KR100868782B1 - 수압을 이용한 수력발전장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저수된 물의 낙차를 이용하는 것이 아니라 저수된 물의 수압을 이용하여 발전동력을 발생시킬 수 있으며, 대형댐 뿐만 아니라 소형 저수댐에도 설치되어 발전동력을 발생시킬 수 있도록 한 수압을 이용한 수력발전장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치는, 저수용 댐의 전면 하부에 나란히 설치되고 그 일측 상부에는 저수용 댐의 내부와 연통되는 제 1 및 제 2 유입구가 각각 형성되며 그 일측 하부에는 저수용 댐의 외부와 연통되는 제 1 및 제 2 배수구가 각각 형성되는 제 1 및 제 2 실린더와, 상기 제 1 및 제 2 실린더의 일측 내부에 각각 설치되며 상기 제 1 유입구와 상기 제 1 배수구 및 상기 제 2 유입구와 상기 제 2 배수구를 상호 반대되게 교호적으로 개폐시키는 제 1 및 제 2 유로개폐수단과, 상기 제 1 및 제 2 실린더 내에 서로 교호적으로 왕복동가능하게 결합되는 제 1 및 제 2 피스톤과, 상기 제 1 및 제 2 피스톤에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 커넥팅로드와, 상기 제 1 및 제 2 커넥팅로드가 각각 회동가능하게 연결되는 제 1 및 제 2 크랭크가 일체로 구비되고 상기 제 1 및 제 2 크랭크는 서로 반대방향으로 돌출형성되어 상기 제 1 및 제 2 피스톤의 교호적인 왕복동운동에 의해 회전되면서 발전동력을 발생시키는 동력발생축과, 상기 동력발생축에 연동되어 상기 동력발생축의 회전에 따라 상기 제 1 및 제 2 유로개폐수단을 상호 반대되게 작동시키는 액츄에이터를 포함하여 이루어진다.
수력발전장치, 실린더, 유로개폐수단, 유입구, 배수구, 피스톤, 커넥팅로드, 동력발생축, 유로개폐수단

Description

수압을 이용한 수력발전장치{WATER-POWER GENERATING APPARATUS USING WATER PRESSURE}
본 발명은 저수된 물의 낙차를 이용하는 것이 아니라 저수된 물의 수압을 이용하여 발전동력을 발생시키는 수압을 이용한 수력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기는 일상생활에서부터 모든 산업에 걸쳐 광범위하게 이용되는 가장 기본적인 에너지로서 인류의 생활에 없어서는 안 될 대단히 중요한 요소이다.
특히, 근래 들어 첨단산업의 발달과 더불어 전기를 에너지로 사용하는 다양한 제품들이 속속 등장하면서 전기의 사용량이 급격히 증가하고 있는 바, 현대에 있어 안정적인 전력수급은 무엇보다 중요하다.
전기를 생산하기 위한 발전방식으로는 수력발전과 화력발전 및 원자력발전으로 분류할 수 있는데, 이들 중 여러 가지 측면에서 수력발전이 가장 보편적으로 이용되고 있다.
수력발전은 지형적 조건을 이용하여 수로 상에 댐(dam)을 건설하여 다량의 물을 저수(貯水)한 뒤, 댐의 상부에 마련된 수문을 통해서 방출되는 물의 낙차에 따른 힘으로 터빈(turbine)을 돌려 발전기를 가동함으로써 전기를 생산함에 따라, 계절적 요인이나 가뭄 등에 별다른 영향을 받지 않고 언제나 일정량의 물을 방출할 수 있어 대규모의 전기를 안정적으로 생산할 수 있음은 물론, 화력발전이나 원자력발전과 달리 환경오염의 우려도 적을 뿐 아니라 특히 발전을 위해 건설된 댐에 저수된 물을 농업용수나 공업용수 등으로 활용할 수 있는 장점을 가진다.
그러나 종래의 수력발전의 경우에는 단지 저수된 물의 낙차, 즉 물의 위치에너지를 이용하여 발전을 하는 것이므로, 높이차를 발생시키기 위하여 일정 높이의 대형댐을 건설해야 하는 문제점이 있으며, 저수된 물의 수압이라는 엄청난 에너지원이 제대로 활용되지 목하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 저수된 물의 낙차를 이용하는 것이 아니라 저수된 물의 수압을 이용하여 발전동력을 발생시킬 수 있도록 한 수압을 이용한 수력발전장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 대형댐 뿐만 아니라 소형 저수댐에도 설치되어 발전동력을 발생시킬 수 있도록 한 수압을 이용한 수력발전장치를 제공하기 위한 것이다.
