KR20150054265A - 풍력 포집 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력 포집 발전장치에 관한 것으로서, 특히, 양방향으로 운송수단이 교차하도록 주행하는 주행로의 가운데에 상하로 길게 상기 주행로의 주행방향을 따라 설치된 복수개의 중앙 풍력부 및 상기 중앙 풍력부의 상단부에서 상기 양방향 중 적어도 일측 수평 방향으로 연장되게 설치된 복수개의 일측 천장 풍력부를 포함하는 풍력 발생부와, 상기 풍력 발생부 중 어느 하나의 회전축에 연결되어 상기 풍력 발생부의 회전속도를 증가시키는 증속기를 포함하고, 상기 중앙 풍력부 및 상기 일측 천장 풍력부는 소정의 연결수단으로 연결되어 동시에 상기 운송수단에 의하여 발생된 바람의 진행방향을 법선 방향으로 하여 회전되는 블레이드의 회전력을 이용하여 전기를 발생시키도록 구성됨으로써, 발전 효율을 높일 수 있는 이점을 제공한다.

Description

풍력 포집 발전장치{Wind Power Generator to use collecting wind fluid}
본 발명은 풍력 포집 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 양방향으로 교차되도록 주행하는 운송수단에 의하여 발생된 풍력을 이용하여 발전을 수행하고, 복수개의 풍력부의 회전축에 동력을 연결 샤프트로 연장하여 증속기를 구동함으로써 발전의 균형을 이룰 수 있는 풍력 포집 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전 장치의 종류로는 원자력을 이용한 원자력발전, 화력을 이용한 화력발전, 수력을 이용한 수력발전 및 풍력을 이용한 풍력발전이 있으며, 이 중 원자력 및 화력을 이용한 원자력발전 장치나 화력발전 장치는 효율적인 측면에서 우수하나 환경오염 및 자원의 고갈이라는 문제점에 직면하게 되고, 수력발전 장치 및 풍력 포집 발전장치는 환경오염 및 자원 고갈의 문제점은 없으나, 대량의 전기를 생산하기 위하여 대형으로 제작되고, 특정 지형에 설치되어야 하는 설치상의 문제점이 있다.
특히, 풍력 포집 발전장치는, 바람이 많은 지역으로서, 바닷가나 산골에 설치되는 설치상의 문제점을 안고 있는데, 최근에는, 에너지 절약에 대한 요구가 늘어나면서 대형이 아닌 소형의 풍력발전기를 제작하여 적은 바람으로도 전기를 생산하는 소형 풍력 포집 발전장치의 개발이 활발히 진행되고 있다.
한국공개특허 제10-2010-0032604호, 한국등록특허 제10-1211581호, 한국공개특허 10-2012-0063888호 및 한국공개특허 10-2013-0081565호로 소형 풍력 포집 발전장치의 예가 다수 개시되어 있다.
상기의 공지 기술들은, 자동차나 지하철과 같은 운송수단의 주행로 상에 설치되어, 상기 운송수단의 주행에 따라 발생되는 풍력을 이용하는 공통점을 가진다.
그러나, 상기의 공지 기술들은, 개별 단위의 발전 모듈을 일일이 설치하여야 하는 문제점이 있고, 주행로 중 풍력이 약한 부분의 발전 모듈과 그렇지 않은 부분의 발전 모듈에 의하여 균일하지 못한 전력이 생산되며, 주행로 상에서 상기 운송수단에 의하여 발생된 풍력이 상측으로 소멸됨으로써 발전 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 주행로 상에서 운송수단에 의하여 발생되는 풍력의 손실을 최소화하고, 균일한 전력이 생산되도록 하여 풍력발전의 효율을 상승시킬 수 있는 풍력 포집 발전장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 운송수단의 주행에 의하여 발생된 풍력에 더하여 증속기에 의하여 풍력부의 회전속도를 증대시킴으로써 효율을 극대화할 수 있는 풍력 포집 발전장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
아울러, 본 발명은 지하철 뿐만 아니라 지상철의 주행로에도 적용 가능하고, 자동차의 주행도로 어디에도 적용할 수 있어 범용성을 향상시킬 수 있는 풍력 포집 발전장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 실시예는, 양방향으로 운송수단이 교차하도록 주행하는 주행로의 가운데에 상하로 길게 상기 주행로의 주행방향을 따라 설치된 복수개의 중앙 풍력부 및 상기 중앙 풍력부의 상단부에서 상기 양방향 중 적어도 일측 수평 방향으로 연장되게 설치된 복수개의 일측 천장 풍력부를 포함하는 풍력 발생부와, 상기 풍력 발생부 중 어느 하나의 회전축에 연결되어 상기 풍력 발생부의 회전속도를 증가시키는 증속기를 포함하고, 상기 중앙 풍력부 및 상기 일측 천장 풍력부는 소정의 연결수단으로 연결되어 동시에 상기 운송수단에 의하여 발생된 바람의 진행방향을 법선 방향으로 하여 회전되는 블레이드의 회전력을 이용하여 전기를 발생시킨다.
