(57)【要約】  本発明は弱い風でも十分な風力発電を保障でき、システムの設置及び撤収が簡易であるので、簡易用及び移動用風力発電システムとして有効に適用できる改善した構造を有する空中風力発電システムを提供する。本発明のシステムは支持ワイヤーによりワイヤー回転ユニットに連結される浮揚体２０と；水平方向に風が通過するように浮揚体を通じて形成される風通路３０と；タービン翼組立体及び発電機４８を備える風力発電ユニット４０を含む。タービン翼組立体は風通路の内部に設けられ、風通路を通過する風により回転する。発電機はタービン翼組立体から伝えられた回転力を利用して電気エネルギーを発生させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持ワイヤーによりワイヤー回転ユニットに連結されて空中に浮揚する空中風力発電システムであって、
前記支持ワイヤーに連結され、平坦な形状を有し、空気注入口を通じて内部空間部に空気が注入され、後尾の上下部にはそれぞれ方向調整翼を備える浮揚体と；
前記浮揚体の中央部を通じて水平方向に形成され、長手形状を有することによって、水平方向に風が通過するようにする風通路と；
前記風通路の内部に設けられ、風通路を通過する風により回転する多数のタービン翼組立体と、タービン軸を介して前記タービン翼組立体から伝えられる回転力を利用して電気エネルギーを発生させる多数の発電機を備える風力発電ユニットを含むことを特徴とする浮揚体を利用した空中風力発電システム。
【請求項２】
前記風力発電ユニットの発電機は風通路の内面両側壁と風通路の中央部にそれぞれ設けられ、隣接した発電機の間にはそれぞれのタービン翼組立体が設けられることを特徴とする請求項１に記載の空中風力発電システム。
【請求項３】
前記風通路の内面には硬質支持部材が付着され、前記硬質支持部材は硬い樹脂材で作られ、前記風力発電ユニットは前記硬質支持部材の内部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の空中風力発電システム。
【請求項４】
前記タービン翼組立体は、対応するタービン軸の外周面に等間隔に離間して設けられた多数の硬質翼を備える硬質タービン翼組立体であることを特徴とする請求項１に記載の空中風力発電システム。
【請求項５】
前記タービン翼組立体は、支持リブにより対応するタービン軸の両端にそれぞれ固定された円状リムと、前記円状リムの間に等間隔に離間して連結された多数の翼支持棒と、前記タービン軸と各翼支持棒との間に設けられる軟質翼を備える軽量タービン翼組立体であることを特徴とする請求項１に記載の空中風力発電システム。
【請求項６】
前記それぞれの硬質タービン翼組立体のタービン軸に固定された大径回転体と、動力伝達部材を介して大径回転体に連結された小径回転体と、前記小径回転体に結合され、対応する発電機に連結される増速歯車装置を備えることによって、小径回転体の回転力を増速歯車装置に伝達し、この回転力は動力伝達部材を介した大径回転体と小径回転体との間の連結により１次増速し、さらに前記小径回転体の回転力は増速歯車装置で２次増速して発電機に伝達させる増速手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の空中風力発電システム。
【請求項７】
前記それぞれの大径回転体及び小径回転体はプーリーであり、前記動力伝達部材はベルトであることを特徴とする請求項６に記載の空中風力発電システム。
【請求項８】
前記それぞれの大径回転体及び小径回転体はチェーン歯車であり、前記動力伝達部材はチェーンであることを特徴とする請求項６に記載の空中風力発電システム。
【請求項９】
前記浮揚体はＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）材質で作られることを特徴とする請求項１に記載の空中風力発電システム。
【請求項１０】
前記浮揚体はウレタン材質で作られることを特徴とする請求項１に記載の空中風力発電システム。
【請求項１１】
支持ワイヤーによりワイヤー回転ユニットに連結されて空中に浮揚する空中風力発電システムであって、
前記支持ワイヤーにそれぞれ連結され、長手形状を有し、空気注入口を通じて内部空間部に空気が注入され、後尾の上下部にはそれぞれ方向調整翼を備える一対の浮揚体と；
