KR20100077744A - 풍력 발전기용 너셀 커버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 너셀 커버의 상면에 눈이 쌓임 혹은, 결빙의 발생을 방지하여, 로터의 유지보수나 점검 등을 위한 로터로의 접근을 위한 안전 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 새로운 형태의 풍력 발전기용 너셀 커버에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 로터로부터 전달받은 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전부가 내장된 커버 몸체; 상기 커버 몸체의 상면을 이루면서 상기 커버 몸체 내의 발전부를 외부 환경으로부터 보호하며, 작업자의 출입을 위한 출입구가 형성된 상부 커버; 그리고, 상기 상부 커버의 내벽면에 구비되며, 상기 상부 커버의 외측 상면으로 열기를 제공하는 히팅부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기용 너셀 커버가 제공된다.

풍력 발전기, 너셀 커버, 상부 커버, 열선, 보온부재, 온도 센서

Description

풍력 발전기용 너셀 커버{nacelle cover}

본 발명의 풍력 발전기에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 너셀 커버의 상면에 눈이 쌓임 혹은, 결빙의 발생을 방지하여, 로터의 유지보수나 점검 등을 위한 로터로의 접근을 위한 안전 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 새로운 형태의 풍력 발전기용 너셀 커버에 관한 것이다.

일반적으로 풍력 발전기는 로터를 통해 바람 자원으로부터 얻어진 에너지를 발전부를 통해 전기 에너지로 변환하여 전력을 생산하는 장치이다.

상기와 같은 풍력 발전기는 크게 로터(rotor)와, 너셀(nacelle) 및 타워부(tower)로 구성된다.

통상, 풍력 발전기는 풍향 조건이 우수한 산간 지방이나 해안가 지역에 주로 설치되며, 상기한 지역들은 대체로 겨울철에 눈이 많이 내리는 지역이다.

따라서, 겨울철 눈이 많이 내리게 되면 풍력 발전기를 구성하는 너셀 중 상측 부위를 이루는 상부 커버의 상면에는 눈이 많이 쌓이게 되고, 이렇게 쌓인 눈의 하중은 상기 너셀 내부의 각종 발전 장치에 영향을 미치게 되어 실질적인 풍력 발전기의 수명에 큰 영향을 미치게 된다.

특히, 로터는 바람이 가진 에너지를 회전력으로 변환시켜 너셀로 전달하는 구성으로써, 상기와 같은 로터는 풍력 발전기의 핵심적인 구성임을 고려할 때 지속적인 유지 보수 및 점검을 수행하며, 상기한 유지 보수 및 점검을 수행하고자 할 경우에는 너셀의 상면(상부 커버의 상면)을 통해 로터 내부로 이동하여야 한다.

하지만, 전술한 바와 같이 상부 커버의 상면에 눈이 많이 쌓이게 된다면 작업자가 로터 내부로 이동하는 도중 상기와 같이 쌓인 눈에 의해 안전 사고의 발생 우려가 클 수밖에 없다는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 상부 커버의 상면에 설치되는 윈드 센서나 항공 장애등과 같은 장비들의 수리 및 교체시 상기 장비들로의 접근에 따른 안전 사고의 발생 우려가 클 수밖에 없다는 문제점 역시 가진다.

본 발명은 전술한 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 상부 커버의 상면에 눈이 쌓임을 방지함과 더불어 눈이 쌓이더라도 상기 쌓인 눈의 제거가 원활히 이루어질 수 있도록 하여 로터의 유지 보수 혹은, 상부 커버 상면에 구비된 각종 장비들의 유지 보수를 위한 해당 장비로의 접근시 상기 눈으로 인한 안전 사고가 방지될 수 있도록 한 새로운 형태의 풍력 발전기용 너셀 커버를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력 발전기용 너셀 커버에 따르면 로터로부터 전달받은 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전부가 내장된 커버 몸체; 상기 커버 몸체의 상면을 이루면서 상기 커버 몸체 내의 발전부를 외부 환경으로부터 보호하며, 작업자의 출입을 위한 출입구가 형성된 상부 커버; 그리고, 상기 상부 커버의 내벽면에 구비되며, 상기 상부 커버의 외측 상면으로 열기를 제공하는 히팅부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 히팅부는 상기 상부 커버 내벽면을 따라 설치되며, 전원을 제공받아 발열하면서 열을 발생시키는 열선과, 상기 열선을 상기 상부 커버의 내벽면에 고정 설치하는 복수의 클램프로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 열선은 상기 상부 커버의 내벽면 중 출입구가 형성된 부위를 기준으로 작업자가 이동하는 경로를 따라 설치되는 부위가 여타 부위에 비해 더욱 조 밀하게 설치됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 열선은 개별적으로 전원을 제공받을 수 있는 복수의 개별체로 분할 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 커버의 내벽면 및 외벽면에는 상기 히팅부의 온도를 조절하기 위해 해당 부위의 온도를 측정하는 복수의 온도 센서가 더 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 커버의 내벽면에는 상기 히팅부를 감싸도록 설치되면서 상기 히팅부로부터 발생된 열기가 커버 몸체 내의 공간으로 제공됨을 차단하는 보온부재가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 풍력 발전기용 너셀 커버는 외측 상면에 눈이 쌓이거나 혹은, 물이 빙결됨을 방지하도록 구성되기 때문에 너셀 전체에 대한 무게 증가가 방지될 수 있도록 하고, 작업자가 로터 혹은, 윈드 센서나 항공 장애등 등의 장비 점검/수리를 위해 해당 부위로 이동할 때 상기 눈이나 빙판으로 인한 안전 사고의 위험이 방지될 수 있게 된 효과를 가진다.

