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KR102635374B1 - 수직축 풍차 및 이것을 구비한 풍력 발전 장치와 조명 설비 - Google Patents

수직축 풍차 및 이것을 구비한 풍력 발전 장치와 조명 설비 Download PDF

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KR102635374B1
KR102635374B1 KR1020207036333A KR20207036333A KR102635374B1 KR 102635374 B1 KR102635374 B1 KR 102635374B1 KR 1020207036333 A KR1020207036333 A KR 1020207036333A KR 20207036333 A KR20207036333 A KR 20207036333A KR 102635374 B1 KR102635374 B1 KR 102635374B1
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다쓰오 가와세
다쓰야 하야시
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엔티엔 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 수직축 풍차(2)는, 수직인 회전축(3a)의 주위에 배열되는 복수 개의 수직 블레이드(5)가, 암[(6a, 6b)]을 통해 회전축에 장착되어 있다. 각 블레이드(5)는, 메인 블레이드부(5a)와, 이 메인 블레이드부(5a)의 상하단으로부터 회전축(3a)에 가까워지도록 각각 연장되는 블레이드 팁 경사부(5b)를 구비한다. 블레이드 팁 경사부(5b)는, 메인 블레이드부(5a)보다 두께가 얇게 되어 있다. 풍력 발전 장치(1)는, 상기 구성의 수직축 풍차(2)와 발전기(3)로 이루어진다.

Description

수직축 풍차 및 이것을 구비한 풍력 발전 장치와 조명 설비
본 출원은, 2018년 5월 29일자 일본 특허출원 2018―101989의 우선권을 주장하는 것이며, 이들 전체를 참조에 의해 본원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.
본 발명은, 수직인 회전축의 주위에 복수 개의 블레이드가 배열되는 수직축 풍차, 이것을 구비한 풍력 발전 장치, 및 풍력 발전 장치에 의해 발전하여 조명 기구(器具)를 점등하는 가로등 등의 조명 설비에 관한 것이다.
풍력 발전 장치의 풍차로서, 프로펠러형 풍차가 일반적이지만, 프로펠러형 풍차를 대표로 하는 수평축 풍차는, 풍향에 맞추어 회전 블레이드를 대향시키는 풍향 제어가 필요해지거나, 또는 풍차의 구조 상, 발전기 등의 무거운 기기(機器)가 지주(支柱; suppott columns)의 상부에 설치되므로, 지주의 강도면, 풍차의 보수 점검면에서 큰 문제점을 가지고 있다.
그러므로, 비교적, 소형의 풍력 발전 장치에서는, 수직축 풍차가 사용되는 경우가 있다. 또한, 수직축 풍차에 있어서, 블레이드 팁 소용돌이(wingtip vortex)의 발생에 의한 회전 블레이드의 회전 효율의 저하를 억제하고 또한 양력(揚力; lift)을 발생시키는 부분의 증대나, 블레이드로부터 바람이 블레이드 길이 방향으로 도피하는 것의 방지 등을 위해, 블레이드 팁에 블레이드 팁 경사부를 형성하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 내지 3).
특허문헌 1에 기재된 발명은, 회전체의 주위부에 수직으로 장착하는 수풍 블레이드(wind receiving blade)로서, 수풍부는, 정면에 있어서 좌측면이 세로 중앙부로부터 상하 측으로 점차로 얇게 설정되고, 그 상태에서 상하단 에지부가 좌측편에, 각각 경사지게 경사부가 형성되어 있다. 수풍부는, 평면에 있어서, 경사부 모두 좌측 전방 에지부가 팽출(膨出) 형성되어, 후부(後部)에 걸쳐 점차로 얇게 설정되고, 회전 시에, 수풍부의 좌측(내측) 면의 전방 에지부 역에 부압(負壓)이 생겨, 회전 추진력이 전방 내측 방향으로 걸리도록 구성된 풍차의 블레이드이다.
상기 수풍부의 경사부는, 정면에 있어서, 수풍부의 중심을 지나는 수직선에 대하여, 35°∼46°의 범위로 좌측으로 경사져 있다. 또한, 상기 수풍부는, 측면이 대략 선단이 뾰족한 삼각형으로 형성되고, 경사부는, 후부에 형성되어 있다.
