KR100985833B1 - 태양광과 풍력을 이용한 복합 발전 장치 및 이를 이용한복합 발전 건축물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광을 집광하는 집광판의 배면을 둘러싸는 원형의 케이스를 통해 집광판이 풍압에 의해 손상을 입게되는 문제점을 해결할 수 있고, 집광판의 상부에 콘(cone) 형태의 유체가속용 프레임과 프로펠러를 이용하여 바람의 이용을 극대화함으로써, 태양광을 이용하기 어려운 상황에서도 풍력을 이용하여 전기를 발전할 수 있어 에너지효율을 향상시키는 태양광과 풍력을 이용한 복합발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 위해, 본 발명은 태양광을 집광하는 집광판; 상기 집광판의 배면을 감싸는 구조로 이루어진 케이스; 상기 집광판을 태양의 방위에 따라 회전시켜주는 구동수단; 상기 집광판의 상단에 설치되고, 내부에 바람이 이동함에 따라 직경이 작아져서 유속을 증가시키도록 양단에 유입구와 배출구가 형성된 유체가속용 프레임; 상기 유체가속용 프레임의 배출구에 설치되고, 바람에 의해 회전하는 프로펠러; 상기 집광판을 통해 태양광을 발전시키는 태양광 발전 모듈 및 상기 프로펠러를 통해 풍력발전을 하는 풍력발전모듈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전장치가 상부에 설치되어 동시에 회전하는 구조물; 상기 구조물을 지지하는 기둥; 상기 기둥의 내부에 설치되어 지하 또는 지면에서 구조물의 상부까지 엘리베이터가 승강하는 수직이송통로; 상기 구조물의 천장 내부에 수직이송통로와 인접하게 설치된 제1베어링수단; 상기 구조물의 바닥 하부에 기둥과 인접하게 설치된 제2베어링수단; 및 상기 구조물 바닥 하부에 설치되어 구조물을 회전시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전 건축물을 제공한다.

태양광, 풍력, 발전모듈, 집광판, 프로펠러, 기어, 롤러, 방향타

Description

태양광과 풍력을 이용한 복합 발전 장치 및 이를 이용한 복합 발전 건축물{Hybrid Generation Systems using Solar and Wind Energy and structure using it}

본 발명은 풍압에 영향을 거의 받지 않는 태양광 발전장치와 풍력을 이용한 풍력 자가발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 태양에너지는 풍력 및 수력 등과 함께 청정한 자연친화적 성격의 무한한 에너지원으로 고갈 위험에 처해 있는 화석연료의 유용한 대체수단으로 기능한다.

특히, 태양에너지는 다른 에너지원에 비해 그 활용이 쉽고, 고효율의 풍부한 에너지를 얻을 수 있다는 유용함에 기인하여 최근 태양에너지를 이용한 각종 자연친화적 제품들이 속속 등장하고 있는 실정이다.

그 중에서도 태양열을 집열하여 이를 전기에너지로 변환시키거나 혹은 온수 및 난방용 열원으로 활용되도록 한 기술의 발전은 태양열 에너지 이용의 보편화를 가져왔다는 기능을 부여받고 있다.

태양열 발전시스템은 추적형, 지붕형, 옥상형, 정원형, 차양형, 주차형, 태양광발전소 등으로 분류된다.

특히, 태양광 추적 장치는 태양의 고도나 방위를 측정하거나 시간에 맞추어 미리 프로그램된 방법에 따라 태양열 집열장치나 태양광 발전장치의 태양전지모듈패널이 태양을 추적하도록 하기 위한 장치이다.

일반적으로 태양광 추적은 연직 방향의 스윙축선을 중심으로 태양전지모듈판넬 등을 선회시켜 태양의 방위를 추적하는 태양광 추적 장치의 스윙(swing) 작동과 좌우 방향의 요잉축선을 중심으로 태양전지모듈판넬 등을 회동시켜 태양의 고도를 추적하는 태양광 추적 장치의 요잉(yawing) 작동에 의해 이루어진다.

