KR20130132327A - Multi directional wind guide and building wind power generation having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다방향 바람 가이드 및 이를 구비하는 건물 풍력 발전기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 건물 풍력 발전기용 다방향 바람 가이드는 발전기 회전자의 상부에 위치하는 상단부를 상단부의 경사면에 형성된 지지기둥으로 받치는 형태이다.
본 발명은 지지기둥과 경사면이 모든 풍향의 바람을 풍력 발전기의 수직축 회전자로 모아주며 회전자를 지날 때 바람의 속도를 빠르게 하여 풍력 발전기의 발전 효율을 높일 수 있다.
또한 본 발명은 다방향 바람 가이드를 건물 지붕의 형태를 고려하지 않고 설치하여도 모든 방향의 바람을 유도할 수 있으며, 다방향 바람 가이드의 내부를 트러스 구조로 형성하여 가볍고 내구성 있는 다방향 바람 가이드를 만들 수 있으며, 풍력 발전기의 제작에 소요되는 재료의 양을 줄일 수 있다.The present invention relates to a multi-directional wind guide and a building wind generator having the same. Multi-directional wind guide for a building wind power generator according to the present invention is a form of supporting the upper end portion located on the top of the generator rotor with a support pillar formed on the inclined surface of the upper end.
The present invention collects the wind of all the wind direction in the vertical axis rotor of the wind generator and the support pillar and the inclined surface can increase the speed of wind when passing through the rotor to increase the power generation efficiency of the wind generator.
In addition, the present invention can induce the wind in all directions even if the multi-directional wind guide is installed without considering the shape of the building roof, and the light and durable multi-directional wind guide by forming a truss structure inside the multi-directional wind guide It can make and reduce the amount of material used to make wind turbines.
Description
본 발명은 다방향 바람 가이드 및 이를 구비하는 건물 풍력 발전기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 건물 풍력 발전기의 회전자 상부에 위치하는 상단부와 회전자의 둘레를 따라 배치된 지지기둥이 모든 풍향의 바람을 회전자로 유도하고 유속을 증대시켜 풍력 발전기의 발전 효율을 높이는 다방향 바람 가이드 및 이를 구비하는 건물 풍력 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-directional wind guide and a building wind power generator having the same. More specifically, the upper end and the support pillars disposed along the circumference of the rotor located above the rotor of the building wind power generator wind all the wind direction It relates to a multi-directional wind guide to guide the rotor and increase the flow rate to increase the power generation efficiency of the wind generator, and a building wind generator having the same.
최근 우리 사회는 에너지의 고갈 및 환경오염 등의 문제에 직면해 있으며, 이에 따라 풍력, 태양광 등과 같은 신재생 에너지에 대한 관심이 증가하고 있다. 신재생 에너지 중 풍력 에너지는 무공해, 무한정의 바람을 이용하므로 환경에 미치는 영향이 거의 없어 청정 에너지로서 각광을 받고 있어 유럽, 미국 등 선진국을 중심으로 전력을 생산하는 발전에너지로 널리 이용되고 있다. 대부분의 풍력 발전은 바람의 자원이 풍부한 해안지대 등을 중심으로 대형화에 편중되어 있으며, 최근에는 소형 풍력 발전 시스템의 사용이 선진국을 중심으로 점차 증가하고 있는 추세이다.Recently, our society is facing problems such as energy depletion and environmental pollution. Accordingly, interest in renewable energy such as wind and solar power is increasing. Among the renewable energy, wind energy is pollution-free and uses unlimited wind, so it has little effect on the environment, and thus it is in the spotlight as clean energy. Therefore, it is widely used as power generation energy generating power mainly in developed countries such as Europe and the United States. Most of the wind power generation is concentrated on the enlargement of the coastal region, which is rich in wind resources, and in recent years, the use of small wind power generation systems is gradually increasing, especially in developed countries.
