KR102320936B1 - 유압식 풍력발전 시스템 - Google Patents

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KR102320936B1
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김영주
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주식회사 코리안파워파트너스
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Abstract

유압식 풍력발전 시스템이 개시되어 있다.
이 개시된 유압식 풍력발전 시스템은, 소정 높이로 설치되는 타워와; 타워 상에 회전 가능하게 설치되는 회전지지체와; 회전지지체에 설치되는 것으로, 풍력에 의하여 회전되는 윈드링 조립체와; 회전지지체에 설치되는 것으로, 윈드링 조립체의 회전력에 의하여 유체를 펌핑하는 유압펌프와; 유체이동경로를 통하여 유압펌프와 연결되는 것으로, 유체이동경로를 통하여 이동되는 유체에 의하여 회전력을 출력하는 유압모터와; 유압모터에 연결되는 것으로, 유압모터로부터 제공된 회전력에 의하여 발전하는 발전유닛을 포함한다.

Description

유압식 풍력발전 시스템{HYDRAULIC WIND POWER GENERATING SYSTEM}
본 발명은 풍력발전 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 유지 보수가 쉽고, 고장이 적으며, 가동시간을 극대화할 수 있도록 된 구조의 유압식 풍력발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 프로펠라 방식의 풍력발전기는 한 개의 기둥에 3개의 프로펠러를 설치한 구성을 가진다. 이 풍력발전기는 11 내지 30mph(miles per hour)의 풍속 범위에서만 발전이 가능하다. 즉, 상한 범위를 벗어난 60mph의 풍속에서는 프로펠러가 부러지거나, 발전장치에 화재가 발생할 위험이 높다. 또한 경량화를 위하여 강화섬유유리로 프로펠러를 제작하므로, 자외선에 취약하다는 단점이 있다. 또한 이 풍력발전기는 동작시 소음 발생이 심하고, 1대 설치하기 위해서는 22 에이커의 부지 확보가 필요하다는 단점이 있다.
항력식 풍력발전기는 블레이드를 지지하는 외부링의 지지력이 약하여 강한 바람에 블레이드가 휘거나 부러지는 현상이 발생될 수 있다. 또한 블레이드와 이를 지지하는 구조체 사이에 공간이 형성되어, 소음과 진동이 발생될 수 있다.
또한 상기한 풍력발전기는 타워 상부에 발전기, 증속기, 변압기, 기어박스가 위치하고 있다. 이에 따라 타워 상부에 편중된 무게로 인하여 여름과 겨울의 주야간 온도 변화로 인한 내구성이 약해지면서 고장이 잦고, 화제 위험성이 높다. 또한, 이 풍력발전기는 발전기, 기어박스 등이 타워의 상부에 위치하고 있어서 고장 시 유지 보수가 어렵다는 단점이 있다.
공개특허공보 10-2010-0024309(공개일: 2010.03.05.) 등록특허공보 10-1757123(공고일: 2017.07.12.) 미국공개특허공보 US2018/0328334(공개일: 2018.11.15.)
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 속도가 느린 풍속에서도 발전이 가능하고, 작동 시 소음이 적으며, 유지보수가 용이함과 아울러 고장을 최소화 할 수 있도록 된 구조의 유압식 풍력발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 유압식 풍력발전 시스템은, 소정 높이로 설치되는 타워와; 상기 타워 상에 회전 가능하게 설치되는 회전지지체와; 상기 회전지지체에 설치되는 것으로, 풍력에 의하여 회전되는 팬 조립체와; 상기 회전지지체에 설치되는 것으로, 상기 팬 조립체의 회전력에 의하여 유체를 펌핑하는 유압펌프와; 유체이동경로를 통하여 상기 유압펌프와 연결되는 것으로, 상기 유체이동경로를 통하여 이동되는 유체에 의하여 회전력을 출력하는 유압모터와; 상기 유압모터에 연결되는 것으로, 상기 유압모터로부터 제공된 회전력에 의하여 발전하는 발전유닛을 포함한다.
