KR20100004528A - 폐바람을 이용한 풍력발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제조공장등으로부터 배출되는 폐바람을 이용한 풍력발전기 및 이와 더불어 설치되는 태양광 발전기에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치는 제조업 시설물의 공해 방지 장치의 덕트에서 배출되는 폐 바람을 인입시키도록 상기 공해 방지 장치의 덕트의 출구에 설치되며 관형 형상을 갖는 와인드 덕트와; 상기 와인드 덕트 내부에 설치되며 상기 와인드 덕트 내부로 인입되는 폐 바람에 의해 회전운동하는 임펠라와; 상기 임폘라와 기계적으로 연결되어 전기에너지를 발생시키는 풍력 제너레이터;를 포함하여 이루어진다.
폐바람, 닥트, 와인드 닥트, 풍력 제너레이터, 솔라 제너레이터

Description

폐바람을 이용한 풍력발전장치{WIND POWER GENERATOR USING WASTED WIND}
본 발명은 풍력발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제조공장등으로부터 배출되는 폐바람을 이용한 풍력발전기 및 이와 더불어 설치되는 태양광 발전기에 관한 것이다.
일반적으로 전기를 어는 발전형태는 물의 낙차를 이용한 수력발전, 연료를 태움으로써 얻어지는 화학발전, 핵분열을 이용한 원자력발전 및 바람을 이용한 풍력발전 등으로 구분할 수 있다.
이들 중 풍력발전은 자연현상인 바람을 이용하여 전력을 얻는 장치로서 다른 발전에 비하여 설치비용이 저렴하고 가정이나 공장 또는 지역단위로 개별적인 발전을 하기 용이하여 다양한 기술들이 개발되고 있는 추세이다.
특히, 종래에는 자연으로부터 얻을 수 있는 바람을 이용한 풍력발전 뿐만아니라, 인위적으로 발생하는 바람을 버리지 않고 재활용할 수 있는 풍력발전 형태도 개발되고 있다.
일례로 경제가 발전하면서 교통시설이 늘어나고 이에 따라 고속도로의 지속적인 증가 및 자동차의 이용속도도 날로 증가하여 고속도로에서 자동차들이 지나가면서 발생하는 바람을 이용한 풍력발전이 개발되고 있다.
이러한 자연에서 발생되는 바람 외에 경제의 발전과 함께 인위적으로 발생되는 바람을 이용한 풍력발전이 개발되고 있음에도 불구하고, 아직까지도 자원으로 재활용될 수 있는 버려지는 바람을 이용한 풍력발전기술은 다양하게 전개되지 못하고 있는 실정이다.
상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 공장등에서 배출되어 버려지는 폐바람을 이용하여 자원을 재활용하고자 함에 있다.
또한, 폐바람을 배출하는 공장시설물들(닥트형태)이 주로 옥외에 설치되므로, 풍력발전과 함께 태양광발전을 동시에 구현할 수 있는 발전시스템을 제공함에 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치는 제조업 시설물의 공해 방지 장치의 덕트에서 배출되는 폐 바람을 인입시키도록 상기 공해 방지 장치의 덕트의 출구에 설치되며 관형 형상을 갖는 와인드 덕트와; 상기 와인드 덕트 내부에 설치되며 상기 와인드 덕트 내부로 인입되는 폐 바람에 의해 회전운동하는 임펠라와; 상기 임폘라와 기계적으로 연결되어 전기에너지를 발생시키는 풍력 제너레이터;를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 임펠라와 풍력 제너레이터에는 상기 임펠라와 풍력 제너레이터의 회전 RPM를 확인할 수 있는 임펠라 RPM센서와 제너레이터 RPM센서가 각각 부착되는 되도록 구현하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 와인드 덕트 상부에는 솔라전지셀로 이루어진 솔라 제너레이터가 더 설치되는 것이 더욱 바람직하다.
