KR102552053B1 - 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공조기를 비롯한 다양한 공기 덕트에서 활용되지 못하고 버려지는 폐풍의 속도에너지를 회수하되, 최적의 유로설계를 통해 안정성과 지속성을 유지한 채 최대의 출력에너지로 회수하고, 에너지 회수량을 계측하여 모니터링이 가능하며, 유체의 소음발생도 최소화시킬 수 있도록 개선된 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛에 관한 것이다.
Description
본 발명은 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공조기를 비롯한 다양한 공기 덕트에서 활용되지 못하고 버려지는 폐풍(廢風)의 속도에너지를 회수하되, 최적의 유로설계를 통해 안정성과 지속성을 유지한 채 최대의 출력에너지로 회수하고, 에너지 회수량을 계측하여 모니터링이 가능하며, 유체의 소음발생도 최소화시킬 수 있도록 개선된 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛에 관한 것이다.
화석연료의 폐해와, 지구온난화 등 심각한 환경문제로 인해 친환경 에너지 수득을 위한 많은 노력들이 진행되고 있다.
대표적인 예로, 태양광, 풍력, 지력, 조력 등을 예시할 수 있다.
하지만, 이들은 대규모 단지를 형성해야 하므로 엄청난 부지를 필요로 할 뿐만 아니라, 자연환경의 변화에 따라 에너지 수득효율이 급변하기 때문에 안정성이 떨어지는 단점이 있다.
한편, 대형건물들을 비롯한 다수의 빌딩 등에서 가동되는 공조기, 각종 송풍팬(환풍팬) 등에 의해 버려지는 건물내 폐풍으로부터 속도에너지를 회수하여 발전시킴으로써 친환경적이면서 안정적인 에너지 수득을 이루려는 시도들이 진행되고 있다.
그런데, 폐풍이 발생되는 대상이 매우 다양하고, 폐풍의 풍속도 다양해서 이를 안정적이면서 지속적이고 최대 출력에너지로 수득할 수 있는 구조의 발전유닛을 구현하기가 쉽지 않았다.
때문에, 다양한 발전유닛이 개발되어 있음에도 불구하고, 규격화 유닛화 된 폐풍으로부터 속도에너지를 회수하여 전기에너지로 재활용할 수 있는 구조화된 발전유닛의 개발이 여전히 요청되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 공조기를 비롯한 다양한 공기 덕트에서 활용되지 못하고 버려지는 폐풍의 속도에너지를 회수하되, 최적의 유로설계를 통해 안정성과 지속성을 유지한 채 최대의 출력에너지로 회수하고, 에너지 회수량을 계측하여 모니터링이 가능하며, 유체의 소음발생도 최소화시킬 수 있도록 개선된 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 공조기를 포함한 바람이 부는 덕트에 설치되어 폐풍으로부터 전기에너지를 회수하는 발전기유닛에 있어서; 상기 발전기유닛은 원통형상의 본체부(110)와, 상기 본체부(110)의 일단에서 확관된 제1확관부(120)와, 상기 본체부(110)의 타단에서 확관된 제2확관부(130)와, 상기 제1확관부(120)에서 일정길이 연장되어 난류성 유입공기를 층류로 전환시키는 공명부(140)를 포함하고; 상기 제2확관부(130) 내부에는 발전기(200)가 설치되며, 상기 제1확관부(120) 내부에는 터보팬(210)이 설치되고, 상기 터보팬(210)은 상기 발전기(200)로부터 연장된 회전축(220)에 고정되어 유입공기를 압축가속시켜 발전 회수하는 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛을 제공한다.
이때, 상기 발전기(200)는 상기 본체부(110) 내경에 고정되는 고정대(230)를 통해 고정지지되며; 상기 고정대(230)에는 상기 회전축(220)과 평행하게 설치되는 정류판(232)을 포함할 수도 있다.
또한, 상기 정류판(232)의 후단에는 임의로 자유롭게 움직일 수 있는 형태의 자유회전단(234)이 더 구비될 수도 있다.
또한, 상기 발전기(200)의 후단인 상기 회전축(220) 반대단에는 상기 회전축(220)으로부터 연장된 연장축(222)이 더 형성되고, 상기 연장축(222)에는 엔코더(240)가 더 설치될 수도 있다.
또한, 상기 터보팬(210)은 날개를 가지고 있으며, 상기 날개에 꼬임을 주된 꼬임각은 30°~ 45°를 유지하도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 터보팬(210)의 후단에는 회전축(220)을 감싸는 형태로 베르누이판(250)이 더 설치되고; 상기 베르누이판(250)은 원통형상을 이루되 터보팬(210)에 가까운 쪽의 직경이 작고, 발전기(200) 쪽으로 갈수록 직경이 점점 커지다가 일정직경에 이르면 동일 직경을 일정길이 유지하는 개방단 형태의 구조물일 수 있다.
또한, 상기 베르누이판(250)은 비행기의 수직꼬리날개 형상을 갖는 스터드(260)에 의해 본체부(110)의 내주면에 고정되며, 상기 스터드(260)의 하단에는 상기 베르누이판(250)을 감싸면서 내부에 공간을 만드는 공기압축통(262)이 고정되며, 상기 공기압축통(262)의 선단에는 상기 베르누이판(250)의 선단 모양에 대응되는 형상으로 가공된 공기유도가이드(264)가 형성되고, 상기 공기압축통(262) 내경에는 상기 베르누이판(250)과 연결된 다수의 고정리브(268)가 구비될 수 있다.
