KR101434440B1 - 열 교환기를 이용한 공랭식 나셀 냉각장치 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 블레이드의 운동에너지를 전기에너지로 변환시키기 위한 복수의 부품을 포함하는 나셀, 나셀과 연결되어 상기 나셀 내부의 부품에서 발생한 열을 상기 나셀 외부의 공기로 열 교환하는 적어도 하나의 열 교환기, 열 교환기에 의해 열 교환 된 공기가 나셀의 하단부에 유입되도록 상기 나셀의 기저 면으로부터 일정높이의 내부 공간을 제공하는 바닥급기부, 나셀내부의 후단부에 배치되어 상기 나셀 내부의 공기를 상기 열 교환기로 유입시키는 팬을 포함하는 공랭식 나셀 냉각 장치를 제공한다.

Description

열 교환기를 이용한 공랭식 나셀 냉각장치 {Apparatus for nacelle air cooling using by heat exchanger}
본 출원은 풍력발전시스템의 나셀 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 열 교환기를 이용하여 풍력발전시스템에서 발전기(generator), 기어박스(gearbox)등이 구비되어 있는 나셀내부를 효율적으로 냉각하기 위한 열 교환기를 이용한 공랭식 나셀 냉각장치에 관한 것이다.
풍력발전시스템은 바람에 의한 운동 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 시스템으로서, 가장 친환경적인 에너지원으로 고려되고 있다. 이러한 풍력발전시스템은 타워, 타워 상에 안착되어서 회전 가능하게 지원되는 나셀, 나셀 내에 하우징되는 기어박스(gearbox)와 발전기(generator), 및 하나 이상의 블레이드(blade)로 구성된다.
이와 같이 구성된 풍력발전시스템은, 먼저 타워를 세우고 그 위에 나셀을 안착시킨다. 나셀 내부에는 기어박스(gearbox)와 발전기(generator)등이 구비된다. 상기 기어박스(gearbox)는 블레이드(blade)에서 발생한 회전력을 발전기에서 요구하는 회전수로 높여서 발전기를 회전시킨다. 또한, 상기 발전기(generator)는 블레이드(blade)에서 발생한 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환시킨다.
이처럼, 풍력발전시스템은 가동되는 동안에 열 에너지 손실을 발생시키는 몇몇 기계적, 전기적 구성요소를 포함한다. 이들 구성요소는 전형적으로 나셀 내에 하우징되는 기어박스 및 발전기를 말한다. 나셀 내에 하우징 된 기기들은 풍력발전시스템 가동 시에 발열하게 되고, 이는 나셀 내부 온도를 상승시킬 뿐 아니라 풍력발전시스템 전체 발열용량의 5%를 감소시킨다. 이는 해상용 풍력발전시스템의 rated power인 7MW에서 작동 시, 약 350KW에 해당하는 양이다. 한국 월평균 전력사용량이 가구당 101.9KW임을 고려할 때, 이는 매우 많은 양의 전력에 해당한다.
따라서, 나셀 내부에는 상기 기기들의 발열에 의해 상승하는 나셀내부의 온도를 냉각하고 기기의 손상을 방지하는 환기 장치가 마련되어 있다.
종래 기술 대한민국 특허출원 제10-2010-0126765호에 따르면, 나셀에 설치한 환기 팬을 구동함으로써, 나셀 전면에 마련한 흡기구로부터 도입한 외기(外氣)를 팬 출구에 연통하는 배기구로 배출하여 내부의 환기 냉각을 행하는 풍력발전장치에 대하여 나타나 있다.
그러나 위와 같은 특허 출원은 풍력발전장치의 설치 환경이나 계절에 따라 충분한 냉각능력을 얻을 수 없는 경우가 있다.
풍력발전장치의 설치 장소가 온난한 경우, 나셀의 전면에 마련한 흡기구 만으로는, 나셀 내부기기의 냉각에 필요한 유량을 충분히 확보하지 못할 우려가 있다. 이와 같은 장소에서는, 나셀 내부 기기의 온도상승으로 인해 풍력발전시스템 전부에 손상이 생길 수 있다.
풍력발전시스템의 설치 장소가 한랭한 경우, 풍력발전시스템의 가동이 중지 되어도 흡기구와 배기구를 통해 들어온 바람으로 인해 나셀 내부 기기의 온도가 저하될 수 있다. 그리고 이는 기기의 재가동시 부하를 증대시켜 기기의 손상을 가져올 수 있다.
