KR101577901B1 - 하이브리드 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블레이드를 회전시키기 위한 바람의 속도를 증속하여 풍력에너지의 효율을 향상시키고, 집풍되는 풍속, 풍량, 풍향 등에 따라 발전 용량을 능동적으로 제어하며, 풍력 및 태양광을 발전에 동시에 이용할 수 있도록 한 하이브리드 발전장치에 관한 것이다.
이를 위해, 메인회전축을 중심으로 회전수단에 의해 회전 가능하게 구성된 베이스프레임; 상기 베이스프레임의 일단에 구비되어 내부로 바람이 유입되고, 유입되는 바람을 증속하여 토출시키는 집풍덕트; 상기 집풍덕트로부터 바람이 토출되는 후방 측에 마련되며, 발전회전축을 중심으로 블레이드가 설치되고, 상기 집풍덕트에서 토출되는 바람이 상기 블레이드에 제공되어 상기 발전회전축이 회전되는 터빈모듈; 및 상기 발전회전축에 연결되며, 상기 발전회전축의 회전력에 의해 전기를 발생시키는 발전기;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이같은 구성에 따라, 집풍덕트 내부에 집풍되는 바람이 집풍덕트를 통해 증속되어 블레이드에 토출됨으로써, 블레이드의 회전력 및 원심력을 증대시켜 블레이드의 회전속도를 증대시키게 되고, 이로 인해 블레이드의 회전토크가 증대하여 발전에너지 효율이 크게 향상되는 효과가 있다.

Description

하이브리드 발전장치{Hybrid type generating device}

본 발명은 바람과 태양을 에너지 공급원으로 이용 가능한 발전장치에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 수직의 축에 구비된 블레이드를 구비하여 회전시 소음과 진동이 작고, 집풍덕트를 구비하여 블레이드를 빠른 속도로 회전시키기 위한 바람의 속도를 증속하여 풍력에너지의 효율을 향상시키며, 블레이드에 바람을 포집할수 있는 격실이 구비되어 있어 바람에너지 이용 효율이 높아 회전력을 증대시킬 수 있으고, 브레이드 회전날개 단면이 비행기 날개 구조로 설계되어 있어서 회전시 양력이 발생하여 회전력을 높일 수 있고, 아울러 집풍되는 풍속, 풍량, 풍향 등에 따라 발전 용량을 능동적으로 제어하여 풍력 및 태양광을 발전에 동시에 이용할 수 있도록 한 하이브리드 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 발전기를 가동하여 전기를 발생시키기 위해서는 석탄이나 기름 등의 화석연료를 연소시키거나, 혹은 원자력, 태양광, 태양열, 풍력 및 수력 등을 이용하여 획득한 에너지에 의해 전기를 얻게 된다.

이 중 화석연료를 이용한 발전기는 효율이 높아 널리 사용되어 왔으나, 자원을 고갈시키고 환경의 오염을 초래하는 등의 많은 문제가 있어, 원자력 등을 이용한 발전기의 활용이 점차 확대되고 있는 실정에 있다.

그러나, 원자력은 누출 등의 사고가 발생할 경우 큰 피해가 우려되는 문제가 있어, 설치되는 장소에 주민들의 반발이 심해 발전기를 설치하기 위한 장소를 선정하기가 곤란하다.

이에, 최근에는 자원의 고갈이나 환경오염의 우려가 없는 풍력, 수력, 태양광을 이용한 발전기의 효율을 높이려는 시도가 한창이다.

한편, 풍력을 이용한 발전은 자연의 바람으로 풍차를 돌려 회전력을 확보하고, 이 속도를 높여 발전기를 돌리는 발전 방식을 일컫는다.

이 같은, 풍력발전은 날개의 이론상 풍력에너지 중 약 60% 내외만이 전기에너지로 바뀔 수 있는데, 이것도 날개의 형상에 따른 효율, 기계적인 마찰, 발전기의 효율 등을 고려하면 실제적으로 20~40%만이 전기에너지로 이용될 수 있다.

하지만, 풍력발전 시스템의 기술력이 점차 확립되면서 발전단가가 낮아져 전력생산 단가에서도 화석 연료와 경쟁이 가능하며, 또한 생산된 에너지는 친환경 무공해 에너지임을 고려할 때 발전시스템의 보급이 급속도로 확대될 것으로 전망된다.

한편, 기존에 사용되고 있는 풍력발전시스템 방식 중에 효율이 가장 좋은 것으로 인식되고 있는 풍차형(프로펠러형)수평축풍력발전기의 경우, 연평균 바람의 평균 풍속이 6m/s 이상이 불어야 경제적인 발전효율이 보장되는 구조인데, 이미 이런 지역은 육상에 풍력발전기가 모두 설치되어 있어 포화상태에 이르고 있는바, 풍속이 좋고 민원의 영향이 적은 해상풍력발전시스템 건설쪽으로 방향을 전환하고 있다.

그러나, 기존의 해상 프로펠러형 수평축 풍력발전기는 오늘날에 이르러 블레이드의 길이이 80m를 넘어 100m에 육박하며, 블레이드의 최대 회전직경이 200m에 이르고, 블레이드를 지지하는 타워의 높이는 120m에 이르러 전체 높이가 200m에 달하는 빌딩 60층 이상의 높이와 맞먹는 크기가 제작되고 있어 제조단가가 높고 환경적인 측면에서 여러 가지 문제가 발생되고 있다.

즉, 해상에 설치하는 기존의 해상 프로펠러형 수평축 풍력발전기는 시스템 특성상, 바다속 땅에 지주를 세우고 해상으로 지주를 표출시켜 그 위에 블레이드 시스템을 설치해야 하므로 보통 동일 용량의 동일한 풍력발전기를 건설할 때보다 비용이 1.5배 이상 3배에 육박하는 비용이 소요되는 문제가 있고, 또한 작동시 소음발생등으로 인하여 설치되는 곳의 해양생물에 피해를 주는 등 해양환경을 파괴하는 문제점이 있다.

KR 10-2004-0016913 A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 블레이드를 회전시키기 위한 바람의 속도를 증속하여 풍력에너지의 효율을 향상시키고, 집풍되는 풍속, 풍량, 풍향 등에 따라 발전 용량을 능동적으로 제어하도록 한 하이브리드 발전장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 풍력 및 태양광을 발전에 동시에 이용할 수 있도록 한 하이브리드 발전장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 메인회전축을 중심으로 회전수단에 의해 회전 가능하게 구성된 베이스프레임; 상기 베이스프레임의 일단에 구비되어 내부로 바람이 유입되고, 유입되는 바람을 증속하여 토출시키는 집풍덕트; 상기 집풍덕트로부터 바람이 토출되는 후방 측에 마련되며, 발전회전축을 중심으로 블레이드가 설치되고, 상기 집풍덕트에서 토출되는 바람이 상기 블레이드에 제공되어 상기 발전회전축을 회전시키는 터빈모듈; 및 상기 발전회전축에 연결되며, 상기 발전회전축의 회전력에 의해 전기를 발생시키는 발전기;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 베이스프레임의 타단에는 상기 베이스프레임이 바람에 의해 회전되도록 풍향타가 설치되어 상기 베이스프레임의 일단이 바람이 불어오는 방향을 향하여 회전될 수 있다.

