KR20150087498A - 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치 - Google Patents

통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치 Download PDF

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Abstract

통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치를 개시한다.
통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치는 측면에 유입구(111)가 형성되고, 내부에 상기 유입구(111)를 통해서 수평방향으로 불어오는 바람을 센터 쪽으로 집풍하도록 복수 개의 가이드 격벽(112)(113)이 형성되는 집풍 구조물(110); 상기 집풍 구조물(110)의 상부에는 상기 유입구(111)를 통해 유입된 바람을 상방으로 가이드 하기 위해 외곽을 따라 다수의 바람 가이드 고정편(121)이 균등 간격으로 형성되고 상기 바람 가이드 고정편들(121) 사이에 바람 안내 홀(122)이 형성되는 덕트 부재(120); 상기 덕트 부재(120)의 하부에 고정되어 상기 유입구(111)를 통해 유입된 바람을 상기 바람 안내 홀(122) 쪽으로 가이드 하는 오목렌즈 형상의 바람 가이드(130); 상기 덕트 부재(120)의 센터에 고정된 베어링(B)에 회전 가능하게 설치되는 회전 샤프트(140); 상기 회전 샤프트(140)의 상부 끝단에 결합되어 상기 샤프트(140)와 함께 회전 가능하게 설치되며, 상기 바람 안내 홀(122)을 통해 송풍되는 바람에 의해 회전하도록 외곽을 따라 다수의 브래킷 부(151)가 균등 간격으로 형성되는 회전체(150); 및 상기 회전 샤프트(140)의 하부 끝단에 연결되어 전기를 발생하는 발전기(160);를 포함하되, 상기 브래킷 부(151)는 수직 부(151a)와 상기 수직 부(151a)의 상부에서 30-45˚로 경사지는 경사 부(151b)로 형성되고, 상기 바람 가이드 고정편(121)은 20-30˚로 경사지게 형성되어, 수평방향에서 부는 분산된 바람을 집풍하고 상방으로 가이드 하는 구조인 것을 특징으로 한다.

Description

통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치{omitted}
본 발명은 건물이나 선박 또는 터널이나 지하철 공간을 환기시키기 위하여 인위적으로 설치하는 다양한 통풍관에 흐르는 바람을 모아서 큰 바람으로 증가시켜 보다 많은 전기를 발전하도록 각각의 돌출된 날개 없는 터빈으로 원통일체형으로 제작되어 통풍관에 흐르는 바람을 이용하는 원통형 풍력발전장치에 관한 것이다.
에너지 폐기물로 지구 환경을 파괴하는 석유나 석탄 등의 화석연료가 필요 없는 발전방법으로는 태양에너지를 이용한 태양광이나 태양열발전, 조력발전, 해양온도차발전(OTEC), 풍력발전 등이 있으며, 이 중 가장 안전하고 유지 보수가 쉽게 적용할 수 있는 발전방법이 태양열을 이용한 태양열발전과 바람의 힘을 이용한 풍력발전이라 할 수 있을 것이다.
