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KR102448925B1 - Vertical axis wind turbine - Google Patents

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KR102448925B1
KR102448925B1 KR1020200174050A KR20200174050A KR102448925B1 KR 102448925 B1 KR102448925 B1 KR 102448925B1 KR 1020200174050 A KR1020200174050 A KR 1020200174050A KR 20200174050 A KR20200174050 A KR 20200174050A KR 102448925 B1 KR102448925 B1 KR 102448925B1
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external
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wind
vertical axis
rotation
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김대환
임상덕
김병석
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주식회사 에이스이앤티
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Abstract

본 발명은 수직축 풍력발전기에 있어서, 지면에 대해 수직으로 설치되는 내부지지부재; 상기 내부지지부재의 상부에 수직으로 연결되며, 풍력에 의해 회전하는 수직회전축; 상기 수직회전축의 상부 및 하부에 결합되는 한 쌍의 내부디스크와, 상기 수직회전축의 외측 둘레를 따라 상기 내부디스크 사이에 등간격으로 배치되는 복수 개의 내부블레이드를 포함하며, 상기 수직회전축과 함께 회전하는 내부회전유니트; 및 상기 한 쌍의 내부디스크의 외측 둘레를 따라 형성된 한 쌍의 외부디스크와, 상기 외부디스크 사이에 등간격으로 배치되어 상기 내부회전유니트로 유입되는 바람이 와류(vortex)를 형성하도록 유도하는 복수 개의 외부블레이드를 포함하는 외부고정유니트;를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 외부고정유니트에 바람을 일정시간 동안 체류시킴으로써 항력을 증가시키고, 유입되는 바람이 와류를 형성하도록 하여 풍력 및 풍속 증가를 통해 내부회전유니트의 회전속도를 높여 전기 에너지 생산 효율이 향상되는 효과가 있다.The present invention provides a vertical axis wind turbine, comprising: an internal support member installed vertically with respect to the ground; a vertical rotation shaft vertically connected to an upper portion of the inner support member and rotated by wind power; A pair of inner disks coupled to the upper and lower portions of the vertical axis of rotation, and a plurality of inner blades disposed at equal intervals between the inner disks along the outer circumference of the vertical axis of rotation, rotating together with the vertical axis of rotation internal rotation unit; and a pair of external disks formed along the outer periphery of the pair of internal disks, and a plurality of external disks disposed at equal intervals between the external disks to induce wind flowing into the internal rotation unit to form a vortex. It is a technical gist to include an external fixing unit including an external blade. Thereby, the effect of increasing the drag force by staying in the external fixed unit for a certain period of time, and allowing the incoming wind to form a vortex, increases the rotational speed of the internal rotating unit by increasing the wind power and wind speed, thereby improving the efficiency of electric energy production. have.

Description

수직축 풍력발전기{Vertical axis wind turbine}Vertical axis wind turbine

본 발명은 수직축 풍력발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부고정유니트에 바람을 일정시간 동안 체류시킴으로써 항력을 증가시키고, 유입되는 바람이 와류를 형성하도록 하여 풍력 및 풍속 증가를 통해 내부회전유니트의 회전속도를 높여 전기 에너지 생산 효율이 향상된 수직축 풍력발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical axis wind power generator, and more particularly, by increasing the drag force by staying in the external fixed unit for a certain period of time, and allowing the incoming wind to form a vortex, the rotation of the internal rotation unit through the increase in wind power and wind speed It relates to a vertical axis wind turbine with improved efficiency in producing electric energy by increasing the speed.

최근 과다한 화석연료의 사용으로 인한 환경오염과 지구온난화가 가속화되어 생태계의 교란이 발생하고 심지어 인류의 생존이 위협받고 있는 실정이다. 또한 화석연료의 경우 사용가능한 양이 한정되어 있어 화석연료가 고갈되기 이전에 대체 에너지의 확보가 시급한 실정이다. 특히, 환경 파괴를 최소화하는 녹색 에너지를 화석연료의 대체 에너지로 확보할 필요가 있다. 녹색 에너지로는 태양열 에너지, 태양광 에너지, 풍력 에너지, 조력 에너지, 지열 에너지 등이 있으며, 그 중 풍력에너지는 무공해 및 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없고 바람이 부는 어느 곳에든지 풍력 장치를 설치할 수 있기 때문에 설치 위치에 대한 제약이 없으며 공해 물질을 전혀 배출하지 않는 특징이 있다.Recently, environmental pollution and global warming due to excessive use of fossil fuels have accelerated, causing ecosystem disturbance and even threatening the survival of mankind. In addition, in the case of fossil fuels, the usable amount is limited, so it is urgent to secure alternative energy before the fossil fuels are depleted. In particular, it is necessary to secure green energy that minimizes environmental degradation as an alternative energy to fossil fuels. Green energy includes solar thermal energy, solar energy, wind energy, tidal energy, and geothermal energy. Among them, wind energy uses zero pollution and unlimited wind, so it has little impact on the environment and wind power wherever the wind blows. Since the device can be installed, there is no restriction on the installation location and it has the characteristic of not emitting pollutants at all.