両端が前記一対の浮揚体中央の上部及び下部にそれぞれ連結される上側連結部材と下側連結部材との間に形成され、水平方向に長手形状を有することによって、水平方向に風が通過するようにする風通路と；
前記風通路の内部に設けられ、風通路を通過する風により回転する多数のタービン翼組立体と、タービン軸を介して前記タービン翼組立体から伝えられる回転力を利用して電気エネルギーを発生させる多数の発電機を備える風力発電ユニットを含むことを特徴とする浮揚体を利用した空中風力発電システム。
【請求項１２】
それぞれの上側連結部材及び下側連結部材は、浮揚体と同一の材質で作られた外部シェルにより硬質素材の全体外面を覆い被せた状態で、接着剤を利用して外部シェルを硬質素材の外面に固着して製造でき、前記外部シェルは高周波接着により浮揚体に接着することを特徴とする請求項１１に記載の空中風力発電システム。
【請求項１３】
前記風力発電ユニットの発電機は風通路の内面両側壁と風通路の中央部にそれぞれ設けられ、隣接した発電機の間にはそれぞれのタービン翼組立体が設けられることを特徴とする請求項１１に記載の空中風力発電システム。
【請求項１４】
前記それぞれのタービン翼組立体は、対応するタービン軸の外周面に等間隔に離間して設けられた多数の硬質翼を備える硬質タービン翼組立体であることを特徴とする請求項１１に記載の空中風力発電システム。
【請求項１５】
前記それぞれのタービン翼組立体は、支持リブにより対応するタービン軸の両端にそれぞれ固定された円状リムと、前記円状リムの間に等間隔に離間して連結された多数の翼支持棒と、前記タービン軸と各翼支持棒との間に設けられる軟質翼を備える軽量タービン翼組立体であることを特徴とする請求項１１に記載の空中風力発電システム。
【請求項１６】
前記それぞれの硬質タービン翼組立体のタービン軸に固定された大径回転体と、動力伝達部材を介して大径回転体に連結された小径回転体と、前記小径回転体に結合され、対応する発電機に連結される増速歯車装置を備えることによって、小径回転体の回転力を増速歯車装置に伝達し、この回転力は動力伝達部材を介した大径回転体と小径回転体との間の連結により１次増速し、さらに前記小径回転体の回転力は増速歯車装置で２次増速して発電機に伝達させる増速手段をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の空中風力発電システム。
【請求項１７】
前記それぞれの大径回転体及び小径回転体はプーリーであり、動力伝達部材はベルトであることを特徴とする請求項１６に記載の空中風力発電システム。
【請求項１８】
前記それぞれの大径回転体及び小径回転体はチェーン歯車であり、前記動力伝達部材はチェーンであることを特徴とする請求項１６に記載の空中風力発電システム。
【請求項１９】
前記浮揚体はＰＶＣ材質で作られることを特徴とする請求項１１に記載の空中風力発電システム。
【請求項２０】
前記浮揚体はウレタン材質で作られることを特徴とする請求項１１に記載の空中風力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば風船のような浮揚体の浮上力により空中にシステムが浮揚した状態で風力を利用して発電するようにする空中風力発電システムに関するものであり、より詳細には、風船に類似した浮揚体を通じて形成された風通路を備え、その風通路を通過する風の風力を利用して電気エネルギーを発生する空中風力発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
当業者によく知られているように、風力を利用する様々な発電システムが開示されている。そのような風力発電システムは地面上に設けられる風力発電システムと、空中に浮揚される空中風力発電システムに分類する。
【０００３】
空中風力発電システムの代表的な例としては、特許文献１に提案された飛行船型の風力発電システムがある。
【０００４】
しかし、特許文献１の先行技術は単純に飛行船を利用し、その飛行船はプロペラを有する多数の発電機を備える。そのため、風が弱い場合は、発電効率が非常に低下する短所を有している。
【０００５】
そして、多数の発電機を設けるために飛行船を比較的大きいサイズに製作しなければならないため、小容量の発電エネルギーを得る空中発電システムとして適合しない問題点がある。また、飛行船型の場合、風力発電システムを撤収するのが難しいため、簡易用及び移動用空中風力発電システムとして使用することができない。
