KR102168769B1 - 수차 장치 및 수력 발전 장치 - Google Patents

Abstract

수차를 사용 위치로부터 불사용 위치까지 가벼운 힘으로 이동시킬 수 있음과 아울러, 구조를 간소화할 수 있도록 한 수차 장치를 제공한다. 수로(1) 상에 설치한 가대(3)에, 수로(1) 내의 유수(1b)에 침지한 수차(9)를 서스펜딩하는 서스펜션 서포트 로드(7)의 중간부를 수평축(8)으로 피봇 부착하고, 서스펜션 서포트 로드(7)의 자유단에 밸런스 중추로서 발전 장치(15)를 설치하고, 수차(9)를 유수(1b) 내에 침지한 사용 위치와 유수(1b)의 상방에 있어서의 불사용 위치 사이를 수평축(8)을 중심으로 해서 회동 가능하게 한다.

Description

수차 장치 및 수력 발전 장치

본 발명은 수차를 수로 내에 침지한 사용 위치와 수로의 상방에 있어서의 불사용 위치로 이동 가능하게 한 수차 장치, 및 설치 작업성과 설치 후의 보수 관리가 우수한 수력 발전 장치에 관한 것이다.

종래의 수차 장치에는 수차를 그 전부 또는 일부가 수로 내에 침지된 사용 위치와 수로의 상방에 있어서의 불사용 위치로 이동 가능하게 하여, 수차의 점검, 수리시나 수로의 증수시 등에는 수차를 불사용 위치까지 끌어올리도록 한 것이 있다.(예를 들면, 특허문헌 1∼3 참조).

또한, 용수로에 서스펜딩되는 수력 발전기로서는 수로의 양 두둑 사이에 가로로 걸쳐놓은 서스펜션빔에 수차를 서스펜딩하고 있는 것이 일반적이다. 이 경우, 수로 상에서의 수차의 서스펜션 작업에는 지형적으로 곤란이 따르는 것이지만, 예를 들면 수차를 와이어로 매달아 상하동시키도록 한 것이 특허문헌 1에 기재되어 있다.

일본 특허공개 2015-14219호 공보 일본 특허공개 2014-101684호 공보 일본 특허공개 2014-58944호 공보

특허문헌 1에 기재되어 있는 발명에 있어서는, 수차를 리프팅하는 와이어의 선단에 중추 받침대를 설치하고, 이것에 중추를 순차 포개어 쌓거나, 중추 받침대를 대신하는 중추 수용 용기에 중추로서의 물을 모아 두거나 해서, 수차를 리프팅하도록 하고 있으므로, 중추 받침대에의 중추의 착탈 작업이 중노동이 되거나, 물의 공급 수단이 필요로 되거나 함과 아울러, 장치 전체가 대형화된다.

또한, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 방법에서는, 수로 상에 가설한 지지 부재 상에 지지 기둥을 세워 설치하고 풀리를 배치하고, 떨어진 위치에 다른 지지 기둥을 설치하고 풀리를 배치하고, 양 풀리 사이에 와이어를 감고, 와이어의 전단을 수차의 행거 기둥의 상단에 연결하고 후단에 중추를 설치하여, 수차를 풀리에 행잉하는 것이다.

그러나, 이것에 있어서는 풀리의 부착 작업은 번잡하고, 또한 수차를 수 중에 강하시키는 작업도 용이하지 않다. 더욱이 수차를 지지 부재 상으로 끌어당기는 작업은 곤란하다.

특허문헌 2에 기재되어 있는 발명에 있어서는, 수차 위치 설정 기구의 회전 조작 핸들을 회전시키거나 또는 모터 구동에 의해, 수차를 승강시키도록 하고 있기 때문에, 회전 조작 핸들을 회전시키는 경우에는 노동력을 요하고, 또한 모터 구동의 경우에는 구조가 복잡해짐과 아울러, 전력의 공급 수단이 필요로 된다.

특허문헌 3에 기재되어 있는 발명에 있어서는, 지지대에 일단을 피봇팅한 지지암의 타단에 수로의 수 중에 일부를 침지한 수차를 피봇 부착하고, 수로의 수위가 변동했을 경우, 지지암이 회동함으로써 수차 자체의 부력에 의해 수차의 침지 깊이가 일정하게 유지되도록 하고 있으므로, 수로의 수위가 변동해도 수차에 의한 발전을 안정하게 잘 행할 수 있다.

그러나, 특허문헌 3에는, 수차를 수로의 상방에 있어서의 불사용 위치까지 이동시켜서 수차의 점검, 수리 등을 행하는 것에 관해서는 기재도 시사도 되어 있지 않다.

또한, 특허문헌 3에 기재되어 있는 것에 있어서는, 수차를 수로의 상방의 불사용 위치까지 이동시키기 위해서는 상당한 노동력을 필요로 하는 것으로 추측된다.

본 발명은 종래의 기술이 갖는 상기와 같은 문제점을 감안하여, 수차를 사용 위치로부터 불사용 위치까지 가벼운 힘으로 이동시킬 수 있음과 아울러, 구조를 간소화할 수 있도록 한 수차 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 본 발명은 수차의 서스펜션 작업이 용이해서 더욱 수차를 수면 상으로 끌어올려서 보수 관리를 용이하게 할 수 있도록 한 수력 발전 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 의하면, 상기 과제는 다음과 같이 해서 해결된다.

(1) 수로 상에 설치한 가대에, 수로 내의 유수에 침지한 수차를 서스펜딩하는 서스펜션 서포트 로드의 중간부를 수평축으로 피봇 부착하고, 상기 서스펜션 서포트 로드의 자유단에 밸런스 중추를 설치하고, 상기 수차를 수로 내의 유수에 침지한 사용 위치와 수로 내의 유수의 상방에 있어서의 불사용 위치 사이를 상기 수평축을 중심으로 해서 회동 가능하게 한다.

