WO2011025343A2 - 기구 풍력 집중식 발전기 - Google Patents

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최정동
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Choi Jeong Dong
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Definitions

  • the present invention relates to a mechanism wind-intensive generator, more specifically, it can generate power at high altitude by using a mechanism to obtain a buoyancy force from a light gas, increase the wind speed through the wind concentration to increase the amount of power generated, wind direction It relates to a wind turbine generator that can adjust its position according to the speed and speed, and is free to move and install.
  • Fossil fuels cause air pollution by waste gases such as carbon monoxide and nitrogen oxides generated during combustion, and carbon dioxide and the like cause global warming and destroy the environment.
  • a schematic view of a wind power generator according to the prior art is as follows.
  • the wind power generator according to the prior art includes a support part 2 installed perpendicular to the ground, a power generation part 4 installed at an upper end of the support part 2, and a front of the power generation part 4.
  • Rotating blade 6 is installed in the tail and tail wing 8 is installed in the rear of the power generation unit (4).
  • the tail wing 6 is the power generation unit 4, the rotary wing 6 and the tail wing 8 is rotated with respect to the support unit 2 in accordance with the direction of the wind, the rotary wing 6 is always in the wind direction
  • the power generation is in the opposite state to maximize the power generation efficiency.
  • the wind turbine fixed to the ground damages the landscape, causes noise, and is constrained by the installation space.
  • the present invention has been made to overcome the above-mentioned problems, by providing a wind power generator using a high speed and high wind, can be generated regardless of the direction of the wind, increase the wind speed can maximize the power generation efficiency, It is an object of the present invention to provide a wind turbine generator that can be installed and stored freely and can be installed without destroying the environment.
  • the wind power generator includes a wide inlet portion and a narrow outlet portion is formed through the air support mechanism; A wind turbine installed at an upper end of the through part; And connecting means for connecting the appliance to the ground.
  • the wind power generator according to the present invention has a wider inlet portion of the wind and a narrower outlet portion, thereby increasing the wind speed of the wind from the inlet portion at the outlet portion, thereby maximizing power generation efficiency.
  • the wind turbine of the present invention can be used by floating in the air bar, it can be installed and used between the valley using a connecting means such as wire. In addition, it may be used by being fixed to the end of the support portion 2 by a wire directly to the end of the support portion 2 fixed to the ground of the windy flat.
  • Wind turbine generator in one embodiment of the present invention is a mechanism in which the inlet portion is wide, the outlet portion is formed through the narrow and the air support; A wind turbine installed at an upper end of the through part; A plurality of support wires connected to the inlet line, the rear end and the upper end of the device, and the lower end of which is gathered together; A connection wire connected to a lower end of the support wire and an upper end thereof and extending at a lower end thereof; It is configured to include a fixing portion connected to the lower end of the connection wire.
  • the apparatus may be formed in a pair having a penetration portion spaced apart from each other by a predetermined interval.
  • the apparatus may be in the form of a donut.
  • the mechanism connected by the support wire and the connection wire is changed in posture according to the wind direction to obtain the effect of maximizing the use of the wind.
  • the solar cell obtains the effect of stable power generation.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a wind turbine according to the prior art.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the instrument wind power generator according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing a state in which the mechanism of the wind turbine centralized generator according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing a state in which the mechanism of the wind turbine centralized generator narrowed according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a schematic diagram showing a state in which the mechanism of the instrument wind turbine generator in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a state in which the mechanism of the instrument wind turbine generator inclined forward according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a wind turbine generator according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a wind turbine generator in accordance with another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the instrument wind power generator according to an embodiment of the present invention.
  • the instrument wind-intensive generator has a wide inlet portion and a narrow outlet portion is formed through the mechanism 110 is supported in the air, and the wind turbine installed in the outlet portion of the through portion ( 120, a plurality of support wires 140 having an inlet line, a rear end thereof, and an upper end thereof connected to each other, and a lower end thereof assembled together, and a lower end of the support wire 140 connected to the upper end thereof,
  • the lower end portion is configured to include a connection wire 170 extending downward and a fixing portion 200 connected with the lower end of the connection wire 170.
  • the mechanism 110 is composed of a pair of spaced apart from each other and having the through portion therebetween, it is preferably made of a light and high strength super fiber material.