상기 회전수단은, 상기 베이스프레임의 하단에 수직하게 구비된 메인회전축; 상기 베이스프레임의 하부에 지지되며, 상단에 상기 메인회전축이 회전 가능하게 설치된 지주; 상기 지주의 상단에 고정되며, 상기 메인회전축이 관통하여 결합된 지지판; 상기 지지판에 고정되며, 상기 메인회전축과 동심축 상에 구비된 종동기어; 및 상기 베이스프레임에 결합되며, 상기 종동기어에 치합 상태로 맞물린 구동기어;를 포함할 수 있다.

상기 구동기어에 회전력을 제공하는 풍향회전모터;를 더 포함할 수 있다.

상기 풍향타에 의한 메인회전축의 회전토크를 측정하는 토크센서; 상기 토크센서에서 측정되는 메인회전축의 회전토크가 기준토크 이상인 경우, 상기 풍향회전모터에 작동신호를 인가하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 집풍덕트는 유입구 측에서 토출구 측을 향할수록 단면적이 점차 좁아지게 형성될 수 있다.

상기 집풍덕트의 내측에는 상기 집풍덕트의 내부에 바람을 유입시키고, 유입되는 바람의 속도를 증속시킬 수 있도록 바람유도수단이 더 설치될 수 있다.

상기 바람유도수단은, 상기 집풍덕트의 유입구 내측면 또는 토출구 내측면 테두리를 따라 설치된 바람유도회전축에 회전 가능하게 설치된 바람유도회전블레이드; 상기 바람유도회전축에 회전력을 제공하는 바람유도회전모터;를 포함할 수 있다.

상기 바람유도회전모터에 작동신호를 인가하며, 상기 발전회전축의 평균작동회전수와 기준회전수를 비교하여, 평균작동회전수가 기준회전수 이하시 바람유도회전모터를 작동시키고, 평균작동회전수가 기준회전수 초과시 바람유도회전모터의 작동을 정지시키도록 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

상기 바람유도회전축과, 이와 인접한 집풍덕트의 유입구 내측면 또는 토출구 내측면 사이에서 바람유도회전블레이드를 감싸는 형상으로 구비된 바람막이판;을 더 포함할 수 있다.

상기 바람유도회전블레이드는 상기 유입구 내측면 또는 토출구 내측면 테두리에 부분적으로 다수 설치될 수 있다.

상기 터빈모듈은, 상기 발전회전축이 집풍덕트로부터 바람이 토출되는 방향에 대하여 수직하게 구비되며; 상기 블레이드가 상기 발전회전축을 중심으로 방사상으로 다수 배치될 수 있다.

상기 블레이드의 단부가 개구 형성되면서 내부가 중공 형성되며; 상기 블레이드의 개구된 단부가 집풍덕트의 토출구 측을 향하도록 배치될 수 있다.

상기 터빈모듈은 집풍덕트의 토출구 후방 양측에 각각 배치될 수 있다.

상기 블레이드는 집풍덕트의 토출구 상하 길이범위 내에 배치될 수 있다.

상기 블레이드는 발전회전축을 중심으로 한 원주방향의 외면 길이가 내면 길이보다 길게 형성될 수 있다.

상기 블레이드는 발전회전축에 연결봉에 의해 결합되며; 상기 연결봉은 블레이드와 볼팅 체결될 수 있다.

상기 발전회전축의 상단에는 진동흡수캡이 결합될 수 있다.

상기 집풍덕트의 후방에는 상기 집풍덕트를 통해 토출된 바람 중 터빈모듈의 후방으로 빠져나가는 바람을 회수하여 터빈모듈의 전단에 재공급하는 회수수단;을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 회수수단은, 일단부가 상기 최후방 터빈모듈의 후방에 배치되되 일단부의 끝부분이 집풍덕트를 향하여 휘어져 터빈모듈을 통과한 바람을 회수하도록 형성되고, 타단부가 터빈모듈의 전방 위치에 배치되면서 일단부에서 타단부를 이루는 형상이 상기 터빈모듈의 일측 외곽을 덮는 곡선 형상으로 형성되어 회수된 바람을 타단부 측으로 유도하도록 형성된 바람회수부재;를 포함할 수 있다.

상기 바람회수부재를 향한 터빈모듈의 일측면에 상기 터빈모듈의 일부를 감싸는 형상으로 바람막이울타리가 마련되어, 상기 바람회수부재를 통해 터빈모듈의 전단으로 재공급되는 바람이 터빈모듈에 가해지는 것을 방지할 수 있다.

상기 바람회수부재의 내측에는 상기 바람회수부재의 타단부에 회수토출부를 형성하면서, 상기 바람회수부재의 일단부에서 회수된 바람을 타단부로 안내하기 위한 바람경로형성부재가 더 구비될 수 있다.

상기 바람경로형성부재에 의해 형성된 경로는 경로의 입구에서 출구를 향하여 단면적이 점차 좁아지게 형성될 수 있다.

상기 발전회전축을 중심으로 터빈모듈을 감싸는 형상으로 마련된 풍량조절가이드레일; 상기 풍량조절가이드레일을 따라 이동 가능하게 마련되되 상기 터빈모듈의 전단 일부를 감싸는 형상으로 마련됨으로써, 상기 집풍덕트에서 터빈모듈에 제공되는 풍량을 조절하는 풍량조절회전문;을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 풍량조절회전문을 회전 이동시키기 위한 회전력을 제공하는 풍량조절모터; 상기 집풍덕트의 유입구 및/또는 토출구에 설치되어 집풍덕트를 통과하는 바람의 풍량 및 풍속을 측정하는 풍향풍속센서; 상기 풍량조절모터에 작동신호를 인가하며, 상기 풍향풍속센서에서 입력되는 입력값에 따라 풍량조절회전문의 이동량을 조절하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 발전회전축과 발전기 사이는 증속기어박스가 연결되어, 발전회전축에서 발전기에 제공되는 회전속도를 증대시킬 수 있다.

상기 발전회전축의 제동이 가능하도록 설치된 제동장치; 상기 발전회전축의 회전수가 제동기준회전수 초과시, 제동장치에 제동신호를 입력하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 지주의 상단에는 태양광집광장치가 설치되며, 태양광집광장치가 발전기에 연결될 수 있다.

상기 태양광집광장치는 집광패널일 수 있다.

상기 베이스프레임의 하단에는 전도방지프레임의 상단이 고정되고, 상기 전도방지프레임의 하단이 내측으로 절곡 형성되어 상기 지지판 하단에 끼워질 수 있다.

상기 발전장치의 최상단에는 피뢰침이 설치될 수 있다.