건물의 경우 풍력 발전기를 이용해 자체적으로 전기를 생산해 이용하는 시스템이 확산되고 있다. 특히 해안가나 섬에 위치한 주택의 경우 강한 해풍을 이용하여 발전하면 많은 양의 전기를 생산할 수 있다. In the case of buildings, systems that generate electricity by using wind generators are spreading. In particular, houses located along the coast or on islands can generate large amounts of electricity when they generate power from strong sea breezes.
건물 풍력 발전기는 일반적으로 건물의 지붕에 설치된다. 이는 다수의 회전체의 회전력에 의해 전기 에너지를 생산하는 터빈으로 구성되며 건물의 지붕이나 옥상에 설치되어 전기에너지를 생산할 수 있도록 한 소형의 풍력 발전 장치이다. 그러나 이러한 건물 풍력 발전기는 발전기의 회전자가 수평축으로 회전하기 때문에 발전 효율에 비하여 설치 면적을 많이 필요로 한다. 또한 발전기의 회전자에 바람을 안내하는 장치가 유속을 떨어뜨리거나, 유속을 증대하기 위한 장치가 모든 방향의 바람을 안내하지 못하는 단점이 있다. 따라서 좁은 면적에 설치 가능하고, 가벼우면서도 내구성이 강하며, 모든 방향의 바람을 안내하면서도 유속의 증대를 극대화할 수 있는 다방향 바람 가이드의 개발이 필요한 실정이다.Building wind generators are usually installed on the roof of buildings. It consists of a turbine that produces electrical energy by the rotational force of a number of rotors and is a small wind power generator that is installed on the roof or roof of a building to produce electrical energy. However, these building wind generators require a lot of installation area compared to the power generation efficiency because the rotor of the generator rotates on the horizontal axis. In addition, the device for guiding the wind to the rotor of the generator has a disadvantage that the flow rate, or the device for increasing the flow rate does not guide the wind in all directions. Therefore, it is necessary to develop a multi-directional wind guide that can be installed in a small area, light and durable, and can guide the wind in all directions while maximizing the increase in flow velocity.
본 발명은 건물 지붕의 형태를 고려하지 않고 설치하여도 모든 풍향의 바람을 건물 풍력 발전기의 회전자로 유도하고, 유도되는 바람의 속도를 증대시켜 건물 풍력 발전기의 발전 효율을 높일 수 있는 다방향 바람 가이드 및 이를 구비하는 건물 풍력 발전기를 제공하는 것이다.The present invention, even if installed without considering the shape of the building roof induces the wind of all wind direction to the rotor of the building wind generator, multi-directional wind can increase the generation efficiency of the building wind generator by increasing the speed of the induced wind It is to provide a guide and a building wind generator having the same.
본 발명의 다른 목적은 내부를 개선하여 더 가볍고 내구성이 뛰어나면서도 제작에 드는 재료의 양을 줄일 수 있는 다방향 바람 가이드 및 이를 구비하는 건물 풍력 발전기를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a multi-directional wind guide and a building wind generator having the same by improving the interior to reduce the amount of materials to be lighter and more durable and manufacturing.
본 발명의 다른 목적은 다방향 바람 가이드에 수직축 회전자를 연결시켜 양 끝단을 고정함으로써 좁은 설치 면적에서 최대한으로 바람을 이용하며 회전자의 회전이 건물에 미치는 영향을 최소화하는 건물 풍력 발전기를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a building wind generator that connects a vertical axis rotor to a multi-directional wind guide and uses both winds in a narrow installation area to the maximum, thereby minimizing the effect of rotation of the rotor on the building. will be.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드는 상단부와 지지기둥을 포함한다. 상단부는 상부면, 하부면, 경사면으로 형성된다. 하부면은 상부면의 하부에 위치하며 상부면보다 면적이 작다. 경사면은 상부면과 하부면을 연결하도록 상단부의 측면을 따라 사방으로 형성된다. 지지기둥은 상단부의 경사면에 위치하여 상단부를 지지한다.In order to achieve the above object, the multi-directional wind guide according to an embodiment of the present invention includes an upper end and a support pillar. The upper end is formed of an upper surface, a lower surface, and an inclined surface. The lower surface is located below the upper surface and has a smaller area than the upper surface. The inclined surface is formed in all directions along the side of the upper end to connect the upper surface and the lower surface. The support pillar is located on the inclined surface of the upper end to support the upper end.