이러한 풍력 발전에서 전기를 생산하기 위한 회전력을 발생하는 부분을 '풍력발전기(wind turbine)'이라 하며, 회전축의 설치 방향에 따라 수직축 풍력발전기와 수평축 풍력발전기로 구분된다. 수직축 풍력발전기는 날개의 회전축이 지면에 대하여 수직으로 설치된 장치로, 다리우스(darrieus)형, 사보니우스(savonius)형, 에어로포일(aerofoil)형이 있다. 이러한 수직축 풍력발전기는 바람의 방향에 관계없이 회전력을 발생할 수 있다는 장점을 가지고 있다.The part that generates rotational force for generating electricity in such wind power generation is called a 'wind turbine', and is divided into a vertical axis wind turbine and a horizontal axis wind turbine according to the installation direction of the rotation shaft. The vertical axis wind turbine is a device in which the axis of rotation of the blade is installed vertically with respect to the ground, and there are a darrieus type, a savonius type, and an aerofoil type. Such a vertical axis wind power generator has the advantage that it can generate rotational force regardless of the direction of the wind.

이러한 수직축 풍력발전기는 종래기술 '대한민국특허청 등록특허 제10-1944098호 수직형 이중반전 풍력발전기'와 같이, 수직 또는 수평으로 설치되어 풍력에 의해 상호 반대방향으로 회전하는 2대의 풍력터빈을 결합한 이중반전 풍력 발전기에 있어서, 대칭되는 중공된 원판형의 상/하부 베인 지지판 사이 둘레를 따라 등간격으로 고정 설치되며, 만곡되는 굴곡(curve)형의 단면을 형성하는 다수의 가이드 베인을 포함하여, 풍력터빈 외측에 구성되는 루버부 및 대칭상태로 폐쇄된 원판형의 상/하부 날개 지지판 사이 외측 둘레를 따라 등간격으로 설치되며, 상기 가이드 베인과 대향되는 다리우스형, 사보니우스형 및 에어로포일형의 복합형 단면을 형성하는 터빈날개를 포함하여, 상기 루버부 내측으로 이격되도록 구성되는 로터부를 포함하며, 상기 루버부는 일측에 고정되어 내측으로 풍력을 유도하고, 상기 로터부는 중심에 발전부와 연결되는 회전축이 결합되어, 상기 루버부로부터 유도되는 풍력에 의해 발생되는 양력과 항력 및 와류를 동시에 받아 회전하며, 상기 가이드 베인은 터빈날개 보다 많은 개수를 형성하는 기술이 알려져 있다.Such a vertical axis wind power generator is a double inversion combining two wind turbines that are installed vertically or horizontally and rotate in opposite directions by wind power, as in the prior art 'Registration Patent No. 10-1944098 of the Republic of Korea Patent Office No. 10-1944098 Vertical Double Reversal Wind Power Generator'. In the wind power generator, including a plurality of guide vanes that are fixedly installed at equal intervals along the circumference between the symmetrical hollow disk-shaped upper and lower vane support plates, and form a curved cross section, the wind turbine It is installed at equal intervals along the outer circumference between the louver part configured on the outside and the symmetrically closed disk-shaped upper/lower wing support plate, and is a complex of Darius-type, Savonius-type and aerofoil-type opposite to the guide vane. It includes a turbine blade forming a shape cross-section, and includes a rotor part configured to be spaced apart from the inside of the louver part, the louver part is fixed to one side to induce wind power inward, and the rotor part is a rotating shaft connected to the power generation part in the center This combination rotates by receiving lift, drag and eddy currents generated by the wind force induced from the louver portion at the same time, and the guide vanes are known to form a larger number than the turbine blades.