여기서, 상기 풍력 제너레이터에는 생성된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 제1 축전지 및 제2 축전지에 저장될 수 있도록 하는 정류기와, 상기 제1 축전지의 충전량을 조절해주는 와인드 레귤레이터가 연결되며, 상기 솔라 제너레이터에는 생성된 직류전력을 제1 축전지 및 제2 축전지에 저장할 수 있도록 직류전력으로 변환시켜주는 DC/DC컨버터와, 상기 제1 축전지의 충전량을 조절해주는 솔라 레귤레이터가 연결되도록 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치는, 제조업 시설물의 공해 방지 장치의 덕트에서 배출되는 폐 바람을 인입시키도록 상기 공해 방지 장치의 덕트의 출구에 설치되는 관형으로서 직렬로 복수개가 형성되는 와인드 덕트들과; 상기 와인드 덕트들 각각의 내부에 별도로 설치되며 상기 와인드 덕트들 내부로 인입되는 폐 바람에 의해 회전운동하는 임펠라들과; 상기 임폘라들과 각각 기계적으로 연결되어 전기에너지를 발생시키는 풍력 제너레이터들;을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 임펠라들과 풍력 제너레이터들 각각에는 상기 임펠라들의 회전 RPM를 확인할 수 있는 임펠라 RPM센서와, 상기 풍력 제너레이터들의 회전 RPM를 확인할 수 있는 제너레이터 RPM센서가 부착되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 와인드 덕트들 중 어느 하나의 와인드 덕트 상부에는 솔라전지셀로 이루어진 솔라 제너레이터가 더 설치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 풍력 제너레이터들에는 생성된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 제1 축전지 및 제2 축전지에 저장될 수 있도록 하는 정류기와, 상기 제1 축전 지의 충전량을 조절해주는 와인드 레귤레이터가 연결되며, 상기 솔라 제너레이터에는 생성된 직류전력을 제1 축전지 및 제2 축전지에 저장할 수 있도록 직류전력으로 변환시켜주는 DC/DC컨버터와, 상기 제1 축전지의 충전량을 조절해주는 솔라 레귤레이터가 연결되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치는, 제2 실시예의 구조에 상기 와인드 닥트들 중 마지막 와인드 닥트의 폐 바람의 잔류 바람을 이용한 전력을 생산할 수 있도록 프로펠러 및 제너레이터가 장착된 보조 풍력발전기가 더 설치되도록 구현할 수 있다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 공장등에서 배출되어 버려지는 폐바람을 이용하여 자원을 재활용할 수 있고, 나아가 옥외에 설치되는 특성에 따라 태양광 발전을 동시에 구현할 수 있게 되어 에너지 재활용에 따른 경제성을 높일 수 있는 효과를 가져온다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치의 구조, 동작 및 작용효과를 살펴본다.
본 발명(이하의 제1 실시예 내지 제3 실시예)에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치는 폐바람을 배출하는 닥트(14) 후면에 설치된다. 즉, 대부분의 제조업 공장들의 경우 공해방지용 시설들(Bag-Filter 집진기, Scrubber-warter형 집진장치 및 Cyclon-간이형 집진기 등)이 설치되는데, 이러한 공해방지시설 및 공조 시스템에서 발생되는 폐바람은 일정한 형상을 지닌 닥트(14)를 통해 실내의 오염된 공기를 외부로 배출하게 된다. 이때 닥트(14)로부터 배출되는 폐바람을 흡입할 수 있는 와인드 닥트(1)를 설치하여 풍력발전을 도모할 수 있으며 이하의 본 발명의 구성은 이러한 점들을 기초로 하여 이루어진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치는 닥트(14)로부터 배출되는 폐바람을 일정공간내로 유입하기 위한 와인드 닥트(1)와, 폐바람에 의해 회전하는 회전체인 임펠라(2)와, 이 임펠라(2)의 하부에 구동밸트(3) 및 풀리(4)에 의해 연결되어 전력을 발생시키는 풍력 제너레이터(7)와, 풍력 제너레이터(7)로부터 발전된 전력을 축전지로 송출하기 위한 제너레이터 출력케이블(6)을 포함하여 이루어진다.
또한, 풍력발전장치의 임펠라(2)와 풍력 제너레이터(7)의 동작유무를 확인할 수 있도록 임펠라(2)에는 임펠라 RPM센서(9)가 부착될 수 있으며, 풍력 제너레이터(7)에는 제너레이터 RPM센서(10)가 부착될 수 있다.
임펠라(2)는 와인드 닥트(1) 내부에 형성되며 외함(5)에 의해 보호되고, 구동벨트(3)와 폴리(4)에 의해 풍력 제너레이터(7)와 연결되어 닥트(14)로부터 유입되는 폐바람에 의해 회전가능하게 지지된다.
