KR20110130578A - Noise Reduction Wind Power Generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도심풍을 받는 건물의 코너 또는 옥상에 설치되어 소음을 일으키지 않으면서 발전하도록 된 소음 저감형 풍력 발전장치에 관한 것이다.
본 발명은, 빌딩풍과 같은 바람을 포집구가 모으고, 파이프 라인과 가열부를 통하여 바람을 승온시켜서 바람의 상승속도를 증가시키며, 저소음 재료로 이루어진 하우징 내부를 바람이 통과하면서 블레이드를 진동시키고, 이러한 블레이드의 진동에 의해서 "T"형 프레임과 복수의 호형 링크를 통해서 출력 축을 회전시킨다. 그리고 이와 같은 출력 축에 연결된 회전식 발전부의 회전자 구동에 의해서 전력을 생산하는 구성이다.
본 발명에 의하면 포집구의 입구풍력이 0.5~1.0m/s의 매우 낮은 풍속에서도 파이프 라인을 이동하면서 2-3배의 높은 풍속으로 증속되어 쉽게 시동 및 발전이 이루어질 수 있으며, 발전 중에 저소음으로 동작할 수 있고, 고속의 풍력하에서도 종래와 같이 프로펠러 등의 파괴나 시설물의 파손 염려가 전혀 없게 된다. 뿐만 아니라, 본 발명에 의하면 기타 도심지역 이외에 동굴이나 협곡에서 부는 바람을 모아서 발전하는 것이 가능하며, 대부분의 지역 및 건물 등에 설치되어 안정적으로 전기를 발전시킬 수 있는 우수한 장점이 얻어지게 된다.The present invention relates to a noise reduction wind power generator that is installed on a corner or a roof of a building receiving urban wind to generate power without causing noise.
The present invention collects the wind, such as building wind, the wind is raised through the pipeline and the heating portion to increase the speed of the wind, vibrating the blades as the wind passes inside the housing made of a low noise material, Vibration of the blades causes the output shaft to rotate through the " T " frame and the plurality of arc links. And it is a configuration that produces power by driving the rotor of the rotary generator connected to such an output shaft.
According to the present invention, the inlet wind power of the collecting port is increased to 2-3 times higher wind speed while moving the pipeline even at a very low wind speed of 0.5 to 1.0 m / s, so that the starting and power generation can be easily performed, and can operate with low noise during power generation. As a result, there is no fear of damage to the propeller or the like, or the damage of the facility, as in the prior art even under high-speed wind power. In addition, according to the present invention, it is possible to generate and collect wind blowing in caves and canyons in addition to other urban areas, and is installed in most areas and buildings to obtain excellent advantages of generating electricity stably.
Description
본 발명은 도시의 고층 건물에 설치되는 소음 저감형 풍력 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 도심풍을 받는 건물의 코너 또는 옥상에 설치되어 풍력을 모으는 포집구를 구비하고, 파이프라인을 따라 상승 이동하는 바람을 태양열가열기에 의해 가열하여 상승속도를 증가시키며, 증가된 속도의 풍력을 이용하여 소음 저감재료로 이루어진 하우징내의 블레이드 진동운동을 통해서 토크를 회전력으로 바꾸어 발전함으로써 풍속이 약한 0.5-1.0m/s에서도 작동할 수 있고, 풍향의 변화에 거의 영향을 받지 않으면서, 도심에서 발전시 소음을 일으키지 않도록 된 소음 저감형 풍력 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a noise reduction wind turbine installed in a high-rise building in a city, and more particularly, is provided on a corner or a roof of a building receiving a city wind, and has a collecting port for collecting wind power, and moves upward along a pipeline. Wind speed is increased by solar heater to increase ascending speed, and the wind speed is weak 0.5-1.0m / by generating torque by rotating torque through blade vibration movement in housing made of noise-reducing material using increased wind power. It also relates to a noise reduction wind turbine that can operate in s and is hardly affected by changes in wind direction and produces no noise during generation in urban areas.
일반적인 수평 혹은 수직형 풍력 발전기는 직접 바람을 받아서 돌아가야 하는 특성 때문에 바람과의 마찰과 관련한 소음과, 블레이드의 회전이 노출된 상태에서 일어나기에 안전성의 문제점 등을 고려하여 인적인 드문 곳에만 설치해야하는 장소적인 제한이 있다.In general, horizontal or vertical wind generators must be installed in a rare place considering the noise caused by friction with the wind and the safety issues due to the rotation of the blades due to the characteristics of direct wind. There are some limitations.
특히 종래의 수평형 풍력 발전기는 소형 풍력 발전기의 경우, 고속의 바람에서 빠른 회전 속도로 동작하는 특성으로 인해 아주 강한 파열음이 유발되는 특성이 있으며, 또한 가늘고 긴 블레이드를 지지하고 있는 부분이 허브(hub) 축 한 군데뿐이므로, 피로 파괴 등의 사고발생시, 손상된 블레이드가 빠른 속도로 비산하여 사람 혹은 차량 등과 충돌할 수 있기 때문에 유동 인구 밀집지역, 상업, 교육 및 주거용 건물(옥상 등) 및 인근에 설치하는 것은 그 위험성이 매우 커서 실제로는 설치되지 못하는 실정이다. Particularly, in the case of a conventional horizontal wind generator, in the case of a small wind generator, a very strong burst sound is caused by a characteristic of operating at a high rotational speed at a high wind speed, and a portion supporting the long and thin blade is a hub. ) Because it is only a single place, it can be installed near floating populations, commercial, educational and residential buildings (roofs, etc.) because damaged blades can fly at high speed and collide with people or vehicles in case of an accident such as fatigue destruction. Doing so is very dangerous and can not actually be installed.
