KR101277920B1

KR101277920B1 - 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치

Info

Publication number: KR101277920B1
Application number: KR1020120027150A
Authority: KR
Inventors: 윤정현
Original assignee: 윤정현
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2013-06-26

Abstract

본 발명은 태양광발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광발전장치의 외부로 돌출되는 태양전지판을 다단의 타워형태로 적층하여 설치함과 동시에 태양광발전장치 내부로 외부 바람을 이용해 자가 발전되는 풍력발전장치를 다층구조로 설치함에 따라 태양광발전장치와 풍력발전장치를 통해 전기를 생산하도록 하기 위한 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명에 따르면, 태양광발전장치의 외부에 삼각판형태로 돌출되는 다수의 태양전지판이 다단의 타워형태로 적층되어 설치됨에 따라 이를 통해 태양전지판에 조사되는 태양광을 다층으로 설치된 태양전지판에 각각 굴절시켜 전기를 생산하여 좁은공간에서 태양광발전장치를 이용해 충분한 양의 전기 발전을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치{SOLAR LIGHT POWER GENERATING DEVICE}

본 발명은 태양광발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광발전장치의 외부로 돌출되는 태양전지판을 다단의 타워형태로 적층하여 설치함과 동시에 태양광발전장치 내부로 외부 바람을 이용해 자가 발전되는 풍력발전장치를 다층구조로 설치함에 따라 태양광발전장치와 풍력발전장치를 통해 전기를 생산하도록 하기 위한 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 현대 인류문명은 화석연료를 기반으로 하여 다양하게 발전해 왔으나, 최근에는 화석연료를 이용한 발전수단이 화석연료가 연소할 때 발생되는 오염물질로 인하여 지구의 대기환경이 심각하게 오염되고 있으며, 이러한 대기오염은 현실적으로 지구온난화와 같은 심각한 환경 파괴가 발생되고 있는 실정이고, 화석연료의 매장량에는 한계가 있는바, 화석연료의 고갈에 따라 근래에는 화석연료를 대체할 만한 에너지 생산수단의 개발이 필요한 상태이다.

이러한, 친환경적인 대체에너지 생산수단으로는 풍력을 이용한 풍력발전기, 낙수를 이용한 수력발전기, 조수간만의 차를 이용한 조력발전기, 태양 광을 이용한 태양광 발전기 등이 화석연료의 고갈에 따른 대체에너지를 생산하기 위한 목적으로 다양한 형태로 개발되어 사용되고 있는 실정이다.

이와 같은, 대체에너지 생산수단 중 태양광발전기의 경우 태양전지판과 축전지, 전력변환장치로 구성되어 태양광이 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 태양전지판에 쪼여지면 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 태양전지에 정공(hole)과 전자(electron)가 발생하며, 상기 정공(hole)은 P형 반도체 쪽으로, 전자(electron)는 N형 반도체 쪽으로 모이면서 전위차가 발생하여 전류가 흐름에 따라 전기에너지를 생산하게 되는 것이다.

그러나, 종래 태양광발전장치의 경우 태양광을 이용해 충분한 전기를 생산하기 위해서는 다수의 태양전지판을 넓은 면적에서 설치하거나 크기가 큰 태양전지판을 설치해 전기를 생산하기 때문에 제작비용 및 설치비용이 증가함과 동시에 일반 도심지에 설치하는 경우 공간활용 대비 전기 생산성이 현저히 떨어짐에 따라 투자비용 대비 실용성이 좋지않은 문제점과 함께, 상기 태양전지판을 태양이 떠 있는 동안 태양광이 균일하게 조사될 수 있는 방향에 고정시켜야 하기 때문에 설치가 번거로운 문제점들이 있었다.

