KR101297569B1

KR101297569B1 - 발전용 러너 장치

Info

Publication number: KR101297569B1
Application number: KR1020110046923A
Authority: KR
Inventors: 황용완
Original assignee: 황용완
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2013-08-20
Also published as: KR20120128954A

Abstract

발전용 러너 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발전용 러너 장치는 단면 형상이 삼각형상으로 이루어지고 외주면이 평편하게 이루어진 직선부와, 상기 직선부와 마주보는 반대편에 형성된 경사부로 이루어진 다수개의 러너(Runner)를 포함하는 러너부; 상기 러너부에 삽입 배치되고, 상기 러너의 자전회전에 의해 회전되는 구동축; 상기 구동축과 연결된 발전기(Generator); 및 상기 러너부와 구동축을 지지하는 지지부를 포함한다.

Description

발전용 러너 장치{Runner Apparatus for Power Generation}

본 발명은 러너 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수력과 풍력에 모두 사용 가능하고, 러너가 유체 또는 기체에 의해 자전 회전되면서 발전이 이루어지는 발전용 러너 장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하에 매장된 원유는 저장량이 한정적이어서 최근에는 상기 원유를 대처하여 사용할 수 있는 다양한 대체 에너지를 연구하고 있으며, 그에 관한 많은 기술이 소개되어 왔다.

한편, 태양이나 바람, 물과 같이 거의 무한적인 자연에너지를 이용하는 발전이 가장 이상적인 대체 에너지원이라는 인식 하에 많은 기술들이 연구되어 왔는데, 일 예로써 태양광으로부터 조사되는 열을 집광판에 집적하여 전기를 얻는 태양광 발전과, 바람의 힘에 의해 회전하는 날개로 전기를 얻는 풍력 발전과, 파도의 너울에 의한 상/하 동작, 또는 바다에서 육지를 향해 밀려나오는 파력, 흐르는 강물로 전기를 발전시키는 방법들을 예로 들 수 있다.

풍력발전은 공기의 유동이 가지는 운동 에너지의 공기역학적(aerodynamic) 특성을 이용하여 회전자(rotor)를 회전시킴으로써 기계적 에너지로 변환시켜 전력을 얻는 기술로서, 풍력발전기는 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류된다. 보통, 수 메가와트(MW) 단위의 대용량 발전하는 풍력발전기는 산의 정상부근, 또는 바닷가 등에 설치되고 있다.

태양광 발전은 한 개의 시설과 시스템을 설치하는데 막대한 면적과 경비가 들었고, 풍력발전은 태양광 발전과 별개로 설치되기 때문에 풍력발전을 위한 기초시설의 면적과 시설 경비가 많이 소비되었으며, 날씨가 흐린 날은 태양광 발전이 불가능하고, 바람이 불지 않는 날이나 파도가 일지 않는 날은 풍력 및 파력 발전 장치에 의한 전력 생산을 기대할 수 없는 등, 개별적으로 설치된 발전 설비는 날씨의 영향을 많이 받고, 상호 보완적이지 못한 문제점이 야기되었다.

상기 태양광 또는 풍력발전과 함께 수력발전은 댐을 만들어서 낙차되는 물의 힘을 얻어서 수차를 돌려 전기를 생산하고 있다.

이중에서 수력발전의 일종인 수차의 경우에는 소규모의 설비를 이용하여 적은 비용으로 전기를 생산하고 생산된 전기를 공급할 수 있는 장점을 가지고 있다.

종래에는 상기 수차에 마련된 러너가 회전축과 고정상태로 설치되어 있으며, 상기 러너에 가해지는 유체의 힘에 의해 회전축의 안정적인 회전을 도모하기가 어려운 문제점이 유발되어 이에 대한 대책을 필요로 하였다.

본 발명의 실시예들은 유체 또는 기체에 의해 자전회전되는 러너(runner)에 의해 발전기를 통한 발전을 도모하고, 상기 발전기를 통해 생산된 전기를 용이하게 사용하고자 한다.

본 발명의 실시예들은 러너를 회전시키는 매개체로 강물 또는 바닷물과 같은 유체를 사용하거나, 바람과 같은 기체 중의 어느 하나를 선택적으로 사용하여 발전을 도모하고자 한다.

