KR101564988B1 - Apparatus for water stream energy conversion - Google Patents
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Abstract
본 발명은 휴대할 수 있으면서 사용자의 선택에 따라 모듈을 결합 및 교체할 수 있는 모듈형 수류 에너지 변환장치를 제공한다. 본 발명에서 제공하는 모듈형 수류 에너지 변환장치는, 유수로부터 에너지를 전달받아 축을 중심으로 회전하도록 형성되는 터빈부; 상기 터빈부를 보호하도록 상기 터빈부의 적어도 일부를 감싸고, 상기 유수를 상기 터빈부로 흘려주도록 적어도 일부가 개방 가능하게 형성되는 하우징; 및 상기 축을 통해 전달되는 상기 터빈부의 회전력을 다른 에너지로 변환하도록 형성되는 동력변환부를 포함하고, 상기 하우징과 상기 동력변환부는 모듈형으로 서로 결합 및 분리 가능하도록 형성되고, 상기 동력변환부는 상기 하우징과 결합되었을 때 상기 축으로부터 상기 터빈부의 회전력을 전달받도록 적어도 일부가 상기 축에 걸려 상기 축과 함께 회전한다.The present invention provides a modular water-cooled energy conversion device capable of carrying and replacing a module according to a user's choice. The present invention provides a modular water-cooled energy conversion apparatus comprising: a turbine unit configured to receive energy from water and rotate about an axis; A housing surrounding at least a portion of the turbine section to protect the turbine section and at least a portion of the housing being formed to be openable to allow the runoff to flow to the turbine section; And a power conversion unit configured to convert the rotational force of the turbine unit transmitted through the shaft to another energy, wherein the housing and the power conversion unit are formed to be modularly coupled and detachable with each other, and the power conversion unit includes: At least a part of which is caught by the shaft and rotates together with the shaft so as to receive the rotational force of the turbine section from the shaft when engaged.
Description
본 발명은 휴대할 수 있는 수류 에너지 변환장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 모듈형으로 형성되어 동력에너지를 사용자의 선택에 따라 다른 에너지로 변환하고 발전량을 확장할 수 있도록 커스터마이징이 가능한 모듈형 수류 에너지 변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a water-current energy conversion device that can be carried, and more particularly, to a water-current energy conversion device that can be customized so as to convert power energy into other energy according to a user's choice, ≪ / RTI >
수력 발전이란 상대적으로 높은 곳에 위치한 물의 위치에너지를 발전기 터빈의 운동에서지로 변환시키고 발전기 내부의 전자기유도 현상을 이용하여 전기를 얻는 형태의 발전 방법을 가리킨다.Hydropower refers to a method of generating power by converting the energy of water located in a relatively high place from the motion of the generator turbine to the ground and using the electromagnetic induction phenomenon inside the generator to generate electricity.
조류 발전기 또는 수류 발전기는 바다 또는 하천 등에 흐르는 물의 흐름으로부터 에너지를 생산하는 기계적 장치를 가리킨다. 이 명세서에서는 조류 발전기와 수류 발전기를 모두 수류 발전기로 통칭한다. 수류 발전기는 대규모 수력 발전과 비교하여 유수를 저장하는 대규모 댐을 필요로 하지 않는다는 장점이 있다.Bird generators or water generators refer to mechanical devices that produce energy from the flow of water through the ocean or rivers. In this specification, both tidal generators and water generators are collectively referred to as water generators. Hydroelectric generators have the advantage that they do not require a large-scale dam to store the effluent compared to large-scale hydropower.
그러나, 기존의 수류 발전기는 몇 가지 당면 과제를 가지고 있다.However, existing water-current generators have several challenges.
먼저, 설치지역과 관련하여 기존의 수류 발전기는 2.0m/s 이상의 유속을 가진 유수를 필요로 하기 때문에 그 이하의 유수에서는 충분한 발전 용량을 구현하기 어려운 문제가 있었다. 따라서, 특히, 상대적으로 낮은 수심과 상대적으로 낮은 유속을 가진 지역에는 설치가 어렵기 때문에, 수류 발전기의 설치지역이 매우 제한적이라는 문제가 있었다. 또한, 수류 발전기는 설치에 대한 정부의 인허가를 확보하기 까다롭다.First, in relation to the installation area, a conventional water-current generator requires a water flow having a flow rate of 2.0 m / s or more. Therefore, there is a problem that the installation area of the water current generator is very limited, especially in a region having a relatively low water depth and a relatively low flow rate. In addition, it is difficult for the water current generator to secure the government's approval for installation.
아울러, 기존의 조류 발전기나 수류 발전기는 설치 비용의 단가가 높을 뿐만 아니라, 일단 설치를 하더라도 그 성능을 유지하기 위한 유지 보수 비용이 높기 때문에 경제적인 측면에서 바람직하지 못하다는 문제도 있었다.In addition, the conventional tidal generators and the water-current generators have a problem that the installation cost is high and the maintenance cost for maintaining the performance is high even once the installation is made, which is not desirable from the economical point of view.
이러한 문제점에 대한 대안으로, 강, 하천, 계곡 등 조류 발전기 또는 수류 발전기의 설치 지역을 확대할 수 있고, 환경에 대한 영향을 최소화할 수 있으며, 설치 및 유지 보수가 용이한 조류 발전기 또는 수류 발전기에 대하여 고려될 수 있다.As an alternative to these problems, it is possible to increase the installation area of the tidal generators or the water generators such as river, river and valley, to minimize the influence on the environment, and to install the tidal generator or the water generator Can be considered.
본 발명의 일 목적은 낮은 수심과 낮은 유속에서도 안정적으로 발전할 수 있는 모듈형 수류 에너지 변환장치를 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a modular water-cooled energy conversion device capable of stably developing at low water depths and low oil flows.
본 발명의 다른 일 목적은 휴대와 설치 및 유지보수가 용이한 모듈형 수류 에너지 변환장치를 제안하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a modular water-cooled energy conversion device which is easy to carry, install and maintain.
본 발명의 또 다른 일 목적은 사용자의 선택에 따라 발전량을 증감할 수 있으며, 여러 형태의 에너지 발생 장치로 커스터마이징이 가능한 모듈형 수류 에너지 변환장치를 제시하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a modular water-cooled energy conversion device capable of increasing or decreasing power generation according to a user's selection, and customizing it with various types of energy generating devices.
이와 같은 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르는 모듈형 수류 에너지 변환장치는, 유수로부터 에너지를 전달받아 축을 중심으로 회전하도록 형성되는 터빈부; 상기 터빈부를 보호하도록 상기 터빈부의 적어도 일부를 감싸고, 상기 유수를 상기 터빈부로 흘려주도록 적어도 일부가 개방 가능하게 형성되는 하우징; 및 상기 축을 통해 전달되는 상기 터빈부의 회전력을 다른 에너지로 변환하도록 형성되는 동력변환부를 포함하고, 상기 하우징과 상기 동력변환부는 모듈형으로 서로 결합 및 분리 가능하도록 형성되고, 상기 동력변환부는 상기 하우징과 결합되었을 때 상기 축으로부터 상기 터빈부의 회전력을 전달받도록 적어도 일부가 상기 축에 걸려 상기 축과 함께 회전한다.In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a modular hydroelectric energy conversion apparatus comprising: a turbine unit configured to receive energy from oil water and rotate about an axis; A housing surrounding at least a portion of the turbine section to protect the turbine section and at least a portion of the housing being formed to be openable to allow the runoff to flow to the turbine section; And a power conversion unit configured to convert the rotational force of the turbine unit transmitted through the shaft to another energy, wherein the housing and the power conversion unit are formed to be modularly coupled and detachable with each other, and the power conversion unit includes: At least a part of which is caught by the shaft and rotates together with the shaft so as to receive the rotational force of the turbine section from the shaft when engaged.
본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 동력변환부는 상기 터빈부로부터 전달되는 회전력을 운동에너지, 위치에너지, 전기에너지, 열에너지, 빛에너지, 소리에너지 및 탄성에너지 중 적어도 하나로 변환하는 복수의 어플리케이션을 포함하고, 상기 어플리케이션들은, 상기 하우징에 선택적으로 결합되거나 상기 하우징에서 교체 가능하도록 서로 동일하게 형성되는 체결부를 구비할 수 있다.According to an example of the present invention, the power conversion unit includes a plurality of applications for converting the rotational force transmitted from the turbine unit into at least one of kinetic energy, position energy, electric energy, heat energy, light energy, sound energy and elastic energy And the applications may include fasteners selectively coupled to the housing or identically configured to be replaceable in the housing.