대한민국 등록실용신안공보의 등록번호 제20-0297771호에는 좌/우 회전 구동과 정/역 회전 구동에 의해 태양전지모듈판넬이 태양을 추적하도록 한 태양광 추적 장치가 개시되어 있으며, 등록특허 제0420839호에는 태양전지모듈판넬을 좌우방향과 전후방향으로 회전시켜 태양을 추적하도록 한 태양광 추적 장치가 개시되어 있다.

상기와 같은 태양광 추적 장치에 의해 태양을 추적하도록 회전되는 태양전지모듈판넬은 대용량의 전력 생산을 위해서 그 면적이 넓어지게 되며, 그에 따라 상기 태양전지모듈판넬에는 바람에 의해 큰 풍압이 걸리게 된다.

따라서, 상기 태양 전지모듈판넬을 지지하여 회전시키는 태양광 추적 장치는 태양전지모듈판넬에 큰 풍압이 가해지는 경우에도 전복되거나 붕괴되지 않는 구조 를 갖도록 설계되어야 한다.

그러나, 종래의 태양광 추적 장치는 태양전지모듈판넬이 소형이어서 풍압의 영향을 고려하지 않고 설계되어 태양전지모듈판넬이 대형인 경우에 적합하지 않다.

또한, 종래에도 대형의 태양전지모듈판넬에 적용된 태양광 추적 장치가 있었으나 그러한 태양광 추적 장치는 대부분 큰 풍압에는 취약한 구조를 갖고 있거나 강한 구조의 확보를 위해 제작비가 많이 소요되는 단점을 갖는다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 태양광을 집광하는 집광판의 배면을 둘러싸는 원형의 케이스를 통해 집광판이 풍압에 의해 손상을 입게되는 문제점을 해결할 수 있고, 집광판의 상부에 콘 형태의 유체가속용 프레임과 프로펠러를 이용하여 바람의 이용을 극대화함으로써, 태양광을 이용하기 어려운 상황에서도 풍력을 이용하여 전기를 발전할 수 있어 에너지효율을 향상시키는 태양광과 풍력을 이용한 복합발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 태양광과 풍력을 이용한 복합발전장치가 회전하는 구조물의 상부에 설치되는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전 건축물을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전장치에 있어서,

태양광을 집광하는 집광판;

상기 집광판의 배면을 감싸는 구조로 이루어진 케이스;

상기 집광판을 태양의 방위에 따라 회전시켜주는 구동수단;

상기 집광판의 상단에 설치되고, 내부에 바람이 이동함에 따라 직경이 작아져서 유속을 증가시키도록 양단에 유입구와 배출구가 형성된 유체가속용 프레임;

상기 유체가속용 프레임의 배출구에 설치되고, 바람에 의해 회전하는 프로펠러;

상기 집광판을 통해 태양광을 발전시키는 태양광 발전 모듈 및 상기 프로펠러를 통해 풍력발전을 하는 풍력발전모듈을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 집광판은 수평면을 기준으로 일정한 경사각을 갖도록 설치되고, 상면이 중심부로 갈수록 오목하게 형성된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 집광판의 테두리부에는 상방향으로 반사판이 형성되어, 입사된 태양광을 집광판으로 반사시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이스 상단에 설치된 지지바;

상기 유체가속용 프레임이 회전가능하게 지지하도록 상기 지지바의 상단에 설치된 풍력회전용 베어링; 및

상기 유체가속용 프레임의 상부에 바람이 불어오는 방향으로 움직이도록 설치된 방향타를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상단부가 상기 집광판의 배면을 지지하고, 하단부가 중심축의 상부에 모아지는 고정프레임과, 상기 고정프레임의 하단부와 결합되어 상기 집광판을 회전가능하게 지지하는 중심축을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동수단은 케이스 저면에 원주방향으로 돌출형성된 회전프레임;

상기 회전프레임이 수평회전되도록 원주방향을 따라 일정한 간격으로 설치되고, 축방향으로 설치된 중심핀에 의해 회전가능하여 회전프레임을 지지하는 복수의 가이드롤러;