또한 종래의 수직형 풍력 발전기의 경우, 상대적으로 큰 블레이드 면적을 활용하여 비교적 낮은 풍속에서도 발전이 가능하지만, 유속이 증가하면 소음이 크게 증가하여 공기와의 마찰음 및 공진에 의한 소음을 피할 수 없는 단점을 가지고 있다.In addition, in the case of a conventional vertical wind generator, it is possible to generate power at a relatively low wind speed by using a relatively large blade area, but as the flow rate increases, the noise increases greatly, and noise due to friction with air and resonance is inevitable. Have
그리고 종래의 풍력 발전기 중에는 태양열을 통해서 가열되고, 수직방향으로 상승기류를 만들고, 바람이 부는 경우에는 수평형으로 장치된 컵 모양의 바람개비의 회전력으로 발전하는 등록특허 제 10-0862362의 "풍력과 공기대류를 이용한 발전장치"가 제안되어 있다. 그러나 이와 같은 종래의 기술도 외부에 설치한 회전체는 일반적인 프로펠러형 풍력발전기가 갖는 단점과 똑같은 문제점을 갖고 있다. In the conventional wind generators, the wind power is heated by solar heat, creates an upward airflow in the vertical direction, and when the wind blows, the wind power and air of the registered patent 10-0862362 are generated by the rotational force of the cup-shaped pinwheel installed horizontally. Generator using convection "has been proposed. However, this conventional technology also has the same problem as the disadvantage that the rotating body installed on the outside has a general propeller-type wind power generator.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 프로펠러형 풍력발전기술이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 빌딩풍과 태양열을 모아서 파이프내를 상승 이동하는 기류의 유속을 높이고, 이와 같이 상승된 유속의 기류를 이용하여 하우징 내에 설치된 블레이드의 진동을 이용하여 발전함으로써 풍속이 약한 도심에서 작동할 수 있도록 된 소음 저감형 풍력 발전장치를 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention has been proposed to solve the problems of the conventional propeller-type wind power generation technology as described above, by collecting the building wind and solar heat to increase the flow rate of the air flow moving up the pipe, thus the increased flow rate The present invention aims to provide a noise reduction wind turbine that is capable of operating in a city with low wind speed by generating power using vibrations of a blade installed in a housing using airflow.
그리고 본 발명의 다른 목적은 외부로 블레이드가 노출되지 않도록 하여 작동시 안전성이 크게 향상되고, 소음이 거의 발생하지 않아서 주변에 소음 공해를 발생시키지 않음으로써 도심에 적합하게 설치하여 사용할 수 있도록 된 소음 저감형 풍력 발전장치를 제공하고자 하는 것이다.And another object of the present invention is to significantly reduce the safety during operation by preventing the blades to be exposed to the outside, the noise is reduced so that it can be installed and used properly in the city by generating little noise pollution around It is to provide a type wind turbine.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 빌딩풍과 같은 바람을 모으도록 입구는 넓고, 출구는 좁은 형상으로 이루어진 포집구; 상기 포집구에 연결되어 바람을 상승이동시키는 파이프 라인; 상기 파이프 라인을 통과하는 바람을 승온시켜 바람의 상승속도를 증가시키는 가열부; 상기 파이프 라인의 출구에 장착되고, 저소음 재료로 이루어진 하우징을 구비하며, 상기 하우징 내에서 내부를 통과하는 바람에 의해서 진동하는 블레이드를 구비한 진동 발생부; 상기 블레이드의 회전축에 연결되는 "T"형 프레임을 갖추고, 상기 프레임에 의해서 병진 운동하여 출력 축을 연속회전시키는 복수의 호형 링크를 구비하여 상기 블레이드로부터 전달된 진동에 의해서 프레임과 호형 링크들을 통해 토크를 회전력으로 바꾸어 출력하는 토크-회전 변환부; 및 상기 토크-회전 변환부의 출력 축에 내부 회전자(rotor)가 연결되어 회전함으로써 고정자(stator)와의 사이에서 전력을 생산하고, 생산된 전력을 축전지에 저장하는 회전식 발전부;를 포함하고, 상기 포집구에 포집된 저속의 바람이 상승이동 중에 승온되어 풍속이 증대되고, 증가된 풍속에 의해서 발생되는 진동에 의한 토크를 회전력으로 변환시켜서 발전하도록 하는 소음 저감형 풍력 발전장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a collection port made of a wide inlet, the outlet is narrow to collect the wind, such as building wind; A pipeline connected to the collecting port to move the wind upward; Heating unit for increasing the wind speed of the wind passing through the pipeline to increase the speed; A vibration generator mounted at an outlet of the pipeline, the housing having a housing made of a low noise material and having a blade which vibrates by wind passing through the inside of the housing; It has a "T" type frame connected to the rotation axis of the blade, and has a plurality of arc-shaped link to translate the output shaft by the translational movement by the frame to torque through the frame and arc-shaped links by the vibration transmitted from the blade. A torque-rotation converter for converting and outputting the torque; And a rotary power generation unit configured to generate power between the stator by connecting an internal rotor to the output shaft of the torque-rotation converter and rotating the same, and to store the generated power in the storage battery. The low-speed wind collected in the collecting port is raised during the upward movement to increase the wind speed, and provides a noise reduction wind power generator for generating power by converting the torque caused by the vibration caused by the increased wind speed into a rotational force.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 가열부는 상기 파이프 라인이 내부를 통과하는 유로가 내부에 형성되고, 태양열을 집열하여 상기 파이프 라인의 바람을 가열시켜서 승온시키도록 구성된 소음 저감형 풍력 발전장치를 제공한다.In another aspect, the present invention preferably provides a noise reduction wind power generation device configured to heat the wind in the pipeline by collecting the solar heat is formed therein a flow path through which the pipeline passes through the inside of the heat pipe. .
