WO2023200053A1 - 풍력 및 수력을 이용한 발전장치 - Google Patents

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WO2023200053A1
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a power generation device using wind and water power.
  • a wind power generator is a device that generates electricity by generating mechanical energy from the power of the wind and converting it back into electrical energy. Wind energy generated by wind is recognized as an alternative energy source because it is infinite and clean.
  • a power generation device using water power is a device that generates electric power by generating mechanical energy with the power of flowing water and converting it back into electrical energy.
  • Hydroelectric energy derived from water is also recognized as an alternative energy source because it is infinite and clean.
  • the present invention provides a power generation device using wind and water power that enables efficient power generation even in variable natural environments.
  • a body is formed with a through hole that penetrates forward and backward with buoyancy so as to float on the water, and has wheels installed so as to be movable on land, installed at the rear end of the body, a first rotation axis, and hydraulic power formed at the rear of the body.
  • a propeller unit having a propeller that rotates the third rotation shaft with hydraulic power formed inside the through hole, each connected to the first rotation shaft, the second rotation shaft, and the third rotation shaft, and the rotation force of the first rotation shaft, the second rotation shaft, and the third rotation shaft.
  • It includes an integrated power transmission unit and a generator installed in the body and connected to the power transmission unit to generate electricity by receiving integrated rotational force from the power transmission unit, and the body is moved from land to water and connected to a support body in a floating state. The position is fixed, and a power generation device using wind and water power is provided that produces electricity by integrating wind power using the wind passing through the upper part of the body, hydraulic power using water flowing around the body, and hydraulic power using water passing through the body.
  • the water wheel includes a rotating body having a cylindrical structure coupled to the first rotating shaft at the center, and a water turbine blade coupled to the rotating body and receiving the force of water flowing down the rotating body, and the rotating body
  • a buoyancy body may be included to have buoyancy, or a sealed internal space may be formed.
  • the windmill includes a rotating pin coupled to the side of the second rotating shaft, a windmill blade whose upper end is rotatably coupled to the rotating pin, and a windmill blade coupled to the side of the second rotating shaft and adjacent to one side of the windmill blade. It includes a fixing pin disposed, and when wind blows from the windmill blade in a direction toward the fixing pin, the windmill blade is supported by the fixing pin and wind power is transmitted to rotate the second rotation shaft, and the wind blows to the fixing pin. When blowing in the direction toward the windmill blades, the windmill blades rotate around the rotating pins, so wind power may not be transmitted to the second rotating shaft.
  • the power transmission unit is installed in a part of the power transmission unit and may further include a rotational force adjuster that allows rotational force to be transmitted in only one direction.
  • the rotational force is installed on at least one part of the first rotation shaft, the second rotation shaft, and the third rotation shaft, and blocks rotation of the first rotation shaft, the second rotation shaft, or the third rotation shaft to block rotational force transmission. It may further include a blocking unit.
  • the rotational force blocking unit is installed on the first and third rotational shafts to block rotational force transmission of the water wheel unit and the propeller unit, and the body may be installed and operated on land or a ship structure, and the rotational force may be installed on the first and third rotational shafts.
  • the blocking unit may be installed on the second rotation shaft to block the transmission of rotational force from the windmill unit, and the body may be installed and operated in a waterway or canyon.
  • the power transmission unit may have a power transmission path forming a predetermined angle
  • the power transmission unit may include a gear device or a flexible rotating shaft connecting the power transmission path forming a predetermined angle.
  • the power required for power generation can be obtained by efficiently using both wind speed and flow speed, enabling efficient power generation in response to variable natural environments.
  • FIGS. 1 to 3 are diagrams showing a power generation device using wind and water power according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a diagram showing the aberration of a power generation device using wind and water power according to an embodiment of the present invention.
  • Figures 5 and 6 are diagrams showing a windmill of a power generation device using wind and water power according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 7 is a diagram showing the power transmission structure of a power generation device using wind and water power according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a diagram showing a rotational force control unit of a power generation device using wind and water power according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a diagram showing a rotational force blocking portion of a power generation device using wind and water power according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1 to 3 are diagrams showing a power generation device using wind and water power according to an embodiment of the present invention.
  • the power generation device using wind and water power includes a body 110, a water wheel 120, a propeller part, a windmill 130, and a power transmission part ( 140) and a generator 150.
  • the body 110 is a part where the following components that produce electricity are installed, and can move on land and float on water. Specifically, the body 110 has buoyancy to float on water, and wheels 112 are installed to enable movement on land. Additionally, a through hole 111 passing forward and backward is formed in the body 110.
  • the body 110 of this embodiment may have a box-shaped or ship-shaped structure, and a plurality of wheels 112 that are supported on the ground and can rotate may be installed at the bottom.
  • the body 110 may be made of a buoyant material to enable floating on water, or may be combined with an internal or external buoyant object.
  • the body 110 can be used both on land and on water, so it can be moved from land to water.
  • the body 110 moved to the water may be connected to a support body in a floating state and its position may be fixed.
  • the body 110 may be connected to a fixed pillar 10 through a rope 20 or the like while floating on the water, and may maintain its position without floating away.