상기 하우징은 상기 동력변환부와 결합되도록 나사산을 구비하고, 상기 체결부는 상기 하우징의 나사산에 대응되는 나사골을 구비하며, 상기 하우징과 상기 체결부의 나사 체결 방향은 상기 터빈부의 회전에 의해 결합이 해제되지 않도록 상기 터빈부의 회전 방향과 반대일 수 있다.The housing is provided with a thread to be engaged with the power converting portion, and the coupling portion includes a threaded portion corresponding to the thread of the housing. The coupling direction of the housing and the coupling portion is released by rotation of the turbine portion The direction of rotation of the turbine section may be reversed.
상기 하우징은 상기 동력변환부와 마주하는 부분에 적어도 하나의 홀을 구비하고, 상기 동력변환부는 상기 홀에 대응되는 적어도 하나의 홈을 구비하며, 상기 체결부는, 적어도 일부가 상기 하우징의 홀을 통과해 상기 동력변환부의 홈에 결합되는 볼트를 포함할 수 있다.Wherein the housing has at least one hole in a portion facing the power converting portion, and the power converting portion includes at least one groove corresponding to the hole, and the coupling portion includes at least a part of the hole passing through the hole of the housing And a bolt coupled to the groove of the power conversion unit.
상기 하우징은, 외부로 노출되는 내주면의 둘레를 따라 돌출된 걸림턱에 의해 형성되는 가이드 레일; 및 상기 걸림턱의 적어도 일부가 단절되어 형성되는 수용홈을 포함하고, 상기 체결부는, 적어도 일부가 상기 내주면 사이에 형성되는 공간으로 삽입 가능하도록 상기 동력변환부로부터 돌출되어 형성되는 삽입부; 및 상기 수용홈을 통해 상기 가이드 레일에 삽입되도록 상기 삽입부의 둘레에서 돌출되어 형성되며, 상기 하우징과 상기 동력변환부를 결합시키도록 상기 가이드 레일을 따라 슬라이드 이동 가능하게 형성되는 돌기를 포함할 수 있다.Wherein the housing comprises: a guide rail formed by an engagement protrusion protruding along a periphery of an inner circumferential surface exposed to the outside; And a receiving groove formed so that at least a part of the engaging jaw is cut off, wherein the engaging portion is formed so as to protrude from the power converting portion so as to be insertable into a space formed at least partly between the inner circumferential surfaces; And protrusions protruding from the periphery of the insertion portion to be inserted into the guide rail through the receiving groove and being slidable along the guide rail to couple the housing and the power conversion portion.
상기 하우징은 상기 가이드 레일에서 적어도 일부가 돌출되어 형성되는 멈춤턱을 더 포함하고, 상기 돌기는 상기 동력변환부를 상기 하우징에 고정시키도록 상기 멈춤턱에 의해 저지될 때까지 상기 가이드 레일을 따라 슬라이드 이동될 수 있다.The housing further includes a detent jaw formed at least partially protruding from the guide rail, and the protrusion is slid along the guide rail until it is blocked by the detent jaw to fix the power conversion unit to the housing .
상기 하우징은 둘레로부터 돌출되어 형성되는 제1클립결합부를 구비하고, 상기 체결부는 상기 제1클립결합부에 대응되도록 상기 동력변환부의 둘레로부터 돌출되어 형성되는 제2클립결합부를 구비하고, 상기 제1클립결합부 및 상기 제2클립결합부 중 적어도 하나는 홈을 구비하고 접힘 가능하게 형성되어, 다른 하나에 끼움 결합될 수 있다.The housing includes a first clip coupling portion protruding from the periphery, and the coupling portion includes a second clip coupling portion protruding from the periphery of the power conversion portion to correspond to the first clip coupling portion, At least one of the clip engaging portion and the second clip engaging portion is provided with a groove and is foldable so that it can be engaged with another one.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 하우징은, 각각 상기 터빈부의 축과 결합되는 플레이트형의 상부 커버와 하부 커버; 및 상기 상부 커버의 테두리로부터 상기 하부 커버의 테두리까지 연장되어 형성되며, 상기 터빈부를 감싸도록 형성되는 덕트부를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the housing includes a plate-shaped upper cover and a lower cover, respectively, which are engaged with the shaft of the turbine portion; And a duct portion extending from a rim of the upper cover to a rim of the lower cover, the duct portion being formed to surround the turbine portion.
상기 덕트부는 적어도 일부가 상기 하우징의 양측면으로부터 돌출되어 상기 상부 커버와 상기 하부 커버를 향해 연장되도록 형성되는 파지부를 구비할 수 있다.The duct portion may include a grip portion protruding from both side surfaces of the housing at least a part of the duct portion and extending toward the upper cover and the lower cover.
상기 덕트부는 상기 상부 커버와 상기 하부 커버에 뒤집어 탈부착 가능하게 형성되고, 상기 터빈부를 감싸도록 결합된 상태에서 뒤집어 결합됨에 따라 상기 유수를 상기 하우징 내부로 유도하도록 형성될 수 있다.The duct portion is detachably attached to the upper cover and the lower cover so as to be detachably coupled to the turbine portion. The duct portion is coupled with the turbine portion so as to surround the turbine portion.
상기 덕트부는, 상기 양 단이 상기 상부 커버 및 하부 커버에 회전 가능하게 결합되고, 상기 터빈부 둘레의 어느 일부를 감싸고 있다가 상기 하우징의 개방시 회전하는 복수의 제1덕트; 및 각각의 상기 제1덕트에 회전 가능하게 결합되고, 상기 터빈부 둘레의 다른 일부를 감싸고 있다가 상기 하우징의 개방시 상기 제1덕트와 반대방향으로 회전하며, 상기 유수를 상기 하우징의 내부로 유도하도록 상기 유수를 모으는 복수의 제2덕트를 포함할 수 있다.Wherein the duct portion includes: a plurality of first ducts rotatably coupled to the upper cover and the lower cover, both ends of the ducts surrounding the turbine portion and rotating when the housing is opened; And a second duct that is rotatably coupled to each of the first ducts and surrounds another portion of the circumference of the turbine and rotates in a direction opposite to the first duct when the housing is opened, And a plurality of second ducts for collecting the effluent.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 모듈형 수류 에너지 변환장치는, 상기 하우징과 상기 동력변환부의 사이에서 상기 하우징 및 상기 동력변환부와 각각 결합되고, 상기 터빈부의 축으로부터 전달되는 회전력을 상기 동력변환부로 전달하되 회전수를 조절하도록 형성되는 기어박스를 더 포함하고, 상기 기어박스는 모듈형으로 상기 하우징 및 상기 동력변환부와 결합되도록 상기 하우징의 외부로 노출되는 축을 수용하는 홈과 상기 동력변환부에 삽입되는 회전축을 구비하고, 적어도 일부가 상기 축 및 상기 동력변환부와 함께 회전하도록 형성될 수 있다.According to another exemplary embodiment of the present invention, the modular hydroelectric energy conversion apparatus further includes a power conversion unit coupled to the housing and the power conversion unit between the housing and the power conversion unit, Wherein the gear box includes a groove for accommodating a shaft exposed to the outside of the housing so as to be coupled to the housing and the power conversion unit, And a rotating shaft inserted into the converting section, and at least a part of the rotating shaft may be formed to rotate together with the shaft and the power converting section.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 터빈부 및 상기 하우징은 복수로 구비되어 서로 직렬 또는 병렬로 결합되고, 각 터빈부의 회전력들을 모아 상기 동력변환부로 전달하도록 상기 각 터빈부의 축들이 서로 결합되어 함께 회전할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the turbine unit and the housing are coupled to each other in series or in parallel, and the shafts of the turbine units are coupled to each other to collect rotational forces of the turbine units and transfer the rotational forces to the power conversion unit Can rotate together.
본 발명과 관련한 다른 일 예에 따르면, 상기 모듈형 수류 에너지 변환장치는, 상기 모듈형 수류 에너지 변환장치를 파지 가능하도록 상기 모듈형 수류 에너지 변환장치의 외부면에 형성되는 손잡이를 더 포함할 수 있다.According to another example of the present invention, the modular hydroelectric energy conversion device may further include a handle formed on an outer surface of the modular hydroelectric energy conversion device so as to be capable of grasping the modular hydroelectric energy conversion device .