이 수풍 블레이드는, 섬유 강화 수지(FRP)제의 중공체(中空體)로서 형성되어 있다. 단, 필요에 따라서, 중공부(中空部)에 고율 발포의 수지(highly foaming resin)를 충전할 수 있다. 수풍부의 내측면 후부가, 회전 방향에 대하여 외측 방향으로 경사져 있으므로, 바람은 후방으로 흐른다. 그에 따라서, 수풍부는 전방으로 가압되게 되어, 회전 추진력을 얻을 수 있다.
특허문헌 2에 기재된 발명은, 세로 주축(vertical main spindle)의 주위부에, 소정 간격을 두고 세로로 긴 블레이드가 설치되는 세로축 풍차이며, 블레이드는 상하단부에, 세로 주축 방향으로 경사지는 경사부가 형성되고, 블레이드의 현 길이(弦長; chord length)는, 블레이드의 회전 반경의 40%∼55% 상당 범위의 치수로 설정되어 있다. 상기 경사부의 경사 각도는, 10°이상, 바람직하게는 30°∼45°의 범위로 하고, 경사부의 높이는, 블레이드의 높이의 10% 정도이다.
특허문헌 3에 기재된 발명은, 풍차 블레이드이며, 벤트부(bent part)가, 메인 블레이드부의 단부(端部)의 단면(斷面) 형상을 소정의 곡률의 곡선을 따라 연장되어 벤딩됨으로써, 형성된다. 경사부는, 벤트부의 상측 단부의 단면 형상 중, 외측에 형성되어 있는 외측면의 형상을, 소정의 곡률의 곡선을 따라 연장되어 벤딩되고, 내측면의 형상을, 외측면에 반영된 곡선의 곡률보다 작아지는 곡률의 곡선을 따라 연장되어 벤딩됨으로써 형성된다. 경사부의 측면 외곽 능선(稜線)은, 외측면과 내측면이 교차하여 이루어지는 교차선으로 형성된다. 이상을 특징으로 하는 풍차 블레이드이다. 블레이드 팁에 형성된 경사부에 의해, 블레이드 팁 소용돌이의 발생에 의한 블레이드의 회전 효율의 저하를 억제하고 또한 메인 블레이드부만 아니라 상기 블레이드의 경사부의 영역으로부터도, 블레이드의 회전력의 베이스로 되는 양력을 고효율로 발생시킨다.
이들 특허문헌 1∼3에 기재된 발명은, 모두, 수직축 풍차의 블레이드 팁에 경사부를 형성함으로써 풍차의 회전 속도를 증대하고, 회전 효율을 개선할 수 있고, 또한 미풍에서도 회전하기 쉽게 기동 특성이 향상된다.
일본 공개특허 제2004-204801호 공보 일본 공개특허 제2006-118384호 공보 일본 공개특허 제2016-205204호 공보
특허문헌 1∼3에 기재된 발명은, 수직축 풍차의 블레이드 팁에 경사부를 형성하여 회전 효율을 향상시키는 기술이지만, 이들 문헌에 기재된 구성에서는, 모두, 블레이드 팁 경사부의 두께가 두꺼워져 블레이드의 질량이 커지고, 또한 이에 부가하여, 블레이드 팁 경사부의 제작이 곤란해 제조 비용이 증대한다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기 문제점을 해소하기 위한 것이며, 그 목적은, 종래의 두께의 블레이드 팁 경사부와 동등한 회전 효율의 향상, 기동 특성의 향상을 얻으면서, 경량화 및 제작의 간이화가 도모되는 수직축 풍차, 풍력 발전 장치, 및 이것을 구비한 조명 설비를 제공하는 것이다.
