KR20200048590A

KR20200048590A - 풍력발전기

Info

Publication number: KR20200048590A
Application number: KR1020180130808A
Authority: KR
Inventors: 정영찬
Original assignee: 정영찬
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2020-05-08

Abstract

본 발명은, 차량에 설치되며 차량의 주변으로 유동하는 공기를 내부로 통과시켜 전기를 생성하는 것으로서, 차량에 설치되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 수용되는 회전축; 상기 회전축을 감싸도록 설치되는 발전실린더; 상기 회전축의 단부에 설치되며, 상기 회전축을 상기 발전실린더에 대해 지지하는 지지체; 및 상기 발전실린더의 외주면에 설치되며, 에어포일(Air-foil) 형상으로 형성되고, 상기 발전실린더의 원주방향을 따라 배열되는 복수개의 블레이드를 포함하되, 상기 블레이드는, 리딩엣지(Leading edge)가 상기 발전실린더의 원주방향을 기준으로 하여 인접하는 다른 블레이드의 트레일링엣지(Trailing edge)와 대향하도록 배치된 풍력발전기를 제공한다.
본 발명에 따른 풍력발전기에 의하면, 차량의 외부에 설치되어 차량의 외부로 유동하는 공기의 유동을 이용하여 전기를 발생시킴으로써, 캠핑 등과 같이 외부 전력에 수요가 높은 상황에서 전기에너지를 충분하게 공급할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 풍력발전기에 의하면, 케이싱의 내부로 유입되는 공기를 블레이드 측으로 보다 효율적으로 가이드할 수 있으며, 공기의 직선방향의 유동을 발전실린더의 회전으로 보다 효율적으로 전환시킬 수 있다.

Description

풍력발전기{Wind generator}

본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 차량에 설치되며 차량의 주변으로 유동하는 공기를 내부로 통과시켜 전기를 생성하는 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로, 발전기란 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기기를 의미한다. 발전기는 전자기 유도의 원리를 이용한 것으로, 코일 주위에서 자석을 움직일 때, 코일을 통과하는 자기장이 변하여 코일에 전류가 흐르는 현상을 통해 전기를 생성하는 장치라고 할 수 있다. 이러한 발전기는, 발전 원리에 따라 교류 발전기와 직류 발전기로 분류되며, 원동기의 종류에 따라 수차 발전기, 엔진 발전기, 터빈 발전기 등으로 분류된다.

대한민국 특허등록 특1983-0002089호에서는 차량용 교류발전기에 관해 개시하고 있다. 이러한 차량용 발전기는, 차량 엔진의 구동력을 이용하여 전기를 생성하는 것을 특징으로 한다. 이때, 종래의 차량용 발전기에 의하면, 차량 엔진의 구동력만으로 전기를 발생시키므로, 캠핑 등과 같이 외부의 전력을 많이 필요로 하는 상황에서, 전기에너지를 충분히 공급하지 못한다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 차량의 엔진을 이용하지 않고 전기를 생성시켜 충분한 전력을 공급할 수 있는 풍력발전기를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은, 차량에 설치되며 차량의 주변으로 유동하는 공기를 내부로 통과시켜 전기를 생성하는 것으로서, 차량에 설치되는 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 수용되는 회전축; 상기 회전축을 감싸도록 설치되는 발전실린더; 상기 회전축의 단부에 설치되며, 상기 회전축을 상기 발전실린더에 대해 지지하는 지지체; 및 상기 발전실린더의 외주면에 설치되며, 에어포일(Air-foil) 형상으로 형성되고, 상기 발전실린더의 원주방향을 따라 배열되는 복수개의 블레이드를 포함하되, 상기 블레이드는, 리딩엣지(Leading edge)가 상기 발전실린더의 원주방향을 기준으로 하여 인접하는 다른 블레이드의 트레일링엣지(Trailing edge)와 대향하도록 배치된 풍력발전기를 제공한다.

상기 복수개의 블레이드는, 상기 회전축에 수직인 가상의 평면을 기준으로 하였을 때, 상기 가상의 평면에 대하여 기울어진 방향으로 배열될 수 있다.

상기 지지체와 상기 회전축 사이에 개재되는 베어링을 더 포함하며, 상기 지지체는, 일단이 상기 베어링의 외주면에 접하고 타단이 상기 케이싱의 내주면에 접하며, 상기 회전축의 원주방향을 따라 이격되도록 배치되는 막대 형상의 복수개의 지지부재를 포함할 수 있다.