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 모듈형 수류 에너지 변환장치를 형성하는 각 모듈들은 서로 동일한 체결 구조를 가지므로 선택적으로 따라 서로 결합되거나 교체될 수 있다. 따라서, 사용자는 필요에 따라 모듈형 수류 에너지 변환장치를 커스터마이징하여 사용할 수 있다.According to the present invention having the above-described structure, the modules forming the module type water-cooled energy conversion device have the same fastening structure and can be selectively coupled or interchanged with each other. Therefore, the user can customize and use the modular water-cooled energy conversion device as needed.
또한 본 발명은, 유수의 동력을 여러 가지 형태의 에너지 중 적어도 하나로 변환할 수 있는 어플리케이션들을 포함하고, 어플리케이션들은 필요에 따라 교체될 수 있으므로, 하나의 모듈형 수류 에너지 변환장치를 이용하여 목적에 맞게 필요한 형태로 에너지를 변환할 수 있다.In addition, the present invention includes applications that can convert the power of the prime mover into at least one of various forms of energy, and applications can be replaced as needed, so a single modular, Energy can be converted to the required form.
또한 본 발명은, 휴대가 용이하며 설치지역에 제한이 적고 특히 유속이 2m/s 이하인 하천, 강, 계곡 등에도 용이하게 설치할 수 있다.Further, the present invention can be easily installed in rivers, rivers, valleys, etc., which are easy to carry, have few restrictions on the installation area, and have a flow velocity of 2 m / s or less.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 관련된 모듈형 수류 에너지 변환장치의 사시도.
도 1b는 도 1a에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치의 덕트부를 1차 회전한 상태를 도시한 사시도.
도 1c는 도 1b에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치의 덕트부를 2차 회전한 상태를 도시한 사시도.
도 2는 도 1a에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치의 내부 구조의 일부를 도시한 부분 절개도.
도 3은 도 1a에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치의 모듈별 분해 사시도.
도 4a 및 도 4b는 도 1c에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치의 설치 개념도.
도 5a 및 도 5b는 도 1c에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치의 다른 설치 개념도.
도 6a 및 도 6b는 도 1c에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치의 또 다른 설치 개념도.
도 7은 본 발명의 모듈형 수류 에너지 변환장치를 복수로 연결하는 과정을 도시한 개념도.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 모듈형 수류 에너지 변환장치를 모듈별로 결합하는 구조를 도시한 개념도.
도 9a 및 도 9b는 휴대가 용이한 본 발명의 모듈형 수류 에너지 변환장치를 도시한 사시도.
도 10은 휴대가 용이한 본 발명의 모듈형 수류 에너지 변환장치를 설명하기 위한 개념도.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 모듈형 수류 에너지 변환장치의 개념도.FIG. 1A is a perspective view of a modular hydroentangling energy conversion device according to one embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 1B is a perspective view showing a state in which the duct portion of the modular hydroelectric energy conversion apparatus shown in FIG. 1A is first rotated. FIG.
1C is a perspective view showing a state in which the duct portion of the module type water-cooled energy conversion device shown in FIG. 1B is rotated secondarily. FIG.
FIG. 2 is a partial cutaway view showing a part of the internal structure of the modular water-cooled energy conversion apparatus shown in FIG. 1A; FIG.
3 is an exploded perspective view of the module type water-cooled energy conversion apparatus shown in FIG.
Fig. 4A and Fig. 4B are installation concept diagrams of the modular hydro-current energy conversion device shown in Fig. 1C. Fig.
Figs. 5A and 5B are another installation conceptual diagrams of the modular hydroelectric energy conversion apparatus shown in Fig. 1C. Fig.
6A and 6B are another installation conceptual diagrams of the modular hydroelectric energy conversion device shown in FIG. 1C.
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a process of connecting a plurality of modular hydroelectric energy conversion devices of the present invention. FIG.
8A to 8D are conceptual diagrams showing a structure for coupling the modular hydroelectric energy conversion device of the present invention on a module-by-module basis.
9A and 9B are perspective views showing a modular water-cooled energy conversion apparatus of the present invention which is easy to carry.
10 is a conceptual diagram for explaining a modular water-cooled energy conversion device of the present invention which is easy to carry.
11A to 11C are conceptual diagrams of a modular water-current energy conversion device according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 관련된 모듈형 수류 에너지 변환장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Hereinafter, a modular hydrodynamic energy conversion device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present specification, the same or similar reference numerals are given to different embodiments in the same or similar configurations. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 관련된 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 사시도이고, 도 1b는 도 1a에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 덕트부(135)를 1차 회전한 상태를 도시한 사시도이며, 도 1c는 도 1b에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 덕트부(135)를 2차 회전한 상태를 도시한 사시도이다.FIG. 1A is a perspective view of a modular hydroelectric
먼저, 도 1a를 참조하면, 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 하우징(130), 기어박스(150) 및 동력변환부(170)가 도시되어 있다. 그리고, 도 1b를 참조하면, 하우징(130)의 덕트부(135)를 1차 회전함에 따라 상기 하우징(130) 내부의 터빈부(110)가 노출된다. 이어서, 도 1c를 참조하면, 하우징(130)의 덕트부(135)를 2차 회전함에 따라 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)는 수류 발전을 할 수 있는 상태로 준비된다.First, referring to FIG. 1A, a
본 발명에서 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)는 터빈부(110), 하우징(130), 기어박스(150) 및 동력변환부(170)를 포함하고, 특히, 상기 하우징(130), 기어박스(150) 및 동력변환부(170)는 모듈형으로 서로 결합 및 분리 가능하도록 형성된다. 이하에서는 각 구성요소에 대하여 설명한다.The modular hydroelectric
터빈부(110)는 유수로부터 에너지를 전달받아 축(111)을 중심으로 회전하도록 형성된다. 터빈부(110)는 도 1b 및 도 1c에 도시되어 있다. 터빈부(110)는 (111), 블레이드(113), 암(115)을 포함한다.The
축(111)은 하우징(130)의 내부에서 일 방향으로 연장되어, 그 양 단부가 하우징(130)의 상부 커버(131)와 하부 커버(133)에 회전 가능하게 결합된다.The
블레이드(113)는 복수개로 구비되어, 상기 축(111)을 중심으로 서로 대칭적으로 배치된다. 블레이드(113)는 하우징(130)의 내부로 유입되는 유수에 의해 상기 축(111)과 함께 회전하도록 축(111)에 결합된다.The plurality of
