KR101231113B1 - 굴뚝설치용 풍력발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 굴뚝설치용 풍력발전장치는 장구형상의 병목관체인 벤츄리관(100)과;벤츄리관 병목부의 확관부인 배기구(120) 내주연내에서 풍력발전기의 블레이드가 유도판(130')에 지향되어 상하 2개의 풍력발전지지대(201)로 안착설치된 풍력발전기(200)와; 배기구 내주연에는 격자 리브(rib)형의 테일블레이드지지그릴(310) 중앙에 수직조립된 테일블레이드(300)와; 베어링블럭(402)이 상하로 일체 형성된 일정길이의 회전축외통(401)과; 벤츄리관회전축 높이와 굴뚝연돌흡기구(130) 내주연에 내재되는 규격의 원통체 상하 내주연에 회전축외통지지대(403)를 3점 안착하며, 원통체 하측연에는 점검구(404)를; 하단테에는 원형플랜지를 일체 마련하며, 원통체 외주연 상단에 180°간격으로 스톱퍼b(405)가 조립되는 회전축지지관(400)과; 원형플랜지가 상단테에 형성되며,하단으로 원형소켓이 조립된 굴뚝연돌설치소켓(500)을 포함하는 것을 특징으로 벤츄리관에 의해 외기의 기류속도에 비해 보다 가속된 기류속도와 굴뚝으로 배출되는 기류속도에 비해 보다 가속된 기류속도가 풍력발전기의 블레이드에 가해져, 일반 풍력발전장치에 비해 발전효율을 높임과 동시에 굴뚝으로 배출시키는 공조기의 원동력을 절감시키도록 하는 유용한 발명인 것이다.

Description

굴뚝설치용 풍력발전장치{a wind power generation system of chimney install}

본 발명은 굴뚝설치용 풍력발전장치로, 특히 풍향에 따라 회전되는 풍력발전장치는 벤츄리원리를 이용해 증속된 풍력으로 터빈을 돌려 발전효율을 높임과 동시에 굴뚝으로 배출시키는 실내기의 원동력을 절감시키도록 하는 굴뚝설치용 풍력발전장치를 제공하고자 하는 것이다.

일반적으로 굴뚝 상부에 설치하는 풍력발전장치는 건물내부에서 배출되는각종 배기가스 또는 실내오염 공기가 배출되는 기류와 굴뚝 상부주위를 흐르는 바람을 이용하거나, 또는 굴뚝 상부를 단지 풍력발전기의 안착부로 이용하는 사례가 있다.

기본적인 실시예로 지붕에 설치한 배풍용 벤츄레다의 내부에 있는 회전익축을 발전기의 회전축으로 교체하여 환기구걸이와 끼워서 결합시키는 방식의 선행기술 1은 벤츄레다 회전익 특성상 소형 풍력발전기에 적합하며, 일정 토크력 이상의 풍력발전에는 적용할 수 없는 단점이 있다.

동일한 방식으로 선행기술 4에서는 지붕에 설치한 벤츄레다 회전익의 하단 외주연부에 기어를 형성하고, 발전기의 작은기어를 상기 기어와 맞물려 발전시키는 방식이지만, 발전을 위하여 현저한 기어비로 치합된 벤츄레다 회전익은 설치 전에 비하여 부하가 걸려, 미풍때는 벤츄레다가 멈춰 본래의 환풍 효과와 원활한 풍력발전을 기대하기 어렵다는 것이다.

또한, 발전부에 회전력을 제공하는 회전부와; 회전부에 압축공기를 토출시키는 공기압축부와 정화된 공기를 상기 실린더에 제공하기 위한 공기정화부를 포함하는 풍력발전장치인 선행기술 2에서 공기압축부를 구동하기 위하여 손잡이레버로 펌핑작업을 해야만 발전이 가능하다는 것으로, 수작업으로 진행되는 펌핑작업에 의하여 실내공기를 정화하는 기대치나, 이러한 펌핑공기로 회전부를 회전시키는 힘으로 발전시키는 것은 미미하다 하다 할 것이다.

