(57)【要約】本発明によると、ブレードを直立乃至ブロック多段に構成しながら、内側にオーバーラップ領域を形成した、抗力型ブレードを採択し、停止状態から風力発電機のブレードを回転させる始動トルクが大きく、回転モーメントが大きくなる空力特性を構成し、外側にエアホイル型ブレードを採択し、周速比１．０以上の早い回転加速を起こし、風の方向と関係なく、小さい風でも風力発電を遂行し、場所や位置に関わらず、低廉な費用で設置が可能で経済的であり、環境にやさしく効率性のとても高い風力発電を遂行する事ができる。【選択図】図１
2015505594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力により発電を起こす風力発電装置において、上記の風力発電装置は丈長い円柱型竿模様に形成され、回転可能な状態で支えられ、回転力を発生させる中心軸台；上記の中心軸台と結合される覆板に長形の溝を持つ軸結合部が中心部に形成され、回転モーメントを大きくするため、中心軸台を基準にオーバーラップ領域を形成し、同じ回転方向に配置固定されて上記のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は中心軸台である中心軸がシャフトで構成された場合、半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）から中心軸のシャフト直径（ｅ’）を引いた値を半円直径（ｄ）で割って形成され、中心軸台である中心軸が抗力型ブレードに支えられ、シャフトなしで構成された場合、半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）を半円直径（ｄ）で割って形成される半円輪形の抗力型ブレード；上記の抗力型ブレードの外周面に支持台によって連結されて抗力型ブレードと一体に回転して周速比を最大化するエアホイル型ブレード；上記の中心軸台の延長線上に位置し上記の中心軸台の回転駆動力を受けて発電を起こす発電モジュール；を含み、上記の抗力型ブレードは長さ方向にブロック単位の多段を成し、上記のエアホイル型ブレードは上記の中心軸台と平行するよう直立形態に形成されることを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項２】
風力により発電を起こす風力発電装置において、上記の風力発電装置は丈長い円柱型竿模様に形成され、回転可能な状態に支えられ、回転力を発生させる中心軸台；上記の中心軸台と結合される覆板に長形の溝を持つ軸結合部が中心部に形成され、回転モーメントを大きくするため、中心軸台を基準にオーバーラップ領域を形成し、同じ回転方向に配置固定されて上記のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は中心軸台である中心軸がシャフトで構成された場合、半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）から中心軸のシャフト直径（ｅ’）を引いた値を半円直径（ｄ）で割って形成され、中心軸台である中心軸が抗力型ブレードに支えられ、シャフトなしで構成された場合、半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）を半円直径（ｄ）で割って形成される半円輪形の抗力型ブレード；上記の抗力型ブレードの外周面に支持台によって連結されて抗力型ブレードと一体に回転し、周速比を最大化するエアホイル型ブレード；上記の中心軸台の延長線上に位置し、上記の中心軸台の回転駆動力を受けて発電を起こす発電モジュール；を含み、上記の抗力型ブレードと上記のエアホイル型ブレードは長さ方向にブロック単位の多段を成すのを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項３】
請求項１において、上記の抗力型ブレードは長さ方向に大ブロック単位の多段を成し、上記の大ブロック単位は  隣り合う大ブロック単位に対し、６０゜から１８０゜角度にねじれた形態に形成されることを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項４】
請求項１において、上記の抗力型ブレードは長さ方向に小ブロック単位の多段を成し、上記の小ブロック単位は隣り合う小ブロック単位に対し、１゜から１９゜範囲内の一定角度にねじれてツイスト形態に形成されることを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項５】
請求項２において、上記の抗力型ブレードは長さ方向に大ブロック単位の多段を成し、上記の大ブロック単位は隣り合う大ブロック単位に対し、６０゜から１８０゜角度にねじれた形態に形成され、上記のエアホイル型ブレードは長さ方向に小ブロック単位の多段を成し、上記の小ブロック単位は隣り合う小ブロック単位に対し、１゜から１９゜範囲内の一定角度にねじれてツイスト形態に形成されることを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項６】
請求項２において、上記の抗力型ブレードとエアホイル型ブレードはそれぞれ長さ方向に小ブロック単位の多段を成し、上記の小ブロック単位は隣り合う小ブロック単位に対し、１゜から１９゜範囲内の一定角度にねじれてツイスト形態に形成されることを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項７】
請求項１または、請求項２において、上記の抗力型ブレード直径（Ｉｄ）は全体ブレード直径（Ｔｄ）の２０％から４６％以内で成り立つことを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項８】
請求項１または、請求項２において、上記の抗力型ブレードは半円間のＹ軸間隔（ａ）が抗力型ブレード半円直径（ｄ）の−５／１１０から１／５間隔で形成されることを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項９】
請求項１または、請求項２において、上記の抗力型ブレードのオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は５％から３４％以内で成り立つことを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項１０】
請求項１または、請求項２において、上記のエアホイル型ブレードは翼厚の比率が１７．５％から３２．５％以内で形成されることを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項１１】
請求項１または、請求項２において、上記のエアホイル型ブレードは迎角が３゜から１９゜以内で形成されることを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項１２】
請求項１または、請求項２において、上記のエアホイル型ブレードは複数個に装備されることを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項１３】
請求項１または、請求項２において、上記の支持台は断面がエアホイル形状から成ることを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項１４】
請求項１または、請求項２において、上記の抗力型ブレードとエアホイル型ブレードは上記の中心軸台と平行するよう、直立形態に形成されることを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項１５】
請求項１または、請求項２において、上記の抗力型ブレードまたは、エアホイル型ブレードにＬＥＤが設置されることを特徴とする低風速風力発電装置。
【請求項１６】
請求項１または、請求項２において、上記の低風速風力発電装置は垂直、水平そして、傾斜を含む垂直と水平以外の角度のうち、どれか一つで設置されるのが可能であることを特徴とする低風速風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低風速風力発電装置に関するもので、より詳しくは低風速地域でもブレードの回転モーメントを大きくし、ブレード回転スタートと同時に周速比を最大化し、回転動力の効率性を増大させ、発電を起こす低風速風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーが我々に与える恩恵は数えきれないほど多い。しかしながら、地球の異常気象現象は数年前から寒波と大雪、暴雨と干ばつ、山崩れ、台風、猛暑などが地球歴史上の最高記録を深刻に更新し続けている。このような気象異変の原因は化石燃料使用による地球温暖化現象にあると結論付けられている。
