(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に各々巻線されたコイルが備えられた上部支持板及び下部支持板；
前記上部支持板と前記下部支持板との間に固設され、巻線されたコイルを備える軸部材；及び、
外風により前記軸部材を軸で回転可能に設置し、前記軸部材のコイルに対向される位置に配置された磁石部材を備える回転部材；を含み、
前記回転部材は、前記軸部材が収容される中空が形成されたボディ部、前記ボディ部の外周面に設置される羽根部、中心が上記ボディ部の上部に固定される板状部材で構成されて前記上部支持板と対向される面を形成するとともに、前記羽根部から離間して配置された上部フランジ、及び中心が上記ボディ部の下部に固定される板状部材で構成されて前記下部支持板と対向される面を形成するとともに、前記羽根部から離間して配置された下部フランジを含んで構成されることを特徴とする風力発電装置。
【請求項２】
前記羽根部は、複数個のファンで構成され、前記ファンは、前記ボディ部を取り囲む形態の曲面で構成され、前記ボディ部の長さ方向に沿って上下方向にねじれた形態で構成されることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項３】
前記それぞれのファンは、前記ボディ部から半径方向に延長される複数個の固定部材により固定されることを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項４】
前記それぞれのファンは、上段の幅が下段の幅より広く形成されることを特徴とする請求項３に記載の風力発電装置。
【請求項５】
前記上部支持板及び前記下部支持板にはコイルが巻線され、前記回転部材の前記上部フランジ及び前記下部フランジは、各々、前記上部支持板及び前記下部支持板のコイルに対向される位置に配置される永久磁石を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の風力発電装置。
【請求項６】
前記回転部材の回転に伴い前記上部支持板のコイルまたは前記下部支持板のコイルで発生される電気エネルギは、前記ボディ部の中空の内側に前記回転軸に沿って形成される線路に沿って伝達されることを特徴とする請求項２に記載の風力発電装置。
【請求項７】
前記上部支持板は、別途の上部フレームに固設され、前記下部支持板は、別途の下部フレームに固設されることを特徴とする請求項６に記載の風力発電装置。
【請求項８】
前記上部支持板、前記下部支持板、前記軸部材、及び前記回転部材は、各々、並列的に複数個配置され、前記複数個の上部支持板は、前記上部フレームに各々固設され、前記複数個の下部支持板は、前記下部フレームに各々固設されることを特徴とする請求項７に記載の風力発電装置。
【請求項９】
建造物；及び、
前記建造物の上側に配置されて風力を利用して電気エネルギを生産する風力発電装置；を含んで構成され、
前記風力発電装置は、
内部に各々巻線されたコイルが備えられた上部支持板及び下部支持板；
前記上部支持板と前記下部支持板との間に固設され、巻線されたコイルを備える軸部材；及び、
外風により前記軸部材を軸で回転可能に設置し、前記軸部材のコイルに対向される位置に配置された磁石部材を備える回転部材；を含み、
前記回転部材は、前記軸部材が収容される中空が形成されたボディ部、前記ボディ部の外周面に設置される羽根部、中心が上記ボディ部の上部に固定される板状部材で構成されて前記上部支持板と対向される面を形成するとともに、前記羽根部から離間して配置された上部フランジ、及び中心が上記ボディ部の下部に固定される板状部材で構成されて前記下部支持板と対向される面を形成するとともに、前記羽根部から離間して配置された下部フランジを含んで構成されることを特徴とする発電施設。
【請求項１０】
前記建造物は、内部空間から排気される空気が排出する排気管を備え、
前記風力発電装置は、前記排気管の上側に設置されて前記排気管を介して排気される排気風及び外部の自然風を利用して電気エネルギを生産することを特徴とする請求項９に記載の発電施設。
【請求項１１】
前記風力発電装置の前記羽根部は、複数個のファンで構成され、前記ファンは、前記ボディ部を取り囲む形態の曲面で構成され、前記ボディ部の長さ方向に沿って上下方向にねじれた形態で構成されることを特徴とする請求項９に記載の発電施設。
【請求項１２】
前記風力発電装置の前記上部支持板及び前記下部支持板にはコイルが巻線され、前記回転部材の前記上部フランジ及び前記下部フランジは、各々、前記上部支持板及び前記下部支持板のコイルに対向される位置に配置される永久磁石を含んで構成されることを特徴とする請求項９に記載の発電施設。
