(57)【要約】      （修正有）【課題】発電効率が向上するように構成される風力発電装置を提供する。【解決手段】本発明に係る発電効率を向上させた風力発電装置は、上側プレートと、下側プレートと、上側プレートと下側プレートとの間に設けられ、上側プレートおよび下側プレートの外側部に沿って互いに離隔する多数のブレードとを含む回転体１００、一側が上側プレートの中央部に結合されて回転体の回転力の伝達を受けるように設けられ、上側プレートと下側プレートとの間の空間の側方向に配置される増速機２００、および増速機の他側に連結され、増速機の出力軸に連結されて回転する回転ハウジングと、回転ハウジングの内部で回転ハウジングに固設される回転子と、回転ハウジングの内部に回転子から所定の間隔だけ離隔して設けられる固定子とを含み、回転子と固定子によって電気が発生するように備えられる発電体３００、を含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側プレートと、下側プレートと、前記上側プレートと前記下側プレートとの間に設けられ、前記上側プレートおよび前記下側プレートの外側部に沿って互いに離隔する多数のブレードとを含む回転体；
一側が前記上側プレートの中央部に結合されて前記回転体の回転力の伝達を受けるように設けられ、前記上側プレートと前記下側プレートとの間の空間の側に配置される増速機；および
前記増速機の他側に連結され、前記増速機の出力軸に連結されて回転する回転ハウジングと、前記回転ハウジングの内部で前記回転ハウジングに固設される回転子と、前記回転ハウジングの内部に前記回転子から所定の間隔だけ離隔して設けられる固定子とを含み、前記回転子と前記固定子によって電気が発生するように備えられる発電体；を含んでなり、
前記増速機および前記発電体は、前記上側プレート、前記下側プレートおよび前記ブレードで囲まれた回転体の内部空間に設けられることを特徴とする、発電効率を向上させた風力発電装置。
【請求項２】
一側はエアコンプレッサに連結され、他側は前記回転体に連結され、エアコンプレッサから圧縮空気の供給を受けて回転力を発生させて前記回転体へ伝達するように設けられる回転力発生ユニットをさらに含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の発電効率を向上させた風力発電装置。
【請求項３】
前記回転力発生ユニットは、
一側にはエアコンプレッサから内部空間へ圧縮空気の供給を受けるように備えられるエア流入部が設けられ、他側には内部空間に流入した圧縮空気が外部へ排出されるようにエア排出孔が設けられるエアハウジングと、
前記エアハウジングの内部に備えられ、エアハウジングの内部へ圧縮空気が供給されることによりエアハウジングの内部で回転するように設置されるエアブレードと、
一端部は前記エア回転体の中心軸と一体に設けられるか或いは結合され、前記エアハウジングを貫いて外部へ延びる他端部は前記回転体に連結される延長軸とを含んで構成されることを特徴とする、請求項２に記載の発電効率を向上させた風力発電装置。
【請求項４】
前記上側プレートと前記下側プレートはステンレス素材からなり、前記ブレードはアルミニウム素材からなることを特徴とする、請求項１に記載の発電効率を向上させた風力発電装置。
【請求項５】
前記ブレードは、
前記上側プレートと前記下側プレートとの間に備えられ、
前記上側プレートと前記下側プレートの内側方向端部に内側折曲部が設けられることを特徴とする、請求項４に記載の発電効率を向上させた風力発電装置。
【請求項６】
前記回転体は、
一端は前記上側プレートに固定結合され、他端は前記下側プレートに固定結合されることにより、前記上側プレートと前記下側プレートとの間に上下垂直方向に設置される支持棒をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の発電効率を向上させた風力発電装置。
【請求項７】
前記支持棒はステンレス素材からなることを特徴とする、請求項６に記載の発電効率を向上させた風力発電装置。
【請求項８】
前記回転体は、
前記下側プレートは中央部に貫通孔を有するリング状のプレートであり、
前記貫通孔の中央部に、前記発電体の固定軸または固定軸の下側に連結された支柱部の外周部が挿入されるベアリングと、前記ベアリングの上部、下部および外側部を包み込むように設けられる保護パッドと、一側は前記保護パッドに連結され、他側は前記下側プレートの内周部に連結されることにより、前記下側プレートと前記保護パッドとを固定結合させる連結フレームとを含む回転ガイドユニットをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の発電効率を向上させた風力発電装置。
【請求項９】
前記発電体の回転ハウジングはアルミニウム素材からなることを特徴とする、請求項１に記載の発電効率を向上させた風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置に係り、より詳細には、風力を利用して発電が行われるが、発電効率が向上するように構成された風力発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油や石炭などの資源が枯渇することにつれて、石油や石炭などの資源を必要としない、環境にやさしいエネルギーを利用する発電方法が開発されている。
【０００３】
