KR101325687B1 - 빗물 유입 방지 구조 및 이를 구비한 풍력 발전기 - Google Patents

빗물 유입 방지 구조 및 이를 구비한 풍력 발전기 Download PDF

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Abstract

풍력 발전기의 빗물 유입 방지 구조가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조는, 풍력 발전기의 스피너와 나셀 사이에 형성되는 빗물 유입 방지 구조로서, 상기 나셀의 전방측에 형성되어 상기 스피너의 후방측으로 연장된 환형 단부를 수용하는 수용부 및 상기 수용부의 전방 일측에 설치되어 상기 수용부의 전방 일측과 상기 스피너의 외주면 사이의 공간을 커버하는 빗물 방지부를 포함한다.

Description

빗물 유입 방지 구조 및 이를 구비한 풍력 발전기{STRUCTURE FOR PREVENTING INFLOW OF RAINWATER AND WIND TURBINE GENERATOR HAVING THE SAME}
본 발명은 빗물 유입 방지 구조 및 이를 구비한 풍력 발전기에 관한 것이다.
자연 에너지인 풍력을 이용해서 발전하는 수평축 풍력 발전기는 타워 상에 설치된 나셀(nacelle), 나셀의 전방 측에 설치되는 허브 및 상기 허브에 설치되는 블레이드(blade)를 구비한다.
도 1은 종래의 풍력 발전기(1)의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 풍력 발전기(1)는 타워(2), 나셀(3), 로터(4) 및 스피너(6)를 포함한다.
타워(2)는 지상에 수직한 방향으로 세워지며, 타워(2)의 상측에는 나셀(3)이 회전 가능하게 설치된다.
나셀(3)은 로터(4)와 일체로 회전하도록 형성된 메인 샤프트(9)에 의하여 로터(4)와 연결된다.
로터(4)는 블레이드(5) 및 블레이드를 지지하는 허브(7)를 포함한다.
이 때, 허브(7)는 허브(7)를 덮고 있는 스피너(6)에 의하여 보호되도록 형성된다.
한편, 나셀(3)의 내부에는 메인 샤프트(9)와 연결된 증속기 및 증속기의 축 출력에 의해 구동되는 발전기가 설치된다.
이와 같이 구성된 풍력 발전기(1)는 풍력 발전기(1)를 향하여 바람이 불어오면 블레이드(5)가 회전하고, 회전하는 블레이드(5)의 회전력을 이용하여 발전기가 발전을 하게 된다.
그런데, 종래에는 스피너(6)와 나셀(3) 사이의 틈을 통하여 빗물이 유입되어 허브(7) 및 나셀(3) 내부로 빗물이 침투하기 쉬운 문제점이 있었다.
공개특허공보 제10-2009-0130186호(2009.12.18.)
본 발명의 일 실시예는 풍력 발전기의 스피너와 나셀 내부로 빗물이 침투하는 것을 방지할 수 있는 빗물 유입 방지 구조 및 이를 구비한 풍력 발전기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력 발전기의 스피너와 나셀 사이에 형성되는 빗물 유입 방지 구조로서, 상기 나셀의 전방측에 형성되어 상기 스피너의 후방측으로 연장된 환형 단부를 수용하는 수용부 및 상기 수용부의 전방 일측에 설치되어 상기 수용부의 전방 일측과 상기 스피너의 외주면 사이의 공간을 커버하는 빗물 방지부를 포함하는, 빗물 유입 유입 방지 구조가 제공된다.
이 때, 상기 수용부는 상기 나셀의 전방면으로부터 전방측으로 돌출되되 동심축 상으로 형성되는 링형의 제 1 및 제 2 돌출부를 포함하고, 상기 제 1 돌출부와 상기 제 2 돌출부 사이에 상기 스피너의 후방 단부가 위치될 수 있다.
이 때, 상기 후방 단부는 고리형 부재가 결합 수단에 의하여 상기 스피너의 후방 측에 결합됨으로써 형성될 수 있다.
이 때, 상기 빗물 방지부는 상기 제 1 돌출부의 전방 단부에 결합된 링형의 판재 형상으로 이루어질 수 있다.
이 때, 상기 빗물 방지부의 내주면은 상기 후방 단부의 외주면에 접하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 빗물 방지부의 내주면은 빗물을 차단하도록 판형으로 이루어지거나 또는 빗물을 쓸어내릴 수 있도록 브러쉬 형태로 형성될 수 있다.
이 때, 부는 체결 부재에 의하여 제 1 돌출부에 탈착가능하게 결합될 수 있다.
이 때, 상기 빗물 방지부는 탄성 재료로 형성될 수 있다.
이 때, 상기 제 1 돌출부 및 상기 제 2 돌출부의 서로 마주보는 측면에는 상기 스피너의 후방 단부의 회전을 가이드하기 위한 가이드 부재가 설치될 수 있다.
이 때, 상기 가이드 부재는 롤러형 또는 구형일 수 있다.
한편, 상기 제 1 돌출부의 하단부에 형성된 배수 홀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 빗물 유입 방지 구조를 구비한 풍력 발전기가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 풍력 발전기의 스피너와 너셀 사이에 빗물 방지 구조가 설치되어 스피너와 너셀 사이로 빗물이 유입되는 것이 방지될 수 있다.
도 1은 종래의 풍력 발전기의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조를 구비한 풍력 발전기의 부분 단면도이다.