상기 팬 조립체는, 상기 회전지지체에 설치되는 허브와; 상기 허브와 동축 상에 배치되며, 서로 다른 직경을 가지는 복수의 지지링과; 상기 허브와 상기 복수의 지지링 중 내측에 위치된 지지링 사이에 설치된 복수의 스포크와; 상기 복수의 지지링 중 서로 이웃하는 지지링 사이에 각각 독립적으로 왕복 회동 가능하게 설치되는 복수의 플랩윙을 포함할 수 있다.
상기 복수의 지지링은, 서로 다른 직경을 가지는 제1, 제2 및 제3지지링을 포함하며, 상기 복수의 플랩윙은, 상기 제1지지링과 상기 제2지지링 사이에 설치되는 복수의 제1플랩윙과; 상기 제2지지링과 상기 제3지지링 사이에 설치되는 복수의 제2플랩윙을 포함할 수 있다.
상기 유압모터와 상기 발전유닛은, 상기 타워의 하단부에 배치될 수 있다.
상기 유체이동경로는, 상기 유압모터 측에서 상기 유압펌프 방향으로 유체를 이송하는 제1유체이동경로와; 상기 유압펌프 측에서 상기 유압모터 방향으로 유체를 이송하는 제2유체이동경로를 포함하여, 상기 팬 조립체의 회전력에 의하여 상기 제1 및 제2유체이동경로 사이에서 유체가 순환할 수 있도록 되어 있다.
또한 본 발명은 상기 유체이동경로에 연결 설치되는 것으로, 내부에 유체를 가압 상태로 수용하는 어큐뮬레이터를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 유압펌프와 상기 제2유체이동경로 사이에 설치되는 것으로, 상기 제2유체이동경로 상의 유체 이송속도가 소정 속도 이하인 경우 유체를 능동적으로 펌핑하는 보조유압모터를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 타워의 상단 내측에 설치되는 것으로, 상기 타워 상에서 상기 회전지지체를 회전 가능하게 지지하면서도 상기 유체이동경로의 꼬임을 방지하는 스위블 조인트를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유압식 풍력발전 시스템은 소정 높이로 설치되는 타워와, 상기 타워 상에 회전 가능하게 설치되는 회전지지체와, 상기 회전지지체에 설치되는 것으로 풍력에 의하여 회전되는 윈드링 조립체 및 상기 회전지지체에 설치되는 것으로 상기 윈드링 조립체의 회전력에 의하여 유체를 펌핑하는 유압펌프를 각각 구비한 것으로, 서로 위치 및 높이를 달리하여 설치되는 제1 및 제2풍력발전기와; 유체이동경로를 통하여. 상기 제1풍력발전기의 유압펌프 및 상기 제2풍력발전기의 유압펌프와 연결되는 것으로, 상기 유체이동경로를 통하여 이동되는 유체에 의하여 회전력을 출력하는 유압모터와; 상기 유압모터에 연결되는 것으로, 상기 유압모터로부터 제공된 회전력에 의하여 발전하는 발전유닛을 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 유압모터와 상기 발전유닛 각각은 적어도 2개 이상 구비되고, 상기 유체이동경로와 상기 복수의 유압모터 사이에 배치되어, 유압을 분기시키는 유압매니폴드를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 유압식 풍력발전 시스템은 팬 조립체로서, 복수의 플랩윙으로 이루어진 윈드링(wind ring)을 적용함으로써 속도가 느린 풍속에서도 발전이 가능하며, 작동 시 소음이 적다는 이점이 있다.
또한 본 발명은 유압식 풍력발전 구조를 구성하고, 유체이동경로를 통하여 유동하는 유체의 흐름을 이용하여 동력을 전달할 수 있는 구성을 가짐으로써, 유압모터와 발전기를 타워의 하단부 또는 하단부 주위에 배치 할 수 있다. 이에 따라 타워 상단부에 걸리는 부하를 줄임으로써, 타원 상단부의 고장을 최소화 할 수 있다. 또한 유압모터와 발전기가 타워 하단부 즉, 지상에 설치됨으로써 이들에 대한 유지 보수가 용이하다는 이점이 있다.
