KR20160026044A - Air circulation system of hub for wind turbine and wind turbine therewith - Google Patents

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KR20160026044A
KR20160026044A KR1020140113803A KR20140113803A KR20160026044A KR 20160026044 A KR20160026044 A KR 20160026044A KR 1020140113803 A KR1020140113803 A KR 1020140113803A KR 20140113803 A KR20140113803 A KR 20140113803A KR 20160026044 A KR20160026044 A KR 20160026044A
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KR1020140113803A
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정지훈
신상명
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

Provided are an air circulation system of a hub for a wind turbine and a wind turbine using the same. According to an embodiment of the present invention, the air circulation system of a hub for a wind turbine, capable of circulating internal air of a hub for a wind turbine with external air, includes: an inflow part installed in the hub to make the external air flow into the hub; and a discharging part installed on a blade, rotated by being connected to the center of the hub, to discharge the internal air of the hub.

Description

풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템 및 이를 이용한 풍력 발전 장치{AIR CIRCULATION SYSTEM OF HUB FOR WIND TURBINE AND WIND TURBINE THEREWITH}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air circulation system for a wind turbine,

본 발명은 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템 및 이를 이용한 풍력 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력 발전 장치용 허브의 내부 공기를 외부 공기와 순환시키기 위한 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템 및 이를 이용한 풍력 발전 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air circulation system for a hub for a wind power generator and a wind power generator using the same, and more particularly, to an air circulation system for a wind power generator for circulating internal air of a hub for a wind power generator, And a wind power generator using the same.

최근, 화석연료의 고갈 및 고비용, 환경 오염 등의 이유로 인해 조력, 태양력, 풍력 등과 같은 신재생 에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 화석연료를 대체하는 대체 에너지원 중 경제성이 높은 풍력 발전 장치가 각광받고 있다. 풍력 발전 장치의 일례로 풍차가 예로부터 널리 이용되어 왔으며, 풍차는 바람의 운동 에너지를 회전 에너지로 변환시켜 발전한다. In recent years, interest in renewable energy such as tidal power, solar power, and wind power is rising due to exhaustion of fossil fuels, high cost, and environmental pollution. Among the alternative energy sources that replace fossil fuels, wind turbines with high economic efficiency are attracting attention. As an example of a wind power generation device, a windmill has been widely used for a long time, and a windmill converts the kinetic energy of the wind into rotational energy to generate electricity.

일반적으로, 풍력 발전 장치는 바람이 불어 블레이드(blade)가 회전하면, 블레이드의 회전력을 이용하여 발전을 하게 된다.Generally, when a wind is blown and a blade rotates, a wind turbine generates power using the rotational force of the blade.

도 1은 종래의 풍력 발전 장치를 도시한 도면이다.1 is a view showing a conventional wind power generator.

도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 풍력 발전 장치(1)는 복수의 블레이드(5), 복수의 블레이드(5)가 연결되는 허브(4), 허브(4)가 회전 가능하게 연결되는 나셀(3), 나셀(3)을 지지하는 타워(2)로 이루어진다. 복수의 블레이드(5)가 허브(4)를 중심으로 배치되어, 블레이드(5)에 풍력이 작용하여 회전함으로써, 나셀(3)에서 전기가 생산된다.1, a conventional general wind power generator 1 includes a plurality of blades 5, a hub 4 to which a plurality of blades 5 are connected, a nacelle 3 to which a hub 4 is rotatably connected, And a tower 2 for supporting the nacelle 3. A plurality of blades 5 are arranged around the hub 4 and the blades 5 are rotated by the wind force so that electricity is produced in the nacelle 3. [

