KR101455378B1 - Rotary device of turbine for wind power generation using compressed air - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유입되는 압축공기와 마찰되면서 마찰되는 압축공기의 유실을 최대한 방지되도록 하여 회전력이 더욱 증대되도록 하는 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a rotating device for a turbine for wind power generation using compressed air, and more particularly, To a rotating device for a turbine for wind power generation.
일반적으로 발전은 크게 화석 에너지를 이용하는 방식과 자연 에너지를 이용하는 방식에 의해 이루어진다.Generally, power generation is largely made by using fossil energy and using natural energy.
즉 화력이나 원자력 발전은 화석을 이용하여 발생되는 에너지를 이용하여 발전이 이루어질 수 있도록 하는 것으로서, 대량의 발전을 위해 현재는 대부분이 이러한 화석 에너지에 의존하여 발전이 이루어지도록 하고 있다.In other words, firepower and nuclear power generation enable the generation of energy using the energy generated by using fossils, and most of them are now dependent on such fossil energy for the development of mass production.
하지만 화석 에너지는 에너지 소비량의 증가에 반비례하여 점차 줄어들고 있을 뿐만 아니라 이 화석 에너지를 얻으면서 발생되는 불필요한 위해 요소인 환경오염이나 방사능 노출이라는 위험을 감수해야 하는 문제가 있다.However, fossil energy is gradually decreasing in inverse proportion to the increase in energy consumption, and there is a problem of risk of environmental pollution or exposure to radiation, which is an unnecessary hazard generated when the fossil energy is obtained.
특히 원자력 발전에 따른 폐기물 처리와 폐 연료봉을 이용한 무기화 및 발전소 사고 등의 다양한 문제점 때문에 친환경 에너지에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다.In particular, interest in environmentally friendly energy is increasing due to various problems such as disposal of waste due to nuclear power generation, the use of spent fuel rods for weaponization, and accidents at power plants.
친환경 에너지로서 가장 많이 사용되고 있는 에너지원은 풍력, 수력, 조력이기는 하나 이러한 자연 동력원으로 전력을 얻기 위해서는 대규모의 설비와 비용이 필요로 된다.Energy sources that are the most widely used as eco-friendly energy are wind power, hydropower, and tidal power. However, large-scale facilities and costs are required to obtain electricity from these natural power sources.
이에 최근에 이슈가 되고 있는 발전설비로서 태양열이나 태양빛을 이용한 에어지가 주목을 받고 있기는 하나 설치 공간의 확보와 집광 및 집열 효율이 아직은 경제성에 미치지 못하고 있어 대체 에너지로서 연구가 더 필요한 상황이다.Recently, as a power generation facility that has become a hot issue, air space using solar heat or sunlight is attracting attention, but it is necessary to research as alternative energy because securing installation space, condensing and collecting efficiency still do not reach economical efficiency.
한편, 에너지 사용량이 점차 증가하면서 국가적인 차원에서 전력을 공급하는데 한계가 있고, 이러한 대량의 전력 생산에 사용되는 에너지원은 아직은 화석 에너지를 사용해야 하는 문제가 있어 발전소 증설도 쉽지 않은 것이 현실이다.On the other hand, there is a limit to supply power at the national level as the energy usage gradually increases. It is a reality that the energy source used for the production of such a large amount of electric power still has to use fossil energy.
이를 위해서 최근의 문제점을 해소하기 위한 대안으로 자가 발전이 제안되고 있고, 오지 등에서는 풍력이나 태양광 발전을 통해 전력을 충당하도록 하고 있다.For this purpose, self - power generation has been proposed as an alternative to solve the recent problems, and in the remote areas, power is supplied through wind power or solar power generation.
공개특허 제2013-0038702호(2013.04.18.명칭:압축공기를 이용한 전력발생장치)는 콤프레샤와 에어탱크 사이에 전력발생장치가 구비되도록 하고, 전력발생장치에는 축전지가 연결되도록 하는 구성으로서, 전력발생장치는 일측의 유입구와 타측의 관통구를 지나는 압축공기에 의해 회전체가 회전하도록 하면서 전력발생장치에서 발생되는 에너지를 축전지에 충전되도록 하는 것이다.Open No. 2013-0038702 (entitled "Power Generating Apparatus Using Compressed Air") discloses a structure in which a power generator is provided between a compressor and an air tank, and a battery is connected to a power generator, The generator is configured such that the rotating body is rotated by the compressed air passing through the inlet and the through hole on one side and the energy generated in the electric power generator is charged in the battery.