그러나, 종래기술에 따른 풍력발전장치는 프로펠러를 외부로 노출시키면서 일정한 크기의 프로펠러를 일면 상에 설치함에 따라 프로펠러에 바람의 접촉되는 면에 의해서 회전되나, 이는 바람이 많이 불어도 프로펠러의 접촉면적이 한정되어 결국, 프로펠러의 크기에 따라 그 풍력 에너지 출력상태를 결정짓게 됨으로써 보다 큰 풍력을 얻기 위한 방법은 풍력발전장치의 크기를 크게 하는 방법밖에 없었으며 바람이 불지 않을 때가 많아 풍력발전장치의 설치 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 종래의 프로펠러는 외부 바람에 노출되어 직접 작용함으로써 예상치 못한 강풍이나 돌풍 등에 의해 물체가 날아들면서 프로펠러와 직접적인 충돌을 할 경우 프로펠러에 손상을 가하여 풍력발전장치에 심각한 기능적 문제점을 초래한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다방면으로 분산되어서 버려지고 있는 바람을 통풍관에 의해서 일정한 방향의 바람으로 모아서 집풍관에서 바람의 속도를 빠르게 높여서 풍력발전장치의 효율을 높이기 위하여 원통형 구조로 통풍관에 결합하는 풍력터빈을 설치하는 것으로, 보다 상세하게는 대형건축물 빌딩이나 선박 또는 터널이나 지하철 공간을 환기시키기 위하여 인위적으로 설치하는 다양한 통풍관에 흐르는 바람을 모아서 큰 바람으로 증가시켜서 보다 많은 양질의 전기를 발전하도록 각각의 돌출된 날개 없는 터빈으로 원통일체형으로 통풍관에 흐르는 바람을 이용하는 원통형 풍력발전장치를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 예에 따른 집풍 구조물의 수직상승기류를 이용한 풍력발전 터빈은 측면에 유입구가 형성되고, 내부에 상기 유입구를 통해서 수평방향으로 불어오는 바람을 센터 쪽으로 집풍하도록 복수 개의 가이드 격벽이 형성되는 집풍 구조물; 상기 집풍 구조물의 상부에는 상기 유입구를 통해 유입된 바람을 상방으로 가이드 하기 위해 외곽을 따라 다수의 바람 가이드 고정편이 균등 간격으로 형성되고 상기 바람 가이드 고정편들 사이에 바람 안내 홀이 형성되는 덕트 부재; 상기 덕트 부재의 하부에 고정되어 상기 유입구를 통해 유입된 바람을 상기 바람 안내 홀 쪽으로 가이드 하는 오목렌즈 형상의 바람 가이드; 상기 덕트 부재의 센터에 고정된 베어링에 회전 가능하게 설치되는 회전 샤프트; 상기 회전 샤프트의 상부 끝단에 결합되어 상기 샤프트와 함께 회전 가능하게 설치되며, 상기 바람 안내 홀을 통해 송풍되는 바람에 의해 회전하도록 외곽을 따라 다수의 브래킷 부가 균등 간격으로 형성되는 회전체; 및 상기 회전 샤프트의 하부 끝단에 연결되어 전기를 발생하는 발전기;를 포함하되, 상기 브래킷 부는 수직 부와 상기 수직 부의 상부에서 30-45˚로 경사지는 경사 부로 형성되고, 상기 바람 가이드 고정편은 20-30˚로 경사지게 형성되어, 수평방향에서 부는 바람을 집풍하고 상방으로 가이드 하는 구조인 것을 특징으로 한다.
상기 집풍 구조물은 사각 박스 형태이고, 상기 가이드 격벽은 상기 집풍 구조물의 종횡 방향 및 대각선 방향으로 형성되어 상기 유입구를 8개로 형성하며, 상기 바람 가이드 고정편은 8개로 형성되고, 상기 브래킷 부는 16개로 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 다른 예에 따른 집풍 구조물의 수직 상승기류를 이용한 풍력발전 터빈은 측면에 유입구가 형성되고, 내부에 상기 유입구를 통해서 수평방향으로 불어오는 바람을 센터 쪽으로 집풍하도록 복수 개의 가이드 격벽이 형성되는 제1 집풍 구조물; 상기 제1 집풍 구조물 상부에 고정되어 상기 유입구를 통해 유입된 바람을 상방으로 가이드 하는 제1 바람 가이드; 상기 제1 바람 가이드의 상부에 고정 설치되며, 상기 제1 바람 가이드에 의해 가이드 된 바람을 집풍하고, 측면에 유입구가 형성되는 제2 집풍 구조물; 상기 제2 집풍 구조물의 상부에는 상기 유입구를 통해 유입된 바람을 상방으로 가이드 하기 위해 외곽을 따라 다수의 바람 가이드 고정편이 균등 간격으로 형성되고 상기 바람 가이드 고정편들 사이에 바람 안내 홀이 형성되는 덕트 부재; 상기 덕트 부재의 하부에 고정되어 상기 유입구를 통해 유입된 바람을 상기 바람 안내 홀 쪽으로 가이드 하는 오목렌즈 형상의 제2 바람 가이드; 상기 덕트 부재의 센터에 고정된 베어링에 회전 가능하게 설치되는 회전 샤프트; 상기 회전 샤프트의 중간에 고정되어 상기 샤프트와 함께 회전 가능하게 설치되며, 상기 바람 안내 홀을 통해 송풍되는 바람에 의해 회전하도록 외곽을 따라 다수의 브래킷 부가 균등 간격으로 형성되는 회전체; 상기 회전 샤프트의 하부 끝단에 연결되어 