KR100816374B1 - 농업용 풍력발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 농업용 풍력발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일 또는 복수의 회전동력발생수단에 의해 발생되는 회전력이 동력전달수단에 전달되면서 에너지 양을 증가시켜 단일의 전기발생장치를 통해 전기에너지를 발생시킬 수 있는 농업용 풍력발전기에 관한 것이다.

상기와 같은 농업용 풍력발전기는 바람의 유동에 의한 운동에너지를 이용하여 회전력을 발생시키는 적어도 하나 이상의 회전동력발생수단과; 상기 회전동력발생수단에 의해 발생하는 회전력에 의해 전기를 발생시키는 전기발생수단; 및 상기 회전동력발생수단과 상기 전기발생수단을 상호 연결하여 회전력을 전달하는 동력전달수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

농업, 풍력발전기, 회전날개

Description

농업용 풍력발전기{Wind Power Generator For Agricultural Industry}

도 1은 종래의 대형 풍력발전기를 보여주는 개략도;

도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 농업용 풍력발전기의 회전동력발생수단을 보여주는 외관사시도;

도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 회전동력발생수단의 분해사시도;

도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 회전날개지지대의 결합 및 작동상태를 보여주는 상태도;

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1실시 예에 따른 날개부와 회전날개지지대의 결합상태를 보여주는 상태도;

도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 농업용 풍력발전기의 회전동력발생수단을 보여주는 부분사시도;

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 회전동력발생수단의 설치상태를 보여주는 설치도; 및

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 농업용 풍력발전기의 전체 모습을 보여주는 사시도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100: 회전동력발생수단 110: 지지축

120: 고정지지부재 121: 고정플랜지

122: 고정지지대 130: 동력전달변환부재

140: 회전축 141: 지지고리부

150: 회전날개부재 151: 상부힌지고정대

152: 하부힌지고정대 153: 상부회전날개지지대

153a,154a: 위치결정홀 154: 하부회전날개지지대

153b,154b: 날개지지대고정부 160: 위치결정용핀부재

161: 조절결합대 170: 조절핀

180, 180': 날개부 181: 날개부결합대

181a: 날개지지대핀 181a', 181b': 회전날개수직지지대

182: 회전날개 182a: 결합홈

182b: 결합대 182c: 삽입공

183: 중간회전날개지지부재 183a: 와이어결합대

183b: 와이어부재 190: 날개부휨방지부재

200: 동력전달수단 300: 전기발생수단

본 발명은 농업용 풍력발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일 또는 복수의 회전동력발생수단에 의해 발생되는 회전력이 동력전달수단에 전달되면서 에 너지 양을 증가시켜 단일의 전기발생장치를 통해 전기에너지를 발생시킬 수 있는 농업용 풍력발전기에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전이란 공기의 유동이 가지는 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시킴으로써 기계적 에너지로 변환시켜 전력을 얻는 기술로서, 풍력발전기는 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류된다. 보통, 수 메가와트(MW) 단위의 대용량 발전하는 풍력발전기는 산의 정상부근, 또는 바닷가 등에 설치되고 있으며, 그 설치높이는 용량에 따라 70~90m, 회전날개의 길이도 약 40m 이상이 되도록 설치된다.

예컨대, 첨부 도면 중, 도 1은 종래의 대형 풍력발전기를 보여주는 개략도로서, 풍력발전기(10)는 지면에 수직으로 세워져 적정 높이를 갖는 지지기둥(11)과, 상기 지지기둥(11)의 상부에 회전 가능하게 결합된 발전기몸체(12), 및 상기 발전기몸체(12)의 전면에 구비되는 회전자(rotor)로 구성되며, 상기 회전자(rotor)는 바람에 의해 회전하는 회전날개(13)와 이 회전날개(13)의 구동에 의한 운동에너지를 전달하는 회전축(14)으로 구성된다.

그리고, 상기 발전기몸체(12) 내부에는 상기 회전날개(13)의 회전에 의해 전달되는 회전력에 의해 회전하면서 발전하는 코일(미도시)과 자석(미도시)이 구비되어 있어, 상기 코일 또는 자석 중 어느 하나는 고정되어 있고 나머지 하나가 회전날개(13)에서 제공되는 회전력에 의해 회전하면서 발전하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 풍력발전기는 주로 중,대형급 풍력발전을 위해 설치되었으며, 가정이나 건물 등의 소형장소 및 비교적 작은 지역 내의 자가발전을 위해 운용하기에는 많은 투자에 의한 경제성이 없는 문제점이 있었다.

또한, 회전날개의 구조상 전력을 발생시키기 위하여는 최소한 풍속 5-6m/sec이상 이여야 발전이 가능하므로 바람이 비교적 약하고 풍향이 자주 변화하는 지형에서는 만족할만한 발전 효과를 낼 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 회전날개가 고정된 형상을 하고 있기 때문에 바람의 양에 따른 풍력발전기의 발전량을 조절할 수 없는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 풍력발전기는 구조상 단일 풍력날개유니트에 의해 얻어지는 회전력을 이용해 발전하는 단일 전력발전장치로 구성되며, 풍력발전기 자체가 일단 설치되면 고정되어 위치를 이동할 수 없는 고정식 풍력발전기가 주종을 이루었다.