따라서, 최근 증가하고 있는 해상용(offshore) 풍력발전시스템의 경우, 일반적으로 공기의 높은 소금기 및 습도 때문에 외부공기에 의존하지 않고, 열 교환기가 있는 공기 조절 시스템과 같은 밀폐 형 냉각 시스템을 사용한다. 이는 종래 기술 대한민국 특허출원 제 10-2010-0026865에 나타난 바와 같이, 열 교환기를 통해 나셀내부에서 발생하는 열을 흡수하여 나셀의 외부로 방출시키는 시스템이다.
이처럼, 밀폐 형 나셀 냉각 시스템에는 일반적으로 상기 기기들의 발열에 의해 상승하는 나셀내부의 온도를 냉각하고 기기의 손상을 방지하는 열 교환기가 포함된다.
한편, 풍력발전시스템에는 풍력발전장치가 최고의 효율로 전력을 생산할 수 있도록, 맞바람이 부는 방향으로 풍력발전장치의 블레이드(blade)및 나셀(nacelle)을 회전시키는 요 시스템(yaw system)이 구비된다.
그러나, 종래 기술 대한민국 특허출원 제 10-2010-0026865와 같이 열 교환기가 나셀의 상부에 위치하게 되면, 나셀의 상부에 설치되어 요 에러(yaw error)를 감지하는 풍향풍속계에 악영향을 끼칠 수 있다. 이는, 풍력발전장치에 불안정한 하중을 가해 풍력발전시스템의 효율을 떨어뜨릴 수 있다.
따라서, 풍력발전시스템의 설치환경에 관계없이 광범위한 환경에 적응하여 나셀을 냉각하면서, 동시에 풍력발전시스템의 효율을 높일 수 있는 방법이 모색되어야 할 것이다.
한국공개특허10-2010-0026865 한국공개특허10-2012-0005295
따라서, 본 출원은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 나셀을 외부로부터 차단시킨 상태에서 상기 나셀 내부를 냉각할 수 있는 시스템을 효율적으로 구성함으로써 나셀내부를 염분으로부터 보호하는 동시에 풍력발전시스템의 효율을 높이도록 하는 공랭식 나셀 냉각 장치를 제공하고자 한다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 실시예는, 블레이드의 운동에너지를 전기에너지로 변환시키기 위한 복수의 부품을 포함하는 나셀, 나셀과 연결되어, 상기 나셀 내부의 부품에서 발생한 열을 상기 나셀 외부의 공기로 열 교환하는 적어도 하나의 열 교환기, 열 교환기에 의해 열 교환 된 공기가 나셀의 하단부에 유입되도록 상기 나셀의 기저 면으로부터 일정높이의 내부 공간을 제공하는 바닥급기부, 나셀내부의 후단부에 배치되어 상기 나셀 내부의 공기를 열 교환기로 유입시키는 팬을 포함하여 구성된다.
또한, 나셀은 나셀 내부에 외기(外氣)가 유입되지 않는 밀폐형상을 가질 수 있다.
또한, 열 교환기는 나셀 외측의 하부에 설치될 수 있다.
또한, 바닥급기부는 나셀 내부에 공기를 공급하는 복수개의 공기 유동홀을 포함할 수 있다.
또한, 나셀은 팬을 통과한 공기와 분진 중, 상기 분진을 필터링하는 필터부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 나셀을 외부로부터 차단시킨 상태에서 열 교환기를 이용하여 상기 나셀 내부 공기를 냉각할 수 있는 효과가 있다.
또한, 나셀외측 상부보다 외기(外氣)의 유속이 빠른 나셀외측 하부에 열 교환기를 설치함으로써, 열 교환기가 흡수한 나셀 내부의 열을 신속하게 냉각할 수 있다.
또한, 나셀외측 하부에 열 교환기를 설치함으로써, 요 시스템(yaw system)에 불필요한 방해를 일으키지 않는다.
또한, 바닥급기부에 형성된 공기 유동홀을 통해 나셀내부에 냉각공기를 공급함으로써, 나셀내부의 냉각효율을 높일 수 있다.
또한, 필터를 통해, 열 교환기에 유입되는 공기의 분진을 포집하여 열 교환기의 방열효과를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, UFAD(Under Floor Air Distribution)가 설치된 공랭식 나셀 냉각장치를 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, UFAD(Under Floor Air Distribution)의 동작방법을 설명하기 위한 도이다.
