WO2022244947A1 - 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치 - Google Patents

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WO2022244947A1
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wind
unit
distribution
wind turbine
turbine unit
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PCT/KR2022/001048
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French (fr)
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황금천
최승일
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주식회사 파미르
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    • F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
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    • F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a wind inlet device that follows the wind direction by itself.
  • a wind power generator generates electricity by converting natural wind energy into mechanical energy.
  • Such a wind power generator is installed in a windy place to introduce wind and rotate a turbine with the force of the wind. generate electricity
  • a wind turbine generator is composed of rotating blades that are rotated by wind introduced from the outside, a rotating shaft that transmits rotational force of the rotating blades, a power transmission unit that is driven by the rotating shaft to transmit power, and a generator that generates electricity.
  • the wind turbine generator is divided into a horizontal type and a vertical type according to the arrangement direction of the rotation shaft described above.
  • the conventional wind power generator is designed so that the turbine is exposed to the outside space and is affected by wind from all directions, in areas where the wind direction changes frequently or the wind speed is slow, the wind is dispersed around the turbine and the wind blows toward the front of the turbine. This is not accurately transmitted, and accordingly, the turbine is not sufficiently rotated, so that continuous and stable power generation is difficult.
  • the conventional wind power generator has a structure that is matched 1:1 with the generator, in order to increase the amount of power generation, the overall size of the wind power generator must be increased or a plurality of wind power generators must be installed on the ground, thereby As a result, a lot of cost is required, and there is a very inefficient problem in space utilization.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a wind inlet device that follows the wind direction by itself, which can automatically follow the wind direction while rotating in all directions and maximize the inflow of wind. is to do
  • Another object of the present invention is to provide a wind inlet device that can follow the wind direction by itself and can distribute the wind introduced into the inside to a plurality of wind turbine units.
  • Another object of the present invention is to provide a wind induction device that follows the direction of the wind by itself, which can stabilize the flow of wind introduced into the interior and induce wind turbulence as straight wind and distribute it to the wind turbine unit.
  • Another object of the present invention is to provide a wind inlet device that can follow the wind direction by itself, which can protect the wind turbine unit from the external environment.
  • the wind inlet device for following the wind direction by itself is disposed in an outdoor space (outside of land, sea, building, house, vehicle, ship, etc.), and the wind blowing in the outdoor space a wind-following unit which follows the direction in which the wind blows while being rotated by, and always arranges an inlet of the passage to face the direction in which the wind blows; and a wind turbine unit disposed in an indoor space (land, under the sea, inside or underground of a building, house, vehicle, ship, etc.) and configured to be rotated by wind introduced into the wind following unit.
  • the wind following unit may include: a follower body configured to rotate in a circumferential direction on a structure configured to divide the outdoor space and the indoor space, the flow path being formed therein; a rotation support unit disposed on the structure and configured to rotatably support the follower body; and a wind vane disposed on the follower body and configured to indicate a direction in which the wind blows while rotating the follower body by being pressurized by wind.
  • the passage may be configured to change the direction of wind flowing therein at least once.
  • the passage may have the same diameter along the direction of movement of the wind.
  • the outer surface of the follower body may have a streamlined, curved, or inclined structure that reduces air resistance.
  • the follower body may include a rotation support unit rotatably coupled to the rotation support unit; and a rotating body configured to connect the rotational support and the wind vane to each other, transmit a load of wind applied to the wind vane to the rotation support, and rotate together with the rotation support.
  • the rotational support unit may include a flange disposed in a fixed state to the structure; and a bearing unit disposed between the follower body and the flange and configured to rotatably support the follower body.
  • the wind vane may include a support shaft portion extending upward from an upper end of the follower body; and a wing portion extending from the support shaft portion and transmitting wind pressure to the follower body through the support shaft portion to rotate the follower body and indicate a direction in which wind blows.
  • the wind following unit may further include a guide hopper disposed at an end of the following body and configured to introduce wind into the passage.
  • An inner space of the guide hopper communicating with the flow path may have a wedge structure in which a width gradually decreases along a wind movement direction.
  • the diameter of the passage may be larger than the width of the lowest part of the inner space of the guide hopper.
  • the air conditioner may further include a distribution unit accommodated in the indoor space, disposed between the wind following unit and the wind turbine unit, and configured to branch and distribute wind introduced into the interior to the wind turbine unit.
  • the distribution unit may include a distribution box configured to discharge wind introduced into the inside in different directions; and distribution pipes configured to connect the distribution box and the wind turbine unit to each other and to supply wind diverged from the distribution box to the wind turbine unit.
  • the distribution pipe may include a first distribution unit connected to the distribution box and configured to form a wind flow path; and a second distribution unit having a wedge structure that connects the first distribution unit and the wind turbine unit to each other and has a wedge structure whose width is gradually reduced along the moving direction of the wind.
  • the method may further include a connection pipe configured to connect the wind following unit and the distribution unit to each other and to supply wind introduced into the inside through the wind following unit to the distribution unit.
  • connection pipe may include: a first guide part coupled to the wind following unit and having a diameter identical to that of the flow path; And coupled to the distribution unit, it may include a second guide formed in a wedge structure whose width gradually decreases along the moving direction of the wind.
  • Discharge pipes coupled to the wind turbine unit and configured to discharge wind passing through the wind turbine unit to the outdoor space may be further included.
  • the discharge pipe may include a first discharge unit coupled to the wind turbine unit and having a pipe expansion structure whose width is gradually increased along the moving direction of the wind; and a second discharge unit extending from an end of the first discharge unit, at least partially exposed to the outdoor space, and having the same inner diameter as the end portion of the first discharge unit in a longitudinal direction.
  • the wind turbine unit includes a first wind turbine unit and a second wind turbine unit spaced apart from the first wind turbine unit, and the distribution pipes connect a portion of the distribution box and the first wind turbine unit.
  • a first distribution pipe connecting a first distribution pipe and a second distribution pipe connecting another part of the distribution box and the second wind turbine unit, wherein the discharge pipes communicate the first wind turbine unit and the outdoor space.
  • a first discharge pipe and a second discharge pipe communicating the second wind turbine unit and the outdoor space may be included.
  • the wind following unit for supplying wind to the wind turbine unit rotates along the circumferential direction and follows the direction of the wind blowing from all directions, the environment where the wind direction changes a lot or the wind speed is slow. Wind can be continuously supplied to the wind turbine unit even in the wind turbine unit, through which sufficient power of the wind turbine unit can be secured and power can be stably produced.
  • the guide hopper having a wedge structure is disposed at an end of the wind following unit, an inflow amount of wind flowing into the wind following unit is maximized, and through this, power of the wind turbine unit may be secured to increase power generation.
  • a passage configured to change the moving direction of the wind at least once is provided inside the wind following unit, the wind introduced into the inside of the wind following unit passes through the passage and the flow is stabilized, thereby stabilizing wind turbulence. Is induced as a straight wind, it may be possible to stably drive the wind turbine unit.
