KR20150123412A - 에어튜브를 포함하는 블레이드 회전장치 - Google Patents

에어튜브를 포함하는 블레이드 회전장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따르면 허브와 허브를 중심으로 일정간격으로 방사형으로 배치된 블레이드를 포함하며, 허브는 공기를 흡입하여, 허브와 연결되고 블레이드 내에 길이방향으로 설치된 에어튜브로 흡입한 공기를 공급하며, 블레이드에는 에어튜브와 연결된 에어홀이 형성되어 흡입된 공기를 분사하는 회전 블레이드 장치가 제공될 수 있다.

Description

에어튜브를 포함하는 블레이드 회전장치{BLADE ROTATING DEVICE HAVING AIRTUBE}
본 발명은 블레이드 회전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블레이드에 에어튜브가 포함된 블레이드 회전장치에 관한 것이다.
블레이드 회전장치는 블레이드가 회전하는 장치를 모두 포괄하는 개념으로 블레이드 회전장치의 대표적인 장치로는 풍력발전기가 있다. 풍력 발전기는 바람의　에너지를　전기에너지로 바꿔주는 장치로서,　풍력 발전기의 블레이드를 회전시켜 이때 생긴 블레이드의 회전력으로 전기를 생산한다.
지구온난화, 고유가 등의 문제를 해결하기 위해 석유 자원을 대체할 대체 에너지 개발이 한창인데, 대체 에너지 중에서 풍력발전은 오염물질의 배출이 전혀 없고 환경을 훼손할 우려가 없다는 점에서 각광 받고 있다.
풍력발전기는 산의 능선 또는 해상과 같이 바람이 원활하게 부는 야외 장소에 설치되기 때문에 풍력발전기는 통상적으로 설치 장소의 기상 조건에 영향을 받는다.
또한, 블레이드의 일면에는 유동박리 발생으로 공력성능이 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
도 1은 블레이드 회전장치에서, 블레이드에 흐르는 공기흐름을 도시한 사시도이고, 도 2는 블레이드 회전장치에서 블레이드에 흐르는 공기흐름을 도시한 단면도이며, 도 3은 공기흐름 시 블레이드 각 부분에서의 압력상태를 나타낸 것이다. 또한, 도 4는 블레이드의 각 부분을 명칭을 나타낸 것이고, 도 5는 블레이드 단면에서 받음각 증가에 따른 유동박리 정도를 도시한 것이며, 도6은 받음각에 따른 양력비(coefficient of lift, CL) 및 양항비 (coefficient of drag, CD)를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 풍력발전기와 같은 블레이드 회전장치에서, 블레이드(200)는 바람의 방향에 대하여 가로 방향으로 설치되며, 도 2에서와 같이 블레이드(200) 전단부에서는 리프트(lift)가 발생하고, 후단부에서 드래그(drag)가 발생하게 된다. 블레이드(200)의 경우 도 3 및 도 4에서 확인할 수 있는 석션사이드(suction side)에서 특히 압력이 감소하는 것을 알 수 있는데, 도 5에서와 같이 받음각(angle of attack)이 증가할 수록 압력은 더욱 감소하여 유동박리(flow separation)가 많이 발생하는 것을 알 수 있다.
받음각은 비행기의 날개를 절단한 면의 기준선(일반적으로 프로필의 전연과 후연을 연결한 직선. 시위선이라고도 한다)과 기류가 이루는 각도를 의미하는 것으로서, 도 5에서와 같이 받음각이 0도에서 5도, 16도, 20도로 점차 증가할수록 유동박리가 점차 증가하게 된다. 유동박리가 증가할 수록, 공력성능은 감소하게 되므로 결과적으로 블레이드(200)의 효율이 떨어지게 되어 풍력발전기의 효율을 떨어뜨리게 된다.
또한 받음각이 20도인 경우 난류후류(turbulent wake) 역시 크게 증가하여 공력성능은 더욱 감소하게 된다. 이는 도 6에서 더욱 명확히 확인할 수 있는데, 받음각이 20도를 넘어서면서부터 양력비(coefficient of lift, CL)가 크게 감소함을 알 수 있다.
