WO2022149709A1 - 블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치 - Google Patents

블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2022149709A1
WO2022149709A1 PCT/KR2021/016838 KR2021016838W WO2022149709A1 WO 2022149709 A1 WO2022149709 A1 WO 2022149709A1 KR 2021016838 W KR2021016838 W KR 2021016838W WO 2022149709 A1 WO2022149709 A1 WO 2022149709A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow path
blade
guide
fluid
wind direction
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/016838
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
황금천
최승일
Original Assignee
주식회사 파미르
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 파미르 filed Critical 주식회사 파미르
Publication of WO2022149709A1 publication Critical patent/WO2022149709A1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F03D3/0409—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels surrounding the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/061—Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/12—Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • a wind power generator converts natural wind energy into mechanical energy to generate power, and such a wind power generator is installed in a windy place to introduce wind as well as rotate a turbine with the power of the introduced wind. generate electricity.
  • the wind power generator is composed of a rotary blade rotated by wind introduced from the outside, a rotary shaft that transmits the rotational force of the rotary blade, and a generator driven by the rotary shaft to generate power and electricity.
  • the wind power generator is divided into a horizontal type and a vertical type according to the arrangement direction of the above-described rotation shaft.
  • the conventional vertical wind power generator is designed so that the semi-cylindrical rotor blades are exposed to the external space and are affected by the wind from all directions, the wind direction changes frequently, or in the area where the wind speed is slow, in the vicinity of the rotor blades. Since the wind is dispersed, the wind cannot be accurately transmitted to the front side of the rotor blades, and accordingly, the rotor blades do not rotate sufficiently, which makes it difficult to produce continuous and stable power.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to form a flow path in which a fluid can move in one direction, and to arrange at least one blade in the flow path, so that the wind direction changes frequently or , a vertical wind power generator including a blade and flow path that delivers accurate fluid pressure to at least one blade even in a low wind speed environment, and can continuously and stably produce electric power by ensuring sufficient rotational force of at least one blade through this is to provide
  • the present invention is not necessarily limited thereto, and may have an opposite structure if necessary.
  • the wind direction control plate guides the fluid flowing into the flow path from the outside toward the front side of the at least one blade, and the guide includes the at least one blade by the wind direction control plate so that the fluid presses the at least one blade.
  • the guide may include: a first guide assembly disposed on one side along a second direction crossing the first direction through which the flow passage is passed; and a second guide assembly disposed on the other side along the second direction, wherein the first guide assembly and the second guide assembly may have a symmetrical structure along the second direction.
  • the first guide assembly and the second guide assembly are configured in an arc shape along the first direction to change the direction of the fluid moved to the front side of the at least one blade, and guide the fluid toward the outlet side of the flow path.
  • a guide body configured to do so; and an auxiliary guide member extending from one end of the guide body and inclined toward the outer space with respect to the first direction to guide the fluid introduced from the outside toward the at least one blade.
  • the auxiliary guide member may be disposed to be inclined at an angle of 0 degrees or more and 60 degrees or less with respect to the first direction.
  • the guide body may be configured to selectively open between the guide body and the exhaust nozzle to discharge a portion of the fluid flowing through the flow path to the external space.
  • the guide body may include: a fixing part in which the auxiliary guide member is provided at one end; a hinge part coupled to the fixing part; and an opening and closing part rotatably coupled to the hinge part to be in contact with an end of the exhaust nozzle or to be spaced apart from an end of the exhaust nozzle.
  • the at least one blade may include a shaft portion rotatably disposed in the flow path; and a wing portion coupled to the shaft portion and configured to be rotated together with the shaft portion by being pressurized by the fluid moving the flow path, wherein the wing portion guides the contacting fluid to the central portion to apply the pressure applied from the fluid to the central portion.
  • It may further include at least one auxiliary blade that is rotatably disposed at the rear of the at least one blade along the flow direction of the fluid and is rotated by being pressurized by the fluid guided by the guide.
  • One or more of the at least one blade and the at least one auxiliary blade may be disposed in the flow path.
  • the wind direction control plate may be arranged in plurality in front of the guide to change the direction of the fluid flowing into the flow path at a plurality of positions.
  • the wind direction regulating plate may include: a first wind direction regulating plate disposed parallel to the first direction; and a second wind direction control plate spaced apart from the first wind direction control plate and inclined with respect to the first wind direction control plate to guide the fluid flowing into the flow path toward the front side of the at least one blade.
  • the second wind direction control plate may be disposed to be inclined at an angle of 0 degrees or more and 60 degrees or less with respect to the first wind direction control plate.
  • the wind direction regulating plate may further include a third wind direction regulating plate spaced apart from the second wind direction regulating plate and inclined with respect to the second wind direction regulating plate to guide the fluid flowing into the flow path toward the front side of the at least one blade.
  • the third wind direction control plate may be disposed to be inclined at an angle of 0 degrees or more and 60 degrees or less with respect to the second wind direction control plate.
  • the fluid flowing into the flow path includes an auxiliary guide member of the first guide assembly, the first wind direction regulating plate, the first wind direction regulating plate and the second wind direction regulating plate, the second wind direction regulating plate and the third wind direction regulating plate, and the A direction may be switched at a plurality of positions by the third wind direction regulating plate and the auxiliary guide member of the second guide assembly.
  • a housing disposed perpendicular to the ground and accommodating the guide, the at least one blade and the wind direction regulating plate therein, and configured to rotate in a circumferential direction together with the guide, the at least one blade and the wind direction regulating plate; a generator configured to generate electricity by receiving the rotational force of the at least one blade; a base installed on the ground to rotatably support the housing, and configured to protect the generator from the outside; and a drive system accommodated in the housing and configured to connect the at least one blade and the generator to transmit the rotational force of the at least one blade to the generator.
  • the housing may follow the direction in which the fluid flows while rotating along the circumferential direction by the fluid flowing from the outside, so that the inlet of the flow path always faces the direction in which the fluid flows.
  • a guide in the form of a bell mouth to form a flow path through which the fluid can move in one direction
  • the precise fluid pressure is transmitted to at least one blade, and the rotational force of the at least one blade can be sufficiently secured through this to continuously and stably generate electric power.
  • the at least one blade disposed in the flow path is affected by the fluid only in one direction, it is possible to concentrate the pressure of the fluid on the front portion of the at least one blade without loss of pressure of the fluid, through which the at least one blade can improve rotational force.
  • the gap between the at least one blade and the guide for guiding the fluid toward the front side of the at least one blade is minimized, the amount of fluid passing through the at least one blade without pressing the at least one blade is reduced, thereby at least Power generation efficiency can be improved by increasing the pressure of the fluid acting on one blade.
  • At least one blade may be rotated in a specified direction, and thus, power may be continuously generated.
  • the effect according to the present invention is not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the arrangement structure of the entire flow path of a vertical wind power generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a path through which a fluid flows by a vertical wind power generator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view showing the arrangement structure of the guide and the wind direction control plate of the vertical wind power generator according to an embodiment of the present invention.