이러한 풍력 발전 장치(1)의 구성 요소 중에서, 허브(4)는 밀폐된 공간을 가지며, 허브(4)의 내부에서 작업하는 경우에 해치 도어(미도시)를 통해 작업자가 외부에서 허브(4) 안으로 진입하여 정비, 수리 작업을 진행하게 된다. 이때 작업자의 날숨 및 땀 등으로 인해 허브(4) 내부의 습도가 증가하게 된다. 작업 후 작업자가 철수하면서 해치 도어를 닫으면 허브(4) 내부는 높은 습도의 공기를 밖으로 배출하지 못하게 되며, 그대로 방치할 경우 허브(4) 내부의 금속 제품들이 부식될 수 있다. 이는 허브(4)의 내부가 각 블레이드의 루트, 샤프트 등으로 막혀 있기 때문이다. 즉, 허브(4)의 내부는 자연적으로 공기 순환이 되지 않는다.Among the components of the wind turbine generator 1, the hub 4 has an airtight space, and when the worker operates inside the hub 4, the worker moves the hub 4 from the outside through the hatch door (not shown) It enters the inside and carries out maintenance and repair work. At this time, the humidity inside the hub 4 is increased due to the worker's exhalation and sweat. If the operator hatches the door after the work is closed, the inside of the hub 4 can not discharge air of high humidity to the outside, and if left untouched, the metal products inside the hub 4 may be corroded. This is because the inside of the hub 4 is blocked by the roots, shafts, etc. of each blade. That is, the inside of the hub 4 does not naturally circulate with air.

허브(4) 내부의 공기 순환을 위해서 팬(fan) 방식의 순환기(air circulator)를 설치하는 방법이 있으나, 이를 위해서는 추가로 허브(4) 내부에 배선 장치를 해야 하며, 이에 따른 허브(4)의 무게 증가 및 추가 전력 소모를 가져온다. 이외에도, 제습제 등을 허브(4) 내부에 부착하는 방법이 있을 수 있으나, 이 또한 회전하는 허브(4) 내부에 제습제를 부착해야 하는 어려움과 함께 무게 증가를 피할 수 없다.In order to circulate the air inside the hub 4, there is a method of installing a fan circulator, but in order to do this, a wiring device must be additionally provided in the hub 4, And an additional power consumption. In addition, there may be a method of attaching a dehumidifying agent or the like to the inside of the hub 4, however, it is also difficult to attach a dehumidifying agent inside the rotating hub 4 and to increase the weight.

그러므로, 허브(4) 내부의 공기 순환을 위한 새로운 방법이 요구된다.Therefore, a new method for air circulation inside the hub 4 is required.

대한민국 공개특허 제2011-0136296호 (2011.12.21. 공개)Korean Patent Publication No. 2011-0136296 (disclosed on December 21, 2011)

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 풍력 발전 장치용 허브의 내부 공기를 외부 공기와 순환시키기 위한 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템 및 이를 이용한 풍력 발전 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide an air circulation system for a hub for a wind power generator for circulating internal air of a hub for a wind power generator with external air and a wind power generator using the same.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템은, 풍력 발전 장치용 허브의 내부 공기를 외부 공기와 순환시키기 위한 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템에 있어서, 상기 허브에 설치되어 상기 허브 내부로 외부 공기를 유입시키는 유입부; 및 상기 허브를 중심으로 연결되어 회전하는 블레이드에 설치되어 상기 허브의 내부 공기를 배출시키는 배출부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an air circulation system for a wind turbine for a wind power generator, An inflow portion installed in the hub for introducing outside air into the hub; And a discharge unit installed on the rotating blade connected to the hub to discharge the air inside the hub.

또한, 상기 유입부는, 상기 허브의 전단에 형성되는 유입홀을 포함할 수 있다.In addition, the inflow portion may include an inflow hole formed at a front end of the hub.

또한, 상기 배출부는, 상기 허브의 내부 공기가 유입되는 연결홀과, 상기 연결홀을 통해 유입된 상기 허브의 내부 공기가 이동하는 공기 유로와, 상기 공기 유로를 통해 이동한 상기 허브의 내부 공기가 배출되는 배출홀을 포함할 수 있다.In addition, the discharging portion may include: a connection hole into which the internal air of the hub flows; an air flow path through which the internal air of the hub introduced through the connection hole moves; and an internal air of the hub, And may include discharge holes to be discharged.

또한, 상기 연결홀은, 상기 허브에 연결되는 상기 블레이드의 루트에 형성될 수 있다.Further, the connection hole may be formed at the root of the blade connected to the hub.