自然エネルギーの中でも、特に風力を利用して発電が行われる風力発電装置は、大部分が他の手段を付加することにより発電効率を向上させているが、特許文献１のように太陽光パネルを付加する方式が主に採用されている。
【０００４】
ところが、太陽光は、夜になると発電が行われなくなるので、依然として、太陽光以外の手段を介して風力発電装置の回転体自体を持続的に回転させることができる手段を付加する風力発電装置の開発が求められる。
【０００５】
また、風力発電装置の回転体の構造を改善することにより、従来と同じ大きさの風力発電装置における回転体の大きさが大きくなって発電効率を向上させるものの、風力発電装置自体の大きさはそのまま維持することができるようにする風力発電装置の開発による風力発電装置の効率向上が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国特許第１０−１１４６１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明の目的は、発電効率が向上するように構成される風力発電装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、風が持続的に吹かない環境でも常時発電ができるように構成される風力発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る発電効率を向上させる風力発電装置は、上側プレートと、下側プレートと、前記上側プレートと前記下側プレートとの間に設けられ、前記上側プレートおよび前記下側プレートの外側部に沿って互いに離隔する多数のブレードとを含む回転体；一側が前記上側プレートの中央部に結合されて前記回転体の回転力の伝達を受けるように設けられ、前記上側プレートと前記下側プレートとの間の空間の側に配置される増速機；および前記増速機の他側に連結され、前記増速機の出力軸に連結されて回転する回転ハウジングと、前記回転ハウジングの内部で回転ハウジングに固設される回転子と、前記回転ハウジングの内部に前記回転子から所定の間隔だけ離隔して設けられる固定子とを含み、回転子と固定子によって電気が発生するように備えられる発電体；を含んでなり、前記増速機および前記発電体は、前記上側プレート、前記下側プレートおよび前記ブレードで囲まれた回転体の内部空間に設けられることを特徴とする。
【００１０】
また、一側はエアコンプレッサに連結され、他側は前記回転体に連結されるが、エアコンプレッサから圧縮空気の供給を受けて回転力を発生させて前記回転体へ伝達するように設けられる回転力発生ユニットをさらに含んでいることを特徴とする。
【００１１】
この際、前記回転力発生ユニットは、一側にはエアコンプレッサから内部空間へ圧縮空気の供給を受けるように備えられるエア流入部が設けられ、他側には内部空間に流入した圧縮空気が外部へ排出されるようにエア排出孔が設けられるエアハウジングと、前記エアハウジングの内部に備えられ、エアハウジングの内部へ圧縮空気が供給されることによりエアハウジングの内部で回転するように設置されるエアブレードと、一端部は前記エア回転体の中心軸と一体に設けられるか或いは結合され、前記エアハウジングを貫いて外部へ延びる他端部は前記回転体に連結される延長軸とを含んで構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記上側プレートと前記下側プレートはステンレス素材からなり、前記ブレードはアルミニウム素材からなることを特徴とする。
【００１３】
また、前記ブレードは、前記上側プレートと前記下側プレートとの間に備えられ、前記上側プレートと前記下側プレートの内側方向端部に内側折曲部が設けられることを特徴とする。
【００１４】
また、前記回転体は、一端は前記上側プレートに固定結合され、他端は前記下側プレートに固定結合されることにより、前記上側プレートと前記下側プレートとの間に上下垂直方向に設置される支持棒をさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
また、前記支持棒はステンレス素材からなることを特徴とする。
【００１６】
また、前記回転体は、前記下側プレートは中央部に貫通孔を有するリング状のプレートであり、前記貫通孔の中央部に、前記発電体の固定軸または固定軸の下側に連結された支柱部の外周部が挿入されるベアリングと、前記ベアリングの上部、下部および外側部を包み込むように設けられる保護パッドと、一側は前記保護パッドに連結され、他側は前記下側プレートの内周部に連結されることにより、前記下側プレートと前記保護パッドとを固定結合させる連結フレームとを含む回転ガイドユニットをさらに含むことを特徴とする。
【００１７】
また、前記発電体の回転ハウジングはアルミニウム素材からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る発電効率を向上させる風力発電装置は、回転体がアルミニウム素材を含んで構成されることにより、回転体の回転効率が向上し、これに加えて回転体の回転力を増速機を介して増大させて発電体へ伝達するように構成されることにより、発電効率を向上させることができるという効果がある。すなわち、風力発電装置の回転体について、アルミニウムまたはアルミニウム合金（Al-Cu, Al-Mn, AL-Mgなど）により、または、このようなアルミニウム素材と、他の金属材や樹脂材などとの複合材により形成することができる。
