KR101227281B1

KR101227281B1 - 조류용 수차

Info

Publication number: KR101227281B1
Application number: KR1020100022637A
Authority: KR
Inventors: 최진영
Original assignee: 최진영
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2013-01-28
Also published as: KR20110068750A

Abstract

본 발명은 소정 간격을 두고 배치되는 제1 지지대 및 제2 지지대와; 상기 제1 지지대와 제2 지지대에 양단이 회전 가능하게 지지되는 회전축과; 상기 제1 지지대와 제2 지지대의 사이에, 상기 회전축의 주변을 따라 원형 배열되게 설치되며, 수류에 의해 하기의 수차날개들과; 상기 제1 지지대의 내면에 설치된 채 상기 수차날개들의 일측 날개축을 가이드 하는 원형의 제1 가이드부재와; 상기 제2 지지대의 내면에 설치된 채 상기 수차날개들의 타측 날개축을 가이드 하는 원형의 제2 가이드부재와; 상기 제1 가이드부재의 내측에 위치하면서 상기 회전축에 결합되며, 상기 각 수차날개의 일단부가 관통하는 관통슬롯을 갖되, 이 관통슬롯은 수차날개의 높이보다 크게 형성된 제1 회전판과; 상기 제2 가이드부재의 내측에 위치하면서 상기 회전축에 결합되며, 상기 각 수차날개의 타단부가 관통하는 관통슬롯을 갖되, 이 관통슬롯은 수차날개의 높이보다 크게 형성된 제2 회전판;으로 이루어진 조류용 수차에 있어서;

상기 제1 회전판과 제2 회전판에 형성된 각 관통슬롯은, 관통슬롯의 개수에 해당되는 만큼의 임의의 지름선을 형성한 후, 각 지름선과 인접하는 각 관통슬롯의 각도를 해당 지름선으로부터 예각으로 편향되게 형성됨을 포함하고,

상기 제1 지지대 또는 제2 지지대의 외측에 설치된 채 상기 회전축에 대해 직각방향으로 수직 설치되며, 제1 나선부와 제2 나선부가 비 나선부를 사이에 두고 형성된 수직 회전축; 상기 회전축과 수직 회전축이 연동하도록 그 접점부를 상호 연결하는 동력전달기어; 상기 제1 나선부에 나사 조립된 채 상기 수직 회전축의 회전에 따라 제1 나선부를 따라 승강운동되는 제1 베벨기어; 상기 제2 나선부에 나사조립된 채 상기 수직 회전축의 회전에 따라 제2 나선부를 따라 승강운동되는 제2 베벨기어; 상기 제1 베벨기어와 제2 베벨기어를 연결하는 커넥터; 상기 제1 베벨기어와 제2 베벨기어 사이에 위치한 채 제1 베벨기어와 제2 베벨기어와 선택적으로 치합되는 제3 베벨기어; 상기 제3 베벨기어에 축 결합되는 출력축;으로 구성된 보조출력유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조류용 수차이다.

조류, 수류, 수차

Description

조류용 수차{Water mill operating by hydraulic power}

본 발명은 조류용 수차에 관한 것이다.

더 상세하게는 강물이나 조수의 수력을 이용하여 다수의 날개를 회전시킴에 따라 얻어지는 에너지를 효율적으로 활용할 수 있도록 한 조류용 수차에 관한 것이다.

현재까지는 강물이나 조수등 수력에 의해 동력을 얻기 위해서는 일정한 크기의 다수개의 날개를 축을 중심으로 일정간격으로 고정되게 장착하여 그 날개에 무딪히는 수력에 의해 축이 회전되게 하여 운동에너지를 회전운동으로 바꾸어 동력을 일으키게 하는 수력에 의한 동력발생장치가 있었으나, 그와 같은 장치는 날개의 크기가 일정하기 때문에 날개 크기만큼의 일정한 동력 외에는 많고 큰 힘의 동력을 일으키지 못하게 되는 폐단이 있었고, 뿐만 아니라 상기와 같은 장치는 물레방아처럼 물을 위에서 공급하여 날개에 부딪치게 해야만 날개의 회전이 가능할 뿐 그 장치를 물속에 설치하였을 때는 회전이 전혀 불가능하여 작동시킬 수 없는 결점이 있었다.

이에, 본 출원인은 등록특허 제10-792179호(이하 "선행특허"라 함)에서와 같 이 종전의 문제점을 해소한 조류를 이용한 수차를 제안한 바 있다. 상기 등록특허의 특징적 구성을 도 1 및 도 2를 통해 보면 다음과 같다.

