KR101583771B1 - 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해상에 건설되어 있는 교량의 교각 사이에 설치될 수 있는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템에 관한 것으로서, 교각을 중심으로 삽결되어 있으며, 발전시스템이 발전에 적합한 높이를 유지할 수 있도록 수위에 대응하여 상하 이동할 수 있는 부력체와; 각각의 부력체 사이에 체결되어 있으며, 발전시스템이 거치될 수 있는 거치부와; 거치부의 외측면에 일정한 배열로 삽결될 수 있으며, 작용된 수력에 의해 회전운동을 할 수 있는 다수의 수차부와; 수차부와 체결되어 수차부의 회전운동에 의해 회전함으로써 발전에 필요한 회전력을 전달할 수 있는 회전력전달부와; 회전력전달부의 양단에 체결되어 있어 회전력전달부로부터 전달된 회전력에 의해 발전을 할 수 있는 발전기와; 발전시스템이 설치되는 교각의 사이가 긴 구간일 경우 선택적으로 설치될 수 있으며, 발전시스템의 자중에 의해 발전시스템이 교각으로부터 이탈 또는 파손되는 것을 방지할 수 있는 지지부로; 구성되어 해상에 건설되어 있는 교량의 하중을 지지하는 교각 사이에 발전시스템을 설치함으로써 유속에 의한 발전시스템의 이탈 방지 및 내구성 확보를 위한 별도의 구조체 설치가 불필요하므로 경제적이며, 발전시스템이 발전에 적합한 높이를 유지할 수 있도록 강이나 하천 등의 수위에 대응하여 발전시스템이 상하 이동함으로써 침수에 의한 발전시스템의 파손을 방지 및 발전의 효율성을 향상시킬 수 있고 발전시스템에 의해 생산된 에너지를 발전시스템이 설치된 교량의 운영을 위한 소요에너지로 사용함으로써 전력의 이동에 의한 전력 손실을 최소화할 수 있는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템에 관한 것이다.

Description

수차를 구비한 수위 조절 발전시스템{electricity generating system using height adjustable waterwheel}
본 발명은 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템에 관한 것으로서, 해상에 건설되어 있는 교량의 하중을 지지하는 교각 사이에 발전시스템을 설치할 수 있으며, 발전시스템에 작용하는 수력에 의해 수차를 회전시켜 발전할 수 있는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로 우리나라에서는 화력, 수력 및 원자력 발전을 통해 전기를 생산 공급하고 있다. 하지만 최근 대두되는 친환경 재생에너지의 활성화에 따라 풍력, 태양광 발전이 크게 부각되고 있으며, 우리나라는 삼면이 바다로 둘러 쌓여 있는 점을 이용하여, 파력 및 조력을 활용하여 발전하는 친환경 발전기의 개발에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
이에 대하여 출원번호 제20-2005-0036647호 부유식 수력발전 장치에서는 강이나 하천 등에 부상할 수 있는 바지선과 이에 설치되는 복수개의 수차 및 수차에 체결된 발전 장치를 통해 흐르는 물의 유속을 이동하여 수차를 회전시킴으로써 수차에 체결된 발전 장치에 의해 전력을 생산할 수 있는 부유식 수력발전 장치에 관하여 게재되어 있다.
