KR101261367B1 - 수력, 자력 및 풍력을 이용한 발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충분한 회전력을 얻을 수 있고 에너지 손실을 최소화하면서 전력 생산을 원활히 할 수 있는 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치에 관한 것으로, 서로 반대 방향으로 힘을 가하는 바람과 조류에 의해 회전하는 복수개의 수차날개와, 복수개의 수차날개가 연결되며 자석이 장착되는 수평회전축과, 수평회전축에 장착된 자석과 척력을 발생하는 자력 발생부와, 자력발생부가 장착되며 상기 수평회전축을 지지하는 지지부와, 수평회전축과 동일한 방향으로 회전하는 종동풀리와, 종동풀리와 벨트로 연결되는 터빈을 포함한다.

Description

수력, 자력 및 풍력을 이용한 발전장치{Electric power generator using water power, magnetic force and wind force}
본 발명은 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충분한 회전력을 얻을 수 있고 에너지 손실을 최소화하면서 전력 생산을 원활히 할 수 있는 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 발전기(generator)는 기계적인 에너지를 전기적인 에너지로 변환하는 장치, 예를 들어 풍력, 수력, 태양열, 화력, 원자력, 조력 발전기 등이 있다.
그러나, 현재까지 제안된 발전기는 설치 비용이 비싼 반면 발전 효율은 떨어지는 문제점이 있었고, 지구 온난화의 원인인 이산화탄소를 배출하는 문제점이 있었다. 이에 자원이 부족한 현실에서 연료가 고갈될 염려가 없고 지구 자전에 의해 발생하는 밀물과 썰물의 힘으로 수차를 돌려서 탄소 배출이 전혀 없는 무공해 전기를 생산할 수 있는 발전기가 필요한 실정에 있다.
한국공개특허공보 제10-2008-0026702호(이하, '선행문헌 1' 이라 함)는 수력 풍력을 결합하여 넓은 공간의 바람과 바다물을 좁은 공간으로 모아서 강력한 에너지로 수차와 풍차를 회전시켜 발전하는 발전장치를 개시하고 있다. 그러나 선행문헌 1은 수로와 수문을 시공하고, 수로와 수문을 조작하여 밀물과 썰물의 흐름을 조절하면서 발전을 하는 것으로 전체 시공 경비가 많이 든다.
한국공개실용신안공보 제20-2010-0003492호(이하, '선행문헌 2' 라 함)는 수직형 풍력 발전시스템 중 바람을 받는 날개와 액체(물, 기름)에 띄운 부력체에 의해 무게를 지탱함으로서 기계적 마찰의 최소화를 이루어 적은 바람에서도 날개의 회전이 가능케 되면서 날개를 포함한 회전축이 원활히 회전되도록 한 수직축형 풍력발전장치를 개시하고 있다. 그러나 선행문헌 2는 풍력에 의존하여 전기를 생산하는 발전장치에 지나지 않는다.
한국공개특허공보 제10-2008-0026702호 (공개일 2008. 3. 26) 한국공개실용신안공보 제20-2010-0003492호 (공개일 2010. 4. 1)
본 발명은 상기와 같은 배경에서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 충분한 회전력을 얻을 수 있고 에너지 손실을 최소화하면서 전력 생산을 원활히 할 수 있는 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치는, 서로 반대 방향으로 힘을 가하는 바람과 조류에 의해 회전하는 복수개의 수차날개와, 복수개의 수차날개가 연결되며 자석이 장착되는 수평회전축과, 수평회전축에 장착된 자석과 척력을 발생하는 자력 발생부와, 자력발생부가 장착되며 상기 수평회전축을 지지하는 지지부와, 수평회전축과 동일한 방향으로 회전하는 종동풀리와, 종동풀리와 벨트로 연결되는 터빈을 포함한다.
본 발명의 추가적인 양상에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치는 바람의 방향이 조류의 방향과 동일한 방향일 경우 복수개의 수차날개에 부는 바람을 차단하는 바람 차단부재와, 회전축의 회전동작을 차단하는 클러치부와, 복수개의 수차날개에 부는 바람의 세기와 진행방향을 알려주는 풍향계와, 복수개의 수차날개와 풍향계의 회전 영상을 관찰하는 CCTV부를 더 포함한다.