암(115)은 축(111)과 블레이드(113)를 연결한다. 블레이드(113)의 배치 구조에 따라 암(115)의 구조도 달라질 수 있다. 도 1b 및 도 1c에 도시한 바와 같이, 블레이드(113)가 축(111)을 중심으로 서로 대칭적으로 배치되면, 암(115)도 블레이드(113)에 대응하여 축(111)을 중심으로 서로 대칭적으로 형성된다.The
유수가 하우징(130)의 내부로 유입되어 블레이드(113)에 충돌하면, 블레이드(113)는 유수로부터 운동에너지를 전달받아 회전한다. 이에 따라 암(115)에 의해 블레이드(113)와 연결된 축(111)도 상기 블레이드(113)와 함께 회전하며, 이러한 과정을 통해 터빈부(110)는 유수로부터 동력을 얻는다.When the water flows into the
하우징(130)은 터빈부(110)를 보호하도록 상기 터빈부(110)의 적어도 일부를 감싼다. 그리고, 하우징(130)은 유수를 내부로 유입시켜 터빈부(110)로 흘려주도록 적어도 일부가 개방 가능하게 형성된다. 하우징(130)은 상부 커버(131), 하부 커버(133) 및 덕트부(135)를 포함한다.The
상부 커버(131)와 하부 커버(133)는 터빈부(110)의 축(111)과 결합된다. 상부 커버(131)는 축(111)의 상단부와 결합되고, 하부 커버(133)는 축(111)의 하단부와 결합된다. 상부 커버(131)와 하부 커버(133)는 축(111)에 대하여 상대 회전 가능하도록 형성된다. 따라서, 상부 커버(131)와 하부 커버(133)가 고정된 상태에서는, 축(111)이 상부 커버(131)와 하부 커버(133) 사이에서 회전할 수 있다.The
상부 커버(131)와 하부 커버(133)는, 도 1a 내지 도 1c에 도시한 바와 같이 서로 대응되는 원반 형태로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명에서 상부 커버(131)와 하부 커버(133)의 형상이 반드시 원반의 형태로 한정되는 것은 아니다.The
상부 커버(131)와 하부 커버(133)의 측면은, 터빈부(110)의 회전을 방해하지 않으면서 덕트부(135)와 결합되도록 적어도 일부가 돌출(131', 133')될 수 있다. 상부 커버(131)의 측면 중 두 부분이 서로 대칭되게 돌출될 수 있고, 하부 커버(133)도 상부 커버(131)와 마찬가지로 돌출될 수 있다. 이하에서는 상부 커버(131)와 하부 커버(133)의 돌출된 부분을 돌출부(131', 133')로 지칭하여 설명한다.The side surfaces of the
덕트부(135)는 상부 커버(131)의 테두리로부터 하부 커버(133)의 테두리까지 연장되어 형성된다. 덕트부(135)는 상부 커버(131)와 하부 커버(133)의 돌출부(131', 133')에 각각 결합될 수 있다. 상부 커버(131)와 하부 커버(133)가 터빈부(110)에 비해 충분히 크지 않더라도, 돌출부(131', 133')에 의해 덕트부(135)는 터빈부(110)의 회전 반경의 범위 밖에서 상기 상부 커버(131) 및 하부 커버(133)와 결합될 수 있다. 따라서, 덕트부(135)는 터빈부(110)의 회전에 간섭을 일으키지 않을 수 있고, 이는 결과적으로 터빈부(110)와 하우징(130)의 최적 크기 설계를 가능하게 한다.The
덕트부(135)는 터빈부(110)를 감싸도록 형성된다. 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)를 작동시키지 않는 상태에서는 덕트부(135)를 이용해 터빈부(110)를 보호하고, 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 작동이 필요한 경우 덕트부(135)를 회전시켜 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)를 개방할 수 있다.The
덕트부(135)는 1차회전 및 2차회전에 의해 하우징(130)을 개방시킬 수 있으며, 이를 위해 덕트부(135)는 제1덕트(135a) 및 제2덕트(135b)를 포함할 수 있다.The
제1덕트(135a)는 양 단이 상부 커버(131) 및 하부 커버(133)에 회전 가능하게 결합되고, 상기 터빈부(110) 둘레의 어느 일부를 감싸고 있다가 하우징(130)의 개방시 회전한다. 제1덕트(135a)는 복수개로 구비될 수 있으며, 각각의 제1덕트(135a)는 상부 커버(131)와 하부 커버(133)의 돌출부(131', 133')에 결합될 수 있다.The
제2덕트(135b)는 각각의 제1덕트(135a)에 회전 가능하게(예를 들어, 힌지 구조) 결합되고, 터빈부(110) 둘레의 다른 일부를 감싸고 있다가 하우징(130)의 개방시 제1덕트(135a)와 반대방향으로 회전한다. 제1덕트(135a)의 회전을 덕트부(135)의 1차 회전으로 지칭할 수 있고, 제2덕트(135b)의 회전을 덕트부(135)의 2차 회전으로 지칭할 수 있다.The
다만, 덕트부(135)는 이상에서 설명한 바와 같이 회전하지 않고, 고정된 형태로 상부 커버(131)와 하부 커버(133)에 탈부착 될 수도 있다.However, the
도 1a는 하우징(130)의 개방 전 상태를 도시한 것으로, 두 개의 제2덕트(135b)가 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 일 측에서 만나고, 다른 두 개의 제2덕트(135b)가 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 타 측에서 만난다.1a shows a state before opening the
도 1b는 덕트부(135)의 1차 회전을 도시한 것이고, 도 1c는 덕트부(135)의 2차 회전을 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 덕트부(135)의 1차 회전 및 2차 회전에 의해 하우징(130)이 개방되며, 이에 의하여 하우징(130) 내부의 터빈부(110)가 노출된다. 또한, 덕트부(135)의 개방에 의해 유수는 하우징(130)의 내부로 유입될 수 있고, 터빈부(110)를 통과한 유수는 하우징(130)의 외부로 유출될 수 있다.Fig. 1B shows the first rotation of the
제2덕트(135b)는 유수를 하우징(130)의 내부로 유도하도록 유수를 모을 수 있다. 유수의 입자들 중 하우징(130)을 벗어나는 경로에 있던 입자들도 제2덕트(135b)에 의해 하우징(130)의 내부로 유도되며, 이에 따라 충분한 유수가 터빈부(110)로 공급될 수 있다.The
도시한 바와 같이, 제1덕트(135a)는 상부 커버(131)의 양측 돌출부(131')와 하부 커버(133)의 양측 돌출부(133')에 2개씩 결합되어 총 4개가 구비될 수 있으며, 제2덕트(135b)도 제1덕트(135a)에 각각 1개씩 결합되어 총 4개가 구비될 수 있다. 2개의 제1덕트(135a)와 2개의 제2덕트(135b)는 유수가 유입되는 쪽에 배치되고, 나머지 2개의 제1덕트(135a)와 나머지 2개의 제2덕트(135b)는 유수가 유출되는 쪽에 배치될 수 있다.As shown in the drawing, the
기어박스(150)는 하우징(130)과 동력변환부(170) 사이에 설치되고, 터빈부(110)의 축(111)으로부터 전달되는 회전력을 동력변환부(170)로 전달하되 회전수를 조절하도록 형성된다. 기어박스(150)에 내장된 기어들에 의해 축(111)의 회전은 증속되거나 감속될 수 있으며, 증속 또는 감속되는 정도는 동력변환부(170)에서 필요로 하는 바에 따라 달라질 수 있다.The
기어박스(150)는 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 선택적인 구성이다. 기어박스(150)를 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)를 구성함에 있어, 사용자의 선택 또는 동력변환부(170)에서 필요로 하는 바에 따라 하우징(130)과 동력변환부(170) 사이에 설치될 수도 있으나, 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)로부터 제거될 수도 있다. 또한, 동력변환부(170)에서 필요로 하는 회전속도에 따라 다른 기어박스(150)로 교체될 수 있다.The
동력변환부(170)는 터빈부(110)의 축(111)을 통해 상기 터빈부(110)의 회전력을 전달받도록 적어도 일부가 상기 축(111)과 함께 회전한다. 동력변환부(170)는 회전력을 다른 에너지로 변환하도록 형성된다. 다른 에너지란 운동에너지, 위치에너지, 전기에너지, 열에너지, 빛에너지, 소리에너지 및 탄성에너지 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 언급한 형태의 에너지 이외의 다른 에너지로 변환될 수도 있다.At least a part of the
도 1a 내지 도 1c에 도시된 동력변환부(170)는 발전기로, 터빈부(110)의 축(111)으로부터 전달된 회전력을 이용하여 전기를 생산한다. 발전기는 전자기 유도 또는 압전 방식 등을 통해 발전할 수 있으며, 발전기의 내부에는 상기 발전 방식을 구현하기 위한 부품들이 내장된다. 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)에는 배터리셀(미도시)이 내장되거나, 별도의 모듈로 추가되어 상기 발전기에서 생산되는 전기를 저장할 수도 있다.The
모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 내부 구조에 대하여는 도 2를 참조하여 설명한다.The internal structure of the module type water-cooled
도 2는 도 1a에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 내부 구조의 일부를 도시한 부분 절개도이다.FIG. 2 is a partial cutaway view showing a part of the internal structure of the modular hydroelectric
하우징(130), 기어박스(150) 및 동력변환부(170)는 서로 결합된다. 유수에 의해 형성된 터빈부(110)의 회전력은 축(111)을 통해 기어박스(150) 내부의 기어(151)들로 전달되고, 기어(151)들은 동력변환부(170)에서 필요로 하는 바에 따라 회전속도를 증속 또는 감속한다. 기어박스(150)의 기어(151)들에 의해 조절된 회전속도는 동력변환부(170)로 전달된다. 도 2에 도시된 동력변환부(170)는 발전기이므로, 발전기에서는 전자기 유도 또는 압전 방식 등 다양한 방식에 의해 운동에너지를 전기에너지로 변환한다. 동력변환부(170) 내부에는 에너지 변환을 위한 장치(171)들이 내장된다.The
동력변환부(170)는 발전기 이외에도 상기 언급한 에너지 또는 그 이외의 다른 형태의 에너지로 변환하는 장치들을 포함할 수 있다. 이에 대하여는 도 3을 참조하여 설명한다.The
도 3은 도 1a에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 모듈별 분해 사시도이다.3 is an exploded perspective view of the module type water-cooled
앞서 언급한 다른 형태의 에너지로 변환하는 장치들은 펌프, 오르골, 발광다이오드(LED), 정수기, 분수, 영상장치, 옥외광고판 등을 포함할 수 있다.Other types of energy conversion devices mentioned above may include pumps, music boxes, light emitting diodes (LEDs), water purifiers, fountains, imaging devices, outdoor billboards, and the like.