【０００３】
世界各国では、このような現実を悟って未来の無公害原料を開発するため、多くの資本を投資し、化石燃料の依存から脱皮できる無限のエネルギー、つまり、未来のエネルギーを捜すための努力とともに、石油や石炭のような化石燃料に取って代われる新しいエネルギー源を捜し出してエネルギー問題を解決するための研究開発に力を注いでいる。
【０００４】
人類が化石エネルギーを捨て、追い求めなければならない未来の新しいエネルギー源として太陽エネルギー、風力エネルギー、人工太陽、水素エネルギー、海水を利用したエネルギー、バイオエネルギーなど様々な種類がある。その中のどのエネルギー源に劣らず、風力は環境にやさしく、再生可能というところから、注目を浴びている未来の再生可能エネルギー源である。特に曇りや、夜間は発電に制限を受ける太陽光に比べ、風力発電は風さえあれば２４時間いつでも発電が可能だという長所がある。
【０００５】
風という自然の要素は、無限でありながらクリーンなので風力エネルギーは代替燃料としての価値を認められている。風力は大気汚染がなく、危険廃棄物も排出しない。そのように新しい代替エネルギー発電方式として風力発電は十分な可能性を持っているが、低風速地域の風力発電は風向きが瞬時に変わる可変性と、低風速（２〜６ｍ／ｓｅｃ）風力エネルギーのため既存発電と違って発電用量信頼（Ｃａｐａｃｉｔｙ  Ｃｒｅｄｉｔ）における自家発電機（自分消費用発電）としての役目や瞬動予備力として対処する資源の有効用量としては完全に代替できないので、より経済的かつ高効率の分散発電網用の低風速風力発電装置の開発が急がれている。
【０００６】
低風速地域の年平均風速が２〜６ｍ／ｓｅｃであるのに１年に２０日にも満たない１２ｍ／ｓｅｃ以上の風速用風力発電機を設置することは、大型の場合４倍以上の過用量発電機として設置され、中小型の場合にもそれ以上の過用量発電機として設置されるので、コストの浪費がとても大きい。世界的な風力発電機製造会社であるデンマークのＶｅｓｔａｓ社や、その他の有名製造業社の風力発電機の製品別発電用量は定格風速１２ｍ／ｓｅｃで発売されていて低風速地形では生産的ではない。
【０００７】
また、低風速地域では風の方向が一定せず、ヨーイング（Ｙａｗｉｎｇ）が多くて効率的な発電にならない。
【０００８】
太陽と雲による地球表面の温度差が風を起こす低風速地域の風は風向きがしばしば変わり、レイノルズ数の変化が激しいが、風力資源をあきらめるには自然のエネルギーを活用しなければならない世界的グリーン成長の流れは非常に負担な現実である。そのためか低風速地域でも始動トルクが不足な大容量の風力発電機が風力団地にたくさん設置されていくということは、見せるための設置用量の基準であり、実際に投資回収される発電量とは多くの差があるので経済性分析や新エネルギー開発の側面では非常に残念な現実である。
【０００９】
したがって、２〜６ｍ／ｓｅｃの低風速特性に合う風力発電技術を開発し、風力資源をより効率的に利用できるようにする風力発電機の技術が切実に求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は従来の問題点を解決するため、案出されたものであり、
本発明の目的は内側に微風でも始動トルクを最大化させる抗力型ブレードを装備し、抗力ブレード片の間にオーバーラップ領域を形成し、回転モーメントを大きくして外延に回転加速を高めることができるエアホイル型ブレードを装備し、ブレード回転スタートと同時に周速比を最大化し、回転動力の効率性を増大させる低風速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】
【００１１】
上記のような目的を達成するために提供される本発明の一観点による低風速風力発電装置は丈長い円柱型竿模様に形成され、回転可能な状態に支えられ、回転力を発生させる中心軸台；上記の中心軸台と結合される覆板に長形の溝を持つ軸結合部が中心部に形成され、回転モーメントを大きくするため、軸結合部を基準にオーバーラップ領域を形成し、同じ回転方向に配置固定されて、上記のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は中心軸台である中心軸がシャフトで構成された場合、半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）から中心軸のシャフト直径（ｅ’）を引いた値を半円直径（ｄ）で割って形成され、中心軸台である中心軸が抗力型ブレードに支えられ、シャフトなしで構成された場合、半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）を半円直径（ｄ）で割って形成される半円輪形の抗力型ブレード；上記の抗力型ブレードの外周面に支持台で連結されて抗力型ブレードと一体に回転し、周速比を最大化するエアホイル型ブレード；及び上記の中心軸台の延長線上に位置し上記の中心軸台の回転駆動力を受けて発電を起こす発電モジュール；を含むことを特徴とする。
【００１２】
米航空宇宙局（ＮＡＣＡ）Ａｉｒｆｏｉｌｓ  ＳｅｒｉｅｓとＮＲＥＬ  Ａｉｒｆｏｉｌ  Ｆａｍｉｌｙ（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ（アメリカエネルギー部国立再生エネルギー研究所）を参照し、多くの実験が必要となるエジソン方式の多モデルテスト方法で内側の抗力型ブレードと外側のエアホイル型ブレードとそれぞれの縮小模型を下の表１（ブレード縮小模型）  のように製作、取り付けた後
【００１３】
【表１】
2015505594.tif 000003
【００１４】
下の表２のように４．０ｍ／ｓｅｃ風洞装置（Ｗｉｎｄ  Ｔｕｎｎｅｌ）で
【００１５】
【表２】
2015505594.tif 000004
【００１６】
下の表３のように五つの幾何学的パラメタ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）毎に４．０ｍ／ｓｅｃ風速で発電機出力端に無負荷時（ＮｏＬｏａｄ）と負荷時（Ｌｏａｄ）毎にそれぞれのＴＳＲ（Ｔｉｐ  Ｓｐｅｅｄ  Ｒａｔｉｏ、λ、周速比）とブレード回転ＲＰＭと出力係数（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ、効率）の実験結果を得た。
【００１７】
【表３】
2015505594.tif 000005
【００１８】
表３の幾何学的パラメタの細部評価に必要なものとしてＴＳＲ（Ｔｉｐ  Ｓｐｅｅｄ  Ｒａｔｉｏ、λ、周速比、ブレード先端速度と風速の比）は
【００１９】
【数１】
2015505594.tif 000006
【００２０】
を用いて算出した。
ここでＲはブレード回転子半径、ωは回転角の速度（ｒａｄ／ｓ）、Ｎはブレード回転ｒｐｍ、Ｖは風速で４．０ｍ／ｓｅｃである。
出力係数（Ｃｐ、ｐｏｗｅｒ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）の計算は
【００２１】
【数２】
2015505594.tif 000007
【００２２】
を使って算出した。
ここでＰは出力、ｐは空気密度、Ｖは風速、Ｒはブレード回転子半径、Ｃｐは出力係数（Ｃｐ、ｐｏｗｅｒ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）である。下の表４から表８は表３の五つの幾何学的パラメタ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）が最高の出力係数（Ｃｐ、効率）で得たそれぞれの結果条件から、表別に実験する幾何学的パラメタ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）を再び細部的に分類実験して相互比較した表である。
【００２３】
下の表４は抗力型ブレード半円の延長角度（θ）を中心点から
−１０゜、−５゜、−３゜、０゜、３゜、１０゜、２０゜、３０゜、３５゜、４０゜、５０゜単位で実験して得た結果をそれぞれ比較した表である。
【００２４】
【表４】
2015505594.tif 000008
【００２５】
下の表５は抗力型ブレード半円間のＹ軸間隔（ａ）を抗力型ブレード半円直径（ｄ）の−０．０５、０．００、０．０５、０．１０、０．２０、０．２５、０．３０単位で実験して得た結果をそれぞれ比較した表である。
【００２６】
【表５】