상기 회전프레임에 기어수단을 통해 회전력을 전달하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기어수단은 회전프레임의 저면에 설치된 원형 랙기어와, 상기 랙기어와 맞물리게 결합된 평기어를 포함하고, 상기 평기어는 모터의 출력축에 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 측면은 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전장치가 상부에 설치되어 동시에 회전하는 구조물;

상기 구조물을 지지하는 기둥;

상기 기둥의 내부에 설치되어 지하 또는 지면에서 구조물의 상부까지 엘리베이터가 승강하는 수직이송통로;

상기 구조물의 천장 내부에 수직이송통로와 인접하게 설치된 제1베어링수단;

상기 구조물의 바닥 하부에 기둥과 인접하게 설치된 제2베어링수단; 및

상기 구조물 바닥 하부에 설치되어 구조물을 회전시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 구조물은 회전 전망대, 주거공간을 포함하는 주택 및 카폐 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 제1베어링수단은 수직이송통로의 외표면에 원주방향으로 형성되면서 부착된 제1하우징;

상기 구조물의 천장 저면에 부착되고 제1하우징의 상부를 커버하는 회전패널;

상단부가 상기 회전패널의 하부에 부착된 제1회전축;

상기 회전축의 하단에 설치되어 제1회전축을 제1하우징의 저면에서 회전가능하게 지지하는 제1회전롤러; 및

상기 회전축의 좌우움직임을 방지하기 위해 회전축과 제1하우징 사이에 삽입된 복수의 좌우흔들림 방지용 베어링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2베어링수단은 기둥의 외표면에 원주방향으로 형성되면서 일정한 간격으로 적층되어 부착된 복수의 제2하우징;

상기 구조물의 바닥부 하면에서 수직하방향으로 연장된 수직원형패널;

상기 수직원형패널의 내측면에서 각 제2하우징의 상부를 커버하도록 수평방향으로 연장된 복수의 수평회전패널;

상단부가 상기 수평회전패널에 결합된 제2회전축;

상기 제2회전축의 하단에 설치되어 제2회전축을 제2하우징의 저면에서 회전가능하게 지지하는 제2회전롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동수단은 구조물의 바닥부 저면에 원주방향으로 돌출형성된 회전프레임;

상기 회전프레임이 수평회전되도록 원주방향을 따라 일정한 간격으로 설치되고, 축방향으로 설치된 중심핀에 의해 회전가능하여 회전프레임을 지지하는 복수의 가이드롤러;

상기 회전프레임에 기어수단을 통해 회전력을 전달하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기어수단은 회전프레임의 저면에 설치된 링기어와, 상기 링기어와 맞물리게 결합된 평기어와, 상기 평기어를 수평방향으로 지지하기 위해 평기어와 맞물리게 결합되는 아이들기어를 포함하고, 상기 평기어는 모터의 출력축에 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 입력부가 상기 모터의 출력축과 연결되고, 출력부가 상기 평기어와 연결된 감속기를 포함하고, 상기 모터의 회전력을 감속기를 통해 감속하여 전달하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광과 풍력을 이용한 복합 발전 장치 및 이를 이용한 복합 발전 건축물에 의하면, 태양광을 집광하는 집광판의 배면을 감싸는 원형구조로 케이스를 설치함으로써, 집광판이 풍압의 영향을 덜 받아 풍압에 의한 집광판의 안전사고를 예방할 수 있다.

또한, 집광판을 평판형태가 아닌 오목한 곡면으로 형성하고, 집광판의 테두레에서 상방향으로 반사판을 형성함으로써, 태양의 고도에 따라 변화되는 직사광선이 어느 각도로 입사되더라도 집광하기 용이하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 태양이 구름에 가려 날씨가 흐린 경우에 대개 바람이 많이 부는 경우가 발생하므로, 태양광을 이용하여 에너지를 발전하기 어려운 경우에도 유체가속용 프레임을 통해 프로펠러의 회전력을 증가시킴으로써, 풍력 자가 발전을 통한 에너지효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 태양광 및 풍력을 이용한 복합발전장치는 어느 곳에 설치가 가능하고, 특히 회전하는 건축물의 상부에 복합발전장치를 설치함으로써, 건축물의 기능 향상 및 에너지 효율적 측면에서 활용도를 증가시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 및 풍력을 이용한 복합 발전장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 도 1에서 "A"부를 나타내는 상세도이다.

