WO2009110761A2 - 동물과 바람을 이용하는 발전장치 및 발전방법 - Google Patents

동물과 바람을 이용하는 발전장치 및 발전방법 Download PDF

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WO2009110761A2
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power generation
rotational
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기승철
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Kee Seung Cheol
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    • F03G5/06—Devices for producing mechanical power from muscle energy other than of endless-walk type
    • F03G5/061—Devices for producing mechanical power from muscle energy other than of endless-walk type driven by animals
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    • F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a power generation apparatus, and more particularly, to drive a generator using animals and wind, thereby obtaining power required to use heating, lighting and home appliances, etc.
  • the present invention relates to a power generation device that can generate and utilize its own power in a region.
  • the power generation device is widely used to produce electric power as a device for converting the kinetic energy of the rotating shaft into electrical energy, and water, wind, fire, nuclear power, etc. are used as a means for rotating the rotating shaft.
  • Electric power produced using these power generation devices is supplied to factories, offices, or homes through transmission towers, but it is limited to install expensive transmission towers to supply power to islands, deep mountains, deserts, and grasslands. There was.
  • the solar power generator is sometimes used for the self-sufficiency of electric power in the area where power supply is difficult, but there is a problem that the power obtained is very weak compared to the installation cost.
  • An object of the present invention is to provide a power generation apparatus and a power generation method using the animal and the wind in order to enable the self-sufficiency of the power in the area where power supply is difficult.
  • the rotation shaft drive unit for generating a rotational movement by using the force of the animal and the wind power
  • a speed increasing unit connected to the rotary shaft driving unit to increase the speed of the rotary motion
  • a power generation unit for converting energy due to rotational motion into electrical energy depending on the output of the speed increasing unit.
  • the power generation device for converting the rotational kinetic energy by the rotational force generating source into electrical energy, drive connection for transmitting the rotational kinetic energy;
  • a speed increasing part connected to the driving connecting part to increase a speed of a rotational motion;
  • a power generation unit converting the rotational kinetic energy into electrical energy in dependence on the output of the speed increasing unit;
  • a joint part connected to the power generation part and configured to change a direction of an axis;
  • a second shaft part fastened to the first shaft part and connecting between the first shaft part and the joint part;
  • a first support part supporting the first shaft part to be rotatable, wherein the fastening between the first shaft part and the second shaft part has a first fastening state and a second fastening state.
  • the first fastening state is a case where the rotational force generating source is an animal force, and the first shaft part and the second shaft part are fastened in parallel, and a wheel part is further connected to the driving connecting part.
  • the second fastening state is a case where the rotational force generating source is wind power, is fastened to cross the first shaft part and the second shaft part, and a windmill part is further connected to the driving connection part. Furthermore, a second support part may be further included to fix the second shaft part.
  • a method for generating electrical energy for power storage or to provide to the consumer by using a power line comprising the steps of generating a rotational movement using the power of the animal and wind power alternately; And converting the energy according to the rotational movement into electrical energy.
  • the present invention provides a power generation device and a power generation method using the animal and the wind, it is possible to self-sufficient power in the area where power supply is not easy to use the power transmission tower, significantly reducing the cost of installing expensive power transmission tower Has the effect.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a power generation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing the configuration of a power generation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view illustrating a first fastening state of the first shaft portion and the second shaft portion in FIG. 2;
  • FIG. 4 is a view showing a second fastening state of the first shaft portion and the second shaft portion in FIG. 2, and
  • FIG. 5 is a view for explaining the power generation in a state in which the first shaft portion and the second shaft portion are disassembled.
  • first buried part 21 second buried part
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the generator is connected to the rotary shaft drive unit 12, the rotary shaft drive unit 12 for causing a rotational movement using the animal and the wind to increase the speed of the rotational movement 13, the speed increaser (13)
  • Power generation unit 14 for converting the energy according to the rotational motion into electrical energy in accordance with the output of the.
  • the rotary shaft drive unit 12 generates a rotational motion using the animal and wind, that is, the animal force 11a and the wind power 11b, which are the rotational force generating sources, to drive the rotary shaft.
  • the rotary shaft driver 12 is a part including a rotary part (wind wheel part or wheel part) and a drive connection part as shown in the following figures.
  • the rotating shaft is an axis connecting the rotating shaft driving unit 12 and the speed increasing unit 13 to each other.
  • One of the sources of rotational force may be an animal such as a horse or a cow, but is not limited thereto.