전기를 발생하는 발전기;를 포함하되, 상기 브래킷 부는 수직 부와 상기 수직 부의 상부에서 30-45˚로 경사지는 경사 부로 형성되고, 상기 바람 가이드 고정편은 20-30˚로 경사지게 형성되어, 수평방향에서 부는 바람을 집풍하여 상방으로 가이드 하는 구조인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 집풍 구조물은 사각 박스 형태이고, 상기 가이드 격벽은 상기 제1 집풍 구조물의 종횡 방향 및 대각선 방향으로 형성되어 상기 유입구를 8개로 형성하며, 상기 바람 가이드 고정편은 8개로 형성되고, 상기 브래킷 부는 16개로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 집풍 구조물의 측면에는 힌지를 중심으로 회동하면서 상기 유입구의 개폐를 조절하는 도어가 설치되며, 상기 도어가 상기 제2 집풍 구조물 내부에 위치하는 경우에는, 상기 덕트 부재 쪽으로 가는 바람이 차단되고, 상기 도어가 수직으로 위치하여 상기 유입구를 차단하는 경우에는, 상기 제1 집풍 구조물에서 가이드 되는 바람이 상기 제2 집풍 구조물로 안내되고, 상기 도어가 상기 제2 집풍 구조물 외부로 위치하는 경우에는, 상기 제1 집풍 구조물에서 가이드 되는 바람이 상기 제2 집풍 구조물로 안내되고, 상기 유입구를 통해서 상기 제2 집풍 구조물로 유입되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 동서남북의 수평으로 부는 바람을 집풍 구조물에 의해서 수직 상승방향으로 안내하고, 바람을 여러 차례에 걸쳐 집풍(集風)하여 바람의 세기(풍력)를 극대화하고, 바람 안내 각도(송풍 각도)를 특정 각, 예를 들어 바람 가이드 고정편은 30도로 하고 브래킷 부는 45도로 설계하여 전체적으로 간단한 구성으로 풍력 효율을 현저하게 높일 수 있다.
또한 본 발명은 종래와 같이 바람에 직접 접촉되는 날개가 없는 신개념의 구조로 초소형에서 초대형까지 용도가 다양하고 고효율, 고성능 풍력발전을 실행할 수 있다.
또한 본 발명은 도어의 위치를 조절하여 더 많은 바람을 집중시켜서 더 많은 발전을 실행할 수도 있고, 태풍 부는 날에는 회전체가 과속으로 회전할 수 있고 이로 인하여 기기의 파손을 초래할 수 있는바, 이를 방지하기 위해 도어가 자동으로 회동되어 바람을 차단함으로써 발전을 적절한 시기에 중지하여 과열로 인한 기기 고장을 사전에 방지하는 효과가 있다.
도 1은 종래 풍력 발전장치를 보인 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치를 보인 분리 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치를 보인 종단면도
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치에 있어서 회전체를 보인 평면도
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치에 있어서 고정 블레이드와 브래킷 부의 송풍 각도를 설명하는 도면
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치를 보인 종단면도
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치를 보인 평면도
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치 터빈(100)은 측면에 유입구(111)가 형성되고, 내부에 상기 유입구(111)를 통해서 수평방향으로 불어오는 바람을 센터 쪽으로 집풍하도록 복수 개의 가이드 격벽(112)(113)이 형성되는 집풍 구조물(110); 상기 집풍 구조물(110)의 상부에는 상기 유입구(111)를 통해 유입된 바람을 상방으로 가이드 하기 위해 외곽을 따라 다수의 바람 가이드 고정편(121)이 균등 간격으로 형성되고 상기 바람 가이드 고정편들(121) 사이에 바람 안내 홀(122)이 형성되는 덕트 부재(120); 상기 덕트 부재(120)의 하부에 고정되어 상기 유입구(111)를 통해 유입된 바람을 상기 바람 안내 홀(122) 쪽으로 가이드 하는 오목렌즈 형상의 바람 가이드(130); 상기 덕트 부재(120)의 센터에 고정된 베어링(B)에 회전 가능하게 설치되는 회전 샤프트(140); 상기 회전 샤프트(140)의 상부 끝단에 결합되어 상기 샤프트(140)와 함께 회전 가능하게 설치되며, 상기 바람 안내 홀(122)을 통해 송풍되는 바람에 의해 회전하도록 외곽을 따라 다수의 브래킷 부(151)가 균등 간격으로 형성되는 회전체(150); 및 상기 회전 샤프트(140)의 하부 끝단에 연결되어 전기를 발생하는 발전기(160);를 포함한다.