또한, 상기 공기 유로는, 상기 허브에 연결되는 상기 블레이드의 루트, 상기 블레이드의 루트로부터 연장된 상기 블레이드의 몸체, 상기 블레이드의 몸체로부터 연장된 상기 블레이드의 팁에 걸쳐 형성될 수 있다.The air flow path may also be formed over a root of the blade connected to the hub, a body of the blade extending from the root of the blade, and a tip of the blade extending from the body of the blade.

또한, 상기 공기 유로는, 상기 블레이드의 몸체의 부압면에 인접하여 형성될 수 있다.Further, the air flow path may be formed adjacent to the negative pressure surface of the blade body.

또한, 상기 배출홀은, 상기 블레이드의 말단에 위치한 상기 블레이드의 팁에 형성될 수 있다.Further, the discharge hole may be formed at a tip of the blade located at an end of the blade.

또한, 상기 배출홀은, 양력이 작용하는 상기 블레이드의 가압면의 이면인 상기 블레이드의 부압면에 형성될 수 있다.Further, the discharge hole may be formed on the negative pressure surface of the blade, which is the back surface of the pressing surface of the blade on which the lift acts.

또한, 상기 배출홀은, 코드(chord) 방향으로 길게 형성될 수 있다.In addition, the discharge hole may be formed long in the chord direction.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치는, 외부 공기가 유입되는 허브; 상기 허브를 중심으로 연결되어 회전하며, 상기 허브로부터 유입되는 상기 허브의 내부 공기를 배출하는 블레이드; 상기 허브가 연결되며, 상기 블레이드의 회전에 따라 전기를 생산하는 발전기 본체를 포함하는 나셀; 및 상기 나셀을 지지하는 타워를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a wind turbine generator comprising: a hub into which external air flows; A blade connected to and rotating around the hub, the blade discharging the air inside the hub introduced from the hub; A nacelle including a generator body connected to the hub and generating electricity according to rotation of the blade; And a tower for supporting the nacelle.

또한, 상기 허브는, 외부 공기가 유입되도록 허브의 전단에 형성되는 유입홀을 포함할 수 있다.In addition, the hub may include an inlet hole formed at a front end of the hub to allow external air to flow therein.

또한, 상기 블레이드는, 상기 허브에 연결되며 상기 허브의 내부 공기가 유입되는 연결홀을 포함하는 루트, 상기 루트에서 연장되며 양력이 작용하는 가압면 및 상기 가압면의 이면인 부압면을 포함하는 몸체, 상기 몸체에서 연장되며 상기 허브의 내부 공기가 배출되는 배출홀을 포함하는 팁을 포함하며, 상기 연결홀과 상기 배출홀을 연결하여 상기 허브의 내부 공기가 이동하는 공기 유로를 더 포함할 수 있다.In addition, the blade includes a root, which is connected to the hub and includes a connection hole through which the internal air of the hub flows, a pressing surface extending from the root, the pressing surface on which the lift acts, And a tip extending from the body and including a discharge hole through which the internal air of the hub is discharged, and an air passage through which the internal air of the hub moves by connecting the connection hole and the discharge hole may be further included .

또한, 상기 공기 유로는, 상기 블레이드의 몸체의 부압면에 인접하여 형성될 수 있다.Further, the air flow path may be formed adjacent to the negative pressure surface of the blade body.

또한, 상기 배출홀은, 상기 몸체의 부압면에 형성될 수 있다.In addition, the discharge hole may be formed on the negative pressure surface of the body.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.

본 발명에 따르면, 회전하는 블레이드의 공기 역학적 효과에 의해 블레이드의 팁의 부압면(suction side)에서 기압이 낮아지고, 반면에 바람을 정면으로 받는 허브의 전단은 기압이 높은 점을 이용하여, 허브의 전단에 형성된 구멍으로 허브의 외부 공기가 들어와서 허브의 내부 공기를 밀어내고, 허브의 내부에 있던 습한 공기는 블레이드 내부를 통과해 블레이드의 팁에 형성된 구멍으로 배출함으로써, 허브의 내부 공기를 순환시킬 수 있다.According to the invention, the air pressure at the suction side of the tips of the blades is lowered by the aerodynamic effect of the rotating blades, while the front end of the hub, which receives the wind in front, The outer air of the hub is pushed out of the hub by the hole formed at the front end of the hub and the humid air inside the hub is discharged through the inside of the blade into the hole formed at the tip of the blade, .