풍력 제너레이터(7)는 임펠라(2)의 회전에 의해 전력을 발생시키는 구성으로, 임펠라(2)의 하부에 연결되어 회전하는 회전자와, 이 회전자의 측면에 배치된 고정자로 이루어질 수 있으며, 회전자 및 고정자의 상대적인 회전에 의해 발생되는 자속의 변화에 의해 전력을 발생시키도록 구성될 수 있다.
여기서, 와인드 닥트(1)로 구성되는 풍력발전장치는 일반적으로 닥트(14) 설비가 옥외에 설치되므로 와인드 닥트(1) 상부에 솔라 제너레이터를 더 설치할 있다.
솔라 제너레이터는 솔라전지셀(11)들로 구성되며, 솔라전지셀(11) 하부에는 각도 조절용 모터(12)를 장착하여 조도 측정용 센서를 장착하여 조도에 따라 각도를 자동으로 조절할 수 있도록 구성할 수 있다.
따라서, 옥외에 설치되는 닥트(14)에 의해 배출되는 폐바람을 이용하여 풍력발전이 가능하고 이와 더불어 와인드 닥트(1) 상부에 설치된 태양광 발전이 가능하여 필요로 하는 에너지를 재활용할 수 있게 된다.
풍력발전의 경우, 풍력발전기는 풍력 제너레이터(7)로부터 발전된 교류를 직류로 변환시키는 정류부(42)와, 정류부(42)에서 정류된 전력을 저장하는 축전지(43, 44)와, 축전지(43, 44)로부터 공급되는 직류를 사용하기 위한 상용 교류로 변환하는 DC/AC컨버터(45)와, 축전지(43, 44)의 충전량을 조절하는 와인드 레귤레이터(41a)를 포함하여 구성될 수 있다.
태양광발전의 경우, 솔라발전기는 솔라 제너레이터로부터 발전된 직류를 축전할 수 있도록 변환시키는 DC/DC컨버터(42)와, DC/DC컨버터(42)에서 변환된 직류 전력을 저장하는 축전지(43, 44)와, 축전지(43, 44)로부터 공급되는 직류를 사용하기 위한 상용 교류로 변환하는 DC/AC컨버터(45)와, 축전지(43, 44)의 충전량을 조절하는 솔라 레귤레이터(41b)를 포함하여 구성될 수 있다.
축전지(43, 44)는 제1 축전지(43)와 제2 축전지(44)를 둘 수 있으며, 제1 축전지(43)에 충전이 완료된 때에는 SSR-1이 차단이 되고, 제2 축전지(44)의 SSR-2가 동작하여 제2 축전지(44)를 충전하게 된다. 이러한 SSR-1 및 SSR-2의 제어는 와인드 레귤레이터(41a)와 솔라 레귤레이터(41b)가 내장된 Power controller(41)에서 수행할 수 있다. SSR(Solid start relay)는 기존 릴레이 또는 마그네틱 스위치에 비해 전력소비량이 적어 실용성이 높다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치를 도시한 것이다.
도 2에 도시된 본 발명의 제2 실시예는 도 1에 도시된 제1 실시예와 비교하여 와인드 닥트(1) 및 풍력발전장치들(2 내지 10)을 직렬로 다수개 연결한 형태를 갖으며, 각각의 구성의 구조 및 기능은 제1 실시예의 것과 동일하다. 솔라 제너레이터(11) 및 각도 조절용 모터(12)는 와인드 닥트(1)들 중 어느 하나의 상부에 설치할 수 있다. 각각의 와인드 닥트(1)들은 닥트 선단에 장착된 조인트 플랜지(8)를 이용할 수 있다.
이렇게 직렬로 다수개 연결된 풍력시스템은 폐바람의 풍속 및 풍압에 따라 첫단에서 회수되지 않은 잔량 폐바람을 이용하여 전력을 발전시킬 수 있어 전력의 회수률을 더욱 높일 수 있는 구조를 갖는다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치를 도시한 것이다.
도 3에 도시된 본 발명의 제3 실시예는 도 2에 도시된 제2 실시예와 비교하여 마지막 와인드 닥트(1) 후단에 와인드 덕트(1) 내에서 회수되지 않은 잔량의 폐바람을 최종적으로 회수할 수 있는 보조 풍력발전기(13)를 더 설치한 구조를 갖는다. 물론, 각각의 구성의 구조 및 기능은 제1 실시예 및 제2 실시예의 것과 동일하다.