이하, 본 발명의 일 예에 따른 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치의 터빈(100) 구성을 좀더 구체적으로 설명한다.
상기 집풍 구조물(110)은 사각 박스 형태로 형성되며, 동서남북 방향 각각에 유입구(111)가 형성된다. 상기 집풍 구조물(110) 내부에는 상기 유입구(111)를 통해서 수평방향으로 불어오는 바람을 센터 쪽으로 집풍하도록 복수 개의 가이드 격벽(112)(113)이 형성되는바, 종횡방향으로는 격벽(112)이 형성되고 대각선 방향으로는 격벽(113)이 형성된다. 상기 유입구(111) 전체가 8개로 형성될 수 있다.
상기 덕트 부재(120)는 원형으로 형성되며 상기 집풍 구조물(110)의 상부에 고정 설치된다. 상기 덕트 부재(120)는 상기 유입구(111)를 통해 유입된 바람을 상방으로 가이드 하기 위해 외곽을 따라 다수의 바람 가이드 고정편(121)이 균등 간격으로 형성되고 상기 바람 가이드 고정편들(121) 사이에 바람 안내 홀(122)이 형성된다.
상기 바람 가이드 고정편(121)은 20-30˚로 경사지게 형성되며, 바람직하게는 30˚로 설정되고, 8개로 형성하는 것이 좋다.
상기 덕트 부재(120)의 센터 하부에 오목렌즈 형상의 바람 가이드(130)에 의해 폐쇄된 상태를 유지한다.
상기 오목렌즈 형상의 바람 가이드(130)는 상기 유입구(111)를 통해 유입된 바람을 상기 바람 안내 홀(122) 쪽으로 가이드 하는 역할을 한다.
상기 회전 샤프트(140)는 상기 덕트 부재(120)의 센터에 고정된 베어링(B)에 회전 가능하게 지지된다. 상기 회전 샤프트(140)의 상부 끝단은 서포트(141)에 의해서 회전체(150)에 고정되고, 상기 회전 샤프트(140)의 하부 끝단은 발전기(160)와 연결된다.
상기 회전체(150)는 상기 샤프트(140)와 함께 회전 가능하게 설치되며, 상기 바람 안내 홀(122)을 통해 송풍되는 바람에 의해 회전하도록 외곽을 따라 다수의 브래킷 부(151)가 균등 간격으로 형성된다.
상기 브래킷 부(151)는 수직 부(151a)와 상기 수직 부(151a)의 상부에서 30-45˚로 경사지는 경사 부(151b)로 형성된다. 바람직하게, 상기 브래킷 부(151)는 16개로 설정하고, 상기 경사 부(151b)는 45˚로 설정되는 것이 좋다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일 예에 따른 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치 터빈(100) 작용 효과를 설명한다.
분산된 바람이 동서남북 방향으로 불면, 집풍 구조물(110)의 상기 유입구(111)를 통해서 집풍 구조물(110) 쪽으로 유입되고, 이때 복수 개의 가이드 격벽(112)(113)이 바람을 집풍 구조물(110)의 센터 쪽으로 모두 집중시킨다. 이와 같이 동서남북 방향에서 부는 바람이 집풍 구조물(110)의 센터 쪽으로 모두 집중되므로 풍력의 세기가 증대된다.
상기 오목렌즈 형상의 바람 가이드(130)는 바람을 상기 덕트 부재(120)의 바람 가이드 고정편(121) 쪽으로 가이드 하는 역할을 한다.