또한 본 발명은 유압모터와 발전기를 복수개 구비하고, 이들 사이에 유압매니폴드를 설치하여 연결함으로써, 어느 한 측의 유압모터 또는 발전기가 고장나는 경우 다른 측으로 발전할 수 있으므로, 보다 안정적으로 발전할 수 있다는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 유압식 풍력발전 시스템은 복수의 풍력발전기를 구성하고, 이들에 대해 공통적으로 유압 회로를 설계할 수 있다. 즉, 복수의 풍력발전기의 유체이동경로와 연결된 공통의 유압모터 및 발전유닛을 이용하여 발전할 수 있으므로, 전체적으로 구성을 보다 컴팩트화 할 수 있고, 복수의 풍력발전기 사이의 유압 평형을 이루도록 유압 회로를 설계함으로써, 보다 안정적으로 발전할 수 있도록 한다. 이때 복수의 풍력발전기는 서로 위치 및 높이를 달리하여 설치할 수 있으므로, 상호 간섭없이 발전량을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템을 보인 도면.
도 2는 도 1의 풍력발전기를 보인 사시도.
도 3은 도 2의 팬 조립체를 보인 사시도.
도 4는 도 1의 유압펌프와 스위블 조인트의 결합 관계를 보인 개략적인 도면.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 보인 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템의 유압회로를 보인 개략적인 도면.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템을 보인 도면.
도 8은 도 7의 유압모터와 발전기의 배치 관계를 보인 개략적인 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템의 유압회로를 보인 개략적인 도면.
이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템을 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 풍력발전기를 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 팬 조립체를 보인 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템은 소정 높이로 설치되는 풍력발전기, 유압모터(150) 및 발전유닛(170)를 포함한다.
풍력발전기는 지상(G)과 같은 지지체에 소정 높이로 설치되는 타워(110), 회전지지체(120), 팬 조립체(130) 및 유압펌프(140)를 포함한다. 회전지지체(120)는 타워(110) 상에 회전 가능하게 설치되는 것으로, 상기 유압펌프(140)가 내장될 수 있다. 팬 조립체(130)는 회전지지체(120)에 설치되는 것으로, 풍력에 의하여 회전된다. 유압펌프(140)는 회전지지체(120)에 설치되는 것으로, 팬 조립체(130)의 회전력에 의하여 유체를 펌핑함으로써, 후술하는 유체이동경로를 통하여 유체가 순환되도록 한다.
도 3을 참조하면, 팬 조립체(130)는 윈드링(Wind Ring) 조립체로 이루어지는 것으로, 허브(131), 지지링(135), 복수의 스포크(133) 및 복수의 플랩윙(137)을 포함할 수 있다. 허브(131)는 회전지지체(120)에 설치되는 것으로, 팬 조립체(130)에서 제공되는 회전력을 유압펌프(140) 내부로 전달한다. 지지링(135)은 복수개 구비되는 것으로, 그 각각은 허브(131)와 동축 상에 배치되며, 서로 다른 직경을 가진다. 여기서, 지지링(135)은 서로 다른 직경을 가지는 제1, 제2 및 제3지지링(135a)(135b)(135c)을 포함할 수 있다.
스포크(133)는 허브(131)와 복수의 지지링(135) 중 내측에 위치된 제1지지링(135) 사이에 설치된다. 따라서, 제1지지링(135)은 스포크(133)에 의하여 안정적으로 지지된다. 복수의 플랩윙(137)은 복수의 지지링(135) 중 서로 이웃하는 지지링 사이에 각각 독립적으로 왕복 회동 가능하게 설치된다. 즉, 복수의 플랩윙(137)은 복수의 제1플랩윙(137) 및 복수의 제2플랩윙(137)을 포함할 수 있다. 제1플랩윙(137)은 제1지지링(135)과 제2지지링(135) 사이에 설치되고, 제2플랩윙(137)은 제2지지링(135)과 제3지지링(135) 사이에 설치된다. 상기한 제1 및 제2플랩윙(137)은 양력과 항력을 고려하여 설계되는 것으로, 저속, 중속 및 고속 회전 상태에 따라 플랩윙의 리프트 각도를 달리한다.
