KR200463435Y1 - 태양광 및 풍력 복합발전기 - Google Patents

태양광 및 풍력 복합발전기 Download PDF

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KR200463435Y1 KR2020110003544U KR20110003544U KR200463435Y1 KR 200463435 Y1 KR200463435 Y1 KR 200463435Y1 KR 2020110003544 U KR2020110003544 U KR 2020110003544U KR 20110003544 U KR20110003544 U KR 20110003544U KR 200463435 Y1 KR200463435 Y1 KR 200463435Y1
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김동하
송소라
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청주대학교 산학협력단
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Abstract

본 고안은 태양광 및 풍력 복합발전기에 관한 것으로서, 특히 아파트와 같은 공동주택 등 각종 건물 외벽의 창호틀에 간편하고 용이하게 설치할 수 있도록 한 태양광 및 풍력 복합발전기를 제공하기 위한 것이다.
이를 위해 본 고안에서는 다수의 태양전지판이 전방으로 경사조절 가능하게 구비된 태양광발전기를 지지하며, 내측에 개구부가 형성되고 양측에는 레일홈이 형성된 제1프레임과; 상기 제1프레임과 상하 중 어느 한 방향에 적층 결합되고, 풍력발전기가 회전 가능하게 설치되는 거치대를 전방으로 접철 가능하게 구비하며, 양측에 레일홈이 형성된 제2프레임을 포함하는 태양광 및 풍력 복합발전기가 개시된다.

Description

태양광 및 풍력 복합발전기{Solar-wind hybrid power generator}
본 고안은 태양광 및 풍력 복합발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아파트와 같은 공동주택 등 각종 건물 외벽의 창호틀에 간편하고 용이하게 설치할 수 있도록 한 태양광 및 풍력 복합발전기에 관한 것이다.
환경오염에 대한 관심이 새롭게 고조되고, 환경문제가 직접적으로 에너지 문제와 연계되어 있음을 인식하기 시작하면서 대체에너지 이용의 필요성이 부각되고 있으며, 특히 대체에너지 중 태양광 및 풍력에너지는 무한정 공급 가능한 무공해 청정에너지이며 화석연료를 대체할 수 있는 환경 친화적인 에너지원으로 각광받고 있다.
또한, 태양광 및 풍력에너지는 기상조건의 변화에 따라 그 출력이 불안정하고 지속적이지 못한 한계성이 있으므로 태양광 발전과 풍력 발전의 서로 상반된 기상특성과 운전특성을 고려 및 보완하는 다양한 연구 개발을 통해 태양광 및 풍력이 복합으로 구성된 발전장치가 기존의 발전방식과 경쟁 가능한 가격 수준의 저가 및 고효율을 갖는 기술 수준으로 확립되어 이미 실용화되고 있다.
이러한 태양광 및 풍력 복합발전기는 기본적으로 두 종류의 타입이 있다. 즉, 전력변환 장치부에 축전지가 접속되는 독립형과 전력계통과 연계되는 연계형이 있다. 일반적으로 독립형 발전은 회전자(Blade), 발전기, 컨버터, 태양광 모듈(태양전지,Solar cell), 축전지, 전력변환 장치 등으로 구성되어 있다.
그리고 계통연계형은 전력저장용 축전지 대신에 계통연계형 인버터를 통해 상용전원과 연결하여 부하변동에 따라 계통선과 전력을 상호 교류할 수 있도록 구성되어 있다.
예컨대, 대한민국 등록특허 10-0688070호, 등록특허 10-0985833호, 공개특허 10-2010-0109093호, 공개특허 10-2010-0125002호, 등록특허 10-0935242 및 공개특허 10-2011-0021030호 등에 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전장치가 다양한 구조로 개시되어 있다.
그런데 종래의 태양광 및 풍력 복합발전기는 태양광 및 풍력을 전기에너지로 변환시켜 온수 및 난방용 등의 열원으로 활용할 수 있으나 건물의 옥상이나 지붕 또는 정원 등의 한정된 장소에 설치 가능한 구조로 이루어져 아파트와 같은 공동주택의 개별세대에는 설치가 불가능하여 그 활용도가 매우 제한적일 수밖에 없는 데다 공간효율성도 극히 떨어지는 사용상의 한계가 있다.
