KR100937492B1

KR100937492B1 - 방수 겸용 스크류형 발전장치

Info

Publication number: KR100937492B1
Application number: KR1020090054606A
Authority: KR
Inventors: 여옥규
Original assignee: (주)큰나무
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2010-01-20

Abstract

본 발명은 방수 겸용 스크류형 발전장치에 관한 것으로, 본 발명은 유체가 흐르는 유로가 구비된 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 각각 구비되는 상부 지지유닛 및 하부 지지유닛; 양단부가 각각 상기 상부 지지유닛과 하부 지지유닛에 회전 가능하게 지지되며, 내부가 중공된 메인 축; 상기 메인 축의 외주면에 나선 형태를 이루도록 다수 회 감겨 결합되며, 표면에 유체와의 마찰 저항을 증가시키는 다수 개의 돌기들이 구비되며, 상기 베이스 프레임의 유로에 위치하여 상기 유로를 통해 흐르는 유체에 의해 회전하는 나선형 날개; 상기 나선형 날개의 회전력을 전달받아 전기 에너지를 발생시키며, 내부에 유체가 유입되는 것을 방지하도록 밀봉된 발전기; 상기 나선형 날개의 회전력을 상기 발전기에 전달하는 동력전달유닛; 상기 발전기의 외면을 둘러싸며, 상기 발전기를 냉각시키도록 내부에 유체가 저장되는 유체 저장통; 및 상기 메인 축의 회전에 의해 상기 베이스 프레임의 유로를 따라 흐르는 유체의 일부를 펌핑하여 상기 유체 저장통에 공급하는 관 어셈블리를 포함한다. 본 발명에 따르면, 높은 낙차로 흐르는 물은 물론 낮은 낙차로 흐르는 물을 이용하여 높은 발전 효율로 전기 에너지를 얻을 수 있고, 또한 유체의 유량차에 의한 수위의 변동이 큰 곳에서도 안전하게 유지할 수 있어 설치 장소를 다양하게 할 수 있다.

Description

방수 겸용 스크류형 발전장치{SCREW TYPE GENERATION APPARATUS HAVING A WATERPROOF FUNCTION}

본 발명은 스크류형 발전장치에 관한 것이다.

화석 연료는 매장량이 한정되어 있고 환경 오염을 유발시킨다. 이에 대한 대안으로 연료전지, 태양열 발전기, 풍력 발전기, 수력 발전기 등의 개발이 진행되고 있다.

수력 발전기는 높은 곳에 위치하는 물의 위치 에너지(potential energy)를 발전기 터빈을 이용하여 운동 에너지(kinetic energy)로 변환시키고 그 운동 에너지를 전자기 유도(electromagnetic induction) 현상을 이용하여 전기 에너지(electric energy)로 변환시킨다.

수력 발전기의 종류는 다양하다. 댐에 설치되는 수력 발전기는 규모가 크고, 환경적인 문제로 댐을 구축할 수 있는 지역은 제한적이다. 소형 수력 발전기의 일예로, 물이 낙하하면서 물레방아를 회전시켜 그 물레방아의 회전력으로 전기 에너지를 발생시키는 수력 발전기가 있다. 이와 같이 물레방아를 이용한 수력 발전기는 물레방아의 직경이 물의 낙차와 상응한 크기로 제작되어야 한다. 따라서 전기 에너 지의 발생을 크게 하기 위하여 물의 낙차를 크게할 경우 물레방아의 크기가 커지게 된다. 또한, 물레방아에 떨어지는 물이 물레방아를 회전시키는 구간은 90도 정도밖에 되지 않아 발전 효율이 매우 낮다.

주변에는 낙차를 가지고 물이 흐르는 장소로는, 하천, 강, 물이 흐르는 계곡, 농지에 물을 공급하는 보 또는 도랑, 하수 처리장, 페수 처리장, 정수장, 저수지 등이 있다. 이와 같이 흐르는 물을 이용하여 전기 에너지를 얻는 것은 별도의 연료를 사용하지 않을 뿐만 아니라 공해 문제를 발생시키지 않고 에너지를 얻을 수 있다.

본 발명의 목적은 본 발명의 목적은 높은 낙차로 흐르는 물은 물론 낮은 낙차로 흐르는 물을 이용하여 높은 발전 효율로 전기 에너지를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 유체의 유량차에 의한 수위의 변동이 큰 곳에서도 안전하게 유지할 수 있도록 하여 설치 장소를 다양하게 하는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 유체가 흐르는 유로가 구비된 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 각각 구비되는 상부 지지유닛 및 하부 지지유닛; 양단부가 각각 상기 상부 지지유닛과 하부 지지유닛에 회전 가능하게 지지되며, 내부가 중공된 메인 축; 상기 메인 축의 외주면에 나선 형태를 이루도록 다수 회 감겨 결합되며, 표면에 유체와의 마찰 저항을 증가시키는 다수 개의 돌기들이 구비되며, 상기 베이스 프레임의 유로에 위치하여 상기 유로를 통해 흐르는 유체에 의해 회전하는 나선형 날개; 상기 나선형 날개의 회전력을 전달받아 전기 에너지를 발생시키며, 내부에 유체가 유입되는 것을 방지하도록 밀봉된 발전기; 상기 나선형 날개의 회전력을 상기 발전기에 전달하는 동력전달유닛; 상기 발전기의 외면을 둘러싸며, 상기 발전기를 냉각시키도록 내부에 유체가 저장되는 유체 저장통; 및 상기 메인 축의 회전에 의해 상기 베이스 프레임의 유로를 따라 흐르는 유체의 일부를 펌핑하여 상기 유체 저장통에 공급하는 관 어셈블리를 포함하는 방수 겸용 스크류형 발전장치가 제공된다.

상기 베이스 프레임은 내부에 유체가 흐르는 유로가 구비된 본체와, 상기 본 체의 일측에 구비되어 상기 본체의 유로로 유체의 유입을 안내하는 메인 안내부재와, 상기 본체의 일측에 구비되어 상기 발전기가 설치되는 보조 케이스를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 베이스 프레임의 유로 유입측에 구비되며 상기 나선형 날개의 경사 방향에 따라 그 나선형 날개쪽으로 유체가 유입되도록 유체의 흐름을 안내하는 보조 안내부재가 더 구비됨이 바람직하다.

상기 나선형 날개는 복수 개인 것이 바람직하다.

상기 하부 지지유닛은 상기 베이스 프레임에 결합되는 하부 장착대와; 상기 하부 장착대에 결합되며, 상기 메인 축의 내부에 삽입되는 보조 축과; 상기 메인 축의 중간 부분 내부에 고정 결합됨과 아울러 상기 보조 축에 결합되어, 상기 메인 축을 회전 가능하게 지지하는 베어링 어셈블리를 포함한다.

