KR20040085388A - 태양에너지, 자력 및 풍력을 이용한 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미풍시 풍력과 함께 태양에너지와 자력에 의해 주축을 회전시킬 수 있도록 하여 지속적인 발전이 이루어지도록 한 것으로, 주송풍기, 보조송풍기, 가변기, 회전판이 풍력에 의해 회전하면 그 회전력을 모아 주기어에 전달하여 주기어에 연결된 발전기를 통해 발전을 수행하도록 하되, 주기어의 하부에는 소형모터를 밀착시켜 주기어에 회전력을 전달하도록 하며, 발전기 및 주기어를 보호하는 함체와 주축 중간부에 고정된 원판의 사이에 영구자석을 동일극성끼리 마주보게 각각 장착하여 주축을 부상시킴으로써 보다 원활한 회전을 도모하는 장치에 있어서, 주송풍기의 상부에는 태양광 집광판 및 축전지를 베어링을 매개로 설치하여 고정하고, 소형모터에 전력을 전달하는 충전기를 마련하여 축전지로부터 전력을 공급받을 수 있도록 배선하며, 함체와 원판의 대향부위 중심부에는 각각 영구자석을 동일 극성끼리 마주보도록 수평상으로 배치하여 주축 및 이에 연결된 구조물들을 척력에 의해 부상시키도록 하고, 함체와 원판의 대향부위 테두리부에는 영구자석을 주기어의 회전방향으로 경사지게 설치하되, 동일극성끼리 마주보도록 설치하여 주축에 연결된 구조물들을 척력에 의해 회전시킬 수 있도록 구성한 것이다.

Description

태양에너지, 자력 및 풍력을 이용한 발전장치{Power generation device using solar energy, magnetic force and wind force}

본 발명은 태양에너지, 자력, 풍력을 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기본적으로는 풍력을 이용하지만 미풍시에는 이러한 풍력과 함께 태양에너지와 자력에 의해 주축을 회전시킬 수 있도록 하여 지속적인 발전이 이루어지도록 한 것이다.

일반적인 발전방법으로 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등을 들 수 있는데, 상기한 발전방법들은 대규모의 발전설비가 필요하고, 이러한 발전설비를 가동시키기 위해 엄청난 량의 석유 또는 석탄에너지가 필수적으로 공급되어야 했으므로 석유, 석탄자원이 고갈되고 있는 현 시점에서는 수력발전, 화력발전, 원자력발전과 같은 일반적인 발전방법보다는 석유, 석탄자원이 필요없는 획기적인 발전방법이 요구되고 있다.

이러한 석유, 석탄자원이 필요없는 발전방법 역시 태양에너지를 이용한 발전, 파력발전, 조력발전, 풍력발전 등 다양하며, 이 중 가장 쉽게 적용할 수 있는 게 바로 바람의 힘을 이용한 풍력발전이라 할 것인바, 풍력 발전장치는 간단히 설치할 수 있는 이점과 함께 별도의 폐기물이 발생되지 않는 이점은 있지만 주로 커다란 원통형 또는 프로펠라형 임펠러를 이용하여 주축을 회전시키고, 이 주축에 연결된 발전기를 돌려 발전하는 것이므로 기본적으로 넓은 면적의 시설이 필요하여 시설비가 많이 소요되며, 원통형 또는 프로펠라형 임펠러의 형상 자체가 바람이 불지 않을 경우나 미풍일 때에는 회전이 불가능하여 풍력발전이 이루어지지 않고, 반대로 강풍이나 태풍이 발생될 경우에는 발전시설을 가동할 수 없음은 물론 시설이쉽게 파손될 수 있는 단점도 가지는 것이었다.