여기서, 상기 풍력 발생부는, 상기 주행로의 양방향 중 일측 주행로변에 설치되되, 상기 일측 천장 풍력부의 선단부와 상기 연결수단에 의하여 연결되도록 상하로 길게 설치되며, 상기 중앙 풍력부 및 상기 일측 천장 풍력부와 연동하여 회전되는 일측 수직 풍력부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 풍력 발생부는, 상기 중앙 풍력부의 상단부에서 상기 양방향 중 타측 수평 방향으로 연장되게 설치된 복수개의 타측 천장 풍력부를 더 포함할 수 있다.
아울러, 상기 풍력 발생부는, 상기 주행로의 양방향 중 타측 주행로변에 설치되되, 상기 타측 천장 풍력부의 선단부와 상기 연결수단에 의하여 연결되도록 상하로 길게 설치되며, 상기 타측 천장 풍력부와 연동하여 회전되는 타측 수직 풍력부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 소정의 연결수단은 베벨기어 조합체일 수 있다.
또한, 상기 복수개의 중앙 풍력부, 일측 전창 풍력부, 타측 천장 풍력부, 일측 수직 풍력부 및 타측 수직 풍력부 중 적어도 어느 하나의 회전축과 소정의 연결수단에 의하여 연결되고, 상기 증속기에 의하여 회전되면서 상기 풍력부들의 회전속도를 증가시키는 연결 샤프트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 소정의 연결수단은, 상기 풍력부들의 회전축에 구비된 웜 휠기어 및 상기 샤프트의 외주면에 구비되고 상기 웜 휠기어에 치합되는 웜 기어를 포함하는 웜 및 웜휠기어 조합체일 수 있다.
또한, 상기 증속기는 용량 가변형일 수 있다.
또한, 상기 풍력부들의 설치를 매개하는 지주대 조립체를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 지주대 조립체는, 상기 양방향의 주행로변의 상부에 위치된 상기 소정의 연결수단을 감싸는 하우징부를 고정시키도록 상기 운송수단의 주행방향으로 길게 배치된 한 쌍의 제1지주대와, 상기 한 쌍의 제1지주대를 상호 연결시키는 복수개의 제2지주대와, 상기 한 쌍의 제1지주대를 지면에 고정시키는 복수개의 제3지주대를 포함할 수 있다.
또한, 상기 풍력부들은 각각의 회전축에 대하여 방사상으로 연장된 복수개의 블레이드가 형성되고, 상기 중앙 풍력부에 형성된 상기 복수개의 블레이드는 직선의 수평단면을 가질 수 있다.
또한, 상기 풍력부들은 각각의 회전축에 대하여 방사상으로 연장된 복수개의 블레이드가 형성되고, 상기 중앙 풍력부에 형성된 상기 복수개의 블레이드는 상기 운송수단의 주행방향에 대하여 반대방향을 향하여 라운드진 수직단면을 가질 수 있다.
또한, 상기 중앙 풍력부를 제외한 나머지 풍력부에 형성된 상기 복수개의 블레이드는 상기 운송수단의 주행방향에 대하여 반대방향을 향하여 라운드진 수직단면을 가질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는, 운송수단에 의하여 발생된 풍력을 블레이드로 전달하여 동력을 얻기 위해 상기 운송수단의 주행방향을 제외한 나머지 부분 전체에 기조립된 지주대 조립체와, 상기 블레이드가 구비되고, 상기 지주대 조립체에 설치되는 복수개의 풍력 발생부와, 상기 복수개의 풍력 발생부들 중 인접하는 풍력 발생부들을 연결하여 동일한 풍력에 의하여 동시에 회전시키는 베벨기어 조합체 및 상기 베벨기어 조합체들에 의하여 연동하여 회전되는 상기 복수개의 풍력 발생부들에 소정의 연결수단에 의하여 연결된 하나 또는 둘 이상의 연결 샤프트에 소정의 회전력을 전달하여 상기 풍력 발생부들의 회전속도를 증가시키는 증속기를 포함하도록 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치에 따르면 다음과 같은 다양한 효과가 달성된다.
첫째, 운송수단에 의하여 발생된 풍력 대부분을 손실 없이 능동적으로 포집된 풍력을 이용할 수 있어 풍력 포집 발전장치의 전체적인 효율을 상승시킬 수 있다.
둘째, 증속기를 이용하여 풍력의 강약에 관계없이 지속적으로 균일한 전력을 생산할 수 있다.
셋째, 운송수단이 양방향으로 교차하도록 주행하는 주행로라면 어디든지 적용할 수 있으므로 범용성이 향상된다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 일실시예를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 정면도이며,
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 다른 실시예들을 나타낸 정면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 연결수단의 일예를 나타낸 사시도이고,
도 7은 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 구성 중 증속기의 작동례를 나타낸 개요도이다.
이하, 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 일실시예를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 정면도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 다른 실시예들을 나타낸 정면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 연결수단의 일예를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 구성 중 증속기의 작동례를 나타낸 개요도이다.