  • the wind following unit is placed in an outdoor space (earth, sea, building, house, vehicle, ship, etc.), and the wind turbine unit is placed in an indoor space (land, under the sea, building, house, vehicle, ship, etc.) Since it is disposed inside or underground), it is possible to protect major components such as a wind turbine unit and a generator connected thereto from external environments such as temperature, humidity, sand, foreign matter, algae, etc., and through this, stable operation of the equipment may be possible.
  • Effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a wind inlet device that follows a wind direction by itself according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a wind inlet device that follows the wind direction by itself according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 1 .
  • Wind inlet device 110 Wind following unit
  • distribution unit 131. distribution box
  • Distribution pipe 132A Distribution pipe 1
  • Second discharge pipe 151 First discharge part
  • a “module” or “unit” for a component used in this specification performs at least one function or operation.
  • a “module” or “unit” may perform a function or operation by hardware, software, or a combination of hardware and software.
  • a plurality of “modules” or “units” other than “modules” or “units” to be executed in specific hardware or to be executed in at least one processor may be integrated into at least one module. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a wind inlet device that follows the wind direction by itself according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view showing a wind inlet device that follows the wind direction by itself according to an embodiment of the present invention
  • FIG. It is a cross section cut along line III-III of Fig. 1.
  • a wind induction device 100 (hereinafter referred to as 'wind induction device 100') that follows the wind direction by itself according to an embodiment of the present invention includes a wind following unit 110, A turbine unit 120 is included.
  • the wind following unit 110 is rotatably coupled to the structure S and disposed outside the structure S, that is, in the outdoor space OS (outside of land, sea, building, house, vehicle, ship, etc.) .
  • the structure (S) may be configured to partition the outdoor space (OS) and the indoor space (IS).
  • the structure S has a predetermined accommodation space in which the wind turbine unit 120 is accommodated, and is provided as a closed structure capable of protecting the wind turbine unit 120 accommodated therein from the external environment.
  • the wind following unit 110 rotatably coupled to the structure S and disposed in the outdoor space OS is rotated along the circumferential direction on the structure S by being pressurized by the wind blowing in the outdoor space OS, It follows the direction the wind blows on its own.
  • the wind following unit 110 always arranges the inlet of the passage 111 through which the wind flows in to face the direction in which the wind blows.
  • the wind following unit 110 may include a following body 112 , a rotation support unit 113 and a wind vane 114 .
  • the following body 112 is disposed in the outdoor space OS and can be rotated along the circumferential direction on the structure S by the rotation support unit 113 rotatably coupled to the structure S.
  • the outer surface of the follower body 112 may have a streamlined, curved, or inclined structure to minimize the effect of wind pressing the follower body 112 .
  • a passage 111 through which wind moves may be formed inside the follower body 112 .
  • the flow path 111 may be configured to change the direction of wind flowing therein at least once. Also, the passage 111 may have the same diameter d1 along the direction of movement of the wind.
  • the passage 111 includes a first section for guiding wind in a horizontal direction, a second section for guiding wind in a vertical direction, and wind moving in a horizontal direction disposed between the first section and the second section. It may include a third section for converting the direction of to the vertical direction. At this time, the third section may have a curved structure along the moving direction of the wind.
  • the following body 112 may include a rotational support 1121 and a rotational body 1122 .
  • the rotation support 1121 may be configured to be rotatably coupled to the rotation support unit 113 .
  • the rotational body 1122 may connect the rotational support 1121 and the wind vane 114 to each other and be supported by the rotational support 1121 . Also, the rotating body 1122 may transmit the wind load applied to the wind vane 114 to the rotating support 1121 and rotate together with the rotating support 1121 .
  • rotational support 1121 and the rotational body 1122 may be integrally formed or may be provided in a structure capable of being combined or separated.
  • the rotational support unit 113 may be disposed on the structure S and configured to rotatably support the follower body 112 .
  • the rotational support unit 113 is disposed between the flange 1131 fixed to the structure S and the follower body 112 and the flange 1131, and the follower body 112 It may include a bearing unit 1132 configured to rotatably support.
  • the rotational support unit 113 is not necessarily limited thereto and may have various shapes and structures.
  • the wind vane 114 may be disposed on the follower body 112 and may be configured to always indicate a direction in which the wind blows while rotating the follower body 112 by being pressurized by the wind.
  • the wind vane 114 may include a support shaft portion 1141 and a wing portion 1142 .
  • the support shaft portion 1141 may extend upward from the upper end of the follower body 112 and support the lower end of the wing portion 1142 .
  • the support shaft portion 1141 may be inclined with respect to the horizontal direction.
  • the wind vane 114 can be disposed in all sections of the top, bottom, left, and right sides of the tracking body 112 to increase the wind direction tracking function.
  • the wing portion 1142 extends from the support shaft portion 1141 and transmits wind pressure to the follower body 112 through the support shaft portion 1141 to rotate the follower body 112 and indicate the direction in which the wind blows.
  • the wings 1142 may have a structure in which a length in a horizontal direction is longer than a length in a vertical direction.
  • the wind following unit 110 may further include a guide hopper 115 .
  • the guide hopper 115 may be disposed at an end of the follower body 112 to introduce wind into the passage 111 .
  • the guide hopper 115 may be integrally formed with the follower body 112 or may be formed in a structure detachably coupled to the follower body 112 .
  • a screen may be applied to the guide hopper 115 to prevent inflow of foreign substances.
  • the guide hopper 115 may be formed in a wedge structure.
  • the inner space of the guide hopper 115 communicating with the flow path 111 may have a wedge structure in which the width gradually decreases along the moving direction of the wind.
  • the diameter d1 of the passage 111 may have a larger size than the width w1 of the lowest part of the inner space of the guide hopper 115 . That is, the diameter d1 of the passage 111 is larger than the width w1 of the outlet of the guide hopper 115 that is in contact with the inlet of the passage 111 in the inner space of the guide hopper 115. It can be.
  • an inflow amount of wind flowing into the wind following unit 110 through the guide hopper 115 having a wedge structure may be maximized, and a flow rate of wind introduced into the inside may be increased.
  • the wind turbine unit 120 communicates directly or indirectly with the wind following unit 110, rotates by the wind introduced into the wind following unit 110, and operates power generation equipment (not shown) connected to one side.
  • the wind turbine unit 120 may include blades rotated by wind, and a rotating shaft connecting the blades and power generation equipment to each other to drive the power generation equipment when the blade rotates.
  • the wind turbine unit 120 is not necessarily limited thereto and may be implemented in various forms and structures.
  • the wind turbine unit 120 is accommodated inside the structure S and disposed in the indoor space IS (land, under the sea, and inside or underground of a building, house, vehicle, ship, etc.). Through this, the wind turbine unit 120 and power generation equipment connected thereto may be isolated and protected from external environments such as temperature, humidity, sand, foreign matter, algae, and the like.
  • a foreign matter discharge port is installed in the pipe of the flow path 111 connected to the guide hopper 115, the connection pipe 140, the distribution pipe 132, and the discharge pipe 150 of the wind inlet device 100, and the wind turbine unit (120) can be protected from failure.
  • At least two wind turbine units 120 may be disposed in the indoor space IS.
  • the wind turbine unit 120 may include a first wind turbine unit 120A and a second wind turbine unit 120B spaced apart from the first wind turbine unit 120A.