  • First wind direction regulating plate 132 Second wind direction regulating plate
  • a “module” or “unit” for a component performs at least one function or operation.
  • module or “unit” may perform a function or operation by hardware, software, or a combination of hardware and software.
  • a plurality of “modules” or a plurality of “units” other than a “module” or “unit” that must be performed in specific hardware or are executed in at least one processor may be integrated into at least one module.
  • the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the arrangement structure of the entire flow path of a vertical wind power generator according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a path through which a fluid flows by a vertical wind power generator according to an embodiment of the present invention. is a diagram schematically showing
  • a vertical wind power generator 100 (hereinafter referred to as 'wind power generator 100') including a blade 120 and a flow path F according to an embodiment of the present invention is a guide 110 , a blade 120 and a wind direction control plate 130 .
  • the guide 110 is communicated with the external space therein to form a flow path F configured to flow the fluid WIND.
  • the guide 110 may have an inlet in the form of a bell mouth to facilitate the introduction of fluid.
  • the width w1 and the area of the inlet of the flow path F through which the fluid flows may be formed to be wider than the width w2 and the area of the outlet of the flow path F through which the fluid flows.
  • the present invention is not necessarily limited thereto and may have an opposite structure if necessary.
  • the inlet of the flow path F may be disposed in front FRONT in the first direction D1
  • the outlet of the flow path F may be disposed in the back side in the first direction D1 .
  • the wind direction control plate 130 is disposed in front of the guide 110 along the first direction D1 and is configured to control the direction of the fluid flowing into the flow path F.
  • the wind direction control plate 130 may guide the fluid flowing into the flow path F from the outside toward the front side of the at least one blade 120 disposed inside the guide 110 .
  • the guide 110 may change the direction of the fluid moved to the front side of the at least one blade 120 by the wind direction control plate 130 to guide the fluid to the front side of the at least one blade 120 .
  • FIG 3 is a view showing the arrangement structure of the guide and the wind direction control plate of the vertical wind power generator according to an embodiment of the present invention.
  • the guide 110 may include a first guide assembly 111 and a second guide assembly 112 .
  • the first guide assembly 111 is disposed on one side along the second direction D2 intersecting the first direction D1 through which the flow path F passes, and the second guide assembly 112 is disposed in the second direction. It can be arranged on the other side along (D2).
  • the first guide assembly 111 and the second guide assembly 112 may have a symmetrical structure along the second direction D2 .
  • the first guide assembly 111 and the second guide assembly 112 may each include a guide body GB and an auxiliary guide member SG.
  • the guide body GB is configured in an arc shape along the first direction D1 to change the direction of the fluid moved to the front side of the at least one blade 120, and to guide the fluid toward the outlet side of the flow path F can be
  • the auxiliary guide member SG may extend from one end of the guide body GB and be disposed in front of the guide body GB.
  • the auxiliary guide member SG may be inclined toward the outer space with respect to the first direction D1 to guide the fluid introduced from the outside toward the at least one blade 120 .
  • Each of the first guide assembly 111 and the second guide assembly 112 may further include an exhaust nozzle EN.
  • the exhaust nozzle EN may extend from the other end of the guide body GB and be disposed at the rear of the guide body GB.
  • the exhaust nozzle EN may be inclined toward the flow path F with respect to the first direction D1 to guide the fluid guided through the guide body GB toward the outlet side of the flow path F.
  • auxiliary guide member SG and the exhaust nozzle EN may be disposed to be inclined at an angle ⁇ 1 of 0 degrees or more and 60 degrees or less with respect to the first direction D1, respectively.
  • FIG. 4 is a view illustrating a process in which a fluid passing through a vertical wind power generator according to an embodiment of the present invention is discharged to an external space by a guide.
  • the guide body GB may be configured to selectively open between the guide body GB and the exhaust nozzle EN to discharge a portion of the fluid flowing through the flow path F to the external space.
  • the guide body GB includes a fixing part G1 having an auxiliary guide member SG provided at one end, a hinge part G2 coupled to the fixing part G1, and rotatably on the hinge part G2. It may include an opening/closing part G3 which is coupled to be in contact with the end of the exhaust nozzle EN or is configured to be spaced apart from the end of the exhaust nozzle EN.
  • an elastic pressure member (not shown) may be provided in the hinge part G2 to press the opening/closing part G3 with a set pressure to keep the opening/closing part G3 in contact with the end of the exhaust nozzle EN.
  • the elastic pressing member may be applied as a return spring, an electric/electronic device, a hydraulic/pneumatic device, or the like.
  • the opening/closing part G3 is opened to the exhaust nozzle by the pressure of the fluid. It opens between the guide body GB and the exhaust nozzle EN while being spaced apart from the end of the EN, and through this, a part of the fluid flowing through the flow path F is discharged to the external space, and the internal pressure of the flow path F is released. This can be stabilized.
  • the opening/closing unit G3 may be applied in plurality according to changes in the required output, size, type, etc. of the vertical wind power generator.
  • a plurality of wind direction control plates 130 may be disposed in front of the guide 110 to change the direction of the fluid flowing into the flow path F at a plurality of positions.
  • the wind direction regulating plate 130 may include a first wind direction regulating plate 131 disposed parallel to the first direction D1 and a second wind direction regulating plate 132 disposed apart from the first wind direction regulating plate 131 . .
  • the second wind direction control plate 132 is inclined with respect to the first wind direction control plate 131 to guide the fluid flowing into the flow path F toward the front side of the at least one blade 120 .
  • the second wind direction control plate 132 may be disposed to be inclined at an angle ⁇ 2 of 0 degrees or more and 60 degrees or less with respect to the first wind direction control plate 131 .
  • the wind direction control plate 130 may further include a third wind direction control plate 133 .
  • the third wind direction control plate 133 is disposed to be spaced apart from the second wind direction control plate 132 , is inclined with respect to the second wind direction control plate 132 to prevent the fluid flowing into the flow path F in front of the at least one blade 120 . can guide you to the side.
  • the third wind direction control plate 133 may be disposed to be inclined at an angle ⁇ 3 of 0 degrees or more and 60 degrees or less with respect to the second wind direction control plate 132 .
  • At least one blade 120 is rotatably disposed in a flow path F provided inside the guide 110 , and is rotated by being pressurized by a fluid flowing through the flow path F .
  • FIG. 5 is a view showing a blade of a vertical wind power generator according to an embodiment of the present invention.
  • the at least one blade 120 includes a shaft portion 121 rotatably disposed on the flow path F, coupled to the shaft portion 121 , and pressurized by the fluid moving the flow path F to form the shaft portion. It may include a wing portion 122 configured to rotate with the 121 .
  • the wing part 122 may be formed in a streamlined structure so that the pressure of the fluid may be concentrated in a specific section of the at least one blade 120 .
