WO2023282532A1 - 풍력 발전장치 - Google Patents

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WO2023282532A1
WO2023282532A1 PCT/KR2022/009351 KR2022009351W WO2023282532A1 WO 2023282532 A1 WO2023282532 A1 WO 2023282532A1 KR 2022009351 W KR2022009351 W KR 2022009351W WO 2023282532 A1 WO2023282532 A1 WO 2023282532A1
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wind
fan
water
coupled
wind pipe
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PCT/KR2022/009351
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현관해
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현관해
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    • 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
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/02—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having a plurality of rotors
    • 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
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    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • 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
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    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/30—Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • F03D9/32—Wind motors specially adapted for installation in particular locations on moving objects, e.g. vehicles
    • 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
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • 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
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Definitions

  • the present invention relates to a wind power generator that generates electricity by rotating a fan using wind, and more particularly, by accelerating the rotational force of the fan by increasing the wind volume and speed by wind flowing in from the front and side, thereby generating maximum energy in a short time. It relates to a wind power generator capable of increasing power generation efficiency.
  • wind power generation is a technology that uses the aerodynamic characteristics of the kinetic energy of the air flow to rotate a rotor and convert it into mechanical energy to obtain electric power. It is classified into horizontal type and vertical type according to, and the main components are a rotor composed of wings and a hub, a speed increasing device that drives a generator by increasing the rotation of the rotor, a control device that controls the generator and various safety devices and power control device and steel tower.
  • wind power generation uses pollution-free and unlimited winds scattered everywhere, so it has little impact on the environment, and the land can be used efficiently.
  • Large-scale power generation complexes can compete with existing power generation methods in terms of power generation costs. of new energy generation technology.
  • Patent Registration No. 10-1148306 the support for which the wind power generator is supported and the rotating shaft of the fan of the wind power generator are in contact with the ball to efficiently convert it into electrical energy to maximize the storage of electricity
  • the stored electrical energy is provided with a wind power generator equipped with an acceleration means so that it can be properly supplied and used for the lighting of street lights on national roads and highways, line-of-sight guidance lamps, and landscaping lamps in the median strip of roads.
  • the present invention is to solve the above problems, and an improved wind power generator capable of accelerating the rotational force of a fan by increasing the air volume and speed using wind flowing into the front and side surfaces of cylindrical and conical water wind pipes. Its purpose is to provide
  • another object of the present invention is to provide a wind power generator capable of automatically adjusting the amount of introduced wind and smoothly discharging the introduced wind to prevent a load applied to parts.
  • a wind power generator generates power by rotation of a fan, comprising: a first wind pipe installed inside a first fan rotated by wind flowing into the front side; a second water wind pipe having a second fan installed thereon that rotates by the wind passing through the first water wind pipe, and having a plurality of wind passages radially formed at the front end of the second fan; A third wind pipe coupled to the outer circumferential surface of the second wind pipe so that the wind passage can be located inside, and accelerating the rotational force of the second fan by accelerating the introduced wind into the wind passage;
  • the rear surface of the first water wind pipe is coupled to the front surface of the air volume control member, the front surfaces of the second water wind pipe and the third water wind pipe are coupled to the rear surface of the air volume control member, and the air volume control member is automatically rotated by a controller. Its technical feature is that a plurality of rotary blades for adjusting the air volume are radially formed.
  • the wind introduced into the first wind pipe rotates the first fan
  • the wind passing through the second water wind pipe rotates the second fan
  • the wind introduced into the third wind pipe rotates.
  • the rotational force of the fan rotation shaft can be increased to the maximum to further maximize power generation efficiency.
  • the wind power generator can be protected from sudden gusts and typhoons by automatically adjusting the air volume by opening and closing the rotor blades by coupling the air volume control member to the front of the water wind pipe.
  • the doubled air volume is smoothly discharged to prevent excessive load applied to the parts in advance, thereby extending the life of the wind power generator. It works.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view showing an embodiment of a wind power generator according to the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a wind power generator according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional side view showing a state of use of the wind power generator according to the present invention.