또한, 블레이드 회전장치는 설치된 장소가 계절변화에 따라 겨울철과 같이 온도가 낮아지게 되는 경우나 빙하지역과 같이 처음부터 온도가 낮은 지역에 설치된 경우, 블레이드(200)에 결빙이 발생하여 블레이드(200)의 효율이 떨어지게 된다.
도 7은 블레이드(200)에 결빙이 생긴 상태를 도시한 것이며, 도8은 블레이드(200)에 결빙이 생긴 상태를 확대 도시한 것이다. 도 7 및 도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이 블레이드(200)에 결빙이 발생하면, 블레이드(200)가 원활하게 작동할 수 없는 문제가 발생한다.
한국공개특허 2012-0136030
본 발명의 실시 예들은, 블레이브 내부에 에어튜브를 길이방향으로 설치하고, 에어튜브와 연결된 에어홀을 블레이드에 형성하여, 유동박리가 발생하는 석션사이드(suction side)로 공기를 분사하여, 유동박리에 따른 공력성능 감소를 개선하고자 한다.
또한, 허브에 원심압축기를 설치하여, 허브를 통하여 유입되는 공기의 속도와 압력을 높여 에어튜브로 공급하고자 한다.
또한, 에어튜브와 연결되는 매니폴드에 가열수단을 설치하여 가열된 공기가 에어튜브로 공급되도록 하여 결빙을 방지하고자 한다.
또한, 블레이드에 두 개의 에어튜브를 설치하여 결빙이 시작되는 전단부에는 결빙을 방지하기 위하여 고온의 공기가 흐르도록 하여 결빙을 방지하고, 유동박리가 발생하는 석션사이드에는 유동을 분사하여 유동의 운동량을 증가시켜, 유동박리를 지연하고 공력성능을 향상하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 허브(100)와 상기 허브(100)를 중심으로 일정간격으로 방사형으로 배치된 블레이드(200)를 포함하며, 상기 허브(100)는 공기를 흡입하여, 상기 허브(100)와 연결되고 상기 블레이드(200) 내에 길이방향으로 설치된 에어튜브(300)로 흡입한 공기를 공급하며, 상기 블레이드(200)에는 상기 에어튜브(300)와 연결된 에어홀(310)이 형성되어 흡입된 공기를 분사하는 회전 블레이드 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 허브(100)에는 에어튜브(300)로 공급되는 공기의 속도와 압력을 증가시키기 위하여 원심압축기(500)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 원심압축기(500)는 임펠러(510), 디퓨져(520) 및 매니폴드(530)를 포함하여, 상기 임펠러(510)의 회전에 의하여 공기에 원심력을 주어 상기 허브(100)로부터 흡입되는 공기의 속도와 압력을 증가시키고, 이를 상기 디퓨져(520)를 통해 분사하여, 상기 매니폴드(530)에서 상기 블레이드(200) 내에 위치한 에어튜브(300)로 공기를 공급할 수 있다.
또한, 상기 매니폴드(530)에는 흡입된 공기를 가열하는 가열수단(600)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열수단(600)은 상기 매니폴드(530)에 열선코일 형태로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 가열수단(600)은 상기 허브(100) 또는 블레이드(200)에 설치된 온도감지수단에 의하여 감지한 온도가 설정된 온도 이하인 경우 작동할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 허브(100)와 상기 허브(100)를 중심으로 일정간격으로 방사형으로 배치된 블레이드(200)를 포함하며, 상기 허브(100)는 공기를 흡입하여, 상기 허브(100)와 연결되고 상기 블레이드(200) 내에 길이방향으로 설치된 에어튜브(300,400)로 흡입한 공기를 공급하며, 상기 블레이드(200)에는 상기 에어튜브(300,400)와 연결된 에어홀(310,410)이 형성되어 흡입된 공기를 분사하되, 상기 에어튜브(300,400)는 상기 블레이드(200)의 리딩엣지 측에 배치되는 해빙에어튜브(400)와 상기 블레이드(200)의 석션사이드에 배치되는 공력에어튜브(300)를 포함하는 회전 블레이드(200) 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 허브(100)에는 상기 해빙에어튜브(400)와 상기 공력에어튜브(300)로 공급되는 공기의 속도와 압력을 증가시키기 위하여 원심압축기(500)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 원심압축기(500)는 임펠러(510), 디퓨져(520) 및 매니폴드(530)를 포함하여, 상기 임펠러(510)의 회전에 의하여 공기에 원심력을 주어 상기 허브(100)로부터 흡입되는 공기의 속도와 압력을 증가시키고, 이를 상기 디퓨져(520)를 통해 분사하여, 상기 매니폴드(530)에서 상기 블레이드(200) 내에 위치한 해빙에어튜브(400)와 공력에어튜브(300)로 공기를 공급할 수 잇다.