  • the wing portion 122 may include a first contact surface 122A and a second contact surface 122B.
  • the first contact surface 122A may be formed in a concave streamline shape to guide the contacting fluid to the central portion of the first contact surface 122A to concentrate the pressure applied from the fluid to the central portion of the first contact surface 122A.
  • the fluid moved to the front surface of the at least one blade 120 is concentrated on the first contact surface 122A of the wing unit 122, through which the at least one blade 120 is continuously rotated in one direction.
  • a plurality of contact surfaces 122A and 122B provided on the at least one blade 120 may be provided, respectively.
  • At least one blade 120 and at least one auxiliary blade 140 may be disposed in the flow path (F).
  • FIG. 6 is a side view schematically showing a vertical wind power generator according to an embodiment of the present invention.
  • the wind power generator 100 may further include a housing 150 , a generator 160 , a base 170 , and a drive system 180 .
  • the housing 150 is disposed vertically with respect to the ground, the guide 110, at least one blade 120 and the wind direction control plate 130 are accommodated therein, the guide 110, the at least one blade 120 and It may be configured to rotate along the circumferential direction together with the wind direction control plate 130 .
  • the housing 150 follows the direction in which the fluid flows by itself while rotating along the circumferential direction by the fluid flowing from the outside, so that the inlet of the flow path F always faces the direction in which the fluid flows. have.
  • the generator 160 may be accommodated in the base 170 and may be configured to generate electricity by receiving the rotational force of the at least one blade 120 and the at least one auxiliary blade 140 through the drive system 180 .
  • the base 170 may be installed on the ground to rotatably support the housing 150 .
  • the generator 160 may be accommodated in the base 170 . Through this, the base 170 can protect the generator 160 from the outside.
  • the drive system 180 is accommodated in the housing 150 , and connects the at least one blade 120 and the generator 160 to generate the rotational force of the at least one blade 120 and the at least one auxiliary blade 140 to the generator 160 . ) can be configured to deliver
  • the guide 110 in the form of a bell mouth to form a flow path F in which the fluid can move in one direction
  • at least one blade 120 in the flow path F , even in an environment where the wind direction is frequently changed or the wind speed is low, accurate fluid pressure is delivered to the at least one blade 120, and through this, the rotational force of the at least one blade 120 is sufficiently secured to continuously and stably supply power.
  • the pressure of the fluid can be concentrated on the front part of the at least one blade 120 without loss of pressure of the fluid. In this way, the rotational force of the at least one blade 120 may be improved.
  • the at least one blade 120 can be rotated in a specified direction, and this power can be continuously generated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

풍향의 변화가 잦거나, 풍속이 느린 환경에서도 적어도 하나의 블레이드에 정확한 유체의 압력을 전달하고, 이를 통해 적어도 하나의 블레이드의 회전력을 충분히 확보하여 지속적이고 안정적으로 전력을 생산할 수 있는 수직형 풍력발전장치를 개시한다. 본 발명의 실시예에 따른 블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치는, 내부에 외부공간과 연통되어 유체가 흐르도록 구성되는 유로를 형성하는 가이드와, 유로에 회전 가능하게 배치되고, 유로를 흐르는 유체에 가압되어 회전되는 적어도 하나의 블레이드와, 가이드의 전방에 배치되어 유로로 유입되는 유체의 방향을 제어하도록 구성되는 풍향 조절판을 포함한다.

Description

블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치
본 발명은 수직형 풍력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전장치는 자연의 바람 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하는 것으로, 이와 같은 풍력발전장치는 바람이 많이 부는 장소에 설치하여 바람을 유입함은 물론 유입된 바람의 힘으로 터빈을 회전시켜 전기를 발생시킨다.
풍력발전장치는 외부에서 유입되는 바람에 의해 회전되는 회전날개와, 회전날개의 회전력을 전달하는 회전축과, 회전축에 의해 구동되어 동력 및 전기를 발생시키는 발전기로 구성된다.
풍력발전장치는 상술한 회전축의 배치 방향에 따라 수평형과 수직형으로 구분된다.
수직형 풍력발전장치는 발전기를 구동시키는 회전축이 지면에 대하여 수직으로 배치되는 구조로서, 대표적인 수직형 풍력발전장치로는, 회전축의 둘레에 회전축과 함께 회전되는 반원통 형상의 회전날개가 배치되는 사보니우스형 풍력발전장치가 있다.
그러나, 종래의 수직형 풍력발전장치는 반원통 형상의 회전날개가 외부공간에 노출되어 전 방향에서 바람의 영향을 받도록 설계됨에 따라, 풍향이 수시로 변화하거나, 풍속이 느린 지역에서는 회전날개의 주변에서 바람이 분산되어 회전날개의 전면으로 바람이 정확히 전달되지 못하고, 이에 따라 회전날개가 충분히 회전되지 못하여 지속적이고 안정적인 전력 생산이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내부에 유체가 일 방향으로 이동 가능한 유로를 형성하고, 유로 내에 적어도 하나의 블레이드를 배치하여, 풍향의 변화가 잦거나, 풍속이 느린 환경에서도 적어도 하나의 블레이드에 정확한 유체의 압력을 전달하고, 이를 통해 적어도 하나의 블레이드의 회전력을 충분히 확보하여 지속적이고 안정적으로 전력을 생산할 수 있는 블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치는 내부에 외부공간과 연통되어 유체가 흐르도록 구성되는 유로를 형성하는 가이드; 상기 유로에 회전 가능하게 배치되고, 상기 유로를 흐르는 유체에 가압되어 회전되는 적어도 하나의 블레이드; 및 상기 가이드의 전방에 배치되어 상기 유로로 유입되는 유체의 방향을 제어하도록 구성되는 풍향조절판을 포함한다.
상기 유로 입구의 폭과 면적은 상기 유로 출구의 폭과 면적에 비하여 더 넓게 형성될 수 있다.
그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 반대의 구조를 가질 수 있다.
상기 풍향 조절판은, 외부에서 상기 유로로 유입되는 유체를 상기 적어도 하나의 블레이드의 전방 측으로 안내하고, 상기 가이드는, 상기 유체가 상기 적어도 하나의 블레이드를 가압하도록, 상기 풍향 조절판에 의해 상기 적어도 하나의 블레이드의 전방 측으로 이동된 유체의 방향을 전환하여, 상기 유체를 상기 적어도 하나의 블레이드의 전면으로 안내할 수 있다.
상기 가이드는, 상기 유로가 관통된 제1 방향에 대하여 교차되는 제2 방향을 따라서 일 측에 배치되는 제1 가이드 조립체; 및 상기 제2 방향을 따라서 타 측에 배치되는 제2 가이드 조립체를 포함하고, 상기 제1 가이드 조립체와 상기 제2 가이드 조립체는 상기 제2 방향을 따라 대칭 구조를 가질 수 있다.
