KR20120066382A - 풍력 발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력발전기 내부에서 발생하는 열을 블레이드 결빙을 방지하는 열원으로 이용할 수 있는 발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치는 블레이드의 온도를 감지하는 온도감지부, 상기 온도감지부와 연결되어, 블레이드의 온도에 따라 블레이드 내부에 고온의 공기로 형성된 열원 공급을 제어하는 온도제어부 및 상기 온도제어부와 연결되어, 상기 온도제어부의 제어신호에 따라 상기 열원을 블레이드 내부에 공급하는 송풍장치부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하며, 외부 온도 저하에 따른 블레이드 결빙 현상을 방지하고, 나아가 풍력발전기의 발전 효율을 향상시키는 것을 기술적 목적으로 한다.

Description

풍력 발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치{Blade heating apparatus for wind power generation}

본 발명은 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 풍력발전기 내부에서 발생하는 열을 블레이드 결빙을 방지하는 열원으로 이용할 수 있는 발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기는 바람의 질적 수준이 만족되는 지역에 설치되며, 용도에 따라 육상 혹은 해상 지역에 설치된다.

또한, 바람의 연평균 풍속 및 주변 환경 조건에 따라 설계 조건이 정해지며, 지역에 따라 결빙 등급(ice-class)을 적용하여, 블레이드 표면이 결비되는 것을 고려한 설계를 수행하게 된다.

즉, 예상되는 결빙 현상은 발전기 시스템의 정적 및 피로 하중의 크기를 절대적으로 증대시키는 역할을 하므로 , 이러한 블레이드 결빙을 방지하는 방법이 중요한 기술 중 하나인 것이다.

종래, 풍력발전기용 블레이드의 결빙을 방지하는 장치는 블레이드의 내부에 열선 또는 발열체를 설치하고, 풍력 발전기의 내부 전력을 이용하여, 결빙을 제공하는 방법을 이용한다.

이러한 종래 풍력발전기용 블레이드 결빙 방지 장치는 블레이드 내부에 열선 또는 발열체를 설치함에 따라 풍력발전기의 전체 하중을 증가시키고, 이러한 하중의 증가는 풍력발전기의 효율을 저하시키는 문제점을 야기시킨다.

또한, 종래 풍력발전기용 블레이드 결빙 방지 장치는 열선 또는 발열체 설치에 따른 블레이드 제작 공정이 복잡해지며, 유지 보수에 소요되는 비용이 큰 문제점이 있다.

또한, 블레이드 결빙 방지 장치의 구동으로 많은 전력이 소비되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로,

본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치의 목적은, 풍력발전기의 제너레이터 및 변압기에서 발생하는 열을 블레이드 내부로 공급하여, 외부 온도 저하에 따른 블레이드 결빙 현상을 방지하는데 있다.

다른 목적은, 송풍관을 이용하여, 블레이드 내부에 열원을 효율적으로 공급하는데 있다.

또 다른 목적은, 송풍개폐부를 더 포함하여, 온도제어부의 제어 신호에 따라 열원의 공급을 조절하는데 있다.

또 다른 목적은, 온도표시부를 더 포함하여, 블레이드 온도 변화를 외부에 표시하는데 있다.

또 다른 목적은, 풍력발전기의 제너레이터 및 변압기에서 발생하는 열을 외부로 배출하는 송풍장치부를 구성하는데 있다.