또한, 상기 발전기(200)에서 생산된 전기는 BMS(Battery Management System)(300)에서 관리되며, 상기 BMS(300)에는 교류를 직류로 변환시키는 컨버터(310), 전기에너지를 관리하여 스마트그리드를 구현하는데 기초가 되는 디지털 전력량계측기(320), 에너지 비용관리와 빌딩에너지관리시스템(BEMS)을 구축하기 위해 데이터를 송수신하는 통신기(330)를 포함하고; 상기 통신기(330)에는 봉인기기를 더 설치하여 봉인시 인증번호의 인증과 해제시 알람을 송출하는 보안시스템을 구현할 수 있다.
또한, 상기 제1확관부(120)의 둘레 일부에는 제1부스팅홀(400)이 형성되고, 상기 제2확관부(130)의 둘레 일부에는 제2부스팅홀(410)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1부스팅홀(400)과 제2부스팅홀(410)의 공기유입량 비는 3:1로 유지되게 개도가 자동조절될 수 있다.
또한, 상기 제1부스팅홀(400)에는 개폐용 제1댐퍼(402)가 설치되고, 상기 제1댐퍼(402)의 개도는 제1댐퍼조절모터(404)에 의해 조절되며; 상기 제2부스팅홀(410)에는 개폐용 제2댐퍼(412)가 설치되고, 상기 제2댐퍼(412)의 개도는 제2댐퍼조절모터(414)에 의해 조절될 수 있다.
또한, 상기 제1,2댐퍼(402,412)의 도입공기 접촉면은 볼록하게 곡률 가공될 수 있다.
또한, 상기 본체부(110)는 입구측인 공명부(140)의 유량단면적 비율은 2:1:2의 비율을 갖도록 설계하고; 토출측인 제2확관부(130)의 토출면적 비율은 1.5:2:1.5의 비율을 갖도록 설계될 수 있다.
또한, 상기 공명부(140)의 후단에는 다수의 가이드베인(500)이 격자형상으로 배열되고, 상기 가이드베인(500)의 상면(L)은 곡률을 갖고 하면(L')은 수평상태를 유지하여 길이를 비교하였을 때 L ＞ L'이 되게 설계될 수 있다.
또한, 상기 공명부(140)의 선단에는 난류를 정류시켜 층류로 전환하는 다수의 강선(600)이 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 터보팬(210)의 전단에는 발전기의 회전수를 제어하는 정속구동장치(CSD)가 더 설치될 수 있다.
또한, 본 발명은 공조기를 포함한 바람이 부는 덕트에 설치되어 폐풍으로부터 전기에너지를 회수하는 발전기유닛에 있어서; 상기 발전기유닛은 사각통형상의 본체부(110)와, 상기 본체부(110)의 내부 일부를 상층류와 하층류의 흐름으로 분할하는 세퍼레이터(700)와, 상기 세퍼레이터(700)의 단부가 끝나는 지점에 맞춰 본체부(110) 내부의 상단면과 하단면에 서로 대칭되는 형태로 설치된 곡률형 받음판(710)과, 상기 받음판(710)의 단부와 간격을 두고 상하 각각 한 쌍이 설치된 각형발전기(720)를 포함하고; 상기 세퍼레이터(700)와 받음각(710)이 유입공기를 압축시키면서 속도를 가속시켜 발전 회수하는 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛도 제공한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 공조기를 비롯한 다양한 공기 덕트에서 활용되지 못하고 버려지는 폐풍의 속도에너지를 회수하여 재활용에너지로 활용할 수 있다.
둘째, 압축공기의 최적한 유로설계를 통해 최대의 출력에너지로 회수할 수 있다.
셋째, 정격전압을 유지하면서 안정적인 전력량을 확보할 수 있다.
넷째, 에너지 회수량을 계측하여 모니터링이 가능하고, 보안기능을 포함한 데이터 전송이 가능하다.
다섯째, 압축공기량의 흐름을 조절하여 유체의 소음발생도 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 발전기유닛을 적용할 수 있는 설비의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 발전기유닛의 예시적인 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발전기유닛의 전장구현예를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발전기유닛을 구성하는 터보팬부의 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발전기유닛을 구성하는 부스팅홀의 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 발전기유닛을 구성하는 본체부의 유체 분배설계예를 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 발전기유닛을 구성하는 가이드베인의 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 발전기유닛을 구성하는 정속구동장치의 예시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 발전기유닛의 다른 예를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 발전기유닛의 예시적인 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 발전기유닛의 전장구현예를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발전기유닛을 구성하는 터보팬부의 확대도이다.
도 5는 본 발명에 따른 발전기유닛을 구성하는 부스팅홀의 예시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 발전기유닛을 구성하는 본체부의 유체 분배설계예를 보인 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 발전기유닛을 구성하는 가이드베인의 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 발전기유닛을 구성하는 정속구동장치의 예시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 발전기유닛의 다른 예를 보인 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
덧붙여, 본 발명의 설명중 '증속'이란 개념은 발전기유닛으로 도입되는 공기의 에너지 손실을 최대한 줄여 공기역학적 특성을 활용할 수 있도록 하기 위한 것으로서 도입되는 폐풍을 최대한 활용하여 최대의 발전을 유도하기 위한 것임을 전제로 한다.
이와 같은 본 발명인 증속용 발전기유닛은 도 1의 예시와 같이, 건물내부는 물론 건물외부에서도 적용가능하다.
특히, 본 발명에 따른 증속용 발전기유닛은 도시와 같이, 건물내 공조기(AHU)의 토출측이나 공조·환기 주덕트·가지덕트 계통내 또는 환기(급.배기)덕트의 출구; 건물내 공조구역중 개별 워크스테이션(Work Station)존의 출구; 산업용 건물(공장 등)내 배기후드의 출구나 산업용 집진시설의 출구; 자동차의 전력 계통중 환형덕트(동압과 정압을 이용)를 이용한 발전시스템의 출구; 건물공사중 임시 환기덕트시설의 출구; 토목 도로터널 공사중 환기출구나 터널 제트팬의 출구; 소방제연시설 급,배기 출.입구 또는 공조겸용으로 비상용시설을 설치하는 출구; 그 밖에 유체기기(팬)를 설치하여 속도(바람)를 내는 출구 등에 적용될 수 있다.
