KR101757600B1 - 제3의 에너지동력을 이용한 풍력발전시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 풍력발전시스템에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 풍속이 낮을 경우 목재나 바이오와 같은 친환경연료를 이용하여 풍력발전설비에 적용된 로터 블레이드의 회전력을 극대화함으로써 풍력발전을 효율적으로 수행할 수 있도록 한 제3의 에너지동력을 이용한 풍력발전시스템에 관한 것으로서,
특히 본 발명은, 로터 블레이드가 회전하여 상승하는 방향인 지주의 일측에 근접설치되면서 상부로 연장 설치된 연통부재의 단부가 상승하는 방향에 위치하고 있는 로터 블레이드의 단부 근처에 위치토록 한 소각시설수단과; 상기 로터 블레이드의 각 단부에 설치되어지되, 회전방향의 상면부는 바람의 마찰력이 최소화되도록 곡면을 이루거나 첨예하게 형성하고, 그 하면부에는 소각시설수단의 연통부재로부터 빠르게 배출되는 고온의 열에너지가 최대한 충격하여 로터 블레이드로 이 충격량이 전달될 수 있도록 그 내부가 오목하도록 형성되어진 충격반발수단;으로 구성된 것을 특징으로 한 것이다.
본 발명은 또, 상기 소각시설수단의 내부에 열전달이 양호한 증기발생파이프를 내설한 다음, 상기 증기발생파이프의 단부에 노즐관을 연장하여 이의 단부가 충격반발수단의 하부에 위치토록 하고, 상기 노즐관의 선단에는 고압의 증기를 충격반발수단의 하면에 분사하여 충돌할 수 있도록 하는 한편, 상기 소각시설수단과 근접한 곳에 증기발생파이프로 물을 공급하기 위한 물공급탱크를 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또, 상기 풍력발전시스템에 로터 블레이드의 회전위치를 감지하여 노즐관의 체크밸브를 임의로 개폐할 수 있는 위치감지센서를 구비한 것을 특징으로 한다.
특히 본 발명은, 로터 블레이드가 회전하여 상승하는 방향인 지주의 일측에 근접설치되면서 상부로 연장 설치된 연통부재의 단부가 상승하는 방향에 위치하고 있는 로터 블레이드의 단부 근처에 위치토록 한 소각시설수단과; 상기 로터 블레이드의 각 단부에 설치되어지되, 회전방향의 상면부는 바람의 마찰력이 최소화되도록 곡면을 이루거나 첨예하게 형성하고, 그 하면부에는 소각시설수단의 연통부재로부터 빠르게 배출되는 고온의 열에너지가 최대한 충격하여 로터 블레이드로 이 충격량이 전달될 수 있도록 그 내부가 오목하도록 형성되어진 충격반발수단;으로 구성된 것을 특징으로 한 것이다.
본 발명은 또, 상기 소각시설수단의 내부에 열전달이 양호한 증기발생파이프를 내설한 다음, 상기 증기발생파이프의 단부에 노즐관을 연장하여 이의 단부가 충격반발수단의 하부에 위치토록 하고, 상기 노즐관의 선단에는 고압의 증기를 충격반발수단의 하면에 분사하여 충돌할 수 있도록 하는 한편, 상기 소각시설수단과 근접한 곳에 증기발생파이프로 물을 공급하기 위한 물공급탱크를 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또, 상기 풍력발전시스템에 로터 블레이드의 회전위치를 감지하여 노즐관의 체크밸브를 임의로 개폐할 수 있는 위치감지센서를 구비한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 풍력발전시스템에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 풍속이 낮을 경우 목재나 바이오와 같은 친환경연료를 소각하여 발생한 제3의 운동에너지를 풍력발전설비에 적용된 다수의 로터 블레이드의 단부에 전달함으로써, 이의 회전력을 극대화하여 전기생산효율을 극대화할 수 있도록 한 제3의 에너지동력을 이용한 풍력발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 풍력 발전 설비는 로터 블레이드의 설치로서 자연 풍속에 의해 회전량을 얻어 자연적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 풍력발전시스템에서 흔히 볼 수 있다.