  • Figure 4 is a plan view showing another embodiment of the present invention.
  • the wind turbine generator of the present invention is rotatably coupled to the upper side of the holding 10 and configured to rotate left and right according to the direction in which the wind blows.
  • a support plate 11 having a plurality of bolt holes is formed to fix the present invention to the ground, wall, or other device, and on the upper side of the support 10, for rotating the present invention
  • the rotation shaft 12 is coupled.
  • the front ring 20 through which the wind flows is coupled to the front of the first water wind pipe 30 having a cylindrical shape, and the fan rotation shaft 40 is installed in the center of the front ring 20 with a bearing 21 , and the fan rotation shaft 40 penetrates the inside of the first water wind pipe 30 and extends backward.
  • a net 22 is installed on the front ring 20 to block the inflow of various foreign substances such as insects and algae, and a first fan 41 is installed on the fan rotating shaft 40. ) is rotatably coupled to the inside, and an air volume control member 50 is coupled to the rear side of the first water wind pipe 30.
  • the front ring 20 and the air volume control member 50 are supported by a wire 31, and the fan rotation shaft 40 extends through the central portion of the air volume control member 50, and the air volume control member 50 A plurality of rotary blades 51 are radially coupled around the central portion of.
  • a shaft wielding 52 is coupled to the lower side of the air volume control member 50 so as to be rotatable by a bearing to which the rotary shaft 12 is coupled, and an upper side of the air volume control member 50 has the rotating blade unit 51
  • a controller 53 is coupled to control the rotation of the.
  • the rotary blade unit 51 is configured to adjust the air volume by adjusting the opening and closing space while rotating according to the strength of the wind. This action is automatically adjusted by detecting the wind speed in the controller 53.
  • a second wind pipe 60 having a conical shape inclined to gradually increase in diameter toward the rear is coupled.
  • a second fan 42 formed larger than the diameter of the first fan 41 is rotatably coupled to the fan rotation shaft 40 .
  • the end of the fan rotation shaft 40 is coupled to the bearing 81 of the rear ring 80 coupled to the rear side of the second water wind pipe 60, and thus two different diameters are rotated by the rotation of the fan rotation shaft 40.
  • the first fan 41 and the second fan 42 of the dog rotate simultaneously, and a net 82 is installed on the rear ring 80 to block the inflow of foreign substances such as insects and algae.
  • a plurality of wind passages 61 communicating with the inside are radially formed on the outer circumferential surface of the second water wind pipe 60, and the wind passages 61 form an elliptical shape and are at the front end of the second fan 42. is formed
  • one side of the third wind pipe 70 having a conical shape whose diameter gradually decreases toward the rear is coupled to the outer circumferential surface of the second wind pipe 60, and the other side of the third wind pipe 70 is an air volume control member. It is coupled to the back of (50).
  • the wind passage 61 is located inside the third wind pipe 70, and the upper side of the second water wind pipe 60 and the third water wind pipe 70 according to the direction in which the wind blows the present invention.
  • the rudder 71 is formed vertically so as to be able to rotate.
  • one end of the belt 91 is connected to the end of the fan rotation shaft 40 exposed to the outside through the bearing 81 of the rear ring 80, and the other end of the belt 91 is connected to the third water wind pipe 70.
  • the first fan 41 rotates and passes through the first fan 41.
  • One wind passes through the air volume control member 50 and rotates the second fan 42 of the second water wind pipe 60, thereby accelerating the rotational force of the fan rotation shaft 40.
  • the wind blowing from the outside of the first water wind pipe 30 passes through the air volume control member 50 and flows into the third water wind pipe 70, so that the wind speed increases due to the gradually decreasing diameter. While passing through the wind passage 61 of the water wind pipe 60, it joins with the wind passing through the first water wind pipe 30 and the second water wind pipe 60, and is further accelerated.
  • the accelerated wind causes the second fan 42 to rotate more rapidly, and thus the rotational force of the fan rotation shaft 40 further increases.
