WO2012033380A2

WO2012033380A2 - 발전장치

Info

Publication number: WO2012033380A2
Application number: PCT/KR2011/006703
Authority: WO
Inventors: 김상서
Original assignee: Kim Sangseo
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2012-03-15
Also published as: KR20100106284A; WO2012033380A3; KR101013248B1

Abstract

본 발명은 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 가온된 공기는 상승하는 원리를 이용하여 자가발전을 행할 수 있도록 하여 아파트와 같은 공동주택은 물론 관공서, 학교 등에서 타워형으로 설치하여 전기를 공급받을 수 있도록 하여 에너지 절감 효과를 극대화시킬 수 있도록 한 발전장치에 관한 것이다. 즉, 본 발명에서 제공하는 발전장치(1)는 타워(3)의 외측으로 수직 고정되며 하부는 지면과 일정 간격 이격되도록 설치되는 수개의 원통형 관체(2)와, 상기 관체(2)의 하부에 설치되어 유입되는 공기를 관체(2) 상부로 송풍하기 위한 송풍수단(6)과, 상기 관체(2)에 수평방향으로 형성되는 다수개의 조립개구(11)와, 상기 조립개구(11)를 통해 끼움조립되어 관체(2)를 통해 상승하는 공기의 압력에 의해 회전되는 다수개의 로터(9)와, 상기 다수개의 로터(9)와 각각 연결되어 발전을 행하는 다수개의 발전기(10)와, 상기 발전기(10) 수리와 교환을 위해 작업자가 올라가 작업을 행할 수 있는 작업대(5)가 타워(3)에 설치된 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명의 발전장치는 장소에 구애받지 않고 설치가 가능하며, 다수개의 로터를 공기가 대류현상에 의해 관체를 통해 상승할 시 공기 압력에 의해 회전토록 하여 발전을 행하므로 별도의 에너지원 공급없이도 발전이 이루어질 수 있으며, 수개의 관체에 다수개의 발전유닛을 설치하여 최소 공간점유로 최대의 발전효율을 달성할 수 있어 전기 에너지의 자체 수급이 가능하고 설비비용이 기존의 발전장치에 비해 염가로 가능하여 경제적 효과도 지대한 것이다.

Description

발전장치

본 발명은 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 가온된 공기는 상승하는 원리를 이용하여 자가발전을 행할 수 있도록 하여 아파트와 같은 공동주택은 물론 관공서, 학교 등에서 타워형으로 설치하여 전기를 공급받을 수 있도록 하여 에너지 절감 효과를 극대화시킬 수 있도록 한 발전장치에 관한 것이다.

기존에 알려진 발전장치는 물이 낙하시 낙차를 이용하여 터빈을 회전시켜 발전하는 수력발전장치 및 자연의 풍력을 이용하는 풍력발전장치, 다양한 연소 에너지원을 이용하여 터빈을 회전시켜 발전하는 화력발전장치 및 태양광을 이용한 발전장치 등 다양한 발전장치가 사용되고 있다.

그러나 이러한 기존 발전장치의 경우 에너지원을 얻을 수 있는 특정의 장소(강이나 바람이 많이 부는 장소 등)에 설비가 가능하고, 태양광 발전장치의 경우 솔라셀(solar cell)의 비용이 고가여서 원하는 정도의 전력을 공급받기 위해서는 투자비용이 다대하게 소모되어 이러한 문제점을 해결할 수 있는 발전장치의 개발이 절실히 요망되었던 것이다.

이에 본 발명에서 제공하는 발전장치는 도심의 아파트, 연립주택과 같은 공동주택이나 관공서, 학교 등 장소에 구애받지 않고 간단히 시공하여 발전이 가능하며,

별도의 에너지원 공급이 없이도 공기가 가온되면 상승하는 원리를 이용하여 발전이 가능토록 하며,

필요에 따라 공기를 인위적으로 가온 및 송풍시켜 연도를 통해 상승토록 하고, 그러한 공기의 상승압력에 의해 발전유닛의 로터를 회전시켜 발전이 행해지도록 한 발전장치를 제공코자 하는 것이다.