  • a pair of through holes 111 that penetrate from the front to the back and have a tunnel-like shape may be formed in the body 110 of this embodiment. Accordingly, while the body 110 is floating in the water, water may flow past the through hole 111 of the body 110.
  • the aberration unit 120 is a part that generates rotational force by receiving the force of water passing through the rear of the body 110.
  • the water turbine unit 120 is installed at the rear end of the body 110 and may be provided with a first rotation shaft 122 and a water wheel 124 that rotates the first rotation shaft 122 with hydraulic power formed at the rear of the body 110. there is.
  • the first rotation axis 122 of this embodiment may be arranged horizontally and long along the rear end of the body 110.
  • the water wheel 124 is coupled to the first rotation shaft 122 and can be rotated by water flowing toward the rear of the body 110.
  • the first rotation shaft 122 coupled to the water wheel 124 may be rotated.
  • Figure 4 is a diagram showing the aberration of a power generation device using wind and water power according to an embodiment of the present invention.
  • the water turbine 124 of this embodiment may include a rotating body 124a coupled to the first rotating shaft 122 and a water turbine blade 124b coupled to the rotating body 124a.
  • the rotating body 124a has a cylindrical structure, and the center of the cylinder may be coupled to the first rotating shaft 122.
  • the water turbine blade 124b may have a structure inclined toward the body 110 so as to efficiently receive the force of flowing water.
  • the rotating body 124a may include a buoyancy body or may have a sealed internal space so as to have its own buoyancy. The sealed internal space can be vacuumed or filled with gas.
  • the propeller unit 125 is a part that generates rotational force by receiving the force of water passing through the through hole 111 of the body 110.
  • the propeller unit 125 is installed inside the through hole 111 of the body 110, and the propeller 128 rotates the third rotation shaft 126 with the hydraulic power formed inside the third rotation shaft 126 and the through hole 111. , propeller or screw) may be provided.
  • the third rotation axis 126 of this embodiment may be disposed in the longitudinal direction inside the through hole 111 of the body 110.
  • the propeller 128 is coupled to the third rotation shaft 126 and can be rotated by water flowing inside the through hole 111 of the body 110.
  • the third rotation shaft 126 coupled to the propeller 128 may rotate.
  • the windmill unit 130 is a part that receives the force of the wind and generates rotational force.
  • the windmill unit 130 is installed on the body 110 and may include a second rotation shaft 132 and a windmill 135 that receives wind power to rotate the second rotation shaft 132.
  • Figures 5 and 6 are diagrams showing a windmill of a power generation device using wind and water power according to an embodiment of the present invention.
  • the second rotation axis 132 of this embodiment may be arranged vertically on the upper part of the body 110.
  • the windmill 135 is coupled to the second rotation shaft 132 and can be rotated by the wind passing over the body 110.
  • the second rotation shaft 132 coupled to the windmill 135 may rotate.
  • the windmill 135 of this embodiment may have a structure that rotates horizontally with respect to the upper surface of the body 110.
  • the windmill 135 of this embodiment may be configured to rotate in only one direction.
  • the windmill 135 includes a rotating pin 136 coupled to the side of the second rotating shaft 132, a windmill blade 137 whose upper end is rotatably coupled to the rotating pin 136, and a second rotating shaft 132.
  • the power transmission unit 140 integrates the rotational power of the water wheel unit 120, the propeller unit 125, and the windmill unit 130 and transmits it to the generator 150.
  • the power transmission unit is connected to the first rotation axis 122 of the water wheel unit 120, the third rotation axis 126 of the propeller unit 125, and the second rotation axis 132 of the windmill unit 130, and the first rotation axis (122), the rotational force of the second rotation shaft 132 and the third rotation shaft 126 may be integrated.
  • the power transmission unit 140 of this embodiment includes a first power shaft 142 connected to the first rotation shaft 122, and a second power shaft 144 connected to the second rotation shaft 132. ) and a third power shaft 146 connected to the third rotation shaft 126.
  • a power integrator 145 connecting the first power shaft 142, the second power shaft 144, and the third power shaft 146 may be provided.
  • the power integrator 145 can integrate the rotational forces of the first power shaft 142, the second power shaft 144, and the third power shaft 146 and transmit them to the fourth power shaft 148. .
  • Figure 7 is a diagram showing the power transmission structure of a power generation device using wind and water power according to an embodiment of the present invention.
  • the power integrator 145 of this embodiment may include a plurality of gears connecting the first power shaft 142 and the second power shaft 144.
  • bevel gears may be installed on the first power shaft 142 and the second power shaft 144 and engaged with each other.
  • the power integrator 145 further includes a bevel gear installed on the third power shaft 146, and the bevel gear of the third power shaft 146 is connected to the first power shaft 142 or the second power shaft. It can be meshed with (144).
  • the fourth power shaft 148 is connected to any one of the first power shaft 142, the second power shaft 144, or the third power shaft 146 through a gear structure, so that the entire rotational force is integrated into one. 4 Can be transmitted to the power shaft 148.
  • the power transmission unit 140 may have a power transmission path forming a predetermined angle.