따라서, 바람의 양 및 풍향의 변화에 따라 효율적인 가동이 어려운 점이 있었으며, 필요한 장소로 이동을 할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 근래에는 농촌에서 농업기술의 향상에 따라 농작물의 재배가 비닐하우스를 이용하여 겨울철에도 많이 이루어지고 있으며, 특히 대형 비닐하우스재배의 경우 겨울철 난방에 따른 난방비의 과다로 인해 농작물의 생산비가 상승하는 원인이 되고, 정전이 될 경우 원활한 전력이 공급되지 않아 농작물의 동사에 따른 피해가 막대해 질 수 있는 문제점 역시 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 바람이 약한 지역에서도 원만한 전기발전이 가능토록 하고, 바람의 세기에 따라 날개부의 바람을 받는 면적을 조절할 수 있는 농업용 풍력발전기를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 풍력발전기의 구조를 간단하게 하여 조립설치가 간편하며, 장소 이동이 용이한 농업용 풍력발전기를 제공함에 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 바람의 양이 적은 지역에서도 복수로 구비되는 회전동력발생수단이 가요성 있는 동력전달수단에 의해 연결되어 하나의 전기발생수단을 구동함으로써, 지형적인 장애에 영향을 크게 받지 않고 설치하여 효과적으로 전기를 생산할 수 있는 농업용 풍력발전기를 제공함에 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 본 발명은 바람의 유동에 의한 운동에너지를 이용하여 회전력을 발생시키는 적어도 하나 이상의 회전동력발생수단과; 상기 회전동력발생수단에 의해 발생하는 회전력에 의해 전기를 발생시키는 전기발생수단; 및 상기 회전동력발생수단으로부터 상기 전기발생수단으로 회전력을 전달하도록 적어도 하나 이상의 상기 회전동력발생수단과 상기 전기발생수단을 상호 연결하는 동력 전달 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 회전동력발생수단은 하부가 지면 내에 매설되어 고정되는 원통형의 지지축과, 상기 지지축의 상단에 결합하여 수직회전운동을 수평회전운동으로 변환하는 동력전달변환부재와, 상기 동력전달변환부재에 결합하여 바람에 의해 회전하고 상단부에 지지고리부가 결합한 회전축, 및 상기 회전축에 결합하여 회전력을 발생하는 회전날개부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 지지축은 지지축의 상부 외면에 결합하되 상/하 이동 가능한 고정플랜지, 및 상기 고정플랜지에 일단이 결합하고 절첩 가능한 고정지지대로 이 루어진 고정지지부재를 더 포함하여 구성되며, 상기 고정지지대는 주변 지면의 고도차이에 따라 길이 조절이 가능한 다단식 부재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 동력전달변환부재는 상기 회전축의 일 방향 회전운동을 타 방향 회전운동으로 변환하는 베벨기어 또는 워엄기어, 및 상기 베벨기어 또는 워엄기어의 외부노출에 따른 파괴/손상으로부터 보호하는 외관케이스로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전날개부재는 상기 회전축의 상부에 결합하되, 힌지 및 고정핀이 결합하는 관통홀이 형성된 상부힌지고정대와; 상기 상부힌지고정대로부터 일정간격 이격되어 상기 회전축의 하부에 결합하되, 힌지 및 고정핀이 결합하는 관통홀이 형성된 하부힌지고정대와; 상기 상부힌지고정대 및 하부힌지고정대와 각각 힌지 결합하여 절첩 가능하되, 상/하 관통하는 위치결정홀이 상호 일정간격 이격되어 수 개 형성되며, 외 측 일단에 날개지지대고정부가 구비된 상부회전날개지지대 및 하부회전날개지지대, 및 상기 상부회전날개지지대 및 하부회전날개지지대 사이에 결합하여 바람을 맞아 회전을 일으키는 날개부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 상부회전날개지지대 및 하부회전날개지지대는 상기 위치결정홀에 결합하여 상기 날개부의 일단을 고정하여 날개부의 폭을 조절할 수 있는 위치결정용핀부재를 더 구비하며, 상기 위치결정용핀부재는 상기 상부회전날개지지대 및 하부회전날개지지대에 결합하여 위치 이동이 가능하고, 상부에 관통홀이 형성된 조절결합대와; 상기 조절결합대의 하부에 일체로 형성되고, 상기 날개부의 일단이 고 정결합되는 날개고정홈; 및 상기 상부회전날개지지대 및 하부회전날개지지대의 위치결정홀 및 상기 조절결합대의 관통홀에 동시 결합하여 위치 고정하는 조절핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 회전날개부재는 상기 회전축에 일단이 고정결합하고, 상기 날개부의 일측에 타단이 고정결합하여 상기 날개부의 좌/우 폭 크기조절에 따라 상기 회전축과 날개부 사이에서 상대적인 거리조절이 가능한 다수의 날개부휨방지부재를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상/하부회전날개지지대는 상기 날개부의 좌/우 폭의 크기에 따라 길이 조절이 가능한 다단식 부재로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 날개부는 상기 날개지지대고정부와 상/하부회전날개지지대에 결합하기 위해 각 모서리부에 형성되는 날개부결합대 및 상기 날개부결합대에 의해 지지되는 하나의 판상 형태인 회전날개로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 날개부는 상기 상/하부회전날개지지대에 결합하는 한 쌍의 회전날개수직지지대 및 상기 회전날개수직지지대에 좌/우 양단이 결합하는 수 개의 회전날개로 구성되되, 상기 회전날개의 상단에는 결합홈이 형성되고 하단에는 상기 결합홈에 대응하는 결합대가 형성되며 좌/우 양단에는 삽입공이 형성되어 상기 회전날개가 상/하 순차적으로 적층되어 결합하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 날개부는 상기 한 쌍의 회전날개수직지지대에 각각 삽입되되 적층되는 상기 회전날개와 회전날개 사이에 고정결합되는 와이어결합대 및 상기 와이어결합대와 와이어결합대를 상호 연결하여 상기 회전날개의 폭 조절에 의한 휨 현상을 방지하기 위한 와이어부재로 이루어진 수 개의 중간회전날개지지부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 회전날개는 합성섬유, 연성탄소강, 연성합금강, 강화플라스틱 중 어느 하나의 재질을 사용하여도 무방하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하고자 한다. 첨부 도면 중, 도 2는 본 발명의 제1실시 예에 따른 농업용 풍력발전기의 회전동력발생수단을 보여주는 외관사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시 예에 따른 회전동력발생수단의 분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1실시 예에 따른 회전날개지지대의 결합 및 작동상태를 보여주는 상태도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1실시 예에 따른 날개부와 회전날개지지대의 결합상태를 보여주는 상태도이다.