예를 들어, 강, 하천, 계곡 등에 본 발명의 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)를 설치하고, 동력변환부(170)로 펌프를 선택하여 상기 터빈부(110) 및 하우징(130)과 결합시키면, 유수로부터 펌프의 작동에 필요한 에너지를 공급할 수 있고, 펌프를 작동시킬 수 있다. 마찬가지로, 동력변환부(170)로 오르골을 선택한 경우에는 유수로부터 전달받은 동력으로 소리를 낼 수 있다. 동력변환부(170)로 발광다이오드를 선택한 경우에는 빛을 발생시킬 수 있으며, 동력변환부(170)로 정수기를 선택한 경우에는 펌프 및 발전기와 조합되어 정수시스템을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 동력변환부(170)로 영상장치를 선택한 경우에는 옥외에 설치되는 분수영화관의 개념으로 사용될 수 있다.For example, a modular hydroelectric
본 발명은 상기와 같은 다양한 형태의 동력변환부(170)를 선택적으로 커스터마이징하도록 모듈형으로 형성된다. 도 3에 도시한 바와 같이 하우징(130), 기어박스(150) 및 동력변환부(170)는 모듈형으로 서로 결합 및 분리 가능하도록 형성된다. 그리고, 터빈부(110)가 내장된 하우징(130), 기어박스(150) 및 동력변환부(170) 각각은 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)를 형성하기 위한 단위 모듈이 된다.The present invention is formed in a modular fashion to selectively customize the various types of
동력변환부(170)는 하우징(130)에 결합되었을 때 축(111)으로부터 터빈부(110)의 회전력을 전달받도록 적어도 일부가 터빈부(110)의 축(111)에 걸려 상기 축(111)과 함께 회전한다. 예를 들어, 축(111)은 적어도 일부가 하우징(130)의 외부로 노출되도록 형성되고, 동력변환부(170)는 하우징(130)에 결합되었을 때 축(111)의 노출된 부분(111')을 수용하는 홈(미도시)을 구비할 수 있다. 그리고, 동력변환부(170)는 홈에 삽입된 축(111')과 함께 회전하기 위해 적어도 일부가 상기 축의 노출된 부분(111')에 걸리거나 대응되도록 형성될 수 있다.At least a part of the
도 3에는 기어박스(150)가 선택적으로 하우징(130)과 동력변환부(170) 사이에 결합되는 경우를 도시하였다. 기어박스(150)는 모듈형으로 하우징(130)과 결합되도록 상기 하우징(130)의 외부로 노출되는 축(111')을 수용하는 홈(미도시)을 구비하고, 동력변환부(170)와 결합되도록 상기 동력변환부(170)의 홈(미도시)에 삽입되는 회전축(153)을 구비할 수 있다. 그리고, 기어박스(150)는 적어도 일부가 터빈부(110)의 축(111) 및 동력변환부(170)와 함께 회전하도록 형성된다.3 shows a case where the
구체적으로, 기어박스(150)의 회전축(153)은 터빈부(110)의 축(111)과 마찬가지로 동력변환부(170)의 홈에 삽입될 수 있도록 형성된다. 기어박스(150)는 모듈형으로 하우징(130) 및 동력변환부(170)에 결합 및 분리 가능하게 형성되기 위해, 기어박스(150)의 상부는 하우징(130)의 상부와 동일한 결합 구조로 형성되고, 기어박스(150)의 하부는 동력변환부(170)의 하부와 동일한 결합 구조로 형성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 하우징(130)과 동력변환부(170) 사이에 기어박스(150)가 삽입되더라도 상기 하우징(130), 기어박스(150) 및 동력변환부(170)가 서로 결합될 수 있다.The
그리고, 모듈의 집합으로 형성되는 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)에 포함되는 각 모듈들은 다른 모듈들과 결합되어 모듈의 확장 및 축소가 가능하도록 형성된다. 각 모듈들의 결합 구조들이 서로 동일하게 형성됨에 따라 사용자는 자유롭게 커스터마이징하여 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)를 형성할 수 있고, 복수의 하우징(130), 복수의 기어박스(150) 및 복수의 동력변환부(170)가 결합되어 하나의 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)를 구성할 수 있다.Each of the modules included in the module-type water-cooled
또한, 동력변환부(170)는 터빈부(110)로부터 전달되는 회전력을 운동에너지, 위치에너지, 전기에너지, 열에너지, 빛에너지, 소리에너지 및 탄성에너지 중 적어도 하나로 변환하는 복수의 어플리케이션을 포함할 수 있고, 상기 어플리케이션들은, 상기 하우징(130)에 선택적으로 결합되거나 상기 하우징(130)에서 교체 가능하도록 서로 동일하게 형성되는 체결부를 구비할 수 있다. 상기 체결부는 상기 언급한 결합 구조를 일컫는다. 체결부에 대하여는 다른 도면에서 후술한다.The
이하에서는 옥외에 설치되는 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 설치 구조들에 대하여 설명한다.Hereinafter, the installation structures of the module type water-cooled
도 4a 및 도 4b는 도 1c에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 설치 개념도이다.FIGS. 4A and 4B are installation conceptual diagrams of the modular hydroelectric
모듈형 수류 에너지 변환장치(100)는 하우징(130)을 지형물에 고정시키도록 상기 하우징(130)과 상기 지형물에 설치되는 고정부(190)를 더 포함한다.The modular hydroelectric
고정부(190)는, 예를 들어 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이 지형물에 설치되는 고정핀(193)과, 상기 고정핀(193)에 덕트부(135)를 연결하는 와이어(191)를 포함할 수 있다. 와이어(191)는 유수를 공급받는 방향으로 연장되어 고정핀(193)에 결합된다. 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)를 수직 방향으로 세워 둔 상태에서 와이어를 고정핀에 연결함에 따라 유수에 의해 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)가 설치 지역으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.4A and 4B, the fixing
와이어(191)는 서로 대칭적으로 덕트부(135)의 상하에 각각 연결될 수 있다. 유수는 양쪽 와이어(191) 사이로 흘러 하우징(130)의 내부로 유입될 수 있다.The
도 5a 및 도 5b는 도 1c에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 다른 설치 개념도이다.Figs. 5A and 5B are another installation conceptual diagrams of the modular hydro-dry
앞서 설명한 바와 개념은 유사하나, 도 5a 및 도 5b는 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)를 수평 방향으로 뉘어 놓은 상태에서 설치된 것을 도시하고 있다. 지형물에 설치된 고정핀(193)에 와이어(191)가 연결되며, 상기 와이어(191)는 덕트부(135)와 연결되어 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)를 고정한다.5A and 5B show the module type water-cooled
모듈형 수류 에너지 변환장치(100)는 도 4a 내지 도 5b에서 도시한 바와 같이 그 방향에 무관하게 설치될 수 있다. 따라서, 지형적 제한에 의해 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)를 수직 방향으로 설치할 수 없는 경우에는 수평 방향으로 설치하면 되고, 수평 방향으로 설치할 수 없는 경우에는 수직 방향으로 설치하면 된다. 이처럼 본 발명의 모듈형 수류 에너지 변환장치(100) 지형적 제한을 극복하고 설치할 수 있다.The modular hydroelectric
도 6a 및 도 6b는 도 1c에 도시된 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 또 다른 설치 개념도이다.6A and 6B are another installation conceptual diagrams of the modular hydroelectric
필요에 따라 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)는 고정핀(193)을 이용해 지형물에 직접 설치할 수 있다.The modular water-current
고정핀(193)은 덕트부(135)와 지형물을 결합시키며, 덕트부(135) 중 지형물과 직접 접촉되는 부분에 고정핀(193)을 설치하여 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)를 고정시킬 수 있다.The fixing
도 4a 내지 도 6b에서 설명한 설치 구조 이외에도, 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)는 하천, 강, 계곡 등에 이미 설치되어 있는 주변 구조물들에 고정될 수도 있다. 이는 돌다리나 주변에 바위가 있는 경우 등에 가능하다. 또한, 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)는 하천이나 강, 계곡 등의 바닥에 직접적으로 파일링 방식으로 설치될 수도 있다. 이는 바닥의 지면이 고르고 파일링 가능한 곳이어야 한다.4A to 6B, the modular water-current
이와 같이 본 발명에서 제안하는 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)는 강, 하천, 계곡 등에 용이하게 설치 및 제거할 수 있으며, 종래의 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)에 비하여 설치 지역을 확대할 수 있다. 또한, 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 설치와 제거에 따라 주변의 환경에 미치는 영향이 거의 없다는 장점이 있다.As described above, the modular water-current
도 7은 본 발명의 모듈형 수류 에너지 변환장치(100, 200)를 복수로 연결하는 과정을 도시한 개념도이다.FIG. 7 is a conceptual diagram showing a process of connecting a plurality of modular
(a)에는 앞서 설명한 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)(이하 제1 모듈형 수류 에너지 변환장치(100))가 도시되어 있다.(a), the above-described modular hydrodynamic energy conversion apparatus 100 (hereinafter referred to as a first modular hydrodynamic energy conversion apparatus 100) is shown.