선행특허는 소정 간격을 두고 배치되는 제1 지지대(1) 및 제2 지지대(2)와; 상기 제1 지지대(1)와 제2 지지대(2)에 양단이 회전 가능하게 지지되는 회전축(3)과; 상기 제1 지지대(1)와 제2 지지대(2)의 사이에, 상기 회전축(3)의 주변을 따라 원형 배열되게 설치되며, 수류에 의해 하기의 수차날개(4)들과; 상기 제1 지지대(1)의 내면에 설치된 채 상기 수차날개(4)들의 일측 날개축(4a)을 가이드 하는 원형의 제1 가이드부재(5)와; 상기 제2 지지대(2)의 내면에 설치된 채 상기 수차날개(4)들의 타측 날개축(4b)을 가이드 하는 원형의 제2 가이드부재(6)와; 상기 제1 가이드부재(5)의 내측에 위치하면서 상기 회전축(3)에 결합되며, 상기 각 수차날개(4)의 일단부가 관통하는 관통슬롯(7a)을 갖되, 이 관통슬롯(7a)은 수차날개(4)의 높이(h)보다 크게 형성된 제1 회전판(7)과; 상기 제2 가이드부재(6)의 내측에 위치하면서 상기 회전축(3)에 결합되며, 상기 각 수차날개(4)의 타단부가 관통하는 관통슬롯(8a)을 갖되, 이 관통슬롯(8a)은 수차날개(4)의 높이보다 크게 형성된 제2 회전판(8);으로 이루어져 있다.

그러나, 상기한 선행특허는 도 3에서와 같이 수차날개(4)가 지름선 방향으로 설치되어 있어서 수류(v)가 수차날개(4)에 부딪친 후 반사되는 수류(v1)가 다른 수차날개 쪽으로 향하게 됨으로써 수차날개의 원활한 회전을 방해하는 저항요소로 작 용되고 있어서 동력손실의 원인이 되고 있다.

또한, 상기한 선행특허는 수차의 일측에 수차에서 발생되는 동력을 외부 피구동체에 연결하기 위한 체인기어(9)가 설치된 것을 도시하고 있으나, 이는 회전축(3)과 동일축 선상으로 설치되는 것을 언급하고 있어서 공간활용성이 떨어지는 폐단이 있었다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주요 관점에 따르면,

소정 간격을 두고 배치되는 제1 지지대 및 제2 지지대와; 상기 제1 지지대와 제2 지지대에 양단이 회전 가능하게 지지되는 회전축과; 상기 제1 지지대와 제2 지지대의 사이에, 상기 회전축의 주변을 따라 원형 배열되게 설치되며, 수류에 의해 하기의 수차날개들과; 상기 제1 지지대의 내면에 설치된 채 상기 수차날개들의 일측 날개축을 가이드 하는 원형의 제1 가이드부재와; 상기 제2 지지대의 내면에 설치된 채 상기 수차날개들의 타측 날개축을 가이드 하는 원형의 제2 가이드부재와; 상기 제1 가이드부재의 내측에 위치하면서 상기 회전축에 결합되며, 상기 각 수차날개의 일단부가 관통하는 관통슬롯을 갖되, 이 관통슬롯은 수차날개의 높이보다 크게 형성된 제1 회전판과; 상기 제2 가이드부재의 내측에 위치하면서 상기 회전축에 결합되며, 상기 각 수차날개의 타단부가 관통하는 관통슬롯을 갖되, 이 관통슬롯은 수차날개의 높이보다 크게 형성된 제2 회전판;으로 이루어진 조류용 수차에 있어서;

삭제

상기 제1 지지대 또는 제2 지지대의 외측에 설치된 채 상기 회전축에 대해 직각방향으로 수직 설치되며, 제1 나선부와 제2 나선부가 비 나선부를 사이에 두고 형성된 수직 회전축; 상기 회전축과 수직 회전축이 연동하도록 그 접점부를 상호 연결하는 동력전달기어; 상기 제1 나선부에 나사 조립된 채 상기 수직 회전축의 회전에 따라 제1 나선부를 따라 승강운동되는 제1 베벨기어; 상기 제2 나선부에 나사조립된 채 상기 수직 회전축의 회전에 따라 제2 나선부를 따라 승강운동되는 제2 베벨기어; 상기 제1 베벨기어와 제2 베벨기어를 연결하는 커넥터; 상기 제1 베벨기어와 제2 베벨기어 사이에 위치한 채 제1 베벨기어와 제2 베벨기어와 선택적으로 치합되는 제3 베벨기어; 상기 제3 베벨기어에 축 결합되는 출력축;으로 구성된 보조출력유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조류용 수차이다.
또한, 본 발명은, 상기 수직 회전축 상에는 상,하 세레이션부가 형성되며, 상기 제1 베벨기어에는 제1 베벨기어가 상승하였을 때 상기 하 세레이션부와 치합되는 제1 상대 세레이션부가 형성되고, 상기 제2 베벨기어에는 제2 베벨기어가 하강하였을 때 상기 상 세레이션부와 치합되는 제2 상대 세레이션부가 형성된 것을 더 포함하는 조류용 수차이다.