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 진동 발생부는 상기 파이프 라인의 출구에 연결되는 입구를 구비하고, 상기 입구로부터 동축으로 형성된 출구를 구비하며, 상기 입구로부터 출구로 이어지는 하우징의 중간 부분은 입구보다 내경이 큰 직경 확대부를 형성하고, 상기 직경 확대부의 중앙에는 회전축을 통하여 블레이드의 끝단이 고정되고, 상기 블레이드의 선단은 상기 입구측으로 연장되어 입구를 통과하는 바람을 양 측면으로 분할하고, 상기 블레이드의 양 측면을 통과하는 바람에 의해서 생성된 양 측면 표면의 압력차에 의해서 회전축을 중심으로 진동하는 소음 저감형 풍력 발전장치를 제공한다.And the present invention preferably has the vibration generating portion has an inlet connected to the outlet of the pipeline, has an outlet formed coaxially from the inlet, the middle portion of the housing from the inlet to the outlet has an inner diameter than the inlet A large diameter enlarged portion is formed, and an end of the blade is fixed to the center of the diameter enlarged portion through a rotating shaft. It provides a noise reduction wind power generator vibrating about a rotating shaft by the pressure difference between the two side surfaces generated by the wind passing through.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 블레이드는 그 선단이 뾰족 단면을 형성하여 입구를 통과하는 바람에 의한 저항을 최소화하고, 상기 하우징의 입구에는 블레이드의 진동시 충격을 완충시켜 소음 발생을 방지시키기 위한 완충 패드가 형성된 소음 저감형 풍력 발전장치를 제공한다.In addition, the present invention is preferably the blade is a tip to form a pointed cross-section to minimize the resistance by the wind passing through the inlet, the inlet of the housing buffer to prevent the noise generated by buffering the shock during the vibration of the blade It provides a pad-type noise reduction wind power generator.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 토크-회전 변환부는 프레임의 일측 단부가 상기 블레이드의 회전축에 연결되어 상기 블레이드의 진동에 의해서 좌우측이 시소동작을 하고, 상기 프레임의 타측 단부에는 복수의 호형 링크의 일단부가 회전가능하도록 연결되며, 상기 각각의 호형 링크의 타측 단부는 출력 축에 각각 회전가능하도록 연결되고, 상기 복수의 호형 링크들이 출력 축의 상하에서 서로 대향 배치됨으로써 상기 블레이드로부터 전달된 회전축의 진동에 의해서 프레임과 복수의 호형 링크들을 통해 출력 축을 연속회전시키도록 구성된 소음 저감형 풍력 발전장치를 제공한다.And the present invention preferably the torque-rotation converter is one end of the frame is connected to the axis of rotation of the blade and the seesaw operation by the vibration of the blade, the other end of the frame one end of the plurality of arc-shaped links An additional rotatably connected, the other end of each arc-shaped link is rotatably connected to an output shaft, and the plurality of arc-shaped links are disposed opposite to each other above and below the output shaft, thereby vibrating the vibration of the rotating shaft transmitted from the blade. It provides a noise reduction wind turbine configured to continuously rotate an output shaft through a frame and a plurality of arc links.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 포집구와 가열부는 구조물의 하부에 설치되고, 상기 파이프 라인은 포집구로부터 구조물을 따라 상부로 연장되며, 상기 진동 발생부, 토크-회전 변환부 및 회전식 발전부는 구조물의 상부에 설치되어 상기 포집구에 대해서 높이 차를 형성하고, 상기 파이프 라인을 바람이 통과하는 중에 상기 높이 차에 의해서 풍속이 증가되고, 가열부에 의해서 승온되어 풍속이 더욱 증속되는 소음 저감형 풍력 발전장치를 제공한다.In addition, the present invention preferably the collecting port and the heating unit is installed in the lower portion of the structure, the pipeline extends from the collecting port to the upper side along the structure, the vibration generating unit, the torque-rotation converter and the rotary power generation unit of the structure Noise reduction type wind power generation is installed in the upper portion to form a height difference with respect to the collecting port, the wind speed is increased by the height difference while the wind passes through the pipeline, the temperature is raised by the heating unit to further increase the wind speed Provide a device.
본 발명에 의하면 포집구가 바람을 포집하여 파이프 라인으로 이동시키고, 이와 같은 바람은 높이 차를 형성하는 파이프 라인을 이동하는 동안, 태양열가열기를 통과하면서 승온되어 풍속이 더욱 가속되며, 파이프 라인에 연결된 진동 발생부의 블레이드에 진동을 부여한다. 그리고 이와 같은 블레이드의 진동은 토크-회전 변환부를 통해서 회전력으로 변환되어 회전식 발전기의 회전자를 동작시켜서 발전하게 된다.According to the present invention, the collecting port captures the wind and moves it to the pipeline, while the wind moves up the pipeline forming the height difference, the temperature is elevated while passing through the solar heater, and the wind speed is further accelerated and connected to the pipeline. Vibration is applied to the blade of the vibration generating unit. The vibration of the blade is converted into rotational force through the torque-rotation converter to generate power by operating the rotor of the rotary generator.