또한, 허브의 내부 공기를 외부 공기와 순환시킴으로써, 허브 내부의 습도를 낮추어, 허브 내부의 제품들의 부식 등을 미연에 방지할 수 있다.In addition, by circulating the internal air of the hub with the external air, the humidity inside the hub can be lowered, and corrosion of the products inside the hub can be prevented in advance.

그리고, 허브에서 블레이드를 통해 배출되는 공기가 블레이드의 팁 윗면에 일종의 공기 벽을 만들어 블레이드 팁 와류(blade tip vortex)를 차단하여 유도항력(induced drag)을 저감시킬 수 있으며, 이를 통해 블레이드 전체의 양항비(lift to drag ratio)를 향상시킬 수 있고, 로터 전체의 공력 성능을 높일 수 있다.In addition, the air discharged through the hub at the hub can create a kind of air wall at the tip of the blade to block the blade tip vortex, thereby reducing induced drag, The lift-to-drag ratio can be improved, and the aerodynamic performance of the rotor as a whole can be enhanced.

도 1은 종래의 풍력 발전 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템의 개략적인 개념을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템이 적용된 허브와 블레이드의 연결 관계를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템이 적용된 블레이드를 정면에서 바라본 도면이다.
도 5는 도 2의 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템이 적용된 블레이드를 상면에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 2의 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템이 적용된 블레이드의 팁에서의 단면 에어포일(airfoil)을 도시한 도면이다.1 is a view showing a conventional wind power generator.
2 is a schematic view illustrating an air circulation system of a hub for a wind power generator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a connection relationship between a hub and a blade to which the air circulation system of the hub for a wind power generator of FIG. 2 is applied.
Fig. 4 is a front view of the blade to which the air circulation system of the hub for the wind power generator of Fig. 2 is applied.
FIG. 5 is a top view of a blade to which an air circulation system of a hub for a wind power generator of FIG. 2 is applied.
Fig. 6 is a diagram showing a cross-section airfoil at the tip of the blade to which the air circulation system of the hub for the wind power generator of Fig. 2 is applied.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, it is needless to say that these elements, components and / or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, element or section from another element, element or section. Therefore, it goes without saying that the first element, the first element or the first section mentioned below may be the second element, the second element or the second section within the technical spirit of the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템의 개략적인 개념을 도시한 도면이다. 또한, 도 3은 도 2의 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템이 적용된 허브와 블레이드의 연결 관계를 도시한 도면이다.2 is a schematic view illustrating an air circulation system of a hub for a wind power generator according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing a connection relationship between the hub and the blade to which the air circulation system of the hub for the wind power generator of FIG. 2 is applied.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템은, 풍력 발전 장치용 허브(110)의 내부 공기를 외부 공기와 순환시키기 위한 것으로서, 상기 허브(110)에 설치되어 상기 허브(110) 내부로 외부 공기를 유입시키는 유입부, 및 상기 허브(110)를 중심으로 연결되어 회전하는 블레이드(120)에 설치되어 상기 허브(120)의 내부 공기를 배출시키는 배출부를 포함한다. 예를 들어, 허브(110) 전단에서는 높은 압력이 유지되고, 블레이드의 말단에서는 낮은 압력이 유지되기 때문에, 허브(110) 앞쪽으로 외부의 공기가 유입되면서 허브(110) 내부에 있던 공기들이 블레이드(120)를 따라 빠져 나가서 바깥으로 배출된다.2 and 3, an air circulation system for a hub for a wind power generator according to an embodiment of the present invention is for circulating the internal air of a hub 110 for a wind power generator with external air, An inlet portion installed in the hub 110 for introducing outside air into the hub 110 and an inlet portion installed in the blade 120 connected to rotate about the hub 110 so as to circulate the inside air of the hub 120 And a discharging portion for discharging. For example, since the high pressure is maintained at the front end of the hub 110 and the low pressure is maintained at the end of the blade, external air is introduced into the front of the hub 110, 120, and is discharged to the outside.