상기한 주요 관점에 따른 본 발명은 수차 날개의 가이드 각도를 기존 대비 편향시킴으로써 수차의 회전시 수차날개와 충돌되는 반사수류에 의한 저항력을 최소화하여 수차의 회전력을 높일 수 있고, 이로 인해 출력 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 보다 명확해 질 것이다.

첨부된 도 4는 본 발명에 따른 수차 날개의 배열형태를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 조류용 수차의 보조출력유닛의 구성도이며, 도 6은 본 발명에 따른 조류용 수차의 보조출력유닛의 구성도로서, 작동상태도 1이며, 도 7은 본 발명에 따른 조류용 수차의 보조출력유닛의 구성도로서, 작동상태도 2이다.

위 도면에서 보듯이, 본 발명은, 소정 간격을 두고 배치되는 제1 지지대(1) 및 제2 지지대(2)와; 상기 제1 지지대(1)와 제2 지지대(2)에 양단이 회전 가능하게 지지되는 회전축(3)과; 상기 제1 지지대(1)와 제2 지지대(2)의 사이에, 상기 회전축(3)의 주변을 따라 원형 배열되게 설치되며, 수류에 의해 하기의 수차날개(4)들과; 상기 제1 지지대(1)의 내면에 설치된 채 상기 수차날개(4)들의 일측 날개축(4a)을 가이드 하는 원형의 제1 가이드부재(5)와; 상기 제2 지지대(2)의 내면에 설치된 채 상기 수차날개(4)들의 타측 날개축(4b)을 가이드 하는 원형의 제2 가이드부재(6)와; 상기 제1 가이드부재(5)의 내측에 위치하면서 상기 회전축(3)에 결합되며, 상기 각 수차날개(4)의 일단부가 관통하는 관통슬롯(7a)을 갖되, 이 관통슬롯(7a)은 수차날개(4)의 높이(h)보다 크게 형성된 제1 회전판(7)과; 상기 제2 가이드부재(6)의 내측에 위치하면서 상기 회전축(3)에 결합되며, 상기 각 수차날개(4)의 타단부가 관통하는 관통슬롯(8a)을 갖되, 이 관통슬롯(8a)은 수차날개(4)의 높이보다 크게 형성된 제2 회전판(8);으로 이루어진 조류용 수차를 기반으로 하고 있다.

참고로, 상기 제1 가이드부재(5)와 제2 가이드부재(6)의 각 내면에는 도 5에 서 보듯이 타원형의 가이드레일(5a)(제2 가이드부재의 가이드레일은 도시되지 않음)이 구비되어 있으며, 상기 수차날개(4)의 날개축(4a)에는 상기 가이드레일(5a)에 인입되는 가이드롤(4c)이 설치되어 있어서, 수차날개(4)의 회전시 가이드 된다. 그리고, 상기 회전축(3)은 가이드레일(5a)의 중심으로 빗겨나게 편심 설치되기 때문에 수차날개(4)가 관통슬롯(7a,8a)의 길이방향으로 이송할 수 있게 된다.

이에 더하여, 본 발명은 상기 제1 회전판(7)과 제2 회전판(8)에 형성된 각 관통슬롯(7a)(8a)은, 관통슬롯(7a)(8a)의 개수에 해당되는 만큼의 가상의 지름선(d)을 형성한 후, 각 지름선(d)과 인접하는 각 관통슬롯(7a)(8a)의 각도를 해당 지름선(d)으로 부터 예각(θ)으로 편향되게 형성한 것을 제1 특징으로 한다.

여기서, 상기 관통슬롯(7a)(8a)은 앞서 설명하였듯이 수차날개(4) 들이 회전됨과 동시에 직선이송되는 통로 역할을 하는 것으로서, 이러한 관통슬롯(7a)(8a)은 수차날개(4)의 움직임에 지대한 영향을 미치기 때문에 그 형태가 매우 중요하다.