본 발명에서 제공하는 발전장치는 소정 높이로 축조된 타워 외측으로 하부는 지면과 일정 간격 이격되도록 수개의 원통형 관체를 수직으로 설치하고, 상기 관체에 수평방향으로 다수개의 조립개구를 형성하여 이를 통해 끼움조립되어 관체를 통해 상승하는 공기를 송풍수단으로 송풍토록 하여 상승하는 공기의 압력에 의해 회전되는 다수개의 로터를 설치하며, 상기 다수개의 로터는 각각 발전을 행하는 발전기 연결되어 발전을 행할 수 있도록 하고, 상기 발전기는 타워에 형성되어 작업자가 올라가 작업을 행할 수 있는 작업대에 정위치 고정수단에 의해 고정설치토록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발전장치는 장소에 구애받지 않고 설치가 가능하며, 다수개의 로터를 공기가 대류현상에 의해 관체를 통해 상승할 시 공기 압력에 의해 회전토록 하여 발전을 행하므로 별도의 에너지원 공급없이도 발전이 이루어질 수 있으며, 수개의 관체에 다수개의 발전유닛을 설치하여 최소 공간점유로 최대의 발전효율을 달성할 수 있어 전기 에너지의 자체 수급이 가능하고 설비비용이 기존의 발전장치에 비해 염가로 가능하여 경제적 효과도 지대한 매우 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 발전장치의 바람직한 일 실시예의 개략적인 구성을 보인 사시도

도 2는 본 발명에서 제공하는 발전장치의 개략적인 구성을 보인 평면도

도 3은 본 발명에서 제공하는 발전장치의 A-A 선 단면도

도 4는 본 발명에서 제공하는 발전장치의 발전유닛이 관체와 작업대에 설치된 부위를 발췌한 확대 단면도

도 5는 본 발명에서 제공하는 발전장치의 발전유닛을 관체와 작업대로부터 분해한 사시도

도 6은 본 발명에서 제공하는 발전장치에 태양광발전장치를 설치한 경우를 보인 평면도

도 7은 본 발명에서 제공하는 발전장치에 사용되는 다른 구성의 발전유닛을 관체와 작업대에 설치한 상태를 보인 단면도

도 8은 본 발명에서 제공하는 발전장치에 사용되는 다른 구성의 발전유닛을 관체와 작업대에 설치한 상태를 보인 횡단면도

본 발명에서 제공하는 발전장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 8과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 발전장치(1)는 위치에 구애받지 않고 설치가 가능하며, 원하는 전력을 발전하기 위하여 발전유닛(generating unit)의 용량 및 개수 등을 선택하여 설치, 시공이 이루어질 수 있다.

즉, 본 발명의 발전장치(1)는 수개의 원통형 관체(2)를 타워(3)의 외측으로 수직방향으로 설치하고, 상기 관체(2) 내부에 정해진 간격 또는 적정 간격으로 공기가 대류작용에 의해 상승할 시에 발생되는 압력에 의해 회전하면서 발전을 행할 수 있는 발전유닛(4)을 착탈 가능하게 설치하며, 상기 발전유닛(4)의 고장 시 수리 및 교환 등을 위해 작업자가 올라가서 작업을 행할 수 있도록 승강기 또는 사다리로 연결되는 작업대(5)를 발전유닛(4)이 설치되는 곳 마다 구비토록 하며, 관체(2)의 하부에는 공기의 대류작용과 함께 보다 강한 공기의 압력으로 발전을 행하기 위해 별도의 송풍을 행하기 위한 송풍수단(6)을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 타워(3)는 콘크리트 구조물로 축조할 수 있음은 물론 철제빔 등을 사용하여 철구조물 등으로 축조가 가능하며, 상기 타워(3)의 외측으로 원통형의 관통된 관체(2)를 수직방향으로 설치하여 관체(2) 하부의 지면의 공기가 대류작용에 의해 상부로 상승 배출이 이루어질 수 있도록 설치한다.

도시한 예는 원통형으로 축조된 타워(3)의 외측을 따라 6개의 관체(2)를 수직으로 설치한 경우를 예시하고 있으나, 상기 관체(2)의 개수 및 설치방향 등은 타워(3)의 형상 및 발전용량에 따라 다양하게 변경 실시할 수 있음은 물론이다.

상기 수개의 관체(2) 하부는 타워(3) 설치면과 일정 폭 간격을 갖도록 이격시켜 지면에서 가온된 공기가 관체(2)의 하부로 유입토록 한다. 상기 관체(2) 하부로 유입되는 가온된 공기를 강제로 송풍하기 위한 송풍기와 같은 송풍수단(6)이 선택적으로 설치된다.