본 발명의 실시예들은 저낙차로 공급되는 유체를 통해서도 발전을 도모하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 단면 형상이 삼각형상으로 이루어지고 외주면이 평편하게 이루어진 직선부와, 상기 직선부와 마주보는 반대편에 형성된 경사부로 이루어진 다수개의 러너(Runner)를 포함하는 러너부; 상기 러너부에 삽입 배치되고, 상기 러너의 자전회전에 의해 회전되는 구동축; 상기 구동축과 연결된 발전기(Generator); 및 상기 러너부와 구동축을 지지하는 지지부를 포함한다.

상기 러너부는, 상기 구동축에 삽입된 상태에서 길이 방향을 따라 서로 마주보며 배치되는 제1,2 고정판과; 상기 제1,2 고정판에 양단이 삽입되고, 상기 러너가 삽입되는 회전축과; 상기 제1,2 고정판에 양단이 각각 고정되고, 상기 회전축에 설치된 러너의 회전 경로 상에 각각 이격 배치된 러너 가이드를 포함한다.

상기 러너는, 내부에 보강재가 구비된 것을 특징으로 한다.

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상기 러너 가이드는, 상기 제1,2 고정판의 원주방향 외측에 배치된 제1 러너 가이드와; 상기 제1,2 고정판의 원주방향 내측에 배치된 제2 러너 가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1,2 러너 가이드는, 외주면에 러너와의 충돌에 따른 충격을 흡수하기 위한 충격 흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1,2 러너 가이드는, 작동 각도가 90°이내에서 회전이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 러너는, 상기 제1 러너 가이드 또는 제2 러너 가이드 중의 어느 하나에 지지된 상태에서, 유체 또는 기체에 의해 가해진 압력에 의해 구동축을 회전시키는 것을 특징으로 한다.

상기 구동축은, 상기 발전기와 연결된 제1 구동축; 상기 제1 구동축과 연결되고, 러너부를 향해 연장 배치된 제2 구동축을 포함한다.

상기 지지부는, 상기 제1 구동축과 발전기에 구비된 모터축을 상호간에 연결하는 제1 커플링과; 상기 제1 구동축에 설치되고, 러너부에서 발생되는 하중을 지지하는 제1 지지부재와; 상기 제2 구동축의 길이 조절을 도모하기 위한 제2 커플링을 포함한다.

상기 러너부는, 상기 제2 고정판의 외측 단부에 마련된 보조 지지부를 더 포함한다.

본 발명의 실시예들은 러너가 자전 회전에 의해 구동축을 원활하게 회전시켜 발전을 도모할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 강물 , 냇물, 하수 처리장에서 배출되는 방류수 또는 농업용수와 같이 다양한 물의 흐름을 이용하여 구동축의 회전을 도모하고, 이를 통해 발전을 실시할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 물 또는 바람과 같은 자연 에너지를 동력원으로 하여 발전을 실시할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 러너의 회전 각도가 특정 각도로 제한되게 회전되면서, 구동축의 회전을 보다 용이하게 도모하고자한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전용 러너 장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전용 러너 장치에 구비된 러너부를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전용 러너 장치에 구비된 러너의 종 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전용 러너 장치가 수로에 설치된 상태를 도시한 설치 상태도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전용 러너 장치의 작동 상태도.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전용 러너 장치의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1을 참조하면, 러너 장치(1)는 유체 또는 기체에 의해 자전회전되는 다수개의 러너(Runner)(102)가 구비된 러너부(100)가 마련되며, 상기 러너부(100)는 유체 또는 기체가 공급되는 영역에 대해 수직으로 배치된다. 상기 러너부(100)는 유체 또는 기체에 의해 회전되는 일종의 회전체이며, 상기 러너(102)는 날개에 해당된다. 상기 러너부(100)의 주요 구성에 대한 보다 상세한 설명은 후술하기로 한다.

상기 러너부(100)는 내부 중앙에 상기 러너(102)의 자전회전에 의해 회전되는 구동축(200)이 배치되고, 상기 구동축(200)은 후술할 발전기(300)를 향해 연장 배치된다.

상기 러너부(200)는 크기에 대해 구체적으로 한정하지 않으며, 설치되는 장소에 따라 크기가 변동될 수 있다. 상기 구동축(200)은 러너부(100)의 회전에 따라 파손이 발생되지 않도록 물리적인 강성이 유지되는 것이 바람직하며, 특정 재질로 특별히 한정하지 않는다.