전술한 본 발명의 목적은, 저수용 댐의 전면 하부에 나란히 설치되고 그 일측 상부에는 저수용 댐의 내부와 연통되는 제 1 및 제 2 유입구가 각각 형성되며 그 일측 하부에는 저수용 댐의 외부와 연통되는 제 1 및 제 2 배수구가 각각 형성되는 제 1 및 제 2 실린더와, 상기 제 1 및 제 2 실린더의 일측 내부에 각각 설치되며 상기 제 1 유입구와 상기 제 1 배수구 및 상기 제 2 유입구와 상기 제 2 배수구를 상호 반대되게 교호적으로 개폐시키는 제 1 및 제 2 유로개폐수단과, 상기 제 1 및 제 2 실린더 내에 서로 교호적으로 왕복동가능하게 결합되는 제 1 및 제 2 피스톤과, 상기 제 1 및 제 2 피스톤에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 커넥팅로드와, 상기 제 1 및 제 2 커넥팅로드가 각각 회동가능하게 연결되는 제 1 및 제 2 크랭크가 일체로 구비되고 상기 제 1 및 제 2 크랭크는 서로 반대방향으로 돌출형성되어 상기 제 1 및 제 2 피스톤의 교호적인 왕복동운동에 의해 회전되면서 발전동력을 발생시키는 동력발생축과, 상기 동력발생축에 연동되어 상기 동력발생축의 회전에 따라 상기 제 1 및 제 2 유로개폐수단을 상호 반대되게 작동시키는 액츄에이터를 포함하여 이루어지는 수압을 이용한 수력발전장치를 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 제 1 유로개폐수단은, 상기 제 1 실린더의 일측 내부에 고정되며 상측에는 다수의 열을 따라 제 1 유입공이 형성되고 하측에는 상기 제 1 유입공의 열들 사이에 위치되는 열을 따라 제 1 배수공이 형성되는 제 1 고정판과, 상기 액츄에이터에 의해 상기 제 1 실린더의 일측 내부에 이동가능하게 설치되어 상기 제 1 고정판에 대해 이동되며 상측에는 다수의 열을 따라 상기 제 1 유입공과 연통가능한 제 2 유입공이 형성되고 하측에는 상기 제 2 유입공의 열 상에 위치되는 열을 따라 상기 제 1 배수공에 연통가능한 상기 제 2 배수공이 형성되는 제 1 이동판을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제 2 실린더의 일측 내부에 고정되며 상측에는 다수의 열을 따라 제 3 유입공이 형성되고 하측에는 상기 제 3 유입공의 열들 사이에 위치되는 열을 따라 제 3 배수공이 형성되는 제 2 고정판과, 상기 액츄에이터에 의해 상기 제 2 실린더의 일측 내부에 이동가능하게 설치되어 상기 제 2 고정판에 대해 이동되며 상측에는 다수의 열을 따라 상기 제 3 유입공과 연통가능한 제 4 유입공이 형성되고 하측에는 상기 제 3 유입공의 열 상에 위치되는 열을 따라 상기 제 3 배수공에 연통가능한 상기 제 4 배수공이 형성되는 제 2 이동판을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 고정판 상에는 제 1 및 제 2 이동판의 이동을 용이하게 하는 제 1 및 제 2 베어링이 각각 설치된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 액츄에이터는, 상기 동력발생축 상에 상호 반대방향으로 돌출형성되는 제 1 및 제 2 캠과, 상기 제 1 및 제 2 캠에 일단이 항상 접하도록 탄성바이어스되는 제 1 및 제 2 작동로드와, 상기 제 1 및 제 2 작동로드의 타단이 그 일단에 연결되는 회동판과, 상기 회동판의 타단에 그 일단이 연결되는 제 3 작동로드와, 상기 제 3 작동로드의 타단이 그 중앙에 연결되고 그 양단은 제 1 및 제 2 이동판에 각각 연결되는 제 4 작동로드를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 제 1 및 제 2 작동로드는, 상기 제 1 및 제 2 작동로드를 각각 이동가능하게 지지하는 고정지지판과, 상기 제 1 및 제 2 작동로드 상에 각각 일체로 형성되는 제 1 및 제 2 이동지지판과, 상기 고정지지판과 상기 제 1 및 제 2 이동지지판 사이에 개재되어 상기 제 1 및 제 2 캠의 방향으로 제 1 및 제 2 이동지지판에 탄성력을 가하는 제 1 및 제 2 코일스프링을 각각 포함하여 이루어진다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 동력발생축의 회전동력은 전동수단에 의해 발전기용 터빈 또는 발전기용 회전자에 전달된다.
본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치에 의하면, 종래의 수력발전장치와 같이 저수된 물의 낙차를 이용하는 것이 아니라 저수된 물의 수압을 이용하여 발전동력을 발생시키는 새로운 개념의 수력발전이 가능해지는 탁월한 효과가 있다.
또한 저수된 물의 낙차를 이용하는 것이 아니라 저수된 물의 수압을 이용함에 따라 대형댐 뿐만 아니라 소형 저수댐에도 설치될 수 있어 발전동력을 발생시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 1에는 본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치의 설치구조도가 도시되고, 도 2에는 본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치의 사시도가 도시되며, 도 3a에는 제 1 및 제 2 유로개폐수단의 제 1 및 제 2 고정판의 정면도가 도시되고, 도 3b에는 제 1 유로개폐수단의 제 1 이동판의 정면도가 도시되며, 도 3c에는 제 2 유로개폐수단의 제 2 이동판의 정면도가 도시되고, 도 4a 및 도 4b는 제 1 및 제 2 유로개폐수단의 개폐작동도가 도시되며, 도 5a 및 도 5b에는 액츄에이터의 작동도가 도시된다.
