WO2017095044A1

WO2017095044A1 - 항력형 풍력발전장치

Info

Publication number: WO2017095044A1
Application number: PCT/KR2016/013154
Authority: WO
Inventors: 한덕호
Original assignee: 한덕호
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-06-08
Also published as: KR101691375B1

Abstract

본 발명은 항력형 풍력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기생산능력에 대한 효율성을 높이기 위하여, 회전체의 회전 반대방향으로 항력면을 라운드지게 형성하는 항력날개와 상기 항력면으로 바람을 가이드하는 변풍관을 설치함으로써 전기 생산능력을 높이고 장치의 소형화를 통해 수요처를 다양화한 항력형 풍력발전장치에 관한 것이다. 이를 위해, 회전축을 포함하는 회전체;상기 회전축의 둘레를 중심으로 회전체의 회전방향을 따라 회전체에 복수로 고정되며, 회전체의 회전 반대방향에 대하여 항력면을 형성하는 항력날개;상기 회전체의 일측에 설치되되 항력날개를 향해 바람이 토출되는 관로가 형성되며, 관로에는 유입된 바람이 항력날개의 항력면에 대향하도록 상기 바람의 방향을 가변시키는 가이드날개가 설치된 변풍관;상기 회전축에 설치되며, 회전축의 회전력을 이용해 전기를 생산하는 발전부:를 포함하여 구성된 항력형 풍력발전장치를 제공한다.

Description

항력형 풍력발전장치

본 발명은 항력형 풍력발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항력에 의한 회전체의 회전을 통해 효과적인 전기생산이 이루어질 수 있도록 한 항력형 풍력발전장치에 관한 것이다.

기존의 화석에너지 자원은 점차 고갈 되어갈 뿐만 아니라 지구환경을 오염시키기 때문에 오래전부터 인류는 고갈되지 않고 환경을 오염시키지 않는 청정대체에너지 이용 장치 개발을 위하여 많은 노력을 기울여 왔다.

이러한 청정대체에너지는 태양에너지(solar energy), 풍력에너지(wind energy), 조류에너지(current energy), 조력에너지(tidal energy), 지열에너지(geo-thermal energy), 생화학에너지(bio-thermal energy) 등이 있다.

한편, 상기 풍력에너지를 이용하여 전기를 발생하기 위한 수단으로써 풍력발전장치가 사용되고 있다.

통상적으로 풍력발전장치는 도 1에 도시된 바와 같이 고지대에 설치된 기둥(10)과, 기둥(10)의 상단에 결합된 커버(20)의 전면에 설치된 날개(30)와, 상기 날개(30)의 후방측에 설치된 커버(20)와, 상기 커버(20)의 내부에 설치되어 날개(30)의 회전속도를 증가시기는 기어박스(40)와, 상기 기어박스(40)에 연결되어 회전되면서 전력을 생산하는 발전기(50)로 구성된다.

이와 같은 구성의 풍력발전장치는 날개(30)에서 회전되는 동력에 의해 발전기(50)를 통해 발전이 이루어지게 된다.

하지만, 상기한 종래의 풍력발전장치는 다음과 같은 문제가 있었다.

첫째, 종래의 풍력발전장치는 전체 설비의 크기에 비해 발전량이 떨어져, 발전 효율성이 낮은 문제가 있었다.

종래의 풍력발전장치는, 날개(30)의 전방으로부터 불어오는 바람의 방향과 날개(30)의 회전방향이 서로 수직하여, 풍력을 전달하는 시간이 짧을 뿐만아니라 날개(30)에 풍력을 제대로 전달하지 못하고 날개(30) 사이로 새어나다는 풍량이 많으므로, 풍력에 의한 날개(30)의 회전력이 극대화되기 어려운 것이다.

즉, 종래의 풍력발전장치 날개(30)는 양력(揚力)에 의해 회전되는 원리인바, 풍력에 의한 회전력이 극대화되기 어려워 발전 효율성이 떨어지는 문제가 있었던 것이다.