상기 발전기는 내부에 회전자 및 고정자가 구비되는 원통 형태의 제1 하우징과; 상기 회전자에 구비된 축이 결합되는 제1 베어링이 내부에 구비되며, 상기 제1 하우징의 한쪽끝을 복개하는 제1 플랜지와; 제2 베어링이 구비된 복개판으로 한쪽이 막힌 원통 형태이며, 상기 복개판이 상기 제1 하우징의 다른 한쪽을 복개하는 제2 하우징과; 상기 회전자의 축 단부에 결합되는 커플링과; 상기 제2 베어링에 관통 결합되며, 일측이 상기 커플링에 결합되는 중간 연결축과; 상기 제2 하우징의 내부에 결합되며, 제3 베어링이 구비된 중간 지지판과; 상기 복개판과 중간 지지판에 양단이 각각 회전 가능하게 결합되는 중간 기어축과; 상기 제2 하우징을 복개하며, 제4 베어링이 내부에 구비된 제2 플랜지와; 상기 제2 플랜지와 중간 지지판을 관통하여 제4 베어링과 제3 베어링에 결합되는 구동축과; 상기 구동축과 중간 기어축 그리고 중간 연결축에 구비되어 구동축의 회전속도를 변환시켜 중간 연결축에 전달하는 기어 트레인과; 상기 제2 플랜지와 구동축 사이를 실링하는 실링 수단을 포함한다.

상기 유체 저장통은 상기 발전기의 외면을 일정 간격을 두고 감싸며, 상기 연결관이 연결되는 외측 케이스와; 상기 외측 케이스의 하단과 상기 발전기의 외면에 연결되어 상기 외측 케이스와 발전기의 외면과 함께 유체가 채워지는 공간을 형성하는 하판을 포함한다.

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본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치는 스크류 어셈블리를 구성하는 나선형 날개들의 표면에 유체(물)와의 마찰 저항을 높이는 저항 요소가 구비되고, 또한 유체가 전체 유로를 흐르는 동안 유체가 스크류 어셈블리(200)의 나선형 날개(220)들과 접촉되면서 그 스크류 어셈블리(200)의 나선형 날개(220)들을 쭉 밀어 나선형 날개(220)을 회전시키게 되므로 나선형 날개(220)의 회전력을 증가시켜 발전 효율을 높이게 된다.

상기 스크류 어셈블리를 구성하는 나선형 날개가 복수 개이므로 나선형 날개들과 물과의 접촉면적이 증가하게 되어 회전력을 증가시키게 된다. 이로 인하여, 발전기에서 발생되는 전기 에너지가 증가하게 된다.

상기 본체의 유로 유입측에 보조 안내부재가 구비되므로 본체의 유로로 유입되는 물이 나선형 날개의 회전 방향쪽으로 향하도록 경사지게 유입되도록 함으로써 본체의 유로로 유입되는 물이 나선형 날개와 수직으로 부딪히는 것을 방지하게 되어 손실을 감소시킨다.

또한, 베이스 프레임 본체의 유로에 과도한 물이 유입될 경우 유로 개폐유닛이 그 유로로 유입되는 물의 양을 조절하거나 물의 유입을 차단시켜 장치를 보호하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치가 도랑이나 강의 보에 설치될 경우 장마철이나 갑작스런 폭우로 인하여 수위가 증가하여 발전기의 내부로 유입될 수 있다. 그러나 발전기의 발전기 하우징이 물이 내부로 유입되지 못하도록 밀봉된 형태로 이루어지므로 발전기내부로 물이 유입되는 것이 방지되어 부품의 파손을 방지하게 된다.

한편, 상기 발전기의 발전기 하우징이 밀봉된 형태로 이루어지므로 발전기가 작동할 때 내부에서 발생되는 열에 의해 발전기가 가열될 수 있으나, 냉각 유닛이 구비되므로 발전기를 원활하게 냉각시키게 된다.

본 발명은 물의 낙차가 큰 곳은 물론 낙차가 낮은 곳에서도 높은 발전 효율로 전기 에너지를 얻을 수 있다. 또한, 발전기 내부로 물이 유입되는 것을 방지하게 됨으로써 물의 유량 차로 인한 수위의 변동이 큰 곳에도 안전하게 유지할 수 있어 설치 장소가 다양하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 일실시예를 도시한 측단면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 일실시예를 도시한 정단면도이다.

도 1, 2를 참조하여, 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 일실시예를 설명한다.

상기 방수 겸용 스크류형 발전장치는 베이스 프레임(100), 스크류 어셈블리(200), 상,하부 지지유닛(300)(400), 발전기(500), 동력전달유닛(600), 냉각 유닛(700), 유로 개폐유닛(800)을 포함한다.

상기 베이스 프레임(100)은 상기 유체가 흐를 수 있는 유로가 구비된 본체(110)와, 상기 본체(110)의 한쪽에 구비되어 상기 본체(110)의 유로로 유체가 유 입되도록 안내하는 메인 안내부재(120)와, 상기 본체(110)의 한쪽에 구비되는 보조 케이스(130)를 포함한다.

상기 본체(110)는 설정된 길이를 가진다. 상기 본체(110)는 사각 형태의 하판(111)과, 그 하판(111) 양단에 각각 연장 절곡된 양측판(112)과, 단면이 유자 형상이며, 상기 양측판(112) 사이에 위치하는 유자형 판(113)과, 상기 하판(111)과 양측판(112) 그리고 유자형 판(113)의 길이 방향 양끝에 각각 구비된 전판(114) 및 후판(115)을 포함하여 이루어진다.

상기 유자형 판(113)의 길이 방향 양쪽은 오픈된다. 상기 유자형 판(113)의 내측 오목 곡면에 의해 형성되는 공간에 상기 스크류 어셈블리(200)가 위치하게 된다. 상기 유자형 판(113)의 내측 오목 곡면을 따라 유체가 흐르게 되며, 그 유체는 전판(114) 쪽에서 유입되어 후판(115) 쪽으로 흐르게 된다. 유체가 오목 곡면을 따라 흐르면서 상기 스크류 어셈블리(200)를 회전시키게 된다. 이하, 상기 유자형 판(113)의 오목 곡면에 의해 형성되는 공간을 유로라 한다.

상기 본체(110) 하판(111)의 후판(115)측 끝부분에 바닥 지지부재(140)가 구비됨이 바람직하다. 상기 바닥 지지부재(140)는 하판(111)으로부터 돌출되게 형성된다.

상기 메인 안내부재(120)는 상기 본체(110)의 유로에 유체가 유입되도록 본체(110)의 전판(114)에 구비된다. 상기 메인 안내부재(120)는 내부에 유체가 흐르는 오목 곡면이 구비된다. 상기 메인 안내부재(120)의 오목 곡면의 곡률은 상기 유자형 판(113)의 오목 곡면의 곡률과 같은 것이 바람직하다. 상기 메인 안내부 재(120)의 일측면이 상기 본체(110)의 전판(114)에 연결된다.