따라서 본 발명에 의하면 포집구의 입구풍력이 0.5~1.0m/s의 매우 낮은 풍속에서도 파이프 라인을 이동하면서 2-3배의 높은 풍속으로 증가하게 되어 저속의 바람에서도 쉽게 시동 및 발전이 이루어질 수 있으며, 빌딩풍이 있는 40-50m의 높이를 갖는 건물이나 송신탑, 고압전선탑 등의 구조물에 설치할 경우, 우수한 발전 효과를 얻을 수 있다.Therefore, according to the present invention, the inlet wind power of the collecting port is increased to 2-3 times higher wind speed while moving the pipeline even at a very low wind speed of 0.5 to 1.0 m / s, so that the start-up and power generation can be easily performed even at a low speed wind. When installed in a building having a height of 40-50m with a building wind, or a structure such as a transmission tower or a high-voltage cable tower, excellent power generation effect can be obtained.
또한 본 발명에 의하면 저소음재료로 이루어진 하우징 내의 블레이드가 증가된 풍속에 의해 진동하면서 토크-회전 변환부를 통해 토크를 회전력으로 변환시킴으로써 발전 중에 저소음으로 동작할 수 있으며, 고속의 풍력하에서도 종래와 같이 프로펠러 등의 파괴나 시설물의 파손 염려가 전혀 없게 된다. In addition, according to the present invention, the blade in the housing made of a low noise material is vibrated by the increased wind speed while converting the torque to the rotational force through the torque-rotation conversion unit can be operated at low noise during power generation, as in the conventional high speed propellers There is no fear of damage to the back or the facilities.
뿐만 아니라, 본 발명에 의하면 기타 도심지역 이외에 동굴이나 협곡에서 부는 바람을 모아서 발전하는 것이 가능하며, 대부분의 지역 및 건물 등에 설치되어 안정적으로 전기를 발전시킬 수 있는 우수한 장점을 가지고 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to generate and collect wind blowing from caves and canyons in addition to other urban areas, and is installed in most areas and buildings, and has an excellent advantage of generating electricity stably.
도 1은 본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치를 전체적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치가 빌딩과 같은 구조물에 장착된 상태를 도시한 설명도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치에 구비된 포집구, 가열부 및 파이프 라인이 건물에 설치된 상태를 나타낸 사진이다.
도 3b는 본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치에 구비된 진동 발생부, 토크-회전 변환부, 회전식 발전부가 건물 옥상에 설치된 상태를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치에 구비된 진동 발생부의 단면 구조도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치에 구비된 토크-회전 변환부의 정단면도이다.
도 5b는 본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치에 구비된 토크-회전 변환부의 측단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치에 구비된 토크-회전 변환부의 작동 상태도이다.
도 7a는 일반적인 부도심의 낮은 풍력에너지를 도시한 설명도이다.
도 7b는 고층 건물이 세워진 도심의 높은 풍력에너지를 도시한 설명도이다.1 is a block diagram showing the overall noise reduction type wind power generator according to the present invention.
2 is an explanatory diagram showing a state in which the noise reduction wind power generator according to the present invention is mounted on a structure such as a building.
Figure 3a is a photograph showing a state in which the collecting port, the heating unit and the pipeline provided in the noise reduction wind power generator according to the invention installed in the building.
Figure 3b is a photograph showing a state in which the vibration generating unit, the torque-rotation conversion unit, the rotary power generation unit provided in the noise reduction wind power generator according to the present invention is installed on the building roof.
4 is a cross-sectional structural view of the vibration generating unit provided in the noise reduction wind power generator according to the present invention.
Figure 5a is a front sectional view of the torque-rotation converter provided in the noise reduction wind power generator according to the present invention.
Figure 5b is a side cross-sectional view of the torque-rotation converter provided in the noise reduction wind power generator according to the present invention.
6a and 6b is an operating state diagram of the torque-rotational conversion unit provided in the noise reduction wind power generator according to the present invention.
7A is an explanatory view showing low wind energy of a general sub-center.
7B is an explanatory diagram showing high wind energy in the city center where tall buildings are built.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 빌딩풍과 같은 바람을 모으도록 입구는 넓고, 출구는 좁은 형상으로 이루어진 포집구(110)를 구비한다.Noise reduction type
이와 같은 포집구(110)는 그 입구(112)가 넓고, 출구(114)는 상대적으로 좁은 크기의 큰 깔대기 형상으로 이루어져서 구조물(B)의 하부측에 설치된다.
이와 같은 구조가 도 3a에 예시적으로 도시되어 있으며, 건물과 같은 구조물(B)의 측벽 중간 정도에 별도의 고정수단(미 도시)을 이용하여 고정 설치된다. Such a structure is exemplarily illustrated in FIG. 3A, and is fixedly installed using a separate fixing means (not shown) in the middle of a sidewall of a structure B such as a building.