본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치는 블레이드의 온도를 감지하는 온도감지부, 상기 온도감지부와 연결되어, 블레이드의 온도에 따라 블레이드 내부에 풍력발전기 자체에서 발생되는 고온의 공기로 형성된 열원의 공급을 제어하는 온도제어부 및 상기 온도제어부와 연결되어, 상기 온도제어부의 제어신호에 따라 상기 열원을 블레이드 내부에 공급하는 송풍장치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치의 송풍장치부는 상기 블레이드 내부와 연결된 송풍관을 통해 상기 열원을 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치는 온도제어부와 연결되고, 송풍관의 일지점에 위치하여, 상기 온도제어부의 제어 신호에 따라 블레이드 내부에 상기 열원을 공급 또는 차단하는 송풍개폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치는 온도제어부와 연결되어, 블레이드 온도의 변화를 외부에 표시하는 온도표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치는 송풍장치부는 풍력발전기의 제너레이터에서 발생하는 열을 외부로 배출하는 발전송풍팬 및 풍력발전기의 변압기에서 발생하는 열을 외부로 배출하는 변압송풍팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치는 풍력발전기의 제너레이터 및 변압기에서 발생하는 열을 블레이드 내부로 공급함으로써, 외부 온도 저하에 따른 블레이드 결빙 현상을 방지하고, 나아가 풍력발전기의 발전 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 송풍관을 이용함으로써, 블레이드 내부에 열원을 효율적으로 공급하여, 블레이드 온도를 적정수준으로 유지하는 효과가 있다.

또한, 송풍개폐부를 더 포함함으로써, 온도제어부의 제어 신호에 따라 열원의 공급을 자동으로 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 온도표시부를 더 포함함으로써, 블레이드 온도 변화를 외부에 표시할 수 있는 효과가 있다.

또한, 풍력발전기의 제너레이터 및 변압기에서 발생하는 열을 활용하여, 블레이드의 온도를 조절하는 열원으로 이용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치의 일실시예를 나타내는 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치의 송풍장치부의 상세구성도.

이하, 본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치를 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면 다음과 같다.

[도 1]은 본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치의 구성도를 나타내는 도면으로, 온도감지부(1), 온도제어부(3), 송풍개폐부(5), 송풍장치부(7) 및 온도표시부(9)를 포함한다.

상기 온도감지부(1)는 블레이드의 온도를 감지하여, 상기 온도제어부(3)에 전달하는 역할을 하며, 본 발명에 따른 상기 온도감지부(1)는 블레이드의 온도 감지 위치에 따라 다양한 위치에 배치하여, 블레이드의 위치별 온도변화를 감지하는 것이 바람직하다.

상기 온도제어부(3)는 상기 온도감지부(1)와 연결되어, 상기 온도감지부(1)에서 감지한 블레이드의 온도에 따라 블레이드 내부에 풍력발전기 자체에서 발생되는 고온의 공기로 형성된 열원 공급을 제어하는 역할을 한다.

여기서, 풍력발전기 자체에서 발생되는 열원은 풍력발전기의 제너레이터에서 발생하는 열 또는 풍력발전기의 변압기에서 발생하는 열을 포함한다.

상기 송풍장치부(7)는 상기 온도제어부(3)와 연결되어, 상기 온도제어부(3)의 제어신호에 따라 열원을 블레이드 내부에 공급하는 역할을 한다.

본 발명에 따른 송풍장치부(17)는 [도 3]에 도시된 바와 같이, 풍력풍력발전기의 제너레이터(23)에서 발생하는 열을 외부로 배출하는 발전송풍팬(71) 및 풍력발전기의 변압기에서 발생하는 열을 외부로 배출하는 변압송풍팬(73) 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 상기 송풍장치부(7)는 상기 블레이드 내부와 연결된 송풍관(6)을 통해 상기 열원을 공급한다.

즉, [도 2]에 도시된 바와 같이, 풍력발전기(20)는 본체에 기어박스(21), 제너레이터(23), 변압기(25)를 포함하고, 블레이드(29)의 회전 지지축이 되는 허브(27)를 포함하게 되는데, 상기 송풍관(6)은 상기 제너레이터(23)와 상기 변압기(25)와 연결되며, 상기 허브(27)를 통과하여, 상기 블레이드 내부(29)로 전달하게 되는 것이다.

이처럼 본 발명에 따른 풍력발전기 블레이드의 결빙 방지 장치는 풍력발전기(20)의 변압기(25) 및 제너레이터(23)의 구동으로 발생하는 열을 블레이드의 결빙을 방지하는 열원으로 이용함으로써, 별도의 열선 설치에 따른 블레이드(29) 하중 증가의 문제를 방지하고, 블레이드의 결빙을 효율적으로 방지할 수 있는 것이다.

