Description

블레이드장치 및 이를 이용한 풍력 발전장치{BLADE DEVICE AND WIND POWER GENERATION APPARATUS USED THE SAME}BLADE DEVICE AND WIND POWER GENERATION APPARATUS USED THE SAME

본 발명은 발전장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 풍력에 의해 요동 운동하는 블레이드장치 및 이 블레이드장치의 요동 운동을 회전 운동으로 변환하여 전기 에너지를 생산하는 풍력 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power generation device, and more particularly, to a blade device that oscillates by wind power and a wind power generator that converts the rocking motion of the blade device into rotational motion to produce electrical energy.

최근 인류의 환경과 에너지에 대한 관심은 그 어느 때보다도 높으며, 특히 온실가스 배출과 화석 연료의 고갈은 대표적인 전 인류의 문제이다. 이 시점에서 풍력 에너지는 위에서 언급한 전 인류의 문제를 해결할 수 있는 신재생에너지원 중 하나로 각광받고 있다.Recently, humanity's interest in environment and energy is higher than ever, and greenhouse gas emissions and fossil fuel depletion are the major problems of all mankind. At this point, wind energy is in the spotlight as one of the renewable energy sources that can solve the above-mentioned problems of mankind.

1990년 이후 기후 변화 협약으로 인해 온실가스의 감축이 급박한 과제로 등장하면서 풍력 발전은 화력 발전이나 원자력 발전의 대체 방안 중의 하나로 활용 가능성이 높게 인식되는 계기가 되었으며, 현재는 매우 빠른 속도로 발전하는 단계에 있다.Since 1990, climate change agreements have led to the urgent reduction of greenhouse gases, which has made wind turbines a viable alternative to thermal and nuclear power. Are on stage.

풍력 발전은 발전 단지의 면적 중에서 실제로 이용되는 면적이 풍력 발전기의 기초부와 도로, 계측 및 중앙 제어실 등으로 전체 단지 면적의 1%에 불과하며, 나머지 99%의 면적은 목축과, 농업 등의 다른 용도로 이용할 수 있는 장점을 가진다.In wind power generation, only 1% of the total area of the complex is used as the basis of wind power generators, roads, instrumentation and central control rooms. Has the advantage of being available for use.

특히, 풍력 발전은 공해 물질 저감 효과가 매우 커서, 예를 들어 200KW급 풍력 발전기 1대를 1년간 운전하여 400,000KWh의 전력을 생산하는 경우, 약 120~200톤의 석탄 대체 효과로 인해, 연간 SO2 2~3.2톤, NOx 1.2~2.3톤, CO2 300~500톤, 슬래그(slag)와 분진(ash) 16~28톤 정도의 공해 물질 배출이 억제되는 효과가 있는 것으로 보고되고 있다.In particular, wind power generation has a large pollution reduction effect. For example, when a single 200KW wind generator is operated for one year to produce 400,000KWh of electricity, the annual SO 2 is replaced by 120 to 200 tons of coal. 2 It has been reported that the emission of pollutants of 2 to 3.2 tons, 1.2 to 2.3 tons of NOx, 300 to 500 tons of CO 2 , and 16 to 28 tons of slag and dust is reported to be suppressed.

상기와 같은 장점을 갖는 풍력 발전은 공기가 익형 위를 지날 때 양력과 항력이 발생되는 공기역학적 특성을 통해 회전하는 로터의 기계적 에너지를 발전기를 통해 전기 에너지로 변환시키는 기술이며, 공기역학적 항력(drag)에 의한 것과 공기역학적 양력(lift)에 의한 것으로 분류된다.Wind power generation with the above advantages is a technology that converts the mechanical energy of a rotating rotor into electrical energy through a generator through the aerodynamic characteristics that lift and drag is generated when the air passes over the airfoil, and the aerodynamic drag (drag ) And by aerodynamic lift.

일반적으로, 풍력 발전장치는 로터의 회전축이 놓인 방향에 따라 수평형 풍력 발전장치와 수직형 풍력 발전장치가 있다. 수직형 풍력 발전장치는 수평형에 비해 블레이드 면적이 크고 거추장스럽기 때문에 현재는 수평형 풍력 발전장치가 주류를 이룬다.In general, a wind turbine includes a horizontal wind turbine and a vertical wind turbine according to the direction in which the rotation axis of the rotor is placed. Vertical wind turbines have a larger blade area and are more cumbersome than horizontal wind turbines.

상기 수평형 풍력 발전장치는 프로펠러 방식으로서 공기역학적으로 바람의 양력을 이용한 블레이드로 구성된 로터를 사용함으로써 발전 효율은 비교적 높으나, 바람이 부는 방향에 따라 로터의 방향을 바꾸어 주어야 하며, 바람의 세기에 따라 블레이드의 각도를 바꾸어 주어야 하는 장치가 필요하다.The horizontal wind power generator has a relatively high power generation efficiency by using a rotor composed of blades using aerodynamic lift as a propeller type, but the direction of the rotor must be changed according to the direction of wind blowing and the wind strength. A device is needed to change the angle of the blade.

또한, 수평형 풍력 발전장치는 로터의 축이 최소한 로터의 반지름보다 높은 곳에 위치하므로 높은 곳에 위치한 로터의 축과 발전기를 연결하기 위해서는 발전기를 로터의 축과 같은 높이에 설치하여야 하는데, 이 경우 강한 바람에 의해 기구적인 손상이 발생할 수 있는 위험과 MW급 발전기의 경우 주요 장치가 약 70m 높이의 고공에 위치하기 때문에 설치, 유지 및 보수가 용이하지 않다는 문제가 따른다. 한편, 수평 회전력을 수직 회전력으로 전환하는 장치를 설치하여 로터의 축과 발전기를 연결하는 방법도 있으나, 이 경우는 수평 회전력을 수직 회전력으로 전환하는 과정에서 에너지 손실이 일어난다고 하는 문제가 있다.In addition, in the horizontal wind turbine, since the rotor shaft is located at least higher than the radius of the rotor, the generator must be installed at the same height as the shaft of the rotor in order to connect the generator shaft with the rotor located at a higher position. There is a risk that mechanical damage may occur, and in the case of MW class generators, the main equipment is located at an altitude of about 70m, and thus installation, maintenance and repair are not easy. On the other hand, there is also a method for connecting the shaft and the generator of the rotor by installing a device for converting the horizontal rotational force to the vertical rotational force, in this case there is a problem that the energy loss occurs in the process of converting the horizontal rotational force to the vertical rotational force.

상기와 같이 수평형 풍력 발전장치는 로터의 반경에 비례해서 탑의 높이도 높아져야 하므로 도심이나 민가에 가까운 곳에 설치하기 어려운 점이 있어서, 대체적으로 거주지에서 떨어진 한적한 곳에 집단적으로 설치되고 있다.As described above, the horizontal wind power generator has a high tower height in proportion to the radius of the rotor, so that it is difficult to install in a city or near a private house, and is generally collectively installed in a secluded place away from the residence.

또한, 현재 사용되고 있는 대부분의 풍력 발전장치는 고유속 상태의 유체를 동력화하기 위한 장치로서, 일정 이상의 고유속을 형성하지 않으면 동력 발생이 미약하다는 문제가 있다. 이에 따라 현재의 풍력 발전장치에서는 저풍속을 최대로 이용하기 위해서 프로펠러 직경을 크게 하고 있는데, 예를 들어, 발전량 2MW/h 일 때, 프로펠러의 직경은 무려 90m 이상으로 해야 하고, 동체의 높이는 그 이상의 높이로 해야 하므로, 그에 따른 건설 비용 및 유지/보수에 많은 비용이 발생하게 된다.In addition, most of the wind power generators currently used as a device for powering the fluid in a high flow state, there is a problem that the power generation is weak unless a high flow rate is formed more than a certain. Accordingly, in the current wind turbine, the propeller diameter is increased in order to make the best use of the low wind speed. For example, when the power generation amount is 2MW / h, the diameter of the propeller should be 90m or more, and the height of the fuselage is higher than that. Since the height must be high, the construction cost and the maintenance / repair are high.