  • the instrument 110 is filled with gas (helium, etc.) that is lighter than air so that the instrument wind turbine generator is located at a high altitude from the ground surface and can use wind faster than the ground surface.
  • gas helium, etc.
  • the distance between the mechanisms 110 is close to the outlet and far from the inlet. This arrangement is naturally maintained by closely closing the distance of the outlet of the instrument 110.
  • the penetrating portion has a wide inlet and its outlet portion is narrow, the wind coming in through the penetrating inlet can increase the wind speed, thereby increasing power generation efficiency.
  • the apparatus 110 may further include a solar cell, a lightning rod, and a light emitting unit attached to an outer surface of the apparatus 110.
  • the solar cell generates electricity from sunlight during the day. In general, when the weather is sunny, the sunlight is strong and the wind is weak, and when the weather is cloudy, the sunlight is weak and the wind is strong, so the photovoltaic power and the wind power can be complementary.
  • the electricity generated by the solar cell is transferred to the ground through the support wire 140 and the connection wire 170 to the external power grid or storage battery.
  • the lightning rod is installed to protect the instrument wind turbine generator from lightning strikes.
  • the lightning rod is grounded through the supporting wire and the connecting wire.
  • the light-emitting unit lights up at night to enable the aircraft to recognize that there is a wind turbine generator.
  • the wind turbine 120 converts the kinetic energy of the wind passing through the through portion into electrical energy.
  • the electricity generated in the wind turbine 120 is transmitted to the ground through the support wire 140 and the connection wire 170 is transferred to an external power grid or storage battery.
  • the plurality of wind turbines 120 are positioned between the mechanism 110 by the wind turbine support 130.
  • the wind turbine support unit 130 also serves to maintain a gap between the outlets of the mechanism 110.
  • At least a part of the surface of the mechanism 110 is made of a light and hard material (for example, aluminum), the wind turbine support 130 is connected to the rigid material to support the wind turbine 120 have.
  • Lower ends of the plurality of support wires 140 are connected to upper ends of the connection wires 170.
  • the support wire 140 and the connection wire 170 is made of a light, flexible and high strength material having resistance to buoyancy and wind power of the mechanism 110.
  • the support wire 140 and the connection wire 170 serves as a conductor for transferring electricity generated in the wind turbine 120 and the solar cell to an external power grid or storage battery.
  • the support wire 140 and the connection wire 170 serves to induce lightning by grounding the lightning rod.
  • the support wire 140 and the connection wire 170 also serves as a conductor for transmitting a signal for controlling them.
  • the fixing part 200 stores the device 110 in a state where the gas is removed, and fills the water in the fixing part 200 to fix the weight of the water to fix the device 110 to the ground or the water surface. It is.
  • the weight of the fixed part 200 filled with water resists the vertical force caused by the buoyancy of the mechanism 110, and the resistance between the fixed part 200 and the ground resists the horizontal force caused by the wind.
  • the fixing part 200 can be installed without a separate foundation work to destroy the ground (soil), easy to install, dismantle and move, can be installed on both land and water, the degassed mechanism wind power generator It is possible to accommodate the in the fixing part 200.
  • the fixing portion 200 uses an anchor or the like.
  • the instrument wind turbine generator can also be installed in the water phase.
  • the winch 160 connected to the connection wire 170 may be installed on an outer surface of the fixing part 200. In addition, by adjusting the length of the connection wire 170 to adjust the altitude of the wind turbine centralized generator. In addition, when the wind is blowing, the winch 160 may be used as a device to guide the ground to protect the instrument wind-intensive generator.
  • a control unit (not shown) may be installed on an outer surface of the fixing unit 200.
  • the control unit operates automatically or remotely to optimally perform wind power generation, and may adjust the altitude of the instrument 110 by using the winch 180, or adjust the width of the inlet part by using the winch 160. .
  • An auxiliary device 210 connected to the auxiliary wire 230 at an outlet of the device 110 and an anemometer 220 installed on the auxiliary wire 230 include a length of the connection wire 170. Is controlled by the wind speed measured by the anemometer 220.
  • the winch 180 unwinds the connection wire 170 to wind the wind turbine generator. To rise to a higher altitude.