이렇게 직렬 연결된 와인드 닥트 구조 내에서 회수되지 않은 폐바람을 최종적으로 회수하여 전력을 생산하게 되어 폐바람에 의한 전력 회수률을 더욱 높일 수 있는 구조를 갖게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 폐바람을 이용한 풍력발전장치를 도시한 것이다.

Claims (9)

  1. 제조업 시설물의 공해 방지 장치의 덕트에서 배출되는 폐 바람을 인입시키도록 상기 공해 방지 장치의 덕트의 출구에 설치되며 관형 형상을 갖는 와인드 덕트와;
    상기 와인드 덕트 내부에 설치되며 상기 와인드 덕트 내부로 인입되는 폐 바람에 의해 회전운동하는 임펠라와;
    상기 임폘라와 기계적으로 연결되어 전기에너지를 발생시키는 풍력 제너레이터;를 포함하는, 폐바람을 이용한 풍력발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 임펠라와 풍력 제너레이터에는 상기 임펠라와 풍력 제너레이터의 회전 RPM를 확인할 수 있는 임펠라 RPM센서와 제너레이터 RPM센서가 각각 부착되는, 폐바람을 이용한 풍력발전장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 와인드 덕트 상부에는 솔라전지셀로 이루어진 솔라 제너레이터가 설치되는, 폐바람을 이용한 풍력발전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 풍력 제너레이터에는 생성된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 제1 축전지 및 제2 축전지에 저장될 수 있도록 하는 정류기와, 상기 제1 축전지의 충전량을 조절해주는 와인드 레귤레이터가 연결되며,
    상기 솔라 제너레이터에는 생성된 직류전력을 제1 축전지 및 제2 축전지에 저장할 수 있도록 직류전력으로 변환시켜주는 DC/DC컨버터와, 상기 제1 축전지의 충전량을 조절해주는 솔라 레귤레이터가 연결되는, 폐바람을 이용한 풍력발전장치.
  5. 제조업 시설물의 공해 방지 장치의 덕트에서 배출되는 폐 바람을 인입시키도록 상기 공해 방지 장치의 덕트의 출구에 설치되는 관형으로서 직렬로 복수개가 형성되는 와인드 덕트들과;
    상기 와인드 덕트들 각각의 내부에 별도로 설치되며 상기 와인드 덕트들 내부로 인입되는 폐 바람에 의해 회전운동하는 임펠라들과;
    상기 임폘라들과 각각 기계적으로 연결되어 전기에너지를 발생시키는 풍력 제너레이터들;을 포함하는, 폐바람을 이용한 풍력발전장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 임펠라들과 풍력 제너레이터들 각각에는 상기 임펠라들의 회전 RPM를 확인할 수 있는 임펠라 RPM센서와, 상기 풍력 제너레이터들의 회전 RPM를 확인할 수 있는 제너레이터 RPM센서가 부착되는, 폐바람을 이용한 풍력발전장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 와인드 덕트들 중 어느 하나의 와인드 덕트 상부에는 솔라전지셀로 이루어진 솔라 제너레이터가 설치되는, 폐바람을 이용한 풍력발전장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 풍력 제너레이터들에는 생성된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 제1 축전지 및 제2 축전지에 저장될 수 있도록 하는 정류기와, 상기 제1 축전지의 충전량을 조절해주는 와인드 레귤레이터가 연결되며,
    상기 솔라 제너레이터에는 생성된 직류전력을 제1 축전지 및 제2 축전지에 저장할 수 있도록 직류전력으로 변환시켜주는 DC/DC컨버터와, 상기 제1 축전지의 충전량을 조절해주는 솔라 레귤레이터가 연결되는, 폐바람을 이용한 풍력발전장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 와인드 닥트들 중 마지막 와인드 닥트의 폐 바람의 잔류 바람을 이용한 전력을 생산할 수 있도록 프로펠러 및 제너레이터가 장착된 보조 풍력발전기가 설치되는, 폐바람을 이용한 풍력발전장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101252662B1 (ko) * 2011-04-14 2013-04-09 최선윤 수동 부하제어기능을 갖는 풍력발전장치
KR200472318Y1 (ko) * 2010-04-15 2014-04-17 코웨이 주식회사 보빈이 일체로 형성된 하우징을 포함하는 발전기
EP3846337A3 (en) * 2019-12-30 2021-07-28 Solaredge Technologies Ltd. Energy harvesting and electrical power generation

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