KR101665907B1

KR101665907B1 - 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기

Info

Publication number: KR101665907B1
Application number: KR1020160002491A
Authority: KR
Inventors: 우상우
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2016-10-12

Abstract

본 발명은 전력 사용이 적으며 블레이드의 아이싱을 효율적으로 방지 및 제거할 수 있는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기에 관한 것으로, 풍력에 의해 회전 가능한 블레이드와, 상기 블레이드가 장착되는 허브와, 상기 허브에 연결되는 나셀과, 상기 나셀을 지지하는 타워와, 상기 타워의 내부에 설치되는 가열부와, 상기 나셀의 내부로부터 상기 가열부에 공기를 공급하는 공급부와, 상기 가열부에 연결되어 상기 타워의 외부에 설치되는 분사부 및 상기 분사부에 설치되는 분사장치를 포함하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기를 제공한다.

Description

디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기 {Wind power generator including de-icing apparatus}

본 발명은 디아이싱 장치를 포함하는 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력 사용이 적으며 블레이드의 아이싱을 효율적으로 방지 및 제거할 수 있는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기에 관한 것이다.

세계의 전력 수요를 충족시키기 위해 대안적인 에너지원이 개발되고 있으며, 풍력발전기는 바람에 의한 회전에너지로부터 전기에너지를 생산하는 장치로서, 화석연료의 고갈과 환경문제로 인해 점차 그 비중이 커지고 있다.

풍력발전기는 일반적으로 바람에 의해 회전되는 다수의 블레이드가 허브에 연결되어 마련되는 로터와, 로터와 연결되는 나셀을 지지하면서 보호하는 나셀 커버와, 나셀 커버를 지지하는 타워를 포함한다.

상기 블레이드는 공기 역학적으로 설계된 형상을 이용하여 바람의 에너지에서 유용한 공력 토크를 발생시키고, 이러한 공력 토크를 이용하여 발전기를 회전시킴으로써 전기를 발생하게 된다.

블레이드의 회전 속도는 다수의 브레이킹 시스템의 사용을 통해서뿐만 아니라 블레이드 피치를 변경시킴으로써 제어될 수 있다. 강한 바람의 상태 시에는 회전 속도를 제한하기 위해, 블레이드 피치가 조정되어 풍력 에너지를 흘려 보낸다. 종종, 블레이드가 높은 회전 속도를 이루는 것을 더욱 방지하기 위해 브레이킹 시스템이 사용된다. 또한, 낮은 바람의 상태 시에는 가능한 한 많은 풍력 에너지를 포획하기 위해 블레이드 피치가 조정된다.

풍력발전기의 블레이드 전력 생산을 위해 높은 가동률이 필요하고, 날씨에 상관없이 항상 운용되어야 한다. 그러나 풍력발전기는 날씨에 영향을 받을 수 밖에 없으며, 특정 조건에서는 블레이드에 얼음이 생기는 이른바 아이싱(icing) 현상이 발생된다. 이러한 아이싱 현상은 특정 지역이나 기후 조건에서 다양한 형태로 나타날 수 있는데, 특히 육상용 풍력발전기의 경우에는 블레이드에 생성된 얼음이 낙하될 소지가 높아 위험 요소가 될 수 있다.

통상, 풍력발전기는 풍향 조건이 우수한 산간 지방이나 해안가 지역에 주로 설치되며, 상기한 지역들은 대체로 겨울철에 눈이 많이 내리는 지역이다. 따라서, 겨울철 눈이 많이 내리게 되면 풍력발전기를 구성하는 블레이드에는 눈이 많이 쌓이게 되고, 이렇게 쌓인 눈이 결빙되어 발전 효율에 영향을 미치게 되며, 실질적인 풍력발전기의 수명에 큰 영향을 미치게 된다.

특히, 블레이드는 바람이 가진 에너지를 회전력으로 변환시켜 로터 또는 나셀로 전달하도록 하는 구성으로써, 상기와 같은 블레이드는 풍력발전기의 핵심적인 구성임을 고려할 때 지속적인 유지 보수 및 점검이 필요하다.