이와 같은 종래기술에서는 압축공기에 의해 회전 구동력을 발생되도록 하는 전력발생장치에 대해서 회전체가 압축공기의 압력에 의해 회전되면서 바람에너지를 발생시키게 된다.In such a conventional art, the rotating body is rotated by the pressure of the compressed air to generate wind energy with respect to a power generating device that generates rotational driving force by compressed air.
하지만 종래기술의 전력발생장치 내부에 구비되는 다수개의 날개로 구성된 회전체만으로는 콤프레샤의 구동에 필요한 전력도 생산해낼 수가 없는 문제가 있다.However, there is a problem in that electric power required for driving the compressor can not be produced only by a rotating body composed of a plurality of vanes provided in the power generating apparatus of the related art.
특히 압축공기를 이용한 전력생산에서 가장 중요한 요소는 유동하는 압축공기와 회전체 날개에 마찰되는 마찰력과 함께 압축공기의 손실 여부이나 현재 제안된 회전체 날개에 의해서는 압축공기와 마찰되는 순간 압축공기가 분산되면서 날개를 회전시키는 마찰력이 저하되어 구동력이 부족해지면서 현실적으로 압축공기에 의한 발전이 적용되고 있는 못하는 문제점이 있다.
Especially, the most important factor in the production of power using compressed air is the loss of compressed air along with the frictional force to the flowing compressed air and the rotor blades, or the instantaneous compressed air which is rubbed against the compressed air by the currently proposed rotor blades The frictional force for rotating the blades is dispersed while being dispersed and the driving force is insufficient, so that there is a problem that the generation of compressed air is not practically applied.
이에 본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 압축공기에 접촉되는 면에서 일정량의 압축공기를 수용하면서 마찰력을 집중시켜 회전되게 함으로써 회전 구동력이 더욱 향상될 수 있도록 하는 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치를 제공하는데 목적이 있다.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an air conditioner for an air conditioner, which uses a compressed air to increase a rotational driving force by rotating a frictional force while receiving a predetermined amount of compressed air, And to provide a rotating device for a turbine for wind power generation.
상기한 목적 달성을 위하여 본 발명의 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치는, 중앙에는 구동 샤프트가 축결합되는 샤프트 홀을 형성하고, 일정 반경의 외측으로는 외주면을 따라서 외주면으로부터 반경 중심방향으로 일정 깊이가 절개되도록 하면서 반경방향측 절개 단부는 회전 방향과 반대 방향으로 외주면을 향해 일정 각도로 경사지게 절개되도록 하여 에어홈을 일정 간격으로 형성하며, 에어홈의 수직 절개면과 경사 절개면의 내측단부에는 에어홈과 연통되도록 하는 일정 직경의 에어 수용홈이 형성되도록 하는 회전체 본체; 중앙에는 샤프트 홀과 동일한 사이즈로서 관통홀을 형성하고, 회전체 본체의 양측에서 상호 대칭이 되게 구비되어 회전체 본체에 볼트 결합되도록 하여 회전체 본체의 에어홈과 에어 수용홈을 양측에서 각각 커버하도록 하는 한 쌍의 커버 플레이트로서 이루어지는 구성이다.
In order to achieve the above object, a rotating apparatus for a turbine for wind turbine using compressed air according to the present invention comprises a shaft hole formed at a center thereof to which a drive shaft is axially coupled, a radial center And the radial side incision end is sloped at a predetermined angle toward the outer circumferential surface in a direction opposite to the rotation direction to form air grooves at regular intervals, and the inner side of the vertical slit surface and the sloped incision surface And an air receiving groove having a predetermined diameter for communicating with the air groove is formed at the end portion; The through hole is formed at the center of the shaft hole so as to be symmetrical on both sides of the body of the rotating body so as to be bolted to the body of the rotating body so as to cover the air groove of the body of rotation and the air- And a pair of cover plates.
상기한 구성에 따른 본 발명의 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치를 통해 압축공기와의 마찰력이 극대화되게 함으로써 더욱 강력한 회전력을 구현할 수 있게 된다.The present invention can maximize the frictional force with the compressed air through the rotating device of the turbine for wind power generation using the compressed air according to the present invention.
또한, 본 발명은 압축공기를 일부 수용한 상태에서 회전되게 함으로써 회전력을 보다 가속시키도록 한다.Further, the present invention accelerates the rotational force by rotating the compressed air in a partially accommodated state.
