KR101176196B1 - 공기 집속 장치를 구비하는 배관 장치 - Google Patents

공기 집속 장치를 구비하는 배관 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101176196B1
KR101176196B1 KR1020090131539A KR20090131539A KR101176196B1 KR 101176196 B1 KR101176196 B1 KR 101176196B1 KR 1020090131539 A KR1020090131539 A KR 1020090131539A KR 20090131539 A KR20090131539 A KR 20090131539A KR 101176196 B1 KR101176196 B1 KR 101176196B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
wall
main pipe
focusing
pipe
Prior art date
Application number
KR1020090131539A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110075175A (ko
Inventor
최원석
장봉진
Original Assignee
(주)인사이드밸류
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)인사이드밸류 filed Critical (주)인사이드밸류
Priority to KR1020090131539A priority Critical patent/KR101176196B1/ko
Priority to PCT/KR2010/000791 priority patent/WO2011081248A1/ko
Publication of KR20110075175A publication Critical patent/KR20110075175A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101176196B1 publication Critical patent/KR101176196B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/04Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D80/00Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/10Stators
    • F05B2240/13Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30Wind power
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

두께 방향으로는 부착될 벽면을 향하는 측면의 반대편에 벽체를 가지고, 길이 방향으로는 일측은 단면적이 넓은 유입구를 이루고, 다른 일측은 단면적이 줄어들어 좁게 형성되는 유출구를 이루는 집속관을 구비하여 이루어지는 공기 집속 장치를 포함하며, 부착될 대상물을 이용하여 주된 배관이 설치되고, 주된 배관 근처에는 위 공기 집속 장치가 설치되어 공기 집속 장치의 최종단 유출구는 가지 배관을 통해 주된 배관으로 연결되어 주된 배관에서는 공기 집속 장치를 통해 집속된 공기가 흐르도록 이루어지고, 주된 배관의 일부에는 집속된 공기의 흐름을 이용할 수 있는 집속 공기 이용 장치가 더 구비되어 이루어지는 배관 장치가 개시된다.
따라서, 인위적 혹은 자연적 지형, 지물과 관련하여 이루어지는 주변의 공기 흐름을 집속하고, 압력을 높여 용이하고 유용하게 사용할 수 있는 상태로 만들 수 있다.

Description

공기 집속 장치를 구비하는 배관 장치 {piping equipment having apparatus for air concentration}
본 발명은 공기 집속 장치 혹은 공기 압축 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외기의 흐름을 이용하여 공기를 집속하고 집속, 압축된 공기를 이용할 수 있도록 하는 공기 집속 장치 구조 및 이를 구비하는 배관 장치에 관한 것이다.
인구의 급속한 증가와 산업화로 인하여 에너지에 대한 수요는 지속적으로 증가하고 있지만, 현재 사용되는 에너지의 주류를 이루는 화석연료는 존재량이 한정되어 있고, 채취를 위한 개발조건이 나빠지고 있으며, 계속적인 채굴로 양이 줄어들고 있다.
더욱이, 이런 화석연료의 사용은 대기중의 이산화탄소 비율을 증가시켜 온실효과로 인한 지구 온난화 현상을 심화시키고, 지구 환경의 대재앙을 초래할 염려를 높이고 있다.
따라서 이러한 에너지 관련 위기 의식이 높아지면서 화석연료 사용을 대체할 다양한 종류의 신 에너지 및 재생 에너지에 대한 관심이 높아지고, 개발 활동이 점증되고 있다.
이런 신재생 에너지 가운데 현재 가장 각광을 받고 있는 분야가 풍력 발전이다. 상업적인 대규모의 풍력발전은 바람이 많이 불고, 또한 일정한 방향과 세기를 유지하는 곳에서 이루어지는 것이 유리하며, 이런 조건에 따라 입지가 제한되는 한계가 있다. 한편, 도시는 대형, 고층의 건물들이 많이 들어서고, 이런 구조물들은 자연적으로 부는 지상풍을 방해하는 역할을 하기 때문에 도심은 풍력 발전에 적합하지 않은 지역으로 인식되고 있다.