풍력 발전으로 하여금 기대할 수 있는 효과는, 바람의 운동에너지를 이용한 발전방식으로 화석연료 대체효과가 매우 크고, 전기시설의 보급이 어려운 낙후 지역에 경제성 있는 전력 보급이 가능하며, 풍향이 우수한 해안 및 산간지역에 설치함으로써 국내 토지이용을 합리화할 수 있고, 일부 특정지역의 경우 대규모 풍력발전단지 조성으로 관광자원으로 활용이 가능하다.
풍력발전시스템에 따른 구성을 살피면, 풍향에 따라 위치가 변화되도록 후미에 방향타가 마련된 동체가 지주의 상부에 설치되고, 상기 동체의 선단에는 로터 블레이드가 회전가능하게 설치되며, 이 로터 블레이드의 회전축에는 통상의 회전자가 설치되고, 상기 동체로부터 회전축을 지지하는 중심축에는 고정자가 설치되어 로터 블레이드의 회전에 따라 유도기전력을 발생하고, 여기서 발생된 전자기장은 별로로 구비된 축전지에 충전되는 구조로서 풍력 발전에 의한 전기에너지를 얻어 필요로 하는 곳에 사용되고 있다.
상기 로터 블레이드는 회전축상에 보통 2개 이상 설치되어 풍속에 따라 일방향으로 회전되도록 구성된 것인바, 지금까지 개발되어온 로터 블레이드는 블레이드의 역학적 설계 및 블레이드의 가변조건을 충족시켜 원활한 회전을 구하는 설계에 만족하고 있다.
비교적 많은 양의 전기에너지를 얻기 위해 로터 블레이드의 크기 및 형상을 중점으로 설계되었는바, 비교적 큰 로터 블레이드는 풍속이 4m/sec 이상 일 때 회전이 시작되고, 비교적 작은 로터 블레이드는 풍속이 2m/sec 이상 일 때 회전이 시작되면서 전기에너지가 발생하게 된다.
비교적 상기와 같은 풍력발전시스템은 풍속이 많은 지역을 택하여 설치되어 운영되고 있다.
한편, 일부 발전 설비의 규모가 매우 작은 경우는 아파트나 공원 등에 풍력 발전 설비 자체를 조형물을 겸해서 설치되는 경우가 많고, 여기서 얻어지는 전기에너지를 조명등을 점등시키는 조건으로 사용되고 있다. 이는 특정지역과 관계없이 설치되어 주어진 풍력에 의존하여 충전된 전기에너지를 일시적으로 활용하는 예이다.
그러나, 상기와 같은 종래의 풍력발전시스템은 비교적 로터 블레이드가 점점 대형화될수록 풍속조건이 1m/sec로 풍속이 매우 작은 경우는, 로터 블레이드가 차지하는 자중이 크기 때문에 미비한 풍속에서는 회전되지 않음은 물론, 비록 회전이 된다 하더라도 회전력이 약하여 전기에너지가 생성되지 않는다는 단점이 있다.