도 3은 풍력발전 시스템에서, 실제로 나셀 외부에서 발생하는 외기(外氣)를 설명하기 위한 도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 열 교환기의 위치를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 나셀 냉각 장치에 있어서, 다른 공랭식 나셀 냉각장치를 도시한 도이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 실시예에 따른 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 실시예에 따른 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래 공랭식 나셀 냉각 장치와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에서, "포함하다" 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, UFAD(Under Floor Air Distribution)가 설치된 공랭식 나셀 냉각장치를 도시한 측면도이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공랭식 나셀 냉각 장치는, 나셀(100), 열 교환기(300), 바닥급기부(500), 팬(700), 필터부재(900)를 포함할 수 있다.
나셀(100)은 내부에 기어박스(gearbox) (101), 발전기(generator) (103)와 같은 기계적 부품을 포함하고, 이러한 기계적 부품들이 풍력발전기의 블레이드(blade)(10)에서 발생한 회전력을 전기에너지로 변환시키는 역할을 한다.
블레이드(10)는 나셀(100) 내부의 기어박스(gearbox) (101)에 기계적으로 연결되어 회전하면서 발생하는 운동에너지를 상기 기어박스로 전송한다.
바람에 의해 회전하는 블레이드(10)는 기어박스(gearbox) (101)를 통해 1500rpm 이상의 고속으로 운동 에너지를 발생시키고, 발전기(generator) (103)는 상기 운동에너지를 전기에너지로 변화시킨다.
이처럼, 풍력발전시스템이 가동되는 동안에 기어박스(gearbox) (101)나 발전기(generator) (103)와 같은 기계적 부품의 작동에 따른 마찰 등에 따라 발열이 일어나게 되고 이는 나셀(100) 내부 온도를 상승시키는 원인이 된다. 따라서 나셀(100)은 상기 나셀(100)내부의 상승된 온도를 냉각하기 위해 나셀(100)의 전면에 흡기구(미 도시) 및 배기구(미 도시)를 포함할 수 있다.
그러나 일반적으로 외부 공기에는 높은 소금기 및 습도 등이 포함되어 나셀(100) 내부에 오염원으로 작용할 수 있기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 공랭식 나셀 냉각장치는 외부 공기가 나셀(100) 내부에 유입되지 않으면서 나셀(100) 내부에서 발생한 열을 교환할 수 있도록, 열 교환기(300)를 이용한 밀폐 형 냉각 시스템을 가질 수 있다.
열 교환기(300)는 열 전도도가 좋은 재질이면 무관하다. 상기의 열 교환기(300)는 나셀(100)과 연결되어 상기 나셀(100)내부의 부품에서 발생한 열을 나셀 외부의 공기로 열 교환할 수 있다.
열 교환기(300)의 자세한 위치에 대해서는 후술하기로 한다.
열 교환기(300) 외형은 특정형상으로 한정되지 않고, 방청처리 된 핀 형상을 가질 수 있으며 나셀(100) 내부의 부품에서 발생한 열이 상기 나셀(100)외부의 공기와 교환 될 수 있는 구조를 갖는다면 어느 것이든 가능하다.
또한, 열 교환기(300)는 나셀(100)의 외부에 설치됨으로써 나셀(100)의 공간활용도를 높일 수 있고, 열 교환을 통해 발생하는 불필요한 폐 열(waste heat)이 나셀(100)내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은, 열 교환기(300)는 나셀(100)의 외측에 용접방식으로 결합될 수 있다.
한편, 온도가 다른 두 물체를 접촉시키면 온도가 높은 물체로부터 온도가 낮은 물체 쪽으로 열이 이동한다.
나셀(100) 내부에서 발생한 열이 온도가 낮은 열 교환기(300)로 전달되면 나셀(100) 내부의 온도는 내려가고, 열 교환기(300)의 온도는 상승하게 된다. 이후, 상기의 열은 외기(外氣)를 통해 냉각되어 열 교환기(300) 외부로 배출되고 다시 상기의 열 교환기(300)의 온도는 내려가게 된다.
따라서, 나셀(100)과 열 교환기(300)는 열적 평형 상태에 도달할 수 있다.
이후, 온도가 내려간 열 교환기(300)는 냉각된 공기를 바닥급기부(500)로 배출하게 된다.