상기 발전기에서 발생된 전기에 의해 각 모터들을 작동시킬 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 집풍덕트 내부에 집풍되는 바람이 집풍덕트를 통해 증속되어 블레이드에 토출됨으로써, 블레이드의 회전력 및 원심력을 증대시켜 블레이드의 회전속도를 증대시키게 되고, 이로 인해 블레이드의 회전토크가 증대하여 발전에너지 효율이 크게 향상되는 효과가 있고, 또한 베이스프레임에 설치되는 풍향타 및 회전수단을 통해 집풍덕트의 유입구가 바람이 불어오는 방향을 향해 회전됨으로써, 집풍효율을 극대화하는 효과가 있다.

특히, 넓은 단면적의 집풍덕트 유입구로부터 들어온 바람이 좁은 단면적의 집풍덕트 토출구로 빠른 속도로 토출되면서, 토출된 바람이 내부가 비어 있는 블레이드 안쪽으로 포집됨으로써, 바람을 받는 블레이드의 면적 및 저항력이 증대되어 블레이드의 회전시 발전회전축의 회전력이 증대되는바, 발전에너지의 효율이 크게 증대되는 효과도 있고, 또한 터빈모듈에 공급되고 남은 바람이 바람회수부재의 후단부에서 회수되고, 회수된 바람이 바람회수부재의 내면을 따라 바람회수부재의 전단부로 유도되어 터빈모듈에 재공급됨으로써, 바람에너지의 활용도를 극대화시키는 효과도 있다.

또한, 지주의 구조가 4개의 기둥을 갖는 철탑 또는 원통타워 어느 것도 가능하므로 시공이 용이하고, 설치비용이 저감되며, 지진이나 강풍 등에 강건하여 안전성이 보장되는 효과도 있다.

그리고, 집풍덕트를 통해 토출되는 바람에 의한 입력값에 연동하여 풍량조절회전문이 풍량조절가이드레일을 따라 자동으로 회전 및 이동됨으로써, 토출구에서 토출되어 블레이드에 공급되는 풍량이 조절되는바, 풍량조절회전문의 조절작용에 의해 터빈모듈에 과도한 바람이 공급되는 것을 방지하여 터빈모듈의 고장을 방지하는 효과가 있다.

더욱이, 바람회수부재에서 회수된 바람이 터빈모듈로 재공급되는 경로의 일측에 터빈모듈의 일부를 감싸는 형상으로 바람막이울타리가 마련됨으로써, 블레이드의 역회전방향으로 바람을 받지 않게 되는바, 블레이드의 회전력이 저감되는 것을 방지하고, 터빈모듈의 고장을 방지하는 효과도 있다.

더불어, 바람이 불지 않을 경우, 태양광에너지를 이용하여 전기를 생산해 내고, 이 전력으로 집풍덕트 내면에 설치된 바람유도수단을 모터로 강제 작동시켜 바람의 속도를 더욱 높이게 됨으로써, 블레이드를 회전시켜 발전장치를 가동하고 이에 전기발전량을 더욱 증대시킬 수 있게 되는바, 바람과 태양을 동시에 이용하여 전기를 생산해낼 수 있는 효과가 있고, 또한 태양광집광장치보다 상부에 구비된 피뢰기를 통해 낙뢰를 지중으로 유도하여 발전시스템을 확실히 보호하게 되며, 아울러 기존의 수평축발전기의 블레이드가 낙뢰를 유도하는 단점을 보완하는 효과도 있다.

또한, 수직으로 구비된 발전축에 블레이드가 수평방향으로 구비되어 회전시 소음과 진동이 적은 장점을 가지고 있으며, 아울러 블레이드의 단면이 비행기 날개 구조와 같이 설계되어 있어, 회전시 양력이 발생하여 회전력을 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 하이브리드 발전장치에서 터빈모듈이 전후 2열로 배치된 구조를 정면에서 바라본 형상을 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 발전장치 일부를 확대하여 나타낸 도면.
도 3은 도 1의 발전장치를 측면에서 바라본 형상을 나타낸 도면.
도 4는 도 1의 발전장치를 위에서 바라본 형상을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 의한 하이브리드 발전장치에서 터빈모듈이 1열로 배치된 구조를 측면에서 바라본 형상을 나타낸 도면.
도 6은 도 5의 발전장치를 위에서 바라본 형상을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 의한 집풍덕트에 설치된 바람유도수단의 구성을 설명하기 위해 집풍덕트의 유입구 전방에서 바라본 형상을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 의한 바람유도수단을 집풍덕트의 전방 측에서 바라본 형상을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 의한 바람유도수단을 집풍덕트의 후방 측에서 바라본 형상을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 의한 터빈모듈의 구성과, 상기 터빈모듈에 의해 풍량을 조절하기 위한 구성을 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명에 의한 터빈모듈을 이루는 일부 부품의 조립 전 구성요소들을 분리하여 나타낸 도면.
도 12는 본 발명에 의한 터빈모듈에서 형상이 상이한 두 종류의 블레이드가 3단으로 결합되는 상태를 나타낸 도면.
도 13은 본 발명에 의한 터빈모듈에서 형상이 동일한 블레이드가 3단으로 결합되기 전후의 상태를 나타낸 도면.
도 14a 내지 도 14i는 본 발명에 의한 터빈모듈에서 블레이드의 형상 및 개수를 서로 다르게 조합하여 구성된 실시예.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 하이브리드 발전장치에서 터빈모듈이 전후 2열로 배치된 구조를 정면에서 바라본 형상을 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 발전장치 일부를 확대하여 나타낸 도면이고, 도 3은 도 1의 발전장치를 측면에서 바라본 형상을 나타낸 도면이며, 도 4는 도 1의 발전장치를 위에서 바라본 형상을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명에 의한 하이브리드 발전장치에서 터빈모듈이 1열로 배치된 구조를 측면에서 바라본 형상을 나타낸 도면이며, 도 6은 도 5의 발전장치를 위에서 바라본 형상을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명에 의한 집풍덕트에 설치된 바람유도수단의 구성을 설명하기 위해 집풍덕트의 유입구 전방에서 바라본 형상을 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명에 의한 바람유도수단을 집풍덕트의 전방 측에서 바라본 형상을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 의한 바람유도수단을 집풍덕트의 후방 측에서 바라본 형상을 나타낸 도면이며, 도 10은 본 발명에 의한 터빈모듈의 구성과, 상기 터빈모듈에 의해 풍량을 조절하기 위한 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 본 발명에 의한 터빈모듈을 이루는 일부 부품의 조립 전 구성요소들을 분리하여 나타낸 도면이며, 도 12는 본 발명에 의한 터빈모듈에서 형상이 상이한 두 종류의 블레이드가 3단으로 결합되는 상태를 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명에 의한 터빈모듈에서 형상이 동일한 블레이드가 3단으로 결합되기 전후의 상태를 나타낸 도면이며, 도 14a 내지 도 14i는 본 발명에 의한 터빈모듈에서 블레이드의 형상 및 개수를 서로 다르게 조합하여 구성된 실시예이다.