따라서, 본 출원인은 시설비가 적게 소요되면서도 미풍 또는 강풍에 관계없이 원활한 발전을 수행할 수 있도록 구형의 송풍기를 마련하여 주축의 하부를 발전기와 연결함으로써 바람의 방향에 상관없이 360°방향에서 바람에 저항할 수 있고 미약한 바람도 증폭시켜 미풍에도 원활히 회전하여 발전할 수 있도록 하고, 주축 상에는 그 회전속도, 즉 바람의 세기에 따라 탄력적으로 신축되는 가변기를 마련하여 안전성을 확보하며, 주축을 프레임으로부터 부상시킬 수 있는 자석을 마련하여 무부하상태가 되게 함으로써 미세한 회전력이 작용되더라도 원활히 회전될 수 있게 하며, 별도의 구동수단을 마련하여 바람이 불지 않을 경우에도 지속적인 발전이 가능토록 하고, 주축의 중간부에 회전판을 방사상으로 형성하면서 그 측방으로 정화장치를 구비하여 공기정화와 함께 주축의 회전작동에 조력하도록 한 다종의 풍력 발전장치들을 개시한 바 있다.

그러나, 본 출원인이 선출원한 발명 또는 고안들은 바람이 불지 않을 경우에도 발전을 가능하게 하는 구동수단이 마련되어 지속적인 발전의 효과를 도모할 수 있는 것이지만 이러한 구동수단을 구동하기 위한 전력이 소모될 수밖에 없는 단점이 있으며, 구동수단을 제외하면 인위적으로 주축을 회전시킬 수 있는 장치가 없어 바람이 매우 미약할 경우 주축의 최초 기동이 어려운 단점도 가지고 있다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 태양에너지를 통해 전기를 충전시켜 주기어에 회전력을 전달하는 모터를 회전시키도록 하고, 영구자석을 자기부상 및 상부 원판과의 상대 운동에 따라 주축을 회전시킬 수 있도록 배치하여 그 자체로도 회전운동을 일으키게 함으로써 미풍시에도 지속적인 발전이 이루어지도록 한 태양에너지, 자력 및 풍력을 이용한 발전장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 태양에너지, 자력 및 풍력을 이용한 발전장치의 구성도.

도 2는 본 고안에 따른 영구자석의 설치구성도로서,

(a)는 원판의 사시도.

(b)는 함체와 원판의 상대운동 작용설명도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 함체 2 : 발전기 3 : 주기어

4 : 주축 5 : 주송풍기 6 : 가변기

7 : 원판 8',8" : 영구자석 9 : 회전판

10 : 연결기어 11 : 보조기어 12 : 보조송풍기

13 : 보조축 14 : 소형모터 15 : 마찰바퀴

16 : 집광판 17 : 축전지 18 : 베어링

19 : 충전기

이하, 본 발명을 제시되는 실시예 및 첨부된 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 태양에너지, 자력 및 풍력을 이용한 발전장치는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 함체(1)에 수납된 발전기(2)와, 상기 발전기(2)를 회전시키는 주기어(3) 및 이와 맞물려 회전력을 전달하는 보조기어(11)와, 주기어(3)와 보조기어(11)를 각각 회전시키는 주축(4) 및 보조축(13)과, 주축(4)과 보조축(13)을 각각 회전시키는 구형의 주송풍기(5) 및 보조송풍기(12)와, 주축(4)의 일측에 설치되어 그 회전속도에 따라 원심력 작용방향으로 탄력적으로 신축되는 가변기(6)와, 주축(4)의 하부 함체(1)위에 설치되는 원판(7)과, 함체(1)와 원판(7) 사이에 각각 동일 극성으로 마주보게 설치되어 주축(4)을 부상시키는 영구자석(8')(8")과, 주축(4)의 중간부 및 원판(7)상에 방사상으로 설치되는 "S"자형의 회전판(9)과, 회전판(9)의 측방에 설치되어 공기를 정화하는 정화장치와, 주기어(3)의 하부에 밀착 설치되어 여기에 회전력을 전달하는 소형모터(14)로 된 구동수단을 포함하는 풍력발전장치에 있어서, 주송풍기(5)의 상부에는 태양광을 집광하는 집광판(16) 및 이로부터 발생된 전력을 축전하는 축전지(17)를 베어링(18)을 매개로 설치하여 고정되게 하고, 소형모터(14)에 전력을 전달하는 충전기(19)를 마련하여 축전지(17)로부터 전력을 공급받을 수 있도록 배선하며, 함체(1)와 원판(7)의 대향부위 중심부에는 각각 영구자석(8)을 동일 극성끼리 마주보도록 수평상으로 배치하여 주축에 연결된 구조물들을 척력에 의해 부상시키도록 하고, 함체(1)와 원판(7)의 대향부위 테두리부에는 영구자석(8")을 주기어(3)의 회전방향으로 경사지게 설치하되, 동일극성끼리 마주보도록 설치하여 주축(4)에 연결된 구조물들을 척력에 의해 회전시킬 수 있도록 구성한 것이다.