즉, 태양광 및 풍력 복합발전기는 건물의 외부에서 집광 및 풍속과 풍향의 영향을 받아야 하는 특성상 공동주택의 경우 태양광 집광패널을 설치 가능한 곳이 공용 평면인 옥상이나 지붕 그리고 각 세대의 외벽 및 발코니 정도인데, 옥상이나 지붕에는 일부 세대만 설치가 가능하므로 대부분의 세대는 창호나 발코니 또는 외벽에 설치할 수밖에 없다.
또한, 종래와 같이 투박한 구조와 형태를 갖는 태양광 및 풍력 복합발전기로는 창호나 발코니 또는 외벽에 설치할 경우 아파트의 외관이나 구조물의 안전성 문제 등과 직결되어 마땅하지 않아 아파트와 같은 공동주택에 활용하는 데 있어 상당한 제약이 있다.
이에 본 고안자는 상술한 제반 사항 및 문제점의 해결에 역점을 두어 아파트와 같은 공동주택의 각 세대별로 간편하고 용이하게 설치할 수 있는 태양광 및 풍력 복합발전기를 개발하고자 노력을 기울이던 중 본 고안을 창안하여 완성하게 되었다.
따라서 본 고안의 목적은 공동주택과 같은 건물 외벽의 창호틀에 간편하고 용이하게 설치할 수 있도록 하는 태양광 및 풍력 복합발전기를 제공하는 데 있는 것이다.
본 고안의 다른 목적은 방충망이 부설되어 환기를 시킬 수 있음과 동시에 벌레의 침입을 방지할 수 있도록 하는 태양광 및 풍력 복합발전기를 제공하는 데 있는 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안의 실시 양태는 다수의 태양전지판이 전방으로 경사조절 가능하게 구비된 태양광발전기를 지지하며, 내측에 개구부가 형성되고 양측에는 레일홈이 형성된 제1프레임과; 상기 제1프레임과 상하 중 어느 한 방향에 적층 결합되고, 풍력발전기가 회전 가능하게 설치되는 거치대를 전방으로 접철 가능하게 구비하며, 양측에 레일홈이 형성된 제2프레임을 포함하는 태양광 및 풍력 복합발전기를 제공한다.
이로써 본 고안은 아파트 등 공동주택의 발코니 창호틀의 레일에 레일홈을 끼워서 고정할 수 있어 설치가 간편하고 용이할 뿐만 아니라, 복합발전기를 설치하기 위한 별도의 부지나 공간이 불필요하여 복합발전기의 설치비용과 부대비용을 크게 절감할 수 있다.
또한, 본 고안의 상기 제1프레임과 제2프레임 사이에 제어부를 구비한 제3프레임이 적층 결합될 수 있다.
또한, 본 고안의 상기 제1 내지 제3프레임의 상면에는 결합돌기가, 하면에는 결합홈이 서로 대응결합 및 분리 가능하게 각각 형성될 수 있다.
또한, 본 고안의 상기 제1프레임의 내측 개구부에는 방충망이 추가로 구비될 수 있다.
또한, 본 고안의 상기 방충망은 일측이 상기 제1프레임의 내벽 안으로 감기거나 풀리면서 상기 개구부를 여닫이 식으로 개폐하도록 구비할 수 있다.
또한, 본 고안의 상기 태양전지판의 상부 양측은 상기 제1프레임의 내벽에 각각 회전 가능하게 결합되고, 하부 양측은 상기 제1프레임이 내벽과 접철바에 의해 틸팅 각도의 조절 및 유지가 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 본 고안의 상기 거치대는 상기 제2프레임에 대하여 각도 조절이 가능하게 설치될 수 있다.
또한, 본 고안의 상기 제2프레임의 전면에는 상기 거치대가 삽입되는 거치대홈이 형성될 수 있다.
또한, 본 고안의 상기 풍력발전기의 블레이드는 길이 조절이 가능하도록 그 길이방향으로 삽입 및 인출되는 안테나식 다단 구조로 형성될 수 있다.
상기와 같은 과제 해결 수단 및 구성을 갖춘 본 고안은 창호틀에 간단하게 끼워서 고정하는 구조로 이루어져 있으므로 아파트 등 공동주택의 발코니 창호틀에 창호처럼 간편하고 용이하게 탈장착할 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 창호틀에 설치하여 사용하므로 종래와 같이 복합발전기를 설치하기 위한 별도의 부지나 공간이 불필요하여 설치비용과 부대비용을 크게 절감할 수 있음은 물론 공간활용도를 극대화할 수 있다.