즉, 이들 개소에 유닛하우징(100)을 설치하여 폐풍의 속도에너지로부터 전기에너지를 회수하여 재활용하되, 스마트그리드(Smart Grid)를 구축할 수도 있다.
이때, 건물(산업용, 상업용)의 공조의 경우 환기사용과 동시에 저속덕트(회수발전-10m/s)와 고속덕트(20m/s)의 취출가동을 할 수 있으며, 소방제연과 겸용방식은 고속발전(20m/s이상)을 취출하는 방식을 사용할 수 있다.
또한, 발전시 출력은 대상부하 전기 공급방식에 순환시키며 야간, 잉여발전시 ESS(ELECTRIC POWER STORAGE SYSTEM) 저장 시스템에 충전하며 익일 생산될 부하와 혼합하여 발전할 수 있다.
뿐만 아니라, 발전과 충전이 동시에 생산될 경우, 디지털 전력량계로 전력계측 → 보안과 송신기의 알람, DATA전송 → USB, IC칩카드에 기록 → SI(통합제어)와 모바일 전송후 정보 실시간 교환하는 방식으로 제어할 수 있다.
이때, 전체 통합제어(SI)는 존별, 워크스테이션별, 층별, 전체제어가 통합되도록 구성하여 외부의 전용발전시 각각 개별제어와 통합제어가 가능하도록 스마트그리드(SMART-GRID) 방식으로 전력을 제어하도록 설계할 수 있다.
그러면, 도 2를 참고하여 본 발명에 따른 증속용 발전기유닛에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2의 예시와 같이, 본 발명에 따른 증속용 발전기유닛은 유닛하우징(100)을 포함한다.
이때, 상기 유닛하우징(100)은 원형 또는 각형으로 구현될 수 있는데, 도시된 실시예에서는 원형에 대해 설명하며, 각형에 대해서는 다른 실시예로 후술하기로 한다.
이러한 유닛하우징(100)은 원통형상의 본체부(110)와, 상기 본체부(110)의 일단에서 확관된 제1확관부(120)와, 상기 본체부(110)의 타단에서 확관된 제2확관부(130)와, 상기 제1확관부(120)에서 일정길이 연장된 공명부(140)를 포함한다.
그리고, 상기 제1,2확관부(120,130)는 본체부(110)의 양단에서 경사연장된 확경연결부(112)를 통해 연결되어 본체부(110)와 일체를 이룬다.
또한, 상기 제2확관부(130) 내부에는 발전기(200)가 설치되고, 상기 제1확관부(120) 내부에는 터보팬(210)이 설치되며, 상기 터보팬(210)은 상기 발전기(200)의 회전축(220)에 고정되는데, 상기 회전축(220)은 상기 발전기(200)로부터 일정길이 연장된다.
아울러, 상기 발전기(200)는 고정대(230)를 통해 고정지지되어 제2확관부(130)의 내경 중심에 위치하도록 고정되며, 상기 고정대(230)의 일단은 발전기(200)의 외측면에 고정되고 타단은 제2확관부(130)의 내주면에 고정된다.
뿐만 아니라, 상기 고정대(230)에는 정류판(232)이 설치되는데, 상기 정류판(232)은 회전축(220)과 평행하게 설치되고, 정류판(232)의 후단에는 자유회전단(234)이 구성된다.
이 경우, 상기 자유회전단(234)은 임의로 자유롭게 움직일 수 있는 형태로서 펄럭이는 천, 테이프, 플랩 등이 될 수 있다.
이와 같은 정류판(232)과 자유회전단(234)은 미세한 편류를 정류시킴으로써 압축공기의 흐름을 증대시키는데 기여하게 되며, 증속용 발전기유닛을 여러개 설치할 경우 1차측에 후속하여 설치된 2차측 전달류의 증속에 기여할 수 있다.
즉, 발전기(200) 이후의 공기 압력분포는 +,- 압력 형태로 부하에 따라 발생하는데, 상기 자유회전단(234)은 유로에 작용하는 편류와 난류를 유량변화에 따라 움직임이 달라지면서 자동적으로 기류를 안정화시키게 되며, 이를 통해 후속기류의 가속력을 최적상태로 유지하게 된다.
또한, 상기 발전기(200)의 후단인 상기 회전축(220) 반대단에는 상기 회전축(220)으로부터 연장된 연장축(222)이 더 형성되고, 상기 연장축(222)에는 엔코더(240)가 더 설치될 수 있다.
상기 엔코더(240)는 상기 발전기(200)에 내장된 가변속 회전자의 토크와 속도를 조절하는 소자로서, 연장축(222)의 회전속도를 검출한 후 제어부(미도시)로 검출신호를 출력하고 제어부는 검출신호를 수신한 후 발전기(200)의 구동 제어로 활용한다.
특히, 이러한 엔코더(240)는 디지털 계측이 가능하도록 해 주는 수단이기도 하다.
그리고, 상기 발전기(200)는 도시와 같은 내장형은 물론, 유닛 외부에 설치하고 발전기의 회전축과는 베벨기어결합으로 동력을 전달받는 외장형도 가능함은 물론이다.
뿐만 아니라, 상기 발전기(200)는 아래 [참고도면1]과 같이, 회전자와 고정자를 연결하는 다상 교류발전기를 사용함이 바람직하며, 다상 교류발전기의 상전압과 출력전압은 자장의 회전속도의 세기, 코일의 권수에 의해 결정될 수 있다.