또한, 일반적인 MW급 프로펠러 방식 풍력 발전장치는 구조상 최소 풍속이 10~12m/sec 이상이 되어야만 발전이 가능하므로, 바람이 비교적 약하고 풍향이 자주 변하는 지형에서는 만족할 만한 발전 효율을 기대할 수 없으며, 더욱이 태풍이나 돌풍 시에는 부품의 파손을 방지하기 위해 운전을 정지해야 하는 문제도 있다.In addition, general MW propeller type wind power generator can generate power only when the minimum wind speed is more than 10 ~ 12m / sec. Therefore, it is impossible to expect satisfactory power generation efficiency in the terrain where the wind is relatively weak and the wind direction changes frequently. In the case of a gust, there is a problem that the operation must be stopped to prevent damage to the parts.

무엇보다도, 일반적인 프로펠러 방식 풍력 발전장치는 운전 중 바람의 파단력과 블레이드의 진동에 따른 저주파성 소음이 심하게 발생함으로써 사람이나 동물의 수태 불능이나 여윔 현상을 유발시키는 등 자연 환경을 파괴하는 요인이 되고 있으며, 이러한 이유로 설치 지역이 매우 제한적이어서 한적한 해안가나 대륙붕 등에 설치됨으로써 육비 설치때 보다 비용이 약 2.5배 정도 높아지는 문제가 있다.Above all, the general propeller type wind turbine generates high frequency low frequency noise due to wind breaking force and blade vibration during operation, which causes the deterioration of the natural environment such as incapacity or thinning of humans or animals. And, for this reason, the installation area is very limited, so it is installed on a secluded coast or continental shelf, so that the cost is about 2.5 times higher than the cost of installing meat.

또한, 일반적인 MW급 프로펠러 방식 풍력 발전장치는 약 70~100m 높이로 설치됨으로써 고공 작업이 필수적이고 A/S도 어려움이 있으며, 또한, 높은 곳에 설치됨으로써 부품도 소형, 고효율 및 저중량의 특수 부품이 필수적이어서 제조 및 설치비용이 높아지는 것을 피할 수 없다.In addition, the general MW propeller type wind turbine is installed at a height of about 70 to 100m, which requires high altitude work and is difficult to A / S. Also, since it is installed at a high level, small parts, high efficiency and low weight special parts are essential. Inevitably, high manufacturing and installation costs are inevitable.

또한, 일반적인 프로펠러 방식 풍력 발전장치는 프로펠러의 끝단이 100~200Km/h 정도의 고속으로 회전하기 때문에, 새 등과 같은 동물이 부딪쳐 죽거나 소형 비행기 등이 부딪쳐 추락하는 등의 사고가 발생하는 경우가 있고 많은 저주파성 굉음을 유발하여 소음 공해에 대한 대책이 필요하다.In addition, the general propeller type wind power generator rotates at a high speed of about 100-200 km / h, so that an accident such as a bird, such as a bird, or a small airplane, may crash. There is a need for countermeasures against noise pollution by inducing low frequency noise.

상기와 같은 수평형 풍력 발전장치의 문제점을 보완하고자 수직형 풍력 발전장치가 제안되었다. 그러나, 수직형 풍력 발전장치는 바람의 방향에 관계없이 작동시킬 수 있고, 기어박스나 발전기 등을 지상에 설치할 수 있는 장점은 있으나, 발전량이 적어 소형 또는 중형의 보조용 발전장치로 밖에 사용할 수 없다는 단점이 있다.In order to supplement the problems of the horizontal wind power generator as described above, a vertical wind power generator has been proposed. However, the vertical wind power generator can operate regardless of the direction of the wind, and there is an advantage that can be installed on the ground, such as a gearbox or generator, but the power generation is small and can be used only as a small or medium auxiliary power generator There are disadvantages.

또한, 일반적인 풍력 발전기는 바람의 영향을 최소화하기 위해 600~700m의 거리를 두고 설치해야 하는데, 풍력 발전기를 1기를 설치하는데 1Km2의 넓이가 필요하다. 바람이 불어오면 50% 정도가 발전기로 흡수되기 때문에, 다른 발전기가 최대량의 바람을 모으기 위해서는 이 정도 거리 유지가 필요하다. 예를 들어 100기를 모두 설치하려면 100Km2의 대규모 면적이 필요하게 된다.In addition, the general wind generator should be installed at a distance of 600 ~ 700m in order to minimize the influence of the wind, the width of 1Km 2 is required to install one wind generator. Since 50% of the wind is absorbed by the generator, it is necessary to maintain this distance for other generators to collect the maximum amount of wind. For example, installing 100 units would require a large area of 100 km 2 .

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 풍력에 의한 블레이드의 저속 요동 운동을 회전 운동으로 변환하여 전기 에너지를 생산함으로써 기존 MW급 풍력 발전기 대비 소음이 거의 없고 풍속이나 풍향에 영향을 거의 받지 않아 설치비가 저렴한 육지에 설치해도 소음 공해에 의한 민원 발생의 여지가 없으며, 오히려 새들의 날개짓과 유시한 형태로 작동하여 관광 자원으로 활용이 가능한 자연친화적인 청정 에너지형 풍력 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above point, by converting the low-speed rocking motion of the blades by the wind to rotational motion to produce electrical energy almost no noise compared to the existing MW-class wind generators, and almost no effect on wind speed or wind direction There is no room for civil complaints due to noise pollution even if it is installed on land where the installation cost is low. Rather, it provides nature-friendly, clean energy-type wind power generators that can be used as tourist resources by acting like wings of birds. There is a purpose.

본 발명의 다른 목적은, 발전기 및 변속기 등과 같은 주요 부품의 지상 혹은 지하 설치가 가능하여 소형, 고효율 및 저중량의 특수 부품이 아닌 일반적인 산업 부품을 사용할 수 있어 제조 및 설치 비용을 낮출 수 있음과 아울러 증속기, 발전기 등 주요 설비의 지상 또는 지하 설치로 A/S가 용이한 풍력 발전장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention, the ground or underground installation of the main parts such as generators and transmissions can be used in general industrial parts instead of small, high efficiency and low weight special parts can be used to lower the manufacturing and installation costs as well as increase It is to provide a wind power generator that is easy to A / S by installing on the ground or underground of major facilities such as shorthand and generator.

본 발명의 또 다른 목적은, 저속의 풍속에서도 발전 효율을 높일 수 있으며, 새나 비행기 등과 같은 비행체가 충돌하여 추락하는 사고가 발생하지 않아 안전하고 소음 공해가 없는 풍력 발전장치를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a wind power generator that can increase power generation efficiency even at a low speed wind speed, and is safe and free of noise pollution due to a crash that does not occur due to collision of a vehicle such as a bird or an airplane.

본 발명의 또 다른 목적은, 바람이나 물과 같은 유체의 유속에 의해 소정 각도로 좌우 요동 운동함으로써, 이 요동 운동을 동력변환장치를 채용하여 회전운동으로 변환하여 전력을 생산할 수 있는 풍력이나 수력 발전장치에 이용할 수 있는 블레이드장치를 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to move the left and right rocking motion at a predetermined angle by the flow velocity of a fluid such as wind or water, so that this rocking motion can be converted into rotational motion by employing a power converter to produce electric power. It is to provide a blade device that can be used in the device.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력 발전장치는, 풍력에 의해 힌지를 중심으로 요동 운동하는 블레이드장치; 상기 블레이드장치의 요동 운동을 회전 운동으로 변환하는 동력변환수단; 상기 동력변환수단에 의해 변환된 회전 동력을 변속하는 기어박스; 및 상기 기어박스에 연결된 발전기;를 포함한다.Wind turbine generator according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the blade device for oscillating movement around the hinge by the wind; Power conversion means for converting the rocking motion of the blade device into a rotational motion; A gear box for shifting the rotational power converted by the power converting means; And a generator connected to the gearbox.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 블레이드장치는, 지하 또는 지상에 힌지로 고정된 고정날개; 블레이드장치의 좌우 요동 운동을 위한 양력을 발생시키도록 상기 고정날개의 후방에 소정 각도로 이동하도록 설치된 1개 이상의 유동날개; 및 상기 고정날개의 전방에 소정 각도로 이동하도록 설치된 가이드날개;를 포함하여 구성될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the blade device, a fixed wing fixed to the hinge underground or above ground; At least one flow wing installed to move at a predetermined angle behind the fixed blade to generate lifting force for left and right rocking motion of the blade device; And a guide blade installed to move at a predetermined angle in front of the fixed blade.