【０００６】
したがって、従来の空中風力発電システムが有している前述した問題点を解決するため努力する中で、本発明の出願人は弱い風でも十分な風力発電を保障でき、容易に製作できるので、小容量または大容量の発電エネルギーを得ることができ、システムを簡易に撤収できる空中風力発電システムを提供するようになった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国特許公開公報第１０−２００６−０１１４７７３号
【特許文献２】韓国実用新案登録第０３４９３９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、従来技術で発生する前述した問題点を解決するためになされた本発明は、浮揚体を利用し、改善した構造を有することによって、弱い風でも十分な風力発電を保障でき、風力発電システムを容易に設置及び撤収できるので、簡易用及び移動用風力発電システムとして有効に適用できる空中風力発電システムを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、第１実施形態において、本発明は支持ワイヤーによりワイヤー回転ユニットに連結されて空中に浮揚する空中風力発電システムであって、前記支持ワイヤーに連結され、平坦な形状を有し、空気注入口を通じて内部空間部に空気が注入され、後尾の上下部にはそれぞれ方向調整翼を備える浮揚体と；前記浮揚体の中央部を通じて水平方向に形成され、長手形状を有することによって、水平方向に風が通過するようにする風通路と；前記風通路の内部に設けられ、風通路を通過する風により回転する多数のタービン翼組立体と、タービン軸を介して前記タービン翼組立体から伝えられる回転力を利用して電気エネルギーを発生させる多数の発電機を備える風力発電ユニットを含むことを特徴とする。
【００１０】
第２実施形態において、本発明は支持ワイヤーによりワイヤー回転ユニットに連結されて空中に浮揚する空中風力発電システムであって、前記支持ワイヤーにそれぞれ連結され、長手形状を有し、空気注入口を通じて内部空間部に空気が注入され、後尾の上下部にはそれぞれ方向調整翼を備える一対の浮揚体と；両端が前記一対の浮揚体中央の上部及び下部にそれぞれ連結される上側連結部材と下側連結部材との間に形成され、水平方向に長手形状を有することによって、水平方向に風が通過するようにする風通路と；前記風通路の内部に設けられ、風通路を通過する風により回転する多数のタービン翼組立体と、タービン軸を介して前記タービン翼組立体から伝えられる回転力を利用して電気エネルギーを発生させる多数の発電機を備える風力発電ユニットを含むことを特徴とする。
【００１１】
各実施形態において、風力発電ユニットの発電機は風通路の内面両側壁と風通路の中央部にそれぞれ設けることができ、隣接した発電機の間にそれぞれのタービン翼組立体を設けることができる。
【００１２】
それぞれのタービン翼組立体は、対応するタービン軸の外周面に等間隔に離隔した多数の硬質翼を備える硬質タービン翼組立体であってもよい。
【００１３】
それぞれのタービン翼組立体は、支持リブによって対応するタービン軸の両端にそれぞれ固定された円状リムと、前記円状リムとの間に等間隔に離間して連結された多数の翼支持棒と、前記タービン軸と各翼支持棒との間に介装される軟質翼を備える軽量タービン翼組立体であってもよい。
【００１４】
空中風力発電システムは、前記それぞれの硬質タービン翼組立体のタービン軸に固定された大径回転体と、動力伝達部材を介して大径回転体に連結された小径回転体と、前記小径回転体に結合され、対応する発電機に連結される増速歯車装置を備えることによって、小径回転体の回転力を増速歯車装置に伝達し、この回転力は動力伝達部材を介した大径回転体と小径回転体との間の連結により１次増速し、さらに前記小径回転体の回転力は増速歯車装置で２次増速して発電機に伝達させる増速手段をさらに含むことができる。
【００１５】
前記それぞれの大径回転体及び小径回転体はプーリーでもよく、前記動力伝達部材はベルトでもよい。
【００１６】
前記それぞれの大径回転体及び小径回転体はチェーン歯車でもよく、動力伝達部材はチェーンでもよい。
【００１７】
前記浮揚体はＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）材質で作ることができる。