또한, 본 고안은 건물에 의해 보호되는 창호틀에 설치되므로 강풍이나 지진에 의한 영향이 미미하여 설치상의 안전성이 매우 우수한 장점이 있다.
게다가 본 고안은 태양광 집광모듈의 내측에 여닫이 식의 방충망이 부설되어 있으므로 태양광을 집광하는 과정에서 소정의 각도로 틸팅된 태양전지판과 프레임의 틈새로 모기나 파리, 나방, 하루살이 따위의 벌레가 실내로 침입하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 실내의 환기와 통풍의 기능을 최대한 보장 및 유지하여 사용상의 불편함을 최소화할 수 있다.
그뿐만 아니라 본 고안은 태양광발전기와 풍력발전기를 분리할 수 있고, 거치대 및 풍력발전기의 블레이드는 펼치거나 접을 수 있으므로 미사용 시 운반 및 보관의 편의성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 고안의 실시 예에 따른 태양광 및 풍력 복합발전기의 구성을 나타낸 모식도,
도 2는 도 1을 후면에서 바라본 상태를 나타낸 모식도,
도 3은 본 고안의 실시 예에 따른 태양광 및 풍력 복합발전기의 국부를 나타낸 모식도,
도 4는 본 고안의 실시 예에 따른 태양광 및 풍력 복합발전기를 분리한 상태를 나타낸 모식도,
도 5 및 도 6은 본 고안의 실시 예에 따른 태양광 및 풍력 복합발전기의 거치대의 사용상태를 나타낸 국부 모식도,
이하, 본 고안에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.
또한, 본 고안과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
한편, 이하의 설명에서 본 고안을 창호틀에 설치했을 때 건물의 바깥면 쪽을 전방으로, 건물의 안쪽면 쪽을 후방으로 정의한다.
도 1은 본 고안의 실시 예에 따른 태양광 및 풍력 복합발전기의 구성을 나타낸 모식도이고, 도 2는 도 1을 후면에서 바라본 상태를 나타낸 모식도이며, 도 3은 본 고안의 실시 예에 따른 태양광 및 풍력 복합발전기의 국부를 나타낸 모식도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 실시 예에 따른 태양광 및 풍력 복합발전기는 다수의 태양전지판(151)이 전방으로 경사조절 가능하게 구비된 태양광발전기(150)를 지지하는 제1프레임(100)과, 이 제1프레임(100)과 상하 중 어느 한 방향에 적층 결합되고, 풍력발전기(250)가 회전 가능하게 설치되는 거치대(240)를 전방으로 접철 가능하게 구비하는 제2프레임(200)으로 대별되며, 이를 포함하여 구성된다.
그리고 제1 및 제2프레임(100/200)은 폭과 높이에 비해 상대적으로 두께가 얇은 육면체 형상으로 이루어져 그 양측에는 창호틀의 측벽에 형성된 레일과 대응하는 형상의 레일홈(120)이 각각 형성되어 있고, 특히 제1프레임(100)의 내측에는 개구부가 형성되어 있고, 이 개구부에 다수의 태양전지판(151)이 상하로 설치되어 있고, 그 각각의 태양전지판(151)은 태양광의 입사가 용이하도록 전방으로 경사조절 가능하게 장착되어 있다.
여기서, 태양전지판(151)의 상부 양측은 힌지 조인트 방식으로 제1프레임(100)의 개구부에 의해 형성된 내벽에 각각 회전 가능하게 결합되어 있고, 하부 양측은 제1프레임(100)이 내벽과 접철바(160)에 의해 틸팅 각도의 조절 및 유지가 가능하게 결합되어 있다.
또한, 접철바(160)는 제1프레임(100)의 내벽에 회전 가능하게 결합된 제1접철바(161)와, 이 제1접철바(161)의 전방으로 회전 가능하게 연결되어 태양전지판(151)의 하부 양측에 회전 가능하게 결합된 제2접철바(152)로 이루어져 있으며, 그 각각의 접철바(160)와 대향하는 제1프레임(100)의 내벽에는 제1 및 제2접철바(161/162)를 태양전지판(151)과 간섭없이 접어서 수용하기 위한 접철바홈(163)이 형성되어 있다.
따라서 제1 및 제2접철바(161/162)가 서로 겹쳐지면 태양전지판(151)이 제1프레임(100)의 내벽으로 삽입된 상태를 유지하여 제1프레임(100)의 내벽과 태양전지판(151) 간의 틈새를 최소화하면서 접철바(160)가 원활하게 접철되게 된다.
