KR102225652B1

KR102225652B1 - 부유식 수력발전장치

Info

Publication number: KR102225652B1
Application number: KR1020190124639A
Authority: KR
Inventors: 김종흥
Original assignee: 주식회사 씨앤에이에너지
Priority date: 2019-10-08
Filing date: 2019-10-08
Publication date: 2021-03-11

Abstract

본 발명에 따른 부유식 수력발전장치는, 부력체와, 프레임과, 제1,제2수차와, 회전력 전달유닛과, 가이드를 포함하며; 상기 제1,제2수차는 각각 상하방향에 대하여 수직으로 설치되며 서로 수평방향으로 좌우 나란히 설치되어 대칭을 이루고; 상기 제1,제2수차의 각 날개는 그 회전축으로부터 반경방향으로 수직하게 형성된 리딩 에지부와, 상기 리딩 에지부로부터 반경방향으로 연장 형성되며 상기 리딩 에지부에 대하여 회전방향의 반대방향으로 휘어진 트레일링 에지부를 포함하며; 상기 가이드는 유수방향에 대하여 상기 제1,제2수차보다 뒤쪽에 위치되어 상기 제1,제2수차의 대칭선과 일직선을 이루도록 설치되며, 유수를 수평방향으로 좌우 분산시켜 상기 제1,제2수차로 각각 유도할 수 있도록 선두가 넓고 후미가 좁은 형태이되, 수평방향으로 그 선두의 좌우 폭이 상기 제1,제2수차의 회전중심 사이 거리보다 작고, 상기 가이드에 근접한 날개의 리딩 에지부가 선후방향으로 수직할 때 상기 가이드의 좌우 양측면의 선두 측이 상기 제1,제2수차의 날개의 트레일링 에지부와 일직선으로 연결되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부유식 수력발전장치를 이용하면, 작은 규모로도 발전기를 효율적으로 구동시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

부유식 수력발전장치{Flotage type hydroelectric generator}

본 발명은 유수의 유동에너지에 의해 회전되는 수차를 이용하여 전력을 만드는 부유식 수력발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 부유식 수력발전장치는 유수에 떠다니면서 유수의 유동에너지에 의해 수차가 회전되면 수차의 회전력에 의해 전력을 만든다.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0025120호(공개일자;2017년3월8일)에는 '부력형 소수력 발전기'가 개시되어 있다. 이 선행특허를 살펴보면, 부력체와, 발전기와, 회전블레이드부를 포함하여 구성되며, 수직형 블레이드 유닛이 수직회전축을 중심으로 한 쌍의 블레이드가 대향하여 배치되어, 발전기를 구동시킴을 알 수 있다.

그러나 종래기술에 따른 부유식 수력발전장치는 유속이 작은 곳에서도 발전이 가능하지만, 실용적으로 전력을 생산하기에는 한계가 있는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0025120호(공개일자;2017년3월8일)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유수가 한 쌍의 수차에 균일하게 안내되어 한 쌍의 수차가 동시에 하나의 발전기를 구동함으로써 작은 규모로도 발전효율을 현격히 향상시킬 수 있는 부유식 수력발전장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 부유식 수력발전장치는, 부력체와; 상기 부력체에 의해 지지되어 수중에 잠기는 프레임과; 상기 프레임에 설치되어 유수에 의해 회전되는 제1,제2수차와; 상기 제1,제2수차의 회전력을 상기 프레임 상에 설치된 발전기로 전달하는 회전력 전달유닛과; 상기 프레임에 설치되어 유수를 상기 제1,제2수차 측으로 각각 안내하는 가이드를 포함하며; 상기 제1,제2수차는 각각 상하방향에 대하여 수직으로 설치되며, 서로 수평방향으로 좌우 나란히 설치되어 대칭을 이루고; 상기 제1,제2수차의 각 날개는 그 회전축으로부터 반경방향으로 수직하게 형성된 리딩 에지부와, 상기 리딩 에지부로부터 반경방향으로 연장 형성되며 상기 리딩 에지부에 대하여 회전방향의 반대방향으로 휘어진 트레일링 에지부를 포함하며; 상기 가이드는 유수방향에 대하여 상기 제1,제2수차보다 뒤쪽에 위치되어 상기 제1,제2수차의 대칭선과 일직선을 이루도록 설치되며, 유수를 수평방향으로 좌우 분산시켜 상기 제1,제2수차로 각각 유도할 수 있도록 선두가 넓고 후미가 좁은 형태이되, 수평방향으로 그 선두의 좌우 폭이 상기 제1,제2수차의 회전중심 사이 거리보다 작고, 상기 가이드에 근접한 날개의 리딩 에지부가 선후방향으로 수직할 때 상기 가이드의 좌우 양측면의 선두 측이 상기 제1,제2수차의 날개의 트레일링 에지부와 일직선으로 연결되도록 형성된다.