이러한 구성에 의하면, 간단한 구조로 수차를 사용 위치로부터 불사용 위치까지 가벼운 힘으로 이동시킬 수 있어서, 수차를 불사용 위치로 한 상태에서 수차의 점검이나 수리를 행할 수 있다.

(2) 상기 (1)항에 있어서, 상기 밸런스 중추를 상기 서스펜션 서포트 로드에 설치한 동력 전달 수단에 의해 상기 수차에 연계하여, 상기 수차의 회전력에 의해 발전하도록 한 발전 장치로 한다.

이러한 구성에 의하면, 수차의 회전력에 의해 발전하는 발전 장치가 밸런스 중추를 겸용하므로, 별도로 밸런스 중추를 준비할 필요가 없다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)항에 있어서, 상기 수차가 불사용 위치에 위치하고 있는 상태에서, 상기 서스펜션 서포트 로드, 밸런스 중추 또는 수차 중 어느 하나를 상기 가대에 고정하는 고정 수단을 설치한다.

이러한 구성에 의하면, 수차가 불사용 위치에 위치하고 있는 상태에서, 수차를 가대에 확실하게 고정해 둘 수 있으므로, 수차의 점검이나 수리를 안전하게 행할 수 있다.

(4) 상기 (1)항, 또는 상기 (1)항을 인용하는 상기 (3)항에 있어서, 상기 밸런스 중추, 또는 밸런스 중추와 서스펜션 서포트 로드의 일부를 상기 서스펜션 서포트 로드 또는 서스펜션 서포트 로드의 타부에 착탈 가능하게 해서 장착한다.

이러한 구성에 의하면, 수차를 사용 위치 또는 불사용 위치로 하고 있는 상태에서, 밸런스 중추를 서스펜션 서포트 로드로부터 분리해 둘 수 있으므로, 수차의 사용 중이나 수리 작업 중에 밸런스 중추가 작업의 방해가 되는 일이 없다.

(5) 수력 발전 장치에 있어서, 수로 상에 가설한 지지대에 좌우 1쌍으로 설치한 축지지체 사이에, 수차 하우징의 상면에 고정한 서스펜션 서포트 보디의 상부를 수평한 행잉 샤프트를 통해서 수직으로 걸어 매달아서 설치하고, 행잉 샤프트를 중심으로 수차 하우징이 회전 가능하고 또한 지지대 상으로 끌어올림 가능하게 한다.

이러한 구성에 의하면, 수차 하우징의 상면에 고정한 서스펜션 서포트 보디의 상부를 수평의 행잉 샤프트를 통해서 축지지체에 걸어 매달므로 설치가 용이하다.

또한, 수평의 행잉 샤프트를 지점으로 해서, 수차 하우징을 회전시켜서 용수로 상으로 끌어올 수 있으므로, 보수 관리가 용이하다.

(6) 상기 (5)항에 있어서, 상기 축지지체의 상면의 전후의 중앙부에는 하향의 베어링홈이 형성되어, 상방으로부터 삽입하는 서스펜션 서포트 보디의 상부 가장자리부에 있어서의 수평의 행잉 샤프트를 지지하도록 되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 수로 상에 가설한 지지대에 좌우 한 쌍으로 설치한 축지지체의 상면의 전후 중앙부에 하향의 베어링홈이 형성되고, 서스펜션 서포트 보디의 상부 가장자리부에 있어서의 수평의 행잉 샤프트를 위로부터 삽입해서 지지하도록 되어 있으므로, 수차를 행잉하는 것이 용이하다. 또한, 분리도 용이해서, 수차 하우징을 요동시키는 것도 용이하다.

(7) 상기 (5) 또는 (6)항에 있어서, 상기 서스펜션 서포트 보디의 상면에 수차 하우징을 행잉하기 위한 훅이 형성되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 서스펜션 서포트 보디의 상면에 수차 하우징을 행잉하기 위한 훅이 형성되어 있으므로, 훅에 크레인의 케이블을 걸어서 이동시키거나, 캐링바(carrying bar)를 훅에 걸고 사람이 메고 이동시킬 수 있다.

(8) 상기 (5)∼(7)항 중 어느 하나에 있어서, 상기 서스펜션 서포트 보디의 상부에는 수평의 행잉 샤프트를 중심으로 수차 하우징을 요동시키기 위한 레버 로드가 착탈 가능하게 장착되도록 되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 수차 하우징 상의 서스펜션 서포트 보디의 상부에는 수평의 행잉 샤프트를 중심으로 수차 하우징을 요동시키기 위한 레버 로드가 착탈 가능하게 장착되므로, 레버 로드를 경도(傾倒)시킴으로써 서스펜션 서포트 보디의 아래에 있는 수차 하우징을 수평의 행잉 샤프트를 지점으로 해서 요동시켜 수 중으로부터 끌어올릴 수 있다.