본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드는 사방으로 경사면이 형성된 상단부를 포함한다.The multi-directional wind guide according to an embodiment of the present invention includes an upper end portion formed with inclined surfaces in all directions.
본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드는 유선형 또는 타원형의 단면을 가지는 지지기둥을 포함한다.Multi-directional wind guide according to an embodiment of the present invention includes a support pillar having a streamlined or oval cross section.
본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드는 내부가 트러스 구조로 형성된 상단부를 포함한다.Multi-directional wind guide according to an embodiment of the present invention includes an upper end formed in the truss structure.
본 발명의 실시예에 따른 건물 풍력 발전기는 수직축 회전자를 포함하며, 수직축의 양 끝단은 다방향 바람 가이드에 고정된다.The building wind generator according to the embodiment of the present invention includes a vertical shaft rotor, and both ends of the vertical shaft are fixed to the multidirectional wind guide.
본 발명의 실시예에 따른 건물 풍력 발전기는 다방향 바람 가이드의 외곽을 따라 격자모양의 망을 더 포함한다.The building wind generator according to the embodiment of the present invention further includes a grid-shaped network along the periphery of the multi-directional wind guide.
본 발명은 다방향 바람 가이드가 바람을 풍력 발전기의 회전자로 모아주며 회전자를 지날 때 바람의 속도를 빠르게 하여 풍력 발전기의 발전 효율을 높일 수 있다.According to the present invention, the multi-directional wind guide collects the wind into the rotor of the wind generator and increases the wind speed by passing the rotor to increase the power generation efficiency of the wind generator.
본 발명은 여러 방향으로 형성된 상단부 경사면과 유선형의 지지기둥을 구비하므로, 다방향 바람 가이드가 설치되는 지붕의 형태를 구별하지 않고 설치하여도 모든 방향의 바람을 유도하여 발전할 수 있다.The present invention is provided with a sloped upper end and a streamlined support pillar formed in various directions, even if installed without distinguishing the shape of the roof on which the multi-directional wind guide is installed can be induced to generate wind in all directions.
또한 본 발명은 다방향 바람 가이드의 내부를 트러스 구조로 형성하여 가볍고 내구성 있는 풍력 발전기를 만들 수 있으며 제작에 소요되는 재료의 양을 줄일 수 있다.In addition, the present invention can form a light and durable wind generator by forming the interior of the multi-directional wind guide in a truss structure and can reduce the amount of material required for manufacturing.
또한 본 발명은 풍력 발전기의 회전자가 수직축 양 끝단이 다방향 바람 가이드에 연결되어 고정됨으로써 회전자의 수명을 연장하고, 모든 방향의 바람을 이용하여 발전하며, 회전자의 회전에 의한 진동 및 소음이 건물에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.In addition, the present invention extends the life of the rotor by the rotor of both ends of the vertical axis is connected to the multi-directional wind guide fixed, power generated by using the wind in all directions, vibration and noise by the rotation of the rotor Minimize the impact on buildings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드의 상단부의 경사면에 의하여 회전자로 유입되는 바람의 유선을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드의 지지기둥에 의하여 회전자로 유입되는 바람의 유선을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 건물 풍력 발전기의 회전자를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건물 풍력 발전기의 망을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드의 중심부를 지나는 바람의 유속을 나타낸 도표이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드의 전면 좌측을 지나는 바람의 유속을 나타낸 도표이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드의 전면 우측을 지나는 바람의 유속을 나타낸 도표이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드의 전면 중앙을 지나는 바람의 유속을 나타낸 도표이다.1 is a perspective view of a wind generator according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view of a wind generator according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view of a multi-directional wind guide according to an embodiment of the present invention.
4 is a view conceptually illustrating a streamline of wind flowing into the rotor by the inclined surface of the upper end of the multi-directional wind guide according to an embodiment of the present invention.