이하, 본 발명의 풍력 발전기용 너셀 커버에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.

첨부된 도 1 및 도 2와 같이 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기용 너셀 커버는 너셀(nacelle)의 외관을 이루는 부위로써, 크게 커버 몸체(100)와, 상부 커 버(200)와, 히팅부(300)를 포함하여 구성됨을 특징으로 제시한다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 커버 몸체(100)는 너셀 커버(nacelle cover)의 하부 몸체를 이루는 부위로써, 내부에는 발전부(도시는 생략됨)가 내장되는 공간을 갖도록 형성되며, 상면은 개구되게 형성된다.

이때, 상기 발전부라 함은 로터(101)로부터 전달받은 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 일련의 구성이다.

다음으로, 상기 상부 커버(200)는 상기 커버 몸체(100) 내의 발전부를 외부 환경으로부터 보호하는 부위로써, 상기 커버 몸체(100)의 개구된 상면을 덮도록 형성되어 상기 커버 몸체(100)의 상면을 이루게 된다.

상기한 상부 커버(200)의 외측 상면에는 윈드 센서나 항공 장애등과 같은 장비(이하, “외부 장비”라 함)(201)가 설치됨과 더불어 작업자의 출입을 위한 복수의 출입구(210,220)가 각각 형성된다.

이때, 상기 각 출입구(210,220) 중 어느 한 출입구(210)는 로터로부터 인접된 부위에 형성되고, 다른 한 출입구(220)는 상기 외부 장비(201)와 인접된 부위에 형성된다.

물론, 상기한 출입구(210,220)는 도어(도시는 생략됨)에 의해 개폐 가능하도록 구성된다.

다음으로, 상기 히팅부(300)는 상기 상부 커버(200)의 외측 상면으로 열기를 제공하는 일련의 구성이다. 즉, 상기한 히팅부(300)는 상기한 열기로 인해 겨울철 너셀 커버의 상면(상부 커버의 외측 상면)에 눈이 쌓임을 방지하기 위한 구성인 것이다.

본 발명의 실시예에서는 상기 히팅부(300)가 상기 상부 커버(200)의 내벽면에 구비되며, 상기 상부 커버(200)의 내벽면을 따라 설치됨과 더불어 전원을 제공받아 발열하면서 열을 발생시키는 열선(310)과, 상기 열선(310)을 상기 상부 커버(200)의 내벽면에 고정 설치하는 복수의 클램프(320)로 구성됨을 제시한다.

물론, 상기한 열선(310)은 상기 상부 커버(200)를 이루는 외벽면에 설치할 수도 있지만, 이의 경우 상기 열선(310)이 외부 환경에의 노출됨에 의한 부식 등의 손상이 쉽게 발생될 수 있을 뿐 아니라 유지 보수가 곤란하다는 문제점이 있다.

이와 함께, 상기한 열선(310)은 상기 상부 커버(200)를 이루는 벽면 내부에 내장되도록 구성할 수도 있지만, 통상 상기한 상부 커버(200)가 무게 감소를 위해 FRP 재질의 사출물로 형성되기 때문에 상기 열선(310)을 상기 상부 커버(200)의 벽면 내부에 내장하는 작업이 극히 어려울 뿐 아니라 유지 보수가 불가능하다.

따라서, 상기 열선(310)은 상기 상부 커버(200)의 내벽면에 설치하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 열선(310)은 상기 상부 커버(200)의 내벽면 중 출입구(210,220)가 형성된 부위를 기준으로 작업자가 이동하는 경로를 따라 설치되는 부위가 여타 부위에 비해 더욱 조밀하게 설치되도록 함으로써 겨울철 작업자의 안전이 최대한 확보될 수 있도록 한다.