상기 유자형 판(113)과 메인 안내부재(120)의 길이 방향 바닥 중심선을 기준으로 하여 상기 유자형 판(113)의 길이 방향 바닥 중심선과 메인 안내부재(120)의 길이 방향 바닥 중심선 사이의 각(A)은 180도보다 크고 270도 보다 작은 것이 바람직하다. 즉, 상기 메인 안내부재(120)의 길이 방향 바닥 중심선을 수평으로 위치시킬 때 상기 유자형 판(113)의 길이 방향 바닥 중심선은 그 메인 안내부재(120)의 길이 방향 바닥 중심선에 대하여 경사지게 위치하게 된다.

상기 본체의 유자형 판(113)에, 도 1, 3에 도시한 바와 같이, 보조 안내부재(150)가 구비된다. 상기 보조 안내부재(150)는 상기 유자형 판(113)의 유체 유입측에 구비됨이 바람직하다. 상기 보조 안내부재(150)는 상기 메인 안내부재(120)를 통해 본체(110)의 유로로 유입되는 유체가 스크류 어셈블리(200)의 나선형 날개(후술됨)의 회전 방향으로 흐르도록 안내한다.

상기 보조 안내부재(150)는 유자형 판(113)의 내측 오목 곡면에 돌출된다. 상기 보조 안내부재(150)는 상기 유자형 판(150)의 길이 방향 중심선에 대하여 경사지게 위치한다. 상기 보조 안내부재(150)는 설정된 간격을 두고 복수 개 구비되는 것이 바람직하다.

상기 보조 케이스(130)는, 도 1, 4에 도시한 바와 같이, 사각 형상의 하판(131)과, 그 하판(131)의 양끝단에 각각 연장 절곡된 양측판(132)과, 상기 하판(131)과 양측판(132)의 길이 방향 한쪽끝에 구비된 후측판(133)을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 후측판(133)의 상부에 유자 형상으로 관통된 개 구(H)가 구비된다. 상기 보조 케이스(130)의 후측판(133)이 상기 본체(110)의 전판(114)에 연결됨이 바람직하다. 상기 보조 케이스(130)의 하판(131)이 상기 메인 안내부재(120)의 상부와 연결됨이 바람직하다. 상기 보조 케이스(130)의 하판(131) 하면과 상기 본체(110)의 오목 곡면 바닥면이 설정된 간격을 이룬다. 그 보조 케이스(130)의 하판(131) 하면과 본체(110)의 오목 곡면 바닥면 사이로 유체가 유입된다.

미설명 부호 B는 간격유지막대이다.

상기 스크류 어셈블리(200)는 메인 축(210)과 그 메인 축(210)의 외주면에 나선 형태로 구비된 나선형 날개(220)를 포함한다.

상기 메인 축(210)의 길이는 상기 베이스 프레임(100)의 본체(110) 길이보다 작은 것이 바람직하다. 상기 메인 축(210)은 길이 방향으로 내부가 관통된 중공 축이다.

상기 나선형 날개(220)는 균일한 폭과 두께와 길이를 갖는 판이 상기 메인 축(210)의 외주면을 따라 나선형을 이루도록 다수 회 감긴 형상이다. 상기 판의 한쪽 측면은 상기 메인 축(210)의 외주면에 접면된다. 상기 나선형 날개(220)에서 판이 한 바퀴(360도) 감긴 것을 턴(turn)(일명, 피치라고도 함)이라 하면 그 턴과 턴의 간격이 일정한 것이 바람직하다.

상기 나선형 날개(220)의 표면에 유체의 저항을 증가시키는 저항 요소(저항 수단)(221)가 구비된 것이 바람직하다. 상기 저항 요소(221)는 나선형 날개(220)의 한쪽면에 구비됨이 바람직하다. 상기 저항 요소(221)는 유체가 유입되는 쪽의 나선 형 날개(220)의 표면에 구비됨이 바람직하다. 상기 저항 요소(221)는 나선형 날개(220)의 양쪽면에 모두 구비될 수 있다.

상기 저항 요소(221)는 도 5에 도시한 바와 같이, 나선형 날개(220)의 한쪽면에 각각 돌출된 다수 개의 돌기들이다. 상기 돌기는 균일한 폭과 높이와 길이를 갖는다. 상기 돌기들은 규칙적으로 배열됨이 바람직하다. 상기 돌기는 다양한 형태로 형성될 수 있다.

상기 저항 요소(221)의 다른 실시예로, 상기 저항 요소는 상기 나선형 날개(220)의 한쪽면에 각각 구비된 홈들이다. 상기 홈들은 규칙적으로 배열됨이 바람직하다. 상기 홈은 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

상기 저항 요소(221)의 또 다른 실시예로, 상기 저항 요소는 상기 나선형 날개(220)의 한쪽면에 구비된 홈들과 돌기들로 이루어진다.

상기 저항 요소(221)의 또 다른 실시예로, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 저항 요소(221)는 상기 나선형 날개(220)의 한쪽면에 구비된, 균일한 폭과 길이를 갖는 곡선 형태의 돌기들로 이루어진다. 상기 곡선 형태의 돌기는 길이 방향이 나선형 날개의 방사 방향으로 위치한다. 또한 상기 곡선 형태의 돌기들은 원주 방향으로 균일한 간격을 갖도록 배열됨이 바람직하다.

상기 저항 요소(221)는 다양한 형태로 구현될 수 있다.

상기 나선형 날개(220)에 구비된 저항 요소(221)는 본체(110)의 유로를 통해 흐르는 유체와 나선형 날개(220)의 마찰 저항을 증가시키게 되므로 유체의 유동력이 나선형 날개(220)에 잘 전달되어 나선형 날개(220)의 회전력을 증가시키게 된 다.

상기 나선형 날개(220)는 복수 개 이상인 것이 바람직하다. 즉, 나선형 날개(220)가 복수 개라는 것은 균일한 폭과 두께와 길이를 갖는 복수 개의 판들이 각각 메인 축(210)의 외주면을 따라 나선형을 이루도록 다수 회 감긴다. 복수 개의 판들의 각 한쪽 끝(시작 끝면)들은, 도 7에 도시한 바와 같이, 서로 균일한 간격을 갖는 것이 바람직하고, 또한 상기 메인 축(210) 외주면의 가상의 원 선상에 위치하는 것이 바람직하다. 그리고 복수 개의 판들의 각 다른 한쪽 끝들은 메인 축(210) 외주면의 가상의 원 선상에 위치하는 것이 바람직하며, 또한 서로 균일한 간격을 갖는 것이 바람직하다. 상기 나선형 날개(220)는 세 개인 것이 바람직하다.

상기 스크류 어셈블리(200)를 구성하는 나선형 날개(220)의 턴의 직선 길이가 같은 조건에서 나선형 날개(220)가 하나인 경우보다 복수 개인 경우가 유체와의 접촉면적이 크게 되어 스크류 어셈블리(200)의 회전력을 증가시키게 된다.

상기 스크류 어셈블리(200)는 상기 베이스 프레임(100)의 유로 내부에 위치한다.

상기 상부 지지유닛(300)은 상기 본체(110)의 전판(114) 측에 위치하는 메인 축(210) 부분을 지지하고, 상기 하부 지지유닛(400)은 본체(110)의 후판(115) 측에 위치하는 메인 축(210) 부분을 지지한다.