  • the wind turbine unit 120 is not necessarily limited thereto, and the number of wind turbine units 120 is further increased or reduced depending on the conditions of the surrounding climate and physical environment and the power generation capacity of the place where the wind inlet device 100 is to be installed and arranged. may be
  • the wind inlet device 100 may further include a distribution unit 130 .
  • the distribution unit 130 may be accommodated in the indoor space IS and disposed between the wind following unit 110 and the wind turbine unit 120 . That is, a portion of the distribution unit 130 may be connected to the wind following unit 110 and another portion of the distribution unit 130 may be connected to the wind turbine unit 120 .
  • Distribution unit 130 may be configured to branch the wind introduced into the wind turbine unit 120 to distribute it.
  • the distribution unit 130 may include a distribution box 131 and distribution pipes 132 .
  • Distribution box 131 may be configured to discharge the wind introduced into the interior in different directions.
  • the distribution box 131 may include an inlet connected to the wind following unit 110 and branch outlets arranged at different locations from the inlet and connected to the distribution pipes 132 .
  • the distribution pipes 132 may be configured to connect the distribution box 131 and the wind turbine unit 120 to each other and to supply wind diverged from the distribution box 131 to the wind turbine unit 120 .
  • the distribution pipes 132 may include a first distribution pipe 132A connecting a part of the distribution box 131 and the first wind turbine unit 120A and another part of the distribution box 131 and a second wind turbine unit 120A.
  • a second distribution pipe 132B connecting the wind turbine unit 120B may be included.
  • the distribution pipes 132 are not necessarily limited thereto, and may be provided corresponding to the number of wind turbine units 120 .
  • each distribution pipe 132 is connected to the distribution box 131 to form a first distribution part 1321 configured to form a wind flow path, and the first distribution part 1321 and the wind turbine unit 120
  • a second distribution unit 1322 connected to each other may be included.
  • the first distributor 1321 may be configured to change the direction of the wind flowing into the inside at least once.
  • the second distributor 1322 may have a wedge structure in which a width gradually decreases along the direction of wind movement. Accordingly, the flow of wind diverged from the distribution box 131 is stabilized, and the flow rate of wind flowing into the wind turbine unit 120 is increased.
  • This wind inlet device 100 may further include a connection pipe 140.
  • connection pipe 140 may be configured to connect the wind following unit 110 and the distribution unit 130 to each other, and supply wind introduced into the inside through the wind following unit 110 to the distribution unit 130. .
  • connection pipe 140 is coupled to the wind following unit 110, coupled to the first guide part 141 having the same diameter d2 as the flow path 111 and the distribution unit 130, It may include a second guide part 142 formed in a wedge structure whose width gradually decreases along the moving direction. Thus, the flow rate of the wind introduced into the connection pipe 140 is increased while sequentially passing through the first guide part 141 and the second guide part 142 .
  • the wind inlet device 100 may further include discharge pipes 150 .
  • the discharge tubes 150 may be coupled to the wind turbine unit 120 to discharge wind passing through the wind turbine unit 120 to the outdoor space OS.
  • the discharge pipes 150 may include a first discharge pipe 150A communicating the first wind turbine unit 120A and the outdoor space OS, and a second wind turbine unit 120B and the outdoor space OS. ) It may include a second discharge pipe (150B) communicating.
  • the discharge pipes 150 are not necessarily limited thereto, and may be provided corresponding to the number of wind turbine units 120 .
  • the discharge tubes 150 may include a first discharge part 151 and a second discharge part 152 , respectively.
  • the first discharge unit 151 may have a pipe expansion structure coupled to the wind turbine unit 120 and gradually increasing in width along the moving direction of the wind.
  • the second discharge unit 152 may extend from an end of the first discharge unit 151, be supported by the structure S, and may be disposed such that at least a portion thereof is exposed to the outdoor space OS. Also, the second discharge part 152 may have the same inner diameter d3 as the end of the first discharge part 151 along the longitudinal direction.
  • the wind following unit 110 for supplying wind to the wind turbine unit 120 rotates along the circumferential direction and follows the direction of the wind blowing from all directions, the wind direction changes a lot. Or, wind can be continuously supplied to the wind turbine unit 120 even in an environment where the wind speed is slow, and through this, power of the wind turbine unit 120 can be sufficiently secured to stably generate power.
  • the guide hopper 115 of the wedge structure is disposed at the end of the wind following unit 110, the inflow of wind flowing into the wind following unit 110 is maximized, and through this, the power of the wind turbine unit 120 is increased. You can secure it to increase your power generation.
  • a plurality of wind turbine units 120 are connected to the distribution unit 130 and have a structure that is driven simultaneously through the wind distributed from the distribution unit 130, the overall structure and equipment are simplified to reduce costs. Compared to a facility structure in which the wind following unit and the wind turbine unit 120 are separately installed, high-capacity and high-efficiency power generation can be achieved while minimizing the overall volume.
  • the flow path 111 configured to change the moving direction of the wind at least once is provided inside the wind following unit 110, the wind introduced into the wind following unit 110 moves through the flow path 111. While passing through, the flow is stabilized, and thus the turbulent flow of the wind is induced as a straight wind, so that the wind turbine unit 120 can be stably driven.
  • the wind following unit 110 is disposed in an outdoor space and the wind turbine unit 120 is disposed in an indoor space, the wind turbine unit 120 and its It is possible to protect major parts such as connected generators, and through this, stable operation and easy maintenance of equipment may be possible.

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Abstract

전 방향으로 회전되면서 자동적으로 풍향을 추종하고, 바람의 유입을 극대화 할 수 있는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치를 개시한다. 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치는 실외 공간에 배치되고, 실외 공간에서 부는 바람에 의해 회전되면서 바람이 불어오는 방향을 추종하여, 유로의 입구를 항상 바람이 불어오는 방향을 향하도록 배치시키는 바람 추종 유닛과, 실내 공간에 배치되고, 바람 추종 유닛의 내부로 유입된 바람에 의해 회전되도록 구성되는 풍력 터빈 유닛을 포함한다.

Description

스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치
본 발명은 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전장치는 자연의 바람 에너지를 기계 에너지로 변환시켜 발전하는 것으로, 이와 같은 풍력발전장치는 바람이 많이 부는 장소에 설치하여 바람을 유입함은 물론 유입된 바람의 힘으로 터빈을 회전시켜 전기를 발생시킨다.
풍력발전장치는 외부에서 유입되는 바람에 의해 회전되는 회전날개와, 회전날개의 회전력을 전달하는 회전축과, 회전축에 의해 구동되어 동력을 전달하는 동력 전달부 및 전기를 발생시키는 발전기로 구성된다.
풍력발전장치는 상술한 회전축의 배치 방향에 따라 수평형과 수직형으로 구분된다.
그러나, 종래의 풍력발전장치는 터빈이 외부공간에 노출되어 전 방향에서 바람의 영향을 받도록 설계됨에 따라, 풍향이 수시로 변화하거나, 풍속이 느린 지역에서는 터빈 주변에서 바람이 분산되어 터빈의 전면으로 바람이 정확히 전달되지 못하고, 이에 따라 터빈이 충분히 회전되지 못하여 지속적이고 안정적인 전력 생산이 어려운 문제점이 있었다.