  • the wind speed measured by the anemometer 220 may be used to avoid this if there is a risk of overloading the wind turbine 120 due to the strong wind strength.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing a state of the mechanism of the wind turbine centralized wind turbine generator according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a schematic diagram showing a narrowed mechanism of the instrument wind turbine generator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a schematic view showing an upright state of the mechanism of the wind turbine generator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view showing a state in which the mechanism of the wind turbine generator according to an embodiment of the present invention is inclined forward.
  • the apparatus can adjust the load of the wind turbine 120 by adjusting the width of the inlet, the inlet of the instrument 110 is connected by a gap wire 150 across the through portion. It is.
  • One end of the gap wire 150 is connected to the inlet of the one instrument 110 and the other end is connected to the inlet of the opposite instrument (110).
  • the winch 160 is installed at at least one end of the gap wire 150 to adjust the length of the gap wire 150, and thus to adjust the width of the inlet portion.
  • the plurality of connection wires are installed in the connection wire 170 and the fixing part 200 to adjust the height or the forward lifting angle of the apparatus ( A plurality of winches 180 for independently adjusting the length of 170 may be installed.
  • the plurality of winches 180 are rotated according to the wind direction on the fixing part 200 so that the plurality of connection wires 170 are not twisted with each other when the wind direction is changed so that the mechanism 110 is positioned perpendicular to the wind.
  • a rotating plate 190 of a general turntable structure is provided.
  • the mechanism 110 When the wind is weak, as shown in FIG. 5, if the length of the one side connection wire 172 is adjusted to be longer than the length of the other side connection wire 171, the mechanism 110 is perpendicular to the wind, thereby making the most of the wind energy. On the other hand, if the wind is strong, as shown in Figure 6, by adjusting the length of the one side connection wire 172 and the other side connection wire 171 similarly, the mechanism 110 is oblique to the wind to reduce the amount of wind flowing into the through portion It is possible to reduce the load of the wind turbine 120.
  • a plurality of support wires 140 may be connected to one connection wire 370 to fix the mechanism 310.
  • the device 110 When the device is fixed with one connection wire 370, when the wind blows in one direction, the device 110 tries to move according to the direction of the wind and the support wire 140 and the connection wire 370 move the device 110. Since the wind turbine is tilted and the wind is easily introduced into the inlet of the penetrating part, the optimum posture can be maintained without a separate device for controlling the wind turbine generator direction according to the direction of the wind. will be.
  • outlet portions of three or more appliances are arranged adjacent to each other, and a wind turbine can be provided at the portion where the outlet portions of the mechanism are closest to each other.
  • the embodiments of the present invention basically allow the wind power to be generated by the wind of the high wind blowing at high altitude using a mechanism that obtains the buoyancy force from the light gas, as well as concentrating the incoming wind when the width of the penetration part is widened.
  • the wind speed sensor installed in the unit detects the wind speed according to the altitude in real time so that the optimum wind speed can be found and developed.
  • the mechanism connected by the support wire and the connecting wire changes the posture according to the wind direction, thereby maximizing the use of wind. And can be installed on the ground or on the water surface without damaging the landscape or causing noise It is possible to store and move freely, and also, on a sunny day, when the wind is weak, it is possible to generate stable power through solar cells.

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Abstract

본 발명은 기구 풍력 집중식 발전기에 관한 것으로서, 입구부가 넓고 출구부가 좁은 관통부가 형성되며 공중에 부양되는 기구; 상기 관통부의 상단부에 설치되는 풍력터빈; 및 상기 기구를 지상에 고정시키기 위한 연결수단을 포함하여 구성된다. 따라서, 높은 고도의 빠른 바람을 이용하여 발전을 할 수 있고, 풍속을 증가시켜 발전량을 증가시키며, 바람의 방향과 속도에 따라 스스로 위치를 조정할 수 있으며, 이동과 설치가 자유롭게 되는 등의 효과를 얻는다.

Description

기구 풍력 집중식 발전기
본 발명은 기구 풍력 집중식 발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가벼운 기체로부터 부양력을 얻는 기구를 이용하여 높은 고도에서 발전을 할 수 있고, 풍력집중을 통하여 풍속을 증가시켜 발전량을 증가시키며, 바람의 방향과 속도에 따라 스스로 위치를 조정할 수 있으며, 이동과 설치가 자유로운 기구 풍력 집중식 발전기에 관한 것이다.