본 발명인 농업용 풍력발전기는 농업용 비닐하우스 내에 농작물 재배를 위해 사용되는 각종 냉, 난방기를 구동하기 위해 공급되는 전력을 생산하기 위한 발전기로서, 설치를 위한 이동이 간편할 뿐만 아니라 바람의 양이 적은 지역에서도 복수로 구비되는 회전동력발생수단이 동력전달수단에 의해 연결되어 하나의 전기발생수단을 구동함으로써 효과적으로 전기를 생산할 수 있는 장치이다. 특히, 굴곡이 심한 산악 지역 등의 평탄하지 못한 지형에서도 쉽게 휘어질 수 있는(가요성) 동력전달수단에 의해 복수의 회전동력발생수단을 연결/구동함으로써 지형적인 장애에 영향을 크게 받지 않고 설치 가능한 장치이다.

-제1실시 예

본 발명의 제1실시 예에 따른 농업용 풍력발전기는 크게 회전동력발생수 단(100), 동력전달수단(200), 및 전기발생수단(300, 도 8참조)으로 구성된다.

-회전동력발생수단(100)

도 2를 참조하면, 상기 회전동력발생수단(100)은 바람의 유동에 의한 운동에너지를 이용하여 회전력을 발생시키는 장치로서, 이는 원통형의 지지축(110)과, 고정지지부재(120)와, 동력전달변환부재(130)와, 회전축(140) 및 회전날개부재(150)로 구성된다.

1. 지지축(110)

상기 지지축(110)의 하단부는 미리 본 발명인 풍력발전기를 설치할 장소의 지면 내에 구비되는 지지축매설홀(미도시)에 삽입/고정되며, 이의 형상은 어떠한 것이라도 무방하지만, 하술할 고정지지부재(120)의 원활한 결합을 위해 원통형 형상인 것이 바람직하다.

2. 고정지지부재(120)

상기 고정지지부재(120)는 상기 지지축(110)을 지면에 매설한 후 바람직하지 못한 외부 환경에 의해 지지축(110)이 쓰러지지 않도록 견고하게 지지하기 위한 장치로서, 이는 고정플랜지(121) 및 고정지지대(122)로 이루어진다. 상기 고정플랜지(121)는 상기 지지축(110)의 상부 외면에 결합하며, 이는 외면에 결합한 후, 상/하 슬라이딩 이동이 가능하여 설치되는 지형에 맞추어 위치 이동이 가능하다.

그리고 상기 고정지지부재(120)는 상기 고정플랜지(121)에 일단이 결합 되는데, 이는 힌지(122a) 결합 되어 절첩 가능한 구조이다. 또한, 상기 고정지지대(122)는 주변 지면의 고도차이에 따라 길이 조절이 가능한 다단식 부재로 이루어 져 있어, 필요에 따라 고정지지대(122)의 길이를 줄이거나 늘릴 수 있다.