본 발명에 의하면, 수차를 사용 위치로부터 불사용 위치까지 가벼운 힘으로 이동시킬 수 있음과 아울러, 구조를 간소화할 수 있도록 한 수차 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 수차의 서스펜션 작업이 용이하여, 더욱 수차를 수면 상으로 끌어올려서 보수 관리를 쉽게 할 수 있게 한 수력 발전 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 수차 장치의 제 1 실시형태를 설치하고 있는 수로의 평면도이다.
도 2는 일부를 파단해서 나타내는 도 1의 II-II선에 있어서의 종단 측면도이다.
도 3은 본 발명의 수차 장치의 제 2 실시형태를 설치한 수로에 있어서의 도 2와 동일한 종단 측면도이다.
도 4는 본 발명의 수차 장치의 제 3 실시형태를 설치하고 있는 수로의 종단 정면도이다.
도 5는 본 발명의 수력 발전 장치의 일 실시형태의 평면도이다.
도 6은 도 5에 있어서의 VI-VI선 종단 측면도이다.
도 7은 도 5에 있어서의 서스펜션 서포트 보디 상부에 레버 로드를 장착한 상태의 측면도이다.
도 8은 레버 로드를 경도시켜서 수차 하우징을 끌어올린 상태의 측면도이다.
도 9는 레버 로드를 경도시키는 견인 장치의 배면도이다.
도 10은 도 9에 있어서의 X-X선 종단면도이다.

이하, 본 발명의 수차 장치의 실시형태를 도면을 참조해서 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 수차 장치의 제 1 실시형태를 나타낸다.

수로(1)의 좌우의 측벽(1a, 1a) 상에는 수차 장치(2)에 있어서의 가대(3)가 설치되어 있다. 또한, 도 1의 하방 및 도 2의 좌방이 수로(1)의 상류이다.

가대(3)는 수로(1)와 평행으로 하고, 좌우의 측벽(1a, 1a) 상에 설치한 좌우 1쌍의 사이드 로드(4, 4)와 좌우의 사이드 로드(4, 4) 사이에 가설한 복수의 수평 로드(5, 5)로 이루어져 있다.

전방의 수평 로드(5)의 전면에 있어서의 좌우 방향의 거의 중앙부에는 좌우 1쌍의 지지편(6a, 6a)을 갖는 브래킷(6)이 고착되어 있고, 이 양 지지편(6a, 6a) 사이에는 상하 방향을 향하는 직사각형 관 형상의 서스펜션 서포트 로드(7)에 있어서의 상하 방향의 중간부가 좌우 방향을 향하는 수평축(8)으로 피봇 부착되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 서스펜션 서포트 로드(7)의 하단에는 수차(9)가 설치되어 있다.

수차(9)는 수밀(水密) 케이스(10)와, 케이스(10) 내에 있어서 전후의 베어링(11, 12)으로 회전 가능하게 피봇팅되고, 또한 전단부가 케이스(10)의 전단보다 전방에 수밀 상태로 돌출하는 수차축(13)과, 케이스(10)의 전방에 있어서 수차축(13)의 전단에 고착된 임펠러(14)를 구비하고 있다.

서스펜션 서포트 로드(7)의 상단에는 밸런스 중추를 겸하는 발전 장치(15)가 설치되어 있다.

발전 장치(15)는 서스펜션 서포트 로드(7)의 상단에 고착된 케이스(16)와, 이 케이스(16) 내에 수용된 발전기(17)를 구비하고 있다.

발전기(17)는 서스펜션 서포트 로드(7)에 설치한 동력 전달 수단(18)에 의해 수차(9)에 연계되어, 수차(9)의 회전력에 의해 발전하도록 되어 있다.

동력 전달 수단(18)은 서스펜션 서포트 로드(7)의 상하의 단부에 설치된 베어링(19, 20)에 의해 피봇팅되고, 상단부가 발전기(17)의 로터(도시 생략)에 연결된 상하 방향을 향하는 전달축(21)과, 수차(9)의 케이스(10) 내로 돌입하는 전달축(21)의 하단부에 끼워 고정한 제 1 베벨 기어(22)와, 수차(9)의 케이스(10) 내에 있어서 수차축(13)의 중간부에 끼워 고정되고 또한 제 1 베벨 기어(22)와 맞물리는 제 2 베벨 기어(23)를 구비하고 있다.

따라서, 수차(9)가 수로(1) 내의 유수(1b)에 침지되고, 유수(1b)에 의해 임펠러(14) 및 수차축(13)이 회전시켜지면, 그 회전력은 제 2 베벨 기어(23), 제 1 베벨 기어(22) 및 전달축(21)을 순차 통해서 발전기(17)에 전달되고, 그 회전력에 의해 발전기(17)의 로터가 회전시켜져서 발전된다.

밸런스 중추가 되는 발전 장치(15) 전체의 질량과 수평축(8)으로부터 발전 장치(15)까지의 거리의 곱과, 수차(9) 전체의 질량과 수평축(8)으로부터 수차(9)까지의 거리의 곱은 거의 동등하도록 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 발전 장치(15)의 질량을 밸런스 중추로 하여, 수차(9)의 질량에 밸런싱시킴으로써, 수차(9)를 도 1 및 도 2에 실선으로 나타내는 바와 같이 수평축(8)으로부터 수하(垂下)하는 서스펜션 서포트 로드(7)에 서스펜딩하여, 수로(1)의 유수(1b) 중에 침지된 사용 위치로부터 도 1 및 도 2에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 수로(1)의 유수(1b)의 상방에 있어서의 불사용 위치까지, 및 그 역방향으로 가벼운 힘으로 회동시킬 수 있다.

수차(9)를 불사용 위치로 함으로써, 수차(9)의 점검, 수리를 용이하게 행할 수 있다. 또한, 수로(1)의 증수시에 수차(9)를 불사용 위치로 퇴피시켜 둠으로써, 홍수시 등에 있어서의 수차(9)의 피해를 미연에 방지할 수 있다.

수차(9)를 불사용 위치로 했을 때, 서스펜션 서포트 로드(7)는 거의 수평을 이루도록 하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 수차(9)를 불사용 위치로 했을 때, 서스펜션 서포트 로드(7)에 있어서의 수평축(8)보다 하방의 부분이 브래킷(6)에 설치한 스토퍼(도시 생략)에 접촉하여 정지시켜지도록 되어 있다.

