KR20130037069A - 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기 - Google Patents

자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기에 관한 것으로, 외부 공기를 흡입하는 실외기 송풍기와, 실외기 외부에서 발생하는 자연바람을 실외기 내부로 유도하는 자연바람 유도부와, 자연바람 유도부에서 유도되는 자연바람과 실외기 송풍기에 의해 배출되는 기계바람에 의해 회전하는 주회전날개와, 회전날개의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 발전기모듈을 포함하여 구현됨으로써, 바람의 방향과 세기가 항상 일정하여 복잡한 제어 장치가 불필요하고, 나아가 인구가 밀집된 도심에서 고효율의 풍력발전을 사계절 내내 얻을 수 있다.

Description

자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기{Out-door unit in Heat-Pump type air-Conditioner to generate wind power using natural wind and mechanical wind}
본 발명은 히트펌프 실외기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실외기 코일과 열교환 후 송풍기에 의해 대기 중으로 배출되는 기계바람과 실외기 주위로 부는 자연바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기에 관한 것이다.
히트펌프는 난방 및 온수공급 그리고 냉방이 가능하기 때문에 선진국을 중심으로 점차 사용이 확대되고 있다. 히트펌프는 냉방과 난방 그리고 온수 공급이 가능하기 때문에 에어컨처럼 여름철에만 사용하지 않고 연중 지속적으로 사용된다.
종래 히트펌프 실외기(1)는 도 1에 도시한 바와 같이 흡입된 외부 공기와 열교환하는 실외기 코일(2)과 실외기 코일(2)과 열교환한 외부 공기를 대기중으로 배출하는 실외기 송풍기(3)를 포함하여 구현된다. 그런데, 흡입된 외부 공기는 열교환 목적만을 위해서만 사용될 뿐, 더 이상의 활용 없이 대기 중으로 방출됨으로써 가용할 수 있는 풍력에너지원이 낭비되고 있다.
일반적으로 실외기 송풍기에서 배출되는 외부 공기의 풍속은 약 2.5～5.0m/s 정도이다. 이는 풍력발전기의 기동 풍속인 1.5～2.5m/s를 상회하지만 풍력발전에 적합한 10～12m/s의 풍속에는 미치지 못한다. 이에 실외기 송풍기에서 배출되는 바람을 그대로 사용하여 풍력발전을 하는 것은 효율적이지 못하다.
한편, 도심지는 인구밀집 지역이라 히트펌프가 가장 많이 설치되어 있어 실외기에서 발생하는 풍력에너지 자원의 낭비가 가장 큰 지역이다. 또한 건물들이 복잡하게 들어서 있어 해안가나 구릉지역과는 달리 풍력발전에 필요한 양질의 바람을 얻는 것이 쉽지 않기 때문에 풍력발전의 불모지로 인식되고 있다.
설령 도시에서 풍력발전에 적합한 바람을 얻는다 하더라도 시중에서 판매되는 1kW급 풍력발전기의 가격이 1000만 원대이므로 소비자가 풍력발전기를 구매하기란 쉽지 않다. 풍력발전기의 가격이 고가인 이유는 바람의 방향을 따라 회전날개 축이 이동하는 자동방향 추적 장치 등 다양하고 복잡한 제어장치를 설계해야 하는 비용이 포함되기 때문이다.
이에 따라 복잡한 제어 장치가 불필요하고, 나아가 인구가 밀집된 도심에서 고효율의 풍력발전을 얻을 수 있는 대안이 필요한 실정에 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0644832호(등록일 2010. 04. 21)
본 발명은 상기와 같은 배경에서 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 복잡한 제어장치가 요구되지 않아 저렴하게 풍력발전기 제작이 가능하며, 풍력발전기를 히트펌프 실외기와 접목시켜 자연 바람이 없는 대도시와 같은 지역에서도 냉난방과 동시에 풍력발전을 할 수 있는 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기를 제공하는 것이다.
본 발명의 부가적인 목적은 자연바람이 부는 경우에는 자연바람을 흡입하여 풍력발전기 회전날개에 전달함으로서 실외기 송풍기에서 배출되는 바람만을 이용하는 경우보다 풍력발전 효과를 가중시킬 수 있는 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 부가적인 목적은 히트펌프 실외기 가동을 중단하였을 경우, 자연바람이 부는 경우 자연바람을 이용하여 풍력발전을 할 수 있는 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 부가적인 목적은 고속의 풍속을 제공할 수 있는 시로코 팬(sirocco fan)을 장착한 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기는, 외부 공기를 흡입하는 실외기 송풍기와, 실외기 외부에서 발생하는 자연바람을 실외기 내부로 유도하는 자연바람 유도부와, 자연바람 유도부에서 유도되는 자연바람과 실외기 송풍기에 의해 배출되는 기계바람에 의해 회전하는 주회전날개와, 회전날개의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 발전기모듈을 포함한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따른 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기는, 실외기 외부에서 발생하는 자연바람에 의해 회전하는 자연풍 회전날개를 더 포함하며, 발전기모듈은 주회전날개와 자연풍 회전날개의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부가적인 양상에 따른 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기는, 실외기 외부에서 발생하는 자연바람을 실외기 내부로 흡입하는 자연바람 흡입구를 더 포함하며, 주회전날개는 자연바람 흡입구에서 흡입되는 자연바람과 자연바람 유도부에서 유도되는 자연바람과 실외기 송풍기에 의해 배출되는 기계바람에 의해 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 부가적인 양상에 따른 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기는, 실외기 코일과 열교환된 외부공기를 흡입하여 상기 주회전날개로 기계바람을 공급하는 시로코 팬과, 시로코 팬을 고정하는 고정부를 더 포함한다.
상기와 같은 구성에 따르면, 본 발명의 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기에 관한 것으로, 자연바람 유도부에서 유도되는 자연바람과 실외기 송풍기에 의해 배출되는 기계바람에 의해 회전하는 주회전날개와, 회전날개의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 발전기모듈을 포함하여 구현됨으로써, 도심지와 같이 건물밀집 지형이어서 풍력발전에 적합한 자연 바람을 기대할 수 없는 지역에서도 실외기에서 버려지는 바람을 이용하여 고효율의 풍력발전을 사계절 내내 얻을 수 있는 유용한 효과가 있다.