3. 동력전달변환부재(130)

상기 동력전달변환부재(130)는 상기 지지축(110)의 상단에 결합하여 하술할 회전축(140)의 수직회전운동을 동력전달수단(200)의 수평회전운동으로 변환하는 장치이다. 이는 상기 지지축(110)의 상단부에 결합하고, 내부 공간을 형성하는 외관케이스(131) 및 상기 외관케이스(131) 내에 구비되는 기어(gear)로 구성된다.

여기서, 상기 기어는 베벨기어(132) 또는 워엄기어를 사용할 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 베벨기어(132)를 예시하고 있다. 상기 베벨기어(132)의 기어축에는 각각 회전축(140) 및 동력전달수단(200)이 결합하여, 상기 회전축(140)이 수직회전운동을 하면 상기 베벨기어(132)의 운동방향 변환에 의해 상기 동력전달수단(200)의 수평회전운동으로 변환하게 되고, 이 수평회전운동은 다시 하술할 전기발생수단(300)에 회전력을 전달하게 된다.

4. 회전축(140)

상기 회전축(140)은 원통형의 형상으로 하단부가 상기 베벨기어(132)에 결합하여 하술할 회전날개부재(150)에 의해 발생하는 회전력을 전달하는 장치이다. 상기 회전축(140)의 상단부에는 지지고리부(141)가 형성되어 있어, 여기에 지지줄(미도시) 등을 이용하여 상호 이웃하는 복수의 회전동력발생수단(100)을 연결/지지함으로써, 강풍에 의해 회전동력발생수단(100)이 넘어지거나 또는 날개부(180)에 작용하는 바람에 의한 양력에 의해 상기 회전동력발생수단(100)이 부양하는 것을 방지할 수 있다.

5. 회전날개부재(150)

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 회전날개부재(150)는 상기 회전축(140)에 결합하여 회전력을 발생하는 장치로서, 이는 상부힌지고정대(151) 및 하부힌지고정대(152)와, 상부회전날개지지대(153) 및 하부회전날개지지대(154), 및 날개부(180)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 상/하부힌지고정대(151, 152)에 대해 설명하면, 상기 상부힌지고정대(151)는 상기 회전축(140)의 상부에 고정결합되며, 여기에는 힌지(151a)가 구비되어 상기 상부회전날개지지대(153)의 일단을 지지하게 되고, 상기 힌지(151a)에 의해 이를 중심으로 상기 상부회전날개지지대(153)가 회동을 할 수 있게 된다. 상기 하부힌지고정대(152)는 상기 상부힌지고정대(151)로부터 일정간격 이격되어 상기 회전축(140)의 하부에 결합하며, 힌지(152a)가 구비되어 상기 하부회전날개지지대(154)의 일단을 지지하는 구조는 상기 상부힌지고정대(151)와 동일하다. 본 발명의 실시 예에서, 상기 상/부힌지고정대(151,152)는 상기 회전축(140)에 네 방향으로 각각 결합하는 것이 바람직하며, 여기에 하술할 상/하부회전날개지지대(153,154)가 각각 네 개씩 결합하게 된다.

다음, 상기 상부회전날개지지대(153) 및 하부회전날개지지대(154)는 하술할 날개부(180)가 고정 결합하는 부재로서, 이러한 상/하회전날개지지대(153, 154)는 설치 전에는 회전축(140) 측으로 접힌 상태로 고정핀(151b)에 의해 고정되어 있다가, 설치시에는 날개부(180)를 결합하기 위해 상기 고정핀(151b)을 뽑은 후, 힌지(151a, 152a)를 중심으로 회동시켜 펼치고 다시 상기 고정핀(151b)을 결합하여 위치를 고정하게 된다.

또한, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 상기 상부회전날개지지대(153) 및 하부회전날개지지대(154)에는 하술할 위치결정홀(153a, 154a)에 결합하여 상기 날개부(180)의 일단을 고정하여 날개부(180)의 폭을 조절할 수 있는 위치결정용핀부재(160)가 각각 결합하여 있다.

여기서, 상기 위치결정용핀부재(160)는 상기 상/하부회전날개지지대(153, 154)에 결합하여 위치 이동이 가능하며 상부에 관통홀(161a)이 형성된 조절결합대(161)와, 상기 조절결합대(161)의 하부에 일체로 형성되고 상기 날개부(180)의 일단이 고정결합되는 날개고정홈(161b), 및 상기 상/하부힌지고정대(152)의 위치결정홀(153a) 및 상기 조절결합대(161)의 관통홀(161a)에 동시에 결합하여 위치를 고정하는 조절핀(170)으로 구성된다. 상기 위치결정용핀부재(160)에 의해 측정되는 바람의 양에 따라 상기 조절결합대(161)의 위치를 변동시킴으로써 날개부(180)의 좌/우 폭 크기를 용이하게 조절할 수 있게 된다.

