KR20140110286A - 풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전기발전축과 연동하는 회전축(11)에 축착되고 수직의 날개판의 각도가 가변되도록 수직의 날개판(30)을 방사상으로 유착시키는 회전원통체(10);
회전축(11) 단부에 유착된 편심베어링(21)을 내면에서 수용하는 편심베어링삽입댐(22)을 저면에 형성하고 풍향지시바(24)를 설치하는 풍향지시바고정베이스(20);
날개판(30) 상단이나 날개판힌지봉(32)에서 연장되고 편심베어링삽입댐(22) 외면에 연동하여 날개판(30)의 펼침이나 접음 상태를 유지하는 날개각도푸시바(34);
날개판힌지봉(32)과 회전원통체(10)에 양단이 고저오디어 평소에 날개판(30)이 펼쳐지도록 텐션력을 제공하는 스프링(35); 및
회전축(11)에서 동력전달수단을 통하여 회전력을 전달받아 발전기능을 하는 발전기(40)를 포함하는 풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치이다.

Description

풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치{Cylindrical windmill aerogenerator}

본 발명은 발전기발전축과 연동하는 회전축에 축착되고 수직의 날개판의 각도가 가변되도록 수직의 날개판을 방사상으로 유착시키는 회전원통체, 회전축 단부에 유착된 편심베어링을 내면에서 수용하는 편심베어링삽입댐을 저면에 형성하고 풍향지시바를 설치하는 풍향지시바고정베이스, 날개판 상단이나 날개판힌지봉에서 연장되고 편심베어링삽입댐 외면에 연동하여 날개판의 펼침이나 접음 상태를 유지하는 날개각도푸시바, 날개판힌지봉과 회전원통체에 양단이 고저오디어 평소에 날개판이 펼쳐지도록 텐션력을 제공하는 스프링을 포함하는 풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치에 관한 것이다.

풍력발전 기술은 프로펠러형, 원통형 날개구조 등 다양한 형태로 개발되었으나 풍력의 세기가 일정하지 않아 일정한 발전을 이루기가 쉽지 않다.

이중 원통체 외면에 수직의 날개 각도가 가변적으로 펼쳐지는 구조가 국내 등록특허 10-0620948호, 10-0743475호, 10-0938669호로 개발(제 1 기술 그룹)되었고,

진원의 원통체 표면에서 수직의 날개의 각도가 표면 안쪽으로 가변적으로 접어지면서 풍력을 발생하는 구조가 국내 공개특허 10-2010-0084805호 및 국내등록특허 10-1121012호로 개발(제 2 기술그룹)되었으며, 이들은 수직의 날개의 모서리 부근에서 펼치거나 닫히도록 이루어진 것으로,

이들 구조는 평소에는 수직의 각 날개가 원통형과 동축의 진원을 이루다가 바람이 일정 수준 이상의 풍압일 때만 날개가 펼쳐지거나(제 1 기술 그룹), 날개가 들어가 풍력을 발생(제 2 기술 그룹)하는 것으로, 정지 상태에서 초기 회전을 시작하는 순간까지의 정지기간(날개를 펼치거나 접도록 가하는 풍압의 조건에 도달하는 시간)을 가지는 것이어서, 미세한 풍압에도 풍향을 따라서 회전하여 발전을 가능토록 하는 발전기용 원통형풍차의 개발은 이루어지지 않고 있다.

또한 회전원통체가 회전축에 편심회전하여 날개판을 풍향에 따라서 펼치거나 닫히도록 하는 기술이 국내특허등록 제 10-0938669호로 발되었으나, 편심축이 회전축의 상단에만 설치되어 떨림현상이 발생하고, 구조가 복잡한 문제점을 가진다.

또한 회전원통체에 회전날개가 풍력을 받을 경우 원통체 안으로 들어가고 이 때 생공 공간으로 풍압을 받아서 회전하며, 회전원통체와 회전축 사이에 설치한 편심베어링에 의하여 회전원통체와 회전력이 분리되고 편심베어링 상단에 바람유도판을 유착시켜 바람유도판의 작용에 따라 연동하는 편심베이링의 회전력에 의하여 수직의 날개판이 풍력을 받아 펼쳐지도록 하는 기술이 국내공개특허 제 10-2010-0084805호로 개발되었으나, 날개가 들어감으로써 풍력이 약할 때 회전이 어렵고, 편심베어링이 노출되어 내구성이 저하되는 문제점을 가진다.

본 발명은 이를 해결하고자 하는 것으로, 본 발명의 목적은 편심베어링의 노출 없이 풍향지시바가 풍향을 따라 향하도록 하여 내구성을 증진시킨 풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 편심베어링을 지지하는 풍향지시바고정베이스의 편심베어링삽입댐외면에 의하여 바람을 맞이하는 날개판을 펼쳐지고 바람을 등지는 측은 접어지도록하여 날개판이 자동으로 접히거나 펼쳐지도록 하는 풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 날개판의 날개판힌지봉에 수평으로 날개각도푸시바를 설치하고 편심베어링삽입댐과 예각으로 접하도록 하여 날개판이 잘 접히도록 하고, 펼침 작용은 스프링에 의하여 날개가 자동으로 펼침작동을 하도록하여 풍력을 최대한으로 발생시키도록 최적화시키는 풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치를 제공하려는 것이다.

