KR101325266B1 - blade of vertical axis windmill - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직형 풍차의 블레이드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직형 풍차의 초기 기동시 항력을 이용을 극대화하여 초기 기동이 매우 용이한 수직형 풍차의 블레이드에 관한 것이다.
본 발명의 블레이드는 단면이 에어포일 형상으로 형성되며 내부가 비어있고 상기 수직축을 바라보는 내향면에 상하로 길게 제 1 및 제 2출입홀이 형성된 바디와, 상기 바디에 장착되며 바람에 의해 항력을 발생시키는 항력발생유닛을 구비하고, 상기 항력발생유닛은 상기 바디의 내측 상하부에 각각 고정되는 제 1 및 제 2고정패널과, 상기 제 1 및 제 2고정패널 사이에 설치되어 상하부가 상기 제 1 및 제 2고정패널에 슬라이딩 이동가능하도록 각각 지지되고 곡면으로 형성된 제 1 및 제 2항력깃을 갖는 날개부와, 상기 제 1 및 제 2항력깃을 상기 바디의 회전속도에 따라 상기 제 1 및 제 2출입홀을 통해 인입 또는 인출시키되 상기 제 1 및 제 2항력깃이 곡형의 궤적을 형성하도록 인입 또는 인출시키는 이동부를 구비한다. The present invention relates to a blade of a vertical windmill, and more particularly, to a blade of a vertical windmill that is very easy to start early by maximizing the use of drag during initial startup of the vertical windmill.
The blade of the present invention has a cross-section formed in the shape of an airfoil, the inside of which is hollow and the body having the first and second entry holes formed up and down long inwardly facing the vertical axis, and is mounted on the body to resist drag by wind. And a drag generating unit for generating the drag generating unit, wherein the drag generating unit is installed between the first and second fixing panels fixed to the upper and lower parts of the body, respectively, and the upper and lower parts are disposed between the first and second fixing panels. A wing having first and second drag targets respectively supported and slidably movable on the second fixing panel and having the curved surfaces; and the first and second drag targets according to the rotational speed of the body. It is provided with a moving portion for entering or withdrawing through the entrance hole, but the first and second drag feathers to enter or withdraw to form a curved trajectory.
Description
본 발명은 수직형 풍차의 블레이드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직형 풍차의 초기 기동시 항력을 이용을 극대화하여 초기 기동이 매우 용이한 수직형 풍차의 블레이드에 관한 것이다.The present invention relates to a blade of a vertical windmill, and more particularly, to a blade of a vertical windmill that is very easy to start early by maximizing the use of drag during initial startup of the vertical windmill.
일반적으로 풍차는 자연바람으로 블레이드를 회전시키게 되고, 이것을 기어기구 등을 이용하여 속도를 높여 발전기를 돌리게 됨으로써 전기적인 발전으로 변환시킨다. 이러한 풍력 발전을 위한 풍차는 네덜란드형 풍차로 대표되는 것으로 바람에 대해 회전축이 수평으로 되어 있는 수평축형 풍차와, 바람에 대해 회전축이 수직으로 되어 있는 수직축형 풍차가 알려져 있다.In general, a windmill rotates a blade by natural wind, and converts it into electrical power by rotating a generator by increasing the speed by using a gear mechanism or the like. Such windmills for wind power generation are represented by Dutch windmills, and a horizontal shaft windmill whose rotation axis is horizontal with respect to the wind, and a vertical shaft windmill whose rotation axis is perpendicular to the wind are known.
이 중 수직축형 풍차에는 패들형이나 사보니우스형 등과 같이 블레이드에 발생되는 항력으로 풍차를 회전시키는 항력형과, 다리우스형이나 자이로밀형 등과 같이 블레이드에 발생되는 양력으로 풍차를 회전시키는 양력형이 알려져 있다.Among these, the vertical axis windmills are known as drag type that rotates the windmill by drag generated on the blade such as paddle type or savonius type, and lift type that rotates the windmill by lifting force generated on the blade such as Darius type or Gyromill type. have.
즉, 전자는 불어 올리는 측을 향하는 블레이드의 저항을 작게 하여 항력차에 의해 풍차를 회전시키는 데 반해, 후자는 블레이드에 발생되는 양력에 의해 풍차를 회전시키도록 되어 있다.That is, the former rotates the windmill by the drag difference by reducing the resistance of the blade toward the blow-up side, while the latter rotates the windmill by the lift force generated in the blade.
상기 수직축형인 전자(항력형)의 경우, 주속비(블레이드의 에어 포일 단부 속도/풍속)가 1이 되면 풍차를 그 이상으로 회전시키는 모멘트가 발생되지 않아, 풍속이 올라가도 그 이상의 회전수를 얻을 수도 없고 발전 효율이 낮다는 문제가 있었다.In the case of the electron (drag type) of the vertical axis type, when the circumferential speed ratio (blade air foil end speed / wind speed) is 1, a moment for rotating the windmill no longer occurs, and even if the wind speed rises, even more rotational speed may be obtained. And low power generation efficiency.
그리고 후자(양력형)의 경우 주속비가 1 이상에서는, 풍차의 공력 특성이 좋아져 풍차를 효율적으로 회전시키는 것이 가능하지만, 주속비가 1 이하에서는 풍차의 공력 특성이 나빠져 풍차를 회전시키는 모멘트가 작아진다. 또한, 기동 모멘트가 작아 정지 상태로부터의 기동이 매우 곤란해지는 결점이 있었다.In the latter case (lift type), the aerodynamic characteristics of the windmill are improved when the circumferential ratio is 1 or more, and the windmill can be efficiently rotated. In addition, there is a drawback that the starting moment is small and the starting from the stop state becomes very difficult.