본 발명의 다른 양상에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치는 무동력선에 설치될 수 있으며, 상기 무동력선은 안전난간대와, 부력으로 하중을 지지하는 부력체와, 무동력선의 흔들림을 줄여주는 중심조절키가 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 무동력선에 본 발명에 따른 발전장치를 설치하는 경우에는 좌우의 수평을 유지하도록 터빈 등의 장치를 균형되게 배치하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 수력과 자력과 풍력을 동시에 이용하여 충분한 회전력을 얻음으로서 에너지 손실을 최소화하면서 원활히 전력을 생산할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 복수개의 수차날개 끝에 물갈퀴가 형성되어 복수개의 수차날개가 회전하면서 물거품을 일으켜 산소공급을 확대시키는 효과가 있다.
셋째, 바람 차단부재를 좌우로 조절 가능하여 바람의 방향이 일정하지 않거나 조류의 방향과 일치하지 않을 경우 바람을 차단할 수 있어 복수개의 수차날개의 회전력을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 파손을 방지할 수 있다.
넷째, 중심조절키가 설치되어 있어 무동력선의 흔들림을 줄일 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치를 도시한 주요 구성 블록도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치를 설명하기 위한 다른 예시도이다.
본 발명은, 일면에 있어서,
무동력선에 설치되는 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치에 있어서,
상기 무동력선은 복수 개로 연결될 수 있고, 상부 가장자리에 설치된 안전난간대(211), 무동력선의 하부에 설치되어 부력으로 무동력선의 하중을 지지하는 부력체(212), 상기 부력체의 하부에 설치되어 무동력선의 흔들림을 줄여주는 중심조절키(213) 및 자력 발생부(114,115,116,117)가 장착되고 수평회전축(113)을 지지하는 지지부(214)를 포함하여 구성되고,
상기 발전 장치는
연결부(119)에 의해 연결되고 서로 반대 방향으로 힘을 가하는 바람과 조류에 의해 회전하는 복수개의 수차날개(111,112)와 수평회전축(113)에 연결되는 등각앵글(118)을 포함하는 수차;
상기 지지부(214) 상에 장착되고, 상기 복수개의 수차날개가 연결되며 자석이 장착되는 수평회전축(113);
상기 수평회전축(113)에 장착된 자석과, 상기 자석의 척력을 발생하는 자력 발생부(114,115,116,117);
상기 수평회전축(113)과 동일한 방향으로 회전하는 종동풀리(121,122,123,124);
상기 종동풀리(121,122,123,124)와 벨트(135)로 연결되는 터빈(131,132,133,134);
상기 수평회전축(113)의 회전동작을 차단하는 클러치부(141,142); 및
상기 수평회전축(113)의 단부에 부착되어 종동폴리(121,122,123,124)의 회전을 정지시키는 자석 브레이크(143,144)를 포함하여 구성되고,
상기 종동풀리(121,122,123,124)와 터빈(131,132,133,134)은 상기 복수개의 수차날개를 기준으로 양쪽에 각각 복수개로 형성되어 무력동력선의 좌우의 수평을 유지하도록 균형되게 배치되고, 상기 복수개의 수차날개 끝에는 삼각형의 물갈퀴가 형성되고, 상기 복수개의 수차 날개는 밀물과 썰물의 조류의 힘과 바람의 힘에 의해 회전하여 복수개의 수차날개 양쪽에 설치된 종동풀리(121,122,123,124)를 구동하고, 상기 종동풀리(121,122,123,124)는 수평회전축과 동일한 방향으로 회전하고, 상기 종동풀리에 벨트로 연결된 터빈(131,132,133,134)이 회전하여 전기가 생산되고, 상기 자력 발생부(114,115,116,117)는 상기 수평회전축(113)에 설치되어 자력발생축으로 작용하여 수평회전축의 하중을 줄이고 수평회전축(113)의 회전력을 높여서 상기 수차가 충분한 회전력을 얻을 수 있고 에너지 손실을 최소화하여 전력 생산을 원활히 할 수 있는 것을 특징으로 하는 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 복수개의 수차날개(111, 112)와 수평회전축(113)과 자력 발생부(114, 115, 116, 117)와 종동풀리(121, 122, 123, 124)와 터빈(131, 132, 133, 134)을 포함하여 구현된다.
복수개의 수차날개(111, 112)는 서로 반대 방향으로 힘을 가하는 바람과 조류에 의해 회전한다. 일례로, 복수개의 수차날개(111, 112)는 합판 또는 목재류로 제작되며 끝에 물갈퀴가 형성되는 것이 회전력을 증대시키는 면에서 더욱 바람직할 수 있다. 상기 물갈퀴의 형태는 특별한 제한이 없으나, 예를 들면 삼각형의 형태로 부착할 수 있다.
수평회전축(113)은 복수개의 수차날개(111, 112)와 등각앵글(118)을 통해 연결되고, 복수의 자석이 장착되어 있으므로 자력발생축으로도 작용한다.