또한, 본 발명은 다수의 블레이드장치가 일정간격을 두고 병렬로 연결되어 하나의 힌지를 중심으로 요동 운동하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에 의하면, 블레이드장치의 전후방향 길이를 축소시킬 수 있다.In addition, the present invention can be configured so that a plurality of blade devices are connected in parallel with a predetermined interval to swing movement about one hinge. According to this embodiment, the length of the front and rear direction of the blade device can be reduced.

또한, 상기 블레이드장치는 상광하협 또는 상협하광의 구조로 형성될 수 있다. 상광하협 구조의 블레이드장치는 상부 고밀도 풍속 지역에 유리하게 사용할 수 있고, 상협하광 구조의 블레이드장치는 하부 고밀도 풍속 지역에 유리하게 사용할 수 있다.In addition, the blade device may be formed of a structure of the upper and lower narrow beams. The blade device of the sub-single beam structure can advantageously be used in the upper high density wind speed area, and the blade device of the sub-blow light structure can be advantageously used in the lower high density wind speed area.

또한, 상기 블레이드장치는 상기 힌지를 포함하는 하부유닛과 상부유닛으로 분리 형성되고, 상기 상,하부유닛이 제2힌지로 연결되어, 상기 하부유닛에 대하여 상부유닛을 블레이드장치의 요동 운동에 수직한 방향으로 회동시켜 접을 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의해 블레이드장치의 유지,보수시 높게 설치된 블레이드장치를 지상에 가깝게 회동시킴으로써 용이하게 유지, 보수 작업을 수행할 수 있다. 또한, 태풍이나 강풍시 블레이드장치를 지상에 가깝게 위치시켜 블레이드장치가 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.In addition, the blade device is formed by separating the lower unit and the upper unit including the hinge, the upper and lower units are connected by a second hinge, the upper unit with respect to the lower unit perpendicular to the swinging motion of the blade device It can be configured to fold by rotating in the direction. With this structure, the maintenance and repair work can be easily performed by rotating the blade device installed at a high level during maintenance and repair of the blade device close to the ground. In addition, it is possible to prevent the blade device from being damaged by placing the blade device close to the ground during a typhoon or strong wind.

또한, 상기 블레이드장치의 좌우 요동 운동각은 편각 10°~ 45°정도의 범위에서 지역 특성에 따른 풍속에 따라 크랭크암의 길이를 조정하여 적절하게 설정할 수 있다.In addition, the left and right rocking movement angle of the blade device can be appropriately set by adjusting the length of the crank arm according to the wind speed according to the regional characteristics in the range of about 10 ° to 45 ° of declination.

또한, 상기 동력변환수단은, 상기 고정날개에 일단이 연결된 1개 이상의 커넥팅로드; 상기 각 커넥팅로드의 타단과 연결되는 크랭크 암을 구비하는 크랭크 축; 및 상기 크랭크 축에 설치된 플라이휘일;을 포함하며, 상기 고정날개에 대한 상기 커네팅로드의 연결부분은 상기 고정날개의 힌지점 상부이거나 또는 하부일 수 있다.In addition, the power conversion means, one or more connecting rods one end is connected to the fixed blade; A crank shaft having a crank arm connected to the other ends of the connecting rods; And a flywheel installed on the crankshaft, wherein the connecting portion of the connecting rod to the fixed blade may be above or below the hinge point of the fixed blade.

또한, 본 발명에 의한 풍력 발전장치는 상기 동력변환수단, 변속기 및 발전기를 수용하여 지지하는 기계실을 더 구비하고, 상기 기계실은 풍향에 따라 자전 가능하도록 다수의 바퀴를 구비할 수 있다. 여기서, 상기 기계실은 지하 또는 지상에 설치될 수 있다.In addition, the wind turbine generator according to the present invention further includes a machine room for accommodating and supporting the power conversion means, the transmission, and the generator, and the machine room may include a plurality of wheels so as to be able to rotate according to the wind direction. Here, the machine room may be installed underground or above the ground.

더욱 바람직한 실시예에 의하면, 본 발명의 풍력 발전장치는, 초기 구동을 위하여 동력변환수단을 시동하는 시동모터; 상기 시동모터를 구동시키기 위한 구동부; 상기 유동날개 및 가이드날개를 구동시키기 위한 구동부; 상기 기계실의 바퀴를 구동시키기 위한 구동부; 풍속 감지를 위한 센서; 풍향 감지를 위한 센서; 및 상기 시동모터 구동부를 제어함과 아울러 상기 풍속감지센서 및 상기 풍향감지센서로부터 감시신호를 받아 상기 유동날개 구동부, 가이드날개 구동부 및 기계실 바퀴 구동부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.According to a further preferred embodiment, the wind turbine generator of the present invention, the starter motor for starting the power conversion means for the initial drive; A driving unit for driving the starting motor; A drive unit for driving the flow wing and the guide wing; A drive unit for driving wheels of the machine room; A sensor for detecting wind speed; A sensor for detecting wind direction; And a control unit for controlling the starting motor driving unit and controlling the floating wing driving unit, the guide wing driving unit, and the machine room wheel driving unit by receiving a monitoring signal from the wind speed sensor and the wind direction detecting sensor.

한편, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 블레이드장치는, 유체의 흐름에 따라 좌우측의 압력 변화를 유발시켜 요동 운동하는 구조의 블레이드장치로서, 힌지로 고정된 고정날개; 상기 고정날개의 후방에 소정 각도로 회동 가능하게 연결되어 최좌측 또는 최우측 위치에서 좌우측의 압력 변화가 발생되도록 회동하는 1개 이상의 유동날개; 상기 고정날개의 전방에 소정 각도로 회동 가능하게 연결된 가이드날개; 및 상기 유동날개 및 가이드날개를 구동시키는 구동부;를 포함한다.On the other hand, the blade device for achieving the object of the present invention, the blade device of the structure oscillating movement by causing a pressure change on the left and right side in accordance with the flow of the fluid, the fixed blade fixed to the hinge; One or more flow blades rotatably connected at a predetermined angle to the rear of the fixed blade to rotate so that a pressure change of the left and right sides occurs at the leftmost or rightmost position; A guide blade rotatably connected at a predetermined angle to the front of the fixed blade; And a driving unit for driving the flow wing and the guide wing.

여기서, 상기 유체는 바람(풍력) 또는 물(수력)이며, 이러한 유체의 흐름에 의한 요동 운동을 회전 운동으로 변환하는 동력변환수단을 더 포함할 수 있다.Here, the fluid is wind (wind power) or water (hydropower), and may further include a power conversion means for converting the rocking motion caused by the flow of the fluid into the rotational motion.

본 발명에 의한 풍력 발전장치는, 비교적 저속으로 운전되는 블레이드장치의 요동 운동을 회전 운동으로 변환하여 전력을 생산하기 때문에, 소음이 거의 없어 민원 발생의 여지를 극소화시키며, 새나 비행기 등과 같은 비행체가 충돌할 우려도 거의 없고, 다수의 집합체로 설치했을 경우 새들의 날개짓과 유사하여 관광 자원으로 활용이 가능하다.The wind power generator according to the present invention generates electric power by converting the rocking motion of the blade device which is operated at a relatively low speed into a rotational motion, thereby minimizing the possibility of civil complaints due to almost no noise, and flying aircraft such as birds or airplanes collide with each other. There is little to worry about, and when installed in a large number of aggregates, it can be used as a tourist resource because it is similar to bird wings.

또한, 발전장치의 주요부품들, 즉 기어박스나 발전기 등을 관리자의 접근이 용이한 지상이나 지하에 설치하기 때문에, 설치 및 A/S가 용이하며, 특수 용도가 아닌 일반 산업용 부품 및 자재의 사용이 가능하므로, 설치 비용 및 운전 비용을 낮출 수 있다.In addition, since the main parts of the power generation device, ie gearbox or generator, are installed on the ground or underground where the manager can access easily, they are easy to install and A / S, and use general industrial parts and materials rather than special uses. This makes it possible to lower installation and operating costs.

또한, 비교적 저속의 풍속에서도 발전 효율이 높으며, 소음이 거의 발생하지 않고 2차 공해 발생이 미미하여 자연 환경을 파괴하지 않는 환경 친화적인 발전장치를 제공할 수 있다.In addition, the power generation efficiency is high even at a relatively low speed, it is possible to provide an environmentally friendly power generation device that does not destroy the natural environment due to the generation of little noise and minimal secondary pollution.