상기한 유지보수 점검을 수행하고자 할 경우에는 외부에서 크레인 등을 이용하거나 나셀 등을 통해 작업자가 블레이드로 이동하여야 한다. 하지만, 블레이드가 결빙된다면 작업자가 블레이드로 이동하는 도중 상기와 같이 결빙된 것에 의해 안전사고의 발생 우려가 클 수 밖에 없다는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 얼음은 블레이드의 전방 단부 영역에 발생되는 것이 일반적인데, 블레이드의 전방 단부 영역에 얼음이 생기면 그로 인하여 블레이드의 공력적인 특성이 저하됨을 물론 블레이드의 질량 불균형 등을 유발하여 과도한 진동을 발생시킬 수도 있다.

따라서, 효과적으로 블레이드의 얼음을 제거하기 위한 방법이 요구되었으며, 이러한 기술이 특허문헌 1(일본공개특허공보 제2008-159336호) 등과 같이 제안되고 있다. 특허문헌 1에서는 전극을 통해 발생하는 플라즈마 현상을 이용한 디아이싱 장치를 개시하고 있다.

하지만, 이와 같은 종래기술의 경우에는, 대형 풍력발전기와 이에 대응하는 대형 회전자 블레이드를 갖으므로 특허문헌 1의 플라즈마 현상을 이용한 디아이싱 장치를 운용하는데 필요한 동력소비가 상당히 크다는 문제점이 있다. 즉, 특허문헌 1의 전극을 이용하여 플라즈마 현상을 발생시키고 이를 통해 블레이드를 디아이싱하는데 필요한 전력이, 디아이싱을 통해 얻는 풍력 발전량보다 더 클 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전력 사용이 적으며 블레이드의 아이싱을 효율적으로 방지 및 제거할 수 있는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기를 제공하는 것에 있다.

풍력에 의해 회전 가능한 블레이드와, 상기 블레이드가 장착되는 허브와, 상기 허브에 연결되는 나셀과, 상기 나셀을 지지하는 타워와, 상기 타워의 내부에 설치되는 가열부와, 상기 나셀의 내부로부터 상기 가열부에 공기를 공급하는 공급부와, 상기 가열부에 연결되어 상기 타워의 외부에 설치되는 분사부 및 상기 분사부에 설치되는 분사장치를 포함하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기를 제공한다.

상기 공급부는 상기 나셀의 내부와 상기 가열부를 연결하는 공기공급유로 및 상기 공기공급유로의 끝단부에 설치되어, 상기 나셀 내부의 공기를 상기 공기공급유로로 유입시키는 공급팬을 포함할 수 있다.

상기 가열부는 상기 타워의 내부에 설치되어 공기를 가열하기 위한 히터 및 상기 히터에서 가열된 공기를 상기 분사부로 송풍시키는 송풍기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 공급부는 상기 공기공급유로에 설치되어 유로를 통과하는 공기의 온도를 측정할 수 있는 온도센서를 더 포함할 수 있다.

상기 분사부는 상기 타워로부터 이격되어 형성되는 분사유로와, 상기 히터와 분사유로를 연결하는 연결유로와, 상기 분사유로를 상기 타워에 지지하며, 타워로부터의 이격 거리를 조절 가능하게하는 지지부 및 상기 지지부를 구동하기 위한 액추에이터를 포함할 수 있다.

상기 지지부는 중공을 갖는 제1 지지부재 및 상기 제1 지지부재의 중공에 삽입되어 제1 지지부재의 길이방향을 따라 이동가능한 제2 지지부재를 포함할 수 있다.

상기 분사부는 상기 나셀의 하단부에 설치된 레일부 및 상기 분사유로의 끝단에 형성되어 상기 레일부를 따라 이동가능한 이동부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 풍력발전기에 설치되어, 상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도에 따라 상기 히터의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 낮은 경우에는 상기 히터를 구동시키며, 상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 높은 경우에는 상기 히터를 구동시키지 않는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 공급부와 상기 분사부를 연결하는 바이패스유로를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 공기공급유로의 가열부 측에 설치되는 제1 조절부 및 상기 공기공급유로의 바이패스유로 측에 설치되는 제2 조절부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 풍력발전기에 설치되어, 상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도에 따라 상기 공급부의 공기를 가열부 또는 바이패스유로에 선택적으로 연통시키는 제2 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 제어부는, 상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 낮은 경우에는 상기 공급부의 공기를 가열부로 연통시키며, 상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 높은 경우에는 상기 공급부의 공기를 바이패스유로로 연통시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기는, 나셀 내부의 고온의 공기를 공급부를 통해 공급함으로써, 가열부의 전력 사용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도에 따라 상기 히터의 구동을 제어하는 제어부가, 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 낮은 경우에는 상기 히터를 구동시키며, 상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 높은 경우에는 상기 히터를 구동시키지 않음으로써 가열부의 전력 사용을 효과적으로 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도에 따라 상기 공급부의 공기를 가열부 또는 바이패스유로에 선택적으로 연통시키는 제2 제어부가, 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 낮은 경우에는 상기 공급부의 공기를 가열부로 연통시키며, 상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 높은 경우에는 상기 공급부의 공기를 바이패스유로로 연통시킴으로써 동일하게 가열부의 전력 사용을 효과적으로 절감시킬 수 있다.

