WO2010151060A2

WO2010151060A2 - 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기

Info

Publication number: WO2010151060A2
Application number: PCT/KR2010/004112
Authority: WO
Inventors: 홍지영; 홍경택
Original assignee: Hong Jee Young; Hong Kyung Taek
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2010-12-29
Also published as: WO2010151060A3; KR20110000212A; KR101074823B1

Abstract

본 발명은 깔때기와 공기 우회 공급수단으로 유입되는 바람의 양을 세분되게 조정함으로써 최적의 지속적인 발전을 가능하게 할 수 있는 깔때기를 이용한 풍력발전기에 관한 것으로, 바람이 유입되는 확관부와 유입된 바람이 증속되어 통과되는 수축관을 포함하는 깔때기와, 상기 수축관을 통과하는 바람을 이용하여 발전을 일으키는 하나 이상의 발전수단을 포함하는 깔때기를 이용한 풍력 발전기에 있어서, 상기 수축관의 전방 둘레에는 제일 전방에 위치된 발전수단의 팬을 제외한 후방의 발전수단의 팬으로 잉여 바람을 더 공급하는 공기 우회 공급수단이 구비되고 상기 수축관의 전방에는 풍량 조정수단이 구비되고 상기 각 팬의 전방에는 풍속계가 구비되며, 상기 풍속계의 데이터를 입력받아 풍량 조정수단과 공기 우회 공급수단 및 각 발전수단의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기

본 발명은 깔때기를 이용한 풍력발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 깔때기와 공기 우회 공급수단으로 유입되는 바람의 양을 세분되게 조정함으로써 최적의 지속적인 발전을 가능하게 할 수 있도록 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기라 함은, 자연의 바람으로 회전축에 장착된 날개를 돌리고 이것을 기어기구 등을 이용하여 속도를 높여 발전기를 돌리는 발전 방식을 말하는 것이다.

즉, 통상적으로 알려진 풍력 발전방식은, 바람이 불어오는 방향에 수평으로 위치한 통상 3개의 날개를 회전시켜 발전하는 수평축 방식과, 방사형으로 구비된 날개를 포함하는 원통형의 터보날개를 이용하는 수직축 방식이 널리 알려져 있다.

그런데, 상기와 같은 방식을 통해 발전을 수행할 경우에는 최소 3 ~ 5m/s 이상의 풍속을 가진 바람이 불어오는 조건에서 발전이 시작되며 통상 풍속이 10 ~ 20m/s 범위에서 경제적인 발전이 가능하다.

따라서 지리적인 조건이나 기후로 인한 미풍지대에서는 기존의 풍력발전 방식을 이용하여 발전을 하는 것은 거의 경제성이 없는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 상기한 방식을 통해 발전을 하는 과정에서, 강풍(약 20m/s이상의 고풍속)이 불 경우에는 발전기에 과부하가 걸리게 됨으로써, 발전기의 가동을 중단시키는 문제점도 가지고 있었다.

또한, 바람이 1~2m/s 이하 인 경우 지속적인 발전이 안 되어 충전기가 필요하며, 과부하가 걸릴 경우 날개의 피치 및 각도를 변경시키는 별도의 장치와 회전을 멈추게 하는 브레이크 장치가 필요함으로써, 장치의 구성이 복잡한 문제점도 가지고 있었다.

또한, 자연풍력 에너지를 많이 얻기 위하여 대형 구조물과 함께 대형날개(반경이 30m ~ 80m)를 필요로 함으로써, 제작비용, 운반비용, 설치비용 및 유지보수비용 등이 과다하게 투입되어 경제성이 별로 없으며, 통상 손익분기점이 20년 정도인 문제점도 가지고 있었다.

이에, 상기와 같은 문제점을 해소하고자 본 출원인이 기출원하여 등록받은 등록특허 제 10-0862319 호의 "깔때기를 이용한 풍력발전기"(이하, "종래에 깔때기를 이용한 풍력발전기"라 한다)가 알려져 있다.