대한민국 등록 특허 제 0637297호에는 풍력 발전장치가 개시되어 있다. 개시된 풍력 발전장치는 수직 회전축에 직교하는 면 내에서, 상기 회전축을 중심으로 하여 일정 각도마다 복수의 블레이드가 설치된 것으로, 상기 블레이드는 낮은 레이놀즈 수로 높은 양력 계수를 갖는 에어 포일형이며, 상기 에어 포일 하면의 후연부에 절결부가 형성된다.Korean Patent No. 0637297 discloses a wind power generator. The disclosed wind power generator has a plurality of blades installed at a predetermined angle about the rotation axis in a plane orthogonal to a vertical rotation axis, and the blade is an air foil type having a high lift coefficient with a low Reynolds number. A cutout is formed at the trailing edge of the.
상술한 바와 같은 풍력 발전장치는 바람이 부는 방향에 대한 항력이 상대적으로 약하여 낮은 풍속에서 구동을 위한 항력이 낮아 저속의 바람에서 구동력이 상대적으로 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 상기 풍력 발전기는 전방에서 작용하는 항력과 후방에서 작용하는 항력의 차이를 주어 저속에서 기동성을 향상시키고 있다.그러나 이 풍력 발전용 풍차는 고속에서 블레이드의 면적 감소로 인하여 효율이 떨어지는 문제점이 있다.The wind power generator as described above has a problem in that the drag force in the direction of the wind is relatively weak and the drag force for driving at low wind speed is relatively low driving force at low wind speed. That is, the wind generator improves maneuverability at low speed by giving a difference between drag acting at the front and drag acting at the rear. However, this wind turbine has a problem of low efficiency due to the reduction of the blade area at high speed. .
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개 특허 제 2011-0088828호에는 풍력발전용 수직 풍차가 개시되어있다. 개시된 풍차는 블레이드의 내부에 블레이드의 외부로 돌출되는 제 1위치와 블레이드 내부로 인입되는 제 2위치 사이에 이동가능하게 설치된 항력발생부재가 설치되어 있다. 상기 항력발생부재는 블레이드의 정지시 블레이드의 외부로 돌출되어 있다가 블레이드의 회전시 원심력에 의해 블레이드의 내부로 인입되는 구조를 갖는다.In order to solve the above problems, Korean Patent Publication No. 2011-0088828 discloses a vertical windmill for wind power generation. The disclosed windmill is provided with a drag generating member movably installed between a first position protruding out of the blade and a second position leading into the blade. The drag generating member protrudes to the outside of the blade when the blade is stopped, and has a structure that is drawn into the blade by centrifugal force when the blade is rotated.
하지만, 상기 종래의 기술은 항력발생부재가 한정된 블레이드 내부공간에서 직선상으로 왕복운동을 하므로 왕복이동량을 크게 할 수 없다는 문제점이 있다. 따라서 블레이드 외부로 돌출되는 항력발생부재의 돌출길이 역시 짧게 형성할 수밖에 없어 초기 기동시 항력 이용을 높이는데 한계가 있다. However, the conventional technology has a problem that the amount of reciprocating movement cannot be increased because the drag generating member reciprocates linearly in a limited blade inner space. Therefore, the protruding length of the drag generating member protruding to the outside of the blade can also be shortened, so there is a limit in increasing drag utilization during initial startup.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 블레이드 내부에 설치되어 항력을 발생시키는 항력깃을 곡형의 궤적을 따라 인입 및 인출가능하도록 함으로써 풍차의 초기 기동시 블레이드에 작용하는 항력을 크게 향상시켜 기동이 매우 용이한 수직형 풍차의 블레이드를 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been made to improve the above problems, and the drag target which is installed inside the blade to generate drag can be pulled in and pulled out along the trajectory of the curve, thereby greatly improving the drag acting on the blade during initial startup of the windmill. The object is to provide a blade of a vertical windmill that is very easy to maneuver.
또한, 본 발명은 블레이드 내부에 설치되는 다수의 장치들을 하나로 일체화시켜 유니트화함으로써 블레이드의 제작이 간편하고 관리가 용이한 수직형 풍차의 블레이드를 제공하는 데 목적이 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a blade of a vertical windmill that is easy to manufacture and easy to manage the blade by uniting a plurality of devices installed inside the blade into a unit.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수직형 풍차의 블레이드는 수직축의 주변에 등간격으로 다수가 설치되어 양력에 의해 회전하는 수직형 풍차의 블레이드에 있어서, 상기 블레이드는 단면이 에어포일 형상으로 형성되며 내부가 비어있고 상기 수직축을 바라보는 내향면에 상하로 길게 제 1 및 제 2출입홀이 형성된 바디와, 상기 바디에 장착되며 바람에 의해 항력을 발생시키는 항력발생유닛을 구비하고, 상기 항력발생유닛은 상기 바디의 내측 상하부에 각각 고정되는 제 1 및 제 2고정패널과, 상기 제 1 및 제 2고정패널 사이에 설치되어 상하부가 상기 제 1 및 제 2고정패널에 슬라이딩 이동가능하도록 각각 지지되고 곡면으로 형성된 제 1 및 제 2항력깃을 갖는 날개부와, 상기 제 1 및 제 2항력깃을 상기 바디의 회전속도에 따라 상기 제 1 및 제 2출입홀을 통해 인입 또는 인출시키되 상기 제 1 및 제 2항력깃이 곡형의 궤적을 형성하도록 인입 또는 인출시키는 이동부를 구비하는 것을 특징으로 한다. In the blade of the vertical windmill of the present invention for achieving the above object is a plurality of blades of the vertical windmill is rotated by the lifting force is installed at equal intervals around the vertical axis, the blade is formed in the shape of an airfoil cross section And a drag generating unit mounted on the body and generating a drag by wind, wherein the drag generating unit is provided with a body having first and second entry holes formed up and down on an inward surface facing the vertical axis and having an empty inside. Is installed between the first and second fixing panels fixed to the upper and lower portions of the body, respectively, and the first and second fixing panels so that the upper and lower portions are supported to be slidably movable to the first and second fixing panels, respectively. Wings having a first and a second drag target and a first and a second drag target, the first and the second drag target according to the rotational speed of the body Through it characterized by comprising a movement, which take-off or incoming sikidoe incoming or withdraw the first and second collars so as to form a trajectory of a drag curved.