【００１８】
前記浮揚体はウレタン材質で作ることができる。
【００１９】
第１実施形態において、風通路の内面には硬質支持部材を付着してもよく、前記硬質支持部材は硬い樹脂材としてもよく、前記風力発電ユニットは前記硬質支持部材の内部に設けてもよい。
【００２０】
第２実施形態において、それぞれの上側連結部材及び下側連結部材は、浮揚体と同一の材質で作られた外部シェルにより硬質素材の全体外面を覆い被せた状態で、接着剤を利用して外部シェルを硬質素材の外面に固着して製造でき、前記外部シェルは高周波接着により浮揚体に接着できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は浮揚体を利用し、風力発電装置が設けられた風通路を備える空中風力発電システムを提供する。本発明の空中風力発電システムは強い風だけでなく、弱い風でも風力発電性能を信頼性高く維持することができる。
【００２２】
そして、本発明は小規模及び小容量の発電能力を有する空中風力発電システムを提供できる。したがって、空中風力発電システムの設置及び撤収を容易に行うことができる。したがって、本発明は簡易用及び移動用風力発電システムとして非常に効果的に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る空中風力発電システムの使用状態の一例を示す図面である。
【図２】本発明第１実施形態に係る空中風力発電システムの構成を示す正面断面図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ'線断面図である。
【図４】本発明の空中風力発電システムに用いた軽量タービン翼組立体の断面図である。
【図５】本発明に係る空中風力発電システムの軽量タービン翼組立体の斜視図である。
【図６】図５の軽量タービン翼組立体の横断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る空中風力発電システムの構成を示す正面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る空中風力発電システムを示す平面図である。
【図９】図７の「Ｙ」円部の拡大断面図である。
【図１０】図８のＺ−Ｚ'線断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る空中風力発電システムに用いた軽量タービン翼組立体の一部拡大図である。
【図１２】本発明に係る空中風力発電システムに用いた増速手段を示す正面断面図である。
【図１３】本発明に係る増速手段を概略的に示す一側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態についてより詳細に説明する。
【実施例１】
【００２５】
図１は本発明に係る空中風力発電システムの使用状態の一例を示す図面である。図１に示すように、例えば、本発明の出願人が発明した野外照明装置（ＬＰ）の場合、主に人家が少ない場所などの野外で使用するものであるので、非常時の照明のために、野外照明装置（ＬＰ）に電源を供給することが難しい。
【００２６】
この場合に、本発明は浮揚体を空中に浮かして吹く風により電気エネルギーを発生させて野外照明装置（ＬＰ）に電源を供給するようにすることによって、非常時にも野外作業が可能である。
【００２７】
また、使用上の便宜のために、本発明のシステムを簡易に設置や撤収を可能にする必要性があり、浮揚体は風の吹く方向に回転しなければならない。
【００２８】
図１は本発明の第１実施形態に係る空中風力発電システムの使用状態を示す図面で、充電器１の上部にはワイヤー回転ユニット１０が備えられる。
【００２９】
ワイヤー回転ユニット１０は、第１実施形態の浮揚体２０を回転させて、風の吹く方向に浮揚体２０を配向させる役割をする。
【００３０】
ワイヤー回転ユニット１０において、中心軸１２の周りには回転体１４が備えられていて、それらの間に装着されたベアリング１３を利用して回転体は中心軸１２の周りを空転できる。浮揚体２０は支持ワイヤー１１により回転体１４に連結される。
【００３１】
したがって、方向調整翼２３、２３'に逆風があたると、浮揚体２０の風通路３０が風の吹く方向と一致するように、浮揚体２０は徐々に空中で回転し、これと同時に、支持ワイヤー１１も中心軸１２の周りを回転するようになる。