이와 같은 사례는 풍속이 일정치 않거나, 계절에 의해 풍속에 영향을 미치는 대한민국 및 그 외 특정지역에서도 동일하게 나타나기 때문에 실질적으로 풍력 발전으로 얻어지는 전기에너지는 풍력발전을 얻기 위한 시설투자비용에 비해 현실적으로 매우 부족하다는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 전국 각지에 산재해 있는 소각시설이 수없이 설치되어 있으나 대부분의 소각시설에서 발생하는 열에너지를 그냥 방치함으로써 결국 매우 비경제적이다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출한 것으로서 풍속이 낮을 경우 목재나 바이오와 같은 친환경연료를 소각하여 발생한 제3의 운동에너지를 풍력발전설비에 적용된 다수의 로터 블레이드의 단부에 전달함으로써, 이의 회전력을 극대화하여 전기생산효율을 극대화할 수 있도록 한 제3의 에너지동력을 이용한 풍력발전시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지면으로부터 수직 설치되는 지주와, 상기 지주의 최상부에 횡으로 설치되며, 풍향에 따라 위치가 변화되도록 후미에 방향타가 마련되고, 전방에 고정자를 갖춘 고정축이 마련된 동체와, 상기 고정축으로부터 회전이 가능하게 설치되며, 내부에 회전자가 마련된 회전축 및 상기 회전축의 외측 둘레에 두 개 이상 수평으로 설치되어 풍속에 의해 회전축을 회전구동하는 로터 블레이드와, 상기 로터 블레이드의 회전구동에 따라 발생한 유도기전력을 전기 에너지로 충전하는 축전수단을 포함하여서 된 풍력발전시스템에 있어서,
상기 로터 블레이드가 회전하여 상승하는 방향인 지주의 일측에 근접설치되면서 수직으로 연장 설치된 연통부재의 상단부가 상승하는 방향에 위치하고 있는 로터 블레이드의 단부 근처에 위치토록 하고, 상기 연통부재와 근접되게 증기발생파이프를 설치하여, 상기 증기발생파이프의 하단 일부는 화력과 직접 접촉하여 외부에서 유입된 물을 급속하게 증기화 할 수 있게 그 내부에 설치됨과 더불어 상기 증기발생파이프의 상단에는 고압증기를 고압으로 분사할 수 있는 노즐관이 설치된 후 상기 노즐관이 상승하는 방향에 위치하고 있는 로터 블레이드의 단부 근처에 위치토록 구성된 소각시설수단과; 상기 로터 블레이드의 각 단부에 설치되어지되, 회전방향의 상면부는 바람의 마찰력이 최소화되도록 곡면을 이루거나 첨예하게 형성하고, 그 하면부에는 소각시설수단의 연통부재로부터 빠르게 배출되는 고온의 열에너지 및 노즐관으로부터 분사되는 고압증기가 최대한 집중적으로 충격하여 바람에 의해 회전하고 있는 로터 블레이드를 고속으로 회전시킬 수 있도록 오목하게 형성되는 한편, 상기 로터 블레이드의 단부에 탈거가능하게 설치되어지되, 그 일측으로 보강부가 연장 형성되고, 상기 보강부의 단부에 로터 블레이드가 그 일측으로 형성되어진 결합홈에 일정 깊이 삽입될 수 있게 고정부가 형성되며, 상기 고정부와 결합홈 사이에는 연통부재의 열에너지 및 노즐관의 고압증기에 의해 로터 블레이드가 가열되는 것을 방지할 수 있게 단열부재가 설치되어진 충격반발수단; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 로터 블레이드가 회전하여 상승하는 방향인 지주의 일측에 근접설치되면서 수직으로 연장 설치된 연통부재의 상단부가 상승하는 방향에 위치하고 있는 로터 블레이드의 단부 근처에 위치토록 하고, 상기 연통부재와 근접되게 증기발생파이프를 설치하여, 상기 증기발생파이프의 하단 일부는 화력과 직접 접촉하여 외부에서 유입된 물을 급속하게 증기화 할 수 있게 그 내부에 설치됨과 더불어 상기 증기발생파이프의 상단에는 고압증기를 고압으로 분사할 수 있는 노즐관이 설치된 후 상기 노즐관이 상승하는 방향에 위치하고 있는 로터 블레이드의 단부 근처에 위치토록 구성된 소각시설수단과; 상기 로터 블레이드의 각 단부에 설치되어지되, 회전방향의 상면부는 바람의 마찰력이 최소화되도록 곡면을 이루거나 첨예하게 형성하고, 그 하면부에는 소각시설수단의 연통부재로부터 빠르게 배출되는 고온의 열에너지 및 노즐관으로부터 분사되는 고압증기가 