상기 관체(2)는 태양광을 조사(照射)받을 수 있도록 타워(3) 외부에서 노출되도록 설치하거나, 별도의 가온수단(7)으로 관체(2)를 통해 상승하는 공기를 가온시킬 수 있도록 하는 것도 가능하다.

상기 가온수단(7)은 다양한 수단이 설치가 가능하며, 바람직하기로는 외부에서 전원공급 없이도 가온을 수행할 수 있도록 타워(3) 또는 관체(2) 외부에 도 6에서 보는 바와 같이 태양광발전장치(8)를 설치하여 여기서 얻어진 전력을 사용하여 관체(2)의 하부에 설치된 전기히터와 같은 가온수단(7)을 가온토록 하여 관체(2)로 유입된 공기를 보다 높은 온도로 가온시켜 상승 압력을 높일 수 있도록 하며, 하절기 같이 태양광이 강한 경우에는 가온수단(7)을 가동치 않고 태양광에 의해 관체(2) 외부만을 가온시키더라도 관체(2) 내부로 전달되는 복사열에 의해 충분한 공기의 상승압력을 도출할 수 있는 것이다.

상기 가온수단(7)은 필요에 따라 전기나 가스, 화석연료를 사용하는 버너 등으로 대체할 수 있음은 물론이다.

상기 관체(2)에 상하 방향으로 다수개 설치되는 발전유닛(4)은 가온된 뜨거운 공기가 송풍수단(6)에 의해 빠르게 상승할 시에 발생되는 공기압에 의해 회전되는 수개의 블레이드(blade)를 갖는 로터(rotor; 9)와, 상기 로터(9)의 회전력에 의해 발전을 행하는 통상의 발전기(generator; 10)로 구성되며, 상기 로터(9)와 발전기(10)는 고장 시에 수리나 교환 등을 행하고자 할 시에 관체(2) 및 작업대(5)로부터 용이하게 착탈 할 수 있도록 한다.

이를 위해 관체(2)에 설치되는 발전유닛(4)은 관체(2)의 수평 방향에서 블레이드를 갖는 로터(9)가 끼움조립식으로 조립이 이루어질 수 있도록 조립개구(11)를 반원호형으로 형성하여 상기 조립개구(11)를 통해 로터(9)가 관체(2)의 상하 방향 중심에 조립된 후 작업대(5)에서 발전기(10)를 정위치 고정시킨 후 도시하지 아니한 충전제어시스템(charge controller)과 전기적으로 결선을 행하면 발전유닛(4)이 조립 완료될 수 있도록 한다. 상기 조립개구(11)에는 로터(9)를 관체(2) 내부로 설치한 후 상승기류의 누출을 방지하기 위해 별도의 커버를 개폐식으로 설치할 수 있다. 이러한 커버는 일반적인 것이므로 도면이나 설명에 별도로 언급치는 않았다.

상기 발전유닛(4)의 정위치 고정수단으로는 다양한 수단이 강구될 수 있으며, 이는 도 4,5에 도시한 바와 같이 작업대(5)에 발전기(10) 조립요홈(12)을 형성하여 상기 조립요홈(12)에 발전기(10)를 끼움조립한 후 제1브라켓(13)에 형성된 제1결합공(14)과 작업대(5)에 형성된 제2결합공(15)을 통해 볼트(16)로 고정하거나,

도 7,8에서 도시한 바와 같이 로터(9)와 발전기(10)를 일체형으로 제작한 발전유닛(4)을 사용하여 발전기(10)에 연결된 연결대(17)에 제2브라켓(18)을 형성하여 전기한 바와 같이 작업대(5)에 형성된 조립요홈(12)을 통해 제2브라켓(18)을 정위치에 끼움조립시킨 후 볼트(16)로 제2브라켓(18)에 형성된 제3결합공(19)과 작업대(5)에 형성된 제2결합공(15)을 통해 고정시킬 수도 있는 것이다.

이러한 발전유닛(4)의 정위치 고정수단은 일반적으로 알려진 다양한 수단으로 대체 설치할 수 있음은 물론이다.