본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치(1)는 저수된 물의 낙차를 이용하는 것이 아니라 저수된 물의 수압을 이용하여 발전동력을 발생시킬 수 있으며, 대형댐 뿐만 아니라 소형 저수댐에도 설치되어 발전동력을 발생시킬 수 있도록 하기 위한 것으로, 도 1 내지 도 5b에 도시되는 바와 같이, 저수용 댐(3)의 전면 하부에 나란히 설치되고 그 일측 상부에는 저수용 댐(3)의 내부와 연통되는 제 1 및 제 2 유입구(11, 11')가 각각 형성되며 그 일측 하부에는 저수용 댐(3)의 외부와 연통되는 제 1 및 제 2 배수구(13, 13')가 각각 형성되는 제 1 및 제 2 실린더(10, 10')와, 제 1 및 제 2 실린더(10, 10')의 일측 내부에 각각 설치되며 제 1 유입구(11)와 제 1 배수구(13) 및 제 2 유입구(11')와 제 2 배수구(13')를 상호 반대되게 교호적으로 개폐시키는 제 1 및 제 2 유로개폐수단(20, 20')과, 제 1 및 제 2 실린더(10, 10') 내에 서로 교호적으로 왕복동가능하게 결합되는 제 1 및 제 2 피스톤(30, 30')과, 제 1 및 제 2 피스톤(30, 30')에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 커넥팅로드(40, 40')와, 제 1 및 제 2 커넥팅로드(40, 40')가 각각 회동가능하게 연결되는 제 1 및 제 2 크랭크(51, 51')가 일체로 구비되고 제 1 및 제 2 크랭크(51, 51')는 서로 반대방향으로 돌출형성되어 제 1 및 제 2 피스톤(30, 30')의 교호적인 왕복동운동에 의해 회전되면서 발전동력을 발생시키는 동력발생축(50)과, 동력발생축(50)에 연동되어 동력발생축(50)의 회전에 따라 제 1 및 제 2 유로개폐수단(20, 20')을 상호 반대되게 작동시키는 액츄에이터(60)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 제 1 실린더(10)는 저수용 댐(3)으로부터 유입되는 고압의 물이 수용되는 공간을 형성함과 동시에 제 1 피스톤(30)의 왕복동운동을 안내하는 것으로, 저수용 댐(3)의 전면 하부에 설치되며, 그 일측 상부에는 저수용 댐(3)의 내부와 연통되어 저수용 댐(3)으로부터 그 내부로 물이 유입될 수 있도록 하는 제 1 유입구(11)가 형성되고, 그 일측 하부에는 저수용 댐(3)의 외부와 연통되어 그 내부로 유입된 물이 하류로 배출되도록 하는 제 1 배수구(13)가 형성된다.
전술한 제 1 실린더(10)의 일측에는 동일 구조의 제 2 실린더(10')가 나란히 설치되는데, 이 제 2 실린더(10')는 저수용 댐(3)으로부터 유입되는 고압의 물이 수용되는 공간을 형성함과 동시에 제 2 피스톤(30')의 왕복동운동을 안내하는 것으로, 그 일측 상부에는 저수용 댐(3)의 내부와 연통되어 저수용 댐(3)으로부터 그 내부로 물이 유입될 수 있도록 하는 제 2 유입구(11')가 형성되고, 그 일측 하부에는 저수용 댐(3)의 외부와 연통되어 그 내부로 유입된 물이 하류로 배출되도록 하는 제 2 배수구(13')가 형성된다.
저수용 댐(3)에 인접하는 제 1 실린더(10)의 일측 내부에는 제 1 유로개폐수단(20)이 설치되는데, 이 제 1 유로개폐수단(20)은 제 1 실린더(10)의 제 1 유입구(11)가 개방되는 경우에는 제 1 배수구(13)가 폐쇄되도록 하여 제 1 실린더(10) 내에 물이 유입될 수 있도록 하고 제 1 실린더(10)의 제 1 유입구(11)가 폐쇄되는 경우에는 제 1 배수구(13)가 개방되도록 하여 제 1 실린더(10) 내의 물이 하류로 배출될 수 있도록, 제 1 유입구(11)와 제 1 배수구(13)를 상호 반대되게 교호적으로 개폐시킨다.
제 1 유로개폐수단(20)은 도 3a 및 도 3b에 도시되는 바와 같이, 제 1 실린더(10)의 일측 내부에 고정되며 상측에는 다수의 열을 따라 제 1 유입공(21a)이 형 성되고 하측에는 제 1 유입공(21a)의 열들 사이에 위치되는 열을 따라 제 1 배수공(21b)이 형성되는 제 1 고정판(21)과, 차후에 설명될 액츄에이터(60)에 의해 제 1 실린더(10)의 일측 내부에 이동가능하게 설치되어 제 1 고정판(21)에 대해 이동되며 상측에는 다수의 열을 따라 제 1 유입공(21a)과 연통가능한 제 2 유입공(23a)이 형성되고 하측에는 제 2 유입공(23a)의 열 상에 위치되는 열을 따라 제 1 배수공(21b)에 연통가능한 제 2 배수공(23b)이 형성되는 제 1 이동판(23)을 포함하여 이루어진다.