최대한 집중적으로 충격하여 바람에 의해 회전하고 있는 로터 블레이드를 고속으로 회전시킬 수 있도록 오목하게 형성되는 한편, 상기 로터 블레이드의 단부에 탈거가능하게 설치되어지되, 그 일측으로 보강부가 연장 형성되고, 상기 보강부의 단부에 로터 블레이드가 그 일측으로 형성되어진 결합홈에 일정 깊이 삽입될 수 있게 고정부가 형성되며, 상기 고정부와 결합홈 사이에는 연통부재의 열에너지 및 노즐관의 고압증기에 의해 로터 블레이드가 가열되는 것을 방지할 수 있게 단열부재가 설치되어진 충격반발수단; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
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상기와 같이 구성된 본 발명은 기설치된 풍력발전시스템 일측에 소각시설수단을 설치한 다음, 상기 소각시설수단의 연통부재로 부터 빠르게 배출되는 열기가 로터 블레이드의 충격반발수단과 충돌하여 로터 블레이드의 회전력을 증강시키는 한편, 상기 로터 블레이드가 상승하는 방향의 지점에는 연통부재로 부터 배출된 열기로 인하여 공기밀도가 낮아지도록 하여 로터 블레이드의 회전에 영향을 주는 공기마찰력을 줄임으로써 자연미풍만으로 회전하는 로터 블레이드의 회전력을 일층 향상시켜 더 많은 전기에너지를 생산할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 소각시설수단의 노즐관을 통해 배출된 고압의 증기를 로터 블레이드의 충격반발수단과 충돌시켜 로터 블레이드의 회전력을 크게 증강시킴으로써 자연미풍만으로 회전하는 로터 블레이드의 회전력을 가일층 향상시켜 더 많은 전기에너지를 생산할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
본 발명은 또, 상기 로터 블레이드의 단부에 충격반발수단을 탈거가능하게 설치함으로써 기존의 풍력발전시스템을 그대로 사용할 수 있으므로 이의 설치비용을 크게 절감할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전시스템과 충격반발수단의 발췌도시한 요부 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전시스템의 일부를 단면 도시한 제1 실시예도,
도 4는 도 3의 요부를 발췌도시한 측단면도,
도 5는 본 발명에 따른 풍력발전시스템의 일부를 단면 도시한 제2 실시예도.
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전시스템과 충격반발수단의 발췌도시한 요부 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전시스템의 일부를 단면 도시한 제1 실시예도,
도 4는 도 3의 요부를 발췌도시한 측단면도,
도 5는 본 발명에 따른 풍력발전시스템의 일부를 단면 도시한 제2 실시예도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력발전시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 풍력발전시스템과 충격반발수단의 발췌도시한 요부 분해사시도이다.
지면으로부터 수직 설치되는 지주(10)와, 상기 지주(10)의 최상부에 횡으로 설치되며, 풍향에 따라 위치가 변화되도록 후미에 방향타가 마련되고, 그 전방에 고정자를 갖춘 고정축이 마련된 동체(20)와, 상기 고정축으로부터 회전이 가능하게 설치되며, 내부에 회전자가 마련된 회전축 및 상기 회전축의 외측 둘레에 두 개 이상 설치되어 풍속에 의해 회전축을 회전구동하는 로터 블레이드(40)와, 상기 로터 블레이드(40)의 회전구동에 따라 발생한 유도기전력을 전기 에너지로 충전하는 축전수단(30)을 포함하여서 된 풍력발전시스템(1)에 있어서,
상기 로터 블레이드(40)가 회전하여 상승하는 방향인 지주(10)의 일측에 소각시설수단(60)이 근접설치되는데, 상기 소각시설수단(60)은 각종 연소가능한 폐기연소대상물을 이용하거나, 오지에서는 나무를 연소대상물로 사용이 가능하며, 필요하다면 친환경적인 바이오연료를 사용할 수 있다.