둘째, 상기한 바와 같이, 풍력발전장치로부터 생산된 발전량의 효율성이 떨어지지므로, 발전량을 늘리기 위해, 풍력발전장치의 날개(30)를 비롯해 설비 전체의 크기를 크게 함에 따라 제작 및 설치비용이 많이 소요되어 경제성을 높이기 어려운 문제가 있었다.

특히, 상기와 같이 설비 전체의 크기가 커지게 되므로, 소형의 발전설비로는 적용되지 못하여 수요처가 제한적인 문제가 있었다.

셋째, 바람의 방향이 자주 바뀌거나 돌풍과 같이 아주 강한 바람에는 상기한 바와 같이 양력형 날개(30)의 구조 특성상 원활한 전기 발전이 어려우며, 날개(30)를 비롯한 주요 부품들이 지상으로부터 높은 곳에 설치되므로 유지 보수가 어렵고, 태풍 등의 강한 바람에 구조적으로 취약한 단점이 있는 문제가 있었다.

넷째, 날개(30)가 외부로 노출된 구성이므로, 이물질 등이 날개(30)에 부딪혀 날개(30)가 파손될 우려가 있으며, 사람이 부딪혀 인명사고의 위험성이 높은 문제가 있었다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

대한민국 등록번호 10-1434656

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 바람의 방향을 회전날개의 회전방향으로 가이드하여 항력(抗力)에 의한 날개 회전을 통해 발전이 이루어지도록 함으로써, 효과적인 풍력 발전이 이루어질 수 있도록 한 항력형 풍력발전장치를 제공하고자 한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 회전면 대비 날개의 면적을 최대화하여 회전면을 지나가는 바람으로 하여금 상기 날개에 작용하는 항력이 극대화될 수 있도록 함으로써, 효과적인 풍력 발전이 이루어질 수 있도록 한 항력형 풍력발전장치를 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 회전축을 포함하는 회전체;상기 회전축의 둘레를 중심으로 회전체의 회전방향을 따라 회전체에 복수로 고정되며, 회전체의 회전 반대방향에 대하여 항력면을 형성하는 항력날개;상기 회전체의 일측에 설치되되 항력날개를 향해 바람이 토출되는 관로가 형성되며, 관로에는 유입된 바람이 항력날개의 항력면에 대향하도록 상기 바람의 방향을 가변시키는 가이드날개가 설치된 변풍관;상기 회전축에 설치되며, 회전축의 회전력을 이용해 전기를 생산하는 발전부:를 포함하여 구성된 항력형 풍력발전장치를 제공한다.

이때, 상기 변풍관은, 회전체의 직경에 대응되며, 바람이 유입되는 유입구와 바람이 회전체를 향해 토출되는 토출구 사이에 바람의 관로를 형성하는 몸체;상기 몸체의 관로 중앙에 위치되되 유입구로부터 토출구로 갈수록 점점 직경이 넓어지게 형성되며, 회전축이 통과하는 축공이 형성된 중심체:를 포함하고, 상기 가이드날개는 중심체의 경사진 면을 따라 형성되되, 항력날개 사이에 형성된 각각의 공간에 대응되게 몸체의 토출구를 구획하도록 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 각각의 항력날개는 회전체의 회전 반대방향을 향해 일방향으로 라운드지게 형성되어 항력면을 형성하고, 상기 가이드날개는 항력날개의 라운드진 방향에 반대 방향으로 라운드지게 형성되며, 유입구로부터 유입된 바람을 토출구를 통해 항력날개의 항력면에 대향하도록 가이드하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 항력날개에 의해 복수로 구획된 회전체 공간의 일측은 몸체의 토출구를 향해 개구되고, 항력날개에 의해 복수로 구획된 회전체 공간의 타측은 차폐판에 의해 폐쇄된 것이 바람직하다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 예로써, 일측과 타측에 각각 유입구 및 토출구가 형성된 변풍관;상기 변풍관의 내부 유입구측에 변풍관의 내주면을 따라 고정되며, 바람을 변풍관의 내부로 가이드하는 복수의 가이드날개;상기 변풍관의 내부에 축 결합되어 회동되며, 상기 가이드날개를 통해 가이드된 바람의 풍력에 대하여 항력면을 형성하는 복수의 항력날개:를 포함하여 구성되며, 상기 가이드날개와 항력날개는 서로 대응되되, 서로 반대방향으로 휘게 형성된 것을 특징으로 하는 항력형 풍력발전장치를 제공한다.