이때, 집광판(16)은 장치의 도시하지 않았지만 프레임에 고정시켜 베어링(18) 하부만 회전되게 구성하고, 가변기(6)는 본 출원인의 선출원과 구성이 동일하므로 그 설명을 생략하며, 도시하지는 않았지만 정화장치 역시 부가 설치할 수 있다.

도면상의 미설명 부호 10은 보조기어의 회전력을 주기어에 동일방향으로 전달해주는 연결기어를 나타낸다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 태양에너지, 자력 및 풍력을 이용한 발전장치는 다음과 같이 동작한다.

먼저, 함체(1)를 바람이 부는 장소에 설치하면, 영구자석(8)의 반발력에 의해 주축(4)을 부상시키게 되므로 주축(4)과 연결되어 있는 주송풍기(5), 가변기(6), 원판(7), 회전판(9), 주기어(3) 등이 부상되어 축하중이 없는 무부하상태가 될 수 있고, 이러한 상태에서 바람이 주송풍기(5), 가변기(6)의 바람컵(6a) 그리고 판상의 회전판(9)에 전달되어 주축(4)을 보다 원활히 회전시킬 수 있으며, 특히 주송풍기(5)가 구형으로 구성되고, 여기에 바람을 직접 맞을 수 있는가변기(6)의 바람컵(6a), 판상의 회전판(9)이 부가되며, 각각의 장치가 일방향으로만 회전될 수 있게 구성되므로 바람이 어떠한 방향에서 불어오든 이를 증폭시켜 강하게 회전시킬 수 있게 된다.

또한, 주송풍기(5) 주위에 설치된 보조송풍기(12) 역시 바람에 의해 회전될 수 있고, 이러한 회전력이 보조축(13), 보조기어(11)를 통해 주기어(3)로 전달되어 미약한 바람에서도 주기어(3)를 보다 빠르게 회전시킬 수 있게 되어 많은 량의 전기를 단시간에 발생시킬 수 있게 된다.

아울러, 바람의 세기가 아주 미약할 경우에는 주송풍기(5)와 보조송풍기(12)가 모두 정지된 상태에 있게 되어 초기 기동력 부족으로 인해 주축(4)의 회전이 어렵게 되므로 이를 위해 소형모터(14)로 된 구동수단을 채용하게 되는데, 이러한 소형모터(14)의 선단에는 마찰바퀴(15)가 구비되어 주기어(3)의 하부에 밀착 구성되므로 소형모터(14)의 회전력을 주기어(3)에 전달할 수 있어 바람이 불지않을 경우에도 지속적인 발전을 수행할 수 있게 된다.

그런데, 소형모터(14)의 구동을 위해서는 불가분 전력이 공급되어야 하므로 이는 자연풍을 이용하여 전기를 발생시키기 위한 본 발명의 목적에 상충되는 문제를 안고 있다. 따라서, 본 발명에서는 태양에너지를 이용하여 소규모의 전력을 발생시키고, 이를 통해 소형모터(14)를 구동하도록 한 것으로, 이와 같이 하면 발전기(2)를 통해 발생된 전기를 소모하지 않고도 소형모터(14)를 구동할 수 있으며, 이러한 소형모터(14)의 구동에 따라 주기어(3)가 회전될 수 있어 보다 많은 전기를 발생시킬 수 있는 것이다.