또한, 상기 매니폴드(530)에는 흡입된 공기를 가열하는 가열수단(600)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열수단(600)은 상기 매니폴드(530)에 열선코일 형태로 배치될 수 있다.
또한, 상기 가열수단(600)은 상기 허브(100) 또는 블레이드(200)에 설치된 온도감지수단에 의하여 감지한 온도가 설정된 온도 이하인 경우 작동할 수 있다.
또한, 상기 가열수단(600)이 설치되는 매니폴드(530)는 해빙에어튜브(400)와 연결될 수 있다.
또한, 상기 매니폴드(530)에 하나의 해빙에어튜브(400) 또는 공력에어튜브(300)가 연결되며, 상기 해빙에어튜브(400)가 연결되는 매니폴드(530)에 가열수단(600)이 설치될 수 있다.
또한, 상기 매니폴드(530)에 해빙에어튜브(400) 및 공력에어튜브(300)가 모두 연결되며, 상기 매니폴드(530)에 가열수단(600)이 설치될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은, 블레이브 내부에 에어튜브를 길이방향으로 설치하고, 에어튜브와 연결된 에어홀을 블레이드에 형성하여, 유동박리가 발생하는 석션사이드(suction side)로 공기를 분사하여, 유동박리에 따른 공력성능 감소를 개선할 수 있다.
또한, 허브에 원심압축기를 설치하여, 허브를 통하여 유입되는 공기의 속도와 압력을 높여 에어튜브로 공급할 수 있다.
또한, 에어튜브와 연결되는 매니폴드에 가열수단을 설치하여 가열된 공기가 에어튜브로 공급되도록 하여 결빙을 방지할 수 있다.
또한, 블레이드에 두 개의 에어튜브를 설치하여 결빙이 시작되는 전단부에는 결빙을 방지하기 위하여 고온의 공기가 흐르도록 하여 결빙을 방지하고, 유동박리가 발생하는 석션사이드에는 유동을 분사하여 유동의 운동량을 증가시켜, 유동박리를 지연하고 공력성능을 향상할 수 있다.
도 1은 블레이드 회전장치에서, 블레이드에 흐르는 공기흐름을 도시한 사시도이다.
도 2는 블레이드 회전장치에서 블레이드에 흐르는 공기흐름을 도시한 단면도이다.
도 3은 공기흐름 시 블레이드 각 부분에서의 압력상태를 나타낸 것이다.
도 4는 블레이드의 각 부분을 명칭을 나타낸 것이다.
도 5는 블레이드 단면에서 받음각 증가에 따른 유동박리 정도를 도시한 것이다.
도 6은 받음각에 따른 양력비(coefficient of lift, CL) 및 양항비 (coefficient of drag, CD)를 도시한 것이다.
도 7은 블레이드에 결빙이 생긴 상태를 도시한 것이다.
도 8은 블레이드에 결빙이 생긴 상태를 확대 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 블레이드 회전장치를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드 회전장치를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 회전장치에 설치되는 원심압축기의 정면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 회전장치에 설치되는 원심압축기의 분리사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 회전장치에 설치되는 원심압축기의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 회전장치에 설치되는 원심압축기에서 가열수단이 설치된 경우의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 회전장치에서 하나의 에어튜브가 설치된 블레이드를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드 회전장치에서 두 개의 에어튜브가 설치된 블레이드를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 회전장치에서의 받음각에 따른 양력비(coefficient of lift, CL) 및 양항비 (coefficient of drag, CD)를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시 예들을 설명한다. 후술되는 본 발명의 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 이해되어야 한다. 즉 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은, 일 실시 예에 관련하여 다른 실시 예로 구현될 수 있으며, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경될 수 있음이 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 블레이드 회전장치를 도시한 것이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 회전장치에서 하나의 에어튜브가 설치된 블레이드를 도시한 것이다.