특히, 상기 열선(310)은 개별적으로 전원을 제공받을 수 있는 복수의 개별체 로 분할 형성됨이 바람직하다. 이는, 상기한 열선(310)이 단일체로 형성될 경우 손상 발생이 이루어지면 전체적으로 동작되지 않게 되어 작업자의 안전을 확보할 수 없지만, 전술한 바와 같이 복수의 개별체로 분할 형성한다면 어느 하나의 손상 발생이 이루어진다 하더라도 나머지는 정상적인 동작이 가능하여 겨울철 너셀 커버의 상면으로 눈이 쌓임을 최소화할 수 있게 되는 것이다. 물론, 상기와 같이 열선(310)을 복수의 개별체로 분할 형성함으로써 불량이 발생된 열선만 교체하면 되기 때문에 교체 작업도 편리하게 진행될 수 있다는 장점 역시 가진다.

이와 함께, 상기 클램프(320)는 상기한 열선(310)을 부분적으로 상기 상부 커버(200)의 내벽면에 고정시키는 구성이다. 상기한 클램프(320)의 구조는 필요에 따라 다양한 형태로 구성할 수 있기 때문에 이러한 클램프(320)의 구체적인 형상 설명은 생략한다. 물론, 상기한 클램프(320)는 상기 열선의 발열에 의한 열적 변형이 방지되는 재질(예컨대, 금속 재질 등)로 형성되어야 한다.

한편, 전술한 열선(310)의 발열 온도는 상기 상부 커버(200)의 외벽면이 상온을 이룰 수 있도록 하면서도 상기 상부 커버(200)가 열적 변형됨이 방지될 수 있을 정도의 온도로 유지되도록 함이 바람직하다. 즉, 상기 FRP 재질로 형성되는 상부 커버(200)의 경우 접합재료인 레진의 접착성 변질에 따른 적층된 FRP의 박리 현상에 대한 우려를 차단할 수 있을 정도의 온도인 대략 40∼50℃ 사이의 온도 범위로 유지되도록 함이 가장 바람직한 것이다.

이에 따라, 상기한 상부 커버(200)의 내벽면 및 외벽면에는 상기 히팅부(300)의 온도 조절을 위해 해당 부위의 열선(310)에 대한 온도를 측정하는 복수 의 온도 센서(thermal couple)(331,332)가 더 포함되어 구성됨이 바람직하다.

물론, 상기 각 온도 센서(331,332)는 각 열선(310)으로 전원을 공급하도록 제어하는 제어 장치와 신호 전달이 가능하게 구성되어야 한다.

특히, 상기 상부 커버(200)의 내벽면에 설치되는 온도 센서(331)는 상기 열선(310)의 과도한 발열을 방지하여 상부 커버(200)의 손상을 방지하기 위해 사용되고, 상기 상부 커버(200)의 외벽면에 설치되는 온도 센서(332)는 외부 환경에 따라 상기 열선(310)의 발열을 제어하기 위해 사용된다. 즉, 상기한 두 온도 센서(3310,332)에 의해 상부 커버(200)의 손상을 방지할 수 있는 온도 범위 내에서 상부 커버(200) 외벽면에 대한 빙결이 방지될 수 있도록 제어되는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 첨부된 도 3과 같이 상기 상부 커버(200)의 내벽면에 상기 히팅부(300)를 감싸도록 설치되는 보온부재(400)가 더 포함되어 구성됨을 추가로 제시한다.

여기서, 상기 보온부재(400)는 상기 히팅부(300)의 열선(310)으로부터 제공되는 열기가 상부 커버(200)로 원활히 제공될 수 있도록 하는 일련의 구성이다.

즉, 상기 열선(310)으로부터 제공되는 열기가 커버 몸체(100) 내의 공간으로 제공됨을 차단함으로써 상기 상부 커버(200)로의 열기 전달이 원활히 이루어질 수 있도록 한 것이다.

이때, 상기한 보온부재(400)는 상기 상부 커버(200)의 내벽면 전체를 감싸도록 형성할 수도 있고, 첨부된 도 4와 같이 열선(310)이 설치된 부위만을 감싸도록 형성할 수도 있다.

하기에서는, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기용 너셀 커버의 구조에 의한 작용을 더욱 상세히 설명하도록 한다.

우선, 각 온도 센서(331,332)는 상부 커버(200)를 따라 설치된 각 열선(310)의 온도 및 상부 커버(200) 외표면의 온도를 지속적으로 센싱하며, 히팅부(300)는 상기한 각 온도 센서(331,332)에 의해 센싱된 온도를 기준으로 발열이 반복적으로 이루어지게 된다.

즉, 상기 각 온도 센서(331,332)의 센싱 값을 토대로 히팅부(300)는 열선(310)의 온도를 대략 40∼50℃ 범위 내에서 유지되도록 하는 것이다.