수차(9)를 불사용 위치에 있어서 확실하게 유지하기 위해서, 서스펜션 서포트 로드(7), 발전 장치(15) 또는 수차(9) 중 어느 하나를 가대(3)에 고정하는 고정 수단(24)이 설치되어 있다.

여기에서는, 이 고정 수단(24)은 가대(3)에 있어서의 전방의 수평 로드(5)의 상면에, 불사용 위치로 했을 때의 서스펜션 서포트 로드(7)를 좌우로부터 끼우도록 세워 설치한 좌우 1쌍의 돌출축(25, 25)과, 일방의 돌출축(25)의 상단에 설치한 암나사 구멍(도시 생략)에 나사 결합한 플랜지 볼트(26)와, 타방의 돌출축(25)의 상단에 상하 방향을 향하는 유두핀(27)으로 일단부가 피봇 부착되고, 또한 타단부의 측부 가장자리에 플랜지 볼트(26)의 축부(26a)에 결합시키거나 이탈시킬 수 있는 결합홈(28)이 형성된 록킹 로드(29)로 이루어지는 것으로 하고 있지만, 그 밖의 구조의 것으로 할 수도 있다.

수차(9) 및 서스펜션 서포트 로드(7)가 불사용 위치 이외에 위치하고 있을 때에는, 록킹 로드(29)는 도 1에 실선으로 나타내는 비결합 위치에 위치시켜 두고, 수차(9) 및 서스펜션 서포트 로드(7)를 불사용 위치에 위치시킴으로써, 서스펜션 서포트 로드(7)를 전방의 수평 로드(5)의 상면에 접촉시킨 후, 록킹 로드(29)를 비결합 위치로부터, 도 1에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 결합홈(28)이 플랜지 볼트(26)의 축부(26a)에 결합하는 결합 위치까지 유두핀(27)을 중심으로 해서 거의 180°수평으로 회동시키고, 그 후 플랜지 볼트(26)를 조임으로써, 서스펜션 서포트 로드(7)를 구속하여 수차(9)를 불사용 위치에 안정하게 유지할 수 있다.

제 1 실시형태에 있어서는, 서스펜션 서포트 로드(7)의 자유단에 발전 장치(15)를 밸런스 중추로서 설치하고 있으므로, 간단한 구조로 수차(9)를 사용 위치로부터 불사용 위치까지 가벼운 힘으로 이동시킬 수 있고, 수차(9)를 불사용 위치로 한 상태에서 수차의 점검이나 수리를 행할 수 있다.

또한, 수차(9)의 회전력에 의해 발전하는 발전 장치(15)가 밸런스 중추로서 기능하므로, 별도 밸런스 중추를 준비할 필요가 없다.

또한, 수차(9)가 불사용 위치에 위치하고 있는 상태에서, 서스펜션 서포트 로드(7), 밸런스 중추인 발전 장치(15) 또는 수차(9) 중 어느 하나를 가대(3)에 고정하는 고정 수단(24)을 설치하고 있으므로, 수차(9)가 불사용 위치에 위치하고 있는 상태에서 수차(9)를 가대(3)에 확실하게 고정해 둘 수 있어서, 수차(9)의 점검이나 수리를 안전하게 행할 수 있다.

도 3은 본 발명의 수차 장치의 제 2 실시형태를 나타낸다. 또한, 제 1 실시형태에 있어서의 것과 동일 또는 유사한 부재에는 동일한 부호를 붙여서 도시하는데 그치고, 그들에 관한 상세한 설명은 생략한다(제 3 실시형태에 있어서도 마찬가지로 한다).

제 2 실시형태에 있어서는, 수차(9)의 케이스(10) 내에 발전기(30)를 내장하고, 임펠러(14)의 수차축(13)을 발전기(30)에 직결하고, 임펠러(14) 및 수차축(13)의 회전에 의해 직접 발전기(30)의 로터(도시 생략)를 회전시켜서 발전하도록 하고, 발전기(30)에 의해 발전된 전력은 발전기(30)로부터 서스펜션 서포트 로드(7) 및 수평축(8)을 통해서 외부로 인출되고, 또한 충전 장치(도시 생략)에 접속된 급전선(31)을 통해서 충전 장치에 공급되도록 하고 있다.

서스펜션 서포트 로드(7)의 자유단에는 제 1 실시형태에 있어서의 발전 장치(15)를 대신하여 단순한 밸런스 중추(32)가 설치되어 있다.

또한, 서스펜션 서포트 로드(7)의 상부(7a)와 타부(7b)를 반턱 이음으로 접속하고, 그 이음부를 2개의 볼트·너트(33, 33)로 고착함으로써, 밸런스 중추(32)와 서스펜션 서포트 로드(7)의 상부(7a)를 서스펜션 서포트 로드(7)의 타부(7b)에 착탈 가능하게 해서 장착하고 있다.

따라서, 수차(9)를 사용 위치 또는 불사용 위치로 하고 있을 때에는 볼트·너트(33, 33)를 분리함로써, 밸런스 중추(32)와 서스펜션 서포트 로드(7)의 상부(7a)를 서스펜션 서포트 로드(7)의 타부(7b)로부터 분리하여 둘 수 있어서, 밸런스 중추(32)가 작업의 방해가 되는 일이 없도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 수차 장치의 제 3 실시형태를 나타낸다.