또한, 종래의 풍력발전장치는 발전기와 1:1로 매칭되는 구조를 가짐에 따라, 발전량을 늘리기 위해서는 풍력발전장치의 크기를 전체적으로 증대시키거나, 다수의 풍력발전장치를 지상에 설치해야만 하고, 이로 인해 많은 비용을 필요로 함은 물론, 공간 활용도에 있어서 매우 비효율적인 문제점이 있었다.
또한, 종래의 풍력발전장치는 바람의 난류가 터빈에 유입됨에 따라 회전 시 역방향으로 공기저항이 발생되었고, 이로 인하여 발전효율이 감소하는 어려움이 있었다.
또한, 종래의 풍력발전장치는 터빈이 외부공간에 노출된 상태로 배치됨에 따라, 온도, 습도, 모래, 이물질, 조류 등과 같은 외부 환경에 의해 손상되거나, 운영 시 발생하는 소음으로 주거 및 상업지역에 설치하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전 방향으로 회전되면서 자동적으로 풍향을 추종하고, 바람의 유입을 극대화 할 수 있는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 내부로 유입된 바람을 다수의 풍력 터빈 유닛에 분배할 수 있는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내부로 유입된 바람의 흐름을 안정화시켜 바람의 난류를 직진풍으로 유도하여 풍력 터빈 유닛에 분배할 수 있는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 외부 환경으로부터 풍력 터빈 유닛을 보호할 수 있는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치는 실외 공간(대지, 바다, 건물, 주택, 차량, 선박 등의 외부)에 배치되고, 상기 실외 공간에서 부는 바람에 의해 회전되면서 상기 바람이 불어오는 방향을 추종하여, 유로의 입구를 항상 상기 바람이 불어오는 방향을 향하도록 배치시키는 바람 추종 유닛; 및 실내 공간(대지, 바다의 하부 및 건물, 주택, 차량, 선박 등의 내부 또는 지하)에 배치되고, 상기 바람 추종 유닛의 내부로 유입된 바람에 의해 회전되도록 구성되는 풍력 터빈 유닛을 포함한다.
상기 바람 추종 유닛은, 내부에 상기 유로가 형성되고, 상기 실외 공간과 상기 실내 공간을 구획하도록 구성되는 구조물 상에서 원주방향을 따라 회전되도록 구성되는 추종 바디; 상기 구조물에 배치되고, 상기 추종 바디를 회전 가능하게 지지하도록 구성되는 회전 지지 유닛; 및 상기 추종 바디에 배치되고, 바람에 가압되어 상기 추종 바디를 회전시키면서, 바람이 불어오는 방향을 지시하도록 구성되는 풍향계를 포함할 수 있다.
상기 유로는 내부에 흐르는 바람의 방향을 적어도 한 번 이상 변경시키도록 구성될 수 있다.
상기 유로는 바람의 이동방향을 따라 동일한 직경의 크기를 가질 수 있다.
상기 추종 바디의 외면은 공기의 저항을 줄여주는 유선형, 곡면, 경사면의 구조를 가질 수 있다.
상기 추종 바디는, 상기 회전 지지 유닛에 회전 가능하게 결합되는 회전 지지부; 및 상기 회전 지지부와 상기 풍향계를 서로 연결하고, 상기 풍향계에 가해진 바람의 하중을 상기 회전 지지부에 전달하여 상기 회전 지지부와 함께 회전되도록 구성되는 회전 바디부를 포함할 수 있다.
상기 회전 지지 유닛은, 상기 구조물에 고정된 상태로 배치되는 플랜지; 및 상기 추종 바디와 상기 플랜지 사이에 배치되고, 상기 추종 바디를 회전 가능하게 지지하도록 구성되는 베어링 유닛을 포함할 수 있다.
상기 풍향계는, 상기 추종 바디의 상단부로부터 상향 연장되는 지지축부; 및 상기 지지축부로부터 연장되고, 바람의 압력을 상기 지지축부를 통해 상기 추종 바디에 전달하여 상기 추종 바디를 회전시키면서 바람이 불어오는 방향을 지시하도록 구성되는 날개부를 포함할 수 있다.
상기 바람 추종 유닛은, 상기 추종 바디의 단부에 배치되어 바람을 상기 유로로 유입시키도록 구성되는 가이드 호퍼를 더 포함할 수 있다.
상기 유로와 연통된 상기 가이드 호퍼의 내부공간은, 바람의 이동방향을 따라 그 폭이 점차 감소되는 웨지 구조를 가질 수 있다.
상기 유로의 직경은, 상기 가이드 호퍼의 내부공간의 최단부의 폭 보다 더 큰 크기를 가질 수 있다.
상기 실내 공간에 수용되어 상기 바람 추종 유닛과 상기 풍력 터빈 유닛 사이에 배치되고, 내부로 유입된 바람을 분기하여 상기 풍력 터빈 유닛으로 분배하도록 구성되는 분배 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 분배 유닛은, 내부로 유입된 바람을 서로 다른 방향으로 배출시키도록 구성되는 분배 박스; 및 상기 분배 박스와 상기 풍력 터빈 유닛을 서로 연결하고, 상기 분배 박스에서 분기된 바람을 상기 풍력 터빈 유닛으로 공급하도록 구성되는 분배관들을 포함할 수 있다.
상기 분배관은, 상기 분배 박스에 연결되어 바람의 유동 경로를 형성하도록 구성되는 제1 분배부; 및 상기 제1 분배부와 상기 풍력 터빈 유닛을 서로 연결하고, 바람의 이동방향을 따라 그 폭이 점차 감소되는 웨지 구조를 가지는 제2 분배부를 포함할 수 있다.
상기 바람 추종 유닛과 상기 분배 유닛을 서로 연결하고, 상기 바람 추종 유닛을 통과하여 내부로 유입된 바람을 상기 분배 유닛에 공급하도록 구성되는 연결관을 더 포함할 수 있다.
상기 연결관은, 상기 바람 추종 유닛에 결합되고, 상기 유로와 동일한 크기의 직경을 가지는 제1 안내부; 및 상기 분배 유닛에 결합되고, 바람의 이동방향을 따라 그 폭이 점차 감소되는 웨지 구조로 형성되는 제2 안내부를 포함할 수 있다.
상기 풍력 터빈 유닛에 결합되어 상기 풍력 터빈 유닛을 통과한 바람을 상기 실외 공간으로 배출시키도록 구성되는 토출관들을 더 포함할 수 있다.
상기 토출관은, 상기 풍력 터빈 유닛에 결합되고, 바람의 이동방향을 따라 그 폭이 점차 증가되는 확관 구조를 가지는 제1 토출부; 및 상기 제1 토출부의 단부로부터 연장되어 적어도 일부가 상기 실외 공간에 노출되도록 배치되고, 길이방향을 따라 상기 제1 토출부의 단부와 동일한 내경의 크기를 가지는 제2 토출부를 포함할 수 있다.