종래에 깔때기를 이용한 풍력발전기는, 수직 지지수단에 의해 수평으로 설치되며 바람이 유입되는 확관부와 유입된 바람이 증속되어 통과되는 수축관을 포함하는 깔때기와, 상기 수축관을 통과하는 바람을 이용하여 발전을 일으키는 하나 이상의 발전수단으로 구성된다.

그리고 상기 발전수단은, 상기 수축관에 대하여 직각으로 회전 가능하게 관통하는 출력축과, 상기 수축관의 내부인 출력축에 장착 구비되어 바람에 의해 회전되는 팬과, 상기 출력축에 연결되어 발전을 일으키는 발전기로 구성된다.

따라서, 상기와 같이 구성된 종래의 풍력 발전기는, 미풍지대에서 풍력발전을 가능하게 함으로써, 지리적 조건과 기후에 관계없이 미세 바람을 이용하여 지속적인 풍력발전을 가능하게 할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 제일 전방에 위치된 발전수단의 팬은 원활하게 회전되나, 설계초과의 풍속이 불어올 경우에는 초과풍속을 그릴로 막아 효율적인 발전을 저해하고, 풍 에너지는 효과적으로 사용할 수 없는 문제점을 가지고 있었다.

또한 제일 전방의 후방에 위치되는 발전수단의 팬은 제일 전방에 위치된 팬의저항으로 인하여 회전력이 줄어들게 됨으로써, 후방에 위치된 발전수단의 발전 효율이 떨어지게 되는 문제점을 가지고 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해서 발명된 것으로, 공기 우회 공급수단을 이용하여 제일 전방에 위치된 팬은 물론 그 후방에 위치된 팬을 원활하게 회전시킬 수 있도록 하는 깔때기를 이용한 풍력 발전기를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 강풍 지대에서도 지속적이고 효과적인 발전을 할 수 있도록 하는 다른 목적도 있다.

또한, 공기 중에 포함된 유해가스와 냄새 제거 및 세균을 살균하는 또 다른 목적도 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 바람이 유입되는 확관부와 유입된 바람이 증속되어 통과되는 수축관을 포함하는 깔때기와, 상기 수축관을 통과하는 바람을 이용하여 발전을 일으키는 하나 이상의 발전수단을 포함하는 깔때기를 이용한 풍력 발전기에 있어서, 상기 수축관의 전방 둘레에는 제일 전방에 위치된 발전수단의 팬을 제외한 후방의 발전수단의 팬으로 잉여 바람을 더 공급하는 공기 우회 공급수단이 구비되고 상기 수축관의 전방에는 풍량 조정수단이 구비되고 상기 각 팬의 전방에는 풍속계가 구비되며, 상기 풍속계의 데이터를 입력받아 풍량 조정수단과 공기 우회 공급수단 및 각 발전수단의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공기 우회 공급수단은, 수축관의 둘레에 전방이 개방되고 후방이 막히게 전후 방향으로 형성된 다수의 우회통로와, 상기 각 우회통로의 후방인 수축관의 둘레에 형성되어 제일 전방의 팬을 제외한 후방의 팬으로 바람을 유입시키는 관통 유입홀과, 상기 각 우회통로의 전방에 구비된 전방 개폐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전방 개폐부는 경사 셔터와 경사 셔터를 개폐시키는 실린더로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 발전수단은, 수축관의 내부에 구비되고 출력축을 포함하는 팬과, 상기 출력축의 동력을 입력축을 통해 전달받아 발전을 일으키는 발전기와, 상기 입력축의 중간에 구비되어 선택적으로 동력 전달을 차단하는 클러치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수축관의 내부인 후방에 위치된 팬의 전방에는 상기 제어부의 제어에 따라 풍량을 조정하는 그릴 개폐부가 더 구비되어 있고, 그릴 개폐부의 양측인 수축관의 양측에는 그릴 개폐부의 전방에서 유입된 바람을 양측으로 통과시킨 후 수축관의 후방으로 배출시키는 공기우회 통과공간이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 풍량 조정수단은, 공기량을 그릴판들의 개폐를 통해 조정하는 피라미드형 그릴로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 피라미드형 그릴은 상,하,좌,우에 경사지게 구비되어 선택적으로 개방되는 그릴부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그릴부는, 개방부와, 개방부에 힌지 축을 통해 개방 가능하게 구비된 다수의 그릴판과, 상기 각 힌지축의 한쪽 모서리에 구비된 나선기어와, 개방부의 모서리에 모터에 의해 회전되도록 경사지게 구비되어 상기 각 나선기어와 맞물려 각 그릴 판을 개폐하는 나선기어 축을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수축관의 제일 후방에는, 공기를 정화하는 플라즈마 발생부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팬은 터보팬으로 구성되고 상기 터보팬을 구성하는 각 날개의 외측에는 수직추가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팬은 블레이드 팬으로 구성되고, 블레이드 팬의 둘레에는 각 블레이드들의 외측 단부를 상호 연결하는 원형 링이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 깔때기와 공기 우회 공급수단으로 유입되는 바람의 양을 세분되게 조정함으로써 최적의 지속적인 발전을 가능하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한 강풍 지대에서도 장치의 멈춤 없이 지속적이고 효과적인 풍력 발전을 가능하게 할 수 있는 효과도 있다.