상기 오목렌즈 형상의 바람 가이드(130)는 그 형상에 있어서 그 하단부의 직경이 상단부직경 보다 크게 형성되어, 수평에서 부는 바람은 모두 손실되지 않고 상기 오목렌즈 형상의 바람 가이드(130) 외주 면을 따라 상방으로 안내되도록 한다. 이때 바람이 다시 한번 상기 덕트 부재(120) 쪽으로 가이드 되면서 집풍된다.
전술한 바와 같이, 상기 덕트 부재(120)는 원통 형상으로 형성되며 상기 집풍 구조물(110)의 상부에 고정 설치된다. 상기 덕트 부재(120)는 상기 유입구(111)를 통해 유입된 바람을 상방으로 가이드 하기 위해 외곽을 따라 다수의 바람 가이드 고정편(121)이 균등 간격으로 형성되고 상기 바람 가이드 고정편들(121) 사이에는 바람 안내 홀(122)이 형성된다.
상기 바람 가이드 고정편(121)은 20-30˚로 경사지게 형성되며, 바람직하게는 30˚로 설정되고, 8개로 형성하는 것이 좋다.
상기 덕트 부재(120)의 센터 부분은 오목렌즈 형상의 바람 가이드(130)에 의해 폐쇄된 상태를 유지한다.
상기 바람 가이드(130)에 의해 가이드 된 바람은 바람 안내 홀(122) 안으로 유입되고, 이때 바람 안내 홀(122) 밖으로 배출되는 바람은 30˚로 경사지게 배출되고, 바람이 다시 한번 집풍된다.
바람 안내 홀(122) 밖으로 배출되는 바람이 일차적으로 브래킷 부(151)의 수직 부(151a)에 부딪히고, 연이어 브래킷 부(151)의 경사 부(151b)에 부딪히게 되는데, 이때 경사 부(151b)가 항상 45˚로 경사지게 형성되어 회전체(150)를 고속으로 회전시킬 수 있는 것이다. 이와 같이 풍력 에너지 손실을 최대한 줄이면서 수평방향의 바람을 수직상승 기류로 변환시켜서 회전체(150)를 고속(高速) 회전시킬 수 있게 됨으로써, 발전효율을 높일 수 있는 것이다.
한편, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 예에 따른 집풍 구조물의 수직 상승기류를 이용한 풍력발전 터빈(200)은 측면에 유입구(211)가 형성되고, 내부에 상기 유입구(211)를 통해서 수평방향으로 불어오는 바람을 센터 쪽으로 집풍하도록 복수 개의 가이드 격벽(212)(213)이 형성되는 제1 집풍 구조물(210); 상기 제1 집풍 구조물(210) 상부에 고정되어 상기 유입구(211)를 통해 유입된 바람을 상방으로 가이드 하는 제1 바람 가이드(220); 상기 제1 바람 가이드(220)의 상부에 고정 설치되며, 상기 제1 바람 가이드(220)에 의해 가이드 된 바람을 집풍하고, 측면에 유입구(231)가 형성되는 제2 집풍 구조물(230); 상기 제2 집풍 구조물(230)의 상부에는 상기 유입구(231)를 통해 유입된 바람을 상방으로 가이드 하기 위해 외곽을 따라 다수의 바람 가이드 고정편(241)이 균등 간격으로 형성되고 상기 바람 가이드 고정편들(241) 사이에 바람 안내 홀(242)이 형성되는 덕트 부재(240); 상기 덕트 부재(240)의 하부에 고정되어 상기 유입구(231)를 통해 유입된 바람을 상기 바람 안내 홀(242) 쪽으로 가이드 하는 오목렌즈 형상의 제2 바람 가이드(250); 상기 덕트 부재(240)의 센터에 고정된 베어링(B1)(B2)에 회전 가능하게 설치되는 회전 샤프트(260); 상기 회전 샤프트(260)의 중간에 고정되어 상기 회전 샤프트(260)와 함께 회전 가능하게 설치되며, 상기 바람 안내 홀(242)을 통해 송풍되는 바람에 의해 회전하도록 외곽을 따라 다수의 브래킷 부(271)가 균등 간격으로 형성되는 회전체(270); 상기 회전 샤프트(260)의 하부 끝단에 연결되어 전기를 발생하는 발전기(280);를 포함한다.