또한, 본 발명에 의한 풍력 발전장치는 소음 공해가 없고 생물체 및 비행체 등과의 충돌 위험성이 없기 때문에, 발전 단지를 관광 단지나 목장 등으로 활용 가능하다고 하는 장점이 있다.In addition, the wind power generator according to the present invention has the advantage that the power generation complex can be used as a tourism complex or a ranch because there is no noise pollution and there is no danger of collision with living organisms and aircraft.

도 1a 및 1b는 본 발명의 실시예예 의한 풍력 발전장치의 작동 원리를 설명하기 위하여 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 풍력 발전장치의 개략적인 구성을 보인 사시도,
도 3은 도 2의 측면도,
도 3a는 다른 실시예를 보인 도 3에 해당하는 도면,
도 4는 본 발명의 요부인 블레이드장치의 구조 및 작용을 설명하기 위한 도면,
도 5a 및 5b는 블레이드장치의 변형예로서 2익형 및 3익형의 개략도,
도 6a 및 6b는 블레이드장치의 또 다른 변형예로서 하부 고밀도 풍속 지역 및 상부 고밀도 풍속 지역에 적합한 블레이드장치의 개략도,
도 7은 본 발명에 의한 풍력 발전장치의 구동 제어 블럭도, 그리고,
도 8은 본 발명에 의한 블레이드장치를 물속에 위치시켜 물의 흐름에 따라 좌우 요동 운동하도록 구성한 수력 발전장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.1a and 1b is a schematic diagram showing for explaining the operating principle of the wind power generator according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a wind power generator according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 is a side view of Figure 2,
3A is a view corresponding to FIG. 3 showing another embodiment;
4 is a view for explaining the structure and operation of the main blade device of the present invention,
5A and 5B are schematic views of two- and three-axes as a modification of the blade device;
6A and 6B are schematic views of a blade device suitable for the lower high density wind speed region and the upper high density wind speed region as yet another modification of the blade device;
7 is a drive control block diagram of a wind turbine generator according to the present invention, and
8 is a view schematically illustrating a hydroelectric generator configured to position the blade device according to the present invention in the water so as to swing left and right according to the flow of water.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 실시예들을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may be variously modified and may have various forms, and exemplary embodiments will be described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to the specific form disclosed, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 의한 블레이드장치를 이용한 풍력 발전장치를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도 1a는 기계실이 지하에 설치된 예를 나타낸 것이고, 도 1b는 기계실이 지상에 설치된 예를 나타낸 것이다.Figure 1a and Figure 1b is a view schematically showing a wind turbine generator using a blade device according to the present invention, Figure 1a shows an example of the machine room is installed underground, Figure 1b shows an example of the machine room is installed on the ground.

도 1a에 도시된 바와 같이, 블레이드장치(10)는 힌지(H1)로 고정되어 있으며, 이와 같이 설치된 블레이드장치(10)는 자세히 후술되겠지만, 풍력에 의해 상기 힌지(H)를 중심으로 좌우방향으로 소정 각도(θ) 요동 운동하도록 되어 있다.As shown in Figure 1a, the blade device 10 is fixed to the hinge (H1), the blade device 10 is installed in this way will be described later in detail, in the left and right directions around the hinge (H) by the wind A predetermined angle θ rocking motion is performed.

여기서, 상기 블레이드장치(10)의 요동 운동각(θ)은 특별히 한정하는 것은 아니지만, 편각 10°~ 45°범위에서 풍속에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 또한, 상기 블레이드장치(10)의 전체 높이는 예를 들어, 대략 70~150m 정도가 바람직하나, 이를 꼭 한정하는 것은 아니다. 한편, 상기 블레이드장치(10)의 힌지(H)에서부터 상단까지의 길이(L1)와 하단까지의 길이(L2)는 예를 들어 10:1~10:1.5 정도의 비율로 설계함이 바람직하다.Here, the swinging motion angle θ of the blade device 10 is not particularly limited, but may be appropriately set according to the wind speed in the declination angle of 10 ° to 45 °. In addition, the overall height of the blade device 10 is, for example, preferably about 70 ~ 150m, but not necessarily limited thereto. On the other hand, the length (L1) from the hinge (H) of the blade device 10 to the upper end and the length (L2) from the lower end is preferably designed in a ratio of about 10: 1 ~ 10: 1.5.

상기와 같은 블레이드장치(10)의 좌우 요동 운동은 동력변환수단(20)에 의해 회전운동으로 변환되고, 변환된 회전동력은 후술될 기어박스를 통하여 예를 들어, 고속으로 변속된 후 발전기로 전달된다. 이와 같이, 본 발명은 종래 MW급 수직형 풍력 발전장치와 같은 회전하는 로터를 채용하지 않고 요동 운동하는 블레이드장치를 채용함으로써 작동 소음이 거의 없으며, 또한 블레이드장치가 저속으로 요동 운동하므로 새나 비행기와 같은 비행체가 충돌하여 추락하는 사고 등을 현저하게 줄일 수 있다.The left and right rocking motion of the blade device 10 as described above is converted into rotational motion by the power conversion means 20, the converted rotational power is transmitted to the generator after being shifted to a high speed, for example through a gearbox to be described later do. As described above, the present invention has almost no operation noise by employing a blade device that oscillates without employing a rotating rotor, such as a conventional MW-class vertical wind turbine, and because the blade device oscillates at a low speed, such as a bird or an airplane. Significantly reduce accidents caused by collision of aircraft and falling.

상기 동력변환수단(20)은 상기 블레이드장치(10)의 하단부에 일단이 연결된 한 쌍의 커넥팅로드(21,21'), 상기 커넥팅로드(21,21')의 타단과 연결되는 크랭크 암(22,22')을 갖는 크랭크 축(23,23') 및 상기 크랭크 축(23,23')에 연결된 플라이휘일(24,24')을 포함한다. 이와 같은 크랭크기구를 이용하여 요동 운동을 회전 운동으로 변환하는 기술은 공지의 기술로 이해 가능하므로 여기서는 상세한 설명을 생략한다.The power converting means 20 is a pair of connecting rods 21 and 21 ', one end of which is connected to the lower end of the blade device 10, and a crank arm 22 connected to the other end of the connecting rods 21 and 21'. And crankshafts 23 and 23 'having a 22' and flywheels 24 and 24 'connected to the crankshafts 23 and 23'. The technique for converting the rocking motion to the rotational motion using such a crank mechanism can be understood by a known technique, and thus, detailed description thereof will be omitted.

한편, 상기와 같은 동력변환수단(20)과 후술될 기어박스 및 발전기 등은 지상 또는 지하에 설치될 수 있는데, 소정의 기계실(30)에 수용된 상태로 지상 또는 지하에 설치될 수 있다. 즉, 종래 수직형 풍력 발전장치의 경우, 주요 부품인 기어박스나 발전기 등이 지상 70m 이상의 고공에 설치됨으로써 설치 작업 및 A/S에 고비용이 들뿐만 아니라 기어박스나 발전기 등도 소형, 경량 및 고효율의 특수 부품을 사용함으로써 제조 비용 및 유지 비용이 상승하는 것을 피할 수 없었다. 그러나, 본 발명은 접근성이 용이한 지상 또는 지하에 주요 부품들이 설치되는 관계로, 설치 및 A/S가 용이할 뿐만 아니라 부품도 일반적인 산업용 발전 부품을 사용할 수 있으므로, 설치 비용 및 운전 비용을 대폭 절감할 수 있다.On the other hand, the above-described power conversion means 20 and the gear box and generator to be described later may be installed on the ground or underground, it may be installed on the ground or underground in a state accommodated in a predetermined machine room (30). In other words, in the case of the conventional vertical wind power generators, gearboxes or generators, which are the main components, are installed at high altitudes of more than 70 meters above the ground, which is expensive in installation work and after-sales service, and the gearboxes and generators are also compact, lightweight, and highly efficient. The use of special parts inevitably increased the manufacturing and maintenance costs. However, in the present invention, since the main parts are installed on the ground or underground, which are easily accessible, not only are easy to install and A / S, but also the parts can be used general industrial power generation parts, thereby greatly reducing installation and operating costs. can do.