【００１９】
また、本発明に係る発電効率を向上させる風力発電装置は、エア供給ユニットをさらに含み、風が持続的に吹かない環境でもエア供給ユニットを介して回転体に圧縮エアを供給して回転体が回転できるように構成されることにより、常時発電を可能にして電力を安定的に供給することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置における回転体のブレードを省略して示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置の回転体を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置における回転体のブレードを示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置の発電体を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
上述した本発明が解決しようとする課題、課題の解決手段、発明の効果を含む具体的な事項は、次に記載する実施形態および図面に含まれている。本発明の利点、特徴、およびそれらの達成方法は、添付図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると明確になるだろう。
【００２２】
また、明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」または「備える」とするとき、これは、特に反対される記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【００２３】
以下、本発明の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。まず、各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたり、同一の構成要素については、たとえ他の図面上に表示されても出来る限り同一の符号を持つようにしていることに留意すべきである。また、本発明を説明するにあたり、関連した公知の構成または機能についての具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にするおそれがあると判断された場合には、その詳細な説明を省略する。
【００２４】
図１は本発明の一実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置を示す斜視図、図２は本発明の一実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置における回転体のブレードを省略して示す正面図、図３は本発明の一実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置の回転体を示す分解斜視図、図４は本発明の他の実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置における回転体のブレードを示す斜視図、図５は本発明の一実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置の発電体を示す断面図、図６は本発明の他の実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置を示す斜視図である。
【００２５】
図１および図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置は、主に、回転体１００、増速機２００、発電体３００、電力貯蔵ユニット（図示せず）、および制御ユニット（図示せず）を含む。
【００２６】
まず、回転体１００は、基本的に風によって回転し、さらに後述する回転力発生ユニット４００によって回転するように構成され、上側プレート１１０、下側プレート１２０、および多数のブレード１３０を含む。
【００２７】
ここで、上側プレート１１０は、回転体１００の上部ボディを構成し、下側プレート１２０は、回転体１００の下部ボディを構成する。上側プレート１１０と下側プレート１２０は、耐腐食性の確保および剛性の確保のためにステンレス素材を含んで構成される。すなわち、SUS304, SUS304Lといったステンレス鋼により、または、ステンレス鋼と、他の金属材や樹脂材などとの複合材により形成することができる。
【００２８】
上側プレート１１０は、回転体１００の上部ボディであって、円板状をなすが、中心部の下面には後述の増速機２００が設置される。また、上側プレート１１０は、回転体１００の全体の重量を減少させることができるように、中心部と外側部との間の空間に、複数の貫通孔が設けられることが好ましい。
【００２９】
下側プレート１２０は、回転体１００の下部ボディであって、円板状をなすが、中心部に貫通孔を有するリング状であってもよく、この貫通孔の中に、回転ガイドユニット１５０をさらに含んで構成できる。
【００３０】
回転ガイドユニット１５０は、回転体１００が上側プレート１１０、下側プレート１２０およびブレード１３０を含む構造で構成されることに伴い、回転体１００が回転する過程で、回転体１００について、回転中心軸が上下直線方向に安定的に維持された状態を保つようにし、回転体１００の回転をスムーズに行うことができるようにする構成である。