본 발명의 하이브리드 발전장치는, 크게 베이스프레임(10)과, 집풍덕트(20)와, 터빈모듈(30) 및 발전기(40)를 포함하여 구성된다.

도 1 내지 도 14i를 참조하면, 본 발명은 메인회전축(12)을 중심으로 회전수단에 의해 회전 가능하게 구성된 베이스프레임(10); 상기 베이스프레임(10)의 일단에 구비되어 내부로 바람이 유입되고, 유입되는 바람을 증속하여 토출시키는 집풍덕트(20); 상기 집풍덕트(20)로부터 바람이 토출되는 후방 측에 마련되며, 발전회전축(31)을 중심으로 블레이드(32)가 설치되고, 상기 집풍덕트(20)에서 토출되는 바람이 상기 블레이드(32)에 제공되어 상기 발전회전축(31)이 회전되는 터빈모듈(30); 및 상기 발전회전축(31)에 연결되며, 상기 발전회전축(31)의 회전력에 의해 전기를 발생시키는 발전기(40);를 포함하여 구성된다.

즉, 집풍덕트(20) 내부에 집풍되는 바람이 집풍덕트(20)를 통해 증속되어 블레이드(32)에 토출됨으로써, 블레이드(32)의 회전력 및 원심력을 증대시켜 블레이드(32)의 회전속도를 증대시키게 되고, 이로 인해 블레이드(32)의 회전토크가 증대하여 발전에너지 효율이 크게 향상되는 것이다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명은, 상기 베이스프레임(10)의 타단에는 상기 베이스프레임(10)이 바람에 의해 회전되도록 풍항타(11)가 설치됨으로써, 상기 베이스프레임(10)의 일단이 바람이 불어오는 방향을 향하여 회전될 수 있다.

즉, 상기 베이스프레임(10)의 후단 양측에 바람이 부는 방향을 향하여 바람을 받는 면이 수직으로 세워져 서로 대향하여 2개의 풍향타(11)가 구비됨으로써, 바람이 부는 방향을 향하여 집풍덕트(20)의 유입구(20a)가 자동으로 회전하여 배치되는바, 집풍효율을 극대화하게 되는 것이다.

아울러, 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명에서 상기 회전수단은, 상기 베이스프레임(10)의 하단에 수직하게 구비된 메인회전축(12); 상기 베이스프레임(10)의 하부에 지지되며, 상단에 상기 메인회전축(12)이 회전 가능하게 설치된 지주(13); 상기 지주(13)의 상단에 고정되며, 상기 메인회전축(12)이 관통하여 결합된 지지판(14); 상기 지지판(14)에 고정되며, 상기 메인회전축(12)과 동심축 상에 구비된 종동기어(15); 및 회전하는 상기 베이스프레임(10), 바람직하게는 베이스플랫폼(19)에 결합되며, 상기 종동기어(15)에 치합 상태로 맞물려 회전하는 구동기어(16);를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 지주(13)와 지지판(14) 사이에는 지지프레임(13a)이 고정되어 고정되어 회전하지 않으며, 메인회전축(12)이 수직 상태에서 원활히 회전할 수 있도록 하고, 상기 베이스프레임(10)과 베이스플랫폼(19)이 강풍에 전도하지 않도록 결합될 수 있다.

그리고, 상기 지주(13)는 지면에 수직으로 4개 기둥 또는 1개 기둥으로 구성하여 철골 구조물이나 원통형 구조물 등의 형태로 지면 또는 구조물 바닥에 고정 설치될 수 있다. 또한, 상기 지지프레임(13a)의 상부에 지지판(14)의 하부가 고정 결합될 수 있다.

즉, 상기 지주(13)는 철탑 또는 원통타워 어느 것도 가능하므로 발전장치를 현장에서 시공할 때 설치 공사가 용이하며 철골 구조물을 사용할 수 있으므로, 현장 시공시 기존의 수평축풍력발전기 보다 설치비용이 저렴하여 경제적인 것이다.

또한, 상기 메인회전축(12)을 중심으로 하여 상기 베이스프레임(10)의 하부에 부착되어 있는 상기 베이스플랫폼(19) 하부에는 전도방지프레임(10a)의 상단이 고정되고, 상기 전도방지프레임(10a)의 하단이 내측으로 절곡 형성되어 상기 지지판(14) 하단에 걸리게 됨으로써, 상기 베이스프레임(10)과 이에 연결되어 상기 베이스플랫폼(19) 위에 장착되는 모든 기계 설비들이 전도되는 것을 방지하게 된다.

특히, 상기 회전수단에는 상기 구동기어(16)에 회전력을 제공하는 풍향회전모터(16a);를 더 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 풍향회전모터(16a)에서 제공되는 회전력에 의해 구동기어(16)가 회전되면, 상기 구동기어(16)와 맞물린 종동기어(15)가 지지판(14)에 의해 지주(13)에 고정되어 있는바, 상기 구동기어(16)가 종동기어(15)를 따라 회전되고, 이로 인해 상기 베이스프레임(10)이 회전될 수 있는 것이다.

더불어, 상기 풍향회전모터(16a)를 제어하기 위해, 상기 풍향타(11)에 의한 메인회전축(12)의 회전각도를 측정하는 각도측정센서; 상기 각도측정센서에서 측정되는 메인회전축(12)의 회전각도가 기준각도 이상인 경우, 상기 풍향회전모터(16a)에 작동신호를 인가하는 제어부(60);를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 풍향타(11)에 의해 베이스프레임(10)이 메인회전축(12)을 중심으로 회전되기 시작하면, 상기 메인회전축(12)의 회전각도를 측정하여 상기 회전각도가 기준각도 이상인 경우, 풍향회전모터(16a)를 작동시켜 베이스프레임(10)을 해당 회전각도로 회전된 방향으로 회전 작동시키게 된다. 따라서, 상기 베이스프레임(10)에 설치된 집풍덕트(20)의 유입구(20a)가 바람이 부는 방향을 향해 안정적으로 회전될 수 있어, 집풍효율을 증대시키게 되는 것이다.

여기서, 상기 풍향회전모터(16a)의 작동신호는 소정의 전류로 소정 시간만큼 인가됨으로써, 베이스프레임(10)이 과도하게 회전되는 것을 제한할 수 있게 된다.

한편, 도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에서 상기 집풍덕트(20)는 유입구(20a) 측에서 토출구(20b) 측을 향할수록 단면적이 점차 좁아지게 형성될 수 있다.

즉, 상기 집풍덕트(20)는 베르누이의 법칙에 의하여 상대적으로 넓은 면적의 유입구(20a)를 통하여 외부의 공기를 흡입하여 상대적으로 좁은 면적의 토출구(20b)를 통하여 빠른 속도로 토출함으로써, 바람의 속도와 힘이 배가되고, 이로 인해 상기 터빈모듈(30)에 공급되는 바람에너지가 크게 증대되는 것이다.