2015505594.tif 000009
【００２７】
下の表６は抗力型ブレードのオーバーラップ領域のオーバーラップ比率を０％、５％、１０％、１３％、１６％、２２％、２５％、２８％、３２％、３４％、４０％、５０％、単位で実験して得た結果をそれぞれ比較した表である。
【００２８】
【表６】
2015505594.tif 000010
【００２９】
下の表７はエアホイル型ブレードの翼厚比率を９．０％、１０．０％、１５．０％、１５．５％、１７．５％、１８．０％、２３．０％、２５．０％、３０．０％、３２．５％、３５．０％単位で実験して得た結果をそれぞれ比較した表である。
【００３０】
【表７】
2015505594.tif 000011
【００３１】
下の表８はエアホイル型ブレードの迎角を−１０゜から３０゜内で１゜単位で実験して得た結果をそれぞれ比較した表である。
【００３２】
【表８】
2015505594.tif 000012
【００３３】
2015505594.tif 000013
【００３４】
上記のような実験結果を通じ、抗力型ブレードの外向側端部が半円から延長される延長角度（θ）が半円の中心点から３０゜延長で０゜より１０．６％の出力係数（Ｃｐ）が増加することを確認することができ、抗力型ブレードの半円間のＹ軸間隔（ａ）が−５／１１０（−０．０５）から１／５（０．２５）で出力係数（Ｃｐ）が０．２１０以上でより効率的で、また、抗力型ブレードのオーバーラップ領域のオーバーラップ比率は５％から３４％で出力係数（Ｃｐ）が０．１６４以上で、特にオーバーラップ領域のオーバーラップ比率２５％でオーバーラップがない場合（オーバーラップの比率０）より出力係数（Ｃｐ）が４４．０％増加することを確認することができる。また、エアホイル型ブレードは翼厚の比率が１７．５％から３２．５％以内で出力係数（Ｃｐ）が０．１７９以上で、エアホイル型ブレードは迎角が３゜から１９゜以内で出力係数（Ｃｐ）が０．１９０以上であることを確認することができる。このような五つの幾何学的パラメタ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）が最高の出力係数（Ｃｐ、効率）で得たそれぞれの詳細結果を組み合わせ、低風速風力発電システムとして製品化すると縮小模型による実験結果より高い出力係数（Ｃｐ、効率）が出ることがある。
また、抗力型ブレードの周速比は１．０になればブレードをそれ以上に回転させるモーメントが発生することができないので下の表９と同じように抗力型ブレード直径（Ｉｄ）は全体のブレード直径（Ｔｄ）の２０％から４６％以内で成り立つ時エアホイル型ブレードの周速比が最大５．０まで到逹しても、抗力型ブレードの周速比１．０によってエアホイル型ブレードが回転動力に邪魔にならないように構成した。
【００３５】
【表９】
2015505594.tif 000014
【００３６】
2015505594.tif 000015
【００３７】
例えば風速１２ｍ／ｓｅｃで全体ブレード直径（Ｔｄ）が４ｍの場合、抗力型ブレード直径（Ｉｄ）が全体ブレード直径（Ｔｄ）の２０％で抗力型ブレード直径（Ｉｄ）は０．８ｍで、抗力型ブレードの最大周速比１．０でのｒｐｍ計算を上記の
【式１】
【００３８】
に代入すると２８６ｒｐｍになり、端部に位置したエアホイル型ブレード直径（Ｔｄ）４ｍの周速比も５．０で２８６ｒｐｍになる。つまり、抗力型ブレード直径（Ｉｄ）が全体ブレード直径（Ｔｄ）２０％で抗力型ブレード回転は２８６ｒｐｍで、エアホイル型ブレードの周速比が５．０でエアホイル型ブレード回転が２８６ｒｐｍになってエアホイル型ブレード周速比が５．０までは抗力型ブレードからの回転に邪魔にならない。
【００３９】
上記の実験結果による発明の特徴をまとめると、抗力型ブレード直径（Ｉｄ）は全体ブレード直径（Ｔｄ）の２０％から４６％以内で成り立ち、上記の抗力型ブレードの外向側端部が半円から延長されるが、延長角度（θ）は半円の中心点から３゜から３５゜内に延長されることで効率的な特徴がある。また、上記の抗力型ブレードは半円間のＹ軸間隔（ａ）が抗力型ブレード半円直径（ｄ）の−５／１１０から１／５間隔に形成されることに効率的な特徴がある。
【００４０】
また、上記の抗力型ブレードのオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は中心軸台の中心軸がシャフトで構成された場合と中心軸が抗力型ブレードに支えられてシャフトなしで構成された場合に分けて成り立つ。図２（ａ）のように中心軸がシャフトで構成された場合のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）から中心軸のシャフト直径（ｅ’）を引いた値を半円直径（ｄ）で割って形成し、５％から３４％以内で成り立つのが望ましい。図２（ｂ）のように中心軸が抗力型ブレードに支えられてシャフトなしで構成された場合のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）を半円直径（ｄ）で割って形成され、５から３４％以内で成り立つのが望ましい。
【００４１】
つまり、図２（ａ）で中心軸のシャフト直径（ｅ’）が０（ｚｅｒｏ）の場合のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は図２（ｂ）のオーバーラップの比率と同じで、風が抗力ブレード片（１２３）を通過して向い合う抗力ブレード片（１２４）を通過する風のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は５％から３４％以内で成り立つ時、出力係数（Ｃｐ）が０．１６２以上で、オーバーラップ比率２５％でオーバーラップのない場合（オーバーラップの比率０）より出力係数（Ｃｐ）が４４．０％増加することが確認できる。
【００４２】
そして、上記のエアホイル型ブレードは回転加速を最大限に高めるよう翼厚を翼弦線の長さで割った翼厚の比率が１７．５％から３２．５％以内に形成され、上記のエアホイル型ブレードの迎角が３゜から１９゜以内に形成されることに効率的な特徴がある。
【００４３】
また、上記のエアホイル型ブレードは複数個に装備され、上記の抗力型ブレードの上端部と下端部をカバーする覆板を装備すればより堅固に支持することができ、上記の覆板に一定の間隔で連結されて抗力型ブレードと一体で回転されるよう装備することを特徴とする。
【００４４】
上記の抗力型ブレードの外周面支持台（１３１）は堅固な支持のため、一定の厚さを必要とするが、支持台（１３１）の厚さによってブレードの回転に邪魔にならないよう、断面がエアホイル形状になっていて回転動力に邪魔にならず、周速比上昇に役に立つようにすることを特徴とする。
【００４５】
ここで、低風速風力発電装置の第１実施例（図１）として、上記の抗力型ブレードとエアホイル型ブレードが上記の中心軸台と平行するように直立形態に形成されることを特徴とする。
【００４６】
また、第２実施例（図８）として、上記の抗力型ブレードは長さ方向で大ブロック単位の多段を成し、上記の大ブロック単位は隣り合う大ブロック単位（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）に対し、６０゜から１８０゜角度にねじれた形態で形成され、上記のエアホイル型ブレードは上記の中心軸台と平行するよう直立形態に形成されることを特徴とする。
【００４７】
また、第３実施例（図１１）として、上記の抗力型ブレードは長さ方向に小ブロック単位の多段を成し、上記の小ブロック単位は隣り合う小ブロック単位（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ．．）に対し、１゜から１９゜範囲内の一定角度にねじれてツイスト形態に形成され、上記のエアホイル型ブレードは上記の中心軸台と平行するように直立形態に形成されることを特徴とする。
【００４８】
また、第４実施例（図１２）として、上記の抗力型ブレードは長さ方向に大ブロック単位の多段を成し、上記の大ブロック単位は隣り合う大ブロック単位（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）に対し６０゜から１８０゜角度にねじれて形態で形成され、同時に上記のエアホイル型ブレードは長さ方向に小ブロック単位の多段を成し、上記の小ブロック単位は隣り合う小ブロック単位（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ．．．）に対し、１゜から  １９゜範囲内の一定角度にねじれてツイスト形態に形成されることを特徴とする。
【００４９】