상기 제1 가이드 조립체와 상기 제2 가이드 조립체는, 상기 제1 방향을 따라 원호 형상으로 구성되어 상기 적어도 하나의 블레이드의 전방 측으로 이동된 유체의 방향을 전환하고, 상기 유체를 상기 유로의 출구 측으로 안내하도록 구성되는 가이드 바디; 및 상기 가이드 바디의 일단부로부터 연장되고, 상기 제1 방향에 대하여 상기 외부공간을 향하도록 경사지게 배치되어 외부로부터 유입된 유체를 상기 적어도 하나의 블레이드 측으로 안내하도록 구성되는 보조 가이드 부재를 포함할 수 있다.
상기 보조 가이드 부재는 상기 제1 방향에 대하여 0도 이상 60도이하의 각도로 경사지게 배치될 수 있다.
상기 제1 가이드 조립체와 상기 제2 가이드 조립체는, 상기 가이드 바디의 타단부로부터 연장되고, 상기 제1 방향에 대하여 상기 유로를 향하도록 경사지게 배치되어 상기 가이드 바디를 통해 안내된 유체를 상기 유로의 출구 측으로 안내하도록 구성되는 배기노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드 바디는, 상기 가이드 바디와 상기 배기노즐 사이를 선택적으로 개방하여 상기 유로를 유동중인 유체의 일부를 상기 외부공간으로 배출시키도록 구성될 수 있다.
상기 가이드 바디는, 일단부에 상기 보조 가이드 부재가 마련되는 고정부; 상기 고정부에 결합되는 힌지부; 및 상기 힌지부에 회전 가능하게 결합되어 상기 배기노즐의 단부에 접하거나, 상기 배기노즐의 단부로부터 이격 배치되도록 구성되는 개폐부를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 블레이드는, 상기 유로에 회전 가능하게 배치되는 축부; 및 상기 축부에 결합되고, 상기 유로를 이동하는 유체에 가압되어 상기 축부와 함께 회전되도록 구성되는 날개부를 포함하고, 상기 날개부는, 접촉되는 유체를 중심부로 안내하여 상기 유체로부터 가해지는 압력을 상기 중심부에 집중시키는 오목한 유선형의 제1 접촉면; 및 상기 제1 접촉면으로부터 연장되고, 접촉되는 유체를 외측으로 안내하여 상기 유체로부터 가해지는 압력을 분산시키는 볼록한 유선형의 제2 접촉면을 포함할 수 있다.
유체의 유동방향을 따라 상기 적어도 하나의 블레이드의 후방에 회전 가능하게 배치되고, 상기 가이드에 의해 안내된 유체에 가압되어 회전되는 적어도 하나의 보조 블레이드를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 블레이드와 상기 적어도 하나의 보조 블레이드는 상기 유로에 하나 이상 배치될 수 있다.
상기 풍향 조절판은 상기 가이드의 전방에 복수로 배치되어 복수의 위치에서 상기 유로로 유입되는 유체의 방향을 전환하도록 구성될 수 있다.
상기 풍향 조절판은, 상기 제1 방향에 대하여 평행하게 배치되는 제1 풍향 조절판; 및 상기 제1 풍향 조절판으로부터 이격 배치되고, 상기 제1 풍향 조절판에 대하여 경사지게 배치되어 상기 유로로 유입되는 유체를 상기 적어도 하나의 블레이드의 전방 측으로 안내하는 제2 풍향 조절판을 포함할 수 있다.
상기 제2 풍향 조절판은 상기 제1 풍향 조절판에 대하여 0도 이상 60도 이하의 각도로 경사지게 배치될 수 있다.
상기 풍향 조절판은, 상기 제2 풍향 조절판으로부터 이격 배치되고, 상기 제2 풍향 조절판에 대하여 경사지게 배치되어 상기 유로로 유입되는 유체를 상기 적어도 하나의 블레이드의 전방 측으로 안내하는 제3 풍향 조절판을 더 포함할 수 있다.
상기 제3 풍향 조절판은 상기 제2 풍향 조절판에 대하여 0도 이상 60도 이하의 각도로 경사지게 배치될 수 있다.
상기 유로로 유입되는 유체는, 상기 제1 가이드 조립체의 보조 가이드 부재 와 상기 제1 풍향 조절판, 상기 제1 풍향 조절판과 상기 제2 풍향 조절판, 상기 제2 풍향 조절판과 상기 제3 풍향 조절판, 및 상기 제3 풍향 조절판과 상기 제2 가이드 조립체의 보조 가이드 부재에 의해, 복수의 위치에서 방향이 전환될 수 있다.
지면에 대하여 수직으로 배치되고, 내부에 상기 가이드, 상기 적어도 하나의 블레이드 및 상기 풍향 조절판이 수용되며, 상기 가이드, 상기 적어도 하나의 블레이드 및 상기 풍향 조절판과 함께 원주방향을 따라 회전되도록 구성되는 하우징; 상기 적어도 하나의 블레이드의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키도록 구성되는 발전기; 상기 지면에 설치되어 상기 하우징을 회전 가능하게 지지하고, 상기 발전기를 외부로부터 보호하도록 구성되는 베이스; 및 상기 하우징에 수용되고, 상기 적어도 하나의 블레이드와 상기 발전기를 연결하여 상기 적어도 하나의 블레이드의 회전력을 상기 발전기에 전달하도록 구성되는 구동계를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징은, 외부에서 유동되는 유체에 의해 원주방향을 따라 회전하면서 상기 유체가 유동되는 방향을 스스로 추종하여, 항상 상기 유로의 입구를 상기 유체가 유동되는 방향을 향하도록 배치시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 벨 마우스 형태의 가이드를 구비하여 유체가 일 방향으로 이동 가능한 유로를 형성하고, 유로 내에 적어도 하나의 블레이드를 배치함으로써, 풍향의 변화가 잦거나, 풍속이 느린 환경에서도 적어도 하나의 블레이드에 정확한 유체의 압력을 전달하고, 이를 통해 적어도 하나의 블레이드의 회전력을 충분히 확보하여 지속적이고 안정적으로 전력을 생산할 수 있다.
또한, 유로에 배치된 적어도 하나의 블레이드는 일 방향에서만 유체의 영향을 받음에 따라, 유체의 압력 손실 없이 적어도 하나의 블레이드의 전면부에 유체의 압력을 집중시킬 수 있고, 이를 통해 적어도 하나의 블레이드의 회전력을 향상시킬 수 있다.
또한, 유체를 적어도 하나의 블레이드의 전면 측으로 안내하는 가이드와 적어도 하나의 블레이드 사이의 간격을 최소화하므로, 적어도 하나의 블레이드를 가압하지 않고 적어도 하나의 블레이드를 통과하는 유체량을 감소시키고, 이를 통해 적어도 하나의 블레이드에 작용하는 유체의 압력을 상승시켜 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 풍향 조절판과 유선형의 블레이드를 통하여 외부로부터 유로로 유입되는 유체를 특정 방향으로 유도함으로써, 적어도 하나의 블레이드를 지정된 방향으로 회전시킬 수 있고, 이를 통해 지속적으로 전력을 생산할 수 있다.