따라서 도 4a 및 도 4b에 도시되는 바와 같이, 제 1 고정판(21)의 제 1 유입공(21a)과 제 1 이동판(23)의 제 2 유입공(23a)이 서로 일치될 경우에는 제 1 고정판(21)의 제 1 배수공(21b)과 제 1 이동판(23)의 제 2 배수공(23b)은 불일치됨에 따라 제 1 실린더(10)의 제 1 유입구(11)가 개방됨과 동시에 제 1 배수구(13)는 폐쇄되고, 그 결과 저수용 댐(3) 내의 수압에 의해 저수용 댐(3) 내의 물이 서로 일치된 제 1 및 제 2 유입공(21a, 23a)을 통해 제 1 실린더(10) 내로 유입될 수 있지만 제 1 실린더(10) 내로 유입된 물이 하류로 배수되지는 않게 된다.
이와 반대로 제 1 고정판(21)의 제 1 유입공(21a)과 제 1 이동판(23)의 제 2 유입공(23a)이 서로 불일치될 경우에는 제 1 고정판(21)의 제 1 배수공(21b)과 제 1 이동판(23)의 제 2 배수공(23b)은 일치됨에 따라 제 1 실린더(10)의 제 1 유입구(11)가 폐쇄됨과 동시에 제 1 배수구(13)는 개방되고, 그 결과 저수용 댐(3) 내의 물은 더 이상 제 1 실린더(10) 내로 유입될 수 없게 되고 제 1 실린더(10) 내로 유입된 물은 서로 일치된 제 1 및 제 2 배수공(21b, 23b)을 통해 하류로 배수될 수 있게 된다.
제 1 고정판(21) 상에는 제 1 이동판(23)의 이동을 용이하게 하는 제 1 베어링(21c)이 설치된다.
저수용 댐(3)에 인접하는 제 2 실린더(10')의 일측 내부에는 제 2 유로개폐수단(20')이 설치되는데, 이 제 2 유로개폐수단(20')은 제 2 실린더(10')의 제 2 유입구(11')가 개방되는 경우에는 제 2 배수구(13')가 폐쇄되도록 하여 제 2 실린더(10') 내에 물이 유입될 수 있도록 하고 제 2 실린더(10')의 제 2 유입구(11')가 폐쇄되는 경우에는 제 2 배수구(13')가 개방되도록 하여 제 2 실린더(10') 내의 물이 하류로 배출될 수 있도록, 제 2 유입구(11')와 제 2 배수구(13')를 상호 반대되게 교호적으로 개폐시킨다.
제 2 유로개폐수단(20')은 도 3a 및 도 3c에 도시되는 바와 같이, 제 2 실린더(10')의 일측 내부에 고정되며 상측에는 다수의 열을 따라 제 3 유입공(21a')이 형성되고 하측에는 제 3 유입공(21a')의 열들 사이에 위치되는 열을 따라 제 3 배수공(21b')이 형성되는 제 2 고정판(21')과, 차후에 설명될 액츄에이터(60)에 의해 제 2 실린더(10')의 일측 내부에 이동가능하게 설치되어 제 2 고정판(21')에 대해 이동되며 상측에는 다수의 열을 따라 제 3 유입공(21a')과 연통가능한 제 4 유입공(23a')이 형성되고 하측에는 제 4 유입공(23a')의 열 상에 위치되는 열을 따라 제 3 배수공(21b')에 연통가능한 제 4 배수공(23b')이 형성되는 제 2 이동판(23')을 포함하여 이루어진다.
따라서 도 4a 및 도 4b에 도시되는 바와 같이, 제 2 고정판(21')의 제 3 유 입공(21a')과 제 2 이동판(23)의 제 4 유입공(23a')이 서로 일치될 경우에는 제 2 고정판(21')의 제 3 배수공(21b')과 제 2 이동판(23')의 제 4 배수공(23b')은 불일치됨에 따라 제 2 실린더(10')의 제 2 유입구(11')가 개방됨과 동시에 제 2 배수구(13')는 폐쇄되고, 그 결과 저수용 댐(3) 내의 물이 서로 일치된 제 3 및 제 4 유입공(21a', 23a')을 통해 제 2 실린더(10') 내로 유입될 수 있지만 제 2 실린더(10') 내로 유입된 물이 하류로 배수되지는 않게 된다.
이와 반대로 제 2 고정판(21')의 제 3 유입공(21a')과 제 2 이동판(23')의 제 4 유입공(23a')이 서로 불일치될 경우에는 제 2 고정판(21')의 제 3 배수공(21b')과 제 2 이동판(23')의 제 4 배수공(23b')은 일치됨에 따라 제 2 실린더(10')의 제 2 유입구(11')가 폐쇄됨과 동시에 제 2 배수구(13')는 개방되고, 그 결과저수용 댐(3) 내의 물은 더 이상 제 2 실린더(10') 내로 유입될 수 없게 되고 제 2 실린더(10') 내로 유입된 물은 서로 일치된 제 3 및 제 4 배수공(21b', 23b')을 통해 하류로 배수될 수 있게 된다.
제 2 고정판(21') 상에는 제 2 이동판(23')의 이동을 용이하게 하는 제 2 베어링(21c')이 설치된다.