또한 본 발명의 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기는 히트펌프 실외기가 작동하는 시간 동안은 기후 환경의 영향 없이 안정적으로 일정량 이상의 전력을 생산하는 것이 가능하다.
또한 본 발명의 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기는 항상 자연바람을 이용한 풍력발전이 가능하기 때문에 히트펌프 실외기가 작동하지 않아도 자연바람에 의한 풍력발전이 가능하다.
또한 본 발명의 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기는 복잡한 제어장치를 구비할 필요가 없어 저렴하게 풍력발전기를 제작하는 것이 가능하며 복잡한 제어장치를 구비하지 않으므로 고장이 날 확률이 매우 낮아 유지 및 보수비용이 저렴한 유용한 효과가 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 히트펌프 실외기의 개략도
도 2 는 본 발명에 따른 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기의 외관을 설명하기 위한 예시도,
도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기 내부 구성도,
도 4 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기 내부 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기의 외관을 설명하기 위한 예시도이고, 도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기 내부 구성도이다.
먼저 도 2 에 도시한 바와 같이 외관을 중심을 설명하면, 본 발명에 따른 히트펌프 실외기(100)는 실외기 기계실(110)과 실외기 코일(120)과 자연풍 회전날개(180)와 자연바람 유도부(220, 230)와 자연바람 흡입구(240)를 포함하여 구현된다.
실외기 코일(120)은 동절기에는 증발기로, 하절기에는 응축기로 동작한다. 자연풍 회전날개(180)는 히트펌프 실외기(100) 외부에서 발생하는 자연바람에 의해 회전한다. 자연풍 회전날개(180)의 회전력은 히트펌프 실외기(100) 내부에 설치되는 발전기모듈로 전달된다.
자연바람 유도부(220, 230)는 히트펌프 실외기(100) 외부에서 발생하는 자연바람을 히트펌프 실외기(100) 내부로 유도한다. 자연바람 흡입구(240)는 실외기 외부에서 발생하는 자연바람을 실외기 내부로 흡입한다. 자연바람 흡입구(240)는 실외기(100) 좌우측면에 설치된다.
이에 따라 주회전날개(도 3의 참조부호 170)는 자연바람 흡입구(240)에서 흡입되는 자연바람과 자연바람 유도부(220, 230)에서 유도되는 자연바람과 실외기 송풍기에 의해 배출되는 기계바람에 의해 회전한다.
도 3 에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 히트펌프 실외기(100)는 크게 실외기 기계실(110)과 실외기 코일(120)과 주회전날개(170)와 자연풍 회전날개(180)와 회전축(190)과 발전기모듈(200)과 발전기모듈(200)을 고정하는 고정부(210)와 자연바람 유도부(220, 230)를 포함하여 구현된다. 또한 본 실시예에 따른 히트펌프 실외기(100)는 도 3에서는 도시하지 않았지만, 외부 공기를 흡입하는 실외기 송풍기를 포함한다.
주회전날개(170)는 자연바람 유도부(220, 230)에서 유도되는 자연바람과 실외기 송풍기에 의해 실외기 코일(120)과 열교환 후 배출되는 기계바람에 의해 회전한다. 자연풍 회전날개(180)는 히트펌프 실외기(100) 외부에서 발생하는 자연바람에 의해 회전한다. 주회전날개(170)와 자연풍 회전날개(180)의 회전력은 회전축(190)을 통해 히트펌프 실외기(100) 내부에 설치되는 발전기모듈(200)로 전달된다.
발전기모듈(200)은 주회전날개(170)와 자연풍 회전날개(180)의 회전력을 전달받아 전기를 생산한다. 일례로, 발전기모듈(200)은 주회전날개(170)와 자연풍 회전날개(180)의 회전력을 전달하는 회전축(190)에 고정되게 설치되며 복수개의 N극 자석과 S극 자석이 서로 번갈아가며 형성되는 회전자와, 고정자 코일을 포함하여 구현될 수 있다.
도 3에 도시한 실시예에 따른 히트펌프 실외기(100)는 히트펌프 구동 시 실외기 송풍기가 배출되는 기계바람과 실외기 자연바람을 실외기 내부로 유도하는 자연바람 유도부(220, 230)에 유입되는 자연바람에 의해 회전하는 주회전날개(170)에 의해 풍력발전을 함으로써 기존에 실외기에서 버려지는 바람을 이용하여 풍력발전이 가능하다. 또한, 회전축(190) 일단에 설치된 자연풍 회전날개(180)도 자연바람에 의해 회전함으로서 발전 효율을 상승시킨다.
한편 본 실시예에 따른 히트펌프 실외기(100)는 히트펌프가 구동하지 않는 경우에는 자연바람 유도부(220, 230)에 의해 유도되는 자연바람과 자연바람 흡입구(240)에서 흡입되는 자연바람에 의해 회전하는 주회전날개(170)와 실외기 자연바람에 의해 회전하는 자연풍 회전날개(180)에 의해 풍력발전이 가능하다.
도 4 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기 내부 구성도이다. 여기서, 도 3과 동일한 구성은 동일한 도면부호를 사용한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 히트펌프 실외기(100)는 제1 실시예에 따른 히트펌프 실외기에서, 시로코 팬(130)과, 시로코 팬(130)을 고정하는 고정부(160)을 더 포함하여 구현된다.
시로코 팬(130)은 실외기 코일(120)과 열교환된 외부공기를 흡입하여 주회전날개(170)로 기계바람을 공급한다. 시로코 팬(130)은 공기가 흡입되는 흡입구(140)와 공기가 토출되는 토출구(150)가 형성된다.
본 실시예에 따른 히트펌프 실외기(100)는 실외기 송풍기에 의해 배출되는 기계바람의 풍속을 시로코 팬(130)을 이용하여 풍력발전에 적합한 고속의 풍속으로 변환시킨다.
이상 살펴본 바와 같이 본 발명은, 히트펌프 실외기 운전 시 실외기 송풍기에 의한 기계바람과 자연바람을 동시에 활용하여 풍력발전을 함으로서 풍력발전 효과가 우수하고, 자연바람이 없는 환경 하에서도 안정적으로 풍력에 의한 전기 에너지를 생산, 공급이 가능하다. 또한 복잡한 제어장치가 불필요하기 때문에 풍력발전기의 유지 보수가 용이하고 저렴하게 풍력발전기를 생산할 수 있기 때문에 자연 바람만을 이용하는 풍력발전기보다 제품 경쟁력이 월등하며, 풍력발전이 불가능하다고 여겨지는 인구밀집 지역인 도심에서도 버려지는 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 것을 기본적인 기술적 사상으로 한다.
지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100: 히트펌프 실외기
110: 실외기 기계실 120: 실외기 코일
130: 시로코 팬 140: 흡입구
150: 토출구 160: 고정부
170: 주회전날개 180: 자연풍 회전날개
190: 회전축 200: 발전기모듈
210: 고정부
220, 230: 자연바람 유도부 240: 자연바람 흡입구