이와 같이, 관통슬롯(7a)(8a)의 형성형태를 지름선(d)으로 부터 예각(θ)으로 편향되게 구성하게 되면 수류방향(v)이 우측에서 좌측으로 흐른다고 가정하면, 수차날개(4)에 부딪친 수류의 반사각도가 기존의 지름선 방향으로 움직이는 수차날개(4)에 비해 반사되는 양이 적기 때문에 수차가 회전할 때 수차날개(4)로 부터 반사되는 반사수류(v1)에 의해 수차의 회전이 방해되는 것을 확연하게 줄일 수 있어서 수차의 회전속도를 빠르게 할 수 있고, 이로 인해 보다 큰 회전동력을 얻을 수 있는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 조류용 수차는 보조출력유닛(10)을 더 갖는다. 상기한 보조출력유닛(10)은 상기 제1 지지대(1) 또는 제2 지지대(2)의 외측에 설치된 채 상기 회전축(3)에 대해 직각방향으로 수직 설치되며, 제1 나선부(11a)와 제2 나선부(11b)가 비 나선부(11c)를 사이에 두고 형성된 수직 회전축(11); 상기 회전축(3)과 수직 회전축(11)이 연동하도록 그 접점부를 상호 연결하는 동력전달기어(12); 상기 제1 나선부(11a)에 나사 조립된 채 상기 수직 회전축(11)의 회전에 따라 제1 나선부(11a)를 따라 승강운동되는 제1 베벨기어(13); 상기 제2 나선부(11b)에 나사조립된 채 상기 수직 회전축(11)의 회전에 따라 제2 나선부(11b)를 따라 승강운동되는 제2 베벨기어(14); 상기 제1 베벨기어(13)와 제2 베벨기어(14)를 연결하는 커넥터(15); 상기 제1 베벨기어(13)와 제2 베벨기어(14) 사이에 위치한 채 제1 베벨기어(13)와 제2 베벨기어(14)와 선택적으로 치합되는 제3 베벨기어(16); 상기 제3 베벨기어(16)에 축 결합되는 출력축(17);으로 구성된다.

이러한 보조출력유닛(10)은 회전축(3)이 일방향으로 회전하게 되면, 이에 동력전달기어(10)와 연결되어 있는 수직 회전축(11)에 전달됨으로써 수직 회전축(11) 또한 회전하게 된다. 이어서 수직 회전축(11)이 회전하게 되면, 이의 제1 나선부(11a)와 제2 나선부(11b)에 나사 결합된 제1 베벨기어(13)와 제2 베벨기어(14)는 제1, 2 나선부(11a)(11b)를 따라 수직 회전축(11)의 길이방향을 따라 이송된다. 이때, 상기 제1,2 베벨기어(13)(14)는 고중량이므로 수직 회전축(11)과 함께 회전하지 않거나 약간 회전할 뿐 수직 회전축(11)과 함께 동속도로 회전되지는않는다.

그리고, 상기 제1,2 베벨기어(13)(14)는 커넥터(15)로 연결되어 있기 때문에 승강동작이 함께 이루어지며, 예컨대 제2 베벨기어(14)가 비 나선부(11c)까지 상승 하게 되면 더 이상의 상승은 멈추게 되고, 이순간 부터 수직 회전축(11)과 함께 회전을 시작하게 된다. 이때는 제2 베벨기어(13)와 제3 베벨기어(16)가 치합되어 제3 베벨기어(16)에 결합되어 있는 출력축(17)을 회전시켜준다.

반대로, 상기 회전축(3)이 역방향으로 회전하게 되면, 제1,2 베벨기어(13)(14)는 하강하게 되고, 제1 베벨기어(13)가 비 나선부(11c)까지 하강하게 되면 더 이상이 하강은 멈추게 되고, 이순간 부터 수직 회전축(11)과 함께 회전을 시작하게 된다. 이때는 제1 베벨기어(13)와 제3 베벨기어(16)가 치합되어 제3 베벨기어(16)에 결합되어 있는 출력축(17)을 회전시켜준다.

또 한편, 상기 수직 회전축(11) 상에는 위쪽과 아래쪽에 외부로 돌출된 상, 하 세레이션부(11d,11e)가 형성되며, 상기 수직 회전축(11)에 축 결합되는 제1 베벨기어(13)와 제2 베벨기어(14)에는 상기 상,하 세레이션부(11d,11e)와 선택적으로 치합되는 제1,2 상대 세레이션부(13a,14a)가 각각 형성되는 것이 바람직하다.