  • the first power shaft 142, the second power shaft 144, or the third power shaft 146 may have a path bent at a specific angle.
  • the power transmission unit 140 may further include a gear device connecting a power transmission path forming a predetermined angle. Power can be transmitted from the first power shaft 142, the second power shaft 144, or the third power shaft 146 using a bevel gear bent at a specific angle.
  • the power transmission unit 140 may include a flexible rotation shaft connecting a power transmission path forming a predetermined angle. That is, the first power shaft 142, the second power shaft 144, or the third power shaft 146 is made of a flexible material that can be bent, so that the first power shaft 142, the second power shaft 144, or The third power shaft 146 itself can transmit power while being bent at a specific angle.
  • the generator 150 receives rotational force and produces electricity.
  • the generator 150 is connected to the power transmission unit 140 and can generate electricity by receiving integrated rotational force from the power transmission unit 140.
  • the generator 150 of this embodiment is installed on the body 110, and the generator 150 may be connected to the fourth power shaft 148. Through the fourth power shaft 148, rotational power generated by water power and wind power can be integrated and transmitted to the generator 150.
  • the power generation device using wind and water power uses wind power using the wind passing through the upper part of the body 110, hydraulic power using water flowing around the body 110, and water power using water flowing through the body 110. All hydropower can be integrated to produce electricity. In other words, the power necessary for power generation can be obtained by efficiently using both wind speed and flow speed, enabling efficient power generation in response to variable natural environments.
  • the power generation device using wind and water power may further include a rotational force adjusting unit 160 that rotates the side with lower rotational force when there is a difference in rotational force between wind power and water power.
  • the rotational force adjusting unit 160 is installed in a part of the power transmission unit 140 and can allow rotational force to be transmitted in only one direction.
  • the rotational force adjusting unit 160 of this embodiment is installed in a part (area A) of the second power shaft 144, and the rotational force by the windmill 135 is equal to the rotational force by the water wheel 124. or larger, it is effectively connected to the second power shaft 144. Conversely, if the rotational force generated by the windmill 135 is smaller than the rotating force generated by the water wheel 124, the second power shaft 144 may spin freely. Accordingly, when the rotational force of the first power shaft 142 or the third power shaft 146 is strong, the rotational force of the first power shaft 142 is applied to the second power shaft 144 or the third power shaft 146. This can prevent unnecessary jamming and wasted rotational power.
  • Figure 8 is a diagram showing a rotational force control unit of a power generation device using wind and water power according to an embodiment of the present invention.
  • the rotational force control unit 160 of the present embodiment includes a ratchet gear 162 having fine teeth and a pawl 164 that is inserted into the fine teeth of the ratchet gear 162 to prevent reverse rotation.
  • the second power shaft 144 is divided into a pair of shaft members 144a and 144b, and a ratchet gear 162 is coupled to one shaft member 144a, and a pawl 164 is coupled to the other shaft member 144b.
  • the second power shaft 144 may have a structure that allows rotational force to be transmitted only in one direction and spins in the other direction.
  • the power generation device using wind and water power may further include a rotational force blocking unit 170 that blocks rotational force transmission by wind or water power.
  • the rotational force blocking unit 170 is installed on at least one part of the first rotation shaft 122, the second rotation shaft 132, and the third rotation shaft 126, and the first rotation shaft 122 and the second rotation shaft 132 ) Alternatively, rotation of the third rotation shaft 126 may be blocked to block rotational force transmission.
  • the rotational force blocking unit 170 of this embodiment is installed in a portion (area B) of the second rotational shaft 132 and can block the transmission of rotational force caused by wind power.
  • Figure 9 is a diagram showing a rotational force blocking portion of a power generation device using wind and water power according to an embodiment of the present invention.
  • the rotational force blocking unit 170 of this embodiment includes a friction plate 132a installed on the second rotation shaft 132 and a brake member 172 that presses the friction plate 132a to stop rotation. Accordingly, when blocking the rotational force caused by wind power, the second rotation shaft 132 can be stopped by pressing and rubbing the friction plate 132a with the brake member 172.
  • the rotational force blocking unit 170 is installed on the second rotational shaft 132 to block the transmission of the rotational force of the windmill unit 130, and the body 110 is installed in a waterway or canyon and operated to generate power only by hydraulic power.
  • the rotational force blocking unit 170 may be installed on the first and third rotational shafts 122 and 126 to block rotational force transmission of the aberration unit 120 and the propeller unit 125.
  • the body 110 may be installed on land or on a ship structure and operated only by wind power.