또한 상기 브래킷 부(271)는 수직 부(271a)와 상기 수직 부(271a)의 상부에서 30-45˚로 경사지는 경사 부(271b)로 형성되고, 상기 바람 가이드 고정편(241)은 20-30˚로 경사지게 형성되어, 수평방향에서 부는 바람을 집풍하여 상방으로 가이드 하는 구조로 형성된다.
상기 제1 집풍 구조물(210)은 사각 박스 형태이고, 상기 가이드 격벽(212)(213)은 상기 제1 집풍 구조물(210)의 종횡 방향 및 대각선 방향으로 형성되어 상기 유입구(211)를 8개로 형성하며, 상기 바람 가이드 고정편(241)은 8개로 형성되고, 상기 브래킷 부(271)는 16개로 형성될 수 있다.
상기 제2 집풍 구조물(230)의 측면에는 힌지(H)를 중심으로 회동하면서 상기 유입구(231)의 개폐를 조절하는 도어(235)가 설치되며, 상기 도어(235)가 상기 제2 집풍 구조물(230) 내부에 위치하는 경우에는 상기 덕트 부재(240) 쪽으로 가는 바람이 차단되고(도 6에서 가상 선으로 표시됨), 상기 도어(235)가 수직으로 위치하여 상기 유입구(231)를 차단하는 경우에는 상기 제1 집풍 구조물(210)에서 가이드 되는 바람이 상기 제2 집풍 구조물(230)로 안내되고, 상기 도어(235)가 상기 제2 집풍 구조물(230) 외부로 위치하는 경우에는 상기 제1 집풍 구조물(210)에서 가이드 되는 바람이 상기 제2 집풍 구조물(230)로 안내되고, 상기 유입구(231)를 통해서 상기 제2 집풍 구조물(230)로 유입된다(도 6의 실선으로 표시됨).
이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시 예에 따른 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치의 터빈(200) 작용 효과를 설명한다.
수평의 바람이 동서남북 방향으로 불면, 제1 집풍 구조물(210)의 상기 유입구(211)를 통해서 제1 집풍 구조물(210)의 센터 쪽으로 유입되고, 이때 복수 개의 가이드 격벽(212)(213)이 바람을 집중하는 역할을 한다.
이때 복수 개의 가이드 격벽(212)(213)이 바람을 제1 집풍 구조물(210)의 센터 쪽으로 모두 집중시킨다. 이와 같이 동서남북 방향에서 부는 바람이 제1 집풍 구조물(210)의 센터 쪽으로 모두 집중되므로 풍력의 세기가 증대된다.
상기 제1 바람 가이드(220)는 바람을 상기 제2 구조물(230) 안으로 송풍하도록 가이드 하는 역할을 한다. 상기 제2 구조물(230) 안으로 안내된 바람은 상기 제2 바람 가이드(250)에 의해서 상기 덕트 부재(240) 쪽으로 안내된 후, 바람 가이드 고정편들(241) 사이의 바람 안내 홀(242)을 통해서 송풍된다.
상기 바람 가이드 고정편(241)의 경사각이 30˚로 경사지게 형성되어 있으므로, 바람이 30˚로 송풍되는 데, 이때 바람이 다시 한번 집풍된다.
바람이 30˚로 송풍될 때, 일차적으로 브래킷 부(271)의 수직 부(271a)에 부딪히고, 연이어 브래킷 부(271)의 경사 부(271b)에 부딪히게 되는 데, 이때 경사 부(271b)가 항상 45˚로 경사지게 형성되어 회전체(270)를 고속으로 회전시킬 수 있는 것이다. 이와 같이 풍력 에너지 손실을 최대한 줄이면서 수평방향의 바람을 수직상승 기류로 변환시켜서 회전체(270)를 고속 회전시킬 수 있는 것이다.