이러한 종래기술의 경우 바람의 속도에 영향을 많이 받으며, 낮은 풍속에서는 터빈날개를 제대로 구동시킬 수 없다는 단점이 있다.In the case of this prior art, it is greatly affected by the speed of the wind, and there is a disadvantage that the turbine blades cannot be properly driven at a low wind speed.

대한민국특허청 등록특허 제10-1944098호Korean Intellectual Property Office Registered Patent No. 10-1944098

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 외부고정유니트에 바람을 일정시간 동안 체류시킴으로써 항력을 증가시키고, 유입되는 바람이 와류를 형성하도록 하여 풍력 및 풍속 증가를 통해 내부회전유니트의 회전속도를 높여 전기 에너지 생산 효율이 향상된 수직축 풍력발전기를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, by increasing the drag by allowing the wind to stay in the external fixed unit for a certain period of time, and allowing the incoming wind to form a vortex, thereby increasing the wind power and wind speed of the internal rotation unit. An object of the present invention is to provide a vertical axis wind turbine with improved electrical energy production efficiency by increasing the rotational speed.

상기한 목적은, 지면에 대해 수직으로 설치되는 내부지지부재; 상기 내부지지부재의 상부에 수직으로 연결되며, 풍력에 의해 회전하는 수직회전축; 상기 수직회전축의 상부 및 하부에 결합되는 한 쌍의 내부디스크와, 상기 수직회전축의 외측 둘레를 따라 상기 내부디스크 사이에 등간격으로 배치되는 복수 개의 내부블레이드를 포함하며, 상기 수직회전축과 함께 회전하는 내부회전유니트; 및 상기 한 쌍의 내부디스크의 외측 둘레를 따라 형성된 한 쌍의 외부디스크와, 상기 외부디스크 사이에 등간격으로 배치되어 상기 내부회전유니트로 유입되는 바람이 와류(vortex)를 형성하도록 유도하는 복수 개의 외부블레이드를 포함하는 외부고정유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전기에 의해 달성된다.The above object, the internal support member installed perpendicular to the ground; a vertical rotation shaft vertically connected to an upper portion of the inner support member and rotated by wind power; A pair of inner disks coupled to the upper and lower portions of the vertical axis of rotation, and a plurality of inner blades disposed at equal intervals between the inner disks along the outer circumference of the vertical axis of rotation, rotating together with the vertical axis of rotation internal rotation unit; and a pair of external disks formed along the outer periphery of the pair of internal disks, and a plurality of external disks disposed at equal intervals between the external disks to induce wind flowing into the internal rotation unit to form a vortex. It is achieved by a vertical axis wind power generator comprising; an external fixing unit including an external blade.

여기서, 상기 내부블레이드는, 상기 내부디스크의 중심축으로부터 외주면을 향해 연장된 선에 대해 일정한 경사각을 갖도록 경사지게 배치되며, 상기 외부블레이드는, 상기 외부디스크의 중심축으로부터 외주면을 향해 연장된 선에 대해 일정한 경사각을 갖도록 경사지게 배치되며, 상기 내부블레이드보다 큰 경사각을 가지는 것이 바람직하다.Here, the inner blade is inclined to have a constant inclination angle with respect to a line extending from the central axis of the inner disk toward the outer circumferential surface, and the outer blade is disposed to be inclined with respect to a line extending from the center axis of the outer disk toward the outer circumferential surface. It is inclined to have a constant inclination angle, and it is preferable to have a larger inclination angle than the inner blade.

또한, 상기 수직축 풍력발전기는, 상기 외부고정유니트의 하부에 설치되어 지면으로부터 상기 외부고정유니트를 지지하는 외부지지부재;를 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the vertical axis wind power generator, the external support member installed under the external fixing unit to support the external fixing unit from the ground; it is preferable to include.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 외부고정유니트에 바람을 일정시간 동안 체류시킴으로써 항력을 증가시키고, 유입되는 바람이 와류를 형성하도록 하여 풍력 및 풍속 증가를 통해 내부회전유니트의 회전속도를 높여 전기 에너지 생산 효율이 향상되는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the drag force is increased by allowing the wind to stay in the external fixed unit for a certain period of time, and the incoming wind forms a vortex to increase the rotational speed of the internal rotation unit through the increase in wind power and wind speed to increase electrical energy. There is an effect that the production efficiency is improved.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직축 풍력발전기의 사시도이고,
도 2는 수직축 풍력발전기의 분해사시도이고,
도 3은 수직축 풍력발전기의 상부 단면도이고,
도 4는 수직축 풍력발전기의 측부 단면도이다.1 is a perspective view of a vertical axis wind power generator according to an embodiment of the present invention;
2 is an exploded perspective view of the vertical axis wind power generator,
3 is an upper cross-sectional view of the vertical axis wind power generator,
4 is a side cross-sectional view of the vertical axis wind power generator.