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Abstract

풍력 및 수력을 이용한 발전장치가 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치는, 수상에 부유하도록 부력을 가지고 전후로 관통하는 관통홀이 형성되며 육상에서 이동이 가능하도록 바퀴가 설치된 몸체, 몸체의 후단에 설치되며 제1 회전축 및 몸체의 후방에 형성된 수력으로 제1 회전축을 회전시키는 수차를 구비한 수차부, 몸체 상에 설치되며 제2 회전축 및 풍력을 받아서 제2 회전축을 회전시키는 풍차를 구비한 풍차부, 몸체의 관통홀에 설치되며, 제3 회전축 및 관통홀 내부에 형성된 수력으로 제3 회전축을 회전시키는 프로펠러를 구비한 프로펠러부, 제1 회전축, 제2 회전축 및 제3 회전축과 각각 연결되고 제1 회전축, 제2 회전축 및 제3 회전축의 회전력을 통합하는 동력 전달부 및 몸체에 설치되고 동력 전달부와 연결되어 동력 전달부로부터 통합된 회전력을 전달받아서 전기를 발생하는 발전기를 포함하고, 몸체는 육상에서 수상으로 이동되어 부유된 상태에서 지지체에 연결되어 위치가 고정되며, 몸체 상부를 지나는 바람을 이용한 풍력, 몸체 주변을 흐르는 물을 이용한 수력 및 몸체를 통과하는 물을 이용한 수력을 통합하여 전기를 생산할 수 있다.

Description

풍력 및 수력을 이용한 발전장치
본 발명은 풍력 및 수력을 이용한 발전장치에 관한 것이다.
풍력을 이용한 발전장치는 바람의 힘으로 기계적 에너지를 만들어내고 이를 다시 전기적 에너지로 변환함으로써 전력을 발전하는 장치이다. 바람에 의한 풍력에너지는 무한하면서도 청정하기 때문에 대체 에너지로서 가치를 인정받고 있다.
또한, 수력을 이용한 발전장치는 흐르는 물의 힘으로 기계적 에너지를 만들어내고 이를 다시 전기적 에너지로 변환함으로써 전력을 발전하는 장치이다. 물에 의한 수력에너지도 무한하면서도 청정하기 때문에 대체 에너지로서 가치를 인정받고 있다.
그런데, 풍력 또는 수력을 이용한 발전장치는 풍속 또는 유속 등이 적합한 특정한 자연 조건에서만 효율적 발전을 하므로, 가변적이 자연 환경에서 개별적 발전장치로는 발전의 효율성이 현저히 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 가변적이 자연 환경에서도 효율적인 발전이 가능한 풍력 및 수력을 이용한 발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 수상에 부유하도록 부력을 가지고 전후로 관통하는 관통홀이 형성되며 육상에서 이동이 가능하도록 바퀴가 설치된 몸체, 몸체의 후단에 설치되며 제1 회전축 및 몸체의 후방에 형성된 수력으로 제1 회전축을 회전시키는 수차를 구비한 수차부, 몸체 상에 설치되며 제2 회전축 및 풍력을 받아서 제2 회전축을 회전시키는 풍차를 구비한 풍차부, 몸체의 관통홀에 설치되며, 제3 회전축 및 관통홀 내부에 형성된 수력으로 제3 회전축을 회전시키는 프로펠러를 구비한 프로펠러부, 제1 회전축, 제2 회전축 및 제3 회전축과 각각 연결되고 제1 회전축, 제2 회전축 및 제3 회전축의 회전력을 통합하는 동력 전달부 및 몸체에 설치되고 동력 전달부와 연결되어 동력 전달부로부터 통합된 회전력을 전달받아서 전기를 발생하는 발전기를 포함하고, 몸체는 육상에서 수상으로 이동되어 부유된 상태에서 지지체에 연결되어 위치가 고정되며, 몸체 상부를 지나는 바람을 이용한 풍력, 몸체 주변을 흐르는 물을 이용한 수력 및 몸체를 통과하는 물을 이용한 수력을 통합하여 전기를 생산하는 풍력 및 수력을 이용한 발전장치가 제공된다.
이 때, 상기 수차는, 중심에 상기 제1 회전축에 결합된 원통형 구조를 가지는 회전체 및 상기 회전체에 결합되며 상기 회전체의 아래로 흐르는 물의 힘을 받는 수차 날개를 포함하고, 상기 회전체는 부력을 가지도록 부력체를 포함하거나 밀폐된 내부공간이 형성될 수 있다.
이 때, 상기 풍차는, 상기 제2 회전축에 측면에 결합된 회전핀, 상단부가 상기 회전핀에 회전 가능하게 결합된 풍차 날개 및 상기 제2 회전축에 측면에 결합되고 상기 풍차 날개의 일 측면에 인접하여 배치된 고정핀을 포함하며, 바람이 상기 풍차 날개에서 상기 고정핀을 향하는 방향으로 불면 상기 풍차 날개는 상기 고정핀에 지지되고 풍력이 전달되어 상기 제2 회전축이 회전되고, 바람이 상기 고정핀에서 상기 풍차 날개를 향하는 방향으로 불면 상기 풍차 날개는 상기 회전핀을 중심으로 회전되어 상기 제2 회전축으로 풍력이 전달되지 않을 수 있다.