또한, 종래 태양광발전장치의 경우 태양광 만을 이용해 전기를 생산하기 때문에 태양이 뜨지 않는 밤이나 구름으로 인해 태양이 가려져 태양광이 약해지는 날씨에서는 전기 생산량이 일정하지 않아 자연환경에 구애를 많이 받아 사용성이 떨어지게 되는 또 다른 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 태양광발전장치의 외부에 삼각판형태로 돌출되는 다수의 태양전지판을 다단의 타워형태로 적층하여 설치함으로써, 이를 통해 태양전지판에 조사되는 태양광을 다층으로 설치된 태양전지판에 각각 굴절시켜 전기를 생산하여 좁은공간에서 태양광발전장치를 이용해 충분한 양의 전기 발전을 수행하도록 하는 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 태양광발전장치의 내부로 외부에서 불어오는 바람을 흡입해 자가 발전하여 전기를 생산하는 풍력발전장치를 구비함에 따라 태양광이 적은 상황에서는 자연풍을 이용해 보조적으로 전기발전을 수행하도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은; 각 측면 하측으로 바람이 흡입되는 유입구가 각각 형성되며, 상단면에는 상기 유입구를 통해 흡입된 바람이 배출되는 배출공이 형성된 몸체프레임과; 상기 몸체프레임의 유입구 상측에 고정결합되되, 태양광을 굴절시키도록 외부로 돌출되게 형성되어 태양광을 이용해 전기를 생산하는 태양전지판과; 상기 몸체프레임의 배출공 내측으로 구비되며, 상기 유입구를 통해 흡입된 바람을 이용해 전기를 생산하는 풍력발전장치로 이루어져, 상기 몸체프레임이 다단의 타워형태로 적층되어 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치를 제공한다.

이러한 본 발명에 따르면, 태양광발전장치의 외부에 삼각판형태로 돌출되는 다수의 태양전지판이 다단의 타워형태로 적층되어 설치됨에 따라 이를 통해 태양전지판에 조사되는 태양광을 다층으로 설치된 태양전지판에 각각 굴절시켜 전기를 생산하여 좁은공간에서 태양광발전장치를 이용해 충분한 양의 전기 발전을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 태양광발전장치의 내부에 외부에서 불어오는 바람을 흡입해 자가 발전하여 전기를 생산하는 풍력발전장치가 구비됨에 따라 태양광이 적은 상황에서는 자연풍을 이용해 보조적으로 전기발전을 수행할 수 있는 또 다른 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치의 측 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치의 작동 상태도.
도 4 내지 도 5는 다른 실시 예에 따른 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치를 도시한 도면.

본 발명에 따른 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치를 첨부된 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치를 설명하기 위해 도시한 도면들이다.

이에 따른, 태양광발전장치(100)를 개략적으로 설명하면, 각 측면 하측으로 바람이 흡입되는 유입구(111)가 각각 형성되며, 상단면에는 상기 유입구(111)를 통해 흡입된 바람이 배출되는 배출공(112)이 형성된 몸체프레임(110)과; 상기 몸체프레임(110)의 유입구(111) 상측에 고정결합되되, 태양광을 굴절시키도록 외부로 돌출되게 형성되어 태양광을 이용해 전기를 생산하는 태양전지판(130)과; 상기 몸체프레임(110)의 배출공(112) 내측으로 구비되며, 상기 유입구(111)를 통해 흡입된 바람을 이용해 전기를 생산하는 풍력발전장치(200)로 이루어져, 상기 몸체프레임(110)이 다단의 타워형태로 적층되어 설치되는 구조로 이루어져 있다.

이하, 각각의 구성요소들을 상세히 설명한다.

먼저, 상기 몸체프레임(110)은 상기 태양광발전장치(100)의 본체가 되는 것으로써, 태양광발전장치(100)가 설치되는 지역에서 태양전지판(130)을 이용해 태양광을 응집하면서 외부에서 불어오는 바람을 흡입시키기 위해 구비되는 것으로, 상기 몸체프레임(110)은 합성수지재 또는 경량의 금속재질로 제작되는 사각의 박스형태로 각 측면 하측의 4방향으로 바람이 흡입되는 유입구(111)가 각각 관통형성되어 있으며, 상단면 중앙에는 상기 유입구(111)를 통해 흡입된 바람이 배출될 수 있도록 하는 배출공(112)이 원통형태로 관통되고, 상기 배출공(112)은 풍력발전장치(200)가 결합되기 위해 상기 몸체프레임(110)의 내측으로 요입되게 형성됨이 바람직한 것이다.