본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 일실시예는, 양방향으로 운송수단이 주행하는 주행로에 설치되는 것을 그 골자로 한다. 여기서, 상기 주행로는, 지상도로는 물론 지하도로까지 포함하며, 열차(또는 지하철)이 주행하는 선로를 포함할 수 있다. 물론, 상기 운송수단의 범위는 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 일실시예 뿐만 아니라 후술하는 다른 실시예들 모두에 공통적으로 적용되는 사항이고, 직접적으로 주행로 및 선로 등에 설치되는 것이 아니라, 차량 또는 열차의 주행을 방해하지 않는 한도에서 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 운송수단은 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치가 설치될 수 있는 상기 주행로를 주행하는 운송수단이면 족하고, 열차(또는 지하철) 및 자동차로 한정되지 않음에 주의하여야 한다. 즉, 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는 자연적인 바람을 이용하는 것이 아니라 어떠한 경로로 발생한 인위적인 바람의 풍력을 이용할 수 있는 곳이라면 제한 없이 적용될 수 있음은 당연하다. 예를 들면, 항공기의 이륙시 지상에서 항공기로부터 발생되는 풍력을 이용할 수 있으므로, 비행장의 이륙장 한 곳에 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치를 적용할 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 일실시예는, 도 5에 참조된 바와 같이, 양방향으로 운송수단이 주행하는 주행로의 가운데에 상하로 길게 상기 주행로의 주행방향을 따라 설치된 복수개의 중앙 풍력부(20M) 및 상기 중앙 풍력부(20M)의 상단부에서 상기 양방향 중 적어도 일측 수평 방향으로 연장되게 설치된 복수개의 일측 천장 풍력부(20RC)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수개의 중앙 풍력부(20M) 및 상기 일측 천장 풍력부(20RC)(이하, 상기 중앙 풍력부(20M) 및 천장 풍력부(20RC,20LC)를 통칭하여 "풍력 발생부들(20)"이라 칭한다)는, 상기 주행로를 주행하는 상기 운송수단에 의하여 소정 세기의 바람이 발생할 경우 그 바람의 유동 방향에 놓임으로써 소정의 회전축(21)을 기준으로 회전되면서 전력을 생산하게 된다. 상기 회전축(21) 주위에는 전기장을 형성하는 미도시의 코일 및 마그네트군이 배치될 수 있음은 당연하다.
상기 풍력 발생부들(20)은, 상기 회전축(21)과, 상기 회전축(21)에서 외측으로 방사상 연장된 복수개의 블레이드들(23)을 포함할 수 있다. 상기 복수개의 블레이드들(23)은 상기 운송수단에 의하여 발생된 바람과의 마찰력에 의하여 최대 효율의 회전력을 얻을 수 있도록 설계될 수 있다.
본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 일실시예는, 상기 일측 천장 풍력부(20RC)가 도면상 상기 주행로 중 오른쪽에 구비된 경우를 예시하여 설명하기로 한다. 상기 중앙 풍력부(20M)와 상기 일측 천장 풍력부(20RC)는 소정의 연결수단(50A,50B)으로 연결되어 동시에 연동 회전되게 된다.
그러나, 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는 상술한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 상기 주행로의 양방향 중 일측 주행로변에 설치되되, 상기 일측 천장 풍력부(20RC)의 선단부와 상기 소정의 연결수단(50A,50B)에 의하여 연결되도록 상하로 길게 설치되는 일측 수직 풍력부(20R)를 더 포함하는 다른 실시예로 구현될 수 있다.
즉, 상술한 바람직한 일실시예의 경우 상기 주행로변을 향하여 하부 및 측부가 개구된 "ㄱ"자 형상으로 상기 중앙 풍력부(20M) 및 상기 일측 천장 풍력부(20RC)가 배치되는 것임에 반하여, 본 발명의 다른 실시예의 경우 상기 바람직한 일실시예의 구성인 상기 중앙 풍력부(20M) 및 상기 일측 천장 풍력부(20RC)에 더하여 상기 일측 수직 풍력부(20R)가 더 구비됨으로써 대략 하방이 개구된 "ㄷ"자 형상으로 설치된다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 경우에도, 바람직한 일실시예에서와 같이, 상기 중앙 풍력부(20M)와 상기 일측 천장 풍력부(20RC) 및 상기 일측 수직 풍력부(20R)가 상기 연결 수단에 의하여 연결됨으로써 동시에 연동하여 회전되게 된다.
한편, 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는 상술한 바람직한 일실시예 및 다른 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 도 4에 참조된 바와 같이, 상기 중앙 풍력부(20M)의 상단부에서 상기 양방향 중 타측 수평 방향(즉, 도면상 왼쪽)으로 연장되게 설치된 복수개의 타측 천장 풍력부(20LC)를 더 포함한 또 다른 실시예로 구현될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 풍력 포집 발전장치의 경우, 상기 타측 천장 풍력부(20LC)를 더 포함함으로써, 도 4에 참조된 바와 같이, 머리부가 우측으로 누워있는 대략 "Ｆ"자 형상으로 설치된다.