5 is a view conceptually illustrating the streamline of wind flowing into the rotor by the support pillar of the multi-directional wind guide according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a rotor of a building wind generator according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a network of a building wind generator according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing the flow rate of wind passing through the center of the multi-directional wind guide according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing the flow rate of the wind passing through the front left side of the multi-directional wind guide according to an embodiment of the present invention.
10 is a chart showing the flow rate of the wind passing through the front right side of the multi-directional wind guide according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating the flow velocity of wind passing through the front center of the multidirectional wind guide according to the exemplary embodiment of the present invention. FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생각할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may blur the gist of the present invention will be considered. For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드의 지지기둥의 배치를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드의 상단부 경사면에 의하여 회전자로 유입되는 바람의 유선을 개념적으로 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드의 지지기둥에 의하여 회전자로 유입되는 바람의 유선을 개념적으로 나타내는 도면이다.1 is a perspective view of a wind generator according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a front view of a wind generator according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a support pillar of a multi-directional wind guide according to an embodiment of the
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기(1000)는 다방향 바람 가이드(1100)와 회전자(1200)를 포함한다. 다방향 바람 가이드(1100)는 상단부(1110)와 지지기둥(1120)을 구비한다. 상단부(1110)에는 유선형의 상부면(1111)과, 상부면(1111)의 하부에 위치하고 상부면(1111)보다 면적이 작은 하부면(1112)이 형성된다. 또한 상단부(1110)의 측면에는 상부면(1111)과 하부면(1112)을 연결하는 경사면(1113)들이 사방으로 형성된다. 경사면(1113)에는 지지기둥(1120)이 형성되어 상단부(1110)를 지지한다. 상단부(1110)는 건물 풍력 발전기(1000)의 회전자(1200) 상부에 위치하고, 지지기둥(1120)은 회전자(1200)의 회전에 방해가 되지 않는 위치에서 일정한 각도로 회전자(1200)의 회전축을 향하도록 개재된다. 지지기둥(1120)은 건물의 지붕 및 옥상에 고정될 수 있는데, 여건에 따라 지지기둥(1120)을 고정하고 지붕에 다방향 바람 가이드(1100)를 고정하는 하단부를 더 구비할 수 있다. 회전자(1200)는 수직축이고, 회전자(1200) 인근의 바람에 의하여 회전한다. 회전자(1200)가 회전하면 건물 풍력 발전기(1000)는 전기를 생산한다.1 and 2, the