【請求項１３】
前記建造物の上側には前記風力発電装置と隣接した位置に配置され、前記風力発電装置の前記回転部材に風力を提供する補助ファンをさらに含み、
前記補助ファンは、前記風力発電装置の初期駆動時に風力を提供することで、前記回転部材の初期回転を容易にすることを特徴とする請求項９に記載の発電施設。
【請求項１４】
前記建造物の上側には前記建造物に固設される上部フレーム及び下部フレームが設置され、
前記風力発電装置は、前記建造物の上側に複数個備えられ、前記複数個の風力発電装置の前記上部支持板は、前記上部フレームに固設され、前記複数個の風力発電装置の前記下部支持板は、前記下部フレームに固設されることを特徴とする請求項９に記載の発電施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電装置及びこれを含む発電施設に関し、具体的には、発電効率を増加させることができる垂直タイプの風力発電装置及びこれを含む発電施設に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、風力発電とは、空気の運動エネルギを利用して発電装置を駆動して電気エネルギを発電させる方式である。
【０００３】
韓国は、海洋に隣接した地形かつ山地が多い地形であるため、季節風及び局地風に大きな影響を受けている。したがって、風力を活用するのに有利な地域的な条件を有しているが、現在までは水力、火力及び原子力を利用した発電に大きく依存している実情である。
【０００４】
最近、緑色成長に対する社会的な共感が形成されて環境親和的な風力発電方式が注目を浴びているが、従来の風力発電方式は発電効率が低いという短所がある。また、従来の風力発電方式は、回転軸が水平方向に形成された構造を利用するにつれて発電装置の規模が大きくならざるを得ない。したがって、電力需要が多い都心にこのような風力発電設備を構築することが至難であり、都心から遠距離に位置した山間及び海岸地方に設置が集中せざるを得ないという短所がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、前記のような問題を解決するために、発電効率が向上し、住居地域にも設置可能なコンパクトな構造で構成され、自然風だけでなく、施設の排気風を利用して電気エネルギを生産することができる風力発電装置及びこれを備える施設を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は、内部に各々巻線されたコイルが備えられた上部支持板及び下部支持板、前記上部支持板と前記下部支持板との間に固設され、巻線されたコイルを備える軸部材、及び外風により前記軸部材を軸で回転可能に設置し、前記軸部材のコイルに対向される位置に配置された磁石部材を備える回転部材を含み、前記回転部材は、前記軸部材が収容される中空が形成されたボディ部、前記ボディ部の外周面に設置される羽根部、前記軸部材の上段に備えられて前記上部支持板と対向される面を形成する上部フランジ、及び前記軸部材の下段に備えられて前記下部支持板と対向される面を形成する下部フランジを含んで構成されることを特徴とする風力発電装置を提供する。
【０００７】
ここで、前記羽根部は、複数個のファンで構成され、前記ファンは、前記ボディ部を取り囲む形態の曲面で構成され、前記ボディ部の長さ方向に沿って上下方向にねじれた形態で構成される。また、前記それぞれのファンは、前記ボディ部から半径方向に延長される複数個の固定部材により固定され、前記それぞれのファンは、上段の幅が下段の幅より広く形成される。
【０００８】
さらに、前記上部支持板及び前記下部支持板にはコイルが巻線され、前記回転部材の前記上部フランジ及び前記下部フランジは、各々、前記上部支持板及び前記下部支持板のコイルに対向される位置に配置される永久磁石を含んで構成されることも可能である。
【０００９】
このとき、前記回転部材の回転に伴い前記上部支持板のコイルまたは前記下部支持板のコイルで発生される電気エネルギは、前記ボディ部の中空の内側に前記回転軸に沿って形成される線路に沿って伝達されるように構成する。
【００１０】
また、前記上部支持板は、別途の上部フレームに固設され、前記下部支持板は、別途の下部フレームに固設される。特に、このような風力発電装置は、複数個が並列に配置され、それぞれの風力発電装置の上部支持板は、前記上部フレームに各々固設され、下部支持板は、下部フレームに各々固設されるように構成する。