유입부는 허브(110)에 설치되며, 허브(110)의 전단에 형성되는 유입홀(112)을 포함한다. 바람이 정면에서 부딪히는 허브(110)의 전단은 정체점(stagnation point)이 되므로, 높은 압력이 유지되는 허브(110)의 전단에 외부 공기가 들어오는 구멍인 유입홀(112)이 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 유입홀(112)이 허브(110)의 전단이 아닌 허브(110)의 다른 부분에 형성될 수 있음은 당업자에게 자명하다 할 것이다.The inlet portion is installed in the hub 110 and includes an inlet hole 112 formed at the front end of the hub 110. It is preferable that the front end of the hub 110 where the wind collides with the front surface is a stagnation point so that the inlet hole 112 is formed at the front end of the hub 110 where the high pressure is maintained, . Of course, it will be apparent to those skilled in the art that the inlet holes 112 may be formed in other portions of the hub 110 rather than the front end of the hub 110.

배출부는 블레이드(120)에 설치되며, 허브(110)의 내부 공기가 유입되는 연결홀(122)과, 상기 연결홀(122)을 통해 유입된 허브(110)의 내부 공기가 이동하는 공기 유로(124)와, 상기 공기 유로(124)를 통해 이동한 허브(110)의 내부 공기가 배출되는 배출홀(126)을 포함한다.The discharge portion is installed in the blade 120 and includes a connection hole 122 through which the internal air of the hub 110 flows and an air flow path through which the internal air of the hub 110 flowing through the connection hole 122 moves And an exhaust hole 126 through which the internal air of the hub 110 moved through the air flow path 124 is discharged.

그리하여, 허브(110)에 설치되는 유입부와, 블레이드(120)에 설치되는 배출부의 구조를 통해, 허브(110) 앞쪽에 난 구멍으로 바깥 공기가 들어와서 허브(110) 내부에 있던 습한 공기를 밀어내고, 기존의 습한 공기는 블레이드(120) 내부를 통과해 블레이드 팁(126)에 나있는 구멍으로 빠져 나가게 된다. 이러한 공기 순환 원리는 회전하는 블레이드(120)의 공기역학적 효과에 의해 팁의 부압면(suction surface)에서 기압이 낮아지고, 반면에 바람을 정면으로 받는 허브(110) 앞쪽은 기압이 높은 점을 이용한 것이다. 풍력 발전 장치용 허브(110)의 공기 순환을 위해, 블레이드(120)에 연결홀(122), 공기 유로(124), 배출홀(126)이 형성되는 바, 이하에서는 블레이드(120)에 설치되는 배출부의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.Thus, the outside air enters into the front hole of the hub 110 through the structure of the inlet portion installed in the hub 110 and the outlet portion installed in the blade 120, so that the humid air in the hub 110 And the conventional humid air passes through the inside of the blade 120 and escapes into the hole formed in the blade tip 126. This air circulation principle is based on the fact that the air pressure at the suction surface of the tip is lowered due to the aerodynamic effect of the rotating blade 120 while the front of the hub 110, will be. A connection hole 122, an air passage 124 and an exhaust hole 126 are formed in the blade 120 for circulating air through the hub 110 for a wind power generator. The configuration of the discharge portion will be described in detail.

도 4는 도 2의 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템이 적용된 블레이드를 정면에서 바라본 도면이다. 또한, 도 5는 도 2의 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템이 적용된 블레이드를 상면에서 바라본 도면이다. 그리고, 도 6은 도 2의 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템이 적용된 블레이드의 팁에서의 단면 에어포일(airfoil)을 도시한 도면이다.Fig. 4 is a front view of the blade to which the air circulation system of the hub for the wind power generator of Fig. 2 is applied. FIG. 5 is a top view of a blade to which the air circulation system of the hub for a wind power generator of FIG. 2 is applied. 6 is a view showing a cross-section airfoil at the tip of the blade to which the air circulation system of the hub for the wind power generator of Fig. 2 is applied. Fig.