이때, 상기 유입구(111)에는 몸체프레임(110)의 내측으로 회동 개폐작동하는 개폐문(120)이 경첩(121)을 통해 결합되며, 상기 경첩(121)의 내측에는 상기 개폐문(120)이 외부 바람을 통해 몸체프레임(110) 내측으로 개폐되면 바람이 흡입되지 않을 때에 상기 개폐문(120)을 자동으로 닫히게 하기 위한 탄성부재(122)가 결합되어 있다.

그리고, 상기 태양전지판(130)은 태양광이 가지고 있는 에너지를 이용해 상기 태양전지판(130)에 정공(hole)과 전자(electron)를 발생시키면서 전위차를 이용해 자가 발전하여 전기를 생산하기 위해 구비되는 것으로, 상기 태양전지판(130)은 상기 몸체프레임(110)의 유입구(111) 상측에 각각 고정결합되며, 태양광이 상기 태양전지판(130)에 조사되면 조사되는 태양광의 일부는 흡수하면서 일부는 굴절되도록 몸체프레임(110)의 외부에서 삼각판형태로 돌출되게 형성되어 있는 것이다.

이때, 상기 태양전지판(130)에 조사된 태양광이 가지고 있는 에너지를 이용해 자가 발전하여 전기를 생산하면, 상기와 같이 생산된 전기는 별도로 구비되는 전력변환장치를 거쳐 축전지에 충전됨에 따라 사용자가 전기에너지를 사용할 수 있게 되는 것이며, 상기 태양전지판(130)은 일반적으로 태양을 이용한 태양광발전기에서 널리 사용되는 것이기 때문에 이에 대한 상세한 구성 및 구조의 설명은 생략하도록 하겠다.

한편, 상기와 같이 태양전지판(130)이 결합된 몸체프레임(110)은 다단의 타워형태로 적층되어 지면에 설치되게 되며, 상기 몸체프레임(110)이 타워형태로 설치되면 삼각판형태로 돌출되게 형성된 태양전지판(130)에 태양광이 조사되어 수직방향으로 태양광을 굴절시킴에 따라 상기 태양전지판(130)의 각 면에 태양광을 고르게 조사하여 전기발전을 수행하도록 하는 것이다.

이때, 상기 몸체프레임(110)의 하측면에는 다단의 타워형태로 적층된 몸체프레임(110)을 각각 개별적으로 자유 회전시키기 위한 회동수단(140)이 결합되며, 상기 회동수단(140)은 다단으로 적층된 몸체프레임(110)의 적층면 사이에 원형의 레일형태로 상하 분리되게 결합되어 상측 방향에 있는 몸체프레임(110)과 하측 방향에 있는 몸체프레임(110)을 분리시켜 자유 회전이 가능하도록 하는 것이며, 상기 태양전지판(130)의 측면부(131)를 통해 외부바람이 상기 측면부(131)를 가압하면 상기 몸체프레임(110)이 회동수단(140)을 통해 자유 회전되는 것이다.

그리고, 상기 풍력발전장치(200)는 외부에서 불어오는 바람을 이용해 자가 발전하여 전기를 생산하기 위해 구비되는 것으로, 상기 풍력발전장치(200)는 상기 몸체프레임(110)의 배출공(112) 내측으로 매입되도록 구비되며, 상기 몸체프레임(110)의 유입구(111)를 통해 외부에서 불어오는 바람이 흡입되면 이를 이용해 발전용터빈(220)을 가동하여 전기를 생산하는 것이다.

