KR101170105B1 - 물 흐름을 이용한 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수위 변화에 관계없이 표면을 흐르는 물의 유속을 이용하여 발전이 이루어지도록 하는 물 흐름을 이용한 발전장치에 관한 것이다.
본 발명은 물에 부유되는 발전체를 구비하되 상기 발전체의 전후 외측으로 양쪽에 스프라켓을 설치하고, 상기 스프라켓에는 체인을 끼우되 상기 체인에 고정된 날개판은 발전체의 하측에서 유속에 의해 밀리게 하며, 상기 스프라켓을 서로 연결하는 구동축에는 발전기를 연결하여 발전이 이루어지도록 함으로써 이루어진다.

Description

물 흐름을 이용한 발전장치{Generator using current water}

본 발명은 수위 변화에 관계없이 표면을 흐르는 물의 유속을 이용하여 발전이 이루어지도록 하는 물 흐름을 이용한 발전장치에 관한 것이다.

전기를 발생시키기 위해서는 수력, 조력, 풍력, 태양광, 원자력, 화력 등을 이용하고 있으나, 수력은 환경오염이 적은 대신 낙차가 크고 수량이 많은 곳에만 사용되고, 조력은 설치 장소에 제한이 있으며, 풍력이나 태양광은 청정에너지이나 실질적으로 설치 장소의 확보가 어렵고, 바람이나 태양의 움직임에 의해 한결같은 발전을 기재할 수 없으며, 특히 화력은 각종 공해물질의 배출로 인하여 사용이 제한적으로 이루어지게 된다.

특히, 수력의 경우 높은 낙차를 갖거나 많은 량의 수량을 확보하여야 하는 관계로 하천이나 계곡에 댐을 건설하고 있으며, 이러한 댐의 건설은 용수확보와 낙차 확보 목적은 달성할 수 있으나, 물 흐름을 차단하여 수질 오염의 원인이 되는 한편 담수로 인하여 주변 환경의 변화를 일으키게 된다.

본 발명은 수력발전의 경우 반드시 댐을 필요로 하였으나, 댐을 설치하는 경우 물 흐름이 중단되어 수질이 오염되는 한편 어류가 물길을 따라 상류로 올라가기 어려워 생태계를 파손시키는 문제가 발생하게 되는 것을 해결하기 위한 것으로, 수위에 따라 이동하는 발전체를 이용하여 물 표면의 유속으로 발전이 이루어지게 하는 것이다.

본 발명은 물에 부유되는 발전체를 구비하되 상기 발전체의 전후 외측으로 양쪽에 스프라켓을 설치하고, 상기 스프라켓에는 체인을 끼우되 상기 체인에 고정된 날개판은 발전체의 하측에서 유속에 의해 밀리게 하며, 상기 스프라켓을 서로 연결하는 구동축에는 발전기를 연결하여 발전이 이루어지도록 함으로써 이루어지게 되며, 상기 발전체는 바닥에 수직으로 고정된 지주봉을 타고 수위에 따라 상하 이동되게 한다.

본 발명은 하천이나 계곡에서 댐을 설치하지 않고 수로에 직접 설치함으로써 발전이 이루어지는 것으로, 용수를 확보하기 위한 댐을 설치하지 않고도 물 흐름을 이용한 발전이 가능한 효과가 있다.

특히 본 발명은 수위에 따라 발전체가 상하 이동하면서 유량에 관계없이 일정한 발전이 이루어지는 효과와 함께 수로를 막지 않아 생태계를 보호할 수 있는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 조석 간만의 차이가 큰 바다에 설치하여 발전이 이루어지게 할 수 있는 것으로, 물 표면에 띄워놓은 상태에서 지속적인 발전을 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 설치상태 정면도
도 2 및 도 3은 본 발명의 지주봉에 끼워진 채로 구동축이 이동하는 상태를 보인 단면도
도 4는 본 발명의 발전체가 수위에 따라 상하 이동하는 상태를 보인 정면도
도 5는 본 발명에서 스프라켓을 이동시켜 체인을 긴장시키는 상태를 보인 정면도
도 6은 본 발명의 측단면도
도 7은 본 발명의 브레이크 장치를 보인 요부 단면도
도 8은 본 발명의 발전체 사시도
도 9는 본 발명의 체인과 날개판 및 롤러를 보인 요부 사시도
도 10은 본 발명의 체인처짐 방지대의 사용상태 단면도

