KR20180036173A - 전기자동차용 풍력발전시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 풍력발전장치가 차량 내부에 설치되어 차량 운행 중에 전기에너지를 저장하므로 장시간 운행이 가능하도록 한다.
또한 다른 목적은 차량 운행 중에 전기에너지를 공급함으로 충전기의 크기를 최소화할 수 있도록 한다.
본 발명은 풍력발전장치가 차량 내부에 설치되어 차량 운행 중에 전기에너지를 저장하므로 장시간 운행이 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한 차량 운행 중에 전기에너지를 공급함으로 축전기의 크기를 최소화할 수 있도록 하며, 차량 운행 후 남은 전기에너지를 일상생활에 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

전기자동차용 풍력발전시스템{omitted}
본 발명은 전기자동차용 풍력발전시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기자동차가 주행중에 유입되는 공기로 인해 풍력발전기가 회전하여 생성되는 전기에너지를 충전기에 저장시킨 후 전기자동차 주행 시 사용하도록 하기 위한 것이다.
일반적으로 자동차는 가솔린, 디젤, 가스, 하이브리드 자동차 그리고 전기자동차 등으로 사용되는 연료에 따라 구분된다. 이 중 화석연료를 사용하는 자동차는 화석연료의 연소 시 각종 배기가스 및 유해가스가 배출되며, 이는 호흡기 질환 등의 건강문제와 온난화현상으로 인한 기후변화 등의 자연환경을 훼손시키고 있다.
이를 해결하고자 축전지에 전기에너지를 충전하여 이용하는 자동차가 개발되었으나, 상기와 같은 전기자동차는 전기에너지를 충전하는데 많은 시간이 소요되는 문제가 있다. 또한 축전지에 충전되는 용량의 한계가 있으며, 전기를 충전할 충전소 등이 부족하여 장거리 운행이 불가능하다.
이를 극복하기 위해 하이브리드 자동차가 개발되었으나, 차량 운행시 차량의 저항이 증가하여 연료 소모량이 많아지는 문제점이 발생하게 된다.
한국등록특허공보 제10-1318124호 (2013.10.08) 한국등록특허공보 제10-1310714호 (2013.09.13)
본 발명의 목적은 풍력발전장치가 차량 내부에 설치되어 차량 운행 중에 전기에너지를 저장하므로 장시간 운행이 가능하도록 한다.
또한 다른 목적은 차량 운행 중에 전기에너지를 공급함으로 충전기의 크기를 최소화할 수 있도록 한다.
상기 문제를 해결하기 위하여,
본 발명은 다수의 유입구(111)가 소정의 간격으로 형성되되, 공기가 유입되는 통로인 공기상하유도그릴(110);공기상하유도그릴(110)의 후방에 위치하고, 지면과 평행하며 공기상하유도그릴(110)로 향하는 회전축(131)이 형성되고, 상기 회전축(131)을 중심으로 복수의 블레이드(132)가 방사상으로 배치되고, 상기 유입구(111)로 유입되는 공기에 의해 블레이드(132)가 회전되면서 전기에너지를 생성하는 수직형풍력발전기(130);상기 수직형풍력발전기(130)에서 생성된 전기에너지를 저장하는 충전기(300);를 포함하되,상기 유입구(111)는 상기 공기상하유도그릴(110)의 중앙세로선을 경계로 양측이 분리되며,일측 유입구는 유입되는 공기의 유동을 상방으로 안내하도록 후방으로 갈수록 상향 경사지게 형성된 공기상방안내부(112);타측 유입구는 유입되는 공기의 유동을 하방으로 안내하도록 후방으로 갈수록 하향 경사지게 형성된 공기하방안내부(113);를 포함하고,상기 블레이드(132)는 공기상방안내부(112)에서 상방으로 유동되는 공기로 인해 상방으로 이동되고, 공기하방안내부(113)에서 하방으로 유동되는 공기로 인해 하방으로 이동되어 회전하며,상기 블레이드(132)의 회전축과 연결된 양측 모서리 중 회전방향의 모서리 끝단부(132a)는 타측 모서리 끝단부(132b)보다 공기상하유도그릴(110)에 더 가깝게 위치하고, 유입구(111)로 유입되는 공기의 유동이 공기상방안내부(112) 및 공기하방안내부(113)에 의해 상방 또는 하방으로 안내되어 블레이드(132)의 표면에 수직으로 맞닿는 공기의 양을 증가시킴으로써 회전속도가 가속화되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 풍력발전시스템과