(b)를 참조하면, 모듈형의 제1 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)에서 터빈부(110)가 내장된 하우징(130), 기어박스(150) 및 발전기(170)의 결합이 해제된다.the coupling of the
이어서, (c)를 참조하면, 제1 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 발전기(170)는 제거되고, 기어박스(150)와 하우징(130)만 남는다. 그리고, 여기에 제2모듈형 수류 에너지 변환장치(200)가 추가된다. 제2 모듈형 수류 에너지 변환장치(200)는, 터빈부(210)가 내장된 하우징(230), 대용량의 기어박스(250) 및 대용량의 발전기(270)를 포함한다. 대용량이란 제1 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)에 비해 상대적으로 큰 용량을 의미하고, 대용량의 기어박스(250)란 상기 대용량의 발전기(270)에서 필요한 속도로 회전속도를 증속할 수 있는 기어박스(250)를 의미한다.Next, referring to (c), the
(d)를 참조하면, 대용량의 발전기(270), 기어박스(150), 대용량의 기어박스(250), 제1 모듈형 수류 에너지 변환장치(100)의 하우징(130) 및 제2 모듈형 수류 에너지 변환장치(200)의 하우징(230)이 라인업 된다.(d), a
마지막으로 (e)를 참조하면, 라인업 된 각 모듈들이 서로 결합되어 확장된 형태의 모듈형 수류 에너지 변환장치(300)를 형성한다. 각 모듈들의 결합을 통해 모듈형 수류 에너지 변환장치(300)를 추가적으로 확장할 수 있으며, 원하는 용량의 모듈형 수류 에너지 변환장치(300)를 완성할 수 있다.Finally, referring to (e), each of the line-up modules is coupled to each other to form an expanded type modular hydroelectric
도 7에는 두 개의 하우징(130, 230)이 결합되는 구조만을 도시하였으나, 각 모듈들의 체결부들은 서로 동일한 구조를 가지고 있으므로 필요에 따라 선택적으로 다른 모듈을 추가할 수 있다. 터빈부(110, 210) 및 하우징(130, 230)은 복수로 구비되어 서로 직렬 또는 병렬로 결합되고, 각 터빈부(110, 210)의 회전력들을 모아 동력변환부(170, 270)로 전달하도록 각 터빈부(110, 210)들이 서로 연동되어 함께 회전할 수 있다. 아울러, 본 발명은 모듈형 수류 에너지 변환장치(300)에서 일부 모듈을 제거할 수 있다. 따라서, 하우징(130, 230)들은 서로 탈착 가능하게 결합될 수 있다.7 shows only the structure in which the two
이러한 과정을 통해 본 발명은 모듈형 수류 에너지 변환장치(100, 200, 300)를 사용자의 선택과 필요에 따라 용량 또는 변환되는 에너지의 형태 등을 커스터마이징할 수 있다. 따라서, 본 발명은 사용자의 필요에 따라 발전량의 증감이 가능하다. 종래의 풍력발전 또는 수력발전의 경우 필요로 하는 발전 용량에 따라 각각의 발전기가 필요하지만, 본 발명은 효율을 최대로 출력할 수 있는 소형 터빈 모듈들을 서로 조합하고 필요에 따라 모듈을 추가함으로써 발전 용량 증감이 가능하여 생산 비용의 절감 및 유지 보수가 용이하다는 장점이 있다.Through the above process, the present invention can customize the modular water-oil
이하에서는 각 모듈을 결합하는 체결부의 세부 구조에 대하여 각 실시예별로 설명한다.Hereinafter, the detailed structure of the fastening portion for coupling each module will be described for each embodiment.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 모듈형 수류 에너지 변환장치(400, 500, 600, 700)를 모듈별로 결합하는 체결부의 구조를 도시한 개념도이다. 동일한 하나의 모듈형 수류 에너지 변환장치에서는 각 모듈들이 동일한 체결부의 구조를 구비하여 서로 결합되거나 일부 교체 및 일부 제거될 수 있다. 따라서, 이하에서는 기어박스와 동력변환부의 체결구조에 대하여 설명하지만, 이하 설명하는 체결구조는 기어박스와 하우징의 결합에도 적용될 수 있고, 하우징과 동력변환부의 결합에도 적용될 수 있다. 마찬가지로, 이하의 체결구조는 하우징과 다른 하우징에도 적용될 수 있고, 기어박스와 다른 기어박스, 동력변환부와 다른 동력변환부에도 적용될 수 있다. 따라서, 이하에서는 어느 두 모듈(기어박스와 동력변환부)에 대하여만 설명하고 다른 모듈간의 결합구조에 대하여는 상기 설명으로 갈음한다.FIGS. 8A to 8D are conceptual diagrams showing the structure of a coupling unit for coupling the modular hydroelectric
먼저, 도 8a를 참조하면, 슬라이드를 이용한 체결부의 결합구조에 대하여 도시되어 있다.First, referring to FIG. 8A, a coupling structure of a fastening portion using a slide is shown.
기어박스(450)는 가이드 레일(457)과 수용홈(459)을 포함하고, 동력변환부(470)는 이에 대응되는 삽입부(473)와 돌기(475)를 포함한다.The
가이드 레일(457)은 외부로 노출되는 내주면의 둘레를 따라 돌출된 걸림턱(455)에 의해 형성되며, 수용홈(459)은 걸림턱(455)의 적어도 일부가 단절되어 형성된다. 그리고, 삽입부(473)는 적어도 일부가 기어박스(450)의 내주면 사이에 형성되는 공간으로 삽입 가능하도록 동력변환부(170)로부터 돌출되어 형성된다. 돌기(475)는 수용홈(459)을 통해 가이드 레일(457)에 삽입되도록 삽입부(473)의 둘레에서 돌출되어 형성되며, 기어박스(450)와 동력변환부(470)를 결합시키도록 가이드 레일(457)을 따라 슬라이드 이동 가능하게 형성된다.The
도시되지는 않았으나, 기어박스(450)는 가이드 레일(457)에서 적어도 일부가 돌출되어 형성되는 멈춤턱(미도시)을 더 포함할 수 있고, 돌기(475)는 동력변환부(470)를 기어박스(450)에 고정시키도록 상기 멈춤턱에 의해 저지될 때까지 상기 가이드 레일(457)을 따라 슬라이드 이동될 수 있다.Although not shown, the
다음으로, 도 8b를 참조하면, 볼트(560)에 의한 체결부에 대하여 도시되어 있다.Next, referring to FIG. 8B, the fastening portion by the
기어박스(550)는 동력변환부(570)와 마주하는 부분에 적어도 하나의 홀(555)을 구비하고, 동력변환부(570)는 기어박스(550)의 홀(555)에 대응하는 홈(573)을 구비한다. 그리고, 볼트(560)는 적어도 일부가 홀(555)을 통과해 홈(573)에 결합된다.The
이어서, 도 8c를 참조하면, 나사체결구조를 이용한 체결부의 구조에 대하여 도시되어 있다.Next, referring to FIG. 8C, the structure of the fastening portion using the screw fastening structure is shown.
기어박스(650)는 동력변환부(670)와 결합되도록 나사산(655)을 구비하고, 동력변환부(670)는 기어박스(650)와 결합되도록 상기 나사산(655)에 대응하는 나사골(673)을 구비한다. 이는 다른 모듈에도 동일하게 확장될 수 있다. 다만, 나사체결구조를 이용한 방식의 체결 방향은 터빈부(610)의 회전에 의해 결합이 해제되지 않도록 터빈부(610)의 회전 방향과 반대인 것이 바람직하다.The
마지막으로, 도 8d를 참조하면 클립형 체결 구조가 도시되어 있다.Finally, referring to Figure 8d, a clip-type fastening structure is shown.