이때, 상기 풍력발전장치(200)는 외부에서 불어오는 바람을 통해 자유 회전되는 풍력발전날개(210)가 상기 배출공(112) 내측에 결합되며, 상기 풍력발전날개(210)의 하측에는 상기 풍력발전날개(210)가 축 결합되어 상호 연결되는 발전용터빈(220)이 결합되어 상기 풍력발전날개(210)가 외부 바람을 통해 회전되면 상기 발전용터빈(220)을 가동시켜 전기를 생산하게 되는 것이며, 상기 풍력발전날개(210)는 사용자의 필요에 따라 상기 발전용터빈(220)의 상,하측에 한쌍으로 결합되어 상기 발전용터빈(220)을 가동하기 위한 회전력을 증가시키게 되는 것이다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.

이에 따르면, 도 3은 상기와 같은 구조로 이루어진 태양광발전장치(100)가 도심의 아파트, 빌딩 등의 옥상 또는 야외 평탄한 지형에 설치되어 태양광 및 외부 바람을 이용해 전기를 생산하는 상태를 나타낸 것으로, 상기 태양광발전장치(100)가 지면에 다단의 타워형태로 적층되어 설치되면 태양광이 태양전지판(130)의 상측 경사면에 조사되어 태양광의 일부는 흡수하면서 전기발전을 수행하면 일부는 상측 방향에 있는 태양전지판(130)의 하측 경사면에 조사되어 태양광을 상기 태양전지판(130)에 고르게 조사시켜 전기 생산성을 증가시키게 되는 것이며, 상기 태양광발전장치(100)는 몸체프레임(110)에 4방향으로 결합된 태양전지판(130)과 회동수단(140)의 자유 회전을 통해 태양광이 조사되는 방향에 상관없이 태양광발전장치(100)를 간편하게 설치가능한 것이다.

이때, 상기 태양광발전장치(100)의 배출공(112) 측으로 구비된 풍력발전장치(200)는 상기 몸체프레임(110)의 유입구(111)를 통해 흡입된 바람을 이용해 상기 풍력발전날개(210)를 회전시켜 발전용터빈(220)을 작동하는 것이며, 상기 풍력발전날개(210)는 상기 발전용터빈(220)에 축 결합방식에 의해 상호 연결되기 때문에 상기 풍력발전날개(210)의 회전력을 통해 상기 발전용터빈(220)이 작동되어 전기 생산을 할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기와 같이 몸체프레임(110)이 다단의 타워형태로 적층되면 각 층별로 몸체프레임(110)의 유입구(111)를 통해 유입된 외부 바람은 상기 풍력발전장치(200)를 거쳐 몸체프레임(110)의 배출공(112)을 통해 상측 방향에 적층된 몸체프레임(110) 내부로 유입되도록 함에 따라 바람의 새기를 증가시켜 상기 풍력발전장치(200)의 전기 생산성을 증가시키게 되는 것이다.

따라서, 태양광발전장치(100)의 외부에 삼각판형태로 돌출되는 다수의 태양전지판(130)이 다단의 타워형태로 적층되어 설치됨에 따라 이를 통해 상기 태양전지판(130)에서 조사되는 태양광을 다층으로 설치된 태양전지판(130)에 각각 굴절시켜 전기 생산성을 증가시킴과 동시에, 상기 태양광발전장치(100)의 내부로 외부에서 불어오는 바람을 흡입해 자가 발전하여 전기를 생산하는 풍력발전장치를 구비시킴에 따라 태양광이 적은 상황에서는 자연풍을 이용해 보조적으로 전기발전을 수행할 수 있는 특징적인 장점이 생기게 되는 것이다.

그리고, 도 4 내지 도 5는 다른 실시 예에 따른 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치를 도시한 도면이다.