그러나, 바람은 다양한 원인에 의해 다양한 형태로 발생하고, 불게 되며, 도심의 건물이 존재 자체가 통상의 지상풍과는 다른 형태의 바람을 발생시키거나, 기존의 미약한 바람을 집속시켜 발전에 적당한 형태를 이루도록 하기도 한다.
바레인 세계무역센터에는 두 건물 사이에 두 건물을 연결하는 구조물을 설치하고, 이 구조물에 지름 30m의 대형 바람개비 형태의 풍력발전기 3대를 설치하여 건물의 곡선 형태를 이용하여 건물에 부딪히는 바람을 바람개비 쪽으로 집중시킴으로써 건물 전기 수요의 15% 정도에 해당하는 발전 전력을 얻도록 하였다.
중국 광저우의 '펄 리버 타워'는 건물 자체에 높이 중간 두 곳에 오목한 부분을 만들어 공기의 흐름이 이 부분에 모이게 하고, 이 부분에 풍력 터어빈을 설치하여 풍력 발전을 하도록 하였다.
영국 런던의 건축설계사무소 막스 바필드는 스카이하우스(skyhouse) 프로젝트를 통해 수직으로 길게 형성된 꽈배기 형태의 풍차 주위에 3개의 건물을 120도 간격으로 배치하여 주변 바람이 중심으로 모아져 상승기류를 일으키면서 풍차를 돌려 풍력 발전을 할 수 있도록 하였다.
그러나 이런 대형의 건물, 대형의 풍차를 시공, 제작하는 것은 통상적인 일은 아니며, 이러한 풍력 발전의 고려가 없이 건설되는 통상의 건물에서도 후발적으로 비교적 간편하게 시공하여 이용할 수 있는 풍력 이용 장치가 요청되고 있다. 또한, 인위적인 건축물 외에도 터널, 교량, 기타 도로 시설 등의 인위적 공작물이나 자연 지형에서도 중소규모로 수량을 조절하여 장착하고 사용할 수 있는 풍력 이용 장치가 요청되고 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 인위적 혹은 자연적 지형과 지물과 관련하여 이루어지는 주변의 공기 흐름을 집속하고, 압력을 높여 용이하게 사용할 수 있는 상태로 공급하는 공기 집속 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 이러한 공기 집속 장치를 구비하여 풍력을 이용할 수 있도록 이루어지는 배관 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기 집속 장치는 부착될 벽면에 대해 오목한 반통형 벽체 부분을 가지고, 이 반통형 벽체와 벽면 사이의 공간을 길이 방향과 수직하게 자른 단면을 보면 길이 방향 일 측은 단면적이 넓은 유입구를 이루고, 다른 일측은 단면적이 줄어들어 좁게 형성되는 유출구를 이루는 집속관을 구비하여 이루어진다.
본 발명에서 집속관은 길이 방향으로 복수개 배열될 수 있고, 이때, 배열된 복수개의 집속관에서 한 집속관의 단면적이 좁은 유출구는 인접한 다른 집속관의 유입구를 통과하여 집속관 내측에 위치하도록 설치됨을 특징으로 한다.
본 발명의 집속관에서 집속관이 부착될 벽면을 향하는 측면은 별도의 벽체 없이 열린 상태로 이루어어져 벽면와 집속관의 반대편 벽체가 그 사이로 공기가 흐르는 통로를 형성할 수 있으나, 부착될 벽면이 고르지 못한 경우에 대비하여 평면형 벽체를 가질 수도 있다.
한편, 부착될 벽면을 향하는 측면의 반대편에 있는 벽체는 반통형을 이룬다. 여기서 반통형을 이룬다는 것은, 이 벽체와 벽면 사이 공간의 길이 방향과 수직한 단면이 정확한 반원을 이룰 수도 있지만 이심율이 큰 타원의 폭이 넓은 넓은 반쪽이나, 긴 트랙의 폭이 넓은 넓은 반쪽 혹은 ㄷ자 구거 형태를 이룰 수 있고, 물받이 홈통 형태와 같이 부착될 벽면에 붙어 길이 방향으로 이어질 수 있는 공간을 형성하는 벽체 모양 전반을 포함한다는 의미한다. 이는 두께 방향보다는 폭방향이 넓은 납작한 형태가 바람직한데, 이는 설치될 벽면으로부터 지나치게 두께 방향으로 돌출되지 않도록 하여 공간의 제약을 받는 공간에서 유용하다.