【００１１】
一方、前述した本発明の目的は、建造物、及び前記建造物の上側に配置されて風力を利用して電気エネルギを生産する風力発電装置を含んで構成され、前記風力発電装置は、内部に各々巻線されたコイルが備えられた上部支持板及び下部支持板、前記上部支持板と前記下部支持板との間に固設され、巻線されたコイルを備える軸部材、及び外風により前記軸部材を軸で回転可能に設置し、前記軸部材のコイルに対向される位置に配置された磁石部材を備える回転部材を含み、前記回転部材は、前記軸部材が収容される中空が形成されたボディ部、前記ボディ部の外周面に設置される羽根部、前記軸部材の上段に備えられて前記上部支持板と対向される面を形成する上部フランジ、及び前記軸部材の下段に備えられて前記下部支持板と対向される面を形成する下部フランジを含んで構成されることを特徴とする発電施設によっても達成される。
【００１２】
このとき、前記建造物は、内部空間から排気される空気が排出する排気管を備え、前記風力発電装置は、前記排気管の上側に設置されて前記排気管を介して排気される排気風及び外部の自然風を利用して電気エネルギを生産するように構成されることも可能である。
【００１３】
ここで、前記風力発電装置の前記羽根部は、複数個のファンで構成され、前記ファンは、前記ボディ部を取り囲む形態の曲面で構成され、前記ボディ部の長さ方向に沿って上下方向にねじれた形態で構成される。
【００１４】
また、前記風力発電装置の前記上部支持板及び前記下部支持板にはコイルが巻線され、前記回転部材の前記上部フランジ及び前記下部フランジは、各々、前記上部支持板及び前記下部支持板のコイルに対向される位置に配置される永久磁石を含んで構成される。
【００１５】
さらに、前記建造物の上側には前記風力発電装置と隣接した位置に配置され、前記風力発電装置の前記回転部材に風力を提供する補助ファンをさらに含み、前記補助ファンは、前記風力発電装置の初期駆動時に風力を提供することで、前記回転部材の初期回転を容易にするように構成することも可能である。
【００１６】
ここで、前記建造物の上側には前記建造物に固設される上部フレーム及び下部フレームが設置され、前記風力発電装置は、前記建造物の上側に複数個備えられ、前記複数個の風力発電装置の前記上部支持板は、前記上部フレームに固設され、前記複数個の風力発電装置の前記下部支持板は、前記下部フレームに固設されるように構成する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による場合、風力発電装置が垂直方向の回転軸を有するコンパクトな構造で構成されることで、山間島嶼地域だけでなく、建物が密集した都心地域にも設置することができるという長所がある。
【００１８】
また、風力発電装置は、回転軸の両端だけでなく、回転軸のボディでも誘導電力が発生するように構成することで発電効率を向上させることができ、自然風と共に建物で排気される排気風を利用して電気エネルギを生産することができるように構成することで気象状態によるエネルギ生産量の偏差を最小化することができるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係る風力発電装置の外観を示す正面図である。
【００２０】
【図２】図１での風力発電装置の羽根部の一部を示す。
【００２１】
【図３】図１での風力発電装置の断面を示す断面図である。
【００２２】
【図４】複数個の風力発電装置が設置される構造を示す。
【００２３】
【図５】図１の風力発電装置が設置された発電施設を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参考して本発明の実施例に係る風力発電装置及びこれを含む発電施設に対して具体的に説明する。以下の説明において、各構成要素の位置関係は、原則的に図面を基準にして説明する。また、図面は、説明の便宜のために、発明の構造を単純化し、または必要な場合には誇張または省略して表示する。したがって、それぞれの構成要素は、図面に示す大きさ及び形状に限定されるものではなく、必要によって各構成要素の大きさを大型化または小型化させて実施することも可能であり、形状も多様に設計変更することがすることができる。さらに、本発明がこれに限定されるものではなく、その他の各種装置を付加し、または変更／省略して実施することができる。
【００２５】
図１は、本発明の一実施例に係る風力発電装置の外観を示す正面図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施例に係る風力発電装置１０は、上部支持板１１０、下部支持板１２０、上部支持板と下部支持板との間に固設される軸部材１３０、及び軸部材１３０を軸で回転可能に設置する回転部材１４０を含んで構成される。