[참고도면1]
여기에서, 발전기의 형식은 회전자와 고정자를 연결하는 다상 발전기를 설치하며, 표준이상(3상)의 바디를 갖춘 발전기를 제작 설치하고, Y-결선은 주로 높은 출력을 필요로 하는 교류발전기에 사용하며, △-결선은 큰 전류를 필요로 하는 교류발전기에 주로 사용된다.
또한, 스테이너(코일권선)는 다수의 얇은 철판을 겹겹이 쌓은 철심으로 다수개의 코일링으로 감겨 있으며, 이 다수개의 코일에 1상씩 3상 또은 6상, 9상이상의 교류가 유도된다. 다상발전기의 스테이터 코일은 대부분 선간전압이 높은 Y결선 방식을 사용한다.
그리고, 다상발전기의 상전압과 출력전압은 자장의 회전속도의 세기, 코일의 권수(가로제작)에 의해 결정된다.
아울러, 도 3의 예시와 같이, 상기 발전기(200)에서 생산된 전기는 BMS(Battery Management System)(300)에서 관리될 수 있다.
이 경우, 상기 BMS(300)에는 교류를 직류로 변환시키는 컨버터(310), 전기에너지를 관리하여 스마트그리드를 구현하는데 기초가 되는 디지털 전력량계측기(320), 에너지 비용관리와 빌딩에너지관리시스템(BEMS)을 구축하기 위해 데이터를 송수신하는 통신기(330) 등을 포함할 수 있다.
이때, 상기 디지털 전력량계측기(320)는 아래 [참고도면2]과 같이, 발전기의 발전상태와 발전량을 실시간으로 측정하여 전력량(에너지)을 효율적으로 관리할 수 있는 장치를 설치 전력품질을 디스플레이하고 정밀계측과 고주파 감시기능, 과부하 방지기능, 회로보호기능을 추가하여 계측할 수 있다.
[참고도면2]
이러한 디지털 전력량계측기(320)는 전력관리 개선되며 고부하로 인한 전기 사고 방지를 예방하고, 간선별 에너지비용관리와 빌딩에너지관리시스템(BEMS) 구축을 위한 DATA를 생산하며, 분기회로별 감시장치와 사용 전력량을 계측하여 관리한다.
또한, 상기 통신기(330)에는 봉인기기를 더 설치하여 봉인시 인증번호의 인증과 해제시 알람을 송출하는 보안시스템을 구현함으로써 봉인체결 해제일 때 사용자가 인지할 수 있게 경고알람을 송출하는 알람시스템을 부착하고, 해제시 전력량계 식별정보와 함께 통신망을 통해 서버에 전송하는 구조로 설계하며, 디지털 쌍방향 자가진단과 자동복구기능을 지원하고, 원격과 광범위한 제어가 가능토록 설계할 수 있다.
특히, 상기 통신기(330)는 아래 [참고도면3]와 같이, 전기 기계(계측기)나 기구 따위에서 전력을 끌어들이거나 보내는데 쓰는 회로의 터미널을 설치하고, 터미널의 현장정보(전력량, 상태, 주파수, 요금계산)를 측정하여 이더넷으로 송신하는 장치로서 클라우드 기반의 웹 모니터링 서비스를 제공할 수 있다.
이때 사용되는 전력은 DC 6~12V이며, 센서 데이터 전송기, 최종적으로 전송기라 칭하며 다양한 USB, 카드 센서 탈부착이 가능토록 제작할 수 있고, 문자나 전화 모니터링도 가능하며, 랜선을 이용할 수 있다.
[참고도면3]
다른 한편, 도 4의 예시와 같이, 터보팬(210)은 시계방향으로 회전하는 구조의 날개를 가지고 있으며, 특히 날개에 꼬임을 주된 꼬임각은 30°~ 45°를 유지하도록 하여 공기압축 기능을 갖도록 함이 바람직하다.
다만, 날개의 갯수는 직경의 크기에 따라 작용하는 힘이 다르기 때문에 회전시 최상의 에너지를 갖도록 다음 표 1과 같은 제원을 갖도록 구성함이 특히 바람직하다.
| 양력형 | 저항형 | ||||
| 터보팬 직경(mm) | 날개수 | 휨(꼬임)각도 | 직경(mm) | 날개수 | 받음각도 |
| 600mm 이하 | 4~8 | 30~45° | 주덕트 | 15~40 | 30~45° |
| 600~1200mm | 6~12 | 30~45° | 가지덕트 | 40~50 | 30~45° |
| 1200mm 이상 | 12개이상 | 45° | 팬취출덕트 | 50개이상 | 45° |
또한, 상기 터보팬(210)의 후단에는 회전축(220)을 감싸는 형태로 베르누이판(250)이 더 설치된다.
상기 베르누이판(250)은 원통형상을 이루되, 터보팬(210)에 가까운 쪽의 직경이 작고, 발전기(200) 쪽으로 갈수록 직경이 점점 커지다가 일정직경에 이르면 동일 직경을 일정길이 유지하는 개방단 형태의 구조물이다.
이때, 베르누이판(250)의 일단은 터보팬(210)의 후단에 터보팬(210)을 회전지지하는 팬고정환(212) 상에 고정되고, 타단은 개방단을 이룬 채 발전기(200)와 간격을 두고 떨어지게 배치된다.
이렇게 함으로써 공기흐름의 층분리(바이패스공기(Bypass Factor:BF)와 코어패스공기(Corepass Factor:CF))를 유도하고 공기압축 효과를 높이면서 2차측 유로로의 흐름 안정성을 확보하게 된다.