한편, 태풍 부는 날에는 회전체가 과속으로 회전할 수 있고 이로 인하여 기기의 파손을 초래할 수 있는바, 이를 방지하기 위해 상기 도어(235)가 상기 제2 집풍 구조물(230) 내부에 위치하는 경우 상기 덕트 부재(240) 쪽으로 가는 바람이 차단되어(도 6에서 가상선으로 표시됨) 발전을 적절한 시기에 중지하여 과열로 인한 기기 고장을 사전에 방지한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 동서남북의 수평으로 부는 바람을 집풍 구조물에 의해서 수직 상승방향으로 안내하고, 바람을 여러 차례에 걸쳐 집풍(集風)하여 바람의 세기(풍력)를 극대화하고, 바람 안내 각도(송풍 각도)를 특정 각, 예를 들어 바람 가이드 고정편은 30도로 하고 브래킷 부는 45도로 설계하여 전체적으로 간단한 구성으로 풍력 효율을 현저하게 높일 수 있다.
또한 본 발명은 종래와 같이 바람에 직접 접촉되는 날개가 없는 신개념의 구조로 초소형에서 초대형까지 용도가 다양하고 고효율, 고성능 풍력발전을 실행할 수 있다. 또한 본 발명은 도어의 위치를 조절하여 더 많은 바람을 집중시켜서 더 많은 발전을 실행할 수도 있고, 태풍 부는 날에는 회전체가 과속으로 회전할 수 있고 이로 인하여 기기의 파손을 초래할 수 있는바, 이를 방지하기 위해 도어가 자동으로 회동되어 바람을 차단함으로써 발전을 적절한 시기에 중지하여 과열로 인한 기기 고장을 사전에 방지하는 효과가 있다.
110: 통풍관 결합 집풍 구조물
111: 수평 바람 유입구
112,113: 가이드 격벽
120: 덕트 부재
121: 바람 가이드 고정편(wind guide fixing portion)
122: 바람 안내 홀
130: 바람 가이드
140: 회전 샤프트
141: 서포트
150: 회전체
151: 브래킷 부

Claims (5)

  1. 측면에 유입구(111)가 형성되고, 내부에 상기 유입구(111)를 통해서 수평방향으로 불어오는 바람을 센터 쪽으로 집풍하도록 복수 개의 가이드 격벽(112)(113)이 형성되는 집풍 구조물(110);
    상기 집풍 구조물(110)의 상부에는 상기 유입구(111)를 통해 유입된 바람을 상방으로 가이드 하기 위해 외곽을 따라 다수의 바람 가이드 고정편(121)이 균등 간격으로 형성되고 상기 바람 가이드 고정편들(121) 사이에 바람 안내 홀(122)이 형성되는 덕트 부재(120);
    상기 덕트 부재(120)의 하부에 고정되어 상기 유입구(111)를 통해 유입된 바람을 상기 바람 안내 홀(122) 쪽으로 가이드 하는 오목렌즈 형상의 바람 가이드(130);
    상기 덕트 부재(120)의 센터에 고정된 베어링(B)에 회전 가능하게 설치되는 회전 샤프트(140); 상기 회전 샤프트(140)의 상부 끝단에 결합되어 상기 샤프트(140)와 함께 회전 가능하게 설치되며,
    상기 바람 안내 홀(122)을 통해 송풍되는 바람에 의해 회전하도록 외곽을 따라 다수의 브래킷 부(151)가 균등 간격으로 형성되는 회전체(150); 및 상기 회전 샤프트(140)의 하부 끝단에 연결되어 전기를 발생하는 발전기(160);를 포함하되, 상기 브래킷 부(151)는 수직 부(151a)와 상기 수직 부(151a)의 상부에서 30-45˚로 경사지는 경사 부(151b)로 형성되고,
    상기 바람 가이드 고정편(121)은 20-30˚로 경사지게 형성되어, 수평방향에서 부는 바람을 집풍하고 상방으로 가이드 하는 구조인 것을 특징으로 하는 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집풍 구조물(110)은 사각 박스 형태이고, 상기 가이드 격벽(112)(113)은 상기 집풍 구조물(110)의 종횡 방향 및 대각선 방향으로 형성되어 상기 유입구(111)를 8개로 형성하며, 상기 바람 가이드 고정편(121)은 8개로 형성되고, 상기 브래킷 부(151)는 16개로 형성되는 것을 특징으로 하는 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치.