이와 같은 압축공기와의 마찰력을 집중시키게 됨으로써 회전 구동력를 극대화시키게 된다.
By concentrating the frictional force with the compressed air, the rotational driving force is maximized.
도 1은 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치의 분해 사시도
도 2는 도 1의 결합 사시도
도 3은 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치에서 회전체 본체를 예시한 정면도
도 4는 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치에서 회전체 본체를 일부 확대한 요부도
도 5는 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치의 결합 단면도
도 6은 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치에 의한 작동 상태도1 is an exploded perspective view of a rotating device of a turbine for wind power generation using compressed air according to the present invention.
2 is an exploded perspective view of FIG. ≪ RTI ID =
3 is a front view of a rotating body of a turbine for wind power generation using compressed air according to the present invention,
4 is a partial enlarged view of a part of the rotating body in the rotating apparatus for a turbine for wind power generation using compressed air according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the rotation device of a turbine for wind power generation using compressed air according to the present invention
6 is a diagram showing an operating state of the turbine for wind power generation using the compressed air according to the present invention,
이하, 상기한 구성의 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of a rotating device for a turbine for wind power generation using compressed air according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 사시도이다.FIG. 1 is an exploded perspective view of a rotating device for a turbine for wind power generation using compressed air according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of FIG.
도시한 바와 같이 본 발명의 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치는 압축공기에 의해 회전하면서 구동력이 발생되도록 하는 구성이다.As shown in the drawing, the rotating device of the turbine for wind turbine using compressed air according to the present invention is configured to generate driving force while being rotated by compressed air.
이와 같은 본 발명은 크게 회전체 본체(10)와 한 쌍의 커버 플레이트(20)의 결합으로 이루어지는 구성이다.The present invention comprises a combination of the rotating
본 발명의 구성에서 회전체 본체(10)는 일정 직경의 회전판 형상으로 이루어지는 구성이다.In the configuration of the present invention, the
그리고 회전체 본체(10)는 중앙에 구동 샤프트가 축결합될 수 있도록 하는 샤프트 홀(11)이 형성된다.A shaft hole (11) is formed at the center of the rotating body (10) so that a drive shaft can be axially coupled.
또한, 이러한 회전체 본체(10)에는 일정 반경의 외측으로 외주면을 따라 도 3에서와 같이 에어홈(12)이 형성되도록 한다.3, an
도 4는 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치에서 회전체 본체를 일부 확대한 요부도이다.4 is a partial enlarged view of a part of a rotating body in a rotating device of a turbine for wind power generation using compressed air according to the present invention.
도시한 바와 같이 회전체 본체(10)의 에어홈(12)은 외주면으로부터 반경 중심 방향으로 일정 깊이가 절개되도록 하여 수직 절개면(120)과 이 수직 절개면(120)의 반경 방향측 단부로부터 회전체 본체(10)의 회전 방향과는 반대 방향으로 외주면을 향해 일정 각도로 절개되도록 한 경사 절개면(121)에 의해서 이루어지는 구성이다.The
이때 에어홈(12)을 이루는 수직 절개면(120)과 경사 절개면(121)간 형성 각도는 50~60°로서 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.It is most preferable that the angle formed between the
이와 같은 에어홈(12)은 외주면을 따라서 일정 간격으로 연속해서 형성되도록 한다.The
회전체 본체(10)에서 각 에어홈(12)들의 반경 방향측으로는 에어홈(12)가 연통되도록 연결되게 에어 수용홈(13)을 형성한다.The
즉 에어 수용홈(13)은 주면 일부가 에어홈(12)의 반경 방향측 단부와 상호 연통되게 연결되도록 형성되는 구성이다.That is, the
에어 수용홈(13)은 수직의 단면이 원형으로 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하나 이에 한정하지는 않는다.Most preferably, the
에어 수용홈(13)의 사이즈는 에어홈(12)을 이루는 수직 절개면(120)과 경사 절개면(121)간 각도와 마찬가지로 압축공기와의 마찰력에 대한 강성 유지에 직접적은 영향을 주게 되므로 인접하는 에어 수용홈(13)간 간격은 지나치게 좁지 않도록 하는 것이 바람직하다.The size of the
특히, 본 발명의 회전체 본체(10)는 외주면으로부터 에어홈(12)과 에어 수용홈(13)을 포함하는 일정 반경까지의 외주연 단부가 그 안쪽의 판면보다는 일정 두께가 더 두껍게 형성되도록 하여 중량부(14)를 이루도록 한다.Particularly, in the rotating
또한, 본 발명의 커버 플레이트(20)는 회전체 본체(10)와 같은 원형으로 형성되는 한 쌍의 구성으로 이루어지는 구성이다.Further, the
다만 본 발명의 커버 플레이트(20)는 회전체 본체(10)의 외경보다는 작지 않게 형성되도록 한다.However, the
커버 플레이트(20)는 중앙에 회전체 본체(10)의 샤프트 홀(11)과 동일한 사이즈로서 관통홀(21)이 형성되도록 한다.The cover plate (20) has a through hole (21) formed at the center thereof with the same size as the shaft hole (11) of the main body (10).