특히, 상기 베르누이판(250)의 개방단 직경은 상기 정류판(232)의 판폭(정류판은 반경방향으로 4군데 판상으로 설치됨)보다 작아야 하고, 정류판(232)과 간격을 두고 설치되어야 한다.
그래야, 압축되면서 가속력을 갖게 된 공기의 흐름을 원활하게 2차측으로 진행시켜 2차측에서의 발전효율도 높일 수 있다. 즉, 이러한 구조를 갖춤으로써 여러개의 발전기유닛을 연결했을 때 각 발전기유닛에서의 발전효율이 급격히 떨어지는 것을 막고 상당 이상의 발전효율을 유지할 수 있게 된다.
아울러, 상기 베르누이판(250)은 스터드(260)에 의해 본체부(110)의 내주면에 고정되며, 상기 스터드(260)는 비행기의 수직꼬리날개처럼 생겨 바이패스공기(BF)의 난류를 방지하고 균일한 층류로 전환시키도록 내경에 둘레방향으로 90°간격을 두고 4개 설치되고, 상기 스터드(260)의 하단에는 상기 베르누이판(250)을 감싸면서 내부에서 공기압축 흐름을 유발시킬 수 있도록 유속차를 발생시키는 공간을 만드는 공기압축통(262)이 고정되며, 상기 공기압축통(262)의 선단에는 상기 베르누이판(250)의 선단 모양에 대응되는 형상으로 가공된 공기유도가이드(264)가 형성되고, 상기 공기압축통(262) 내경에는 상기 베르누이판(250)과 연결된 다수의 고정리브(268)가 구비된다.
그리하여, 상기 스터드(260)와 고정리브(268)는 상기 베르누이판(250) 및 터보팬(210)을 안정적으로 고정 지지하게 된다.
특히, 상기 베르누이판(250)의 내주면에는 고무판을 덧대어 인위적으로 마찰과 점성을 높여 코어패스공기(CF)와 바이패스공기(BF) 간의 속도차를 크게 유도함으로써 압축공기의 2차측 가속력을 높일 수 있도록 구성할 수 있다.
이를 위해, 상기 고무판은 EPDM(Ethylene-Propylene Diene Monomer) 100중량부를 기준으로 폴리비닐알콜 10중량부, 무수 디클로로메탄 5중량부, EC(Epicatechin) 5중량부, 히드록시프롤린 10중량부, 6-브로모헥산산 2.5중량부, 과황산암모늄 2.5중량부를 더 첨가하여 성형된 것을 사용함이 바람직하다.
이때, 폴리비닐알콜은 친환경소재로서 물에 잘 녹는 수해리성을 가지며, 점착 특성이 뛰어나 질기고 깨끗할 뿐만 아니라 종이에 잘 붙는 막을 형성하게 되고; 무수 디클로로메탄은 방수성을 높이기 위해 첨가하며; 점성 조절과 항균성 확보를 위해 EC(Epicatechin)를 사용하고, 마찰저항을 높일 수 있도록 히드록시프롤린을 사용한다.
뿐만 아니라, 6-브로모헥산산(6-bromohexanoic acid)은 산소의 흡습 침투를 막아 점착면의 점착성 저하를 막고, 내수성도 강화시키며; 과황산암모늄(Ammonium Persulfate)은 산도를 조절하여 산화를 방지함으로써 내침식성을 강화시키기 위해 첨가된다.
덧붙여, 도 5의 예시와 같이, 상기 제1확관부(120)의 둘레 일부에는 제1부스팅홀(400)이 형성되고, 상기 제2확관부(130)의 둘레 일부에는 제2부스팅홀(410)이 형성된다.
상기 제1,2부스팅홀(400,410)은 본체부(110) 내부를 흐르는 유량에 더하여 압축공기 양을 순간적으로 크게 늘리는 역할을 하게 된다.
즉, 터보팬(210)의 회전수가 빨라지면서 순간적으로 공기가 갑자기 증폭되고 유량이 쉽게 흐르도록 하는 램효과를 유도하는 것이다.
이때 중요한 것은 상기 제1,2부스팅홀(400,410)을 통해 유입되는 공기의 양이 달라야 하는데, 바람직하게는 제1부스팅홀(400)과 제2부스팅홀(410)의 공기유입량 비는 3:1이 좋다.
때문에, 이를 인위적으로 제어부가 자동조절하도록 상기 제1부스팅홀(400)에는 제1댐퍼(402)의 개도를 조절하는 초소형 제1댐퍼조절모터(404)가 더 구비될 수 있다.
특히, 상기 제1댐퍼(402)의 하면, 즉 개방되었을 때 공기와 맞부딪히는 면은 볼록하게 라운드 가공하여 공기흐름성을 좋게 하여야 한다.
마찬가지로, 상기 제2부스팅홀(410)에는 제2댐퍼(412)의 개도를 조절하는 초소형 제2댐퍼조절모터(414)가 더 구비될 수 있으며, 이 경우에도 상기 제2댐퍼(412)의 하면, 즉 개방되었을 때 공기와 맞부딪히는 면은 볼록하게 라운드 가공하여 공기흐름성을 좋게 하여야 한다.
또한, 발전효율을 향상시키기 위해 유닛하우징, 즉 본체부(110)는 도 6과 같은 형태로 유로 설계될 수 있다.
도시된 바에 따르면, 발전기 설치되는 본체부(110) 내부에는 인위적으로 유체의 힘을 활용하는 동압과 정압을 최대한 활용하기 위해서 면적분할과 추가적인 부속기기를 부착하여서 증폭과 증속을 발생시키는 구조로 제작해야 한다.
이때, 유로의 종류는 2개의 경계층을 만들고 입구측과 출구측의 단면형상을 면적 분할하여 제작하며, 압축공기는 1차공기(외기공기)와 2차공기(덕트내)의 합이 총량이 되어 출력되게 하여야 한다.