  • the force 11a of the animal may be a force for pushing an object or a force for pulling an object caused by the walking or running of the animal.
  • Animal force 11a and wind power 11b can be used alternately. For example, in an area where there is little wind during the day and a lot of wind at night, it may be possible to generate power using the power of the animal (11a) during the day when there is little wind and using wind power on the windy night. Can be.
  • the speed increasing unit 13 is a portion for increasing the speed of the rotational movement.
  • the rotation of the rotational shaft by the animal may be a low speed, so that the speed of the rotational movement may be reduced. This is for speeding up. The same is true when the source is wind.
  • the power generation unit 14 converts energy according to the rotational movement into electrical energy according to the output of the speed increasing unit 13, and the power generation unit 14 may include various known generators.
  • Power generated from the power generation unit 14 may be stored through the power storage unit 15, it may be provided to the consumer 17 via the power line (16).
  • the power generation apparatus generates power by using alternating force 11a and wind power 11b of the animal, thereby generating and using power even in an area where power supply is not easy. It becomes possible.
  • FIG. 2 is a view schematically showing the configuration of a power generation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the power generation apparatus according to an embodiment of the present invention, the first support portion 20, S20, S21, 24, 22c, the first shaft portion (S1), the second shaft portion (S2, S3), The joint part 25, the power generation part 14, the speed increasing part 13, and the driving connection part 26 are included. Since the power generation unit 14 and the speed increasing unit 13 are the same as in FIG. 1, the reference numerals in FIG. 1 are directly followed.
  • the power generation apparatus according to an embodiment of the present invention may further include second support parts 21, 22d, and 23.
  • Reference numeral G denotes the ground.
  • the first support parts 20, S20, S21, 24, and 22c support the first shaft part S1 to be rotatable.
  • the first support portions 20, S20, S21, 24, and 22c may include the first buried portion 20, the first base portion S20, the first pole pole S21, the first fastener 22c, and the bearing portion 24. ).
  • the first pole pole (S21) having one end connected to the first base portion (S20) is inserted into the first shaft portion (S1), and after the insertion of the first shaft portion (S1) to the other end of the first pole pole (S21).
  • the first fastener 22c is fastened, the connection between the first support parts 20, S20, S21, 24, and 22c and the first shaft part S1 is completed.
  • the first base portion S20 and the first pole pole S21 may be integrally formed.
  • the bearing 24 may be a structure including a ball bearing as illustrated in FIG. 2, but is not limited thereto, and the bearing 24 may be rotated while supporting the first shaft portion S1. Any structure may be used.
  • the first shaft portion S1 is a portion for supporting a portion S2 of the second shaft portions S2 and S3 through the fasteners 22a and 22b or the fastener 22b, and the second shaft portion S2.
  • S3 is a portion for connecting the first shaft portion S1 and the joint portion 25.
  • the second shaft parts S2 and S3 may be fastened in two states when fastened with the first shaft part S1. That is, in the first fastening state, the first shaft part S1 and the second shaft parts S2 and S3 are fastened by the second fastener 22a and the third fastener 22b.
  • the state is a state in which the first shaft portion S1 and the second shaft portions S2 and S3 are fastened only by the third fastener 22b. That is, the state in which the second shaft portions S2 and S3 are fastened before the rotation along the arrows A1 and A2 is in the first fastening state, and the state in which the second shaft parts S2 and S3 are fastened after the rotation is along the arrows A1 and A2 is determined. 2 Tightening. Since the first fastening state and the second fastening state are shown in detail in FIGS. 3 and 4, respectively, the following will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the joint portion 25 is connected to the power generation portion 14, and serves to change the direction of the axis when it is necessary to change the direction of the axis.
  • a universal joint may be used, but is not limited thereto.
  • the power generation unit 14 is a part for converting rotational kinetic energy by the rotational force generating source into electric energy according to the output of the speed increasing unit 13, and the speed increasing unit 13 is connected to the drive connecting portion 26 to increase the speed of the rotational movement.
  • the height portion which has been described above with reference to FIG. 1.
  • Sources of torque are animals and wind.
  • the driving connecting part 26 is a part for transmitting rotational kinetic energy to the speed increasing part 13 through the rotating shaft.