또한, 벨 마우스 형태의 가이드에 유로를 외부공간과 선택적으로 연통시키는 배기 구조를 적용하므로, 유로 내부의 압력이 상승될 경우 유로의 내부에 흐르는 유체를 외부공간으로 배출시켜 유로의 내부 압력을 일정하게 유지할 수 있고, 이를 통해 적어도 하나의 블레이드에 가해지는 과도한 압력과 과속으로 인한 회전 부품들의 손상을 예방할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직형 풍력발전장치의 전체적인 유로의 배치 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 풍력발전장치에 의해 유체가 유동되는 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수직형 풍력발전장치의 가이드 및 풍향 조절판의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 풍력발전장치를 통과하는 유체가 가이드에 의해 외부공간으로 배출되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 풍력발전장치의 블레이드를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수직형 풍력발전장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
*부호의 설명*
100. 수직형 풍력발전장치
110. 가이드 F. 유로
111. 제1 가이드 조립체 112. 제2 가이드 조립체
GB. 가이드 바디 G1. 고정부
G2. 힌지부 G3. 개폐부
SG. 보조 가이드 부재 EN. 배기노즐
120. 블레이드
121. 축부 122. 날개부
122A. 제1 접촉면 122B. 제2 접촉면
130. 풍향 조절판
131. 제1 풍향 조절판 132. 제2 풍향 조절판
133. 제3 풍향 조절판
140. 보조 블레이드 150. 하우징
160. 발전기 170. 베이스
180. 구동계
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고 "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직형 풍력발전장치의 전체적인 유로의 배치 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 풍력발전장치에 의해 유체가 유동되는 경로를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 블레이드(120)와 유로(F)를 포함한 수직형 풍력발전장치(100)(이하 '풍력발전장치(100)'라 함)는 가이드(110), 블레이드(120) 및 풍향 조절판(130)을 포함한다.
가이드(110)는 내부에 외부공간과 연통되어 유체(WIND)가 흐르도록 구성되는 유로(F)를 형성한다.
가이드(110)는 유체의 유입이 용이하도록 입구부가 벨 마우스(bell mouth)의 형태로 형성될 수 있다.
따라서, 유체가 유입되는 유로(F)의 입구의 폭(w1)과 면적이, 유체가 유출되는 유로(F)의 출구의 폭(w2)과 면적에 비하여 더 넓게 형성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 반대의 구조를 가질 수 있다. 여기서, 유로(F)의 입구는 제1 방향(D1)의 전방(FRONT)에 배치되고, 유로(F)의 출구는 제1 방향(D1)의 후방(BACK)에 배치될 수 있다.
풍향 조절판(130)은 제1 방향(D1)을 따라 가이드(110)의 전방에 배치되어 유로(F)로 유입되는 유체의 방향을 제어하도록 구성된다.
이를 통해, 풍향 조절판(130)은 외부에서 유로(F)로 유입되는 유체를 가이드(110)의 내부에 배치된 적어도 하나의 블레이드(120)의 전방 측으로 안내할 수 있다.
따라서, 가이드(110)는, 풍향 조절판(130)에 의해 적어도 하나의 블레이드(120)의 전방 측으로 이동된 유체의 방향을 전환하여, 유체를 적어도 하나의 블레이드(120)의 전면으로 안내할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수직형 풍력발전장치의 가이드 및 풍향 조절판의 배치 구조를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 가이드(110)는 제1 가이드 조립체(111)와, 제2 가이드 조립체(112)를 포함할 수 있다.
제1 가이드 조립체(111)는 유로(F)가 관통된 제1 방향(D1)에 대하여 교차되는 제2 방향(D2)을 따라서 일 측에 배치되고, 제2 가이드 조립체(112)는 제2 방향(D2)을 따라서 타 측에 배치될 수 있다.
제1 가이드 조립체(111)와, 제2 가이드 조립체(112)는 제2 방향(D2)을 따라 대칭 구조를 가질 수 있다.
제1 가이드 조립체(111)와 제2 가이드 조립체(112)는 각각, 가이드 바디(GB)와, 보조 가이드 부재(SG)를 포함할 수 있다.
가이드 바디(GB)는 제1 방향(D1)을 따라 원호 형상으로 구성되어 적어도 하나의 블레이드(120)의 전방 측으로 이동된 유체의 방향을 전환하고, 유체를 유로(F)의 출구 측으로 안내하도록 구성될 수 있다.
보조 가이드 부재(SG)는 가이드 바디(GB)의 일단부로부터 연장되어 가이드 바디(GB)의 전방에 배치될 수 있다. 그리고, 보조 가이드 부재(SG)는 제1 방향(D1)에 대하여 외부공간을 향하도록 경사지게 배치되어 외부로부터 유입된 유체를 적어도 하나의 블레이드(120) 측으로 안내할 수 있다.
제1 가이드 조립체(111)와 제2 가이드 조립체(112)는 각각, 배기노즐(EN)을 더 포함할 수 있다.
배기노즐(EN)은 가이드 바디(GB)의 타단부로부터 연장되어 가이드 바디(GB)의 후방에 배치될 수 있다. 그리고, 배기노즐(EN)은 제1 방향(D1)에 대하여 유로(F)를 향하도록 경사지게 배치되어 가이드 바디(GB)를 통해 안내된 유체를 유로(F)의 출구 측으로 안내할 수 있다.
예를 들어, 보조 가이드 부재(SG)와 배기노즐(EN)은 각각 제1 방향(D1)에 대하여 0도 이상 60도 이하의 각도(θ1)로 경사지게 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 풍력발전장치를 통과하는 유체가 가이드에 의해 외부공간으로 배출되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 가이드 바디(GB)는 가이드 바디(GB)와 배기노즐(EN) 사이를 선택적으로 개방하여 유로(F)를 유동중인 유체의 일부를 외부공간으로 배출시키도록 구성될 수 있다.
가이드 바디(GB)는, 일단부에 보조 가이드 부재(SG)가 마련되는 고정부(G1)와, 고정부(G1)에 결합되는 힌지부(G2)와, 힌지부(G2)에 회전 가능하게 결합되어 배기노즐(EN)의 단부에 접하거나, 배기노즐(EN)의 단부로부터 이격 배치되도록 구성되는 개폐부(G3)를 포함할 수 있다. 이때, 힌지부(G2)에는 설정 압력으로 개폐부(G3)를 가압하여 개폐부(G3)를 배기노즐(EN)의 단부에 접촉된 상태로 유지시키는 탄성 가압 부재(미도시)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 탄성 가압 부재는 리턴 스프링 혹은 전기전자식 장치, 유공압 장치 등으로 적용될 수 있다.