상기 풍력 터빈 유닛은, 제1 풍력 터빈 유닛과, 상기 제1 풍력 터빈 유닛으로부터 이격 배치된 제2 풍력 터빈 유닛을 포함하고, 상기 분배관들은, 상기 분배 박스의 일부분과 상기 제1 풍력 터빈 유닛을 연결하는 제1 분배관과, 상기 분배 박스의 다른 일부분과 상기 제2 풍력 터빈 유닛을 연결하는 제2 분배관을 포함하며, 상기 토출관들은, 상기 제1 풍력 터빈 유닛과 상기 실외 공간을 연통시키는 제1 토출관과, 상기 제2 풍력 터빈 유닛과 상기 실외 공간을 연통시키는 제2 토출관을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 풍력 터빈 유닛에 바람을 공급하는 바람 추종 유닛이 원주방향을 따라 회전되면서 전 방향에서 불어오는 바람의 방향을 스스로 추종하므로, 풍향의 변화가 많거나, 풍속이 느린 환경에서도 풍력 터빈 유닛에 지속적으로 바람을 공급할 수 있고, 이를 통해 풍력 터빈 유닛의 동력을 충분히 확보하여 안정적으로 전력을 생산할 수 있다.
또한, 바람 추종 유닛의 단부에 웨지 구조의 가이드 호퍼가 배치되므로, 바람 추종 유닛으로 유입되는 바람의 유입량을 극대화 하고, 이를 통해 풍력 터빈 유닛의 동력을 확보하여 발전량을 높일 수 있다.
또한, 한 개의 분배 유닛에 다수의 풍력 터빈 유닛이 연결되어, 분배 유닛에서 분배되는 바람을 통해 동시에 구동되는 구조를 가지므로, 전체적인 구조 및 설비가 간소화되어 비용을 절감할 수 있고, 바람 추종 유닛과 풍력 터빈 유닛이 개별적으로 설치되는 설비구조에 비해 전체적인 부피를 최소화하면서 고용량 및 고효율의 발전이 가능할 수 있다.
또한, 바람 추종 유닛의 내부에 적어도 한 번 이상 바람의 이동 방향을 변경시키도록 구성되는 유로가 마련되므로, 바람 추종 유닛의 내부로 유입된 바람이 유로를 통과하면서 흐름이 안정화되고, 이에 바람의 난류가 직진풍으로 유도되어 풍력 터빈 유닛의 안정적인 구동이 가능할 수 있다.
또한, 바람 추종 유닛은 실외 공간(대지, 바다, 건물, 주택, 차량, 선박 등의 외부)에 배치되고, 풍력 터빈 유닛은 실내 공간(대지, 바다의 하부 및 건물, 주택, 차량, 선박 등의 내부 또는 지하)에 배치되므로, 온도, 습도, 모래, 이물질, 조류 등과 같은 외부 환경으로부터 풍력 터빈 유닛 및 그에 연결된 발전기 등과 같은 주요 부품들을 보호할 수 있고, 이를 통해 안정적인 장비의 운영이 가능할 수 있다.
또한, 바람 추종 유닛과 풍력 터빈 유닛을 분리할 수 있는 구조를 적용함으로써, 종래의 풍력발전장치들이 설치되기 어려운 다양한 실외환경 (대지, 바다, 호수의 지하, 건물 및 주택의 실내 또는 지하, 차량 및 선박의 내부, 전기차 충전소의 지하 등)에 최적화된 형태로 풍력발전장치의 제작 및 설치가 가능해진다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치를 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 1의 III-III 선을 따라 절개한 단면도이다.
*부호의 설명*
100. 바람유입장치 110. 바람 추종 유닛
111. 유로 112. 추종 바디
1121. 회전 지지부 1122. 회전 바디부
113. 회전 지지 유닛 1131. 플랜지
1132. 베어링 유닛 114. 풍향계
1141. 지지축부 1142. 날개부
115. 가이드 호퍼 120. 풍력 터빈 유닛
120A. 제1 풍력 터빈 유닛 120B. 제2 풍력 터빈 유닛
130. 분배 유닛 131. 분배 박스
132. 분배관 132A. 제1 분배관
132B. 제2 분배관 1321. 제1 분배부
1322. 제2 분배부 140. 연결관
141. 제1 안내부 142. 제2 안내부
150. 토출관 150A. 제1 토출관
150B. 제2 토출관 151. 제1 토출부
152. 제2 토출부 S. 구조물
IS. 실내 공간 OS. 실외 공간
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고 "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치를 나타낸 평면도이며, 도 3은 도 1의 III-III 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치(100)(이하 '바람유입장치(100)'라 함)는 바람 추종 유닛(110)과, 풍력 터빈 유닛(120)을 포함한다.
바람 추종 유닛(110)은 구조물(S)에 회전 가능하게 결합되어 구조물(S)의 외부, 즉, 실외 공간(OS)(대지, 바다, 건물, 주택, 차량, 선박 등의 외부)에 배치된다.
여기서, 구조물(S)은 실외 공간(OS)과 실내 공간(IS)을 구획하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 구조물(S)은 내부에 풍력 터빈 유닛(120)이 수용되는 소정의 수용공간을 가지며, 외부 환경으로부터 내부에 수용된 풍력 터빈 유닛(120)을 보호할 수 있는 폐쇄된 구조로 마련될 수 있다.
구조물(S)에 회전 가능하게 결합되어 실외 공간(OS)에 배치된 바람 추종 유닛(110)은, 실외 공간(OS)에서 부는 바람에 의해 가압되어 구조물(S) 상에서 원주방향을 따라 회전되면서, 스스로 바람이 불어오는 방향을 추종한다.
이에, 바람 추종 유닛(110)은 바람이 유입되는 유로(111)의 입구를 항상 바람이 불어오는 방향을 향하도록 배치시킨다.
바람 추종 유닛(110)은 추종 바디(112), 회전 지지 유닛(113) 및 풍향계(114)를 포함할 수 있다.
추종 바디(112)는 실외 공간(OS)에 배치되고, 구조물(S)에 회전 가능하게 결합된 회전 지지 유닛(113)에 의해 구조물(S) 상에서 원주방향을 따라 회전될 수 있다. 예를 들어, 추종 바디(112)의 외면은 추종 바디(112)를 가압하는 바람의 영향을 최소화할 수 있도록 유선형, 곡면, 경사면 구조를 가질 수 있다.
추종 바디(112)의 내부에는 바람이 이동되는 유로(111)가 형성될 수 있다.
유로(111)는 내부에 흐르는 바람의 방향을 적어도 한 번 이상 변경시키도록 구성될 수 있다. 그리고, 유로(111)는 바람의 이동방향을 따라 동일한 직경(d1)의 크기를 가질 수 있다.
이를 통해, 바람 추종 유닛(110)의 내부로 유입된 바람은 유로(111)를 통과하면서 흐름이 안정화되고, 이에 바람의 난류가 직진풍으로 유도될 수 있다.
예를 들어, 유로(111)는 수평 방향으로 바람을 안내하는 제1 구간과, 수직 방향으로 바람을 안내하는 제2 구간과, 제1 구간과 제2 구간 사이에 배치되어 수평 방향으로 이동 중인 바람의 방향을 수직 방향으로 변환시키는 제3 구간을 포함할 수 있다. 이때, 제3 구간은 바람의 이동방향을 따라 곡선형 구조를 가질 수 있다.