한편, 본 발명의 추가적인 실시예로써는, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 도 4에 도시된 또 다른 실시예의 구성에다가, 상기 주행로의 양방향 중 타측 주행로변에 설치되되, 상기 타측 천장 풍력부(20LC)의 선단부와 상기 연결수단(50A,50B)에 의하여 연결되도록 상하로 길게 설치되며, 상기 타측 천장 풍력부(20LC)와 연동하여 회전되는 타측 수직 풍력부(20L)를 더 포함하도록 구현될 수 있다. 본 발명의 추가적인 실시예의 경우, 상기 중앙 풍력부(20M)와 상기 일측 천장 풍력부(20RC) 및 상기 일측 수직 풍력부(20R)가 상기 주행로 중 도면상 우측으로 주행하는 차량이 통과하는 터널을 형성하고, 상기 중앙 풍력부(20M)와 상기 타측 천장 풍력부(20LC) 및 상기 타측 수직 풍력부(20L)가 상기 주행로 중 도면상 좌측으로 주행하는 차량이 통과하는 터널을 형성하여, 결국 전체적으로 대략 "Ｍ"자 형상으로 설치된다.
다만, 본 발명의 추가적인 실시예의 경우에는, 상기 주행로 중 도면상 우측 및 좌측에서 주행하는 각 운송수단마다 발생시키는 바람의 방향이 역방향이므로 상기 일측 천장 풍력부(20RC) 및 상기 타측 천장 풍력부(20LC)의 회전방향은 상호 반대 방향이 될 것이므로, 상기 연결수단(50A,50B)에 의하여 상기 중앙 풍력부(20M)에 연결되는 천장 풍력부는 상기 일측 천장 풍력부(20RC)와 상기 타측 천장 풍력부(20LC) 중 어느 하나이어야 한다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 상기 운송수단에 의하여 발생된 소정의 풍력에 의하여 발전시킬 수 있는 구성의 집합체를 "단위 발전 모듈"이라는 개념으로 정의하여 설명하기로 한다. 예를 들면, 본 발명의 추가적인 실시예의 경우, 상기 중앙 풍력부(20M)와 상기 일측 천장 풍력부(20RC) 및 상기 일측 수직 풍력부(20R)가 소정의 풍력에 의하여 발전시킬 수 있는 구성의 집합체로서 하나의 단위 발전 모듈로 정의될 수 있고, 상기 중앙 풍력부(20M)와 연결되지 않은 상기 타측 천장 풍력부(20LC)와 상기 타측 수직 풍력부(20L)가 소정의 풍력에 의하여 발전시킬 수 있는 구성의 집합체로서 또 하나의 단위 발전 모듈로 정의될 수 있다.
한편, 상기 연결수단(50A,50B)은, 베벨기어 조합체(50A,50B, 이하, 연결수단과 베벨기어 조합체는 동일한 도면부호로 지시한다)일 수 있다. 즉, 도 6에 참조된 바와 같이, 상기 연결수단(50A,50B)은, 상기 풍력부 중 어느 하나의 풍력부의 회전축(21) 선단부에 구비된 제1베벨 기어(50A)와, 상기 풍력부 중 나머지 하나의 회전축(21) 선단부에 구비된 제2베벨 기어(50B)를 포함할 수 있다.
상기 베벨기어 조합체(50A,50B)는, 회전방향을 직교되는 방향으로 전환하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 연결수단(50A,50B)을 이용하여 상기 중앙 풍력부(20M) 및 상기 일측 천장 풍력부(20RC)를 연결시키거나, 상기 일측 천장 풍력부(20RC) 및 상기 일측 수직 풍력부(20R)를 연결시키거나, 상기 타측 천장 풍력부(20LC) 및 상기 타측 수직 풍력부(20L)를 연결시킴으로써 각각 하나의 풍력부만이 회전되는 경우보다 상기 운송수단에 의하여 발생된 풍력을 손실 없이 활용할 수 있는 이점을 가진다.
상기 베벨기어 조합체(50A,50B)는 하우징부(30) 내부에 설치된다. 상기 하우징부(30) 내부로는 연결시키고자 하는 상기 풍력 발생부들(20)의 회전축(21)이 각각 삽입되고, 상기 베벨기어 조합체(50A,50B)에 의하여 상기 하우징부(30) 내부에서 결합된다.
한편, 상기 주행로마다 각 운송수단이 발생시키는 바람의 방향이 역방향이므로 상기 풍력 발생부들(20)을 구성하는 상기 블레이드들(23)의 형상 또한 상이하게 형성될 수 있다.