다수의 유입구(111)가 소정의 간격으로 형성되되, 공기가 유입되는 통로인 공기상하유도그릴(110);공기상하유도그릴(110)의 후방에 위치하고, 지면과 수직하며 공기상하유도그릴(110)과 평행하는 수직중심축(231)이 형성되고, 상기 수직중심축(231)을 중심으로 복수의 수평회전암(232)이 방사상으로 연결되고, 유입구(111)에 유입되는 공기에 의해 수평회전암(232)이 회전되면서 전기에너지를 생성하는 수평형풍력발전기(230);상기 수평형풍력발전기(230)에서 생성된 전기에너지를 저장하는 충전기(300);를 포함하되,상기 수평형풍력발전기(230)는 상기 각 수평회전암(232)의 끝단에 위치하며, 수평회전암(232)이 회전하는 방향으로 오목한 집풍부(233a)가 형성된 버킷(233);을 포함하고,상기 버킷(233)으로 유입되는 공기는 상기 집풍부(233a)에 집중되어 수평회전암(232)을 회전시키는 것을 특징으로 하고
상기 공기상하유도그릴(110)과 결합되는 공기유입구(221), 공기상하유도그릴(110)에서 유입된 공기가 유출되는 공기유출구(222)로 구성된 공기유동부(220);를 더 포함하되,상기 공기유출구(222)는 공기유입구(221)보다 협소한 형태로 형성되며, 공기가 압축되어 빠르게 이동됨을 특징으로 하며,상기 공기상하유도그릴(110)으로 유입되는 공기 전량이 공기유입구(221)에 근접한 버킷(233)의 집풍부(233a)로 집중되어 수평회전암(232)의 회전속도가 가속화되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 풍력발전시스템을 제공한다.
본 발명은 풍력발전장치가 차량 내부에 설치되어 차량 운행 중에 전기에너지를 저장하므로 장시간 운행이 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한 차량 운행 중에 전기에너지를 공급함으로 축전기의 크기를 최소화할 수 있도록 하며, 차량 운행 후 남은 전기에너지를 일상생활에 사용할 수 있는 효과가 있다.
도1은 실시예1의 전체적인 모습에 관한 도면
도2는 실시예1의 블레이드(132)가 회전되는 모습에 관한 도면
도3은 실시예1의 공기상하유도그릴(110)의 공기상방안내부(112)를 도시한 측단면도
도4는 실시예1의 공기상하유도그릴(110)의 공기하방안내부(113)를 도시한 측단면도
도5는 실시예1의 블레이드(132)에 관한 도면
도6,7은 실시예2의 전체적인 모습에 관한 도면
도8은 실시예2의 공기상하유도그릴(110) 및 공기유동부(220)에 관한 측단면도
본 발명은 전기자동차용 풍력발전시스템에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 실시예 1의 전체적인 모습을 도시한 도면이다.
실시예1에 따른 전기자동차용 풍력발전시스템은 공기상하유도그릴(110), 수직형풍력발전기(130), 충전기(300)로 구성된다.
공기상하유도그릴(110)은 소정의 간격으로 양측에 다수 형성되는 유입구(111)가 형성되되, 공기가 유입되는 통로이다.
또한 공기상하유도그릴(110)은 자동차 전면부에 설치되어 주행 중 공기상하유도그릴(110)의 유입구(111)로 유입되는 공기를 이용하여 냉각수와 엔진의 열을 감소시켜주며 이물질이 라디에이터와 충돌하여 파손될 수 있는 위험으로부터 보호하는 역할을 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 상기 유입구(111)는 가로가 긴 직사각형의 형태가 바람직하다.
자동차가 운행시, 자동차의 속도로 인해 외부에서 공기가 공기상하유도그릴(110)의 유입구(111)로 유입된다(도1의 외부공기 유입방향(d) 참고).
상기 유입구(111)로 유입되는 공기는 공기상방안내부(112) 및 공기하방안내부(113)를 지나서 유출된다.
공기상방안내부(112)는 상기 공기상하유도그릴(110)의 중앙세로선을 경계로 양측이 분리되며, 일측 유입구는 유입되는 공기의 유동을 상방(d1)으로 안내하도록 후방으로 갈수록 상향 경사지게 형성된다.
공기하방안내부(113)는 타측 유입구는 유입되는 공기의 유동을 하방(d2)으로 안내하도록 후방으로 갈수록 하향 경사지게 형성된다.