이와 같은 커버 플레이트(20)는 회전체 본체(10)의 양측면으로 밀착되어 일정 반경에서 볼트와 너트 또는 핀과 같은 체결수단(30)에 의해 긴밀하게 결합되도록 한다.The
다만, 본 발명의 커버 플레이트(20)는 중앙으로부터 일정 반경의 판면이 보다 얇게 형성되도록 하되 도 5에서와 같이 판면의 외측면이 일정 두께만큼 내측으로 요입되게 형성되도록 하는 것이 보다 바람직하다.However, it is preferable that the
특히, 본 발명의 회전체 본체(10)는 외주연 단부의 두께를 보다 두껍게 형성되도록 함으로써 외측으로 일정 폭이 돌출되도록 형성한 중량부(14)와 면밀착되도록 중량부(14)와 대향하는 커버 플레이트(20)의 안쪽면은 중량부(14)의 돌출되는 폭만큼 요입되게 형성되도록 한다.Particularly, the rotator
이와 같은 커버 플레이트(20)는 회전체 본체(10)의 양측면으로 밀착 고정되게 함으로써 회전체 본체(10)의 외주연부에 형성되는 에어홈(12)과 에어 수용홈(13)의 양측면이 커버되도록 한다.The
따라서 회전체 본체(10)의 양측면으로 커버 플레이트(20)가 결합되도록 한 구성에 의해 에어홈(12)은 외주면 단부측으로만 개방되는 형상을 갖게 된다.Therefore, the
상기한 구성에 따른 본 발명의 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치에 의한 작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.The operation of the rotating device of the turbine for wind power generation using compressed air according to the present invention will now be described.
본 발명의 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치는 터빈 하우징의 내부에서 회전 가능하게 축지지되는 구성이다.The rotating device of the turbine for wind power generation using compressed air according to the present invention is rotatably supported in the interior of the turbine housing.
도 6은 본 발명에 따른 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치에 의한 작동 상태도이다.6 is an operational state diagram of a turbine for wind power generation using compressed air according to the present invention.
도시한 바와 같이 본 발명은 풍력 발전용 터빈의 터빈 하우징(40)에서 구동 샤프트(41)에 회전 가능하게 축지지되는 구성이다.As shown in the drawings, the present invention is configured such that the turbine housing 40 of the turbine for wind power generation is rotatably supported by the
터빈 하우징(40)에는 본 발명의 커버 플레이트(20)보다는 미세하게 큰 직경으로 가이드홈(42)이 형성되도록 한다.The
이러한 가이드홈(42)의 일측으로는 압축공기가 유입되는 유입구(420)와 연통되고, 타측으로는 유출구(421)가 형성되도록 하고 있어 유입구(420)를 통해 유입되는 압축공기가 회전체 본체(10)의 에어홈(12)으로 유도되면 우선 수직 절개면(120)에 부딪치면서 본 발명을 회전시키게 된다.One side of the
이때, 에어홈(12)으로 유도되는 압축공기는 수직 절개면(120)에 부딪치는 순간 일부는 에어 수용홈(13)으로 채워지게 되며, 에어 수용홈(13)에 압축공기가 채워진 상태에서 압축공기와의 마찰력에 의해 본 발명이 회전하게 되면 더욱 가속력이 증가하게 된다.At this time, as soon as the compressed air guided to the
또한, 본 발명의 회전체 본체(10)에 형성한 에어홈(12)과 에어 수용홈(13)은 양측에서 커버 플레이트(20)에 의해 커버되도록 하고 있으므로 이들 에어홈(12)과 에어 수용홈(13)으로 유도되는 압축공기는 이들 에어홈(12)과 에어 수용홈(13)에 수용되어 있는 상태에서 회전하다 유출구(421)로 빠져나가게 된다.Since the
다만, 에어 수용홈(13)에 채워져 있던 압축공기는 일부는 유출구(421)를 통해 빠져나가지면 나머지는 회전하는 과정에 터빈 하우징(40)의 가이드홈(42)과 이격된 미세 공간을 통해 빠져나가게 된다.However, when the compressed air that has been filled in the
이렇게 터빈 하우징(40)의 내부로 유입되는 압축공기와의 마찰력에 의해 본 발명이 회전하도록 하면 압축공기의 유실이 거의 없는 상태에서 마찰력이 극대화되도록 하여 보다 강한 회전력을 갖게 된다.When the present invention is rotated by the frictional force with the compressed air flowing into the inside of the
특히, 회전체 본체(10)의 외주연 단부를 좀더 두께가 두껍게 형성되도록 한 중량부(14)에 의해 원심력이 작용하면서 더욱 빠르고 강력한 회전력을 구현할 수 있도록 한다.Particularly, the centrifugal force is applied by the
이러한 회전력은 압축공기에 의한 발전력 구동력을 대폭적으로 향상시키게 됨으로써 압축공기를 이용한 발전이 충분히 가능해지도록 하는 효과가 있다.