따라서, 유로(F)를 유동 중인 유체에 의해 유로(F)의 내부 압력이 개폐부(G3)를 가압하고 있는 탄성 가압 부재의 설정 압력보다 높아질 경우, 개폐부(G3)가 유체의 압력에 의해 배기노즐(EN)의 단부로부터 이격되면서 가이드 바디(GB)와 배기노즐(EN) 사이를 개방하게 되고, 이를 통해 유로(F)를 유동중인 유체의 일부가 외부공간으로 배출되어 유로(F)의 내부 압력이 안정화될 수 있다. 이 개폐부(G3)는 수직형 풍력발전장치의 요구출력, 크기, 형식 등의 변경에 따라 복수로 적용될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 풍향 조절판(130)은 가이드(110)의 전방에 복수로 배치되어 복수의 위치에서 유로(F)로 유입되는 유체의 방향을 전환하도록 구성될 수 있다.
풍향 조절판(130)은 제1 방향(D1)에 대하여 평행하게 배치되는 제1 풍향 조절판(131)과, 제1 풍향 조절판(131)으로부터 이격 배치되는 제2 풍향 조절판(132)을 포함할 수 있다.
제2 풍향 조절판(132)은 제1 풍향 조절판(131)에 대하여 경사지게 배치되어 유로(F)로 유입되는 유체를 적어도 하나의 블레이드(120)의 전방 측으로 안내할 수 있다.
예를 들어, 제2 풍향 조절판(132)은 제1 풍향 조절판(131)에 대하여 0도 이상 60도 이하의 각도(θ2)로 경사지게 배치될 수 있다.
풍향 조절판(130)은 제3 풍향 조절판(133)을 더 포함할 수 있다.
제3 풍향 조절판(133)은 제2 풍향 조절판(132)으로부터 이격 배치되고, 제2 풍향 조절판(132)에 대하여 경사지게 배치되어 유로(F)로 유입되는 유체를 적어도 하나의 블레이드(120)의 전방 측으로 안내할 수 있다.
예를 들어, 제3 풍향 조절판(133)은 제2 풍향 조절판(132)에 대하여 0도 이상 60도 이하의 각도(θ3)로 경사지게 배치될 수 있다.
따라서, 유로(F)로 유입되는 유체는, 제1 가이드 조립체(111)의 보조 가이드 부재(SG)와 제1 풍향 조절판(131), 제1 풍향 조절판(131)과 제2 풍향 조절판(132), 제2 풍향 조절판(132)과 제3 풍향 조절판(133), 및 제3 풍향 조절판(133)과 제2 가이드 조립체(112)의 보조 가이드 부재(SG)에 의해, 복수의 위치에서 방향이 전환될 수 있다.
도 1을 참조하면, 적어도 하나의 블레이드(120)는 가이드(110)의 내부에 마련된 유로(F)에 회전 가능하게 배치되고, 유로(F)를 흐르는 유체에 가압되어 회전된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 풍력발전장치의 블레이드를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 적어도 하나의 블레이드(120)는 유로(F)에 회전 가능하게 배치되는 축부(121)와, 축부(121)에 결합되고, 유로(F)를 이동하는 유체에 가압되어 축부(121)와 함께 회전되도록 구성되는 날개부(122)를 포함할 수 있다.
날개부(122)는 유체의 압력이 적어도 하나의 블레이드(120)의 특정 구간에 집중될 수 있도록 유선형 구조로 형성될 수 있다.
날개부(122)는 제1 접촉면(122A)과, 제2 접촉면(122B)을 포함할 수 있다.
제1 접촉면(122A)은 접촉되는 유체를 제1 접촉면(122A)의 중심부로 안내하여 유체로부터 가해지는 압력을 제1 접촉면(122A)의 중심부에 집중시키는 오목한 유선형상으로 형성될 수 있다.
제2 접촉면(122B)은 제1 접촉면(122A)으로부터 연장되고, 접촉되는 유체를 제2 접촉면(122B)의 외측으로 안내하여 유체로부터 가해지는 압력을 분산시키는 볼록한 유선형상으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 적어도 하나의 블레이드(120)의 전면으로 이동된 유체는 날개부(122)의 제1 접촉면(122A)에 집중되고, 이를 통해 적어도 하나의 블레이드(120)는 일 방향으로 연속적으로 회전될 수 있다.
적어도 하나의 블레이드(120)에 마련된 접촉면들(122A, 122B)은 각각 복수로 마련될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 본 풍력발전장치(100)는 적어도 하나의 보조 블레이드(140)를 더 포함할 수 있다.
적어도 하나의 보조 블레이드(140)는 유체의 유동방향, 즉, 제1 방향(D1)을 따라 적어도 하나의 블레이드(120)의 후방에 회전 가능하게 배치되고, 가이드(110)에 의해 안내된 유체에 가압되어 회전될 수 있다.
적어도 하나의 블레이드(120)와 적어도 하나의 보조 블레이드(140)는 유로(F)에 하나 이상 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수직형 풍력발전장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 6을 참조하면, 본 풍력발전장치(100)는 하우징(150), 발전기(160), 베이스(170) 및 구동계(180)를 더 포함할 수 있다.
하우징(150)은 지면에 대하여 수직으로 배치되고, 내부에 가이드(110), 적어도 하나의 블레이드(120) 및 풍향 조절판(130)이 수용되며, 가이드(110), 적어도 하나의 블레이드(120) 및 풍향 조절판(130)과 함께 원주방향을 따라 회전되도록 구성될 수 있다.
이를 통해, 하우징(150)은 외부에서 유동되는 유체에 의해 원주방향을 따라 회전하면서 유체가 유동되는 방향을 스스로 추종하여, 항상 유로(F)의 입구를 유체가 유동되는 방향을 향하도록 배치시킬 수 있다.
발전기(160)는 베이스(170)에 수용되고, 구동계(180)를 통해 적어도 하나의 블레이드(120)와 적어도 하나의 보조 블레이드(140)의 회전력을 전달받아 전기를 발생시키도록 구성될 수 있다.
베이스(170)는 지면에 설치되어 하우징(150)을 회전 가능하게 지지할 수 있다. 베이스(170)의 내부에는 발전기(160)가 수용될 수 있다. 이를 통해, 베이스(170)는 발전기(160)를 외부로부터 보호할 수 있다.
구동계(180)는 하우징(150)에 수용되고, 적어도 하나의 블레이드(120)와 발전기(160)를 연결하여 적어도 하나의 블레이드(120) 및 적어도 하나의 보조 블레이드(140)의 회전력을 발전기(160)에 전달하도록 구성될 수 있다.