본 발명의 수직축 풍차는, 수직인 회전축의 주위에 배열되는 복수 개의 수직 블레이드가, 암(arm)을 통해 상기 회전축에 장착된 수직축 풍차로서,
상기 각 블레이드가, 메인 블레이드부와, 이 메인 블레이드부의 상하단으로부터 상기 회전축에 가까워지도록 각각 연장되는 한 쌍의 블레이드 팁 경사부를 가지고, 상기 각 블레이드 팁 경사부는, 상기 메인 블레이드부보다 두께가 얇게 되어 있는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 각 블레이드가 메인 블레이드부의 상하단에, 회전축에 가까워지도록 연장되는 블레이드 팁 경사부를 가지므로, 종래의 두께의 블레이드 팁 경사부를 형성한 수직축 풍차와 마찬가지로, 블레이드 팁 소용돌이의 발생에 의한 블레이드의 회전 효율의 저하의 억제, 블레이드 총면적의 증대에 의한 양력 또는 항력의 증대, 바람이 블레이드로부터 상하 방향으로 도피하는 것의 억제에 의한 회전력의 증대, 및 기동 특성 향상의 각각의 효과가 얻어진다. 또한, 상기 블레이드 팁 경사부가 메인 블레이드부보다 두께가 얇게 되어 있으므로, 종래의 두께의 블레이드 팁 경사부에 비해 질량이 경감되어 미풍에서의 기동력이 보다 향상되고, 또한 제작이 용이하게 된다.
이와 같이, 종래와 동등한 회전 효율의 향상, 기동 특성의 향상을 얻으면서, 경량화 및 제작의 간이화가 도모된다.
본 발명의 수직축 풍차에 있어서, 상기 블레이드 팁 경사부의 두께가, 기단(基端; base end)으로부터 선단에 걸쳐 일정하게 있어도 된다.
블레이드 팁 경사부의 두께가 일정하면, 블레이드 팁 경사부를 평판재로 구성할 수 있어, 제작이 더 한층 간단하다.
본 발명의 수직축 풍차에 있어서, 상기 블레이드 팁 경사부의 두께가, 기단으로부터 선단에 가까워짐에 따라 점차로 얇게 되어 있어도 된다.
블레이드 팁 경사부의 두께가, 기단으로부터 선단에 가까워짐에 따라 점차로 얇게 되어 있으면, 바람에 의한 힘의 부담이 커지게 되는 블레이드 팁 경사부의 기단측일수록 두꺼워지므로, 강도적으로 우수하다.
본 발명의 수직축 풍차에 있어서, 상기 블레이드 팁 경사부가 강판(鋼板) 또는 수지재로 되어 있어도 된다.
블레이드 팁 경사부가 강판제 또는 수지재제이면, 블레이드 팁 경사부의 제작이 더 한층 간단하게 된다. 또한, 블레이드 팁 경사부를 메인 블레이드부와 별체로 제조하여, 메인 블레이드부에 장착하도록 함으로써, 또한 제작이 간소화할 수 있다.
본 발명의 수직축 풍차에 있어서, 상기 메인 블레이드부가 전체 길이에 걸쳐 대략 동일한 단면 형상이라도 된다.
메인 블레이드부의 단면 형상이 전체 길이에 걸쳐 일정하면, 메인 블레이드부의 구성이 간단하며 제작이 용이하게 된다.
본 발명의 수직축 풍차에 있어서, 상기 메인 블레이드부가 풍력에 의해 양력을 발생하는 양력형(lift type)의 단면 형상이라도 된다.
메인 블레이드부가 양력형의 단면 형상이면, 항력형의 단면 형상으로 한 경우와 비교하여 효율이 우수하다. 이와 같은 양력형의 메인 블레이드부에, 메인 블레이드부보다 두께가 얇게 되어 있는 블레이드 팁 경사부를 형성함으로써, 블레이드 팁 경사부에 의한 상기 각 작용이 효과적으로 발휘된다.
본 발명의 풍력 발전 장치는, 본 발명의 상기 어느 하나의 구성의 수직축 풍차와, 이 수직축 풍차의 회전이 전달되어 발전을 행하는 발전기를 가진다.
이 구성의 풍력 발전 장치에 의하면, 본 발명의 수직축 풍차에 의한 각각의 상기 효과가 얻어져, 종래의 두께의 블레이드 팁 경사부를 형성한 경우와 동등한 회전 효율의 향상, 기동 특성의 향상을 얻으면서, 블레이드의 경량화 및 제작의 간이화가 도모된다.
본 발명의 발전 기능을 가지는 조명 설비에 있어서는, 본 발명의 풍력 발전 장치와, 태양광 발전 패널과, 이들 풍력 발전 장치 및 태양광 발전 패널에 의해 발전된 전력을 축전하는 축전지와, 이 축전지에 축전된 전력에 의해 조명을 행하는 조명 기구가 지주에 설치된다.