기어박스(750)는 둘레로부터 돌출되어 형성되는 제1클립결합부(755)를 구비하고, 동력변환부(770)는 제1클립결합부(755)에 대응되도록 둘레로부터 돌출되어 형성되는 제2클립결합부(773)를 구비한다. 그리고, 제1클립결합부(755)와 제2클립결합부(773) 중 적어도 하나는 홈을 구비하고 접힘 가능하게 형성되어, 다른 하나에 끼움 결합된다. 도 8d에는 제2클립결합부(773)에 홈(773')이 형성되는 것으로 도시되어 있고, 상기 제2클립결합부(773)는 접힘 또는 적어도 일부가 회전 가능하게 형성된다. 기어박스(750)와 동력변환부(770)를 밀착시킨 상태에서 제2클립결합부(773)의 홈(773')에 제1클립결합부(755)를 삽입하고 제2클립결합부(773)를 동력변환부(770)쪽으로 젖히면, 기어박스(750)와 동력변환부(770)의 체결이 완료된다.The
이어서 본 발명의 휴대성에 대하여 설명한다.Next, the portability of the present invention will be described.
도 9a 및 도 9b는 휴대가 용이한 본 발명의 모듈형 수류 에너지 변환장치(800, 900)를 도시한 사시도이다.9A and 9B are perspective views showing a modular water-cooled
본 발명에서 제안하는 모듈형 수류 에너지 변환장치(800, 900)는 강, 하천, 계곡 등에 설치 가능한 크기로 형성됨에 따라, 사람이 손을 이용해 이동시킬 수 있다. 본 발명은 또한, 모듈형 수류 에너지 변환장치(800, 900)를 파지 가능하도록 모듈형 수류 에너지 변환장치(800, 900)의 외부면에 형성되는 손잡이(801, 901)를 더 포함할 수 있다.The modular hydroelectric
손잡이(801)는 도 9a에 도시한 바와 같이 기어박스(850) 또는 하우징(830)에 형성되는 홈(850', 하우징에 형성되는 홈은 미도시)에 삽입되어 모듈형 수류 에너지 변환장치(800)에 결합될 수 있다. 기어박스(850) 또는 하우징(830)에 형성되는 홈(850')은 서로 다른 직경의 홈들이 서로 연결되어 형성될 수 있다. 직경이 큰 홈으로 손잡이가 삽입되고 직경이 작은 홈 방향으로 상기 손잡이(801)가 이동되어, 기어박스(850) 또는 하우징(830)에 손잡이가 결합될 수 있다. 손잡이(801)는 직경이 작은 홈에서 회전될 수 있다. 모듈형 수류 에너지 변환장치(800)로부터 손잡이(801)를 제거할 필요가 있는 경우에는 결합 과정과 반대의 과정을 통해 제거할 수 있다.9A, the
또한, 도 9b를 참조하면, 손잡이(901)는 기어박스(950) 또는 하우징(930)의 측면에 설치될 수 있다. 필요에 따라 기어박스(950) 또는 하우징(930)의 측면에 설치되는 손잡이(901)도 선택적으로 모듈형 수류 에너지 변환장치(900)에 결합되거나 상기 모듈형 수류 에너지 변환장치(900)로부터 제거될 수 있다.9B, the
도 10은 휴대가 용이한 본 발명의 모듈형 수류 에너지 변환장치(1000)를 설명하기 위한 개념도이다.10 is a conceptual diagram for explaining a modular water-cooled
상부 커버(1031)와 하부 커버(1033)는 그 측면의 적어도 일부가 돌출되도록 형성(1031'. 1033')될 수 있고, 덕트부(1035)도 상부 커버(1031)와 하부 커버(1033)의 돌출부(1031', 1033')에 대응하여 적어도 일부가 돌출(1037)되게 형성될 수 있다. 덕트부(1035)의 돌출된 부분을 파지부(1037)로 지칭하면, 파지부(1037)는 하우징(1030)의 측면에서 돌출되어 상부 커버(1031)에서 하부 커버(1033) 방향으로 연장된다. 이에 따라 상부 커버(1031), 하부 커버(1033)의 돌출부(1031') 및 덕트부(1035)의 파지부(1037)는 균일하게 돌출된 형태의 측면을 갖도록 형성되고, 모듈형 수류 에너지 변환장치(1000)는 양손으로 감싸안기 용이한 구조로 형성된다.The
본 발명은 모듈형으로 형성됨과 아울러 소형으로 제작되어 휴대가 가능한 구조를 갖는 것이 특징인 바, 상기와 같은 감싸안기 용이한 구조를 통해 모듈형 수류 에너지 변환장치(1000)의 휴대성을 향상시킬 수 있다.The present invention is characterized in that it has a structure that is formed in a modular shape and can be manufactured in a small size and is portable, and it is possible to improve the portability of the module type water-cooled energy conversion apparatus (1000) have.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 또 다른 실시예에 관련된 모듈형 수류 에너지 변환장치의 개념도이다.11A to 11C are conceptual diagrams of a modular hydrodynamic energy conversion apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 11a, 도 11b, 도 11c의 순서대로 도면을 살펴보면, 상부 커버(1131)와 하부 커버(1133)의 사이에는 기둥(1132)이 설치되고, 덕트부(1135)는 상기 기둥(1132)에 탈부착 가능하게 설치될 수 있다. 덕트부(1135)는 기둥(1132)에 뒤집어 탈부착 가능하게 형성되고, 상기 터빈부(1110)를 감싸도록 결합된 상태에서 뒤집어 결합됨에 따라 상기 유수를 상기 하우징(1130) 내부로 유도하도록 형성될 수 있다.11A, 11B and 11C, a
이상에서 설명된 모듈형 수류 에너지 변환장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The above-described modular hydroelectric energy conversion device is not limited to the configuration and the method of the above-described embodiments, but the embodiments may be configured such that all or some of the embodiments are selectively combined so that various modifications can be made It is possible.
100 : 모듈형 수류 에너지 변환장치 110 : 터빈부
130 : 하우징 150 : 기어박스
170 : 동력변환부100: Modular water flow energy conversion device 110:
130: housing 150: gear box
170: Power conversion section
Claims (14)
상기 터빈부를 보호하도록 상기 터빈부의 적어도 일부를 감싸고, 상기 유수를 상기 터빈부로 흘려주도록 적어도 일부가 개방 가능하게 형성되는 하우징; 및
상기 하우징과 결합 및 분리 가능한 구조를 가지며, 상기 하우징에 결합되었을 때 상기 축을 통해 전달되는 상기 터빈부의 회전력을 다른 에너지로 변환하도록 형성되는 동력변환부를 포함하고,
상기 축의 단부는 원기둥의 높이방향을 따라 일부 커팅된 반원기둥 형태로 형성되며,
상기 동력변환부의 적어도 일부는 반원기둥 형태의 상기 축에 대응되도록 형성되어, 상기 동력변환부가 상기 하우징과 결합되었을 때 상기 축과 함께 회전하도록 상기 축에 의해 가압되며,
상기 동력변환부는 상기 터빈부로부터 전달되는 회전력을 각각 서로 다른 종류의 에너지 중 적어도 하나로 변환하는 복수의 어플리케이션을 포함하고,
상기 복수의 어플리케이션은 상기 하우징에 결합되기 위한 체결부를 각각 구비하며,
상기 복수의 어플리케이션에 구비되는 각 체결부들은, 상기 복수의 어플리케이션이 상기 하우징에 선택적으로 결합되거나 교체 가능하도록 서로 동일한 체결구조를 갖는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.A turbine portion that receives energy from the water flow and is configured to rotate about an axis;
A housing surrounding at least a portion of the turbine section to protect the turbine section and at least a portion of the housing being formed to be openable to allow the runoff to flow to the turbine section; And
And a power converting unit having a structure that can be engaged with and detachable from the housing and configured to convert the rotational force of the turbine portion, which is transmitted through the shaft when the turbine unit is coupled to the housing, into another energy,
The end of the shaft is formed in a semicircular shape partially cut along the height direction of the cylinder,
At least a portion of the power conversion portion is formed to correspond to the shaft in the form of a semicircular cylinder and is pressed by the shaft to rotate together with the shaft when the power conversion portion is engaged with the housing,
Wherein the power converting unit includes a plurality of applications for converting the rotational force transmitted from the turbine unit into at least one of different types of energy,
The plurality of applications each having a fastening portion for fastening to the housing,
Wherein the fastening portions of the plurality of applications have the same fastening structure so that the plurality of applications can be selectively coupled to the housing or replaceable.
상기 서로다른 종류의 에너지는 운동에너지, 위치에너지, 전기에너지, 열에너지, 빛에너지, 소리에너지 및 탄성에너지를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.The method according to claim 1,
Wherein the different kinds of energy include kinetic energy, position energy, electric energy, heat energy, light energy, sound energy, and elastic energy.