수직형풍력발전기(130)는 공기상하유도그릴(110)의 후방에 위치하고, 지면과 평행하며 공기상하유도그릴(110)로 향하는 회전축(131)이 형성되고, 상기 회전축(131)을 중심으로 복수의 블레이드(132)가 방사상으로 배치되고, 상기 유입구(111)로 유입되는 공기에 의해 블레이드(132)가 회전되면서 전기에너지를 생성한다.
바람직하게는 수직형풍력발전기(130)는 공기상하유도그릴(110) 표면의 중앙에 회전축(131)이 위치하도록 형성되어 블레이드(132)에 바람이 균일하게 닿을 수 있도록 한다.
또한 바람직하게는 수직형풍력발전기(130)는 블레이드(132) 이외에도 변속장치, 발전기를 포함한다.
블레이드(132)는 바람에 의해 회전되어 풍력에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 장치이다. 변속장치는 날개에서 발생한 회전력이 중심 회전축을 통해서 변속기어에 전달되어 발전기에서 요구되는 회전수로 높여서 발전기를 회전시킨다. 발전기는 블레이드(132)에서 발생한 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이다.
도 2 실시예1의 블레이드(132)가 회전되는 모습에 관한 도면이다. 또한 도 2의 공기방향인 d1과 d2는 공기상하유도그릴(110)의 유입구(111)에 유입된 후의 방향이며, 공기상방안내부(112)를 통해 상방(d1)으로 안내되고 공기하방안내부(113)를 통해 하방(d2)으로 안내되는 공기의 유동방향을 공기상하유도그릴(110)의 전면에 도시한 것이다. 또한 외부의 공기가 유입구(111)에 유입되기 전에는 다양한 방향으로 유입된다.
바람직하게는 도2와 같이 공기상방안내부(112)가 우측에 위치하고, 공기하방안내부(113)가 좌측에 위치하면 시계반대방향으로 회전하고, 공기상방안내부(112)가 좌측에 위치하고, 공기하방안내부(113)가 우측에 위치하면, 블레이드(132)가 시계방향으로 회전한다.
상기 공기상하유도그릴(110)로 유입되는 공기로 인해 블레이드(132)가 회전되는 모습을 자세히 살펴보면 아래와 같다.
도 3과 같이 공기상하유도그릴(110)의 공기상방안내부(112)에서 상방으로 유동되는 공기(d1)로 인해 블레이드(132)가 상방(A)으로 회전력을 더 받게 되어 가속화된다.
또한 도 4와 같이 공기상하유도그릴(110)의 공기하방안내부(113)에서 하방으로 유동되는 공기(d2)로 인해 블레이드(132)가 하방(B)으로 회전력을 더 받게 되어 가속화된다.
또한 블레이드(132)는 블레이드(132)의 회전축과 연결된 양측 모서리 중 회전방향의 모서리 끝단부(131a)는 타측 모서리 끝단부(131b)보다 공기상하유도그릴(110)에 더 가깝게 위치한다.
이로 인해 도 5와 같이 유입구(111)로 유입되는 공기의 유동이 공기상방안내부(112) 및 공기하방안내부(113)에 의해 상방 또는 하방으로 안내되어 블레이드(132)의 표면에 수직으로 맞닿는 공기의 양을 증가시킴으로써 회전속도가 가속화된다. 회전력이 증가되므로 많은 전기에너지가 빠른 시간 내에 생성된다.
충전기(300)는 상기 수직형풍력발전기(130)에서 생성된 전기에너지를 저장한다.
상기와 같이 구성된 실시예1의 전기자동차용 풍력발전시스템은 아래와 같이 풍력발전시스템이 작동한다.
전기자동차는 자동차의 구동 에너지를 기존의 자동차와 같이 화석 연료의 연소로부터가 아닌 전기에너지로부터 얻는 자동차이다. 이는 자동차에서의 배기가스가 전혀 없으며, 소음이 아주 작은 장점이 있다.
운전자가 전기자동차를 운행시, 전기자동차가 가속화됨으로 운동에너지인 바람(공기)이 생성된다. 생성된 바람(공기)은 자동차의 전면에 설치된 공기상하유도그릴(110)의 유입구(111)를 통하여 상방 및 하방으로 유입된다. 유입된 공기는 수직형풍력발전기(130)의 블레이드(132)의 표면에 맞닿아 블레이드(132)가 회전되어 풍력에너지를 생성한다.
풍력발전기의 풍력발전량은 날개 길이의 제곱에 비례하고, 풍속의 세제곱에 비례한다. 따라서 발전기가 클수록, 바람이 강한 곳일수록 결정적으로 유리하다.
본 발명은 차량 운행시, 차량의 속도가 증가할수록 더 강한 바람 유입되어 블레이드(132)에 부딪히므로 블레이드(132)의 회전력에 상승하게 된다.
즉,
Figure pat00001