집속관을 배치할 때 주위를 흐르는 바람이 부착될 벽면과 평행하면서 집속관의 길이 방향으로만 불면 집속관을 복수로 배열하는 것은 효율이 높지 않으나, 통상 바람은 벽면에 대해 어느 정도 경사를 가지고 불기 때문에 본 발명 장치의 집속관의 배열에서 집속관의 숫자를 2개 이상으로 크게 하는 것이 집속도를 높이기 위해 바람직하다.
본 발명의 공기 집속 장치는 터널의 벽면(천정면 포함)이나 먼로풍 혹은 빌딩풍이 강한 건물 등 인공구조물 외벽에 부착하여 사용될 수 있다. 또한, 각 집속관에서 폭이 넓어질 경우, 기계적 강도를 유지하고 변형을 방지하기 위해 길이 방향으로 집속관 내부에 얇은 지지벽체를 형성하는 것이 바람직하다.
공기 집속 장치로 유입되는 바람의 방향을 기준으로 할 때 최후방의 집속관의 유출구는 집속된 공기로 인하여 높은 압력을 가지며 이 고압의 공기는 배관을 통해 풍압을 이용할 수 있는 배관 장치 상의 타 구조로 유도될 수 있다.
풍력을 이용할 수 있는 배관상의 타 구조로는 배관 내에 위치하는 바람개비나 터빈 형태의 풍차, 좁아진 후 다시 넓어지는 배관상의 벤튜리 구조 등을 들 수 있다.
본 발명의 공기 집속 장치를 이용하면 인위적 혹은 자연적 지형, 지물과 관련하여 이루어지는 주변의 공기 흐름을 집속하고, 압력을 높여 용이하게 사용할 수 있는 상태로 만들 수 있고,
본 발명의 배관 장치에서는 공기 집속 장치를 구비하여 집속된 공기를 통해 발전이나 환기 기타 형태로 구조물 주변의 공기 흐름을 유용하게 이용할 수 있게 된다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도1 및 도2는 본 발명의 공기 집속 장치를 이루는 단위 집속관의 실시예를 각각 다른 방향에서 바라본 사시도이며, 도3은 집속관(10)을 유출구(11)에서 유입구(13)쪽으로 길이 방향에서 본 정면도이다.
집속관(10)은 전체적으로는 깔대기를 길이 방향(유입구와 유출구를 연결하는 방향)을 따라 절반으로 잘라 두께 방향(도3의 좌우 방향)으로 눌러서 얻어진 것과 같은 형태의 벽체(19)를 구비하여 이루어진다. 여기서 잘라진 단면이 집속관(10)을 설치할 벽면에 부착되면 벽면과 벽체(19) 사이의 공간이 공기가 흐르는 통로가 된다.
벽체(19)는 벽면과 대향하여 대략 벽면과 평행을 이루는 벽면 반대편 벽체 부분(191)과 이 벽면 반대편 벽체 부분의 주변부에서 벽면쪽으로 꺽어지면서 연장되어 그 단부가 벽면에 부착되는 리브 부분(193)으로 나눌 수 있다. 리브 부분(193)은 벽면 반대편 벽체 부분의 폭방향(도3의 상하 방향) 양측 주변부에만 형성되고, 길이방향으로는 리브가 형성되지 않고 열린 부분이 공기의 유입구(13)와 유출구(11)가 된다.
도3에서 집속관(10)의 길이 방향을 따라 유입구(13)에서 유출구(11)로 가면서 점차 폭과 두께가 줄어들고 있다. 줄어드는 방법은 유입구(13)와 유출구(11) 근처에서 서서히 줄어들고, 중간부분에서 급속하게 줄어드는 양상을 보이고 있다.