이와 같은 포집구(110)에는 상부측으로 바람을 상승이동시키기 위한 파이프 라인(120)이 연결되는데, 이와 같은 파이프 라인(120)은, 예를 들면 건물과 같은 구조물(B)의 벽체를 따라서 상부측으로 연장 설치되며, 그 중간에는 가열부(130)가 설치되어 상기 파이프 라인(120)의 내부를 통과하는 바람을 승온시킨다.The
이와 같은 가열부(130)는 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이, 태양열을 집열(集熱)하여 상기 파이프 라인(120)의 바람을 가열시켜서 승온시키도록 된 태양열 가열기(132)로 구성될 수 있는데, 파이프 라인(120)이 내부를 통과하는 유로가 내부에 형성되고, 그 외측에 태양광을 집광하여 가열시키는 공간이 형성된 구조로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 2, the
이와 같은 태양열 가열기(132)는 내관(inside tube)(134)과 외관(out side tube)(136) 사이에 진공이 형성되어 외부와의 열차단의 기능을 이루도록 구성되고, 내부의 흡수 코팅층(selective coating)은 열의 흡수를 유도하며, 이렇게 흡수된 열은 집열(集熱)되어 파이프 라인(120)을 통과하는 바람을 승온시킨다.Such a
또한 이와 같은 태양열 가열기(132)는 태양 빛과 수직으로 배치되는 것이 좋으며, 일반적으로 북반구의 경우, 그 지역의 위도를 적용하여 지면에 대해 약 37도 의 각도(θ)로 설치하면 적합하다.In addition, such a
그리고 본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치(100)는 상기 파이프 라인(120)의 출구에 장착되어 바람에 의해서 진동하는 블레이드(154)를 내장한 진동 발생부(150)를 구비한다. 상기 진동 발생부(150)는 저소음 재료로 이루어진 하우징(152)을 구비하는데, 이와 같은 하우징(152)의 내부에서 바람에 의해서 블레이드(154)가 진동한다.In addition, the noise reduction
이와 같은 진동 발생부(150)는 구조물(B)의 상부, 예를 들면 도 3b에 도시된 바와 같이, 건물의 옥상에 설치되어 상기 포집구(110)에 대해서 높이 차(△h)를 형성하는데, 이와 같이 높이 차(△h)를 갖도록 구비되는 파이프 라인(120)을 통해 바람이 이동하는 도중에 그 풍속이 증가되고, 가열부(130)에 의해서 승온되어 더욱 풍속이 증속된 상태로 바람이 하우징(152)의 내부로 유입된다.The vibration generating
상기 진동 발생부(150)의 구조가 도 4에 예시적으로 도시되어 있다.The structure of the vibration generating
이와 같은 진동 발생부(150)는 상기 파이프 라인(120)의 출구에 연결되는 입구(162)를 구비하고, 상기 입구(162)로부터 동축(同軸)으로 형성된 출구(164)를 구비한다. 또한 상기 입구(162)로부터 출구(164)로 이어지는 하우징(152)의 중간 부분은 입구보다 내경이 큰 직경 확대부(166)를 형성하여 면적이 증가된 유로를 바람이 통과하도록 한다.The vibration generating
그리고, 이와 같은 진동 발생부(150)는 상기 하우징(152)이 흡음재, 예를 들면 스틸로폼과 같은 흡음재를 내장하는 저소음 구조로 이루어지고, 직경 확대부(166)의 중앙에 회전축(168)을 통하여 블레이드(154)의 끝단이 고정되며, 상기 블레이드(154)의 선단(154a)은 입구측으로 연장되어 그 입구(162)를 통과하는 바람을 양 측면으로 분할한다.In addition, the
이와 같은 블레이드(154)는 그 선단(154a)이 뾰족 단면을 형성하여 입구를 통과하는 바람에 의한 저항을 최소화하는데, 이와 같은 블레이드(154)는 그 양 측면을 통과하는 바람에 의해서 생성된 양 측면 표면의 압력차에 의해서 회전축(168)을 중심으로 진동하게 된다. Such a
즉 상기 블레이드(154)의 양 측면을 통과하는 과정에서 바람은 속도 차이가 형성되는데, 바람 속도가 빠른 측면이 상대적으로 바람 속도가 늦은 측면에 비하여 압력이 낮아지게 되기 때문에, 블레이드(154)는 압력이 낮은 쪽으로 이동하면서 그 선단(154a)이 상기 하우징(152)의 입구에 충돌된다.That is, in the process of passing through both sides of the
이때, 상기 하우징(152)은 입구에 블레이드(154)의 충돌시, 그 충격을 완충시켜 소음 발생을 방지시키기 위한 완충 패드(170a)(170b)를 입구(162)의 양측 내면에 각각 설치하고 있다.At this time, the
그리고 본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치(100)는 상기 블레이드(154)의 회전축(168)에 연결되는 토크-회전 변환부(180)를 갖는다.And the noise reduction
이와 같은 토크-회전 변환부(180)는 상기 진동 발생부(150)에 인접 배치되는 것으로서, 상기 블레이드(154)로부터 전달된 진동에 의해서 프레임(182)과 호형 링크(184a)(184b)들을 통해 토크를 회전력으로 바꾸어 출력하게 된다.The torque-
이와 같은 상기 토크-회전 변환부(180)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 내부에 "T"형 프레임(182)을 갖추고, 상기 프레임(182)에 의해서 병진 운동하여 출력 축(188)을 연속회전시키는 복수의 호형 링크(184a)(184b)를 구비한다.As shown in FIGS. 5A and 5B, the torque-
즉 상기 "T"형 프레임(182)은 그 일측 단부가 상기 블레이드(154)의 회전축(168)에 연결되어 상기 블레이드(154)의 진동에 의해서 좌우측이 시소동작을 하고, 상기 프레임(182)의 타측 단부는 복수의 호형 링크(184a)(184b)의 일단부가 회전가능하도록 연결된다.That is, the “T”