예컨대, 바이패스공기(BF:BY-PASS FATOR) + 코어패스공기(CF:CORE-PASS FACTOR) = 총량 공기(PF:POWERD FACTOR)가 되도록 하는 것이다.
뿐만 아니라, 입구측의 유량단면적 비율은 2:1:2의 비율을 갖도록 설계하고 2차측의 토출면적 비율 1.5:2:1.5 갖도록 면적을 분할하는 것이 바람직하다. 이때, 발전터빈 중앙부분은 유속은 빠르고 압력은 낮에 만들어서 흐르는 힘의 균형을 깨지지 않도록 연속적 압축유선(E.L)을 지속적으로 만들어 주어야 한다.
아울러, 본 발명에서는 본체부(110)의 선단에 공명부(140, 도 2 참조)를 추가로 구성하고 있는데, 이는 유로설계에 따른 면적 분배에 따른 통과 공기의 흐름 효율을 높이기 위해 가이드베인(500)을 다수개 설치하되, 상기 가이드베인(500)은 도 7의 예시와 같이 전체적으로 격자형태를 이루면서 상면(L)은 곡률을 갖고 하면(L')은 수평상태를 유지하여 길이를 비교하였을 때 L ＞ L'이 되게 함으로써 상면(L)을 타고 흐르는 공기의 유속이 빨라지도록 설계함이 바람직하다.
이렇게 함으로써 기류의 정류작용과 함께 최소 증속작용을 유도할 수 있다.
여기에서, 기류의 정류효과를 극대화시키기 위해 도 2의 예시와 같이 공명부(140)의 선단에는 다수의 강선(600)을 더 설치하여 가이드베인(500) 앞에서 정류작용이 먼저 일어나도록 유도할 수 있다.
즉, 도입되는 기류는 난류흐름을 비롯한 다양한 변동파 형태를 가질 수 있는데, 이러한 변동파가 직접 터보팬(210)에 부딪힐 경우 터보팬(210)의 효율을 떨어뜨리고 수명을 단축하며 발전능력을 저하시키는 효과로 이어지므로 최대한 층류를 만들어 이러한 문제를 해결하고 터보팬(210)의 효율을 극대화시킬 수 있도록 하기 위해 강선(600)은 물론 가이드베인(500)이 구비되는 주된 이유이다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 도 8의 예시와 같이, 정속구동장치(CSD:Constant Speed Drive)를 더 포함할 수 있다.
상기 정속구동장치(CSD)는 터보팬(210)의 전단에 설치되어 발전기의 회전수를 소비전력제어에 의존하는 발전기는 회전수를 분당 설계회전수(RPM)을 유지하도록 장치를 설계한다.
이때, 교류발전기는 일정한 회전속도로 회전해야 3상, 220VAC, 60Hz의 전기를 생산할 수 있기 때문에 풍속이 일정한 부하에 따라 최대동력까지 변화가 너무 크다면 전기계통에 안정적인 전기를 공급할 수 없다. 따라서, 전기계통에 안정적인 전기를 공급하고자 한다면 CSD(Constant Speed Drive)가 일종의 변속기처럼 풍속이 낮으면 CSD는 속도를 높여주고 반대로 회전수가 높으면 CSD는 속도를 낮추어 출력을 항상 일정하게 유지한다.
이러한 CSD 종류는 공기압식, 기계식, 전자식으로 구성할 수 있으며, 공기압식으로 속도와 압력을 동시에 측정하여 시그널을 조작할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공조기를 비롯한 다양한 공기 덕트에서 활용되지 못하고 버려지는 폐풍(廢風)의 속도에너지를 회수하되, 최적의 유로설계를 통해 안정성과 지속성을 유지한 채 최대의 출력에너지로 회수하고, 에너지 회수량을 계측하여 모니터링이 가능하며, 유체의 소음발생도 최소화시킬 수 있도록 개선된 됨으로써 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛이다.
다른 예로, 도 9의 예시와 같이 본체하우징(110)을 사각통 형상으로 구현할 수 있다.
도 9의 예시와 같이 각형 발전기유닛으로 구현할 경우에는 본체부(110)의 내부 일부가 세퍼레이터(700)에 의해 상층류와 하층류의 흐름을 만들도록 구별되고, 구별된 세퍼레이터(700)의 단부가 끝나는 지점에 맞춰 본체부(110) 내부의 상단면과 하단면에서는 서로 대칭되는 형태로 곡률형 받음판(710)이 형성되며, 상기 받음판(710)의 단부와 간격을 두고 상하 각각 한 쌍의 각형발전기(720)가 설치된다.
그리고, 그 이외의 구성은 앞서 설명한 실시예와 동일하다.
이렇게 구성하는 이유는 발전기 자체가 각형발전기(720)로서 발전기에 부착된 팬이 횡류팬이며 발전기에 고정된 형태이고, 쌍발형이기 때문에 그 만큼 발전효율을 높일 수 있다.
특히, 세퍼레이터(700)와 받음각(710)이 앞선 실시예의 베르누이판과 같은 역할을 담당하여 공기를 압축시키면서 속도를 가속시키는 효과를 갖기 때문에 각형발전기(720)의 발전 효율은 그 만큼 더 증가된다.
그 외 나머지 구성에 대한 작용 효과는 앞서 설명한 것과 동일하므로 생략한다.