본 발명의 일 실시예는 태양열과 풍력을 이용한 복합발전장치에 관한 것이다.

다수의 대체에너지 중에서 그 효용성과 범용성 및 발전 가능성을 모두 고려하여 볼 때, 가능성이 있는 대체에너지는 단연 태양광 발전과 풍력발전이다. 물론, 이러한 대체에너지는 각종 기후환경과 운전 특성에 따라 그 효율이 크게 좌우되기는 하지만, 발전 효율을 증가시키게 되면 실질적으로 석유를 대체할 에너지로 인식하고 있다.

또한, 태양광 발전과 풍력발전은 그 방식의 특성상 일간, 연간으로 상호 보완적인 특성을 갖는다. 이는 태양광과 풍력이 각기 상반된 기상특성에서 동작하기 때문이다. 따라서, 태양광 발전과 풍력발전이 상호 복합된 발전방식을 채택하면 그 에너지 효율이 더욱 높아질 수 있게 될 것이다.

본 발명에 따른 태양광과 풍력을 이용한 복합발전장치는 태양광의 방위각에 따라 집광판(10)이 회전하면서 집광하여 발전하는 태양광 발전장치와, 태양광 발전장치의 상부에 설치되어 바람에 의해 회전하는 프로펠러(24)를 통해 발전하는 풍력발전장치가 복합된 장치이다.

상기 태양광 발전장치는 태양광을 집광하는 집광판(10), 집광판(10)이 바람의 영향을 덜 받도록 하는 바람막이용 케이스(12,112), 집광판(10)을 태양광의 방위각에 따라 회전시키는 수평회전 구동수단을 포함한다.

상기 풍력발전장치는 바람막이용 케이스(12,112)의 상단에 설치된 프로펠러(24)와, 바람의 속도를 가속시켜 프로펠러(24)에 공급하는 유체가속용 프레임(23)를 포함한다.

본 발명에 따른 태양광 발전은 집광판(10)을 이용하여 가능하게 된다. 상기 집광판(10)은 상면이 오목하게 형성된다. 즉, 중심부로 갈수록 더 깊이 들어간 형태로 형성된다. 집광판(10) 전체면의 형상은 원형, 사각형 등 다양한 형태로 구현가능하다.

상기 집광판(10)의 배면은 평판 형태로 고정프레임(11)에 의해 일정한 경사각으로 고정되고, 집광판(10)의 테두리면을 형성하면서 집광판(10)의 배면 테두리단에서 상방향으로 반사판(154)이 형성되게 된다. 상기 반사판(154)은 태양에서 비춰지는 직사광선을 반사시켜 집광판(10)으로 향하게 하고, 집광판(10)은 이를 반사된 빛을 받아 집광효율을 더욱 향상시킨다.

본 발명은 집광판(10)이 풍력을 받더라도 안전한 구조로 만들기 위해 집광 판(10)의 배면을 둘러싸는 바람막이용 케이스(12)가 부착된다.

상기 바람막이용 케이스(12)는 집광판(10)의 배면을 바람으로부터 차단할 수 있도록 후면이 집광판(10)의 상단에서 하단까지 원형의 곡면으로 밀폐되는 구조로 형성되어 집광판(10)의 후방에서 불어오는 바람이 케이스(12)의 양옆으로 분산되게 된다.

이때, 상기 바람막이용 케이스(12)의 내부에는 공간이 형성되고, 집광판(10)의 배면은 케이스(12)의 경사면을 이루게 된다.

상기 집광판(10)의 상면을 오목하게 형성한 이유는 태양의 고도가 변하더라도 즉, 태양의 직사광선이 어느 각도로 비춰지더라도 태양광을 한 곳으로 모아 주는데 용이하도록 하기 위함이다. 따라서, 상기 집광판(10)을 오목하게 형성하므로 태양의 고도에 따라 집광판(10)을 좌우방향의 요잉축선을 중심으로 회전시킬 필요가 없게 된다.