  • the first connecting part 26 has a first coupling state in which the first shaft part S1 and the second shaft parts S2 and S3 are fastened. Different rotating parts may be fastened according to the fastening state and the second fastening state, respectively. If, in the first fastening state, the animal is used as the rotational force generating source, so that the wheel unit may be connected as the rotating unit, and in the second fastening state, the wind unit may be connected as the rotating unit because the wind unit is used as the rotational force source.
  • the second supporting parts 21, 22d, and 23 are connected to each other through the fourth fastener 22d when the first shaft part S1 and the second shaft parts S2 and S3 are in a second fastening state.
  • the base portion 23 serves to support the second shaft portion (S2, S3) together with the first shaft portion (S1).
  • the second support portions 21, 22d, and 23 include a second embedding portion 21, a fourth fastener 22d, and a second base portion 23.
  • FIG. 3 is a view illustrating a first fastening state between the first shaft part S1 and the second shaft part S3 in FIG. 2.
  • the first shaft part S1 and the second shaft part S3 are fastened by the second fastener 22a and the third fastener 22b (fasteners among the second shaft parts).
  • S2 which is a part fastened by 22a and 22b, is not shown separately, and here, for convenience of description, the second shaft part is considered to include both S2 and S3 in FIG. 2), and the animal 28 has a third shaft. It is connected with the 2nd shaft part S3 through the part S22.
  • the second shaft portion S3 and the third shaft portion S22 are fastened by the fifth fastener 22e.
  • the speed increasing part 13 speeds up at a speed suitable for power generation, and thus the power generation part 14 generates rotational kinetic energy. It is converted into electrical energy.
  • the first support portion 20, S20, S21, 24, 22c serves as an axis of the rotational movement of the wheel portion 27.
  • the animal 28 may be a horse, a cow, or the like, but is not limited thereto.
  • FIG. 4 is a view illustrating a second engagement state between the first shaft part S1 and the second shaft parts S2 and S3 in FIG. 2.
  • the windmill unit 29 is connected to the driving connecting unit 26, and the second shaft unit S2 is fastened to the second support units 21, 22d, and 23, and the first shaft unit S1.
  • the second support portions 21, 22d and 23 support the second shaft portions S2 and S3.
  • the speed increasing unit 13 increases the speed at an appropriate speed for generating power according to the rotation of the windmill, and accordingly, the power generation unit 14 converts the rotational kinetic energy into electric energy. .
  • the windmill may be a vertical windmill or a horizontal windmill.
  • the joint portion 25 can change the direction of the axis. That is, in the case of a vertical windmill, as shown in reference numeral 40, the shaft of the upper part of the joint part 25 and the second shaft part S3 may be parallel to each other. In the case of a horizontal windmill, reference numeral 42 may be used. As shown in FIG. 2, the shaft after the joint part 25 and the second shaft part S3 may be perpendicular to each other.
  • the second fasteners 22a When switching from the first fastening state (Fig. 3) to the second fastening state, the second fasteners 22a are disassembled, and the second shaft portions S2 and S3 are the third fasteners 22b as the axes. After the rotation, the second shaft portion S2 is fastened by the fourth fastener 22d to the second base portion 23 of the second support portion, so that the first fastened by the third fastener 22b. The second shaft portion S3 is supported together with the shaft portion S1.
  • a separate support guide (not shown) forms an appropriate angle between the windmill and the ground or between the second shaft portion (S3) and the ground to strengthen the bearing capacity against strong winds or bad weather. It may be arranged.
  • the power generation apparatus generates power using an animal power as in FIG. 3 at a time or place where there is no wind, and generates power by using wind power at a time or place where there is wind, and thus power supply is not easy.
  • the region will be able to produce its own power.
  • FIG. 5 is a view for explaining the power generation in a state in which the first shaft portion S1 and the second shaft portion S3 are dismantled.
  • a state in which the second fastener 22a and the third fastener 22b are disassembled is illustrated in FIG. 3.
  • the animal 28 can promote the development of the power generation unit 14 by rotating the wheel part 27 by performing an arbitrary straight motion instead of the axial movement.
  • Auxiliary wheels having the same size as the wheel part 27 at one end of the second shaft part S3 to which the joint part 25 is not connected in order to facilitate the movement of the animal 28 and the rotational motion of the wheel part 27.
  • the left and right sides of the fifth fastener 22e are provided in pairs on both sides of the wheel portion 27, the drive connecting portion 26, the speed increasing portion 13, the power generation portion 14 and the joint portion 25. May be
  • the power generation method for generating electrical energy for power storage or to provide to the consumer using a power line the step of causing a rotational movement using the power of the animal and wind power, and the rotational movement Converting the energy according to the electrical energy.