본 발명에 따른 항력형 풍력발전장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 회전체의 회전방향과 바람의 진행 방향이 동일해지도록 바람의 방향을 가변시키는 변풍관이 설치됨으로써, 회전체의 회전력이 극대화되어 발전량을 높일 수 있게 된다.

즉, 양력형 발전기의 양력형 날개에 비해 날개의 넓이가 크고, 바람의 방향에 대하여 곡면을 형성하여 바람에 의한 항력을 받는 시간이 양력형 날개에 비해 오랫동안 길게 유지되도록 함으로써, 항력날개의 항력을 극대화할 수 있는 것이다.

이에 따라, 상기 항력날개의 회전력은 극대화되어, 발전량을 극대화할 수 있는 효과가 있는 것이다.

둘째, 상기한 바와 같이 발전량을 극대화할 수 있으므로, 풍력발전장치 설비의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

즉, 같은 양의 발전을 하더라도 회전날개의 갯수를 줄여 풍력발전 설비를 소형화할 수 있으므로, 산업 설비 뿐만아니라, 가정용이나 소형 설비에 적용될 수 있어 경제성을 높일 수 있는 효과가 있으며 수요처를 다양화할 수 있는 효과가 있는 것이다.

셋째, 바람의 방향이 바뀌더라도, 바람은 항상 변풍관에 의해 항력날개로 가이드됨으로써, 항력날개의 회전효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

넷째, 항력날개의 회전 효율성이 높아짐에 따라, 항력날개 및 부품을 지상으로부터 높은 곳에 위치시킬 필요가 없으므로, 풍력발전장치에 대한 유지 보수 작업의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 항력날개가 외부로 노출되지 않으므로, 항력날개의 파손을 방지할 수 있으며, 항력날개에 부딪혀 발생하는 인명사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 풍력발전장치를 나타낸 측면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항력형 풍력발전장치를 나타낸 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항력형 풍력발전장치를 배면에서 나타낸 분해 사시도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항력형 풍력발전장치를 나타낸 사시도.

도 5는 도 4의 I-I선을 나타낸 단면도.

도 6은 도 4의 II-II선을 나타낸 단면도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 항력형 풍력발전장치를 나타낸 사시도.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 항력형 풍력발전장치를 나타낸 단면도

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항력형 풍력발전장치를 나타낸 사시도

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항력형 풍력발전장치의 가이드날개와 항력날개를 나타낸 요부 사시도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 항력형 풍력발전장치에 대하여 설명하도록 한다.

항력형 풍력발전장치는 전기 생산을 위한 회전체의 회전에 있어서, 바람을 받는 항력면에 대한 회전날개를 양력형 날개에 비해 크게 하여 항력을 길게 발생하도록 한 기술적 특징이 있다.

이에 따라, 바람의 항력을 크게 발생하여 회전체의 회전력을 극대화할 수 있게 된다.

즉, 직진 방향으로 불어오는 바람의 방향을 회전체의 회전방향으로 가변하여 모든 바람이 양력형 날개에 비해 더 큰 회전체의 날개에 항력이 작길게 작용하도록 함으로써 회전체의 회전력을 극대화시킬 수 있도록 한 것이다.

항력형 풍력발전장치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 회전체(100)와, 항력날개(200)와, 변풍관(300)과, 발전부(400)를 포함하여 구성된다.