また、第５実施例（図１３）として、上記の抗力型ブレードとエアホイル型ブレードとはそれぞれ長さ方向に小ブロック単位の多段を成し、上記の小ブロック単位は隣り合う小ブロック単位（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ．．．）に対し、１゜から１９゜範囲内の一定角度にねじれてツイスト形態に形成されることを特徴とする。
【００５０】
上記の抗力型ブレード及びエアホイル型ブレードは透明体としても成り立つことができ、抗力型ブレードないし、エアホイル型ブレードの透明体内部または不透明体外部にＬＥＤが設置されるように構成し、広告塔及びランドマーク効果を期するのが望ましい。
【００５１】
そして、上記の低風速風力発電装置は垂直、水平、そして傾斜を含んだ垂直と水平以外の角度の中からどの一つにも設置することができることを特徴とする。特に水平で設置しやすい位置としてはビルの屋上で、タワーの高さを低めることでコストダウンと事後管理（Ａ／Ｓ）に大きな長所があり、図１４（ｄ）のようにモジュール単位で無制限水平設置と増設が可能である。
【００５２】
本発明の他観点による低風速風力発電装置は丈長い円柱型竿模様に形成され、回転可能な状態に支えられ、回転力を発生させる中心軸台；上記の中心軸台と結合される覆板に長形の溝を持つ軸結合部が中心部に形成され、回転モーメントを大きくするために軸結合部を基準にオーバーラップ領域のオーバーラップの比率を形成し、同じ回転方向に配置固定される半円輪形の抗力型ブレードユニットと上記の抗力型ブレードユニットの外周面に支持台（１３１）によって連結されて周速比を最大化するエアホイル型ブレードユニットが小ブロック単位のセグメントを形成し、上記のセグメントが積層されて装備されるブレード；及び上記の中心軸台の延長線上に位置され、上記の中心軸台の回転駆動力を受けて発電を起こす発電モジュール；を含むことによって風が少ない所でも上記のブレードの回転モーメントを大きくし、上記のブレード回転作動開始と同時に周速比を最大化させて回転動力の効率性を増大させ、発電を起こすことを特徴とする。
【００５３】
ここで、上記のセグメントは隣り合うセグメントに対し、１゜から１９゜範囲内の一定角度にねじれてツイスト形態で成り立ったり、直立形態で成り立ったりすることを特徴とする。
【００５４】
そして、上記の抗力型ブレードユニットは全体ブレード直径（Ｔｄ）の２０％から４６％以内の直径で成り立って、外向側端部が半円から延長されるが、延長角度（θ）は半円の中心点から３゜から３５゜内に延長され、半円間のＹ軸間隔（ａ）は抗力型ブレードユニット半円直径（ｄ）の−５／１１０から１／５間隔で成り立つことを特徴とする。
【００５５】
また、上記の抗力型ブレードのオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は中心軸台の中心軸がシャフトで構成された場合と中心軸が抗力型ブレードに支えられてシャフトなしで構成された場合に分けて成り立つ。図２（ａ）のように中心軸がシャフトで構成された場合のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）から中心軸のシャフト直径（ｅ’）を引いた値を半円直径（ｄ）で割って形成し、５％から３４％以内で成り立つのが望ましい。図２（ｂ）のように中心軸が抗力型ブレードに支えられてシャフトなしで構成された場合のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）を半円直径（ｄ）で割って形成され、５％から３４％以内で成り立つのが望ましい。
【００５６】
つまり、図２（ａ）で中心軸のシャフト直径（ｅ’）が０（ｚｅｒｏ）の場合のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は図２（ｂ）のオーバーラップ領域と同じで、風が抗力ブレード片（１２３）を通過し向い合う抗力ブレード片（１２４）を通過する風のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は５％から３４％以内で同一に成り立つのが望ましい。
【００５７】
そして、上記のエアホイル型ブレードユニットは翼厚の比率が１７．５％から３２．５％以内で成り立って、迎角が３゜から１９゜以内で成り立つことを特徴とする。
【００５８】
また、上記の支持台（１３１）は断面がエアホイルの形状で成り立つことを特徴とする。
【００５９】
本発明による低風速風力発電システムはオーバーラップ領域のオーバーラップの比率を形成し、同じ回転方向に配置固定される半円輪形の抗力型ブレードと、上記の抗力型ブレードの外周面に連結されて周速比を最大化するエアホイル型ブレードを含む第１項から第１６項のうち、どれか一項に記載された構成で成り立った多数台の低風速風力発電装置；上記の低風速風力発電装置の異常有無、作動状態などを監視し、これを遠隔制御する中央管制センター；上記の中央管制センターの制御命令によって低風速風力発電装置の作動を制御し、低風速風力発電装置の状態を中央管制センターに報告する制御部；及び上記の低風速風力発電装置から生産された電気エネルギーを充電し、必要な時に電気に再生して供給する蓄電池；を含むことを特徴とする。
【００６０】
ここで、上記の低風速風力発電装置には抗力型ブレード及びエアホイル型ブレードがセグメントで形成され、直立またはツイスト形態に積層が成り立つ場合、セグメントの中央にセグメントの角度を変化させることができる駆動部及びセグメント間のねじれ角を感知できるセンサーが装備され、上記の制御部は中央管制センターから送信されたセグメントの角度によってセグメント駆動部の駆動を制御し、ブレードの全体的な形状を直立形態からツイスト形態に変化させたり、ツイスト形態から直立形態に変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００６１】
本発明の低風速風力発電装置によると、全体的に直立ないしツイスト構造でありながら内側に抗力型ブレードを採択し、停止状態から風力発電機のブレードを回転させる始動トルクが大きく、起動モーメントが強まる空力特性を向上させ短時間内に周速比１に至るようになり、外側にエアホイル型ブレードを採択し、周速比１以上の回転加速を高めることで、風の向きに関係なく微風でも回転動力を起こして効果的に風力発電を起こし、場所や位置に関係なくリーズナブルな費用で設置が可能で、経済的かつ環境にやさしく、非常に効率の高い風力発電を遂行できる効果がある。
【００６２】
また、プロペラ型風力発電機に比べ、ブレード回転子半径が短くて騒音が小さく、高度の技術システムや装置が必要ではないのでリーズナブルなコストで設置が可能になり、従来と同一の投資費用で多くの台数の風力発電機を設置することができて発電量を極大化させることができ、低風速国家の風力発電の未来開発方向を正確かつ早く定立することができ、経済的かつ実質的なグリーンエネルギーが創造できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一観点による低風速風力発電装置の第１実施例を図示した斜視図。
【図２（ａ）】本発明による低風速風力発電装置での抗力型ブレードのオーバーラップ領域のオーバーラップの比率を説明するための図面。
【図２（ｂ）】本発明による低風速風力発電装置での抗力型ブレードのオーバーラップ領域のオーバーラップの比率を説明するための図面。
【図３】本発明による低風速風力発電装置での抗力型ブレードの直径を説明するための図面。
【図４（ａ）】本発明による低風速風力発電装置でのエアホイル型ブレードの翼厚比率及び迎角の角度を説明するための図面。
【図４（ｂ）】本発明による低風速風力発電装置でのエアホイル型ブレードの翼厚比率及び迎角の角度を説明するための図面。
【図４（ｃ）】本発明による低風速風力発電装置でのエアホイル型ブレードの翼厚比率及び迎角の角度を説明するための図面。
【図５（ａ）】本発明による低風速風力発電装置でエアホイル型ブレードが複数個（２個）装備される  例を図示した図面。
【図５（ｂ）】本発明による低風速風力発電装置でエアホイル型ブレードが複数個（３個）装備される  例を図示した図面。
【図５（ｃ）】本発明による低風速風力発電装置でエアホイル型ブレードが複数個（４個）装備される  例を図示した図面。
【図６（ａ）】本発明による低風速風力発電装置でエアホイル型ブレードが支持台に脱・付着される例を図示した図面。
【図６（ｂ）】本発明による低風速風力発電装置でエアホイル型ブレードが支持台に脱・付着される例を図示した図面。
【図６（ｃ）】本発明による低風速風力発電装置でエアホイル型ブレードが支持台に脱・付着される例を図示した図面。