상기 상부 지지유닛(300)은 상기 메인 축(210)의 단부에 결합되는 상부 보조 축(310)과, 상기 상부 보조 축(310)을 회전 가능하게 지지하는 상부 베어링 어셈블리(320)와, 상기 베이스 프레임(100)에 고정 결합되며 상기 상부 베어링 어셈블 리(320)가 장착되는 상부 장착대(330)를 포함한다.

상기 상부 보조 축(310)은 길이 방향으로 관통된 중공 축인 것이 바람직하다. 상기 상부 보조 축(310)의 한쪽끝에 플랜지(plange)(340)가 결합된다. 상기 플랜지(340)의 가운데 관통 구멍이 구비되고, 상기 상부 보조 축(310)의 한쪽 끝이 플랜지(340)의 관통 구멍에 삽입된다. 그리고 상기 플랜지(340)와 상부 보조 축(310)은 용접에 의해 결합된다.

상기 메인 축(210)의 한쪽끝에 두껑이 용접에 의해 결합된다. 상기 상부 보조 축(310)에 결합된 플랜지와 상기 두껑이 다수 개의 볼트들에 의해 결합된다.

상기 상부 보조 축(310)이 플랜지(340)에 의해 메인 축(210)의 한쪽끝에 고정 결합된 상태에서 상기 상부 보조 축(310)의 내부와 상기 메인 축(210)의 내부는 연통된다. 상기 상부 보조 축(310)의 중심선과 메인 축(210)의 중심선은 동일 선상에 위치한다.

상기 메인 축(210)의 단부에 두껑을 용접에 의해 결합하고 상기 상부 보조 축(310)에 플랜지를 용접에 의해 결합한 후 그 두껑과 플랜지를 볼트들에 의해 체결함으로써 상기 상부 보조 축(310)의 중심선과 메인 축(210)의 중심선을 맞추는 것이 수월하게 된다.

상기 상부 베어링 어셈블리(320)는 상기 상부 보조 축(310)을 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링(thrust bearing)과 상기 상부 보조 축(310)을 반경 방향으로 지지하는 레이디얼 베어링(radial bearing)을 포함하여 구성된다. 상기 상부 베어링 어셈블리(320)는 상기 레이디얼 베어링만을 포함할 수 있다.

상기 상부 장착대(330)는 상기 베이스 프레임의 보조 케이스(130)의 하판(131) 상면에 고정 결합됨이 바람직하다. 상기 상부 장착대(330)에 상기 상부 베어링 어셈블리(320)가 고정 결합된다. 상기 상부 보조축(310)은 상기 보조 케이스(130)의 후측판(133)의 개구(H)를 관통한 상태에서 상기 상부 베어링 어셈블리(320)에 결합된다.

상기 하부 지지유닛(400)은 상기 메인 축(210)의 타측 단부에 결합되는 하부 보조 축(410)과, 상기 하부 보조 축(410)을 회전 가능하게 지지하는 하부 베어링 어셈블리(420)와, 상기 베이스 프레임(100)에 고정 결합되며 상기 하부 베어링 어셈블리(420)가 장착되는 하부 장착대(430)를 포함한다.

상기 하부 보조 축(410)의 한쪽끝에 플랜지(440)가 결합된다. 상기 플랜지(440)와 하부 보조 축(410)은 용접에 의해 결합된다.

상기 메인 축(210)의 한쪽끝에 두껑이 용접에 의해 결합된다. 상기 하부 보조 축(410)에 결합된 플랜지와 상기 두껑이 다수 개의 볼트들에 의해 결합된다.

상기 하부 보조 축(310)의 중심선과 메인 축(210)의 중심선은 동일 선상에 위치한다.

상기 메인 축(210)의 단부에 두껑을 용접에 의해 결합하고 상기 하부 보조 축(410)에 플랜지를 용접에 의해 결합한 후 그 두껑과 플랜지를 볼트들에 의해 체결함으로써 상기 하부 보조 축(410)의 중심선과 메인 축(210)의 중심선을 맞추는 것이 수월하게 된다.

상기 하부 베어링 어셈블리(420)는 상기 하부 보조 축(410)을 축 방향으로 지지하는 스러스트 베어링과 상기 하부 보조 축(410)을 반경 방향으로 지지하는 레이디얼 베어링을 포함하여 구성된다.

상기 하부 장착대(430)는 본체(110)의 후판(115)에 결합된다. 상기 하부 장착대(430)에 상기 하부 베어링 어셈블리(420)가 결합되고, 그 하부 베어링 어셈블리(420)에 상기 하부 보조 축(410)이 결합된다.

상기 하부 지지유닛(400)의 다른 실시예로, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 베이스 프레임(100)의 본체 후판(115)에 하부 장착대(430)가 결합된다. 상기 하부 장착대(430)에 보조 축(450)이 결합된다. 상기 보조 축(450)의 한쪽끝이 상기 하부 장착대(430)에 결합되고 그 보조 축(450)의 다른 한쪽끝이 상기 메인 축(210)의 내부에 삽입된다. 상기 메인 축(210)의 내부에 삽입된 보조 축(450)의 단부에 베어링 어셈블리(460)가 결합된다.

상기 메인 축(210)의 내주면에 환형의 보조 플랜지(470)가 결합된다. 상기 베어링 어셈블리(460)에 플랜지가 결합된다. 상기 베어링 어셈블리(460)에 결합된 플랜지와 상기 보조 플랜지(470)가 다수 개의 볼트들에 의해 체결된다. 상기 보조 플랜지(470)와 베어링 어셈블리(460)는 장치를 설치시 수위보다 위에 위치하는 곳에 설치된다. 상기 보조 플랜지(470)와 베어링 어셈블리(460)는 상기 메인 축(210)의 중간 부분에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 상기 보조 플랜지(470)와 베어링 어셈블리(460)는 수위에 따라서 상기 메인 축(210)의 중간 부분보다 위부분에 설치될 수 있다.

상기 베어링 어셈블리(460)는 내부로 유체가 유입되는 것을 방지하는 실링 수단(미도시)이 구비되는 것이 바람직하다.

상기 하부 지지유닛(400)의 다른 실시예는 본체(110)의 후판(115) 쪽이 유체에 잠길 경우 그 베어링 어셈블리(460)가 메인 축(210)의 중간 부분에 위치하게 되어 유체가 베어링 어셈블리(460)에 잠기는 것을 방지하게 된다. 만일, 상기 베어링 어셈블리(460)가 유체에 잠시 잠기더라도 실링 구조에 의해 유체가 베어링 어셈블리(460) 내부에 유입되는 것을 최소화하게 된다.

상기 메인 축(210)의 중간 부분에 상기 베어링 어셈블리(450)에 윤활유를 공급하는 오일 공급수단이 구비된다. 상기 오일 공급수단은 메인 축(210)의 내부에 위치하며, 한쪽 끝은 상기 베어리 어셈블리에 연결되고, 다른 한쪽은 메인 축(210)의 외부에 노출되도록 상기 메인 축(210)의 상부측 두껑에 결합되는 오일 공급관(P)으로 이루어진다.