다방향 바람 가이드(1100)는 상단부(1110)를 지지기둥(1120)이 받치도록 형성되는데, 상단부(1110)는 바람의 흐름을 방해하지 않는 유선형으로 형성될 수 있으며 끝단이 라운드 처리 되어 난류의 발생을 감소시킬 수 있다. 도 2의 (a)와 같이 형성된 유선형의 상부면(1111)은 난류의 발생을 최소화함으로써 건물 풍력 발전기(1000)의 설치 시 발생하는 진동 소음을 줄일 수 있고, 눈이나 비가 표면을 따라 흘러내리도록 함으로써 지지기둥(1120)에 가해지는 하중을 줄일 수 있다. 경우에 따라서는 도 2의 (b)와 같이 상부면(1111)을 평평한 면으로 형성하거나, 또는 상부면(1111)이 하부면(1112)과 일치하도록 오목하게 형성할 수도 있으나, 이에 한정되지 않는다. The
다방향 바람 가이드(1100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 회전자(1200)의 회전을 방해하지 않는 범위에서 최소한의 면적을 가지는 하부면(1112)을 상단부(1110)에 구비할 수 있다. 하부면(1112)은 다각형 또는 원형으로 평평하게 형성되거나, 말단이 상승하도록 형성될 수 있고, 다각뿔 또는 원뿔의 형태로도 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드(1100)는 하부면(1112)을 사각형으로 하였기 때문에 4개의 경사면(1113)과 4개의 지지기둥(1120)이 구비되었다. 그러나 하부면(1112)을 육각형으로 하면 6개의 경사면(1113)과 6개의 지지기둥(1120)이 구비될 수 있으며, 하부면(1112)이 원형 또는 원뿔에 가깝게 형성될수록 상단부(1110)의 경사면(1113)이 더욱 많은 방향으로 형성될 수 있다. 경사면(1113)이 사방으로 형성이 되면, 후술하는 바와 같이 모든 풍향의 바람이 더욱 자연스러운 흐름으로 회전자(1200)로 유도될 수 있다.As illustrated in FIGS. 2 and 3, the
상부면(1111)이 유선형이거나 평평한 상단부(1110)에서는 상부면(1111)과 하부면(1112)이 연결되도록 상단부(1110)의 측면을 따라서 경사면(1113)이 사방으로 형성된다. 상부면(1111)이 하부면(1112)과 일치하여 오목하게 형성되는 상단부(1110)에서는 상단부(1110)의 측면을 따라서 하부면(1112)과 접하여 상승하는 경사면(1113)이 사방으로 형성된다. 상단부(1110)의 경사면은 다방향 바람 가이드(1100) 인근의 바람을 도 4에 도시된 바와 같이 회전자(1200)로 유도하며 유속을 증대시킨다.In the
다방향 바람 가이드(1100)의 경사면(1113)이 여러 방향으로 마련되었기 때문에 어떠한 방향으로 다방향 바람 가이드(1100)를 설치하더라도 반드시 2개 이상의 경사면(1113)이 지붕의 형태와 대응된다. 이러한 다방향 바람 가이드(1100)는 지붕의 형태를 고려하지 않고 용이하게 설치가 가능하다.Since the
또한 사방향 이상으로 형성된 경사면(1113)은 모든 풍향의 바람을 건물 풍력 발전기(1000)의 회전자(1200)로 유도할 수 있다. 유도되는 바람은 자연스러운 흐름을 가지게 되어 난류의 발생 및 풍력의 손실이 최소화 된다. 난류의 발생이 최소화되면 건물 풍력 발전기(1000)의 진동 소음이 감소되며, 풍력의 손실이 최소화되면 건물 풍력 발전기(1000)의 발전 효율이 증대된다. 다방향 바람 가이드(1100)는 상단부(1110)를 교체하거나, 상단부(1110)의 상부면(1111)에 성형물을 포개어 얹거나, 상단부(1110)의 경사면(1113)에 성형물을 덧대어, 경사면(1113)의 면적과 각도를 변경할 수 있다. 포개거나 덧대는 성형물은 상부면(1111) 또는 경사면(1113)과 유사한 형상을 가질 수 있다. 경사면(1113)은 난류의 발생 및 풍력의 손실을 최소한으로 하는 각도를 가지도록 형성될 수 있으며, 유속의 증대를 극대화하는 면적을 가지도록 형성될 수 있다.In addition, the
도 2에 도시된 바와 같이, 다방향 바람 가이드(1100)는 지지기둥(1120)에 미치는 상단부(1110)의 하중을 최소화 하기 위하여 상단부(1110)의 일부 또는 전부가 트러스 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 강재 등의 단재를 세모지게 구성하여 결합한 트러스 구조로 내부가 형성된 상단부(1110)는 무게가 가벼우면서도 강도가 우수하기 때문에 건물 풍력 발전기(1000)의 파손을 방지할 수 있다. 또한 구조의 특성상 제작에 들어가는 재료의 양이 줄어들어 저렴한 다방향 바람 가이드를 제작할 수 있는 장점이 있어 다방향 바람 가이드의 보급에 기여할 것으로 예상된다.As shown in FIG. 2, in order to minimize the load of the