  • the diameter of the end of the second water wind pipe 60 and the diameter of the rear ring 80 larger than the diameter of the first water wind pipe 30 and the diameter of the front ring 20, which is the first water wind pipe. (30) and the third water wind pipe (70) to smoothly discharge the doubled air volume to the rear, to offset the excessive load applied to the second fan (42) and the second water wind pipe (60) will be.
  • the wind power generator of the present invention can be manufactured in a small, medium or large size by a simple configuration and action, so it can be used for home or industrial purposes, and can be installed on moving objects such as vehicles or ships, so it has a wide range of applications. There is an advantage in that it can be installed and used in a space and region, and a wind farm using the present invention can be implemented.
  • the fourth water wind pipe 100 As another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, by combining the fourth water wind pipe 100 between two wind power generators spaced apart from side to side, it is installed on a moving object such as a vehicle or a ship to maximize power generation efficiency. It can also be configured in a structure that can be.
  • the first wind blowing member 30 and the second blowing wind member 60 are tightly coupled to each other, and the third wind blowing member 70a, one of which is open, is coupled to the outside of the second wind blowing member 60.
  • the fourth wind member 100 is coupled between the third wind member 70a on both sides so as to communicate with each other.
  • an air volume control member 110 is coupled to the front of the fourth wind member 100, and wind introduced through the air volume control member 110 is distributed to the inside of the fourth wind member 100 as a third wind turbine.
  • the inclined portion 120 is coupled so that the ash 70a can be moved to the open side and introduced into the wind passage 61.
  • the shape of the front ring (20a) in a conical shape, it can be configured so that the outside wind can flow more smoothly.
  • Wind power generators installed in such vehicles and ships have the advantage of maximizing the amount of power generation because more wind can be introduced by the acceleration force generated while the object is moving.
  • the wind introduced into the first water wind pipe 30 rotates the first fan 41
  • the wind passing through the second water wind pipe 60 rotates the second fan 42
  • Wind introduced into the water wind pipe 70 is introduced through the wind passage 61 of the second water wind pipe 60 to accelerate the rotation of the second fan 42, thereby maximally increasing the rotational force of the fan rotation shaft 40 to generate electricity.
  • the air volume control member 50 is coupled to the front of the windpipes 60, 70, and 110, the air volume is automatically adjusted by opening and closing the rotor blades 51, thereby preventing sudden gusts and typhoons from occurring. has the advantage of protecting
  • the doubled air volume is smoothly discharged to prevent excessive load applied to the parts in advance, thereby improving the performance of the wind power generator. It has the effect of prolonging life.

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Abstract

본 발명은 전면 및 측면으로 유입되는 바람에 의해 풍량 및 풍속을 증대시켜 팬의 회전력을 가속함으로써 단시간에 최대의 발전효율을 높일 수 있는 풍력 발전 장치에 관한 것으로, 제1수풍관으로 유입된 바람이 제1팬을 회전시키고, 제2수풍관을 통과한 바람이 제2팬을 회전시키며, 제3수풍관으로 유입된 바람이 제2수풍관의 바람통로를 통해 유입되어 제2팬의 회전을 가속함으로써 팬회전축의 회전력을 최대한 증가시켜 발전효율을 더욱 극대화할 수 있으므로 차량 또는 선박 등 다양한 모빌리티에 적용할 수 있는 효과가 있다.

Description

풍력 발전장치
본 발명은 바람을 이용하여 팬을 회전시킴으로써 발전을 행하는 풍력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전면 및 측면으로 유입되는 바람에 의해 풍량 및 풍속을 증대시켜 팬의 회전력을 가속함으로써 단시간에 최대의 발전효율을 높일 수 있는 풍력 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전이란 공기의 유동이 가진 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시켜서 전력을 얻는 기술로서, 풍력 발전기는 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류되고, 주요 구성 요소로는 날개와 허브로 구성된 회전자와, 상기 회전자의 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속 장치, 발전기 및 각종 안전장치를 제어하는 제어 장치와 전력 제어 장치 및 철탑 등으로 구성된다.
또한, 풍력발전은 어느 곳에나 산재 되어 있는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고, 국토를 효율적으로 이용할 수 있으며, 대규모 발전 단지는 발전 비용도 기존의 발전 방식과 경쟁 가능한 수준의 신 에너지 발전 기술이다.