회전체(100)는 변풍관(300)을 통해 유입된 바람의 힘에 의해 회전되면서 회전력을 발생시키는 역할을 한다.

회전체(100)는 회전력을 발전부(400)에 전달할 수 있는 회전축(110)을 포함하며, 회전의 효율성을 높이기 위해 원형으로 형성됨이 바람직하다.

회전체(100)는 축결합부(120)와 차폐판(130)을 포함하여 구성된다.

축결합부(120)는 상기 회전축(110)이 결합되는 구성이며, 회전체(100)의 중심을 구성한다.

또한, 축결합부(120)는 원기둥 형태로 구성되며, 회전축(110)이 고정되는 축공(121)을 형성한다.

그리고, 차폐판(130)은 축결합부(120)와 함께 회전체(100)를 구성하며, 축결합부(120)에 결합이 된다

차폐판(130)은 변풍관(300)을 통해 항력날개(200)를 향해 불어오는 바람이 새어나가는 것을 방지하며, 원판형으로 이루어진다.

차폐판(130)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 항력날개(200)의 라운드진 길이에 대응되는 폭을 형성한다.

즉, 차폐판(130)의 직경은 항력날개(200)의 타단부가 차폐판(130)의 가장자리 단부에 위치될 수 있는 크기로 이루어지는 것이다.

이와 같은 차폐판(130)의 구성에 의해, 회전체(100)의 일측은 개구되고, 회전체(100)의 타측은 차폐판(130)에 의해 폐쇄되는 것이다.

다음으로, 항력날개(200)는 변풍관(300)을 통해 토출된 바람의 힘에 의해 회전체(100)를 회전시키는 역할을 하며, 축결합부(120)의 둘레면을 따라 복수로 설치된다.

상기 항력날개(200)는 회전체(100)의 회전방향에 대하여 반대 방향으로 라운드지게 형성된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 항력날개(200)의 일단부는 축결합부(120)의 둘레면에 고정되되 축결합부(120)의 두께에 대응되게 고정되고, 항력날개(200)의 타단부는 항력날개(200)의 일단부로부터 회전체(100)의 회전방향 반대측으로 휘어지게 형성되어 차폐판(130)의 가장장리 단부에 고정되는 것이다.

이에 따라, 항력날개(200)는 바람에 대향될 수 있는 항력면(210)을 형성한다.

또한, 상기와 같은 항력날개(200)의 구성으로 인해, 회전체(100)에는 항력날개(200)로 인해 구획된 복수의 공간(S1)이 형성된다.

다음으로, 변풍관(300)은 외부에 부는 바람을 회전체(100)로 토출시키는 가이드 역할을 하며, 회전체(100)의 직경에 대응되는 직경을 갖는 원통형으로 형성된다.

변풍관(300)은 회전체(100)의 항력날개(200)가 설치된 일측에 위치되며, 변풍관(300)의 내부에는 바람이 통하는 관로(300a)가 형성된다.

상기 변풍관(300)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 몸체(310)와, 중심체(320)와, 가이드날개(330)를 포함하여 구성된다.

몸체(310)는 변풍관(300)의 외관을 구성하며, 중공(中空)의 원통으로 형성된다.

이때, 몸체(310)의 일측은 바람이 유입되는 유입구(310a)를 형성하며, 몸체(310)의 타측은 회전체(100)를 향해 바람이 토출되는 토출구(310b)를 형성한다.

상기 몸체(310)에는 몸체(310)를 지지할 수 있는 받침대(311)가 형성된다.

그리고, 중심체(320)는 유입구(310a)를 통해 유입된 바람을 회전체(100)로 가이드하는 역할을 하며 몸체(310)의 관로에 배치된다.

중심체(320)는 유입구(310a)로부터 토출구(310b)로 갈수록 점점 직경이 넓어지게 형성된다.

즉, 중심체(320)는 원추형으로 형성됨이 바람직한 것이다.