또한, 수축관 후면에 플라즈마 장치를 설치하여 풍력발전과 더불어, 공기중의 유해가스를 제거하고 공기중의 세균을 감소시킬 수 있도록 하는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 풍력 발전기를 도시한 사시도.

도 2는 본 발명 풍력 발전기의 내부 도시 사시도.

도 3은 도 1의 A-A선 단면도.

도 4는 도 1의 B-B선 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 공기 우회 공급수단의 개략 사시도.

도 6은 도 3과 도 4의 C부 확대도.

도 7은 본 발명에 따른 발전수단의 확대도.

도 8은 본 발명에 따른 발전수단의 팬을 확대 도시한 사시도.

도 9는 본 발명에 따른 풍량 조정수단의 확대 단면도.

도 10은 본 발명에 따른 풍량 조정수단을 후방에서 본 일부 절개 사시도.

도 11은 본 발명에 따른 풍량 조정수단의 요부 확대도.

도 12는 본 발명에 따른 발전수단을 구성하는 팬의 다른 실시 예를 도시한 도시도의 단면구성도.

도 13은 도 12의 D부 확대도.

도 14는 도 12의 팬을 도시한 사시도.

도 15는 본 발명에 따른 다른 실시예의 풍력 발전기 사시도.

도 16은 도 15의 요부 확대도.

도 17은 도 15의 E-E선 단면도.

도 18은 그릴 개폐부를 확대 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 깔때기

11 : 확관부

12 : 수축관

2 : 발전수단

21 : 팬

211 : 터보팬, 212 : 날개, 213 : 수직추

215 : 블레이드팬, 216 : 블레이드, 217 : 원형링

22 : 발전기

221 : 입력축

23 : 클러치

3 : 공기 우회 공급수단

31 : 우회경로

32 : 관통 유입홀

33 : 전방 개폐부

331 : 셔터, 332 : 실린더

4 : 풍량 조정수단

41 : 피라미드형 그릴

42 : 그릴부

421 : 개방부, 422 : 그릴판, 423 : 힌지축,

424 : 나선기어, 425 : 나선기어축, 426 : 모터

5 : 풍속계

6 : 플라즈마 발생부

8 : 그릴 개폐부

81 : 구동 실린더

811 : 래크

82 : 그릴판

821 : 피니언

9 : 바람 통과공간

91 : 개방홀

10 : 케이싱

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4 는 본 발명 풍력 발전기를 도시한 것으로서, 도 1은 풍력 발전기의 사시도이고, 도 2는 내부 도시 사시도이며, 도 3은 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 4는 도 1의 B-B선 단면도이다.

본 발명의 풍력 발전기는, 전후방이 개방된 케이싱(10)의 내부에 수평으로 설치되어 바람이 상기 케이싱(10) 전방으로 유입되어 후방으로 배출되며, 상기 케이싱(10) 내에는 전방에서 후방으로 수평하게 바람이 유입되는 확관부(11)와 유입된 바람이 증속되어 통과되는 수축관(12)을 포함하는 깔때기(1)와, 상기 수축관(12)을 통과하는 바람을 이용하여 발전을 일으키는 하나 이상의 발전수단(2)이 형성되어 있다.