【００２７】
上部支持板１１０は、風力発電装置１０の上部構造を形成し、下部支持板１２０は、風力発電装置１０の下部構造を形成する。上部支持板１１０及び下部支持板１２０は、所定の厚さを有する板型部材で構成され、外部に固設されることで風力発電装置１０の残りの構成要素を支持する役割を遂行する。図１では上部支持板１１０及び下部支持板１２０が原形の板型部材で構成されると示したが、これは一例に過ぎず、設置位置によって多様な形状で構成できる。
【００２８】
このような上部支持板１１０及び下部支持板１２０は、風力発電装置の全体構造を支持する役割を遂行する。したがって、このような上部支持板及び下部支持板は、風が強く吹く場合にも設置状態を強固に維持できるように、外部に固設されるフレーム構造物により固設されることが好ましい。図１に示すように、上部支持板１１０は上部フレーム２０に、下部支持板１２０は下部フレーム３０に各々固設される。このような上部フレーム２０及び下部フレーム３０は、外部の別途構造物に強固に設置されたフレーム構造物である。このように、風力発電装置１０の上側及び下側の両端が外部のフレームにより固定されることで、強風などの外部環境に露出された状態でも強固な設置構造を維持することができる。
【００２９】
軸部材１３０及び回転部材１４０は、上部支持板１１０と下部支持板１２０との間に備えられ、外部から提供される風、即ち、移動する空気の運動エネルギを利用して電気エネルギを生産する構成である。軸部材１３０は、垂直方向に設置される円筒形の棒部材で構成され、上部支持板１１０と下部支持板１２０との間に固設される（図３参照）。また、図１に示すように、回転部材１４０は、外部から提供される風の運動エネルギを利用して軸部材１３０が軸で回転可能に構成される。
【００３０】
ここで、回転部材１４０は、ボディ部１４１、ボディ部１４１の両端に設置される上部フランジ１４２及び下部フランジ１４３、及びボディ部１４１の外側に沿って設置される羽根部１５０を含んで構成される。
【００３１】
ボディ部１４１は、回転部材１４０の長さ方向に沿って長く延設される円筒形部材で構成される。ボディ部１４１の内部には長さ方向に沿って中空が形成されて軸部材１３０が収容される空間を形成する。また、回転部材１４０のボディ部１４１内壁と軸部材１３０の外面との間には少なくとも一つ以上のベアリングが形成され、摩擦を最小化した状態で回転できる。
【００３２】
ボディ部１４１の上段及び下段には、各々、板型部材で構成される上部フランジ１４２及び下部フランジ１４３が備えられる。このような上部フランジ１４２及び下部フランジ１４３は、各々、上部支持板１１０及び下部支持板１２０と対向ながら、回転部材１４０の回転時に相対的に回転する構成である。このとき、上部フランジ１４２と上部支持板１１０との間及び下部フランジ１４３と下部支持板１２０との間も各々ベアリングが設置され、回転時に摩擦抵抗を最小化しながら回転するように構成できる。
【００３３】
羽根部１５０は、ボディ部１４１の外側に突出される形態で構成され、外部から提供される風が羽根部１５０に当てられながら風の運動エネルギが風力発電装置１０に伝達される。羽根部１５０は、複数個のファン部材１５１及びファン部材をボディ部に固定させる固定部材１５２を含んで構成され、以下、図２を参照して羽根部に対し、より具体的に説明する。
【００３４】
図２は、図１での風力発電装置の羽根部の一部を示す。図１及び図２に示すように、羽根部１５０は、複数個のファン部材１５１を含んで構成され、各ファン部材１５１は、回転軸を基準にして外側方向に凸な形態の曲面で構成される。したがって、風力発電装置方向に風が流入されると、風が直ちに通過することではなく、ファン部材１５１の内部曲面に沿って流れながら風の運動エネルギを十分に伝達することができる。
【００３５】
このようなファン部材１５１は、図１に示すように、垂直方向にねじれた形状で構成される。具体的に、ファン部材１５１は、下段を基準にして曲面構造が軸部材１３０を取り囲む形状に螺旋形態のように一定の方向に傾斜して上向きに延設される。したがって、ファン部材１５１の個数が少なく形成されても、多様な方向に提供される風の運動エネルギが十分に伝達されることが可能であり、風の水平方向の速度成分だけでなく、垂直方向の速度成分も風力発電に活用することが可能であるため、発電効率を改善することができるという長所がある。
【００３６】