이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 벨 마우스 형태의 가이드(110)를 구비하여 유체가 일 방향으로 이동 가능한 유로(F)를 형성하고, 유로(F) 내에 적어도 하나의 블레이드(120)를 배치함으로써, 풍향의 변화가 잦거나, 풍속이 느린 환경에서도 적어도 하나의 블레이드(120)에 정확한 유체의 압력을 전달하고, 이를 통해 적어도 하나의 블레이드(120)의 회전력을 충분히 확보하여 지속적이고 안정적으로 전력을 생산할 수 있다.
또한, 유로(F)에 배치된 적어도 하나의 블레이드(120)는 일 방향에서만 유체의 영향을 받음에 따라, 유체의 압력 손실 없이 적어도 하나의 블레이드(120)의 전면부에 유체의 압력을 집중시킬 수 있고, 이를 통해 적어도 하나의 블레이드(120)의 회전력을 향상시킬 수 있다.
*또한, 유체를 적어도 하나의 블레이드(120)의 전면 측으로 안내하는 가이드(110)와 적어도 하나의 블레이드(120) 사이의 간격을 최소화하므로, 적어도 하나의 블레이드(120)를 가압하지 않고 적어도 하나의 블레이드(120)를 통과하는 유체량을 감소시키고, 이를 통해 적어도 하나의 블레이드(120)에 작용하는 유체의 압력을 상승시켜 발전 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 풍향 조절판(130)과 유선형의 블레이드(120)를 통하여 외부로부터 유로(F)로 유입되는 유체를 특정 방향으로 유도함으로써, 적어도 하나의 블레이드(120)를 지정된 방향으로 회전시킬 수 있고, 이를 통해 지속적으로 전력을 생산할 수 있다.
또한, 벨 마우스 형태의 가이드(110)에 유로(F)를 외부공간과 선택적으로 연통시키는 배기 구조를 적용하므로, 유로(F) 내부의 압력이 상승될 경우 유로(F)의 내부에 흐르는 유체를 외부공간으로 배출시켜 유로(F)의 내부 압력을 일정하게 유지할 수 있고, 이를 통해 적어도 하나의 블레이드(120)에 가해지는 과도한 압력과 과속으로 인한 회전 부품들의 손상을 예방할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

Claims (5)

  1. 내부에 외부공간과 연통되어 유체가 흐르도록 구성되는 유로(F)를 형성하는 가이드(110);
    상기 유로(F)에 회전 가능하게 배치되고, 상기 유로(F)를 흐르는 유체에 가압되어 회전되는 적어도 하나의 블레이드(120); 및
    상기 가이드(110)의 전방에 배치되어 상기 유로(F)로 유입되는 유체의 방향을 제어하도록 구성되는 풍향 조절판(130)을 포함하고,
    상기 풍향 조절판(130)은, 외부에서 상기 유로(F)로 유입되는 유체를 상기 적어도 하나의 블레이드(120)의 전방 측으로 안내하고,
    상기 가이드(110)는, 상기 풍향 조절판(130)에 의해 상기 적어도 하나의 블레이드(120)의 전방 측으로 이동된 유체의 방향을 전환하여, 상기 유체를 상기 적어도 하나의 블레이드(120)의 전면으로 안내하며,
    상기 가이드(110)는,
    상기 유로(F)가 관통된 제1 방향(D1)에 대하여 교차되는 제2 방향(D2)을 따라서 일 측에 배치되는 제1 가이드 조립체(111), 및
    상기 제2 방향(D2)을 따라서 타 측에 배치되는 제2 가이드 조립체(112)를 포함하고,
    상기 제1 가이드 조립체(111)와 상기 제2 가이드 조립체(112)는 상기 제2 방향(D2)을 따라 대칭 구조를 갖으며,
    상기 제1 가이드 조립체(111)와 상기 제2 가이드 조립체(112)는,
    상기 제1 방향(D1)을 따라 원호 형상으로 구성되어 상기 적어도 하나의 블레이드(120)의 전방 측으로 이동된 유체의 방향을 전환하고, 상기 유체를 상기 유로(F)의 출구 측으로 안내하도록 구성되는 가이드 바디(GB), 및
    상기 가이드 바디(GB)의 일단부로부터 연장되고, 상기 제1 방향(D1)에 대하여 상기 외부공간을 향하도록 경사지게 배치되어 외부로부터 유입된 유체를 상기 적어도 하나의 블레이드(120) 측으로 안내하도록 구성되는 보조 가이드 부재(SG)를 포함하고,
    상기 제1 가이드 조립체(111)와 상기 제2 가이드 조립체(112)는,
    상기 가이드 바디(GB)의 타단부로부터 연장되고, 상기 제1 방향(D1)에 대하여 상기 유로(F)를 향하도록 경사지게 배치되어 상기 가이드 바디(GB)를 통해 안내된 유체를 상기 유로(F)의 출구 측으로 안내하도록 구성되는 배기노즐(EN)을 더 포함하며,
    상기 가이드 바디(GB)는,
    상기 가이드 바디(GB)와 상기 배기노즐(EN) 사이를 선택적으로 개방하여 상기 유로(F)를 유동중인 유체의 일부를 상기 외부공간으로 배출시키도록 구성되고,
    상기 가이드 바디(GB)는,
    일단부에 상기 보조 가이드 부재(SG)가 마련되는 고정부(G1),
    상기 고정부(G1)에 결합되는 힌지부(G2), 및
    상기 힌지부(G2)에 회전 가능하게 결합되어 상기 배기노즐(EN)의 단부에 접하거나, 상기 배기노즐(EN)의 단부로부터 이격 배치되도록 구성되는 개폐부(G3)를 포함하며,
    유체의 유동방향을 따라 상기 적어도 하나의 블레이드(120)의 후방에 회전 가능하게 배치되고, 상기 가이드(110)에 의해 안내된 유체에 가압되어 회전되는 적어도 하나의 보조 블레이드(140)를 더 포함하고,
    상기 풍향 조절판(130)은 상기 가이드(110)의 전방에 복수로 배치되어 복수의 위치에서 상기 유로(F)로 유입되는 유체의 방향을 전환하도록 구성되며,
    상기 풍향 조절판(130)은,
    상기 제1 방향(D1)에 대하여 평행하게 배치되는 제1 풍향 조절판(131), 및
    상기 제1 풍향 조절판(131)으로부터 이격 배치되고, 상기 제1 풍향 조절판(131)에 대하여 경사지게 배치되어 상기 유로(F)로 유입되는 유체를 상기 적어도 하나의 블레이드(120)의 전방 측으로 안내하는 제2 풍향 조절판(132)을 포함하고,
    상기 풍향 조절판(130)은,
    상기 제2 풍향 조절판(132)으로부터 이격 배치되고, 상기 제2 풍향 조절판(132)에 대하여 경사지게 배치되어 상기 유로(F)로 유입되는 유체를 상기 적어도 하나의 블레이드(120)의 전방 측으로 안내하는 제3 풍향 조절판(133)을 더 포함하며,
    상기 보조 가이드 부재(SG)와 상기 배기노즐(EN)은 각각 제1 방향(D1)에 대하여 0도 이상 60도 이하의 각도(θ1)로 경사지게 배치되고,
    상기 제2 풍향 조절판(132)은 상기 제1 풍향 조절판(131)에 대하여 0도 이상 60도 이하의 각도(θ2)로 경사지게 배치되고,
    상기 제3 풍향 조절판(133)은 제2 풍향 조절판(132)에 대하여 0도 이상 60도 이하의 각도(θ3)로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 블레이드(120)와 유로(F)를 포함한 수직형 풍력발전장치(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유로(F) 입구 그리고 상기 유로(F) 출구의 폭과 면적은 서로 상이하게 형성되는, 블레이드(120)와 유로(F)를 포함한 수직형 풍력발전장치(100).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 블레이드(120)는,
    상기 유로(F)에 회전 가능하게 배치되는 축부(121); 및
    상기 축부(121)에 결합되고, 상기 유로(F)를 이동하는 유체에 가압되어 상기 축부(121)와 함께 회전되도록 구성되는 날개부(122)를 포함하고,
    상기 날개부(122)는,