상기 소각시설수단(60)은 그 하부 일측에 연료투입도어(63)가 설치되며, 상기 소각시설수단(60)의 상부에는 그 내부의 고온의 열과 공기를 배출하는 연통부재(62)가 설치되는데, 상기 연통부재(62)의 상단은 회전하여 상승하는 로터 블레이드(40)의 단부에 근접시킨다.
그리고, 상기 소각시설수단(60)의 연통부재(62) 내부에는 배출되는 열기의 속도를 증가시킬 수 있도록 연통부재보다 직경이 다소 작은 속도증강턱(62a)을 적어도 하나 이상 설치하게 된다.
또한, 상기 소각시설수단(60)의 내부에는 스테인레스재질이나 구리와 같은 열전달이 양호한 증기발생파이프(64)를 내설한 다음, 상기 증기발생파이프(64)의 단부에 노즐관(65)을 연장한 다음, 상기 노즐관(65)의 단부에는 증기를 고압분사할 수 있는 고압분사노즐(65a)이 설치된다. 이때, 상기 고압분사노즐(65a)는 연통부재(62)와 마찬가지로 회전하여 상승하는 로터 블레이드(40)의 단부에 근접설치되며, 상기 두 노즐관(65)과 연통부재(62)를 상호 접촉시켜 연통부재(62)의 열기로서 노즐관(65) 내부의 증기가 식는 것을 방지함이 바람직하다.
또한, 상기 노즐관(65)을 설치하되, 도 3 및 도 5와 같이 또 하나의 노즐관(66)을 설치하여 동시에, 또는 순차적으로 고압분사노즐(65a)(66a)를 동작시켜 로터 블레이드(40)의 회전력을 극대화함이 바람직하다.
그리고, 상기 소각시설수단(60)의 일측에는 증기발생파이프(64)로 물을 공급하기 위한 물공급탱크(70)가 설치되는데, 상기 물공급탱크(70)에는 물의 량을 외부에서 알 수 있도록 수량표시창(72)이 형성되고, 상기 물공급탱크(70)의 상단부에는 물을 공급할 수 있는 물투입구(71)가 구비되며, 상기 물공급탱크(70)와 증기발생파이프(64)의 사이에 연결된 연결관에는 역류방지변(미도시)이 설치되어 증기발생파이프(64) 내의 고온의 물이 물공급탱크(70)로 역류하는 것을 방지한다.
또한, 상기 노즐관(65)에는 지정된 압력 이상에서 개방되는 체크밸브(65b)를 설치한다.
한편, 상기 로터 블레이드(40)의 각 단부에 충격반발수단(50)을 설치하게 되는데, 상기 충격반발수단(50)은 도 2와 같이 로터 블레이드(40)의 회전방향의 상면부에 바람의 마찰력이 최소화되도록 곡면으로 이루어지거나 첨예하게 형성되고, 상기 충격반발수단(50)의 하면부에는 소각시설수단(60)의 연통부재(62)로부터 빠르게 배출되는 고온의 열에너지가 최대한 충격하여 로터 블레이드(40)로 이 충격량이 전달될 수 있도록 그 내부가 오목하도록 형성되어진다. 이러한 형태 외에도 충격반발수단(50)은 다양한 형태로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 충격반발수단(50)은 로터 블레이드(40)의 단부에 일체로 형성되어도 되나, 기존의 다양한 로터 블레이드(40)로 부터 탈거가 용이하도록 설치하여 기설치된 풍력에너지를 최대한 활용할 수 있도록 함이 바람직하며, 상기 로터 블레이드(40)는 여섯개를 설치하여 충격반발수단(50)과의 접촉을 높임으로써 로터 블레이드(40)의 회전율이 커지게 된다.