예를 들면, 상기 중앙 풍력부(20M)의 경우, 열차(또는 지하철) 또는 차량의 진행방향이 우측인 우리나라에서는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각 주행로의 각 운송수단에 의하여 발생된 바람에 의하여 동일한 방향으로 회전되므로, 상기 블레이드들(23)은 상기 회전축(21)으로부터 방사상으로 연장되되 직선의 수직단면을 가지도록 형성됨이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 중앙 풍력부(20M)의 상기 블레이드들(23)은, 상기 회전축(21)으로부터 방사상으로 연장되되 상기 운송수단의 주행방향에 대하여 반대방향을 향하여 라운드진 수직단면을 가지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 중앙 풍력부(20M)를 제외한 나머지 풍력 발생부들(20)에 형성된 상기 복수개의 블레이드들(23)은 상기 회전축(21)으로부터 방사상으로 연장되되 상기 운송수단의 주행방향에 대하여 반대방향을 향하여 라운드진 수직단면 또는 수평단면을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는, 바람직하게는 각 주행로에 각 운송수단이 주행하는 터널을 형성하거나, 상기 운송수단이 주행하는 방향을 제외한 적어도 2면을 외부와 차단되도록 형성함으로써 집약적인 설치가 가능한 이점을 가진다.
한편, 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는, 상기와 같은 집약적인 설치 및 견고한 설치를 위하여, 상기 풍력 발생부들(20)의 설치를 매개하는 지주대 조립체(10,15,17)를 더 포함할 수 있다.
상기 지주대 조립체(10,15,17)는 상기 풍력 발생부들(20)의 설치를 위하여 상기 주행로 상에 기조립될 수 있다.
상기 지주대 조립체(10,15,17)는, 상기 양방향의 주행로변의 상부에 위치된 상기 소정의 연결수단(50A,50B)을 감싸는 하우징부(30)를 고정시키도록 상기 운송수단의 주행방향으로 길게 배치된 한 쌍의 제1지주대(10)와, 상기 한 쌍의 제1지주대(10)를 상호 연결시키는 복수개의 제2지주대(15)와, 상기 한 쌍의 제1지주대(10)를 지면(G)에 고정시키는 복수개의 제3지주대(15)를 포함할 수 있다.
상기 지주대 조립체(10,15,17)는, 상기 풍력 발생부들(20)의 견고한 설치를 매개하기 위한 구성인데, 상기 제1지주대(10), 제2지주대(15) 및 제3지주대(15)를 이용하여 미리 큰 틀을 짠 후 상기 풍력 발생부들(20)을 개별 설치할 수 있다.
상기 지주대 조립체(10,15,17) 중 지면(G)에 고정되는 부분은 콘크리트를 이용하여 견고하게 고정시킬 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 도면에 도시되지 않았으나, 열차의 선로와 같이 상기 지주대 조립체(10,15,17) 전부가 상기 주행로 변에서 주행로를 따라 이동 가능하게 설치하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는, 상기 풍력 발생부 중 어느 하나의 회전축(21)에 연결되어 상기 풍력 발생부(20)의 회전속도를 증가시키는 증속기(40)를 더 포함할 수 있다.
상기 증속기(40)는 상기 운송수단에 의하여 발생된 풍력이 작더라도 약간의 회전력을 부가하여 상기 풍력 발생부(20)의 회전속도를 증가시키는 기능을 수행한다.
상기 증속기(40)는 용량 가변형일 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는 소형 발전 장치의 범주에 속하는 것이기는 하지만, 상기 풍력 발생부를 이루는 단위 발전모듈의 숫자가 증가할수록 대형 발전 장치의 범주로 확장될 수 있다. 또한, 상기 주행로를 따라 길게 배치될 경우 후술하는 바와 같이 하나의 증속기(40)를 통하여 복수개의 풍력부를 가속시키는 것은 증속기(40)의 용량에 의존할 수 밖에 없고, 상기 주행로마다 설치 환경이 다르기 때문에 요구되는 상기 증속기(40)의 용량은 다양할 수 있으므로 이에 능동적으로 대처하기 위하여 상기 증속기(40)는 용량 가변형으로 구비됨이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는, 상기 복수개의 중앙 풍력부(20M), 일측 천장 풍력부(20RC), 타측 천장 풍력부(20LC), 일측 수직 풍력부(20R) 및 타측 수직 풍력부(20L) 중 적어도 어느 하나의 회전축(21)과 소정의 연결수단(미도시)에 의하여 연결되고, 상기 증속기(40)에 의하여 회전되면서 상기 풍력 발생부들(20)의 회전속도를 증가시키는 연결 샤프트(45)를 더 포함할 수 있다.
여기서의 상기 소정의 연결수단은, 상기 풍력부들(20)의 회전축(21)에 구비된 기어 조합체일 수 있다.
상기 연결 샤프트(45)는, 상기 주행로를 따라 배치된 상기 복수개의 풍력 발생부들(20)의 회전축(21)과 상기 연결수단에 의하여 연결됨으로써 상기 증속기(40)의 회전력을 전달하는 역할을 한다. 상기 연결 샤프트(45)에 의하여 상기 단위 발전모듈을 이루는 복수개의 풍력 발생부들(20) 중 어느 하나에만 상기 증속기(40)의 회전력을 전달하더라도 상기 복수개의 풍력 발생부들(20)은 상기 베벨기어 조합체(50A,50B)에 의하여 연결된 풍력 발생부들(20)에는 전부 전달되기 때문에 효율적인 측면에서 매우 유리하다.
