KR20200056104A - 적층구조형 수직축 풍력발전장치 - Google Patents

적층구조형 수직축 풍력발전장치 Download PDF

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Abstract

적층구조형 수직축 풍력발전장치에 관한 것으로, 일정 간겨으로 배치된 블레이드가 풍력에 의해 회전 가능하게 설치되며, 수직 방향으로 적층되도록 다수개로 이루어지는 발전유닛; 상기 다수개의 발전유닛이 적층되게 설치되도록 상기 발전유닛의 외측에 설치되는 포스트부재;를 마련하여 발전유닛을 수직으로 설치하여 다수의 발전유닛을 설치할 수 있게 되고, 다수의 발전모듈로 이루어진 발전유닛을 설치하여 공간의 효율성을 높임과 함께 다수의 발전모듈에 의한 전기의 생산량을 높일 수 있으며, 서포트부재에 의해 각각의 발전유닛을 간편하게 설치할 수 있고, 상부프레임과 하부프레임에 다수의 발전모듈을 간편하게 설치할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

적층구조형 수직축 풍력발전장치{Stacked Vertical Wind Power Generator}
본 발명은 적층구조형 수직축 풍력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정의 크기로 이루어지는 풍력발전기를 수직으로 적층시킴은 물론 동일 수평선상에 다수의 풍력발전기를 설치할 수 있도록 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전은 바람을 이용하여 블레이드 또는 프로펠러를 회전시켜서 발생한 회전력을 발전기로 전달하여 전기를 생산하는 것으로, 블레이드 또는 프로펠러가 설치되는 방향에 따라 수평축 풍력발전과 수직축 풍력발전으로 구분되고 있다.
프로펠러 방식인 수평축 방식은 발전효율은 비교적 높으나 바람이 부는 방향에 따라 로터의 방향을 바꾸어 주어야 하고 수평회전력을 수직회전력으로 전환시키는 장치를 설치하여 발전기와 연결해야 하므로 구조가 복잡하다는 단점이 있다.
또 수직축 풍력발전은 회전축의 길이방향을 따라 설치되는 블레이드와 회전축의 회전력을 전달받아 전력을 생산하는 발전기로 구성되므로 비교적 구조가 간단하다.
이러한 수직축 풍력발전으로 높은 출력을 얻으려면 블레이드 폭을 크게 하거나 높이, 즉 블레이드의 길이를 길게 해야 하는데, 블레이드의 길이가 길어지면 설치작업이 불편할 뿐만 아니라 블레이드의 길이가 커짐에 따라 풍력발전장치의 편심 되지 않은 회전축을 제작하는데 큰 어려움이 있다.
또한 회전 시 편심도가 높아져 심한 진동이 발생하게 되는 수직축 블레이드의 구조적 취약성으로 인해 풍력발전장치의 구조물이 파손되어 발전이 중단될 뿐만 아니라 블레이드가 설치된 회전축이 날아가거나 낙하하여 또 다른 위험과 피해를 야기하는 심각한 문제가 있다.
풍력발전은 풍속과 같은 외적인자를 제외하면 수풍면적(swept area; 블레이드의 회전 단면적)이 출력을 결정하게 된다. 수직형 풍력발전은 수평축 풍력발전에 비해 수풍면적이 1/2 정도이고 토크 발생량도 적으므로, 초기 기동력을 얻기 위해 코드(cord)가 큰 블레이드를 사용하게 되는데, 이로 인해 높은 고형비가 형성되므로 회전속도가 낮아지고 발전기 무게가 증가하며 출력효율이 저하된다는 문제가 발생하게 된다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 1㎾ 미만의 소형 풍력에서는 낮은 풍속에서 출력 효율은 다소 떨어지나 코어리스(coreless) 발전기를 이용하여 낮은 고형비(낮은 토크)에서도 높은 회전속도가 구현되도록 하고 있고, 3㎾ 이상에서는 보다 큰 수풍면적이 요구되므로 회전직경의 증가와 더불어 높은 주속비(TSR)의 한계성으로 인해 코어발전기를 사용하고 있다.