그러나 상기한 기존 고안은 수차 및 발전장치를 체결할 수 있도록 바지선과 같은 별도의 구조물이 필요하며, 빠른 유속에 의해 발전장치가 체결된 바지선이 유실될 우려가 있다. 또한, 강이나 하천 등의 수위 변화에 대한 대응이 어렵고, 유수량이 적은 경우 발전의 효율성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 해상에 건설되어 있는 교량의 하중을 지지하는 교각 사이에 발전시스템을 설치함으로써 유속에 의한 발전시스템의 이탈 방지 및 내구성 확보를 위한 별도의 구조체 설치가 불필요하므로 경제적이며, 발전시스템이 발전에 적합한 높이를 유지할 수 있도록 강이나 하천 등의 수위에 대응하여 발전시스템이 상하 이동함으로써 침수에 의한 발전시스템의 파손 방지 및 발전의 효율성을 향상시킬 수 있는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 발전시스템에 의해 생산된 에너지를 발전시스템이 설치된 교량의 운영을 위한 소요에너지로 사용함으로써 전력의 이동에 의한 전력 손실을 최소화할 수 있는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템에 관한 것으로서, 해상에 건설되어 있는 교량의 하중을 지지하는 교각 사이에 발전시스템을 설치함으로써 유속에 의한 발전시스템의 이탈 방지 및 내구성 확보를 위한 별도의 구조체 설치가 불필요하므로 경제적이며, 발전시스템이 발전에 적합한 높이를 유지할 수 있도록 강이나 하천 등의 수위에 대응하여 발전시스템이 상하 이동함으로써 침수에 의한 발전시스템의 파손 방지 및 발전의 효율성을 향상시킬 수 있는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 발전시스템에 의해 생산된 에너지를 발전시스템이 설치된 교량의 운영을 위한 소요에너지로 사용함으로써 전력의 이동에 의한 전력 손실을 최소화할 수 있는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 교각을 중심으로 삽결되어 있으며, 발전시스템이 발전에 적합한 높이를 유지할 수 있도록 수위에 대응하여 상하 이동할 수 있는 부력체와; 각각의 부력체 사이에 체결되어 있으며, 발전시스템이 거치될 수 있는 거치부와; 거치부의 외측면에 일정한 배열로 삽결될 수 있으며, 작용된 수력에 의해 회전운동을 할 수 있는 다수의 수차부와; 수차부와 체결되어 수차부의 회전운동에 의해 회전함으로써 발전에 필요한 회전력을 전달할 수 있는 회전력전달부와; 회전력전달부의 양단에 체결되어 있어 회전력전달부로부터 전달된 회전력에 의해 발전을 할 수 있는 발전기와; 발전시스템이 설치되는 교각의 사이가 긴 구간일 경우 선택적으로 설치될 수 있으며, 발전시스템의 자중에 의해 발전시스템이 교각으로부터 이탈 또는 파손되는 것을 방지할 수 있는 지지부로; 구성되어 있는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템을 제공함으로써 해결된다.
본 발명은 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템에 관한 것으로서, 해상에 건설되어 있는 교량의 하중을 지지하는 교각 사이에 발전시스템을 설치함으로써 유속에 의한 발전시스템의 이탈 방지 및 내구성 확보를 위한 별도의 구조체 설치가 불필요하므로 경제적이며, 발전시스템이 발전에 적합한 높이를 유지할 수 있도록 강이나 하천 등의 수위에 대응하여 발전시스템이 상하 이동함으로써 침수에 의한 발전시스템의 파손을 방지 및 발전의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 발전시스템에 의해 생산된 에너지를 발전시스템이 설치된 교량의 운영을 위한 소요에너지로 사용함으로써 전력의 이동에 의한 전력 손실을 최소화할 수 있다.
도 1은 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템의 예시도이다.
도 2는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템의 부력체에 대한 단면도 및 상세도이다.
도 3은 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템의 거치부와 수차부 및 회전력전달부에 대한 분리결합도이다.
도 4은 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템의 거치부와 수차부 및 회전력전달부에 대한 예시도이다.
도 5는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템의 수차부에 대한 단면 상세도이다.
도 6은 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템의 긴 구간 교각 설치 시에 대한 예시도이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명은 해상에 건설되어 있는 교량의 교각 사이에 설치될 수 있는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템에 관한 것으로서, 교각(700)을 중심으로 삽결되어 있으며, 발전시스템이 발전에 적합한 높이를 유지할 수 있도록 수위에 대응하여 상하 이동할 수 있는 부력체(100)와; 각각의 부력체(100) 사이에 체결되어 있으며, 발전시스템이 거치될 수 있는 거치부(200)와; 거치부(200)의 외측면에 일정한 배열로 삽결될 수 있으며, 작용된 수력에 의해 회전운동을 할 수 있는 다수의 수차부(300)와; 수차부(300)와 체결되어 수차부(300)의 회전운동에 의해 회전함으로써 발전에 필요한 회전력을 전달할 수 있는 회전력전달부(400)와; 회전력전달부(400)의 양단에 체결되어 있어 회전력전달부(400)로부터 전달된 회전력에 의해 발전을 할 수 있는 발전기(500)와; 발전시스템이 설치되는 교각(700)의 사이가 긴 구간일 경우 선택적으로 설치될 수 있으며, 발전시스템의 자중에 의해 발전시스템이 교각으로부터 이탈 또는 파손되는 것을 방지할 수 있는 지지부(600)로; 구성되어 있는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템에 관한 것이다.