또한, 지지부를 통해 분사부와 블레이드 간의 이격 거리를 조절함으로써, 블레이드를 향해 비교적 가까운 거리에서 분사부로부터 고온의 공기를 분사가능하도록 조절하여 효율적으로 아이싱을 방지 및 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기의 측면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분의 단면도이다.
도 3은 도 2의 B 부분의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기를 나타내기 위한 도 2의 타단면도이다.

이하, 본 발명의 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도1 내지 도4를 참조하여 설명하도록 한다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으며, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기의 측면도, 도 2는 도 1의 A 부분의 단면도, 도 3은 도 2의 B 부분의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기를 나타내기 위한 도 2의 타단면도이다.

우선, 도1 내지 도3을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기의 구조를 설명하도록 한다.

이하, 본 발명의 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기를 설명함에 있어서, 블레이드가 설치되는 허브쪽을 전방으로 규정하고, 상기 허브에 연결되는 나셀쪽을 후방으로 규정하여 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기는 개략적으로 블레이드(B), 허브(H), 나셀(N), 타워(T), 가열부(100), 공급부(200), 분사부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 이루어진다.

상기의 블레이드(B), 허브(H), 나셀(N) 및 타워(T)는 종래 풍력발전기의 구성과 크게 다르지 않으므로, 이에 대한 형상, 역할 등의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

타워(T)는 일정 높이를 가지며 지면 또는 해수면에 수직방향으로 세워진다. 나셀(N)은 상기 타워(T)의 상단부에 설치되어 내부에 회전운동을 전기 에너지로 변환시키기 위한 발전 유닛을 포함한다. 상기 발전 유닛은 허브(H)로부터 전달된 회전의 속도를 증가시키기 위한 증속기, 증속기와 연결되어 전기에너지를 발생시키는 제너레이터 등을 포함한다.

허브(H)는 나셀(N)의 전방에 회전가능하게 설치되어 블레이드(B)의 회전에 따라 일체로 회전한다. 상기 허브(H)의 내부에는 수용 공간이 형성되어 있으며, 풍속에 따라 블레이드의 각도를 조절하기 위한 피치 모터, 이를 제어하기 위한 피치 제어부, 각종 케이블 및 워크 데크 등의 부품이 배치되어 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전기는 블레이드(B)가 풍력을 받아 회전하면 이와 일체로 허브(H)가 회전하게 되고, 상기 회전에 의한 기계에너지를 이용하여 나셀(N) 내부의 발전 유닛을 통해 전기에너지를 발생시키게 된다.

가열부(100)는 상기 타워(T)의 내부에 설치되며, 상기 타워(T)의 내부에 마련되어 공기를 가열하기 위한 히터(120) 및 상기 히터(120)에서 가열된 공기를 분사부(300)로 송풍시키는 송풍기(140)를 포함한다. 상기 히터(120)는 상기 타워 내부의 상단에 설치되는 것이 바람직하며, 공급부(200)를 통해 상기 나셀(N)의 내부로부터 용이하게 공기를 공급받기 위해서이다.