상기 기계실(30)은 그 하부면에 설치된 다수의 바퀴(31,31')를 구비한다. 상기 바퀴(31.31')는 기계실(30)을 자전시키기 위한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 블레이드장치(10)는 풍향에 따라 방향을 변경할 필요가 있는데, 풍향이 바뀌면 이를 풍향감지센서(120:도 7 참조)가 감지하고 이 풍향 감지 신호가 제어부(100:도 8 참조)를 통하여 기계실 바퀴 구동부(150:도 7 참조)로 송신됨으로써 상기 바퀴(31,31')가 구동하여 기계실(30)을 자전시킨다.The machine room 30 has a plurality of wheels 31 and 31 'installed on its lower surface. The wheel 31. 31 ′ is for rotating the machine room 30. Specifically, the blade device 10 of the present invention needs to change the direction according to the wind direction, if the wind direction is changed by the wind direction sensor 120 (see Fig. 7) and this wind direction detection signal is the control unit 100: Fig. 8 The wheels 31 and 31 'are driven to rotate the machine room 30 by being transmitted to the machine room wheel drive unit 150 (see FIG. 7).

도 1a에서 참조부호 40은 시동모터이다. 본 발명의 풍력 발전장치는 운전 전 블레이드장치(10)가 정중앙에 위치되어 있기 때문에, 초기에는 요동 운동을 하지 않는다. 따라서, 상기 시동모터(40)를 이용하여 플라이휘일(24')을 일정시간 동안 회전시켜서 블레이드장치(10)가 좌측 또는 우측으로 요동하도록 하여 준다. 일단 요동 운동을 시작한 블레이드장치(10)는 자세히 후술될 블레이드장치(10)의 특징적인 구조에 의해 연속적으로 요동 운동을 하게 된다. 상기 시동모터(40)는 자동차의 키와 같이 블레이드장치(10)를 기동시킨 후 정지하여 대기한다.Reference numeral 40 in FIG. 1A denotes a starting motor. In the wind turbine generator of the present invention, since the blade device 10 is located at the center of the front, it does not oscillate initially. Accordingly, the flywheel 24 'is rotated for a predetermined time using the starting motor 40 so that the blade device 10 swings left or right. The blade device 10 once started the rocking motion is continuously rocked by the characteristic structure of the blade device 10 to be described later in detail. The starting motor 40 stops and waits after starting the blade device 10 like a car key.

도 1b는 본 발명에 의한 풍력 발전장치의 변형예를 개략적으로 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이, 기계실(30)이 지상에 설치되어 있다는 것을 제외하고는 앞서 설명한 도 1a와 유사하게 구성되어 있다. 따라서, 동일한 부재 번호를 부여하여 여기서는 구체적인 설명은 생략한다.Figure 1b schematically shows a modification of the wind turbine generator according to the present invention, as shown, is configured similarly to Figure 1a described above, except that the machine room 30 is installed on the ground. Therefore, the same member number is given and the detailed description is omitted here.

다만, 본 변형예에서는 블레이드장치(10)가 그 하단부에 설치된 힌지(H1)를 중심으로 요동 운동하도록 구성되어 있으며, 이 블레이드장치(10)의 힌지(H1) 위에 커넥팅로드(21,21')의 일단이 별도의 연결편(10a)에 의해 연결되어 있다는 점이 앞서 설명한 실시예와 다르다. 그외 다른 구성 및 작동 원리 등은 상술한 실시예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.However, in the present modification, the blade device 10 is configured to swing around the hinge H1 installed at the lower end thereof, and the connecting rods 21 and 21 'are formed on the hinge H1 of the blade device 10. One end of is different from the above-described embodiment in that it is connected by a separate connecting piece (10a). Other configurations, operating principles, etc. are the same as the above-described embodiment, and thus detailed description thereof will be omitted.

도 2 내지 도 4는 본 발명에 의한 풍력 발전장치의 구현예를 도시한 것이다. 2 to 4 show an embodiment of the wind turbine generator according to the present invention.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 블레이드장치(10)는 고정날개(11), 다수의 유동날개(13,13') 및 가이드날개(15)를 구비한다.As shown in Figures 2 to 4, the blade device 10 is provided with a fixed blade 11, a plurality of flow wings (13, 13 ') and a guide blade (15).

상기 고정날개(11)는 도면에서는 구체적으로 도시하고 있지 않으나, 하부 일측이 힌지(H1)에 의해 기계실(30:도 1a 참조)에 좌우방향으로 요동 운동 가능하게 설치되어 있다. 이 고정날개(11)는 블레이드장치(10)의 바디 역할을 한다.Although not shown in detail in the drawing, the fixed blade 11 is provided with a hinge H1 in the machine room 30 (see FIG. 1A) so as to be able to swing in the left and right directions. The fixed blade 11 serves as a body of the blade device (10).

상기 다수의 유동날개(13,13':도시예에서는 2개)는 상기 고정날개(11)의 후방에 소정 각도로 회동 가능하게 연결되어 있고, 상기 가이드날개(15)는 상기 고정날개(11)의 전방에 소정 각도로 회동 가능하게 연결되어 있다. 이러한 블레이드장치(10)는 그 횡단면 형상이 유선형 구조로 되어 있으며, 알루미늄, 카본, 유리섬유, SUS 등과 같은 재질로 형성될 수 있다.The plurality of floating blades 13 and 13 '(two in the illustrated example) are rotatably connected to the rear of the fixed blade 11 at a predetermined angle, and the guide blade 15 is the fixed blade 11. It is rotatably connected to the front of a predetermined angle. The blade device 10 is a cross-sectional shape of the streamlined structure, it may be formed of a material such as aluminum, carbon, glass fiber, SUS and the like.

또한, 상기 블레이드장치(10)는 도 4에서 보는 바와 같이, 블레이드장치(10)가 최좌측 또는 최우측으로 요동한 경우, 상기 유동날개(13,13')를 소정 각도로 회전시키기 위한 구조와 상기 가이드날개(15)를 소정 각도로 회전시키기 위한 구조를 구비한다.In addition, as shown in FIG. 4, the blade device 10 has a structure for rotating the flow blades 13 and 13 'at a predetermined angle when the blade device 10 swings to the leftmost or rightmost side. It has a structure for rotating the guide blade 15 at a predetermined angle.

상기 유동날개 회전 구조는, 예를 들어 유동날개(13,13')의 전단부에 마련된 종동기어부(13a,13'a) 및 상기 종동기어부(13a,13'a)와 맞물림되는 구동기어부(13b,13'b)를 갖춘 모터로 구성될 수 있으며, 상기 가이드날개 회전 구조는, 가이드날개(15)의 후단부에 마련된 종동기어부(15a) 및 상기 종동기어부(15a)와 맞물림되는 구동기어부(15b)를 갖춘 모터로 구성될 수 있다.The floating wing rotating structure includes, for example, a driven gear 13a, 13'a provided at the front end of the floating wing 13, 13 'and a driving gear portion engaged with the driven gear 13a, 13'a. 13b and 13'b, wherein the guide blade rotation structure is engaged with the driven gear portion 15a and the driven gear portion 15a provided at the rear end of the guide blade 15. It may be composed of a motor having a drive gear portion 15b.

상기와 같이 구성된 날개 회전 구조에서 모터는 도 7에 나타낸 바와 같은 유동날개 구동부(130) 또는 가이드날개 구동부(140)에 의해 구동이 제어되며, 상기 유동날개 구동부(130) 및 가이드날개 구동부(140)는 제어부(100)로부터 신호를 수신하여 상기 모터를 정역방향으로 구동하도록 되어 있다.In the blade rotation structure configured as described above, the motor is controlled by the flow wing drive unit 130 or the guide wing drive unit 140 as shown in FIG. 7, and the flow wing drive unit 130 and the guide wing drive unit 140 Receives a signal from the control unit 100 is configured to drive the motor in the forward and reverse directions.

한편, 도시예에서는 날개 회전 구조가 종동기어부와 구동기어부를 갖춘 모터로 구성된 예를 도시하고 있으나, 이를 꼭 한정하는 것은 아니며, 상기 날개 회전 구조는 유,공압 실린더 혹은 케이블로 구성될 수도 있다.On the other hand, in the illustrative example, but the blade rotation structure is shown an example consisting of a motor having a driven gear and a drive gear, it is not necessarily limited to this, the blade rotation structure may be composed of a hydraulic, pneumatic cylinder or cable.