  • the power generation method may be embodied as substantially the same components as the power generation apparatus described with reference to FIGS. 1 to 5, and the description thereof will be omitted since it has already been sufficiently described in the power generation apparatus.
  • the power generation device and the power generation method using the animal and the wind according to the present invention is not limited to the above embodiments, and can be variously designed and applied within the scope without departing from the basic principles of the present invention It is self-evident to those of ordinary knowledge in Esau.
  • the generator and the method using the animal and the wind can generate power by themselves in an area where power supply is not easy, and it is expected that the cost of installing an expensive transmission tower can be reduced.
  • it is expected to be useful as a next-generation energy supply as an environment-friendly power generation device.

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Abstract

동물과 바람을 이용하는 발전장치 및 발전방법이 개시된다. 그러한 발전장치는, 회전운동 에너지를 전달하기 위한 구동연결부, 구동연결부에 연결되어 회전운동의 속도를 높이는 증속부, 증속부의 출력에 의존하여 회전운동 에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전부, 발전부에 연결되며, 축의 방향을 바꾸기 위한 조인트부, 제1 샤프트부, 제1 샤프트부에 체결되고 제1 샤프트부와 조인트부 간을 연결하는 제2 샤프트부, 및 제1 샤프트부를 회전운동 가능하도록 지지하는 제1 지지부를 포함하며, 제1 샤프트부와 제2 샤프트부 간의 체결은 제1 체결상태 및 제2 체결상태를 갖는다. 그리하여, 본 발명은 동물과 바람을 이용하는 발전장치 및 발전방법을 제공함으로써, 송전탑을 이용하여 전력 공급이 용이하지 않은 지역에서 전력을 자급자족할 수 있게 되어, 고가의 송전탑을 설치함으로 인한 비용을 대폭 줄일 수 있다.

Description

동물과 바람을 이용하는 발전장치 및 발전방법
본 발명은 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동물과 바람을 이용하여 발전기를 구동시키고 이를 통해 농가에서 난방, 조명 및 가전제품 등을 사용하기 위해 필요로 하는 전력을 얻거나, 전력 공급이 곤란한 지역에서 자체적으로 전력을 생산하여 활용할 수 있도록 하는 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전장치는 회전축의 운동에너지를 전기에너지로 전환하는 장치로서 전력을 생산하기 위하여 광범위하게 활용되고 있으며, 회전축을 돌리기 위한 수단으로는 물, 바람, 불, 원자력 등이 이용되고 있다.
이러한 발전장치를 이용하여 생산된 전력은 송전탑 등을 통하여 공장이나 사무실 또는 가정으로 공급되는 데, 섬, 깊은 산속, 사막, 초원 등의 오지까지 전력을 공급하기 위해서 고가의 송전탑 등을 설치하는 데는 한계가 있었다.
또한, 전력 공급이 곤란한 지역에서 전력의 자급자족을 위해 때때로 태양열을 이용한 발전장치가 이용되기도 하였으나 그 설치비용에 비해 얻어지는 전력이 매우 미약하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전력 공급이 곤란한 지역에서 전력의 자급자족을 가능하게 하도록 하기 위해 동물과 바람을 이용하는 발전장치 및 발전방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 발전장치는, 동물의 힘과 풍력을 교대로 이용하여 회전운동을 일으키는 회전축 구동부; 상기 회전축 구동부에 연결되어 회전운동의 속도를 높이는 증속부; 및 상기 증속부의 출력에 의존하여 회전운동에 따른 에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전부를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 양상에 따라, 회전력 발생원에 의한 회전운동 에너지를 전기에너지로 변환하는 발전장치는, 상기 회전운동 에너지를 전달하기 위한 구동연결부; 상기 구동연결부에 연결되어 회전운동의 속도를 높이는 증속부; 상기 증속부의 출력에 의존하여 상기 회전운동 에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전부; 상기 발전부에 연결되며, 축의 방향을 바꾸기 위한 조인트부; 제1 샤프트부; 상기 제1 샤프트부에 체결되고 상기 제1 샤프트부와 상기 조인트부 간을 연결하는 제2 샤프트부; 및 상기 제1 샤프트부를 회전운동 가능하도록 지지하는 제1 지지부를 포함하며, 상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부와의 체결은 제1 체결상태 및 제2 체결상태를 갖는다.