상기 이동부는 상기 제 1 및 제 2고정패널 사이에 설치되고 양단이 상기 제 1 및 제 2고정패널에 회전가능하도록 지지되는 회전축과, 상기 날개부의 상하부에 각각 설치되어 상기 제 1 및 제 2고정패널에 형성된 곡형의 가이드홀을 따라 이동가능한 슬라이더와, 상기 회전축의 회전시 상기 슬라이더가 상기 가이드홀을 따라 이동할 수 있도록 상기 회전축과 상기 슬라이더를 연결하는 연결수단과, 상기 제 1 및 제 2항력깃이 상기 바디의 외부로 인출될 수 있도록 상기 회전축을 일방향으로 회전시키기 위한 회전력을 제공하는 제 1회전력제공부와, 상기 바디에 원심력이 작용하면 상기 회전축을 타방향으로 회전시켜 상기 제 1 및 제 2항력깃을 상기 바디의 내부로 인입시키는 제 2회전력제공부를 구비하는 것을 특징으로 한다. The moving part is installed between the first and second fixing panels, both ends of which are rotatably supported by the first and second fixing panels, and upper and lower portions of the wing parts, respectively, to be installed on the first and second fixing panels. A slider movable along a curved guide hole formed in the connector, connecting means for connecting the rotary shaft and the slider to move the slider along the guide hole when the rotary shaft rotates, and the first and second drag feathers A first rotational force providing unit providing a rotational force for rotating the rotational shaft in one direction so as to be drawn out of the body; and when the centrifugal force acts on the body, the rotational shaft is rotated in the other direction to provide the first and second drag force. And a second power supply unit for introducing a feather into the body.
상기 연결수단은 상기 회전축에 결합된 제 1로드와, 일측이 상기 제 1로드와 힌지결합되고 타측이 상기 슬라이더와 힌지결합된 제 2로드를 구비하는 것을 특징으로 한다. The connecting means may include a first rod coupled to the rotation shaft, and a second rod one side of which is hinged to the first rod and the other side of which is hinged to the slider.
상기 제 2회전력제공부는 상기 회전축에 회전가능하도록 결합되며 일측에 편심부가 돌출되어 상기 회전축의 중심으로부터 일측으로 무게가 치우치는 요크와, 상기 편심부에 결합되어 상기 바디에 작용하는 원심력에 의해 상기 회전축을 회전시키는 웨이트부재를 구비하는 것을 특징으로 한다. The second rotational power providing unit is rotatably coupled to the rotating shaft and has an eccentric portion protruding from one side thereof so that the weight is biased toward one side from the center of the rotating shaft, and the rotating shaft is coupled to the eccentric portion by a centrifugal force acting on the body. And a weight member for rotating.
상기 항력발생유닛은 상기 날개부가 자중에 의해 하방으로 이동하는 것을 방지하기 위한 지지수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. The drag generating unit is characterized by further comprising supporting means for preventing the wing portion from moving downward by its own weight.
상기 지지지수단은 상기 제 1 및 제 2항력깃의 간격을 유지시키는 간격유지부재에 결합되어 상기 제 1고정패널에 형성된 가이드홀을 관통하는 돌기부와, 상기 돌기부의 일측에 회전가능하도록 결합되어 상기 제 1고정패널의 상면에 접촉되는 제 1지지롤러와, 상기 돌기부의 타측에 회전가능하도록 결합되어 상기 제 1고정패널의 상면에 접촉되며 상기 가이드홀을 사이에 두고 상기 제 1지지롤러의 맞은편에 위치하는 제 2지지롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다. The support means is coupled to the interval holding member for maintaining the spacing of the first and second drag feathers and the projection portion penetrating through the guide hole formed in the first fixing panel, rotatably coupled to one side of the projection portion The first support roller which is in contact with the upper surface of the fixing panel, and rotatably coupled to the other side of the projection portion is in contact with the upper surface of the first fixing panel and on the opposite side of the first support roller with the guide hole therebetween. And a second supporting roller positioned.
상술한 바와 같이 본 발명은 블레이드 내부에 설치된 제 1 및 제 2항력깃을원심력에 의해 인입 및 인출가능하도록 하여 풍차의 초기 기동시 블레이드에 작용하는 항력을 크게 향상시켜 기동이 매우 용이하도록 할 수 있다.As described above, the present invention enables the first and second drag targets installed inside the blade to be pulled in and pulled out by the centrifugal force, thereby greatly improving the drag acting on the blade during initial startup of the windmill, thereby making it very easy to maneuver. .
또한, 본 발명은 날개부를 곡면으로 형성하여 곡형의 궤적을 따라 왕복이동시키므로 한정된 블레이드 내부공간에서 직선상으로 왕복운동을 하는 것에 비해 왕복이동량을 크게 늘릴 수 있다. 따라서 블레이드 외부로 돌출되는 제 1 및 제 2항력깃의 돌출길이를 길게 할 수 있어 항력 이용을 높일 수 있다. 특히, 본 발명은 2개의 항력깃을 동시에 인입 및 인출시킴으로써 바람과 접촉하는 면적을 2배로 증대시킬 수 있다. In addition, the present invention is to form a wing to the curved surface to reciprocate along the trajectory of the curved, so that the amount of reciprocating movement can be significantly increased as compared to the linear reciprocating motion in the limited blade inner space. Therefore, the protruding lengths of the first and second drag targets projecting out of the blade can be lengthened, thereby increasing drag utilization. In particular, the present invention can double the area in contact with the wind by drawing in and pulling out two drag targets simultaneously.