상기 가이드는 후미에서 선두 측으로 일정 각도로 좌우 폭이 넓어지는 후미부와, 상기 가이드의 좌우 양측면의 선두가 상기 후미부보다 더 크게 꺾이도록 상기 후미부보다 더 큰 각도로 일정하게 좌우 폭이 넓어지는 선두부를 포함할 수 있다.

상기 발전기의 회전축은 선후방향으로 상기 제1,제2수차의 회전중심과 상기 가이드 사이에 위치되어 상기 제1,제2수차의 대칭선 및 상기 가이드의 중심선과 일직선 상에 상하방향으로 수직으로 설치되며; 상기 가이드의 선두 모서리는 좌우 양끝단이 사면으로 모따기 마감된 형태이며, 그 가운데 부분이 상기 발전기의 회전축을 중심으로 하는 일정 곡률로 오목하게 파인 형태일 수 있다.

상기 회전력 전달유닛은 상기 제1,제2수차 위에 설치되며, 상기 제1수차의 회전축 상측에 결합되어 상기 제1수차와 함께 회전되는 제1베벨기어와; 상기 제1베벨기어에 교차되어 수평방향을 축으로 함께 회전되는 제2베벨기어와; 상기 제2베벨기어와 동축으로 함께 회전되는 웜기어와; 상기 웜기어에 교차되어 함께 회전되며, 상기 발전기의 회전축을 회전시킬 수 있도록 상기 발전기의 회전축과 결합된 웜 휠;을 포함할 수 있다.

상기 프레임은 그 선두 좌우 양측 위에 각각 상기 제1,제2수차가 설치되고, 그 후미 측 위에 상기 가이드가 설치되며, 상기 발전기의 회전축이 선후방향으로 상기 제1,제2수차의 회전중심과 상기 가이드 사이에 설치되되 상기 제1,제2수차의 대칭선 및 상기 가이드의 중심선과 일직선상에 수직으로 설치되는 베이스를 포함하며; 상기 베이스는 상기 발전기의 회전축을 중심으로 한 가상의 원에 대하여, 선두가 넓고 후미가 좁은 형태이면서 상기 발전기의 회전축을 지나는 중심선에 대하여 좌우 대칭되며, 상기 발전기의 회전축 중심에서 후미까지 길이가 상기 가이드보다 길되 상기 가상의 원의 반경과 같고, 상기 발전기의 회전축 중심에서 선두까지 길이가 상기 발전기의 회전축 중심과 상기 제1,제2수차의 회전중심까지 길이보다 길되 상기 가상의 원의 반경보다는 짧으며; 상기 제1,제2수차의 반경은 상기 가상의 원의 반경방향으로 상기 제1,제2수차의 회전중심에서 상기 가상의 원까지의 거리와 같을 수 있다.

본 발명에 따른 부유식 수력발전장치는, 제1,제2수차가 함께 하나의 발전기를 구동시키기 때문에 발전기의 회전 저항에도 불구하고 작은 규모로도 발전기를 효율적으로 구동시킬 수 있다. 특히 본 발명은, 가이드에 의해 유수를 균일하게 분산시켜 제1,제2수차로 각각 안내하며 제1,제2수차가 동시에 회전하면서 하나의 발전기를 균등하게 구동시키기 때문에 제1,제2수차가 반대로 회전하더라도 자체 저항없이 발전효율을 현격히 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 수력발전장치의 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 정방향 반단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 장치의 정단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 장치의 우측면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 장치의 평면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 장치의 저면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 장치의 제1,제2수차와, 가이드, 베이스의 결합관계를 도시한 평면도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 부유식 수력발전장치는, 부력체(10)와, 프레임(20)과, 발전기(40)와, 회전력 전달유닛(50)과, 제1,제2수차(60,70)와, 가이드(80)를 포함한다.

부력체(10)는 프레임(20) 상측에 설치되는 것으로, 부표 등 다양하게 구성될 수 있다.