【００３１】
より詳細には、回転ガイドユニット１５０は、(i)発電体３００の固定軸３４０または固定軸３４０の下側に連結された支柱部の外周部が挿入されるベアリング１５１と、(ii)ベアリング１５１の上部、下部および外側部を包み込むように設けられる保護パッド１５２と、(iii)保護パッド１５２の外周部に設けられ、一側は保護パッド１５２に連結され、他側は下側プレート１２０の内周部に連結されることにより、保護パッド１５２と下側プレート１２０の内周部とを連結する連結フレーム１５３とを、含んで構成される。
【００３２】
ブレード１３０は、上側プレート１１０と下側プレート１２０とを連結するとともに、風によって回転体１００が回転できるように設置されるものであり、上部は上側プレート１１０に結合され、下部は下側プレート１２０に結合されることにより、上側プレート１１０と下側プレート１２０とを連結する。ブレード１３０は、上側プレート１１０と下側プレート１２０の外側部に沿って多数備えられる。多数のブレード１３０は、互いに所定の間隔で離隔して設けられ、回転体１００の全重量を減少させて回転効率を向上させるように、アルミニウム素材からなる。
【００３３】
また、上側プレート１１０および下側プレート１２０はステンレス素材からなるが、ブレード１３０は、上側プレート１１０および下側プレート１２０とは異なり、アルミニウム素材からなってもよい。このようにブレード１３０が上側プレート１１０および下側プレート１２０とは異なる素材からなることにより、ブレード１３０は、上側と下側に設けられる上側折曲部と下側折曲部を含み、上側折曲部および下側折曲部に締結孔が設けられており、上側プレート１１０および下側プレート１２０には、締結孔と対応する位置に、結合孔が設けられており、ネジやリベットなどの固定手段が、締結孔と結合孔に挿通されることにより、ブレード１３０と、上側プレート１１０および下側プレート１２０とが固定結合されるように構成できる。
【００３４】
ここで、ブレード１３０には、図４に示すように、上側プレート１１０と下側プレート１２０の内側に位置する端部に、内側折曲部１３１が設けられることが好ましく、ブレード１３０に内側折曲部１３１が設けられることにより、風によってブレード１３０が回転する過程で、２つの隣接のブレード１３０同士の間の空間に流入する風が、ブレード１３０の内側折曲部１３１に外力を加えることにより、回転体１００の回転効率を向上させることができる。
【００３５】
一方、このように構成される回転体１００における、上側プレート１１０、下側プレート１２０およびブレード１３０に囲まれた回転体１００の内部空間には、後述する増速機２００と発電体３００が備えられる。このような構成により、風力発電装置の大きさを変えることなく、回転体１００の大きさを増加させて回転体１００の回転効率を向上させることができる。
【００３６】
一方、回転体１００は、耐久性を向上させるための手段として、一端は上側プレート１１０に固定結合され、他端は下側プレート１２０に固定結合されることにより、上側プレート１１０と下側プレート１２０との間に、上下垂直方向に設置される、支持棒１４０をさらに含んでもよい。このとき、支持棒１４０はステンレス素材からなることが好ましい。
【００３７】
次に、増速機２００は、回転体１００の回転力の伝達を受け、伝達された回転力を増速させて発電体３００へ供給するためのもので、一側が上部プレートの中央部に結合され、回転体１００が回転することにより回転体１００の回転力の伝達を受けるように構成され、回転体１００から伝達された回転力は、さまざまな機械要素の結合を介して増速されて、発電体３００に連結される他側へ伝達されるように構成される。ここで、上部プレートに結合される一側は入力軸を意味し、発電体３００に連結される他側は出力軸を意味することができる。
【００３８】
ここで、増速機２００は、ギアといった１つ以上の機械要素の結合によって、入力軸を介して伝達された回転力を増速させて、出力軸を介して出力させ、発電体３００側へ増速回転力を伝達することができるように設置される。増速機２００は、上側プレート１１０と下側プレートとの間の空間の側に配置される。
【００３９】
次に、発電体３００は、増速機２００によって増速されて伝達される回転力によって、電気を発生させるためのものであり、図５に示すように、回転ハウジング３１０、回転子３３０、固定子３５０および固定軸３４０を含む。具体的には、(i)増速機２００の増速回転力が出力される出力軸に連結され、増速機２００から出力される増速回転力の伝達を受けて回転する回転ハウジング３１０と、(ii)回転ハウジング３１０の内部に設置されるスチールプレート３２０と、(iii)スチールプレート３２０の一面に取り付けられる回転子３３０と、(iv)回転ハウジング３１０の一側を貫通して設置される固定軸３４０と、(v)固定軸３４０上に回転子３３０から所定間隔離隔して設けられる固定子３５０とを含んで構成されるのであり、固定軸３４０は、地上または建物などに設置される支柱と一体型に設けられるか、或いは支柱に対して着脱可能に設けられ得る。
【００４０】
一方、回転ハウジング３１０は、回転体１００と同様にアルミニウム素材からなり、鋼鉄素材からなる場合よりも重量を減少させて備えられるようにすることが好ましく、このとき、アルミニウム素材は、腐食防止のためのコーティング素材でコーティングされて備えられるようにする。
【００４１】