한편, 상기 상부회전날개지지대(153) 및 하부회전날개지지대(154)는 상기 상부힌지고정대(151) 및 하부힌지고정대(152)와 각각 일단이 힌지(151a) 결합하여 절첩 가능한 구조를 가지며, 또한 상/하면을 관통하는 위치결정홀(153a, 154a)이 상호 일정간격 이격되어 수 개가 형성되어 있다.

그리고 상기 상/하부회전날개지지대(153, 154)의 외 측 타단에는 날개지지대고정부(153b, 154b)가 형성되어 있으며, 상기 날개지지대고정부(153b, 154b)의 내부에는 탄성부재(A)가 삽입되어 있고, 여기에 하술할 날개부(180)의 날개부결합 대(181)의 끝단이 삽입/결합하면 최종적으로 날개지지대핀(181a)을 결합하여 고정하게 된다.

한편, 상기 회전날개부재(150)에는 다수의 날개부휨방지부재(190)가 더 구비되는데, 이는 상기 회전축(140)에 일단이 고정결합하고, 상기 날개부(180)의 일측에 타단이 고정결합하여 상기 날개부(180)의 좌/우 폭 크기조절에 따라 상기 회전축(140)과 날개부(180) 사이에서 상대적인 거리조절이 가능하다. 예컨대, 상기 날개부(180)의 폭을 좁히는 경우, 먼저 상기 상부회전날개지지대(153)에 결합한 위치결정용핀부재(160)를 바깥쪽으로 일정거리 이동시키면서 상기 날개부(180)의 중간부분이 비틀어지지 않도록 가장 위쪽의 날개부휨방지부재(190)부터 차례로 조절하게 되고, 그런 다음 상기 하부회전날개지지대(154)에 결합한 위치결정용핀부재(160)를 조절하여 날개부(180)의 최종적인 폭으로 조절하게 되는 것이다.

본 발명의 제1실시 예에 따른 상기 날개부(180)는 상기 상부회전날개지지대(153) 및 하부회전날개지지대(154) 사이에 결합하여 유동하는 바람을 맞아 상기 회전축(140)을 회전시키는 부재로서, 이는 상기 날개지지대고정부(153b, 154b)와 상/하부회전날개지지대(153, 154)에 결합하기 위해 각 모서리부에 형성되는 날개부결합대(181) 및 상기 날개부결합대(181)에 의해 지지되는 하나의 판상 형태인 회전날개(182)로 구성된다.

상기 날개부결합대(181)는 상기 회전날개(182)의 모서리부에 형성되는 부재이지만, 이는 하술할 제2실시 예의 경우처럼, 상기 상부회전날개지지대(153) 및 하부회전날개지지대(154)를 상호 연결하는 두 개의 강체로 각각 구성하여도 무방하 다.

상기 회전날개(182)의 재질은 합성섬유, 연성탄소강 또는 연성합금강 재질을 사용할 수 있으나, 강화플라스틱 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

-동력전달수단(200)

상기 동력전달수단(200)은 이웃하는 회전동력발생수단(100)과 회전동력발생수단(100) 사이 및 상기 회전동력발생수단(100)과 전기발생수단(300) 사이에 결합하여, 상기 회전동력발생수단(100)에 의해 발생하는 회전력을 상기 전기발생수단(300)으로 전달하는 역할을 하는 장치이다.

이러한 동력전달수단(200)은 복수로 설치되는 회전동력발생수단(100)과 회전동력발생수단(100) 사이에 결합하여, 각각의 회전동력발생수단(100)에 의해 발생하는 회전력을 상기 전기발생수단(300)으로 전달하게 되며, 특히 상기 회전동력발생수단(100)이 설치되는 지형의 고도 차이에 따른 지형 장애를 극복하고 용이하게 회전력이 상기 전기발생수단(300)으로 전달될 수 있도록 하기 위해 휘어지는 가요성 성질이 있다.

예컨대, 본 발명의 실시 예에서는 상기 동력전달수단(200)으로 플렉시블 트랜스미션 샤프트(FTS)를 예시하고 있으며, 이는 파이프 형상의 샤프트로 되어 있으며, 파이프의 원주방향으로 파이프를 절단하는 슬릿이 있고, 그 각각의 슬릿은 특수한 지그재그무늬의 지퍼식으로 맞물리어 연결되어 있다. 상기 플렉시블 트랜스미션 샤프트는 큰 꺾임 각에서도 각속도의 변화없이 큰 토크를 전달할 수 있는 부재이다.

이러한 동력전달수단(200)을 통해 복수의 회전동력발생수단(100)을 직렬로 연결하여 얻어지는 회전력을 전기발생수단(300)으로 효과적인 전달이 가능하며, 적은 양의 바람이 불더라도 여러 대의 회전동력발생수단(100)에 의해 발생하는 회전력으로 필요한 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다.