여기서, 상기 집풍덕트(20)의 단면은 도시된 직사각형의 형상 이 외에 원형, 장방형 등 여러 단면 형상을 구성될 수 있을 것이다.

아울러, 상기 집풍덕트(20)의 내측에는 상기 집풍덕트(20)의 내부에 바람을 유입시키고, 유입되는 바람의 속도를 증속시킬 수 있도록 바람유도수단이 더 설치될 수 있다.

도 7 내지 도 9를 참조하여 구체적으로 살펴보면, 상기 바람유도수단은, 상기 집풍덕트(20)의 유입구(20a) 내측면 또는 토출구(20b) 내측면 테두리를 따라 설치된 바람유도회전축(21)에 회전 가능하게 설치된 바람유도회전블레이드(22); 상기 바람유도회전축(21)에 회전력을 제공하는 바람유도회전모터(24);를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 바람유도회전블레이드(22)는 바람유도회전모터(24)의 작동에 의해 외부 공기를 강제로 빨아들여 집풍덕트(20) 내부에 유입시키게 됨으로써, 집풍덕트(20)로 유입되는 풍량 및 풍속이 급격하게 증대되는 것이다. 따라서, 증속 및 증대되는 바람이 터빈모듈(30)의 블레이드(32)에 강력하게 유입됨으로써, 블레이드(32)가 구비된 발전회전축(31)의 회전토크 및 회전속도가 증대되어 원심력과 블레이드의 양력이 증대되는바, 결국 발전출력이 증대되는 것이다.

그리고, 상기 바람유도회전모터(24)에 작동신호를 인가하며, 각 발전회전축(31)의 평균작동회전수와 기준회전수를 비교하여, 평균작동회전수가 기준회전수 이하시 바람유도회전모터(24)를 작동시키고, 평균작동회전수가 기준회전수 초과시 바람유도회전모터(24)의 작동을 정지시키도록 제어하는 제어부(60);를 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 바람유도회전모터는 태양광집광장치에 의해 생산된 전력으로 작동시킬 수 있다.

즉, 상기 바람유도회전모터(24)는 상기 발전회전축(31)들이 회전하여 기준회전수를 초과하면 바람유도회전모터(24)의 작동을 정지시켜 장치의 수명을 연장하고, 불필요한 전력의 낭비를 방지하게 되는 것이다.

그리고, 도 7 및 도 8과 같이, 상기 바람유도회전축(21)과, 이와 인접한 집풍덕트(20)의 유입구(20a) 내측면 또는 토출구(20b) 내측면 사이에서 바람유도회전블레이드(22)를 감싸는 형상으로 구비된 바람막이판(23);을 더 포함할 수 있다.

즉, 상기 바람유도회전축(21)의 중심선을 기점으로 하여 바람유도회전축(21)이 회전할 때 유도회전블레이드(22)의 윗면은 상기 바람막이판(23)에 의해 집풍덕트(20)의 유입구(20a) 내측면의 전면 또는 토출구(20b) 내측면의 전면에서 유입되는 바람을 차단하여 바람유도회전블레이드(22)의 회전저항을 막아주고, 아래면은 상기 바람막이판(23)이 없는 개방 상태이므로 유입된 바람이 유도회전블레이드(22)가 회전하는 순방향으로 밀어줌으로써, 유도회전블레이드(22)의 집풍효율을 향상시키게 되는 것이다.

또한, 상기 바람유도회전블레이드(22)는 상기 유입구(20a) 내측면 또는 토출구(20b) 내측면 테두리에 전체적 또는 부분적으로 다수 설치될 수 있다. 이때, 상기 바람유도회전모터(24)는 각 바람유도회전블레이드(22)마다 개별적으로 설치하거나, 혹은 통합하여 설치하여 바람유도회전블레이드(22)에 회전력을 제공할 수 있다.

한편, 도 1 및 도 10, 도 11을 참조하면 상기 터빈모듈(30)은, 상기 발전회전축(31)이 집풍덕트(20)로부터 바람이 토출되는 방향에 대하여 수직하게 구비되며; 상기 블레이드(32)가 상기 발전회전축(31)을 중심으로 하여 방사상으로 다수 구비될 수 있다.

여기서, 상기 터빈모듈(30)은 베이스프레임(10)의 중단에 수평 방향으로 구비된 프레임(70)에 고정 설치될 수 있다.

즉, 상기 발전회전축(31)이 수직으로 구비되고, 상기 블레이드(32)가 상기 발전회전축(31)에 수평하게 결합되어 회전됨으로써, 소음 발생이 적어 주변환경에 나쁜 영향을 끼치지 않을 뿐만 아니라, 설치가 용이하고 유지 보수가 용이한 것이다.

특히, 도 11과 같이 상기 블레이드(32)의 단부가 개구 형성되면서 내부가 중공 형성된 바람포집실(32a)이 마련되며; 상기 블레이드(32)의 개구된 바람포집실(32a) 단부가 집풍덕트(20)의 토출구(20b) 측을 향하도록 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 터빈모듈(30)은 집풍덕트(20)의 토출구(20b) 후방 양측에 각각 배치될 수 있다. 그리고, 상기 터빈모듈(30)은 도 3과 같이 전후단에 2열로 배치되거나, 도 5와 같이 전단에 1열로 배치될 수 있다.

또한, 상기 블레이드(32)는 집풍덕트(20)의 토출구(20b) 상하 길이범위 내에 배치될 수 있다.

즉, 집풍덕트(20)로부터 토출된 바람이 내부가 비어 있는 블레이드(32)의 바람포집실(32a) 안쪽으로 포집됨으로써, 바람을 받는 블레이드(32)의 면적 및 저항력이 증대되어 블레이드(32)의 회전시 발전회전축(31)의 회전력과, 원심력 즉, 양력이 증대되는바, 발전에너지의 효율이 크게 증대되는 것이다.

그리고, 도 10과 같이 상기 블레이드(32)는 발전회전축(31)을 중심으로 한 원주방향의 외면 길이가 내면 길이보다 길게 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 블레이드(32)의 외면은 유선형의 곡면 형상으로 형성되고, 블렝이드의 내면은 직선 형상으로 형성될 수 있다.

즉, 상기 블레이드(32)의 원주방향의 외면 길이가 내면 길이보다 길게 형성됨으로써, 블레이드(32)의 회전시 외면 및 내면 사이에 속도 및 압력 차이가 발생되는바, 블레이드(32)의 원심력이 더욱 증대되면서 블레이드(32)의 회전력이 더욱 증대되는 것이다.

그리고, 도 11과 같이 상기 블레이드(32)는 발전회전축(31)에 연결봉(33)에 의해 결합되며; 상기 연결봉(33)은 블레이드(32)와 볼팅 체결될 수 있다. 즉, 상기 블레이드(32)에 형성된 볼팅홀(33a)(bolting hole)에 연결봉(33) 단부에 형성된 볼트 형상이 체결됨으로써, 블레이드(32)의 결합이 간편하게 이루어지는 것이다.