상기 집광판(10)의 배면을 지지하고 있는 고정프레임(11)은 적어도 상부, 중간부, 하부를 받칠 수 있는 바(bar) 형태로 이루어지며, 고정프레임(11)의 일단부는 집광판(10)의 배면에 그리고, 고정프레임(11)의 타단부는 중심축(13)의 상부에 모아지는 구조로 설치된다.

상기 중심축(13)은 집광판(10)의 배면을 지지하고 있는 고정프레임(11)의 하단부를 받쳐서 집광판(10) 전체의 하중을 회전가능하게 지지하는 구조로 설치되고, 집광판(10)의 테두리단을 둘러싸는 케이스(12) 역시 집광판(10)이 바람의 영향을 최소화시면서, 집광판(10)이 안전하게 회전될 수 있도록 해 준다.

상기 케이스(12)의 저면에는 케이스(12)를 지지하기 위해 회전프레임(14)이 부착되고, 베이스프레임(21)에는 원주방향으로 형성된 "U"단면의 가이드레일(16)과, 가이드레일(16) 상에 일정한 간격으로 제자리에서 회전가능한 가이드롤러(15)가 설치되어 있다.

또한, 회전프레임(14)의 하부에는 기어가 아래방향으로 형성된 원형의 랙기어(17)가 부착되고, 회전프레임(14)이 좌우로 움직이는 것을 방지하기 위해 회전프레임(14)의 내측에 수직방향으로 유동방지용 롤러(20)가 설치된다. 이때, 상기 유동방지용 롤러(20)는 회전프레임(14)의 내측면과 접촉하면서 회전프레임(14)의 회전시 저항을 최소화시켜주는 역할도 하게 된다.

상기 랙기어(17)는 집광판(10)을 포함한 케이스(12) 전체를 회전시켜 주기위한 동력전달수단으로, 랙기어(17)와 맞물리게 되는 기어는 평기어(18)이고, 평기어(18)는 태양광 발전시스템이 태양광의 방위에 따라 회전가능하도록 구동시켜주는 모터(19)의 출력축에 축설되어, 모터 가동시 평기어(18)가 회전함으로 랙기어(17)를 회전시켜 집광판(10) 및 케이스(12) 전체가 중심축(13)을 중심으로 회전하게 된다.

상기 집광판(10)을 통해 태양광 에너지를 발전하는 태양광 발전모듈은 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력 발전은 바람의 이동에 의해 회전되는 프로펠러(24)를 이용하여 가능하고, 프로펠러(24)의 회전력을 이용한 풍력발전모듈은 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 본 발명에서는 바람의 이동량이 적은 경우에도 바람에 의한 프로펠러(24)의 회전력을 극대화 시킬 수 있는 구조를 제안한다.

상기 프로펠러(24)는 콘(CONE) 형태의 유체가속용 프레임(23)의 배출구를 통해 가속된 바람을 이용하여 회전속도를 극대화하게 된다. 상기 유체가속용 프레임(23)은 상부패널(26)과 하부패널(27) 사이에 부착된다.

상기 상부패널(26)에는 방향타(25)가 부착되며, 이때 방향타(25)는 바람의 이동방향에 따라 유체가속용 프레임(23)의 입구를 바람이 불어오는 쪽으로 이동시킬 수 있도록 도와준다. 그리고, 하부패널(27)의 하면은 케이스(12) 상단에 설치된 지지바(117)와, 지지바(117)의 상단에 설치된 베어링에 의해 회전가능하게 지지된다.

상기 프로펠러(24)를 통해 풍력 에너지를 발전하는 풍력발전모듈은 이미 공지된 기술이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같은 태양광 및 풍력을 이용한 복합 발전장치는 어떠한 건축물에나 설치가 가능하다. 예를 들어 농가, 아파트, 전원주택, 빌라, 단독주택 등 제한되지 않는다.