이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Since the accompanying drawings are merely examples shown to explain the technical idea of the present invention in more detail, the technical idea of the present invention is not limited to the form of the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수직축 풍력발전기의 사시도이고, 도 2는 수직축 풍력발전기의 분해사시도이고, 도 3은 수직축 풍력발전기의 상부 단면도이고, 도 4는 수직축 풍력발전기의 측부 단면도이다.1 is a perspective view of a vertical axis wind power generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the vertical axis wind power generator, FIG. 3 is an upper cross-sectional view of the vertical axis wind power generator, and FIG. 4 is a side cross-sectional view of the vertical axis wind power generator.

본 발명에 따른 수직축 풍력발전기(10)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 내부지지부재(100), 수직회전축(200), 연결부재(300), 내부회전유니트(400), 외부고정유니트(500) 및 외부지지부재(600)를 포함한다.The vertical axis wind power generator 10 according to the present invention, as shown in FIGS. 1 to 4 , an internal support member 100 , a vertical rotation shaft 200 , a connection member 300 , an internal rotation unit 400 , an external fixing member It includes a unit 500 and an external support member 600 .

내부지지부재(100)는, 지면에 대해 수직으로 설치되는 관 형상으로 이루어지며, 수직회전축(200) 및 내부회전유니트(400)를 지지하는 구성이다. 이러한 내부지지부재(100)는 후술할 수직회전축(200)과 달리 회전하지 않고 지면에 고정되어 수직회전축(100) 및 내부회전유니트(400)를 받치는 역할을 한다.The internal support member 100 is made of a tubular shape that is installed perpendicularly to the ground, and is configured to support the vertical rotation shaft 200 and the internal rotation unit 400 . Unlike the vertical rotation shaft 200 to be described later, the internal support member 100 is fixed to the ground without rotating and serves to support the vertical rotation shaft 100 and the internal rotation unit 400 .

수직회전축(200)은, 내부지지부재(100)의 상부에 수직으로 연결되며, 풍력에 의해 회전하는 구성이다. 즉, 내부지지부재(100)는 수직으로 축선을 가지며, 수직회전축(200)은 내부지지부재(100)의 축선으로부터 연장된 축선이 형성되도록 배치된다. 이러한 수직회전축(200)은 지면에 고정된 내부지지부재(100)와 달리 바람이 불때 풍력에 의해 회전하게 되며, 회전을 이용하여 수직회전축(200)과 연결된 발전기부(미도시)를 통해 전기를 생산할 수 있게 된다. 이는 풍력 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 것을 의미한다.The vertical rotation shaft 200 is vertically connected to the upper portion of the internal support member 100 and is configured to rotate by wind power. That is, the inner support member 100 has an axis line vertically, and the vertical axis of rotation 200 is arranged such that an axis line extending from the axis line of the inner support member 100 is formed. Unlike the internal support member 100 fixed to the ground, the vertical rotation shaft 200 is rotated by wind power when the wind blows, and electricity is generated through a generator unit (not shown) connected to the vertical rotation shaft 200 using rotation. be able to produce This means using wind energy to produce electrical energy.

연결부재(300)는, 내부지지부재(100)와 수직회전축(200)을 연결하기 위해 내부지지부재(100) 및 수직회전축(200)의 사이에 결합되는 구성으로, 지면에 고정된 수직회전축(200)의 상부에서 내부지지부재(100)가 자유롭게 회전할 수 있도록 연결부재(300)는 커플링(coupling) 또는 베어링(bearing)으로 이루어지는 것이 바람직하다.The connecting member 300 is configured to be coupled between the internal support member 100 and the vertical rotation shaft 200 in order to connect the internal support member 100 and the vertical rotation shaft 200, and a vertical rotation shaft fixed to the ground ( The connecting member 300 is preferably made of a coupling (coupling) or a bearing (bearing) so that the inner support member 100 can freely rotate in the upper portion of the 200).