자력 발생부(114, 115, 116, 117)는 수평회전축(113)에 장착된 자석과 척력을 발생한다. 자력 발생부(114, 115, 116, 117)는 복수개의 자석을 포함하여 구현된다.
종동풀리(121, 122, 123, 124)는 수평회전축(113)과 동일한 방향으로 회전한다. 터빈(131, 132, 133, 134)은 종동풀리(121, 122, 123, 124)와 벨트(135)로 연결된다. 종동풀리(121, 122, 123, 124)와 터빈(131, 132, 133, 134)은 복수개의 수차날개(111, 112)를 기준으로 양쪽에 각각 복수개로 형성된다.
본 발명에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치는 조류의 힘, 즉 밀물과 썰물을 이용하여 복수개의 수차날개(111, 112)가 회전하여, 복수개의 수차날개(111, 112) 양쪽에 설치된 종동풀리(121, 122, 123, 124)를 구동하게 된다. 종동풀리(121, 122, 123, 124)가 구동됨에 따라 터빈(131, 132, 133, 134)이 회전하여 전기를 생산한다.
또한, 조류의 흐름과 반대방향으로 부는 바람의 힘에 의해 복수개의 수차날개(111, 112)가 회전하게 되어, 조류의 힘만으로 복수개의 수차날개(111, 112)를 회전하여 얻을 수 있는 전기보다 더 많은 양의 전기를 생산할 수 있다.
또한, 자력 발생부(114, 115, 116, 117)는 수평회전축(113)에 장착된 자석과 척력을 발생하여 수평회전축(113)의 하중을 줄이고 회전력을 높여준다. 이에 본 발명에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치는 바람과 조류에도 수평회전축(113)의 회전력이 높아 복수개의 수차날개(111, 112)가 원활하게 회전할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치(100)는 클러치부(141, 142)와, 바람 차단부재(151)와, 풍향계(152)와, CCTV부(153)를 더 포함하여 구현될 수 있다.
클러치부(141, 142)는 중동폴리(121, 122, 123, 124) 또는 터빈(131, 132, 133, 134) 등의 장치의 수리 또는 점검 등의 필요에 따라 수평회전축(113)의 회전동작을 차단하는 역할을 한다. 또한, 필요에 따라 복수개의 수차날개(111, 112)의 회전을 정지시키고 조류의 정조기 시간에 수리 또는 도크에서 수리 또는 점검을 수행할 수 있다.
바람 차단부재(151)는 바람의 방향이 조류의 방향과 동일한 방향일 경우 복수개의 수차날개(111, 112)에 부는 바람을 차단한다. 바람 차단부재(151)는 좌우 이동 조절이 가능하게 제작된다.
일례로 풍향계(152)는 복수개의 수차날개(111, 112)에 부는 바람의 세기와 진행방향을 알려준다. 풍향계(152)는 지상에서 수직으로 배치되는 지지부와, 지지부에 연결되어 회동되는 프레임과, 프레임의 양측 끝단에 각각 결합되는 풍향판과 무게추를 포함하여 구현될 수 있다. 다른 예로, 풍향계(152)는 시간의 흐름에 따라 변하는 바람의 방향을 자동으로 기록하는 자기 풍향계로 구현될 수 있다.
CCTV부(153)는 풍향계(152)와 풍향계(152)의 회전 영상을 관촬하는 것으로, 통상의 CCTV 장치를 사용하여 운용할 수 있다. CCTV부(153)는 본 발명에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치(100)의 동작 상태를 모니터링하는 용도로 활용된다.
도 2 및 도 3 은 본 발명에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치를 설명하기 위한 예시도이다. 참조부호 205는 합판으로 이루어진 깔판이다.
본 발명에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치는 무동력선(200)에 설치될 수 있으며, 무동력선(200)은 안전난간대(211)와, 부력으로 무동력선(200)의 하중을 지지하는 부력체(212)와, 무동력선(200)의 흔들림을 줄여주는 중심조절키(213)와, 자력 발생부(114, 115, 116, 117)가 장착되며 수평회전축(113)을 지지하는 지지부(214)가 형성된다. 복수개의 수차날개(111, 112)는 도 3에 도시한 바와 같이 연결부(119), 예컨대 3개의 철근으로 연결되고 그 측부에 피뢰침(136)이 설치될 수 있다. 상기 무동력선은 닻과 같은 기구에 의해 고정될 수 있음은 당연하다.
한편, 수평회전축(113)의 단부에 부착된 자석 브레이크(143, 144)는 종동풀리(121~124)의 회전을 정지시키고자 할 때, 반대극의 자석을 인가하여 정지 기능을 수행한다.