또한 종래의 별도의 열선 가동을 위한 전력공급 없이 상기 블레이드(29)에 열원을 공급할 수 있는 장점이 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 상기 송풍관은(6)은 블레이드(29)의 전체적인 결빙을 방지하기 위하여, 블레이드(29)의 팁(Tip)까지 형성하는 것이 바람직하다.　

상기 송풍개폐부(5)는 상기 온도제어부와 연결되고, 상기 송풍관의 일지점에 위치하여, 상기 온도제어부의 제어 신호에 따라 블레이드 내부에 상기 열원을 공급 또는 차단하는 역할을 한다.

본 발명의 실시예에서 상기 송풍개폐부(5)는 허브의 일측에 형성하였지만, 블레이드의 형태에 따라 상기 송풍개폐부(5)의 위치는 변경이 가능하며, 상기 송풍관(6)에 구간별로 복수의 송풍개폐부(5)를 설치할 수도 있다.

상기 온도표시부(9)는 상기 온도제어부(3)와 연결되어, 상기 블레이드(29) 온도의 변화를 외부에 표시하는 역할을 하며, 본 발명에 따른 온도표시부(9)를 통해 각 블레이드(29)의 결빙 방지 및 제어 상황을 실시간으로 감시할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드 결빙 방지 장치의 전체 구동을 설명하면, 상기 블레이드(29) 내부에 위치한 온도감지부(1)에 의해 상기 블레이드(29)의 온도를 감지 후, 상기 온도제어부(3)에 전달하고, 상기 블레이드(29)의 온도가 적정 온도치를 벗어나면, 상기 송풍관(6)의 송풍개폐부(5)를 개방하고, 상기 송풍장치부(7)를 통해, 열원이 상기 블레이드(29)의 내부로 전달되며, 이러한 과정의 상기 블레이드(29)의 온도 정보는 상기 온도표시부(9)를 통해 외부에 전달되는 것이다.

　

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치를 적용하면, 풍력발전기의 제너레이터 및 변압기에서 발생하는 열을 블레이드 내부로 공급함으로써, 외부 온도 저하에 따른 블레이드 결빙 현상을 방지하고, 나아가 풍력발전기의 발전 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 누릴 수 있는 것이다.

이상 본 발명의 실시예로 설명하였으나 본 발명의 기술적 사상이 상기 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치로 구현할 수 있다.

1 : 온도감지부　　　 3 : 온도제어부
5 : 송풍개폐부　　　 6 : 송풍관
7 : 송풍장치부　　　 9 : 온도표시부　　　
10 : 블레이드 결빙 장치　　 20 : 풍력발전기
21 : 기어박스　　　　 23 : 제너레이터
25 : 변압기　　　　 27 : 허브
29 : 블레이드　　　　 71 : 발전송풍팬
73 : 변압송풍팬

Claims (5)

1. 블레이드의 온도를 감지하는 온도감지부;
   상기 온도감지부와 연결되어, 블레이드의 온도에 따라 블레이드 내부에 풍력발전기 자체에서 발생되는 고온의 공기로 형성된 열원의 공급을 제어하는 온도제어부 및
   상기 온도제어부와 연결되어, 상기 온도제어부의 제어신호에 따라 상기 열원을 블레이드 내부에 공급하는 송풍장치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 송풍장치부는, 상기 블레이드 내부와 연결된 송풍관을 통해 상기 열원을 공급하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 온도제어부와 연결되고, 상기 송풍관의 일지점에 위치하여, 상기 온도제어부의 제어 신호에 따라 블레이드 내부에 상기 열원을 공급 또는 차단하는 송풍개폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 온도제어부와 연결되어, 블레이드 온도의 변화를 외부에 표시하는 온도표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 송풍장치부는,
   풍력발전기의 제너레이터에서 발생하는 열을 외부로 배출하는 발전송풍팬 및 풍력발전기의 변압기에서 발생하는 열을 외부로 배출하는 변압송풍팬 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 블레이드의 결빙 방지 장치.

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