도 9 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 블레이드(200) 회전장치는 허브(100)와 허브(100)를 중심으로 일정간격으로 방사형으로 배치된 블레이드(200)를 포함하며, 블레이드(200) 내에는 길이방향으로 에어튜브(300)가 설치되어 있다. 도 9에서는 블레이드(200)가 120도 각도를 이루며 3개가 배치되어 있으나, 블레이드(200)의 배치가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
블레이드(200)는 허브(100)를 중심으로 하여 방사형으로 배치되어, 허브(100)를 통하여 흡입된 공기가 블레이드(200)로 공급될 수 있다.
블레이드(200)에는 에어튜브(300)가 블레이드(200)의 길이방향으로 설치되어 있어, 허브(100)를 통하여 공기가 흡입되면, 허브(100)와 연결된 에어튜브(300)로 흡입된 공기가 공급되고, 에어튜브(300)는 블레이드(200) 내에 길이방향으로 설치되어 있기 때문에 결과적으로 흡입된 공기는 블레이드(200) 길이방향으로 공급되는 것이다.
그리고 에어튜브(300)는 블레이드(200)에 형성된 에어홀(310)과 연결되어 있다. 따라서, 흡입된 공기는 블레이드(200)에 형성된 에어홀(310)을 통하여 외부로 분사될 수 있다.
이때, 에어홀(310)에서 흡입된 공기를 유동박리가 발생하는 지역으로 분사하면 유동의 운동량이 증가하게 되어 유동박리 현상이 지연되게 되므로, 그 결과 공력성능을 향상시킬 수 있게 된다.
즉, 도 15에서 보는 바와 같이 에어튜브(300)를 따라 공급된 공기를 블레이드(200)에 형성된 에어홀(310)을 통하여 석션사이드로 분사하게 되면, 분사된 공기의 의하여 유동이 증가하게 되어 유동박리가 지연되므로 결과적으로 공력성능이 향상될 수 있는 것이다.
이때, 어느 정도의 공기가 분사되어야 유동박리를 지연시켜 공력성능할 수 있는지 고려할 필요가 있는데, 블레이드(200) 각 단면의 익형(Airfoil)의 형상과 유동해석을 통해 실속(stall)이 발생하는 받음각과 박리점(separation point)은 사전예측이 가능하며, 유동 박리를 제어하기 위해 에어홀(310)에서 분사해야 하는 유동량도 유동해석을 통해 사전예측이 가능하다. 따라서 사전예측을 통하여 파악한 내용을 바탕으로 블레이드(200)의 루트(root)에서 팁(tip) 사이에 배치될 에어홀(310)의 위치 및 면적 등을 적절히 선택할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드(200) 회전장치를 도시한 것이고, 도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드(200) 회전장치에서 두 개의 에어튜브(300, 400)가 설치된 블레이드(200)를 도시한 것이다.
도 10 및 도16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 블레이드(200) 회전장치는 허브(100)와 허브(100)를 중심으로 일정간격으로 방사형으로 배치된 블레이드(200)를 포함하며, 허브(100)는 공기를 흡입하여, 허브(100)와 연결되고 블레이드(200) 내에 길이방향으로 설치된 에어튜브(300, 400)로 흡입한 공기를 공급하며, 블레이드(200)에는 에어튜브(300, 400)와 연결된 에어홀(310, 410)이 형성되어 흡입된 공기를 분사하되, 에어튜브(300, 400)는 블레이드(200)의 리딩엣지 측에 배치되는 해빙에어튜브(400)와 블레이드(200)의 석션사이드에 배치되는 공력에어튜브(300)를 포함한다.
본 발명의 일실시예가 하나의 에어튜브(300)를 포함하는 것이라면, 본 발명의 다른 실시예는 해빙에어튜브(400)와 공력에어튜브(300) 두 가지를 포함한다는 점에서 차이가 있다.