이때, 상기한 온도 범위는 상부 커버(200)의 외측 상면이 눈이나 혹은, 습기 등에 의해 빙결됨을 방지하면서도 과도하게 높은 온도에 의한 상부 커버(200)의 손상을 방지하기 위해 설정된 온도이다.

즉, 상기 히팅부(300)의 히팅 제어 온도를 40∼50℃로 유지하는 이유는 열선(310)이 40∼50℃의 온도를 유지할 경우 FRP를 통해 전달되는 상부 커버(200)의 상면 온도를 상온으로 유지할 수 있기 때문이며, 또한, 상부 커버(200)를 형성하는 FRP의 접합 재료인 레진의 유리전이 온도(재료의 성질을 변화시키기 시작하는 온도) 이하로 온도를 유지함으로써 상기 레진의 접착성 변질에 따른 FRP의 박리 현상을 방지할 수 있기 때문이다.

따라서, 상기 열선(310)의 온도는 대략 40∼50℃로 유지되고, 이로 인해 온도 저하에 따른 상부 커버(200)의 외측 상면에 대한 빙결이나 눈의 쌓임 등이 방지될 수 있게 된다.

특히, 상기한 열선(310)은 보온부재(400)에 의해 감싸여져 있음을 고려할 때 상기 열선(310)의 발열에 의해 발생된 열기는 실질적으로 상기 상부 커버(200)로 모두 제공되고, 이로 인해 상기 상부 커버(200)를 적정한 온도로 유지시킬 수 있음은 가능하다.

또한, 상기한 히팅부(300)는 열선(310)이 복수의 개별체로 분할 형성됨을 고려할 때 상대적으로 온도가 높은 부위와 상대적으로 온도가 낮은 부위에 대한 개별 제어가 가능하여 로터(101)의 고장 수리나 유지 보수 혹은, 상기 외부 장비(201)로 접근하기 위한 경로에 집중적인 열기의 제공이 가능하여 해당 부위에 대한 눈의 쌓임 및 빙결을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 작업자는 로터(101)에 대한 유지 보수를 위한 점검이나 고장 발생시 출입구(210)를 통해 상기 로터(101)로 접근하는 과정에서 발생될 수 있는 안전 사고의 위험이 저감될 수 있을 뿐 아니라 또 다른 출입구(220)를 통해 외부 장비(201)로 접근하는 과정에서 발생될 수 있는 안전 사고의 위험이 저감될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전기용 너셀 커버의 외관을 설명하기 위해 나타낸 사시도

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전기용 너셀 커버 중 상부 커버에 대한 내부 구조를 설명하기 위해 나타낸 저면도

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전기용 너셀 커버 중 상부 커버에 열선과 보온부재 및 온도 센서를 설치한 상태를 설명하기 위해 나타낸 요부 단면도

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전기용 너셀 커버 중 상부 커버에 보온부재를 설치한 상태의 예를 설명하기 위해 나타낸 저면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100. 커버 몸체 101. 로터

200. 상부 커버 201. 외부 장비

210,220. 출입구 300. 히팅부

310. 열선 320. 클램프

331,332. 온도 센서 400. 보온 부재

Claims (6)

1. 로터로부터 전달받은 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전부가 내장된 커버 몸체;

   상기 커버 몸체의 상면을 이루면서 상기 커버 몸체 내의 발전부를 외부 환경으로부터 보호하며, 작업자의 출입을 위한 출입구가 형성된 상부 커버; 그리고,

   상기 상부 커버의 내벽면에 구비되며, 상기 상부 커버의 외측 상면으로 열기를 제공하는 히팅부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기용 너셀 커버.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 히팅부는

   상기 상부 커버 내벽면을 따라 설치되며, 전원을 제공받아 발열하면서 열을 발생시키는 열선과,

   상기 열선을 상기 상부 커버의 내벽면에 고정 설치하는 복수의 클램프로 구성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기용 너셀 커버.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 열선은 상기 상부 커버의 내벽면 중 출입구가 형성된 부위를 기준으로 작업자가 이동하는 경로를 따라 설치되는 부위가 여타 부위에 비해 더욱 조밀하게 설치됨을 특징으로 하는 풍력 발전기용 너셀 커버.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 열선은 개별적으로 전원을 제공받을 수 있는 복수의 개별체로 분할 형성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기용 너셀 커버.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 커버의 내벽면 및 외벽면에는 상기 히팅부의 온도를 조절하기 위해 해당 부위의 온도를 측정하는 복수의 온도 센서가 더 구비됨을 특징으로 하는 풍력 발전기용 너셀 커버.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 상부 커버의 내벽면에는 상기 히팅부를 감싸도록 설치되면서 상기 히팅부로부터 발생된 열기가 커버 몸체 내의 공간으로 제공됨을 차단하는 보온부재가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 풍력 발전기용 너셀 커버.

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