도 3은 도 2에서 A 부분의 확대 단면도이다.
도 4은 도 2에서 B 부분을 측방향에서 바라본 단면도이다.
도 5는 도 2에서 C 부분을 측방향에서 바라본 확대 단면도이다.
도 6는 도 2에서 B 부분을 정면에서 바라본 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조를 구비한 풍력 발전기의 부분 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조를 구비한 풍력 발전기의 부분 단면도이다. 도 3은 도 2에서 A 부분의 확대 단면도이다. 도 4은 도 2에서 B 부분을 측방향에서 바라본 단면도이다. 도 5는 도 2에서 C 부분을 측방향에서 바라본 확대 단면도이다. 도 6는 도 2에서 B 부분을 정면에서 바라본 단면도이다. 이 때, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조를 설명함에 있어 풍력 발전기의 나셀로부터 허브 측을 바라보는 방향을 전방으로 규정하고 그 반대 방향을 후방으로 규정하여 설명한다.
도 2 내지 도 6를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조(10)는 풍력 발전기(1)의 스피너(6)와 나셀(3) 사이에 형성되어 스피너(6)와 나셀(3) 사이의 틈새로 빗물이 유입되는 것을 차단한다.
이를 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조(10)는 수용부(20) 및 빗물 방지부(40)를 포함한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조(10)를 구비한 풍력 발전기(1)는, 허브(7)를 커버하는 스피너(6)의 후방 단부(60)가 나셀(3)의 전방면 측으로 연장되며 환형으로 형성된다.
이 때, 도 3을 참조하면, 스피너(6)의 후방 단부(60)는 고리형 부재가 볼트와 같은 결합 부재(70)에 의하여 스피너(6)의 후방 외주면에 결합됨으로써 형성될 수 있다. 이와 같이 후방 단부(60)를 스피너(6)와 분리형으로 형성하는 것은 후방 단부(60)의 유지 보수를 용이하게 하기 위함이다.
한편, 본 실시예에서는 스피너(6)의 후방 단부가 고리형 부재로 형성되어 결합 부재에 의하여 스피너(6)에 결합되도록 구성되었으나, 스피너(6)의 후방 단부는 스피너와 일체로 형성될 수도 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조(10)는 스피너(6)의 환형 후방 단부(60)를 수용하는 수용부(20)를 구비한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 수용부(20)는 제 1 돌출부(22) 및 제 2 돌출부(24)를 포함한다.
제 1 돌출부(22) 및 제 2 돌출부(24)는 풍력 발전기(1)의 블레이드(5)의 회전 중심축인 메인 샤프트(9)를 중심으로 동심축 상으로 배열되며 링 형상으로 이루어진다.
이 때, 제 1 돌출부(22)의 내주면(22a)측 지름이 제 2 돌출부(24)의 외주면(24a)측 지름보다 크게 형성되며, 제 1 돌출부(22)의 내주면(22a) 내측과 제 2 돌출부(24)의 외주면(24a) 외측에 스피너(6)의 환형 후방 단부(60)가 수용되는 수용 공간(25)이 형성된다.
제 1 돌출부(22)의 내주면(22a) 및 제 2 돌출부(24)의 외주면(24a)은 각각 스피너(6)의 환형 후방 단부(60)의 외주면(61) 및 내주면(62)과 서로 마주보도록 형성된다.
한편, 제 1 돌출부(22)의 내주면(22a) 및 제 2 돌출부(24)의 외주면(24a)에는 가이드 부재(30)가 설치된다. 가이드 부재(30)는 스피너(6)가 블레이드(5)와 함께 회전할 때 스피너(6)의 후방 단부(60)가 수용 공간(25) 내부에서 원활하게 이동할 수 있도록 스피너(6)를 가이드하기 위한 구성이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가이드 부재(30)는 롤러 형태로 이루어질 수 있다. 이 때, 가이드 롤러의 회전축은 메인 샤프트(9)의 회전축과 나란하게 배열된다.
도 6을 참조하면, 스피너(6)의 환형 후방 단부(60)를 가이드 하기 위한 가이드 부재(30)는 복수 개로 형성되며, 복수 개의 가이드 부재(30)는 제 1 돌출부(22)의 내주면(22a) 및 제 2 돌출부(24)의 외주면(24a)을 따라 배치된다.
이 때, 스피너(6)의 환형 후방 단부(60)가 회전하는 것을 지지하는 가이드 부재(30)가 제 1 돌출부(22) 및 제 2 돌출부(24)의 사이에 설치되지 않는 것도 가능하다.
스피너(6)는 블레이드(5)와 결합된 허브(7)의 외주부에 결합되어 있기 때문에 허브(7)를 지지하는 메인 샤프트(9)에 의하여 회전가능하게 지지되므로 가이드 부재(30)가 없는 경우라 하더라도 스피너(6)의 환형 후방 단부(60)가 제 1 돌출부(22) 및 제 2 돌출부(24) 사이의 수용 공간(25) 내부에 위치된 상태로 회전될 수 있다.