상기 구동축(200)은 러너부(100)의 중앙에 고정 설치되고, 상기 러너부(100)의 회전에 따라 같은 방향으로 회전이 이루어진다.

상기 구동축(200)은 러너부(100)의 외측으로 연장된 단부에 발전기(300)가 구비되고, 상기 발전기(300)는 상기 구동축(200)의 회전에 따라 발생된 전기를 별도의 공급원(미도시)에 공급한다.

러너 장치(1)는 상기 러너부(100)와 구동축(200)을 지지하기 위한 지지부(400)가 마련되고, 상기 지지부(400)는 보조 지지부(150)를 포함하여 구성된다.

상기 러너 장치(1)는 유체에 의해 작동될 경우에, 발전기(300)가 러너부(100)의 상부에 위치하고, 상기 러너부(100)는 유체가 이동되는 수로(2)의 상면에 안착되는 안착프레임((1a)이 마련된다. 상기 안착프레임(1a)은 수로의 개구된 상면을 커버할 수 있는 크기로 이루어지고, 직사각형 또는 원판 형상으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 의한 러너부(100)는 상기 구동축에 삽입된 상태에서 길이 방향을 따라 서로 마주보며 배치되는 제1 고정판(110)과, 제2 고정판(120)이 마련되고, 상기 제1,2 고정판(110,120)은 직경과 두께가 동일하게 이루어진다.

상기 제1,2 고정판(110,120)은 러너(102)의 크기에 따라서, 직경이 변화될 수 있다. 상기 제1,2 고정판(110,120)의 직경에 대해 특별히 한정하지는 않으나, 상기 러너 장치(1)가 설치되는 장소의 크기 또는 유량에 따라 선택적으로 변동될 수 있다.

상기 제1,2 고정판(110,120)은 원판으로 이루어지며, 상기 제1,2 고정판(110,120) 사이에 러너(102)가 배치된다. 상기 러너(102)는 상기 제1,2 고정판(110,120)에 양단이 삽입되고, 상기 러너(102)가 삽입되는 회전축(130)이 마련된다. 상기 러너(102)는 상기 회전축(130)에 고정되고, 상기 회전축(130)은 양단이 제1,2 고정판(110,120)의 외측에 설치된 축 가이드(104)에 지지된다.

상기 축 가이드(104)는 제1,2 고정판(110,120)의 외측면에 가이드 플랜지(104a)가 마련되고, 상기 가이드 플랜지(104a)의 상면에 상기 회전축(130)이 삽입되는 지지 베어링(104b)을 포함된다. 상기 가이드 플랜지(104a)는 상기 제1,2 고정판(110,120)에 볼팅되고, 상기 지지 베어링(104b)은 상기 가이드 플랜지(104a)의 상면에 볼팅되며, 내부 중앙에 회전축(130)과 면접촉되는 베어링이 마련되어 있어서, 상기 회전축(130)에 설치된 러너(102)의 안정적인 회전을 도모한다.

러너(102)는 상기 제1,2 고정판(110,120)의 원주방향을 따라서 다수개가 동일 간격으로 이격 배치된다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해 4개가 배치된 것으로 도시하였으나, 상기 갯수에 반드시 한정하지는 않는다.

상기 러너부(100)는 상기 제1,2 고정판(110,120)에 양단이 각각 고정되고, 상기 회전축(130)에 설치된 러너(102)의 회전 경로 상에 각각 이격 배치된 러너 가이드(140)를 포함한다.

상기 러너 가이드(140)는 러너(102)가 유체 또는 기체에 의해 회전이 이루어질 때, 상기 제1,2 고정판(110,120)에서 180°회전되지 않도록 구비되며, 상기 러너(102)가 소정의 구간에서만 유체 또는 기체에 의해 회전된 후에, 상기 러너(102)가 러너 가이드(140)에 의해 지지 되면서, 구동축(200)의 회전을 도모하기 위해 마련된다.

상기 러너 가이드(140)는 상기 제1,2 고정판(110,120)의 원주방향 외측에 배치된 제1 러너 가이드(142)와, 상기 제1,2 고정판(110,120)의 원주방향 내측에 배치된 제2 러너 가이드(144)를 포함한다.