ここで、ファン部材１５１の幅は、多様な形態で構成される。図１で示された実施例では、ファン部材１５１上段の回転方向幅が下段の幅より広く形成される。一般的に、風と設置面との摩擦によって風力発電装置の下段より上段部分で流速が大きく形成されるため、上段の幅が広く形成される場合、流速が大きい風の運動エネルギを活用することができるという長所がある。それに対し、風力発電装置の下側から上向きに提供される排気風を利用するように設置する場合には、ファン部材の下段幅が上段幅より広く形成されるように構成することも可能である。その他、風力発電装置が設置される環境を考慮してファン部材の中段の幅を上段及び下段の幅より広く形成することも可能であり、ファン部材が垂直方向に一定の幅を形成するように構成することも可能である。
【００３７】
このようなファン部材は、図２に示すように、ファンフレーム１５１ａ及びファンカバー１５１ｂを含んで構成できる。ファンフレーム１５１ａは、相対的に剛性に優れた部材で構成されてファン部材１５１の骨格構造を形成し、回転時にも風の抵抗により形状が変化することを防止するように構成される。また、ファンカバー１５１ｂは、ファンフレーム１５１ａに比べて軽量の材質で構成され、ファンフレーム１５１ａ間の空間に遮蔽面を形成する。このように、ファン部材１５１は、ファンフレーム１５１ａ及びファンカバー１５１ｂで構成して、風に対する抵抗性が大きいにもかかわらず、自重を最小化することで、同じ運動エネルギの伝達を受けて多くの回転数が誘導されるように構成する。
【００３８】
一方、このようなファン部材１５１は、複数個の固定部材１５２によりボディ部１４１に固定される。固定部材１５２は、剛性に優れた材質で構成され、一端がボディ部１４１に固設され、他端がファン部材１５１に固設される。したがって、風力の運動エネルギがファン部材１５１に伝達される場合、ボディ部１４１とファン部材１５１が軸部材１３０を軸で一体に回転することが可能である。
【００３９】
図１に示すように、本実施例では二つのファン部材１５１を含む回転部材１４０を示しているが、これは一例に過ぎず、風力発電装置が設置される環境条件及び回転効率を考慮して多様に変更実施することができる。
【００４０】
図３は、図１での風力発電装置の断面を示す断面図であり、説明の便宜のために、回転部材は、ファン部材を除外したボディ部のみを示す。本実施例に係る風力発電装置は、内部に磁石部材１６０及びコイル１７０が各々対向されるように配置される。回転部材１４０の回転に伴い永久磁石１６０と巻線されたコイル１７０が相対的に移動しながら磁場が変化し、それによって、巻線されたコイルに電流（または、起電力）が誘導される方式で電気エネルギを生産することができる。
【００４１】
まず、図３に示すように、回転部材１４０の上部フランジ１４２及び下部フランジ１４３には磁石部材１６０が備えられる。また、上部支持板１１０及び下部支持板１２０は、前記上部フランジ１４２及び下部フランジ１４３の磁石部材と対応される位置に巻線されたコイル１７０が備えられる。したがって、回転部材１４０の回転に伴い巻線されたコイル１７０に電流が誘導されながら電気エネルギを生産することができる。
【００４２】
具体的に、本実施例では図３に示すように、上部支持板１１０及び下部支持板１２０が各々上部フランジ１４２及び下部フランジ１４３が収容されるリセス部を各々形成する構造で構成される。また、上部フランジ１４２には上面及び側面に沿って各々永久磁石１６０が配置され、上部支持板１１０にはリセス部が形成された底面及び内周面に各々巻線されたコイル１７０が配置される。同様に、下部フランジ１４３には下面及び側面に沿って各々永久磁石１６０が配置され、下部支持板１２０にはリセス部が形成された上面及び内周面に各々巻線されたコイル１７０が配置される。
【００４３】
ただし、これは一例に過ぎず、上部支持板及び下部支持が別途のリセス部を備えず、上部フランジ及び下部フランジと各々対向するように積層された構造で構成する場合には、永久磁石及びコイルが相互対向される面に各々設置されるように構成することも可能である。
【００４４】
さらに、回転時に電気エネルギを生産するための永久磁石及びコイルは、回転部材の両端だけでなく、回転部材及び軸部材にも各々設置されることが可能である。具体的に、図３に示すように、軸部材１３０の外側にはコイル１７０が巻線される。このとき、コイルは、軸部材の外周面に露出される形態で巻線されることも可能であり、外部に設置されることを考慮して軸部材の外周面の内側に巻線された状態で内装設置されるように構成することも可能である。また、回転部材１４０のボディ部の内側面には複数個の永久磁石１６０が構成される。したがって、回転部材１４０の回転時、回転部材１４０の永久磁石１６０と軸部材１３０の巻線されたコイル１７０が相対的に回転しながら、巻線されたコイルに電流が誘導されて電気エネルギを生産することができる。