특허청구범위 및/또는 명세서 및/또는 도면에 개시된 2개 이상의 구성의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다. 특히, 청구의 범위의 각 청구항의 2개 이상의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다.
이 구성에 의하면, 풍력 발전 장치 및 태양광 발전 패널에 의해 발전된 전기를 축전지에 축전하고, 야간 등에 조명 기구를 점등시킨다. 일중에는 태양광 발전 패널에 의해 발전된다. 풍력 발전 장치는, 블레이드 팁 경사부가 설치되어 있어 회전의 효율이 양호하고, 풍속이 작을 경우라도 발전 능력이 높다
본 발명은, 첨부한 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시형태의 설명으로부터 보다 명료하게 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 실시형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 정하기 위해 이용되지는 않는다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해 정해진다. 첨부 도면에 있어서, 복수의 도면에서의 동일한 부품 번호는, 동일 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 풍력 발전 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 동 풍력 발전 장치에 있어서의 수직축 풍차의 블레이드의 예를 나타낸 사시도이다.
도 3은 동 블레이드를 도 2와는 상이한 방향에서 볼 때 나타낸 사시도이다
도 4는 동 블레이드를 회전축 측으로부터 본 정면도이다.
도 5는 동 블레이드를 도 4의 반대측으로부터 본 배면도이다.
도 6은 동 블레이드의 우측면도이다.
도 7은 동 블레이드의 좌측면도이다.
도 8은 동 블레이드를 도 4의 위쪽으로부터 본 평면도이다.
도 9는 동 블레이드의도 4에서의 IX―IX선 단면도(斷面圖)이다.
도 10은 동 블레이드를 도 4의 아래쪽으로부터 본 저면도이다.
도 11은 도 6의 XI부의 확대도에 상당하는 블레이드 팁 경사부의 치수 설명도이다.
도 12는 동 블레이드의 변형예를 도 11과 마찬가지로 나타내는 설명도이다.
도 13은 도 11의 블레이드 팁 경사부의 장착 구조예를 나타낸 설명도이다.
도 14는 도 12의 블레이드 팁 경사부의 장착 구조예를 나타낸 설명도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 발전 기능을 가지는 조명 설비의 사시도이다.
본 발명의 제1 실시형태에 관한 풍력 발전 장치를 도 1 내지 도 11과 함께 설명한다. 도 1은, 그 풍력 발전 장치(1)를 나타내고, 수직축 풍차(2)와 발전기(3)를 구비한다.
수직축 풍차(2)는, 복수 개(도시한 예에서는 2개)의 수직 블레이드(5)가, 암(6a, 6b)에 의해 발전기(3)의 회전축(3a)에 장착되어 있다. 복수 개의 상기 블레이드(5)와 상기 암(6a, 6b)에 의해 회전 블레이드(5A)가 구성된다. 지주(4)는, 각각 원통형으로 된 하측의 대경부(大徑部)(4a)와 상측의 소경부(小徑部)(4b)로 되고, 소경부(4b)의 상단(上端)으로부터 돌출된 상단부에 발전기(3)가 장착되어 있다. 상기 암(6a, 6b)으로서, 수평인 중앙의 메인 암(main arm)(6a)과, 메인 암(6a) 또는 상기 발전기(3)로부터 경사 상방 및 경사 하방으로 각각 연장되어 선단이 블레이드(5)에 결합된 상하의 서브 암(subsidiary arms)(6b)이 설치되어 있다.
상기 발전기(3)는, 영구 자석 동기(同期) 발전기 등으로 이루어지고, 그 로터(rotor)(도시하지 않음)가 상기 지주(4)의 상단에 지지되어 있다.
블레이드(5)는, 도 2 내지 도 11에 확대하여 나타낸 바와 같이, 수직 방향으로 연장되는 메인 블레이드부(5a)와, 이 메인 블레이드부(5a)의 상하단으로부터 회전축(3a)에 가까워지도록 각각 연장되는 한 쌍의 블레이드 팁 경사부(5b, 5b)를 구비한다. 블레이드 팁 경사부(5b)는, 메인 블레이드부(5a)보다 두께가 얇게 되어 있다. 상하의 블레이드 팁 경사부(5b, 5b)는, 도시한 예에서는 상하 대칭 형상이다.