또한, 도 14a 내지 도 14i와 같이 터빈모듈(30)을 구성하는 블레이드(32)의 형상이 상이하거나 동일한 것을 결합하여 구성할 수 있으며, 블레이드(32)의 개수 역시 발전장치의 발전용량 등에 따라 적합하게 설치될 수 있다.

또한, 도 3 및 도 5와 같이 상기 발전회전축(31)의 상단에는 진동흡수캡(34)이 결합될 수 있다.

즉, 상기 발전회전축(31)의 상단에 원반 형상의 진동흡수캡(34)이 결합됨으로써, 블레이드(32)의 강력한 회전력 및 원심력에 의해 발생되는 진동 및 소음을 최소화시키게 되는바, 터빈모듈(30)을 보호하여 터빈의 고장을 방지하는 것은 물론, 장치의 수명을 연장시키게 된다.

한편, 도 4 및 도 6을 참조하면, 본 발명은, 상기 집풍덕트(20)의 후방에는 상기 집풍덕트(20)를 통해 터빈모듈(30)의 후방으로 빠져나가는 바람을 회수하여 터빈모듈(30)의 전단에 재공급하는 회수수단;을 더 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 블레이드(32)의 바람포집실(32a)에 공급되고 후방으로 흘러 지나가는 바람에너지를 다시 포집하여 터빈모듈(30)에 재공급함으로써, 바람에너지를 최대한 효율적으로 활용할 수 있는 것이다.

구체적으로, 상기 회수수단은, 일단부가 상기 최후방 터빈모듈(30)의 후방에 배치되되 일단부의 끝부분이 집풍덕트(20)를 향하여 휘어져 터빈모듈(30)을 통과한 바람을 회수하도록 형성되고, 타단부가 터빈모듈(30)의 전방 위치에 배치되면서 일단부에서 타단부를 이루는 형상이 상기 터빈모듈(30)의 일측 외곽을 덮는 곡선 형상으로 형성되어 일단부에서 회수된 바람을 타단부 측으로 유도하도록 형성된 바람회수부재(50);를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 바람회수부재(50)의 타단부는 회수된 바람을 터빈모듈(30)에 재공급하기 위한 회수토출부(52a)일 수 있는 것으로, 상기 터빈모듈(30)이 전후단 2열로 배치되는 경우, 도 4와 같이 바람회수부재(50)의 회수토출부(52a)가 전후단 2열 터빈모듈(30)의 전단에 각각 배치될 수 있고, 또한 상기 터빈모듈(30)이 1열로 배치되는 경우, 도 6과 같이 바람회수부재(50)의 회수토출부(52a)가 1열 터빈모듈(30)의 전단에 배치될 수 있다.

즉, 터빈모듈(30)에 공급되고 남은 바람이 바람회수부재(50)의 후단부에서 회수되고, 회수된 바람이 바람회수부재(50)의 내면을 따라 바람회수부재(50)의 전단부로 유도되어 터빈모듈(30)에 재공급됨으로써, 바람에너지의 활용도를 극대화시키게 되는 것이다.

그리고, 상기 바람회수부재(50)를 향한 일측면에 상기 터빈모듈(30)의 일부를 감싸는 형상으로 바람막이울타리(51)가 마련되어, 상기 바람회수부재(50)를 통해 터빈모듈(30)의 전단으로 재공급되는 바람이 터빈모듈(30)에 가해지는 것을 방지할 수 있다.

즉, 바람회수부재(50)에서 회수된 바람이 터빈모듈(30)로 재공급되는 경로의 일측에 터빈모듈(30)의 일부를 감싸는 형상으로 바람막이울타리(51)가 마련됨으로써, 상기 집풍덕트(20)의 토출구(20b)에서 토출되는 바람이 블레이드에 인가되어 회전시에 블레이드(32)의 역회전방향으로 바람을 받지 않게 되는바, 블레이드(32)의 회전력이 저감되는 것을 방지하고, 터빈모듈(30)의 고장을 방지하게 된다.

또한, 상기 바람회수부재(50)의 내측에는 상기 바람회수부재(50)의 타단부에 회수토출부(52a)를 형성하면서, 상기 바람회수부재(50)의 일단부에서 회수된 바람을 타단부로 안내하기 위한 바람경로형성부재(52)가 더 구비될 수 있다.

이때, 상기 바람경로형성부재(52)에 의해 형성된 경로는 경로의 입구에서 출구를 향하여 단면적이 점차 좁아지게 형성됨으로써, 상기 회수수단을 통해 재공급되는 바람의 풍속을 증대시키게 된다.

그리고, 도 4와 같이 터빈모듈(30)의 전후단 2열로 배치되는 경우, 후단에 배치된 바람경로형성부재(52)는 바람막이울타리(51)와 함께 경로를 형성할 수 있다.

한편, 도 10을 참조하면, 본 발명은 상기 발전회전축(31)을 중심으로 상부플랫폼(70)의 바닥에 터빈모듈(30)의 원주방향으로 감싸는 형상으로 풍량조절가이드레일(53)이 마련될 수 있다. 이때, 상기 풍량조절가이드레일(53)을 따라 좌우 원주방향으로 이동 가능하도록 하단에 바퀴가 구비되며, 상기 터빈모듈(30)의 전단 일부를 감싸는 문의 형상으로 마련됨으로써, 상기 집풍덕트(20)에서 터빈모듈(30)에 제공되는 풍량을 조절하는 풍량조절회전문(54);을 포함하여 구성될 수 있다.

더불어, 상기 풍량조절회전문(54)을 좌우로 회전 이동시키기 위한 회전력을 제공하는 풍량조절모터(도시생략); 상기 집풍덕트(20)의 유입구(20a) 및/또는 토출구(20b)에 설치되어 집풍덕트(20)를 통과하는 바람의 풍량 및 풍속을 측정하는 풍향풍속센서(도시생략); 상기 풍량조절모터에 작동신호를 인가하며, 상기 풍향풍속센서에서 입력되는 입력값에 따라 풍량조절회전문(54)의 이동량을 조절하는 제어부(60);를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 풍향풍속센서는 집풍덕트(20)의 상단 전면 또는 유입구(20a) 또는 토출구(20b)에 설치될 수 있는 것으로, 상기 풍향풍속센서 외에도 청우계 등 여러가지 센서가 구비될 수 있으며, 상기 센서들을 통해 입력되는 입력값과 기준값을 비교하여 제어부(60)에서 제어하게 된다.