또한, 열 교환기(300)의 열 교환 성능에 따라 나셀(100) 내부로 유입되는 공기의 온도가 달라질 수 있다.
따라서 열 교환기(300)는 외기(外氣)중에 포함되는 분진, 우수, 눈 입자, 소금입자 등의 불순물을 제거하는 것으로서 필터를 포함할 수 있다.
바닥급기부(500)는 상기의 열 교환기(300)에 의해 열 교환된 공기가 나셀(100)의 하단부에 유입되도록 상기 나셀(100)의 기저 면으로부터 일정높이에 내부 공간을 형성한다.
바닥 급기 시스템(Under floor air distribution)은 조화공기를 기어박스(gearbox) (101), 발전기(generator) (103)와 같은 기계적 부품들이 배치된 나셀(100)의 하부에 집중적으로 공급하는 시스템을 말한다.
이러한 바닥 급기 시스템(Under floor air distribution)이 적용될 경우, 나셀 (100)내부 기계적 부품의 작동에 따른 마찰에 따라 온도가 높아진 공기는 나셀(100)의 상부에 적층 되고, 상기의 기계적 부품들이 배치된 나셀(100)의 하부에는 바닥 급기 시스템을 통해 공급된 냉각 공기가 공급되어 공기조화의 불균형을 해소하게 된다.
따라서, 기계적 부품들이 배치된 나셀(100)의 하부영역에 냉각을 집중시킬 수 있어 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 열 교환기(300)를 통해 수용된 공기가 전(全) 나셀(100)내부를 순환하며 열 평형이 이루어지기 전에, 바로 냉각 공기로 사용되기 때문에 열 전달의 경로가 줄어든다.
따라서, 냉각 공기가 나셀(100)내부로 배출되는 과정 중 이물질이 들어가는 것을 방지할 수 있어 방열효과를 더욱 높일 수 있다.
한편, 바닥급기부(500)는 냉각된 공기의 방출율을 높이기 위해 나셀의 길이방향(C)으로 연장되는 파이프(pipe) 또는 덕트(duct)로 구성되어 공기가 이동 할 수 있다. 파이프(pipe) 또는 덕트(duct)는 공기가 서로 이동할 수 있는 관통홀을 가지고 있다면 어느 것이든 가능하다.
또한, 파이프(pipe) 또는 덕트(duct)는 압출성형에 의해 나셀(100)과 단일형상으로 이루어질 수 있고, 별도 독립적인 부품을 이룬 다음 각 부품들이 용접 기타 결합방법에 의해 하나의 나셀(100)로 이루어질 수 있다.
또한, 바닥급기부(500)는 나셀(100)의 하부에 설치되므로, 나셀(100) 내 불순물이 바닥급기부(500) 내로 침입되지 않도록 설계되어야 하며 일정 하중을 지지할 수 있도록 견고하게 제작되어야 한다.
이러한, 바닥급기부(500)는 풍력발전시스템의 구조변경이나 부하특성변화에 대한 대응성이 우수하여 본 발명의 실시예에 한정하지 않고 다양한 나셀 냉각장치에 적용될 수 있다.
한편, 나셀(100) 내부에는 나셀(100) 내부에서 발생하는 열을 강제순환 시키기 위해 팬(700)이 구비될 수 있다
전술한 바와 같이, 바닥급기부(500)를 통해 냉각 공기가 공급된 나셀(100) 하부에는 차가운 공기가 적층 되고, 기계적 부품들에 의해 데워진 공기는 부력에 의해 나셀(100) 상부에 적층 된다. 본 발명의 실시예에 따른 밀폐 형의 공랭식 나셀 냉각장치는, 상기의 데워진 공기를 나셀(100)외부로 배출하는 환기구를 포함하지 않는다.
따라서, 팬(700)은 나셀(100)내측 상부에 적층된 공기가 나셀외측의 하부에 위치 한 열 교환기(300)로 유입되도록 강제순환을 일으킬 수 있다.
일반적으로, 팬이 나셀(100) 내부에서 강제순환을 일으키는데 드는 동력은 50KW내외이다. 이에 비해 본 발명의 실시 예와 같이 바닥급기시스템이 적용될 경우, 공기의 수송에 필요한 동력이 30KW내외로 떨어지게 된다.
따라서, 대형 풍력 발전 시스템 등의 공조방식으로 적합할 뿐 아니라, 에너지 절약에도 매우 효과적이라 할 수 있다.