또한, 본 발명은 블레이드 내부에 설치되는 항력발생유닛을 하나로 일체화시켜 블레이드 내부에 장착함으로써 블레이드의 제작이 간편하고 관리가 용이하다. In addition, the present invention is integrated in the drag generating unit installed inside the blade into one integrated in the blade is easy to manufacture and easy to manage the blade.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드가 적용된 수직형 풍차를 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 블레이드의 분리사시도이고,
도 3은 도 2의 요부를 발췌한 사시도이고,
도 4 및 도 5는 블레이드의 작동상태를 나타내는 단면도이다. 1 is a perspective view of a vertical windmill to which a blade is applied according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an exploded perspective view of the blade shown in Figure 1,
Figure 3 is a perspective view of the main portion of Figure 2,
4 and 5 are cross-sectional views showing the operating state of the blade.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수직형 풍차의 블레이드에 대하여 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a blade of a vertical windmill according to a preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings will be described in detail.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 블레이드(10)는 수직형 풍차에 장착된다. 수직형 풍차는 회전축(1)과, 회전축(1)에 일단이 결합되어 방사상으로 연장되는 다수의 지지대들(5)과, 지지대(5)의 단부에 결합되어 수직축(1)의 주변에 등간격으로 설치되는 다수의 블레이드(10)로 이루어진다. 1 to 3, the
상술한 구조를 갖는 수직형 풍차는 회전축(1)의 하부가 발전부(미도시)와 연결되어 풍력에 의해 발전이 가능하다. 도시된 예에서 블레이드(10)는 4개가 회전축의 주변에 배치되지만, 이와 달리 2개 또는 3개가 등 간격으로 배치될 수 있음은 물론이다. In the vertical windmill having the above-described structure, a lower portion of the rotating
상기 블레이드(10)는 단면이 유선형의 에어포일 형상으로 형성된다. 통상적으로 양력형 블레이드는 주속비(블레이드의 속도/풍속)가 1이상이 되는 고풍속 영역에서는 풍차의 공력 특성이 좋아져 높은 회전수로 회전하는 것이 가능하나, 주속비 1이하의 저풍속에서는 풍차의 공력특성이 나빠져 풍차를 회전시키는 모멘트가 작아진다. 또한, 기동모멘트가 작아 정지 상태에서 기동이 어렵되는 문제점이 있다. 이를 위해 본 발명은 블레이드(10)의 구조를 개선하여 항력에 의해 기동을 용이하게 한다. The
본 발명의 일 실시 예에 따른 블레이드(10)를 구체적으로 살펴보면, 블레이드(10)는 바디(11)와, 항력발생유닛(30)을 구비한다. Looking specifically at the
바디(11)는 단면이 비행기에 사용되는 유선형의 에어 포일형으로 형성된다. 바디(11)는 내부가 비어있는 중공 구조를 갖는다. 도시된 예에서 바디(11)는 본체(12)와, 본체(12)의 상부에 결합되는 상부캡(15)과, 본체(12)의 하부에 결합되는 하부캡(17)으로 이루어진다.The
본체(12)는 알루미늄 합금 등의 금속 재질로 이루어진 얇은 사각의 판상소재를 유선형으로 절곡하여 형성된다. 후연(B)을 이루는 본체(12)의 가장자리는 용접 또는 볼팅 결합한다. 개구된 본체(12)의 상하부에는 상부캡(15) 및 하부캡(17)이 각각 결합된다. The
상부 및 하부캡(15)(17)은 본체(12)의 단면과 동일한 모양의 유선형으로 이루어진다. 그리고 상부 및 하부캡(15)(17)의 둘레에는 일정 간격으로 다수의 고정편들(16)(18)이 형성된다. 상부캡(15)의 고정편들(16)은 본체(12)의 내측, 즉 하방을 향해 형성된다. 그리고 하부캡(17)의 고정편들(18)은 본체(12)의 내측, 즉 상방을 향해 형성된다. 이러한 고정편들(16)(18)은 본체(12)에 상부 및 하부캡(15)(17)의 조립시 본체(12)의 내측면에 밀착되도록 형성된다. 각 고정편(16)(18)에는 나사부재(19)가 결합될 수 있는 고정홀(16a)(18a)이 형성된다. 각 고정홀(16a)(18a)과 대응되도록 본체(12)에는 다수의 관통홀(20)이 형성된다. 상부캡(15)과 하부캡(17)은 본체(12)의 상하부에 결합된 상태에서 나사부재(19)에 의해 고정된다. The upper and
본체(12)에는 수직축(1)을 바라보는 내향면에 상하로 길게 제 1 및 제 2출입홀(13)(14)이 형성된다. 제 1 및 제 2출입홀(13)(14)은 바디(11)의 전연(A)보다는 후연(B)과 인접한 위치에 형성된다. 즉, 전연(A)과 후연(B) 사이의 거리를 M이라고 하면, 제 1 및 제 2출입홀(13)(14)은 후연(B)에서 M/2 이내의 거리에 형성되는 것이 바람직하다. The
제 1출입홀(13)은 본체(12)의 상부에서 하부방향으로 길게 형성된다. 제 2출입홀(14)은 제 1출입홀(13)로부터 전연(A) 방향으로 이격되어 제 1출입홀(13)과 나란하게 형성된다. 도시된 예에서 제 2출입홀(14)은 제 1출입홀(13)과 달리 단절된 2개의 슬릿(14a)(14b)으로 이루어진다. 이는 본체(13)의 강도가 저하되는 것을 방지하기 위함이다. The