종래에 이와 같이 풍력 발전기에서 풍차는 바람에 의해 회전되는 운동 에너지를 이용해서 전기 에너지로 바꾸게 되는데, 이때 풍차의 이론상 운동 에너지 중 약 60% 정도만이 전기 에너지로 바뀔 수 있는데 이것도 풍차의 형상에 따른 효율, 기계적인 마찰, 발전기의 효율 등을 고려하면 실제로 20 ~ 40% 만이 전기 에너지로 이용할 수 있으며, 따라서 시설규모에 비하여 발전량이 적다는 문제점이 있었다.
또한, 지역적으로 바람이 적은 곳에서나, 미풍에는 풍차가 회전하지 않아 매우 비효율적이라는 문제점도 있었다.
따라서 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 등록특허공보 제10-1148306호에서는 풍력발전장치가 지지되는 지지대와 풍력발전장치의 팬 회동축이 볼 접촉되도록 하여 전기에너지로 효율적으로 변환시켜 그 축전을 최대화시키고, 축전된 전기에너지는 국도, 고속도로의 가로등, 시선 유도램프 및 도로 중앙 분리대의 조경 램프의 점등에 적절히 공급, 사용할 수 있도록 한 가속수단이 구비된 풍력발전장치를 제공하고 있다.
그러나 이러한 풍력발전장치는 별도의 가속수단을 설치해야 하기 때문에 제작비용이 증가하게 되어 비경제적일 뿐만 아니라, 풍량 및 풍속을 증대시켜 풍력팬의 회전력을 가속화하는데 있어서는 여전히 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원통 및 원뿔 형상인 수풍관의 전면 및 측면으로 유입되는 바람을 이용하여 풍량 및 풍속을 증대시킴으로써 팬의 회전력을 가속화할 수 있도록 개선한 풍력 발전장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 유입되는 풍량을 자동으로 조절할 수 있으며, 유입된 바람을 원활하게 배출하여 부품에 가해지는 부하를 방지할 수 있는 풍력 발전장치를 제공함에 다른 목적이 있다.
본 발명에 의한 풍력 발전장치는 팬의 회전에 의해 발전을 행하는 풍력 발전장치에 있어서, 전면으로 유입되는 바람에 의해 회전하는 제1팬이 내측에 설치된 제1수풍관과; 상기 제1수풍관을 통과한 바람에 의해 회전하는 제2팬이 설치되며, 외주면에는 상기 제2팬의 전단에 복수의 바람통로가 방사상으로 형성된 제2수풍관과; 상기 바람통로가 내측에 위치할 수 있도록 제2수풍관의 외주면에 결합되며, 유입된 바람을 상기 바람통로로 가속하여 제2팬의 회전력을 가속하는 제3수풍관;을 포함하여 구성되되, 상기 제1수풍관의 후면은 풍량조절부재의 전면에 결합되고, 상기 제2수풍관 및 제3수풍관의 전면은 풍량조절부재의 후면에 결합되며, 상기 풍량조절부재에는 컨트롤러에 의해 자동으로 회전하며 풍량을 조절하는 복수의 회전날개부가 방사상으로 형성된 것을 그 기술적 특징으로 한다.
본 발명에 따른 풍력 발전장치에 의하면, 제1수풍관으로 유입된 바람이 제1팬을 회전시키고, 제2수풍관을 통과한 바람이 제2팬을 회전시키며, 제3수풍관으로 유입된 바람이 제2수풍관의 바람통로를 통해 유입되어 제2팬의 회전을 가속함으로써 팬회전축의 회전력을 최대한 증가시켜 발전효율을 더욱 극대화할 수 있으므로, 차량 또는 선박 등 다양한 모빌리티에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 수풍관의 전면에 풍량조절부재를 결합함으로써 회전날개부의 개폐에 의해 풍량을 자동으로 조절하여 급격한 돌풍 및 태풍 등으로부터 풍력 발전장치를 보호할 수 있는 장점이 있다.