이와 같이 제1 및 제2플랩윙(137)을 설치함으로써, 윈드링을 2단 구조로 형성할 수 있다. 따라서 느린 풍속에서도 윈드링이 회전 가능하므로, 풍속이 느린 환경에서도 발전할 수 있다.
유압펌프(140)는 팬 조립체(130)의 회전력에 의하여 유체를 펌핑한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 팬 조립체(130)의 허브의 회전력에 의하여 내부에 주입된 유체를 이동시킨다. 이 유압펌프(140)는 베인펌프, 기어펌프 등으로 구성되는 것으로, 그 자체의 구성 및 원리는 잘 알려져 있는 바 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
유압모터(150)는 유체이동경로(P)를 통하여 상기 유압펌프(140)와 연결된다. 이 유압모터(150)는 유체이동경로(P)를 통하여 이동되는 유체에 의하여 회전력을 출력한다. 발전유닛(170)은 유압모터(150)의 출력 회전축에 연결되는 것으로, 유압모터(150)로부터 제공된 회전력에 의하여 전력을 생산한다.
상기한 바와 같이, 유압식으로 전력을 생산하도록 구성하는 경우는 유체이동경로를 통하여 유동하는 유체의 흐름을 이용하여 동력을 전달할 수 있는 구성을 가짐으로써, 유압모터(150)를 유압펌프(140)의 설치 위치와 다른 위치에 용이하게 설치할 수 있다. 따라서, 유압모터(150)와 발전유닛(170)은 도 1에 도시된 바와 같이, 타워(110)의 하단부에 배치될 수 있다. 이에 따라 타워 상단부에 걸리는 부하를 줄임으로써, 타원 상단부의 고장을 최소화 할 있다. 또한 유압모터와 발전기가 타워 하단부 즉, 지상에 설치됨으로써 이들에 대한 유지 보수가 용이하다는 이점이 있다.
상기 유체이동경로(P)는 유체 순환 구조를 형성하기 위한 것으로, 제1 및 제2유체이동경로(P1)(P2)를 포함한다. 제1유체이동경로(P1)는 유압펌프(140) 측에서 유압모터(150) 방향으로 유체를 이송한다. 제2유체이동경로(P2)는 유압모터(150) 측에서 유압펌프(140) 방향으로 유체를 이송한다. 따라서 팬 조립체(130)의 회전력에 의하여 상기 제1 및 제2유체이동경로(P1)(P2) 사이에서 유체가 순환할 수 있도록 되어 있다.
도 4는 도 1의 유압펌프와 스위블 조인트의 결합 관계를 보인 개략적인 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 풍력발전 시스템은 타워(110)의 상단 내측에 설치되는 스위블 조인트(swivel joint)(115)를 더 포함할 수 있다. 이 스위블 조인트(115)는 타워(110) 상에서 회전지지체(120)를 회전 가능하게 지지하면서도, 유체이동경로(P)의 꼬임을 방지한다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 보인 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 유압식 풍력발전 시스템은 유체이동경로(P)에 연결 설치되는 것으로, 내부에 유체를 가압 상태로 수용하는 어큐뮬레이터(160)를 더 포함할 수 있다. 어큐뮬레이터(160)는 제2유체이동경로(P2)에 연결되도록 설치될 수 있으며, 제2유체이동경로(P2) 내에 소정 압력 이상의 압력이 인가되도록 함으로써, 상기 유압펌프(140)의 작동시 원활하게 유체가 순환되도록 한다. 또한 발전유닛(170)은 전력계통(180)과 연결되어, 전력을 외부로 출력한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템의 유압회로를 보인 개략적인 도면이다.
도 6을 참조하면, 팬 조립체(130)에서 제공된 회전력은 유압펌프(140)에 제공되며, 이에 따라 유압펌프(140)는 제2유체이동경로(P2)를 통하여 유입되는 유체가 순환하여 제1유체이동경로(P1)로 이송되도록 펌핑한다. 여기서, 팬 조립체(130)와 유압펌프(140)의 회전축 상에는 증속기(G)가 설치되어 회전력을 소정 회전비로 증속시킬 수 있다.