그리고 본체(13)에는 지지대(5)와 결합되는 결합구(20)가 상하측에 각각 하나씩 설치된다. 결합구(20)는 본체(12)의 내향면에 나사결합되는 사각의 베이스(23)와, 베이스(23)에 형성되며 지지대(5)의 단부가 결합되는 보스(21)로 이루어진다. 베이스(23)에는 나사부재(25)가 결합되는 관통홀이 형성되고, 베이스(23)의 관통홀과 대응되는 위치의 본체(12)에는 고정홀이 형성된다. 나사부재(25)는 베이스(23)의 관통홀과 본체(12)의 고정홀을 통과하여 본체(12)의 내부에 설치된 고정브라켓트(27)에 나사결합된다. And the
고정브라켓트(27)는 본체(12)의 내부에 설치되어 본체(12)의 형상을 유지함과 동시에 결합구(20)를 본체(12)에 견고하게 고정시키는 역할을 한다. 고정브라켓트(27)는 본체(12)의 내부에 상하로 2개가 설치된다. 고정브라켓트(27)의 일면은 본체(12)의 내향면 내측에 접촉되고 타면은 본체(120의 외향면 내측에 접촉되어 나사부재(25)에 의해 본체(12)에 고정된다. The fixing bracket 27 is installed inside the
상술한 구조를 갖는 바디(11)의 내부에는 항력발생유닛(30)이 설치된다. 본 발명에서 항력발생유닛(30)은 날개부(40)를 포함하는 다수의 구성들을 하나로 일체화시킨 구조를 갖는다. 이와 같이 항력발생유닛(30)을 일체로 유니트화함으로써 블레이드(10)의 제작이 간편하고 관리가 용이하다. The
유니트화된 항력발생유닛(30)은 본체(12)의 내부로 삽입하여 위치시킨 후 나사부재(29)로 본체(12)에 고정시킨다. 그리고 본체(12)의 상부 및 하부에 상부캡(15) 및 하부캡(17)을 결합하여 블레이드(10)를 조립한다. Unitized
도시된 항력발생유닛(30)은 바디(11)에 장착되며 바람에 의해 항력을 발생시킨다. The
항력발생유닛(30)은 바디(11)의 내측 상하부에 각각 고정되는 제 1 및 제 2고정패널(50)(60)과, 제 1 및 제 2고정패널(50)(60) 사이에 설치되어 상하부가 제 1 및 제 2고정패널(50)(60)에 슬라이딩 이동가능하도록 각각 지지되고 곡면으로 형성된 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)을 갖는 날개부(40)와, 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)을 바디(11)의 회전속도에 따라 제 1 및 제 2출입홀(13)(14)을 통해 인입 또는 인출시키되 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)이 곡형의 궤적을 형성하도록 인입 또는 인출시키는 이동부를 구비한다. The
제 1고정패널(50)은 바디(11)의 단면형상과 동일한 유선형의 형상으로 이루어진다. 제 1고정패널(50)은 도 3에서 자세히 나타내고 있다. 제 1고정패널(50)에는 곡형의 가이드홀(51)이 형성된다. 가이드홀(51)은 제 1항력깃(41) 및 제 2항력깃(43)의 곡률과 동일한 곡률을 갖는다. 제 1고정패널(50)의 하면에는 가이드홀(51)의 둘레에 형성된 립(52)이 마련된다. 립(52)은 제 1고정패널(50)에서 하방으로 돌출되도록 형성된다. 이는 후술할 슬라이더(80)와 접촉면적을 넓히기 위함이다. The
제 1고정패널(50)의 둘레에는 일정 간격으로 다수의 고정편들(53)이 형성된다. 각 고정편들(53)은 블레이드 조립시 본체(12)의 내측면에 밀착되도록 형성된다. 각 고정편(53)에는 나사부재(29)가 결합될 수 있는 고정홀(54)이 형성된다. 각 고정홀(54)과 대응되도록 본체(12)에 관통홀(28)이 형성된다. 제 1고정패널(50)은 본체(12)의 내부에 위치된 상태에서 나사부재(29)에 의해 본체(12)에 고정된다. A plurality of fixing
제 2고정패널(60)은 제 1고정패널(50)과 대향하는 위치에 설치된다. 제 2고정패널(60)은 제 1고정패널(50)과 동일한 형상과 구조를 갖는다. 따라서 제 2고정패널(60)에도 곡형의 가이드홀(61) 및 립(62), 고정편들(63)이 형성된다. The
제 1 및 제 2고정패널(50)(60) 사이에 날개부(40)가 설치된다. 날개부(40)는 상하부가 제 1 및 제 2고정패널(50)(60)에 슬라이딩 이동가능하도록 각각 지지된다.The
날개부(40)는 제 1항력깃(41)과, 제 2항력깃(43), 제 1항력깃(41)과 제 2항력깃(43)을 연결하는 연결패널(47)과, 제 1항력깃(41)과 제 2항력깃(43) 사이에 설치되는 다수의 간격유지부재(49)를 포함한다. The
제 1항력깃(41)은 곡면으로 형성된다. 제 1항력깃(41)은 장방형의 연결패널(47)의 가장자리에서 후연방향으로 연장되어 형성되되 내측, 즉 수직축(1) 방향으로 굽어지는 곡면형상으로 연장된다. The
제 2항력깃(43)은 제 1항력깃(41)과 동일한 곡률을 갖는 곡면으로 형성된다. 제 2항력깃(43)은 중앙부분에 절개홈(44)이 형성된다. 이는 제 2출입홀(14)이 2개의 슬릿(14a)(14b)으로 이루어지기 때문이다. The
제 1 및 제 2항력깃(41)(43)의 상하길이는 제 1 패널(5)과 제 2패널(50) 간의 거리보다 다소 작게 형성된다. 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)에는 2개의 간섭방지홈(45)이 형성된다. 날개부(40)의 이동시 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)이 바디(11)의 내부에 설치된 고정브라켓트(27)와 간섭되지 않도록 하기 위함이다. The vertical length of the first and
제 1항력깃(41), 제 2항력깃(43), 연결패널(47)은 단일의 얇은 판상소재를 절곡하여 형성할 수 있다. 판상소재로 알루미늄 합금 등의 금속 재질을 이용할 수 있다. The