제 3 실시형태에 있어서는, 가대(3)에 있어서의 전후의 수평 로드(5, 5)의 중간부 사이에 연결 로드(34)를 가설하고, 이 연결 로드(34)에 설치한 브래킷(6)으로 서스펜션 서포트 로드(7)를 피봇팅하는 수평축(8)을 수로(1)와 평행을 이루도록 지지하고, 서스펜션 서포트 로드(7)를 이 수평축(8)을 중심으로 하여, 도 4에 실선에서 나타내는 바와 같이, 상하 방향을 향하는 사용 위치로부터, 도 4에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 거의 수평을 이루어 좌우 방향을 향하는 불사용 위치까지 회동할 수 있도록 하고 있다.

그 밖의 구성은 제 1 실시형태와 동일하게 하고 있다.

이러한 구성으로 하면, 제 1 실시형태에 있어서는 수차(9)를 수로(1)의 유수(1b)를 거스르도록 이동시키면서, 서스펜션 서포트 로드(7)를 사용 위치로부터 불사용 위치까지 회동시키지 않으면 안되는 것에 반해서, 수차(9)를 수로(1)의 유수(1b)에 대하여 측방으로 이동하도록 하고, 서스펜션 서포트 로드(7)를 사용 위치로부터 불사용 위치까지 회동시킬 수 있으므로, 유수(1b)에 의한 저항을 경감시킬 수 있다.

본 발명의 수차 장치는 상기 실시형태에만 한정되는 것은 아니고, 청구범위를 일탈하는 일 없이, 예를 들면 다음과 같은 변형된 형태에서의 실시가 가능하다.

(1) 가대(3)에 있어서의 사이드 로드(4) 및 수평 로드(5) 상에, 서스펜션 서포트 로드(7) 및 수차(9)의 회동 범위를 잘라낸 작업용 발판(도시 생략)을 설치한다.

(2) 고정 수단(24)으로서, 록킹 로드(29) 등을 대신하여 불사용 위치로 했을 때의 발전 장치(15)를 후방의 수평 로드(5)에 록킹시키는 록킹 수단(도시 생략)을 설치한다.

(3) 서스펜션 서포트 로드(7)의 상단에 밸런스 중추(32)를 착탈 가능하게 해서 설치한다.

(4) 수평축(8)과 동축으로서, 서스펜션 서포트 로드(7)와 일체적으로 설치한 기어(도시 생략)와 이것에 맞물리는 감속 기어(도시 생략)를 통해서, 가대(3) 상에 설치한 모터 등(도시 생략)의 동력에 의해 서스펜션 서포트 로드(7)를 사용 위치로부터 불사용 위치 및 그 역방향으로 회동시키도록 한다.

(5) 서스펜션 서포트 로드(7)를 수동 윈치 또는 전동 윈치에 의해, 사용 위치로부터 불사용 위치 및 그 역방향으로 회동시키도록 한다.

다음에, 본 발명의 수력 발전 장치의 일 실시형태를 도 5∼도 10을 참조해서 설명한다.

도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이, 수력 발전 장치(51)는 용수로(R)의 상부 가장자리에 가설된 지지대(52)에 서스펜딩되어 있다.

지지대(52)는 수차나 사람의 중량을 견디는 두께가 있는 방형(方形)의 판 형상의 것이고, 그 좌우 방향의 중앙부에는 수차 하우징(53)의 통과가 가능한 형상과 치수의 관통 구멍(52A)이 뚫어 설치되고, 그 상류측의 단부에는 수차 하우징(53)을 서스펜딩하기 위한 서스펜션 서포트 보디(54)를 감합할 수 있는 설치부(52B)가 이어 설치되어 있다.

관통 구멍(52A)의 하류측(52C)은 로터(55)의 출입이 가능한 형상과 치수로 되어 있다. 설치부(52B)로부터 하류측(52C)까지의 길이는 도 6에 나타내는 서스펜션 서포트 보디(54)의 상단부에 있어서의 수평의 행잉 샤프트(57)를 중심으로 수차 하우징(53)의 전단이 지지대(52) 위로 나올 때까지 회전 가능한 길이로 되어 있다.

상기 설치부(52B)의 좌우에 있어서 지지대(52) 상에 좌우 1쌍의 축지지체(58, 58)가 세워 설치되어 있다. 축지지체(58)의 상면의 전후의 중앙부에 U자 형상의 베어링홈(59, 59)이 형성되고, 그 홈 바닥에 서스펜션 서포트 보디(54)의 수평의 행잉 샤프트(57)가 회전 가능하게 지지되도록 되어 있다.

수차 하우징(53)의 내부에는 도시하지 않은 발전기가 배치되고, 그 회전축에 연결되어 있는 로터축(55A)의 후단부는 수차 하우징(53)으로부터 후방으로 돌출하고, 그 단부에 로터(55)가 고정되어 있다. 로터(55)는 허브에 복수의 양력형 블레이드(56)를 고정해서 이루어지고, 양력형 블레이드(56)의 날개 단부는 상류 방향으로 경사지는 경사부(56A)로 되어 있다.

수차 하우징(53)의 상면에는 공중의 서스펜션 서포트 보디(54)가 수직으로 고정되어 있다. 수차 하우징(53) 내에 설치한 도시하지 않은 발전기의 출력 코드(61)는 서스펜션 서포트 보디(54)의 내부를 통과해서 서스펜션 서포트 보디(54) 상부 가장자리부로부터 외부로 돌출하고, 그 선단은 지지대(52) 상에 설치된 축전지(60)에 연결되어 있다.

서스펜션 서포트 보디(54)의 길이는 설치하는 용수로(R)에 있어서 지지대(52)로부터 수차 하우징(53)을 수 중에 설치할 수 있는 적당한 길이로 되어 있다. 서스펜션 서포트 보디(54)의 상부 가장자리부에는 좌우 방향으로 돌출하는 수평의 행잉 샤프트(57)가 고정되어 있다. 또한, 서스펜션 서포트 보디(54)의 상단부에는 수차 하우징(53)을 행잉하기 위한 훅(62)이 고정되어 있다.