또한 상기 각각의 호형 링크(184a)(184b)의 타측 단부는 출력 축(188)에 각각 회전가능하도록 연결되고, 상기 복수의 호형 링크(184a)(184b)들이 출력 축(188)의 상하에서 서로 대향 배치되는 구조이다.The other end of each arc-shaped
이와 같은 토크-회전 변환부(180)는 도 6a에 도시된 바와 같이, "T"형 프레임(182)이 좌측으로부터 우측으로 이동하는 동안, 복수의 호형 링크(184a)(184b)를 통해서 상기 출력 축(188)을 시계 방향으로 회전시킨다. 이때 상부측의 호형 링크(184a)는 출력 축(188)을 시계방향으로 회전시키지만, 하부측의 호형 링크(184b)는 아이들링(Idling)하여 출력 축(188)에 회전력을 부여하지 않는다. This torque-
또한 도 6b에 도시된 바와 같이, "T"형 프레임(182)이 우측으로부터 좌측으로 이동하는 동안, 복수의 호형 링크(184a)(184b)를 통해서 상기 출력 축(188)을 시계 방향으로 회전시킨다. 이때 상부 측의 호형 링크(184a)는 출력 축(188)을 아이들링 시키고, 하부측의 호형 링크(184b)는 출력 축(188)을 시계방향으로 회전시킨다. Also, as shown in FIG. 6B, the
이와 같은 출력 축(188)의 내부에는 출력 축(188)을 시계방향으로만 회전시키도록 된 일방향 장치(미 도시)가 내장되어 있어서 바람의 역풍 혹은 무풍 후에 다시 블레이드(154)가 작동하게 되어도 출력 축(188)은 항상 한 방향, 예를 들면 시계방향으로만 회전되는 것이 특징이다. The
따라서 이와 같은 토크-회전 변환부(180)는 상기 블레이드(154)로부터 전달된 회전축(168)의 진동에 의해서 "T"형 프레임(182)과 복수의 호형 링크(184a)(184b)들을 통해 출력 축(188)을 한쪽 방향, 예를 들면 시계방향으로 연속회전시키게 된다.Therefore, such torque-
본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치(100)는 상기 토크-회전 변환부(180)의 출력 축(188)에 내부 회전자(rotor)(미 도시)가 연결되어 회전함으로써 고정자(stator)(미 도시)와의 사이에서 전력을 생산하고, 생산된 전력을 축전지(200)에 저장하는 회전식 발전부(190)를 포함한다.Noise reduction type
이와 같은 회전식 발전부(190)는 통상적인 영구 자석으로 이루어진 회전자(미 도시)와 고정자( 미도시)를 내장한 발전기로서, 도 1, 도 2 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 토크-회전 변환부(180)의 출력 축(188)에 내부 회전자(rotor)가 연결되어 회전함으로써 전력을 생산한다. 또한, 이와 같이 생산된 전력은 축전지(200)에 저장된 후, 필요한 사용처로 공급된다.The rotary
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 소음 저감형 풍력 발전장치(100)는 상기 포집구(110)와 가열부(130)가 도 3a에 도시된 바와 같이, 구조물(B)의 하부에 설치되고, 상기 파이프 라인(120)은 포집구(110)로부터 구조물(B)을 따라 상부로 연장되며, 상기 진동 발생부(150), 토크-회전 변환부(180) 및 회전식 발전부(190)는 도 2에 도시된 바와 같이, 구조물(B)의 상부에 설치되어 상기 포집구(110)에 대해서 높이 차(△h)를 형성한다.Noise reduction type
따라서 상기 파이프 라인(120)을 바람이 통과하는 중에 상기 높이 차(△h)에 의해서 풍속이 증가되고, 가열부(130)에 의해서 승온되어 풍속이 더욱 증속되어 진동 발생부(150)의 블레이드(154)를 강하게 진동시킨다.Therefore, while the wind passes through the
도 2는 상기 포집구(110)를 빌딩의 측면에 부착한 그림으로 측면으로 이동하는 공기는 포집구(110)에 수집되어 수직으로 설치된 파이프 라인(120)을 통해 상승하여 상부에 설치된 진동 발생부(150)로 가속되어 상승하게 된다. 이때, 공기상승과 관련한 온도와의 관계식은 아래의 식 1과 같다. 2 is a diagram in which the collecting
(식1) Vs=[2gHTs(To-1- Ts-1)]-1/2, (Equation 1) Vs = [2gHTs (To -1- Ts -1 )] -1/2,
상기 수식 1에서 예를 들어 온실안의 온도 Ts(50℃), 외부 온도 To(20℃)일때, H = 10m 의 파이프 라인(120)에서 나오는 유속은 아래와 같이 계산된다.In
Vs=[2*9.8m/s2*10m*323K(293-1- 323-1)]-1/2 = 4.48m/s로 계산되며, 아래의 표1과 같이 온도 차이는 동일하게 하고, 높이변화에 따른 풍속의 변화가 일어남을 알 수 있다. Vs = [2 * 9.8m / s 2 * 10m * 323K (293 -1- 323 -1 )] -1/2 = 4.48m / s, and the temperature difference is the same as shown in Table 1 below, and it can be seen that the wind speed changes according to the height change.
또 다른 예로는 아래 표 2와 같이 빌딩의 높이 변화에 따른 풍속의 증가를 나타내는 것으로 빌딩 높이가 높아지면 풍속이 증가함을 알 수 있다.As another example, as shown in Table 2 below, the wind speed increases according to the height change of the building. As the height of the building increases, the wind speed increases.