즉, 상기 러너(102)를 기준으로 외측에는 제1 러너 가이드(142)가 배치되고, 구동축(200)과 인접한 내측에는 제2 러너 가이드(144)가 배치된다.

상기 제1,2 러너 가이드(142,144)는 바(bar) 형태의 강봉이 설치되며, 상기 제1,2 러너 가이드(142,144)에 러너(102)가 접촉되면서 발생되는 충격에 의해, 상기 러너(102)의 파손이 방지되도록, 상기 제1,2 러너 가이드(142,144)는 외측에 충격을 흡수하는 충격 흡수층(141)이 형성된다.

상기 충격 흡수층(141)은 통상적으로 사용되는 고무가 소정의 두께로 코팅될 수 있으며, 고무 이외의 탄성력이 유지되는 동일 내지 유사 재료의 대처도 가능함을 밝혀둔다.

상기 제1 러너 가이드(142)와, 제2 러너 가이드(142)는 상기 러너(102)를 기준으로 90°이내의 각도를 유지하면서 서로 간에 이격 배치된다. 즉, 상기 러너(102)는 유체 또는 기체의 흐름에 따라 90°이내의 각도로 회전되며, 제1,2 고정판(110,120)에서 4개의 러너(102)가 각각 90°이내의 각도에서 자전 회전이 이루어지면서, 구동축(200)의 회전을 가능하게 한다.

상기 러너(102)의 회전 각도를 90°이내로 제한하는 이유는, 상기 러너(102)가 자전회전에 의해 회전이 이루어질 때, 상기 제1 러너 가이드(142) 또는 제2 러너 가이드(144)와 접촉되는 주기를 유지하여, 상기 구동축(200)의 안정적인 회전을 도모하기 위해서이다.

만약, 상기 러너(102)가 90°를 초과하는 회전 각도로 작동될 경우에는, 상기 제1,2 러너 가이드(142,144) 사이를 왕복하는 러너(102)의 주기 시간이 증가되면서, 구동축(200)의 회전이 감소될 수 있고, 이로 인해 발전기(300)에서의 전력 생산이 감소될 수 있기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 구동축에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하면, 구동축(200)은 발전기(300)와 연결된 제1 구동축(210)이 구비되고, 상기 제1 구동축(210)과 연결되며, 러너부(100)를 향해 연장 배치된 제2 구동축(220)을 포함한다.

상기 제1 구동축(210)은 발전기(300)에 구비된 모터축과 연결되기 위해 구비되고, 제2 구동축(220)은 러너부(100)의 회전에 따른 회전력을 전달받기 위해 구비된다. 상기 제1,2 구동축(210,220) 모두 동일 직경으로 이루어지는 것이 바람직하며, 회전에 따른 비틀림 모멘트에 의해 파손되지 않는 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 의한 지지부에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1을 참조하면, 지지부(400)는 제1 구동축(210)과 발전기(300)에 구비된 모터축을 상호간에 연결하는 제1 커플링(410)이 마련된다. 상기 제1 커플링(410)은 상기 모터축의 단부와, 제1 구동축(210)의 단부가 각각 상기 제1 커플링(410)의 내측에 삽입되도록 이루어진다.

상기 지지부(400)는 제1 구동축(210)에 설치되고, 러너부(100)에서 발생되는 하중을 지지하는 제1 지지부재(420)를 포함하며, 상기 제1 지지부재(420)는 스러스트 베어링(thrustbearing)이 사용된다. 상기 스러스트 베어링은 제1 구동축(210)을 따라 다수개의 원통 로울러 스러스트 베어링이 설치된다.

또한, 상기 지지부(400)는 제2 구동축(220)의 길이 조절을 도모하기 위한 제2 커플링(430)을 포함하며, 상기 제2 커플링(430)은 상기 제1 구동축(210)과 제2 구동축(220)이 삽입되기 위해 관 형상으로 이루어진 삽입관이 구비되고, 상기 삽입관의 단부에 플랜지가 마련된다. 상기 플랜지에는 중앙에 상기 제1 구동축(210)과 제2 구동축(220)의 고정을 위한 너트가 마련된다.

상기 지지부(400)와 함께, 러너부(100)는 상기 제2 고정판(120)의 외측 단부에 마련된 보조 지지부(150)를 더 포함한다. 상기 보조 지지부(150)는 러너 장치(1)가 설치되는 장소에서 바닥면과 직접적으로 면접촉이 이루어지면서, 상기 러너 장치(1)의 지지를 도모한다.