하지만 코어 발전기는 초기 기동력을 발생시키는 항력(drag force)이 블레이드 뒷면을 밀어서 발생시키므로 블레이드의 코드(cord) 길이를 키우거나 4개 이상의 블레이드를 사용하여야 하는데, 이는 고형비를 높이게 되고 이로 인해 회전속도가 낮아지게 되므로 결국은 출력을 감소시키는 문제가 발생된다.
수직축 풍력발전이 갖는 상기와 같은 구조적 취약성을 극복하기 위해 공개특허 제2012-116199호가 개시되어 있고, 공개 특허 제2012-125031호 "다중 블레이드 배열구조를 갖는 수직푹 풍력발전장치" 등이 개시되어 있다.
하지만 상기와 같은 기술 개발에도 불구하고 이상적인 수직축 풍력발전을 구현하는 데는 기술적으로 여전히 많은 문제가 있다.
첫째, 낮은 풍속에서 기동하기 위해서는 고형비가 높아야 하는데, 높은 고형비는 낮은 풍속에서는 기동력을 상승시키지만, 높은 풍속에서는 오히려 회전속도를 저하시켜 출력 효율을 감소시킨다는 문제가 있다.
둘째, 블레이드의 개수가 적어지면 고형비{solidity, (시위길이(chord length)Х 블레이드 아암수)/블레이드 회전직경}가 낮아져서 주속비(Tip Speed Ratio; TSR, 블레이드 단부의 속도를 풍속으로 나눈 비율을 말함)는 높아지고 발전기 무게가 감소되는 장점은 있으나, 진동이 발생하게 되고 시동풍속이 높아진다는 문제가 있다.
세째, 낮은 풍속에서 높은 회전속도를 내기 위해서는, 초기 토크가 없는 코드리스 타입의 발전기가 유리하기는 하지만, 코어리스 타입의 발전기는 발전기의 무게가 무거워지는 단점과 회전속도에 비해 출력효율이 떨어진다는 문제가 있고, 코어 타입의 발전기는 낮은 회전수에도 높은 출력을 얻을 수는 있으나 초기 코깅토크로 인해 높은 고형비가 요구되는 문제가 있다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 ' 적층식 수직축 풍력발전장치'가 개시되어 있다.
하기 특허문헌 1에 따른 적층식 수직축 풍력발전장치는 지면에 고정 설치되는 강관주(鋼管柱) 상단에 설치되는 수직축 풍력발전장치에 있어서, 상기 수직축 풍력발전장치는 상기 강관주의 상단에 결합되는 발전기와 상기 발전기의 상부에 수직방향으로 설치되는 회전축을 구비하는 발전부, 상기 회전축의 상단과 발전기의 하단에 각각 위치하게 되는 제1 및 제2회전판, 일단(一端)이 상기 제1 및 제2 회전판에 각각 결합되어 방사상으로 위치하도록 배열되며, 선단(先端)부분에는 블레이드를 삽입하기 위한 각각 1개씩의 통공이 형성된 제1 및 제2 블레이드 홀더, 일단(一端)이 상기 제1 및 제2 블레이드 홀더에 형성된 통공에 삽입되어 고정 결합되는 제1 및 제2블레이드를 포함한다.
상기 제1 및 제2블레이드(23, 23')의 자유단은 서로 반대방향을 향하도록 하여 교호로 위치하고, 상기 제1 및 제2회전판 사이에서만 제1 및 제2블레이드 모두가 위치하도록 배열되며, 상기 제1 및 제2 블레이드 홀더의 상단 또는 하단에는 관통 삽입된 제1 및 제2블레이드의 단부(端部)를 받쳐주기 위한 제1 및 제2 블레이드 슈(shoe)가 더 구비된다.
상기 제1 및 제2블레이드 슈(24, 24')와 제1 및 제2블레이드 홀더 사이에는 지지대가 삽입하여 고정 결합되며, 상기 제1 및 제2블레이드는 각각 3개씩 장착된다.
하기 특허문헌 2에는 '수직 적층이 가능한 풍력 발전용 종축형 터빈'이 개시되어 있다.