상단부(1110)를 받치는 지지기둥(1120)은 도 3의 (a)와 같은 유선형 및 타원형의 단면을 가지도록 형성될 수 있다. 이러한 지지기둥(1120)은 경사면(1113)의 하부에 위치하여 상단부(1110)를 지지하면서도, 경사면(1113)에 의하여 유도되는 바람의 흐름을 방해하지 않는다. 도 5에 도시된 바와 같이 지지기둥(1120)은 상부면(1111)과 하부면(1112)의 꼭짓점을 연결하여 회전자(1200)를 향하도록 배치되므로, 경사면(1113)에 의하여 모이는 바람을 회전자(1200)로 더욱 모아주게 된다. 경사면(1113)과 지지기둥(1120)에 의하여 유도되는 바람은 그 속도가 더욱 증대되어 회전자(1200)에게 안내된다. 이러한 지지기둥(1120)은 난류의 발생 및 풍력의 손실을 최소한으로 하도록 배치될 수 있으며, 유속의 증대를 극대화하는 면적을 가지도록 형성될 수 있다. The
지지기둥(1120)은 제작을 용이하게 하기 위하여 도 3의 (b)와 같은 직사각형의 단면을 가지도록 형성할 수 있다. 또한 지지기둥(1120)은 다각형이나 판의 형태로 형성할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 지지기둥(1120)은 트러스 구조 및 마디 구조를 가질 수 있으며, 지지기둥(1120)의 내부를 시멘트나 금속재로 채울 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.The
상단부(1110)의 경사면(1113)과 유사한 경사면을 가지는 하단부(1130)가 지지기둥(1120)의 하부에 구비될 수 있다. 이러한 하단부(1130)의 경사면은 상단부(1110)의 경사면(1113)과 마찬가지로 다방향 바람 가이드(1100) 인근의 바람을 모든 방향에서 유도할 수 있으며, 유도한 바람의 속도를 증대시킬 수 있다. 또한 이러한 하단부(1130)는 다방향 바람 가이드(1100)를 건물의 지붕에 용이하게 설치할 수 있도록 일정한 홈을 가질 수 있다.
A
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 건물 풍력 발전기(1000)의 회전자(1200)를 나타낸 도면이다.6 is a view showing a
도 6에 도시된 바와 같이 회전자(1200)는 수직축 회전자일 수 있다. 수직축 회전자를 사용하는 경우에는 수평축 회전자를 사용할 때와는 달리 회전자(1200)로 유도되는 바람을 풍향에 관계없이 모두 이용하여 발전할 수 있으며, 설치 면적을 적게 차지한다. 수직축 회전자(1200)의 형상은 도 6에 도시된 형상으로 한정되지 않으며, 바람에 의한 회전 토크를 크게 받을 수 있도록 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 회전자(1200)는 도 1에 도시된 바와 같이 다방향 바람 가이드(1000) 상단부의 하단에 위치하며, 회전이 원활하도록 상단부로부터 이격되어 위치할 수 있다. 또한 회전자(1200)는 축의 양 끝단이 다방향 바람 가이드(1100) 상단부(1110)의 하부면(1112)과 하단부(1130)에 연결되어 고정될 수 있는데, 유동 교란과 간섭의 영향을 받지 않도록 하나의 다방향 바람 가이드(1100)에 하나의 회전자(1200)를 연결하도록 하는 것이 좋다. 양 끝단이 고정된 회전자(1200)는 회전에 의한 진동 및 소음이 건물에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 또한 회전자(1200)가 안정적으로 지지되므로, 회전자(1200)를 대형화할 수 있으며, 회전자(1200)의 내구성이 강해진다.As shown in FIG. 6, the
본 발명의 실시예에 따른 건물 풍력 발전기(1000)는 다방향 바람 가이드와 회전자를 포함하며, 다방향 바람 가이드는 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람 가이드(1100)일 수 있고, 회전자는 본 발명의 실시예에 따른 회전자(1200)일 수 있다. Building
본 발명의 실시예에 따른 건물 풍력 발전기(1000)는 상단부(1110)와 지지기둥(1120)을 포함하는 다방향 바람 가이드(1100)의 일부 또는 전부를 일체로 만든 모듈 형태를 가지도록 간단히 조립하여 제작할 수 있다.