본 발명은 타원형통 형상을 갖는 발전체(10)를 구비하되 상기 발전체(10)의 내부에 공간을 형성하여 물에 부유될 수 있도록 하는 한편 발전체(10)의 내부 중량을 조절하여 전방이 높은 형태를 갖도록 하고, 상기 발전체(10)의 전후방 양측에는 스프라켓(20)(21)을 설치하되 상기 스프라켓(20)(21)에는 체인(30)이 걸리게 하며, 상기 체인(30)에는 일정 간격으로 날개판(40)을 설치하여 날개판(40)이 물에 의해 밀리게 될 때 체인(30)으로 스프라켓(20)(21)을 회전시키도록 한다.

본 발명의 발전체(10) 전방에 위치하는 스프라켓(21)을 결합시키는 지지축(51)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 발전체(10)에 형성된 타원형의 축공(11)에 끼워지되 축지지구(52)에 끼워져 설치되고, 상기 축공(11)에 회전 가능하게 체결된 축지지구(52)는 조절볼트(60)에 의해 전후로 밀리거나 당겨지게 되는 한편 결합링(53)이 지주봉(70)에 끼워지게 설치되어 있어 지주봉(70)을 타고 상하 이동할 수 있도록 한다.

즉, 본 발명의 축지지구(52)는 내측으로 스프라켓(21)에 의해 회전되는 지지축(51)이 회동되게 결합되는 한편 결합링(53)이 지주봉(70)에 끼워져 있게 되며, 이때 축지지구(51)에 끼워진 결합링(70)은 끼워진 채로 도 5와 같이 전후 이동되게 할 수 있는 것으로, 조절볼트(60)의 조임에 의해 축지지구(52)가 전후로 이동하게 된다.

여기서, 조절볼트(60)를 이용하여 축지지구(52)가 전후로 이동하면서 스프라켓(21)이 전후로 이동하여 체인(30)을 긴장시키게 되고, 축지지구(52)는 지주봉(70)을 타고 도 4와 같이 상하 이동하되 조절볼트(60)의 조임에 의해 결합링(53)에 끼워진 채로 전후 이동하게 된다.

상기 체인(30)에 일정간격으로 고정되는 날개판(40)은 도 9와 같이 경사진 형태를 갖도록 하는 한편 일정 간격으로 롤러(31)를 설치하며, 상기 체인(30)은 발전체(10)의 상측에 받쳐진 채로 발전체(10)의 하측으로 돌출되게 설치된 체인처짐 방지대(35)에 걸쳐져 스프라켓(20)(21)에 끼워지게 한다.

본 발명의 날개판(40)은 발전체(10)의 하측으로 이동할 때 물 표면을 흐르는 유속에 의해 후방으로 밀리게 되고, 이에 따라 체인(30)이 이동하면서 스프라켓(20)(21)을 회전시키게 되며, 상기 날개판(40)을 따라 발전체(10)의 상부로 밀린 물은 배수로(12)에 의해 외부로 떨어지게 된다.

그리고 체인(30)이 끼워지는 후방의 스프라켓(20)도 구동축(50)에 끼워져 설치되는 것으로, 상기 구동축(50)이 결합되는 곳을 통하여 발전체(10)의 내부로 물이 유입되지 않도록 리데나 등을 이용하여 처리한다.

상기 스프라켓(20)(21)을 지지하는 구동축(50)과 지지축(51)은 양측으로 돌출시켜 지면에 고정시킨 지주봉(70)에 끼워져 상하 이동하는 축지지구(52)의 결합링(53)에 체결되게 함으로써, 구동축(50)과 지지축(51)은 지주봉(70)을 타고 상하 이동되게 함으로써 발전체(10)가 수위에 따라 지주봉(70)에 결합된 채로 상하 이동되게 하여, 수위에 관계없이 발전체(10)의 일정 높이만 잠기도록 한다.