상기 지지대(52)를 용수로(R)에 설치한 후, 용수로(R)의 근방에 위치하고 있었던 수차 하우징(53)에 있어서의 서스펜션 서포트 보디(54)를 상향으로 하고, 훅(62)에, 예를 들면 와이어를 걸고 크레인으로 리프팅하여, 관통 구멍(52A)까지 이동시킨다. 수차 하우징(53)이 소형이고 경량일 경우에는, 훅(62)에 도시하지 않은 캐링바를 접촉시켜서 두 사람이 멜 수 있다.

수차 하우징(53)을 관통 구멍(52A)으로부터 수 중으로 강하시키면서, 서스펜션 서포트 보디(54)를 설치부(52B)까지 이동시키고, 서스펜션 서포트 보디(54) 상부 가장자리부에 설치되어 있는 수평의 행잉 샤프트(57)를 축지지체(58)의 상면에 설치되어 있는 U자형의 베어링홈(59)에 낙하 삽입하고, 축지지체(58)에 있어서의 고정핀(58A)에 의해 서스펜션 서포트 보디(54)를 요동하지 않도록 고정한다.

서스펜션 서포트 보디(54)로부터 나와 있는 출력 코드(61)의 선단을 지지대(52) 상의 축전지(60)에 접속시키고, 그런 후 수차 하우징(53) 내의 도시하지 않은 발전기의 회전축과 로터축(55A) 사이의 도시하지 않은 전자식 클러치를 작동시키면, 로터(55)의 회전에 따라 발전기는 발전을 개시한다.

이렇게 하여, 수차 하우징(53)을 단시간에 용이하게 용수로(R)에 설치할 수 있다. 또한, 발전기 등의 보수 관리를 할 때에는 도시하지 않은 전자식 클러치를 오프로 하여 발전을 정지시키고, 축지지체(58)에 있어서의 고정핀(58A)을 제거하고, 훅(62)에 와이어를 걸고 크레인으로 행잉하여, 수차 하우징(53)을 지지대(52)의 관통 구멍(52A)을 거쳐서 지지대(52) 상으로 끌어올린다.

수차 하우징(53)이 경량일 때에는, 훅(62)에 캐링바를 걸어서 두 사람이 끌어올릴 수 있다. 수차 하우징(53)에는 용수로(R)에 있어서의 유수의 힘이 작용하고 있으므로, 도 6에 가상선으로 나타내는 바와 같은 고정 로드(63)를 서스펜션 서포트 보디(54)의 좌우와 지지대(52) 사이에 설치하는 경우도 있다.

도 7은 서스펜션 서포트 보디(54)의 상부에 레버 로드(64)를 착탈 가능하게 장착한 상태를 나타내는 측면도이다. 레버 로드(64)는 서스펜션 서포트 보디(54)의 높이보다 길고, 그 하부에는 서스펜션 서포트 보디(54)의 상부 가장자리에 밖으로 끼워질 수 있는 클램프부(64B)를 갖는 두 갈래부(64A)가 형성되어 있다.

서스펜션 서포트 보디(54)의 수평의 행잉 샤프트(57)를 축지지체(58)의 베어링홈(59)에 낙하 삽입했을 때, 수차 하우징(53)은 용수로(R)의 수류에 의해 하류로 밀리기 때문에, 도 7에 있어서의 레버 로드(64)의 상부를 동 도면의 우측 방향으로 끌어당기면서, 고정핀(58A)의 위치를 확인하고 고정한다. 그 후, 레버 로드(64)는 분리하고, 다른 장소에서 사용되거나 보관된다.

또한, 도 7에 있어서, 고정핀(58A)을 빼고, 레버 로드(64)의 상부 가장자리를 도 7에 있어서의 좌측 방향으로 밀어 내림으로써, 도 8에 나타낸 바와 같이, 수평의 행잉 샤프트(57)를 중심으로 하여 수차 하우징(53)을 지지대(52) 위까지 밀어올릴 수 있다. 그 후에는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 지지대(52)의 관통 구멍(52A) 상에 지그(65)를 가로로 걸쳐놓아서 서스펜션 서포트 보디(54)를 지지시키고, 수차 하우징(53)의 내부나 로터(55)의 보수 점검을 할 수 있다.

도 9는, 도7에 나타낸 바와 같이, 레버 로드(64)의 상부 가장자리부에 고정되어 있는 견인 로프 장착구(64C)에 일단을 고정한 견인 로프(66)를 견인하고, 레버 로드(64)를 경도시켜 수차 하우징(53)을 지지대(52) 상으로 끌어올려서기 위한 견인 장치(67)를 나타내고 있다.

견인 장치(67)의 대좌(68)의 하면에 돌출해 있는 감합 돌출체(68A)를 지지대(52)에 형성한 감합 구멍(52D)에 착탈 가능하게 감합시키고, 1쌍의 축지지체(69, 69)를 세워 설치시킨다. 이것에 의해, 견인 장치(67)는 필요에 따라서 지지대(52)에 고정할 수 있다. 축지지체(69)에 가로로 걸쳐놓은 지지축(70)에 견인 로프(66)를 권취하기 위한 권취휠(71)이 회전 가능하게 장착되어 있다.