이를 실현하기 위해서, 상기 로터 블레이드(40)의 단부에 결합공(54)을 형성하고, 상기 충격반발수단(50)의 일측에는 보강부(57)가 연결되고, 상기 보강부(57)의 단부에는 로터 블레이드(40)과 결착되는 고정부(51)가 형성되는데, 상기 고정부(51)에는 로터 블레이드(40)의 일단이 소정 삽입되도록 결합홈(52)이 형성되고, 상기 고정부(51)와 결합홈(52) 사이에는 단열부재(53)가 설치되어 로터 블레이드(40)가 가열되는 것을 방지하게 된다.
또한, 상기 고정부(51)에는 로터 블레이드(40)의 결합공(54)과 대응하는 나사공(55)이 형성되고, 이들 결합공(54)과 나사공(55)은 볼트(54)와 너트(56)로서 고정된다.
한편, 상기 풍력발전시스템(1)에 로터 블레이드(40)의 회전위치를 감지하여 노즐관(65)의 체크밸브(65b)를 임의로 개폐할 수 있도록 레이저센서나 적외선센서와 같은 위치감지센서(31)를 구비함이 바람직하다.
즉, 회전하고 있는 로터 블레이드(40) 중 상승하는 지점에 도달한 로터 블레이드(40)를 위치감지센서(31)가 감지한 후 노즐관(65)의 체크밸브(65b)를 순간적으로 개방하여 충격반발수단(50)에 고압의 증기를 충돌시킴으로써 로터 블레이드(40)의 회전을 높인다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 풍력발전시스템의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 풍력발전시스템(1)의 로터 블레이드(40)는 자연풍에 의해 회전하면서 전기에너지를 생산하게 된다.
그러나, 자연풍이 미미하여 로터 블레이드(40)의 회전수가 지정된 회전수보다 낮을 시에는 전기에너지가 생산되지 않는다.
그럴 경우에는, 도 1과 같이 지주(10)의 일측에 설치되어진 소각시설수단(60)의 내부에 각종 연소 가능한 폐기연소대상물이나, 오지에서는 나무와 같은 연소대상물을 투입하여 발화시킨다.
상기 소각시설수단(60)의 내부가 적당하게 가열되면, 도 3에 도시한 바와 같이 소각시설수단(60)의 연통부재(62)를 통해 열기가 상승하여 배출되는데, 이때 상기 연통부재(62)의 내부에는 이 보다 직경이 다소 작은 속도증강턱(62a)이 설치되어 있어 연통부재(62)를 빠져 나오는 열기의 속도가 증가하게 된다.
이렇게 속도가 증가한 열기는 도 4와 같이 로터 블레이드(40)의 단부에 설치되어진 충격반발수단(50)과 충돌하게 되며, 이 충격력에 로터 블레이드(40)의 회전력이 증대된다.
이때, 상기 로터 블레이드(40)가 설치된 회전축을 직접 구동시키는데에는 다소 큰 동력이 있어야 하지만 상기 회전축과 거리가 먼 로터 블레이드(40)의 선단에는 회전축을 직접 구동하는 것보다 매우 적은 힘으로도 구동시킬 수 있으므로 연통부재(62)를 빠져나온 열기가 로터 블레이드(40) 단부의 충격반발수단(50)을 충격하였을 때 로터 블레이드(40)의 회전을 증강시킬 수 있는 것이다.
그리고, 상기 연통부재(62)를 빠져 나온 열기에 의해 도 3의 좌측편에는 공기의 밀도가 낮은 H가 발생하고, 도 3의 우측편에는 일반 대기와 같은 공기 밀도로서 좌측편보다 상대적으로 높은 L이 발생하게 되는데, 공기 밀도가 낮은 H 구역으로 회전하여 오는 로터 블레이드(40)의 마찰력이 감소함으로써 결과적으로 로터 블레이드(40)의 회전수를 높일 수 있다.
한편, 상기 연통부재(62)의 내부에 설치되어진 증기발생파이프(64)가 가열되어 그 내부의 물이 끓어 증기가 발생하게 된다.