100: 유닛하우징
200: 발전기
300: BMS(Battery Management System)
400: 제1부스팅홀
500: 가이드베인
600: 강선
200: 발전기
300: BMS(Battery Management System)
400: 제1부스팅홀
500: 가이드베인
600: 강선
Claims (17)
- 공조기를 포함한 바람이 부는 덕트에 설치되어 폐풍으로부터 전기에너지를 회수하는 발전기유닛에 있어 상기 발전기유닛은 원통형상의 본체부(110)와, 상기 본체부(110)의 일단에서 확관된 제1확관부(120)와, 상기 본체부(110)의 타단에서 확관된 제2확관부(130)와, 상기 제1확관부(120)에서 일정길이 연장되어 난류성 유입공기를 층류로 전환시키는 공명부(140)를 포함하고; 상기 제2확관부(130) 내부에는 발전기(200)가 설치되며, 상기 제1확관부(120) 내부에는 터보팬(210)이 설치되고, 상기 터보팬(210)은 상기 발전기(200)로부터 연장된 회전축(220)에 고정되어 유입공기를 압축가속시켜 발전하고 전기를 회수하는 증속용 발전기 유닛에 있어서;
상기 발전기(200)는 상기 본체부(110) 내경에 고정되는 고정대(230)를 통해 고정지지되며; 상기 고정대(230)에는 상기 회전축(220)과 평행하게 설치되는 정류판(232)을 포함하고;
상기 정류판(232)의 후단에는 임의로 자유롭게 움직일 수 있는 형태의 자유회전단(234)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 발전기(200)의 후단인 상기 회전축(220) 반대단에는 상기 회전축(220)으로부터 연장된 연장축(222)이 더 형성되고, 상기 연장축(222)에는 엔코더(240)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 제1항에 있어서,
상기 터보팬(210)은 날개를 가지고 있으며, 상기 날개에 꼬임을 주된 꼬임각은 30°~ 45°를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 공조기를 포함한 바람이 부는 덕트에 설치되어 폐풍으로부터 전기에너지를 회수하는 발전기유닛에 있어 상기 발전기유닛은 원통형상의 본체부(110)와, 상기 본체부(110)의 일단에서 확관된 제1확관부(120)와, 상기 본체부(110)의 타단에서 확관된 제2확관부(130)와, 상기 제1확관부(120)에서 일정길이 연장되어 난류성 유입공기를 층류로 전환시키는 공명부(140)를 포함하고; 상기 제2확관부(130) 내부에는 발전기(200)가 설치되며, 상기 제1확관부(120) 내부에는 터보팬(210)이 설치되고, 상기 터보팬(210)은 상기 발전기(200)로부터 연장된 회전축(220)에 고정되어 유입공기를 압축가속시켜 발전하고 전기를 회수하는 증속용 발전기 유닛에 있어서;
상기 터보팬(210)의 후단에는 회전축(220)을 감싸는 형태로 베르누이판(250)이 더 설치되고; 상기 베르누이판(250)은 원통형상을 이루되 터보팬(210)에 가까운 쪽의 직경이 작고, 발전기(200) 쪽으로 갈수록 직경이 점점 커지다가 일정직경에 이르면 동일 직경을 일정길이 유지하는 개방단 형태의 구조물인 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 제6항에 있어서,
상기 베르누이판(250)은 비행기의 수직꼬리날개 형상을 갖는 스터드(260)에 의해 본체부(110)의 내주면에 고정되며, 상기 스터드(260)의 하단에는 상기 베르누이판(250)을 감싸면서 내부에 공간을 만드는 공기압축통(262)이 고정되며, 상기 공기압축통(262)의 선단에는 상기 베르누이판(250)의 선단 모양에 대응되는 형상으로 가공된 공기유도가이드(264)가 형성되고, 상기 공기압축통(262) 내경에는 상기 베르누이판(250)과 연결된 다수의 고정리브(268)가 구비된 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 공조기를 포함한 바람이 부는 덕트에 설치되어 폐풍으로부터 전기에너지를 회수하는 발전기유닛에 있어 상기 발전기유닛은 원통형상의 본체부(110)와, 상기 본체부(110)의 일단에서 확관된 제1확관부(120)와, 상기 본체부(110)의 타단에서 확관된 제2확관부(130)와, 상기 제1확관부(120)에서 일정길이 연장되어 난류성 유입공기를 층류로 전환시키는 공명부(140)를 포함하고; 상기 제2확관부(130) 내부에는 발전기(200)가 설치되며, 상기 제1확관부(120) 내부에는 터보팬(210)이 설치되고, 상기 터보팬(210)은 상기 발전기(200)로부터 연장된 회전축(220)에 고정되어 유입공기를 압축가속시켜 발전하고 전기를 회수하는 증속용 발전기 유닛에 있어서;
상기 발전기(200)에서 생산된 전기는 BMS(Battery Management System)(300)에서 관리되며, 상기 BMS(300)에는 교류를 직류로 변환시키는 컨버터(310), 전기에너지를 관리하여 스마트그리드를 구현하는데 기초가 되는 디지털 전력량계측기(320), 에너지 비용관리와 빌딩에너지관리시스템(BEMS)을 구축하기 위해 데이터를 송수신하는 통신기(330)를 포함하고;
상기 통신기(330)에는 봉인기기를 더 설치하여 봉인시 인증번호의 인증과 해제시 알람을 송출하는 보안시스템을 구현하는 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 공조기를 포함한 바람이 부는 덕트에 설치되어 폐풍으로부터 전기에너지를 회수하는 발전기유닛에 있어 상기 발전기유닛은 원통형상의 본체부(110)와, 상기 본체부(110)의 일단에서 확관된 제1확관부(120)와, 상기 본체부(110)의 타단에서 확관된 제2확관부(130)와, 상기 제1확관부(120)에서 일정길이 연장되어 난류성 유입공기를 층류로 전환시키는 공명부(140)를 포함하고; 상기 제2확관부(130) 내부에는 발전기(200)가 설치되며, 상기 제1확관부(120) 내부에는 터보팬(210)이 설치되고, 상기 터보팬(210)은 상기 발전기(200)로부터 연장된 회전축(220)에 고정되어 유입공기를 압축가속시켜 발전하고 전기를 회수하는 증속용 발전기 유닛에 있어서;