이를 위하여 본원 발명은 발전기발전축과 연동하는 회전축에 축착되고 수직의 날개판의 각도가 가변되도록 수직의 날개판을 방사상으로 유착시키는 회전원통체, 회전축 단부에 유착된 편심베어링을 내면에서 수용하는 편심베어링삽입댐을 저면에 형성하고 풍향지시바를 설치하는 풍향지시바고정베이스, 날개판 상단이나 날개판힌지봉에서 연장되고 편심베어링삽입댐 외면에 연동하여 날개판의 펼침이나 접음 상태를 유지하는 날개각도푸시바, 날개판힌지봉과 회전원통체에 양단이 고저오디어 평소에 날개판이 펼쳐지도록 텐션력을 제공하는 스프링을 포함하는 풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치를 제공한다.

본 발명은 편심베어링의 노출 없이 풍향지시바가 풍향을 따라 향하도록 하여 내구성을 증진시킨 풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치를 제공한다.

본 발명은 편심베어링을 지지하는 풍향지시바고정베이스의 편심베어링삽입댐외면에 의하여 바람을 맞이하는 날개판을 펼쳐지고 바람을 등지는 측은 접어지도록하여 날개판이 자동으로 접히거나 펼쳐지도록 하는 풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치를 제공한다.

본 발명은 날개판의 날개판힌지봉에 수평으로 날개각도푸시바를 설치하고 편심베어링삽입댐과 예각으로 접하도록 하여 날개판이 잘 접히도록 하고, 펼침 작용은 스프링에 의하여 날개가 자동으로 펼침작동을 하도록하여 풍력을 최대한으로 발생시키도록 최적화시키는 풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 단면 구성도,
도 2는 도 1의 요부 확대 부분 단면도,
도 3은 본 발명의 평면도,
도 4는 본 발명의 풍력발생 원리도,
도 5는 도 4에서 풍향이 바뀐 경우를 보인 원리도,
도 6은 도 4에서 풍향이 더 바뀐 경우를 보인 원리도이다.

이하 본원 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 발전기발전축과 연동하는 회전축(11)에 축착되고 수직의 날개판의 각도가 가변되도록 수직의 날개판(30)을 방사상으로 유착시키는 회전원통체(10);

회전축(11) 단부에 유착된 편심베어링(21)을 내면에서 수용하는 편심베어링삽입댐(22)을 저면에 형성하고 풍향지시바(24)를 설치하는 풍향지시바고정베이스(20);

날개판(30) 상단이나 날개판힌지봉(32)에서 연장되고 편심베어링삽입댐(22) 외면에 연동하여 날개판(30)의 펼침이나 접음 상태를 유지하는 날개각도푸시바(34);

날개판힌지봉(32)과 회전원통체(10)에 양단이 고저오디어 평소에 날개판(30)이 펼쳐지도록 텐션력을 제공하는 스프링(35)를 포함하여 구성한다.

발전기(40)는 회전축(11)에서 동력전달수단(36)을 통하여 회전력을 전달받아 발전기능을 하는 것이다.

상기 회전원통체(10)는 편심베어링(21)의 고정블록(21a)을 지지하는 원판체(12)와, 원판체(12)의 테두리에 수직으로 계단을 이룬 계단벽(13)에 날개각도푸시바(34)의 푸시운동각도를 제공하도록 장공을 이룬 날개각도푸시바이동공(14)과, 계단벽(13)에서 수평으로 연장된 프랜지(15)에 상기 날개판힌지봉(32)을 유착시키는 날개판힌지공(16)을 포함하여 구성한다.

상기 동력전달수단(36)의 예로는 회전축(11)에 축착되어 동력을 받는 제 1풀리(37)와, 발전기(40)에 동력을 제공하는 풀리(38)와, 양풀리(37,38)에 동력을 전달하는 풀리밸트(39)를 포함하여 구성하는 것을 예시할 수 있으며, 풀리 외에 체인이나 다른 동력전달수단으로 구성할 수도 있으므로 이에 한정하지는 않는다.

본 발명의 편심베어링(21)은 일반적인 상용품을 사용하는바, 구체적인 도면의 예로는 국내특허등록 제 10-0938669호에 도시된 것을 예시할 수 있다.

이와같이 구성한 본원발명은 도 1 과 같이 예를들어 오른쪽에서 풍력을 받고 왼쪽은 접어져서 복귀하여 다시 오른쪽으로 회전하면서 날개판이 펴지도록 작용한다. 이와 같이 날개판(11)이 도 1의 좌측과 같이 접어지는 원리는 도 2 와 같이, 회전원통체(10)의 원판체(12)에 회전축(11)이 함께 축착되므로 회전축(11)과 원판체(12)는 같이 회전한다.