즉, 집풍덕트(20)를 통해 토출되는 바람에 의한 입력값에 연동하여 풍량조절회전문(54)이 풍량조절가이드레일(53)을 따라 제어부(60)의 제어에 의해 자동으로 회전 및 이동됨으로써, 토출구(20b)에서 토출되어 블레이드(32)에 공급되는 풍량이 조절된다. 따라서, 발전장치에 악영향을 미칠 정도로 지나친 강풍이 집풍덕트(20)에 유입될 경우에, 풍량조절회전문(54)을 자동으로 조절하여 터빈모듈(30)의 고장을 방지하게 되는 것이다.

예를 들어, 태풍이 불어 풍속이 60m/s이상이 되면 좌우 양쪽으로 설치되어 있는 풍량조절회전문(54), 즉 좌측에 설치되어 있는 풍량조절회전문(54)은 반시계방향으로 회전시켜 좌측 풍량조절회전문이동레일(53) 맨끝까지 회전이동시키고 우측에 설치되어 있는 풍량조절회전문(54)은 시계방향으로 회전시켜 우측 풍량조절회전문이동레일(53) 맨끝까지 회전이동시키게 된다.

여기서, 도면으로 도시하지는 않았지만, 태풍이 불어 풍속이 60m/s이상이 되면 상기 바람회수부재에 구비되어 있는 바람회수방지문이 바람회수방지문이동레일을 따라 움직여 닫히면서 회수바람은 상기 바람회수부재 내측으로 들어오지 못하고 외부로 직접 빠져나가도록 구성될 수 있다.

그렇게 되면 토출구(20b)에서 토출된 바람은 블레이드(32)의 블레이드바람포집격실(32a)로 유입되지 못하고 종국적으로는 터빈모듈이 회전하는 것이 멈추게 된다.

한편, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 발전회전축(31)과 발전기(40) 사이는 증속기어박스(35)가 연결되어, 발전회전축(31)에서 발전기(40)에 제공되는 회전속도를 증대시킬 수 있다.

즉, 발전회전축(31)의 회전에 의한 회전수를 여러 개의 크고 작은 기어로 기어비를 구성 조합한 증속기어박스(35)를 통해 증가시켜 전기에너지를 증대시키는 것이다.

여기서, 기어리스형 발전기(40)의 경우에는 상기 증속기어박스(35)가 적용되지 않을 수 있다.

그리고, 본 발명에서, 상기 발전회전축(31)의 제동이 가능하도록 설치된 제동장치(36); 상기 발전회전축(31)의 회전수가 제동기준회전수 초과시, 제동장치(36)에 제동신호를 입력하는 제어부(60);를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 발전회전축(31)의 회전에 의하여 발생된 회전력의 힘이 너무 커서, 발전장치를 손상시킬 우려가 있거나 기타 원하지 않는 사고에 대처하기 위하여 상기 발전회전축(31)을 정지시키기 위해 제동장치(36)가 사용된다.

또한, 도 3 및 도 5를 참조하면, 본 발명에서, 상기 지주(13)의 상단에는 태양광집광장치(17)가 설치되며, 태양광집광장치(17)가 발전기(40)에 연결되어 바람유도회전모터(24)에 전원을 제공할 수 있다.

여기서, 바람직하게 상기 태양광집광장치(17)는 집광패널일 수 있다.

즉, 바람이 불지 않을 경우, 태양광에너지를 이용하여 전기를 생산해 내고, 이 전력으로 집풍덕트(20)에 설치된 바람유도수단을 강제 작동시키게 됨으로써, 블레이드(32)를 더욱 빨리 회전시켜 발전장치를 가동할 수 있게 되는바, 바람과 태양을 동시에 이용하여 전기를 생산해낼 수 있게 된다.

본 발명에서, 상기 발전장치의 최상단에는 피뢰기(18)가 설치될 수 있다.

즉, 태양광집광장치(17)보다 더 상부에 구비된 피뢰기(18)를 통해 낙뢰를 지중으로 유도하여 발전시스템을 확실히 보호하게 되며, 아울러 기존의 수평축발전기의 블레이드가 낙뢰를 유도하는 단점을 보완하게 된다.

아울러, 본 발명에서는, 상기 발전기(40)에서 발생된 전기에 의해 각 모터들을 작동시킬 수 있다.

그리고, 상기 모터들이 작동하도록 작동신호를 인가하는 상기한 제어부(60)는 하나의 통합된 제어부(60)에서 제어가 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

10 : 베이스프레임 10a : 전도방지프레임
11 : 풍향타 12 : 메인회전축
13 : 지주 13a : 지지프레임
14 : 지지판 15 : 종동기어
16 : 구동기어 16a : 풍향회전모터
17 : 태양광집광장치 18 : 피뢰기
19 : 베이스플랫폼 20 : 집풍덕트
20a : 유입구 20b : 토출구
21 : 바람유도회전축 22 : 바람유도회전블레이드
23 : 바람막이판 24 : 바람유도회전모터
30 : 터빈모듈 31 : 발전회전축
32 : 블레이드 32a : 바람포집실
33 : 연결봉 33a : 볼팅홀
34 : 진동흡수캡 35 : 증속기어박스
36 : 제동장치 40 : 발전기
50 : 바람회수부재 51 : 바람막이울타리
52 : 바람경로형성부재 52a : 회수토출부
53 : 풍량조절가이드레일 54 : 풍량조절회전문
60 : 제어부 70 : 상부플랫폼

Claims (27)