한편, 상기 연결 샤프트(45)와 상기 풍력 발생부들(20)의 회전축(21)을 연결하는 상기 소정의 연결수단은, 기어 조합체 중 상기 연결 샤프트(45)에 형성된 웜 기어 및 상기 풍력부의 회전축에 형성된 웜 휠기어의 웜 및 웜휠기어 조합체로 구현될 수 있음은 물론, 상기 연결 샤프트(45)에 형성된 제1베벨기어 및 상기 풍력부의 회전축에 형성된 제2베벨기어로 이루어진 베벨기어 조합체로 구현될 수 있다. 여기서, 상기 기어 조합체는, 상기 연결 샤프트(45)의 회전에 따른 상기 증속기(40)의 동력이 최대한 효율적으로 전달되도록 구성됨이 바람직하다.
상기 증속기(40)는, 예를 들면, 본 발명의 일실시예에서와 같이, 상기 중앙 풍력부(20M)를 기준으로 상기 일측 주행로 측에 연결되어 상기 운송수단에 의하여 발생된 풍력을 이용하는 단위 발전 모듈의 숫자가 상이하여 상기 풍력의 편차가 발생될 경우, 전체적으로 균형 있는 발전을 도모할 수 있도록 돕는 보조 기능을 수행할 수 있다.
다시 말하면, 도 3에 참조된 바와 같이, 일측 및 타측 주행로에 해당하는 각각에 상기 중앙 풍력부(20RM,20LM)를 한 쌍으로 구비하고, 상기 중앙 풍력부(20RM,20LM) 각각에 일측 천장 풍력부(20RC), 타측 천장 풍력부(20LC) 및 일측 수직 풍력부(20R), 타측 수직 풍력부(20L)를 대략 하방이 개구된 "ㄷ"자 형상으로 설치하여 하나의 발전 모듈을 형성할 경우 각각의 주행로를 따라 주행하는 운송수단에 의하여 발생된 풍력은 상기 주행로를 따라 주행하는 운송수단의 빈도 차이 외에는 큰 차이가 없으므로 각각의 주행로와 관련된 단위 발전 모듈에 상기 증속기(40)를 하나씩 설치하여 그 작동 용량을 조절하면 균일한 발전을 도모할 수 있다.
그러나, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 상기 중앙 풍력부(20M)를 하나로 구비하고, 상기 중앙 풍력부(20M)와 상기 소정의 연결 수단(50A,50B)에 의하여 연결된 부분의 주행로 측과 상기 중앙 풍력부(20M)와 직접적으로 연결되지 않은 주행로 측은 상기 각각의 주행로를 따라 주행하는 운송수단의 빈도가 같더라도 풍력은 상이하게 나타날 수 밖에 없고, 이러한 풍력의 편차가 발생될 경우 균일한 발전을 도모하기 어렵다. 그러므로, 상기 증속기(40)를 각각의 주행로 측에 상기 연결 샤프트(45)를 이용하여 연결하여 상기 풍력의 편차에 따른 작동 용량을 조절하여 균일한 발전을 도모할 수 있는 것이다.
한편, 상기 증속기(40)는 관리 측면에서 복수개의 증속기(40)를 구비하기 보다는, 하나의 용량 가변형 증속기(40)를 구비함으로써 관리성의 효율을 도모하는 것이 더 바람직하다.
보다 상세하게는, 도 7에 참조된 바와 같이, 상기 증속기(40)는 상기 주행로 측의 어느 일측의 관리 가능한 장소에 구비하고, 상기 단위 발전 모듈의 각각에 연결하는 상기 연결 샤프트(45)(단위 발전 모듈이 2개일 경우에는 2개의 연결 샤프트)와 소정의 연결 수단에 의하여 상기 증속기(40)와 선택적으로 연결시켜 풍력에 따른 작동 용량을 조절함으로써 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 균일한 발전을 도모할 수 있는 것이다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는, 상기 주행로를 주행하는 상기 운송수단의 주행을 방해하지 않도록 설치되어야 할 것이다.
따라서, 상기 풍력 발생부들(20) 중 상기 일측 천장 풍력부(20RC) 및 타측 천장 풍력부(20LC)는 상기 주행로의 상측에 설치되므로, 그 높이는 상기 주행로를 주행하는 상기 운송수단의 최대 높이를 충분히 고려하여 설계되어야 한다.
아울러, 상기 풍력 발생부들(20) 중 상기 일측 수직 풍력부(20R) 및 타측 수직 풍력부(20L)는 상기 주행로의 일측 및 타측에 수직되게 설치되므로, 상기 주행로변에 설치되되, 실질적으로 상기 주행로와의 사이에 비상도로를 침범하지 않는 외곽지역에 설치되도록 설계되어야 하고, 상기 주행로변에 돌풍을 막기 위한 돌풍 방지 언덕 등이 구비될 경우 이 부분에 설치될 수 있는 것은 당연하다.