또한, 제1수풍관 입구의 지름보다 제2수풍관 출구의 지름을 크게 형성함으로써 배가된 풍량을 원활하게 배출하여 부품에 가해지는 과도한 부하를 미연에 방지하여 풍력 발전장치의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 풍력 발전장치의 일실시 예를 나타낸 측단면도,
도 2는 본 발명에 의한 풍력 발전장치의 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 풍력 발전장치의 사용상태를 나타낸 측단면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 평단면도.
도 2
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
본 발명의 풍력 발전장치는 도 1 및 도 2에서 나타낸 바와 같이 지주(10)의 상측에 회전할 수 있도록 결합되어 바람이 불어오는 방향에 따라 좌우로 회동할 수 있도록 구성되어 있다.
상기 지주(10)의 하측에는 지면이나 벽면, 기타 장치 등에 본 발명을 고정할 수 있도록 복수의 볼트홀이 형성된 받침판(11)이 형성되어 있으며, 지주(10)의 상측에는 본 발명을 회전시키기 위한 회전축(12)이 결합되어 있다.
본 발명은 바람이 유입되는 전면링(20)이 원통 형상으로 이루어진 제1수풍관(30)의 전면에 결합되어 있으며, 상기 전면링(20)의 중앙부에는 팬회전축(40)이 베어링(21)에 의해 회전할 수 있도록 결합되어 있고, 상기 팬회전축(40)은 제1수풍관(30)의 내측을 관통하여 후방으로 연장 형성되어 있다.
상기 전면링(20)에는 벌레, 조류 등의 각종 이물질이 유입되는 것을 차단하기 위한 네트(22)가 설치되어 있으며, 상기 팬회전축(40)에는 제1팬(41)이 제1수풍관(30)의 내측에 회전할 수 있도록 결합되어 있고, 상기 제1수풍관(30)의 후측에는 풍량조절부재(50)가 결합되어 있다.
상기 전면링(20)과 풍량조절부재(50)는 와이어(31)에 의해 지지되고, 상기 팬회전축(40)은 풍량조절부재(50)의 중앙부를 관통하여 연장되며, 풍량조절부재(50)의 중앙부를 중심으로 복수의 회전날개부(51)가 방사상으로 결합되어 있다.
상기 풍량조절부재(50)의 하측에는 회전축(12)이 결합되는 베어링에 의해 회전할 수 있도록 축하우징(52)이 결합되어 있고, 풍량조절부재(50)의 상측에는 상기 회전날개부(51)의 회전을 제어할 수 있도록 컨트롤러(53)가 결합되어 있다.
상기 회전날개부(51)는 바람의 세기에 따라 회전하며 개폐되는 공간을 조절함으로써 풍량을 조절할 수 있도록 구성되어 있는데, 이러한 작용은 상기 컨트롤러(53)에서 풍속을 감지하여 자동으로 조절하게 된다.
따라서 미리 설정된 풍속의 수치범위에 따라 회전날개부(51)를 회전하여 유입되는 풍량을 조절함으로써 급격한 돌풍 및 태풍 등으로부터 풍력 발전장치의 변형 및 파손을 방지할 수 있다.
상기 풍량조절부재(50)의 배면 측에는 후방으로 갈수록 차츰 지름이 커질 수 있도록 경사를 이루는 원뿔 형상의 제2수풍관(60)이 결합되어 있으며, 상기 제2수풍관(60)의 내측으로 연장된 팬회전축(40)에는 제1팬(41)의 지름보다 크게 형성된 제2팬(42)이 회전할 수 있도록 결합되어 있다.
상기 팬회전축(40)의 끝단은 제2수풍관(60)의 후측에 결합된 후면링(80)의 베어링(81)에 결합되며, 이에 따라 팬회전축(40)의 회전에 의해 지름이 다른 두 개의 제1팬(41) 및 제2팬(42)이 동시에 회전하게 되고, 후면링(80)에는 벌레, 조류 등의 이물질이 유입되는 것을 차단할 수 있도록 네트(82)가 설치되어 있다.