상기 베이스 프레임(100)에 본체(110)의 유로를 복개하는 방음 커버(160)가 구비된다. 상기 방음 커버(160)는 유로 내부에 위치하는 스크류 어셈블리(200)가 회전시 발생되는 소음이 외부로 전달되는 것을 최소화하게 된다.

상기 방음 커버(160)는, 도 9에 도시한 바와 같이, 라운딩된 커버 판(161)과 그 커버 판(161)의 안쪽면에 구비된 방음 부재(162)를 포함한다. 상기 커버 판(161)은 원통을 길이 방향으로 반으로 절단한 형태인 것이 바람직하다. 상기 커버 판(161)은 금속 또는 비금속 재질로 이루어짐이 바람직하다.

상기 방음 부재(162)의 한쪽면에 구 형상의 홈들 또는 돌기들이 구비된다. 상기 방음 부재(162)는 스폰지 재질 또는 에프알피(FRP) 등 소음을 흡수할 수 있는 재질인 것이 바람직하다.

상기 방음 커버(160)는 연결 유닛(미도시)에 의해 상기 본체(110)에 착탈 가능하게 고정 결합된다. 상기 연결 유닛의 일예로 다수 개의 볼트 및 너트로 이루어질 수 있고, 또한 다수 개의 볼트만으로 이루어질 수 있다. 상기 방음 커버(160)가 상기 연결 유닛에 의해 상기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합됨으로써 상기 스크류 어셈블리(200)를 점검 및 수리하는 것이 편리하게 된다.

상기 방음 커버(160)에 스크류 어셈블리(200) 및 기타 부품을 볼수 있는 투시창(163)이 구비됨이 바람직하다. 상기 투시창(163)은 유리판이나 투명 플라스틱판으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 보조 케이스(130)의 일측판(132)에 상기 발전기(500)가 구비된다. 상기 발전기(500)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 내부로 유체 유입을 방지하도록 밀폐된 발전기 하우징(510)과; 상기 발전기 하우징(510) 내부에 구비되며, 상기 동력전달유닛(600)에 연결되는 증속 유닛(520)과; 상기 발전기 하우징(510)의 내부에 위치하며, 상기 증속 유닛(520)에 연결되는 발전 유닛(530)을 포함한다.

상기 증속 유닛(520)은 복수 개의 기어들이 연결된 기어 트레인(gear train)을 포함한다. 상기 발전 유닛(530)은 발전기 하우징(510)에 결합되는 고정자(531)와, 상기 고정자(531) 내부에 회전 가능하게 삽입되는 회전자(532)를 포함한다.

상기 발전기를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

원통 형태의 제1 하우징(511)에 그 제1 하우징(511)의 한쪽을 복개하도록 제1 플랜지(512)가 결합된다. 상기 제1 하우징(511)과 제1 플랜지(512) 사이에 실 링(seal ring)(S1)이 구비됨이 바람직하다. 상기 제1 하우징(511)의 내부에 발전 유닛(530)이 구비된다. 상기 제1 플랜지(512)의 가운데 제1 베어링(B1)이 구비된다. 상기 제1 베어링(B1)에 회전자(532)에 구비된 축(533) 한쪽이 결합된다. 상기 제1 플랜지(512)에 상기 제1 베어링(B1)을 복개하는 뚜껑(513)이 결합된다.

상기 제1 하우징(511)의 다른 한쪽에 제2 하우징(514)이 결합된다. 상기 제2 하우징(514)은 한쪽이 복개판(515)으로 막힌 원통 형태로 형성된다. 상기 복개판(515)이 상기 제1 하우징(511)의 다른 한쪽을 복개하도록 상기 제2 하우징(514)이 제1 하우징(511)에 결합된다. 상기 제1 하우징(511)과 제2 하우징(514) 사이에 실링(S2)이 구비됨이 바람직하다. 상기 제2 하우징(514)의 복개판(515)에 제2 베어링(B2)이 구비된다. 상기 회전자의 축 타측에 커플링(C)이 결합된다. 상기 제2 베어링(B2)에 중간 연결축(521)이 관통 결합된다.

상기 제2 하우징(514)의 내부 중간 부분에 중간 지지판(516)이 구비된다. 상기 중간 지지판(516)에 제3 베어링(B3)이 구비된다. 상기 복개판(515)과 중간 지지판(516)에 중간 기어축(522)이 연결된다. 상기 중간 기어축(522)의 한쪽끝이 복개판(515)에 회전 가능하게 결합되고 그 중간 기어축(522)의 다른 한쪽끝이 상기 중간 지지판(516)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 복개판(515)에 베어링(B)이 구비되고 그 베어링(B)에 중간 기어축(522)이 결합됨이 바람직하다. 그리고 상기 중간 지지판(516)에 베어링(B)이 구비되고 그 베어링(B)에 상기 중간 기어축(522)의 결합됨이 바람직하다.

상기 제3 베어링(B3)에 구동축(523)이 관통 결합된다. 상기 구동축(523)과 중간 기어축(522) 그리고 중간 연결축(521)에 상기 구동축(523)의 회전속도를 변환시켜 중간 연결축(521)에 전달하는 기어 트레인(GT)이 구비된다.

상기 제2 하우징(514)을 복개하도록 그 제2 하우징(514)에 제2 플랜지(517)가 결합된다. 상기 제2 하우징(514)과 제2 플랜지(517) 사이에 실링(S3)이 구비됨이 바람직하다. 상기 제2 플랜지(517)에 제4 베어링(B4)이 구비되며, 그 제4 베어링(B4)에 상기 구동축(523)이 관통 결합된다. 상기 구동축(523)의 한쪽이 제4 베어링(B4)에 관통되어 제2 플랜지(517)로부터 외부로 돌출된다.

상기 제2 플랜지(517)와 구동축(523) 사이를 실링하는 실링 수단(518)이 상기 제2 플랜지(517)에 구비된다.

상기 제1 하우징(511), 제1 플랜지(512), 제2 하우징(514), 중간 지지판(516), 제2 플랜지(517), 실링 수단(518)은 상기 발전기 하우징(510)을 구성한다.

상기 보조 케이스(130)에 받침대(134)가 연결되고 그 받침대(134)에 상기 발전기(500)가 장착됨이 바람직하다.

상기 동력전달유닛(600)은 상기 스크류 어셈블리(200)의 회전력을 상기 발전기(500)에 전달한다. 상기 동력전달유닛(600)은 상기 상부 보조 축(310)에 결합되는 구동 풀리(610)와, 상기 구동축(523)의 한쪽 끝 부분에 결합되는 종동 풀리(620)와, 상기 구동 풀리(610)와 종동 풀리(620)를 연결하는 벨트(630)를 포함한다.