도 2 및 도 3에서 참조부호 50,50'은 기어박스이며, 60,60'은 발전기이다. 도시된 바와 같이, 상기 기어박스(50,50')는 동력변환수단(20)의 크랭크 축(23,23')에 연결되어 있으며, 상기 발전기(60,60')는 기어박스(50,50')에 각각 연결되어 있다. 이러한 구조에 의해 상기 동력변환수단(20)에 의해 변환된 회전 동력은 기어박스(50,50')에 의해 1,200rpm~2,000rpm 회전수의 회전 동력으로 변환되어 발전기(60,60')로 전달됨으로써 발전기(60,60')에 의해 소정의 전력이 생산된다.2 and 3, the reference numeral 50, 50 'is a gearbox, 60,60' is a generator. As shown, the gearbox 50, 50 ′ is connected to the crankshafts 23, 23 ′ of the power conversion means 20, and the generator 60, 60 ′ is gearbox 50, 50. Are each connected to '). By this structure, the rotational power converted by the power converting means 20 is converted into rotational power of 1,200rpm ~ 2,000rpm rotational speed by the gearbox 50,50'and transferred to the generator 60,60 '. As a result, predetermined power is produced by the generators 60 and 60 '.

도 3a는 본 발명에 의한 블레이드장치의 다른 변형예를 개략적으로 나타낸 것이다. 이러한 변형예에서 상기 블레이드장치(10)는 힌지(H1)를 포함하는 하부유닛(10-1)과 상부유닛(10-2)으로 분리 형성되어 있으며, 상기 상,하부유닛(10-2,10-1)이 제2힌지(H2)에 의해 서로 연결되어 있다.Figure 3a schematically shows another modification of the blade device according to the present invention. In this modification, the blade device 10 is formed by separating the lower unit 10-1 and the upper unit 10-2 including the hinge (H1), the upper and lower units (10-2, 10) -1) are connected to each other by the second hinge (H2).

이러한 구조에 의해 상기 상부유닛(10-2)은 블레이드장치(10)의 유지,보수시나 강풍에 의한 파손을 방지하기 위하여 상기 하부유닛(10-1)에 대하여 블레이드장치(10)의 좌우 요동 운동 방향과 수직한 방향으로 회동하여 접혀질 수 있다.Due to this structure, the upper unit 10-2 oscillates left and right of the blade unit 10 with respect to the lower unit 10-1 to prevent damage due to strong winds during maintenance or repair of the blade unit 10. It can be folded by rotating in a direction perpendicular to the direction.

즉, 블레이드장치(10)는 대략 70 내지 150m 정도의 높이로 세워지므로, 유지,보수시 고공 작업을 해야 하며, 또한, 태풍 등으로 인한 강풍시 파손될 우려가 있다. 이러한 경우, 본 발명의 변형예에 의하면, 블레이드장치(10)를 상기 제2힌지(H2)를 중심으로 회동시켜 지상 혹은 지하 벙커에 수납하여 접을 수 있으므로, 용이하게 보수,유지 작업을 수행할 수 있으며, 강풍시 블레이드장치(10)의 운전을 멈추고 상기와 같이 바람의 영향을 받지 않도록 접은 상태로 대기할 수 있으므로 강풍으로 인해 블레이드장치가 파손되는 것을 방지할 수 있다.That is, since the blade device 10 is erected at a height of about 70 to 150m, it is necessary to work at high altitude during maintenance and repair, and there is a risk of damage during strong winds due to typhoons. In this case, according to a modified example of the present invention, since the blade device 10 can be pivoted about the second hinge H2 and stored in a ground or underground bunker, it can be easily repaired and maintained. In addition, since the operation of the blade device 10 during the strong wind can be stopped in a folded state so as not to be affected by the wind as described above, it is possible to prevent the blade device from being damaged due to the strong wind.

도 4는 본 발명에 의한 풍력 발전장치의 블레이드장치의 요동 운동 작동 원리를 설명하기 위해 도시한 것이다. 도면에서 중앙에 위치한 블레이드장치는 스타팅 위치, 좌측은 레프트 위치, 그리고, 우측은 라이트 위치이다.4 is a view illustrating a rocking motion operating principle of the blade device of the wind power generator according to the present invention. In the figure, the blade device located at the center is a starting position, a left position, and a right position.

스타팅 위치에서 블레이드장치(10)의 유동날개(13,13') 및 가이드날개(15)는 좌우 어느쪽으로도 회동하지 않은 상태를 하고 있다. 이와 같은 상태에서 제어부(100)의 신호에 의해 시동모터(40)가 구동하면, 블레이드장치(10)는, 예를 들어 힌지(H1)를 중심으로 좌측으로 소정 각도 요동하기 시작한다.In the starting position, the flow blades 13 and 13 'and the guide blades 15 of the blade device 10 are not rotated in either side. In this state, when the starting motor 40 is driven by the signal of the control unit 100, the blade device 10 starts to swing a predetermined angle to the left side, for example, around the hinge H1.

블레이드장치(10)가 최좌측에 위치하면, 제어부(100)가 이를 감지하여 유동날개 구동부(130) 및 가이드날개 구동부(140)를 제어함으로써 구동기어부(13b,13'b,15b)가 예를 들어, 정방향으로 회전하여 유동날개(13,13') 및 가이드날개(15)가 좌측으로 소정각도 회동한다.When the blade device 10 is located on the leftmost side, the control unit 100 detects this and controls the floating wing drive unit 130 and the guide wing drive unit 140 to drive drive units 13b, 13'b, and 15b. For example, by rotating in the forward direction, the flow blades 13 and 13 'and the guide blade 15 rotate to the left by a predetermined angle.

이와 같은 최좌측에서의 블레이드장치의 유동날개의 소정각도 회동에 따라 블레이드장치(10)의 양측에는 서로 다른 압력, 즉, 좌측에 양압이 발생하고, 우측에는 부압이 발생함으로써 물리적으로 양력이 발생하여 블레이드장치(10)는 힌지(H1)를 중심으로 라이트 위치까지 회동한다.As the predetermined angle of the blade of the blade of the blade device in the leftmost rotation, different pressures on both sides of the blade device 10, that is, positive pressure is generated on the left side, negative pressure is generated on the right side, thereby physically lifting force is generated. The blade device 10 rotates about the hinge H1 to the light position.

블레이드장치(10)가 라이트 위치로 회동하면, 제어부(100)가 이를 감지하여 유동날개 구동부(130) 및 가이드날개 구동부(140)를 제어함으로써 구동기어부(13b,13'b,15b)가 예를 들어, 역방향으로 회전하여 유동날개(13,13') 및 가이드날개(15)가 우측으로 소정각도 회동한다.When the blade device 10 rotates to the right position, the control unit 100 detects this and controls the floating wing drive unit 130 and the guide wing drive unit 140 to drive drive units 13b, 13'b, and 15b. For example, by rotating in the reverse direction, the flow blades 13 and 13 'and the guide blade 15 rotate to the right by a predetermined angle.

이와 같은 최우측에서의 블레이드장치의 유동날개의 소정각도 회동에 따라 블레이드장치(10)의 양측에는 서로 다른 압력, 즉, 우측에 양압이 발생하고, 좌측에는 부압이 발생함으로써 물리적으로 양력이 발생하여 블레이드장치(10)는 힌지(H1)를 중심으로 다시 레프트 위치까지 회동한다.In accordance with the rotation of the predetermined angle of the blade of the blade device at the rightmost side, different pressures are generated on both sides of the blade device 10, that is, positive pressure is generated on the right side, and negative pressure is generated on the left side, thereby physically lifting the blade device. 10 rotates back to the left position centering on the hinge H1.

상기와 같은 작용이 연속적으로 반복됨으로써 블레이드장치는 힌지(H1)를 중심으로 소정 각도 범위에서 요동 운동을 하게 되며, 이와 같은 블레이드장치의 요동 운동은 동력변환수단(20)에 의해 크랭크 축(23)의 회전 운동으로 변환되고, 변환된 회전 동력이 기어박스(50)에 의해 고속으로 변속된 후 발전기(60)로 전달됨으로써 발전기(60)가 고속으로 회전하여 소정의 전력이 생산된다.As the above-described action is continuously repeated, the blade device makes a rocking motion in a predetermined angle range around the hinge H1, and the rocking motion of the blade device is crank shaft 23 by the power converting means 20. It is converted into the rotational motion of the, the converted rotational power is shifted at high speed by the gearbox 50 and then transmitted to the generator 60 by the generator 60 is rotated at high speed to produce a predetermined power.