팬(700)은 나셀(100) 내부의 뜨거워진 공기를 신속하게 열 교환기(300)로 배출하기 위해서, 상기의 공기가 적층 되는 나셀(100)내부의 후단 부와 가까운 곳에 배치하여 나셀(100) 내부에서 발생한 열이 전반적으로 열 교환기(300)를 통해 나셀(100)외부로 배출되도록 한다.
또한, 팬(700)은 나셀(100) 내부에 복수개가 구비되어 강제대류를 일으킴으로써, 열전달률을 높일 수 있고 이것은 열 교환기(300)외에 나셀(100) 내부를 냉각하는 보조수단으로 이용할 수 있다.
한편, 팬(700)을 통과한 공기는 나셀(100) 내부의 기기에서 발생하는 분진을 포함하게 된다.
따라서 필터부재(900)는 팬(700)을 통과한 공기와 분진 중, 상기 분진을 필터링 하기 위해 팬(700)과 열 교환기(300)사이에 배치되어 나셀(100) 내부의 기기에서 발생하는 미세먼지나 세균 등을 걸러낼 수 있다.
필터부재(900)는 고밀도 필터(HEPA filter)로 구성되어, 열 교환기(300)와 가까운 거리에 배치될 수 있다.
고밀도 필터(HEPA filter)는 극 미세 구조로 만들어지기 때문에 미세먼지나 곰팡이들을 걸러내는 공기정화효율이 매우 뛰어나다.
따라서, 정화된 공기를 열 교환기(300)로 유입시켜 열 교환기(300)의 열 교환 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 필터부재(900)를 사용하게 되면, 압력 손실이 발생할 수 있다. 그러나 나셀(100) 내부의 오염도가 높은 경우에는 압력 손실을 감수하더라도 충분히 정화된 공기를 열 교환기(300)로 공급하는 것이 바람직하기 때문에 고밀도 필터(HEPA filter)를 이용하여 공기 중의 오염 물질이 걸러지도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 필터부재(300)는 나셀(100)내부에 착탈 가능하게 설치하여, 나셀 내부의 오염도에 따라 이용할 수 있다.
한편, 나셀(100)의 표면에는 해치커버(Hatch cover)와 같은 개구부(미 도시)를 적어도 하나이상 설치하여 나셀(100) 내부를 유지, 보수 할 수 있다.
이와 같이 열 교환기(300)와 유기적으로 연결된 나셀(100)은 밀폐된 시스템 안에서 나셀(100)내부의 온도를 냉각시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, UFAD(Under Floor Air Distribution)의 동작방법을 설명하기 위한 도이다.
도 2에 나타난 바닥급기부(500)는 도 1에서 전술한 바와 같이, 열 교환기(300)에 의해 열 교환 된 공기가 나셀(100)의 하단부에 유입되도록, 상기 나셀(100)의 기저 면으로부터 일정높이에 내부 공간을 형성한다.
이러한 바닥급기부(500)는 상기 바닥급기부(500)의 장 축 방향을 따라 일정간격을 두고 천공된 복수개의 공기 유동 홀(510)을 포함할 수 있다.
상기의 복수개의 공기 유동 홀(510)은 나셀(100)내부에 배치된 기계적 부품과 맞닿는 바닥급기부(500)의 일 측에 천공된다.
따라서 나셀(100) 외부의 공기와 열 교환된 공기가 공기 유동 홀(510)을 통해 상기의 기계적 부품들을 신속하게 냉각시킬 수 있다.
또한, 공기 유동 홀(510)은 공기가 이동할 수 있는 관통홀을 가지고 있다면 어느 것이든 가능하다.
공기 유동 홀(510)은 차가운 공기가 하부로 향하는 유동특성 때문에 가능한 한 수직에 가깝게 냉각공기를 분출시킬 수 있도록 상기의 바닥급기부(500)에 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 각각의 공기 유동 홀(510) 사이의 간격은 설치장소나 풍력발전시스템의 크기에 따라 다양하게 조절될 수 있다.
이처럼, 열 교환기(300)를 통해 열 교환된 공기는 공기 유동 홀(510)을 통해 나셀(100) 내부로 공급되고, 열 평형이 이루어지기 전에 바로 냉각공기로 사용되기 때문에 열 전달의 경로가 줄어 냉각효율을 높일 수 있다.
