KR20160045360A - 풍향유도판과 광고판 기능을 겸비한 사각형 구조의 풍력발전시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직축 형태의 버켓 타입의 터빈을 적층식으로 구성하고, 터빈 주위를 일정각도를 이루며 가변형 풍향유도판과, 광고판 기능을 갖는 고정형 풍향유도판을 설치하여 정격용량의 발전 유무에 따라 가변형 풍향유도판이 각도를 바꾸어 터빈 및 발전기의 회전속도에 변화를 줄 수 있도록 한 풍력발전기에 관한 것이다.

Description

풍향유도판과 광고판 기능을 겸비한 풍력발전타워{A Windpower Generation}

본 발명은 풍량 조절 기능과, 광고판 기능을 겸비한 풍력발전타워에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직축 형태의 버켓 타입의 터빈을 적층식으로 구성하고, 터빈 주위를 일정각도를 이루며 가변형 풍향유도판과, 광고판 기능을 갖는 고정형 풍향유도판을 설치하여 정격용량의 발전 유무에 따라 가변형 풍향유도판이 각도를 바꾸어 터빈 및 발전기의 회전속도에 변화를 줄 수 있도록 한 풍력발전기에 관한 것이다.

풍력발전은 규모의 경제학이 적용되는 분야로써 설비의 규모가 대형화 할수록 효율성과 경제성이 뛰어나지만, 설비가 대형화 되는 만큼 고풍속의 바람이 필요하여 특화된 극소수의 지역 이외에는 그 성능을 발휘할 수 없는 치명적인 단점이 있다.

또한 이러한 초대형 설비의 경우 바람의 방향이 수시로 바뀌는 국내 환경에서는 적용하기 어려운 점이 있는 것 또한 사실이다.종래의 풍력 발전기는 일정한 풍속 (최소 5m/sec)이 되지 않을 경우, 발전이

불가능했고, 대용량 풍력발전기의 경우 과도한 설비투자는 물론 고장과 수리에 있어서도 많은 시간과 경비를 소모해야 하는 등의 비경제적 문제점이 많았다.

또한 기존의 설비는 수평축의 초대형 블레이드가 많은 문제점을 일으켜 비효율적이었다.

특허공개 제1020120120809호

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 생산, 유지, 보수 및 운영적인 면에서 보다 경제성이 높고 풍속이 약한 지역에서도 경제성 있는 발전을 하며 다양한 지리적 여건에 적절하게 그 설비 및 시설의 규모를 탄력적으로 구축할 수 있는 장점을 살려, 다수의 소형 풍력발전기들을 다단식 또는 다열식 등으로 배열하여 상업용 발전을 가능하게 하는 기술인 것이다.

본 발명은 해안 및 해안도로는 물론 산악지역이나 도로는 물론 2등급 또는 3등급의 풍질(風質)을 가진 지역에서도 효율적인 발전을 함과 동시에 그 설비의 일부를 상업용 광고판으로 사용할 수 있도록 하는 시스템인 것이다.

본 발명은 기존의 초대형 발전기와 같이 설치 지역의 자연을 광범위하게 훼손하거나 소음 및 그림자, 화재 및 자체파괴는 물론 낙뢰 등의 피해와 공해를 일으키지 않는 구조로 되어 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력발전기는 수직축 형태의 버켓 타입의 터빈을 적층식으로 구성하고, 터빈 주위를 일정각도를 이루며 가변형 풍향유도판과, 광고판 기능을 갖는 고정형 풍향유도판을 설치하여 정격용량의 발전 유무에 따라 가변형 풍향유도판이 각도를 바꾸어 터빈 및 발전기의 회전속도에 변화를 줄 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 수직축의 버켓 타입의 터빈으로 인하여 소음이 획기적으로 감쇄된 방법으로 저 풍속의 환경에서도 가변 및 고정형의 풍향 유도판을 통하여 중앙의 터빈으로 모여진 바람으로 항상 발전기의 정격용량으로 가동될 수 있도록 하였다.

본 발명에 따른 풍력 발전기는 저 풍속일 때는 보다 많은 풍량을 유입시켜 경제성을 도모하고 고 풍속일 때는 터빈의 과속회전 및 발전기 등의 설비가 과열 연소되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

또한 다수의 발전기 중 특정 터빈에 고장 또는 다른 문제점이 있거나 또는 특정 터빈에 약한 바람이 작용하여도 해당 터빈에 연결된 동력전달 체계가 발전기를 구동시키는 힘을 약화시키지 않는 효과가 있는 것이다.