첨부된 도 5a 및 도 5b는 블레이드장치의 변형예로서 도 5a는 2익형을, 그리고, 도 5b는 3익형을 각각 나타낸다.5A and 5B show a modified example of the blade device, and FIG. 5A shows a two blade shape, and FIG. 5B shows a three blade shape.

도시된 바와 같이, 블레이드장치의 변형예에서는 다수의 블레이드장치(10A, 10B, 10C)가 일정간격을 두고 병렬로 연결되어 있고, 이와 같이 연결된 다수의 블레이드장치(10A, 10B, 10C)는 하나의 힌지(H1)를 중심으로 요동 운동하도록 구성되어 있다. 여기서, 상기 블레이드장치(10A, 10B, 10C) 사이의 간격은 2~3m 정도가 바람직하다. 이러한 본 발명의 변형예에 의하면, 설치 장소의 풍량과 풍속에 따라 블레이드장치의 전후방향 폭과 높이를 조절하여 설계할 수 있으며, 또한 고 토크형 발전장치를 구현할 수 있다.As shown, in the modified example of the blade device, a plurality of blade devices (10A, 10B, 10C) are connected in parallel at regular intervals, the plurality of blade devices (10A, 10B, 10C) connected in this way is a single It is comprised so that rocking motion about the hinge H1 may be carried out. Here, the spacing between the blade device (10A, 10B, 10C) is preferably about 2 to 3m. According to this modified example of the present invention, it is possible to design by adjusting the front and rear width and height of the blade device according to the air volume and the wind speed of the installation site, it is also possible to implement a high torque type generator.

도 6a 및 도 6b는 블레이드장치의 또 다른 변형예를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 블레이드장치(10)는 지역적인 풍속 및 풍향 특성에 따라 도 6a와 같은 상부의 폭이 좁고 하부의 폭이 상대적으로 넓은 상협하광 구조로 하거나, 도 6b와 같은 상부의 폭이 넓고 하부의 폭이 상대적으로 좁은 상광하협 구조로 구성할 수 있다.6A and 6B are views showing another modified example of the blade device. As shown in the drawing, the blade device 10 has a narrow upper light beam structure having a narrow upper width and a relatively lower width as shown in FIG. 6A or a wider upper width as shown in FIG. 6B according to local wind speed and wind direction characteristics. It can be configured as a light emitting channel structure where the width of the lower part is relatively narrow.

도 6a의 상협하광 구조의 블레이드장치는 하부 고밀도 풍속 지역에 적용하여 효율적인 전력을 생산할 수 있으며, 도 6b의 상광하협 구조의 블레이드장치는 상부 고밀도 풍속 지역에 적용하여 보다 효율적인 전력을 생산할 수 있다.The blade device of the upper narrow light structure of FIG. 6A may be applied to the lower high density wind speed region to produce efficient power, and the blade apparatus of the upper narrow light structure of FIG. 6B may be applied to the upper high density wind speed region to produce more efficient power.

도 7은 본 발명에 의한 풍력 발전장치의 구동 제어 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 풍력 발전장치는 풍속을 감지하기 위한 센서(110), 풍향을 감지하기 위한 센서(120)를 구비하며, 제어부(100)는 상기 풍속감지센서(110) 및 풍향감지센서(120)로부터 바람의 유속 및 방향에 대한 데이터를 수신하여 유동날개 구동부(130) 및/또는 가이드날개 구동부(140)를 제어함과 아울러 기계실 바퀴 구동부(150)도 제어한다. 또한, 상기 제어부(100)는 발전장치의 시동을 위한 시동모터 구동부(160)도 제어한다.7 is a drive control block diagram of a wind turbine generator according to the present invention. As shown, the wind turbine generator according to the present invention includes a sensor 110 for detecting wind speed and a sensor 120 for detecting wind direction, and the controller 100 includes the wind speed sensor 110 and the wind direction. Receiving data on the flow rate and direction of the wind from the sensor 120 to control the flow wing drive 130 and / or guide wing drive 140, and also controls the machine room wheel drive 150. In addition, the controller 100 also controls the starter motor driver 160 for starting the power generator.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 풍력 발전장치는, 비교적 저속으로 운전되는 블레이드장치의 요동 운동을 회전 운동으로 변환하여 전력을 생산하기 때문에, 소음이 거의 없고, 새나 비행기 등과 같은 비행체가 충돌할 우려도 거의 없다.As described above, the wind power generator according to the present invention generates electric power by converting the rocking motion of the blade device which is operated at a relatively low speed into a rotational motion, so that there is almost no noise and a flying object such as a bird or an airplane collides. There is little concern.

또한, 발전장치의 주요부품들, 즉 기어박스나 발전기 등을 관리자의 접근이 용이한 지상이나 지하에 설치하기 때문에, 설치 및 A/S가 용이하며, 특수 용도가 아닌 일반 산업용 부품 및 자재의 사용이 가능하므로, 설치 비용 및 운전 비용을 낮출 수 있다.In addition, since the main parts of the power generation device, ie gearbox or generator, are installed on the ground or underground where the manager can access easily, they are easy to install and A / S, and use general industrial parts and materials rather than special uses. This makes it possible to lower installation and operating costs.

또한, 비교적 저속의 풍속에서도 발전 효율이 높으며, 소음이 거의 발생하지 않고 2차 공해 발생이 미미하여 자연 환경을 파괴하지 않는 환경 친화적인 발전장치를 제공할 수 있다.In addition, the power generation efficiency is high even at a relatively low speed, it is possible to provide an environmentally friendly power generation device that does not destroy the natural environment due to the generation of little noise and minimal secondary pollution.

또한, 본 발명에 의한 풍력 발전장치는 소음 공해가 없고 생물체 및 비행체 등과의 충돌 위험성이 없기 때문에, 발전 단지를 관광 단지나 목장 등으로 활용 가능하다고 하는 장점이 있다.In addition, the wind power generator according to the present invention has the advantage that the power generation complex can be used as a tourism complex or a ranch because there is no noise pollution and there is no danger of collision with living organisms and aircraft.

한편, 이상의 설명에서는 풍력을 이용하여 블레이드장치를 요동 운동시키는 구조의 발전장치에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명의 요부인 요동형 블레이드장치는 상술한 풍력뿐만 아니라 흐르는 물(이하, '수력'이라 함)의 유속에 의해서도 요동 운동될 수 있으며, 도 8에는 그러한 수력을 이용한 발전장치가 개략적으로 도시되어 있다.On the other hand, in the above description has been shown and described with respect to the power generating device of the structure for rocking the blade device using the wind power, the rocking blade device which is the main part of the present invention is not only the above-mentioned wind power but also flowing water (hereinafter referred to as 'hydraulic' Can be oscillated by the flow velocity, and FIG. 8 schematically shows a power generator using such hydraulic power.

도 8에 도시된 바와 같이, 일정 깊이와 폭을 갖는 강 등과 같은 물 속에는 앞서 설명한 바와 같은 동일 구조의 블레이드장치(210)가 물의 흐름에 따라 좌우방향으로 소정각도 요동 운동하도록 설치되어 있다.As shown in FIG. 8, in the water such as a steel having a predetermined depth and width, the blade device 210 having the same structure as described above is installed to oscillate a predetermined angle in the horizontal direction according to the flow of water.

그리고, 상기 블레이드장치(210)의 요동 운동을 회전 운동으로 변환시키기 위한 동력변환수단(220), 변환된 회전 동력을 변속시키기 위한 기어박스 및 상기 기어박스에 연결되어 전력을 생산하는 발전기는 기계실(230)에 수용되어 있다. 상기 기계실(230)은 물 위에 떠 내려가지 않도록 지지되어 있다.And, the power conversion means 220 for converting the rocking motion of the blade device 210 to the rotational movement, the gearbox for shifting the converted rotational power and the generator connected to the gearbox to produce power is a machine room ( Is housed in 230). The machine room 230 is supported so as not to float on the water.

상기 기계실(230)은 대형으로 구성하여 이 기계실(230)의 하부에 다수의 블레이드장치를 물의 흐름에 의해 요동 운동하도록 설치하고, 각 블레이드장치의 요동 운동을 회전 운동으로 변환시키는 다수의 동력변환수단과 기어박스 및 발전기 등을 상기 기계실(230)에 수용시켜서, 매우 넓은 면적의 공간을 강이나 바다에 마련할 수 있다.The machine room 230 is configured to be large in size and installed in the lower portion of the machine room 230 so that a plurality of blade devices to the rocking motion by the flow of water, a plurality of power conversion means for converting the rocking motion of each blade device into a rotary motion And a gear box, a generator, and the like in the machine room 230, a very large space can be provided in a river or the sea.