Building
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건물 풍력 발전기의 회전자를 보호하는 망을 나타낸 도면이다.7 is a view showing a network for protecting the rotor of the building wind generator according to an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이 다방향 바람 가이드(1100)의 외곽을 따라 구비되는 망(1300)은 격자무늬일 수 있으며, 도 7의 (a)와 같이 지지기둥(1120)을 감싸도록 형성되거나 도 7의 (b)와 같이 지지기둥(1120)이 감싸도록 형성될 수 있다. 망(1300)은 회전자(1200)와 이격하여 회전자(1200)의 일부 또는 전부를 감싸면서 회전자(1200)의 회전을 방해하지 않도록 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 망(1300)은 건물 풍력 발전기(1000)의 회전자(1200)을 외부의 이물질로부터 보호할 수 있으며, 회전자(1200)로 유도되는 풍력의 손실을 최소화하도록 설치할 수 있다.
As shown in FIG. 7, the
도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 다방향 바람가이드를 지나는 바람의 유속을 나타낸 도표이다.8 to 11 are diagrams showing the flow rate of the wind passing through the multi-directional wind guide according to an embodiment of the present invention.
유속은 다방향 바람가이드(1100)의 단순화된 모델을 사용하여 지지기둥(1120)의 형상에 따른 유체 벡터 해석을 함으로써 구하였다. 지지기둥(1120)의 형상은 유선형, 사각형, 육각형 및 원형의 4 가지로 하였으며, 해석에 사용된 모델은 다음의 표 1과 같다.The flow velocity was determined by analyzing the fluid vector according to the shape of the
상기 표 1의 모델을 ANSYS 사의 CFD software인 FLUENT에 입력하여 유체 벡터 해석을 수행하였으며, 바람가이드 모델의 중심부, 전면 좌측, 전면 우측 및 전면 중앙에서의 유속 증대 효과를 알아보기 위하여 중심부, 전면 좌측, 전면 우측 및 전면 중앙에서의 유체 벡터의 속도값을 읽었다. 여기에서 중심부는 회전자(1200)가 위치하게 되는 공간이며, 전면 좌측, 전면 우측 및 전면 중앙은 회전자(1200)를 바라봤을 때 좌우측 지지기둥(1120)의 각 전면 및 지지기둥(1120) 사이의 공간을 말한다. inlet 풍속 (풍속 입력값)은 표준대기압 공기밀도 조건하에서 풍향범위 0 내지 45도에서 5.653 m/s로 하였으며, 그 결과값은 하기 표 2에 나타낸다.The fluid vector analysis was performed by inputting the model shown in Table 1 to FLUENT, which is CFD software of ANSYS, and the center, front left, The velocity values of the fluid vectors at the front right and front centers were read. Here, the center is a space in which the
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 지지기둥 인근의 유속은 inlet 풍속인 5.653 m/s에 비하여 대체로 증대된다. 이를 도시하면 도 8 내지 도 11과 같은데, 도 8은 바람가이드 중심부의 유속을 각 지지기둥 단면 형상별로 도시한 것이고, 도 9는 바람가이드 전면 좌측, 도 10은 전면 우측, 도 11은 전면 중앙의 유속을 각 지지기둥 단면 형상별로 도시한 것이다. 도 9 내지 도 11에 나타난 바와 같이, 지지기둥 인근의 유속은 inlet 풍속에 비하여 대체로 증대되며, 지지기둥의 단면이 육각형 또는 원형인 바람가이드의 경우에는, 풍향 범위에 따라 풍속이 급격히 감소되는 경향이 있으므로, 가장 바람직한 단면의 형상은 유선형 또는 사각형인 것을 알 수 있다.As shown in Table 2, the flow velocity near the support column is generally increased compared to the inlet wind speed of 5.653 m / s. 8 to 11, FIG. 8 illustrates the flow velocity of the center of the wind guide according to each support pillar cross-sectional shape, FIG. 9 is the front left side of the wind guide, FIG. 10 is the front right side, and FIG. The flow rate is shown for each support column cross-sectional shape. 9 to 11, the flow velocity near the support pillar is generally increased compared to the inlet wind speed, and in the case of a wind guide having a hexagon or a circular cross section of the support pillar, the wind speed tends to decrease rapidly according to the wind direction range. Therefore, it can be seen that the shape of the most preferable cross section is streamlined or rectangular.