폭방향의 중간 지점 몇 곳에는 벽체(19)와 벽면 사이의 공간을 지탱하기 위한 지지벽체(15, 17)가 길이 방향으로 형성되어 있다. 지지벽체의 두께는 공기 흐름에 방해가 되지 않도록 얇게 형성한다. 유입구(13) 부분에서는 벽체(19)의 폭방향의 양 단부가 중앙보다 길이방향 전방으로 제비꼬리 모양으로 더 길게 뻗어있어 집속관은 사선으로 비스듬히 자른 형태를 가진다. 따라서, 파이프를 길이와 수직하게 자른것보다 사선으로 자른 경우에 잘려진 단부의 열린 면적이 늘어나듯이 유입구(13)의 크기가 더 커져, 벽면쪽으로 비스듬히 부는 바람이 있다면 집속관(10)으로의 유입 단면적이 늘어나 공기를 더 잘 모을 수 있게 된다.
도4 및 도5는 본 발명의 공기 집속 장치의 일 실시예를 각각 위쪽 및 아래쪽 에서 바라본 형태를 나타내는 사시도이다.
도1에 나타난 것과 같은 단위 집속관 복수개(본 실시예에서는 4개)가 길이 방향으로 배열하고 서로 결합되어 전체 공기 집속 장치(20)를 이루고 있다. 서로 인접한 복수의 집속관들에서 공기 흐름을 기준으로 할 때 전방의 집속관의 유출구(23)가 후방의 집속관의 유입구(11) 내측으로 들어간 상태를 이루고 있다. 인접한 집속관들을 물리적으로 결합시키기 위해 후방의 집속관의 지지벽체(17) 일부가 벽면 대신에 전방의 집속관의 유출구(23) 부분에서 벽체 외측면에 부착된 형태를 보이고 있다.
집속관 가운데 제일 후방의 집속관(45)은 다른 집속관의 형태와 조금 다르게 이루어지고 있다. 즉, 전체 공기 집속 장치(20)의 최후단을 이루는 유출구(43)가 더 좁게 형성되어 있고, 벽체의 폭이 줄어드는 형태도 유출구(43) 부근을 제외하면 포물선과 유사한 형태를 이루고 있다.
이상의 실시예에서는 집속관에서 부착될 벽면쪽에는 벽체가 형성되지 않고 열려있는 경우의 실시예만을 언급하였으나, 이들과 달리, 부착될 벽면쪽에도 벽체가 형성되는 도6과 같은 실시예도 고려할 수 있다.
도6은 본 발명 실시예의 한 집속관(30)을 유입구(31)에서 유출구(33)쪽으로 길이 방향에서 본 것이다. 이 집속관(30)에서는 벽면에 부착되는 쪽의 벽체인 평면형 벽체(36)를 가지며, 유출구(33)와 이 유출구(33)로부터 집속관(30)에서 압축된 공기를 받아 유도하는 배관(미도시)과의 결합을 위해 유출구(33) 부분은 반원통이 아니고 원통의 형태를 이루고 있다.
도7 에서도 공기 집속 장치를 이루는 집속관들에 벽면과 부착되는 쪽으로 평면형 벽체(56)가 구비된다. 따라서, 이런 실시예에서는 설치될 벽면 반대편 벽체 부분의 주변부에서 벽면쪽으로 꺽어지면서 연장되어 이루어진 리브 부분(58)과, 이전 실시예에서 벽면 반대편 벽체와 벽면 사이의 공간을 지탱하는 역할을 하였던 지지벽체(57)의 단부가 벽면 대신 벽면에 부착되는 평면형 벽체(56)에 연결된다.
이런 실시예는 설치되는 벽면이 고르지 못한 경우에 바람직하게 사용될 수 있다. 즉, 이전의 공기 집속 장치의 실시예들을 고르지 않은 벽면에 부착, 설치하는 경우, 리브 부분이 벽면에 고르게 밀착되지 않고, 틈이 생기기 쉽다. 따라서, 집속된 공기가 집속관을 흐르는 동안 리브와 벽면 사이의 틈으로 누출되어 공기 집속이 잘 되지 않는다. 그러나, 본 실시예에서는 벽면쪽에 있는 평면형 벽체(56)와 리브 부분(58)의 끝단이 틈이 없이 연결되어 집속관에서 흐르는 공기가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
도면상의 화살표는 이 실시예에서 공기 집속 장치를 이루는 각 집속관 유입구로 공기가 유입되고, 후방 집속관의 유출구를 통해 집속된 공기가 유출되는 형태를 나타낸다.