현재 전기 발전을 위해서 가장 많이 사용되는 에너지원은 석유, 석탄, 천연가스 등의 화석 연료이다.
화석 연료는 연소시 발생하는 일산화탄소, 질소산화물 등의 폐기 가스에 의해 대기 오염을 유발하고, 이산화탄소 등은 지구 온난화를 유발하여 환경을 파괴하고 있다.
또한, 화석 연료 고갈의 위험성은 화석 연료를 이용한 발전의 비용을 증가시키고 있고, 다른 에너지원에 대한 필요성을 증가시킨다.
이러한 화석 연료를 대체하기 위하여 친환경적이고 경제적인 다양한 풍력 발전을 포함한 에너지원이 시험되고 있다.
일례로 종래 기술에 따른 풍력발전기에 대해 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 풍력발전기를 나타낸 것이다. 도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 풍력발전기는 지면에 수직하게 설치되는 지지부(2)와, 이 지지부(2)의 상단에 설치되는 발전부(4)와, 이 발전부(4)의 전방에 설치되는 회전날개(6) 및 발전부(4)의 후방에 설치되는 꼬리날개(8)를 포함한다.
이러한 구성의 종래 기술은 바람이 불면 회전날개(6)가 회전하고, 회전날개(6)의 회전력은 발전부(4)에서 전력으로 변환된다.
그리고, 꼬리날개(6)는 바람의 방향에 따라 발전부(4), 회전날개(6) 및 꼬리날개(8)가 지지부(2)에 대하여 회전하게 되면서 회전날개(6)가 항상 바람 방향에 맞선 상태로 발전이 이루어져 발전 효율이 극대화되도록 되어 있다.
종래 기술의 풍력발전기는 지면에 고정된 상태로 설치되어 있기 때문에, 풍속은 풍력발전의 가장 중요한 요소이지만 자연 상태에서 풍속이 일정하지 않고 충분하지 않아 발전에 큰 어려움이 따른다.
또한, 지면 가까이에서는 지면에 의한 저항에 의하여 바람이 세기가 약하게(고도가 증가할수록 풍속은 빨라진다) 되고, 지면에 고정된 풍력발전기는 경관을 훼손하고 소음을 유발하며 설치 공간의 제약을 받는다.
본 발명은 상술한 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 높은 고도의 빠른 바람을 이용한 풍력발전기를 제공함으로써, 바람의 방향에 관계없이 발전할 수 있고, 풍속을 증가시켜 발전 효율을 극대화시킬 수 있으며, 이동설치와 보관이 자유롭고, 환경을 파괴하지 않고 설치 가능하게 되는 기구 풍력 집중식 발전기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기구 풍력 집중식 발전기는, 입구부가 넓고 출구부가 좁은 관통부가 형성되며 공중에 부양되는 기구; 상기 관통부의 상단부에 설치되는 풍력터빈; 및 상기 기구를 지상에 연결시키기 위한 연결수단을 포함하여 구성된다.
이와 같이 본 발명에 따른 풍력발전기는 바람의 입구부는 넓고 출구부는 좁게 형성되어 입구부로부터 들어온 바람의 풍속을 출구부에서 증가시켜 발전 효율을 극대화시킬 수 있게된다. 본 발명의 풍력발전기는 공중에 부양시켜 사용될 수 있는바, 와이어와 같은 연결수단을 이용하여 계곡 사이에 설치되어 사용될 수 있다. 또한 바람이 많이 부는 평지의 지상에 고정된 지지부(2)의 말단에 와이어에 의해 또는 상기 지지부(2)의 말단에 직접 고정 설치되어 사용될 수도 있다.