추종 바디(112)는 회전 지지부(1121)와, 회전 바디부(1122)를 포함할 수 있다.
회전 지지부(1121)는 회전 지지 유닛(113)에 회전 가능하게 결합되도록 구성될 수 있다.
회전 바디부(1122)는 회전 지지부(1121)와 풍향계(114)를 서로 연결하고, 회전 지지부(1121)에 지지될 수 있다. 그리고, 회전 바디부(1122)는 풍향계(114)에 가해진 바람의 하중을 회전 지지부(1121)에 전달하여 회전 지지부(1121)와 함께 회전될 수 있다.
예를 들어, 회전 지지부(1121)와, 회전 바디부(1122)는 일체로 형성되거나, 결합 또는 분리 가능한 구조로 마련될 수도 있다.
회전 지지 유닛(113)은 구조물(S)에 배치되고, 추종 바디(112)를 회전 가능하게 지지하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 회전 지지 유닛(113)은, 구조물(S)에 고정된 상태로 배치되는 플랜지(1131)와, 추종 바디(112) 및 플랜지(1131) 사이에 배치되고, 추종 바디(112)를 회전 가능하게 지지하도록 구성되는 베어링 유닛(1132)을 포함할 수 있다. 그러나, 회전 지지 유닛(113)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태 및 구조를 가질 수 있다.
풍향계(114)는 추종 바디(112)에 배치되고, 바람에 가압되어 추종 바디(112)를 회전시키면서, 항상 바람이 불어오는 방향을 지시하도록 구성될 수 있다.
풍향계(114)는 지지축부(1141)와, 날개부(1142)를 포함할 수 있다.
지지축부(1141)는 추종 바디(112)의 상단부로부터 상향 연장되고, 날개부(1142)의 하단을 지지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 지지축부(1141)는 수평 방향에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 또한, 풍향계(114)는 풍향추종 기능을 증대시키기 위해 추종 바디(112)의 상하좌우 전 구간에 배치가 가능하다.
날개부(1142)는 지지축부(1141)로부터 연장되고, 바람의 압력을 지지축부(1141)를 통해 추종 바디(112)에 전달하여 추종 바디(112)를 회전시키면서 바람이 불어오는 방향을 지시하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 날개부(1142)는 수평 방향의 길이가 수직 방향의 길이 보다 더 길게 형성되는 구조를 가질 수 있다.
바람 추종 유닛(110)은 가이드 호퍼(115)를 더 포함할 수 있다.
가이드 호퍼(115)는 추종 바디(112)의 단부에 배치되어 바람을 유로(111)로 유입시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 가이드 호퍼(115)는 추종 바디(112)에 일체로 형성되거나, 추종 바디(112)에 탈착 가능하게 결합되는 구조로 형성될 수도 있다. 또한, 가이드 호퍼(115)에 외부 이물질 유입방지를 위해 스크린이 적용될 수 있다.
가이드 호퍼(115)는 웨지(wedge) 구조로 형성될 수 있다.
구체적으로, 유로(111)와 연통된 가이드 호퍼(115)의 내부공간은, 바람의 이동방향을 따라 그 폭이 점차 감소되는 웨지 구조를 가질 수 있다. 여기서, 유로(111)의 직경(d1)은, 가이드 호퍼(115)의 내부공간의 최단부의 폭(w1) 보다 더 큰 크기를 가질 수 있다. 즉, 유로(111)의 직경(d1)은, 가이드 호퍼(115)의 내부공간 중 유로(111)의 입구와 맞닿아 있는 가이드 호퍼(115)의 출구의 폭(w1) 보다 더 큰 크기로 형성될 수 있다.
따라서, 웨지 구조의 가이드 호퍼(115)를 통해 바람 추종 유닛(110)으로 유입되는 바람의 유입량이 극대화됨은 물론, 내부로 유입되는 바람의 유속이 증가할 수 있다.
풍력 터빈 유닛(120)은 바람 추종 유닛(110)과 직접 또는 간접적으로 연통되고, 바람 추종 유닛(110)의 내부로 유입된 바람에 의해 회전되면서, 일 측에 연결된 발전장비(미도시)를 가동시키도록 구성된다. 예를 들어, 풍력 터빈 유닛(120)은 각각 바람에 의해 회전되는 블레이드와, 블레이드와 발전장비를 서로 연결하여 블레이드의 회전 시 발전장비를 구동시키는 회전축 등을 포함할 수 있다. 그러나, 풍력 터빈 유닛(120)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태 및 구조로 구현될 수 있다.
풍력 터빈 유닛(120)은 구조물(S)의 내부에 수용되어 실내 공간(IS)(대지, 바다의 하부 및 건물, 주택, 차량, 선박 등의 내부 또는 지하)에 배치된다. 이를 통해, 풍력 터빈 유닛(120) 및 이에 연결된 발전장비는 온도, 습도, 모래, 이물질, 조류 등과 같은 외부 환경으로부터 격리되고 보호될 수 있다. 또한 바람유입장치(100)의 가이드 호퍼(115), 연결관(140), 분배관(132), 토출관(150)으로 연결되는 유로(111)의 배관 내에 이물질 배출구를 설치하여, 풍력 터빈 유닛(120)을 고장으로 보호할 수 있다.
풍력 터빈 유닛(120)은 실내 공간(IS)에 적어도 둘 이상 배치될 수 있다.
예를 들어, 풍력 터빈 유닛(120)은 제1 풍력 터빈 유닛(120A)과, 제1 풍력 터빈 유닛(120A)으로부터 이격 배치된 제2 풍력 터빈 유닛(120B)을 포함할 수 있다. 그러나, 풍력 터빈 유닛(120)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 바람유입장치(100)가 설치 및 배치될 장소의 주변 기후 및 물리적 환경의 조건과 발전용량에 따라 그 수량이 더 늘어나거나, 줄어들 수도 있다.
본 바람유입장치(100)는 분배 유닛(130)을 더 포함할 수 있다.
분배 유닛(130)은 실내 공간(IS)에 수용되어 바람 추종 유닛(110)과 풍력 터빈 유닛(120) 사이에 배치될 수 있다. 즉, 분배 유닛(130)의 일부분은 바람 추종 유닛(110)에 연결되고, 분배 유닛(130)의 다른 일부분은 풍력 터빈 유닛(120)에 연결될 수 있다.
분배 유닛(130)은 내부로 유입된 바람을 분기하여 풍력 터빈 유닛(120)로 분배하도록 구성될 수 있다.
분배 유닛(130)은 분배 박스(131)와, 분배관들(132)을 포함할 수 있다.
분배 박스(131)는 내부로 유입된 바람을 서로 다른 방향으로 배출시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 분배 박스(131)는 바람 추종 유닛(110)과 연결되는 유입구와, 유입구와 다른 위치에 배치되어 분배관들(132)과 연결되는 분기구들을 포함할 수 있다.