【００３２】
したがって、図２及び図３を参照すれば、ワイヤー回転ユニット１０に連結された浮揚体２０は支持ワイヤー１１により空中にぶらさがるように浮揚する。
【００３３】
より詳細に、浮揚体２０は比較的平坦な形状を有し、内部には空気注入口２１を通じてヘリウムガスなどの空気が注入される内部空間部２２が提供されている。この浮揚体２０はＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）またはウレタン材質で作られる。
【００３４】
本発明で用いた空気注入口２１は、本発明の発明者が出願して登録した韓国実用新案登録第０３４９３９６号に開示された空気注入口と同一の構造を有するので、本発明では詳細な説明と図面は省略する。
【００３５】
一方、浮揚体２０の後尾の上下部には、それぞれ方向調整翼２３、２３’が備えられている。
【００３６】
風通路３０は浮揚体２０の中央部で水平方向に延びていて、風通路３０を通じて風が水平方向に通過するようにする。
【００３７】
また、風通路３０の内部には空中で吹く風により電気エネルギーを発生させる風力発電ユニット４０が設けられる。風力発電ユニット４０を堅固に設けるために、風通路３０の内面には硬い樹脂材の硬質支持部材３１が付着されており、風力発電ユニット４０は硬質支持部材３１の内部に設けられる。
【００３８】
硬質支持部材３１は補強版役割をするものであるため、軽くて硬い材質のガラス繊維や炭素繊維材質で作ることが好ましい。硬質支持部材３１はＰＶＣ接着剤などで浮揚体２０に固着される。
【００３９】
風力発電ユニット４０は風通路３０を通過する風により回転する多数のタービン翼組立体を備える。風力発電ユニット４０のタービン翼組立体は硬質タービン翼組立体４１または軽量タービン翼組立体４１’から選択されたいずれか一つのタービン翼組立体を使用する。
【００４０】
また、風力発電ユニット４０はタービン翼組立体から伝えられる回転力を利用して電気エネルギーを発生させる多数の発電機４８をさらに備える。
【００４１】
図２に示すように、発電機４８は風通路３０の両側壁及び風通路３０の中央部にそれぞれ設けられる。また、隣接したそれぞれの発電機４８の間にはそれぞれのタービン翼組立体４１が設けられる。図面で参照符号４８aはローターを示し、参照符号４９は支持ロッドを示す。
【００４２】
発電機４８は内部のローター４８aを利用して発電する。ローター４８aが一方向だけに回転しても電気が発生する。もちろん、ローター４８aが一方向に回転している途中で反対方向に回転しても発電する。言い換えれば、タービン翼組立体４１が一方向に回転している途中で突然に反対方向に回転しても発電機４８は発電できる。このような発電機は当業者によく知らされている発電装置であるため、詳細な説明と図示は省略する。
【００４３】
したがって、図２の硬質タービン翼組立体４１を使用する場合、タービン翼組立体４１が回転すると、タービン軸４２も連結されたローター４８aが回転することによって、発電機４８で電気エネルギーが発生する。図３に示すように、このような工程を通じて発生した電気エネルギーは電線５０を通じて充電器１に印加されることによって、充電器１では充電が行われる。電線５０は支持ワイヤー１１に沿って延び、その一端は充電器１に連結される。
【００４４】
図２及び図３に示すように、本発明で用いた各硬質タービン翼組立体４１は対応するタービン軸４２の外周面に等間隔に離間して設けられた多数の硬質翼４３のように構成される。
【００４５】
図４ないし図６に示すように、軽量タービン翼組立体４１’の場合は、支持リブ４５"を利用してタービン軸４４の両端に円状リム４５、４５'がそれぞれ固定される。円状リム４５、４５'との間には多数の翼支持棒４６が等間隔に離間して連結される。タービン軸４４と各翼支持棒４６との間には軟質翼４７がそれぞれ固定される。
【００４６】
軽量タービン翼組立体４１’の場合に、「軟質翼４７」とは比較的重い金属の以外の材質で作ったものを意味する。例えば、軟質翼４７は金属より軽くて柔軟なＰＶＣ材質またはウレタン材質で作る。このような軟質翼４７を使用するのは、できるだけ重さを軽量化するためである。
【００４７】
一方、本発明は方向調整翼２３、２３’を備える。したがって、これらの方向調整翼によって浮揚体２０は常に風の吹く方向に回転するようになり、それによって、空中の風は風通路３０に入って通過できるようになる。