(Wind power density) (W/m2)Wind density
(Wind power density) (W / m 2 )
(m/s) Wind speed
(m / s)
(Wind power density) (W/m2)Pull density
(Wind power density) (W / m 2 )
(m/s) Wind speed
(m / s)
(Wind power density) (W/m2)Wind density
(Wind power density) (W / m 2 )
(m/s) Wind speed
(m / s)
이와 같이 도 2의 포집구(110)를 통해 수집된 공기는 초기에 저속으로 입구의 대면적에서 포집되고, 면적의 크기에 반비례해서 유속이 증가하게 되어 파이프 라인(120)을 통과하며, 가열부(130)를 통과하면서 온도가 승온되어 빠른 속도로 진동 발생부(150)의 블레이드(154)가 장착된 하우징(152) 입구로 유입된다.As such, the air collected through the collecting
이와 같은 경우, 본 발명에서는 포집구(110)에서는 0.5-1.0m/s 정도의 낮은 풍속의 경우에도 파이프 라인(120)의 높이 차(△h)와 가열부(130)의 승온 작동을 통하여 상승시켜 진동 발생부(150)에서는 발전에 충분한 2.5-3.5m/s의 가속된 풍속으로 2-3배의 높은 유속을 갖게 되어 블레이드(154)를 강력하게 진동시킬 수 있게 된다.In this case, in the present invention, even in the case of a low wind speed of about 0.5-1.0 m / s in the collecting
아래의 표 3은 실험에 의해서 얻어진 포집구(110)의 풍속과 진동 발생부(150)의 하우징(152)에서의 실험풍속(m/s)을 나타낸다. Table 3 below shows the wind speed of the collecting
한편, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 그 적용범위가 빌딩 상층부, 송신탑, 절벽 등으로 다양함은 물론이고, 특히, 빌딩의 최상부의 지붕부위에 포집구(110)를 길게 설치할 경우 더 큰 풍력을 얻을 수 있으며, 이는 아래의 표 4에서 보고된 빌딩 풍의 사례를 보면 그 가능성을 확신할 수 있다. On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, the scope of application is various, such as the upper floor of the building, transmission tower, cliff, etc., in particular, in the case of installing the collecting
도 7a 및 도 7b는 빌딩풍의 발생 부위와 유량 및 유속의 크기를 표현한 내용의 지도를 나타낸 것으로서, 빌딩의 상부에는 가장 큰 풍력에너지가 집적됨을 알 수 있으며, 이를 이용할 경우 아주 큰 발전이 가능함을 알 수 있다. Figures 7a and 7b shows a map of the content of the building wind generating area and the magnitude of the flow rate and flow rate, it can be seen that the largest wind energy is integrated in the upper part of the building, it can be seen that very large power generation is possible using this Can be.
즉 도 7a에 도시된 바와 같이, 고층 건물이 없는 일반적인 부도심(220)에서는 풍력에너지가 집중되지 않지만, 도 7b에 도시된 바와 같이, 고층 건물이 세워진 도심(230)에서는 빌딩의 상부 옥상 부근과 건물 측방에서 풍력에너지가 집중됨을 알 수 있다.That is, as shown in FIG. 7A, the wind energy is not concentrated in the
따라서 이와 같은 부분에 포집구(110)를 설치하면 높은 풍속을 자연스럽게 얻을 수 있어서 바람직한 것이다.Therefore, if the collecting
아래의 표 5는 지붕 형식에 따른 풍속을 비교한 표이다. 이와 같은 표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 건물 높이 50m 부근에서는 발전에 충분한 풍속을 얻을 수 있어서 바람직한 것이다.Table 5 below is a table comparing the wind speed according to the roof type. As can be seen from Table 5, a wind speed sufficient for power generation can be obtained near a building height of 50 m.
이와 같이 본 발명은 포집구(110)로부터 파이프 라인(120)을 거쳐서 진동 발생부(150)로 바람의 속도가 상승하여 올라오면, 진동 발생부(150)에서는 하우징(152) 내에 설치된 블레이드(154)가 진동하고, 이 진동력에 얻어진 토크는 하우징(152)의 좌측에 설치된 토크-회전 변환부에 의해 회전력으로 바뀌게 되고, 이 회전력에 의해서 회전식 발전부(190)를 통해 발전한다.As described above, when the wind speed rises from the collecting
이때, 진동 발생부(150)의 블레이드(154) 자체에 의해 유발되는 진동시의 소음은 하우징(152) 소재가 갖는 소음 흡수효과와, 입구에 장착된 완충 패드(170a)(170b)에 의해서 외부로는 진동에너지에 의한 소음이 거의 방출되지 않게 된다. At this time, the noise during vibration caused by the
이와 같이 본 발명은 상기와 같은 여러 가지의 장점이 있어 기존의 풍력 발전기와 달리 저소음 성능 및 안정성이 확보되므로 다양한 도심지역의 시설물 및 건물 등에 설치하여 발전하는 것이 가능하다. 특히, 기존의 풍력 발전기에서 생성된 진동 에너지에 기인한 공진현상으로 유발될 수 있는 심각한 구조 손상의 염려가 없어서 더욱 유리하다.As described above, the present invention has various advantages as described above, and thus, unlike the existing wind generator, low noise performance and stability are ensured, so that the present invention can be installed and installed in various urban facilities and buildings. In particular, there is no fear of serious structural damage that may be caused by the resonance caused by the vibration energy generated in the existing wind generator is more advantageous.
이와 같이 본 발명의 소음 저감형 풍력 발전기는, 포집구(110)를 통해서 바람을 포집하고, 파이프 라인(120)과 가열부(130)를 통해서 풍속을 가속시켜 바람 상승속도의 증가를 유도하며, 이와 같이 가속되어 상승하는 기류는 유체통로인 파이프 라인(120) 끝에 설치된 진동 발생부(150)의 블레이드(154)를 강하게 진동시킨다.As described above, the noise reduction wind generator of the present invention collects wind through the collecting
이때, 가속된 유체는 하우징(152) 내에 설치된 블레이드(154)의 양쪽을 흐르면서, 양측 표면에서 생기는 압력차에 의해 블레이드(154)는 진동하게 되고, 이 진동하는 힘이 회전축(168)을 통하여 토크-회전 변환부(180)의 "T"형 프레임(182)을 시소작동시켜서 출력 축(188)에 토크를 가하고, 회전식 발전부(190)의 회전자를 동작시켜서 발전한다.At this time, the accelerated fluid flows on both sides of the
이와 같이 본 발명은 기존의 저속에서도 발전이 가능하다고 알려진 수직형 풍력 발전기의 가동풍속보다 더 낮은 풍속에서도 발전할 수 있는 장점을 가지게 되며, 기존의 프로펠러형 풍력발전기에서는 얻을 수 없는 강력한 소음저감기능과 안전성이 보장된 것임을 알 수 있다.As such, the present invention has the advantage of being able to generate at a lower wind speed than the movable wind speed of a vertical wind generator known to be able to generate power even at a low speed. It can be seen that safety is guaranteed.