그리고 제2수풍관(60)의 외주면에는 내측과 연통되는 복수의 바람통로(61)가 방사상으로 형성되어 있으며, 상기 바람통로(61)는 타원형의 형상을 이루며 제2팬(42)의 전단에 형성되어 있다.
한편, 제2수풍관(60)의 외주면에는 후방으로 갈수록 지름이 차츰 작아지는 원뿔 형상의 제3수풍관(70)의 일측이 결합되어 있으며, 제3수풍관(70)의 타측은 풍량조절부재(50)의 배면에 결합되어 있다.
상기 바람통로(61)는 제3수풍관(70)의 내측에 위치하게 되며, 상기 제2수풍관(60) 및 제3수풍관(70)의 상측에는 바람이 불어오는 방향에 따라 본 발명을 회전시킬 수 있도록 방향타(71)가 수직으로 형성되어 있다.
그리고 후면링(80)의 베어링(81)을 관통하여 외부로 노출된 팬회전축(40)의 끝단에는 벨트(91)의 일단이 연결되어 있고, 벨트(91)의 타단은 제3수풍관(70)의 하측에 결합된 발전기(90)의 회전축에 연결됨으로써 팬회전축(40)이 회전하게 되면 발전기(90)를 회전시켜 발전을 할 수 있도록 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 풍력 발전장치는 도 3에서 나타낸 바와 같이 제1수풍관(30)의 내측으로 바람이 유입되면 제1팬(41)이 회전하게 되고, 상기 제1팬(41)을 통과한 바람은 풍량조절부재(50)를 통과하여 제2수풍관(60)의 제2팬(42)을 회전시킴으로써 팬회전축(40)의 회전력을 가속하게 된다.
또한, 제1수풍관(30)의 외측에서 부는 바람은 풍량조절부재(50)를 통과하여 제3수풍관(70)의 내측으로 유입됨으로써 차츰 작아지는 지름에 의해 풍속이 증가하게 되고, 제2수풍관(60)의 바람통로(61)를 통과하면서 제1수풍관(30) 및 제2수풍관(60)을 통과한 바람과 합류되어 더욱 가속화된다.
이렇게 가속된 바람은 제2팬(42)을 더욱 빠르게 회전시키게 되고, 이에 따라 팬회전축(40)의 회전력은 더욱 증가하게 되는 것이다.
이때 제2수풍관(60)의 끝단 지름 및 후면링(80)의 지름은 제1수풍관(30)의 지름 및 전면링(20)의 지름보다 크게 형성하는 것이 바람직한데, 이는 제1수풍관(30) 및 제3수풍관(70)으로 유입되어 배가된 풍량을 후방으로 원활히 배출하기 위한 것으로써, 제2팬(42) 및 제2수풍관(60)에 가해지는 과도한 부하를 상쇄하기 위한 것이다.
이러한 본 발명의 풍력 발전장치는 단순한 구성 및 작용에 의해 소형 및 중형 또는 대형으로 제작할 수 있어 가정용 또는 산업용으로 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 차량이나 선박 등의 이동하는 물체에 설치할 수 있어 활용범위가 넓고 다양한 공간 및 지역에 설치하여 사용할 수 있는 장점이 있으며, 본 발명을 이용한 풍력발전단지를 구현할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시 예로서 도 4에서 나타낸 바와 같이 좌우로 간격을 이룬 두 개의 풍력 발전장치 사이에 제4수풍관(100)을 결합함으로써 차량이나 선박 등의 움직이는 물체에 설치하여 발전효율을 최대한 높일 수 있는 구조로 구성할 수도 있다.
이때는 제1수풍부재(30)와 제2수풍부재(60)를 서로 밀착 결합하고, 상기 제2수풍부재(60)의 외측에 한쪽이 개방된 제3수풍부재(70a)를 결합하며, 양측의 제3수풍부재(70a) 사이에 제4수풍부재(100)가 서로 연통되도록 결합하게 된다.