해빙에어튜브(400), 공력에어튜브(300) 두 가지를 이용할 경우에는 결빙이 시작되는 리딩엣지부분에는 해빙에어튜브(400)를 배치하여, 가열공기를 공급하면 결빙 방지 효과를 높일 수 있고, 공력에어튜브(300)는 유동박리가 많이 발생하는 석션사이드 측에 배치하여 에어홀(310)을 통하여 공기를 분사하여 유동박리를 지연시켜 공력성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 16을 참조하여 구체적으로 살펴보면, 블레이드(200)에 바람이 가장 먼저 맞닿은 리딩엣지는 결빙이 가장 먼저 발생하기 때문에 해빙에어튜브(400)를 두고, 해빙에어튜브(400)를 통하여 가열공기를 공급하여 블레이드(200)가 결빙이 발생하는 온도 이하로 내려가지 않도록 방지할 수 있다. 다만 결빙이 발생하는 장소 및 시기는 한정되어 있으므로, 결빙이 발생하지 않는 지역에서는 공력향상을 위하여 석션사이드로 공기를 분사하는 역할을 수행하는 것 역시 가능하다.
공력에어튜브(300)는 앞서 도 9 및 도 15를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예에서와 동일한 기능을 수행한다.
도 9 및 도 15를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예 역시 에어튜브에 가열공기를 공급하면 결빙방지 목적을 달성할 수 있다. 다만, 결빙이 리딩엣지에서 가장 먼저 발생하므로 리딩엣지에 가열공기를 공급하는 것이 보다 효율적이기 때문에 본 발명의 다른 실시예에서는 해빙에어튜브(400)와 공력에어튜브(300)를 구분하여 배치한 것이다.
따라서, 공력에어튜브(300)에 가열공기를 공급하는 것 역시 가능하다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 회전장치에 설치되는 원심압축기의 정면도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 회전장치에 설치되는 원심압축기의 분리사시도이며, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 회전장치에 설치되는 원심압축기의 단면도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예들에서는 허브(100)에 에어튜브(300,400)로 공급되는 공기의 속도와 압력을 증가시키기 위하여 원심압축기(500)가 설치될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서는 허브(100)를 통하여 에어튜브(300,400)로 공기가 공급되는데, 공급되는 공기의 속도와 압력을 증가시키기 위하여 원심압축기(500)를 설치하는 것이다.
원심압축기(500)는 임펠러(510), 디퓨져(520) 및 매니폴드(530)를 포함하여, 임펠러(510)의 회전에 의하여 공기에 원심력을 주어 허브(100)로부터 흡입되는 공기의 속도와 압력을 증가시키고, 이를 디퓨져(520)를 통해 분사하여, 매니폴드(530)에서 블레이드(200) 내에 위치한 에어튜브(300, 400)로 공기를 공급할 수 있다.
임펠러(510)는 회전하여 허브(100) 주위의 공기를 용이하게 흡입하고, 또한 임펠러(510)에 의하여 공기에 원심력을 주어 속도에너지의 일부를 압력에너지로 변화시키므로, 결과적으로 원심압축기(500)가 설치되지 않았을 경우보다 속도와 압력이 증가되어 에어튜브(300,400)로 에어를 공급할 수 있게 된다.
또한, 원심압축기(500)는 로터의 회전에 의하여 구동되므로, 별도의 동력축을 필요로 하지 않는다.
이와 같이 본 발명의 실시예들에서는 허브(100)에 원심압축기(500)를 배치하여 허브(100)를 통하여서만 공기를 흡입하고, 흡입된 공기는 원심압축기(500)를 통하여 속도와 압력을 증가시켜, 에어튜브(300, 400)로 공급하므로 흡입된 공기가 블레이드(200)의 끝단까지 원활하게 이동할 수 있게 된다.
도 14은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드(200) 회전장치에 설치되는 원심압축기(500)에서 가열수단(600)이 설치된 경우의 단면도이다. 도 14를 참조하면, 원심압축기(500)의 매니폴드(530)에는 흡입된 공기를 가열하는 가열수단(600)을 포함할 수 있다.
블레이드(200)의 결빙 방지를 위해서는 블레이드(200)의 온도를 상승시킬 필요가 있으므로, 가열수단(600)을 통하여 블레이드(200) 내에 설치된 에어튜브(300, 400)로 공급되는 공기의 온도를 증가시키고, 결과적으로 블레이드(200)의 온도를 상승시켜 결빙을 방지하게 되는 것이다.
가열수단(600)으로는 다양한 수단이 이용될 수 있으나, 그 일 실시예로서, 열선코일이 이용될 수 있다. 열선코일은 매니폴드(530) 끝단에 삽입하면 되므로 그 설치가 용이하다. 열선코일에 전기가 공급되면, 코일의 온도가 상승하면서 주변의 온도가 상승하게 되므로 매니폴드(530)를 지나는 공기의 온도를 상승시킬 수 있게 된다.