This rotational force greatly improves the driving force of the generator due to the compressed air, so that it is possible to sufficiently generate electricity using the compressed air.
10 : 회전체 본체 11 : 샤프트 홀
12 : 에어홈 13 : 에어 수용홈
14 : 중량부 20 : 커버 플레이트
21 : 관통홀 30 : 체결수단
40 : 터빈 하우징 10: rotating body 11: shaft hole
12: air groove 13: air receiving groove
14: weight portion 20: cover plate
21: through hole 30: fastening means
40: Turbine housing
Claims (5)
중앙에는 샤프트 홀과 동일한 사이즈로서 관통홀을 형성하고, 회전체 본체의 양측에서 상호 대칭이 되게 구비되어 회전체 본체에 볼트 결합되도록 하여 회전체 본체의 에어홈과 에어 수용홈을 양측에서 각각 커버하도록 하는 한 쌍의 커버 플레이트로서 이루어지는 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치.
A shaft hole is formed in the center of which a driving shaft is axially coupled and a radial side incision end is cut toward the outer circumferential surface in a direction opposite to the rotation direction while a certain depth is cut from the outer circumferential surface toward the radial center direction along the outer circumferential surface, The air grooves are formed at regular intervals so as to incline at a predetermined angle so that an air receiving groove having a predetermined diameter communicating with the air grooves is formed at the inner end of the vertical cut surface and the inclined cut surface of the air groove.
The through hole is formed at the center of the shaft hole so as to be symmetrical on both sides of the body of the rotating body so as to be bolted to the body of the rotating body so as to cover the air groove of the body of rotation and the air- And a pair of cover plates which are provided on both sides of the cover plate.
상기 회전체 본체의 에어홈을 이루는 수직 절개면과 경사 절개면간 형성 각도는 50~60°로서 형성되도록 하는 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치.
The method according to claim 1,
Wherein an angle formed between a vertical cut surface and an inclined cut surface forming the air groove of the body of the rotary body is 50 to 60 degrees.
상기 에어 수용홈은 수직의 단면이 원형으로 이루어지는 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치.
The method according to claim 1,
Wherein the air receiving groove has a vertical cross-section of a circular shape.
상기 회전체 본체는 외주면으로부터 에어홈과 에어 수용홈을 포함하는 일정 반경까지의 외주연 단부가 그 안쪽의 판면보다는 일정 두께가 더 두껍게 형성되도록 하는 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치.
The method according to claim 1,
Wherein the outer circumferential end of the main body of the rotary body is formed to have a thickness larger than that of the inner circumferential surface of the rotor body to a certain radius including the air groove and the air receiving groove from the outer circumferential surface thereof.
상기 커버 플레이트는 회전체 본체의 외경보다는 작지 않게 형성되는 압축공기를 이용한 풍력발전용 터빈의 회전장치.The method according to claim 1,
Wherein the cover plate is formed so as not to be smaller than the outer diameter of the rotating body.
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KR101601257B1 (en) | 2015-09-09 | 2016-03-08 | 이동훈 | Turbine apparatus for power generating using compressed fluid |
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2014
- 2014-06-26 KR KR1020140078628A patent/KR101455378B1/en not_active IP Right Cessation
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