이렇게 발생한 증기는 증기발생파이프(64)와 연결된 두 노즐관(65)(66)으로 공급됨과 동시에 급속히 압력이 높아지게 되며, 지정된 압력 이상이 되면 노즐관(65)(66)의 체크밸브(65b)(66b)가 동시, 또는 순차적으로 개방되고, 이때 고압으로 배출되는 증기가 도 5에 도시된 바와 같이 충격반발수단(50)과 충돌하게 되며, 이 충격력에 로터 블레이드(40)의 회전력이 또 한번 증대된다.
그리고, 이때 체크밸브(65b)(66b)는 풍력발전시스템(1)의 위치감지센서(31)에 의해 제어되는데, 회전하고 있는 로터 블레이드(40) 중 상승하는 지점에 도달한 로터 블레이드(40)를 위치감지센서(31)가 감지한 후 노즐관(65)(66)의 체크밸브(65b)(66b)를 동시, 또는 순차적으로 개방하여 충격반발수단(50)에 고압의 증기, 즉 도 5의 F1, F2의 운동에너지를 충돌시킴으로써 로터 블레이드(40)의 회전을 높일 수 있는 것이며, 상기 고압분사노즐(65a,66a)이 많으면 많을수록 고압증기에 의한 운동에너지는 커진다.
즉, 자연풍에 의해 로터 블레이드(40)가 회전하는 회전력과, 연통부재(62)에서 배출되는 열기가 충격반발수단(50)에 충돌하면서 발생되는 로터 블레이드(40)의 회전력, 연통부재(62)에서 배출되는 열기의 공기 밀도차 발생하면서 발생되는 로터 블레이드(40)의 회전력, 두 노즐관(65)(66)에 의해 고압으로 분사된 증기가 충격반발수단(50)에 충돌하면서 발생되는 로터 블레이드(40)의 회전력들이 합하여지면서 로터 블레이드(40)의 회전수가 크게 증가하여 전기에너지가 생성되지 않는 미풍에서도 소망하는 전기에너지를 생산할 수 있도록 한 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
10:지주 40:로터 블레이드
50:충격반발수단 51:고정부
52:결합홈 60:소각시설수단
62:연통부재 62a:속도증강턱
64:증기발생파이프 65,66:노즐관
65a,66a:고압분사노즐 65b,66b:체크밸브
70:물공급탱크
50:충격반발수단 51:고정부
52:결합홈 60:소각시설수단
62:연통부재 62a:속도증강턱
64:증기발생파이프 65,66:노즐관
65a,66a:고압분사노즐 65b,66b:체크밸브
70:물공급탱크
Claims (8)
- 지면으로부터 수직 설치되는 지주와, 상기 지주의 최상부에 횡으로 설치되며, 풍향에 따라 위치가 변화되도록 후미에 방향타가 마련되고, 전방에 고정자를 갖춘 고정축이 마련된 동체와, 상기 고정축으로부터 회전이 가능하게 설치되며, 내부에 회전자가 마련된 회전축 및 상기 회전축의 외측 둘레에 두 개 이상 수평으로 설치되어 풍속에 의해 회전축을 회전구동하는 로터 블레이드와, 상기 로터 블레이드의 회전구동에 따라 발생한 유도기전력을 전기 에너지로 충전하는 축전수단을 포함하여서 된 풍력발전시스템에 있어서,
상기 로터 블레이드가 회전하여 상승하는 방향인 지주의 일측에 근접설치되면서 수직으로 연장 설치된 연통부재의 상단부가 상승하는 방향에 위치하고 있는 로터 블레이드의 단부 근처에 위치토록 하고, 상기 연통부재와 근접되게 증기발생파이프를 설치하되, 상기 증기발생파이프의 하단 일부는 화력과 직접 접촉하여 외부에서 유입된 물을 급속하게 증기화 할 수 있게 그 내부에 설치됨과 더불어 상기 증기발생파이프의 상단에는 고압증기를 고압으로 분사할 수 있는 노즐관이 설치된 후 상기 노즐관이 상승하는 방향에 위치하고 있는 로터 블레이드의 단부 근처에 위치토록 구성된 소각시설수단과;