하기 특허문헌 2에 따른 수직 적층이 가능한 풍력 발전용 종축형 터빈은 외면에 방사상으로 코일체가 배치된 스테이터축과 내면에 방사상으로 자석체가 형성된 로터하우징으로 된 발전기를 구비하고, 상기 스테이터축의 상단 및 하단에는 별도의 중심축을 고정 형성하며, 상기 로터하우징에는 별도의 지지대를 고정하여 상기 지지대를 이용하여 별도의 수직형 회전날개를 고정 형성하여 된 종축형 터빈을 형성한다.
상기 중심축의 끝단에는 체결공을 갖는 플랜지부를 형성하고, 상기 스테이터축에는 배선공을 횡방향으로 관통 형성하여, 상기의 종축형 터빈은 중심축의 플랜지부를 이용하여 수직으로 적층 결합되게 하고, 스테이터축의 코일체는 배선공을 통해 중심축의 내부를 따라 배선된다.
대한민국 특허 공개번호 제10-2014-0094323호 대한민국 특허 공개번호 제10-2012-0117282호 대한민국 특허 공개번호 제10-2015-0070696호 대한민국 특허 공개번호 제10-2012-0116199호
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 한 개의 발전기상에 복수의 수직축 블레이드 결합단을 적층하여 설치함으로써, 풍력발전장치의 설치와 운반이 용이하고 회전 직경을 줄여 협소한 장소에 설치할 수 있도록 함은 물론 회전 직경이 줄어들더라도 높이를 높여서 높은 출력을 얻을 수 있는 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 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 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치는 일정 간겨으로 배치된 블레이드가 풍력에 의해 회전 가능하게 설치되며, 수직 방향으로 적층되도록 다수개로 이루어지는 발전유닛; 상기 다수개의 발전유닛이 적층되게 설치되도록 상기 발전유닛의 외측에 설치되는 포스트부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 발전유닛은 소정의 길이로 형성되는 회전샤프트; 상기 회전샤프트에 회전 가능하게 결합되는 블레이드; 상기 블레이드의 상면에 설치되는 상부플레이트; 상기 블레이드의 하면에 설치되는 하부플레이트; 상기 블레이드의 중간 높이에 설치되는 중간플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
상기 포스트부재는 상기 발전유닛의 외측에 설치되는 포스트를 구비하며, 상기 포스트는 각각의 상기 발전유닛이 서로 견고하게 설치되도록 상기 포스트의 상면에 설치되는 상부플랜지와 상기 포스트의 하면에 설치되는 하부플랜지를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 포스트부재는 삼각형 형상으로 이루어진 상부프레임; 상기 상부프레임과 동일하게 삼각형 형상으로 이루어져 상기 상부프레임과 소정의 높이만큼 이격되게 설치되는 하부프레임; 상기 상부프레임과 상기 하부프레임 각각에 대응되게 설치되는 다수의 고정플레이트;를 포함하며, 상기 발전유닛은 상기 고정플레이트 사이에 설치되는 제1 발전모듈과 제2 발전모듈 및 제3 발전모듈로 이루어지고, 상기 발전모듈은 상기 다수의 고정플레이트 각각에 설치되는 회전샤프트; 상기 회전샤프트에 회전 가능하게 결합되는 블레이드; 상기 블레이드의 상면에 설치되는 상부플레이트; 상기 블레이드의 하면에 설치되는 하부플레이트; 상기 블레이드의 중간 높이에 설치되는 중간플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 포스트부재는 상기 다수개의 발전유닛이 서로 분리 및 결합 가능하게 설치되도록 삼각형의 형상으로 이루어진 상기 상부프레임과 상기 하부프레임의 각 끝단에 설치되는 제1 포스트와 제2 포스트 및 제3 포스트를 구비하며, 상기 제1 포스트와 제2 포스트 및 제3 포스트는 각각의 상기 발전유닛이 서로 견고하게 설치되도록 상기 제1 포스트와 제2 포스트 및 제3 포스트의 상면에 설치되는 상부플랜지와 상기 제1 포스트와 제2 포스트 및 제3 포스트의 하면에 설치되는 하부플랜지를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치에 의하면, 발전유닛을 수직으로 설치하여 다수의 발전유닛을 설치할 수 있게 되고, 다수의 발전모듈로 이루어진 발전유닛을 설치하여 공간의 효율성을 높임과 함께 다수의 발전모듈에 의한 전기의 생산량을 높일 수 있으며, 서포트부재에 의해 각각의 발전유닛을 간편하게 설치할 수 있고, 상부프레임과 하부프레임에 다수의 발전모듈을 간편하게 설치할 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 도시한 분해 입체도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 도시한 입체도,
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 도시한 분해 입체도,
도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 도시한 입체도,
도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 도시한 정면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치는 일정 간겨으로 배치된 블레이드가 풍력에 의해 회전 가능하게 설치되며, 수직 방향으로 적층되도록 다수개로 이루어지는 발전유닛(100), 상기 다수개의 발전유닛(100)이 적층되게 설치되도록 상기 발전유닛(100)의 외측에 설치되는 포스트부재(200)를 포함한다.