내부회전유니트(400)는, 수직회전축(200)에 결합되어 수진회전축(200)과 함께 회전하는 구성으로, 한 쌍의 내부디스크(410) 및 복수 개의 내부블레이드(420)를 포함한다. The internal rotation unit 400 is coupled to the vertical rotation shaft 200 and rotates together with the Sujin rotation shaft 200 , and includes a pair of internal disks 410 and a plurality of internal blades 420 .

한 쌍의 내부디스크(410)는 수직회전축(200)의 상부 및 하부에 결합하여 사이에 공간을 형성하는 구성으로, 각 내부디스크(410)는 중앙영역에 내부관통공(411)이 형성된 도넛 형상으로 이루어진다. 이러한 한 쌍의 내부디스크(410)가 형성하는 공간에는 복수 개의 내부블레이드(420)가 배치되며, 이러한 내부블레이드(420)의 상부 및 하부에 내부디스크(410)가 결합되어 내부블레이드(420)를 지지하게 된다. 여기서 내부디스크(410)의 중앙영역에 형성된 내부관통공(411)에 수직회전축(200)의 상단부 및 하단부가 각각 일부 노출되도록 결합할 수 있으나 이러한 형상에 한정되지는 않는다.A pair of inner disks 410 are coupled to the upper and lower portions of the vertical rotation shaft 200 to form a space therebetween, and each inner disk 410 has a donut shape with an inner through hole 411 formed in the central region. is made of A plurality of inner blades 420 are disposed in the space formed by the pair of inner disks 410, and the inner disks 410 are coupled to the upper and lower portions of the inner blades 420 to form the inner blades 420. will support Here, the upper end and the lower end of the vertical rotation shaft 200 may be partially exposed to the inner through hole 411 formed in the central region of the inner disk 410 , but the shape is not limited thereto.

복수 개의 내부블레이드(420)는, 수직회전축(200)의 외측 둘레를 따라 한 쌍의 내부디스크(410) 사이에 등간격으로 배치된다. 내부블레이드(420)는 내부회전유니트(400)로 유입된 바람의 풍속에 의해 밀리면서 내부회전유니트(400) 및 수직회전축(200)을 회전시키기 위한 구성으로, 풍력에너지를 전기에너지로 전환하기 위한 구성에 해당한다. 이러한 내부블레이드(420)는 수직회전축(200)의 외측 둘레를 따라 방사상으로 복수 개가 배치되는데, 도 3에 도시된 바와 같이 내부디스크(410)의 중심축으로부터 외주면을 향해 연장된 내부직경선(L1)에 대해 일정한 경사각을 갖도록 경사지게 배치된다. The plurality of inner blades 420 are arranged at equal intervals between the pair of inner disks 410 along the outer circumference of the vertical rotation shaft 200 . The inner blade 420 is configured to rotate the inner rotation unit 400 and the vertical rotation shaft 200 while being pushed by the wind speed of the wind introduced into the inner rotation unit 400, and for converting wind energy into electrical energy. corresponds to the configuration. A plurality of these inner blades 420 are radially disposed along the outer circumference of the vertical rotation shaft 200, and as shown in FIG. 3, the inner diameter line L1 extending from the central axis of the inner disk 410 toward the outer circumferential surface. ) to be inclined to have a constant inclination angle.

이때 내부블레이드(420)의 경사각은 30 내지 50˚로 이루어지는 것이 바람직하다. 만약 내부블레이드(420)의 경사각이 30˚ 미만일 경우 낮은 풍속에서 내부회전유니트(400)가 회전하기 어려우며, 50˚를 초과할 경우에도 마찬가지로 내부블레이드(420) 사이로 바람의 유입이 어려워 낮은 풍속에서 내부회전유니트(400)가 회전하기 어렵게 된다.At this time, the inclination angle of the inner blade 420 is preferably made of 30 to 50˚. If the inclination angle of the inner blade 420 is less than 30˚, it is difficult for the internal rotation unit 400 to rotate at a low wind speed. It becomes difficult for the rotation unit 400 to rotate.

외부고정유니트(500)는, 내부회전유니트(400)의 외측 둘레를 따라 형성되는 원통 형상으로, 한 쌍의 외부디스크(510) 및 복수 개의 외부블레이드(520)를 포함한다.The external fixing unit 500 has a cylindrical shape formed along the outer circumference of the internal rotation unit 400 , and includes a pair of external disks 510 and a plurality of external blades 520 .