    접촉되는 유체를 중심부로 안내하여 상기 유체로부터 가해지는 압력을 상기 중심부에 집중시키는 오목한 유선형의 제1 접촉면(122A); 및
    상기 제1 접촉면(122A)으로부터 연장되고, 접촉되는 유체를 외측으로 안내하여 상기 유체로부터 가해지는 압력을 분산시키는 볼록한 유선형의 제2 접촉면(122B)을 포함하는, 블레이드(120)와 유로(F)를 포함한 수직형 풍력발전장치(100).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 블레이드(120)와 상기 적어도 하나의 보조 블레이드(140)는 상기 유로(F)에 하나 이상 배치되는, 블레이드(120)와 유로(F)를 포함한 수직형 풍력발전장치(100).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유로(F)로 유입되는 유체는,
    상기 제1 가이드 조립체(111)의 보조 가이드 부재(SG)와 상기 제1 풍향 조절판(131), 상기 제1 풍향 조절판(131)과 상기 제2 풍향 조절판(132), 상기 제2 풍향 조절판(132)과 상기 제3 풍향 조절판(133), 및 상기 제3 풍향 조절판(133)과 상기 제2 가이드 조립체(112)의 보조 가이드 부재(SG)에 의해, 복수의 위치에서 방향이 전환되는, 블레이드(120)와 유로(F)를 포함한 수직형 풍력발전장치(100).
PCT/KR2021/016838 2021-01-11 2021-11-17 블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치 WO2022149709A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210003356A KR102273392B1 (ko) 2021-01-11 2021-01-11 블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치
KR10-2021-0003356 2021-01-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022149709A1 true WO2022149709A1 (ko) 2022-07-14

Family

ID=76860664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2021/016838 WO2022149709A1 (ko) 2021-01-11 2021-11-17 블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102273392B1 (ko)
WO (1) WO2022149709A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102273392B1 (ko) * 2021-01-11 2021-07-06 주식회사 파미르 블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110066002A (ko) * 2009-12-10 2011-06-16 한성웰텍 (주) 풍력발전기의 유입구개폐장치
US20110211960A1 (en) * 2010-03-08 2011-09-01 Nguyen Huy T Vertical windmill
KR20120051432A (ko) * 2010-11-12 2012-05-22 신영구 발전 장치용 팬 어셈블리
KR101211581B1 (ko) * 2012-05-24 2012-12-12 (주)알앤디프로젝트 도로변에 설치되는 집풍형 풍력발전장치
KR20140102459A (ko) * 2013-02-14 2014-08-22 박광현 수직축풍력 발전기에 사용하는 수직축 날개들부(분)용기
KR20200006875A (ko) * 2018-07-11 2020-01-21 주식회사 선광코리아 수상 복합 발전시스템
KR102273392B1 (ko) * 2021-01-11 2021-07-06 주식회사 파미르 블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110066002A (ko) * 2009-12-10 2011-06-16 한성웰텍 (주) 풍력발전기의 유입구개폐장치
US20110211960A1 (en) * 2010-03-08 2011-09-01 Nguyen Huy T Vertical windmill
KR20120051432A (ko) * 2010-11-12 2012-05-22 신영구 발전 장치용 팬 어셈블리
KR101211581B1 (ko) * 2012-05-24 2012-12-12 (주)알앤디프로젝트 도로변에 설치되는 집풍형 풍력발전장치
KR20140102459A (ko) * 2013-02-14 2014-08-22 박광현 수직축풍력 발전기에 사용하는 수직축 날개들부(분)용기
KR20200006875A (ko) * 2018-07-11 2020-01-21 주식회사 선광코리아 수상 복합 발전시스템
KR102273392B1 (ko) * 2021-01-11 2021-07-06 주식회사 파미르 블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102273392B1 (ko) 2021-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022149709A1 (ko) 블레이드와 유로를 포함한 수직형 풍력발전장치
WO2022149710A1 (ko) 풍향을 스스로 추종하는 수직형 풍력발전장치
WO2017039330A1 (ko) 흡입 유닛
WO2010107276A2 (ko) 축류형 다단터빈
WO2017010627A1 (ko) 외부 케이싱으로 우회하는 냉각공기 공급유로가 마련된 냉각시스템을 포함하는 가스터빈
BR9911039A (pt) Motor elétrico do tipo de comutação eletrônica para aplicações com linha de alimentação
WO2017069582A1 (ko) 터빈의 실링 조립체
WO2022244947A1 (ko) 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치
WO2010067946A1 (ko) 베인펌프장치
WO2019189987A1 (ko) 가스 포일 스러스트 베어링 및 이를 포함하는 압축기
WO2022265177A1 (ko) 풍력을 이용한 동력발생장치
WO2016080607A1 (ko) 자력회전 가속장치 및 이를 포함하는 발전 시스템
WO2018182272A1 (ko) 밀폐된 터빈 내부에 노즐을 포함하는 구심력 터빈장치
WO2014171631A1 (en) Air blower for fuel cell vehicle
WO2023219295A1 (ko) 볼밸브
WO2015108354A1 (ko) 가스 터빈의 블레이드 팁 실링 장치
WO2022173219A1 (ko) 워터펌프 및 밸브 통합장치
WO2023234612A1 (ko) 차량의 주행 에너지를 이용한 풍력 발전장치
WO2023177027A1 (ko) 다중 포트 밸브 장치 및 이를 이용한 열관리 시스템
WO2011139015A1 (ko) 대용량 풍력 발전기
WO2010151060A2 (ko) 공기 우회경로가 구비된 깔때기를 이용한 풍력발전기
WO2021071169A1 (ko) 차량용 공기 압축기
WO2017095044A1 (ko) 항력형 풍력발전장치
WO2019074340A1 (ko) 밸브 조립체
WO2018124353A1 (ko) 틸팅형 로터

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21917871

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21917871

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1