상기 공간에는 스포츠 시설이나 공연장, 전시장, 극장 등을 만들 수 있으며, 상기와 같은 시설을 운영하는데 소요되는 전력을 수력 발전장치를 이용하여 자체 발전하여 공급할 수 있다.In the space, a sports facility, a performance hall, an exhibition hall, a theater, etc. may be made, and power required to operate the facility may be generated and supplied by using a hydroelectric generator.

이상에서, 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것일 뿐 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 특허청구범위 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.In the above, the present invention has been described by way of example. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of description and should not be regarded as limiting. Various modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings. Therefore, unless otherwise indicated, the present invention may be practiced freely within the scope of the claims.

10;블레이드장치 11;고정날개
13,13';유동날개 15;가이드날개
20;동력변환수단 21,21';커넥팅로드
22,22';크랭크 암 23,23';크랭크 축
24,24';플라이휘일 30;기계실
31,31';기계실의 바퀴 40;시동모터
50,50';기어박스 60,60';발전기
100;제어부 110;풍속감지센서
120;풍향감지센서 130;유동날개 구동부
140;가이드날개 구동부 150;기계실 바퀴 구동부
160;시동모터 구동부 H1,H2;힌지10; blade device 11; fixed wing
13,13 '; Fly wing 15; Guide wing
20; power converting means 21, 21 '; connecting rod
22,22 '; crank arm 23,23'; crankshaft
24,24 '; flywheel 30; machine room
31,31 '; Wheel 40 in machine room; Starting motor
50,50 '; gearbox 60,60'; generator
100; control unit 110; wind speed sensor
120; wind direction sensor 130; flow wing drive unit
140; guide wing drive 150; machine room wheel drive
160; starting motor driver H1, H2; hinge

Claims (12)

풍력에 의해 힌지를 중심으로 요동 운동하는 블레이드장치;
상기 블레이드장치의 요동 운동을 회전 운동으로 변환하는 동력변환수단;
상기 동력변환수단에 의해 변환된 회전 동력을 변속하는 기어박스; 및
상기 기어박스에 연결된 발전기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.Blade device for rocking movement around the hinge by the wind;
Power conversion means for converting the rocking motion of the blade device into a rotational motion;
A gear box for shifting the rotational power converted by the power converting means; And
And a generator connected to the gearbox. 제1항에 있어서, 상기 블레이드장치는,
지하 또는 지상에 힌지로 고정된 고정날개;
블레이드장치의 좌우 요동 운동을 위한 양력을 발생시키도록 상기 고정날개의 후방에 소정 각도로 이동하도록 설치된 1개 이상의 유동날개; 및
상기 고정날개의 전방에 소정 각도로 이동하도록 설치된 가이드날개;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.The method of claim 1, wherein the blade device,
Fixed wing hinged underground or above ground;
At least one flow wing installed to move at a predetermined angle behind the fixed blade to generate lifting force for left and right rocking motion of the blade device; And
And a guide blade installed to move at a predetermined angle in front of the fixed blade. 제1항에 있어서,
다수의 블레이드장치가 일정간격을 두고 병렬로 연결되어 하나의 힌지를 중심으로 요동 운동하도록 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.The method of claim 1,
Wind turbines, characterized in that a plurality of blade devices are connected in parallel with a predetermined interval to swing movement around one hinge. 제1항에 있어서,
상기 블레이드장치는 상광하협 또는 상협하광의 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.The method of claim 1,
The blade device is a wind power generator, characterized in that formed in the structure of the upper and lower subsidiary light. 제1항에 있어서,
상기 블레이드장치는 상기 힌지를 포함하는 하부유닛과 상부유닛으로 분리 형성되고, 상기 상,하부유닛이 제2힌지로 연결되어, 상기 하부유닛에 대하여 상부유닛을 블레이드장치의 요동 운동에 수직한 방향으로 회동시켜 접을 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.The method of claim 1,
The blade device is formed by separating the lower unit and the upper unit including the hinge, the upper and lower units are connected by a second hinge, the upper unit relative to the lower unit in the direction perpendicular to the swinging motion of the blade device Wind turbines, characterized in that configured to fold by rotation. 제1항에 있어서,
상기 블레이드장치의 좌우 요동 운동각은 좌우 10°~ 45°인 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.The method of claim 1,
The left and right swing movement angle of the blade device is a wind power generator, characterized in that 10 ° ~ 45 ° left and right. 제2항에 있어서, 상기 동력변환수단은,
상기 고정날개에 일단이 연결된 1개 이상의 커넥팅로드;
상기 각 커넥팅로드의 타단과 연결되는 크랭크 암을 구비하는 크랭크 축; 및
상기 크랭크 축에 설치된 플라이휘일;을 포함하며,
상기 고정날개에 대한 상기 커네팅로드의 연결부분은 상기 고정날개의 힌지점 상부이거나 또는 하부인 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.The power conversion means of claim 2,
At least one connecting rod having one end connected to the fixed blade;
A crank shaft having a crank arm connected to the other ends of the connecting rods; And
And a flywheel installed on the crankshaft.
The connecting portion of the connecting rod to the fixed blade is a wind turbine, characterized in that the upper or lower hinge point of the fixed blade. 제2항에 있어서,
상기 동력변환수단, 변속기 및 발전기를 수용하여 지지하는 기계실을 더 구비하고, 상기 기계실은 풍향에 따라 자전 가능하도록 다수의 바퀴를 구비하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.The method of claim 2,
And a machine room accommodating and supporting the power converting means, the transmission, and the generator, wherein the machine room includes a plurality of wheels to rotate according to the wind direction. 제8항에 있어서,
상기 기계실은 지하 또는 지상에 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.9. The method of claim 8,
The machine room is a wind turbine, characterized in that installed in the basement or above ground. 제8항에 있어서,
초기 구동을 위하여 동력변환수단을 시동하는 시동모터;
상기 시동모터를 구동시키기 위한 구동부;
상기 유동날개 및 가이드날개를 구동시키기 위한 구동부;
상기 기계실의 바퀴를 구동시키기 위한 구동부;
풍속 감지를 위한 센서;
풍향 감지를 위한 센서; 및
상기 시동모터 구동부를 제어함과 아울러 상기 풍속감지센서 및 상기 풍향감지센서로부터 감시신호를 받아 상기 유동날개 구동부, 가이드날개 구동부 및 기계실 바퀴 구동부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.9. The method of claim 8,
Starting motor for starting the power conversion means for the initial drive;
A driving unit for driving the starting motor;
A drive unit for driving the flow wing and the guide wing;
A drive unit for driving wheels of the machine room;
A sensor for detecting wind speed;
A sensor for detecting wind direction; And
And a control unit which controls the starting motor drive unit and receives the monitoring signals from the wind speed sensor and the wind direction sensor to control the floating wing drive unit, the guide wing drive unit, and the machine room wheel drive unit. . 유체의 흐름에 따라 좌우측의 압력 변화를 유발시켜 요동 운동하는 구조의 블레이드장치로서,
힌지로 고정된 고정날개;
상기 고정날개의 후방에 소정 각도로 회동 가능하게 연결되어 최좌측 또는 최우측 위치에서 좌우측의 압력 변화가 발생되도록 회동하는 1개 이상의 유동날개;
상기 고정날개의 전방에 소정 각도로 회동 가능하게 연결된 가이드날개; 및
상기 유동날개 및 가이드날개를 구동시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드장치.It is a blade device of the structure that oscillates by causing a pressure change in the left and right according to the flow of the fluid,
Hinge fixed blade;
One or more flow blades rotatably connected at a predetermined angle to the rear of the fixed blade to rotate so that a pressure change of the left and right sides occurs at the leftmost or rightmost position;
A guide blade rotatably connected at a predetermined angle to the front of the fixed blade; And
Blade device comprising a; drive unit for driving the floating blade and the guide blade. 제11항에 있어서,
상기 유체는 바람(풍력) 또는 물(수력)이며, 이러한 유체의 흐름에 의한 요동 운동을 회전 운동으로 변환하는 동력변환수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드장치.The method of claim 11,
The fluid is wind (wind power) or water (hydraulic), the blade device further comprises a power conversion means for converting the oscillation motion caused by the flow of the fluid into rotational motion.
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