이 때, 상기 동력 전달부의 일부에 설치되며, 한쪽 방향으로만 회전력 전달을 허용하는 회전력 조절부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제1 회전축, 상기 제2 회전축 및 상기 제3 회전축 중 적어도 어느 하나의 일부에 설치되며, 제1 회전축, 상기 제2 회전축 또는 상기 제3 회전축의 회전을 막아서 회전력 전달을 차단하는 회전력 차단부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 회전력 차단부는 상기 수차부 및 상기 프로펠러부의 회전력 전달을 차단하도록 상기 제1 회전축 및 상기 제3 회전축에 설치에 설치되고 상기 몸체는 육상 또는 선상 구조물에 설치되어 운용될 수 있으며, 상기 회전력 차단부는 상기 풍차부의 회전력 전달을 차단하도록 상기 제2 회전축에 설치되고 상기 몸체는 수로 또는 협곡에 설치되어 운용될 수 있다.
한편, 상기 동력 전달부는 소정의 각도를 형성하는 동력 전달경로를 가지고, 상기 동력 전달부는 소정의 각도를 형성하는 상기 동력 전달경로를 연결시키는 기어 장치 또는 연성 회전축을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 풍속 및 유속 모두를 효율적으로 이용하여 발전에 필요한 동력을 얻을 수 있어서, 가변적이 자연 환경에서도 대응하여 효율적인 발전이 가능할 수 있다.
또한, 수상, 육상의 어떠한 장소에서도 설치가 가능하여, 설치 장소에 제약이 없이 전기를 생산하여 공급할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치의 수차를 나타낸 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치의 풍차를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치의 동력 전달 구조를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치의 회전력 조절부를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치의 회전력 차단부를 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치는, 몸체(110), 수차부(120), 프로펠러부, 풍차부(130), 동력 전달부(140) 및 발전기(150)를 포함한다.
몸체(110)는, 전기를 생산하는 하기의 구성들이 설치되는 부분으로, 육상에서 이동이 가능하고 수상에서 부유한다. 구체적으로, 몸체(110)는 수상에 부유하도록 부력을 가지고, 육상에서 이동이 가능하도록 바퀴(112)가 설치된다. 또한, 몸체(110)에는 전후로 관통되는 관통홀(111)이 형성된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예의 몸체(110)는 박스형 또는 선박형 구조를 가질 수 있으며, 하부에 지면에 지지되어 회전할 수 있는 복수의 바퀴(112)가 설치될 수 있다. 몸체(110)는 수상에서 부유가 가능하도록, 부력을 가지는 재질로 이루어지거나, 내부 또는 외부에 부력을 가지는 물체와 결합될 수 있다.
이에 따라, 몸체(110)는 육상과 수상 모두에서 사용될 수 있어서, 육상에서 수상으로 이동될 수 있다. 수상으로 이동된 몸체(110)는, 부유된 상태에서 지지체에 연결되어 위치가 고정될 수 있다. 예를 들어, 몸체(110)는 수상에 부유된 상태에서 고정된 기둥(10)에 로프(20) 등을 통하여 연결되어서, 떠내려가지 않고 위치를 유지할 수 있다.
또한, 본 실시예의 몸체(110)에는 전면에서 후면으로 관통되어 터널과 같은 형성을 가지는 한 쌍의 관통홀(111)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 몸체(110)가 수상에 부유된 상태에서, 물은 몸체(110)의 관통홀(111)을 지나서 흐를 수도 있다.
수차부(120)는, 몸체(110)의 후방을 지나는 물의 힘을 받아서 회전력을 생성하는 부분이다. 수차부(120)는 몸체(110)의 후단에 설치되며, 제1 회전축(122) 및 몸체(110)의 후방에 형성된 수력으로 제1 회전축(122)을 회전시키는 수차(124)를 구비할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 제1 회전축(122)은 몸체(110)의 후단을 따라 가로로 길게 배치될 수 있다. 이 때, 수차(124)는, 제1 회전축(122)에 결합되고, 몸체(110)의 후방으로 흐르는 물에 의해 회전될 수 있다. 수차(124)가 회전되면, 수차(124)에 결합된 제1 회전축(122)이 회전될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치의 수차를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예의 수차(124)는, 제1 회전축(122)에 결합된 회전체(124a)와 회전체(124a)에 결합된 수차 날개(124b)를 포함할 수 있다. 회전체(124a)는 원통형 구조를 가지고, 제1 회전축(122)에 원통의 중심이 결합될 수 있다. 또한, 수차 날개(124b)는 복수 개이고 회전체(124a)에 방사형으로 결합되어서, 회전체(124a)의 아래로 흐르는 물의 힘을 받을 수 있다. 이때, 수차 날개(124b)는 흐르는 물의 힘을 효율적으로 받을 수 있도록, 몸체(110) 측으로 경사진 구조를 가질 수 있다. 또한, 회전체(124a)는, 자체적인 부력을 가지도록, 부력체를 포함하거나 밀폐된 내부공간이 형성될 수 있다. 밀폐된 내부공간은 진공이 되거나 기체가 채워질 수 있다.
프로펠러부(125)는, 몸체(110)의 관통홀(111)을 지나는 물의 힘을 받아서 회전력을 생성하는 부분이다. 프로펠러부(125)는 몸체(110)의 관통홀(111) 내부에 설치되며, 제3 회전축(126) 및 관통홀(111) 내부에 형성된 수력으로 제3 회전축(126)을 회전시키는 프로펠러(128, propeller 또는 screw(스크류))를 구비할 수 있다.