이를 위해, 원판으로 이루어진 받침대(152)가 마련되고, 상기 받침대(152)의 중앙에 제1 지지 블럭(154)이 구비된다. 상기 받침대(152)는 제2 고정판(120)의 직경과 유사한 직경으로 이루어진다. 예를 들면, 원판형상으로 이루어지거나, 상기 제1 지지 블럭(154)에서 받침대(152)의 외측으로 갈수록 하향 경사지게 이루어질 수 있다.

상기 제1 지지 블럭(154)은 내부 중앙에 지지 베어링(150b)이 마련되고, 상기 지지 베어링(150b)의 내부로 제2 구동축(220)이 삽입 배치된다. 상기 지지 베어링(150b)은 제2 구동축(220)의 하중을 지지하고, 안정적인 회전을 도모한다.

상기 제2 구동축(220)은 제1 고정판(110)의 외측에도, 제2 지지 블럭(155)이 배치될 수 있으며, 상기 제2 지지 블럭(155)에는 제2 구동축(220)의 하중과 안정적인 회전을 도모하는 지지 베어링(150b)이 마련된다.

그러므로, 상기 제1 고정판(110)과 제2 고정판(120)을 경유하여 배치된 제2 구동축(220)의 지지와, 안정적인 회전을 도모하는 제1,2 지지 블럭(154,155)이 구비되어 있어서, 러너(102)의 회전에 따른 제2 구동축(220)의 안정적인 지지와 회전을 가능하게하고, 유체 또는 기체의 압력 변동에 의해 제2 구동축(220)에 가해지는 충격에 의한 영향을 최소화시킬 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 러너에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 3을 참조하면, 러너(102)는 직사각형 형상으로 이루어지고, 전체 폭(W)의 1/4W지점에 회전축(130)이 삽입된다. 상기 회전축(130)이 러너(102)의 폭(W) 중앙에 배치되지 않고, 일측에 배치되는 이유는 유체 또는 기체가 러너(102)의 외주면과 접촉되면서, 상기 러너(102)를 상기 유체 또는 기체의 이동방향으로 이동시키려는 힘이 발생되고, 상기한 힘은 회전축(130)에서 거리에 비례하여 증가되기 때문이다.

또한, 상기 러너(102)를 회전시키려는 힘이 증가 되면서, 제1 러너 가이드(142) 또는 제2 러너 가이드(144) 방향으로의 이동주기가 단축되면서, 상기 구동축(200)에 회전력이 보다 효과적으로 전달되면서 회전이 이루어질 수 있게 때문이다.

본 발명에 의한 러너 장치(1)는 발전기(300)의 안정적이고 효율적인 발전을 위해 구동축(200)이 항시 회전되는 것이 바람직하며, 이를 위해서는 러너(102)가 상기 제1 러너 가이드(142) 또는 제2 러너 가이드(144)에 지지된 상태에서 상기 구동축(200)을 회전시키려는 회전력이 전달되어야한다.

이를 위해서는, 러너부(100)의 회전에 따른 러너(102)의 이동주기가 상대적으로 짧은 것이 상기 구동축(200)의 회전을 보다 용이하게 할 수 있기 때문이다.

상기 러너(102)는 제1,2 고정판(110,120)의 내측과 일정 간격 이격 배치되게 설치된다. 왜냐하면, 상기 러너(102)가 회전축(130)을 기준으로 회전되면서 상기 제1,2 고정판(110,120)과 간섭이 발생되는 것을 방지하기 위해서이다.

상기 러너(102)의 이격 간격에 대해 특별히 한정하지는 않으며, 수센티미터 이내로 이격되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 러너(102)는 폭(W) 길이가 구동축(200)과는 접촉되지 않는 폭 길이로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 회전축(130)은 제1,2 고정판(110,120)의 원주 방향을 따라 동일 간격으로 이격 배치되며, 모두 독립적으로 자전 회전 가능하게 설치된다.