이는 회전체(100)의 회전 효율을 높이기 위함으로써, 유입구(310a)를 통해 유입된 바람은 중심체(320)를 따라 퍼져나감으로써 회전체(100)의 항력날개(200) 중 맨외측인 항력날개(200)의 타단부에 집중된다.

이와 같이 바람이 항력날개(200)의 타단부, 즉 항력날개(200)의 맨외측에 집중됨으로써, 항력날개(200)를 회전시키는 힘의 효율성은 극대화될 수 있게 된다.

그리고, 가이드날개(330)는 유입구(310a)를 통해 유입된 바람을 항력날개(200)의 항력면(210)에 가이드하는 역할을 하며, 중심체(320)와 몸체(310) 사이에 설치된다.

가이드날개(330)는 중심체(320)를 따라 복수로 형성되며, 그의 개수는 항력날개(200)에 대응된다.

이와 같은 구성에 의해, 몸체(310)의 토출구(310b)는 가이드날개(330)에 의해 구획되며, 그 구획된 공간(S2)은 회전체(100)의 항력날개(200)에 의해 구획된 공간(S1)에 대응된다.

가이드날개(330)는 중심체(120)의 면을 따라 라운드지게 형성되되, 항력날개(200)의 라운드진 방향에 반대방향으로 라운드지게 형성된다.

이와 같이 가이드날개(330)가 항력날개(200)의 라운드진 방향에 반대 방향으로 라운드지게 형성됨으로써, 바람은 가이드날개(330)를 따라 가이드되어 항력날개(200)의 항력면(210)에 대향할 수 있게 된다.

즉, 변풍관(300)을 통해 유입된 바람의 직진 방향은 가이드날개(330)를 통해 가이드 되면서 회전체(100)의 항력날개(200)들이 형성하는 공간(S1)으로 토출되되, 바람은 항력날개(200)의 항력면(210)으로 가변됨에 따라, 바람의 직진방향은 회전체(100)의 회전방향과 동일하게 가변되어 항력날개(200)의 항력면(210)에 대향될 수 있는 것이다.

다음으로, 발전부(400)는 회전체(100)의 회전력을 이용해 전기를 생산하는 역할을 하며, 회전축(110)에 설치된다.

상기 발전부(400)의 구성은 회전력을 이용해 전기를 생산해내는 기존의 발전부와 동일하며, 상세한 설명은 생략하도록 한다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 항력형 풍력발전장치의 결합 및 작용에 대하여 설명하도록 한다.

회전체(100)에는 회전축(110)이 고정되며, 회전축(110)은 회전체(100)의 회전과 연동이 된다.

상기 회전축(110)은 회전체(100)의 축공(121)을 통과해 도 2에 도시된 바와 같이 회전체(100)의 전방에 설치된 발전부(400)에 설치된다.

이때, 도시되지는 않았지만, 상기 회전축(110)은 회전체(100)의 축공(121)에 설치된 베어링 등의 회전보조수단에 의해 지지된다.

한편, 이와 같이 결합된 항력형 풍력발전장치는 실외에 설치된다.

이하, 바람에 의해 회전체(100)가 회전되는 작용에 대하여 살펴보도록 한다.

바람은 변풍관(300)의 유입구(310)를 통해 관로(300a)로 유입되며, 관로(300a)에 유입된 바람은 중심체(320) 상에서 라운드진 가이드날개(330)의 곡률을 따라 가이드 된다.

이때, 가이드날개(330)는 중심체(320) 상에서 일방향으로 라운드지게 형성되어 있으므로, 상기 바람은 가이드날개(330)를 따라 소용돌이처럼 회전하여 복수로 구획된 토출구(310b)를 통해 토출이 된다.

이때, 가이드날개(330)에 의해 가이드 되면서 토출된 바람의 방향은 회전체(100)에 설치된 항력날개(200)의 항력면(210)을 향해 가변된다.

이에 따라, 바람은 항력날개(200)의 항력면(210)을 향해 풍력을 발생하고, 회전체(100)의 항력날개(200)는 회전체(100)를 회전시킨다.