【００４５】
このように、本実施例に係る風力発電装置１０は、回転部材１４０の回転により上側で上部支持板１１０と上部フランジ１４２により電気エネルギが発生され、中央では回転部材１４０と軸部材１３０との間で電気エネルギが発生され、下側では下部支持板１２０と下部フランジ１４３との間で電気エネルギが発生される構造である。このとき、図面では別途に示していないが、軸部材１３０の内側には電気エネルギを伝達することができる線路が備えられ、上部支持板１１０または下部支持板１２０で発生された電気エネルギが前記線路を介して一側に伝達され、上側、中央及び下側で各々生産された電気エネルギを一括収集して外部に提供できる。
【００４６】
このように本実施例による場合、本実施例では回転部材１４０の両端で電気エネルギを生産するだけでなく、回転部材１４０の内側に固設される軸部材１３０が備えられるように構成し、軸部材１３０と回転部材１４０が対向している広い面積を活用して電気エネルギを生産することで、回転部材が同じく回転する環境で発電効率を最大限向上させることができる構造を提供する。
【００４７】
ただし、本実施例では回転が行われる回転部材１４０の上部フランジ１４２、ボディ部１４１、下部フランジ１４３に磁石部材１６０を備え、固定された状態を維持する上部支持板１１０、下部支持板１２０、及び軸部材１３０にコイル１７０が巻線される構成を中心に説明したが、これは発生された電力を伝達する線路を容易に設置するためのものに過ぎず、前述した実施例で磁石部材が設置される部分の一部または全部にコイルが配置されるようにし、これに対応されるコイルの設置位置に磁石部材を設置するように変更実施することができる。
【００４８】
以下、図４及び図５を参照し、本実施例に係る風力発電装置が設置される構造に対して具体的に説明する。
【００４９】
図４は、複数個の風力発電装置が設置される構造を示す正面図である。前述した風力発電装置１０は、単数個設置されることも可能であるが、十分な量の電気エネルギを生産することができるように複数個設置される。図４に示すように、外部（例えば、地面などのその他の設置面）に固設された上部フレーム２０と下部フレーム３０を含む。ここで、複数個の風力発電装置１０は、それぞれの上部支持板１１０が上部フレーム２０に設置され、それぞれの下部支持板１２０が下部フレーム３０に設置される構造を構成することができる。この場合、いずれか一つの風力発電装置に強い抵抗が作用する場合にも、同じ上部フレーム２０及び下部フレーム３０に設置された他の風力発電装置の設置構造が設置状態を安定に維持させる役割を遂行するため、強固な締結構造を構成することができる。
【００５０】
ただし、図４の場合、複数個の風力発電装置が並んで配置されたものを示したが、設置構造がこれに限定されるものではなく、上部フレーム及び下部フレームが各々格子形態のメッシュ構造で構成されることで、それぞれの風力発電装置を多様な位置に配置することができる。
【００５１】
図５は、図１の風力発電装置が設置された発電施設を示す。前述したように、本実施例に係る風力発電装置は、従来の風力発電装置と違って、垂直方向を軸で回転する簡素化された構成であるため、都心地域及び既存に建築された施設に設置することも可能である。さらに、回転部材のファンの形状が水平方向に提供される風だけでなく、垂直方向に提供される風の運動エネルギまで利用して回転することが可能であるため、建築された施設の排気管を介して排気される排気風のように垂直方向に利用して電気エネルギを生産することができる。
【００５２】
図５に示す発電施設４０は、建造物５０及び前記建造物５０の上側に設置される風力発電装置１０を含んで構成される。ここで、建造物５０は、ビル、住宅などの住居施設、工場、畜舎、温室、養殖場など、多様な建築物であり、または新しく建築された建造物であり、または既に建築された建造物を利用することも可能である。このような建造物は、内部の空間から排気される空気を一括収集して外部に排気させるための排気管５１が少なくとも一つ以上形成され、このような排気管は、図５に示すように、垂直方向の管路を構成することができる。
【００５３】