한 쌍의 외부디스크(510)는, 한 쌍의 내부디스크(410)의 외측 둘레를 따라 형성된 도넛 형상의 디스크로, 중앙영역에 내부디스크(410)가 배치될 수 있도록 외부관통공(511)을 형성한다. 이러한 외부디스크(510)는 내부디스크(410)와 일정 간격 이격된 상태로 배치되어 내부회전유니트(400)가 회전할 때 방해되지 않도록 하며, 한 쌍으로 배치되는 외부디스크(510) 사이의 공간에는 후술할 외부블레이드(520)가 배치된다.The pair of external disks 510 is a donut-shaped disk formed along the outer periphery of the pair of internal disks 410, and has an external through hole 511 so that the internal disk 410 can be disposed in the central region. to form These external disks 510 are spaced apart from the internal disks 410 by a predetermined interval so as not to interfere with the rotation of the internal rotation unit 400, and in the space between the external disks 510 arranged as a pair An external blade 520 to be described later is disposed.

복수 개의 외부블레이드(520)는, 내부회전유니트(400)의 외측 둘레를 따라 한 쌍의 외부디스크(510) 사이에 등간격으로 배치된다. 외부블레이드(520)는 내부회전유니트(400)의 외측 둘레를 따라 방사상으로 복수 개가 배치되는데, 이러한 외부블레이드(520)는 외부디스크(510)의 중심축으로부터 외주면을 향해 연장된 외부직경선(L2)에 대해 일정한 경사각을 갖도록 경사지게 배치된다. The plurality of outer blades 520 are arranged at equal intervals between the pair of outer disks 510 along the outer circumference of the inner rotation unit 400 . A plurality of outer blades 520 are radially arranged along the outer circumference of the inner rotation unit 400, and these outer blades 520 have an outer diameter line L2 extending from the central axis of the outer disk 510 toward the outer circumferential surface. ) to be inclined to have a constant inclination angle.

외부블레이드(520)가 경사각을 갖도록 배치되면, 복수 개의 외부블레이드(520) 사이에 바람이 유입되는 공간의 간격이 외부에서 내부를 향할수록 점진적으로 감소하는 구조로 이루어지게 된다. 이와 같이 복수 개의 외부블레이드(520) 간 간격이 점점 감소할수록 유입되는 바람의 풍속 및 풍력이 증가하게 되며, 풍속 및 풍력이 증가한 바람이 내부블레이드(420) 사이에 유입되면 내부회전유니트(400)를 빠르게 회전시킬 수 있게 된다. 이때 외부블레이드(520)의 경사각은 내부블레이드(420)의 경사각보다 큰 경사각을 가지는 것이 바람직한데, 이는 외부블레이드(520) 사이로 유입되는 바람의 체류 시간을 증가시키기 위함이다. When the outer blades 520 are arranged to have an inclination angle, the space between the plurality of outer blades 520 in which the wind is introduced has a structure in which it gradually decreases from the outside toward the inside. As described above, as the interval between the plurality of outer blades 520 is gradually decreased, the wind speed and wind force of the incoming wind increase, and when the wind having the increased wind speed and wind force flows between the inner blades 420, the inner rotation unit 400 is operated. can be rotated quickly. At this time, it is preferable that the inclination angle of the outer blade 520 has a larger inclination angle than the inclination angle of the inner blade 420 , which is to increase the residence time of the wind introduced between the outer blades 520 .

외부에서 수직축 풍력발전기(10)로 유입되는 바람은 가장 먼저 외부고정유니트(500)의 외부블레이드(520) 사이로 유입되고, 외부블레이드(520)를 지나 내부회전유니트(400)의 내부블레이드(420) 사이로 유입되면서 풍속에 의해 내부회전유니트(400)를 회전시켜 전기 에너지를 생산하게 된다. 이때 외부블레이드(520)는 내부회전유니트(400)로 유입되는 바람이 와류(vortex)를 형성하도록 유도하는 구성에 해당한다. The wind flowing into the vertical axis wind power generator 10 from the outside is first introduced between the outer blades 520 of the outer fixing unit 500, and passes through the outer blade 520 and the inner blade 420 of the inner rotating unit 400. As it flows through, the internal rotation unit 400 is rotated by the wind speed to produce electrical energy. At this time, the outer blade 520 corresponds to a configuration that induces the wind flowing into the inner rotation unit 400 to form a vortex.