프레임(20)은 부력체(10)에 의해 지지되어 수중에 잠길 수 있도록 부력체(10) 밑에 구성된다. 프레임(20)에는 유수 진행방향, 즉 선후방향에 대하여, 그 선두 좌우 양측에 각각 제1,제2수차(60,70)가 설치되고, 그 후미 측 위에 가이드(80)가 설치되며, 발전기(40)의 회전축(42)이 선후방향으로 제1,제2수차(60,70)의 회전중심(60a,70a)과 가이드(80) 사이에 설치될 수 있다. 이러한 프레임(20)은 기어박스(25)와, 베이스(30)와, 다수개의 스터드(90)들을 포함하여 구성될 수 있다.

기어박스(25)는 부력체(10) 내부에 삽입되어 부력체(10)와 일체로 결합될 수 있다. 기어박스(25)는 내부에 회전력 전달유닛(50) 등이 설치될 수 있는 내부 공간을 갖는 박스형으로 이루어질 수 있다.

베이스(30)는 기어박스(25)와의 사이에 제1,제2수차(60,70) 및 가이드(80) 등이 설치될 수 있도록 기어박스(25)로부터 하측으로 일정 길이 이격되어 설치된다. 베이스(30)는 다수개의 스터드(90)들에 의해 기어박스(25)와 상하로 일정 거리 유지하며 일체로 결합될 수 있다. 베이스(30)는 패널 형태로 형성될 수 있다. 나아가 베이스(30)는 커버(32)와 플랜지(34)가 상하로 겹친 이중 구조로 이루어질 수 있다.

베이스(30)는 선두(30a)가 넓고 후미(30b)가 좁은 형태, 즉 선두 및 후미 모두 일정 곡률의 곡선인 대략 부채꼴 형태일 수 있다. 특히 베이스(30)는 발전기(40)의 회전축(42)을 중심으로 한 가상의 원(C)에 대하여 다음과 같이 형성될 수 있다. 즉 베이스(30)는 선후방향을 따라 발전기(40)의 회전축(42)을 지나는 중심선(31)에 대하여 좌우 대칭될 수 있다. 베이스(30)는 선후방향에 따른 길이는 기어박스(25)와 대략 동일하되, 발전기(40)의 회전축 중심(42a)에서 후미(30b)까지 길이가 가이드(80)보다 길되 상기 가상의 원(C)의 반경과 같고, 발전기(40)의 회전축 중심(42a)에서 선두(30a)까지 길이가 발전기(40)의 회전축 중심(42a)과 제1,제2수차(60,70)의 회전중심(60a,70a)까지 길이보다 길되 상기 가상의 원(C)의 반경보다는 짧을 수 있다.

스터드(90)는 기어박스(25)와 베이스(30) 사이 거리를 유지시키고, 기어박스(25)와 베이스(30)를 일체로 구속시키는 것으로 상하로 길게 설치된다. 스터드(90)의 상단은 기어박스(25)에 결합되고, 스터드(90)의 하단은 베이스(30)에 결합된다. 스터드(90)는 하나가 베이스(30)의 선두(30a) 측 중앙에 설치되고, 또 다른 하나가 베이스(30)의 후미(30b) 측 중앙, 특히 가이드(80)의 후미를 관통하여 설치되며, 또한 가이드(80)의 선두 좌우 양측을 관통하도록 설치될 수 있다.

발전기(40)는 프레임(20) 상에 설치된다. 특히 발전기(40)는 부력체(10) 내부에 삽입되어 기어박스(25) 위에 설치될 수 있다. 발전기(40)의 회전축(42)은 발전기(40)의 하측으로 상하 수직으로 설치될 수 있다. 바람직하게는 발전기(40)의 회전축(42)은 기어박스(25)를 관통하여 베이스(30)에까지 길게 설치될 수 있다. 발전기(40)의 회전축(42)은 상술한 바와 같이 상기 가상의 원(C)의 중심에 설치되며, 특히 제1,제2수차(60,70)의 대칭선 및 가이드(80), 베이스(30)의 중심선(31)과 일직선상에 수직으로 설치될 수 있다. 발전기(40)의 회전축(42)은 상하로 복수 마디로 분리되어 발전기(40) 측 상측 마디 부분은 회전되고, 하측 마디 부분은 기어박스(25)나 베이스(30) 등에 고정되어 그 상측 마디 부분을 회전 가능토록 지지할 수 있다.