그리고, 본 발명의 풍력 발전기는, 상기 수축관(12)의 전방 둘레에는 제일 전방에 위치된 발전수단(2)의 팬(21)을 제외한 후방의 발전수단(2)의 팬(21)으로 잉여 바람을 더 공급하는 공기 우회 공급수단(3)이 구비되고, 상기 수축관(12)의 전방에는 풍량 조정수단(4)이 구비되고, 상기 각 팬(21)의 전방에는 풍속계(5)가 구비되며, 상기 풍속계(5)의 데이터를 입력받아 풍량 조정수단(4)과 공기 우회 공급수단(3) 및 각 발전수단(2)의 동작을 제어하는 제어부(미도시됨)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 깔때기(1)는 수평으로 위치되는 것으로 상기 확관부(11)는 유입부가 넓고 배출부가 좁게 형성되어 있는 것이다. 그리고 상기 확관부(11)는 바람을 효과적으로 제어할 수 있도록 각뿔 형으로 형성되어 있는 상태를 나타내었다.

그리고 상기 수축관(12)은 상기 케이싱 내에서 후방까지 연결되는 것으로, 상기 확관부(11)를 통과한 바람이 가속될 수 있도록 상기 확관부(11)의 유입부의 면적보다 상대적으로 작은 면적으로 형성된 수평관으로 구성되는 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 5 및, 도 6 은 본 발명에 따른 공기 우회 공급수단을 나타낸 것으로, 도 5는 개략 사시도이고, 도 6은 도 3과 도 4의 C부 확대도이다.

이에, 상기 공기 우회 공급수단(3)은, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 수축관(12)의 둘레에 전방이 개방되고 후방이 막히게 전후방향으로 형성된 다수의 우회통로(31)와, 상기 각 우회통로(31)의 후방인 수축관(12)의 둘레에 형성되어 제일 전방의 팬(21)을 제외한 후방의 팬(21)으로 바람을 유입시키는 관통 유입홀(32)과, 상기 각 우회통로(31)의 전방에 구비된 전방 개폐부(33)를 포함하는 것이다.

그리고, 상기 전방 개폐부(33)는, 경사지게 형성된 셔터(331)와 셔터(331)를 개폐시키는 실린더(332)로 구성되는데, 상기 실린더(332)는 공기 또는 액체의 유체로 구동되는 것으로, 깔때기(1)의 외측에 구비되어 셔터(331)를 개폐하는 것이다. 또한 상기 실린더(332)의 로드와 셔터(331)는 축과 장홀로 연결되어 있음에 따라서, 셔터(331)가 원활하게 개폐될 수 있는 것이다.

따라서, 상기 각 실린더(332)는 제어부의 구동신호에 따라 작동되는 것으로, 실린더(332)의 개폐를 통해 각 셔터가 개폐되는 작동이 수행되는 것이다.

도 7, 도 8은 본 발명에 따른 발전수단을 도시한 것으로, 도 7은 확대도이고, 도 8은 팬을 확대도시한 사시도이다.

이에, 상기 발전수단(2)은, 수축관(12)의 내부에 구비되고 출력축을 포함하는 팬(21)과, 상기 출력축의 동력을 입력축(221)을 통해 전달받아 발전을 일으키는 발전기(22)와, 상기 입력축(221)의 중간에 구비되어 선택적으로 동력 전달을 차단하는 클러치(23)를 포함하는 것이다.

따라서, 상기 클러치(23)는 제어부의 제어를 통해, 발전기(22)의 입력축을 선택적으로 연결시켜 발전기(22)를 가동시키는 것이다.

또한, 상기 터보팬(211)을 구성하는 각 날개(212)의 외측에는 중량체인 수직추(213)가 더 구비되어 있는 것으로, 상기 각 날개에 구비된 수직추(213)는 풍속이 급격히 변할 때 터보팬의 회전속도에 급격히 변화를 주지 않게 하여 일정한 발전을 유도하여 연관되는 기계장치에 무리한 작동을 방지하는 역할을 하는 것이다.