메인 블레이드부(5a)의 단면 형상은, 전체 길이에 걸쳐 동일한 형상이다. 메인 블레이드부(5a)의 단면 형상은, 이 실시형태에서는 도 4의 IX-IX 단면을 도 9에 나타낸 바와 같이, 양력형, 상세하게는 폭 방향의 중앙보다 회전 방향(화살표 방향)의 전방 에지 측의 부풀어오름이 크고, 후방 에지 측이 점차로 얇아지는 대략 물고기형으로 되어 있다. 블레이드(5)의 회전 방향은, 양력형의 경우에는 정해져 있다. 또한, 블레이드(5)의 설치 방향은, 폭 방향이 발전기(3)의 회전 축심 주위의 블레이드 회전 궤적(a)의 접선에 대하여 약간의 영각(迎角; Angle of attack)을 가지는 방향으로 된다. 그러므로, 좌측면도(도 7)에서는, 도 9의 블레이드 회전 궤적(a)의 접선 방향으로 본 경우에, 블레이드 외측면을 나타내는 선(b)(도 7)와, 메인 블레이드부(5)의 전방 에지(c)와, 메인 블레이드부(5)의 회전 중심 측(내측)의 선(d)이 보여지고 있다.
그리고, 메인 블레이드부(5a)의 단면 형상은, 평판형 등의 항력형으로 해도 된다.
블레이드 팁 경사부(5b)는, 도 11에 두께 관계를 나타내는 바와 같이, 두께 t가, 메인 블레이드부(5a)의 두께 L에 대하여, 충분히 얇아지도록 설치되어 있다. 동 도면의 예에서는, 블레이드 팁 경사부(5b)는, 전체가 같은 두께의 평판형으로 형성되어 있다.
블레이드 팁 경사부(5b)의 두께 t의, 메인 블레이드부(5a)의 두께 L에 대한 비율은, 예를 들면, 1/10 이하로 된다. 블레이드 팁 경사부(5b)의 메인 블레이드부(5a)에 대한 절곡 각도는, 예를 들면, 30°∼80°로 된다. 각 블레이드 팁 경사부(5b)의 길이는, 예를 들면, 메인 블레이드부(5a)의 전체 길이의 5∼30% 정도로 된다.
블레이드 팁 경사부(5b)의 평면 형상은, 도 2, 도 3이나, 도 8∼도 10에 나타낸 바와 같이, 메인 블레이드부(5a)의 가장 두께가 두꺼운 폭 방향 위치가 가장 크게 돌출하고, 전단(前端) 및 후단(後端)에 가까워짐에 따라 돌출량이 적어지게 되는 형상으로 되어 있다.
블레이드 팁 경사부(5b)는, 전체를 같은 두께로 하는 대신에, 도 12에 나타낸 바와 같이, 기단으로부터 선단에 가까워짐에 따라 점차로 얇아지는 형상으로 해도 된다. 이 경우에도, 블레이드 팁 경사부(5b)의 기단의 두께 t'는, 메인 블레이드부(5a)의 두께 L에 대하여, 충분히 얇게 되어 있다. 그리고, 이 두께가 점차로 얇아지는 형상의 경우, 메인 블레이드부(5a)의 선단에, 단면 형상 삼각형상의 이음부(5c)가 설치되고, 이 이음부(5c)의 단면의 한 변(5ca)에 블레이드 팁 경사부(5b)의 기단(5bb)이 연결된다.
블레이드(5)의 재료는, 섬유 강화 플라스틱 등의 수지재라도, 강판이나 알루미늄재 등의 금속재라도 된다. 또한, 복수의 재료로 구성되어 있어도 된다. 메인 블레이드부(5a)는, 중실(中實)이라도, 중공(中空)이라도 된다. 중공의 경우, 예를 들면, 블레이드 길이 방향의 복수 개소에 설치된 블레이드 팁면 형상의 리브(rib)와 블레이드 길이 방향으로 연장되는 복수 개의 거더재로 되는 골조(骨組)(도시하지 않음)에, 블레이드 표리(表裏)의 표면판(도시하지 않음)을 접착한 구성으로 이루어진다.