도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 실시예의 제3 회전축(126)은 몸체(110)의 관통홀(111) 내부에 길이방향으로 배치될 수 있다. 이 때, 프로펠러(128)는, 제3 회전축(126)에 결합되고, 몸체(110)의 관통홀(111) 내부에 흐르는 물에 의해 회전될 수 있다. 프로펠러(128)가 회전되면, 프로펠러(128)에 결합된 제3 회전축(126)이 회전될 수 있다.
풍차부(130)는, 바람의 힘을 받아서 회전력을 생성하는 부분이다. 풍차부(130)는 몸체(110) 상에 설치되며, 제2 회전축(132) 및 풍력을 받아서 제2 회전축(132)을 회전시키는 풍차(135)를 구비할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치의 풍차를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 본 실시예의 제2 회전축(132)은 몸체(110)의 상부에 세로로 길게 배치될 수 있다. 이 때, 풍차(135)는 제2 회전축(132)에 결합되고, 몸체(110)의 위로 지나는 바람에 의해 회전될 수 있다. 풍차(135)가 회전되면, 풍차(135)에 결합된 제2 회전축(132)이 회전될 수 있다. 본 실시예의 풍차(135)는 몸체(110)의 상면에 대하여 수평으로 회전하는 구조를 가질 수 있다.
특히, 본 실시예의 풍차(135)는, 한쪽 방향으로만 회전하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 풍차(135)는, 제2 회전축(132)에 측면에 결합된 회전핀(136), 상단부가 회전핀(136)에 회전 가능하게 결합된 풍차 날개(137) 및 제2 회전축(132)에 측면에 결합되고 풍차 날개(137)의 일 측면에 인접하여 배치된 고정핀(138)을 포함할 수 있다.
이에 따라, 도 5에 나타난 바와 같이, 바람이 풍차 날개(137)에서 고정핀(138)을 향하는 방향으로 불면, 풍차 날개(137)는 고정핀(138)에 지지되고 바람의 힘을 받을 수 있다. 즉, 풍차 날개(137)가 바람의 힘을 받을 수 있도록, 세워진 상태로 고정핀(138)에 지지될 수 있다. 따라서, 풍차 날개(137)에는 풍력이 전달되어 제2 회전축(132)이 회전될 수 있다.
반대로, 도 6에 나타난 바와 같이, 바람이 고정핀(138)에서 풍차 날개(137)를 향하는 방향으로 불면, 풍차 날개(137)는 회전핀(136)을 중심으로 회전되어 위로 뜨게 되고 바람의 힘을 거의 받지 않게 될 수 있다. 즉, 바람은 수평으로 올려진 풍차 날개(137)를 따라 그대로 흘러갈 수 있다. 따라서, 풍차 날개(137)에는 풍력이 거의 전달되지 않아서 제2 회전축(132)이 회전되지 않을 수 있다.
동력 전달부(140)는, 수차부(120), 프로펠러부(125) 및 풍차부(130)의 회전력을 통합하여 발전기(150)에 전달한다. 동력전달부는, 수차부(120)의 제1 회전축(122), 프로펠러부(125)의 제3 회전축(126) 및 풍차부(130)의 제2 회전축(132)과 각각 연결되고, 제1 회전축(122), 제2 회전축(132) 및 제3 회전축(126)의 회전력을 통합할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예의 동력 전달부(140)는, 제1 회전축(122)에 연결된 제1 동력축(142), 제2 회전축(132)에 연결된 제2 동력축(144) 및 제3 회전축(126)에 연결된 제3 동력축(146)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1 동력축(142), 제2 동력축(144) 및 제3 동력축(146)을 모두에 연결시키는 동력 통합기(145)를 구비할 수 있다. 또한, 동력 통합기(145)는 제1 동력축(142), 제2 동력축(144) 및 제3 동력축(146)의 회전력을 모두 통합하여, 제4 동력축(148)으로 전달할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치의 동력 전달 구조를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예의 동력 통합기(145)는, 제1 동력축(142) 및 제2 동력축(144)을 연결시키는 복수의 기어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 동력축(142) 및 제2 동력축(144)에 각각 베벨 기어가 설치되고 서로 맞물려 질 수 있다. 이 때, 동력 통합기(145)는 제3 동력축(146)에 설치되는 베벨 기어를 더 포함하여, 제3 동력축(146)의 베벨 기어는 제1 동력축(142) 또는 제2 동력축(144)과 맞물릴 수 있다.
또한, 제1 동력축(142), 제2 동력축(144) 또는 제3 동력축(146) 중 어느 하나에 제4 동력축(148)이 기어 구조로 연결되어, 전체 회전력이 하나로 통합되어 제4 동력축(148)으로 전달될 수 있다.
한편, 동력 전달부(140)는 소정의 각도를 형성하는 동력 전달경로를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 동력축(142), 제2 동력축(144) 또는 제3 동력축(146)이 특정한 각도로 꺾인 경로를 가질 수 있다.