본 발명의 일시예에서 풍력발전기는 입구부가 넓고 출구부가 좁은 관통부가 형성되며 공중에 부양되는 기구; 상기 관통부의 상단부에 설치되는 풍력터빈; 상기 기구의 입구부 선, 후단과 그 상단부가 연결되고 그 하단부가 서로 모이는 복수의 지지와이어; 상기 지지와이어의 하단부와 그 상단부가 연결되고 그 하단부가 하방으로 연장되는 연결와이어; 상기 연결와이어의 하단부와 연결되는 고정부를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서 상기 기구는 서로 일정간격 이격되고 그 사이에 상기 관통부를 갖는 한 쌍으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 상기 기구는 도넛 형태일 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 가벼운 기체로부터 부양력을 얻는 기구를 이용하여 높은 고도에서 부는 빠른 풍속의 바람으로 풍력 발전을 할 수 있고, 관통부의 폭을 넓게 하면 유입되는 풍력을 집중하여 풍속이 증가하므로 발전 효율을 증가시킬 수 있으며, 바람이 강한 경우 관통부의 폭을 좁게 하면 풍속이 감소하여 풍력터빈에 과부하가 걸리지 않도록 하는 효과를 얻는다.
또한, 기구의 상부에 설치된 풍속계를 통하여 실시간으로 고도에 따른 풍속을 감지하여 최적의 풍속을 찾아 발전할 수 있게 되는 효과를 얻는다.
또한, 지지와이어 및 연결와이어에 의해 연결된 기구는 풍향에 따라 자세가 변하게 되어 바람의 이용을 극대화할 수 있게 되는 효과를 얻는다.
또한, 경관을 훼손하거나 소음을 유발하지 않고 지상 혹은 수상에 설치 가능하며 보관 및 이동이 자유롭게 되는 효과를 얻는다.
또한, 바람이 약한 맑은 날에는 태양전지 통하여 안정적인 발전을 할 수 있게 되는 효과를 얻는다.
도 1은 종래기술에 따른 풍력발전기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기의 기구가 벌어진 상태를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기의 기구가 좁혀진 상태를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기의 기구가 직비된 상태를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기의 기구가 앞으로 기울어진 상태를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명에 다른 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기를 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기를 나타낸 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기는 입구부가 넓고 출구부가 좁은 관통부가 형성되며 공중에 부양되는 기구(110)와, 상기 관통부의 출구부에 설치되는 풍력터빈(120)과, 상기 기구(110)의 입구부 선, 후단과 그 상단부가 연결되고 그 하단부가 서로 모이는 복수의 지지와이어(140)와, 이 지지와이어(140)의 하단부와 그 상단부가 연결되고 그 하단부가 하방으로 연장되는 연결와이어(170) 및 이 연결와이어(170)의 하단부와 연결되는 고정부(200)를 포함하는 구성으로 되어 있다.
상기 기구(110)는 서로 일정간격 이격되고 그 사이에 상기 관통부를 갖는 한 쌍으로 이루어져 있으며, 가볍고 강도가 높은 슈퍼 섬유소재로 제작되는 것이 바람직하다.
상기 기구(110)는 공기보다 가벼운 기체(헬륨 등)로 채워져서 기구 풍력 집중식 발전기는 지표면으로부터 높은 고도에 위치하게 되고, 지표면보다 빠른 바람을 이용할 수 있게 된다.
그리고, 기구(110) 사이의 거리는 출구부에서는 가깝고 입구부에서는 멀게 배치된다. 이러한 배치는 기구(110)의 출구부의 거리를 가깝게 고정시키면 자연스럽게 유지된다.
본 발명에서 풍력발전 에너지를 증가시키기 위해서는 바람이 유입되는 관통부의 입구부 넓이를 증가시키거나, 관통부 입구부의 넓이에 비해 풍력터빈(120)이 설치되는 관통부 출구부의 넓이가 좁아지면 된다.
관통부는 입구부가 넓고 그 출구부가 좁은 형태이므로, 관통부 입구부를 통해 들어온 바람은 풍속이 증가되어 발전 효율을 증가시킬 수 있게 된다.
상기 기구(110)의 외면에 부착되는 태양전지, 피뢰침, 발광부를 더 포함할 수 있다.
상기 태양전지는 주간에 태양광으로부터 전기를 생성한다. 일반적으로 날씨가 맑은 날은 태양빛은 강하고 바람은 약하며, 날씨가 흐린 날은 태양 빛은 약하고 바람이 강하므로 태양광발전과 풍력발전은 상호 보완적일 수 있다. 태양전지에 의해 생성된 전기는 지지와이어(140) 및 연결와이어(170)를 통해 지상으로 전달되어 외부 전력망 또는 축전지로 전달된다.