상기 태양광 발전장치는 건축물 옥상에 고정될 수 있으며, 태양에 따라 180°회전될 수 있고, 풍력자가발전기는 360°회전될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예는 상기 태양광과 풍력을 이용한 복합 발전장치가 지상 3m 이상에서 360°회전하는 구조물(149)의 상부에 설치되어, 기둥을 중심으로 구조물(149)과 복합 발전 장치가 동시에 회전된다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 도 1의 장치가 회전하는 구조물 상부에 설치된 모습을 나타내는 구성도이고, 도 4는 도 3의 "B"부 상세도이고, 도 5는 도 3의 "C"부 상세도이고, 도 6은 도 3의 "D"부 상세도이고, 도 7은 도 3의 "가-가"선을 따라 취한 단면도이고, 도 8은 도 3의 "나-나"선을 따라 취한 단면도이다.

상기 구조물(149)은 회전 전망대, 주거공간을 포함하는 주택, 또는 카페 등이 될 수 있다. 이때 구조물(149)은 연직방향으로 설치된 기둥(115)의 상부에 설치될 수 있으며, 기둥(115) 내부 중심에는 수직이송통로(113)가 설치되고, 수직이송통로(113)의 내부에는 지하 또는 지상에서 구조물(149)에 사람 등이 이동할 수 있는 엘리베이터(114)가 설치된다.

또한, 상기 기둥(115)의 내부에는 엘리베이터(114)를 중심에 두고 원형으로 올라가는 원형계단(150)을 설치할 수 있다.

상기 구조물(149)의 천장(116)이 수직이송통로(113)의 외표면을 따라 회전하는 구조를 설명한다.

천장(116) 하부에는 회전패널(121)이 "U"자형 단면의 제1하우징(120) 상부를 커버하는 형태로 부착되고, 제1하우징(120)은 천장(116)과 인접한 수직이송통로(113)의 외표면에 원주방향을 따라 부착된다.

제1회전축은 상부회전축(122a)과 하부회전축(122b)이 커플링에 의해 연결되고, 상부회전축(122a)의 상단부가 회전패널(121)에 결합되고, 하부회전축(122b)의 하단부가 제1하우징(120)의 저면에서 제1회전롤러(123)를 매개로 회전하는 구조로 설치된다.

이때, 제1회전롤러(123)는 제1회전축(122a,122b)을 회전가능하게 지지하고, 하부회전축(122b)의 하단에 브라켓이 설치되고, 양단부가 브라켓에 의해 지지된 회전핀(124)을 통해 제1회전롤러(123)가 회전하게 된다.

상기 상부회전축(122a) 및 하부회전축(122b)에는 제1베어링(125a,125b)이 축방향으로 삽입되어, 제1회전축(122a,122b)이 좌우로 흔들리는 것을 방지한다.

상기 구조물(149)의 바닥부가 기둥(115)의 외표면을 따라 회전하는 구조를 설명한다.

상기 구조물(149) 바닥부의 하면에 수직원형패널(132)이 원주방향을 따라 수직하방향으로 연장형성되고, 수직원형패널(132)에서 수평방향으로 수평회전패널(131)이 형성되며, 기둥(115)의 외표면에 원주방향을 따라 "U"자형 단면의 제2하우징(130)이 부착된다.

제2회전축은 상부회전축(134a)과 하부회전축(134b)이 커플링에 의해 연결되고, 상부회전축(134a)의 상단부가 수평회전패널(131)에 결합되고, 하부 회전축(134b)의 하단부가 제2회전롤러(135)를 매개로 제2하우징(130)의 저면에서 원주방향을 따라 회전하는 구조로 설치된다.

이때, 제2회전롤러(135)는 제2회전축(134a,134b)을 회전가능하게 지지하고, 하부회전축(134b)의 하단에 브라켓이 설치되고, 양단부가 브라켓에 의해 지지된 회전핀을 통해 제2회전롤러(135)가 회전하게 된다.

또한, 제2하우징(130)은 기둥의 외측면 상하부에 이중으로 적층되며, 수직원형패널(132) 및 수평회전패널(131)을 통해 제2회전축(134a,134b)을 연결하고, 연결 바(133)는 상하단부가 수평회전패널(131)을 연결할 수 있도록 수직방향으로 설치된다.

상기 구조물이 구동수단에 의해 회전되는 구성 및 작용을 설명한다.