의 공식에 따라 속도와 공기밀도가 증가함에 따라 압력이 증가하게 되어, 회전력이 상승하게 된다.
풍력에너지는 블레이드(132), 변속장치, 발전기를 거쳐 전기에너지로 변환된다. 변환된 전기에너지는 충전기(300)에 저장되어 자동차가 운행되도록 하는 운동에너지로 사용된다.
전기 자동차는 배터리(충전기)의 경량, 소형화 및 짧은 충전시간은 전기자동차가 실용화되기 위한 필수적인 선결 조건이다.
따라서 본 발명은 운전자가 차량 운행시 수직형풍력발전기(130)에 의해 충전기(300)가 충전되므로, 상기와 같은 선결 조건을 만족하게 되어 차량 운행 전에 짧은 충전시간동안 충전하여 차량운행을 할 수 있으며, 배터리(충전기)의 크기 또한 소형화 할 수 있게 되며, 운전자는 장거리 운행 시에도 전기 자동차의 시동이 꺼질 염려가 없어지게 된다.
아래는 실시예 2에 따른 내용으로, 도6,7은 실시예2의 전체적인 모습에 관한 도면이다.
실시예 2의 전기자동차용 풍력발전시스템은 공기상하유도그릴(110), 공기유동부(220), 수평형풍력발전기(230), 충전기(300)를 포함한다.
공기상하유도그릴(110)은 다수의 유입구(111)가 소정의 간격으로 형성되되, 공기가 유입되는 통로이다. 상기 유입구(111)는 가로가 긴 직사각형의 형태가 바람직하다. 또한 실시예 2의 공기상하유도그릴(110)은 실시예1과 동일한 형태일 수도 있다.
공기유동부(220)는 상기 공기상하유도그릴(110)과 결합되는 공기유입구(221)와 공기상하유도그릴(110)에서 유입된 공기가 유출되는 공기유출구(222)로 구성된 다.
도 8과 같이 상기 공기유출구(222)는 공기유입구(221)보다 협소한 형태로 형성되며, 공기가 압축되어 빠르게 이동된다. 또한 공기상하유도그릴(110)로 유입되는 공기 전량이 공기유입구(221)에 근접한 버킷(233)의 집풍부(233a)로 집중되어 수평회전암(232)의 회전속도가 가속화된다.
수평형풍력발전기(230)는 공기상하유도그릴(110)의 후방에 위치하고, 지면과 수직하며 공기상하유도그릴(110)과 평행하는 수직중심축(231)이 형성되고, 상기 수직중심축(231)을 중심으로 복수의 수평회전암(232)이 방사상으로 연결되고, 유입구(111)에 유입되는 공기에 의해 수평회전암(232)이 회전되면서 전기에너지를 생성한다.
버킷(233)은 상기 수평형풍력발전기(230)의 수평회전암(232) 각각의 끝단에 위치하며, 수평회전암(232)이 회전하는 방향으로 오목한 집풍부(233a)가 형성된다. 또한 버킷(233)은 버킷(233)으로 유입되는 공기는 상기 집풍부(233a)에 집중되어 수평회전암(232)을 회전시키는 것을 특징으로 한다.
도 7과 같이 집풍부(233a)에 공기가 최초로 유입되는 면적(S)은 공기를 받을 수 있는 최대면에 해당된다. 바람직하게는 버킷(233)의 형태가 반구형태이며, 이는 바람이 집풍부(233a)로 집중이 되어 풍력이 증가하여 수평회전암(232)의 회전력이 상승하게 된다.
또한 수평회전암(232)의 길이(L)와 회전력은 비례하므로 길이(L)가 길어질 수록 수평회전암(232)의 회전속도가 빨라지게 되어 빠른 시간 내에 많은 전기에너지 생성이 가능하게 된다.
생성된 전기에너지는 충전기(300)에 저장되며, 이는 실시예1과 같은 기능을 한다.
상기와 같은 실시예 2의 구성으로 인해 작동되는 풍력발전시스템은 실시예1과 유사하므로 이는 생략한다.
또한 실시예1,2와 같이 충전기(300)에 충전된 전기에너지는 운전자가 차량 운행을 하지 않더라도 일상 생활에서 필요 시 가전생활용품 등에 사용할 수 있다. 이와 같이 친환경적인 방법으로 생성된 전기에너지를 이용하므로 화력발전으로 문제되고 있는 심각한 공해문제도 해결가능하다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따른 전기자동차용 풍력발전시스템은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
110 공기상하유도그릴
111 유입구
112 공기상방안내부
113 공기하방안내부
130 수직형풍력발전기
131 회전축
132 블레이드
220 공기유동부
221 공기유입구
222 공기유출구
230 수평형풍력발전기
231 수직중심축
232 수평회전암
233 버킷
233a 집풍부
300 충전기