상기 피뢰침은 낙뢰로부터 기구 풍력 집중식 발전기를 보호하기 위해 설치된다. 피뢰침은 지지와이어 및 연결와이어를 통해 접지된다.
상기 발광부는 야간에 점등하여 항공기가 기구 풍력 집중식 발전기가 있음을 인지할 수 있게 한다.
상기 풍력터빈(120)은 관통부를 통과하는 바람의 운동에너지를 전기에너지로 변환시킨다. 풍력터빈(120)에서 생성된 전기는 상기 지지와이어(140) 및 연결와이어(170)를 통해 지상으로 전달되어 외부 전력망 또는 축전지로 전달된다.
복수의 풍력터빈(120)은 풍력터빈지지부(130)에 의해 기구(110) 사이에 위치하게 된다. 풍력터빈지지부(130)는 풍력터빈(120)을 지지하는 역할 외에 기구(110)의 출구부의 간격을 유지하는 역할도 수행한다.
기구(110)의 표면의 적어도 일부는 가볍고 경성(硬性)인 재질(예를 들면, 알루미늄)로 구성되고, 풍력터빈지지부(130)는 경성인 재질에 연결되어 풍력터빈(120)을 지지하도록 되어 있다.
상기 복수의 지지와이어(140)의 하단부는 상기 연결와이어(170)의 상단부와 연결되어 있다.
상기 지지와이어(140) 및 연결와이어(170)는 기구(110)의 부력 및 풍력에 대하여 저항력을 갖는 가볍고 유연하며 고강도를 갖는 소재로 만들어진다.
또한, 지지와이어(140) 및 연결와이어(170)는 풍력터빈(120) 및 태양전지에서 생성된 전기를 외부 전력망 또는 축전지로 전달하는 도선의 역할을 한다.
또한, 지지와이어(140) 및 연결와이어(170)는 피뢰침을 접지시켜 낙뢰를 유도하는 역할을 한다.
그리고, 풍력터빈(120), 태양전지, 항공용 발광부 등을 제어할 필요가 있을 때, 지지와이어(140) 및 연결와이어(170)는 이들을 제어하는 신호를 전달하는 도선의 역할도 한다.
상기 고정부(200)는 기체를 제거한 상태의 기구(110)를 보관하고, 상기 고정부(200)에 물을 채워 이 물의 무게 조절을 통해 지상 또는 수상에 상기 기구(110)를 고정시킬 수 있도록 되어 있다.
물이 채워진 고정부(200)의 무게는 기구(110)의 부력에 의한 수직력에 저항하고, 고정부(200)와 지면 사이의 저항은 풍력에 의한 수평력에 저항한다.
이러한 경우, 고정부(200)는 지반(토양)을 파괴하는 별도의 기초 작업 없이 설치될 수 있고, 설치, 해체 및 이동이 용이하며, 육상 및 수상 모두에서 설치 가능하고, 기체 제거한 기구 풍력 집중식 발전기를 고정부(200)에 수납하는 것이 가능하다.
또한, 고정부(200)에 채워지는 물의 양을 조절하여 고정부(200)가 기구(110)에 의한 부력에 저항하는 동시에 물에 부상할 수 있게 하고, 고정부(200)는 닻 등을 이용하여 이동하지 못하도록 하면, 기구 풍력 집중식 발전기는 수상에도 설치될 수 있다.
그리고, 고정부(200)의 외면에는 연결와이어(170)와 연결된 윈치(160)가 설치될 수 있다. 또한 연결와이어(170)의 길이를 조절하여 기구 풍력 집중식 발전기의 고도를 조절한다. 또한, 강풍이 부는 경우 윈치(160)는 기구 풍력 집중식 발전기를 보호하기 위해 지상으로 유도하는 장치로 사용될 수 있다.
고정부(200)의 외면에는 제어부(미도시)가 설치될 수 있다. 제어부는 풍력 발전을 최적으로 실행하기 위해 자동 또는 원격으로 작동하며, 윈치(180)를 이용하여 기구(110)의 고도를 조정하거나, 윈치(160)를 이용하여 관통부 입구부의 넓이를 조정할 수 있다.
상기 기구(110)의 출구부에 보조와이어(230)로 연결되는 보조기구(210)와, 상기 보조와이어(230) 상에 설치되는 풍속계(220)가 포함되고, 상기 연결와이어(170)의 길이는 상기 풍속계(220)에서 측정되는 풍속에 의해 조절되도록 되어 있다.