상기 벨트(630)는 신축성을 갖는 브이 벨트(V-belt)나 타이밍 벨트(timing belt)인 것이 바람직하다. 상기 벨트(630)가 신축성을 갖게 되므로 상기 스크류 어셈블리(200)에서 진동이 발생될 경우 그 진동이 벨트(630)에 의해 흡수되어 상기 발전기(500)로 전달되는 것을 최소화하게 된다.

상기 냉각 유닛(700)은, 도 1, 10에 도시한 바와 같이, 상기 발전기의 외면을 둘러싸는 유체 저장통(710)과, 상기 메인 축(210)의 회전에 의해 유체를 펌핑하여 상기 유체 저장통(710)으로 공급하는 관 어셈블리를 포함한다. 상기 유체 저장통(710)의 상부는 개방된 것이 바람직하다. 겨울철에 상기 유체 저장통(710)의 채워진 물이 결빙될 경우 유체 저장통(710)의 상부가 개방되어 부피 팽창으로 인한 유체 저장통(710)의 파손을 방지하게 된다. 상기 관 어셈블리는 상기 메인 축(210)의 회전에 의해 유체를 펌핑하는 펌핑 관(720)과, 상기 펌핑 관(720)으로 펌핑된 유체를 상기 유체 저장통(710)으로 안내하는 연결 관(730)과, 상기 펌핑 관(720)과 연결 관(730)을 연결하는 로터리 조인트(740)를 포함한다.

상기 유체 저장통(710)은 상기 발전기(500)의 외면을 일정 간격을 두고 둘러싸는 외측 케이스(711)와, 상기 외측 케이스(711)의 하단과 상기 발전기(500)의 외면을 연결하여 상기 외측 케이스(711)와 발전기(500)의 외면과 함께 유체가 채워지는 공간을 형성하는 하판(712)으로 이루어진다. 상기 유체 저장통(710)은 발전기 하우징(510)의 제1 하우징(511) 외주면에 구비된다.

상기 외측 케이스(711)는 원통 형태로 형성됨이 바람직하다. 상기 외측 케이스(711)의 상부에 유입구(713)가 구비되며 그 유입구(713)에 상기 연결 관(730)의 한쪽 끝이 연결됨이 바람직하다. 상기 외측 케이스(711)의 하부에는 유출구(714)가 구비됨이 바람직하다. 상기 유출구(714)는 상기 외측 케이스(711)의 상부에 위치할 수 있다. 상기 유출구(714)에 배수관(715)이 연결됨이 바람직하다. 상기 유입 구(713)와 유출구(714)는 180도 위상차를 갖는 것이 바람직하다.

상기 펌핑 관(720)은 나선 형태의 관으로 형성된다. 상기 펌핑 관(720)은 상기 메인 축(210)의 내부에 위치하며 그 한쪽 끝이 외부에 노출되도록 메인 축(210)의 하부에 연결된다. 상기 펌핑 관(720)의 한쪽끝이 외부에 노출되므로 펌핑 관(720)의 한쪽끝이 유체에 잠긴 상태에서 상기 메인 축(210)이 회전하면 유체가 펌핑 관(720)을 통해 펌핑된다. 상기 펌핑 관(720)의 한쪽끝은 유체의 유입이 촉진되도록 깔떼기 형상으로 형성됨이 바람직하며, 그 일부분은 메인 축(210)의 외주면 밖으로 노출되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 펌핑 관(720)은 상기 메인 축(210)의 아래 부분에 위치하는 부분이 많이 감기고, 즉 턴수가 많고 메인 축(210)의 위 부분은 직선 형태로 이루어질 수 있다.

상기 펌핑 관(720)의 다른 한쪽은 상부 보조 축(310)의 내부를 관통한다.

상기 연결 관(730)의 한쪽끝은 상기 외측 케이스(711)의 유입구(713)에 연결되고 다른 한쪽은 상기 펌핑 관(720)의 한쪽에 연결된다. 상기 펌핑 관(720)과 연결 관(730)사이에 로터리 조인트(740)가 연결된다. 상기 로터리 조인트(740)는 상기 펌핑 관(720)이 회전하고 상기 연결 관(730)이 고정된 상태에서 펌핑 관(720)과 연결 관(730)을 연결하여 그 펌핑 관(720)을 통해 펌핑된 유체를 연결 관(730)으로 유입되도록 한다. 상기 로터리 조인트(740)는 일반적인 부품이므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 유로 개폐유닛(800)은 상기 베이스 프레임(100)의 유로로 유입되는 유 체가 설정된 수위 이상이되면 그 수위에 따라 유로를 개폐하게 된다. 상기 유로 개폐유닛(800)은 상기 베이스 프레임 본체(110)의 유로 유입측에 위치하도록 상기 베이스 프레임의 본체(110)에 설치할 수 있다. 또한, 상기 본체(110)의 유로로 유체를 안내하는 메인 안내부재(120)에 설치하여 그 본체(110)의 유로로 유체가 유입되는 것을 차단시킬 수 있다.

이하, 상기 유로 개폐유닛(800)이 상기 메인 안내부재(120)에 설치된 경우에 대하여 설명한다. 상기 유로 개폐유닛(800)은, 도 11에 도시한 바와 같이, 설정된 수위 이상이 되면 그 수위에 따라 떠오르는 부력체(810)와, 상기 부력체(810)의 움직임에 따라 연동되면서 유체의 유로를 개폐하는 게이트(820)와, 상기 부력체(810)와 상기 게이트(820)를 연결하는 연결 유닛(830)과, 상기 게이트(820)의 움직임을 안내하는 안내 유닛(840)과, 상기 부력체(810)를 설정된 위치(수위)에서 고정시키는 고정 유닛(850)을 포함한다.

상기 부력체(810)는 유체에 뜨는 재질로 이루어지거나, 내부에 공기가 채워진 공기 공간이 구비된다.

상기 게이트(820)는 설정된 면적과 균일한 두께를 갖는다.

상기 연결 유닛(830)은 상기 보조 케이스(130)에 구비되는 롤러 지지축(831)과, 상기 롤러 지지축(831)에 회전 가능하게 결합되는 롤러(832)와, 상기 롤러(832)에 걸쳐지며, 그 일측이 상기 부력체(810)에 연결되고 타측이 상기 게이트(820)에 연결되는 연결 로프(833)를 포함한다.

상기 안내 유닛(840)은 상기 게이트(820)의 양측끝이 각각 삽입되는 복수 개 의 가이드 막대들을 포함한다.

상기 유로 개폐유닛(800)은 메인 안내부재(120)로 유입되는 유체가 설정된 수위보다 높아지게 되면 부력체(810)가 상승하게 되며 상기 부력체(810)가 상승함에 따라 상기 게이트(820)가 하강하면서 상기 메인 안내부재(120)로 유입되는 유체를 차단시키게 된다. 상기 메인 안내부재(120)로 유입되는 유체를 차단함에 따라 본체(110)의 유로로 유체가 유입되지 않는다.