한편, 도면에 도시되지 않았으나, 상기 주행로와 상기 일측 수직 풍력부(20R) 및 상기 타측 수직 풍력부(20L) 사이에는 상기 운송수단의 침입 및 충돌을 방지하기 위한 방지수단이 구비될 수 있다.
그리고, 상기 연결 샤프트(45)는 외부로 노출되지 않는 것이 바람직하므로, 상기 주행로변에 설치된 상기 일측 수직 풍력부(20R)들 및 상기 타측 수직 풍력부(20L)들의 회전축(21) 하단부를 연결시키도록 설계될 경우, 지면(G)의 상측에 설치될 때에는 도 1 내지 도 5에 참조된 바와 같이 상기 연결 샤프트(45)가 삽입 설치되는 설치 하우징(60)이 구비될 수 있고, 지면(G)의 하측에 설치될 때에는 콘크리트 배관 등을 통하여 삽입 설치되도록 배관 하우징(미도시)이 구비될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 다양한 실시예들은, 상기 주행로가 상기 운송수단이 양방향에서 교차 주행하도록 한 것에 한정하여 설명하였으나, 본 발명은 양방향으로 교차하여 주행하는 주행로에 한정되어 해석되어서는 아니된다.
보다 상세하게는, 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는, 양방향으로 주행하는 주행로에 관계없이 전체적으로 운송수단에 의하여 발생된 풍력을 직접 블레이드로 전달하여 발전하되, 상기 운송수단에 의하여 발생된 풍력을 포집하도록 하는 것을 골자로 한다.
이와 같은 풍력의 포집을 위하여 상기 주행로 상에 기조립된 지주대 조립체(10,15,17)에 복수개의 풍력 발생부들(20)을 풍력의 손실 없이 최대한 활용하기 위한 구조(즉, 상기 운송수단의 주행방향을 제외한 나머지 부분 전체를 차폐하는 구조)로 설치한 후, 주행로를 주행하는 운송수단의 빈도 및 외부적인 요인에 의한 포집된 풍력의 편차를 해소하기 위하여 각 풍력 발생부들(20)을 베벨기어 조합체(50A,50B)에 의하여 연결하여 동시에 회전되도록 구성한 다음, 증속기(40)를 하나 또는 둘 이상의 연결 샤프트(45)를 통하여 연결하여 상기 풍력 발생부들의 회전속도를 증가시킴으로써 균일한 발전이 이루어지도록 하는 것이다.
그러므로, 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는, 상술한 각 실시예들에 의하여 한정되는 것이 아니라, 운송수단들에 의하여 발생된 풍력을 능동적으로 포집하여 최대 풍력을 이용할 수 있도록 하는 상기 풍력 발생부들(20)의 구성 및 조합의 개념과 함께, 상기 풍력 발생부들(20)간 발생되는 편차를 해소하여 균일한 발전을 이루도록 하는 개념이 선행적으로 인정되어야만 하는 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치는, 운송수단이 주행하는 주행로에 설치되어, 적어도 주행방향을 제외한 2면의 공간을 차폐하도록 상기 풍력 발생부들(20)을 설계 배치함으로써, 상기 운송수단에 의하여 발생된 풍력의 손실을 최대한 줄이고, 최근 신설되는 지하도로 및 이미 구축된 지상도로나 항공기의 이륙장에 적극적으로 적용할 수 있으므로 범용성을 향상시키는 이점을 제공한다.
또한, 증속기(40)를 통하여 하나의 풍력부 뿐만 아니라 동시에 복수개의 풍력 발생부들(20)을 증속시킬 수 있도록 함으로써 균일한 전력 생산이 가능하고, 대형화 추세의 원자력 및 화력 발전에 의한 환경오염의 문제 및 자원 고갈의 문제를 일거에 해결할 수 있는 이점을 가진다.