권취휠(71)에는 래칫휠(72)이 동축으로 고정되어 있다. 래칫휠(72)과 나란히 동축으로 요동 가능하게 세워 설치된 작동 로드(73)에 설치한 푸싱 폴(pushing pawl)(74)의 선단은 래칫휠(72)의 폴 톱니(pawl tooth)(72A)와 결합하고, 작동 로드(73)의 전후 요동에 의해 래칫휠(72)을 클로 하나씩 회전시키도록 되어 있고, 대좌(68)에 설치한 리터닝 스토퍼 폴(returning stopper pawl)(75)에 의해 래칫휠(72)의 역회전이 억제되도록 되어 있다.

도 7에 나타내는 레버 로드(64)를 수작업으로 경도할 수 없을 경우에는, 견인 로프 부착부(64C)에 견인 로프(66)를 부착하고, 그 선단부를 도 9에 있어서의 권취휠(71)에 고정한다. 그런 다음, 도 10에 나타내는 작동 로드(73)가 전후로 요동함으로써, 래칫 기구에 의해 견인 로프(66)를 권취휠(71)에 권취할 수 있다.

권취휠(71)에 견인 로프(66)가 권취됨으로써, 도 7에 있어서의 레버 로드(64)는 점점 도 7의 좌측 방향으로 경도하고, 도 6에 있어서의 수차 하우징(53)이 수평의 행잉 샤프트(57)를 지점으로 해서 회전해서 지지대(52)까지 상승하므로, 도 8에 나타내는 지그(65)에 의해 지지대(52) 상에 서스펜션 서포트 보디(54)를 유지하여, 수차 하우징(53) 내나 로터(55)의 보수 점검을 행할 수 있다.

수차 하우징(53)을 수 중으로 복귀시키기 위해서는, 도 10에 있어서의 작동 로드(73)의 푸싱 폴(74)을 래칫휠(72)의 폴 톱니(72A) 1개분 정도 후퇴시키고, 리터닝 스토퍼 폴의 페달(75A)을 밟음으로써, 래칫휠(72)을 1클로분 후퇴 회전시킨다.

이것을 연속해서 계속함으로써, 도 7에 있어서의 레버 로드(64)를 직립 방향으로 되돌릴 수 있어서, 수차 하우징(53)을 완만하게 강하시켜 점차로 수 중에 침몰 설치시킬 수 있다. 상기 레버 로드(64)나 견인 장치(67)는 작업 현장에 휴대하면 좋으므로, 수차의 설치 현장에 각종 장치를 설치해 둘 필요가 없어진다.

또한, 도면에 있어서는, 수력 발전기(51)를 수로의 상하류 방향으로 회전시키도록 기재되어 있지만, 수로의 폭이 넓은 장소 등에서는 수로 폭방향으로 회전시킬 수 있는 것은 당연하다.

(산업상의 이용 가능성)

수차 하우징의 상면에 형성한 서스펜션 서포트 보디를 수평의 행잉 샤프트를 통해서 축지지체에 걸어 매다는 것뿐이므로, 수차의 설치가 용이하고 또한 수 중으로부터 끌어올리는 것도 용이하므로 보수 관리가 용이하고, 용수로에서의 수력 발전 장치에 높은 이용 효과가 얻어진다.

1: 수로
1a: 측벽
1b: 유수
2: 수차 장치
3: 가대
4: 사이드 로드
5: 수평 로드
6: 브래킷
6a: 지지편
7: 서스펜션 서포트 로드
7a: 상부
7b: 타부
8: 수평축
9: 수차
10: 케이스
11, 12: 베어링
13: 수차축
14: 임펠러
15: 발전 장치(밸런스 중추)
16: 케이스
17: 발전기
18: 동력 전달 수단
19, 20: 베어링
21: 전달축
22: 제 1 베벨 기어
23: 제 2 베벨 기어
24: 고정 수단
25: 돌출축
26: 플랜지 볼트
26a: 축부
27: 유두핀
28: 결합홈
29: 록킹 로드
30: 발전기
31: 급전선
32: 밸런스 중추
33: 볼트·너트
34: 연결 로드
51: 수력 발전 장치
52: 지지대
52A: 관통 구멍
52B: 설치부
52C: 하류측
52D: 감합 구멍
53: 수차 하우징
54: 서스펜션 서포트 보디
55: 로터
55A: 로터축
56: 양력형 블레이드
56A: 경사부
57: 행잉 샤프트
58: 축지지체
58A: 고정핀
59: 베어링홈
60: 축전지
61: 코드
62: 훅
63: 고정 로드
64: 레버 로드
64A: 두 갈래부
64B: 클램프부
64C: 견인 로프 장착구
65: 지그
66: 견인 로프
67: 견인 장치
68: 대좌
68A: 감합 돌출체
69: 축지지체
70: 지지축
71: 권취휠
72: 래칫휠
72A: 폴 톱니
73: 작동 로드
74: 푸싱 폴
75: 리터닝 스토퍼 폴
75A: 페달
R: 용수로

Claims (8)