하기 표 3은 표 2의 데이터를 바탕으로 유속 증대 효과를 계산한 것이다. 유속 증대 효과는 각 유속 데이터를 inlet 풍속값으로 나누었을 때 1보다 크면 유속이 증대된 것으로 본다.Table 3 is to calculate the flow rate increase effect based on the data in Table 2. The flow rate increase effect is considered to be an increase in flow rate if it is greater than 1 when each flow rate data is divided by the inlet wind speed value.
상기 표 3에서 보는 바와 같이, 지지기둥의 단면이 유선형 또는 사각형인 바람 가이드의 경우에는 -20 내지 20 도, 지지기둥의 단면이 육각형인 바람가이드의 경우에는 -15 내지 15 도, 지지기둥의 단면이 원형인 바람가이드의 경우에는 -25 내지 25 도 풍향범위에서 각각 풍속 증대 효과가 있다. 따라서 본 발명에 의한 다방향 바람가이드에서 지지기둥의 단면 형상은 유선형 또는 사각형인 것이 가장 바람직하며, 이때 풍향범위 -20 내지 20 도에서 가장 증대 효과가 우수하다.
As shown in Table 3, the cross section of the support pillar is -20 to 20 degrees in the case of a wind guide having a streamlined or rectangular shape, and the cross section of the support pillar is -15 to 15 degrees in the case of a wind guide having a hexagonal cross section of the support pillar. In the case of the circular wind guide, the wind speed increases in the range of -25 to 25 degrees. Therefore, the cross-sectional shape of the support column in the multi-directional wind guide according to the present invention is most preferably streamlined or rectangular, and in this case, the increase effect is excellent in the wind direction range of -20 to 20 degrees.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of the present invention in order to facilitate description of the present invention and to facilitate understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
1000 : 건물 풍력 발전기 1100 : 다방향 바람 가이드
1110 : 상단부 1111 : 상부면
1112 : 하부면 1113 : 경사면
1120 : 지지기둥 1130 : 하단부
1200 : 회전자 1300 : 망1000: Building Wind Generator 1100: Multi-Directional Wind Guide
1110: upper portion 1111: upper surface
1112: lower surface 1113: inclined surface
1120: support pillar 1130: lower portion
1200: Rotor 1300: Mans
Claims (7)
상기 상단부의 상기 경사면에 위치하며 상기 상단부를 지지하는 지지기둥;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다방향 바람 가이드.An upper surface having an upper surface, a lower surface positioned below the upper surface and having a smaller area than the upper surface, and having an inclined surface connecting the upper surface and the lower surface; and
And a support column positioned on the inclined surface of the upper end to support the upper end.
상기 상단부의 경사면은 사방으로 형성된 것을 특징으로 하는 다방향 바람 가이드.The method of claim 1,
The inclined surface of the upper end is a multi-directional wind guide, characterized in that formed in all directions.
상기 지지기둥의 단면이 유선형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 다방향 바람 가이드.The method of claim 1,
Multi-directional wind guide, characterized in that the cross section of the support pillar is streamlined or oval.
상기 상단부의 내부가 트러스 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 다방향 바람 가이드.The method of claim 1,
Multi-directional wind guide, characterized in that the inside of the upper end is formed of a truss structure.
상기 상단부의 하단에 위치하는 회전자;를 포함하는 건물 풍력 발전기.Multi-directional wind guide according to any one of claims 1 to 4; And
And a rotor located at the bottom of the upper end.
상기 회전자는 수직축이며, 상기 수직축은 양 끝단이 상기 다방향 바람 가이드에 고정되는 것을 특징으로 하는 건물 풍력 발전기.The method of claim 5,
The rotor is a vertical axis, the vertical axis building wind generator, characterized in that both ends are fixed to the multi-directional wind guide.
상기 다방향 바람 가이드의 외곽을 따라 구비된 격자모양의 망을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건물 풍력 발전기.The method of claim 5,
Building wind generator further comprises a grid-shaped net provided along the periphery of the multi-directional wind guide.
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- 2013-05-24 KR KR1020130059241A patent/KR20130132327A/en not_active Ceased
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