간격유지부재(49)는 얇은 판상으로 이루어진 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)의 이격 거리를 일정하게 유지하기 위함이다. 간격유지부재(49)는 제 1 및 제 2항력깃(41)(43) 사이의 공간에 대응되는 곡면형상으로 이루어진다. 간격유지부재(49)는 다수가 설치된다. 도시된 예에서 하나의 날개부(40)에 4개의 간격유지부재(49)가 일정 간격으로 배치된다. 간격유지부재(49)는 나사부재에 의해 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)에 고정된다. The
이동부는 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)을 바디(11)의 회전속도에 따라 바디(11) 내부로 인입 또는 바디(11) 외부로 인출시킨다. The moving part draws the first and
이동부는 제 1 및 제 2고정패널(50)(60) 사이에 설치되고 양단이 제 1 및 제 2고정패널(50)(60)에 회전가능하도록 지지되는 회전축(70)과, 날개부(40)의 상하부에 각각 설치되어 제 1 및 제 2고정패널(50)(60)에 형성된 곡형의 가이드홀(51)(61)을 따라 이동가능한 슬라이더와, 회전축(70)의 회전시 슬라이더가 가이드홀(51)(61)을 따라 이동할 수 있도록 회전축(70)과 슬라이더를 연결하는 연결수단과, 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)이 바디(11)의 외부로 인출될 수 있도록 회전축(70)을 일방향으로 회전시키기 위한 회전력을 제공하는 제 1회전력제공부와, 바디(11)에 원심력이 작용하면 회전축(70)을 타방향으로 회전시켜 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)을 바디(11)의 내부로 인입시키는 제 2회전력제공부(100)를 구비한다. The moving part is installed between the first and
회전축(70)은 제 1고정패널(50) 및 제 2고정패널(60) 사이에 설치된다. 회전축(70)의 상부는 제 1고정패널(50)에 설치된 돌출부(97)에 회전가능하도록 결합된다. 돌출부(97)는 제 1고정패널(50)의 상방으로 돌출되어 형성된다. 그리고 회전축(70)의 하부는 제 2고정패널(60)에 설치된 돌출부(97)에 결합되어 회전가능하도록 설치된다. 회전축(70)에는 제 1 및 제 2회전력제공부가 설치된다. The rotating
슬라이더는 날개부(40)에 설치된 간격유지부재(29)에 결합된다. 도시된 예에서 슬라이더로 제 1 및 제 2가이드롤러(80)(83)가 적용된다. 제 1가이드롤러(80)는 간격유지부재(49)에 나사결합된 고정핀(81)에 회전가능하게 결합된다. 고정핀(81)은 제 1고정패널(50)의 가이드홀(51)을 통과하여 날개부(40)의 상부에 설치된 간격유지부재(49)에 나사결합된다. 그리고 제 2가이드롤러(83) 역시 간격유지부재(49)에 나사결합된 고정핀(84)에 회전가능하게 결합된다. 제 2가이드롤러(83)는 제 1가이드롤러(80)로부터 후연 방향으로 이격된 위치에 설치된다. 고정핀(81)(84)에 의해 날개부(40)에 결합된 제 1 및 제 2가이드롤러(80)(83)는 가이드홀(51)에 삽입된 상태에서 날개부(40)의 이동시 가이드홀(51)을 따라 곡선 궤적을 그리며 슬라이딩한다. The slider is coupled to the spacing
그리고 도시되지 않았지만 슬라이더는 날개부(40)의 하부에도 설치되어 제 2고정패널(60)의 가이드홀(61)에 결합됨은 물론이다. And although not shown, the slider is also installed in the lower portion of the
연결수단은 회전축(70)의 회전시 슬라이더가 가이드홀(51)(61)을 따라 이동할 수 있도록 회전축(70)과 슬라이더를 연결한다. The connecting means connects the
연결수단은 제 1고정패널(50) 및 제 2고정패널(60) 각각에 설치된다. 제 1고정패널(50)에 설치된 연결수단은 회전축(70)의 상단부와 결합된 제 1로드(90)와, 일측이 제 1로드(90)와 힌지결합되고 타측이 제 1가이드롤러(80)와 힌지결합된 제 2로드(95)를 구비한다.The connecting means is installed in each of the
제 1로드(90)의 일측은 볼트(91)에 의해 회전축(70)과 결합된다. 제 1로드(90)는 회전축(70)과 연동하여 회전한다. 그리고 제 1로드(90)의 타측은 제 2로드(95)의 일측과 고정핀(93)에 의해 힌지결합된다. 제 2로드(95)의 타측은 제1가이드롤러(80)와 결합된 고정핀(81)에 힌지결합된다. 그리고 도시되지 않았지만 상술한 구조와 동일한 연결수단이 제 2고정패널(60)에 설치되어 회전축(70)의 하부와 슬라이더를 연결함은 물론이다. One side of the
상술한 연결수단은 회전축(70)의 회전운동을 날개부(40)의 왕복운동으로 전환시키는 역할을 한다. The above connection means serves to convert the rotational movement of the
제 1회전력제공부(100)는 회전축(70)의 상부 및 하부에 각각 설치된다. 제 1회전력제공부(70)는 도시된 예에서 토션스프링을 이용한다. 토션스프링은 회전축(70)에 결합된 상태에서 일측이 후술할 요크(71)의 편심부(73)에 형성된 지지돌기(74)에 지지되고, 타측은 제 1고정패널(50)에 고정된 지지돌기(57)에 지지된다. The first