전술한 제 1 유로개폐수단(20)과 제 2 유로개폐수단(20')은 차후에 설명될 액츄에이터(60)에 의해 서로 반대로 작동되는 것이 바람직하다.
다시 말해서 제 1 고정판(21)의 제 1 유입공(21a)과 제 1 이동판(23)의 제 2 유입공(23a)이 서로 일치됨과 동시에 제 1 고정판(21)의 제 1 배수공(21b)과 제 1 이동판(23)의 제 2 배수공(23b)은 불일치되어 될 경우에는, 제 2 고정판(21')의 제 3 유입공(21a')과 제 2 이동판(23')의 제 4 유입공(23a')이 서로 불일치됨과 동시에 제 2 고정판(21')의 제 3 배수공(21b')과 제 2 이동판(23')의 제 4 배수공(23b')이 서로 일치됨에 따라, 제 1 실린더(10)의 제 1 유입구(11)가 개방됨과 동시에 제 1 배수구(13)는 폐쇄되고, 제 2 실린더(10')의 제 2 유입구(11')가 폐쇄됨과 동시에 제 2 배수구(13')는 개방됨으로써, 제 1 실린더(10) 내로는 저수용 댐(3) 내의 물이 유입되고 제 2 실린더(10')로부터는 이미 유입된 저수용 댐(3) 내의 물이 하류로 배수된다.
이 상태에서 액츄에이터(60)의 작동에 의해 제 1 및 제 2 고정판(21, 21')에 대해 제 1 및 제 2 이동판(23, 23')이 이동됨에 따라, 제 1 고정판(21)의 제 1 유입공(21a)과 제 1 이동판(23)의 제 2 유입공(23a)이 서로 불일치되고 제 1 고정판(21)의 제 1 배수공(21b)과 제 1 이동판(23)의 제 2 배수공(23b)은 일치될 경우에는, 제 2 고정판(21')의 제 3 유입공(21a')과 제 2 이동판(23')의 제 4 유입공(23a')이 서로 일치되고 제 2 고정판(21')의 제 3 배수공(21b')과 제 2 이동판(23')의 제 4 배수공(23b')이 서로 불일치됨에 따라, 제 1 실린더(10)의 제 1 유입구(11)가 폐쇄됨과 동시에 제 1 배수구(13)는 개방되고, 제 2 실린더(10')의 제 2 유입구(11')가 개방됨과 동시에 제 2 배수구(13')는 폐쇄됨으로써, 이미 제 1 실린더(10) 내로 유입된 저수용 댐(3) 내의 물은 하류로 배수되고 제 2 실린더(10') 내로는 저수용 댐(3) 내의 물이 유입된다.
전술한 제 1 실린더(10) 내에는 제 1 피스톤(30)이 왕복동가능하게 결합되고, 전술한 제 2 실린더(10') 내에는 제 2 피스톤(30')이 왕복동가능하게 결합되는 데, 제 1 및 제 2 피스톤(30, 30')은 제 1 또는 제 2 실린더(10, 10') 내로 유입되는 물의 압력과 동력발생축(50)의 관성력에 의해 교호적으로 왕복동되면서 동력발생축(50)의 회전을 위한 동력을 발생시키는 역할을 하는 것으로 그 후단에는 제 1 및 제 2 피스톤로드(31, 31')가 각각 연결된다.
제 1 및 제 2 피스톤(30, 30')의 외주면에는 수밀을 위한 패킹링(도시되지 않음)이 설치되며, 제 1 또는 제 2 실린더(10, 10') 내의 이동을 원활하게 하기 위한 베어링(도시도지 않음)이 설치될 수도 있다. 뿐만 아니라 제 1 또는 제 2 실린더(10, 10') 내의 이동을 원활하게 하기 위하여 제 1 또는 제 2 실린더(10, 10')의 배면에 체결되는 링부재에 일체로 형성되어 내부로 제 1 또는 제 2 실린더(10, 10') 내부로 연장되는 가이드봉(도시되지 않음)이 구비되고 제 1 및 제 2 피스톤(30, 30')이 가이드봉에 이동가능하게 결합되어 가이드봉에 지지되어 이동될 수도 있다.
전술한 제 1 피스톤(30)의 제 1 피스톤로드(31)에는 제 1 커넥팅로드(40)의 일단이 회전가능하게 연결되고, 전술한 제 2 피스톤(30')의 제 2 피스톤로드(31')에는 제 2 커넥팅로드(40')의 일단이 회전가능하게 연결되는데, 이 제 1 및 제 2 커넥팅로드(40, 40')는 제 1 및 제 2 피스톤(30, 30')의 직선 왕복동운동을 회전운동으로 전환시켜 동력발생축(50)에 전달하는 역할을 한다.