【００４８】
ここで、風通路３０は比較的狭いので、開放した空中にある風が狭い風通路３０内に入ると、広い空間から狭い空間に入る場合気体の瞬間流速が増加する原理によって、風は速やかに風通路３０内に流入する。したがって、風通路３０の外で比較的低い風速で吹く風でも狭い空間の風通路３０に風が入ると、風速は自動的に増速する。
【００４９】
また、風通路３０内を通過する風は浮揚体２０の外で吹く風の影響を直接的に受けないので、風は分散しないで風通路３０の内部を単に直線的に通過できる。したがって、風速はさらに増速する。
【００５０】
したがって、空中で弱い風が吹いても風通路３０を通過する風はより速くなるので、硬質タービン翼組立体４１または軽量タービン翼組立体４１’のようなタービン翼組立体が回転するようになって、発電機４８で発電作用が行われ、十分な電気エネルギーを得ることができるようになる。それによって、本発明において、強風時はもちろん、弱い風が吹いても風力を利用した優れた発電作用を十分に達成できる。
【００５１】
また、本発明において、浮揚体２０は簡単、且つ広い平坦な構造であるので、そのサイズを容易に変更して浮揚体２０を製造できる。また、風通路３０のサイズ及びタービン翼組立体の使用数と発電機４８の使用数を容易に変更できるので、比較的大容量の発電能力を有する空中風力発電システムを作ることができるだけでなく、比較的小容量の発電能力を有する空中風力発電システムも容易に製作できる。
【００５２】
特に、比較的小規模及び小容量の発電能力を有する空中風力発電システムを供給できるので、システムの設置及び撤収が容易である。したがって、本発明は簡易用及び移動用風力発電システムとして非常に適合に利用できる。
【実施例２】
【００５３】
図７ないし図１１は本発明の第２実施形態を示す図面である。
【００５４】
本発明の第２実施形態に係る空中風力発電システムの説明において、第１実施形態と同一の構造については、その詳細な説明や図面の図示を省略し、第２実施形態に関連した構成や作用のみを説明する。
【００５５】
図７及び図８を参照すれば、本発明に係る第２実施形態の空中風力発電システムはワイヤー回転ユニット１０に連結される支持ワイヤー１１により空中に吊り上げるように浮揚する一対の浮揚体２００、２００'を備える。
【００５６】
一対の浮揚体２００、２００’は支持ワイヤー１１にそれぞれ連結される。各浮揚体２００、２００’は空気注入口２１を通じて内部空間部２２にヘリウムガスのような空気が注入されるもので、長手形状を有して構成される。空気注入口は浮揚体２００、２００'の表面に備えられている。
【００５７】
そして、浮揚体２００、２００’はＰＶＣ材質またはウレタン材質で作られる。浮揚体２００、２００'の後尾の上下部には方向調整翼２３、２３’がそれぞれ備えられている。
【００５８】
一対の浮揚体２００、２００'の中央部には上側連結部材２１０と下側連結部材２１０'の両端がそれぞれ連結されており、上側連結部材２１０と下側連結部材２１０'との間に水平方向に長手形状で備わって、水平方向に風が通過するようにする風通路３００が提供される。
【００５９】
風通路３００の内部には風力発電ユニット４０が設けられる。風力発電ユニット４０は風通路３００を通過する風により回転する多数のタービン翼組立体と、タービン翼組立体から伝えられる回転力を利用して電気エネルギーを発生させる多数の発電機４８を備える。タービン翼組立体は硬質タービン翼組立体４１と軽量タービン翼組立体４１’から選択されたいずれか一つのタービン翼組立体であり得る。
【００６０】
詳細には、風力発電ユニットの発電機４８は風通路３０の両側壁と風通路３０の中央部にそれぞれ設けられる。各タービン翼組立体は隣接した各発電機４８の間に設けられる。図面で参照符号４９aは補強材を示す。
【００６１】
図９に示したように、それぞれの上側連結部材２１０及び下側連結部材２１０’は、浮揚体２００、２００'と同一の材質で作られた外部シェル２１２により硬質素材２１１の全体外面を覆い被せた状態で、ＰＶＣ接着剤を利用して外部シェル２１２を硬質素材２１１の外面に固着して製造する。外部シェル２１２は高周波接着により一対の浮揚体２００、２００'に接着する。
【００６２】