이 때, 동력 전달부(140)는, 소정의 각도를 형성하는 동력 전달경로를 연결시키는 기어 장치를 더 포함할 수 있다. 제1 동력축(142), 제2 동력축(144) 또는 제3 동력축(146)에서 베벨 기어를 이용하여 특정한 각도로 꺾인 상태로 동력을 전달할 수 있다.
또한, 동력 전달부(140)는, 소정의 각도를 형성하는 동력 전달경로를 연결시키는 연성 회전축을 포함할 수도 있다. 즉, 제1 동력축(142), 제2 동력축(144) 또는 제3 동력축(146)가 굽힘이 가능한 연성 재질로 이루어져서, 제1 동력축(142), 제2 동력축(144) 또는 제3 동력축(146) 자체가 특정한 각도로 꺾인 상태로 동력을 전달할 수 있다.
발전기(150)는 회전력을 전달받아서 전기를 생산한다. 발전기(150)는 동력 전달부(140)와 연결되어 동력 전달부(140)로부터 통합된 회전력을 전달받아서 전기를 발생시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 발전기(150)는 몸체(110) 상에 설치되고, 발전기(150)는 제4 동력축(148)에 연결될 수 있다. 제4 동력축(148)을 통하여, 수력 및 풍력으로 발생된 회전력이 통합되어 발전기(150)로 전달될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치는, 몸체(110) 상부를 지나는 바람을 이용한 풍력, 몸체(110) 주변을 흐르는 물을 이용한 수력 및 몸체(110)를 관통하여 흐르는 물을 이용한 수력 모두를 통합하여 전기를 생산할 수 있다. 즉, 풍속 및 유속 모두를 효율적으로 이용하여 발전에 필요한 동력을 얻을 수 있어서, 가변적이 자연 환경에서도 대응하여 효율적인 발전이 가능할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치는, 풍력과 수력의 회전력 차이가 있을 때 회전력이 낮은 쪽을 헛돌게 하는 회전력 조절부(160)를 더 포함할 수 있다. 회전력 조절부(160)는, 동력 전달부(140)의 일부에 설치되며, 한쪽 방향으로만 회전력 전달을 허용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 회전력 조절부(160)는 제2 동력축(144)의 일부(A 영역)에 설치되며, 풍차(135)에 의한 회전력이 수차(124)에 의한 회전력보다 같거나 큰 경우에 제2 동력축(144)에 유효하게 연결되게 한다. 반대로, 풍차(135)에 의한 회전력이 수차(124)에 의한 회전력보다 작은 경우에 제2 동력축(144)은 헛돌게 할 수 있다. 이에 따라, 제1 동력축(142) 또는 제3 동력축(146)의 회전력이 강할 때에, 제1 동력축(142)의 회전력이 제2 동력축(144) 또는 제3 동력축(146)에 불필요한 걸려서 회전력이 낭비되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치의 회전력 조절부를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예의 회전력 조절부(160)는, 미늘톱니를 가지는 라쳇 기어(ratchet gear, 162) 및 라쳇 기어(162)의 미늘톱니에 끼어서 역회전을 방지하는 폴(Pawl, 164)을 포함할 수 있다. 제2 동력축(144)은 한 쌍의 축부재(144a, 144b)로 나누어 지고, 한쪽 축부재(144a)에는 라쳇 기어(162)가 결합되고, 다른 축부재(144b)에는 폴(164)이 결합될 수 있다. 이에 따라, 제2 동력축(144)은 한쪽 방향으로만 회전력 전달을 허용하고, 다른 방향으로는 헛돌게 되는 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치는, 풍력 또는 수력에 의한 회전력 전달을 차단하는 회전력 차단부(170)를 더 포함할 수 있다. 회전력 차단부(170)는, 제1 회전축(122), 제2 회전축(132) 및 제3 회전축(126) 중 적어도 어느 하나의 일부에 설치되며, 제1 회전축(122), 제2 회전축(132) 또는 제3 회전축(126)의 회전을 막아서 회전력 전달을 차단할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 회전력 차단부(170)는 제2 회전축(132)의 일부(B 영역)에 설치되어, 풍력에 의한 회전력을 전달을 차단할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 및 수력을 이용한 발전장치의 회전력 차단부를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예의 회전력 차단부(170)는, 제2 회전축(132)에 설치되는 마찰판(132a) 및 마찰판(132a)을 가압하여 회전을 멈추는 브레이크 부재(172)를 포함한다. 이에 따라, 풍력에 의한 회전력을 차단할 경우에, 브레이크 부재(172)로 마찰판(132a)을 가압하고 마찰하여 제2 회전축(132)을 멈출 수 있다.
이에 따라, 회전력 차단부(170)는 풍차부(130)의 회전력 전달을 차단하도록 제2 회전축(132)에 설치되고, 몸체(110)는 수로 또는 협곡 등에 설치되어 수력만으로 발전하도록 운용될 수 있다. 반대로, 회전력 차단부(170)는 수차부(120) 및 프로펠러부(125)의 회전력 전달을 차단하도록 제1 회전축(122) 및 제3 회전축(126)에 설치될 수 있다. 이 때, 몸체(110)는 육상 또는 선상 구조물 등에 설치되어 풍력만으로 운용될 수도 있다.