전술한 제 1 커넥팅로드(40)의 타단은 동력발생축(50) 상에 일체로 형성된 제 1 크랭크(51)에 회전가능하게 연결되고 전술한 제 2 커넥팅로드(40')의 타단은 동력발생축(50) 상에 일체로 형성된 제 2 크랭크(51')에 회전가능하게 연결되는데, 이 동력발생축(50)은 제 1 및 제 2 피스톤(30, 30')의 교호적인 직선 왕복동운동을 제 1 및 제 2 커넥팅로드(40, 40')와 제 1 및 제 2 크랭크(51, 51')를 통해 전달받아 회전되면서 발전동력을 발생시키는 것으로, 축지지대(53)에 의해 회전가능하게 지지되고 제 1 및 제 2 피스톤(30, 30')의 서로 반대되는 왕복동 운동이 가능하도록 서로 반대방향으로 돌출형성되는 제 1 및 제 2 크랭크(51, 51')가 일체로 구비된다.
전술한 동력발생축(50)의 회전에 따라 액츄에이터(60)가 연동되는데, 이 액츄에이터(60)는 동력발생축(50)의 회전에 따라 제 1 및 제 2 이동판(23, 23')를 제 1 및 제 2 고정판(21, 21')에 대해 일측으로 이동시킴에 따라 제 1 및 제 2 유로개폐수단(20, 20')을 상호 반대되게 작동시키는 것으로, 도 5a 및 도 5b에 도시되는 바와 같이, 동력발생축(50) 상에 상호 반대방향으로 돌출형성되는 제 1 및 제 2 캠(61, 61')과, 제 1 및 제 2 캠(61, 61')에 일단이 항상 접하도록 탄성바이어스되는 제 1 및 제 2 작동로드(63, 63')와, 제 1 및 제 2 작동로드(63, 63')의 타단이 그 일단에 연결되는 회동판(65)과, 회동판(65)의 타단에 그 일단이 연결되는 제 3 작동로드(67)와, 제 3 작동로드(67)의 타단이 그 중앙에 연결되고 그 양단은 제 1 및 제 2 이동판(23, 23')에 각각 연결되는 제 4 작동로드(69)를 포함하여 이루어진다.
제 1 및 제 2 캠(61, 61')은 제 1 및 제 2 작동로드(63, 63')를 서로 반대되는 방향으로 이동시키는 것으로, 동력발생축(50) 상에 상호 반대방향으로 돌출형성된다.
제 1 및 제 2 작동로드(63, 63')는 제 1 및 제 2 캠(61, 61')에 의해 서로 반대이동되면서 회동판(65)을 회동시키는 것으로, 제 1 및 제 2 캠(61, 61')에 일단이 항상 접하도록 탄성바이어스되는데, 바닥면에 고정되어 제 1 및 제 2 작동로드(63, 63')를 이동가능하게 지지하는 고정지지판(63a)과, 제 1 및 제 2 작동로드(63, 63') 상에 각각 일체로 형성되는 제 1 및 제 2 이동지지판(63b, 63b')과, 고정지지판(63a)과 제 1 및 제 2 이동지지판(63b, 63b') 사이에 개재되어 제 1 및 제 2 캠(61, 61')의 방향으로 제 1 및 제 2 이동지지판(63b, 63b')에 탄성력을 가하는 코일스프링(63c, 63c')을 더 포함하여 이루어진다.
회동판(65)은 제 1 및 제 2 작동로드(63, 63')의 상호 반대되는 작동에 의해 좌우로 회동되면서 제 3 작동로드(67)를 일체로 회동시킴에 따라 제 3 작동로드(67)의 타단이 그 중앙에 연결되고 그 양단은 제 1 및 제 2 이동판(23, 23')에 각각 연결되는 제 4 작동로드(69)를 좌우로 이동시켜 제 1 및 제 2 이동판(23, 23')을 동시에 이동시키는 역할을 하는 것으로, 바닥면에 고정되는 베이스(67a)에 그 일단이 회동가능하게 고정되고 그 타단에 제 3 작동로드(67)의 일단이 연결된다.
또한 동력발생축(50)의 회전동력은 전동수단(70)에 의해 발전기용 터빈(도시되지 않음) 또는 발전기용 회전자(도시되지 않음)에 전달됨으로써 발전동력으로 활용되는 것이 바람직한데, 이러한 전동수단은 동력발생축(50) 상에 설치되는 제 1 스프로킷(71)과, 동력발생축(50)에 나란히 설치되는 종동축(73)과, 종동축(73) 상에 설치되는 제 2 스프로킷(75)과, 제 1 및 제 2 스프로킷(73, 75)를 전동연결하는 전동체인(77)을 포함하여 이루어진다. 여기서 종동축(73)은 발전기용 터빈축(도시되지 않음)이나 발전기용 회전자축(도시되지 않음)에 전동연결되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치(1)의 전체작동을 상세히 설명한다:
본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치(1)에서는 제 1 유로개폐수단(20)과 제 1 피스톤(30)은 제 2 유로개폐수단(20')과 제 2 피스톤(30')은 서로 반대로 작동되고, 제 1 및 제 2 유로개폐수단(20, 20')의 작동에 따른 제 1 및 제 2 실린더(10. 10') 내로의 상호 반대되는 물의 유입에 의해 제 1 피스톤(30) 및 제 2 피스톤(30')이 서로 반대로 왕복동되며, 제 1 피스톤(30) 및 제 2 피스톤(30')의 반대작동에 의해 동력발생축(50)이 회전되고, 동력발생축(50)의 회전에 의해 액츄에이터(60)가 연동되어 제 1 및 제 2 유로개폐수단(20)을 작동시켜 제 1 피스톤(30) 및 제 2 피스톤(30')이 서로 반대로 왕복동시키는 작동을 반복하게 된다.