구조물(149)의 바닥 하부에 회전프레임(140)이 하방향으로 돌출형성되고, 회전프레임(140)은 바닥하부에 원주방향으로 형성된 가이드레일(141)과, 가이드레일(141)을 따라 일정한 간격으로 설치된 가이드롤러(142)를 통해 회전가능하게 지지된다.

또한, 상기 회전프레임(140)의 안쪽측면에 링기어(148)가 설치되고, 회전프레임(140)은 링기어(148)와 맞물리게 결합된 평기어(145)와, 평기어(145)와 수평방향으로 맞물리게 결합된 아이들기어(146)를 통해 모터(147)의 회전력이 전달된다.

여기서, 상기 평기어(145)는 감속기(144)의 출력축에 축설되고, 감속기(144)의 입력축이 모터(147)와 연결되므로, 모터(147) 가동시 모터(147)의 회전력이 감속기(144)를 통해 감속되어 평기어(145)에 전달되게 된다.

따라서, 평기어(145)에 전달된 모터(147)의 회전력은 링기어(148)를 통해 회전프레임(140)과 함께 구조물(149)을 회전시켜준다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 및 풍력을 이용한 복합 발전장치를 나타내는 구성도이다.

도 2는 도 1에서 "A"부를 나타내는 상세도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 도 1의 장치가 회전하는 구조물 상부에 설치된 모습을 나타내는 구성도이다.

도 4는 도 3의 "B"부 상세도이다.

도 5는 도 3의 "C"부 상세도이다.

도 6은 도 3의 "D"부 상세도이다.

도 7은 도 3의 "가-가"선을 따라 취한 단면도이다.

도 8은 도 3의 "나-나"선을 따라 취한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 집광판 11,111 : 고정프레임

12,112 : 케이스 13 : 중심축

14,140 : 회전프레임 15,142 : 가이드롤러

16,141 : 가이드레일 17 : 랙기어

18,145 : 평기어 19,147 : 모터

20 : 유동방지용 롤러 21 : 베이스 프레임

22,143 : 고정핀 23 : 유체가속용 프레임

24 : 프로펠러 25 : 방향타

26 : 상부패널 27 : 하부패널

113 : 수직이송통로 114 : 엘리베이터

115 : 기둥 116 : 천장

117 : 지지바 120 : 제1하우징

121 : 회전패널 122a,122b : 제1회전축

123 : 제1회전롤러 124 : 회전핀

125a,125b : 제1베어링 130 : 제2하우징

131 : 수평회전패널 132 : 수직원형패널

133 : 연결바 134a,134b : 제2회전축

135 : 제2회전롤러 136,137 : 제2베어링

144 : 감속기 145 : 평기어

146 : 아이들기어 148 : 링기어

149 : 구조물 150 : 원형계단

151 : 세로보 152 : 가로보

153 : 반경방향보 154 : 반사판

Claims (14)

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4. 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전장치에 있어서,

   수평면을 기준으로 일정한 경사각을 갖도록 설치되고, 상면이 중심부로 갈수록 오목하게 형성되어 태양광을 집광하는 집광판;

   상기 집광판의 배면을 감싸는 구조로 이루어진 케이스;

   상기 집광판을 태양의 방위에 따라 회전시켜주는 구동수단;

   상기 집광판의 상단에 설치되고, 내부에 바람이 이동함에 따라 직경이 작아져서 유속을 증가시키도록 양단에 유입구와 배출구가 형성된 유체가속용 프레임;

   상기 유체가속용 프레임의 배출구에 설치되고, 바람에 의해 회전하는 프로펠러;

   상기 집광판을 통해 태양광을 발전시키는 태양광 발전 모듈 및 상기 프로펠러를 통해 풍력발전을 하는 풍력발전모듈을 포함하며,

   상기 집광판의 테두리부에는 상방향으로 반사판이 형성되어, 입사된 태양광을 집광판으로 반사시키며,

   상기 케이스 상단에 설치된 지지바;