상기 로터 블레이드의 각 단부에 설치되어지되, 회전방향의 상면부는 바람의 마찰력이 최소화되도록 곡면을 이루거나 첨예하게 형성하고, 그 하면부에는 소각시설수단의 연통부재로부터 빠르게 배출되는 고온의 열에너지 및 노즐관으로부터 분사되는 고압증기가 최대한 집중적으로 충격하여 바람에 의해 회전하고 있는 로터 블레이드를 고속으로 회전시킬 수 있도록 오목하게 형성되는 한편, 상기 로터 블레이드의 단부에 탈거가능하게 설치되어지되, 그 일측으로 보강부가 연장 형성되고, 상기 보강부의 단부에 로터 블레이드가 그 일측으로 형성되어진 결합홈에 일정 깊이 삽입될 수 있게 고정부가 형성되며, 상기 고정부와 결합홈 사이에는 연통부재의 열에너지 및 노즐관의 고압증기에 의해 로터 블레이드가 가열되는 것을 방지할 수 있게 단열부재가 설치되어진 충격반발수단; 으로 구성된 것을 특징으로 한 제3의 에너지동력을 이용한 풍력발전시스템 - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 로터 블레이드의 각 단부에 충격반발수단을 탈거가능하게 설치하되, 상기 고정부에 로터 블레이드 단부에 형성되어진 결합공과 대응하는 나사공이 형성되고, 이들 결합공과 나사공이 볼트와 너트로서 고정된 것을 특징으로 한 제3의 에너지동력을 이용한 풍력발전시스템. - 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020160168277A KR101757600B1 (ko) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | 제3의 에너지동력을 이용한 풍력발전시스템 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101977220B1 (ko) * | 2017-11-07 | 2019-08-28 | 김필진 | 터빈 회전 속도 증속용 병풍 장치를 구비하는 수직형 풍력발전기의 바람 세기 조절장치 |
| US11035298B1 (en) | 2020-03-16 | 2021-06-15 | Heleng Inc. | Turbine engine system |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015004277A (ja) * | 2013-06-19 | 2015-01-08 | 株式会社落雷抑制システムズ | 風力発電装置 |
| JP2015004278A (ja) * | 2013-06-19 | 2015-01-08 | 株式会社落雷抑制システムズ | 排気エネルギー回収装置 |
| KR101612227B1 (ko) * | 2015-06-01 | 2016-04-14 | 김봉호 | 폐압/폐열을 이용한 발전 시스템 및 그 방법 |
-
2016
- 2016-12-12 KR KR1020160168277A patent/KR101757600B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015004277A (ja) * | 2013-06-19 | 2015-01-08 | 株式会社落雷抑制システムズ | 風力発電装置 |
| JP2015004278A (ja) * | 2013-06-19 | 2015-01-08 | 株式会社落雷抑制システムズ | 排気エネルギー回収装置 |
| KR101612227B1 (ko) * | 2015-06-01 | 2016-04-14 | 김봉호 | 폐압/폐열을 이용한 발전 시스템 및 그 방법 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101977220B1 (ko) * | 2017-11-07 | 2019-08-28 | 김필진 | 터빈 회전 속도 증속용 병풍 장치를 구비하는 수직형 풍력발전기의 바람 세기 조절장치 |
| US11035298B1 (en) | 2020-03-16 | 2021-06-15 | Heleng Inc. | Turbine engine system |
| CN113404544A (zh) * | 2020-03-16 | 2021-09-17 | 和冷公司 | 涡轮发动机系统 |
| WO2021186256A1 (en) * | 2020-03-16 | 2021-09-23 | Heleng Inc. | Turbine engine system |
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