도 4 및 도 5를 참조하면, 블레이드(120)는 허브(110)의 일 영역(111)에 연결되는 루트(121), 상기 루트(121)로부터 연장되어 형성되는 몸체(123), 상기 몸체(123)로부터 연장되어 형성되는 팁(125)으로 이루어진다. 이때, 블레이드(120)의 몸체(123)의 일면에는 기류에 의한 가압면(131; pressure surface)이 형성되며, 이면에는 부압면(132; suction surface)이 형성되어, 블레이드(120)가 일방향으로 회전하게 된다. 또한, 블레이드(120)의 몸체(123)의 회전 방향에 따라서 선행하는 에지인 리딩 에지(133; leading edge)와, 후행하는 에지인 트레일링 에지(134; trailing edge)가 형성된다. 4 and 5, the blade 120 includes a root 121 connected to one region 111 of the hub 110, a body 123 extending from the root 121, And a tip 125 formed to extend from the base plate 123. At this time, a pressure surface 131 is formed on one side of the body 123 of the blade 120 and a suction surface 132 is formed on the back side of the blade 123, . In addition, a leading edge 133 and a trailing edge 134, which are leading edges, are formed in accordance with the rotational direction of the body 123 of the blade 120.

이러한 블레이드(120)의 구조에서, 연결홀(122)은 허브(110)에 연결되는 상기 블레이드(120)의 루트(121)에 형성된다. 또한, 공기 유로(124)는 허브(110)에 연결되는 상기 블레이드(120)의 루트(121), 상기 블레이드(120)의 루트(121)로부터 연장된 상기 블레이드(120)의 몸체(123), 상기 블레이드(120)의 몸체(123)로부터 연장된 상기 블레이드(120)의 팁(125)에 걸쳐 형성된다. 그리고, 배출홀(126)은 블레이드(120)의 말단에 위치한 상기 블레이드(120)의 팁(125)에 형성된다. In this structure of the blade 120, a connection hole 122 is formed in the root 121 of the blade 120 connected to the hub 110. [ The air flow path 124 includes a root 121 of the blade 120 connected to the hub 110, a body 123 of the blade 120 extending from the root 121 of the blade 120, Is formed over the tip 125 of the blade 120 extending from the body 123 of the blade 120. The discharge hole 126 is formed in the tip 125 of the blade 120 located at the end of the blade 120.

특히, 공기 유로(124)는 블레이드(120)의 몸체(123)의 부압면(132)에 인접하여 형성되는 것이 바람직하며, 배출홀(126)은 블레이드(120)의 가압면(131)의 이면인 상기 블레이드(120)의 부압면(132)에 형성되는 것이 바람직하다. 연결홀(122)부터 배출홀(126)까지의 거리가 공기 유로(124)의 길이를 결정하며, 공기 유로(124)가 부압면(132)에 인접하여 형성되면, 상기 공기 유로(124)의 길이를 최소화할 수 있다. 이러한 공기 유로(124) 및/또는 배출홀(126)의 위치를 통해, 압력 차이로 인한 허브(110) 내부의 강제적인 공기 순환 효과가 극대화된다. Particularly, it is preferable that the air flow path 124 is formed adjacent to the negative pressure surface 132 of the body 123 of the blade 120, and the discharge hole 126 is formed on the back surface of the pressing surface 131 of the blade 120 Pressure surface 132 of the blade 120, as shown in FIG. The distance from the connection hole 122 to the discharge hole 126 determines the length of the air passage 124. When the air passage 124 is formed adjacent to the negative pressure surface 132, The length can be minimized. The position of the air passage 124 and / or the discharge hole 126 maximizes the effect of forced air circulation inside the hub 110 due to the pressure difference.

도 6을 참조하면, 아래쪽이 바람이 불어오는 방향이며 위쪽이 나셀(nacelle)이 위치한 방향이다. 전술한 바와 같이, 배출홀(126)의 위치는 블레이드(120)의 팁(125)의 뒤쪽, 즉 부압면(132)에 있어야 하며, 그 정확한 위치는 해당 단면의 에어포일(airfoil)의 압력계수(Cp)가 최소값을 가지는 위치인 것이 바람직하다.Referring to FIG. 6, the downward direction is the wind direction and the upside direction is the direction in which the nacelle is located. The position of the discharge hole 126 should be at the back of the tip 125 of the blade 120, that is, at the negative pressure surface 132, and the exact position thereof should be the pressure coefficient of the airfoil of the cross- (Cp) is a position having a minimum value.