   상기 유체가속용 프레임이 회전가능하게 지지하도록 상기 지지바의 상단에 설치된 풍력회전용 베어링; 및

   상기 유체가속용 프레임의 상부에 바람이 불어오는 방향으로 움직이도록 설치된 방향타를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상단부가 상기 집광판의 배면을 지지하고, 하단부가 중심축(13)의 상부에 모아지는 고정프레임과, 상기 고정프레임의 하단부와 결합되어 상기 집광판을 회전가능하게 지지하는 중심축(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용 한 복합 발전장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 구동수단은 케이스 저면에 원주방향으로 돌출형성된 회전프레임;

   상기 회전프레임이 수평회전되도록 원주방향을 따라 일정한 간격으로 설치되고, 축방향으로 설치된 중심핀에 의해 회전가능하여 회전프레임을 지지하는 복수의 가이드롤러;

   상기 회전프레임에 기어수단을 통해 회전력을 전달하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전장치.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 기어수단은 회전프레임의 저면에 설치된 원형 랙기어와, 상기 랙기어와 맞물리게 결합된 평기어를 포함하고, 상기 평기어는 모터의 출력축에 설치된 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전장치.
8. 청구항 4의 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전장치가 상부에 설치되어 동시에 회전하는 구조물;

   상기 구조물을 지지하는 기둥;

   상기 기둥의 내부에 설치되어 지하 또는 지면에서 구조물의 상부까지 엘리베이터가 승강하는 수직이송통로;

   상기 구조물의 천장 내부에 수직이송통로와 인접하게 설치된 제1베어링수단;

   상기 구조물의 바닥 하부에 기둥과 인접하게 설치된 제2베어링수단; 및

   상기 구조물 바닥 하부에 설치되어 구조물을 회전시키는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전 건축물.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 구조물은 회전 전망대, 주거공간을 포함하는 주택 및 카폐 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전 건축물.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 제1베어링수단은 수직이송통로의 외표면에 원주방향으로 형성되면서 부착된 제1하우징;

    상기 구조물의 천장 저면에 부착되고 제1하우징의 상부를 커버하는 회전패널;

    상단부가 상기 회전패널의 하부에 부착된 제1회전축;

    상기 회전축의 하단에 설치되어 제1회전축을 제1하우징의 저면에서 회전가능하게 지지하는 제1회전롤러; 및

    상기 회전축의 좌우움직임을 방지하기 위해 회전축과 제1하우징 사이에 삽입된 복수의 좌우흔들림 방지용 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전 건축물.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 제2베어링수단은 기둥의 외표면에 원주방향으로 형성되면서 일정한 간격으로 적층되어 부착된 복수의 제2하우징;

    상기 구조물의 바닥부 하면에서 수직하방향으로 연장된 수직원형패널;

    상기 수직원형패널의 내측면에서 각 제2하우징의 상부를 커버하도록 수평방향으로 연장된 복수의 수평회전패널;

    상단부가 상기 수평회전패널에 결합된 제2회전축;

    상기 제2회전축의 하단에 설치되어 제2회전축을 제2하우징의 저면에서 회전가능하게 지지하는 제2회전롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전 건축물.
12. 청구항 11에 있어서,

    상기 구동수단은 구조물의 바닥부 저면에 원주방향으로 돌출형성된 회전프레임;

    상기 회전프레임이 수평회전되도록 원주방향을 따라 일정한 간격으로 설치되고, 축방향으로 설치된 중심핀에 의해 회전가능하여 회전프레임을 지지하는 복수의 가이드롤러;

    상기 회전프레임에 기어수단을 통해 회전력을 전달하는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전 건축물.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 기어수단은 회전프레임의 저면에 설치된 링기어와, 상기 링기어와 맞물리게 결합된 평기어와, 상기 평기어를 수평방향으로 지지하기 위해 평기어와 맞물리게 결합되는 아이들기어를 포함하고, 상기 평기어는 모터의 출력축에 설치된 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전 건축물.
14. 청구항 13에 있어서,

    입력부가 상기 모터의 출력축과 연결되고, 출력부가 상기 평기어와 연결된 감속기를 포함하고, 상기 모터의 회전력을 감속기를 통해 감속하여 전달하는 것을 특징으로 하는 태양열과 풍력을 이용한 복합 발전 건축물.

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