한편, 건물이나 공장 내부의 공기를 정화하거나 조화시키는 공기조화 시스템으로부터 외부로 배출되는 풍력을 이용한 발전시스템으로 관련 도면 2를 참조하면, 배출팬의 상부에 다단 수직으로 플랜지 조립하는 발전장치 내부에 설치한 발전기에 의하여, 공기저항으로 인하여 배출팬에 미치는 부하가 증대되는 문제로 발전효율이 저하되며, 또한 최상단부에 설치한 엘보형 배출관은 상시 일정방향으로 지향설치해 같은 높이에 설치한 첨탑 상부에 별도의 설치된 외부풍력발전기를 2차적으로 가동시키는 선행기술 3이 개시되어 있으나, 배출관에서 배출공기 반대방향으로 역풍이 부는 경우에는 발전의 외부풍력발전기의 효율이 떨어지며, 배출관내 역풍의 영향이 미친다.

한편,선행기술 5에 따르면 산업현장에서 발생하는 입자상 물질을 후드로 포집하여, 덕트를 통해 공기와 함께 집진기 내부로 배출시키면서, 대기로 배출되는 집진기의 굴뚝 내부에 설치한 소형발전기로 발전하는 형식이나, 선행기술 참조도면 3과 같이 풍력발생 관내에 공기배출방향을 따라 로타리 방식의 회전날개 전체가 매입설치된 구조로 관류타입의 터빈에 비하여 회전효율이 낮은 특성을 지닌다.

그리고, 풍력발전기를 설치하는 안착부로 굴뚝을 이용하는 방식으로 선행기술 6에 따른 참조도면 1에 따르면, 굴뚝의 상부 외주연에 설치하는 받침부와;받침부에 안착되고 굴뚝을 감싸는 안착부; 안착부의 일부에 회전가능하게 설치되고 풍력에 의해 에너지를 형성하는 풍력발전부; 풍력발전부와 상응하는 무게중심부가 포함하는 것이 특징인 풍력발전장치에 따르면, 별도로 풍향센서를 부착해 풍력발전부의 방향을 제어하는 방식으로, 지상에서 일정 높이에 위치한 상층기류를 이용하고자 하는 풍력발전기를 설치하는 안착대로 굴뚝을 이용하는 효과외에 굴뚝의 배풍력은 이용하지 못하는 구성이다.

한편, 선행기술 7에 따르면 굴뚝을 통해 배출되는 배기가스와 굴뚝 상공을 통과하는 바람을 이용하는 방식으로 굴뚝 상단부에 고정설치한 배기통로상에 블레이드를 설치한 발전기이나, 발전기의 블레이드가 굴뚝상층부의 배기통로에 고정된 방식으로 바람의 방향이 바뀌는 경우에는 효율적인 발전이 진행되기 어려운 구조이다.

[문헌 1] KR 20-0248380 Y1 2001.09.17 [문헌 2] KR 특 2003-0043324 A 2003.06.02 [문헌 3] KR 10-0500709 B1 2005.07.01 [문헌 4] KR 10-0781121 B1 2007.11.26 [문헌 5] KR 20-2010-0002479 U 2010.03.10 [문헌 6] KR 10-2011-0034395 A 2011.04.05 [문헌 7] KR 10-1037489 B1 2011.05.20

본 발명은 상기와 같은 종전의 풍력발전기의 여러 실시예에 나타난 문제점을 감안하여, 굴뚝설치용 풍력발전장치로 특히 풍향에 따라 회전되는 풍력발전장치는 벤츄리관을 이용해 증속된 기류속도로 풍력발전장치의 블레이드를 돌려 발전효율을 높임과 동시에 굴뚝으로 배출시키는 공조기의 원동력을 절감시키도록 하는 굴뚝설치용 풍력발전장치를 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 이루기 위해, 본 발명에서는 장구형상의 관체 수평축방향 전측에 외풍흡기구(110), 외풍흡기구의 관체 일정길이 이상으로 형성된 배기구(120) 일체로 마련되며, 상기 외풍흡기구와 배기구의 중간 병목부 내측으로는 외풍흡기구쪽에서 배기구쪽으로 사면(斜面) 커팅된 유도판(130')이 일체로 돌출된 굴뚝연돌흡기구(130) 일체로 형성되며, 굴뚝연돌흡기구 내주연에는 일정길이의 벤츄리관회전축(131)의 상단부가 회전축안착대(132)로 3점 조립되고, 내주연부에 스톱퍼a(133)를 180°간격으로 돌출안착시킨 벤츄리관(100)과;