그리고 제1 및 제2프레임(100/200)의 상면에는 결합돌기(130)가 형성되어 있고, 제1 및 제2프레임(100/200)의 하면에는 결합돌기(130)와 서로 대응결합 및 분리 가능한 슬롯 형태의 결합홈(미도시)이 각각 형성되어 있다.
이러한 결합돌기(130/230) 및 결합홈의 억지 끼워맞춤 방식으로 제1 및 제2프레임(100/200) 간의 견고한 고정상태를 유지할 수 있고, 또 결합돌기(130/230) 및 결합홈의 접촉을 통해 제1프레임(100)에 장착된 태양광발전기(150)와 제2프레임(200)에 장착된 풍력발전기(250)는 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
또한, 제1 및 제2프레임(100/200)의 사이에 태양광발전기(150)와 풍력발전기(250)의 제어부를 구비한 제3프레임(300)을 적층하여 결합할 수도 있다.
이러한 제3프레임(300)은 제1및 제2프레임(100/200)과 마찬가지로 폭과 높이에 비해 상대적으로 두께가 얇은 육면체 형상으로 이루어져 그 상면에는 결합돌기(330)가 형성되어 있고, 하면에는 결합돌기(330)와 서로 대응결합 및 분리 가능한 슬롯 형태의 결합홈(미도시)이 각각 형성되어 있으며, 양 측면에는 창호틀의 측벽에 돌출 형성된 레일과 대응하는 레일홈(310)이 각각 형성되어 있다.
이때에도 결합돌기(130/230/230) 및 결합홈의 억지 끼워맞춤 방식으로 제1 내지 제3프레임(100/200/300) 간의 견고한 고정상태를 유지할 수 있고, 또 각각의 결합돌기(130/230/330) 및 결합홈의 접촉을 통해 제1프레임(100)의 태양광발전기(150)와 제2프레임(200)의 풍력발전기(250) 및 제3프레임(300)의 제어부(미도시)는 상호 전기적으로 연결될 수 있다.
따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3프레임(100/200/300)은 서로 분리하거나 선택적으로 적층하여 사용할 수 있으므로 미사용 시 운반 및 보관의 편의성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 제1프레임(100)의 내측 개구부에는 방충망(170)이 구비되어 있다. 이러한 방충망(170)은 그 일측이 제1프레임(100)의 내벽에 내장된 별도의 권취수단(미도시)에 의해 감기거나 풀리면서 개구부를 여닫이 식으로 개폐하도록 구비될 수 있다.
즉, 태양전지판(151)의 각도를 경사지게 틸팅시키더라도 제1프레임(100)의 개구부를 통해 모기나 파리, 나방, 하루살이 따위의 벌레가 실내로 침입하는 것을 방지하며, 실내 환기와 통풍의 기능을 최대한 보장 및 유지하여 사용상의 불편함을 최소화할 수 있게 된다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2프레임(200)의 전면에는 거치대(240)가 제2프레임(200)의 전면에 대하여 수평을 이루며 삽입될 수 있도록 거치대홈(241)이 형성되어 있다.
여기서, 거치대(240)는 제2프레임(200)과 힌지 조인트 방식으로 결합되고, 그 힌지축을 중심으로 거치대홈(241)과 대향면에 요철부(미도시)를 형성함으로써 제2프레임(200)에 대하여 전방으로 인출하면서 그 각도의 자유로운 조절이 가능하게 설치될 수 있다.
그리고 풍력발전기(250)는 거치대(240)의 상단부에 힌지 조인트 방식으로 안착 설치되어 탈장착이 용이하고, 풍력에 의해 회전할 수 있도록 다수의 블레이드(251)가 구비되어 있으며, 이 블레이드(251)의 회전력에 의해 발전하는 발전유닛의 내장되어 있고, 특히 블레이드(251)는 길이 조절이 가능하도록 그 길이방향으로 삽입 및 인출되는 이른바 안테나식 다단 구조로 형성되어 있어 미사용 시 운반 및 보관의 편의성은 물론 공간효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
이러한 제1 내지 제3프레임(100/200/300)의 전후 두께는 통상의 창호틀에 장착될 수 있는 정도의 두께로 형성되며, 좌우 폭 및 상하 높이는 통상의 창호가 갖는 규격 정도로 형성할 수 있음은 물론이다.