상기 하우징은 상기 동력변환부와 결합되도록 나사산을 구비하고,
상기 체결부는 상기 하우징의 나사산에 대응되는 나사골을 구비하며,
상기 하우징과 상기 체결부의 나사 체결 방향은 상기 터빈부의 회전에 의해 결합이 해제되지 않도록 상기 터빈부의 회전 방향과 반대인 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.The method according to claim 1,
Wherein the housing has threads to be engaged with the power converting portion,
Wherein the fastening portion includes a threaded portion corresponding to a thread of the housing,
Wherein the direction of screw engagement between the housing and the coupling portion is opposite to the rotation direction of the turbine portion so that coupling is not released by rotation of the turbine portion.
상기 하우징은 상기 동력변환부와 마주하는 부분에 적어도 하나의 홀을 구비하고,
상기 동력변환부는 상기 홀에 대응되는 적어도 하나의 홈을 구비하며,
상기 체결부는, 적어도 일부가 상기 하우징의 홀을 통과해 상기 동력변환부의 홈에 결합되는 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.The method according to claim 1,
Wherein the housing has at least one hole in a portion facing the power converting portion,
Wherein the power converting unit includes at least one groove corresponding to the hole,
Wherein the fastening portion includes a bolt at least a part of which is inserted into the groove of the power conversion portion through the hole of the housing.
상기 하우징은,
외부로 노출되는 내주면의 둘레를 따라 돌출된 걸림턱에 의해 형성되는 가이드 레일; 및
상기 걸림턱의 적어도 일부가 단절되어 형성되는 수용홈을 포함하고,
상기 체결부는,
적어도 일부가 상기 내주면 사이에 형성되는 공간으로 삽입 가능하도록 상기 동력변환부로부터 돌출되어 형성되는 삽입부; 및
상기 수용홈을 통해 상기 가이드 레일에 삽입되도록 상기 삽입부의 둘레에서 돌출되어 형성되며, 상기 하우징과 상기 동력변환부를 결합시키도록 상기 가이드 레일을 따라 슬라이드 이동 가능하게 형성되는 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.The method according to claim 1,
The housing includes:
A guide rail formed by an engagement protrusion protruding along the periphery of the inner circumferential surface exposed to the outside; And
And a receiving groove in which at least a part of the catching jaw is formed to be disconnected,
The fastening portion
An insertion portion protruding from the power conversion portion such that at least a portion of the insertion portion can be inserted into a space formed between the inner circumferential surfaces; And
And a protrusion formed to protrude from the insertion portion to be inserted into the guide rail through the receiving groove and slidable along the guide rail to couple the housing and the power converting portion. Modular water flow energy converter.
상기 하우징은 상기 가이드 레일에서 적어도 일부가 돌출되어 형성되는 멈춤턱을 더 포함하고,
상기 돌기는 상기 동력변환부를 상기 하우징에 고정시키도록 상기 멈춤턱에 의해 저지될 때까지 상기 가이드 레일을 따라 슬라이드 이동되는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.6. The method of claim 5,
Wherein the housing further comprises a stop jaw formed at least partly protruding from the guide rail,
And the protrusion is slid along the guide rail until it is blocked by the detent jaw to fix the power conversion unit to the housing.
상기 하우징은 둘레로부터 돌출되어 형성되는 제1클립결합부를 구비하고,
상기 체결부는 상기 제1클립결합부에 대응되도록 상기 동력변환부의 둘레로부터 돌출되어 형성되는 제2클립결합부를 구비하고,
상기 제1클립결합부 및 상기 제2클립결합부 중 적어도 하나는 홈을 구비하고 접힘 가능하게 형성되어, 다른 하나에 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.The method according to claim 1,
The housing has a first clip coupling portion protruding from the periphery,
The coupling portion includes a second clip coupling portion protruding from the periphery of the power conversion portion to correspond to the first clip coupling portion,
Wherein at least one of the first clip engaging portion and the second clip engaging portion is formed with a groove and is foldable so as to be fitted to the other one.
상기 하우징은,
각각 상기 터빈부의 축과 결합되는 플레이트형의 상부 커버와 하부 커버; 및
상기 상부 커버의 테두리로부터 상기 하부 커버의 테두리까지 연장되어 형성되며, 상기 터빈부를 감싸도록 형성되는 덕트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.The method according to claim 1,
The housing includes:
A plate-shaped upper cover and a lower cover each of which is coupled with an axis of the turbine section; And
And a duct part extending from a rim of the upper cover to a rim of the lower cover, the duct part being formed to surround the turbine part.
상기 덕트부는 적어도 일부가 상기 하우징의 양측면으로부터 돌출되어 상기 상부 커버와 상기 하부 커버를 향해 연장되도록 형성되는 파지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.9. The method of claim 8,
Wherein the duct portion includes a grip portion protruding from both side surfaces of the housing at least a part of the duct portion and extending toward the upper cover and the lower cover.
상기 덕트부는, 상기 상부 커버에 결합되어 있던 부분을 상기 하부 커버에 결합하고 상기 하부 커버에 결합되어 있던 부분을 상기 상부 커버에 결합함에 따라 상기 상부 커버와 상기 하부 커버에 뒤집어 탈부착 가능하게 형성되고, 뒤집어 결합됨에 따라 상기 유수를 상기 하우징 내부로 유도하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.9. The method of claim 8,
Wherein the duct portion is detachably attached to the upper cover and the lower cover by coupling a portion coupled to the upper cover to the lower cover and coupling a portion coupled to the lower cover to the upper cover, And is formed so as to guide the water to the inside of the housing as it is turned upside down.
상기 덕트부는,
양 단이 각각 상기 상부 커버 및 하부 커버에 회전 가능하게 결합되고, 상기 터빈부 둘레의 어느 일부를 감싸고 있다가 상기 하우징의 개방시 회전하는 복수의 제1덕트; 및
각각의 상기 제1덕트에 회전 가능하게 결합되고, 상기 터빈부 둘레의 다른 일부를 감싸고 있다가 상기 하우징의 개방시 상기 제1덕트와 반대방향으로 회전하며, 상기 유수를 상기 하우징의 내부로 유도하도록 상기 유수를 모으는 복수의 제2덕트를 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.9. The method of claim 8,
The duct portion
A plurality of first ducts rotatably coupled to the upper cover and the lower cover, both ends of the first duct being rotatable when the housing is opened; And
And is rotatably coupled to each of the first ducts and surrounds another part of the circumference of the turbine, and rotates in a direction opposite to the first duct when the housing is opened, and guides the effluent to the interior of the housing And a plurality of second ducts collecting the water flow.
상기 하우징과 상기 동력변환부의 사이에서 상기 하우징 및 상기 동력변환부와 각각 결합되고, 상기 터빈부의 축으로부터 전달되는 회전력을 상기 동력변환부로 전달하되 회전수를 조절하도록 형성되는 기어박스를 더 포함하고,
상기 기어박스는 모듈형으로 상기 하우징 및 상기 동력변환부와 결합되도록 상기 하우징의 외부로 노출되는 축을 수용하는 홈과 상기 동력변환부에 삽입되는 회전축을 구비하고, 적어도 일부가 상기 축 및 상기 동력변환부와 함께 회전하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.The method according to claim 1,
Further comprising a gear box coupled between the housing and the power conversion unit, the gear box being coupled to the housing and the power conversion unit, and configured to transmit rotational force transmitted from the shaft of the turbine unit to the power conversion unit,
Wherein the gear box includes a groove that receives a shaft exposed to the outside of the housing and a rotation shaft inserted into the power conversion unit so as to be modularly coupled to the housing and the power conversion unit, Wherein the first and second flow passages are formed to rotate together with the first and second flow passages.
상기 터빈부 및 상기 하우징은 복수로 구비되어 서로 직렬 또는 병렬로 결합되고, 각 터빈부의 회전력들을 모아 상기 동력변환부로 전달하도록 상기 각 터빈부의 축들이 서로 결합되어 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of turbine units and the plurality of housings are coupled to each other in series or in parallel and the shafts of the respective turbine units are coupled to each other to rotate together to transfer the rotational forces of the respective turbine units to the power conversion unit. Energy conversion device.
상기 모듈형 수류 에너지 변환장치를 파지 가능하도록 상기 모듈형 수류 에너지 변환장치의 외부면에 형성되는 손잡이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모듈형 수류 에너지 변환장치.The method according to claim 1,
Further comprising a handle formed on the outer surface of the modular hydroentanglement device so as to be able to grasp the modular hydroentangled energy conversion device.
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