벤츄리관 병목부의 확관부인 배기구(120) 내주연내에서 풍력발전기의 블레이드가 유도판(130')에 지향설치 되게,상하 2개의 풍력발전지지대(201)로 안착설치된 풍력발전기(200)와;

풍력발전기를 설치한 배기구 내주연에는 격자 리브(rib)형의 테일블레이드지지그릴(310) 중앙에 지느러미형상으로 수직조립된 테일블레이드(300)와;

상기, 벤츄리관회전축(131)에 와셔(131d)와 볼트(131c),외경멈춤링(131b)으로 축조립되어 회전자재 되게, 베어링블럭(402)이 상하로 일체 형성된 일정길이의 회전축외통(401) 상하 외주연과; 벤츄리관회전축 높이와 굴뚝연돌흡기구(130) 내주연에 내재되는 규격의 원통체 상하 내주연에 회전축외통지지대(403)를 3점 안착하며, 원통체 하측연에는 점검구(404)를; 하단테에는 원형플랜지를 일체 마련하며, 원통체 외주연 상단에 180°간격으로 스톱퍼b(405)가 조립되는 회전축지지관(400)과;

상기, 회전축지지관의 원형플랜지와 볼트(406),너트(407)조립되는 원형플랜지가 상단테에 형성되며,하단으로는 굴뚝상단외연부에 내재시킬 규격의 원형소켓이 일정조립된 굴뚝연돌설치소켓(500)을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴뚝설치용 풍력발전장치를 제공하여, 벤츄리관에 의해 외기나, 굴뚝으로 배출되는 기류에 비해 보다 증속된 기류속도로 풍력발전기의 블레이드를 돌려 발전효율을 높임과 동시에 굴뚝으로 배출시키는 공조기의 원동력을 절감시키도록 하는 굴뚝설치용 풍력발전장치로 유용하도록 한 것이다.

본 발명에 따른 굴뚝설치용 풍력발전장치는 벤츄리관에 의해 외기의 기류속도에 비해 보다 가속된 기류속도와 굴뚝으로 배출되는 기류속도에 비해 보다 가속된 기류가 풍력발전기의 블레이드에 가해져, 일반 굴뚝에 노출형으로 설치된 풍력발전기나 굴뚝의 축방향으로 설치하는 일반 풍력발전장치에 비해 발전효율을 높임과 동시에 굴뚝으로 배출시키는 공조기의 원동력을 절감시키도록 하는 굴뚝설치용 풍력발전장치로 매우 신규 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 굴뚝설치용 풍력발전장치의 외관사시도
도 2는 본 발명의 내부구조를 나타낸 분해사시도
도 3은 본 발명의 내부구조를 나타낸 단면사시도
도 4는 본 발명의 기류흐름을 나타낸 참고단면도

상기와 같은 목적을 이루기 위하여, 이하 첨부된 도면에 의해 본 발명의 일실시 구성 및 작용을 알아보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 굴뚝설치용 풍력발전장치의 외관사시도이며, 도 2는 본 발명의 내부구조를 나타낸 분해사시도, 도 3은 본 발명의 내부구조를 나타낸 단면사시도를 참조한 본 발명에 따른 굴뚝설치용 풍력발전장치는 다음과 같다.

장구형상의 관체 수평축방향 전측에 외풍흡기구(110), 외풍흡기구의 관체 일정길이 이상으로 형성된 배기구(120) 일체로 마련되며, 상기 외풍흡기구와 배기구의 중간 병목부 내측으로는 외풍흡기구쪽에서 배기구쪽으로 사면(斜面) 커팅된 유도판(130')이 일체로 돌출된 굴뚝연돌흡기구(130) 일체로 형성되며, 굴뚝연돌흡기구 내주연에는 일정길이의 벤츄리관회전축(131)의 상단부가 회전축안착대(132)로 3점 조립되고, 내주연부에 스톱퍼a(133)를 180°간격으로 돌출안착시킨 벤츄리관(100)과;

벤츄리관 병목부의 확관부인 배기구(120) 내주연내에서 풍력발전기의 블레이드가 유도판(130')를 지향설치되게,상하 2개의 풍력발전지지대(201)로 안착한 풍력발전기(200)와;

풍력발전기를 설치한 배기구 내주연에는 격자 리브(rib)형의 테일블레이드지지그릴(310) 중앙에 지느러미형상으로 수직조립된 테일블레이드(300)와;