-전기발생수단(300)

상기 전기발생수단(300)은 상기 회전동력발생수단(100)에 의해 발생하는 회전력에 의해 전기를 발생시키는 장치로서, 본 발명의 실시 예에서는 복수의 회전동력발생수단(100)과 단일의 전기발생수단(300)으로 결합한 풍력발전기를 예시하고 있으나, 상기 회전동력발생수단(100)이 하술할 동력전달수단(200)에 의해 병렬식으로 연결되는 경우에는 복수의 전기발생수단(300)을 사용하여도 무방함을 밝혀둔다.

한편, 상기 전기발생수단(300)은 도시하지는 않았지만, 이 전기발생수단(300)에 의해 생산되는 전기를 저장할 수 있는 축전기(미도시)를 더 구비할 수 있음은 통상의 기술임을 밝혀둔다. 또한 상기 전기발생수단(300)은 통상적으로 사용되는 공지된 장치로서, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

첨부 도면 중, 도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 농업용 풍력발전기의 회전동력발생수단을 보여주는 부분사시도이다. 이하, 상기 도면을 참조하여 제2실시 예에 따른 회전동력발생수단에 대해서 설명하고자 한다.

-제2실시 예

본 발명의 제2실시 예에 따른 농업용 풍력발전기의 구성 및 이들 구성의 작용은 상술한 제1실시 예에 따른 농업용 풍력발전기의 구성 및 작용과 동일하다. 다 만, 본 발명의 제2실시 예에 따른 농업용 풍력발전기에 있어서, 회전동력발생수단을 구성하는 날개부에 차이점이 있으며, 따라서 본 발명의 제1실시 예의 농업용 풍력발전기의 구성과 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략하고, 본 발명의 제2실시 예에 따른 농업용 풍력발전기의 회전동력발생수단의 구성요소 중, 날개부 구성 및 작용에 대해서만 설명하고자 한다.

본 발명의 제2실시 예에 따른 농업용 풍력발전기의 회전동력발생수단(100), 동력전달수단(200), 및 전기발생수단(300, 도 8참조)은 제1실시 예에 따른 농업용 풍력발전기의 구성 및 작용과 동일하며, 상기 회전동력발생수단(100)을 구성하는 지지축(110)과, 고정지지부재(120)와, 동력전달변환부재(130)와, 회전축(140) 및 회전날개부재(150)의 구성 및 작용도 동일하다.

이하, 상기 회전날개부재(150)의 날개부(180')에 대해서 설명하고자 한다.

상기 날개부(180')는 상부회전날개지지대(153) 및 하부회전날개지지대(154) 사이에 결합하여 유동하는 바람을 맞아 회전축(140)을 회전시키는 부재로서, 이는 상기 상/하부회전날개지지대(153, 154)에 결합하는 한 쌍의 회전날개수직지지대(181a', 181b') 및 상기 회전날개수직지지대(181a', 181b')에 좌/우 양단이 결합하여 적층되는 수 개의 회전날개(182)로 구성된다.

상기 회전날개(182)는 상기 회전날개수직지지대(181a', 181b')에 순차적으로 적층되는 구조이며, 이 회전날개(182)가 적층되어 전체적인 회전날개(182)의 크기를 결정하게 된다. 상기 회전날개(182)의 전체적인 크기는 풍력발전기가 사용되는 장소 또는 바람의 양에 따라 그 크기가 달라질 수 있으며, 이는 풍력발전기의 설계 시 고려되는 문제이다.

이러한 회전날개(182)의 상단에는 '

' 형상의 결합홈(182a)이 형성되고, 하단에는 상기 결합홈(182a)에 대응하는 결합대(182b)가 형성되며, 좌/우 양단에는 삽입부(182c)가 형성되어, 상기 삽입부(182c)가 상기 회전날개수직지지대(181a', 181b')에 삽입되어 결합하면서 회전날개(182)가 상/하 순차적으로 적층하게 된다. 또한, 상기 회전날개(182)의 적층시, 상기 결합홈(182a)과 결합대(182b)가 맞물려 결합함으로써, 전체적으로 안정한 회전날개(182)의 결합구조를 가지게 된다.

한편, 상기 날개부(180')는 바람에 의한 회전날개(182)의 일그러짐 또는 날개부(180')의 폭 조정시의 일그러짐 등을 방지하고 안정성을 위해서, 상기 회전날개(182)와 회전날개(182) 사이에 수 개의 중간회전날개지지부재(183)가 더 구비된다.

상기 중간회전날개지지부재(183)는 상기 한 쌍의 회전날개수직지지대(181a', 181b')에 각각 삽입되되, 적층되는 상기 회전날개(182)와 회전날개(182) 사이에 고정결합되는 와이어결합대(183a), 및 상기 와이어결합대(183a)와 와이어결합대(183a)를 상호 연결하여 상기 회전날개(182)의 폭 조절에 의한 휨 현상을 방지하기 위한 와이어부재(183b)로 이루어진다.

상기와 같은 회전날개(182)는 바람의 양이나 지형적인 조건 또는 필요로 하는 전력생산량에 따라 적층되는 회전날개(182)의 수가 달라질 수 있는 것이다.