제 1 유로개폐수단(20)의 제 1 이동판(23)의 이동에 의해, 제 1 고정판(21)의 제 1 유입공(21a)과 제 1 이동판(23)의 제 2 유입공(23a)이 서로 일치됨과 동시에 제 1 고정판(21)의 제 1 배수공(21b)과 제 1 이동판(23)의 제 2 배수공(23b)이 불일치될 경우에는, 제 2 유로개폐수단(20')의 제 2 이동판(23')의 동시이동에 의해 제 2 고정판(21')의 제 3 유입공(21a')과 제 2 이동판(23')의 제 4 유입공(23a')이 서로 불일치됨과 동시에 제 2 고정판(21')의 제 3 배수공(21b')과 제 2 이동판(23')의 제 4 배수공(23b')이 서로 일치된다.
이 경우에는 제 1 실린더(10)의 제 1 유입구(11)가 개방됨과 동시에 제 1 배수구(13)는 폐쇄되고, 제 2 실린더(10')의 제 2 유입구(11')가 폐쇄됨과 동시에 제 2 배수구(13')는 개방됨에 따라, 저수용 댐(3) 내의 수압에 의해 제 1 실린더(10) 내로 저수용 댐(3) 내의 물이 유입되면서 제 1 피스톤(30)을 밀게 되고 이 힘은 제 1 크랭크축(40)과 제 1 크랭크(51)를 통해 동력발생축(50)을 회전시키게 되며, 동력발생축(50)의 회전력은 제 2 크랭크(51')와 제 2 크랭크축(40')을 통해 제 2 피스톤(30')을 제 1 피스톤(30)과 반대방향으로 밀게 됨에 따라 제 2 실린더(10') 내에 이미 유입된 저수용 댐(3) 내의 물은 제 2 배수구(13')를 통해 하류로 배수되게 된다.
전술한 동력발생축(50)의 회전에 의해 제 1 및 제 2 유로개폐수단(20, 20')이 반대로 작동되면서 제 1 및 제 2 고정판(21, 21')에 대해 제 1 및 제 2 이동판(23, 23')이 반대로 이동됨에 따라, 제 1 고정판(21)의 제 1 유입공(21a)과 제 1 이동판(23)의 제 2 유입공(23a)이 서로 불일치됨과 동시에 제 1 고정판(21)의 제 1 배수공(21b)과 제 1 이동판(23)의 제 2 배수공(23b)은 일치될 경우에는, 제 2 고정판(21')의 제 3 유입공(21a')과 제 2 이동판(23')의 제 4 유입공(23a')이 서로 일치됨과 동시에 제 2 고정판(21')의 제 3 배수공(21b')과 제 2 이동판(23')의 제 4 배수공(23b')이 서로 불일치된다.
이 경우에는 제 1 실린더(10)의 제 1 유입구(11)가 폐쇄됨과 동시에 제 1 배수구(13)는 개방되고, 제 2 실린더(10')의 제 2 유입구(11')가 개방됨과 동시에 제 2 배수구(13')는 폐쇄됨에 따라, 저수용 댐(3) 내의 수압에 의해 제 2 실린더(10') 내로 저수용 댐(3) 내의 물이 유입되면서 제 2 피스톤(30')을 밀게 되고 이 힘은 제 2 크랭크축(40')과 제 2 크랭크(51')를 통해 동력발생축(50)을 회전시키게 되며, 동력발생축(50)의 회전력은 제 2 크랭크(51)와 제 1 크랭크축(40)을 통해 제 1 피스톤(30')을 제 2 피스톤(30')과 반대방향으로 밀게 됨에 따라 제 1 실린더(10) 내에 이미 유입된 저수용 댐(3) 내의 물은 제 1 배수구(13)를 통해 하류로 배수되게 된다.
전술한 작동의 교호적인 반복에 의해 동력발생축(50)은 계속 회전되면서 전동수단(70)에 의해 전동연결된 발전기용 터빈(도시되지 않음)이나 발전기용 회전자(도시되지 않음)를 작동시켜 전기를 발생시키게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치의 설치구조도.
도 2는 본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치의 사시도.
도 3a은 본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치에 있어서, 제 1 및 제 2 유로개폐수단의 제 1 및 제 2 고정판의 정면도.
도 3b은 본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치에 있어서, 제 1 유로개폐수단의 제 1 이동판의 정면도.