특히, 이 과정에서 토출구(310b)를 통해 토출된 바람은 토출구(310b)를 향해 직경이 점점 커지는 중심체(320)를 따라 토출되므로, 상기 바람은 항력날개(200)의 항력면(210)을 향하되, 항력날개(200)의 맨외측 타단부측 항력면(210)을 향하여 압력을 발생하므로 회전체(100)의 회전력은 극대화될 수 있게 된다.

이후, 회전체(100)가 회전됨에 따라 회전체(100)에 고정된 회전축(110) 역시 회전되면서 발전부(400)를 통해 전기를 생산하게 된다.

한편, 상기 변풍관(300)에는 바람이 효과적으로 관로(300a)내에 모집될 수 있도록 바람모집관(500)이 더 설치될 수도 있다.

이를 본 발명의 다른 실시예로 제시하며, 첨부된 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.

설명하기에 앞서, 바람직한 실시예와 동일한 구성은 부호를 병기하며 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 변풍관(300)의 유입구(300a) 측에는 바람모집관(500)이 더 설치된다.

바람모집관(500)은 외부의 바람을 변풍관(300)의 관로(300a) 내로 효과적으로 모집하기 위한 구성으로서, 변풍관(300)의 유입구(310a)측으로부터 외측으로 갈수록 점점 직경이 커지는 확관의 형태로 이루어진다.

이와 같이 바람모집관(500)이 변풍관(300)의 외측으로 갈수록 점점 직경이 커지는 확관의 형태로 이루어짐에 따라, 바람은 변풍관(300)의 관로(300a)로 효과적으로 모집될 수 있다.

한편, 바람모집관(500)은, 변풍관(300) 외측에서의 관점에서 보면 변풍관(300)의 외부로부터 변풍관(300)의 유입구(310a)측으로 갈수록 바람모집관(500)의 관로가 점점 작아지게 형성됨에 따라 리듀서(reducer) 역할을 하게 된다.

이에 따라, 바람모집관(500)을 통해 변풍관으로 유입되는 바람의 세기는 더 커질 수 있으므로, 회전체(100)의 회전력을 더 배가시킬 수 있게 된다.

첨부된 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 대하여 설명하도록 한다.

설명하기에 앞서 전술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 부호를 병기하며 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 변풍관(300)의 유입구(310a)측에는 바람모집관(500)이 일체로 형성된다.

상기 바람모집관(500)은 변풍관(300)이 유입구(310a)측으로부터 외측으로 확관된 형태로 이루어진다.

이에 따라, 바람모집관(500)의 내측면은 유입구(310a)측을 향해 경사면을 형성한다.

다음으로, 변풍관(300)의 내부에는 항력날개(200) 및 가이드날개(330)가 함께 설치된다.

항력날개(200)는 변풍관(300)의 토출구(310b)측에 위치되고, 가이드날개(330)는 변풍관(300)의 유입구(310a)측에 위치된다.

상기 가이드 날개(330)는 유입구(310a)의 중앙에 위치된 중심부(C)의 둘레를 따라 설치되되, 상기 가이드날개(330)는 중심부(C)와 변풍관(300)의 내주면 사이에 고정된다.

즉, 가이드날개(330)는 바람모집관(500)을 통해 유입된 바람을 항력날개(200)로 가이드하는 역할을 하는 구성으로서, 변풍관(300) 상에서 고정되어 제공되는 것이다.

이때, 가이드날개(330)는 중심부(C)의 둘레를 따라 복수로 분리된 개별체로 마련되며, 상기 각각의 가이드날개(330)는 도 10에 도시된 바와 같이, 중심부(C)에서 일측으로 휜 상태로 형성된다.

이는 항력날개(200)로의 바람 가이드가 더욱 효과적으로 이루어지도록 하기 위함이다.