회전력 전달유닛(50)은 제1,제2수차(60,70)의 회전력을 발전기(40)로 전달하는 것으로, 제1,제2수차(60,70) 위, 특히 기어박스(25) 내부에 설치될 수 있다. 회전력 전달유닛(50)은 제1,제2수차(60,70)에 각각 일대일 대응하여 2세트로 구성될 수 있다. 2세트의 회전력 전달유닛(50)은 발전기(40)의 회전축(42)을 중심으로 대칭되도록 설치될 수 있다.

이러한 회전력 전달유닛(50)은 제1베벨기어(52)와, 제2베벨기어(54)와, 웜기어(56)와, 웜휠(58)을 포함하여 구성될 수 있다. 제1베벨기어(52)는 제1,제2수차(60,70)의 회전축(62,72) 상측에 수직으로 결합되어 제1,제2수차(60,70)와 함께 회전될 수 있다. 제2베벨기어(54)는 제1베벨기어(52)와 교차되도록 치합되어 제1베벨기어(52)와 함께 회전될 수 있다. 제2베벨기어(54)는 좌우 수평방향으로 제1베벨기어(52)와 발전기(40)의 회전축(42) 사이에 수평으로 설치되어 수평방향을 축으로 회전될 수 있다. 웜기어(56)는 제2베벨기어(54)와 동축으로 함께 회전된다. 웜기어(56)는 좌우 수평방향으로 제2베벨기어(54)와 발전기(40)의 회전축(42) 사이에 수평으로 설치될 수 있다. 바람직하게는 웜기어(56)는 제2베벨기어(54)의 회전축(57) 상에 설치되어 제2베벨기어(54)와 일체로 회전될 수 있다. 웜휠(58)은 발전기(40)의 회전축(42)과 일체로 회전될 수 있도록 발전기(40)의 회전축(42) 상에 수직으로 결합되며, 웜기어(56)와 교차되도록 치합되어, 웜기어(56)와 함께 회전되면서 발전기(40)의 회전축(42)을 회전시킨다. 한편 웜휠(58)은 회전력 전달유닛(50)의 각 세트마다 별개로 구성되지 않고, 하나가 2세트의 회전력 전달유닛(50)에 공용될 수 있다.

제1,제2수차(60,70)는 프레임(20)에 설치되어 유수에 의해 회전된다. 제1,제2수차(60,70)는 베이스(30)의 선두(30a) 좌우 양측 꼭지점 부분에 각각 설치되어 서로 수평방향으로 좌우 나란히 설치될 수 있다. 특히 제1,제2수차(60,70)는 베이스(30)의 중심선(31)을 기준으로 서로 대칭을 이루도록 동일한 형상으로 형성되어 좌우 수평방향으로 베이스(30)의 중심선(31)으로부터 동일한 거리에 각각 설치될 수 있다. 즉 제1,제2수차(60,70)의 대칭선은 베이스(30)의 중심선(31)과 일직선으로 일치한다. 제1,제2수차(60,70)의 회전축(62,72)은 상하방향을 축으로 회전될 수 있도록 상하방향으로 수직으로 설치된다. 상기 제1,제2수차(60,70)의 회전축(62,72)의 상단은 베어링 등에 의해 기어박스(25)에 회전 가능토록 결합될 수 있다. 특히 제1,제2수차(60,70)의 회전축(62,72) 상단은 기어박스(25)에 관통하여 기어박스(25) 내부로 일정 길이 삽입되며 제1베벨기어(52)와 결합될 수 있다. 제1,제2수차(60,70)의 회전축(62,72) 하단은 베어링 등에 의해 베이스(30)에 회전 가능토록 결합될 수 있다. 제1,제2수차(60,70)의 반경은 상기 가상의 원(C)을 기준으로 균형적으로 설치될 수 있도록 상기 가상의 원(C)의 반경방향으로 제1,제2수차(60,70)의 회전중심(60a,70a)에서 가상의 원(C)까지의 거리와 같다. 제1,제2수차(60,70)는 각각 제1,제2수차(60,70)의 회전축(62,72)을 중심으로 방사상으로 다수개의 날개(64,74)들이 구성되는데, 바람직하게는 90도 각도씩 이격된 4개의 날개(64,74)들로 구성될 수 있다. 제1,제2수차(60,70)의 각 날개(64,74)는 기어박스(25)와 베이스(30) 사이 상하 거리에 대응하여 상하로 길게 형성될 수 있다. 제1,제2수차(60,70)의 각 날개(64,74)는 반경방향으로 리딩 에지부(64a,74a)와 트레일링 에지부(64b,74b)로 구성될 수 있다. 리딩 에지부(64a,74a)는 제1,제2수차(60,70)의 회전축(62,72)으로부터 반경방향으로 수직하게 형성되며, 트레일링 에지부(64b,74b)는 리딩 에지부(64a,74a)로부터 반경방향으로 연장 형성되되 리딩 에지부(64a,74a)에 대하여 회전방향의 반대방향으로 일정 각도 내지 일정 곡률로 휘어질 수 있다. 즉 날개(64,74)의 트레일링 에지부(64b,74b)는 리딩 에지부(64a,74a)에 대하여 발전기(40)의 회전축(42)을 향해 휘어진다. 즉 제1,제2수차(60,70)의 날개(64,74)의 트레일링 에지부(64b,74b)는 서로 반대쪽으로 휘어진다. 제1,제2수차(60,70)의 반경방향으로 리딩 에지부(64a,74a)의 길이는 트레일링 에지부(64b,74b)의 길이보다 더 길게 형성되어 전체적으로 날개(64,74)의 외주단 측만 휘어진 형태일 수 있다. 이에 따라서 제1,제2수차(60,70)는 가이드(80)에 의해 안내된 유수에 의해 효율적으로 회전될 수 있다.