한편, 상기 회전날개(182)는 합성섬유, 연성탄소강, 연성합금강, 강화플라스틱 중 어느 하나의 재질을 사용하여도 무방하다.

이하, 상기와 같이 구성된 농업용 풍력발전기의 설치과정 및 작동상태에 대해 설명하고자 한다. 첨부 도면 중, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 회전동력발생수단의 설치상태를 보여주는 설치도, 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 농업용 풍력발전기의 전체 모습을 보여주는 사시도이다.

상기 도면을 참조하면, 본 발명인 농업용 풍력발전기가 설치될 장소의 지면에 적절한 간격을 두고 지지축(110)이 매설될 홀을 파거나, 또는 미리 상기 지지축(110)의 외경의 크기에 맞추어 매설홀(미도시)을 구비한다.

그런 다음, 상기 지지축(110)을 매설홀에 삽입하여 고정하고, 상기 지지축(110)의 상부에 결합하여 있는 미리 결합하여 있는 다단의 고정지지대(122)를 펼쳐서 상기 지지축(110)이 지면과 수직이 되도록 설치한다. 상기 고정지지대(122)는 길이 조절이 가능한 다단식 부재로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 회전동력발생수단(100)이 설치될 장소의 지형의 고도가 차이가 나더라도 쉽게 상기 지지축(110)을 수직으로 고정할 수 있게 된다.

여기서, 상기 지지축(110)의 상단부에는 베벨기어(132)를 포함하는 동력전달변환부재(130)가 결합하여 있으며, 또한 상기 베벨기어(132)의 가로방향 축에는 동력전달수단(200)이 각각 결합하여 있고, 세로방향 축에는 회전축(140)이 결합하여 있는 상태이다.

그리고 상기 지지축(110)의 상/하부에 결합하는 각각의 상/하부회전날개지지대(153, 154)를 회동시켜 펼친 후, 고정핀(151b)을 결합하여 위치를 고정하고, 날개부(180)의 날개부결합대(181) 또는 회전날개수직지지대(181a', 181b')의 끝단을 상기 상/하부회전날개지지대(153, 154)의 날개지지대고정부(153b, 154b)에 삽입/결합하고, 날개지지대핀(181a)을 결합하여 고정한다. 그런 다음, 제2실시 예의 경우, 상기 회전날개수직지지대(181a', 181b')에 회전날개(180)를 적층 결합하고, 동시에 상기 회전날개(180)와 회전날개(180) 사이에 수 개의 중간회전날개지지부재(183)를 결합하면, 본 발명인 농업용 풍력발전기의 설치가 완료된다.

이 상태에서, 상기 위치결정용핀부재(160)의 위치를 조정하여 바람의 양에 따라 날개부(180)의 좌/우 폭을 용이하게 조정할 수 있다.

이와 같이 설치된 풍력발전기의 작동상태를 간략히 설명하면, 일단 바람이 불면, 날개부(180)에 풍력이 가해지고, 이 풍력에 의해 회전축(140)이 수직회전운동을 하게 된다. 그리고 상기 회전축(140)의 수직회전운동은 동력전달변환부재(130)를 통해 직선회전운동으로 변환되어 동력전달수단(200)이 회전하도록 하며, 상기 복수의 동력전달수단(200)에 의해 전달되는 회전력은 단일의 전기발생수단(300)으로 다시 전달되어 필요한 전기를 발생하게 되는 것이다.

상기와 같은 본 발명인 농업용 풍력발전기에 의하면, 바람이 약한 지역에서도 원만한 전기발전이 가능하며, 바람의 세기에 따라 날개부의 바람을 받는 면적을 자유롭게 조절할 수 있다.

또한, 본 발명은 구조적으로 간단하여 조립설치가 간편하며, 장소 이동이 용이하다.

또한, 본 발명은 바람의 양이 적은 지역에서도 복수로 구비되는 회전동력발 생수단이 가요성 있는 동력전달수단에 의해 연결되어 하나의 전기발생수단을 구동함으로써, 지형적인 장애에 영향을 크게 받지 않고 설치하여 효과적으로 전기를 생산할 수 있다.

Claims (15)

1. 바람의 유동에 의한 운동에너지를 이용하여 회전력을 발생시키는 적어도 하나 이상의 회전동력발생수단과;

   상기 회전동력발생수단에 의해 발생하는 회전력에 의해 전기를 발생시키는 전기발생수단;

   상기 회전동력발생수단으로부터 상기 전기발생수단으로 회전력을 전달하도록 적어도 하나 이상의 상기 회전동력발생수단과 상기 전기발생수단을 상호 연결하는 동력 전달 수단을 포함하고,

   상기 회전동력발생수단은 하부가 지면 내에 매설되어 고정되는 원통형의 지지축과, 상기 지지축의 상단에 결합하여 수직회전운동을 수평회전운동으로 변환하는 동력전달변환부재와, 상기 동력전달변환부재에 결합하여 바람에 의해 회전하고 상단부에 지지고리부가 결합한 회전축, 및 상기 회전축에 결합하여 회전력을 발생하는 회전날개부재로 이루어지며,