즉, 가이드 날개(330)를 통해 가이드된 바람의 방향이 항력날개(200)를 향해 직선으로 가이드되는 것이 아니라, 가이드날개(330)의 휨 방향을 따라 바람도 일측으로 틀어지게 가이드됨으로써 항력날개(200) 회전력을 높일 수 있는 것이다.

이때, 가이드날개(330)의 휨 형태는 바람이 유연하게 가이드될 수 있도록 라운드지게 휜 것이 바람직하다.

또한, 가이드날개(330)는 바람의 유입 방향에 대하여 사선(斜線)으로 형성됨이 바람직하다.

즉, 가이드날개(330)는 중심부(C) 상에서 변풍관(300)의 길이방향으로 사선으로 형성됨으로써, 가이드 날개(330)를 통한 바람은 항력날개(200)에 직선으로 유입되는 것이 아니라 사선으로 유입될 수 있는 것이다.

이에 따라, 바람의 풍력은 항력날개의 항력면에 효율적으로 작용할 수 있고, 또한 항력을 오랫동안 유지시킬 수 있으므로 항력날개의 회전력은 극대화될 수 있다.

그리고, 상기 항력날개(200)는 가이드날개(330)를 통해 가이드된 바람의 힘에 의해 변풍관(300) 내에서 회전되면서 그 회전력을 이용해 전기를 생산하는 역할을 한다.

상기 항력날개(200)는 가이드날개(330)의 일측에 설치되며, 중심부(C)에 축 결합된다.

상기 항력날개(200)는 복수로 마련되며, 상기 가이드날개(330) 각각에 대응되는 것이 바람직하다.

이때, 항력날개(200)는 도 10에 도시된 바와 같이 가이드날개(330)의 휜 방향과 반대방향으로 휘게 형성된다.

이는 가이드날개(330)를 통해 가이드된 바람에 효과적으로 대향할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 항력날개(200)의 항력면(210)도 라운드지게 형성됨이 바람직하다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 항력형 풍력발전장치의 작용에 대하여 설명하도록 한다.

바람모집관(500)을 통해 바람이 가이드되며, 그 바람은 가이드날개(330)를 통해 변풍관(300)의 유입구(310a)로 유입이 된다.

이때, 유입구(310a)를 통과하는 바람은 일측으로 휜 가이드날개(330)의 형상으로 인해, 그 휜 방향으로 변풍관(300)의 내부를 향해 유입이 된다.

이후, 바람은 항력날개(200)의 항력면(210)에 풍력을 가하여 상기 항력날개(200)를 회전시킨다.

상기 항력날개(200)는 중심부(C)를 기준으로 변풍관(300) 내에서 회전되고, 항력날개(200)의 회전축(110)은 회전력을 발생하여 발전부(미도시;도 7참조)에서 전기를 생산한다.

이후, 항력면(210)에 풍력을 가한 바람은 항력날개(200)의 타측으로 휜 방향을 따라 가이드된 후 변풍관(300)의 토출구(310b)로 빠져나가게 된다.

상기한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 항력형 풍력발전장치는 변풍관(300) 내에 가이드날개(330)와 항력 날개(200)가 함께 설치되되, 상기 가이드날개(330)와 항력날개(200)는 서로 다른 방향으로 휘게 형성된 기술적 특징이 있다.

이에 따라, 가이드날개(330)를 통해 항력날개(200)로 바람을 효율적으로 가이드하여, 풍력발전의 효율성을 높일 수 있게 된다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 항력형 풍력발전장치는 회전체(100)에 라운드진 항력날개(200)를 설치하고, 상기 항력날개(200)의 항력면(210)을 향해 바람의 방향을 가변시키는 변풍관(300)을 구성한 기술적 특징이 있다.

즉, 회전체(100)가 항력에 의해 회전될 수 있도록 구성됨으로써, 회전력이 극대화되어 전기생산 능력을 극대화시킬 수 있는 것이다.