여기서, 상기 제1 체결상태는 상기 회전력 발생원이 동물의 힘인 경우로서, 상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부가 평행하도록 체결되며, 상기 구동연결부에 바퀴부가 더 연결된다.
또한, 상기 제2 체결상태는 상기 회전력 발생원이 풍력인 경우로서, 상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부가 교차하도록 체결되며, 상기 구동연결부에 풍차부가 더 연결된다. 나아가, 상기 제2 샤프트부를 고정하기 위한 제2 지지부를 더 포함할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따라, 축전하거나 전력선을 이용하여 수요자에게 제공하기 위한 전기에너지를 발전하는 방법은, 동물의 힘과 풍력을 교대로 이용하여 회전운동을 일으키는 단계; 및 상기 회전운동에 따른 에너지를 전기에너지로 변환시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 동물과 바람을 이용하는 발전장치 및 발전방법을 제공함으로써, 송전탑을 이용하여 전력 공급이 용이하지 않은 지역에서 전력을 자급자족할 수 있게되어, 고가의 송전탑을 설치함으로 인한 비용을 대폭 줄일 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치를 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 도 2에서 제1 샤프트부와 제2 샤프트부의 제1 체결상태를 나타내는 도면,
도 4는 도 2에서 제1 샤프트부와 제2 샤프트부의 제2 체결상태를 나타내는 도면, 및
도 5는 제1 샤프트부와 제2 샤프트부 간을 해체한 상태에서의 발전을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12 : 회전축 구동부 13 : 증속부
14 : 발전부 15 : 축전부
16 : 전력선 17 : 수요자
20 : 제1 매설부 21 : 제2 매설부
S20 : 제1 베이스부 S21 : 제1 폴대
24 : 축받이부 22a ~ 22e : 체결구
S1 : 제1 샤프트부 S2, S3 : 제2 샤프트부
23 : 제2 베이스부 25 : 조인트부
26 : 구동연결부 27 : 바퀴부
28 : 동물 S22 : 제3 샤프트부
29 : 풍차부
이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들이 상세히 설명된다. 이하의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 사용되어서는 아니될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 발전장치는 동물과 바람을 이용하여 회전운동을 일으키는 회전축 구동부(12), 회전축 구동부(12)에 연결되어 회전운동의 속도를 높이는 증속부(13), 증속부(13)의 출력에 의존하여 회전운동에 따른 에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전부(14)를 포함한다.
회전축 구동부(12)는 회전력 발생원인 동물과 바람, 다시 말해 동물의 힘(11a)과 풍력(11b)을 이용하여 회전운동을 일으켜 회전축을 구동시킨다. 회전축 구동부(12)는 이후의 도면들에 도시된 바와 같이 회전부(풍차부 또는 바퀴부)와 구동 연결부를 포함하는 부분이다. 회전축은 구체적으로 도시되지는 않았으나, 회전축 구동부(12)와 증속부(13)를 연결하는 축이다. 회전력 발생원 중의 하나인 동물은 말, 소 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 동물의 힘(11a)은 구체적으로는 동물이 걷거나 달리는 동작으로 인해 발생되는 물체를 미는 힘 또는 물체를 당기는 힘일 수 있다.
동물의 힘(11a)과 풍력(11b)은 교대로 이용될 수 있다. 예를 들어, 낮에는 바람이 거의 없고 밤에는 바람이 많은 특성이 있는 지역인 경우, 바람이 거의 없는 낮에는 동물의 힘(11a)을 이용하고 바람이 많은 밤에는 풍력을 이용하여 전력을 생성할 수 있다.
증속부(13)는 회전운동의 속도를 높이기 위한 부분으로서, 예를 들어, 동물의 힘(11a)이 발생원인 경우, 동물에 의한 회전축의 회전이 저속일 수 있으므로 전력 생성에 요구되는 일정 수준의 속도로 증속하기 위한 부분이다. 발생원이 바람인 경우에도 마찬가지이다.
발전부(14)는 증속부(13)의 출력에 따라 회전운동에 따른 에너지를 전기 에너지로 변환하며, 이러한 발전부(14)는 공지의 다양한 발전기들을 포함할 수 있다.