공급부(200)는 상기 나셀(N)의 내부로부터 상기 가열부(100)에 공기를 공급하기 위한 것으로, 상기 나셀(N)의 내부와 가열부(100)를 연결하는 공기공급유로(220) 및 상기 공기공급유로(220)의 끝단부에 설치되어, 상기 나셀(N) 내부의 공기를 상기 공기공급유로(220)로 유입시키는 공급팬(240)을 포함한다. 상기 공급팬(240)은 상기 공기공급유로(220)의 나셀 측 끝단부에 설치되며, 나셀 내부의 고온의 공기를 공기공급유로(220)로 효과적으로 유입시키는 역할을 한다. 상기 공급팬(240)은 나셀(N) 내부의 제너레이터에서 발생하는 열 또는 변압기에서 발생하는 열에 따라 고온으로 된 공기를 송풍하기 위해 제너레이터 또는 변압기 근처에 설치되는 것이 바람직하다. 본 일 실시예에서, 상기 공급팬(240)은 나셀(N) 내부의 제너레이터 근처에 설치되어 있으나, 이에 한정되지 않으며 변압기 근처 또는 제너레이터와 변압기 모두에 설치될 수 있다.

상기 공급부(200)는, 상기 공기공급유로(220)에 설치되어 유로를 통과하는 공기의 온도를 측정할 수 있는 온도센서(260)를 더 포함한다. 상기 온도센서(260)는 상기 공기공급유로(220)에서 가열부(100) 측으로 공급되는 공기의 온도를 정확히 측정하기 위해, 공기공급유로의 끝단측에 설치되는 것이 바람직하다.

분사부(300)는 고온의 공기를 블레이드(B)를 향해 분사하기 위한 것으로, 상기 분사부(300)는 타워(T)로부터 이격되어 형성되는 분사유로(310)와, 상기 히터(120)와 분사유로(310)를 연결하는 연결유로(320)와, 상기 분사유로(310)를 상기 타워(T)에 지지하며, 타워로부터의 이격 거리를 조절 가능하게하는 지지부(330) 및 상기 지지부(330)를 구동하기 위한 액추에이터를 포함할 수 있다.

상기 분사유로(310)는 상기 타워(T)의 길이 방향을 따라 길게 형성되며, 블레이드(B)를 대향하는 위치에 형성될 수 있도록 타워의 상단측에 형성되는 것이 바람직하다. 본 일 실시예에서는 나셀(N)의 하단부로부터 블레이드(B)가 위치하는 최하단부까지 형성되고 있다.

상기 연결유로(320)는 히터(120)와 분사유로(310)를 연결하기 위한 것으로, 분사유로(310)의 이동 시에도 원활하게 고온의 공기를 공급하기 위하여, 연결유로(320)의 일부 또는 전부가 플렉시블(flexible)한 튜브로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 연결유로(320)의 내부로는 온도가 높은 고온의 공기가 공급되므로 열에 대한 내구성이 좋은 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 지지부(330)는 상기 분사유로(310)를 타워(T)의 외주면으로부터 일정 거리만큼 이격되어 타워에 고정될 수 있도록 지지하는 역할을 하며, 또한 상기 분사유로(310)의 타워로부터의 이격 거리를 조절할 수 있도록 한다. 상기 블레이드(B)는 타워(T)로부터 비교적 먼 거리에 위치하고 있기 때문에 상기 분사부(300)가 타워측에 가깝게 설치되어 블레이드와의 거리가 멀면, 상기 블레이드까지 공기가 효율적으로 분사되지 못하게 된다. 하지만, 분사부(300)가 블레이드에 너무 가깝게 설치될 시에는 풍력발전기의 구동 시 블레이드의 작동에 방해가 될 수 있다. 이에 따라, 길이 조절이 가능한 지지부(330)를 통해 상기 분사유로(310)와 블레이드(B) 사이의 거리를 조절할 수 있도록 하여, 블레이드(B)의 디아이싱(de-icing)이 필요한 경우에만 블레이드에 고온의 공기를 분사할 수 있도록 분사부(300)와의 이격 거리를 조절하는 것이 효과적이다.

본 일 실시예에서 상기 지지부(330)는 중공을 갖는 제1 지지부재(332) 및 상기 제1 지지부재(332)의 중공에 삽입되어 제1 지지부재의 길이방향을 따라 이동가능한 제2 지지부재(334)를 포함한다. 상기 제2 지지부재(334)가 제1 지지부재(332)의 중공에서 돌출되는 길이에 따라서 분사유로(310)와 블레이드(B) 간의 거리 조절이 가능하다. 상기 제1 지지부재(332)와 제2 지지부재(334) 서로 간의 상대 이동이 원활하도록 제1 지지부재의 내주면과 제2 지지부재의 외주면 사이에는 볼 베어링이 형성될 수 있다. 상기 액추에이터는 상기 지지부(330)를 길이 조절이 가능한 방향으로 구동할 수 있다. 하지만, 지지부(330)는 이에 한정되지 않으며, 길이 조절이 가능한 장치라면 다른 구조도 가능하다.