한편, 태양광발전기(150)는 태양전지판(Solar Cell)을 통해 태양광에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치로 태양전지와 축전지, 전력변환장치 등으로 구성되어 일부는 제1프레임(100) 또는 제2프레임(200)에 내장될 수 있으며, 태양전지(Solar Cell)는 PN형 접합 반도체로 구성되어 태양광이 조사되면 광 에너지에 의해 자유전자-정공 쌍이 생겨나고, 자유전자와 정공이 이동하여 N층과 P층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(Photovoltaic Effect)에 의해 기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류를 흐르게 하고, 이러한 전류는 축전기에 축전된다.
그리고 풍력발전기(250)는 바람에 의한 블레이드(251)의 회전력으로 풍력에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치로 블레이드와 변속장치, 발전장치 등으로 구성되어 일부는 제1프레임(100) 또는 제2프레임(200)에 내장될 수 있다.
이러한 태양광발전기(150) 및 풍력발전기(250)는 전기를 발생시키기 위한 공지의 요소들을 채용하여 구성할 수 있으므로 본 고안에서는 그 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 구성된 본 고안의 실시 예에 따른 태양광 및 풍력 복합발전기는 아파트 등 공동주택의 발코니 창호틀에 끼워서 고정하는 구조로 이루어져 있으므로 창호처럼 간편하고 용이하게 탈장착할 수 있고, 그에 따른 공간활용도를 극대화할 수 있다.
아울러 태양광 및 풍력 복합발전기가 건물에 의해 보호되는 창호틀에 설치되므로 강풍이나 지진에 의한 영향을 적게 받아 설치에 따른 안전성이 매우 우수한 장점도 있다.
한편, 본 고안은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경할 수 있음은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 명백할 것이다.
100: 제1프레임 110: 레일홈
120: 결합홈 130: 결합돌기
150: 태양광발전기 151: 태양전지판
160: 접철바 161: 제1접철바
162: 제2접철바 163: 접철바홈
170: 방충망
200: 제2프레임 210: 레일홈
220: 결합홈 230: 결합돌기
240: 거치대 241: 거치대홈
250: 풍력발전기 251: 블레이드
300: 제3프레임 310: 레일홈
320: 결합홈 330: 결합돌기

Claims (10)

  1. 다수의 태양전지판이 전방으로 경사조절 가능하게 구비된 태양광발전기를 지지하며, 내측에 개구부가 형성되고 양측에는 레일홈이 형성된 제1프레임과;
    상기 제1프레임과 상하 중 어느 한 방향에 적층 결합되고, 풍력발전기가 회전 가능하게 설치되는 거치대를 전방으로 접철 가능하게 구비하며, 양측에 레일홈이 형성된 제2프레임;
    을 포함하는 태양광 및 풍력 복합발전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1프레임과 제2프레임 사이에 제어부를 구비한 제3프레임이 적층 결합된 것을 특징으로 하는 태양광 및 풍력 복합발전기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3프레임의 상면에는 결합돌기가, 하면에는 결합홈이 서로 대응결합 및 분리 가능하게 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 및 풍력 복합발전기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1프레임의 내측 개구부에는 방충망이 추가로 구비된 것을 특징으로 하는 태양광 및 풍력 복합발전기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 방충망은 일측이 상기 제1프레임의 내벽 안으로 감기거나 풀리면서 상기 개구부를 여닫이 식으로 개폐하도록 구비된 것을 특징으로 하는 태양광 및 풍력 복합발전기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양전지판의 상부 양측은 상기 제1프레임의 내벽에 각각 회전 가능하게 결합되고, 하부 양측은 상기 제1프레임이 내벽과 접철바에 의해 틸팅 각도의 조절 및 유지가 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 태양광 및 풍력 복합발전기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 거치대는 상기 제2프레임에 대하여 각도 조절이 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 태양광 및 풍력 복합발전기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2프레임의 전면에는 상기 거치대가 삽입되는 거치대홈이 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 및 풍력 복합발전기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 풍력발전기의 블레이드는 길이 조절이 가능하도록 그 길이방향으로 삽입 및 인출되는 다단 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 및 풍력 복합발전기.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1프레임의 내벽에는 상기 접철바의 원활한 접힘이 가능하도록 접철바홈이 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 및 풍력 복합발전기.
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CN116131723A (zh) * 2023-04-19 2023-05-16 赫里欧新能源有限公司 搭载集装箱本体微风发电机的电力供应系统

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