이러한 제 1회전력제공부(100)는 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)이 바디(11)의 외부로 인출되는 방향으로 회전축(70)에 회전력을 제공한다. 따라서 바디(11)에 원심력이 작용하지 않는 경우, 즉 도 4에 나타난 바와 같이 블레이드(10)가 정지된 상태에서는 제 1회전력제공부(100)에 의해 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)은 바디(11)의 외부로 최대 돌출된 상태를 유지한다. The first
제 2회전력제공부는 바디(11)에 원심력이 작용하면 회전축(70)을 타방향으로 회전시켜 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)을 바디(11)의 내부로 인입시킨다. When the centrifugal force acts on the
제 2회전력제공부의 일 예로 회전축(70)에 회전가능하도록 결합되며 일측에 편심부(73)가 돌출되어 회전축(70)의 중심으로부터 일측으로 무게가 치우치는 요크(71)와, 편심부(73)에 결합되어 바디(11)에 작용하는 원심력에 의해 회전축(70)을 회전시키는 웨이트부재(77)를 구비한다. 요크(71)는 회전축의 상부 및 하부에 각각 설치된다. 요크(71)는 회전축(70)에 축결합된다. 편심부(73)는 바디(11)의 후연(B) 방향으로 돌출되도록 형성된다. As an example of the second power supply unit, the
웨이트부재(77)는 회전축(70)의 상부 및 하부에 각각 설치된 요크의 편심부(73)에 상단 및 하단이 결합된다. 편심부(73)와 웨이트부재(77)는 나사부재에 의해 결합된다. 웨이트부재(77)는 비중이 큰 금속 소재로 형성되는 것이 바람직하다. The
블레이드(10)의 회전시 바디(11)에 원심력이 작용하게 되면 회전축(70)에 결합된 웨이트부재(77)는 회전축(70)을 중심으로 반시계 방향으로 회전을 하려고 하는 회전력을 발생시킨다. 그리고 블레이드(10)의 회전수가 점차 증가하여 웨이트부재(77)가 발생시키는 회전력이 제 1회전력제공부(100)에서 가해지는 회전력보다 더 커지게 되면 회전축(70)을 반시계 방향으로 회전시키기 시작한다. 회전축(70)이 회전함에 따라 연결수단은 슬라이더(80)를 전연(A) 방향으로 당기게 되고, 가이드홀(51)에 구속된 슬라이더(80)는 곡선의 궤적을 따라 이동하게 된다. 이에 따라 날개부(40)도 전연 방향으로 이동하고, 바디(11)의 외부로 노출된 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)은 점진적으로 바디의 내부로 인입되어 도 5와 같은 상태를 유지한다. When the centrifugal force is applied to the
한편, 이동부는 상술한 구조 외에도 전동모터를 이용하여 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)을 바디(11)의 회전속도에 따라 바디(11) 내부로 인입 또는 바디(11) 외부로 인출시킬 수 있다. On the other hand, in addition to the above-described structure, the moving unit draws the first and second drag targets 41 and 43 into or out of the
항력발생유닛(30)은 날개부(40)가 자중에 의해 하방으로 이동하는 것을 방지하기 위한 지지수단(110)을 더 구비한다. The
지지수단(110)은 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)의 간격을 유지시키는 간격유지부재(49)에 결합되어 제 1고정패널(50)에 형성된 가이드홀(51)을 관통하는 돌기부(111)와, 돌기부(111)의 일측에 회전가능하도록 결합되어 제 1고정패널(50)의 상면에 접촉되는 제 1지지롤러(113)와, 돌기부(111)의 타측에 회전가능하도록 결합되어 제 1고정패널(50)의 상면에 접촉되며 가이드홀(51)을 사이에 두고 제 1지지롤러(113)의 맞은편에 위치하는 제 2지지롤러(115)를 구비한다. The support means 110 is coupled to the
상기 제 1지지롤러(113) 및 제 2지지롤러(115)는 제 1고정패널(50)의 상면에 접촉되어 날개부(40)의 이동에 따라 왕복이동하면서 날개부(40)가 자중에 의해 하방으로 이동하는 것을 방지한다. The
상술한 본 발명의 블레이드(10)가 적용된 수직형 풍차는 블레이드(10) 후방인 후연(B)과 인접되는 측에 형성된 제 1 및 제 2출입홀(13)(14)를 통하여 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)를 인출시킴으로써 항력을 발생시켜 미풍(0.5 내지 1.5m/sec)에서도 기동을 가능하게 한다. 그리고 블레이드(10)의 회전속도가 점진적으로 빨라지면 블레이드(10)에 작용하는 원심력에 의해 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)이 점진적으로 블레이드(10) 내부로 인입되므로 고속회전시 항력에 의해 블레이드(10)의 회전이 방해되는 것을 방지할 수 있다.The vertical windmill to which the
따라서 이러한 수직형 풍차는 항력형의 풍차와 양력형의 풍차의 장점을 겸비하는 것으로, 기동풍속(정지 상태로부터 기동하는 데 필요한 풍속)을 종래의 양력형 풍차보다 더 낮게 할 수 있는 동시에, 저풍속역(2~5m/sec)에 있어서의 회전력을 증대시킬 수 있다.Therefore, these vertical windmills combine the advantages of drag-type windmills and lift-type windmills, which can lower the maneuvering wind speed (wind speed required for maneuvering from a stationary state) than conventional lift windmills. The rotational force in the reverse direction (2-5 m / sec) can be increased.