【図６（ｄ）】本発明による低風速風力発電装置でエアホイル型ブレードが支持台に脱・付着される例を図示した図面。
【図７】本発明による低風速風力発電装置で支持台がエアホイル形状で成り立っているのを図示した図面。
【図８】本発明の一観点による低風速風力発電装置の第２実施例を図示した正面図。
【図９（ａ）】図８の低風速風力発電装置の抗力型ブレード（４段大ブロック多段）を０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜角度から眺めた状態を図示した図面。
【図９（ｂ）】３段大ブロック多段から成る抗力型ブレードを０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜角度から眺めた状態を説明するための図面。
【図９（ｃ）】２段大ブロック多段から成る抗力型ブレードを０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜角度から眺めた状態を説明するための図面。
【図１０（ａ）】図８の第２実施例でエアホイル型ブレードが複数個（２個）に装備されたのを図示した図面。
【図１０（ｂ）】図８の第２実施例でエアホイル型ブレードが複数個（３個）に装備されたのを図示した図面。
【図１０（ｃ）】図８の第２実施例でエアホイル型ブレードが複数個（４個）に装備されたのを図示した図面。
【図１１】本発明の一観点による低風速風力発電装置の第３実施例を図示した正面図。
【図１２】本発明の一観点による低風速風力発電装置の第４実施例を図示した正面図。
【図１３】本発明の一観点による低風速風力発電装置の第５実施例を図示した正面図。
【図１４（ａ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が水平に設置される状態を図示した図面。
【図１４（ｂ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が水平に設置される状態を図示した図面。
【図１４（ｃ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が水平に設置される状態を図示した図面。
【図１４（ｄ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が水平に設置される状態を図示した図面。
【図１４（ｅ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が水平に設置される状態を図示した図面。
【図１５（ａ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が垂直に設置される状態を図示した図面。
【図１５（ｂ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が垂直に設置される状態を図示した図面。
【図１５（ｃ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が垂直に設置される状態を図示した図面。
【図１５（ｄ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が垂直に設置される状態を図示した図面。
【図１５（ｅ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が垂直に設置される状態を図示した図面。
【図１５（ｆ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が垂直に設置される状態を図示した図面。
【図１５（ｇ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が垂直に設置される状態を図示した図面。
【図１５（ｈ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が垂直に設置される状態を図示した図面。
【図１５（ｉ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が垂直に設置される状態を図示した図面。
【図１５（ｊ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が垂直に設置される状態を図示した図面。
【図１５（ｋ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が垂直に設置される状態を図示した図面。
【図１６（ａ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が傾斜に設置される状態を図示した図面。
【図１６（ｂ）】本発明の一観点による低風速風力発電装置の実施例が傾斜に設置される状態を図示した図面。
【図１７】本発明の一観点による低風速風力発電装置での風向き及び作用を表示した図面。
【図１８】本発明の他観点による低風速風力発電装置を説明するための斜視図。
【図１９】本発明による低風速風力発電システムの構成を概略的に図示した図面。
【図２０】図１９の低風速風力発電システムでのセグメント駆動部及びセンサーを図示するための図面である。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
本発明の上記のような目的、特徴、及び他の長所は添付図面を参照し、本発明の望ましい実施例を詳しく説明することによってより明白になるだろう。以下、添付の図面を参照し、本発明の低風速風力発電装置及びそれを利用した低風速風力発電システムを詳しく説明する事にする。本明細書のため、図面での同一した参照番号は他に指示しない限り、同一の構成部分を表す。
【００６５】
図１は本発明の一観点による低風速風力発電装置の第１実施例を図示した斜視図で、図２は本発明による低風速風力発電装置での抗力型ブレードのオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は中心軸台の中心軸がシャフトで構成された場合と中心軸が抗力型ブレードに支えられてシャフトなしで構成された場合のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率を説明するための図面で、図３は抗力型ブレード直径（Ｉｄ）とエアホイル型ブレード直径（Ｔｄ）に対する説明のための図面で、図４は本発明による低風速風力発電装置でのエアホイル型ブレードの迎角及び翼厚比率を説明するための図面である。
【００６６】
一観点からの低風速風力発電装置（１００）は図１から図１５に図示したように中心軸台（１１０）、抗力型ブレード（１２０）、エアホイル型ブレード（１３０）、発電モジュール（１４０）を含む。
【００６７】
まず、図１に図示したように中心軸台（１１０）は中心軸がシャフトで構成された場合と中心軸が抗力型ブレードに支えられてシャフトなしで構成された場合に分けられる。そして、そのような中心軸台は風力発電装置の発電のために回転力を発生させるため、回転可能な状態で設置される。また、発電による回転力や外部風による回転力が直接に作用する構成であるため外部風の強弱や回転力の大小で狂ったり危険になったりしないように堅固に設置されるのが望ましい。
【００６８】
抗力型ブレード（１２０）は中心軸台（１１０）に結合されるよう、長形の溝（１２１）を持つ軸結合部（１２２）が中心部に形成され、半円模様を持つペアの抗力ブレード片（１２３，１２４）が回転モーメントを追加で発生させるようにするため軸結合部（１２２）を基準にオーバーラップ領域のオーバーラップの比率を形成して同じ回転方向に配置固定される。図２を参考し、より詳しく説明すると、一つの抗力ブレード片（１２３）の一側端が軸結合部（１２２）の一側端からの一定比率の隔離距離を持ち、他側端が軸結合部（１２２）の他側に向けて配置され、また、もう一つの抗力ブレード片（１２４）の一側端が軸結合部（１２２）の他側面からの一定比率の隔離距離を持ち、他側端が軸結合部（１２２）の一側に向けて配置され、ペアの抗力ブレード片（１２３，１２４）の一側端が軸結合部（１２２）を基準に重ねあわせるオーバーラップ領域を持つように配置固定される。
【００６９】