따라서, 상기 각 날개에 구비된 수직추(213)의 관성을 이용 하여 터보팬(211)이 급격한 변화가 없는 속도로 회전됨으로써 거의 일정한 발전 출력을 얻을 수 있고 연관되는 장치를 보호할 수 있는 장점을 가지는 것이다.

도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 풍량 조정수단을 나타낸 것으로, 도 9는 확대 단면도이고, 도 10은 후방에서 본 일부 절개 사시도이고, 도 11은 요부 확대도이다.

이에, 상기 풍량 조정수단(4)은, 공기량을 그릴판(422)들의 개폐를 통해 조정하는 피라미드형 그릴(41)로 구성된다.

그리고, 상기 피라미드형 그릴(41)은 상하좌우에 경사지게 구비되어 선택적으로 개방되는 그릴부(42)를 포함하는 것이다.

즉, 상기 그릴부(42)는, 개방부(421)와, 개방부(421)에 힌지축(423)을 통해 개방 가능하게 구비된 다수의 그릴판(422)과, 상기 각 힌지축(423)의 한쪽 모서리에 구비된 나선기어(424)와, 개방부(421)의 모서리에 모터(426)에 의해 회전되도록 경사지게 구비되어 상기 각 나선기어(424)와 맞물려 각 그릴판을 개폐하는 나선기어축(425)을 포함하는 것이다.

따라서, 상기 각 나선기어축(425)은 피라미드형 그릴(41)의 각 모서리 부분에 4개가 구비되어 있고, 각 나선기어축(425)은 모터(426)에 의해 회전되는 것으로, 각 모터(426)는 제어부의 구동신호에 따라 회전되는 것이다. 그러므로 각 모터(426)의 회전에 따라 상하좌우에 각각 구비되어 있는 그릴부(42)의 그릴판(422)들이 개폐되는 작동을 수행하는 것이다.

다시 말해 각 나선기어축(425)은 각 그릴부(42)를 구성하는 그릴판(422)들을 개폐하는 작동을 수행하는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 풍력 발전기의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

도 1내지 도 11에 도시된 바와 같이, 발전을 시작할 경우에는 제어부의 구동신호를 통해 피라미드형 그릴(41)에 구비된 각 그릴판(422)을 개방한다.

다음, 제일 전방에 위치된 풍속계(5)와 그 후방에 위치된 풍속계(5)들에서 현재의 풍속을 감지하여 그 데이터를 제어부에 출력한다.

다음, 제어부에서는 현재의 풍속을 감지하여 풍량 조정수단(4)과 공기 우회 공급수단(3) 및 각 발전수단(2)에 선택적으로 구동신호를 출력함으로써, 최적의 발전조건으로 발전을 진행한다.

이에, 상기 풍속에 따른 발전조건을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 풍속이 약할 경우에는, 제어부에서, 풍량 조정수단(4)의 모터(426)를 구동시켜 모든 그릴판(422)을 개방하고 수축관(12)으로 유입되는 바람의 양을 최대로 한다. 그리고 상기 제일 전방에 발전수단(2)과 그 후방의 발전수단(2)을 구성하는 클러치(23)를 연결하여 제일 전방에 위치된 발전수단(2)과 그 후방에 발전수단(2)을 가동시키고, 아울러 공기 우회 공급수단(3)을 구성하는 셔터(331)를 모두 또는 선택적으로 개방함으로써 각 우회경로(31)를 통해 수축관(12)의 중간인 후방 발전수단(2)을 구성하는 팬(21)의 전방으로 잉여 바람을 유입시킨다.

따라서, 상기와 같이 풍속이 약할 경우에는, 풍량 조정수단(4)을 완전히 개방하고, 각 우회경로(31)를 모두 또는 선택적으로 개방하며, 각각의 발전수단(2)의 클러치(23)을 연결함으로써, 제일 전방에 위치된 발전수단(2)과 그 후방에 위치된 발전수단(2)을 통해 미풍에 상응되는 충분한 발전효율을 얻을 수 있는 것이다.

즉, 상기 수축관(12)의 전방 둘레로 유입되는 잉여 바람을, 후방에 위치된 팬(21)을 돌리는데 투입함으로써, 제일 전방과 그 후방에 위치된 각 발전수단(2)의 팬(21)들에 바람을 분배 투입시켜 충분한 발전효율을 얻을 수 있는 것이다.