첨부된 도 3을 참조하면, 러너(102)는 단면 형상이 삼각형상으로 이루어지고, 외주면이 평편하게 이루어진 직선부(102d)가 형성되고, 상기 직선부(102d)와 마주보는 반대편에 형성된 경사부(102e)를 포함한다. 상기 직선부(102d)와 경사부(102e) 모두 유체 또는 기체와 접촉된다. 상기 러너(102)가 한쪽면은 직선부(102d)로 이루어지고, 다른쪽면이 경사부(102e)로 이루어지는 이유는 상기 러너(102) 표면을 따라 이동하는 유체 또는 기체의 이동에 따른 압력 차이에 의해 상기 제1,2 러너 가이드(142,144)로의 이동을 보다 효과적으로 도모하기 위해서이다.

상기 러너(102)는 부식이 방지되도록, 스테인리스로 이루어지는 것이 바람직하나, 반드시 한정하는 것은 아니며, 다른 재질로의 대처도 가능할 수 있다. 예를 들면, 상기 러너(102)의 무게를 가볍게 하기 위해 복합재료를 이용하는 것도 가능할 수 있다.

상기 러너(102)는 내부 길이 방향을 따라서 다수개의 보강재(102a)가 배치되고, 상기 보강재(102a)는 상기 러너(102)의 단면과 동일한 형상으로 이루어진다.

상기 보강재(102a)는 상기 러너(102)의 내측에 동일 간격으로 이격 배치되고, 상기 러너(102)에 가해지는 압력에 따른 변형을 방지할 수 있다. 상기 보강재(102a)는 상기 러너(102)의 재질과 동일한 재질로 이루어지는 것이 바람직하나, 반드시 한정하지는 않는다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 의한 발전용 러너 장치의 작동 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 4를 참조하면, 러너 장치(1)는 수로(2) 내부에 러너부(100)가 위치하고 상기 수로(2)의 중앙에 수직방향으로 직립 설치된다. 상기 러너 장치(1)는 수로(2)의 바닥면에 보조 지지부(150)가 위치되고, 안착 프레임(1a)이 수로(2)의 상면에 안착된다.

첨부된 도 5의 (a)를 참조하면, 러너장치(1)는 평면도를 기준으로, 3시 방향에 유체의 이동방향과 직각 방향으로 러너(102)가 위치되고, 6시 방향에 배치된 러너(102a)와, 12시 방향에 배치된 러너(102b) 및 9시 방향에 배치된 러너(102c)는 상기 유체의 이동 방향과 동일한 방향에 위치된다.

상기 러너(102)는 유체의 이동 방향에 대해 직각 방향에 배치되어 있고, 제1 러너 가이드(142)에 의해 지지된 상태가 유지되면서, 구동축(200)에 상기 유체의 이동에 따른 힘이 가해진다. 본 발명에 의한 러너의 작동 상태에 따른 이해를 도모하기 위해, 유체의 이동에 의해 회전이동되면서 구동축에 회전력을 전달하는 러너는 해칭을 실시하여 도시하였고, 상기 구동축에 회전력을 전달하지 못하는 러너는 해칭을 실시하지 않았다.

상기 러너(102)를 제외한 나머지 러너(102a,102b,102c)는 유체의 이동 방향과 동일한 상태로 위치되어 있어서, 상기 구동축(200)을 회전시키는 힘이 전달되지 않고, 직선부(102d)와 경사부(102e)의 외주면을 따라 유체가 이동되며, 러너부(100) 전체는 러너(102)에 가해지는 유체의 흐름에 따른 가압력에 의해 화살표로 도시된 바와 같이 시계 반대방향으로 회전하려는 회전력이 발생된다.

첨부된 도 5의 (b)를 참조하면, 구동축(200)이 회전되면서, 러너부(100)는 시계 반대방향으로 30°회전되고, 러너(102,102a)는 각각 제1 러너 가이드(142)에 의해 지지된 상태로 구동축(200)에 회전력을 제공하고, 다른 러너(102b)는 제2 러너 가이드(144)에 지지된 상태로 유체의 이동에 따른 힘을 전달받아 구동축(200)에 회전력을 제공한다. 그리고, 나머지 러너(102c)는 유체의 흐름 방향과 동일한 방향으로 유지되면서, 직선부(102d)와 경사부(102e)를 따라 유체의 이동이 이루어진다.