이런 실시예는 이전 실시예의 집속관과 본 실시예의 평면형 벽체를 별도로 형성하여 상호 부착하는 방법으로 형성할 수도 있지만, 처음부터 집속관과 평면형 벽체가 일체로 형성된 단위 집속관을 사출 등의 방법으로 먼저 형성하고, 이렇게 형성된 단위 집속관을 길이 방향으로 배열하여 접착이나 융착 층의 방법으로 전체 공기 집속 장치를 형성할 수도 있다.
이상의 실시예를 포함하여 본 발명의 공기 집속 장치를 벽면에 설치하기 위해서는 공기 집속 장치에서 벽면과 닿는 리브나 지지벽체, 벽면쪽에 평면형 벽체가 있는 경우에는 평면형 벽체를 접착재로 벽면에 부착하는 방법, 이들 단부에 플랜지 부분을 형성하여 나사나 못 등의 고정 수단으로 부착하는 방법 등 일반적인 고정 방법을 사용할 수 있다.
또한, 유출구와 유입구를 연결하는 길이 방향은 설치 위치에서의 주된 바람의 방향을 고려하여 바람을 많이 유입시킬 수 수 있도록 설치한다.
도8은 본 발명의 공기 집속 장치(20) 다수가 인공 구조물인 터널(60)의 끝단 내측 벽면(측벽면과 천정벽면 포함)에 나란히 설치된 형태를 나타내는 개념도이다. 이런 형태로 터널 벽면에 다수가 부착된 공기 집속 장치(20)의 개개의 최종단 유출구에 도9와 같이 가지 배관(30)을 연결하고 이들 가지 배관(130)을 통해 집속되고 가압된 공기를 주된 줄기 배관(140)으로 흐르게 하여 줄기 배관(140) 경로 가운데 혹은 줄기 배관(140) 경로의 최종단에 설치된 풍압을 이용할 수 있는 타 구조로 유도하여 그 구조 장치를 동작시킬 수 있다.
도10는 본 발명의 일 실시예에서 공기 집속 장치와 연결된 줄기 배관(40) 중에 설치되는 팬을 나타내는 사시도이다. 팬은 대략 중심부의 회전축(71)과 회전축 주위에 형성된 날개(73)들로 이루어진다. 팬은 선풍기의 팬이나 프로펠러의 팬과 같이 날개면이 뒤틀려져(twisted) 있다. 날개(73)들은 줄기 배관(40)을 따라 공기의 흐름이 날개(73)와 충돌하여 미끄러지면서 미끄러짐에 의해 생기는 새로운 기류 방향 성분과 반대로 팬이 회전하도록 한다.
줄기 배관(40)에서 팬의 날개(73)와 부딪히는 공기의 흐름을 빠르게 하고, 압력을 높이기 위해 줄기 배관(40)은 도11과 같이 팬이 설치된 부분에서 벤튜리 구조를 가질 수도 있다. 벤튜리 구조의 폭이 좁아진 목부(44, 48)에서는 줄기 배관(40)을 따라 흐르는 공기의 흐름이 관경이 넓은 다른 부분에 비해 급속히 증가하게 되면서, 빠른 속도로 날개와 충돌하여 팬을 회전하도록 한다. 팬의 축은 도시되지 않지만 배관 내의 설치부에 의해 축의 두 단부가 회전가능하게 고정된다. 축의 일 단부에는 풀리나 기어가 설치되고 여기에는 벨트나 체인이 결합되어 인근에 설치된 발전기를 구동시킬 수 있다.
물론, 발전의 방법은 여러 가지가 있고, 팬이 축이 발전기의 회전자와 연결되고, 회전자 주변을 이루는 배관 내면에 발전기의 고정자와 같은 구성이 설치되면 전선 배치를 통해 회전자나 고정자에 유기된 기전력이 외부로 인출되도록 할 수도 있다. 이런 발전 구성에 대해서는 이미 발전기 분야에 잘 알려져 있으므로 구체적인 발전 구조의 설명은 생략하기로 한다.