또한, 풍속이 적정범위일 경우에는, 제어부에서, 풍량 조정수단(4)의 모터(426)를 모두 또는 선택적으로 구동시켜 모든 그릴판(422)을 개방하거나 일부 그릴판(422)을 개방한다. 그리고 상기 제일 전방에 발전수단(2)과 그 후방의 발전수단(2)을 구성하는 클러치(23)를 연결하여 제일 전방에 위치된 발전수단(2)과 그 후방에 발전수단(2)을 가동시키고, 아울러 공기 우회 공급수단(3)을 구성하는 셔터를 모두 또는 선택적으로 개방함으로써 각 우회통로(31)를 통해 수축관(12)의 중간인 후방 발전수단(2)을 구성하는 팬(21)의 전방으로 잉여 바람을 유입시킨다.

따라서, 상기와 같이 풍속이 적정범위에 들 경우에는, 풍량 조정수단(4)을 전부 또는 일부를 개방하며, 제일 전방에 발전수단(2)과 그 후방의 발전수단(2)의 클러치(23)들을 연결하고, 상기 우회경로(31)들을 모두 또는 선택적으로 개방하여 후방에 위치된 팬(21)들에 잉여 바람을 투입함으로써, 제일 전방에 발전수단(2)과 그 후방에 발전수단(2)을 통해 적정한 풍속에 상응되는 충분한 발전 효율을 얻을 수 있는 것이다.

또한, 풍속이 강할 경우에는, 제어부에서, 풍량 조정수단(4)을 구성하는 다수의 모터(426)중 하나 내지 셋을 선택적으로 구동시켜 일부 그릴판(422)을 개방하고 수축관(12)으로 유입되는 바람의 양을 적정하게 조정한다. 그리고 상기 제일 전방에 발전수단(2)과 그 후방의 발전수단(2)을 구성하는 클러치(23)를 연결하여 제일 전방에 위치된 발전수단(2)과 그 후방에 발전수단(2)을 가동시키고, 아울러 공기 우회 공급수단(3)을 구성하는 셔터를 차단한다.

따라서, 상기와 같이 풍속이 강할 경우에는, 풍량 조정수단(4)을 일부 개방하고 제일 전방에 발전수단(2)과 그 후방의 발전수단(2)의 클러치(23)들을 연결하고, 상기 우회통로들을 차단함으로써, 제일 전방에 발전수단(2)과 그 후방에 발전수단(2)을 통해 강풍에 상응되는 충분한 발전효율을 얻을 수 있는 것이다.

한편, 발전에 무리를 줄 정도로 지나치게 풍속이 강할 경우에는, 제어부에서, 풍량 조정수단(4)의 모터(426)를 구동시켜 모든 그릴판(422)을 개방하고, 모든 발전수단(2)의 클러치(23)를 비 연결시켜 각 팬(21)들이 공회전되게 한다.

그러면, 수축관(12)으로부터 유입된 지나치게 강한 바람은 팬(21)들을 공회전 시키고 후방으로 배출됨으로써, 풍력 발전기를 구성하는 장치의 고장을 사전에 예방할 수 있는 것이다.

따라서, 바람의 풍속에 따라 공기 우회 공급수단을 선택적으로 이용함으로써, 제일 전방에 위치된 팬(21)은 물론 그 후방에 위치된 팬(21)을 원활하게 회전시킬 수 있음에 따라, 바람에 상응되는 발전효율을 극대화 시킬 수 있는 장점을 가지는 것이다.

도 12 내지 도 14는 본 발명에 따른 발전수단을 구성하는 팬의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 도 12는 단면 구성도이고, 도 13은 도 12의 D부 확대도이며, 도 14는 팬을 나타낸 사시도이다.

이에, 본 발명에 따른 발전수단을 구성하는 팬(21)은, 블레이드팬(215)으로 구성되고, 블레이드팬(215)의 둘레에는 각 블레이드(216)들의 외측 단부를 상호 연결하는 원형링(217)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 상기 블레이드팬(215)을 구성하는 각 블레이드(216)의 외측에는 원형링(217)이 구비되어 있는 것으로, 상기 원형링(217)은 블레이드팬(215)에 급격한 풍속의 변화에 따르는 급격한 회전의 변화를 방지하는 역할을 하는 것이다.