따라서, 수상 또는 육상의 어떠한 장소에서도 설치가 가능하여, 설치 장소에 제약이 없이 전기를 생산하여 공급할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
110: 몸체
111: 관통홀
112: 바퀴
120: 수차부
122: 제1 회전축
124: 수차
124a: 회전체
124b: 수차 날개
125: 프로펠러부
126: 제3 회전축
128: 프로펠러
130: 풍차부
132: 제2 회전축
135: 풍차
136: 회전핀
137: 풍차 날개
138: 고정핀
140: 동력 전달부
142: 제1 동력축
144: 제2 동력축
145: 동력 통합기
146: 제3 동력축
148: 제4 동력축
150: 발전기
160: 회전력 조절부
170: 회전력 차단부

Claims (7)

  1. 수상에 부유하도록 부력을 가지고 전후로 관통하는 관통홀이 형성되며, 육상에서 이동이 가능하도록 바퀴가 설치된 몸체;
    상기 몸체의 후단에 설치되며, 제1 회전축 및 상기 몸체의 후방에 형성된 수력으로 상기 제1 회전축을 회전시키는 수차를 구비한 수차부;
    상기 몸체 상에 설치되며, 제2 회전축 및 풍력을 받아서 상기 제2 회전축을 회전시키는 풍차를 구비한 풍차부;
    상기 몸체의 상기 관통홀에 설치되며, 제3 회전축 및 상기 관통홀 내부에 형성된 수력으로 상기 제3 회전축을 회전시키는 프로펠러를 구비한 프로펠러부;
    상기 제1 회전축, 상기 제2 회전축 및 상기 제3 회전축과 각각 연결되고, 상기 제1 회전축, 상기 제2 회전축 및 상기 제3 회전축의 회전력을 통합하는 동력 전달부; 및
    상기 몸체에 설치되고, 상기 동력 전달부와 연결되어 상기 동력 전달부로부터 통합된 회전력을 전달받아서 전기를 발생하는 발전기를 포함하고,
    상기 몸체는, 육상에서 수상으로 이동되어 부유된 상태에서, 지지체에 연결되어 위치가 고정되며,
    상기 몸체 상부를 지나는 바람을 이용한 풍력, 상기 몸체 주변을 흐르는 물을 이용한 수력 및 상기 몸체를 통과하는 물을 이용한 수력을 통합하여 전기를 생산하는, 풍력 및 수력을 이용한 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수차는,
    중심에 상기 제1 회전축에 결합된 원통형 구조를 가지는 회전체; 및
    상기 회전체에 결합되며, 상기 회전체의 아래로 흐르는 물의 힘을 받는 수차 날개를 포함하고,
    상기 회전체는, 부력을 가지도록, 부력체를 포함하거나 밀폐된 내부공간이 형성된 것을 특징으로 하는, 풍력 및 수력을 이용한 발전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 풍차는,
    상기 제2 회전축에 측면에 결합된 회전핀;
    상단부가 상기 회전핀에 회전 가능하게 결합된 풍차 날개; 및
    상기 제2 회전축에 측면에 결합되고, 상기 풍차 날개의 일 측면에 인접하여 배치된 고정핀을 포함하며,
    바람이 상기 풍차 날개에서 상기 고정핀을 향하는 방향으로 불면, 상기 풍차 날개는 상기 고정핀에 지지되고 풍력이 전달되어 상기 제2 회전축이 회전되고,
    바람이 상기 고정핀에서 상기 풍차 날개를 향하는 방향으로 불면, 상기 풍차 날개는 상기 회전핀을 중심으로 회전되어 상기 제2 회전축으로 풍력이 전달되지 않는, 풍력 및 수력을 이용한 발전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동력 전달부의 일부에 설치되며,
    한쪽 방향으로만 회전력 전달을 허용하는 회전력 조절부를 더 포함하는, 풍력 및 수력을 이용한 발전장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 회전축, 상기 제2 회전축 및 상기 제3 회전축 중 적어도 어느 하나의 일부에 설치되며,
    상기 제1 회전축, 상기 제2 회전축 또는 상기 제3 회전축의 회전을 막아서 회전력 전달을 차단하는 회전력 차단부를 더 포함하는, 풍력 및 수력을 이용한 발전장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전력 차단부는, 상기 수차부 및 상기 프로펠러부의 회전력 전달을 차단하도록 상기 제1 회전축 및 상기 제3 회전축에 설치되고, 상기 몸체는 육상 또는 선상 구조물에 설치되어 운용될 수 있으며,
    상기 회전력 차단부는, 상기 풍차부의 회전력 전달을 차단하도록 상기 제2 회전축에 설치되고, 상기 몸체는 수로 또는 협곡에 설치되어 운용될 수 있는, 풍력 및 수력을 이용한 발전장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 동력 전달부는, 소정의 각도를 형성하는 동력 전달경로를 가지고,
    상기 동력 전달부는, 소정의 각도를 형성하는 상기 동력 전달경로를 연결시키는 기어 장치 또는 연성 회전축을 포함하는, 풍력 및 수력을 이용한 발전장치.
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