한편 제1,제2수차(60,70)는 하우징(66,76)을 더 포함할 수 있다. 하우징(66,76)은 제1,제2수차(60,70)의 날개(64,74) 상측과 하측에 각각 설치되는 한 쌍의 원판으로 구성될 수 있다. 하우징(66,76)(66,76은 제1,제2수차(60,70)의 회전축(62,72)에 일체로 결합될 수 있다.

가이드(80)는 프레임(20)에 설치되어 유수를 제1,제2수차(60,70) 측으로 안내하는 것으로, 특히 하나의 흐름으로 흘러오는 유수를 제1,제2수차(60,70) 측을 향해 각각 수평방향으로 2방향으로 균일하게 좌우 분산시킨다.

즉 가이드(80)는 유수방향, 즉 선후방향에 대하여 제1,제2수차(60,70)보다 뒤쪽에 설치된다. 특히 가이드(80)는 선후방향으로 베이스(30)의 회전축과 베이스(30)의 후미(30b) 사이에 설치되어, 제1,제2수차(60,70) 및 베이스(30)의 회전축과 간섭을 일으키지 않을 수 있다.

가이드(80)는 기어박스(25)와 베이스(30) 사이 상하 거리에 대응하여 상하로 길게 형성될 수 있으며, 상술한 바와 같이 스터드(90)에 의해 프레임(20)에 결합되어 지지될 수 있다.

가이드(80)는 좌우 대칭되는 형태로 형성되며, 아울러 좌우 중심선이 상기 제1,제2수차(60,70)의 대칭선 및 베이스(30)의 좌우 중심선과 일직선으로 일치하도록 설치될 수 있다.

특히 가이드(80)는 선두가 넓고 후미가 좁은 형태로서 선두로 갈수록 좌우 수평방향 폭이 넓어지는 형태로서, 대략 베이스(30)와 같은 형태일 수 있다. 이때 가이드(80)는 수평방향으로 그 선두의 좌우 폭이 제1,제2수차(60,70)의 회전중심(60a,70a) 사이 거리보다 작게 형성되며, 이에 따라 가이드(80)에 의해 유도된 유수가 제1,제2수차(60,70)로 효율적으로 흘러 들어갈 수 있다.

나아가 가이드(80)는 가이드(80)의 후미에서 가이드(80)의 선두 측으로 일정 각도로 좌우 폭이 넓어지는 후미부(82)와, 후미부(82)보다 더 큰 각도로 일정하게 좌우 폭이 넓어지는 선두부(84)로 구성될 수 있다. 즉 가이드(80)의 후미 측은 각도가 작고 가이드(80)의 선두 측은 각도가 크게 되어 가이드(80)의 좌우 양측면의 선두가 후미부(82)보다 더 크게 꺾이기 때문에 가이드(80)의 후미 측에서 큰 저항없이 유수가 수평방향으로 좌우 분산될 수 있고, 아울러 가이드(80)의 선두 측에서 유수가 효율적으로 제1,제2수차(60,70)로 흘러갈 수 있게 된다.