그러나, 도 4에 도시된 바와 같이 가이드 부재(30)가 제 1 돌출부(22) 및 제 2 돌출부(24) 사이에 설치된 상태로 가이드 부재(30)가 스피너(6)의 환형 후방 단부(60) 외주면(61) 및 내주면(62)을 지지하면, 스피너(6)의 환형 후방 단부(60)가 메인 샤프트(9)를 중심으로 회전할 때, 보다 안정적으로 회전될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면 수용부(20)의 전방 일측에는 수용부(20)의 전방 일측과 스피너(6)의 후방 단부(60)의 외주면 사이의 공간으로 빗물이 유입되는 것이 방지되도록 빗물 방지부(40)가 형성된다.
이 때, 도 4를 참조하면, 빗물 방지부(40)는 제 1 돌출부(22)의 전방측 단부(26)에 결합된 링형의 판재 형상 부재로 이루어질 수 있다.
이 때 링형의 빗물 방지부(40)의 내주면(41)은 도 4에 도시된 바와 같이 스피너(6)의 후방 단부(60)의 외주면(61)에 접하도록 형성된다.
이 때, 빗물 방지부(40)는 고무와 같은 유연한 재질의 탄성 재료로 형성될 수 있다. 이 때, 빗물 방지부는 내주면 측이 빗물을 차단하도록 판형으로 이루어지거나 또는 빗물을 쓸어내릴 수 있도록 브러쉬 형태로 형성될 수도 있다.
이와 같이 빗물 방지부(40)가 수용부(20)의 전방측에 설치됨으로서 빗물이 수용부(20)와 스피너(6)의 후방 단부(60) 사이의 공간을 통하여 스피너(6) 내부로 유입되는 것이 방지될 수 있다.
이 때, 빗물 방지부(40)는 볼트와 같은 체결 부재(미도시)에 의하여 제 1 돌출부(22)에 탈착가능하게 결합될 수 있다. 이와 같이 빗물 방지부(40)를 제 1 돌출부(22)에 대하여 탈착가능하게 구성하면, 빗물 방지부(40)가 장시간 외부 환경에 노출되어 손상되었을 경우 용이하게 교체가 가능하다.
한편, 도 5를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조(10)의 제 1 돌출부(22)의 하단부에는 배수 홀(80)이 형성된다. 이에 따라, 수용 공간(25)으로 유입된 빗물이 수용 공간(25)으로부터 배수 홀(80)을 통하여 제 1 돌출부(22)의 하측으로 배출된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 빗물 유입 방지 부재의 가이드 부재는 전술한 실시예와 다른 형태로 이루어질 수 있다. 도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조가 도시되어 있다.
도 7를 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어, 전술한 실시예와 동일한 구성에 대하여는 상세한 설명을 생략하고 전술한 실시예와 구별되는 구성을 중심으로 빗물 유입 방지 구조를 설명하도록 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조(10')는 볼 형태의 가이드 부재(30')를 구비한다.
도 7에 도시된 바와 같이 빗물 유입 방지 구조(10')의 수용부(20)에 형성된 가이드 부재(30')가 볼 형태로 형성되면, 볼 형태의 가이드 부재(30')는 스피너(6)의 후방 단부(60)가 블레이드(5)의 회전에 따라 메인 샤프트(9)를 중심으로 회전하는 것을 가이드할 뿐 아니라, 허브(7)와 결합된 스피너(6)의 후방 단부(60)가 전후방(도 7의 화살표 방향)으로 움직이는 것을 가이드하도록 형성된다.
보다 상세히, 스피너(6)는 허브(7)와 결합된 상태에서 나셀(3)에 대하여 전방 및 후방으로 많은 이동을 하지는 않으나, 필요에 따라 허브(7)와 결합된 스피너(6)는 블레이드(5)가 회전할 때 허브(7)의 회전을 원활하게 하기 위하여 스피너(6) 전체의 위치가 전방 또는 후방으로 이동되어야 하는 경우가 발생하기도 한다.
이와 같은 경우 수용부(20)에 설치된 볼 형태의 가이드 부재(30')는 스피너(6)의 후방 단부(60)가 스피너(6)의 전방 및 후방측으로 움직이는 것을 가이드함으로써 스피너(6)가 보다 안정적으로 움직일 수 있도록 한다.
한편, 본 실시예에서는 수용부가 한 쌍의 돌출된 돌출부를 포함하는 구조로 이루어진 것을 예시하였으나, 수용부는 나셀의 전방면에서 내측으로 함입된 함입부의 형태로 이루어져 스피너의 후방 단부를 수용하도록 형성될 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조는 스피너에 형성되는 후방 단부가 나셀의 전방에 형성된 수용부에 수용되도록 형성되며, 스피너의 후방 단부 외측면과 수용부 사이에 빗물 방지부가 설치되므로 스피너와 나셀 사이의 틈을 통하여 빗물이 유입되는 것이 방지될 수 있다.
또한 본 발명의 여러 실시예에 따른 빗물 유입 방지 구조는 스피너의 후방 단부를 수용하는 수용부의 제 1 돌출부의 하단부에 배수 홀이 형성되어 수용부의 수용 공간 사이로 유입된 빗물이 배출될 수 있어 빗물이 스피너와 나셀 사이의 틈을 통하여 유입되는 것이 방지될 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1 풍력 발전기 2 타워
3 나셀 4 로터
5 블레이드 6 스피너
7 허브 9 메인 샤프트
10 10' 빗물 유입 방지 구조 20 수용부
22 제 1 돌출부 24 제 2 돌출부
30 30' 가이드 부재 40 빗물 방지부
60 후방 단부