발전부(14)로부터 생성된 전력은 축전부(15)를 통해 축전될 수도 있고, 전력선(16)을 통해 수요자(17)에게 제공될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치는 동물의 힘(11a)과 풍력(11b)을 교대로 이용하여 전력을 생성함으로써, 전력 공급이 용이하지 않은 지역에서도 자체적으로 전력을 생성하여 사용할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치는 제1 지지부(20, S20, S21, 24, 22c), 제1 샤프트부(S1), 제2 샤프트부(S2, S3), 조인트부(25), 발전부(14), 증속부(13) 및 구동연결부(26)를 포함한다. 발전부(14)와 증속부(13)는 도 1에서와 동일하므로 도 1에서의 참조부호를 그대로 따랐다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 발전장치는 제2 지지부(21, 22d, 23)를 더 포함할 수 있다. 참조부호 G는 지면을 나타낸다.
제1 지지부(20, S20, S21, 24, 22c)는 제1 샤프트부(S1)를 회전운동 가능하도록 지지한다. 제1 지지부(20, S20, S21, 24, 22c)는 제1 매설부(20), 제1 베이스부(S20), 제1 폴대(S21), 제1 체결구(22c) 및 축받이부(24)를 포함한다.
즉, 제1 베이스부(S20)와 일단이 연결된 제1 폴대(S21)는 제1 샤프트부(S1)에 삽입되고, 제1 폴대(S21)의 타단에는 제1 샤프트부(S1)의 삽입 후에 제1 체결구(22c)가 체결됨으로써 제1 지지부(20, S20, S21, 24, 22c)와 제1 샤프트부(S1) 간의 연결이 완료된다. 여기서, 제1 베이스부(S20)와 제1 폴대(S21)는 일체형으로 형성될 수도 있다. 또한, 축받이부(24)는 도 2에 예시된 바와 같이 볼베어링(ball bearing)을 포함하는 구조일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제1 샤프트부(S1)를 지지하면서 회전운동할 수 있게 하는 구조라면 어떠한 구조라도 무방하다.
제1 샤프트부(S1)는 제2 샤프트부(S2, S3)의 일부(S2)를 체결구들(22a, 22b) 또는 체결구(22b)를 통해 지지하기 위한 부분이고, 제2 샤프트부(S2, S3)는 제1 샤프트부(S1)와 조인트부(25) 간을 연결하기 위한 부분이다.
제2 샤프트부(S2, S3)는 제1 샤프트부(S1)와의 체결시 두 가지 상태로 체결될 수 있다. 즉, 제1 체결상태는 제1 샤프트부(S1)와 제2 샤프트부(S2, S3)가 제2 체결구(22a) 및 제3 체결구(22b)에 의해 체결된 상태이고, 제2 체결상태는 제1 샤프트부(S1)와 제2 샤프트부(S2, S3)가 단지 제3 체결구(22b) 만에 의해 체결된 상태이다. 즉, 제2 샤프트부(S2, S3)가 화살표(A1 및 A2)를 따라 회전하기 전에 체결된 상태가 제1 체결상태이고, 화살표(A1 및 A2)를 따라 회전한 이후에 체결된 상태가 제2 체결상태이다. 제1 체결상태 및 제2 체결상태는 각각 도 3 및 도 4에 상세히 나타나 있으므로, 이후에 도 3 및 도 4를 참조하여 각각을 상세히 설명하도록 한다.
조인트부(25)는 발전부(14)에 연결되며, 축의 방향을 바꿀 필요성이 있는 경우 축의 방향을 바꾸는 역할을 한다. 조인트부(25)로는 유니버셜조인트(universal joint)가 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
발전부(14)는 증속부(13)의 출력에 따라 회전력 발생원에 의한 회전운동 에너지를 전기에너지로 변환시키는 부분이고, 증속부(13)는 구동연결부(26)에 연결되어 회전운동의 속도를 높이는 부분으로서, 이에 관하여는 앞서 도 1을 참조하여 설명되었다. 회전력 발생원은 동물과 바람이다.
구동연결부(26)는 회전운동 에너지를 회전축을 통해 증속부(13)로 전달하기 위한 부분으로서, 제1 샤프트부(S1)와 제2 샤프트부(S2, S3)의 두 가지 체결 상태인 제1 체결상태와 제2 체결상태 각각에 따라 상이한 회전부가 체결될 수 있다. 만약, 제1 체결상태인 경우에는 회전력 발생원으로 동물을 이용하므로, 회전부로서 바퀴부가 연결될 수 있고, 제2 체결상태인 경우에는 회전력 발생원으로 바람을 이용하므로, 회전부로서 풍차부가 연결될 수 있다.