분배관들(132)은 분배 박스(131)와 풍력 터빈 유닛(120)을 서로 연결하고, 분배 박스(131)에서 분기된 바람을 풍력 터빈 유닛(120)로 공급하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 분배관들(132)은, 분배 박스(131)의 일부분과 제1 풍력 터빈 유닛(120A)을 연결하는 제1 분배관(132A) 및 분배 박스(131)의 다른 일부분과 제2 풍력 터빈 유닛(120B)을 연결하는 제2 분배관(132B)을 포함할 수 있다. 그러나, 분배관들(132)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 풍력 터빈 유닛(120)의 수량에 대응하여 마련될 수 있다.
여기서, 각 분배관(132)은 분배 박스(131)에 연결되어 바람의 유동 경로를 형성하도록 구성되는 제1 분배부(1321)와, 제1 분배부(1321)와 풍력 터빈 유닛(120)을 서로 연결하는 제2 분배부(1322)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 분배부(1321)는 내부로 유입되어 흐르는 바람의 방향을 적어도 한 번 이상 변경시키도록 구성될 수 있다. 그리고, 제2 분배부(1322)는 바람의 이동방향을 따라 그 폭이 점차 감소되는 웨지 구조를 가질 수 있다. 이에, 분배 박스(131)에서 분기된 바람의 흐름이 안정화되고, 풍력 터빈 유닛(120)으로 유입되는 바람의 유속이 증가하게 된다.
본 바람유입장치(100)는 연결관(140)을 더 포함할 수 있다.
연결관(140)은 바람 추종 유닛(110)과 분배 유닛(130)을 서로 연결하고, 바람 추종 유닛(110)을 통과하여 내부로 유입된 바람을 분배 유닛(130)에 공급하도록 구성될 수 있다.
연결관(140)은 바람 추종 유닛(110)에 결합되고, 유로(111)와 동일한 크기의 직경(d2)을 가지는 제1 안내부(141)와, 분배 유닛(130)에 결합되고, 바람의 이동방향을 따라 그 폭이 점차 감소되는 웨지 구조로 형성되는 제2 안내부(142)를 포함할 수 있다. 이에, 연결관(140)으로 유입된 바람은, 제1 안내부(141)와, 제2 안내부(142)를 순차적으로 통과하면서 그 유속이 증가하게 된다.
본 바람유입장치(100)는 토출관들(150)을 더 포함할 수 있다.
토출관들(150)은 풍력 터빈 유닛(120)에 결합되어 풍력 터빈 유닛(120)을 통과한 바람을 실외 공간(OS)으로 배출시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 토출관들(150)은 제1 풍력 터빈 유닛(120A)과 실외 공간(OS)을 연통시키는 제1 토출관(150A)과, 제2 풍력 터빈 유닛(120B)과 실외 공간(OS)을 연통시키는 제2 토출관(150B)을 포함할 수 있다. 그러나, 토출관들(150)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 풍력 터빈 유닛(120)의 수량에 대응하여 마련될 수 있다.
토출관들(150)은, 각각, 제1 토출부(151)와 제2 토출부(152)를 포함할 수 있다.
제1 토출부(151)는 풍력 터빈 유닛(120)에 결합되고, 바람의 이동방향을 따라 그 폭이 점차 증가되는 확관 구조를 가질 수 있다.
제2 토출부(152)는 제1 토출부(151)의 단부로부터 연장되어 구조물(S)에 지지되고, 적어도 일부가 실외 공간(OS)에 노출되도록 배치될 수 있다. 그리고, 제2 토출부(152)는 길이방향을 따라 제1 토출부(151)의 단부와 동일한 내경(d3)의 크기를 가질 수 있다.
이처럼 본 발명의 실시예에 따르면, 풍력 터빈 유닛(120)에 바람을 공급하는 바람 추종 유닛(110)이 원주방향을 따라 회전되면서 전 방향에서 불어오는 바람의 방향을 추종하므로, 풍향의 변화가 많거나, 풍속이 느린 환경에서도 풍력 터빈 유닛(120)에 지속적으로 바람을 공급할 수 있고, 이를 통해 풍력 터빈 유닛(120)의 동력을 충분히 확보하여 안정적으로 전력을 생산할 수 있다.
또한, 바람 추종 유닛(110)의 단부에 웨지 구조의 가이드 호퍼(115)가 배치되므로, 바람 추종 유닛(110)으로 유입되는 바람의 유입량을 극대화 하고, 이를 통해 풍력 터빈 유닛(120)의 동력을 확보하여 발전량을 높일 수 있다.
또한, 분배 유닛(130)에 다수의 풍력 터빈 유닛(120)이 연결되어, 분배 유닛(130)에서 분배되는 바람을 통해 동시에 구동되는 구조를 가지므로, 전체적인 구조 및 설비가 간소화되어 비용을 절감할 수 있고, 바람 추종 유닛과 풍력 터빈 유닛(120)이 개별적으로 설치되는 설비구조에 비해 전체적인 부피를 최소화하면서 고용량 및 고효율의 발전이 가능할 수 있다.
또한, 바람 추종 유닛(110)의 내부에 적어도 한 번 이상 바람의 이동 방향을 변경시키도록 구성되는 유로(111)가 마련되므로, 바람 추종 유닛(110)의 내부로 유입된 바람이 유로(111)를 통과하면서 흐름이 안정화되고, 이에 바람의 난류가 직진풍으로 유도되어 풍력 터빈 유닛(120)의 안정적인 구동이 가능할 수 있다.