ここで、抗力型ブレード（１２０）のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は図２（ａ）のように中心軸台である中心軸がシャフトで構成された場合、半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）から中心軸のシャフト直径（ｅ’）を引いた値を半円直径（ｄ）で割って形成し、５％から３４％以内で成り立つのが望ましい。図２（ｂ）のように中心軸が抗力型ブレードに支えられてシャフトなしで構成された場合のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）を半円直径（ｄ）で割って形成され、５％から３４％以内で成り立つのが望ましい。
【００７０】
つまり、図２（ａ）で中心軸のシャフト直径（ｅ’）が０（ｚｅｒｏ）の場合のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は図２（ｂ）のオーバーラップの比率と同じで、風が抗力ブレード片（１２３）を通過して向い合う抗力ブレード片（１２４）を通過する風のオーバーラップの比率は５％から３４％以内で同一に成り立つのが望ましい。
【００７１】
また、抗力型ブレード（１２０）は外向側の端部が半円から一定角度延長されるが、その時、延長角度（θ）は３゜から３５゜以内で延長されるのが望ましい。
【００７２】
また、抗力型ブレード（１２０）で抗力ブレード片（１２３，１２４）の半円間のＹ軸間隔（ａ）は半円直径（ｄ）の−５／１１０から１／５間隔で成り立つのが望ましい。
【００７３】
そして、図３に図示したように抗力型ブレード（１２０）の直径（Ｉｄ）は全体ブレード直径（Ｔｄ）の２０％から４６％以内で設計されるのが望ましい。ここで、抗力型ブレード（１２０）の周速比は１になるとブレードをそれ以上に回転させるモーメントが発生できないので、周速比１以上でエアホイル型ブレードの回転子速度に邪魔になるので全体ブレード直径（エアホイル端部までの直径）  より小さく設計されなければならない。
【００７４】
このように設計された抗力型ブレード（１２０）は風力発電の始動トルクを担当する。
【００７５】
エアホイル型ブレード（１３０）は平断面の形状が一側は楕円状をし、他側は端部に行くほど細くなる飛行機翼形状で成り立ち、支持台（１３１）によって抗力ブレード片（１２３，１２４）の外周面と連結される。
【００７６】
図４（ａ）に図示したようにエアホイル型ブレード（１３０）は飛行機の翼が飛行機を空に浮かべる原理になる揚力を発生して回転加速を最大限に高められるよう、翼厚比率（Ｗｉｎｇ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｒａｔｉｏ）を１７．５％から３２．５％以内に形成するのが望ましい。また、図４（ｂ），（ｃ）に図示したようにエアホイル型ブレード（１３０）の迎角（Ａｎｇｌｅ  ｏｆ  Ａｔｔａｃｋ）は３゜から１９゜以内で成り立つのが望ましい。ここで、翼厚比率（Ｗｉｎｇ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｒａｔｉｏ）は翼厚を翼弦線の長さで割ったもので、迎角（Ａｎｇｌｅ  ｏｆ  Ａｔｔａｃｋ）はエアホイルの翼弦線（ｃｈｏｒｄ  ｌｉｎｅ）と気流が成す角度である。
【００７７】
そして、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に図示したようにエアホイル型ブレード（１３０）は抗力型ブレード（１２０）外側に複数個で構成される。２個または３個での構成の時、４個での構成のときより回転トルクは減少するが、金型射出によってブレードの製造原価を低めることができ、４個での構成の時、２個または３個での構成の時より回転トルクは増加するが、ブレードの全体重さが重くなってツイスト構造で設計する時に製造原価が増加することがあるので、回転トルクによる発電効果と投資回収期間（減価償却）をよく考慮し、設計しなければならない。
【００７８】
また、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に図示したようにエアホイル型ブレード（１３０）は支持台（１３１）に脱・付着可能に取り付けることができる。エアホイル型ブレード（１３０）が支持台（１３１）にボルトで締結され、脱・付着可能になればエアホイル型ブレード（１３０）の破損時、取替え及び修理が非常に容易で、破損されたエアホイル型ブレード（１３０）だけを簡単に取り替えて使うことができるので風力発電装置の寿命を延長させることができ、同時に維持費用を節減させることができる。
【００７９】
ここで、図７に図示したように抗力型ブレード（１２０）とエアホイル型ブレード（１３０）を支持する支持台（１３１）は堅固な支持のために一定の厚さを必要とするが、支持台（１３１）の厚さによってブレードの回転に邪魔にならず、回転モーメントをより大きくするために支持台（１３１）の形態がエアホイルになるのが望ましい。
【００８０】
発電モジュール（１４０）は中心軸台（１１０）の延長線上に位置され、中心軸台（１１０）の回転駆動力を受けて電力を生産するため、一種の発電機とも言える。
【００８１】
上記のように構成される低風速風力発電装置は外側から入ってくる風が内側抗力型ブレード片（１２３）の内部に沿って抗力型ブレード（１２０）に回転力を発生させ、抗力型ブレード片（１２３）を通過した風が半円間のオーバーラップ領域を通って向い合う抗力型ブレード片（１２４）を通過し、最大４４％までの回転モーメントを追加で発生するようにする。引き続きエアホイル型ブレード（１３０）は揚力を発生させ周速比１以上の回転力を発生させる。
【００８２】
上記の低風速風力発電装置は全体的な形態により、様々な実施例で区分することができる。
【００８３】
図１に図示したように第１実施例は低風速風力発電装置の一番基本になる形態で、抗力型ブレード（１２０）とエアホイル型ブレード（１３０）が中心軸台（１１０）と平行するよう直立形態で成り立つ。
【００８４】
図８は本発明の一観点による低風速風力発電装置の第２実施例を図示した正面図で、図９（ａ）は図８の抗力型ブレード（４段大ブロック多段）を０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜角度から眺めた状態を説明するための図面で、図９（ｂ），（ｃ）は３段、２段大ブロック多段から成る抗力型ブレードを０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜角度から眺めた状態を説明するための図面で、図１０（ａ）〜（ｃ）は図８の第２実施例でエアホイル型ブレードが複数個に装備されたのを図示した図面である。
【００８５】
図８に図示したように第２実施例は抗力型ブレード（１２０）が長さ方向に一定間隔で区切られるブロック単位を形成するが、長さに対して４個程度に均分される大ブロック単位を形成する。そして、このような大ブロック単位は隣り合う大ブロック単位（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）に対して６０゜から１８０゜角度にねじれた形態を持つ。
【００８６】
そして、エアホイル型ブレード（１３０）は中心軸台（１１０）と平行するように直立形態で形成される。図１０（ａ）〜（ｃ）に図示したように直立形態のエアホイル型ブレード（１３０）は複数個に装備することができる。図示したようにエアホイル型ブレード（１３０）は抗力型ブレード（１２０）の上端部と下端部をカバーする覆板（１２５，１２６，１２７，１２８，１２９）を装備し、覆板（１２５，１２６，１２７，１２８，１２９）にエアホイル型ブレードが支持台（１３１）によって連結され、抗力型ブレード（１２０）と一体に回転する構成を持つようにするのが望ましい。
【００８７】
図１１は本発明の一観点による低風速風力発電装置の第３実施例を図示した正面図で、図１２は本発明の一観点による低風速風力発電装置の第４実施例を図示した正面図であり、図１３は本発明の一観点による低風速風力発電装置の第５実施例を図示した正面図である。
【００８８】
図１１に図示したように第３実施例は抗力型ブレード（１２０）が長さ方向に小ブロック単位の多段を成し、小ブロック単位は隣り合う小ブロック単位（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ．．）に対し、１゜から１９゜範囲内の一定角度にねじれてツイスト形態に形成され、エアホイル型ブレード（１３０）は上記の中心軸台（１１０）と平行するように直立形態に形成される。
【００８９】