  3. 측면에 유입구(211)가 형성되고, 내부에 상기 유입구(211)를 통해서 수평방향으로 불어오는 바람을 센터 쪽으로 집풍하도록 복수 개의 가이드 격벽(212)(213)이 형성되는 제1 집풍 구조물(210);
    상기 제1 집풍 구조물(210) 상부에 고정되어 상기 유입구(211)를 통해 유입된 바람을 상방으로 가이드 하는 제1 바람 가이드(220);
    상기 제1 바람 가이드(220)의 상부에 고정 설치되며, 상기 제1 바람 가이드(220)에 의해 가이드 된 바람을 집풍하고, 측면에 유입구(231)가 형성되는 제2 집풍 구조물(230);
    상기 제2 집풍 구조물(230)의 상부에는 상기 유입구(231)를 통해 유입된 바람을 상방으로 가이드 하기 위해 외곽을 따라 다수의 바람 가이드 고정편(241)이 균등 간격으로 형성되고 상기 바람 가이드 고정편들(241) 사이에 바람 안내 홀(242)이 형성되는 덕트 부재(240);
    상기 덕트 부재(240)의 하부에 고정되어 상기 유입구(231)를 통해 유입된 바람을 상기 바람 안내 홀(242) 쪽으로 가이드 하는 오목렌즈 형상의 제2 바람 가이드(250);
    상기 덕트 부재(240)의 센터에 고정된 베어링(B1)(B2)에 회전 가능하게 설치되는 회전 샤프트(260);
    상기 회전 샤프트(260)의 중간에 고정되어 상기 회전 샤프트(260)와 함께 회전 가능하게 설치되며, 상기 바람 안내 홀(242)을 통해 송풍되는 바람에 의해 회전하도록 외곽을 따라 다수의 브래킷 부(271)가 균등 간격으로 형성되는 회전체(270);
    상기 회전 샤프트(260)의 하부 끝단에 연결되어 전기를 발생하는 발전기(280);를 포함하되,
    상기 브래킷 부(271)는 수직 부(271a)와 상기 수직 부(271a)의 상부에서 30-45˚로 경사지는 경사 부(271b)로 형성되고, 상기 바람 가이드 고정편(241)은 20-30˚로 경사지게 형성되어, 수평방향에서 부는 바람을 집풍하여 상방으로 가이드 하는 구조인 것을 특징으로 하는 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 집풍 구조물(210)은 사각 박스 형태이고, 상기 가이드 격벽(212)(213)은 상기 제1 집풍 구조물(210)의 종횡 방향 및 대각선 방향으로 형성되어 상기 유입구(211)를 8개로 형성하며, 상기 바람 가이드 고정편(241)은 8개로 형성되고, 상기 브래킷 부(271)는 16개로 형성되는 것을 특징으로 하는 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치.
  5. 제3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 제2 집풍 구조물(230)의 측면에는 힌지(H)를 중심으로 회동하면서 상기 유입구(231)의 개폐를 조절하는 도어(235)가 설치되며,
    상기 도어(235)가 상기 제2 집풍 구조물(230) 내부에 위치하는 경우에는, 상기 덕트 부재(240) 쪽으로 가는 바람이 차단되고,
    상기 도어(235)가 수직으로 위치하여 상기 유입구(231)를 차단하는 경우에는, 상기 제1 집풍 구조물(210)에서 가이드 되는 바람이 상기 제2 집풍 구조물(230)로 안내되고,
    상기 도어(235)가 상기 제2 집풍 구조물(230) 외부로 위치하는 경우에는, 상기 제1 집풍 구조물(210)에서 가이드 되는 바람이 상기 제2 집풍 구조물(230)로 안내되고, 상기 유입구(231)를 통해서 상기 제2 집풍 구조물(230)로 유입되는 것을 특징으로 하는 통풍관에 흐르는 바람이용 원통형 풍력터빈 발전장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023022395A1 (ko) * 2021-08-19 2023-02-23 전기은 인공지능 기반의 자동 제동장치를 구비한 풍력발전장치

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