이 경우 원판체(12) 중앙 상면에는 고정블록(21a)에 안치되고 편심베어링(21)의 외부링체(21b)는 편심베어링삽입댐(22)에 지지되고, 편심베어링삽입댐(22)은 원판체(12)와는 이격되므로 풍력 방향에 따라 풍력을 맞이하는 방향으로 이동하는 도 3 에 보인 풍향지시판(24)의 방향을 따라서 유지하게 된다. 즉, 회전원통체(10)의 회전과 상관 없이 단지 풍향에 따라 이동하게된다.

아울러 본원발명의 특징은 편심베이링(21)이 노출되지 않도록 덮는 작용을 하는 풍향지시바고정베이스(20)에 의하여 비나 눈이 편심베어링(21)에 들어가는 것을 막을 수 있어 내구성을 증진시킨다.

또한 본원발명은 평소에는 스프링(35)의 탄성력에 의하여 도 1 의 우측 날개판(30)과 같이 직경이 커지도록 펼쳐지고, 편심베어링삽입댐(22)의 외면에 날개각도푸시바(34)를 밀어주면 소위 도어가 열리듯이 날개판힌지봉(320을 중심으로날개판이 직경이 작아지도록 도 1 의 좌측과 같이 접어진다. 이와 같이 작용 가능한 것은 본 발명의 원판체(12)단부를 이루는 계단벽(13)에 날개각도푸시바(34)의 푸시작용가능한 회전각도를 허용하는 날개각도푸시바이동공(14)을 형성하고, 날개각도푸시바이동공(14)을 수평의 날개각도푸시바(34)가 푸시 작동 가능토록 작용하기 때문이다. 이 경우 날개각도푸시바(34)의 단부에는 충격을 흡수하는 충격흡수베어링(도시하지 않음)을 부가하면 편심베어링삽입댐(22)과의 마찰력 없이 무소음으로 작동 가능하고 이는 공지의 기술이므로 설명과 도시는 생략한다.

이러한 풍향지시바고정베이스(20)에 풍향지시판(24)을 설치하여 바람이 화살표 방향으로 불어오면 풍향지시판(24)이 아래로 오도록 향하게되고, 동시에 풍향지시바고정베이스(20) 저면에 형성한 편심베어링삽입댐(22)외면이 도 2 에 보인 날개각도푸시바(34)를 밀어서 도 4 의 경우 실선 상태에서 점선 상태로 날개판(30)의 각도가 자동으로 변하게된다.

이 상태에서 바람이 도 5 나 도 6 과 같이 변할 경우 풍향지시판(24)이 점차 우측으로 이동하게 되고, 이에따라 날개판(30)도 바람을 잘 받을 수 있도록 펼쳐지고 닫혀진다. 따라서 회전원통체(10)는 반시계 방향으로 회전하면서 최대 효율의 풍력발전을 하게되는 것이다. 물론 도 1 에서와 같이 회전축(11)의 회전력은 풀리(37,38)와 풀리벨트(39)를 통한 동력 전달로 발전기(40)를 발전하게 되는 것이다.

10;회전원통체 11;회전축 12;원판체 13;계단벽 14;날개각도푸시바이동공 15;프랜지 16;날개판힌지공 20;풍향지시바고정베이스 21;편심베어링 21a;고정블록 22;편심베어링삽입댐 24;풍향지시판 30;날개판 32;힌지봉 34;날개각도푸시바 35;스프링 40;발전기

Claims (2)

1. 발전기발전축과 연동하는 회전축(11)에 축착되고 수직의 날개판의 각도가 가변되도록 수직의 날개판(30)을 방사상으로 유착시키는 회전원통체(10);
   회전축(11) 단부에 유착된 편심베어링(21)을 내면에서 수용하는 편심베어링삽입댐(22)을 저면에 형성하고 풍향지시바(24)를 설치하는 풍향지시바고정베이스(20);
   날개판(30) 상단이나 날개판힌지봉(32)에서 연장되고 편심베어링삽입댐(22) 외면에 연동하여 날개판(30)의 펼침이나 접음 상태를 유지하는 날개각도푸시바(34);
   날개판힌지봉(32)과 회전원통체(10)에 양단이 고저오디어 평소에 날개판(30)이 펼쳐지도록 텐션력을 제공하는 스프링(35); 및
   회전축(11)에서 동력전달수단을 통하여 회전력을 전달받아 발전기능을 하는 발전기(40)를 포함하는 풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 회전원통체(10)는 편심베어링(21)의 고정블록(21a)을 지지하는 원판체(12)와, 원판체(12)의 테두리에 수직으로 계단을 이룬 계단벽(13)에 날개각도푸시바(34)의 푸시운동각도를 제공하도록 장공을 이룬 날개각도푸시바이동공(14)과, 계단벽(13)에서 수평으로 연장된 프랜지(15)에 상기 날개판힌지봉(32)을 유착시키는 날개판힌지공(16)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 풍향에 따라 날개펼침을 자동조절하는 원통형풍차발전장치.
   

Images