Claims (3)

  1. 다수의 유입구(111)가 소정의 간격으로 형성되되, 공기가 유입되는 통로인 공기상하유도그릴(110);

    공기상하유도그릴(110)의 후방에 위치하고, 지면과 평행하며 공기상하유도그릴(110)로 향하는 회전축(131)이 형성되고, 상기 회전축(131)을 중심으로 복수의 블레이드(132)가 방사상으로 배치되고, 상기 유입구(111)로 유입되는 공기에 의해 블레이드(132)가 회전되면서 전기에너지를 생성하는 수직형풍력발전기(130);
    상기 수직형풍력발전기(130)에서 생성된 전기에너지를 저장하는 충전기(300);를 포함하되,

    상기 유입구(111)는
    상기 공기상하유도그릴(110)의 중앙세로선을 경계로 양측이 분리되며,
    일측 유입구는 유입되는 공기의 유동을 상방으로 안내하도록 후방으로 갈수록 상향 경사지게 형성된 공기상방안내부(112);
    타측 유입구는 유입되는 공기의 유동을 하방으로 안내하도록 후방으로 갈수록 하향 경사지게 형성된 공기하방안내부(113);를 포함하고,

    상기 블레이드(132)는
    공기상방안내부(112)에서 상방으로 유동되는 공기로 인해 상방으로 이동되고,
    공기하방안내부(113)에서 하방으로 유동되는 공기로 인해 하방으로 이동되어 회전하며,

    상기 블레이드(132)의 회전축과 연결된 양측 모서리 중 회전방향의 모서리 끝단부(132a)는 타측 모서리 끝단부(132b)보다 공기상하유도그릴(110)에 더 가깝게 위치하고,
    유입구(111)로 유입되는 공기의 유동이 공기상방안내부(112) 및 공기하방안내부(113)에 의해 상방 또는 하방으로 안내되어 블레이드(132)의 표면에 수직으로 맞닿는 공기의 양을 증가시킴으로써 회전속도가 가속화되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 풍력발전시스템.
  2. 다수의 유입구(111)가 소정의 간격으로 형성되되, 공기가 유입되는 통로인 공기상하유도그릴(110);

    공기상하유도그릴(110)의 후방에 위치하고, 지면과 수직하며 공기상하유도그릴(110)과 평행하는 수직중심축(231)이 형성되고, 상기 수직중심축(231)을 중심으로 복수의 수평회전암(232)이 방사상으로 연결되고, 유입구(111)에 유입되는 공기에 의해 수평회전암(232)이 회전되면서 전기에너지를 생성하는 수평형풍력발전기(230);
    상기 수평형풍력발전기(230)에서 생성된 전기에너지를 저장하는 충전기(300);를 포함하되,

    상기 수평형풍력발전기(230)는
    상기 각 수평회전암(232)의 끝단에 위치하며, 수평회전암(232)이 회전하는 방향으로 오목한 집풍부(233a)가 형성된 버킷(233);을 포함하고,
    상기 버킷(233)으로 유입되는 공기는 상기 집풍부(233a)에 집중되어 수평회전암(232)을 회전시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 풍력발전시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공기상하유도그릴(110)과 결합되는 공기유입구(221), 공기상하유도그릴(110)에서 유입된 공기가 유출되는 공기유출구(222)로 구성된 공기유동부(220);를 더 포함하되,

    상기 공기유출구(222)는
    공기유입구(221)보다 협소한 형태로 형성되며, 공기가 압축되어 빠르게 이동됨을 특징으로 하며,

    상기 공기상하유도그릴(110)으로 유입되는 공기 전량이 공기유입구(221)에 근접한 버킷(233)의 집풍부(233a)로 집중되어 수평회전암(232)의 회전속도가 가속화되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 풍력발전시스템.
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