図１０及び図１１を参照すれば、硬質タービン翼組立体４１はタービン軸４２の外周面に多数の硬質翼４３が等間隔に離間するように構成されたものが使用される。軽量タービン翼組立体４１’の場合、タービン軸４４の両端には支持リブ４５"を利用して円状リム４５、４５'がそれぞれ固定される。円状リム４５、４５'の間には多数の翼支持棒４６が等間隔に離間して連結される。タービン軸４４と各翼支持棒４６との間には軟質翼４７がそれぞれ固定される。このように、硬質タービン翼組立体４１と軽量タービン翼組立体４１’は第１実施形態で説明したものと同様の構成を有する。
【００６３】
第２実施形態に係る空中風力発電システムにおいて、前述したような構成により、上下側連結部材２１０、２１０'の間に提供された風通路３００に設けられる風力発電ユニット４０は上下側連結部材２１０、２１０'の両端に設けられた浮揚体２００、２００'によって空中に浮いている状態を維持できる。
【００６４】
また、一対の浮揚体２００、２００'の後尾には方向調整翼２３、２３’が備えられているので、これらの方向調整翼によって浮揚体２００、２００’は常に風の吹く方向に回転することによって、空中の風は風通路３００に円滑に入って通過できるようになる。
【００６５】
ここで、風通路３００は比較的狭いので、開放した空中にある風が狭い風通路３００内に入ると、広い空間から狭い空間に入る場合気体の瞬間流速が増加する原理によって、風は速やかに風通路３００内に流入する。したがって、風通路３００の外で比較的低い風速で吹く風でも狭い空間の風通路３００に入ると、風速は自動的に増速する。
【００６６】
また、風通路３００内を通過する風は浮揚体２００、２００’の外で吹く風の影響を直接的に受けないので、風は分散しないで風通路３００の内部を単に直線的に通過できる。したがって、風速はさらに増速する。
【００６７】
したがって、空中で弱い風が吹いても風通路３００を通過する風はより速くなるので、硬質タービン翼組立体４１または軽量タービン翼組立体４１’のようなタービン翼組立体が回転するようになって、発電機４８で発電作用が行われることができ、十分な電気エネルギーを得ることができるようになる。したがって、本発明において、強風時はもちろん、弱い風が吹いても風力を利用した優れた発電作用を十分に達成できる。
【００６８】
また、本発明において、浮揚体２００、２００’は簡単な構造を有するので、そのサイズを容易に変更して浮揚体２００、２００'を製造できる。また、風通路３００のサイズ及びタービン翼組立体の使用数と発電機４８の使用数を容易に変更できるので、比較的大容量の発電能力を有する空中風力発電システムを作ることができるだけでなく、比較的小容量の発電能力を有する空中風力発電システムも容易に製作できる。
【００６９】
特に、比較的小規模及び小容量の発電能力を有する空中風力発電システムを供給できるので、システムの設置及び撤収が容易である。したがって、本発明の第２実施形態は簡易用及び移動用風力発電システムとして非常に適合に利用できる。
【００７０】
一方、図１２及び図１３に示すように、本発明の第１実施形態及び第２実施形態に係る空中風力発電システムは増速手段６０を備えることができるので、発電能力をより一層増加させることができる。
【００７１】
増速手段６０において、硬質タービン翼組立体４１または軽量タービン翼組立体４１’のタービン軸４２、４４に固定される大径回転体６１は動力伝達部材６３を介して小径回転体６２に連結され、互いに連動して作動することによって、出力を１次増速する。１次増速された小径回転体６２の回転力が増速歯車装置６４に伝えられることによって、出力を２次増速する。２次増速された増速歯車装置６４の回転力が発電機４８に伝えられると、発電機４８による発電量はより一層増加するようになる。
【００７２】
例えば、大径回転体６１及び小径回転体６２はプーリーを使用することができ、動力伝達部材６３はベルトを使用することができる。
【００７３】
また、大径回転体６１及び小径回転体６２の連結にはチェーン歯車を使用することができる。この場合に、動力伝達部材６３としてはチェーンを使用する。
【００７４】
増速手段６０に使用する増速歯車装置６４は互いに連動して回転速度を増速する多数の歯車を内部に備える。増速歯車装置６４は増速歯車または増速歯車箱とも呼ぶ公知の装置であるため、詳細な図面と説明は省略し、本発明に関連した機能のみを説明するようにする。
【００７５】