<제1 실시 예>
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 도시한 분해 입체도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 도시한 입체도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 도시한 정면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치는 바람에 의해 회전면서 전원을 발생시키는 발전유닛(100)과 상기 발전유닛(100)을 수직 방향으로 다수개 설치할 수 있도록 포스트부재(200)로 이루어진다.
상기 발전유닛(100)은 하부에 설치되는 제1 발전유닛(110)과 상기 제1 발전유닛(110)의 상부에 설치되는 제2 발전유닛(120)와 상기 제2 발전유닛(120)의 상부에 설치되는 제3 발전유닛(130) 및 상기 제3 발전유닛(130)의 상부에 설치되는 제4 발전유닛(140)으로 이루어진다.
이와 같은 발전유닛(100)은 필요에 따라 다수개로 설치되는 것으로, 제1 발전유닛(110)과 제2 발전유닛(120)으로 이루어질 수 있음은 물론 필요에 따라 3개 내지 7개의 발전유닛이 수직으로 설치될 수 있음은 물론이다.
상기 발전유닛은 소정의 길이로 형성되는 회전샤프트(101), 상기 회전샤프트(101)에 회전 가능하게 결합되는 블레이드(102), 상기 블레이드(102)의 상면에 설치되는 상부플레이트(103), 상기 블레이드(102)의 하면에 설치되는 하부플레이트(104), 상기 블레이드(102)의 중간 높이에 설치되는 중간플레이트(105)를 포함한다.
상기 발전유닛(110, 120, 130, 140)은 풍력에 의해 회전되면서 전원이 발생되도록 하는 것으로, 상기 블레이드(102)의 중앙에 회전샤프트(101)가 설치되고, 상기 회전샤프트(101)에는 풍력에 의해 회전되는 블레이드(102)가 설치된다.
이러한 블레이드(102)는 회전샤프트(101)를 중심으로 방사상으로 다수개가 설치되어 풍력에 의해 회전이 이루어지게 된다.
상기 블레이드(102)의 상면에는 풍력에 의해 회전이 보다 원활하게 이루어지도록 상부플레이트(103)가 설치되며, 상기 블레이드(102)의 하면에는 풍력에 의해 회전이 보다 원활하게 이루어지도록 하부플레이트(104)가 설치된다.
또한 상기 발전유닛(110, 120, 130, 140)은 소정의 높이만큼 이격되게 설치되며, 각각의 발전유닛(110, 120, 130, 140)에는 각각 상면에 상부고정프레임(106)이 설치되고, 발전유닛(110, 120, 130, 140)의 하면에 하부고정프레임(107)이 설치된다.
이들 상부고정프레임(106)과 하부고정프레임(107)은 각각의 발전유닛(100)에 설치되어 발전유닛(110, 120, 130, 140)의 설치 높이를 자유로이 조절하여 설치할 수 있도록 한다.
상기 발전유닛(100)의 외측에는 포스트부재(200)가 설치된다.
상기 포스트부재(200)는 상기 발전유닛(100)의 외측에 설치되는 포스트(201, 202, 203, 204)를 구비하며, 상기 포스트(201, 202, 203, 204)는 각각의 상기 발전유닛(100)이 서로 견고하게 설치되도록 상기 포스트(201, 202, 203, 204)의 상면에 설치되는 상부플랜지(205)와 상기 포스트(201, 202, 203, 204)의 하면에 설치되는 하부플랜지(206)를 구비한다.