공기 집속 장치와 연결된 배관에는 팬이 이격 거리를 가지고 복수 개소에 설치되어 공기 집속 장치에 의해 집속된 공기의 압력 혹은 흐르는 공기가 가지는 운동에너지를 충분히 이용하도록 할 수 있다. 도11과 같이 복수의 벤튜리 구조를 가지는 경우, 하나의 목부(44)를 통과한 공기의 흐름은 관경이 넓어진 상태의 긴 구간을 지나면서 공기의 흐름이 안정화되고 다시 다른 목부(48)를 지나면서 그 목부(48)에 설치된 다른 팬을 돌리면서 추가적인 발전에 참여할 수 있도록 목부의 이격거리 혹은 팬과 팬 사이의 이격거리를 결정할 수 있다.
한편, 줄기 배관 내에 서로 이격되도록 복수 개의 팬 기타 발전 구조가 설치되는 경우, 팬과 팬 사이에 위치하도록 복수 개의 공기 집속 장치가 열을 이루면서 설치되어 그 유출구가 가지 배관을 통해 본 줄기 배관에 연결되고 다음번에 배치된 팬의 회전에 도움을 주는 가압작용을 할 수도 있다. 가령, 터널과 같이 길이가 긴 공작물에서는 터널을 따라 도12와 같이 줄기 배관(40)을 설치하고, 일정 거리 간격으로 본 발명의 공기 집속 장치(20)를 설치한 뒤 각 공기 집속 장치(20)의 유출구를 가지 배관(30)을 통해 줄기 배관(40)으로 연결하는 방법을 사용할 수 있다.
다른 실시예로서, 본 발명의 공기 집속 장치를 이용하여 건물과 같은 인공구조물의 환기를 하는 경우를 고려할 수 있다. 서울을 비롯한 대도시의 고층 건물군에서는 해발 수백미터의 산에서 측정되는 것보다 더 센 바람이 빈번하게 발생하는 것으로 알려져 있고, 이런 바람을 빌딩풍 혹은 먼로풍이라 한다. 따라서, 도13과 같이, 대형 빌딩 가운데 먼로풍이 자주 발생하는 빌딩들의 외벽에 본 발명의 공기 집속 장치(220)를 설치하고, 공기 집속 장치(220)의 유출구에 가지 배관(230)을 연결하여 빌딩의 내부와 연결시킨다.
빌딩의 내부에는 공기 집속 장치의 가지 배관(230)이 연결되는 주된 줄기 배관으로서의 상향 배관(240)이 설치된다. 상향 배관(240)은 엘리베이터 통로나 내력벽으로 이루어지는 빌딩 코어 구조를 이용하여 설치되거나, 대구경의 덕트나 파이프로 이루어질 수 있다. 상향 배관(240)은 경로 가운데 벤튜리 구조를 복수 개 가진다. 이런 벤튜리 구조에서 배관 관경(폭)이 좁아지는 목부(241)는 각 층마다 하나씩 설치되거나, 몇 층을 단위로 하나씩 설치된다. 그리고, 목부(241)에는 빌딩의 생활공간에 있는 배기구(미도시)와 일 단이 결합되는 배기배관(245)의 타단이 연결된다.
그러면, 빌딩 외부에서 몬로풍을 포함하여 바람이 불 때에는 바람이 공기 집속 장치(220)에 의해 집속되고, 가지 배관(230)을 통해 건물 내의 상향 배관(240)을 통해 위쪽으로 흐르게 되며, 그 과정에서 상향 배관(240)의 벤튜리 구조와 만나게 되면 공기가 빠른 속도로 통과하면서 목부(241)의 기압을 낮추고, 낮은 기압의 목부와 배관을 통해 연결된 배기구에서도 낮은 기압으로 인하여 빌딩 내부의 공기를 빨아들이게 된다. 결과적으로 공기 집속 장치 및 건물 내의 상향 배관은 벤튜리 구조를 이용하여 건물 내부의 배기 혹은 환기의 역할을 담당할 수 있게 된다.