도 3c은 본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치에 있어서, 제 2 유로개폐수단의 제 2 이동판의 정면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치에 있어서, 제 1 및 제 2 유로개폐수단의 개폐작동도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치에 있어서, 액츄에이터의 작동도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 본 발명에 따른 수압을 이용한 수력발전장치
10 : 제 1 실린더 10' : 제 2 실린더
11 : 제 1 유입구 11' : 제 2 유입구
13 : 제 1 배수구 13' : 제 2 배수구
20 : 제 1 유로개폐수단 20' : 제 2 유로개폐수단
21 : 제 1 고정판 21' : 제 2 고정판
23 : 제 1 이동판 23' : 제 2 이동판
30 : 제 1 피스톤 30' : 제 2 피스톤
40 : 제 1 커넥팅로드 40' : 제 2 커넥팅로드
50 : 동력발생축 60 : 액츄에이터

Claims (7)

  1. 저수용 댐의 전면 하부에 나란히 설치되고 그 일측 상부에는 저수용 댐의 내부와 연통되는 제 1 및 제 2 유입구가 각각 형성되며 그 일측 하부에는 저수용 댐의 외부와 연통되는 제 1 및 제 2 배수구가 각각 형성되는 제 1 및 제 2 실린더;
    상기 제 1 및 제 2 실린더의 일측 내부에 각각 설치되며 상기 제 1 유입구와 상기 제 1 배수구 및 상기 제 2 유입구와 상기 제 2 배수구를 상호 반대되게 교호적으로 개폐시키는 제 1 및 제 2 유로개폐수단;
    상기 제 1 및 제 2 실린더 내에 서로 교호적으로 왕복동가능하게 결합되는 제 1 및 제 2 피스톤;
    상기 제 1 및 제 2 피스톤에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 커넥팅로드;
    상기 제 1 및 제 2 커넥팅로드가 각각 회동가능하게 연결되는 제 1 및 제 2 크랭크가 일체로 구비되고 상기 제 1 및 제 2 크랭크는 서로 반대방향으로 돌출형성되어 상기 제 1 및 제 2 피스톤의 교호적인 왕복동운동에 의해 회전되면서 발전동력을 발생시키는 동력발생축; 및
    상기 동력발생축에 연동되어 상기 동력발생축의 회전에 따라 상기 제 1 및 제 2 유로개폐수단을 상호 반대되게 작동시키는 액츄에이터;를 포함하여 이루어지고,
    상기 액츄에이터는,
    상기 동력발생축 상에 상호 반대방향으로 돌출형성되는 제 1 및 제 2 캠;
    상기 제 1 및 제 2 캠에 일단이 항상 접하도록 탄성바이어스되는 제 1 및 제 2 작동로드;
    상기 제 1 및 제 2 작동로드의 타단이 그 일단에 연결되는 회동판;
    상기 회동판의 타단에 그 일단이 회동가능하게 연결되는 제 3 작동로드; 및
    상기 제 3 작동로드의 타단이 그 중앙에 회동가능하게 연결되고 그 양단은 제 1 및 제 2 이동판에 각각 연결되는 제 4 작동로드;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수압을 이용한 수력발전장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 유로개폐수단은,
    상기 제 1 실린더의 일측 내부에 고정되며 상측에는 다수의 열을 따라 제 1 유입공이 형성되고 하측에는 상기 제 1 유입공의 열들 사이에 위치되는 열을 따라 제 1 배수공이 형성되는 제 1 고정판; 및
    상기 액츄에이터에 의해 상기 제 1 실린더의 일측 내부에 이동가능하게 설치되어 상기 제 1 고정판에 대해 이동되며 상측에는 다수의 열을 따라 상기 제 1 유입공과 연통가능한 제 2 유입공이 형성되고 하측에는 상기 제 2 유입공의 열 상에 위치되는 열을 따라 상기 제 1 배수공에 연통가능한 상기 제 2 배수공이 형성되는 제 1 이동판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수압을 이용한 수력발전장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제 2 유로개폐수단은,
    상기 제 2 실린더의 일측 내부에 고정되며 상측에는 다수의 열을 따라 제 3 유입공이 형성되고 하측에는 상기 제 3 유입공의 열들 사이에 위치되는 열을 따라 제 3 배수공이 형성되는 제 2 고정판; 및
    상기 액츄에이터에 의해 상기 제 2 실린더의 일측 내부에 이동가능하게 설치되어 상기 제 2 고정판에 대해 이동되며 상측에는 다수의 열을 따라 상기 제 3 유입공과 연통가능한 제 4 유입공이 형성되고 하측에는 상기 제 3 유입공의 열 상에 위치되는 열을 따라 상기 제 3 배수공에 연통가능한 상기 제 4 배수공이 형성되는 제 2 이동판;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수압을 이용한 수력발전장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 고정판 상에는 제 1 및 제 2 이동판의 이동을 용이하게 하는 제 1 및 제 2 베어링이 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 수압을 이용한 수력발전장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 작동로드는,
    상기 제 1 및 제 2 작동로드를 각각 이동가능하게 지지하는 고정지지판;
    상기 제 1 및 제 2 작동로드 상에 각각 일체로 형성되는 제 1 및 제 2 이동지지판; 및
    상기 고정지지판과 상기 제 1 및 제 2 이동지지판 사이에 개재되어 상기 제 1 및 제 2 캠의 방향으로 제 1 및 제 2 이동지지판에 탄성력을 가하는 제 1 및 제 2 코일스프링을 각각 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수압을 이용한 수력발전장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 동력발생축의 회전동력은 전동수단에 의해 발전기용 터빈 또는 발전기용 회전자에 전달되는 것을 특징으로 하는 수압을 이용한 수력발전장치.
  7. 삭제
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