상기 케이싱의 입구는, 외부로 갈수록 직경이 증가하는 디퓨저 형상으로 형성될 수 있다.

상기 풍력발전기는, 상기 발전실린더의 상기 케이싱 입구 측 단부에 설치되며, 유선형으로 형성되고, 유입된 공기를 상기 복수개의 블레이드 측으로 가이드하는 가이드부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 풍력발전기에 의하면, 차량의 외부에 설치되어 차량의 외부로 유동하는 공기의 유동을 이용하여 전기를 발생시킴으로써, 캠핑 등과 같이 외부 전력에 수요가 높은 상황에서 전기에너지를 충분하게 공급할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기에 의하면, 케이싱의 내부로 유입되는 공기를 블레이드 측으로 보다 효율적으로 가이드할 수 있으며, 공기의 직선방향의 유동을 발전실린더의 회전으로 보다 효율적으로 전환시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 발전실린더를 회전축을 기준으로 하여 절단한 후 전개하였을 때의 평면도이다.
도 3은 도 1의 우측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발전기를 도시한 도면이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전기(100)는, 차량(1)에 설치되며 차량(1)의 주변으로 유동하는 공기를 내부로 통과시켜 전기를 생성하는 것으로서, 케이싱(110), 회전축(120), 발전실린더(130), 지지체(140), 복수개의 블레이드(150) 및 베어링(160)을 포함한다.

상기 케이싱(110)은, 속이 빈 실린더 형상으로 형성되며 차량(1)에 설치된다. 그리고 상기 케이싱(110)의 입구는, 외부로 갈수록 직경이 증가하는 디퓨저(Diffuser) 형상으로 형성된다. 따라서 강기 케이싱(110)은, 외부에서 유동하는 공기가 그 입구를 통하여 내부로 원활하게 가이드되도록 한다. 상기 회전축(120)은 상기 케이싱(110)의 내부에 수용된다. 상기 발전실린더(130)는, 상기 회전축(120)을 감싸도록 배치된다. 상기 발전실린더(130)의 내부에는 전기를 생성하기 위한 코일과 자석 등이 배치될 수 있다.

상기 지지체(140)는, 상기 회전축(120)의 양 단부에 설치되며, 상기 회전축(120)을 상기 발전실린더(130)에 대하여 지지한다. 더욱 상세하게는, 상기 지지체(140)는, 막대 형상의 복수개의 지지부재(141)를 포함할 수 있다. 상기 복수개의 지지부재(141)는, 도 2에 도시된 바와 같이 일단이 상기 회전축(120)을 향하고 타단이 상기 케이싱(110)의 내주면에 접하도록 배치된다. 그리고 상기 복수개의 지지부재(141)는, 상기 회전축(120)의 원주방향을 따라 서로 소정 간격으로 이격되도록 배치된다. 이에 따라 상기 복수개의 지지부재(141)는, 상기 회전축(120)을 지지하게 된다. 상기 회전축(120)과 상기 복수개의 지지부재(141)의 일단 사이에는 베어링(160)이 개재될 수 있다. 상기 베어링(160)은 상기 회전축(120)이 상기 복수개의 지지부재(141)에 대하여 회전 가능하게 지지될 수 있도록 한다.

상기 복수개의 블레이드(150)는, 에어포일(Air-foil) 형상으로 형성되는 것으로서, 상기 발전실린더(130)의 외주면에 설치된다. 그리고 상기 복수개의 블레이드(150)는, 상기 발전실린더(130)의 원주방향을 따라 배열된다. 이때, 상기 블레이드(150)는, 리딩엣지(151;Leading edge)가 상기 발전실린더(130)의 원주방향을 기준으로 하여 인접하는 다른 블레이드(150)의 트레일링엣지(152;Trailing edge)와 대향하도록 배치된다. 여기서, 리딩엣지(151)와 트레일링엣지(152)는 일반적으로 유체역학에서 사용하는 용어로서, 리딩엣지(151)는 에어포일 형상에 있어서 앞부분 끝을 의미하며, 트레일링엣지(152)는 뒷부분 끝을 의미한다고 할 수 있다.

이와 같이 블레이드(150)가 배치됨으로써, 상기 케이싱(110)의 내부로 유입되어 전단(Front-stage)의 블레이드(150)로 가이드된 공기는, 전단의 블레이드(150)의 표면을 따라 유동한 후 후단(Rear-stage)의 블레이드(150)로 부드럽게 가이드될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 풍력발전기(100)에 의하면, 블레이드(150)와 블레이드(150) 사이의 공기 유동의 손실을 최소화함으로써, 보다 효율적으로 전기를 생성시킬 수 있다.