또한, 상기 분사부(300)는 상기 나셀(N)의 하단부에 설치된 레일부(350) 및 상기 분사유로(310)의 끝단에 형성되어 상기 레일부(350)를 따라 이동가능한 이동부(360)를 더 포함한다. 상기 레일부(350)는 나셀(N)의 전방 하단부에 분사유로(310)가 이동하는 범위 내에서 설치되며, 상기 레일부(350)의 양 끝단에는 더 이상 이동부(360)가 레일부의 바깥으로 움직이지 못하도록 스토퍼가 설치될 수 있다. 본 일 실시예에서, 상기 레일부(350)는 분사유로(310)가 이동하는 방향을 따라 길게 형성된 2개의 레일이 일정 간격을 두고 나란하게 설치되어 있다. 상기 레일부(350)는 나셀(N)의 하단부에 볼트를 통해 고정될 수도 있고, 별도의 부재를 통해 연결될 수도 있다.

상기 이동부(360)는 분사유로(310)의 상측 끝단에 형성되는 것으로, 상기 분사유로(310)가 레일부(350)를 따라 이동가능하도록 한다. 본 일 실시예에서, 상기 이동부(360)는 분사유로(310)의 상측 끝단에 결합되는 판 형상의 부재(362)와 상기 판 형상의 부재(362)의 하단에 형성되어 상기 레일부(350)를 따라 이동 가능하도록 하는 휠(364)을 포함하여 이루어진다. 상기 판 형상의 부재(362)는 분사유로(310)를 레일부(350)에 지지될 수 있도록 하는 것으로, 분사유로가 레일부의 간격 사이로 삽입되면 판 형상의 부재는 레일부의 간격보다 더 넓은 폭을 갖도록 형성되어 분사유로가 지지될 수 있도록 한다. 이 때, 연결유로(320)가 분사유로(310)의 내부와 연결되기 위해, 상기 판 형상의 부재(362)를 관통하여 삽입될 수 있다. 또한, 상기 판 형상의 부재(362)의 각 레일과 대향하는 하단면에는 휠(364)이 형성되어, 상기 판 형상의 부재가 레일부를 따라 이동 가능하도록 한다. 이에 따라, 상기 분사유로(310)는 더욱 용이하게 블레이드(B)를 향해 전, 후방으로 이동할 수 있으며, 상기 분사유로(310)를 타워(T)에 대하여 지지하는 지지부(330)와 함께 분사유로를 지지함으로써, 상기 지지부(330)가 견뎌야 하는 힘을 줄여주고 안정적인 구조를 형성할 수 있다.

분사장치(380)는 상기 분사유로(310)를 따라 복수개의 노즐이 이격되어 형성된다. 상기 복수개의 노즐은 분사유로(310)의 전 구간에 걸쳐 일정 간격으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 노즐로부터 분사되는 공기의 압력을 높게 형성하기 위해 가압수단을 구비할 수도 있다.

제어부(400)는 상기 풍력발전기에 설치되어, 상기 온도센서(260)에 의해 측정된 공기의 온도에 따라 상기 히터(120)의 구동을 제어하는 역할을 한다. 상기 제어부(400)는 온도센서(260)와 히터(120)에 모두 연결되어 있으며, 상기 온도센서(260)에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 낮은 경우에는 상기 히터(120)를 구동시키며, 상기 온도센서(260)에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 높은 경우에는 상기 히터(120)를 구동시키지 않도록 한다. 또한, 상기 온도센서(260)에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도와 동일한 경우에도 상기 히터(120)를 구동시키지 않도록 한다. 이에 따라, 가열부(100)의 전력 사용을 효과적으로 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

다음으로는, 도4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기는 개략적으로 블레이드(B), 허브(H), 나셀(N), 타워(T), 가열부(100), 공급부(200), 분사부(300), 제2 제어부(1400) 및 바이패스유로(500)를 포함하여 이루어진다.

이 때, 상기의 블레이드(B), 허브(H), 나셀(N), 타워(T), 가열부(100), 공급부(200) 및 분사부(300)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전기와 동일한 구성 및 효과를 가지므로, 이에 대한 설명은 생략하고 상이한 점에 대해서만 설명하도록 한다.