상세하게는 유입되는 바람이 외부고정유니트(500)에서 일정시간 동안 체류시킴으로써 항력(drag)을 향상시키고, 항력이 향상된 바람이 내부블레이드(420) 사이로 유입되면서 강한 풍력에 의해 내부회전유니트(400)가 빠르게 회전하게 된다. 특히 외부고정유니트(500)의 경우 회전하지 않고 고정된 상태이기 때문에 외부고정유니트(500)로 바람이 유입되면서 외부고정유니트(500)를 회전시키지 않으며, 이에 의해 풍력이 사용되지 않기 때문에 유입된 풍력이 제 힘을 유지하게 된다. In detail, the drag is improved by allowing the incoming wind to stay in the external fixed unit 500 for a certain period of time, and the wind with improved drag is introduced between the internal blades 420 and the internal rotation unit 400 by strong wind power. will rotate rapidly. In particular, since the external fixed unit 500 is in a fixed state without rotating, the external fixed unit 500 does not rotate while the wind flows into the external fixed unit 500 , and thereby the wind power introduced because the wind power is not used. This will keep my power.

뿐만 아니라 경사각을 가지도록 배치된 복수 개의 외부블레이드(520)에 의해 와류를 형성하기 때문에 오히려 풍력이 증가되며, 이후 내부회전유니트(400)로 유입될 때에는 풍력이 강해져 내부회전유니트(400)를 더 강한 힘으로 회전시키게 된다. 이에 의해 내부회전유니트(400)는 외부고정유니트(500)가 구비되지 않을 때보다 더 빠르게 회전하게 되어 많은 전기에너지를 생산할 수 있게 된다.In addition, since a vortex is formed by a plurality of external blades 520 arranged to have an inclination angle, the wind power is rather increased, and then, when it is introduced into the internal rotation unit 400, the wind force becomes stronger and the internal rotation unit 400 is more It rotates with strong force. As a result, the internal rotation unit 400 rotates faster than when the external fixing unit 500 is not provided, so that it is possible to produce a lot of electrical energy.

바람직하게 외부블레이드(520)의 경사각은 50 내지 70˚로 이루어질 수 있다. 만약 외부블레이드(520)의 경사각이 50˚ 미만일 경우 와류를 충분히 형성하지 못하게 되며, 경사각이 70˚를 초과할 경우 외부블레이드(520) 사이로 바람이 유입되기 용이하지 못하다는 문제점이 있다.Preferably, the inclination angle of the outer blade 520 may be 50 to 70°. If the inclination angle of the outer blade 520 is less than 50˚, it is not possible to sufficiently form a vortex, and if the inclination angle exceeds 70˚, there is a problem in that wind is not easily introduced between the outer blades 520.

외부지지부재(600)는, 외부고정유니트(500)의 하부에 설치되어 지면으로부터 외부고정유니트(500)를 지지하는 구성으로, 도 1에 도시된 바와 같이 복수 개의 기둥으로 이루어지는 것이 바람직하나 이에 한정되지 않고 원통형 등으로 이루어질 수도 있다.The external support member 600 is installed under the external fixing unit 500 to support the external fixing unit 500 from the ground. It may be formed in a cylindrical shape or the like.

회전축지지부재(700)는, 수직회전축(200)이 회전가능하도록 수직회전축(200)의 상부에 결합되며, 수직회전축(200)으로부터 외부디스크(520) 방향으로 연장되어 외부디스크(520)의 상면에 결합된다. 이와 같은 회전축지지부재(700)에 의해 수직회전축(200)이 기울어지지 않고 안정적으로 회전할 수 있다.The rotation shaft support member 700 is coupled to the upper portion of the vertical rotation shaft 200 so that the vertical rotation shaft 200 is rotatable, and extends from the vertical rotation shaft 200 in the direction of the external disk 520 to the upper surface of the external disk 520 . is coupled to The vertical rotation shaft 200 can be stably rotated without being inclined by the rotation shaft support member 700 .