본 발명에 따른 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치가 설치된 복수개의 무동력선은 서로 연결되어 이동 및 유지 관리하는 것이 효율적일 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명에 속한 통상의 기술자라면 상술한 기재로부터 다양하게 변형하여 실시할 수 있으므로, 이에 대한 설명까지 요구되지 않는다 할 것이다. 또한, 상기 실시예를 일부 변형하여 실시한다고 하더라도 상기 실시예로 예측 가능하고 첨부한 특허청구범위의 기술적 사상에 속한다고 해석되는 한 본 발명의 권리범위에 속한다고 볼 것이다.
111, 112 : 수차날개 113 : 수평회전축
114, 115, 116, 117 : 자력 발생부
118 : 등각앵글
119 : 연결부
121, 122, 123, 124 : 종동풀리
131, 132, 133, 134 : 터빈
135 : 벨트, 136: 피뢰침
141, 142 : 클러치부
143, 144: 자석 브레이크
151 : 바람 차단부재
152: 풍향계
153 : CCTV부
200 : 무동력선
211 : 안전난간대 212 : 부력체
213 : 중심조절키 214 : 지지부

Claims (8)

  1. 무동력선에 설치되는 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치에 있어서,
    상기 무동력선은 복수 개로 연결될 수 있고, 상부 가장자리에 설치된 안전난간대(211), 무동력선의 하부에 설치되어 부력으로 무동력선의 하중을 지지하는 부력체(212), 상기 부력체의 하부에 설치되어 무동력선의 흔들림을 줄여주는 중심조절키(213) 및 자력 발생부(114,115,116,117)가 장착되고 수평회전축(113)을 지지하는 지지부(214)를 포함하여 구성되고,
    상기 발전 장치는
    연결부(119)에 의해 연결되고 서로 반대 방향으로 힘을 가하는 바람과 조류에 의해 회전하는 복수개의 수차날개(111,112)와 수평회전축(113)에 연결되는 등각앵글(118)을 포함하는 수차;
    상기 지지부(214) 상에 장착되고, 상기 복수개의 수차날개가 연결되며 자석이 장착되는 수평회전축(113);
    상기 수평회전축(113)에 장착된 자석과, 상기 자석의 척력을 발생하는 자력 발생부(114,115,116,117);
    상기 수평회전축(113)과 동일한 방향으로 회전하는 종동풀리(121,122,123,124);
    상기 종동풀리(121,122,123,124)와 벨트(135)로 연결되는 터빈(131,132,133,134);
    상기 수평회전축(113)의 회전동작을 차단하는 클러치부(141,142); 및
    상기 수평회전축(113)의 단부에 부착되어 종동폴리(121,122,123,124)의 회전을 정지시키는 자석 브레이크(143,144)를 포함하여 구성되고,
    상기 종동풀리(121,122,123,124)와 터빈(131,132,133,134)은 상기 복수개의 수차날개를 기준으로 양쪽에 각각 복수개로 형성되어 무력동력선의 좌우의 수평을 유지하도록 균형되게 배치되고, 상기 복수개의 수차날개 끝에는 삼각형의 물갈퀴가 형성되고, 상기 복수개의 수차 날개는 밀물과 썰물의 조류의 힘과 바람의 힘에 의해 회전하여 복수개의 수차날개 양쪽에 설치된 종동풀리(121,122,123,124)를 구동하고, 상기 종동풀리(121,122,123,124)는 수평회전축과 동일한 방향으로 회전하고, 상기 종동풀리에 벨트로 연결된 터빈(131,132,133,134)이 회전하여 전기가 생산되고, 상기 자력 발생부(114,115,116,117)는 상기 수평회전축(113)에 설치되어 자력발생축으로 작용하여 수평회전축의 하중을 줄이고 수평회전축(113)의 회전력을 높여서 상기 수차가 충분한 회전력을 얻을 수 있고 에너지 손실을 최소화하여 전력 생산을 원활히 할 수 있는 것을 특징으로 하는 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치가:
    바람의 방향이 조류의 방향과 동일한 방향일 경우 상기 복수개의 수차날개에 부는 바람을 차단하는 기능을 수행하는 바람 차단부재;
    를 더 포함하는 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치가:
    상기 복수개의 수차날개에 부는 바람의 세기와 진행방향을 표시하는 풍향계;
    를 더 포함하는 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치가:
    상기 복수개의 수차날개와 풍향계의 회전 영상을 관찰하는 CCTV부;
    를 더 포함하는 수력과 자력과 풍력을 이용한 발전장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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