그러므로, 상기 블레이드팬(215)이 급격한 회전의 변화 없이 회전됨으로써 거의 일정한 발전 출력을 얻을 수 있는 장점을 가지는 것과 연관되는 장치에도 무리한 변화를 없애 고장을 방지하는 장점도 가지는 것이다.

한편, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 수축관(12)의 제일 후방에는, 공기를 정화하는 플라즈마 발생부(6)가 구비되는 것이다.

그리고, 상기 플라즈마 발생부(6)의 구성은 이미 널리 알려진 것으로 본 발명에서는 그 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 상기 수축관(12)의 후방에 플라즈마 발생부(6)를 구비함으로써, 풍력발전과 동시에 공기 중에 함유된 유해가스를 제거하고, 공기 중의 세균 감소를 가능하게 할 수 있는 것이다.

도 15 내지 도 18은 본 발명에 따른 다른 실시예의 풍력 발전기를 나타낸 것으로, 도 15는 사시도이고, 도 16은 요부 확대도이며, 도 17은 도 15의 E-E선 단면도이며, 도 18은 그릴 개폐부를 확대 도시한 사시도이다.

이에, 본 발명에 따른 다른 실시예의 풍력 발전기는, 상술한 일 실시예의 구성을 모두 포함함을 전제한다.

따라서, 본 발명에 따른 다른 실시예의 풍력 발전기는, 수축관(12)의 내부인 후방에 위치된 팬(21)의 전방에는 상기 제어부의 제어에 따라 풍량을 조정하는 그릴 개폐부(8)가 더 구비되어 있는 것이다.

그리고, 상기 그릴 개폐부(8)의 양측인 수축관(12)의 양측에는 그릴 개폐부(8)의 전방에서 유입된 바람을 양측으로 통과시킨 후 수축관(12)의 후방으로 배출시키는 양 바람 통과공간(9)이 더 구비되어 있는 것이다.

즉, 상기 그릴 개폐부(8)는, 구동 실린더(81)의 작동에 의해 개폐되는 그릴판(82)을 포함하는 것으로, 상기 구동 실린더(81)는 제어부의 구동신호에 따라 개방 정도가 조정되는 것이다.

다시 말해, 상기 구동 실린더(81)의 로드에는 래크(811)가 구비되어 있고, 상기 각각의 그릴판(82)의 회전축에는 피니언(821)이 구비됨으로써, 로드의 승강에 따라 그릴판(82)의 각도가 변경되어 바람의 양이 조절되는 것이다.

또한, 상기 양측에 구비된 바람통과 공간(9)은, 전후방에 구비되어 수축관(12)과 연통되는 전후방 개방홀(91)을 포함하는 것이다.

따라서, 전방에서 불어오는 바람이 강할 경우에는, 제어부에서, 풍량 조정수단(4)을 구성하는 다수의 모터(426)중 하나 내지 셋을 선택적으로 구동시켜 일부 그릴판(422)을 개방하고 수축관(12)으로 유입되는 바람의 양을 적정하게 조정한다. 그리고 상기 제일 전방에 발전수단(2)과 그 후방의 발전수단(2)을 구성하는 클러치(23)를 연결하여 제일 전방에 위치된 발전수단(2)과 그 후방에 발전수단(2)을 가동시키고, 아울러 공기 우회 공급수단(3)을 구성하는 셔터를 개방한다.

그리고, 이와 동시에 후방에 위치된 그릴 개폐부(8)를 일부 개방시켜 후방에 위치된 팬(21)에 적정한 풍량의 바람을 투입한다.

그러면, 그릴 개폐부(8)의 전방에 잔류된 잉여 바람은 바람통과 공간(9)을 통과하여 수축관(12)의 후방으로 배출되게 되는 것이다.