상기 스프라켓(50)을 지지하는 구동축(50)에는 도 6 및 도 7과 같이 발전체(10)의 내부에서 기어(13)와 회전휠(15)을 설치하고, 상기 기어(13)는 구동축(50)과 수평되게 발전체(10)의 내부에 설치된 회전축(80)에 기어(81)로 회전력이 전달되게 하며, 발전체(10)의 내부에 설치되고 회전휠(15)의 회전을 잡아주는 정지 브레이크(16)는 발전체(10)의 외부에 설치된 정지레버(17)를 이용하여 브레이크가 작동되도록 한다.

본 발명에서 구동축(50)의 기어(13)는 회전축(80)의 기어(81)와 기어결합이 이루어지되 구동축(50)의 1 회전시 회전축(80)은 수 회전이 이루어지게 하고, 정지레버(17)를 당기게 되면 정지 브레이크(16)가 작동하여 회전휠(15)을 잡아줌으로써 구동축(50)이 회전되지 않도록 한다.

상기 회전축(80)에는 발전기(90)를 연결하여 회전축(80)의 회전에 따라 발전이 이루어지게 하고, 상기 발전기(90)에서 생산된 전력을 외부로 인출하여 사용하면 된다.

이러한 구성의 본 발명의 실시예를 참고로 하여 작동 과정에 대하여 설명한다.

본 발명의 발전체(10)는 물에 띄워 놓았을 때 부유하게 되는 것으로, 발전체(10)의 내부 중량을 이용하여 도 1과 같이 전방이 낮게 잠기고 후방이 높게 잠기는 형태로 제작하고, 발전체(10)의 전후방 양쪽으로 설치된 구동축(50)과 지지축(51)은 외측이 각각 지주봉(70)에 끼워진 결합링(53)에 축지지구(52)를 매개로 하여 끼워지게 함으로써 수위가 변할 때 발전체(10)는 지주봉(70)을 도 4와 같이 상하 이동되게 한다.

따라서 수위의 변화가 있더라도 발전체(10)가 물에 잠기게 되는 정도는 일정하게 유지되게 되며, 발전체(10)는 물 흐름에 관계없이 지주봉(70)에 지지된 상태를 유지하게 되므로, 하천이나 바다 등에서 고정된 상태로 사용이 가능하다.

즉, 하천이나 강 또는 계곡이나 바다에 지주봉(70)을 바닥에 고정시킨 후 지주봉(70)에 끼워진 결합링(53)을 구동축(50)이나 지지축(51)이 회전되게 결합된 축지지구(52)에 전후 이동되게 체결함으로써 발전체(10)가 수위 변화에 따라 고정된 위치에서 상하 이동하게 된다.

상기 구동축(50)과 지지축(51)에 고정된 스프라켓(20)(21)에는 체인(30)이 끼워져 고정되고, 상기 체인(30)에는 롤러(31)가 설치되어 체인(30)이 발전체(10)의 상부에 위치하는 경우 롤러(31)가 발전체(10)에 닿은 채로 이동하게 하고, 체인(30)이 발전체(10)의 하측에 위치하는 경우에는 체인처짐 방지대(35)에 체인(30)의 롤러(31)가 닿은 채로 이동하게 함으로써 체인(30)이 쳐지지 않게 된다.

여기서 지지축(51)의 선단이 회전되게 끼워지는 축지지구(52)는 축공(12)에 끼워진 채로 조절볼트(60)를 조여 체인(30)의 긴장을 조절하게 되는 것으로, 조절볼트(60)로 지지축(51)의 위치를 도 5와 같이 이동시켜 체인(30)이 쳐지지 않도록 조절한다.

상기 체인(30)에는 날개판(40)이 일정 간격으로 설치되어 있게 되므로, 물 흐름이 있을 경우 물 표면을 흐르는 물은 발전체(10)에 부딪혀 발전체(10)의 하측으로 밀리면서 흐르게 되고, 이에 따라 날개판(40)을 밀면서 이동하게 되므로, 결국 물 흐름에 따라 날개판(40)이 회전하면서 체인(30)을 회전시키게 된다.

즉, 날개판(40)은 물 흐름에 밀리면서 발전체(10)의 하부에서 후방으로 밀린 후 발전체(10)의 상부로 이동하여 체인(30)을 회전시키게 되며, 발전체(10)의 전방이 낮게 잠기고 후방이 깊이 잠기도록 하는 이유는 발전체(10)의 전방 하부에서 많은 힘을 받으면서 물 흐름에 따라 날개판(40)이 밀리도록 하기 위함이다.