1. 메인회전축(12)을 중심으로 회전수단에 의해 회전 가능하게 구성된 베이스프레임(10);
   상기 베이스프레임(10)의 일단에 구비되어 내부로 바람이 유입되고, 유입되는 바람을 증속하여 토출시키는 집풍덕트(20);
   상기 집풍덕트(20)로부터 바람이 토출되는 후방 측에 마련되며, 발전회전축(31)을 중심으로 블레이드(32)가 설치되고, 상기 집풍덕트(20)에서 토출되는 바람이 상기 블레이드(32)에 제공되어 상기 발전회전축(31)을 회전시키는 터빈모듈(30); 및
   상기 발전회전축(31)에 연결되며, 상기 발전회전축(31)의 회전력에 의해 전기를 발생시키는 발전기(40);를 포함하고,
   상기 집풍덕트(20)의 후방에는 상기 집풍덕트(20)를 통해 토출된 바람 중 터빈모듈(30)의 후방으로 빠져나가는 바람을 회수하여 터빈모듈(30)의 전단에 재공급하는 회수수단;을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 베이스프레임(10)의 타단에는 상기 베이스프레임(10)이 바람에 의해 회전되도록 풍항타(11)가 설치됨으로써, 상기 베이스프레임(10)의 일단이 바람이 불어오는 방향을 향하여 회전되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 회전수단은,
   상기 베이스프레임(10)의 하단에 수직하게 구비된 메인회전축(12);
   상기 베이스프레임(10)의 하부에 지지되며, 상단에 상기 메인회전축(12)이 회전 가능하게 설치된 지주(13);
   상기 지주(13)의 상단에 고정되며, 상기 메인회전축(12)이 관통하여 결합된 지지판(14);
   상기 지지판(14)에 고정되며, 상기 메인회전축(12)과 동심축 상에 구비된 종동기어(15);
   상기 종동기어(15)에 치합 상태로 맞물린 구동기어(16); 및
   상기 구동기어(16)에 회전력을 제공하는 풍향회전모터(16a);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 풍향타(11)에 의한 메인회전축(12)의 회전토크를 측정하는 토크센서;
   상기 토크센서에서 측정되는 메인회전축(12)의 회전토크가 기준토크 이상인 경우, 상기 풍향회전모터(16a)에 작동신호를 인가하는 제어부(60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 집풍덕트(20)는 유입구(20a) 측에서 토출구(20b) 측을 향할수록 단면적이 점차 좁아지게 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 집풍덕트(20)의 내측에는 상기 집풍덕트(20)의 내부에 바람을 유입시키고, 유입되는 바람의 속도를 증속시킬 수 있도록 바람유도수단이 더 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 바람유도수단은,
   상기 집풍덕트(20)의 유입구(20a) 내측면 또는 토출구(20b) 내측면 테두리를 따라 설치된 바람유도회전축(21);
   상기 바람유도회전축(21)에 회전 가능하게 설치된 바람유도회전블레이드(22);
   상기 바람유도회전축(21)에 회전력을 제공하는 바람유도회전모터(24);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 바람유도회전모터(24)에 작동신호를 인가하며, 각 발전회전축(31)의 평균작동회전수와 기준회전수를 비교하여, 평균작동회전수가 기준회전수 이하시 바람유도회전모터(24)를 작동시키고, 평균작동회전수가 기준회전수 초과시 바람유도회전모터(24)의 작동을 정지시키도록 제어하는 제어부(60);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
9. 제 7항에 있어서,
   상기 바람유도회전축(21)과 이와 인접한 집풍덕트(20)의 유입구(20a) 내측면 또는 토출구(20b) 내측면 사이에서, 바람유도회전블레이드(22)의 외측 일부를 감싸는 형상으로 구비된 바람막이판(23);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 터빈모듈(30)은,
    상기 발전회전축(31)이 집풍덕트(20)로부터 바람이 토출되는 방향에 대하여 수직하게 구비되며;
    상기 블레이드(32)가 상기 발전회전축(31)을 중심으로 방사상으로 다수 배치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 블레이드(32)의 단부가 개구 형성되면서 내부가 중공 형성된 바람포집실(32a)이 마련되며;
    상기 블레이드(32)의 개구된 바람포집실(32a) 단부가 집풍덕트(20)의 토출구(20b) 측을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 터빈모듈(30)은 집풍덕트(20)의 토출구(20b) 후방 양측에 적어도 1열 이상으로 각각 배치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
13. 제 10항에 있어서,
    상기 블레이드(32)는 집풍덕트(20)의 토출구(20b) 상하 길이범위 내에 배치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
14. 제 10항에 있어서,
    상기 블레이드(32)는 발전회전축(31)을 중심으로 한 원주방향의 외면 길이가 내면 길이보다 길게 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
15. 제 11항에 있어서,
    상기 발전회전축(31)의 상단에는 진동흡수캡(34)이 결합된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
16. 삭제
17. 제 1항에 있어서,
    상기 회수수단은,
    일단부가 상기 터빈모듈(30)의 후방에 배치되되 일단부의 끝부분이 집풍덕트(20)를 향하여 휘어져 터빈모듈(30)을 통과한 바람을 회수하도록 형성되고, 타단부가 터빈모듈(30)의 전방 위치에 배치되면서 일단부에서 타단부를 이루는 형상이 상기 터빈모듈(30)의 일측 외곽을 덮는 곡선 형상으로 형성되어 회수된 바람을 타단부 측으로 유도하도록 형성된 바람회수부재(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
18. 제 17항에 있어서,
    상기 터빈모듈(30)의 발전회전축(31)을 중심으로 하여 상기 바람회수부재(50)를 향한 일측면에 상기 터빈모듈(30)의 일부를 감싸는 형상으로 바람막이울타리(51)가 마련되어, 상기 바람회수부재(50)를 통해 터빈모듈(30)의 전단으로 재공급되는 바람이 터빈모듈(30)에 가해지는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
19. 제 18항에 있어서,
    상기 바람회수부재(50)의 내측에는, 상기 바람회수부재(50)의 타단부에 회수토출부(52a)를 형성하면서 상기 바람회수부재(50)의 일단부에서 회수된 바람을 타단부로 안내하기 위한 바람경로형성부재(52)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
20. 제 19항에 있어서,
    상기 바람경로형성부재(52)에 의해 형성된 경로는 경로의 입구에서 출구를 향하여 단면적이 점차 좁아지게 형성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
21. 제 1항에 있어서,
    상기 발전회전축(31)을 중심으로 터빈모듈(30)을 감싸는 형상으로 마련된 풍량조절가이드레일(53);
    상기 풍량조절가이드레일(53)을 따라 이동 가능하게 마련되되 상기 터빈모듈(30)의 전단 일부를 감싸는 형상으로 마련됨으로써, 상기 집풍덕트(20)에서 터빈모듈(30)에 제공되는 풍량을 조절하는 풍량조절회전문(54);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
22. 제 21항에 있어서,
    상기 풍량조절회전문(54)을 회전 이동시키기 위한 회전력을 제공하는 풍량조절모터;
    상기 집풍덕트(20)의 유입구(20a) 및/또는 토출구(20b)에 설치되어 집풍덕트(20)를 통과하는 바람의 풍향 및 풍속을 측정하는 풍향풍속센서;
    상기 풍량조절모터에 작동신호를 인가하며, 상기 풍향풍속센서에서 입력되는 입력값에 따라 풍량조절회전문(54)의 이동량을 조절하는 제어부(60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
23. 제 1항에 있어서,
    상기 발전회전축(31)과 발전기(40) 사이는 증속기어박스(35)가 연결되어, 발전회전축(31)에서 발전기(40)에 제공되는 회전속도를 증대시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
24. 제 1항에 있어서,
    상기 발전회전축(31)의 제동이 가능하도록 설치된 제동장치(36);
    상기 발전회전축(31)의 회전수가 제동기준회전수 초과시, 제동장치(36)에 제동신호를 입력하는 제어부(60);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
25. 제 3항에 있어서,
    상기 지주(13)의 상단에는 태양광집광장치(17)가 설치되며, 태양광집광장치(17)가 발전기(40)에 연결되고, 상기 태양광집광장치(17)는 집광패널인 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
26. 제 3항에 있어서,
    상기 베이스프레임(10)의 하단에는 전도방지프레임(10a)의 상단이 고정되고, 상기 전도방지프레임(10a)의 하단이 내측으로 절곡 형성되어 상기 지지판(14) 하단에 끼워지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.
27. 제 3항, 제 7항 또는 제 22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발전기(40)에서 발생된 전기에 의해 각 모터들을 작동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 발전장치.

Images