이하, 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

상기 방수 겸용 스크류형 발전장치는 유체(이하, 물이라고 함)가 흐르는 장소에는 어디든지 설치할 수 있다. 상기 스크류 발전장치를 물이 흐르는 장소에 설치시 그 방수 겸용 스크류형 발전장치로 물이 유입되는 쪽과 그 방수 겸용 스크류형 발전장치을 통해 빠져나가는 쪽 사이의 낙차가 최소 50센티미티 이상되는 것이 바람직하다.

이하에서는, 물이 흐르는 도랑이나 강에 구비된 보에 상기 방수 겸용 스크류형 발전장치를 설치한 경우에 대하여 설명한다.

보의 윗쪽 바닥면이 보의 아랫쪽 바닥면보다 높게 위치하게 된다. 보의 윗쪽과 아래쪽을 연결하는 경사진 통로가 구비된다. 보의 윗쪽에 고이는 물이 설정된 수위 이상이 되면 물이 통로를 통해 보의 아랫쪽으로 흐른다.

상기 방수 겸용 스크류형 발전장치가 보의 통로에 설치된다. 그 방수 겸용 스크류형 발전장치를 구성하는 베이스 프레임(100)의 메인 안내부재(120)가 보의 윗쪽에 놓여지고, 베이스 프레임(100)의 본체 하면 끝부분에 구비된 고정 부재(140)가 상기 보의 아래쪽 바닥에 고정된다. 상기 보의 통로는 방수 겸용 스크류형 발전장치의 폭보다 큰 것이 바람직하다.

보의 윗쪽에 고이는 물이 메인 안내부재(120)로 유입되어 본체(110)의 유로를 통해 보의 아래쪽으로 흐르게 된다. 상기 본체(110)의 유로를 통해 흐르는 물이 스크류 어셈블리(2000의 나선형 날개(220)를 밀면서 흐르게 되어 그 나선형 날개(220)를 회전시키게 된다. 상기 나선형 날개(220)에 저항 요소(221)가 구비되어 물이 본체(110)의 유로를 따라 아래로 흐르면서 그 나선형 날개(220)를 밀때, 물과 나선형 날개(220)사이에 마찰력이 증가하여 나선형 날개(220)의 회전력을 증가시키게 된다.

상기 나선형 날개(220)가 회전함에 따라 그 나선형 날개(220)와 함께 메인 축(210)이 회전한다. 상기 나선형 날개(220)와 메인 축(210)의 회전력이 동력전달유닛(600)을 통해 발전기(500)에 전달된다. 상기 발전기(500)는 동력전달유닛(600)을 통해 전달되는 회전력으로 전기 에너지를 발생시키게 된다.

상기 스크류 어셈블리(200)를 구성하는 나선형 날개(220)가 복수 개이므로 나선형 날개(200)들과 물과의 접촉면적이 증가하게 되어 회전력을 증가시키게 된다. 상기 스크류 어셈블리(200)의 회전력이 증가함에 따라 발전기(500)에서 발생되는 전기 에너지가 증가하게 된다.

본 발명은 상기 유로로 유입된 물이 그 유로를 통하여 그 유로밖으로빠져나갈 때까지 물이 상기 스크류 어셈블리(200)의 나선형 날개(220)들과 접촉되면서 그 스크류 어셈블리(200)의 나선형 날개(220)들을 쭉 밀어 나선형 날개(220)을 회전시키게 되므로 나선형 날개(220)의 회전력을 증가시켜 발전 효율을 높이게 된다.

상기 본체(110)의 유로 유입측에 보조 안내부재(150)가 구비되므로 본체(110)의 유로로 유입되는 물이 나선형 날개(220)의 회전 방향쪽으로 향하도록 경사지게 유입되도록 함으로써 본체(110)의 유로로 유입되는 물이 나선형 날개(220)와 수직으로 부딪히는 것을 방지하게 되어 손실을 감소시킨다.

상기 하부 지지유닛(400)의 다른 실시예의 경우 메인 축(210)을 지지하는 베어링 어셈블리(460)가 물에 잠기지 않는 위치, 즉 메인 축(210)의 중간 부분에 위치하게 되므로 그 베어링 어셈블리(460)가 물에 잠기지 않은 상태로 메인 축(210)을 지지하게 되어 베어링 어셈블리(460)의 수명을 연장시키게 된다.

한편, 장마철이나 갑작스런 폭우로 인하여 도랑 또는 강에 물이 급격하게 증가하게 되면 스크류형 발전기가 설치된 통로에 과도한 물이 유입된다. 이때 상기 유로 개폐유닛(800)을 구성하는 게이트(820)가 본체(110)의 유로 또는 메인 안내부재(120)로 유입되는 물을 막아 본체(110)의 유로로 과도한 유량이 유입되는 것을 방지하게 된다. 상기 본체(110)의 유로에 과도한 양의 물이 흐르게 될 경우 또는 발전장치 전체가 물에 잠긴 경우 스크류 어셈블리(200)가 회전하게 되면 타부품이 손상될 우려가 있다. 또한, 본체(110)의 유로에 과도한 양의 물이 흐르게 될 경우 스크류 어셈블리(200)의 회전력이 약해지고 과도한 하중만 작용하게 된다.

그리고 스크류 어셈블리(200)나 하부 지지유닛(400)의 부품을 교체하거나 수리를 할 때 상기 유로 개폐유닛(800)을 수동으로 작동하여 본체(110)의 유로로 물 이 유입되지 않게 한 상태에서 작업을 할 수 있다.

또한, 방수 겸용 스크류형 발전장치가 도랑이나 강의 보에 설치되므로 장마철이나 갑작스런 폭우때 물이 증가함에 의해 수위가 높아져 발전기(500)의 내부로 유입될 수 있다. 그러나 발전기(500)의 발전기 하우징(510)이 내부로 물이 유입되지 못하도록 밀봉된 형태로 이루어지므로 발전기(500) 내부로 물이 유입되는 것이 방지되어 부품의 파손을 방지하게 된다.

한편, 상기 발전기(500)의 발전기 하우징(510)이 밀봉된 형태로 이루어지므로 발전기(500)가 작동할 때 내부에서 발생되는 열에 의해 발전기(500)가 가열될 수 있으나, 냉각 유닛(700)이 구비되므로 발전기(500)를 원활하게 냉각시키게 된다. 상기 냉각 유닛(700)이 발전기(500)를 냉각시키는 과정은 다음과 같다.

상기 스크류 어셈블리(200)가 회전함에 따라 스크류 어셈블리(200)의 메인 축(210) 내부에 구비된 펌핑 관(720)이 스크류 어셈블리(200)와 함께 회전하게 된다. 상기 펌핑 관(720)의 회전에 의해 메인 축(210)의 외주면에 노출된 펌핑 관(720)의 끝을 통해 물이 펌핑되어 펌핑 관(720)을 통해 흡상하게 된다. 상기 펌핑 관(720)으로 흡상되는 물은 연결 관(730)을 통해 유체 저장통(710)으로 유입된다. 상기 유체 저장통(710)에 채워진 물은 배수관(715)을 통해 유체 저장통(710)의 외부로 배출된다. 상기 물이 유체 저장통(710)에 채워지고 그 채워진 물이 배수관(715)을 통해 빠져나가면서 발전기(500)에서 발생되는 열을 흡수하여 발전기(500)를 냉각시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 도랑이나 강에 구비된 보에 설치하여 물의 낙차가 크지 않은 곳에서도 높은 발전 효율로 전기에너지를 얻을 수 있다.