블레이드 팁 경사부(5b)는, 메인 블레이드부(5a)와 일체로 형성된 것이라도, 메인 블레이드부(5a)는 다른 부재로서 제조되어 메인 블레이드부(5a)에 장착된 것이라도 된다. 블레이드 팁 경사부(5b)를 메인 블레이드부(5a)와 별체로 제조하는 경우, 예를 들면, 도 13에 나타낸 바와 같이, 블레이드 팁 경사부(5b)와 장착부(5d)를 가지는 블레이드 팁 경사부 구성 부품(5bA)을, 메인 블레이드부(5a)에 볼트 등의 고정 장착구(固着具)(21)에 의하거나, 또는 접착제에 의해 장착해도 된다.
도 14는, 도 12의 예와 같이 블레이드 팁 경사부(5b)를 기단으로부터 선단에 가까워짐에 따라 점차로 얇아지는 형상으로 한 경우에, 블레이드 팁 경사부(5b)를 메인 블레이드부(5a)와 별개의 부재로서 제조하여, 블레이드 팁 경사부(5b)의 기단면(基端面)으로 되는 접합면(22)과 블레이드 팁 경사부(5b)를 메인 블레이드부(5a)에 접착제로, 또는 볼트·너트(도시하지 않음) 등의 고정 장착구로 장착한 예이다.
이 구성에 의하면, 각 블레이드(5)가 메인 블레이드부(5a)의 상하 양단으로부터 회전축(3a)에 가까워지도록 연장되는 블레이드 팁 경사부(5b)를 가지므로, 종래의 두께의 블레이드 팁 경사부를 형성한 수직축 풍차와 마찬가지로, 블레이드 팁 소용돌이의 발생에 의한 블레이드의 회전 효율의 저하의 억제, 블레이드 총면적의 증대에 의한 블레이드(5)의 양력의 증대, 바람이 블레이드(5)로부터 상하 방향으로 도피하는 것의 억제에 의한 회전력의 증대, 및 기동 특성 향상의 효과가 얻어진다. 또한, 상기 블레이드 팁 경사부(5b)가 메인 블레이드부(5a)보다 두께가 얇게 되어 있으므로, 종래의 두께의 블레이드 팁 경사부에 비해 질량이 경감되어 미풍에서의 기동력이 보다 향상되고, 또한 제작이 용이하게 된다.
이와 같이, 종래와 동등한 회전 효율의 향상, 기동 특성의 향상을 얻으면서, 블레이드(5)의 경량화 및 제작의 간이화가 도모된다.
상기 블레이드 팁 경사부(5b)의 두께가, 도 11, 도 13에 나타낸 바와 같이, 기단으로부터 선단에 걸쳐 일정한 경우에는, 블레이드 팁 경사부(5b)를 판재로 구성할 수 있고, 제작이 더 한층 간단하다.
상기 블레이드 팁 경사부(5b)의 두께가, 도 12, 도 14의 예와 같이 기단으로부터 선단에 가까워짐에 따라 점차로 얇게 되어 있는 경우에는, 바람에 의한 힘의 부담이 커지게 되는 블레이드 팁 경사부(5b)의 기단측으로 갈수록 두꺼워지므로, 강도적으로 우수하다.
또한, 상기 블레이드 팁 경사부(5b)의 재료가, 강판 또는 수지재이면, 블레이드 팁 경사부(5b)의 제작이 더 한층 간단하게 된다. 블레이드 팁 경사부(5b)를, 도 13, 도 14의 예와 같이 메인 블레이드부(5a)와 별체로 제조하여, 메인 블레이드부(5a)에 장착하도록 함으로써, 더욱 제조를 간소화할 수 있다.
메인 블레이드부(5a)에 대해서는, 전체 길이에 걸쳐 대략 동일한 단면 형상이면, 메인 블레이드부(5a)의 구성이 간단하며 제작이 용이하게 된다. 양력형의 메인 블레이드부(5a)에, 메인 블레이드부(5a)보다 두께가 얇게 되어 있는 블레이드 팁 경사부(5b)를 설치함으로써, 블레이드 팁 경사부(5b)에 의한 상기 각 작용이 효과적으로 발휘된다.