상기, 벤츄리관회전축(131)에 와셔(131d)와 볼트(131c),외경멈춤링(131b)으로 축조립되어 회전자재 되게 한 일정길이의 회전축외통(401) 상하로 베어링블럭(402)과 베어링블럭 각 상·하연 회전축외통과, 벤츄리관회전축 높이와 굴뚝연돌흡기구(130) 내주연에 내재되는 규격의 원통체 상하 내주연에 회전축외통지지대(403)를 3점 안착하며, 원통체 하측연에는 점검구(404)를; 하단테에는 원형플랜지를 일체 마련하며, 원통체 외주연 상단에 180°간격으로 스톱퍼b(405)가 조립되는 회전축지지관(400)과;

상기, 회전축지지관의 원형플랜지와 볼트(406),너트(407)조립되는 원형플랜지가 상단테에 형성되며,하단으로는 굴뚝상단외연부에 내재시킬 규격의 원형소켓이 일정조립된 굴뚝연돌설치소켓(500)으로 이루어진 것이다.

도면중 미설명부호 '501'은 기초앵커볼트이며, '600'은 일반 고층빌딩이나, 아파트, 공장 등에 세워지는 배출가스나, 공조기에 의해 실내공기가 배출되는 '굴뚝'으로 통상 원추형을 도시한 것으로 높이나 규격은 한정하지 않았으며, 사각 굴뚝의 경우에는 원형으로된 상기 굴뚝연돌설치소켓의 형상이 사각으로 제시될 것임은 본 발명에 의하여 예측되는 것으로 부연 설명은 하지 않았다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 보다 구체적인 이해를 위한, 도 4는 본 발명의 기류흐름을 나타낸 참고단면도를 참조하여 굴뚝설치용 풍력발전장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

굴뚝(600)의 상단 외경부에 기초앵커볼트(501)로 체결조립하는 굴뚝연돌설치소켓(500)의 고정설치는 풍력발전장치의 하중이나 태풍등의 영향을 고려해 소켓의 길이를 임의 조정하여 다수의 기초앵커볼트(501)로 체결하도록 한다.

조립된 굴뚝연돌설치소켓(500)의 원형플랜지에는 벤츄리관(100)내에 풍력발전기(200)를 설치후, 배기구(120) 쪽에 테일블레이드(300)를 조립하고 회전축지지관(400)의 회전축외통(401)에 벤츄리관(100)의 굴뚝연돌흡기구(130) 내부에 조립된 벤츄리관회전축(131)이 축 조립된 회전축지지관(400)의 원통체 하단체에 형성된 원형플랜지를 상호 볼트(406)와 너트(407)로 조립하는 것이다.

상기, 회전축지지관(400)의 원통체 하단에 형성된 점검구(404)는 벤츄리관회전축(131)이나 회전축외통(401) 및 회전축베어링(131a;131a')와 같은 축계의 점검, 교체 및 윤활유 공급과 풍력발전기(200)의 점검 등을 수행하도록 한다.

한편, 풍력발전기에서 생산되는 발전동력선(도시되지 않았음)은 벤츄리관(100)내부를 통해서 회전축지지관(400)을 통해서 점검구(404)로 인출하도록 한다.

상기에서, 벤츄리관(100)의 외풍흡기구(110)가 상시 굴뚝 상층부에서 부는 바람의 풍상쪽으로 지향되는 것은 벤츄리관 배기구(120)에 형성된 테일블레이드(300)에 의하여 풍향이 변할 때마다, 벤츄리관(100)은 회전축지지관(400)의 회전축외통(401)에 조립된 굴뚝연돌흡기구(130) 센터부에 형성된 벤츄리관회전축(131)을 중심으로 벤츄리관의 외풍흡기구(110)가 상시 풍상쪽으로 위치되는 것다.

이때 굴뚝연돌흡기구(130)의 내주연과 회전축지지관(400)의 외주연에 각 180°방향으로 설치된 스톱퍼a,b(133,405)에 의하여,바람의 영향에 의하여 벤츄리관 회전축방향으로 벤츄리관이 연속회전되는 것을 방지하도록 하는 것이다.

다음으로, 풍상쪽으로 지향된 외풍흡기구(110)를 통해 유입된 외풍은 벤츄리관의 병목부를 통해 배기구(120)를 경유하여 배출되면서, 풍속이 더욱 빨라진 상태로 풍력발전기(200)의 발전효율을 높이게 된다.