이에 따라, 전기 생산 효율성을 높일 수 있으며, 풍력발전장치의 설비를 소형화할 수 있으므로 수요처를 다양화할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

[부호의 설명]

100 : 회전체 110 : 회전축

120 : 축결합부 121 : 축공(축결합부)

130 : 차폐판 200 : 항력날개

210 : 항력면 300 : 변풍관

300a : 관로 310 : 몸체

310a : 유입구 310b : 토출구

311 : 받침대 320 : 중심체

330 : 가이드날개 400 : 발전부

500 : 바람모집관 S1 : 회전체에 형성된 공간

S2 : 변풍관의 노출구에 형성된 공간 C : 중심부

Claims

회전축을 포함하는 회전체;

상기 회전축의 둘레를 중심으로 회전체의 회전방향을 따라 회전체에 복수로 고정되며, 회전체의 회전 반대방향에 대하여 항력면을 형성하는 항력날개;

상기 회전체의 일측에 설치되되 항력날개를 향해 바람이 토출되는 관로가 형성되며, 관로에는 유입된 바람이 항력날개의 항력면에 대향하도록 상기 바람의 방향을 가변시키는 가이드날개가 설치된 변풍관;

상기 회전축에 설치되며, 회전축의 회전력을 이용해 전기를 생산하는 발전부:를 포함하여 구성된 항력형 풍력발전장치.
제 1항에 있어서,

상기 변풍관은,

회전체의 직경에 대응되며, 바람이 유입되는 유입구와 바람이 회전체를 향해 토출되는 토출구 사이에 바람의 관로를 형성하는 몸체;

상기 몸체의 관로 중앙에 위치되되 유입구로부터 토출구로 갈수록 점점 직경이 넓어지게 형성되며, 회전축이 통과하는 축공이 형성된 중심체:를 포함하고,

상기 가이드날개는 중심체의 경사진 면을 따라 형성되되, 항력날개 사이에 형성된 각각의 공간에 대응되게 몸체의 토출구를 구획하도록 형성된 것을 특징으로 하는 항력형 풍력발전장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 각각의 항력날개는 회전체의 회전 반대방향을 향해 일방향으로 라운드지게 형성되어 항력면을 형성하고,

상기 가이드날개는 항력날개의 라운드진 방향에 반대 방향으로 라운드지게 형성되며, 유입구로부터 유입된 바람을 토출구를 통해 항력날개의 항력면에 대향하도록 가이드하는 것을 특징으로 하는 항력형 풍력발전장치.
제 3항에 있어서,

상기 항력날개에 의해 복수로 구획된 회전체 공간의 일측은 몸체의 토출구를 향해 개구되고, 항력날개에 의해 복수로 구획된 회전체 공간의 타측은 차폐판에 의해 폐쇄된 것을 특징으로 하는 항력형 풍력발전장치.
일측과 타측에 각각 유입구 및 토출구가 형성된 변풍관;

상기 변풍관의 내부 유입구측에 변풍관의 내주면을 따라 고정되며, 바람을 변풍관의 내부로 가이드하는 복수의 가이드날개;

상기 변풍관의 내부에 축 결합되어 회동되며, 상기 가이드날개를 통해 가이드된 바람의 풍력에 대하여 항력면을 형성하는 복수의 항력날개:를 포함하여 구성되며,

상기 가이드날개와 항력날개는 서로 대응되되, 서로 반대방향으로 휘게 형성된 것을 특징으로 하는 항력형 풍력발전장치.
제 5항에 있어서,

상기 각각의 가이드날개는 변풍관 내부로 바람이 유입되는 방향에 대하여 사선(斜線) 방향으로 형성되어, 항력날개를 향한 바람이 직선이 아닌 사선(斜線)방향으로 유입되도록 한 것을 특징으로 하는 항력형 풍력발전장치.
제 1항, 제 2항, 제 5항, 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 변풍관의 일측에는 바람모집관이 더 형성되며, 상기 바람모집관은 변풍관으로부터 외측으로 갈수록 확관된 형태인 것을 특징으로 하는 항력형 풍력발전장치.