또한, 바람 추종 유닛(110)은 실외 공간에 배치되고, 풍력 터빈 유닛(120)은 실내 공간에 배치되므로, 온도, 습도, 모래, 이물질, 조류 등과 같은 외부 환경으로부터 풍력 터빈 유닛(120) 및 그에 연결된 발전기 등과 같은 주요 부품들을 보호할 수 있고, 이를 통해 안정적인 장비의 운영 및 용이한 유지보수가 가능할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

Claims (8)

  1. 실외 공간(OS)에 배치되고, 상기 실외 공간(OS)에서 부는 바람에 의해 회전되면서 상기 바람이 불어오는 방향을 추종하여, 유로(111)의 입구를 상기 바람이 불어오는 방향을 향하도록 배치시키는 바람 추종 유닛(110); 및
    실내 공간(IS)에 배치되고, 상기 바람 추종 유닛(110)의 내부로 유입된 바람에 의해 회전되도록 구성되는 풍력 터빈 유닛(120)을 포함하고,
    상기 바람 추종 유닛(110)은,
    내부에 상기 유로(111)가 형성되고, 상기 실외 공간(OS)과 상기 실내 공간(IS)을 구획하도록 구성되는 구조물(S) 상에서 원주방향을 따라 회전되도록 구성되는 추종 바디(112),
    상기 구조물(S)에 배치되고, 상기 추종 바디(112)를 회전 가능하게 지지하도록 구성되는 회전 지지 유닛(113), 및
    상기 추종 바디(112)에 배치되고, 바람에 가압되어 상기 추종 바디(112)를 회전시키면서, 바람이 불어오는 방향을 지시하도록 구성되는 풍향계(114)를 포함하며,
    상기 바람 추종 유닛(110)은,
    상기 추종 바디(112)의 단부에 배치되어 바람을 상기 유로(111)로 유입시키도록 구성되는 가이드 호퍼(115)를 더 포함하고,
    상기 유로(111)와 연통된 상기 가이드 호퍼(115)의 내부공간은,
    바람의 이동방향을 따라 그 폭이 점차 감소되는 웨지(wedge) 구조를 가지며,
    상기 유로(111)의 직경(d1)은, 상기 가이드 호퍼(115)의 내부공간의 최단부의 폭(w1) 보다 더 큰 크기를 가지는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유로(111)는 바람의 이동방향을 따라 동일한 직경(d1)의 크기를 가지고, 내부에 흐르는 바람의 방향을 적어도 한 번 이상 변경시키도록 구성되며,
    상기 추종 바디(112)의 외면은 유선형, 곡면 또는 경사면 구조를 가지며,
    상기 추종 바디(112)는,
    상기 회전 지지 유닛(113)에 회전 가능하게 결합되는 회전 지지부(1121); 및
    상기 회전 지지부(1121)와 상기 풍향계(114)를 서로 연결하고, 상기 풍향계(114)에 가해진 바람의 하중을 상기 회전 지지부(1121)에 전달하여 상기 회전 지지부(1121)와 함께 회전되도록 구성되는 회전 바디부(1122)를 포함하는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치(100).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 지지 유닛(113)은,
    상기 구조물(S)에 고정된 상태로 배치되는 플랜지(1131); 및
    상기 추종 바디(112)와 상기 플랜지(1131) 사이에 배치되고, 상기 추종 바디(112)를 회전 가능하게 지지하도록 구성되는 베어링 유닛(1132)을 포함하고,
    상기 풍향계(114)는,
    상기 추종 바디(112)의 상단부로부터 상향 연장되는 지지축부(1141); 및
    상기 지지축부(1141)로부터 연장되고, 바람의 압력을 상기 지지축부(1141)를 통해 상기 추종 바디(112)에 전달하여 상기 추종 바디(112)를 회전시키면서 바람이 불어오는 방향을 지시하도록 구성되는 날개부(1142)를 포함하는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치(100).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실내 공간(IS)에 수용되어 상기 바람 추종 유닛(110)과 상기 풍력 터빈 유닛(120) 사이에 배치되고, 내부로 유입된 바람을 분기하여 상기 풍력 터빈 유닛(120)으로 분배하도록 구성되는 분배 유닛(130)을 더 포함하는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치(100).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분배 유닛(130)은,
    내부로 유입된 바람을 서로 다른 방향으로 배출시키도록 구성되는 분배 박스(131); 및
    상기 분배 박스(131)와 상기 풍력 터빈 유닛(120)을 서로 연결하고, 상기 분배 박스(131)에서 분기된 바람을 상기 풍력 터빈 유닛(120)으로 공급하도록 구성되는 분배관(132)을 포함하며,
    상기 분배관(132)은,
    상기 분배 박스(131)에 연결되어 바람의 유동 경로를 형성하도록 구성되는 제1 분배부(1321); 및
    상기 제1 분배부(1321)와 상기 풍력 터빈 유닛(120)을 서로 연결하고, 바람의 이동방향을 따라 그 폭이 점차 감소되는 웨지 구조를 가지는 제2 분배부(1322)를 포함하는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치(100).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바람 추종 유닛(110)과 상기 분배 유닛(130)을 서로 연결하고, 상기 바람 추종 유닛(110)을 통과하여 내부로 유입된 바람을 상기 분배 유닛(130)에 공급하도록 구성되는 연결관(140)을 더 포함하고,
    상기 연결관(140)은,
    상기 바람 추종 유닛(110)에 결합되고, 상기 유로(111)와 동일한 크기의 직경(d2)을 가지는 제1 안내부(141); 및
    상기 분배 유닛(130)에 결합되고, 바람의 이동방향을 따라 그 폭이 점차 감소되는 웨지 구조로 형성되는 제2 안내부(142)를 포함하는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치(100).
  7. 제5항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 유닛(120)에 결합되어 상기 풍력 터빈 유닛(120)을 통과한 바람을 상기 실외 공간(OS)으로 배출시키도록 구성되는 토출관(150)을 더 포함하고,
    상기 토출관(150)은,
    상기 풍력 터빈 유닛(120)에 결합되고, 바람의 이동방향을 따라 그 폭이 점차 증가되는 확관 구조를 가지는 제1 토출부(151); 및
    상기 제1 토출부(151)의 단부로부터 연장되어 적어도 일부가 상기 실외 공간(OS)에 노출되도록 배치되고, 길이방향을 따라 상기 제1 토출부(151)의 단부와 동일한 내경(d3)의 크기를 가지는 제2 토출부(152)를 포함하는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치(100).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 풍력 터빈 유닛(120)은,
    제1 풍력 터빈 유닛(120A)과, 상기 제1 풍력 터빈 유닛(120A)으로부터 이격 배치된 제2 풍력 터빈 유닛(120B)을 포함하고,
    상기 분배관(132)은,
    상기 분배 박스(131)의 일부분과 상기 제1 풍력 터빈 유닛(120A)을 연결하는 제1 분배관(132A)과, 상기 분배 박스(131)의 다른 일부분과 상기 제2 풍력 터빈 유닛(120B)을 연결하는 제2 분배관(132B)을 포함하며,
    상기 토출관(150)은,
    상기 제1 풍력 터빈 유닛(120A)과 상기 실외 공간(OS)을 연통시키는 제1 토출관(150A)과, 상기 제2 풍력 터빈 유닛(120B)과 상기 실외 공간(OS)을 연통시키는 제2 토출관(150B)을 포함하는 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치(100).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005054642A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Ohbayashi Corp 風力発電設備
KR20110004689A (ko) * 2009-07-08 2011-01-14 최혁선 풍력터빈장치
KR101186748B1 (ko) * 2011-12-07 2012-09-28 성원규 풍력발전장치용 집풍커버 및 이를 이용한 풍력발전장치
KR20130030359A (ko) * 2011-09-18 2013-03-27 박찬희 깔때기 형의 풍속증가 장치를 갖는 풍력 발전기
KR20140054496A (ko) * 2012-10-27 2014-05-09 선상규 풍력발전장치
KR102334025B1 (ko) * 2021-05-18 2021-12-02 주식회사 파미르 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005054642A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Ohbayashi Corp 風力発電設備
KR20110004689A (ko) * 2009-07-08 2011-01-14 최혁선 풍력터빈장치
KR20130030359A (ko) * 2011-09-18 2013-03-27 박찬희 깔때기 형의 풍속증가 장치를 갖는 풍력 발전기
KR101186748B1 (ko) * 2011-12-07 2012-09-28 성원규 풍력발전장치용 집풍커버 및 이를 이용한 풍력발전장치
KR20140054496A (ko) * 2012-10-27 2014-05-09 선상규 풍력발전장치
KR102334025B1 (ko) * 2021-05-18 2021-12-02 주식회사 파미르 스스로 풍향을 추종하는 바람유입장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116513451A (zh) * 2023-04-10 2023-08-01 烟台南山学院 一种折叠式无人机起落架

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