본 발명은 해안 및 해안도로는 물론 산악지역이나 도로는 물론 2등급 또는 3등급의 풍질(風質)을 가진 지역에서도 효율적인 발전을 함과 동시에 그 설비의 일부를 상업용 광고판으로 사용할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기의 외형 전체도
도 2는 본 발명에 따른 중앙타워 내부도.
도 3은 본 발명에 따른 정상적인 상태의 전체도.
도 4는 본 발명에 따른 정상적인 상태의 평면도.
도 5는 가변형 풍향유도판이 완전차단한 상태의 전체도.
도 6은 가변형 풍향유도판이 완전차단한 상태의 평면도.
도 7은 가변형 풍향유도판의 브레이크 상태의 전체도.
도 8은 가변형 풍향유도판의 브레이크 상태의 평면도.
도 9는 승강용 작업대의 전체도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하도록 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또한 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기의 외형 전체도, 도 2는 본 발명에 따른 중앙타워 내부도, 도 3은 본 발명에 따른 정상적인 상태의 전체도, 도 4는 본 발명에 따른 정상적인 상태의 평면도, 도 5는 가변형 풍향유도판이 완전차단된 상태의 전체도, 도 6은 가변형 풍향유도판이 완전차단된 상태의 평면도. 도 7은 가변형 풍향유도판의 브레이크 상태의 전체도, 도 8은 가변형 풍향유도판의 브레이크 상태의 평면도, 도 9는 승강용 작업대의 전체도이다.

도 1 내지 9에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 풍력발전기는 중앙에 수직축 형태의 터빈(2)을 가진 다수의 풍력발전시스템이 적층식으로 구성되어 발전타워를 이루고, 터빈 주위를 일정각도를 이루며 가변형 풍향유도판(4)이 중앙의 타워와 함께 연결된 구조로 설치되어 구조적 안정성을 가지며, 터빈 및 발전기의 회전속도와 정격용량의 발전 유무에 따라 가변형 풍향유도판의 각도를 바꾸어 터빈 및 발전기의 회전속도에 변화를 줄 수 있도록 구성되고, 발전타워의 주변에는 일정각도를 유지하여 광고판 기능를 갖는 고정형 풍향유도판(6)이 설치된 구성인 것이다.

상기한 터빈과 발전기가 구비된 설비의 중앙타워는 각기 층별로 독립적으로 구성되고 작동되어 획일적이고 규격화된 설비가 아닌 설치될 지역의 현장 여건에 적합하게 탄력적으로 설비를 구성할 수 있도록 한다.

상기한 가변형 풍량조절판은 태풍 및 돌풍 등의 과도한 풍속에 대한 시스템을 보호하고, 저 풍속에서 보다 많은 풍량을 터빈에 인입시켜 발전하도록 구성된 것이다.

상기한 가변형 풍량조절판은 좌우 대칭되도록 형성되는 요철(凹凸)형상에 의하여 두 개의 몸체가 판상으로 결합되도록 구성하여 풍력발전설비를 구축할 지역 특성 및 풍질에 적합한 형태와 크기의 터빈을 구성할 수 있으므로, 최적화된 발전설비를 구성하는 동시에 수리 및 교환 등의 유지 관리적 측면의 편리성과 경제성 제고할 수 있는 것이다.

상기한 터빈은 다층 조립방식으로 터빈을 특정 규격으로 구성하여 가격이 저렴하며 대량생산이 가능하다.

또한 풍력발전설비를 구축할 지역 특성 및 풍질에 적합한 형태와 크기의 터빈을 구성할 수 있으므로, 최적화된 발전설비를 구성할 수 있는 것이고, 상기한 터빈은 모듈화하여 수리 및 교환 등의 유지 관리적 측면의 편리성과 경제성 제고할 수 있다.

상기한 터빈은 단일 터빈의 힘으로 최초 회전을 할 경우 저 풍속의 경우 발전기의 부하를 이기지 못하고 회전이 어려운 경우가 많으므로, 다단의 회전 클러치판을 설치하여 특정 숫자의 자유회전을 통해 가속력을 얻은 다음 발전기를 구동할 수 있는 가속클러치에 의하여 작동되도록 한다.

발전기에 회전력을 전달하는 기어 역시 일반적인 방식의 Key(쐐기)를 축에 박아 고정하는 방식에서 벗어나 회전 클러치판이 기어를 구동하여 회전하게 함으로써 생산 단계를 줄이고 그 과정에서 발생하는 비용과 시간 등을 줄일 수 있다.

상기한 가변형 풍량조절판은 로드 또는 조절판 상단 또는 하단의 양편에 와이어를 설치하여 발전기의 정격용량을 기준으로 가변형 풍량조절판의 각도를 자동 조절되도록 한다.