상기 포스트부재(200)는 발전유닛(100)의 외측에 제1 포스트(201), 제2포스트(202), 제3 포스트(203) 및 제4 포스트(204)로 이루어진다.
상기 포스트부재(200)는 각각의 발전유닛(110, 120, 130, 140)을 지지함은 물론 각각의 발전유닛(110, 120, 130, 140)의 블레이드(102)를 견고하게 지지하게 된다.
아울러 상기 포스트(201, 202, 203, 204)의 상면에는 각각 상부플랜지(205)가 설치되며, 상기 포스트(201, 202, 203, 204)의 하면에는 상부플랜지(205)와 대응되는 하부플랜지(206)가 설치된다.
상기 포스트부재(200)는 발전유닛(100)의 외측에 설치되는데, 각각의 발전유닛(110, 120, 130, 140)과 동일한 높이로 설치된다.
다음 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치의 결합관계를 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발전유닛(100)은 회전샤프트(101)의 외측에 다수의 블레이드(102)를 방사상으로 다수개를 설치하여 블레이드(102)가 풍력에 의해 회전되게 결합한다.
아울러 블레이드(102)는 상부플레이트(103)를 설치하며, 블레이드(102)의 하면에는 하부플레이트(104)를 설치한다. 이들 상부플레이트(103) 및 하부플레이트(104)는 풍력이 블레이드(102)에 접촉 시 풍력과의 접촉 면적을 확대시켜 블레이드(102)의 회전이 보다 양호하게 이루어지도록 한다.
이러한 발전유닛(100)은 수직으로 적층되게 설치할 수 있도록 제1 발전유닛(110), 제2 발전유닛(120), 제3 발전유닛(130) 및 제4 발전유닛(140)을 구비하게 된다.
상기 발전유닛(100)은 이외에도 제5 발전유닛, 제6 발전유닛, 제7 발전유닛, 제8 발전유닛 등이 구비될 수 있음은 물론이다.
상기 발전유닛(100)의 외측에는 각각의 발전유닛(110, 120, 130, 140)을 수직으로 적층시켜 설치할 수 있도록 포스트부재(200)를 설치한다.
상기 발전유닛(100)의 외측에는 제1 포스트(201), 제2 포스트(202), 제3 포스트(203) 및 제4 포스트(204)를 설치하며, 각각의 발전유닛(100)의 적층이 보다 양호하게 이루어지도록 각 포스트(201, 202, 203, 204)의 상면에 상부플랜지(205)를 설치하며, 각 포스트(201, 202, 203, 204)의 하면에 하부플랜지(206)를 설치한다.
이와 같은 발전유닛(100)은 베이스(10)의 상면에 제1 발전유닛(110)을 설치하며, 상기 제1 발전유닛(110)의 상부에는 제2 발전유닛(120)을 적층시켜 설치한다.
또 상기 제2 발전유닛(120)의 상부에는 제3 발전유닛(130)을 적층시켜 설치하며, 제3 발전유닛(130)의 상부에는 제4 발전유닛(140)을 적층시켜 설치한다.
<제2 실시 예>
도 4는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 도시한 분해 입체도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 도시한 입체도이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치를 도시한 정면도이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 적층구조형 수직축 풍력발전장치는 발전유닛(100)과 포스트부재(200)로 이루어지며, 전술한 제1 실시 예와 동일한 명칭에 대하여 동일한 도면부호를 사용하여 설명하되, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
상기 포스트부재(200)는 삼각형 형상으로 이루어진 상부프레임(210), 상기 상부프레임(210)과 동일하게 삼각형 형상으로 이루어져 상기 상부프레임(210)과 소정의 높이만큼 이격되게 설치되는 하부프레임(220), 상기 상부프레임(210)과 상기 하부프레임(220) 각각에 대응되게 설치되는 다수의 고정플레이트(214, 224)를 포함하며, 상기 발전유닛(100)은 상기 고정플레이트(214, 224) 사이에 설치되는 제1 발전모듈(111, 121, 131)과 제2 발전모듈(112, 122, 132) 및 제3 발전모듈(113, 123, 133)로 이루어지고, 상기 발전모듈은 상기 다수의 고정플레이트(214, 224) 각각에 설치되는 회전샤프트(101), 상기 회전샤프트(101)에 회전 가능하게 결합되는 블레이드(102), 상기 블레이드(102)의 상면에 설치되는 상부플레이트(103), 상기 블레이드(102)의 하면에 설치되는 하부플레이트(104), 상기 블레이드(102)의 중간 높이에 설치되는 중간플레이트(105)를 포함한다.