물이 흐르게 되면 상기와 같이 날개판(40)이 회전하면서 체인(30)을 회전시킴으로써 스프라켓(20)(21)이 회전하게 되고, 후방에 설치된 스프라켓(20)의 회전력을 이용하여 발전이 이루어지게 되고, 상기 발전체(10)가 수위에 따라 상하 이동하더라도 날개판(40)이 물에 잠기는 정도는 일정하다.

본 발명에서 스프라켓(20)이 회전하면 구동축(50)이 회전하게 되고, 구동축(50)이 회전하면 기어(13)(81)로 동력이 전달되어 회전축(80)을 회전시킴으로써 회전축(80)에 연결된 발전기(90)가 회전하면서 발전이 이루어지게 된다.

이때 구동축(50)보다 회전축(80)이 많이 회전하도록 기어(13)(81)의 잇수를 조절한다.

한편 본 발명에서 구동축(50)이 회전하면 회전휠(15)도 따라서 회전하게 되므로, 구동축(50)의 회전이 원활히 이루어지게 하고, 상기 회전휠(15)은 정지 브레이크(16)를 이용하여 브레이크가 걸리도록 한다.

여기서 정지 브레이크(16)는 공지된 장치로써 발전체(10)에 설치된 정지레버(17)를 당기게 되면 정지 브레이크(16)가 작동하여 회전휠(15)의 회전을 정지시킴으로써 구동축(50)의 회전이 정지되고, 이로 인하여 체인(30)과 스프라켓(20)(21)의 회전도 정지시키게 된다.

본 발명은 하천이나 계곡을 가로 막지 않고도 물 흐름을 이용하여 발전이 이루어지도록 하는 것으로, 홍수기나 갈수기에 관계없이 발전체(10)는 항상 물에 떠있게 되고, 물이 정체되어 있지 않아 물이 오염되거나 생태계를 파괴하는 현상도 없앨 수 있다.

특히 본 발명은 하천이나 강 등에서 소규모로 설치하여 소규모 발전이 가능한 것으로, 청정에너지를 활용할 수 있는 것이다.

10 : 발전체 15 : 회전휠
16 : 정지 브레이크 20,21 : 스프라켓
30: 체인 31 : 롤러
40 : 날개판 50 : 구동축
51 : 지지축 52 : 축지지구
53 : 결합링 60 : 조절볼트
70 : 지주봉 80 : 회전축
90 : 발전기

Claims (5)

1. 타원통 형상을 갖고 전방보다 후방이 물에 더 깊이 잠기는 발전체(10)를 구비하고,
   상기 발전체(10)의 전후방 양측에서 구동축(50)과 지지축(21)에 끼워져 설치되는 스프라켓(20)(21)을 구비하며,
   상기 스프라켓(20)(21)에 끼워져 발전체(10)의 몸통을 따라 회전하는 체인(30)을 구비하되 상기 체인(30)에는 일정 간격으로 설치된 롤러(31)가 발전체(10)의 하부에 설치된 체인처짐 방지대(35)에 받쳐진 채로 이동하는 한편 발전체(10)의 상부에 밀착된 채로 이동되게 하고,
   상기 체인(30)에 일정 간격으로 고정되고 물 흐름에 따라 발전체(10)의 전방에서 하측을 거쳐 후방으로 이동하는 날개판(40)을 구비하며,
   상기 발전체(10)의 내부에서 구동축(50)에 결합된 회전휠(15)에 정지 브레이크(16)를 설치하되 상기 정지 브레이크(16)는 발전체(10)의 외측에 설치된 정지레버(17)로 작동되게 하고,
   상기 구동축(50)의 회전력을 기어(13)(81)로 전달받아 회전축(80)을 구동시켜 전기를 발전시키는 발전기(90)를 구비하며,
   상기 발전체(10)의 전후방 양측으로 돌출된 구동축(50)과 지지축(51)이 끼워져 회전되는 축지지구(52)가 전후 이동되게 결합된 결합링(53)이 끼워진 채로 지면에 고정되는 지주봉(70)을 구비하되 상기 축지지구(52)는 조절볼트(60)에 의해 전후로 이동되며 체인(30)을 긴장시키는 것을 특징으로 하는 물 흐름을 이용한 발전장치.
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