이상, 본 발명에 따른 풍력 포집 발전장치의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
10: 제1지주대 15: 제2지주대
17: 제3지주대 20: 풍력 발생부
20M: 중앙 풍력부 20RC: 일측 천장 풍력부
20LC: 타측 천장 풍력부 20R: 일측 수직 풍력부
20L: 타측 수직 풍력부 30: 하우징부
40: 증속기 45: 연결 샤프트
50A,50B: 연결수단(베벨기어 조합체)
60: 설치 하우징

Claims (14)

  1. 양방향으로 운송수단이 교차하도록 주행하는 주행로의 가운데에 상하로 길게 상기 주행로의 주행방향을 따라 설치된 복수개의 중앙 풍력부 및 상기 중앙 풍력부의 상단부에서 상기 양방향 중 적어도 일측 수평 방향으로 연장되게 설치된 복수개의 일측 천장 풍력부를 포함하는 풍력 발생부와;
    상기 풍력 발생부 중 어느 하나의 회전축에 연결되어 상기 풍력 발생부의 회전속도를 증가시키는 증속기를 포함하고,
    상기 중앙 풍력부 및 상기 일측 천장 풍력부는 소정의 연결수단으로 연결되어 동시에 상기 운송수단에 의하여 발생된 바람의 진행방향을 법선 방향으로 하여 회전되는 블레이드의 회전력을 이용하여 전기를 발생시키는 풍력 포집 발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 풍력 발생부는,
    상기 주행로의 양방향 중 일측 주행로변에 설치되되, 상기 일측 천장 풍력부의 선단부와 상기 연결수단에 의하여 연결되도록 상하로 길게 설치되며, 상기 중앙 풍력부 및 상기 일측 천장 풍력부와 연동하여 회전되는 일측 수직 풍력부를 더 포함하는 풍력 포집 발전장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 풍력 발생부는,
    상기 중앙 풍력부의 상단부에서 상기 양방향 중 타측 수평 방향으로 연장되게 설치된 복수개의 타측 천장 풍력부를 더 포함하는 풍력 포집 발전장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 풍력 발생부는,
    상기 주행로의 양방향 중 타측 주행로변에 설치되되, 상기 타측 천장 풍력부의 선단부와 상기 연결수단에 의하여 연결되도록 상하로 길게 설치되며, 상기 타측 천장 풍력부와 연동하여 회전되는 타측 수직 풍력부를 더 포함하는 풍력 포집 발전장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 연결수단은 베벨기어 조합체인 풍력 포집 발전장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수개의 중앙 풍력부, 일측 전창 풍력부, 타측 천장 풍력부, 일측 수직 풍력부 및 타측 수직 풍력부 중 적어도 어느 하나의 회전축과 소정의 연결수단에 의하여 연결되고, 상기 증속기에 의하여 회전되면서 상기 풍력 발생부들의 회전속도를 증가시키는 연결 샤프트를 더 포함하는 풍력 포집 발전장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 소정의 연결수단은,
    상기 풍력 발생부들의 회전축에 구비된 웜 휠기어 및 상기 샤프트의 외주면에 구비되고 상기 웜 휠기어에 치합되는 웜 기어를 포함하는 웜 및 웜휠기어 조합체인 풍력 포집 발전장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 증속기는 용량 가변형인 풍력 포집 발전장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 풍력 발생부들의 설치를 매개하는 지주대 조립체를 더 포함하는 풍력 포집 발전장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 지주대 조립체는,
    상기 양방향의 주행로변의 상부에 위치된 상기 소정의 연결수단을 감싸는 하우징부를 고정시키도록 상기 운송수단의 주행방향으로 길게 배치된 한 쌍의 제1지주대와;
    상기 한 쌍의 제1지주대를 상호 연결시키는 복수개의 제2지주대와;
    상기 한 쌍의 제1지주대를 지면에 고정시키는 복수개의 제3지주대를 포함하는 풍력 포집 발전장치.
  11. 청구항 4에 있어서,
    상기 풍력 발생부들은 각각의 회전축에 대하여 방사상으로 연장된 복수개의 블레이드가 형성되고,
    상기 중앙 풍력부에 형성된 상기 복수개의 블레이드는 직선의 수평단면을 가진 풍력 포집 발전장치.
  12. 청구항 4에 있어서,
    상기 풍력 발생부들은 각각의 회전축에 대하여 방사상으로 연장된 복수개의 블레이드가 형성되고,
    상기 중앙 풍력부에 형성된 상기 복수개의 블레이드는 상기 운송수단의 주행방향에 대하여 반대방향을 향하여 라운드진 수직단면을 가진 풍력 포집 발전장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 중앙 풍력부를 제외한 나머지 풍력부에 형성된 상기 복수개의 블레이드는 상기 운송수단의 주행방향에 대하여 반대방향을 향하여 라운드진 수직단면을 가진 풍력 포집 발전장치.
  14. 운송수단에 의하여 발생된 풍력을 블레이드로 전달하여 동력을 얻기 위해 상기 운송수단의 주행방향을 제외한 나머지 부분 전체에 기조립된 지주대 조립체와;
    상기 블레이드가 각각 구비되고, 상기 지주대 조립체에 설치되는 복수개의 풍력 발생부와;
    상기 복수개의 풍력 발생부들 중 인접하는 풍력 발생부들을 연결하여 동일한 풍력에 의하여 동시에 회전시키는 베벨기어 조합체; 및
    상기 베벨기어 조합체들에 의하여 연동하여 회전되는 상기 복수개의 풍력 발생부들에 소정의 연결수단에 의하여 연결된 하나 또는 둘 이상의 연결 샤프트에 소정의 회전력을 전달하여 상기 풍력 발생부들의 회전속도를 증가시키는 증속기를 포함하는 풍력 포집 발전장치.
KR1020130136495A 2013-11-11 2013-11-11 풍력 포집 발전장치 KR101582293B1 (ko)

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