상기 제1 발전유닛(110)은 제1 발전모듈(111), 제2 발전모듈(112), 제3 발전모듈(113)로 이루어지며, 제2 발전유닛(120)은 제1 발전모듈(121), 제2 발전모듈(122), 제3 발전모듈(123)로 이루어진다.
또한 제3 발전유닛(130)은 제1 발전모듈(131), 제2 발전모듈(132), 제3 발전모듈(133)로 이루어지는 것으로, 이들 각각의 발전모듈은 동일 수평면 상에 설치된다.
즉, 각각의 발전모듈은 3개의 발전모듈이 설치되어 각각의 발전모듈에서 전원을 얻을 수 있도록 설치된다.
도 4에서와 같이, 상기 포스트부재(200)는 발전유닛(130)의 상부에 설치되는 상부프레임(210)과 발전유닛(130)의 하부에 설치되는 하부프레임(220)으로 이루어진다.
상기 상부프레임(210)은 대략 삼각형 형상으로 형성되는데, 일정 길이를 갖는 제1 프레임(211), 제2 프레임(212) 및 제3 프레임(213)으로 이루어지며, 이들 상부프레임(210)의 내측에는 제1 프레임(211), 제2 프레임(212), 제3 프레임(213)을 보다 견고하게 고정시키는 내측프레임(215)이 설치된다.
또한 상기 하부프레임(220)은 대략 삼각형 형상으로 형성되는데, 일정 길이를 갖는 제1 프레임(221), 제2 프레임(222) 및 제3 프레임(223)으로 이루어지며, 이들 하부프레임(220)의 내측에는 제1 프레임(221), 제2 프레임(222) 및 제3 프레임(223)을 보다 견고하게 고정시키는 내측프레임(225)이 설치된다.
아울러 상기 상부프레임(210) 및 하부프레임(220)에는 각각의 발전모듈(131, 132, 133)이 설치되도록 외측으로 돌출되는 고정프레이트(214, 224)가 각각 설치된다.
또 상기 고정플레이트(214, 224)에는 발전모듈(131, 132, 133)이 원활하게 회전되도록 베어링(216, 226)이 설치되며, 상기 고정플레이트(224)에는 발전모듈(131, 132, 133)을 보다 안정되게 받칠 수 있도록 받침판(227)이 설치된다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 발전유닛(100)은 제1 발전유닛(110), 제2 발전유닛(120) 및 제3 발전유닛(130)이 수직 방향으로 적층되게 설치된다.
상기 제1 발전유닛(110)은 삼각형 형상으로 이루어진 상부프레임(210)과 하부프레임(220)에 3개의 발전모듈(111, 112, 113)을 설치하며, 제2 발전유닛(120)은 상부프레임(210)과 하부프레임(220)에 3개의 발전모듈(121, 122, 123)을 설치한다.
또한 상기 제3 발전유닛(130)은 상부프레임(210)과 하부프레임(220)에 3개의 발전모듈(131, 132, 133)을 설치한다. 즉, 각각의 발전유닛(110, 120, 130)은 3개의 발전모듈이 설치됨에 따라 9개의 발전모듈이 설치된다.