도 15는, 본 발명의 제2 실시형태에 관한, 풍력 발전 장치(1)를 구비한 발전 기능을 가지는 조명 설비를 나타낸다. 동 도면의 발전 기능을 가지는 조명 설비는, 도로나 공원 등에 도로등이나 가로등으로서 설치되는 조명 설비이며, 지주(4)의 상부에 풍력 발전 장치(1)의 수직축 풍차(2)와, 태양광 발전 패널(11)과, 조명 기구(12)가 설치되고, 또한 지주(4)의 대경부(4a)의 내부에 복수의 축전지(13)가 설치되어 있다. 태양광 발전 패널(11)은, 지주(4)의 소경부(4b)에 장착되고, 조명 기구(12)는 태양광 발전 패널(11)의 아래쪽에 위치하여 지주(4)의 소경부(4b)에 장착되어 있다. 조명 기구(12)는, LED 등의 광원을 가지고, 직류로 점등하는 형식이라도, 교류로 점등하는 형식이라도 된다.
풍력 발전 장치(1)는, 도 1∼도 11에 나타낸 제1 실시형태에 관한 풍력 발전 장치(1)와 마찬가지이고, 블레이드(5)의 상하단에는 블레이드 팁 경사부(5b)가 설치되어 있다.
이 조명 설비는, 풍력 발전 장치(1) 및 태양광 발전 패널(11)에 의해 발전된 전기를 축전지(13)에 축전하고, 그 축전된 전기를 사용하여 야간 등에 조명 기구(12)를 점등시킨다. 풍력 발전 장치(1)는, 상기한 바와 같이 블레이드(5)에 블레이드 팁 경사부(5b)가 설치되어 있어 회전의 효율이 양호하므로, 풍속이 작을 경우라도 발전 능력이 높다는 효과가 얻어진다. 또한, 일중에는 태양광 발전 패널(11)과 풍력 발전 장치(1)에 의해 발전된다.
그리고, 각각의 상기 실시형태에서는, 블레이드 팁 경사부(5b)는 메인 블레이드부(5a)로부터 절곡되어 직선형으로 연장되어 있지만, 블레이드 팁 경사부(5b)의 돌출 방향을 따르는 단면은, 곡선형이라도 된다.
전술한 바와 같이, 도면을 참조하면서 바람직한 실시예를 설명하였으나, 당업자이면, 본건 명세서를 볼 때, 자명한 범위 내에서 각종 변경 및 수정을 용이하게 상정(想定)할 수 있을 것이다. 따라서, 그와 같은 변경 및 수정은, 첨부한 청구의 범위로부터 정해지는 본 발명의 범위 내의 것으로 해석된다.
1: 풍력 발전 장치
2: 수직축 풍차
3: 발전기
3a: 회전축
4: 지주
5: 블레이드
5a: 메인 블레이드부
5b: 블레이드 팁 경사부
6a, 6b: 암
11: 태양광 발전 패널
12: 조명 기구
13: 축전지

Claims (8)

  1. 수직인 회전축의 주위에 배열되는 복수 개의 수직 블레이드가, 암(arm)을 통해 상기 회전축에 장착된 수직축 풍차로서,
    상기 각 블레이드가,
    메인 블레이드부; 및
    상기 메인 블레이드부의 상하단으로부터 상기 회전축에 가까워지도록 각각 연장되는 한 쌍의 블레이드 팁 경사부(blade-tip inclined part);를 구비하고,
    상기 각 블레이드 팁 경사부는, 상기 메인 블레이드부보다 두께가 얇게 되어 있고, 상기 블레이드 팁 경사부의 두께가, 기단(基端)으로부터 선단(先端)에 걸쳐 일정한,
    수직축 풍차.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드 팁 경사부가 강판(鋼板) 또는 수지재로 이루어지는, 수직축 풍차.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메인 블레이드부가 전체 길이에 걸쳐 대략 동일한 단면(斷面) 형상인, 수직축 풍차.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메인 블레이드부가 풍력에 의해 양력(揚力)을 발생하는 양력형의 단면 형상인, 수직축 풍차.
  5. 제1항 또는 제2항에 기재된 수직축 풍차; 및
    상기 수직축 풍차의 회전이 전달되어 발전을 행하는 발전기;
    를 포함하는 풍력 발전 장치.
  6. 제5항에 기재된 풍력 발전 장치;
    태양광 발전 패널;
    상기 풍력 발전 장치 및 상기 태양광 발전 패널에 의해 발전된 전력을 축전하는 축전지; 및
    상기 축전지에 축전된 전력에 의해 조명을 행하는 조명 기구;
    가 지주(support columns)에 설치된,
    발전 기능을 가지는 조명 설비.
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