그러므로, 바람이 강할 경우에도, 후방의 그릴 개폐부(8)와 바람통과 공간(9)으로 그릴 개폐부(8)의 전방에 잔류된 잉여 바람이 수축관(12)의 후방으로 배출됨으로써, 바람이 강하더라도 장치의 정지 없이 발전을 가능하게 할 수 있는 장점도 있다.

Claims

바람이 유입되는 확관부(11)와 유입된 바람이 증속되어 통과되는 수축관(12)을 포함하는 깔때기(1)와, 상기 수축관(12)을 통과하는 바람을 이용하여 발전을 일으키는 하나 이상의 발전수단(2)을 포함하는 깔때기를 이용한 풍력 발전기에 있어서,

상기 수축관(12)의 전방 둘레에는 제일 전방에 위치된 발전수단(2)의 팬(21)을 제외한 후방의 발전수단(2)의 팬(21)으로 잉여 바람을 더 공급하는 공기 우회 공급수단(3)이 구비되고,

상기 수축관(12)의 전방에는 풍량 조정수단(4)이 구비되고,

상기 각 팬(21)의 전방에는 풍속계(5)가 구비되며,

상기 풍속계(5)의 데이터를 입력받아 풍량 조정수단(4)과 공기 우회 공급수단(3) 및, 각 발전수단(2)의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기.
제1항에 있어서,

상기 공기 우회 공급수단(3)은,

수축관(12)의 둘레에 전방이 개방되고 후방이 막히게 전후방향으로 형성된 다수의 우회통로(31)와,

상기 각 우회통로(31)의 후방인 수축관(12)의 둘레에 형성되어 제일 전방의 팬(21)을 제외한 후방의 팬(21)으로 바람을 유입시키는 관통 유입홀(32)과,

상기 각 우회통로(31)의 전방에 구비된 전방 개폐부(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기.
제2항에 있어서,

상기 전방 개폐부(33)는,

경사 셔터(331)와 경사 셔터(331)을 개폐시키는 실린더(332)로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기.
제1항에 있어서,

상기 발전수단(2)은,

상기 수축관(12)의 내부에 구비되고 출력축을 포함하는 팬(21)과,

상기 출력축의 동력을 입력축(221)을 통해 전달받아 발전을 일으키는 발전기(22)와,

상기 입력축(221)의 중간에 구비되어 선택적으로 동력 전달을 차단하는 클러치(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기.
제1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 수축관(12)의 내부인 후방에 위치된 팬(21)의 전방에는 상기 제어부의 제어에 따라 풍량을 조정하는 그릴 개폐부(8)가 더 구비되어 있고,

상기 그릴 개폐부(8)의 양측인 수축관(12)의 양측에는 그릴 개폐부(8)의 전방에서 유입된 바람을 양측으로 통과시킨 후 수축관(12)의 후방으로 배출시키는 양 바람 통과공간(9)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기.
제1항에 있어서,

상기 풍량 조정수단(4)은 공기량을 그릴판(422)들의 개폐를 통해 조정하는 피라미드형 그릴(41)로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기.
제6항에 있어서,

상기 피라미드형 그릴(41)은 상하좌우에 경사지게 구비되어 선택적으로 개방되는 그릴부(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기.
제7항에 있어서,

상기 그릴부(42)는,

개방부(421)와,

개방부(421)에 힌지축(423)을 통해 개방 가능하게 구비된 다수의 그릴판(422)과,

상기 각 힌지축(423)의 한쪽 모서리에 구비된 나선기어(424)와,

개방부(421)의 측부에 모터(426)에 의해 회전되도록 경사지게 구비되어 상기 각 나선기어(424)와 맞물려 각 그릴판(422)을 개폐하는 나선기어축(425)을, 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기.
제1항에 있어서,

상기 수축관(12)의 제일 후방에는 공기를 정화하는 플라즈마 발생부(6)가 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기.
제1항에 있어서,

상기 팬(21)은 터보팬(211)으로 구성되고,

상기 터보팬(211)을 구성하는 각 날개(212)의 외측에는 수직추(213)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기.
제1항에 있어서,

상기 팬(21)은 블레이드팬(215)으로 구성되고,

상기 블레이드팬(215)의 둘레에는 각 블레이드(216)들의 외측 단부를 상호 연결하는 원형링(217)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기.