一方、風力発電装置１０は、建造物５０の上側に複数個設置され、このうち少なくとも一つ以上の風力発電装置は、建造物の排気管５１の上側に配置されるように構成できる。この場合、該当風力発電装置１０は、外部から提供される自然風を利用して電気エネルギを生産することも可能であり、建造物５０から排気される排気風を利用して電気エネルギを生産することも可能である。したがって、従来自然風にのみ依存した風力発電方式に比べて、気象条件が不利な状況でも排気風を利用して電気エネルギを生産することができるため、外部環境による発電量の偏差を最小化することができるという長所がある。
【００５４】
ここで、建造物の上側に配置される風力発電装置の場合、図１に示す風力発電装置と違って、ファン部材１５１下段の回転方向幅が上段の幅に比べて広く形成されることが可能である。このような構造の場合、下側から提供される排気風を利用してファン部材を回転するのに一層有利である。ただし、このようなファン部材の形状は、発電に利用される自然風及び排気風の依存度を考慮して多様に変更して実施することができる。
【００５５】
また、図１に示す風力発電装置は、下部フレーム及び下部フランジが別途の開口部が備えられない原形の板型部材で構成したが、排気風を利用する風力発電装置は、下側から提供される排気風がファン部材方向に容易に通過できるように、下部フレーム及び下部フランジに少なくとも一つ以上の開口部（図示せず）を含むように構成することも可能である。
【００５６】
一方、図５に示すように、建造物の上側には別途の補助ファン６０が備えられる。補助ファン６０は、風力発電装置と隣接した位置に設置され、風力発電装置方向に風力を提供するように設置される。一般的に、風力発電装置の場合、初期回転動作のためには多くの負荷がかかる。したがって、ファン部材１５１の回転動作が進行される状態でファン部材１５１が持続的に回転できる程度の大きさの自然風が提供されても、ファン部材１５１が停止した状態ではファン部材の回転動作を開始しにくい。したがって、本発電施設は、別途の補助ファン６０を利用して風力を提供することで、風力発電装置の初期回転動作に寄与するように構成できる。
【００５７】
このような補助ファン６０は、別途の動力源から動力の提供を受けて能動的に回転駆動できるように構成される。また、補助ファン６０は、補助ファンから提供される風力が風力発電装置のファン部材に大きいモーメントとして作用できるように、ファン部材の回転方向幅が広い高さ（図５の場合、ファン部材の下側方向）で風力を提供するように配置することが好ましい。
【００５８】
本実施例では補助ファンを風力発電装置と別個の構成でファン部材の一側に位置するように構成しているが、これは一例に過ぎず、ファン部材の下側に位置するように配置し、または補助ファンを風力発電装置と一体に構成することも可能である。例えば、風力発電装置のファン部材の下部フランジまたは下部フレームに固設することで、ファン部材の初期駆動時に初期回転に寄与するように動作することも可能である。
【００５９】
さらに、本実施例では風力発電装置のファン部材が初期回転が容易に行われるように別途の補助ファンを備える構成を例示したが、その他、ファン部材に回転動力を提供することができるモータを追加的に備え、ファン部材の初期回転時にのみモータを駆動してファン部材の回転を開始するように構成することも可能である。
【００６０】
このような発電施設の場合、本発明による垂直型風力発電装置を備えて自然風と排気風を利用して電気エネルギを生産することが可能であるため、廃風を利用してエネルギを自給することができるという長所がある。さらに、施設から生産された電気エネルギを外部施設に提供し、または電気エネルギを販売することも可能である。
【００６１】
以上では自然風及び排気風を利用して電気エネルギを生産する風力発電装置及びこれを含む発電施設に対して説明した。このような水力発電装置は、単独住宅のように小規模建築物の排気施設に適用できるように小規模装置で構成されることも可能であり、超高層ビルまたは工場のような大型施設に適用できる大規模装置で構成されることも可能である。
【００６２】
さらに、前述した実施例は、本発明を具現するための一例に過ぎず、その他の多様な方式で変更設計して適用することもできる。したがって、本発明で請求する権利範囲は、実施例に記載された事項に限定されるものではなく、請求項に記載された特徴を実施するかどうかによって判断しなければならない。
【図１】
0006510143.tif 000002
【図２】
0006510143.tif 000003
【図３】
0006510143.tif 000004
【図４】
0006510143.tif 000005
【図５】
0006510143.tif 000006