前述した構成を有する増速手段６０において、タービン軸４２、４４が回転すると、大径回転体６１はタービン軸４２、４４と同一の角速度に回転する。大径回転体６１の回転力が動力伝達部材６３を介して小径回転体６２に伝えられると、小径回転体６２の回転速度が増速する。したがって、タービン軸４２、４４の回転力は１次増速された状態で小径回転体６２に伝えられる。
【００７６】
また、小径回転体６２の回転力が増速歯車装置６４に伝えられると、増速歯車装置６４は出力回転速度を増加させるので、２次増速状態が実現される。
【００７７】
したがって、２次増速された増速歯車装置６４の回転力が発電機４８に伝えられることによって、発電機４８の発電量が増加できる。
【００７８】
そして、空中で弱い風が吹いてタービン翼組立体がゆっくり回転しても、増速手段６０によって増速された回転力が発電機４８に伝えられる。したがって、発電動作が安定的に達成できる。強い風の吹く場合に、発電能力はより一層増加できる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は浮揚体を利用し、風力発電装置が設けられた風通路を備える空中風力発電システムを提供する。本発明の空中風力発電システムは強い風だけでなく、弱い風でも風力発電性能を信頼性高く維持することができる。
【００８０】
そして、本発明は小規模及び小容量の発電能力を有する空中風力発電システムを提供できる。したがって、空中風力発電システムの設置及び撤収を容易に行うことができる。したがって、本発明は簡易用及び移動用風力発電システムとして非常に適合に利用できる。
【００８１】
本明細書内で本発明をいくつかの好ましい実施形態によって記述したが、当業者ならば、添付の特許請求範囲に開示した本発明の範疇及び思想から外れずに、多くの変形及び修正がなされ得ることがわかるはずである。
【図１】
2011530664.tif 000003
【図２】
2011530664.tif 000004
【図３】
2011530664.tif 000005
【図４】
2011530664.tif 000006
【図５】
2011530664.tif 000007
【図６】
2011530664.tif 000008
【図７】
2011530664.tif 000009
【図８】
2011530664.tif 000010
【図９】
2011530664.tif 000011
【図１０】
2011530664.tif 000012
【図１１】
2011530664.tif 000013
【図１２】
2011530664.tif 000014
【図１３】
2011530664.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月21日(2009.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持ワイヤーによりワイヤー回転ユニットに連結されて空中に浮揚する空中風力発電システムであって、
前記支持ワイヤーにそれぞれ連結され、長手形状を有し、空気注入口を通じて内部空間部に空気が注入され、後尾の上下部にはそれぞれ方向調整翼を備える一対の浮揚体と；
両端が前記一対の浮揚体中央の上部及び下部にそれぞれ連結される上側連結部材と下側連結部材との間に形成され、水平方向に長手形状を有することによって、水平方向に風が通過するようにする風通路と；
前記風通路の内部に設けられ、風通路を通過する風により回転する多数のタービン翼組立体と、タービン軸を介して前記タービン翼組立体から伝えられる回転力を利用して電気エネルギーを発生させる多数の発電機を備える風力発電ユニットを含むことを特徴とする浮揚体を利用した空中風力発電システム。
【請求項２】
前記それぞれの硬質タービン翼組立体のタービン軸に固定された大径回転体と、動力伝達部材を介して大径回転体に連結された小径回転体と、前記小径回転体に結合され、対応する発電機に連結される増速歯車装置を備えることによって、小径回転体の回転力を増速歯車装置に伝達し、この回転力は動力伝達部材を介した大径回転体と小径回転体との間の連結により１次増速し、さらに前記小径回転体の回転力は増速歯車装置で２次増速して発電機に伝達させる増速手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の空中風力発電システム。
【国際調査報告】
2011530664.tif 000016
2011530664.tif 000017