1. 수로 상에 배설하는 수차 장치에 있어서,
   상기 수로의 좌우에 설치된 측벽 상에 재치되는 좌우 한 쌍의 사이드 로드 상에 수로를 걸치는 복수의 수평 로드가 상기 사이드 로드의 전후 방향에 있어서 중간보다 뒷부분에 고정되는 가대와,
   전방의 상기 수평 로드의 좌우의 중간에, 좌우 한 쌍의 브래킷에 의해 가설된 상기 사이드 로드의 좌우 방향을 향하는 수평축과,
   상기 수평축에 상하 방향의 중간부가 피봇 부착된 관 형상의 서스펜션 서포트 로드와,
   상기 관 형상의 서스펜션 서포트 로드의 하단에 고정된 수차와,
   상기 관 형상의 서스펜션 서포트 로드의 상단부에 고정된, 밸런스 중추를 수용가능한 밸런스 중추 수용 케이스와,
   상기 전방의 수평 로드에 설치된 고정 수단을 구비하고,
   상기 수차는, 상기 서스펜션 서포트 로드의 하단에 고정된 수밀 케이스와, 상기 수밀 케이스 내에 있어서 상기 사이드 로드의 전후 방향의 한 쌍의 베어링에 의해 회전 가능하게 피봇되며, 또한 전단부가 상기 수밀 케이스의 전단보다 전방으로 돌출된 수차축과, 상기 수밀 케이스의 전방에 있어서 각각 전방을 향하는 경사부가 형성된 복수의 날개를 가지고 상기 수차축의 전단에 고착된 임펠러를 구비하고 있으며,
   상기 수차는 상기 관 형상의 서스펜션 서포트 로드를 상기 수평축의 주위에 회전하고, 또한, 상기 고정 수단에 의해 상기 수로 내의 사용 위치와 상기 수평 로드 상의 불사용 위치 중 어느 하나의 위치에 고정 가능하게 구성되어 있으며,
   상기 임펠러는 상기 사용 위치에 있어서 상기 수밀 케이스의 전방에 위치한 상태로부터, 상기 불사용 위치에 있어서 상기 수밀 케이스의 상방에 위치한 상태로 이동 가능하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수차 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 밸런스 중추 수용 케이스에는 발전기가 배설되고, 상기 관 형상의 서스펜션 서포트 로드 내에 회전 가능하게 설치한 전달축의 상부를 상기 발전기에 연결하고, 상기 전달축의 하부를 상기 수밀 케이스 내의 상기 수차축에 베벨 기어를 포함하는 동력 전달 수단으로 연결하고, 상기 수차축에 고착된 상기 임펠러의 회전력에 의해 발전하도록 구성한 것을 특징으로 하는 수차 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 수밀 케이스의 내에는, 상기 수차축에 연결된 발전기가 배설되고,
   상기 발전기의 배전선의 선단은, 상기 관 형상의 서스펜션 서포트 로드의 내부를 지나, 상기 관 형상의 서스펜션 서포트 로드를 지지하는 수평축의 내부를 통해서 외부로 돌출되고,
   상기 밸런스 중추 수용 케이스에는, 상기 수밀 케이스의 중량과 밸런스가 맞춰지는 밸런스 중추가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 수차 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 밸런스 중추 수용 케이스의 하면에 이음부를 형성하고, 상기 관 형상의 서스펜션 서포트 로드의 상단에 상기 밸런스 중추 수용 케이스의 하면의 이음부와 결합 가능한 이음부를 형성하고, 상기 관 형상의 서스펜션 서포트 로드에 상기 밸런스 중추 수용 케이스를 착탈 가능하게 한 것을 특징으로 하는 수차 장치.
5. 용수로의 양측의 상부 가장자리에 가설되는 방형의 판 형상의 지지대와,
   상기 지지대에 유지되며, 내부에 발전기가 배설된 수차 하우징을 구비하고,
   상기 지지대는,
   상기 지지대의 중앙부에 뚫어 설치되어 상기 수차 하우징의 통과가 가능한 형상과 치수의 관통 구멍과,
   상기 관통 구멍의 상류측 단부에 설치되어 상기 수차 하우징의 상면에 고정된 직선 형상의 서스펜션 서포트 보디를 감합할 수 있는 좁은 설치부를 가지고 있으며,
   상기 발전기의 회전축에 연결된 로터는 상기 수차 하우징에서 후방으로 돌출되어 있으며,
   상기 로터는 복수의 양력형 블레이드를 구비하고 있으며, 상기 양력형 블레이드의 날개끝은 상류 방향으로 경사하는 경사부를 가지고 있으며,
   상기 관통 구멍의 하류부는 상기 로터의 출입이 가능한 형상을 가지고 있으며,
   상기 설치부의 좌우에 있어서 상기 지지대 상에 좌우 한 쌍의 축지지체가 세워 설치되어 있으며,
   상기 수차 하우징은 상기 직선 형상의 서스펜션 서포트 보디의 상부에 설치된 수평의 행잉 샤프트를 통해서 상기 한 쌍의 축지지체 사이에 회전 가능하도록 지지되어 있으며,
   상기 설치부에서 상기 하류부까지의 길이는 상기 수차 하우징이 상기 수평의 행잉 샤프트를 중심으로 회전하여 상기 지지대의 상측으로 나올 때까지 회전 가능한 길이인 것을 특징으로 하는 수력 발전 장치.
6. 수로 상에 가설한 지지대의 상면에, 좌우 1쌍으로 해서 설치한 축지지체 사이에 수차 하우징의 상면에 고정한 서스펜션 서포트 보디의 상부를 수평의 행잉 샤프트를 통해서 수직으로 걸어 매달아서 설치하고, 상기 수평의 행잉 샤프트를 중심으로 수차 하우징이 회전 가능하고 또한 지지대 상으로 끌어올림 가능하게 하고,
   상기 축지지체의 상면의 전후의 중앙부에는 하향의 베어링홈을 형성하고, 이것에 상방으로부터 삽입하는 상기 서스펜션 서포트 보디의 상부 가장자리부에 있어서의 상기 수평의 행잉 샤프트를 지지하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 수력 발전 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 서스펜션 서포트 보디의 상면에 상기 수차 하우징을 행잉하기 위한 훅이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수력 발전 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 서스펜션 서포트 보디의 상부에는 상기 수평의 행잉 샤프트를 중심으로 상기 수차 하우징을 요동시키기 위한 레버 로드가 착탈 가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 수력 발전 장치.

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