이에 따르면, 도 4는 상기 몸체프레임(110)이 다단의 타워형태로 적층되어 설치되면, 상기 몸체프레임(110)의 상부에는 상기 풍력발전장치(200)의 발전용터빈(220)과 상호 연결되어 상기 유입구(111)를 통해 흡입된 바람과 외부에서 불어오는 바람을 통해 제자리 회전작동함에 따라 상기 발전용터빈(220)을 가동시켜 전기를 생산하도록 하는 수평형터빈(310)이 결합되며, 상기 수평형터빈(310)은 내부가 일정 두께를 갖는 함체 형상으로 제작되어 상기 유입구(111)를 통해 흡입된 바람을 배출시키기 위한 배출구(312)가 형성되 날개체(311)가 수평형터빈(310)의 외주면에 다수로 각각 형성되어 상기 수평형터빈(310)이 유입구(111)를 통해 흡입된 바람 및 외부에서 불어오는 바람을 통해 제자리 회전될 수 있게 되는 것이다.

그리고, 도 5는 상기 수평형터빈(310)의 상단에는 태양광을 이용해 자가발전하는 보조태양전지판(320)이 결합되어 상기 태양전지판(130)과 더불어 전기를 보조적으로 생산하여 전기 생산성을 향상시키게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이. 본 발명은 특정의 바람직한 실시 예를 예시한 설명과 도면으로 표현하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 따른 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경 및 개조, 수정 등이 가능할 수 있음을 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

100.태양광발전장치 110.몸체프레임
120.개폐문 121.경첩
122.탄성부재 130.태양전지판
140.회동수단 200.풍력발전장치
210.풍력발전날개 220.발전용터빈
310.보조태양전지판 320.수평회전익

Claims

각 측면 하측으로 바람이 흡입되는 유입구(111)가 각각 형성되며, 상단면에는 상기 유입구(111)를 통해 흡입된 바람이 배출되는 배출공(112)이 형성된 몸체프레임(110)과;
상기 몸체프레임(110)의 유입구(111) 상측에 고정결합되되, 태양광을 굴절시키도록 외부로 돌출되게 형성되어 태양광을 이용해 전기를 생산하는 태양전지판(130)과;
상기 몸체프레임(110)의 배출공(112) 내측으로 구비되며, 상기 유입구(111)를 통해 흡입된 바람을 이용해 전기를 생산하는 풍력발전장치(200)로 이루어져,
상기 몸체프레임(110)이 다단의 타워형태로 적층되어 설치되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치.
제 1항에 있어서,
상기 태양전지판(130)은 상기 유입구(111) 상측에서 삼각판형태로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치.
제 1항에 있어서,
상기 몸체프레임(110)의 하측면에는 다단의 타워형태로 적층된 몸체프레임(110)을 각각 자유 회전시키기 위한 회동수단(140)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치.
제 1항에 있어서,
상기 풍력발전장치(200)는 상기 배출공(112) 내측에 결합되어 자유 회전하는 풍력발전날개(210)와;
상기 풍력발전날개(210)의 하측에서 상호 연결되도록 결합되어 상기 풍력발전장치(200)의 회전에 대응 작동하여 전기를 생산하는 발전용터빈(220)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치.
제 1항에 있어서,
상기 유입구(111)에는 몸체프레임(110) 내측으로 회동 개폐작동하는 개폐문(120)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치.
제 1항에 있어서,
상기 몸체프레임(110)이 다단의 타워형태로 적층되어 설치되면, 상기 몸체프레임(110)의 상부에는 상기 풍력발전장치(200)와 상호 연결되어 상기 유입구(111)를 통해 흡입된 바람과 외부에서 불어오는 바람을 통해 제자리 회전작동함에 따라 상기 풍력발전장치(200)의 전기 생산을 돕는 수평형터빈(310)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치.
제 6항에 있어서,
상기 수평형터빈(310)은 내부가 일정 두께를 갖는 함체 형상으로 제작되며, 상기 유입구(111)를 통해 흡입된 바람을 배출하면서 외부에서 불어오는 바람을 통해 상기 수평형터빈(310)을 제자리 회전시키는 다수의 날개체(311)가 각각 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치.
제 6항에 있어서,
상기 수평형터빈(310)의 상단에는 태양광을 이용해 자가발전하는 보조태양전지판(320)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기능을 겸하는 태양광발전장치.