図１２に図示したように第４実施例は抗力型ブレード（１２０）が第２実施例と同一に長さ方向に大ブロック単位の多段を成し、大ブロック単位は隣り合う大ブロック単位（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）に対し、６０゜から１８０゜角度にねじれた形態に形成され、エアホイル型ブレード（１３０）は長さ方向に所定間隔で区切られる小ブロック単位の多段を成し、小ブロック単位は隣り合う小ブロック単位（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ．．．）に対し、１゜から１９゜範囲内の一定角度にねじれてツイスト形態に形成される。
【００９０】
また、図１３に図示したように第５実施例は抗力型ブレード（１２０）とエアホイル型ブレード（１３０）共に長さ方向に所定間隔で区切られる小ブロック単位の多段を成し、小ブロック単位は隣り合う小ブロック単位（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ．．．）に対し、１゜から１９゜範囲内の一定角度にねじれてツイスト形態を持つ。
【００９１】
図１４から図１６は本発明の低風速風力発電装置の実施例が垂直、水平そして、傾斜のうちのどれか一つで設置される状態を図示したもので、図１４（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１から第５の実施例が水平で設置される状態を図示したもので、図１５（ａ）〜（ｋ）は代表的な実施例が垂直で設置される状態を図示したもので、図１６（ａ），（ｂ）は実施例が傾斜に設置される状態を図示したものである。
【００９２】
図示したように低風速風力発電装置は抗力型ブレード（１２０）及びエアホイル型ブレード（１３０）から成るブレードモジュールが一つまたは、多数個で積層可能で、一つ、または、多数個で積層されたブレードモジュールは垂直型、水平型、角度が斜め状態の傾斜型またはそれ以外の角度など設置環境に応じて適切に設置可能で、風で発電を起こすための所ならどこでも適用できる。
【００９３】
また、抗力型ブレード（１２０）とエアホイル型ブレード（１３０）は透明体にも形成可能で、抗力型ブレード（１２０）ないしエアホイル型ブレード内部または、外部にＬＥＤを設置し、夜間や霧の日などに風速発電システムの設置位置を知らせる警告灯機能を含むことができる。
【００９４】
このような一観点による低風速風力発電装置は図１７に図示したように外側から入ってくる風が直立またはツイスト形態に形成された抗力型ブレード（１２０）の内部に沿って抗力型ブレード（１２０）に始動トルク及び起動力を最大限に発生させ、抗力型ブレード片（１２３）を通過した風が半円間のオーバーラップ領域を通って向い合う抗力型ブレード片（１２４）を通過し、最大４４％までの回転モーメントを追加で発生させ、抗力型ブレード（１２０）が回転する中でエアホイル型ブレード（１３０）に揚力が発生して周速比を最大化させる。
【００９５】
図１８は本発明の他観点による低風速風力発電装置を説明するための斜視図である。
【００９６】
他観点からの低風速風力発電装置（２００）は丈長い円柱型竿模様に形成され、回転可能な状態に支えられて回転力を発生させる中心軸台（２１０）；上記の中心軸台（２１０）と結合される覆板（１２５，１２６，１２７，１２８，１２９）に長形の溝を持つ軸結合部（２２１）が中心部に形成され、回転モーメントを大きくするため、軸結合部（２２１）を基準にオーバーラップ領域のオーバーラップの比率を形成し、同じ回転方向に配置固定される半円輪形の抗力型ブレードユニット（２２２）と、上記の抗力型ブレードユニット（２２２）の外周面に支持台（１３１）により連結されて周速比を最大化するエアホイル型ブレードユニット（２２３）が小ブロック単位のセグメントを形成し、上記のセグメントが積層し装備されるブレード（２２０）；上記の中心軸台（２１０）の延長線上に位置し上記の中心軸台（２１０）の回転駆動力を受けて発電を起こす発電モジュール（２３０）を含む。
【００９７】
中心軸台（２１０）と発電モジュール（２３０）は一観点の説明と同様である。そのため、中心軸台（２１０）と発電モジュール（２３０）に対する説明は省略する事にする。
【００９８】
ブレード（２２０）は抗力型ブレードユニット（２２２）とエアホイル型ブレードユニット（２２３）が小ブロック単位のセグメントを形成する。そして、上記のセグメントは隣り合うセグメントに対し、１゜から１９゜範囲内の一定角度にねじれてツイスト形態で成り立ったり直立形態で成り立つ。
【００９９】
ここで、抗力型ブレードユニット（２２２）は全体ブレード直径（Ｔｄ）の２０％から４６％以内の直径で成り立ち、外向側端部が半円から延長されるが、延長角度（θ）は半円の中心点から３゜から３５゜内で延長されて、半円間のＹ軸間隔（ａ）は抗力型ブレードユニット（２２２）半円直径（ｄ）の−５／１１０から１／５間隔で成り立つ。
【０１００】
また、抗力型ブレードユニット（２２２）のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は中心軸台の中心軸がシャフトで構成された場合と中心軸が抗力型ブレードに支えられてシャフトなしで構成された場合に分けて成り立つ。図２（ａ）のように中心軸がシャフトで構成された場合のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）から中心軸のシャフト直径（ｅ’）を引いた値を半円直径（ｄ）で割って形成し、５％から３４％以内で成り立つのが望ましい。図２（ｂ）のように中心軸が抗力型ブレードに支えられ、シャフトなしで構成された場合のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は半円間の重なるＸ軸間隔（ｅ）を半円直径（ｄ）で割って形成され、５％から３４％以内で成り立つのが望ましい。
【０１０１】
つまり、図２（ａ）で中心軸のシャフト直径（ｅ’）が０（ｚｅｒｏ）の場合のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は図２（ｂ）のオーバーラップ領域と同じで、風が抗力ブレード片（１２３）を通過し向い合う抗力ブレード片（１２４）を通過する風のオーバーラップ領域のオーバーラップの比率は５％から３４％以内で同一に成り立つのが望ましい。
【０１０２】
そして、エアホイル型ブレードユニット（２２３）はエアホイル形状の翼部と、翼部を抗力型ブレードユニットに連結させる支持台（１３１）に装備される。ここでエアホイル型ブレードユニット（２２３）は飛行機の翼が飛行機を空中に浮かせる原理になる揚力を発生し、回転加速を最大限に高めるよう翼厚の比率が１７．５％から３２．５％以内で成り立つのが望ましく、翼の迎角が３゜から１９゜以内で成り立つのが望ましい。
【０１０３】
上記のようにツイスト形態を持つブレード（２２０）は外側から入ってくる風がツイスト形態に形成された抗力型ブレードユニット（２２２）の内部に沿って抗力型ブレードユニット（２２２）に始動トルク及び起動力を最大限で発生させ、抗力型ブレードユニット（２２２）が回転される中で、下方向に抜けて抗力型ブレードユニット（２２２）の回転モーメントを大きくし、エアホイル型ブレードユニット（２２３）は揚力が発生して周速比を最大化させる。
【０１０４】
このように本発明の低風速風力発電装置は全体的に直立ないし、ツイスト構造でありながら内側に抗力型ブレードを採択し、停止状態から風力発電機のブレードを回転させる始動トルクが大きく、回転モーメントが強まる空力特性を向上させ、外側にエアホイル型ブレードを採択して周速比１以上の回転加速を高めることによって風向きに関係なく、微風でも回転動力を起こして効果的に風力発電を起こし、同時に場所や位置に関係なく、リーズナブルな費用で設置が可能で、経済的かつ環境にやさしく、効率の非常に高い風力発電を遂行できるようになる。
【０１０５】
図１９は本発明による低風速風力発電装置を用いた低風速風力発電システムの構成を概略的に図示した図面で、図２０は図１９の低風速風力発電システムでのセグメント駆動部及びセンサーを図示するための図面である。
【０１０６】
図１９、図２０に図示したように本発明による低風速風力発電システムは低風速風力発電装置（３００）、中央管制センター（４００）、制御部（５００）、蓄電池（６００）を含む。
【０１０７】
低風速風力発電装置（３００）はオーバーラップ領域のオーバーラップの比率を形成し、同じ回転方向に配置固定される半円輪形の抗力型ブレードと、上記の抗力型ブレードの外周面に連結されて周速比を最大化するエアホイル型ブレードを含む上記の一観点による低風速風力発電装置（１００）と上記の他観点による低風速風力発電装置（２００）の中で選択される少なくとも一つ以上の低風速風力発電装置が設置される。
【０１０８】