바이패스유로(500)는 상기 공급부(200)와 상기 분사부(300)를 연결한다. 구체적으로는, 상기 공급부의 공기공급유로(220)의 끝단부와 상기 분사부의 분사유로(310)를 연결하는 것으로, 가열부(100)를 거치지 않고 바로 분사 가능하도록 하기 위함이다. 다만, 나셀(N)의 내부에서 공급되는 공기가 공기공급유로(220)에 설치된 온도센서(260)를 거친 후 측정된 온도값에 따라 바이패스유로(500)를 거칠 수 있도록, 상기 바이패스유로(500)는 상기 공기공급유로에서 온도센서(260)가 설치된 곳보다 더 끝단부 측으로 연결되는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 바이패스유로(500)는 분사유로(310)의 내부와 연결되기 위해, 상기 판 형상의 부재(362)를 관통하여 삽입될 수 있다.

더욱이, 상기 바이패스유로(500)는 분사유로(310)의 이동 시에도 원활하게 고온의 공기를 공급하기 위하여, 바이패스유로(500)의 일부 또는 전부가 플렉시블(flexible)한 튜브로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 바이패스유로(500)의 내부로는 온도가 높은 고온의 공기가 공급되므로 열에 대한 내구성이 좋은 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전기는 상기 공기공급유로(220)의 가열부(100) 측에 설치되는 제1 조절부(510) 및 상기 공기공급유로(220)의 바이패스유로(500) 측에 설치되는 제2 조절부(520)를 포함한다. 상기 제1 및 제2 조절부(510, 520)는 개폐가능한 구조로 형성된다. 이에 따라, 상기 제1 조절부(510)가 열려있고 제2 조절부(520)가 닫혀있을 때에는 상기 공기공급유로(220)를 통해 공급된 공기가 가열부(100) 측으로 연통되고, 상기 제1 조절부(510)가 닫혀있고 제2 조절부(520)가 열려있을 때에는 상기 공기공급유로(220)를 통해 공급된 공기가 바이패스유로(500) 측으로 연통되어 분사부(300)로 들어가게 된다.

제2 제어부(1400)는 상기 풍력발전기에 설치되어, 상기 온도센서(260)에 의해 측정된 공기의 온도에 따라 상기 공급부(200)의 공기를 가열부(100) 또는 바이패스유로(500)에 선택적으로 연통시키는 역할을 한다. 상기 제2 제어부(1400)는 온도센서(260)와 제1 조절부(510) 및 제2 조절부(520)와 모두 연결되어, 상기 온도센서(260)에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 낮은 경우에는 상기 공급부(200)의 공기를 가열부(100)로 연통시키며, 상기 온도센서(260)에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 높은 경우에는 상기 공급부(200)의 공기를 바이패스유로(500)로 연통시킨다. 또한, 상기 온도센서(260)에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도와 동일한 경우에도 상기 공급부(200)의 공기를 바이패스유로(500)로 연통시킨다. 이에 따라, 가열부(100)의 전력 사용을 효과적으로 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 제2 제어부(1400)의 구체적인 작동과정을 살펴보면 다음과 같다. 우선, 상기 공급부의 공기공급유로(220)를 통해 나셀(N)의 내부의 공기가 공급되며, 온도센서(260)에 의해 공기의 온도가 측정되어진다. 상기 온도센서(260)는 제2 제어부(1400)와 연결되어 측정된 온도값은 제2 제어부(1400)로 전송되고, 제2 제어부는 전송된 온도값을 적정 분사 온도로 설정된 값과 비교하게 된다. 이에 따라, 상기 온도센서(260)에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 낮은 경우에는 상기 공급부(200)의 공기를 가열부(100)로 연통시키기 위해, 상기 제2 제어부(1400)는 제1 조절부(510)를 열고 제2 조절부(520)를 닫도록 제어한다. 이에 따라, 상기 공기공급유로(220)를 통해 공급된 공기는 가열부(100) 측으로 들어가게 된다. 반면에, 상기 온도센서(260)에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 높은 경우에는 상기 공급부(200)의 공기를 바이패스유로(500)로 연통시키기 위해, 상기 제2 제어부(1400)는 제1 조절부(510)를 닫고 제2 조절부(520)를 열도록 제어한다. 이에 따라, 상기 공기공급유로(220)를 통해 공급된 공기는 바이패스유로(500) 측으로 들어가게 되며, 가열부(100)를 거치지 않고 바로 분사부(300)로 공급되어진다. 온도센서(260)에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도와 동일한 경우에도 상기와 같다.