유압펌프(140)에 의해 소정 속도로 이송되는 유체는 방향제어밸브(V1)를 경유한 후, 제1유체이동경로(P1)를 따라 유압모터(150)로 전달된다. 유압모터(150)는 일 방향 회전력을 출력하며, 그 출력에 의하여 발전유닛(170)이 전기를 생산한다. 한편, 방향제어밸브(V1)로 향하는 유체의 압력이 소정 압력을 초과하는 경우는 제1릴리프밸브(V21)가 설치된 바이패스 경로를 통하여 제2유체이동경로(P2)로 이동한다. 이에 따라 제1유체이동경로(P1)의 내압이 일정 압력 이상으로 상승하는 것을 방지할 수 있다. 또한 제1유체이동경로(P1)에는 압력을 조정하기 위한 수단으로서, 어큐뮬레이터(A) 및 제2릴리프밸브(V22)가 설치 될 수 있다.
상기 유압모터(150)를 경유하여 배출되는 유체는 소정 압력 이상인 경우는 제1체크밸브(V31)를 통과하여 제2유체이동경로(P2)로 진입한 후, 다시 유압펌프(140)로 입력된다. 한편 유압모터(150)에서 배출된 유체가 소정 압력 이하로 저하된 경우는 제3유체이동경로(P3)를 경유하면서, 유체 보충 및 압력을 상승시킨 후 제2유체이동경로(P2)로 공급한다. 이를 위하여, 제3유체이동경로(P3) 상에는 소정 압력 이상의 유체가 통과되도록 제어하는 제3릴리프밸브(V23), 유체를 냉각시키는 쿨러(C), 유체 내에 포함된 이물질을 여과하는 필터(F), 유체를 보충하는 리저버(R) 등이 설치될 수 있다.
여기서, 본 발명은 유압펌프(140)와 제2유체이동경로(P2) 사이 즉, 제3유체이동경로(P3)에 설치되는 보조유압모터(190)를 더 포함할 수 있다. 이 보조유압모터(190)는 제2유체이동경로(P2)로 공급된 유체의 이송속도가 소정 속도 이하로 저하되는 경우에 유체를 능동적으로 펌핑한다. 이를 위하여, 보조유압모터(190)는 외부에서 인가되는 전원에 의하여 구동되는 전기모터와 이 전기모터의 회전력에 의하여 유압을 상승시키는 유압모터로 이루어질 수 있다. 여기서, 보조유압모터(190)의 출력단과 상기 쿨러(C)의 입력단 사이에는 바이패스 경로가 형성되고, 그 경로 상에 제4릴리프밸브(V24)가 설치될 수 있다. 따라서 보조유압모터(190)에 의하여 유체의 압력이 소정 압력 이상으로 상승된 경우는 제2릴리프밸브(V24)가 개방되면서, 유체의 일부는 쿨러(C) 방향으로 바이패스 되면서 압력이 조절된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템을 보인 도면이고, 도 8은 도 7의 유압모터와 발전기의 배치 관계를 보인 개략적인 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템은 서로 위치 및 높이를 달리하여 설치되는 제1풍력발전기(WG1) 및 제2풍력발전기(WG2)와, 유압모터(150) 그리고 발전유닛(170)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2풍력발전기(WG1)(WG2) 각각은 타워, 회전지지체, 팬 조립체 및 유압펌프를 포함하는 것으로, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템의 동일 이름의 구성요소와 실질적으로 동일하다. 그러므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
유압모터(150)는 상기 제1풍력발전기(WG1)의 유압펌프 및 상기 제2풍력발전기(WG2)의 유압펌프와 연결되는 것으로, 유체이동경로를 통하여 이동되는 유체에 의하여 회전력을 출력한다. 발전유닛(170)는 유압모터(150)로부터 제공된 회전력에 의하여 발전하는 발전유닛을 포함할 수 있다.