보다 상세하게는,
부력체(100)는 교량의 교각(700)에 삽결될 수 있도록 중앙이 천공된 원기둥의 형태로 성형되어 있으며, 공기를 내포하여 부력을 향상시킬 수 있도록 부력체(100) 내부에 구비된 부력체내부공간부(110)와; 수위 변화에 의한 부력체(100)의 상하 이동을 원활하게 할 수 있도록 부력체(100)의 삽결면에 구비되어 있는 부력체베어링(120)과; 회전력전달부(400)의 일측이 관통하여 부력체내부공간부(110)에 구비된 발전기(500)에 체결될 수 있도록 부력체(100) 일측면에 형성된 천공구(130)로; 구성되어 있다.
거치부(200)는 양단이 각각의 부력체 일측면에 결합되어 있으며, 회전력전달부(400)가 삽설될 수 있도록 거치부(200) 내부에 구비된 거치부내부공간부(210)와; 일정한 배열로 거치부(200)의 외측면에 삽결될 수 있는 다수의 수차부(300) 간격 및 위치를 고정할 수 있도록 구비된 고정체(220)와; 고정체(220)가 거치부(200)에 삽결될 수 있도록 거치부(200) 상단에 형성된 고정체삽결부(230)와; 거치부내부공간부(210)에 삽설된 회전력전달부(400)의 일측이 돌출되어 거치부(200) 외측면에 삽결된 수차부(300)와 체결될 수 있도록 거치부(200) 일측면에 천공되어 있는 회전력전달부돌출구(240)으로; 구성되어 있으며, 상기 고정체(220)는 거치부(200) 상단에 형성된 고정체삽결부(230)에 삽결되고, 고정체(220) 상면에 천공된 체결볼트관통구(221)와 거치부(200) 외측면 상단에 구비된 체결볼트삽결구(222)에 체결볼트(223)가 삽결됨으로써 수차부(300)의 간격 및 위치를 고정할 수 있도록 하였다.
수차부(300)는 작용하는 수력에 의해 회전할 수 있도록 수차부(300) 외측면에 일체로 외향 돌출 성형된 다수의 회전날개(310)와; 수차부(300)가 거치부(200)에 삽결될 수 있도록 거치부(200)의 외경과 동일한 직경으로 천공된 수차부삽결구(320)와; 수차부(300)의 회전력을 회전력전달부(400)에 전달할 수 있도록 수차부삽결구(320) 내측면 일측에 일체로 내향 돌출 성형되어 있는 제1회전기어(330)와; 거치부(200)에 삽결된 수차부(300)가 거치부(200)의 외측면과 마찰 없이 원활하게 회전할 수 있도록 수차부삽결구(320) 내측면 타측에 구비된 수차부베어링(340)으로; 구성되어 있다.
회전력전달부(400)는 수차부(300)의 회전력을 발전기(500)에 전달할 수 있도록 수차부(300)에 구비된 제1회전기어(330)와 맞물려 회동할 수 있는 제2회전기어(410)와; 제2회전기어(410)를 관통하여 삽결될 수 있으며, 제2회전기어(410)의 회전력을 양단에 체결된 발전기(500)에 전달할 수 있는 중심회전축(420)과; 제2회전기어(410)를 거치부내부공간부(210)에 삽설 시 제2회전기어(410)의 이탈을 방지할 수 있도록 제2회전기어(410) 저면에 구비되어 있는 이탈방지판(430)으로; 구성되어 있다.
지지부(600)는 교각을 중심으로 설치될 수 있으며, 부력체(100)의 각각의 상면에 설치되어 수위 변화에 의한 부력체(100)의 상하 이동에 의해 상하 이동할 수 있는 상하이동체(610)와; 상하이동체(610)사이에 체결되어 있는 수평지지프레임(620)과; 상단은 수평지지프레임(620)의 저면에 결합되어 있고, 하단은 거치부(200)의 고정체(220) 상면에 체결됨으로써 긴 구간을 가진 교각 사이에 설치된 발전시스템의 자중을 지지해줄 수 있는 수직지지프레임(630)으로 구성되어 있다. 또한, 발전시스템이 설치되는 교각의 하단부에는 하부한계점도달방지체(640)가 구비되어 있어 강 또는 하천 등의 낮은 수위로 인해 발전시스템이 하저면에 도달하여 수차부(300)의 회전을 저해하거나 발전시스템이 파손되는 것을 방지할 수 있도록 하였다.