종래의 수직축 풍력발전기는, 블레이드가 장착된 내부유니트와 외부유니트로 별도로 구비된 구조로 이루어져 있더라도 내부유니트와 외부유니트가 함께 회전하는 구조로 이루어져 있다. 이와 같은 경우 내부유니트 뿐만 아니라 외부유니트를 회전시켜야 하는 힘이 필요하기 때문에 낮은 풍속 및 풍력에서는 제대로 회전하지 못한다는 단점이 있었다. 하지만 본 발명에 따른 수직축 풍속발전기(10)의 경우, 내부회전유니트(400)는 풍력에 의해 회전하지만 외부고정유니트(500)는 회전하지 않으며, 외부고정유니트(500)가 고정된 상태로 바람의 와류를 형성하기 때문에 풍속이 낮은 바람이 들어오더라도 외부고정유니트(400) 내에서 항력이 증가된다. 이로 인해 유입된 바람의 풍력 및 풍속이 증가하여 내부회전유니트(400)를 용이하게 회전시킬 수 있다.The conventional vertical axis wind power generator has a structure in which the inner unit and the outer unit rotate together even though the blade is separately provided as an inner unit and an outer unit. In this case, there is a disadvantage in that it cannot rotate properly at low wind speed and wind power because force is required to rotate the external unit as well as the internal unit. However, in the case of the vertical axis wind speed generator 10 according to the present invention, the internal rotation unit 400 rotates by the wind power, but the external fixed unit 500 does not rotate, and the external fixed unit 500 is fixed in the state of the wind. Since a vortex is formed, even if a wind with a low wind speed enters, the drag force within the external fixing unit 400 is increased. As a result, the wind power and wind speed of the introduced wind increase, so that the internal rotation unit 400 can be easily rotated.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims.

10: 수직축 풍력발전기
100: 내부지지부재
200: 수직회전축
300: 연결부재
400: 내부회전유니트
410: 내부디스크
411: 내부관통공
420: 내부블레이드
500: 외부고정유니트
510: 외부디스크
511: 외부관통공
520: 외부블레이드
600: 외부지지부재
700: 회전축지지부재
L1: 내부직경선
L2: 외부직경선10: vertical axis wind turbine
100: internal support member
200: vertical axis of rotation
300: connection member
400: internal rotation unit
410: internal disk
411: inner through hole
420: inner blade
500: external fixing unit
510: external disk
511: external through hole
520: outer blade
600: external support member
700: rotation shaft support member
L1: inner diameter line
L2: outer diameter

Claims (3)

지면에 대해 수직으로 설치되는 내부지지부재;
상기 내부지지부재의 상부에 수직으로 연결되며, 풍력에 의해 회전하는 수직회전축;
상기 수직회전축의 상부 및 하부에 결합되는 한 쌍의 내부디스크와, 상기 수직회전축의 외측 둘레를 따라 상기 내부디스크 사이에 등간격으로 배치되는 복수 개의 내부블레이드를 포함하며, 상기 수직회전축과 함께 회전하는 내부회전유니트;
상기 한 쌍의 내부디스크의 외측 둘레를 따라 형성되는 한 쌍의 외부디스크와, 상기 외부디스크 사이에 등간격으로 배치되어 상기 내부회전유니트로 유입되는 바람이 와류(vortex)를 형성하도록 유도하는 복수 개의 외부블레이드를 포함하는 외부고정유니트; 및
상기 외부고정유니트의 하부에 설치되어 지면으로부터 상기 외부고정유니트를 지지하는 외부지지부재;를 포함하며,
상기 내부블레이드는, 상기 내부디스크의 중심축으로부터 외주면을 향해 연장된 선에 대해 50°의 경사각을 갖도록 경사지게 배치되며,
상기 외부블레이드는, 상기 외부블레이드 사이에 바람이 유입되는 공간의 간격이 외부에서 내부를 향할수록 점점 감소하는 구조로 이루어지고, 상기 외부디스크의 중심축으로부터 외주면을 향해 연장된 선에 대해 70°의 경사각을 갖도록 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전기.an internal support member installed vertically with respect to the ground;
a vertical rotation shaft vertically connected to an upper portion of the inner support member and rotated by wind power;
A pair of inner disks coupled to the upper and lower portions of the vertical axis of rotation, and a plurality of inner blades disposed at equal intervals between the inner disks along the outer circumference of the vertical axis of rotation, rotating together with the vertical axis of rotation internal rotation unit;
A pair of external disks formed along the outer periphery of the pair of internal disks, and a plurality of external disks disposed at equal intervals between the external disks to induce wind flowing into the internal rotation unit to form a vortex an external fixing unit including an external blade; and
and an external support member installed under the external fixing unit to support the external fixing unit from the ground;
The inner blade is inclined to have an inclination angle of 50° with respect to a line extending from the central axis of the inner disk toward the outer circumferential surface,
The outer blade has a structure in which the distance between the outer blades and the space in which the wind is introduced gradually decreases from the outside toward the inside, and 70° with respect to a line extending from the central axis of the outer disk toward the outer circumferential surface. A vertical axis wind power generator, characterized in that it is inclined to have an inclination angle. 삭제delete 삭제delete
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