도 5에서, 배출홀(126)의 단면 형상을 원형으로 도시하였으나, 코드(chord) 방향으로 길게 형성되도록 할 수도 있다. 배출홀(126)의 단면 형상을 코드(chord) 방향으로 길게 형성하면, 배출홀(126)을 통해 배출되는 공기가 블레이드(120)의 팁(125) 윗면에 일종의 공기 벽(air wall)을 만들게 되는데, 이는 마치 항공기 날개(wing)에서의 윙렛(winglet)과 유사한 효과를 가져오게 된다. 즉, 이러한 공기 벽을 통해 블레이드 팁 와류(blade tip vortex)를 차단하여 유도항력(induced drag)을 저감시킬 수 있으며, 이를 통해 블레이드(120) 전체의 양항비(lift to drag ratio)를 향상시킬 수 있게 되며 로터(미도시) 전체의 공력 성능을 향상시킬 수 있다.5, although the sectional shape of the discharge hole 126 is shown as a circular shape, it may be formed to be long in the chord direction. If the cross-sectional shape of the discharge hole 126 is formed to be long in the chord direction, the air discharged through the discharge hole 126 may form an air wall on the tip 125 of the blade 120 , Which has a similar effect as a winglet on an aircraft wing. That is, it is possible to reduce the induced drag by blocking the blade tip vortex through the air wall, thereby improving the lift-to-drag ratio of the entire blade 120 And the aerodynamic performance of the entire rotor (not shown) can be improved.

전술한 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템을 도 1에 도시한 풍력 발전 장치 등에 적용함으로써, 허브(110) 내부 환경을 낮은 습도로 유지할 수 있어 풍력 발전 장치의 수명을 향상시킬 수 있다.By applying the above-described air circulation system of the hub for the wind power generator to the wind power generator shown in FIG. 1 or the like, it is possible to maintain the internal environment of the hub 110 at a low humidity and improve the life of the wind power generator.

일례로, 전술한 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템을 이용한 풍력 발전 장치는, 외부 공기가 유입되는 허브(110), 상기 허브(110)를 중심으로 연결되어 회전하며, 상기 허브(110)로부터 유입되는 상기 허브(110)의 내부 공기를 배출하는 블레이드(120), 상기 허브(110)가 연결되며, 상기 블레이드(120)의 회전에 따라 전기를 생산하는 발전기 본체를 포함하는 나셀(3), 및 상기 나셀(3)을 지지하는 타워(2)를 포함한다. 즉, 종래의 허브(4) 및 블레이드(5)에 를 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템이 적용된 허브(110) 및 블레이드(120)로 교체함으로써, 수명이 향상된 풍력 발전 장치를 구현할 수 있다.For example, the above-described wind power generator using the air circulation system of the hub for a wind power generator includes a hub 110 through which external air flows, a hub 110 coupled to the hub 110, A nacelle 3 including a generator main body connected to the hub 110 and generating electricity according to the rotation of the blade 120, a blade 120 for discharging the air inside the hub 110, And a tower (2) supporting the nacelle (3). That is, by replacing the conventional hub 4 and the blade 5 with the hub 110 and the blade 120 to which the air circulation system of the hub for the wind power generator according to the embodiment of the present invention is applied, A wind turbine generator can be realized.

전술한 바와 같이, 허브(110)는 외부 공기가 유입되도록 허브(110)의 전단에 형성되는 유입홀(112)을 포함할 수 있고, 블레이드(120)는 상기 허브(110)에 연결되며 상기 허브(110)의 내부 공기가 유입되는 연결홀(122)을 포함하는 루트(121), 상기 루트(121)에서 연장되며 양력이 작용하는 가압면(131) 및 상기 가압면(131)의 이면인 부압면(132)을 포함하는 몸체(123), 상기 몸체(123)에서 연장되며 상기 허브(110)의 내부 공기가 배출되는 배출홀(126)을 포함하는 팁(125)을 포함하고, 상기 연결홀(122)과 상기 배출홀(126)을 연결하여 상기 허브(110)의 내부 공기가 이동하는 공기 유로(124)를 더 포함할 수 있다.As described above, the hub 110 may include an inlet hole 112 formed at the front end of the hub 110 to allow external air to flow therein, and the blade 120 may be connected to the hub 110, (121) extending from the root (121) and subjected to lifting force, and a pressing surface (131) on the back surface of the pressing surface (131) A body 123 including a surface 132 and a tip 125 extending from the body 123 and including a discharge hole 126 through which the air inside the hub 110 is discharged, And an air passage 124 through which the inner air of the hub 110 moves by connecting the discharge hole 126 and the discharge hole 126.