また、スチールプレート３２０は、回転ハウジング３１０がアルミニウム素材からなる場合には、回転ハウジング３１０の内部に磁力が流れるように備えられ、スチールプレート３２０に回転子３３０が取り付けられる。
【００４２】
また、固定子３５０は、固定子３５０から発生する熱を最小限に抑えることができるようにグルーボンディング(glue bonding; 樹脂による封止)処理されることが好ましい。このグルーボンディング処理によって、固定子３５０から発生する熱が最小限に抑えられ、固定子３５０から発生する熱を放出させるための熱排出口を回転ハウジング３１０に別途設ける必要がなくなるので、これにより、回転ハウジング３１０の外部へ放出される磁場の損失が減少して発電効率がさらに向上し得る。
【００４３】
次に、電力貯蔵ユニットは、発電体３００から発生する電気の供給を受けて貯蔵するためのものであり、図示されてはいないが、風力発電装置の発電体３００の固定軸３４０の下部に固定軸３４０と一体に設けられるか、或いは着脱可能に構成される支持フレームにボックス形状のケース内に備えられるバッテリーを含んで構成できる。
【００４４】
次に、制御ユニットは、本発明に係る風力発電装置の各構成の駆動を制御するためのものであり、本発明に係る風力発電装置の各構成と外部装置の駆動を制御するために、電力貯蔵ユニットに貯蔵される電力を各構成と外部装置へ供給するか否かを制御するように構成される。
【００４５】
図６は、本発明の他の実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置を示す斜視図である。図６に示された風力発電装置は、図１および図２に示された本発明の一実施形態に係る発電効率を向上させた風力発電装置に、回転力発生ユニット４００がさらに備えられたものである。以下では、回転力発生ユニット４００をより詳細に説明する。
【００４６】
次に、回転力発生ユニット４００は、エア供給手段からエアの供給を受けて回転力を発生させ、回転体１００が回転するように発生した回転力を伝達するためのものであって、(i)圧縮空気を生成するエアコンプレッサと、一側にはエアコンプレッサから内部空間へと圧縮空気の供給を受けるように備えられるエア流入孔が設けられ、他側には内部空間に流入した圧縮空気が外部へ排出されるように備えられるエア排出孔が設けられるエアハウジングと、(ii)エアハウジングの内部にエアハウジングの内部空間へ圧縮空気が供給されることにより回転するように設置されるエアブレードと、(iii)一端部はエアブレードの中心軸と一体に設けられるか或いは中心軸に結合されており、エアハウジングを貫いて外部へ延びる他端部は回全体１００に連結される延長軸とを、含む。このように構成されることで、延長軸へと出力される回転力によって、回転体１００が回転するように構成され、これにより、風が吹かなくてもエアコンプレッサにより圧縮空気が供給され、回転力を発生させて回転体１００を回転させることにより電気を生成するようにすることができる。ここで、回転体１００が回転するにつれて増速手段によって回転力が増大して発電体３００で発電が行われるので、発電効率がさらに向上し、風が吹かなくても電気が生成可能となり、安定した電力供給を可能にする。
【００４７】
回転力発生ユニット４００は、風が強く吹く際に、圧縮空気を生成して蓄えておき、風が止（や）んだ際に圧縮空気により回転を引き起こすものであり、電力供給を平準化させて安定化させることを可能にする。回転力発生ユニット４００は、圧縮空気を貯蔵するタンクを備えることができる。
【００４８】
ここで、延長軸は、回転体１００の上側プレート１１０に連結されるか、或いは上側プレート１１０に結合された増速機２００の入力軸に連結されるように構成されることも可能である。
【００４９】
このように、上述した本発明の技術的構成は、本発明の属する技術分野にける当業者が本発明のその技術的思想や必須的特徴を変更することなく他の具体的な形態で実施できることを理解することができるだろう。
【００５０】
したがって、上述した実施形態は、あらゆる面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解されるべきであり、本発明の範囲は、上記の詳細な説明よりは後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその等価概念から導き出されるあらゆる変更または変形形態が本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００５１】
１００    回転体
１１０    上側プレート
１２０    下側プレート
１３０    ブレード
１３１    内側折曲部
１４０    支持棒
１５０    回転ガイドユニット
１５１    ベアリング
１５２    保護パッド
１５３    連結フレーム
２００    増速機
３００    発電体
３１０    回転ハウジング
３２０    スチールプレート
３３０    回転子
３４０    固定軸
３５０    固定子
４００    回転力発生ユニット
【図１】
2020183749.tif 000003
【図２】
2020183749.tif 000004
【図３】
2020183749.tif 000005
【図４】
2020183749.tif 000006
【図５】
2020183749.tif 000007
【図６】
2020183749.tif 000008