이러한 공기 집속 장치는 건물 벽체 기타 인공 구조물과 자연 지형에 그 설치 위치에서의 주된 바람의 방향을 고려하여 수평이나 수직 방향으로 혹은 대각선 방향으로 설치될 수 있다. 바람의 방향이 바뀌는 것을 고려하여 도13의 실시예와 같이 다양한 방향으로 설치될 수도 있다. 이런 경우, 바람의 방향이 바뀌어도 그 방향과 맞는 공기 집속 장치(220)의 작용으로 상향 배관(240)에는 기류가 형성될 수 있고, 상향 배관(240) 내부의 압력이, 방향이 맞지 않는 공기 집속 장치와 연결되는 가지 배관(230)을 통해 외부로 손실되는 것을 방지하기 위해 모든 공기 집속 장치(220)의 가지 배관(230)으로 통하는 입구는 첵크 밸브(미도시)가 설치될 수도 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체적 실시예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어 서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다. 따라서, 공기 집속 장치가 설치되는 구조물의 종류나 공기 집속 장치의 구체적인 형태, 상향 배관의 설치 방법 등은 주변 상황에 따라 다양하게 변용될 수 있고, 이러한 이용 형태가 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있음은 당연하다.
도1 및 도2는 본 발명의 일 실시예인 공기 집속 장치를 이루는 하나의 집속관을 각각 다른 방향에서 바라본 사시도,
도3은 본 발명의 일 실시예의 집속관을 유출구에서 유입구쪽으로 길이 방향으로 본 상태를 나타내는 정면도,
도4 및 도5는 본 발명의 공기 집속 장치의 일 실시예를 각각 위쪽 및 아래쪽에서 바라본 형태를 나타내는 사시도,
도6은 본 발명의 다른 실시예에서 공기 집속 장치의 후방 집속관을 길이방향으로 본 상태를 나타내는 후면도,
도7은 본 발명에서 부착되는 벽면에도 벽체가 구비되는 공기집속 장치의 일 실시예를 나타내는 사시도,
도8은 본 발명의 일 실시예에서 공기 집속 장치 다수가 인공 구조물인 터널의 끝단 내벽면에 나란히 설치된 형태를 나타내는 개념도,
도9는 본 발명의 배관장치의 일 실시예의 개략적 구성을 나타내는 개념도,
도10은 배관장치의 줄기 배관 내에 팬이 설치되는 개략적 구성을 나타내는 개념도,
도11은 본 발명의 배관 장치의 일 실시예에서 줄기 배관 가운데 복수의 벤튜리 구조를 가지는 배관 부분을 나타내는 사시도이다.
도12 및 도13은 본 발명의 배관장치의 다른 실시예들의 개략적 구성을 나타내는 개념도이다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 부착될 대상물을 이용하여 주된 배관이 설치되고,
    상기 주된 배관 근처에는, 두께 방향으로는 부착될 벽면을 향하는 측면의 반대편에 반통형 벽체를 가지고, 상기 반통형 벽체는 길이 방향으로 일 측은 둘러싼 단면적이 넓은 유입구를 이루고, 다른 일측은 둘러싼 단면적이 줄어들어 좁게 형성되는 유출구를 이루는 집속관을 구비하여 이루어지는 공기 집속 장치가 설치되며,
    상기 공기 집속 장치의 최종단 유출구는 가지 배관을 통해 상기 주된 배관으로 연결되어 상기 주된 배관에서는 상기 공기 집속 장치를 통해 집속된 공기가 흐르도록 이루어지며,
    상기 주된 배관의 일부에는 집속된 공기의 흐름을 이용할 수 있는 집속 공기 이용 장치가 더 구비되고,
    상기 부착될 대상물은 인공구조물이며, 상기 주된 배관은 상기 인공구조물을 통해 상하 방향으로 배치되고, 상기 공기 집속 장치는 상기 인공구조물 외벽면에 설치되고,
    상기 주된 배관에는 1개 이상의 벤튜리 구조가 형성되고, 상기 벤튜리 구조의 목부에는 상기 인공구조물 내부의 배기구와 상기 목부를 연결하는 배기관이 연결되어 상기 주된 배관의 공기의 흐름에 따라 상기 인공구조물 내부의 공기가 상기 목부로 인입되어 상기 주된 배관의 단부를 통해 외부로 배출되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기 집속 장치를 구비하는 배관 장치.