여기서, 유압모터(160)와 발전유닛(170) 각각은 적어도 2개 이상 구비될 수 있다. 즉, 도 8을 참조하면, 유압모터(160)는 제1 및 제2유압모터(161)(165)로 구성되고, 발전유닛(170)는 제1 및 제2유압모터(161)(165)에 각각 연결 설치되는 제1 및 제2발전유닛(171)(175)로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 유압식 풍력발전 시스템은 유체이동경로(P)와 복수의 유압모터 사이에 배치되어, 유압을 분기시키는 유압매니폴드(190)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 유압모터와 발전기를 복수개 구비하고, 이들 사이에 유압매니폴드를 설치하여 연결함으로써, 어느 한 측의 유압모터 또는 발전기가 고장나는 경우 다른 측으로 발전할 수 있으므로, 보다 안정적으로 발전할 수 있다.
또한 복수의 풍력발전기는 서로 위치 및 높이를 달리하여 설치되므로, 상호 간섭없이 발전량을 극대화 시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유압식 풍력발전 시스템의 유압회로를 보인 개략적인 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 유압회로 중 제1 및 제2풍력발전기 각각의 유압회로는 도 6을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에 유압회로의 구성과 실질상 동일한 구성을 가진다. 한편, 제4유체이동경로(P13)를 마련함에 있어서, 제1 및 제2풍력발전기에 공통적으로 적용되도록 구성된다. 즉, 제4유체이동경로(P13)는 제1풍력발전기의 제1유체이동경로(P11)와 제2풍력발전기의 제2유체이동경로(P12) 사이를 연결하도록 마련되어, 제1유체이동경로 P11과 P12 사이에 유압 평형을 이룰 수 있도록 한다.
이와 같이, 복수의 풍력발전기를 구성하고, 이들에 대해 공통적으로 유압 회로를 설계할 수 있다. 이에 따라 전체적으로 구성을 보다 컴팩트화 할 수 있다. 또한 복수의 풍력발전기 사이의 유압 평형을 이루도록 유압 회로를 설계함으로써, 보다 안정적으로 발전할 수 있도록 한다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
110: 타워 115: 스위블 조인트
120: 회전지지체 130: 팬 조립체
140: 유압펌프 150: 유압모터
160: 어큐뮬레이터 170: 발전유닛
P: 유체이동경로 P1, P11: 제1유체이동경로
P2, P12: 제2유체이동경로 P3: 제3유체이동경로

Claims (10)

  1. 서로 위치 및 높이를 달리하여 설치되는 제1 및 제2풍력발전기를 포함하는 유압식 풍력 발전 시스템에 있어서,
    상기 제1풍력발전기 및 상기 제2풍력발전기 각각은,
    소정 높이로 설치되는 타워(110)와; 상기 타워(110) 상에 회전 가능하게 설치되는 회전지지체(120)와; 상기 회전지지체(120)에 설치되는 것으로, 풍력에 의하여 회전되는 팬 조립체(130)와; 상기 회전지지체(120)에 설치되는 것으로, 상기 팬 조립체(130)의 회전력에 의하여 유체를 펌핑하는 유압펌프(140)와; 상기 타워(110)의 하단부에 배치되며, 유체이동경로(P)를 통하여 상기 유압펌프(140)와 연결되는 것으로, 상기 유체이동경로(P)를 통하여 이동되는 유체에 의하여 일 방향으로 회전력을 출력하는 유압모터(150)와; 상기 타워(110)의 하단부에 배치되며, 상기 유압모터(150)에 연결되는 것으로, 상기 유압모터(150)로부터 제공된 회전력에 의하여 발전하는 발전유닛(170)과; 상기 유체이동경로(P)에 연결 설치되는 것으로, 내부에 유체를 가압 상태로 수용하는 어큐뮬레이터(160);를 포함하며,
    상기 유체이동경로(P)는 상기 유압펌프(140) 측에서 상기 유압모터(150) 방향으로 유체를 이송하는 제1유체이동경로(P1)와; 상기 유압모터(150) 측에서 상기 유압펌프(140) 방향으로 유체를 이송하는 제2유체이동경로(P2)를 포함하여, 상기 팬 조립체(130)의 회전력에 의하여 상기 제1 및 제2유체이동경로(P1)(P2) 사이에서 유체가 순환할 수 있도록 하고,
    상기 유압펌프(140)에 의해 소정 속도로 이송되는 유체는 방향제어밸브(V1)를 경유한 후, 상기 제1유체이동경로(P1)를 따라 상기 유압모터(150)로 전달되며,