제2 지지부(21, 22d, 23)는 제1 샤프트부(S1)와 제2 샤프트부(S2, S3)의 체결 상태가 제2 체결상태인 경우, 제4 체결구(22d)를 통해 제2 베이스부(23)와 체결함으로써 제1 샤프트부(S1)와 함께 제2 샤프트부(S2, S3)를 지지하는 역할을 한다. 제2 지지부(21, 22d, 23)는 제2 매설부(21), 제4 체결구(22d) 및 제2 베이스부(23)를 포함한다.
이하에서는, 도 3 및 도 4를 차례대로 참조하여 상기 제1 체결상태와 제2 체결상태에 대해 상세하게 살펴본다.
도 3은 도 2에서 제1 샤프트부(S1)와 제2 샤프트부(S3)의 제1 체결상태를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 제1 샤프트부(S1)와 제2 샤프트부(S3)가 제2 체결구(22a) 및 제3 체결구(22b)에 의해 체결되어 있고(제2 샤프트부 중 체결구들(22a, 22b)에 의해 체결되는 부분인 S2는 별도로 나타내지 않았으며, 여기서는, 설명의 편의상 제2 샤프트부를 도 2에서의 S2 및 S3을 모두 포함하는 것으로 봄), 동물(28)이 제3 샤프트부(S22)를 통해 제2 샤프트부(S3)와 연결되어 있다. 제2 샤프트부(S3)와 제3 샤프트부(S22) 간은 제5 체결구(22e)에 의해 체결된다.
동물(28)이 지면(G)을 따라 바퀴부(27)를 회전시키게 되면, 증속부(13)는 전력 생성에 적절한 정도의 속도로 증속시키고, 그에 따라 발전부(14)는 회전운동 에너지를 전기에너지로 변환하게 된다. 여기서, 제1 지지부(20, S20, S21, 24, 22c)는 바퀴부(27)의 회전운동의 축 역할을 하게 된다. 동물(28)은 말, 소 등일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
도 4는 도 2에서 제1 샤프트부(S1)와 제2 샤프트부(S2, S3)의 제2 체결상태를 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 풍차부(29)가 구동연결부(26)에 연결된 상태로서, 제2 지지부(21, 22d, 23)에 제2 샤프트부(S2)가 체결되고, 제1 샤프트부(S1)와 제2 지지부(21, 22d, 23)에 의해 제2 샤프트부(S2, S3)가 지지된다.
도 3의 경우와 마찬가지로, 바람이 부는 경우, 풍차의 회전에 따라 증속부(13)는 전력 생성에 적절한 속도로 증속시키고, 그에 따라 발전부(14)는 회전운동 에너지를 전기에너지로 변환하게 된다.
여기서, 풍차는 수직형 풍차일 수도 있고, 수평형 풍차일 수도 있다. 풍차가 수평형이냐 수직형이냐에 따라서, 조인트부(25)는 축의 방향을 변환할 수 있다. 즉, 수직형 풍차인 경우에는 참조부호 40에 도시된 바와 같이 조인트부(25) 상부의 축과 제2 샤프트부(S3)가 평행을 이루는 구조일 수 있고, 수평형 풍차인 경우에는 참조부호 42에 도시된 바와 같이 조인트부(25) 이후의 축과 제2 샤프트부(S3)가 수직을 이루는 형태일 수 있다.
제1 체결상태(도 3)에서 제2 체결상태로 전환하는 경우, 제2 체결구(22a)를 해체하고, 제2 샤프트부(S2, S3)을 제3 체결구(22b)를 축으로 하여 회전시킨 후, 제2 샤프트부(S2)가 제2 지지부의 제2 베이스부(23)에 제4 체결구(22d)에 의해 체결되도록 함으로써, 제3 체결구(22b)에 의해 체결된 제1 샤프트부(S1)와 함께 제2 샤프트부(S3)가 지지되도록 한다.
나아가, 지면에 대체로 수직 배치되는 형태이므로, 강풍이나 악천후에 대비하여 지지력을 강화하기 위해 별도의 지지가이드(미도시)가 풍차와 지면 간 또는 제2 샤프트부(S3)와 지면 간에 적절한 각을 이루도록 배치될 수도 있다.
그리하여, 본 발명에 따른 발전장치는 바람이 없는 시간이나 장소에서는 도 3에서와 같이 동물의 힘을 이용하여 발전시키고, 바람이 있는 시간이나 장소에서는 풍력을 이용하여 발전시킴으로써, 전력 공급이 용이하지 않은 지역에서 자체적으로 전력을 생산할 수 있게 된다.