따라서 본 발명은 기존의 풍력 발전기와 달리 저소음 성능 및 안정성이 확보되므로 다양한 도심지역의 시설물 및 건물 등에 설치하여 발전하는 것이 가능하다. Therefore, the present invention, unlike the existing wind generators, it ensures low noise performance and stability, it is possible to generate power by installing in various urban facilities and buildings.
상기와 같이 본 발명은 포집구(110)의 입구풍력이 0.5~1.0m/s의 매우 낮은 풍속에서도 파이프 라인(120)을 이동하면서 2-3배의 높은 풍속으로 증가하게 되어 저속의 바람에서도 쉽게 시동 및 발전이 이루어질 수 있으며, 빌딩풍이 있는 40-50m의 높이를 갖는 건물이나 송신탑, 고압 전선탑 등의 구조물(B)에 설치할 경우, 우수한 발전 효과를 얻을 수 있다.As described above, the present invention increases the inlet wind power of the collecting
또한 본 발명에 의하면 저소음재료로 이루어진 하우징(152) 내의 블레이드(154)가 증가된 풍속에 의해 진동하면서 토크-회전 변환부(180)를 통해 토크를 회전력으로 변환시킴으로써 발전 중에 저소음으로 동작할 수 있으며, 고속의 풍력하에서도 종래와 같이 프로펠러 등의 파괴나 시설물의 파손 염려가 전혀 없게 된다. In addition, according to the present invention, the
뿐만 아니라, 본 발명에 의하면 기타 도심지역 이외에 동굴이나 협곡에서 부는 바람을 모아서 발전하는 것이 가능하며, 대부분의 지역 및 건물 등에 설치되어 안정적으로 전기를 발전시킬 수 있는 우수한 장점을 가지게 된다.In addition, according to the present invention, it is possible to generate power by collecting wind blowing in caves and canyons in addition to other urban areas, and is installed in most areas and buildings, and has excellent advantages in generating electricity stably.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.An embodiment of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications are within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.
100...... 소음 저감형 풍력 발전장치 110...... 포집구
120...... 파이프 라인 130....... 가열부
132...... 태양열 가열기 150...... 진동 발생부
152...... 하우징 154...... 블레이드
166...... 직경 확대부 168...... 회전축
170a,170b..... 완충 패드 180...... 토크-회전 변환부
182...... 프레임 184a,184b...... 호형 링크
190...... 회전식 발전부 200...... 축전지
220...... 부도심 230...... 도심
B....... 구조물 △h...... 높이 차100 ...... Noise Reduction
120 ......
132 ......
152 ......
166 ......
170a, 170b .....
182 ......
190 ......
220 ......
B ....... structure △ h ...... height difference
Claims (6)
상기 포집구에 연결되어 바람을 상승이동시키는 파이프 라인;
상기 파이프 라인을 통과하는 바람을 승온시켜 바람의 상승속도를 증가시키는 가열부;
상기 파이프 라인의 출구에 장착되고, 저소음 재료로 이루어진 하우징을 구비하며, 상기 하우징 내에서 내부를 통과하는 바람에 의해서 진동하는 블레이드를 구비한 진동 발생부;
상기 블레이드의 회전축에 연결되는 "T"형 프레임을 갖추고, 상기 프레임에 의해서 병진 운동하여 출력 축을 연속회전시키는 복수의 호형 링크를 구비하여 상기 블레이드로부터 전달된 진동에 의해서 프레임과 호형 링크들을 통해 토크를 회전력으로 바꾸어 출력하는 토크-회전 변환부; 및
상기 토크-회전 변환부의 출력 축에 내부 회전자(rotor)가 연결되어 회전함으로써 고정자(stator)와의 사이에서 전력을 생산하고, 생산된 전력을 축전지에 저장하는 회전식 발전부;를 포함하고,
상기 포집구에 포집된 저속의 바람이 상승이동 중에 승온되어 풍속이 증대되고, 증가된 풍속에 의해서 발생되는 진동에 의한 토크를 회전력으로 변환시켜서 발전하도록 하는 것을 특징으로 하는 소음 저감형 풍력 발전장치.An inlet is wide and the outlet is narrow in shape so as to collect wind such as building wind;
A pipeline connected to the collecting port to move the wind upward;
Heating unit for increasing the wind speed of the wind passing through the pipeline to increase the speed;
A vibration generator mounted at an outlet of the pipeline, the housing having a housing made of a low noise material and having a blade which vibrates by wind passing through the inside of the housing;
It has a "T" type frame connected to the rotation axis of the blade, and has a plurality of arc-shaped link to translate the output shaft by the translational movement by the frame to torque through the frame and arc-shaped links by the vibration transmitted from the blade. A torque-rotation converter for converting and outputting the torque; And
An internal rotor is connected to the output shaft of the torque-rotation converter to rotate to generate power between the stator, and a rotary power generation unit that stores the generated power in the battery.
The wind turbine of the low speed collected in the collecting port is raised during the upward movement to increase the wind speed, noise reduction type wind power generator, characterized in that for generating power by converting the torque caused by the vibration caused by the increased wind speed into a rotational force.
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