    상기 방향제어밸브(V1)로 향하는 유체의 압력이 소정 압력을 초과하는 경우는 제1릴리프밸브(V21)가 설치된 바이패스 경로(Pb)를 통하여 상기 제2유체이동경로(P2)로 이동하여 상기 제1유체이동경로(P1)의 내압이 일정 압력 이상으로 상승하는 것을 방지할 수 있도록 되고,
    상기 유압모터(150)를 경유하여 배출되는 유체는 소정 압력 이상인 경우는 제1체크밸브(V31)를 통과하여 상기 제2유체이동경로(P2)로 진입한 후, 다시 상기 유압펌프(140)로 입력되고,
    상기 제1 및 제2풍력 발전기 중 적어도 어느 한 풍력 발전기의 유압모터(150)에서 배출된 유체가 소정 압력 이하로 저하된 경우, 유체 보충 및 압력이 상승되도록 하는 것으로, 상기 제1 및 제2풍력 발전기 각각의 상기 제1유체이동경로와 상기 제2유체이동경로 사이에 마련 된 단일의 제3유체이동경로(P3)를 더 포함하며,
    상기 제1풍력발전기의 제1유체이동경로(P11)와, 상기 제2풍력발전기의 제1유체이동경로(P12) 사이를 연결하도록 마련된 제4유체이동경로(P13)를 더 포함하여, 상기 제1풍력발전기의 제1유체이동경로(P11)와 상기 제2풍력발전기의 제2유체이동경로(P12) 사이에 유압 평형을 이룰 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 유압식 풍력발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팬 조립체는,
    상기 회전지지체에 설치되는 허브와;
    상기 허브와 동축 상에 배치되며, 서로 다른 직경을 가지는 복수의 지지링과;
    상기 허브와 상기 복수의 지지링 중 내측에 위치된 지지링 사이에 설치된 복수의 스포크와;
    상기 복수의 지지링 중 서로 이웃하는 지지링 사이에 각각 독립적으로 왕복 회동 가능하게 설치되는 복수의 플랩윙을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 풍력발전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 지지링은,
    서로 다른 직경을 가지는 제1, 제2 및 제3지지링을 포함하며,
    상기 복수의 플랩윙은,
    상기 제1지지링과 상기 제2지지링 사이에 설치되는 복수의 제1플랩윙과;
    상기 제2지지링과 상기 제3지지링 사이에 설치되는 복수의 제2플랩윙을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 풍력발전 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유압모터와 상기 발전유닛은,
    상기 타워의 하단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 유압식 풍력발전 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3유체이동경로(P3)에 설치되는 것으로, 소정 압력 이상의 유체가 통과되도록 제어하는 제3릴리프밸브(V23)와; 상기 제3유체이동경로(P3)를 경유하는 유체를 냉각시키는 쿨러(C)와; 유체 내에 포함된 이물질을 여과하는 필터(F)와; 유체를 보충하는 리저버(R) 및, 상기 제1 및 제2풍력 발전기 중 적어도 어느 한 풍력 발전기의 제2유체이동경로 상의 유체 이송속도가 소정 속도 이하인 경우, 상기 리저버(R) 내의 유체를 상기 제1 및 제2풍력 발전기 중 적어도 어느 한 풍력 발전기의 상기 제2유체이동경로 방향으로 펌핑하는 보조유압모터(190)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 풍력발전 시스템.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타워의 상단 내측에 설치되는 것으로, 상기 타워 상에서 상기 회전지지체를 회전 가능하게 지지하면서도 상기 유체이동경로의 꼬임을 방지하는 스위블 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 풍력발전 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
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