또한, 본 발명은 날개부(40)를 곡면으로 형성하여 곡형의 궤적을 따라 왕복이동시키므로 한정된 블레이드(10) 내부공간에서 직선상으로 왕복운동을 하는 것에 비해 왕복이동량을 크게 늘릴 수 있다. 따라서 블레이드(10) 외부로 돌출되는 제 1 및 제 2항력깃(41)(43)의 돌출길이를 길게 할 수 있어 항력 이용을 높일 수 있다. 특히, 본 발명은 2개의 항력깃(41)(43)을 동시에 인입 및 인출시킴으로써 바람과 접촉하는 면적을 2배로 증대시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, since the
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
10: 블레이드 11:바디
12: 본체 15:상부캡
17: 하부캡 30: 항력발생유닛
40: 날개부 41: 제 1항력깃
43: 제 2항력깃 50: 제 1고정패널
51: 가이드홀 60: 제 2고정패널
70: 회전축 77: 웨이트부재 10: Blade 11: Body
12: main body 15: upper cap
17: lower cap 30: drag generating unit
40: wing portion 41: first drag feather
43: second drag feather 50: first fixing panel
51: guide hole 60: second fixing panel
70: rotation axis 77: weight member
Claims (6)
상기 블레이드는 단면이 에어포일 형상으로 형성되며 내부가 비어있고 상기 수직축을 바라보는 내향면에 상하로 길게 제 1 및 제 2출입홀이 형성된 바디와, 상기 바디에 장착되며 바람에 의해 항력을 발생시키는 항력발생유닛을 구비하고,
상기 항력발생유닛은 상기 바디의 내측 상하부에 각각 고정되는 제 1 및 제 2고정패널과, 상기 제 1 및 제 2고정패널 사이에 설치되어 상하부가 상기 제 1 및 제 2고정패널에 슬라이딩 이동가능하도록 각각 지지되고 곡면으로 형성된 제 1 및 제 2항력깃을 갖는 날개부와, 상기 제 1 및 제 2항력깃을 상기 바디의 회전속도에 따라 상기 제 1 및 제 2출입홀을 통해 인입 또는 인출시키되 상기 제 1 및 제 2항력깃이 곡형의 궤적을 형성하도록 인입 또는 인출시키는 이동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수직형 풍차의 블레이드. In the blade of the vertical windmill, which is installed at equal intervals around the vertical axis and rotates by lift,
The blade has an airfoil shape in cross section and a body having first and second access holes formed up and down on an inward surface facing the vertical axis and being empty, and mounted on the body to generate drag by wind. Equipped with a drag generating unit,
The drag generating unit is installed between the first and second fixing panels fixed to the upper and lower parts of the body, respectively, and the first and second fixing panels so that the upper and lower parts can be slidably moved to the first and second fixing panels. A blade portion having first and second drag targets, each of which is supported and formed in a curved surface, and the first and second drag targets are introduced or drawn out through the first and second entry holes according to the rotational speed of the body. Blade of a vertical windmill, characterized in that the first and second drag feathers have a moving portion for entering or withdrawing to form a curved trajectory.
상기 제 1회전력제공부는 상기 회전축의 상부 및 하부에 각각 설치되며 일측은 상기 제 2회전력제공부에 지지되고 타측은 상기 제 1고정패널에 지지되는 토션스프링인 것을 특징으로 하는 수직형 풍차의 블레이드. According to claim 1, The moving part is provided between the first and second fixing panel and the rotating shaft which is supported so that both ends rotatably to the first and second fixing panel, and the upper and lower portions of the wing portion are respectively installed A slider movable along a curved guide hole formed in the first and second fixing panels, connecting means for connecting the rotary shaft and the slider to move the slider along the guide hole when the rotary shaft rotates, and the first And a first power supply unit providing a rotational force for rotating the rotational shaft in one direction so that the second drag feather can be drawn out of the body, and when the centrifugal force is applied to the body, the rotational shaft is rotated in the other direction to provide the rotational force. A second power supply unit for introducing first and second drag targets into the body;
The first rotational power providing unit is installed on the upper and lower portions of the rotary shaft, respectively, one side of the vertical windmill blades, characterized in that the torsion spring is supported on the second power supply and the other side is supported on the first fixing panel.
상기 지지수단은 상기 제 1 및 제 2항력깃의 간격을 유지시키는 간격유지부재에 결합되어 상기 제 1고정패널에 형성된 가이드홀을 관통하는 돌기부와, 상기 돌기부의 일측에 회전가능하도록 결합되어 상기 제 1고정패널의 상면에 접촉되는 제 1지지롤러와, 상기 돌기부의 타측에 회전가능하도록 결합되어 상기 제 1고정패널의 상면에 접촉되며 상기 가이드홀을 사이에 두고 상기 제 1지지롤러의 맞은편에 위치하는 제 2지지롤러를 구비하는 것을 특징으로 하는 수직형 풍차의 블레이드. The drag generating unit according to claim 1, further comprising supporting means for preventing the wing portion from moving downward by its own weight.
The support means is coupled to a spacing member for maintaining a gap between the first and second drag targets, a projection portion penetrating through a guide hole formed in the first fixing panel, and rotatably coupled to one side of the projection portion. The first support roller which is in contact with the upper surface of the fixing panel, and rotatably coupled to the other side of the projection portion is in contact with the upper surface of the first fixing panel and on the opposite side of the first support roller with the guide hole therebetween. Blade of the vertical type windmill, characterized in that it comprises a second supporting roller located.
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