한편, 상기 벤츄리관(100)의 병목부 하방에서 배기구 쪽으로 유도판(130')이 지향설치된 굴뚝연돌흡기구(130)에서는 외풍흡기구의 외기에 비해 빠른 풍속으로 발생되는 흡기력으로 인하여, 굴뚝(600)에서 배출되는 배출가스 또는 공조기에 의해 실내공기가 배출되는 기류속도도 가속화된 상태로 외풍흡기구를 통해 유입되는 바람과 가세되어, 풍력발전기의 발전효율을 증가시키도록 한 것이다.

따라서, 굴뚝을 통해서 배출하는 공장내부의 오염된 가스나 실내공기를 배출하는데 따른 동력을 절감하도록 하는 효과가 있는 것이다.

그리고,상기 풍력발전기(200)에 의해 발생한 전기를 조정하는 전압조정기와, 조정된 전기를 정류하는 정류기,정류된 전력을 충전하는 충전기 등은 풍력발전을 위한 일반적 구성수단으로, 본 발명의 구성수단에는 별도 포함하지 않았다.

100:벤츄리관 110:외풍흡입구
120:배기구 130:굴뚝연돌흡기구
130':유도판
131:벤츄리관 회전축 131a:131a':회전축베어링
131b:외경멈춤링 131c:볼트
131d:와셔
132:회전축 안착대
133:스톱퍼a
200:풍력발전기 201:풍력발전기 지지대
300:테일블레이드 310:테일블레이드 지지그릴
400:회전축지지관 401:회전축외통
402:베어링블럭 403:회전축외통지지대
404:점검구 405:스톱퍼b
406:조립볼트 407:조립너트
500:굴뚝연돌설치소켓 501:기초앵커볼트
600:굴뚝

Claims (2)

1. 장구형상의 관체 수평축방향 전측에 외풍흡기구(110), 외풍흡기구의 관체 일정길이 이상으로 형성된 배기구(120) 일체로 마련되며, 상기 외풍흡기구와 배기구의 중간 병목부 내측으로는 외풍흡기구쪽에서 배기구쪽으로 사면(斜面) 커팅된 유도판(130')이 일체로 돌출된 굴뚝연돌흡기구(130) 일체로 형성되며, 굴뚝연돌흡기구 내주연에는 일정길이의 벤츄리관회전축(131)의 상단부가 회전축안착대(132)로 3점 조립되고, 내주연부에 스톱퍼a(133)를 180°간격으로 돌출안착시킨 벤츄리관(100)과;
   벤츄리관 병목부의 확관부인 배기구(120) 내주연내에서 풍력발전기의 블레이드가 유도판(130')에 지향설치되게,상하 2개의 풍력발전지지대(201)로 안착설치된 풍력발전기(200)와;
   풍력발전기를 설치한 배기구 내주연에는 격자 리브(rib)형의 테일블레이드지지그릴(310) 중앙에 지느러미형상으로 수직조립된 테일블레이드(300)와;
   상기, 벤츄리관회전축(131)에 와셔(131d)와 볼트(131c),외경멈춤링(131b)으로 축조립되어 회전자재 되게, 베어링블럭(402)이 상하로 일체 형성된 일정길이의 회전축외통(401) 상하 외주연과; 벤츄리관회전축 높이와 굴뚝연돌흡기구(130) 내주연에 내재되는 규격의 원통체 상하 내주연에 회전축외통지지대(403)를 3점 안착하며, 원통체 하측연에는 점검구(404)를; 하단테에는 원형플랜지를 일체 마련하며, 원통체 외주연 상단에 180°간격으로 스톱퍼b(405)가 조립되는 회전축지지관(400)과;
   상기, 회전축지지관의 원형플랜지와 볼트(406),너트(407)조립되는 원형플랜지가 상단테에 형성되며,하단으로는 굴뚝상단외연부에 내재시킬 규격의 원형소켓이 일정조립된 굴뚝연돌설치소켓(500)을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴뚝설치용 풍력발전장치.
2. 제1항에 있어서, 굴뚝연돌 설치소켓(500)의 설치는 풍력발전장치의 하중이나 태풍 등의 영향을 고려해 소켓의 길이를 임의 조정하여 다수의 기초앵커볼트(501)로 굴뚝(600) 상단부에 체결함을 특징으로 하는 굴뚝설치용 풍력발전장치.

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