도 3은 실제로 나셀 외부에서 발생하는 외기(外氣)의 유속을 3차원 유동 해석하여 나타낸 도이다.
도 3 에 나타난 바와 같이, 블레이드(10)와 타워(30)를 지난 외기(外氣)의 유속은 나셀(100)외측의 하부에서 가장 빠른 것을 알 수 있다.
따라서, 상기의 위치에 열 교환기(300)를 설치하게 되면 상기 열 교환기(300)의 일 측을 통해 유입된 외기(外氣)가 빠른 유속에 의해 타 측으로 신속하게 통과하면서 열 교환기(300)의 방열효과를 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열 교환기의 위치를 설명하기 위한 도이다.
도 4 를 참조하면, 타워(30)를 지나는 나셀(100)외측 하부의 외기(外氣)는, 장애물이 없이 이동하는 나셀(100)외측 상부의 외기에 비해 이동하는 경로가 길어 유체의 속도가 빨라지는 측벽효과(blockage effect)를 일으키게 된다.
이는 전술한 도 3 의 3차원 유동 해석 결과에 의해 뒷받침 될 수 있다.
따라서, 블레이드(10)와 타워(30)를 지나 유속이 빨라지는 나셀(100)외측 하부에 열 교환기(300)를 설치하는 것이 열 교환기(300)의 효율을 높일 수 있다.
한편, 풍력발전시스템에는 풍력발전장치가 최고의 효율로 전력을 생산할 수 있도록, 맞바람이 부는 방향으로 풍력발전장치의 블레이드(10)및 나셀(100)을 회전시키는 요 시스템(미 도시)이 구비될 수 있다.
이때, 나셀(100)외측의 상부에 열 교환기(300)를 설치하게 되면 나셀(100)외측의 상부에 배치되어 상기의 요 에러(yaw error)를 감지하는 풍향풍속계(미 도시)에 악영향을 끼쳐 풍력발전장치에 불안정한 하중을 가할 수 있다.
따라서 나셀(100)외측의 하부에 열 교환기(300)를 설치하게 되면, 풍향풍속계(미 도시)에 불필요한 영향을 주지 않아 각 풍속 별로 나타나는 요 에러(yaw error) 교정을 따로 수행할 필요가 없어지게 된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공랭식 나셀 냉각 장치에 있어서, 다른 공랭식 나셀 냉각장치를 도시한 도이다.
도5를 참조하면 공랭식 나셀 냉각장치는, 복수개의 열 교환기(300)을 포함할 수 있다.
각각의 열 교환기(300)는 나셀(100)외측 하부에 각각 배치되어 나셀(100)내부의 방열효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
공랭식 나셀 냉각 장치의 구조 및 기능에 대한 설명은 이미 도 1에서 전술한 바와 같으므로 생략하기로 한다.
이처럼, 상기의 공랭식 나셀 냉각 장치는 복수개의 열 교환기(300)를 이용하여 나셀(100) 내부를 효율적으로 냉각할 수 있다.
본 발명은 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고, 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10: 블레이드 30: 타워
100: 나셀 101: 기어박스
103: 발전기 300: 열 교환기
500: 바닥급기부 510: 공기 유동 홀
700: 팬 900: 필터부재

Claims (5)

  1. 블레이드의 운동에너지를 전기에너지로 변환시키기 위한 복수의 부품을 포함하는 나셀;
    상기 나셀과 연결되어, 상기 나셀 내부의 부품에서 발생한 열을 상기 나셀 외부의 공기로 열 교환하는 적어도 하나의 열 교환기;
    상기 열 교환기에 의해 열 교환 된 공기가 상기 나셀의 하단부에 유입되도록 상기 나셀의 기저 면으로부터 일정높이의 내부 공간을 제공하는 바닥급기부;
    상기 나셀내부의 후단부에 배치되어 상기 나셀 내부의 공기를 상기 열 교환기로 유입시키는 팬을 포함하는 공랭식 나셀 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 나셀은 외기(外氣)가 유입되지 않는 밀폐형상을 갖는 공랭식 나셀 냉각 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 열 교환기는 상기 나셀 외측의 하부에 설치되는 공랭식 나셀 냉각 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 바닥급기부는 복수개의 공기 유동 홀을 포함하는 공랭식 나셀 냉각 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 나셀은 상기 팬을 통과한 공기와 분진 중, 상기 분진을 필터링하는 필터부재를 더 포함하는 공랭식 나셀 냉각 장치.
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