예를 들면, 풍력터빈(120)을 구동하는 바람의 세기가 약하고 풍속계(220)에서 측정된 풍속에 더 강한 것으로 판단되는 경우, 윈치(180)는 연결와이어(170)를 권출 하여 기구 풍력 집중식 발전기가 더 높은 고도로 부상하도록 한다.
또한, 풍속계(220)에서 측정된 풍속은 바람의 세기가 강하여 풍력터빈(120)에 과부하가 걸릴 우려가 있을 경우 이를 회피하기 위하여 이용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기의 기구가 벌어진 상태를 나타낸 개략도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기의 기구가 좁혀진 상태를 나타낸 개략도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기의 기구가 직립된 상태를 나타낸 개략도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기구 풍력 집중식 발전기의 기구가 앞으로 기울어진 상태를 나타낸 개략도이다.
도 3및 도4를 참조하면, 상기 기구는 입구부의 폭을 조절하여 풍력터빈(120)의 부하를 조절할 수 있는데, 상기 기구(110)의 입구부는 관통부를 가로지르는 간격와이어(150)에 의해 연결되어 있다.
간격와이어(150)의 일단은 하나의 기구(110)의 입구부에 연결되고 타단은 마주보는 기구(110)의 입구부에 연결된다.
간격와이어(150)의 적어도 일단에는 윈치(160)가 설치되어 간격와이어(150)의 길이를 조절할 수 있고, 그리하여 관통부 입구부의 넓이를 조절할 수 있다.
바람이 약한 경우, 도 3과 같이 간격와이어(150)의 길이를 길게 하면 많은 바람이 유입되어 풍력터빈(120)을 통과하는 바람의 풍속을 증가시킬 수 있다. 반면, 바람이 강한 경우, 도 4와 같이 간격와이어(150)의 길이를 짧게 하면 기구로 유입되는 바람을 감소시켜 풍력터빈(120)에 과부하가 걸리지 않도록 할 수 있다.
도 5및 도6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예로에서, 상기 연결와이어(170)와 고정부(200)에 설치되어 기구의 높낮이 또는 전방들림각을 조절할 수 있도록 상기 복수의 연결와이어(170)의 길이를 독립적으로 조절하는 복수의 윈치(180)가 설치될 수 있다.
그리고, 복수의 윈치(180)가 고정부(200) 상에서 풍향에 따라 회전하여 풍향이 변할 때 복수의 연결와이어(170)가 서로 꼬이지 않고 기구(110)가 바람에 수직하게 위치될 수 있도록 하는 이른바 일반적인 턴테이블 구조의 회전판(190)이 마련된다.
바람이 약한 경우, 도 5와 같이 일측연결와이어(172)의 길이를 타측연결와이어(171)의 길이보다 길게 조절하면 기구(110)가 바람에 대하여 수직하게 되어 풍력에너지를 최대한 이용할 수 있게 된다. 반면, 바람이 강한 경우, 도 6과 같이 일측연결와이어(172)와 타측연결와이어(171)의 길이를 비슷하게 조절하면 기구(110)는 바람에 대하여 비스듬하게 되어 관통부로 유입되는 바람을 양을 감소시켜 풍력터빈(120)의 부하를 감소시킬 수 있다.
도 7를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예로에서, 한 개의 연결와이어(370)로 복수의 지지와이어(140)를 연결하여 기구(310)를 고정할 수 있다. 하나의 연결와이어(370)로 기구를 고정하면 일 방향으로 바람이 부는 경우, 기구(110)는 바람의 방향에 따라 이동하려고 하고 지지와이어(140) 및 연결와이어(370)는 이동하려는 기구(110)를 붙잡으므로, 기구 풍력 집중식 발전기는 기울어지고 바람은 용이하게 관통부의 입구부로 유입되므로, 바람의 방향에 따라 기구 풍력 집중식 발전기의 방향을 제어하는 별도의 장치가 없이 최적의 자세를 유지할 수 있게 되는 것이다.
도 8를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예로에서, 입구부는 넓고 출구부는 좁은 관통부를 갖는 도넛 형상의 기구(410)의 출구부에 풍력터빈(120)을 설치하여 발전을 하는 것도 가능하다.