한편, 함체(1)와 원판(7)의 대향부위 중심부에는 각각 영구자석(8')이 동일 극성끼리 마주보도록 수평상으로 배치되어 있어 주축(4)에 연결된 구조물들이 그 척력에 의해 부상되므로 축방향으로 무부하 상태가 되어 미약한 힘에서도 빠른 속도로 회전될 수 있고, 이와 함께 함체(1)와 원판(7)의 대향부위 테두리부에는 영구자석(8")이 주기어(3)의 회전방향으로 경사지게 설치되면서 동일극성끼리 마주보도록 되어 있으므로 고정되어 있는 함체(1)와 회전가능한 원판(7) 사이에 상대운동이 발생되어 원판(7)이 회전될 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 기본적으로는 풍력에 의해 전기를 발생시키는 것이지만 바람이 불지 않을 경우에도 소형모터(14)의 회전력 전달과, 영구자석(8") 자체의 상대운동에 의한 회전력 전달을 통해 전기를 지속적으로 발생시킬 수 있으며, 특히 잉여에너지인 태양에너지를 전기로 변환하여 소형모터(14)를 구동할 수 있는 것이므로 이미 발생된 전기의 소모없이 보다 많은 량의 전기를 신속하게 발생시킬 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 주송풍기, 보조송풍기, 가변기, 회전판 등을 통해 바람을 받아 주기어를 회전시킴으로써 전기를 발생시킬 수 있으며, 바람이 불지않을 경우에는 소형모터로부터 회전력을 전달할 수 있음은 물론 영구자석 자체의 설치구조에 따른 상대운동에 의해서도 회전력을 전달할 수 있어 주기어를 지속적으로 회전시켜줌으로써 지속적인 발전이 이루어질 수 있는 것이고, 특히 잉여에너지인 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 소형모터를 구동하는 것이므로이미 발생된 전기의 소모없이 보다 많은 량의 전기를 신속하게 발생시킬 수 있는 매우 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 함체(1)에 수납된 발전기(2)와, 상기 발전기(2)를 회전시키는 주기어(3) 및 이와 맞물려 회전력을 전달하는 보조기어(11)와, 상기 주기어(3)와 상기 보조기어(11)를 각각 회전시키는 주축(4) 및 보조축(13)과, 상기 주축(4)과 상기 보조축(13)을 각각 회전시키는 구형의 주송풍기(5) 및 보조송풍기(12)와, 상기 주축(4)의 일측에 설치되어 그 회전속도에 따라 원심력 작용방향으로 탄력적으로 신축되는 가변기(6)와, 상기 주축(4)의 하부 함체(1)위에 설치되는 원판(7)과, 상기 함체(1)와 상기 원판(7) 사이에 각각 동일 극성으로 마주보게 설치되어 상기 주축(4)을 부상시키는 영구자석(8')(8")과, 상기 주축(4)의 중간부 및 상기 원판(7)상에 방사상으로 설치되는 "S"자형의 회전판(9)과, 상기 회전판(9)의 측방에 설치되어 공기를 정화하는 정화장치와, 상기 주기어(3)의 하부에 밀착 설치되어 여기에 회전력을 전달하는 소형모터(14)로 된 구동수단을 포함하는 풍력발전장치에 있어서,

   상기 주송풍기(5)의 상부에는 태양광을 집광하는 집광판(16) 및 이로부터 발생된 전력을 축전하는 축전지(17)를 베어링(18)을 매개로 설치하여 고정되게 하고, 상기 소형모터(14)에 전력을 전달하는 충전기(19)를 마련하여 상기 축전지(17)로부터 전력을 공급받을 수 있도록 배선하며;

   상기 함체(1)와 상기 원판(7)의 대향부위 중심부에는 각각 영구자석(8')을 동일 극성끼리 마주보도록 수평상으로 배치하여 상기 주축(4) 및 이에 연결된 구조물들을 척력에 의해 부상시키도록 하고, 상기 함체(1)와 상기 원판(7)의 대향부위 테두리부에는 영구자석(8")을 상기 주기어(3)의 회전방향으로 경사지게 설치하되, 동일극성끼리 마주보도록 설치하여 상기 주축(4)에 연결된 구조물들을 척력에 의해 회전시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 태양에너지, 자력 및 풍력을 이용한 발전장치.