KR1020090131539A 2009-12-28 2009-12-28 공기 집속 장치를 구비하는 배관 장치 KR101176196B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090131539A KR101176196B1 (ko) 2009-12-28 2009-12-28 공기 집속 장치를 구비하는 배관 장치
PCT/KR2010/000791 WO2011081248A1 (ko) 2009-12-28 2010-02-09 공기 집속 장치 및 이를 구비하는 배관 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090131539A KR101176196B1 (ko) 2009-12-28 2009-12-28 공기 집속 장치를 구비하는 배관 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110075175A KR20110075175A (ko) 2011-07-06
KR101176196B1 true KR101176196B1 (ko) 2012-08-27

Family

ID=44226644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090131539A KR101176196B1 (ko) 2009-12-28 2009-12-28 공기 집속 장치를 구비하는 배관 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101176196B1 (ko)
WO (1) WO2011081248A1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001329941A (ja) 2000-05-18 2001-11-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風力発電装置
JP2005098256A (ja) * 2003-09-26 2005-04-14 Toshio Nozawa 風力発電用集風システム
JP2005291193A (ja) * 2004-04-05 2005-10-20 Yaheitai Hayashi 移動体用縦列多重連結型風力発電装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4122675A (en) * 1977-03-17 1978-10-31 Jack Polyak Solar heat supplemented convection air stack with turbine blades
KR20080004031U (ko) * 2008-08-11 2008-09-19 김진하 건축물을 이용한 풍력발전시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001329941A (ja) 2000-05-18 2001-11-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 風力発電装置
JP2005098256A (ja) * 2003-09-26 2005-04-14 Toshio Nozawa 風力発電用集風システム
JP2005291193A (ja) * 2004-04-05 2005-10-20 Yaheitai Hayashi 移動体用縦列多重連結型風力発電装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011081248A1 (ko) 2011-07-07
KR20110075175A (ko) 2011-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wong et al. Performance enhancements on vertical axis wind turbines using flow augmentation systems: A review
Škvorc et al. Wind energy harnessing on tall buildings in urban environments
US10024302B2 (en) Vertical axis wind turbine
US7008171B1 (en) Modified Savonius rotor
US7484363B2 (en) Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements
US20100213716A1 (en) Fluid flow energy concentrator
US8167533B2 (en) Wind energy system
US8821117B2 (en) Turbine apparatus
Chong et al. Vertical axis wind turbine with omni-directional-guide-vane for urban high-rise buildings
CN103925150B (zh) 一种基于文丘里效应的万向聚风落地式微风发电机
US20100187828A1 (en) Wind energy harnessing apparatuses, systems, methods, and improvements
US8253266B2 (en) Skyscraper with integrated wind turbines
KR20180116418A (ko) 건축물과 결합된 풍력 발전기
WO2006047934A1 (fr) Appareil générateur de cyclone artificiel et son procédé générateur
US20100215488A1 (en) Fluid flow energy concentrator
JP2021516312A (ja) 渦加速風力エネルギ塔
JP2012107612A (ja) 風洞体、垂直軸型風車、構造物、風力発電装置、油圧装置、ならびに建築物
US9145868B2 (en) Vertical axis turbine and constructions employing same
ES2769853T3 (es) Torre de generación de energía eólica
KR101176196B1 (ko) 공기 집속 장치를 구비하는 배관 장치
KR20110129249A (ko) 고층 건물을 이용한 풍력발전장치
Roy et al. Performance analysis of Savonius-style wind turbines under concentrated and oriented jets
KR100938538B1 (ko) 태양열 굴뚝을 부스타로 한 태양열 볼텍스 굴뚝 발전소
WO2013113136A1 (zh) 物腔自产风力的装置及其发电的方法
KR20110054228A (ko) 건물 상하에 발생하는 기압차를 유도하거나 이용하기 위한 건물 상향 설치 배관

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160216

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160224

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee