KR101027757B1 - 태양광과 풍력 및 파력을 이용한 복합발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광과 풍력 및 파력을 이용한 복합발전장치에 관한 것으로, 다수개의 집광판(19)이 다수의 횡과 다수의 열로 구성된 태양광 발전부가 설치된 철탑 구조물(2)과, 상기 철탑 구조물(2)의 상단에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력발전장치와, 물살의 흐름에 따라 구동되는 파력발전장치가 결합되어 구성된다.

태양, 풍력, 파력, 발전

Description

태양광과 풍력 및 파력을 이용한 복합발전장치{COMPLEX GENERATOR USING SOLAR AND WIND AND WAVE}

본 발명은 태양광과 풍력 및 파력을 이용한 복합발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 집광판을 이용한 태양광 발전과, 바람이 이동할 때 발생하는 압력을 이용하여 발전기를 가동시키는 풍력 발전, 또는 바다나 강물의 흐름을 이용하여 통해 발전기를 가동시키는 복합발전장치에 관한 것이다.

예전부터 지하에 매장된 원유의 한정된 자원이 얼마 지나지 않아 고갈될 것을 예측하여 지금에는, 원유를 대신하여 사용할 많은 대체 에너지를 연구하고 있으며, 그에 관한 많은 기술이 소개되어 왔지만 실용화나 양산 단계에 와 있지는 못하다.

다른 한편으로, 태양이나 바람, 물과 같이 거의 무한적인 자연에너지를 이용하는 발전이 가장 이상적인 대체 에너지원이라는 인식 하에 많은 기술들이 연구되어 소개되었는데, 일 예로써 태양광으로부터 조사되는 열을 집광판에 집적하여 전기를 얻는 태양광 발전 기술과, 바람의 힘에 의해 회전하는 날개로 전기를 얻는 풍력 발전 기술, 그리고 파도의 너울에 의한 상/하 동작, 또는 바다의 밀려나오는 파 력, 흐르는 강물로 전기를 발전시키는 물을 이용하는 발전을 들 수 있다.

상기와 같이 종전의 태양광 발전은 한 개의 시설과 시스템을 설치하는데 막대한 면적과 경비가 들었고, 풍력 발전 시설은 태양광 발전과 별개로 설치되기 때문에 풍력발전을 위한 기초시설의 면적과 시설 경비가 많이 소비되었으며, 더욱이 기초 시설을 이용하여 태양광, 풍력 및 파력, 흐르는 강물이용 등의 복합 발전을 하는 방법이 없기 때문에 흐린 날은 태양광 발전이 불가능하고, 바람이 불지 않는 날이나 파도가 일지 않는 날은 풍력 및 파력 발전 장치에 의한 전력 생산을 기대할 수 없는 등, 개별적으로 설치된 발전 설비는 날씨의 영향을 많이 받기 때문에 상호 보완적이지 못하다.

따라서 종래 태양광, 풍력 및 파력 등이 개별적으로 설치된 경우에는 발전효율이 떨어져 대체에너지에 의한 전기 생산을 다목적으로 해결하는데 별다른 수단을 제공하지 못하였으며 또한 본인이 발명 특허 출원한 제10-2004-0088063호 기술도 미약한 풍력과 파력일때, 또 태풍시에는 전기를 발생시키는 다소 부족한 점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 바닷가, 산, 건물 옥상 등 설치 용이한 장소에 태양광과 풍력 및 파력에 의해 발전되는 복합 발전 장치를 제공하되, 태양광 발전, 풍력 발전, 파력 발전 등을 설치 장소에 따라서 상호 접목시킴으로써 각 시설을 1기씩 설치함에 따라 발생하는 막대한 설치경비를 절감할 수 있는 문제와 태풍, 또는 미약한 물결에도 운동 에너지를 구하여 발전시킬 수 있도록 한 복합 발전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 발전 구조물에 태양광 전지판을 다수의 적층 및 복수의 열로 설치하고, 이들 집광판이 태양의 이동 경로를 추적 가능하게 함으로써 태양광을 보다 고효율로 집적할 수 있는 복합 발전 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 본 발명의 목적은, 다수개의 집광판(19)이 다수의 횡과 다수의 열로 구성된 태양광 발전부가 설치된 철탑 구조물(2)과, 상기 철탑 구조물(2)의 상단에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력발전장치와, 물살의 흐름에 따라 구동되는 파력발전장치가 결합되어 구성된 복합발전장치에 의해 달성된다.

종래 바닷가, 산, 강 등 기타 설치 용이한 장소에서 각각의 태양광, 풍력 및 파력의 대체 에너지를 구하기 위하여 각각의 시설로 1기씩 시설을 하여 막대한 설치경비와 면적이 필요하였으나, 본 발명에 따르면 각 발전에 필요한 기본시설을 겸 용으로 이용하여 복합 발전 장치를 만들 수 있으므로 경비를 절감하게 되고, 나아가 회오리 바람을 일으키는 트위스터로부터 브로우를 강하게 회전시킬 수 있고, 풍력날개의 형상을 개량하여 회오리 바람의 상승 기류를 이용하며, 또한 태풍시에는 트위스터 및 풍력날개의 파손을 방지할 수 있고, 풍량이 적고 및 풍속이 낮은 지형에서도 사용이 적합하게 되며, 동시에 바닷가에서는 파력 발전을 할 수 있게 되므로 자연의 대체에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 자연의 상태를 최대한 이용하기 위해 기본 기초 시설물, 즉 태양광 발전, 풍력 발전, 파력 발전에 필요한 시설물을 겸용함으로써 개별 설치에 따른 막대한 설치 경비를 절감하고, 또한 구조물의 남쪽 방향에 집광판을 다층 및 복수 열로 설치함과 동시에 이들 집광판을 태양광 추적형 센서에 의해 좌,우로 움직여 하루 동안 최대의 태양광이 조사되게 한다.

동시에 태양광 발전 시설 구조물에 바람이 받는 쪽의 넓은 면을 점점 좁아지게 하면서 방향으로 굽어지게 해, 들어온 바람에 의해 회오리가 생성되며, 이렇게 구성된 날개에 의해 발생한 풍력은 중앙에 설치된 브로우를 회전시킴으로써 발전기가 구동되게 하며, 또한 방법은 풍력 날개에 효율을 높이기위하여 날개 끝에 빗살 홈을 형성하고 한 부분을 뒤틀어지게 하여 상,하로 이동하는 상승 기류에도 에너지를 구하게 한다.

또한, 바람의 강약에 따라 속도 센서 등의 자동 조정 장치가 보조발전기에 연결되게 하여 선택적으로 가동될 수 있도록 함으로써. 태풍시 풍력을 적게 받도록 조절될 수 있어, 안전하게 발전을 도모하고, 발생된 전기는 전력 조정 장치에서 정제되어 축전이나 전원공급을 하게 한다.

이하에서, 첨부된 도면에 의거, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합 발전 장치의 태양광 발전체 장치의 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 복합발전장치를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 복합 발전 장치는, 다수개의 집광판(19)이 다수의 횡과 다수의 열로 구성된 태양광 발전부가 설치된 철탑 구조물(2)과, 상기 철탑 구조물(2)의 상단에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력발전장치가 결합되어 구성된다.

상기 다수개의 집광판(19)은 태양이 위치하는 남쪽을 향하여 경사지게 설치되는데, 태양이 동쪽에서 떠올라 서쪽에서 지는 점을 감안하여 집광판(19)이 태양 위치 추적 시스템에 의해 태양의 위치를 추적하여 좌,우로 이동이 가능하고, 또한 계절에 따라 태양이 위치한 경사 차이를 감안하여 집광판 일측이 상/하로 조절이 되도록 구성되어 있다.

상기 태양 추적 방법은, 연중 태양의 위치 평균과 하루 중 태양의 위치 평균치를 미리 입력하여 추적하도록 하거나 또는 광센서에 의한 태양 위치 추적 시스템을 통해서 자동으로 추적하게 할 수 있다.

다수개의 집광판(19)이 동시에 좌,우측으로 회전이 가능한 태양광 발전부에 대해 도 1을 참조하여 설명한다.

수직의 회전타워(7-1)의 측면에 수평으로 설치된 지지대(8)와, 상기 지지대에 프레임 핀(9)으로 중간부가 힌지결합된 고정부(10)와, 상기 고정부(10)에 설치된 집광판(19)으로 구성된다.

또한, 상기 고정부(10)의 일단부가 핀(9)으로 힌지결합되고, 하부측에 웜기어(14)가 축설되며, 철탑 구조물(2)의 베어링박스(3,4)에 결합된 상하조정타워(11)와, 상기 웜기어(14)에 치합되는 상하조절모터(13)로 구성된 상하조정수단이 설치된다.

상기 회전타워(7-1)의 외주면에는 일정 길이의 좌우조정바(15)가 경사지도록 하여 일단이 고정설치되고, 상기 좌우조정바(15)의 타단에는 복스기어(18)가 힌지결합되고, 상기 복스기어(18)는 철탑 구조물(2)의 베어링박스(5,6)에 설치된 샤우드기어(16)에 치합되며, 상기 샤우드기어(16)의 단부에는 좌우조절모터(17)가 설치되어 구성된 좌우조정수단이 형성된다.

따라서, 상기 좌우조절모터(17)의 구동에 의해서 샤우드기어(16)가 정,역회전하게 되고, 이에 따라 복스기어(18)가 전후로 이동하게 되며, 이에 종동되어 상기 좌우조정바(15)가 회전타워(7-1)를 정,역회전시키게 되고, 이에 따라 지지대(8) 및 집광판(19)이 횡방향으로 회전하게 된다.

한편, 상기 상하조절모터(13)가 회전되면 웜기어(14)의 회전에 연동하여 상하조정타워(11)가 승강되고, 이에 연동하여 고정부(10)가 핀(9)를 기준으로 하여 종방향으로 회전됨으로써 집광판(19)이 상,하방으로 회전된다.

여기서, 상기 좌우조절모터(17) 및 상하조절모터(13)의 구동은 태양 위치 추적 시스템에 의해 수행되며, 이는 통상의 기술이므로 상세한 설명은 생략토록 한다.

따라서 집광판(19)이 태양의 위치를 따라 좌,우로 가변되면서 보다 많은 태양광과 접하게 되므로 많은 에너지를 집적 할 수 있는 것이다.

한편, 첨부된 도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 태양광 발전부는, 수직의 회전타워(7-1)의 측면에 수평으로 설치된 지지대(8)와, 상기 지지대에 프레임 핀(9)으로 중간부가 힌지결합된 고정부(10)와, 상기 고정부(10)에 설치된 집광판(19)으로 구성되고, 상기 고정부(10)의 일단부가 핀(9)으로 힌지결합되고, 하부측에 웜기어(14)가 축설되며, 철탑 구조물(2)의 베어링박스(3,4)에 결합된 상하조정타워(11)와, 상기 웜기어(14)에 치합되는 상하조절모터(13)로 구성된 상하조정수단이 설치되고, 상기 회전타워(7-1)의 외주면에는 일정 길이의 좌우조정바(15)가 경사지도록 하여 일단이 고정설치되고, 상기 좌우조정바(15)의 타단에는 복스기어(18)가 힌지결합되고, 상기 복스기어(18)는 철탑 구조물(2)의 베어링박스(5,6)에 설치된 샤우드기어(16)에 치합되며, 상기 샤우드기어(16)의 단부에는 좌우조절모터(17)가 설치되어 구성된 좌우조정수단이 형성되어 이루어진다.

상기 태양광 발전부의 크기가 대형일 경우에는 집광판(19)이 설치된 철탑 구 조물(2)이 전복되는 폐단을 방지하고, 태양의 위치를 추적하여 회전되도록 하기 위해 하부에 회전장치가 설치된다.

상기 회전장치는 철탑 구조물(2)의 하부에 레일바퀴(500)를 장착하고, 상기 레일바퀴(500)가 결합되도록 지반에 링형태의 레일(600)이 설치되며, 상기 레일바퀴(500)를 구동시키는 모터(700)가 철탑 구조물(2)의 하부에 설치되어 구성된다.

상기 레일바퀴(500)는 레일(600)의 상,하부에 결합되어, 전복을 방지하고 구동이 용이하도록 하였다.

따라서, 상기 모터(700)의 구동은 전술한 태양 위치 추적 시스템에 의해 이루어지게 되므로, 레일바퀴(500)의 구동에 따라 집광판(19)이 설치된 철탑 구조물(2)이 360°회전하게 된다.

첨부된 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 풍력발전장치(20)는, 브로우(blow)축(21)의 상단에 브로우축(21)을 회전시키는 브로우(24)가 구비되고, 브로우(24)의 외부 일측에는 바람이 불어오는 방향을 따라 회전되는 풍향날개(22)가 설치되고, 외부 타측에는 공기 유입시 회오리를 일으켜서 빠른 압력과 속도를 낼 수 있는 트위스터(23)가 설치되어 있으며, 상기 브로우축(21)의 하단에는 증속기어(25)와 그로부터 발전되는 발전기(G1,G2)가 설치되어 구성된다.

상기 풍향날개(22)가 바람이 불어오는 방향으로 회전되면, 바람은 입구가 넓고 출구가 적으면서도 아크 형태로 굴곡이 진 트위스터(23) 내부를 순환하여 고압 력과 고속도의 공기를 브로우(24)에 분사하게 되고, 물레방아와 같이 다수의 회전 날개를 구비한 브로우(24)는 트위스터(23)로부터 분사된 공기에 의해서 브로우축(21)을 기준으로 자전하는데, 이 자전 속도는 증속기어(25)를 통해 회전속도가 증가되면서 보다 많은 전력 생산을 가능하게 한다.

또한, 태풍시에 강한 바람의 분산을 유도하기 위해 트위스터(23)를 반으로 갈라진 것을 겹치게 조립하여 입구측을 핀(28)으로 힌지결합시키고, 상기 트위스터(23)의 출구측에는 고리(29)와 고리(29-1)를 형성하고, 이들 고리(29)와 고리(29-1)를 스프링으로 연결한다.

따라서, 태풍시에는 강한 바람이 트위스터(23)의 입구측으로 유입되어 출구측으로 배출되면, 풍력에 의해 고리(29)와 고리(29-1)이 벌어지고, 스프링이 늘어나게 되어 입구를 통해 들어온 바람의 일부가 일부분 브로우(24)를 벗어나도록 분산킴으로써 보다 안정적 발전을 할 수 있다.

한편, 상기 트위스터(23)를 대형으로 제작할 경우 출구측에 개폐를 조절하는 모터(미도시)가 더 설치되고, 상기 모터의 작동에 의해 고리(29)와 고리(29-1)를 벌어지도록 한다.

상기 증속기어(25)의 어느 일측에는 브로우(24) 또는 증속기어(25)의 회전속도를 감지하는 속도센서(26)와, 상기 증속기어(25)의 어느 하나의 기어와 클러치(27)를 통해 선택적으로 연결, 발전시키는 보조발전기(G2)가 구비된 구성이며, 이 구조에 대한 작용 설명은 다음과 같다.

풍향날개(22)가 바람이 불어오는 방향으로 회전되면, 바람은 입구가 넓고 출 구가 적으면서도 아크 형태로 굴곡이 진 트위스터(23) 내부를 순환하여 고압력과 고속도의 공기를 브로우(24)에 분사하게 되고, 물레방아와 같이 다수의 회전 날개를 구비한 브로우(24)는 트위스터(23)로부터 분사된 공기에 의해서 브로우축(21)을 기점으로 자전하는데, 이 자전 속도는 증속기어(25)를 통해 회전속도가 증가되면서 보다 많은 전력 생산을 가능하게 한다.

이때, 태풍 등으로 인한 매우 빠른 바람이 불 경우, 브로우(24)의 회전속도가 매우 빠르고, 이는 자칫 과다 발전으로 인한 발전기의 교체 필요성 등, 내구성이 저하될 우려가 있으므로 속도센서(26)가 브로우(24) 또는 증속기어(25)의 회전속도를 감지하고, 이상 속도 발생시에는 클러치(27)를 부착시켜서 보조발전기(G2)를 가동시킬 수 있다.

첨부된 도 4는 본 발명에 적용되는 풍력발전장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 브로우축의 상하부에 수평으로 지지축(31)을 형성하고, 상기 지지축(31) 사이에는 후단부가 브로우를 감싸도록 하여 카바(35)가 설치된다.

또한, 상기 지지축(31)에는 두개의 트위스터(23)가 상호 벌어진 상태로 하여 지지대핀(32)으로 힌지결합되고, 상기 트위스터(23)의 후단을 스프링(34)이 장치된 조절용볼트(33)가 적정한 힘으로 밀어주도록 설치된다.

즉, 지지축(31)과 카바(35)로 트위스터(23)을 장착하여 또다른 지지대 핀(32)으로 양측 트위스터(23)을 장착하며, 조절용볼트(33)의 축에 스프링(34)를 장치하여 이를 적정한 힘으로 트위스터(23)의 후방 측면을 밀고 있도록 하여, 상기 카바(35)는 도 4에 나타낸 바와 같은 상태를 유지하게 된다.

상기 카바(35)는 블로우(20)를 감싸고 평상시는 바람의 탈출을 방지함으로 힘을 증가시켜주게 된다.

한편, 태풍시에는 양측의 트위스터(23)가 바람의 힘에 의해 외부로 젖혀지게되고, 이때 일측의 트위스터(23)가 지지대핀(32)을 중심으로 회전되고, 그 후단이 좁아진 카바(35)의 전단을 중앙으로 밀어 주고, 이에 따라 카바(35)가 블로우(20)를 감싸게 되어 상당량의 바람이 나가게 되어 안전한 발전을 할 수 있다.

첨부된 도 5는 본 발명에 적용되는 풍력발전장치의 또다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 발전기(50)의 샤우드(49)에 드럼(42)이 축설되고, 상기 드럼(42)의 외주에 풍력날개(36)가 장착된 것으로, 풍력에 의해 풍력날개(36)가 회전되어 발전기(50)가 구동된다.

상기 풍력날개(36)는 끝이 상방으로 약 45°절곡되어 형성된 뒤틀림날개(39)가 끝단에 형성되고, 상기 뒤틀림날개(39)의 외면에는 빗금지게 형성된 홈으로 된 빗살날개(38)가 형성되며, 타단에는 축(40,41)이 복수개로 형성된다.

따라서, 먼거리의 바람을 이용하여 힘을 크게 강화시킬 수 있고, 상기 뒤틀림날개(39)에 의해 상승기류를 이용한 추진력을 구할 수가 있어 자연현상을 최대한 이용하게 된다.

상기 축(40)은 드럼(42)의 외주에 형성된 삽입구(43)에 결합되고, 또다른 축(41)은 드럼(42)의 외주에 형성된 조정삽입구(43a)에 결합된다.

상기 조정삽입구(43a)는 일정 길이를 갖는 장공이다.

따라서, 태풍 등의 강한 바람이 풍력날개(36)에 가해질 경우 상기 축(40)을 기준으로 하여 풍력날개(36)가 뒤틀려 회전되는데, 상기 조정삽입구(43a) 내에서 축(41)이 후방으로 이동함으로써 풍력날개(36)가 뒤틀리게 되어 풍력의 저항을 감소시켜줌으로써 파손의 위험이 방지될 수 있다.

이때, 상기 조정삽입구(43a)를 통해 삽입된 축(41)은 샤우드(49)에 결합되고 상기 드럼(42) 내에 삽입된 작은드럼(45)의 조정부(46)에 결합되고, 샤우드(49)의 외주에 상기 작은드럼(45)을 지지하도록 스프링(47) 및 너트(48)가 체결된다.

따라서, 축(41)이 조정삽입구(43a) 내에서 후방으로 이동될 때 상기 작은드럼(45)도 동시에 샤우드(49)를 타고 후진하게 되며, 이때 스프링(47)은 압축된 상태가 된다.

한편, 풍력이 잦아지면서 스프링(47)의 신축력보다 약해지면 다시 스프링(47)이 인장되는 탄성에 의해 축(41)은 조정삽입구(43a) 내에서 전방으로 이동하게 되고, 이에 연동하여 풍력날개(36)는 원래의 상태로 복귀할 수 있게 된다.

즉, 일정한 풍속일때는 풍력날개(36)의 위치가 정상적이고, 태풍 등 풍속이 강할때는 풍력날개(36)는 뒤틀려지면서 풍력과의 접촉면적이 작아짐으로써 파손을 방지하도록 한다.

첨부된 도 6은 본 발명에 적용되는 파력발전장치에 대한 구성도로서, 특히 파력이나 강물을 이용한 발전을 하기 위한 것으로 시이소운동과 회전운동을 병행하여 발전될 수 있도록 한 구성이다.

도 6을 참조하면, 수직으로 설치된 복수의 지지대(79,79-1)와, 상기 지지대(79,79-1)에 설치되며 복스베어링(78,78-1)을 장착한 트러스(틀)와, 상기 트러스에 설치된 샤우드(74) 및 트러스지렛대(82)로 구성되고, 상기 샤우드(74)의 단부에는 물갈퀴(73)가 부착된 중량의 부력탱크(72)가 설치되고, 상기 트러스지렛대(82)의 단부에는 편기어(84)가 힌지결합되고, 상기 편기어(84)는 제1발전기(미도시)의 샤우드와 연결된 래치기어(85,86)와 치합된다.

따라서, 상기 샤우드(74) 및 트러스지렛대(82)는 지지대(79,79-1)를 받침점으로 하여 물결의 출렁임에 의해 시이소 운동을 하게 되는데, 바람직하게는 샤우드(74)의 길이는 짧게 하고, 트러스지렛대(82)의 길이는 길게함으로써 약한 물결에도 수상에 떠있는 부력탱크(72)의 출렁임에 의해 시이소운동을 하면서 트러스지렛대(82) 및 편기어(84)가 상하운동하게 된다.

상기 편기어(84)의 상하운동은 래치기어(85,86)를 회전시키게 되고, 래치기어(85,86)의 회전력은 샤우드(미도시)를 통해 제1발전기(미도시)로 전달되어 발전을 수행하게 된다.

상기 래치기어(85,86)는 정역회전을 반복하므로 필요에 따라 일방향클러치베어링을 적용시켜 정방향으로 회전될때만 샤우드(74)가 회전되도록 하고, 역방향으 로 회전될때는 공회전되도록 하는 등 적절하게 변형실시될 수 있을 것이다.

한편, 상기 부력탱크(72)는 도 6에 도시된 바와 같이, 원추형으로 형성하고 그 외주면에 물갈퀴(73)를 형성함으로써 물살의 흐름에 따라 자전이 가능하다.

또한, 샤우드(74) 및 제 2발전기 샤우드(80)는 헬리컬기어(75,76)로 치합됨으로써 부력탱크(72) 및 샤우드(74)의 회전력이 헬리컬기어(75,76)를 통해 제 2발전기 샤우드(80)에 전달되어 제2발전기(미도시)에서 발전이 수행될 수 있다.

첨부된 도 7은 본 발명에 적용되는 또다른 파력발전장치를 나타낸 구성도이다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 일정간격으로 이격 설치된 고정부(96,96-1)에 힌지결합되어 시이소운동을 하도록 결합되며 일측은 짧고 타측을 길게 형성된 복수의 트러스지렛대(100)와, 상기 트러스지렛대(100)의 짧은 부위를 연결하도록 형성된 샤우드(93)에 회전가능하게 설치되며 외주면에 물갈퀴(92)가 형성된 부력드럼(91)과, 상기 부력드럼(91)의 회전축(94)과 연결수단으로 연결되며 상기 고정부(96,96-1)의 사이에 설치된 축봉의 스프로켓 및 이에 치합된 다수의 기어(98)와, 상기 기어(98)에 치합되어 발전되는 제3발전기와, 상기 트러스지렛대(100)의 긴 부위의 단부에 힌지결합된 편기어(102)와, 상기 편기어(102)에 치합된 복수의 래치기어(103,104)와, 상기 래치기어(103,104)에 연결되어 발전되는 제4발전기로 구성된다.

상기 연결수단은 벨트나 체인, 크랭크축등이 사용된다.

따라서, 물 흐름에 의해 수상에 떠있는 부력드럼(91)의 자전시 회전축(94) 및 연결수단의 회전에 연동되어 제3발전기가 발전하게 된다.

또한, 물결의 출렁임에 의해 부력드럼(91)의 상하운동에 의해 트러스지렛대(100)가 시이소운동을 하게 되며, 이에 종동되어 편기어(102)가 승강하면서 래치기어(103,104)를 회전시킴으로써 제4발전기의 발전을 수행하게 된다.

첨부된 도 8은 본 발명에 따른 복합발전장치를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 파력발전장치(114)가 바다 위에서 부상할 수 있도록 하기 위해서 트러스(108)의 하단에 부구(109)를 설치하고, 상기 트러스(108)에는 앞서 도 5를 참조하여 설명한 파력발전장치가 장착된다.

즉, 부력탱크(106)에 부착된 물갈퀴(107)에 의해 자전될 경우 헬리컬기어(110,111)를 통해 회전력이 제2발전기로 전달되어 발전을 하게 된다.

또한, 부력탱크(106)에 연결된 트러스지렛대의 시소운동에 의해 편기어(102)가 승강되면서 래치기어(112,113)를 회전시키게 되고, 상기 래치기어(112,113)에 연동되어 제1발전기가 발전을 하게 된다.

상기 파력발전장치의 상세한 구조는 본 발명 출원인에 의해 2004. 10. 29자로 대한민국특허청에 특허출원되어 공개(출원번호 2004-0088063호)되어 있으므로, 상세한 설명은 생략토록 한다.

도 1에서 도 8까지 참조하면, 집광판(19)으로부터 집적된 열에너지는 일반적 인 태양광 발전 장치들에 의해서 전기정제장치(본 표시안함)를 거치고, 또한 바람에 의해 회전되는 브로우(20)의 회전력은 발전기(G1)를 구동시켜서 전기정제장치를 거치며, 여기에서 회전속도 증가에 의한 과부하를 방지함과 동시에 많은 양의 전기를 생산하기 위해 보조발전기(G2)를 자동으로 가동케 한다.

또한, 파력발전장치의 트러스지렛대의 시이소운동에 연동되어 편기어 및 래칫기어의 회전으로 인해 제 1 및 제 4발전기가 가동되어 전기정제장치를 거친 후, 축전지(별개 표시안함)를 통해 복합 발전을 이루는 것이다.

또한, 부력탱크의 자전에 의한 회전력이 샤우드에 전달되어 제 2 및 제 3발전기를 가동시켜 발전을 하게 된다.

본 발명의 복합 발전 장치는 도시된 예로만 한정되는 것은 아니고, 복합 발전 장치가 설치될 면적에 따라 복합발전 장치가 복수 층으로 형성되거나 측면으로 더 배열되는 등의 변형이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합 발전 장치의 태양광 발전체 장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력발전장치의 구성도이다.

도 4는 본 발명에 적용되는 풍력발전장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명에 적용되는 풍력발전장치의 또다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 적용되는 파력발전장치에 대한 구성도로서, 특히 파력이나 강물을 이용한 발전을 하기 위한 것으로 시이소운동과 회전운동을 병행하여 발전될 수 있도록 한 구성이다.

도 7은 본 발명에 적용되는 또다른 파력발전장치를 나타낸 구성도이다.

도 8은 본 발명에 따른 복합발전장치를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 구조물타워 3 : 베어링박스 3-1: 베어링박스 4 : 베어링박스

5 : 베어링박스 6 : 베어링박스 7 : 회전타워 7-1 :회전타워

8 :지지대 9 : 핀 10 : 고정부 11 : 상＼하 조정부

12 : 핀 13 : 상＼하조절 모터 14 : 기어 15 : 좌＼우 조정부

16 : 샤우드기어 17 : 좌＼우 조절모터 18 : 복스기어 19 : 집광판

20 : 풍력발전부 21 : 블로우측 22 : 풍향날개 23 : 트이스트

24 : 블로우 25 : 증속기어 26 : 속도센스 27 : 클러치

G1, G3 : 발전기 G2 : 보조발전기 28 : 핀 29, 29-1 : 고리

30 : 베어링박스 31 : 지지축 32 : 지지대 핀 33 : 조절용 볼트

34 : 스프링 35 : 덥개(카바) 36 : 날개 37 : 트이스트날개

38 : 빗살날개 39 : 뒤틀림날개 40 : 축 41 : 축

42 : 드럼 43 : 삽입구 43A : 조정삽압구 45 : 드럼

46 : 조정부 47 : 스프링 48 : 넛트 49 : 샤우드

50 : 발전기 51 : 샤우드 52 : 드럼 53 : 조정삽입구

54 : 삽입구 55 : 드럼 56 : 조정부 57 : 축

58 : 축 59 : 스쿠루팬 60 : 벽 61 : 제트(수압차단용)베어링

62 : 수압차단용 박킹 63 : 기어 64 : 베어링 65 : 힌지

66 : 조절용레버(유공압식 또는 기타 방법으로 통상의 지식으로 선택가능)

67 : 조절용핀 68 : 동력전달기어 69 : 풍력발전 70 : 풍력발전

71: 풍력 발전 72 : 부력 73 : 물갈키 74 : 샤우드 75 : 헬리컬기어

76 : 헬리컬기어 77 : 복스 78, 78-1 : 복스베어링

79, 79-1 : 지지대 80 : 샤우드 81 : 발전기 82 : 트러스지렛대

83 : 편기어장착부 핀 84 : 편기어 85, 85-1 : 래치(ratchet) 기어

86, 86-1 : 래치기어 87 : 기어 88 : 기어 89 : 기어

90 : 샤우드 91 : 부력드럼 92 : 물갈키 93 : 샤우드

94 : 회전축 95 : 회전축 96, 96-1 : 고정부 97 : 샤우드

98 : 기어 99 : 발전기 100 : 트러스지렛대 101 : 힌지

102 : 편기어 103, 103-1 : 래치기어 104, 104-1 : 래치기어

105 : 발전기 106 : 브력 107 : 물갈키 108 : 트러스

109 : 브력탱크 110, 111 : 헬리컬기어 112, 113 : 래치기어

114 : 파력발전부 115 : 지지샤프트 116 : 쪼인트 117 : 발전부타워

Claims (10)

1. 삭제
2. 다수개의 집광판(19)이 다수의 횡과 다수의 열로 구성된 태양광 발전부가 설치된 철탑 구조물(2)과, 상기 철탑 구조물(2)의 상단에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력발전장치가 결합되어 구성된 것이며,

   상기 태양광 발전부는, 수직의 회전타워(7-1)의 측면에 수평으로 설치된 지지대(8)와, 상기 지지대에 프레임 핀(9)으로 중간부가 힌지결합된 고정부(10)와, 상기 고정부(10)에 설치된 집광판(19)으로 구성되고,

   상기 고정부(10)의 일단부가 핀(9)으로 힌지결합되고, 하부측에 웜기어(14)가 축설되며, 철탑 구조물(2)의 베어링박스(3,4)에 결합된 상하조정타워(11)와, 상기 웜기어(14)에 치합되는 상하조절모터(13)로 구성된 상하조정수단이 설치되고,

   상기 회전타워(7-1)의 외주면에는 일정 길이의 좌우조정바(15)가 경사지도록 하여 일단이 고정설치되고, 상기 좌우조정바(15)의 타단에는 복스기어(18)가 힌지결합되고, 상기 복스기어(18)는 철탑 구조물(2)의 베어링박스(5,6)에 설치된 샤우드기어(16)에 치합되며, 상기 샤우드기어(16)의 단부에는 좌우조절모터(17)가 설치되어 구성된 좌우조정수단이 형성되며,

   상기 풍력발전장치는, 브로우축(21)의 상단에 브로우(24)가 설치되고, 상기 브로우(24)의 외부 일측에는 바람이 불어오는 방향을 따라 회전되는 풍향날개(22)가 설치되고, 외부 타측에는 공기 유입시 회오리를 일으키는 트위스터(23)가 설치되어 있으며, 상기 브로우축(21)의 하단에는 증속기어(25)와 발전기(G1,G2)가 설치되어 구성된 것이며,

   상기 트위스터(23)는, 반으로 갈라진 것을 겹치게 조립하여 입구측을 핀(28)으로 힌지결합시키고, 상기 트위스터(23)의 출구측에는 고리(29)와 고리(29-1)를 형성하고, 상기 고리(29)와 고리(29-1)를 스프링으로 연결시켜 이루어진 것을 특징으로 하는 복합발전장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 증속기어(25)의 일측에는 상기 브로우(24) 또는 증속기어(25)의 회전속도를 감지하는 속도센서(26)와, 상기 증속기어(25)의 기어와 클러치(27)를 통해 선택적으로 연결되는 보조발전기(G2)가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 복합발전장치.
4. 다수개의 집광판(19)이 다수의 횡과 다수의 열로 구성된 태양광 발전부가 설치된 철탑 구조물(2)과, 상기 철탑 구조물(2)의 상단에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력발전장치가 결합되어 구성된 것이며,

   상기 태양광 발전부는, 수직의 회전타워(7-1)의 측면에 수평으로 설치된 지지대(8)와, 상기 지지대에 프레임 핀(9)으로 중간부가 힌지결합된 고정부(10)와, 상기 고정부(10)에 설치된 집광판(19)으로 구성되고,

   상기 고정부(10)의 일단부가 핀(9)으로 힌지결합되고, 하부측에 웜기어(14)가 축설되며, 철탑 구조물(2)의 베어링박스(3,4)에 결합된 상하조정타워(11)와, 상기 웜기어(14)에 치합되는 상하조절모터(13)로 구성된 상하조정수단이 설치되고,

   상기 회전타워(7-1)의 외주면에는 일정 길이의 좌우조정바(15)가 경사지도록 하여 일단이 고정설치되고, 상기 좌우조정바(15)의 타단에는 복스기어(18)가 힌지결합되고, 상기 복스기어(18)는 철탑 구조물(2)의 베어링박스(5,6)에 설치된 샤우드기어(16)에 치합되며, 상기 샤우드기어(16)의 단부에는 좌우조절모터(17)가 설치되어 구성된 좌우조정수단이 형성되며,

   상기 풍력발전장치는, 브로우축의 상하부에 수평으로 지지축(31)을 형성하고, 상기 지지축(31) 사이에는 후단부가 브로우를 감싸도록 하여 카바(35)가 설치되며,

   상기 지지축(31)에는 두개의 트위스터(23)가 상호 벌어진 상태로 하여 지지대핀(32)으로 힌지결합되고, 상기 트위스터(23)의 후단을 스프링(34)이 장치된 조절용볼트(33)가 적정한 힘으로 밀어주도록 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 복합발전장치.
5. 다수개의 집광판(19)이 다수의 횡과 다수의 열로 구성된 태양광 발전부가 설치된 철탑 구조물(2)과, 상기 철탑 구조물(2)의 상단에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력발전장치가 결합되어 구성된 것이며,

   상기 태양광 발전부는, 수직의 회전타워(7-1)의 측면에 수평으로 설치된 지지대(8)와, 상기 지지대에 프레임 핀(9)으로 중간부가 힌지결합된 고정부(10)와, 상기 고정부(10)에 설치된 집광판(19)으로 구성되고,

   상기 고정부(10)의 일단부가 핀(9)으로 힌지결합되고, 하부측에 웜기어(14)가 축설되며, 철탑 구조물(2)의 베어링박스(3,4)에 결합된 상하조정타워(11)와, 상기 웜기어(14)에 치합되는 상하조절모터(13)로 구성된 상하조정수단이 설치되고,

   상기 회전타워(7-1)의 외주면에는 일정 길이의 좌우조정바(15)가 경사지도록 하여 일단이 고정설치되고, 상기 좌우조정바(15)의 타단에는 복스기어(18)가 힌지결합되고, 상기 복스기어(18)는 철탑 구조물(2)의 베어링박스(5,6)에 설치된 샤우드기어(16)에 치합되며, 상기 샤우드기어(16)의 단부에는 좌우조절모터(17)가 설치되어 구성된 좌우조정수단이 형성되며,

   상기 풍력발전장치는, 발전기(50)의 샤우드(49)에 드럼(42)이 축설되고, 상기 드럼(42)의 외주에 풍력날개(36)가 장착된 것이며,

   상기 풍력날개(36)는 상방으로 절곡된 뒤틀림날개(39)가 끝단에 형성되고, 상기 뒤틀림날개(39)의 외면에는 빗금지게 형성된 홈으로 된 빗살날개(38)가 형성되며, 타단에는 축(40,41)이 복수개로 형성되어 이루어지며,

   상기 축(40)은 상기 드럼(42)의 외주에 형성된 삽입구(43)에 결합되고, 또다른 축(41)은 상기 드럼(42)의 외주에 형성된 장공의 조정삽입구(43a)에 결합되고,

   상기 조정삽입구(43a)를 통해 삽입된 축(41)은 샤우드(49)에 결합되고 상기 드럼(42) 내에 삽입된 작은드럼(45)의 조정부(46)에 결합되며, 상기 샤우드(49)의 외주에 상기 작은드럼(45)을 지지하도록 스프링(47) 및 너트(48)가 체결되어 이루어진 것이며,

   강한 바람에 의해 상기 축(40)을 기준으로 하여 상기 조정삽입구(43a) 내에서 축(41)이 후방으로 이동함으로써 풍력날개(36)가 뒤틀리게 되어 풍력의 저항을 감소시키도록 한 것을 특징으로 하는 복합발전장치.
6. 삭제
7. 다수개의 집광판(19)이 다수의 횡과 다수의 열로 구성된 태양광 발전부가 설 치된 철탑 구조물(2)과, 상기 철탑 구조물(2)의 상단에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력발전장치와, 물살의 흐름에 따라 구동되는 파력발전장치가 결합되어 구성된 것이며,

   상기 파력발전장치는, 수직으로 설치된 복수의 지지대(79,79-1)와, 상기 지지대(79,79-1)에 설치되며 복스베어링(78,78-1)을 장착한 트러스와, 상기 트러스에 설치된 샤우드(74) 및 트러스지렛대(82)로 구성되고, 상기 샤우드(74)의 단부에는 물갈퀴(73)가 부착된 중량의 부력탱크(72)가 설치되고, 상기 트러스지렛대(82)의 단부에는 편기어(84)가 힌지결합되고, 상기 편기어(84)는 제1발전기의 샤우드와 연결된 래치기어(85,86)와 치합되고,

   상기 샤우드(74)는 제2발전기의 제2발전기 샤우드(80)와 헬리컬기어(75,76)로 치합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 복합발전장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 트러스는 하부에 부구가 설치되어 수상에 떠있도록 한 것을 특징으로 하는 복합발전장치.
9. 다수개의 집광판(19)이 다수의 횡과 다수의 열로 구성된 태양광 발전부가 설치된 철탑 구조물(2)과, 상기 철탑 구조물(2)의 상단에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력발전장치와, 물살의 흐름에 따라 구동되는 파력발전장치가 결합되어 구성된 것이며,

   상기 파력발전장치는, 이격 설치된 고정부(96,96-1)에 힌지결합되어 시이소운동을 하도록 결합되며 일측은 짧고 타측을 길게 형성된 복수의 트러스지렛대(100)와, 상기 트러스지렛대(100)의 짧은 부위를 연결하도록 형성된 샤우드(93)에 회전가능하게 설치되며 외주면에 물갈퀴(92)가 형성된 부력드럼(91)과, 상기 부력드럼(91)의 회전축(94)과 연결수단으로 연결되며 상기 고정부(96,96-1)의 사이에 설치된 축봉의 스프로켓 및 이에 치합된 다수의 기어(98)와, 상기 기어(98)에 치합되어 발전되는 제3발전기와, 상기 트러스지렛대(100)의 긴 부위의 단부에 힌지결합된 편기어(102)와, 상기 편기어(102)에 치합된 복수의 래치기어(103,104)와, 상기 래치기어(103,104)에 연결되어 발전되는 제4발전기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복합발전장치.
10. 다수개의 집광판(19)이 다수의 횡과 다수의 열로 구성된 태양광 발전부가 설치된 철탑 구조물(2)과, 상기 철탑 구조물(2)의 상단에 설치되어 바람에 의해 회전되는 풍력발전장치와, 물살의 흐름에 따라 구동되는 파력발전장치가 결합되어 구성된 것이며,

    상기 태양광 발전부는, 수직의 회전타워(7-1)의 측면에 수평으로 설치된 지지대(8)와, 상기 지지대에 프레임 핀(9)으로 중간부가 힌지결합된 고정부(10)와, 상기 고정부(10)에 설치된 집광판(19)으로 구성되고,

    상기 고정부(10)의 일단부가 핀으로 힌지결합되고 하부측에 웜기어(14)가 축설된 상하조정타워(11)와, 상기 웜기어(14)에 치합되는 상하조절모터(13)로 구성된 상하조정수단이 설치되고

    상기 회전타워(7-1)의 외주면에는 일정 길이의 좌우조정바(15)가 경사지도록 하여 일단이 고정설치되고, 상기 좌우조정바(15)의 타단에는 복스기어(18)가 힌지결합되고, 상기 복스기어(18)는 철탑 구조물(2)의 베어링박스(5,6)에 설치된 샤우드기어(16)에 치합되며, 상기 샤우드기어(16)의 단부에는 좌우조절모터(17)가 설치되어 구성된 좌우조정수단이 형성되어 이루어진 것이고,

    상기 풍력발전장치는, 브로우축(21)의 상단에 브로우(24)가 설치되고, 상기 브로우(24)의 외부 일측에는 바람이 불어오는 방향을 따라 회전되는 풍향날개(22)가 설치되고, 외부 타측에는 공기 유입시 회오리를 일으키도록 반으로 갈라진 것을 겹치게 조립하여 입구측을 핀(28)으로 힌지결합시키고, 상기 트위스터(23)의 출구측에는 고리(29)와 고리(29-1)를 형성하고, 상기 고리(29)와 고리(29-1)를 스프링으로 연결시켜 이루어진 트위스터(23)가 설치되어 있으며, 상기 브로우축(21)의 하단에는 증속기어(25)와 발전기(G1,G2)가 설치되어 구성된 것이며,

    상기 파력발전장치는, 수직으로 설치된 복수의 지지대(79,79-1)와, 상기 지지대(79,79-1)에 설치되며 복스베어링(78,78-1)가 장착된 트러스와, 상기 트러스에 설치된 샤우드(74) 및 트러스지렛대(82)로 구성되고, 상기 샤우드(74)의 단부에는 물갈퀴(73)가 부착된 중량의 부력탱크(72)가 설치되고, 상기 트러스지렛대(82)의 단부에는 편기어(84)가 힌지결합되고, 상기 편기어(84)는 제1발전기의 샤우드와 연결된 래치기어(85,86)와 치합되고,

    상기 샤우드(74)는 제2발전기의 제2발전기 샤우드(80)와 헬리컬기어(75,76) 로 치합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 복합발전장치.

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