100: 가열부 120 : 히터
140 : 송풍기 200 : 공급부
220 : 공기공급유로 240 : 공급팬
260 : 온도센서 300 : 분사부
310 : 분사유로 320 : 연결유로
330 : 지지부 332 : 제1 지지부재
334 : 제2 지지부재 350 : 레일부
360 : 이동부 380 : 분사장치
400 : 제어부 1400 : 제2 제어부
500 : 바이패스유로 510 : 제1 조절부
520 : 제2 조절부

Claims

풍력에 의해 회전 가능한 블레이드;
상기 블레이드가 장착되는 허브;
상기 허브에 연결되는 나셀;
상기 나셀을 지지하는 타워;
상기 타워의 내부에 설치되는 가열부;
상기 나셀의 내부로부터 상기 가열부에 공기를 공급하는 공급부;
상기 가열부에 연결되어 상기 타워의 외부에 설치되는 분사부; 및
상기 분사부에 설치되는 분사장치;를 포함하되,
상기 가열부는,
상기 타워의 내부에 설치되어 공기를 가열하기 위한 히터; 및
상기 히터에서 가열된 공기를 상기 분사부로 송풍시키는 송풍기;를 포함하며,
상기 분사부는,
상기 타워로부터 이격되어 형성되는 분사유로;
상기 히터와 분사유로를 연결하는 연결유로; 및
상기 분사유로를 상기 타워에 지지하며, 타워로부터의 이격 거리를 조절 가능하게하는 지지부;를 포함하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기.
제1항에 있어서,
상기 공급부는,
상기 나셀의 내부와 상기 가열부를 연결하는 공기공급유로; 및
상기 공기공급유로의 끝단부에 설치되어, 상기 나셀 내부의 공기를 상기 공기공급유로로 유입시키는 공급팬;
을 포함하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기.
삭제
제2항에 있어서,
상기 공급부는,
상기 공기공급유로에 설치되어 유로를 통과하는 공기의 온도를 측정할 수 있는 온도센서;
를 더 포함하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기.
제4항에 있어서,
상기 분사부는,
상기 지지부를 구동하기 위한 액추에이터;
를 더 포함하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기.
제5항에 있어서,
상기 지지부는,
중공을 갖는 제1 지지부재; 및
상기 제1 지지부재의 중공에 삽입되어 제1 지지부재의 길이방향을 따라 이동가능한 제2 지지부재;
를 포함하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기.
제6항에 있어서,
상기 분사부는,
상기 나셀의 하단부에 설치된 레일부; 및
상기 분사유로의 끝단에 형성되어 상기 레일부를 따라 이동가능한 이동부;
를 더 포함하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기.
제7항에 있어서,
상기 풍력발전기에 설치되어, 상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도에 따라 상기 히터의 구동을 제어하는 제어부;
를 더 포함하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 낮은 경우에는 상기 히터를 구동시키며,
상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 높은 경우에는 상기 히터를 구동시키지 않는 것을 특징으로 하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기.
제7항에 있어서,
상기 공급부와 상기 분사부를 연결하는 바이패스유로;
를 더 포함하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기.
제10항에 있어서,
상기 공기공급유로의 가열부 측에 설치되는 제1 조절부; 및
상기 공기공급유로의 바이패스유로 측에 설치되는 제2 조절부;
를 더 포함하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기.
제11항에 있어서,
상기 풍력발전기에 설치되어, 상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도에 따라 상기 공급부의 공기를 가열부 또는 바이패스유로에 선택적으로 연통시키는 제2 제어부;
를 더 포함하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기.
제12항에 있어서,
상기 제2 제어부는,
상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 낮은 경우에는 상기 공급부의 공기를 가열부로 연통시키며,
상기 온도센서에 의해 측정된 공기의 온도가 적정 분사 온도보다 높은 경우에는 상기 공급부의 공기를 바이패스유로로 연통시키는 것을 특징으로 하는 디아이싱 장치를 포함하는 풍력발전기.