Claims (4)

  1. 히트펌프 실외기에 있어서,
    외부 공기를 흡입하는 실외기 송풍기;
    상기 실외기 외부에서 발생하는 자연바람을 실외기 내부로 유도하는 자연바람 유도부;
    상기 자연바람 유도부에서 유도되는 자연바람과 상기 실외기 송풍기에 의해 배출되는 기계바람에 의해 회전하는 주회전날개; 및
    상기 주회전날개의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 발전기모듈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 히트펌프 실외기가,
    상기 실외기 외부에서 발생하는 자연바람에 의해 회전하는 자연풍 회전날개를 더 포함하며,
    상기 발전기모듈은, 상기 주회전날개와 자연풍 회전날개의 회전력을 전달받아 전기를 생산하는 것을 특징으로 하는 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 히트펌프 실외기가:
    상기 실외기 외부에서 발생하는 자연바람을 실외기 내부로 흡입하는 자연바람 흡입구를 더 포함하며,
    상기 주회전날개는, 상기 자연바람 흡입구에서 흡입되는 자연바람과 상기 자연바람 유도부에서 유도되는 자연바람과 상기 실외기 송풍기에 의해 배출되는 기계바람에 의해 회전하는 것을 특징으로 하는 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 히트펌프 실외기가:
    상기 실외기 코일과 열교환된 외부공기를 흡입하여 상기 주회전날개로 기계바람을 공급하는 시로코 팬; 및
    상기 시로코 팬을 고정하는 고정부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자연바람과 기계바람을 이용하여 풍력발전이 가능한 히트펌프 실외기.

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