Claims (12)

  1. 풍력 발전기의 스피너와 나셀 사이에 형성되는 빗물 유입 방지 구조로서,
    상기 나셀의 전방측에 형성되어 상기 스피너의 후방측으로 연장된 환형 단부를 수용하는 수용부 및
    상기 수용부의 전방 일측에 설치되어 상기 수용부의 전방 일측과 상기 스피너의 외주면 사이의 공간을 커버하는 빗물 방지부를 포함하되,
    상기 수용부는
    상기 나셀의 전방면으로부터 전방측으로 돌출되되 동심축 상으로 형성되는 링형의 제 1 및 제 2 돌출부를 포함하고,
    상기 제 1 돌출부와 상기 제 2 돌출부 사이에 상기 스피너의 후방 단부가 위치되는
    빗물 유입 유입 방지 구조.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스피너의 후방 단부는 고리형 부재가 결합 수단에 의하여 상기 스피너의 후방 측에 결합됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 빗물 유입 방지 구조.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 빗물 방지부는 상기 제 1 돌출부의 전방 단부에 결합된 링형의 판재 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 빗물 유입 방지 구조.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 빗물 방지부의 내주면은 상기 후방 단부의 외주면에 접하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 빗물 유입 방지 구조.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 빗물 방지부의 내주면은 빗물을 차단하도록 판형으로 이루어지거나 또는 빗물을 쓸어내릴 수 있도록 브러쉬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 빗물 유입 방지 구조.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 빗물 방지부는 탄성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 빗물 유입 방지 구조.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 빗물 방지부는 체결 부재에 의하여 제 1 돌출부에 탈착가능하게 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는, 빗물 유입 방지 구조.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 돌출부 및 상기 제 2 돌출부의 서로 마주보는 측면에는 상기 스피너의 후방 단부의 회전을 가이드하기 위한 가이드 부재가 설치되는, 빗물 유입 방지 구조.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 가이드 부재는 롤러형 또는 구형인 것을 특징으로 하는, 빗물 유입 방지 구조.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 돌출부의 하단부에 형성된 배수 홀을 더 포함하는 빗물 유입 방지 구조.
  12. 제 1항 및 제 3항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 빗물 유입 방지 구조를 구비한 풍력 발전기.
KR1020120024100A 2012-03-08 2012-03-08 빗물 유입 방지 구조 및 이를 구비한 풍력 발전기 KR101325687B1 (ko)

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