그리고 제4수풍부재(100)의 전면에는 풍량조절부재(110)를 결합하고, 제4수풍부재(100)의 내측에는 상기 풍량조절부재(110)를 통해 유입된 바람을 제3수풍부재(70a)의 개방된 측으로 이동시켜 바람통로(61)로 유입될 수 있도록 경사부(120)가 결합되어 있다.
또한, 전면링(20a)의 형상을 원뿔 형상으로 형성함으로써 외부의 바람이 더욱 원활하게 유입될 수 있도록 구성할 수 있다.
이러한 차량 및 선박에 설치되는 풍력 발전장치는 물체가 이동하며 발생하는 가속력에 의해 더욱 많은 바람을 유입할 수 있어 발전량을 최대한으로 높일 수 있는 장점이 있다.
따라서 본 발명은 제1수풍관(30)으로 유입된 바람이 제1팬(41)을 회전시키고, 제2수풍관(60)을 통과한 바람이 제2팬(42)을 회전시키며, 제3수풍관(70)으로 유입된 바람이 제2수풍관(60)의 바람통로(61)를 통해 유입되어 제2팬(42)의 회전을 가속함으로써 팬회전축(40)의 회전력을 최대한 증가시켜 발전효율을 더욱 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 수풍관(60)(70)(110)의 전면에 풍량조절부재(50)를 결합함으로써 회전날개부(51)의 개폐에 의해 풍량을 자동으로 조절하여 급격한 돌풍 및 태풍 등으로부터 풍력 발전장치를 보호할 수 있는 장점이 있다.
또한, 제1수풍관(30) 입구의 지름보다 제2수풍관(60) 출구의 지름을 크게 형성함으로써 배가된 풍량을 원활하게 배출하여 부품에 가해지는 과도한 부하를 미연에 방지하여 풍력 발전장치의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 팬의 회전에 의해 발전을 행하는 풍력 발전장치에 있어서,
    전면으로 유입되는 바람에 의해 회전하는 제1팬(41)이 내측에 설치된 제1수풍관(30)과; 상기 제1수풍관(30)을 통과한 바람에 의해 회전하는 제2팬(42)이 설치되며, 외주면에는 상기 제2팬(42)의 전단에 복수의 바람통로(61)가 방사상으로 형성된 제2수풍관(60)과; 상기 바람통로(61)가 내측에 위치할 수 있도록 제2수풍관(60)의 외주면에 결합되며, 유입된 바람을 상기 바람통로(61)로 가속하여 제2팬(42)의 회전력을 가속하는 제3수풍관(70)(70a);을 포함하여 구성되되,
    상기 제1수풍관(30)의 후면은 풍량조절부재(50)의 전면에 결합되고, 상기 제2수풍관(60) 및 제3수풍관(70)의 전면은 풍량조절부재(50)의 후면에 결합되며, 상기 풍량조절부재(50)에는 컨트롤러(53)에 의해 자동으로 회전하며 풍량을 조절하는 복수의 회전날개부(51)가 방사상으로 형성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1팬(41) 및 제2팬(42)에는 제1수풍관(30) 및 제2수풍관(60)을 관통하는 팬회전축(40)이 결합되고,
    상기 팬회전축(40)의 일단은 제1수풍관(30)의 전면에 결합된 전면링(20)(20a)의 베어링(21)에 결합되며, 팬회전축(40)의 타단은 제2수풍관(60)의 후면에 결합된 후면링(80)의 베어링(81)에 결합된 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제2수풍관(60) 출구의 지름은 유입된 바람을 원활히 배출하여 부품에 가해지는 부하를 방지할 수 있도록 제1수풍관(30) 입구의 지름보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2수풍관(60) 및 제3수풍관(70)은 각각 후방으로 갈수록 차츰 지름이 커지거나 작아지는 원뿔 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제3수풍관(70a)이 결합된 풍력 발전장치는 두 개가 간격을 이루며 차량 또는 선박에 설치되고, 두 개의 제3수풍관(70a) 사이에는 제4수풍관(100)이 연통되어 결합되며, 상기 제4수풍관(100)의 전면 및 내측에는 풍량조절부재(110) 및 경사부(120)가 각각 결합된 것을 특징으로 하는 풍력 발전장치.
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