다만, 가열수단(600)은 결빙방지가 목적이므로, 여름철과 같이 결빙의 염려가 없는 경우에는 가열수단(600)이 이용되지 않을 수 있다. 따라서, 허브(100) 또는 블레이드(200)에는 온도감지수단을 두어 온도감지수단에서 감지한 온도가 설정된 온도 이하인 경우 가열수단(600)이 작동할 수 있도록 제어할 수 있다. 즉, 결빙이 시작되는 온도지점에서 가열수단(600)이 작동할 수 있도록 하여 결빙온도까지 온도가 내려가지 않도록 하는 것이다.
본 발명의 일실시예에서는 블레이드(200)에 하나의 에어튜브(300)가 설치되므로 에어튜브(300)가 하나의 매니폴드(530)에 연결된다. 따라서, 매니폴드(530)에 가열수단(600)이 설치되어 작동하면, 흡입된 공기가 가열되어 에어튜브(300)로 공급되고, 가열수단(600)이 없거나, 가열수단(600)이 설치된 경우에도 작동되지 않는 경우라면 흡입된 공기가 그대로 에어튜브(300)로 공급된다.
그러나 본 발명의 다른 실시예에서는 블레이드(200)에 두 개의 에어튜브(300, 400)가 설치되므로, 매니폴드(530) 마다 하나의 에어튜브(300 or 400)가 연결될 수 도 있고, 매니폴드(530)에 두 개의 에어튜브(300, 400)가 연결될 수 도 있다.
매니폴드(530) 마다 하나의 에어튜브(300 or 400)가 연결되는 경우, 해빙에어튜브(400)가 결빙방지가 목적이므로 해빙에어튜브(400)가 연결되는 매니폴드(530)에만 가열수단(600)이 배치될 수 있다.
그러나, 하나의 매니폴드(530)에 해빙에어튜브(400)와 공력에어튜브(300) 둘 다 연결되는 경우에는 설치된 가열수단(600)에 의하여 가열된 공기를 해빙에어튜브(400)와 공력에어튜브(300) 모두에 공급할 수 있다.
결빙 방지 목적을 효과적으로 달성하기 위해서는 블레이드(200)의 온도를 빠르게 높일 필요가 있으므로 공력에어튜브(300)와 해빙에어튜브(400) 모두에 가열공기를 공급하면 해빙에어튜브(400)에만 가열공기를 공급하는 경우보다 결빙방지 목적을 용이하게 달성할 수 있다.
또한, 두 개의 에어튜브(300, 400)를 포함하는 경우 리딩엣지에 배치되는 에어튜브(400)의 주목적은 결빙방지이기는 하나, 석션사이드로 에어홀(410)을 통하여 공기를 분사하여 결과적으로 유동의 운동량을 증가시켜 유동박리를 지연시킬 수 있다. 따라서, 해빙에어튜브(400) 역시 공력성능 향상에 기여할 수 있게 된다.
그 결과, 두 개의 에어튜브(300, 400)로 가열공기를 공급하면 결빙방지 목적 및 공력성능 향상 목적을 더욱 효과적으로 달성할 수 있다. 다만, 결빙이 발생하지 않음에도 불필요하게 가열공기를 공급할 필요는 없으므로, 블레이드 회전장치가 배치되는 환경을 고려하여 설치될 에어튜브의 개수를 선택할 필요가 있으며, 복수의 에어튜브가 설치될 경우, 어느 에어튜브에 가열공기를 공급할 것인지 선택할 필요가 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드(200) 회전장치에서의 받음각에 따른 양력비(coefficient of lift, CL) 및 양항비 (coefficient of drag, CD)를 도시한 것이다. 도 17을 참조하면, 에어튜브(300)가 설치되지 않은 종래 블레이드(200)와 비교할 때, 공력성능이 향상되었음을 확인할 수 있다.