더 나아가, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 지지부(20, S20, S21, 24, 22c)에 의해 축운동을 하는 것이 아니라, 직진 운동을 하는 경우도 고려해 볼 수 있다.
도 5는 제1 샤프트부(S1)와 제2 샤프트부(S3)간을 해체한 상태에서의 발전을 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 도 3에서 제2 체결구(22a)와 제3 체결구(22b)를 해체한 상태가 도시되어 있다. 이 경우, 동물(28)은 축운동이 아닌 임의의 직진성 운동을 함으로써 바퀴부(27)를 회전시킴으로써 발전부(14)의 발전을 도모할 수 있다. 동물(28)의 운동 및 바퀴부(27)의 회전운동을 보다 쉽게 하기 위해 조인트부(25)가 연결되지 않은 제2 샤프트부(S3)의 일단에 바퀴부(27)와 크기가 같은 보조 바퀴(미도시)를 추가로 연결하거나, 제5 체결구(22e)의 우측(도면상의)과 좌측이 무게가 유사하도록 할 수 있다. 또한, 제5 체결구(22e)의 좌우측이 대칭이 되도록 양측에 바퀴부(27), 구동연결부(26), 증속부(13), 발전부(14) 및 조인트부(25)가 쌍으로 구비될 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 축전하거나 전력선을 이용하여 수요자에게 제공하기 위한 전기에너지를 발전하는 발전방법은, 동물의 힘과 풍력을 교대로 이용하여 회전운동을 일으키는 단계, 및 회전운동에 따른 에너지를 전기에너지로 변환시키는 단계를 포함한다. 상기 발전방법에 관하여는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된 발전장치와 실질적으로 동일한 구성요소로서 구현할 수 있으며, 이에 관하여는 이미 발전장치에서 충분히 설명되었으므로, 중복 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 동물과 바람을 이용하는 발전장치 및 발전방법은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명하다 할 것이다.
본 발명에 따라 동물과 바람을 이용하는 발전장치 및 방법은 전력 공급이 용이하지 않은 지역에서 자체적으로 전력을 생성할 수 있으며, 고가의 송전탑 설치 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 친환경적 발전장치로서, 차세대 에너지 공급원으로서 유용할 것으로 기대된다.

Claims (6)

  1. 동물의 힘과 풍력을 교대로 이용하여 회전운동을 일으키는 회전축 구동부;
    상기 회전축 구동부에 연결되어 회전운동의 속도를 높이는 증속부; 및
    상기 증속부의 출력에 의존하여 회전운동에 따른 에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전장치.
  2. 회전력 발생원에 의한 회전운동 에너지를 전기에너지로 변환하는 발전장치에 있어서:
    상기 회전운동 에너지를 전달하기 위한 구동연결부;
    상기 구동연결부에 연결되어 회전운동의 속도를 높이는 증속부;
    상기 증속부의 출력에 의존하여 상기 회전운동 에너지를 전기에너지로 변환시키는 발전부;
    상기 발전부에 연결되며, 축의 방향을 바꾸기 위한 조인트부;
    제1 샤프트부;
    상기 제1 샤프트부에 체결되고 상기 제1 샤프트부와 상기 조인트부 간을 연결하는 제2 샤프트부; 및
    상기 제1 샤프트부를 회전운동 가능하도록 지지하는 제1 지지부를 포함하며,
    상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부와의 체결은 제1 체결상태 및 제2 체결상태를 갖는 것을 특징으로 하는 발전장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 체결상태는 상기 회전력 발생원이 동물의 힘인 경우로서, 상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부가 평행하도록 체결되며, 상기 구동연결부에 바퀴부가 더 연결되는 것을 특징으로 하는 발전장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 체결상태는 상기 회전력 발생원이 풍력인 경우로서, 상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부가 교차하도록 체결되며, 상기 구동연결부에 풍차부가 더 연결되는 것을 특징으로 하는 발전장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2 샤프트부를 고정하기 위한 제2 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전장치.
  6. 축전하거나 전력선을 이용하여 수요자에게 제공하기 위한 전기에너지를 발전하는 방법에 있어서:
    동물의 힘과 풍력을 교대로 이용하여 회전운동을 일으키는 단계; 및
    상기 회전운동에 따른 에너지를 전기에너지로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전방법.
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