이는 다수의 발전모듈로 이루어진 발전유닛(100)을 설치하게 되어 공간의 효율성을 높임과 함께 다수의 발전모듈에 의해 전기의 생산량을 높일 수 있게 된다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
100: 발전유닛 101: 회전샤프트
102: 블레이드 103: 상부플레이트
104: 하부플레이트 105: 중간플레이트
106: 상부고정프레임 107: 하부고정프레임
110: 제1 발전유닛 111: 제1 발전모듈
112: 제2 발전모듈 113: 제3 발전모듈
120: 제2 발전유닛 121: 제1 발전모듈
122: 제2 발전모듈 123: 제3 발전모듈
130: 제3 발전유닛 131: 제1 발전모듈
132: 제2 발전모듈 133: 제3 발전모듈
140: 제4 발전유닛
200: 포스트부재 201: 제1 포스트
202: 제2 포스트 203: 제3 포스트
204: 제4 포스트 205: 상부플랜지
206: 하부플랜지
210: 상부프레임 211: 제1 프레임
212: 제2 프레임 213: 제3 프레임
214: 고정플레이트 215: 내측프레임
216: 베어링
220: 하부프레임 221: 제1 프레임
222: 제2 프레임 223: 제3 프레임
224: 고정플레이트 225: 내측프레임
226: 베어링 227: 받침판

Claims (5)

  1. 일정 간겨으로 배치된 블레이드가 풍력에 의해 회전 가능하게 설치되며, 수직 방향으로 적층되도록 다수개로 이루어지는 발전유닛(100);
    상기 다수개의 발전유닛(100)이 적층되게 설치되도록 상기 발전유닛(100)의 외측에 설치되는 포스트부재(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발전유닛은 소정의 길이로 형성되는 회전샤프트(101);
    상기 회전샤프트(101)에 회전 가능하게 결합되는 블레이드(102);
    상기 블레이드(102)의 상면에 설치되는 상부플레이트(103);
    상기 블레이드(102)의 하면에 설치되는 하부플레이트(104);
    상기 블레이드(102)의 중간 높이에 설치되는 중간플레이트(105);를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포스트부재(200)는 상기 발전유닛(100)의 외측에 설치되는 포스트(201, 202, 203, 204)를 구비하며,
    상기 포스트(201, 202, 203, 204)는 각각의 상기 발전유닛(100)이 서로 견고하게 설치되도록 상기 포스트(201, 202, 203, 204)의 상면에 설치되는 상부플랜지(205)와 상기 포스트(201, 202, 203, 204)의 하면에 설치되는 하부플랜지(206)를 구비하는 것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포스트부재(200)는 삼각형 형상으로 이루어진 상부프레임(210);
    상기 상부프레임(210)과 동일하게 삼각형 형상으로 이루어져 상기 상부프레임(210)과 소정의 높이만큼 이격되게 설치되는 하부프레임(220);
    상기 상부프레임(210)과 상기 하부프레임(220) 각각에 대응되게 설치되는 다수의 고정플레이트(214, 224);를 포함하며,
    상기 발전유닛(100)은 상기 고정플레이트(214, 224) 사이에 설치되는 제1 발전모듈(111, 121, 131)과 제2 발전모듈(112, 122, 132) 및 제3 발전모듈(113, 123, 133)로 이루어지고,
    상기 발전모듈은 상기 다수의 고정플레이트(214, 224) 각각에 설치되는 회전샤프트(101);
    상기 회전샤프트(101)에 회전 가능하게 결합되는 블레이드(102);
    상기 블레이드(102)의 상면에 설치되는 상부플레이트(103);
    상기 블레이드(102)의 하면에 설치되는 하부플레이트(104);
    상기 블레이드(102)의 중간 높이에 설치되는 중간플레이트(105);를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 포스트부재(200)는 상기 다수개의 발전유닛(110, 120, 130)이 서로 분리 및 결합 가능하게 설치되도록 삼각형의 형상으로 이루어진 상기 상부프레임(210)과 상기 하부프레임(220)의 각 끝단에 설치되는 제1 포스트(201)와 제2 포스트(202) 및 제3 포스트(203)를 구비하며,
    상기 제1 포스트(201)와 제2 포스트(202) 및 제3 포스트(203)는 각각의 상기 발전유닛(100)이 서로 견고하게 설치되도록 상기 제1 포스트(201)와 제2 포스트(202) 및 제3 포스트(203)의 상면에 설치되는 상부플랜지(205)와 상기 제1 포스트(201)와 제2 포스트(202) 및 제3 포스트(203)의 하면에 설치되는 하부플랜지(206)를 구비하는 것을 특징으로 하는 적층구조형 수직축 풍력발전장치.
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