양력비(coefficient of lift, CL)를 살펴보면, 종래에는 받음각이 20도를 넘어설 경우 양력비(coefficient of lift, CL)가 현저히 감소하였으나, 본 발명의 실시예에 의할 경우 받음각이 20도를 넘어서는 경우에도 일정수준의 양력비(coefficient of lift, CL)를 유지함을 확인할 수 있다. 또한, 양항비 (coefficient of drag, CD)는 종래보다 증가 수준이 감소하였음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 의할 경우 종래보다 공력수준이 향상되었음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.
100 : 허브
200 : 블레이드
300 : 에어튜브
310 : 에어홀
400 : 에어튜브
410 : 에어홀
500 : 원심압축기
510 : 임펠러
520 : 디퓨저
530 : 매니폴드
600 : 가열수단

Claims (15)

  1. 허브와 상기 허브를 중심으로 일정간격으로 방사형으로 배치된 블레이드를 포함하며,
    상기 허브는 공기를 흡입하여, 상기 허브와 연결되고 상기 블레이드 내에 길이방향으로 설치된 에어튜브로 흡입한 공기를 공급하며,
    상기 블레이드에는 상기 에어튜브와 연결된 에어홀이 형성되어 흡입된 공기를 분사하는 회전 블레이드 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브에는 에어튜브로 공급되는 공기의 속도와 압력을 증가시키기 위하여 원심압축기가 설치되는 회전 블레이드 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 원심압축기는 임펠러, 디퓨져 및 매니폴드를 포함하여,
    상기 임펠러의 회전에 의하여 공기에 원심력을 주어 상기 허브로부터 흡입되는 공기의 속도와 압력을 증가시키고, 이를 상기 디퓨져를 통해 분사하여, 상기 매니폴드에서 상기 블레이드 내에 위치한 에어튜브로 공기를 공급하는 회전 블레이드 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 매니폴드에는 흡입된 공기를 가열하는 가열수단을 포함하는 회전 블레이드 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가열수단은 상기 매니폴드에 열선코일 형태로 배치되는 회전 블레이드 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 가열수단은 상기 허브 또는 블레이드에 설치된 온도감지수단에 의하여 감지한 온도가 설정된 온도 이하인 경우 작동하는 회전 블레이드 장치.
  7. 허브와 상기 허브를 중심으로 일정간격으로 방사형으로 배치된 블레이드를 포함하며,
    상기 허브는 공기를 흡입하여, 상기 허브와 연결되고 상기 블레이드 내에 길이방향으로 설치된 에어튜브로 흡입한 공기를 공급하며,
    상기 블레이드에는 상기 에어튜브와 연결된 에어홀이 형성되어 흡입된 공기를 분사하되,
    상기 에어튜브는 상기 블레이드의 리딩엣지 측에 배치되는 해빙에어튜브와
    상기 블레이드의 석션사이드에 배치되는 공력에어튜브를 포함하는 회전 블레이드 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 허브에는 상기 해빙에어튜브와 상기 공력에어튜브로 공급되는 공기의 속도와 압력을 증가시키기 위하여 원심압축기가 설치되는 회전 블레이드 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 원심압축기는 임펠러, 디퓨져 및 매니폴드를 포함하여,
    상기 임펠러의 회전에 의하여 공기에 원심력을 주어 상기 허브로부터 흡입되는 공기의 속도와 압력을 증가시키고, 이를 상기 디퓨져를 통해 분사하여, 상기 매니폴드에서 상기 블레이드 내에 위치한 해빙에어튜브와 공력에어튜브로 공기를 공급하는 회전 블레이드 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 매니폴드에는 흡입된 공기를 가열하는 가열수단을 포함하는 회전 블레이드 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 가열수단은 상기 매니폴드에 열선코일 형태로 배치되는 회전 블레이드 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 가열수단은 상기 허브 또는 블레이드에 설치된 온도감지수단에 의하여 감지한 온도가 설정된 온도 이하인 경우 작동하는 회전 블레이드 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 가열수단이 설치되는 매니폴드는 해빙에어튜브와 연결되는 회전 블레이드 장치.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 매니폴드에 하나의 해빙에어튜브 또는 공력에어튜브가 연결되며, 상기 해빙에어튜브가 연결되는 매니폴드에 가열수단이 설치되는 회전 블레이드 장치.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 매니폴드에 해빙에어튜브 및 공력에어튜브가 모두 연결되며, 상기 매니폴드에 가열수단이 설치되는 회전 블레이드 장치.
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