상기 관체(2)에 조립되는 다수개의 발전유닛(4)에서 발전된 교류(AC) 전기는 충전제어시스템으로 모아지게 되어 직류(DC)로 축전지에 저장되고, 직류가 인버터를 통해 교류로 변환시킨 후 수용가로 공급되며, 이러한 발전된 전류의 축전 및 수용가 공급과정 등은 일반적인 사항이므로 본 발명의 상세한 설명에서는 더 이상 언급치 않기로 한다.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 발명의 발전장치(1)는 아파트와 같은 공동주택은 물론 일반 주택, 공공기관, 학교 등 다양한 장소 및 설치면적에 크게 구애받지 않고 시공, 설치가 가능하며, 기존 풍력발전에 비교할 시에 적절한 바람이 불지않아도 공기의 대류현상 및 선택적인 송풍작용에 의해 효율적인 발전을 행할 수 있는 바, 이의 작용 등을 이하에 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 발전장치(1)를 구성하는 타워(3)가 설치된 장소에서 가온된 공기가 송풍수단(6)에 의해 관체(2) 하부를 통해 유입되어 대류작용 및 송풍작용에 의해 관체(2)의 상부로 상승하면서 관체(2) 내부에 설치된 다수개의 로터(9)를 회전시키면서 상승을 하여 관체(2) 상부에서 대기로 방출된다.

공기의 대류작용 및 송풍수단(6)에 의한 송풍작용에 의해 공기는 관체(2) 하부에서 상부로 상승하면서 회전되는 로터(9)에 의해 발전기(10)가 발전을 행하게 되고, 각각의 발전기(10)에서 발전된 교류(AC) 전기는 충전제어시스템으로 모아지게 되어 직류(DC)로 축전지에 저장되고, 직류가 인버터를 통해 교류로 변환시킨 후 수용가로 공급되며, 잉여 전기는 한전으로 공급되어 전기요금 정산 시에 차액을 정산하면 되는 것이다.

그리고 발전유닛(4)이 고장이 발생할 경우 수리 또는 교환을 행하고자 할 시는 작업자가 타워(3)에 설치된 승강기나 계단을 통해 해당 발전유닛(4)이 설치된 작업대(5)로 올라간 후 관체(2)로부터 발전유닛(4)을 분리하여 수리 및 교환을 행하면 된다.

즉, 발전기(10) 또는 연결대(17)에 형성된 제1,2브라켓(13,18)을 사용하여 작업대(5)에 형성된 조립요홈(12)에 조립된 후 볼트(16)로 고정된 경우 상기 볼트(16)를 나사분리한 후 조립요홈(12)에서 발전기(10) 또는 연결대(17)에 형성된 제2브라켓(18)을 분리하고, 로터(9) 또는 발전기(10) 일체형의 로터(9)를 관체(2)에서 조립개구(11)를 통해 인출한 후 수리를 행한 후 역순으로 정위치 조립하거나 교환을 하여 역순으로 정위치 조립하면 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예 중 하나를 예시하여 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

[부호의 설명]

1: 발전장치 2: 관체 3: 타워 4: 발전유닛 5: 작업대 6: 송풍수단 7: 가온수단 8: 태양광발전장치 9: 로터 10: 발전기 11: 조립개구 12: 조립요홈 13: 제1브라켓 14: 제1결합공 15: 제2결합공 16: 볼트 17: 연결대 18: 제2브라켓 19: 제3결합공

Claims

발전장치(1)를 구성함에 있어서;

타워(3)의 외측으로 수직 고정되는 수개의 원통형 관체(2)와,

상기 관체(2)의 하부는 지면과 일정 간격 이격되도록 설치되며,

상기 관체(2)의 하부에 설치되어 유입되는 공기를 관체(2) 상부로 송풍하기 위한 송풍수단(6)과,

상기 관체(2)에 수평방향으로 형성되는 다수개의 조립개구(11)와,

상기 조립개구(11)를 통해 끼움조립되어 관체(2)를 통해 상승하는 공기의 압력에 의해 회전되는 다수개의 로터(9)와,

상기 다수개의 로터(9)와 각각 연결되어 발전을 행하는 다수개의 발전기(10)와,

상기 발전기(10) 수리와 교환을 위해 작업자가 올라가 작업을 행할 수 있는 작업대(5)가 타워(3)에 설치된 것을 특징으로 하는 발전장치.