상기 제1확관부(120)의 둘레 일부에는 제1부스팅홀(400)이 형성되고, 상기 제2확관부(130)의 둘레 일부에는 제2부스팅홀(410)이 형성된 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 제9항에 있어서,
상기 제1부스팅홀(400)과 제2부스팅홀(410)의 공기유입량 비는 3:1로 유지되게 개도가 자동조절되는 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 제9항에 있어서,
상기 제1부스팅홀(400)에는 개폐용 제1댐퍼(402)가 설치되고, 상기 제1댐퍼(402)의 개도는 제1댐퍼조절모터(404)에 의해 조절되며;
상기 제2부스팅홀(410)에는 개폐용 제2댐퍼(412)가 설치되고, 상기 제2댐퍼(412)의 개도는 제2댐퍼조절모터(414)에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 제11항에 있어서,
상기 제1,2댐퍼(402,412)의 도입공기 접촉면은 볼록하게 곡률 가공된 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 공조기를 포함한 바람이 부는 덕트에 설치되어 폐풍으로부터 전기에너지를 회수하는 발전기유닛에 있어 상기 발전기유닛은 원통형상의 본체부(110)와, 상기 본체부(110)의 일단에서 확관된 제1확관부(120)와, 상기 본체부(110)의 타단에서 확관된 제2확관부(130)와, 상기 제1확관부(120)에서 일정길이 연장되어 난류성 유입공기를 층류로 전환시키는 공명부(140)를 포함하고; 상기 제2확관부(130) 내부에는 발전기(200)가 설치되며, 상기 제1확관부(120) 내부에는 터보팬(210)이 설치되고, 상기 터보팬(210)은 상기 발전기(200)로부터 연장된 회전축(220)에 고정되어 유입공기를 압축가속시켜 발전하고 전기를 회수하는 증속용 발전기 유닛에 있어서;
상기 본체부(110)는 입구측인 공명부(140)의 유량단면적 비율은 2:1:2의 비율을 갖도록 설계하고; 토출측인 제2확관부(130)의 토출면적 비율은 1.5:2:1.5의 비율을 갖도록 설계된 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 공조기를 포함한 바람이 부는 덕트에 설치되어 폐풍으로부터 전기에너지를 회수하는 발전기유닛에 있어 상기 발전기유닛은 원통형상의 본체부(110)와, 상기 본체부(110)의 일단에서 확관된 제1확관부(120)와, 상기 본체부(110)의 타단에서 확관된 제2확관부(130)와, 상기 제1확관부(120)에서 일정길이 연장되어 난류성 유입공기를 층류로 전환시키는 공명부(140)를 포함하고; 상기 제2확관부(130) 내부에는 발전기(200)가 설치되며, 상기 제1확관부(120) 내부에는 터보팬(210)이 설치되고, 상기 터보팬(210)은 상기 발전기(200)로부터 연장된 회전축(220)에 고정되어 유입공기를 압축가속시켜 발전하고 전기를 회수하는 증속용 발전기 유닛에 있어서;
상기 공명부(140)의 후단에는 다수의 가이드베인(500)이 격자형상으로 배열되고, 상기 가이드베인(500)의 상면(L)은 곡률을 갖고 하면(L')은 수평상태를 유지하여 길이를 비교하였을 때 L ＞ L'이 되게 설계된 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 제14항에 있어서,
상기 공명부(140)의 선단에는 난류를 정류시켜 층류로 전환하는 다수의 강선(600)이 더 설치된 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 제1항에 있어서,
상기 터보팬(210)의 전단에는 발전기의 회전수를 제어하는 정속구동장치(CSD)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 압축유로에서 발전된 전력을 계측하고 스마트그리드를 구축할 수 있는 증속용 발전기유닛. - 삭제
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005083287A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Tsubasa System Co Ltd | 風力発電装置 |
| KR100711262B1 (ko) | 2005-12-08 | 2007-05-22 | 주식회사 나라컨트롤 | 변풍량 공기조화 시스템 및 방법 |
| KR101001432B1 (ko) * | 2010-06-10 | 2010-12-14 | 손종하 | 집진기의 폐바람을 이용한 풍력 발전 시스템 |
| CN103967717A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-08-06 | 伍长序 | 涡扇风磁发电装置 |
| KR101515157B1 (ko) | 2014-03-11 | 2015-04-24 | 이효영 | 풍력발전기용 증속기 및 풍력 발전 장치 |
| KR102354228B1 (ko) * | 2021-06-21 | 2022-01-21 | 채현용 | 배출바람을 이용한 소형 풍력발전장치 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005083287A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Tsubasa System Co Ltd | 風力発電装置 |
| KR100711262B1 (ko) | 2005-12-08 | 2007-05-22 | 주식회사 나라컨트롤 | 변풍량 공기조화 시스템 및 방법 |
| KR101001432B1 (ko) * | 2010-06-10 | 2010-12-14 | 손종하 | 집진기의 폐바람을 이용한 풍력 발전 시스템 |
| KR101515157B1 (ko) | 2014-03-11 | 2015-04-24 | 이효영 | 풍력발전기용 증속기 및 풍력 발전 장치 |
| CN103967717A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-08-06 | 伍长序 | 涡扇风磁发电装置 |
| KR102354228B1 (ko) * | 2021-06-21 | 2022-01-21 | 채현용 | 배출바람을 이용한 소형 풍력발전장치 |
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