상기한 고정형 풍향유도판(6)은 90도 각도를 유지하면서 사각형상으로 형상으로 설치되며 표면에는 광고를 할 수 있는 광고판 기능을 겸하고, 그 작업의 일환을 위하여 광고판의 상단에 윈치를 설치하고 작업대(20)에 와이어를 연결하여 광고판의 양 옆에 상, 하 방향으로 설치된 승강 레일홈(22)에 부착된 승강용 레일을 따라 상하로 움직이며 관련 작업을 수행할 수 있도록 한다.

광고판 기능을 겸하는 고정형 풍향유도판과 설비 중앙의 풍력발전타워 사이에는 슬라이딩 방식의 슬라이드 풍향유도판(30)을 구비하게 되는데, 이는 고정형 풍향 유도판 내에 개구부를 설치하고 발전기의 정격용량 회전수에 따라 제어되어 슬라이딩 방식으로 개폐가 이루어지게 하여 중앙 터빈에 유입되는 풍량 및 풍속을 조절할 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 설치 후 운전을 시작하면 발전기의 발전량이 정격용량일 경우 도 3과 도 4에 도시한 상태를 유지하면서 운전되고 즉, 가변형 풍향유도판에 슬라이드 풍향유도판이 거의 근접된 상태로 제어되어 바람을 최대한 터빈으로 유도하여 터빈이 회전하여 발전기를 가동시키는 것이다.

바람의 영향에 따라 가변형 풍량조절판과 슬라이드 풍향조절판을 작동하여 바람의 방향을 최대한 유도할 수 있는 것이며 풍속에 따라 도 7과 도8에 도시한 브레이크 상태로 작동되는 것이다.

도 5와 도6은 풍속에 따라 가변형 풍향유도판을 완전 차단한 상태로 터빈을 보호하는 상태로 제어되는 것이다.

중앙타워의 주변에 일정각도를 유지하여 설치된 고정형 풍향 유도판은 광고를 할 수 있는 기능을 겸하고, 그 작업의 일환을 위하여 광고판의 상단에 윈치를 설치하고 작업대에 와이어를 연결하여 광고판의 양 옆에 상, 하 방향으로 설치된 홈에 부착된 승강용 레일을 따라 상하로 움직이며 관련 작업을 수행할 수 있는 것이다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기의 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

2:터빈 4: 가변형 풍량조절판
6: 고정형 풍향조절판

Claims (4)

1. 중앙에 수직축 형태의 터빈(2)을 가진 다수의 풍력발전시스템이 적층식으로 구성되어 발전타워를 이루고, 터빈 주위를 일정각도를 이루며 가변형 풍향유도판(4)이 중앙의 타워와 함께 연결된 구조로 설치되어 구조적 안정성을 가지며, 터빈 및 발전기의 회전속도와 정격용량의 발전 유무에 따라 가변형 풍향유도판의 각도를 바꾸어 터빈 및 발전기의 회전속도에 변화를 줄 수 있도록 구성되고, 발전타워의 주변에는 일정각도를 유지하여 광고판 기능을 갖는 고정형 풍향유도판(6)이 설치된 것을 특징으로 하는 풍향유도판과 광고판 기능을 겸비한 풍력발전타워.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고정형 풍향유도판(6)은 90도 각도를 유지하면서 사각형상으로 형상으로 설치되며 표면에는 광고를 할 수 있는 광고판 기능을 겸하고, 고정형 풍향유도판의 상단에 윈치를 설치하고 작업대(20)에 와이어를 연결하여 광고판의 양 옆에 상, 하 방향으로 설치된 승강 레일홈(22)에 부착된 승강용 레일을 따라 상하로 움직이며 관련 작업을 수행할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 풍향유도판과 광고판 기능을 겸비한 풍력발전타워.
3. 제 1항에 있어서, 상기 고정형 풍향유도판과 설비 중앙의 풍력발전타워 사이에는 슬라이딩 방식의 슬라이드 풍향유도판(30)을 구비하게 되는데, 이는 고정형 풍향 유도판 내에 개구부를 설치하고 발전기의 정격용량 회전수에 따라 제어되어 슬라이딩 방식으로 개폐가 이루어지게 하여 중앙 터빈에 유입되는 풍량 및 풍속을 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 풍향유도판과 광고판 기능을 겸비한 풍력발전타워.
4. 중앙타워의 정중앙에는 터빈이 구비되어 있고 그 주변으로 가변형 풍향 유도판이 설치되어 터빈 및 발전기의 회전속도에 따라 정격용량의 발전 유무에 따라 가변형 풍향 유도판이 각도를 바꾸어 터빈 및 발전기의 회전속도에 변화를 줄 수 있도록 제어되도록 한 특징으로 하는 풍향유도판과 광고판 기능을 겸비한 풍력발전타워.

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