첨부된 도 5의 (c)를 참조하면, 구동축(200)은 러너부(100)와 연결된 제2 구동축(220)(도 1 참조)이 회전되면서, 제1 구동축(210)으로 회전력이 전달되고, 발전기(300)에 구비된 모터축에 회전력이 전달되면서 발전이 이루어진다. 또한, 상기 러너부(100)의 회전에 따라 구동축(200)으로 전달되는 진동은 제1 지지부재(420)에 의해 저감된다.

상기 러너(102,102a,102b)는 유체에 의해 회전되면서 상기 제1 러너 가이드(142) 또는 제2 러너 가이드(144)와 접촉되는 경우에도 충격 흡수층(141)에 의해 상기 러너(102,102a,102b)에 가해지는 충격 및 러너부(100)에 가해지는 충격이 최소화되면서 작동된다.

첨부된 도 5의 (d)를 참조하면, 러너부(100)가 계속해서 회전되면서, 최초 도 5의 (a)에 도시된 상태로 러너(102,102a,102b,102c)가 위치되고, 앞서 설명한 상태로 연속적으로 러너부(100)의 회전이 이루어진다. 이로 인해 구동축(200)을 통한 회전력이 발전기(300)로 전달되면서 유체의 공급이 중단되지 않는 한 계속적인 발전이 이루어지고, 상기 발전기(300)는 발생된 전기를 공급원(4)에 공급시킬 수 있다.

본 발명에 의한 러너 장치(1)는 유체에 의한 작동 관계만을 설명하였으나, 기체에 의해 작동되는 방식 또한 유사함을 밝혀둔다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 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.

100 : 러너부
102 : 러너
200 : 구동축
210 : 제1 구동축
220 : 제2 구동축
300 : 발전기
400 : 지지부

Claims

단면 형상이 삼각형상으로 이루어지고 외주면이 평편하게 이루어진 직선부와, 상기 직선부와 마주보는 반대편에 형성된 경사부로 이루어진 다수개의 러너(Runner)를 포함하는 러너부;
상기 러너부에 삽입 배치되고, 상기 러너의 자전회전에 의해 회전되는 구동축;
상기 구동축과 연결된 발전기(Generator); 및
상기 러너부와 구동축을 지지하는 지지부를 포함하는 발전용 러너 장치.
제1 항에 있어서,
상기 러너부는,
상기 구동축에 삽입된 상태에서 길이 방향을 따라 서로 마주보며 배치되는 제1,2 고정판;
상기 제1,2 고정판에 양단이 삽입되고, 상기 러너가 삽입되는 회전축;
상기 제1,2 고정판에 양단이 각각 고정되고, 상기 회전축에 설치된 러너의 회전 경로 상에 각각 이격 배치된 러너 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전용 러너 장치.
제1 항에 있어서,
상기 러너는,
내부에 보강재가 구비된 것을 특징으로 하는 발전용 러너 장치.
삭제
제2 항에 있어서,
상기 러너 가이드는,
상기 제1,2 고정판의 원주방향 외측에 배치된 제1 러너 가이드;
상기 제1,2 고정판의 원주방향 내측에 배치된 제2 러너 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전용 러너 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제1,2 러너 가이드는,
외주면에 러너와의 충돌에 따른 충격을 흡수하기 위한 충격 흡수층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전용 러너 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제1,2 러너 가이드는,
작동 각도가 90°이내에서 회전이 이루어지는 것을 특징으로 하는 발전용 러너 장치.
제5 항에 있어서,
상기 러너는,
상기 제1 러너 가이드 또는 제2 러너 가이드 중의 어느 하나에 지지된 상태에서, 유체 또는 기체에 의해 가해진 압력에 의해 구동축을 회전시키는 것을 특징으로 하는 발전용 러너 장치.
제1 항에 있어서,
상기 구동축은,
상기 발전기와 연결된 제1 구동축;
상기 제1 구동축과 연결되고, 러너부를 향해 연장 배치된 제2 구동축을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전용 러너 장치.
제1 항 또는 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지부는,
상기 제1 구동축과 발전기에 구비된 모터축을 상호간에 연결하는 제1 커플링;
상기 제1 구동축에 설치되고, 러너부에서 발생되는 하중을 지지하는 제1 지지부재;
상기 제2 구동축의 길이 조절을 도모하기 위한 제2 커플링을 포함하는 것을 특징으로 하는 발전용 러너 장치.
제2 항에 있어서,
상기 러너부는,
상기 제2 고정판의 외측 단부에 마련된 보조 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전용 러너 장치.