이때, 공기 유로(124)는 블레이드(120)의 몸체(123)의 부압면(132)에 인접하여 형성되는 것이 바람직하며, 배출홀(126)은 블레이드(120)의 몸체(123)의 부압면(132)에 형성되는 것이 바람직하다. 연결홀(122)부터 배출홀(126)까지의 거리가 공기 유로(124)의 길이를 결정하며, 이 길이를 최소화하기 위해서는 공기 유로(124)가 부압면(132)에 가깝게 위치할수록 유리하다.The air hole 124 is formed adjacent to the negative pressure surface 132 of the body 123 of the blade 120 and the discharge hole 126 is formed in the negative pressure surface 123 of the body 123 of the blade 120. [ (Not shown). The distance from the connection hole 122 to the discharge hole 126 determines the length of the air flow path 124 and it is advantageous that the air flow path 124 is located close to the negative pressure surface 132 in order to minimize the length.

나셀(3)은 블레이드(120)의 회전 운동을 전달받아 동력을 발생시켜 전기 에너지를 생산하는 발전기 본체를 포함한다. 이외에, 나셀(3)은 메인 샤프트(미도시), 기어 박스(미도시), 제어장치(미도시)와 같은 부품들이 구조적으로 결합된 구조체가 될 수 있다. 그리고, 나셀(3)은 타워(2)에 회전 가능하게 지지될 수 있다. The nacelle 3 includes a generator body that receives the rotational motion of the blade 120 and generates power to produce electric energy. In addition, the nacelle 3 may be a structure in which components such as a main shaft (not shown), a gear box (not shown), and a controller (not shown) are structurally coupled. Then, the nacelle 3 can be rotatably supported on the tower 2.

타워(2)는 지면으로부터 나셀(3) 등을 지지하기 위한 것으로서, 강성을 갖는 구조체이다. 이러한 타워(2)는 콘크리트, 금속 등을 포함하여 이루어질 수 있다.The tower 2 is for supporting the nacelle 3 and the like from the ground, and is a structure having rigidity. Such towers 2 may comprise concrete, metal, and the like.

본 발명의 일 실시예에 따라 허브의 내부 공기를 외부 공기와 순환시킴으로써, 풍력 발전 장치의 발전 효율 증대, 수명 향상 등을 기대할 수 있다 할 것이다.According to an embodiment of the present invention, by circulating the internal air of the hub with the external air, it is expected that the power generation efficiency of the wind power generator and the lifetime can be improved.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

110: 허브 112: 유입홀
120: 블레이드 121: 루트
122: 연결홀 123: 몸체
124: 공기 유로 125: 팁
126: 배출홀 131: 가압면
132: 부압면 133: 리딩 에지
134: 트레일링 에지110: hub 112: inlet hole
120: blade 121: root
122: connection hole 123: body
124: air flow path 125: tip
126: discharge hole 131: pressure surface
132: negative pressure side 133: leading edge
134: Trailing edge

Claims (1)

풍력 발전 장치용 허브의 내부 공기를 외부 공기와 순환시키기 위한 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템에 있어서,
상기 허브에 설치되어 상기 허브 내부로 외부 공기를 유입시키는 유입부; 및
상기 허브를 중심으로 연결되어 회전하는 블레이드에 설치되어 상기 허브의 내부 공기를 배출시키는 배출부를 포함하는, 풍력 발전 장치용 허브의 공기 순환 시스템.1. An air circulation system for a hub for a wind power generator for circulating inside air of a hub for a wind power generator with outside air,
An inflow portion installed in the hub for introducing outside air into the hub; And
And a discharge unit installed on the rotating blade connected to the hub to discharge the air inside the hub.
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