상기 하 세레이션부(11e)와 제1 상대 세레이션부(13a)는 제1 베벨기어(13)가 상승하였을 때 치합되면서 제1 베벨기어(13)와 수직 회전축(11)의 결합력을 높임으로써 동력 전달력을 높일 수 있으며, 마찬가지로, 상기 상 세레션부(11d)와 상대 제2 상대 세레이션부(14a)는 제2 베벨기어(14)가 하강하였을 때 치합되면서 제2 베벨기어(14)와 수직 회전축(11)의 결합력을 높임으로써 동력 전달력을 높일 수 있다.

삭제

위에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양 한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 종래 조류용 수차의 분해 사시도

도 2는 종래 조류용 수차의 결합 사시도

도 3은 도 2를 A방향에서 바라본 도면

도 4는 본 발명에 따른 수차 날개의 배열형태를 도시한 도면

도 5는 본 발명에 따른 조류용 수차의 보조출력유닛의 구성도

도 6은 본 발명에 따른 조류용 수차의 보조출력유닛의 구성도로서, 작동상태도

도 7은 본 발명에 따른 조류용 수차의 보조출력유닛의 구성도로서, 작동상태도 2

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

7a, 8a : 관통슬롯 4 : 수차날개

10 : 보조출력유닛 11 : 수직 회전축

11a : 제1 나선부 11b : 제2 나선부

12 : 동력전달기어 13 : 제1 베벨기어

14 : 제2 베벨기어 15 : 커넥터

16 : 제3 베벨기어 17 : 출력축

Claims

소정 간격을 두고 배치되는 제1 지지대 및 제2 지지대와; 상기 제1 지지대와 제2 지지대에 양단이 회전 가능하게 지지되는 회전축과; 상기 제1 지지대와 제2 지지대의 사이에, 상기 회전축의 주변을 따라 원형 배열되게 설치되며, 수류에 의해 하기의 수차날개들과; 상기 제1 지지대의 내면에 설치된 채 상기 수차날개들의 일측 날개축을 가이드 하는 원형의 제1 가이드부재와; 상기 제2 지지대의 내면에 설치된 채 상기 수차날개들의 타측 날개축을 가이드 하는 원형의 제2 가이드부재와; 상기 제1 가이드부재의 내측에 위치하면서 상기 회전축에 결합되며, 상기 각 수차날개의 일단부가 관통하는 관통슬롯을 갖되, 이 관통슬롯은 수차날개의 높이보다 크게 형성된 제1 회전판과; 상기 제2 가이드부재의 내측에 위치하면서 상기 회전축에 결합되며, 상기 각 수차날개의 타단부가 관통하는 관통슬롯을 갖되, 이 관통슬롯은 수차날개의 높이보다 크게 형성된 제2 회전판;으로 이루어진 조류용 수차에 있어서;

상기 제1 회전판과 제2 회전판에 형성된 각 관통슬롯은, 관통슬롯의 개수에 해당되는 만큼의 임의의 지름선을 형성한 후, 각 지름선과 인접하는 각 관통슬롯의 각도를 해당 지름선으로부터 예각으로 편향되게 형성됨을 포함하고,

상기 제1 지지대 또는 제2 지지대의 외측에 설치된 채 상기 회전축에 대해 직각방향으로 수직 설치되며, 제1 나선부와 제2 나선부가 비 나선부를 사이에 두고 형성된 수직 회전축; 상기 회전축과 수직 회전축이 연동하도록 그 접점부를 상호 연결하는 동력전달기어; 상기 제1 나선부에 나사 조립된 채 상기 수직 회전축의 회전에 따라 제1 나선부를 따라 승강운동되는 제1 베벨기어; 상기 제2 나선부에 나사조립된 채 상기 수직 회전축의 회전에 따라 제2 나선부를 따라 승강운동되는 제2 베벨기어; 상기 제1 베벨기어와 제2 베벨기어를 연결하는 커넥터; 상기 제1 베벨기어와 제2 베벨기어 사이에 위치한 채 제1 베벨기어와 제2 베벨기어와 선택적으로 치합되는 제3 베벨기어; 상기 제3 베벨기어에 축 결합되는 출력축;으로 구성된 보조출력유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조류용 수차.
삭제
제1항에 있어서,

상기 수직 회전축 상에는 상,하 세레이션부가 형성되며,

상기 제1 베벨기어에는 제1 베벨기어가 상승하였을 때 상기 하 세레이션부와 치합되는 제1 상대 세레이션부가 형성되고,

상기 제2 베벨기어에는 제2 베벨기어가 하강하였을 때 상기 상 세레이션부와 치합되는 제2 상대 세레이션부가 형성된 것을 더 포함하는 조류용 수차.