이밖에 3개 이상의 기구(미도시)의 출구부가 서로 인접하게 배치되고, 기구의 출구부가 가장 인접한 부분에 풍력터빈을 설치하는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 실시예들은 기본적으로 가벼운 기체로부터 부양력을 얻는 기구를 이용하여 높은 고도에서 부는 빠른 풍속의 바람으로 풍력 발전을 할 수 있도록 함은 물론 관통부의 폭을 넓게 하면 유입되는 풍력을 집중하여 풍속이 증가하므로 발전 효율을 증가시킬 수 있으며, 바람이 강한 경우 관통부의 폭을 좁게 하면 풍속이 감소하여 풍력터빈에 과부하가 걸리지 않도록 하여 발전을 할 수 있게 되고, 또한, 기구의 출구부와 입구부에 설치된 풍속계를 통하여 실시간으로 고도에 따른 풍속을 감지하여 최적의 풍속을 찾아 발전할 수 있게 되며, 또한, 지지와이어 및 연결와이어에 의해 연결된 기구는 풍향에 따라 자세가 변하게 되어 바람의 이용을 극대화할 수 있게 되고, 또한, 경관을 훼손하거나 소음을 유발하지 않고 지상 혹은 수상에 설치 가능하며 보관 및 이동이 자유롭게 되며, 또한, 바람이 약한 맑은 날에는 태양전지 통하여 안정적인 발전을 할 수 있게 되는 것이다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 당해 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 첨부된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (10)

  1. 입구부가 넓고 출구부가 좁은 관통부가 형성되며 공중에 부양되는 기구;
    상기 관통부의 출구부에 설치되는 풍력터빈; 및
    상기 기구를 지상에 고정시키기 위한 연결수단;
    을 포함하여 구성되는 기구 풍력 집중식 발전기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연결수단은,
    상기 기구의 입구부 주변과 그 상단부가 연결되고 그 하단부가 서로 모이는 복수의 지지와이어;
    상기 지지와이어의 하단부와 그 상단부가 연결되고 그 하단부가 하방으로 연장되는 연결와이어;
    상기 연결와이어의 하단부와 연결되는 고정부;
    를 포함하여 구성되는 기구 풍력 집중식 발전기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기구는 서로 일정간격 이격되고 그 사이에 상기 관통부를 갖는 한 쌍으로 이루어진 것이고, 상기 기구의 입구부 양단을 폭 방향으로 가로질러 연결되는 간격와이어를 구비하되 상기 간격와이어의 적어도 일단부에는 윈치가 설치되어 상기 간격와이어의 길이 조절을 통해 상기 입구부의 간격을 조절하도록 된 것임을 특징으로 하는 기구 풍력 집중식 발전기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기구는 도넛 형상인 것을 특징으로 하는 기구 풍력 집중식 발전기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 복수의 지지와이어의 하단부는 단일점에서 서로 모여 상기 연결와이어의 상단부와 연결된 것을 특징으로 하는 기구 풍력 집중식 발전기.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 기구의 입구부 주변에 연결된 지지와이어가 각각 별도로 모이고,
    상기 지지와이어의 하단부와 연결되는 상기 연결와이어는 상기 고정부에 설치되는 복수의 윈치와 연결되어 상기 복수의 연결와어의 길이를 독립적으로 조절하여 상기 기구의 높낮이 또는 전방들림각을 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 기구 풍력 집중식 발전기.
  7. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 기구의 상부에 보조와이어로 연결되는 보조기구; 및
    상기 보조와이어 상에 설치되는 풍속계;
    를 더 포함함을 특징으로 하는 기구 풍력 집중식 발전기.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 윈치가 고정부 상에서 풍향에 따라 회전될 수 있도록 하는 회전판이 더 구비된 것을 특징으로 하는 기구 풍력 집중식 발전기.
  9. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 고정부는 기체를 제거한 상태의 기구를 보관하고, 상기 고정부에 물을 채워 이 물의 무게 조절을 통해 지상 또는 수상에 상기 기구를 고정시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 기구 풍력 집중식 발전기.
  10. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 기구의 외면에 부착되는 태양전지, 피뢰침, 발광부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기구 풍력 집중식 발전기.
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