   상기 회전날개부재는 상기 회전축의 상부에 결합하되, 힌지 및 고정핀이 결합하는 관통홀이 형성된 상부힌지고정대와; 상기 상부힌지고정대로부터 일정간격 이격되어 상기 회전축의 하부에 결합하되, 힌지 및 고정핀이 결합하는 관통홀이 형성된 하부힌지고정대와; 상기 상부힌지고정대 및 하부힌지고정대와 각각 힌지 결합하여 절첩 가능하되, 상/하 관통하는 위치결정홀이 상호 일정간격 이격되어 수 개 형성되며, 외 측 일단에 날개지지대고정부가 구비된 상부회전날개지지대 및 하부회전날개지지대, 및 상기 상부회전날개지지대 및 하부회전날개지지대 사이에 결합하여 바람을 맞아 회전을 일으키는 날개부로 이루어지고,

   상기 상부회전날개지지대 및 하부회전날개지지대는 상기 위치결정홀에 결합하여 상기 날개부의 일단을 고정하여 날개부의 폭을 조절할 수 있는 위치결정용핀부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 농업용 풍력발전기.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 지지축은 지지축의 상부 외면에 결합하되 상/하 이동 가능한 고정플랜지, 및 상기 고정플랜지에 일단이 결합하고 절첩 가능한 고정지지대로 이루어진 고정지지부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 농업용 풍력발전기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 고정지지대는 주변 지면의 고도차이에 따라 길이 조절이 가능한 다단식 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 농업용 풍력발전기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 동력전달변환부재는 상기 회전축의 일 방향 회전운동을 타 방향 회전운동으로 변환하는 베벨기어 또는 워엄기어, 및 상기 베벨기어 또는 워엄기어의 외부노출에 따른 파괴/손상으로부터 보호하는 외관케이스로 구성되는 것을 특징으로 하는 농업용 풍력발전기.
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,

   상기 위치결정용핀부재는 상기 상부회전날개지지대 및 하부회전날개지지대에 결합하여 위치 이동이 가능하고, 상부에 관통홀이 형성된 조절결합대와; 상기 조절결합대의 하부에 일체로 형성되고, 상기 날개부의 일단이 고정결합되는 날개고정홈; 및 상기 상부회전날개지지대 및 하부회전날개지지대의 위치결정홀 및 상기 조절결합대의 관통홀에 동시 결합하여 위치 고정하는 조절핀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 농업용 풍력발전기.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 회전날개부재는 상기 회전축에 일단이 고정결합하고, 상기 날개부의 일측에 타단이 고정결합하여 상기 날개부의 좌/우 폭 크기조절에 따라 상기 회전축과 날개부 사이에서 상대적인 거리조절이 가능한 다수의 날개부휨방지부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 농업용 풍력발전기.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 상/하부회전날개지지대는 상기 날개부의 좌/우 폭의 크기에 따라 길이 조절이 가능한 다단식 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 농업용 풍력발전기.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 날개부는 상기 날개지지대고정부와 상/하부회전날개지지대에 결합하기 위해 각 모서리부에 형성되는 날개부결합대 및 상기 날개부결합대에 의해 지지되는 하나의 판상 형태인 회전날개로 이루어지는 것을 특징으로 하는 농업용 풍력발전기.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 날개부는 상기 상/하부회전날개지지대에 결합하는 한 쌍의 회전날개수직지지대 및 상기 회전날개수직지지대에 좌/우 양단이 결합하는 수 개의 회전날개로 구성되되, 상기 회전날개의 상단에는 결합홈이 형성되고 하단에는 상기 결합홈에 대응하는 결합대가 형성되며 좌/우 양단에는 삽입공이 형성되어 상기 회전날개가 상/하 순차적으로 적층되어 결합하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 농업용 풍력발전기.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 날개부는 상기 한 쌍의 회전날개수직지지대에 각각 삽입되되, 적층되는 상기 회전날개와 회전날개 사이에 고정결합되는 와이어결합대 및 상기 와이어결합대와 와이어결합대를 상호 연결하여 상기 회전날개의 폭 조절에 의한 휨 현상을 방지하기 위한 와이어부재로 이루어진 수 개의 중간회전날개지지부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 농업용 풍력발전기.
14. 제 11항 또는 12항에 있어서,

    상기 회전날개는 합성섬유, 연성탄소강, 연성합금강, 강화플라스틱 중 어느 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 농업용 풍력발전기.
15. 제 1항에 있어서, 상기 동력전달수단은 적어도 하나의 상기 회전동력발생수단들과 상기 전기발생수단을 직렬로 연결하고, 상기 회전동력발생수단이 설치되는 지형의 고도 차이에 따라 회전력을 상기 전기발생수단으로 전달하도록 휘어지는 가요성 부재인 것을 특징으로 하는 농업용 풍력 발전기.

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