상기 복수개의 블레이드(150)는, 상기 회전축(120)에 수직을 이루는 가상의 평면(미도시)을 기준으로 하였을 때, 상기 가상의 평면에 대하여 기울어진 방향으로 배열될 수 있다. 도 2에서는 이와 같이 기울어지도록 배치된 복수개의 블레이드(150)가 상기 회전축(120)의 축 방향을 따라 여러 층으로 배치된 것을 도시하고 있다. 이와 같이 복수개의 블레이드(150)가 기울어지도록 배치되는 경우, 상기 발전실린더(130)의 원주방향을 기준으로 하여 서로 인접하도록 배치된 블레이드(150)를 따라 공기가 유동하면서, 상기 블레이드(150)에 대하여 공기의 힘이 보다 더 효과적으로 전달되도록 할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 풍력발전기(100)에 의하면, 발전 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전기(100)는, 가이드부재(170)를 더 포함할 수 있다. 상기 가이드부재(170)는, 상기 케이싱(110)의 입구 측을 향하는 단부가 유선형으로 형성된다. 그리고 상기 가이드부재(170)는, 상기 발전실린더(130)의 상기 케이싱(110) 입구 측 단부에 설치되어, 상기 케이싱(110)의 입구를 통해 유입되는 공기를 상기 복수개의 블레이드(150) 측으로 가이드한다. 이에 따라 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전기(100)는, 유입되는 공기가 상기 회전축(120)의 단부에 충돌함에 따라 발생될 수 있는 유동손실을 최소화하며, 상기 블레이드(150) 및 발전실린더(130)의 회전에 따른 발전 효율을 향상시킬 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기(100)에 의하면, 차량(1)의 외부에 설치되어 차량(1)의 외부로 유동하는 공기의 유동을 이용하여 전기를 발생시킴으로써, 캠핑 등과 같이 외부 전력에 수요가 높은 상황에서 전기에너지를 충분하게 공급할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 풍력발전기(100)에 의하면, 케이싱(110)의 내부로 유입되는 공기를 블레이드(150) 측으로 보다 효율적으로 가이드할 수 있으며, 공기의 직선방향의 유동을 발전실린더의 회전으로 보다 효율적으로 전환시킬 수 있다.

100 : 풍력발전기 110 : 케이싱
120 : 회전축 130 : 발전실린더
140 : 지지체 150 : 블레이드
160 : 베어링 170 : 가이드부재

Claims

차량에 설치되며 차량의 주변으로 유동하는 공기를 내부로 통과시켜 전기를 생성하는 풍력발전기에 있어서,
차량에 설치되는 케이싱;
상기 케이싱의 내부에 수용되는 회전축;
상기 회전축을 감싸도록 설치되는 발전실린더;
상기 회전축의 단부에 설치되며, 상기 회전축을 상기 발전실린더에 대해 지지하는 지지체; 및
상기 발전실린더의 외주면에 설치되며, 에어포일(Air-foil) 형상으로 형성되고, 상기 발전실린더의 원주방향을 따라 배열되는 복수개의 블레이드를 포함하되,
상기 블레이드는, 리딩엣지(Leading edge)가 상기 발전실린더의 원주방향을 기준으로 하여 인접하는 다른 블레이드의 트레일링엣지(Trailing edge)와 대향하도록 배치된 풍력발전기.
청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 블레이드는, 상기 회전축에 수직인 가상의 평면을 기준으로 하였을 때, 상기 가상의 평면에 대하여 기울어진 방향으로 배열되는 풍력발전기.
청구항 1에 있어서,
상기 지지체와 상기 회전축 사이에 개재되는 베어링을 더 포함하며,
상기 지지체는, 일단이 상기 베어링의 외주면에 접하고 타단이 상기 케이싱의 내주면에 접하며, 상기 회전축의 원주방향을 따라 이격되도록 배치되는 막대 형상의 복수개의 지지부재를 포함하는 풍력발전기.
청구항 1에 있어서,
상기 케이싱의 입구는, 외부로 갈수록 직경이 증가하는 디퓨저 형상으로 형성된 풍력발전기.
청구항 1에 있어서,
상기 발전실린더의 상기 케이싱 입구 측 단부에 설치되며, 유선형으로 형성되고, 유입된 공기를 상기 복수개의 블레이드 측으로 가이드하는 가이드부재를 더 포함하는 풍력발전기.