상기한 본 발명은 해상에 건설되어 있는 교량의 하중을 지지하는 교각 사이에 설치될 수 있으며, 설치를 위한 교각이 존재하지 않는 경우 별도의 구조체를 설치하여 발전시스템을 지지할 수 있음은 자명함으로 별도로 설시하지 아니하기로 한다.
100. 부력체
110. 부력체내부공간부
120. 부력체베어링
130. 천공구
200. 거치부
210. 거치부내부공간부
220. 고정체
221. 체결볼트관통구
222. 체결볼트삽결구
223. 체결볼트
230. 고정체삽결부
240. 회전력전달부돌출구
300. 수차부
310. 회전날개
320. 수차부삽결구
330. 제1회전기어
340. 수차부베어링
400. 회전력전달부
410. 제2회전기어
420. 중심회전축
430. 이탈방지판
500. 발전기
600. 지지부
610. 상하이동체
620. 수평지지프레임
630. 수직지지프레임
640. 하부한계점도달방지체
700. 교각

Claims (8)

  1. 해상에 건설되어 있는 교량의 교각 사이에 설치될 수 있는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템에 있어서, 교각을 중심으로 삽결되어 있으며, 수위에 대응하여 상하 이동할 수 있는 발전시스템의 부력체와;
    각각의 부력체사이에 체결되어 있으며, 발전시스템이 거치될 수 있으며 내부공간부가 형성되어 있는 거치부와;
    거치부 일측에 천공되어 있는 회전력전달부돌출구와;
    수력에 의해 회전운동을 할 수 있도록 다수의 회전날개를 구비하고 있으며, 상기 거치부의 외경과 동일한 직경으로 천공된 수차부삽결구가 형성되어 있어 거치부의 외측면에 일정한 배열로 삽결될 수 있으며, 수차부삽결구 내측면 일측에 일체로 내향 돌출성형되어 있는 제1회전기어를 구비하고 있는 다수의 수차부와;
    거치부의 내부공간부에 제2회전기어와 맞물려 상기 회전력전달부돌출구로부터 돌출 설치되어 회전할 수 있는 중심회전축을 회전시킬 수 있도록 구성된 회전력전달부와;
    회전력전달부의 양단에 체결되어 있어 회전력전달부로부터 전달된 회전력에 의해 발전을 할 수 있는 발전기로; 구성되어 있어, 수차부의 제1회전기어를 이용하여 발전기와 결합되어 있는 중심회전축에 삽결되어 제2회전기어를 회전시킴으로 발전을 도모할 수 있는 것을 특징으로 하는 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 수위 변화에 따른 부력체의 상하 이동과 연동되며 부력체의 상면에 교각을 중심으로 설치될 수 있는 상하이동체와; 상하이동체 사이에 체결되어 있는 수평지지프레임과; 발전시스템의 자중을 지지해 줄 수 있도록 수평지지프레임과 거치대에 사이에 일정간격으로 다수 설치되는 수직지지프레임으로 구성된 지지부를; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수차를 구비한 수위조절발전시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    교각의 하단부에 설치된 하부한계점도달방지체를; 더 포함하여, 발전시스템이 하저면에 도달하여 수차부의 회전을 저해하거나 발전시스템이 파손되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 수차를 구비한 수위조절발전시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    발전기는 부력체의 부력체내부공간부에 설치될 수 있는 것을 특징으로 하는 수차를 구비한 수위조절 발전시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    고정체와; 상기 고정체가 결합될 수 있도록 거치부에 형성된 고정체삽결부를; 더 포함하고 있어, 수차부의 간격 및 위치를 고정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 수차를 구비한 수위조절발전시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    수차부가 거치부의 외측면과 마찰 없이 원활하게 회전할 수 있도록 수차부의 수차부삽결구 내측면 설치된 수차부베이링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수차를 구비한 수위조절발전시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    제2회전기어의 이탈을 방지하기 위하여, 제 2회전기어 저면에 구비되어 있는 이탈방지판을; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수차를 구비한 수위조절발전시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    교각 혹은 구조체에 삽설되어 상하이동을 원활하게 할 수 있도록 부력체의 삽결면에 구비되어 있는 부력체베어링을; 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수차를 구비한 수위조절발전시스템.
KR1020150099359A 2015-07-13 2015-07-13 수차를 구비한 수위 조절 발전시스템 KR101583771B1 (ko)

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