ここで、低風速風力発電装置（３００）には抗力型ブレード及びエアホイル型ブレードがセグメント（３１０）に形成され、直立またはツイスト形態に積層が成り立つ場合、セグメントの中央にセグメントの角度を変化させることのできる駆動部（３２０）が装備され、セグメント（３１０）間のねじれ角（なす角度）を感知することができるセンサー（３３０）が装備される。
【０１０９】
中央管制センター（４００）は低風速風力発電装置たちの異常有無、作動有無、作動状態などを監視し、それを無線で遠隔制御する。また、風向きによって直立形態に積層されたセグメント（３１０）をツイスト形態に変化させ、ツイスト形態に積層されたセグメント（３１０）を直立形態に変化させるよう制御部にセグメントの角度を送信する。
【０１１０】
制御部（５００）は低風速風力発電装置（３００）に装備されて中央管制センター（４００）の制御命令に応じ、低風速風力発電装置（３００）の作動を制御し、低風速風力発電装置（３００）の状態を中央管制センター（４００）に報告する。また、中央管制センター（４００）から送信されたセグメントの角度によってセグメント駆動部（３２０）の駆動を制御し、ブレードの全体的な形状を直立形態からツイスト形態に変化させたり、ツイスト形態から直立形態に変化させる。つまり、中央管制センター（４００）からセグメントの角度が送信されると各セグメントの駆動部（３２０）を駆動させ、各セグメント（３１０）の角度を変化させ、セグメント（３１０）の変化した角を感知するセンサー（３３０）の信号を受け、駆動部（３２０）の駆動を停止させることでセグメント（３１０）の角度を制御する。
【０１１１】
蓄電池（６００）は低風速風力発電装置（３００）から生産された電気エネルギーをためて充電し、必要な時に電気に再生してセグメントの駆動部（３２０）、センサー（３３０）、制御部（４００）などに電気を供給する。
【０１１２】
このように本発明の低風速風力発電システムは多数台設置される低風速風力発電装置（３００）を無線で遠隔コントロールする中央管制センター（４００）を設け、多数の低風速風力発電装置（３００）の状態をリアルタイムで監視し、異常発生時に素早く適切な措置を行い、風の向きによるセグメントの角度を調節してブレードの全体的な形状を直立形態からツイスト形態に変化させ、ツイスト形態から直立形態に変化させることにより、風向きに関係なく、微風でも効率の高い風力発電を遂行できるようになる。
【０１１３】
以上で本発明の望ましい実施例について説明したが、本発明は上記した特定の実施例に限定されない。つまり、本発明が属する技術分野で通常の知識を持つ者なら添付された特許請求範囲の思想及び範疇を逸脱することなく、本発明についての多数の変更及び修正が可能であり、そういう全ての適切な変更及び修正は均等物も本発明の範囲に属するものと見なされなければならない。
【０１１４】
低風速風力発電装置（３００）はオーバーラップ領域のオーバーラップの比率を形成して同じ回転方向に配置固定される半円輪形の抗力型ブレードと、上記の抗力型ブレードの外周面に連結されて周速比を最大化するエアホイル型ブレードとを含む一観点による低風速風力発電装置（１００）と他観点による低風速風力発電装置（２００）のうちから選択される少なくとも一つ以上の低風速風力発電装置が設置される。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明は低風速風エネルギーから最大効率の風力発電量を得るため、ブレード回転スタートを決める抗力型ブレードの構成と回転スタートと同時に出力係数の効率（周速比）を決めるエアホイル型ブレードの構成を組み合わせるにあたって重要な媒介変数である幾何学的パラメタ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の効率範囲を立証し、最高効率の媒介変数で再組合せして実験した結果、低風速風エネルギーから産業上での利用可能な風力発電量を確認した。
【０１１６】
したがって、本発明は全世界各地域ごとの風の品質である風向きと風速、レイノルズ数（Ｒｅｙｎｏｌｄｓ  ｎｕｍｂｅｒ）、空気密度、大気状態、瞬間変化性などを参考し、効率的に設計できるようにしたため、風力エネルギーの変換出力を向上させ、２４時間連続的に風力エネルギーを供給できるようになり、設置面積が膨大で、一日、３〜４時間の発電に制限される太陽光発電とは差別化されて風力エネルギー活用に対する効率の発明技術として産業上の利用可能性が大きい。
【０１１７】
特に、本発明の商品化は５ｍ／ｓｅｃ程度の風速地域で高度による風速変化によって高層ビルや共同住宅、山などで多くの風エネルギーを容易に捉えることができるので、このような地域で同一用量対比太陽光発電より多くの風力発電量を得ることができ、グリーンエネルギー資源を確保する製品としての競争力が高く、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【０１１８】
１００：一観点からの低風速風力発電装置
１１０：中心軸台１２０：抗力型ブレード
１２１：溝１２２：軸結合部
１２３，１２４：抗力ブレード片１２５から１２９：覆板
１３０：エアホイル型ブレード１３１：支持台
１４０：発電モジュール
２００：  他観点からの低風速風力発電装置  
２１０：  中心軸台  ２２０：ブレード
２２１：  軸結合部  ２２２：抗力型ブレードユニット
２２３：エアホイル型ブレードユニット２３０：  発電モジュール
３００：  低風速風力発電装置
３１０：セグメント３２０：駆動部
３３０：センサー４００：中央管制センター
５００：制御部６００：蓄電池
【図１】
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【図２（ａ）】
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【図２（ｂ）】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図５（ｃ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図６（ｄ）】
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【図７】
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【図８】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１０（ｃ）】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１４（ｃ）】
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【図１４（ｄ）】
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【図１４（ｅ）】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１５（ｃ）】
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【図１５（ｄ）】
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【図１５（ｅ）】
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【図１５（ｆ）】
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【図１５（ｇ）】
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【図１５（ｈ）】
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【図１５（ｉ）】
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【図１５（ｊ）】
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【図１５（ｋ）】
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【図１６（ａ）】
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【図１６（ｂ）】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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