또한, 물의 낙차가 큰 곳은 물론 낙차가 낮은 곳에서도 높은 발전 효율로 전기 에너지를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 물이 발전기 내부로 유입되는 것을 방지하게 됨으로써 물의 유량 차로 인한 수위의 변동이 큰 곳에도 안전하게 유지할 수 있어 설치 장소가 다양하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 일실시예를 도시한 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 일실시예를 도시한 정단면도,

도 3은 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 일실시예를 구성하는 보조 안내부재를 도시한 평면도,

도 4는 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 일실시예를 구성하는 보조 케이스를 도시한 정면도,

도 5는 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 일실시예를 구성하는 나선형 날개의 저항 요소를 도시한 평면도,

도 6은 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 일실시예를 구성하는 나선형 날개의 저항 요소의 다른 실시예를 도시한 평면도,

도 7은 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 일실시예를 구성하는 복수 개의 나선형 날개를 도시한 정면도,

도 8은 본 발명에 따른 방수 겸요유 스크류형 발전장치의 일실시예를 구성하는 하부 지지유닛의 다른 실시예를 도시한 측단면도,

도 9는 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 일실시예를 구성하는 방음 커버를 도시한 정단면도,

도 10은 본 발명에 따른 방수 겸용 스크류형 발전장치의 일실시예를 구성하 는 발전기를 도시한 측단면도,

도 11은 본 발명에 따른 스크류형 발전장치의 일실시예를 구성하는 유로 개폐유닛을 도시한 측면도.

Claims

유체가 흐르는 유로가 구비된 베이스 프레임;

상기 베이스 프레임에 각각 구비되는 상부 지지유닛 및 하부 지지유닛;

양단부가 각각 상기 상부 지지유닛과 하부 지지유닛에 회전 가능하게 지지되며, 내부가 중공된 메인 축;

상기 메인 축의 외주면에 나선 형태를 이루도록 다수 회 감겨 결합되며, 표면에 유체와의 마찰 저항을 증가시키는 다수 개의 돌기들이 구비되며, 상기 베이스 프레임의 유로에 위치하여 상기 유로를 통해 흐르는 유체에 의해 회전하는 나선형 날개;

상기 나선형 날개의 회전력을 전달받아 전기 에너지를 발생시키며, 내부에 유체가 유입되는 것을 방지하도록 밀봉된 발전기;

상기 나선형 날개의 회전력을 상기 발전기에 전달하는 동력전달유닛;

상기 발전기의 외면을 둘러싸며, 상기 발전기를 냉각시키도록 내부에 유체가 저장되는 유체 저장통; 및

상기 메인 축의 회전에 의해 상기 베이스 프레임의 유로를 따라 흐르는 유체의 일부를 펌핑하여 상기 유체 저장통에 공급하는 관 어셈블리를 포함하는 방수 겸용 스크류형 발전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 베이스 프레임은 내부에 유체가 흐르는 유로가 구비된 본체와, 상기 본체의 일측에 구비되어 상기 본체의 유로로 유체의 유입을 안내하는 메인 안내부재와, 상기 본체의 일측에 구비되어 상기 발전기가 설치되는 보조 케이스를 포함하는 방수 겸용 스크류형 발전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 베이스 프레임의 유로 유입측에 구비되며 상기 나선형 날개의 경사 방향에 따라 그 나선형 날개쪽으로 유체가 유입되도록 유체의 흐름을 안내하는 보조 안내부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 방수 겸용 스크류형 발전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 나선형 날개는 복수 개인 것을 특징으로 하는 방수 겸용 스크류형 발전장치.
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제 1 항에 있어서, 상기 하부 지지유닛은 상기 베이스 프레임에 결합되는 하부 장착대와; 상기 하부 장착대에 결합되며, 상기 메인 축의 내부에 삽입되는 보조 축과; 상기 메인 축의 중간 부분 내부에 고정 결합됨과 아울러 상기 보조 축에 결합되어, 상기 메인 축을 회전 가능하게 지지하는 베어링 어셈블리를 포함하는 방수 겸용 스크류형 발전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 발전기는

내부에 회전자 및 고정자가 구비되는 원통 형태의 제1 하우징;

상기 회전자에 구비된 축이 결합되는 제1 베어링이 내부에 구비되며, 상기 제1 하우징의 한쪽끝을 복개하는 제1 플랜지;

제2 베어링이 구비된 복개판으로 한쪽이 막힌 원통 형태이며, 상기 복개판이 상기 제1 하우징의 다른 한쪽을 복개하는 제2 하우징;

상기 회전자의 축 단부에 결합되는 커플링;

상기 제2 베어링에 관통 결합되며, 일측이 상기 커플링에 결합되는 중간 연결축;

상기 제2 하우징의 내부에 결합되며, 제3 베어링이 구비된 중간 지지판;

상기 복개판과 중간 지지판에 양단이 각각 회전 가능하게 결합되는 중간 기어축;

상기 제2 하우징을 복개하며, 제4 베어링이 내부에 구비된 제2 플랜지;

상기 제2 플랜지와 중간 지지판을 관통하여 제4 베어링과 제3 베어링에 결합되는 구동축;

상기 구동축과 중간 기어축 그리고 중간 연결축에 구비되어 구동축의 회전속도를 변환시켜 중간 연결축에 전달하는 기어 트레인; 및

상기 제2 플랜지와 구동축 사이를 실링하는 실링 수단을 포함하는 방수 겸용 스크류형 발전장치.
제 1 항에 있어서, 상기 관 어셈블리는

나선 형태로 감긴 관으로 형성되며, 일측 단부가 상기 메인 축의 외주면에 노출되도록 상기 메인 축의 내부에 결합되어 상기 메인 축의 회전에 의해 유체를 펌핑하는 펌핑 관;

상기 펌핑 관과 연결되어 상기 펌핑 관으로 펌핑되는 유체를 상기 유체 저장통으로 유입되도록 안내하는 연결관; 및

상기 메인 축과 함께 회전하는 펌핑 관과 상기 고정된 연결관을 연결하는 로터리 조인트를 포함하는 방수 겸용 스크류형 발전장치.
제 8 항에 있어서, 상기 유체 저장통은 상기 발전기의 외면을 일정 간격을 두고 감싸며, 상기 연결관이 연결되는 외측 케이스와; 상기 외측 케이스의 하단과 상기 발전기의 외면에 연결되어 상기 외측 케이스와 발전기의 외면과 함께 유체가 채워지는 공간을 형성하는 하판을 포함하는 방수 겸용 스크류형 발전장치.
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