특히 가이드(80)의 선두부(84)는, 제1,제2수차(60,70)의 날개(64,74)들 중 가이드(80)에 근접한 어느 하나의 날개(64,74)의 리딩 에지부(64a,74a)가 선후방향으로 수직할 때 가이드(80)의 좌우 양측면의 선두 측이 제1,제2수차(60,70)의 날개(64,74)의 트레일링 에지부(64b,74b)와 일직선으로 연결되도록 형성될 수 있다. 즉 선후방향에 대하여 가이드(80)의 선두부(84)의 경사 각도는 제1,제2수차(60,70)의 날개(64,74)의 트레일링 에지부(64b,74b) 꺽임 각도와 대략 일치할 수 있다. 따라서 유수가 큰 저항없이 제1,제2수차(60,70)에 흘러 들어갈 수 있다.

아울러 주변과의 간섭 방지 등을 위해 가이드(80)의 선두 모서리(80a)는 좌우 양끝단이 사면으로 모따기 마감된 형태이며, 그 가운데 부분(80b)이 발전기(40)의 회전축(42)을 중심으로 하는 일정 곡률로 오목하게 파인 형태일 수 있다.

이와 같은 본 발명의 부유식 수력발전장치는 전체적으로 대칭적이고 균등한 구조로 구성될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 수력발전장치에 대한 작용효과를 상세히 설명하면, 다음과 같다.

본 발명의 부유식 수력발전장치를 유수에 띄우면, 본 발명의 부유식 수력발전장치는 부력체(10)에 의해 부력체(10) 부분은 유수 위로 떠 있고, 제1,제2수차(60,70) 및 가이드(80) 부분은 유수 아래에 잠수된다.

위와 같은 상태에서 유수가 프레임(20)의 후미 측에서 선두를 향해 흐르면, 유수가 가이드(80)의 후미에서 수평방향으로 좌우 분산되어 가이드(80)의 좌우 양측면을 따라 각각 흘러가다가 제1,제2수차(60,70)로 유입된다. 이때 유수가 균등하게 제1,제2수차(60,70)로 분산되기 때문에 제1,제2수차(60,70)에 대략 동일한 양의 유수가 전달될 수 있다.

제1,제2수차(60,70)에 유수가 흘러오면, 제1,제2수차(60,70)가 회전하며, 제1,제2수차(60,70)와 함께 제1베벨기어(52)가 회전되고, 제1베벨기어(52)에 의해 제2베벨기어(54)가 구동되어 함께 회전되며, 제2베벨기어(54)에 의해 웜기어(56)가 구동되어 함께 회전되며, 웜기어(56)에 의해 웜휠(58)이 구동되어 함께 회전되며, 웜휠(58)과 함께 발전기(40)의 회전축(42)이 회전됨으로써 발전기(40)가 구동되어 전력이 만들어질 수 있다. 이때 제1,제2수차(60,70)는 서로 반대방향으로 회전되며, 베이스(30)의 회전축을 중심으로 좌우 대칭으로 설치된 한 쌍의 제1,제2수차(60,70) 측 웜기어(56)가 서로 반대방향으로 회전되면서 웜휠(58)을 일방향으로 동시에 회전시키기 때문에 발전기(40)의 회전축(42)이 제1,제2수차(60,70)의 회전력을 동시에 전달받아 구동될 수 있다. 따라서 유속이 적더라도 발전기(40)의 회전축(42)의 자체 회전 저항을 쉽게 극복하고 발전기(40)의 회전축(42)을 효율적으로 구동시킬 수 있다. 또한 전체적으로 대칭적이고 균등한 구조로서 제1,제2수차(60,70) 측 웜기어(56)가 웜휠(58)을 동시에 균등하게 일방향으로 회전시키기 때문에 제1,제2수차(60,70)가 반대로 회전하더라도 제1,제2수차(60,70) 간 회전 유격으로 인한 자체 저항없이 발전기(40)의 회전축(42)을 효율적으로 구동시킬 수 있다.

상기한 바와 같은, 본 발명의 실시예들에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

10; 부력체 20; 기어박스
30; 베이스 40; 발전기
50; 회전력 전달유닛 60; 제1수차
70; 제2수차 80; 가이드
90; 스터드

Claims

부력체와; 상기 부력체에 의해 지지되어 수중에 잠기는 프레임과; 상기 프레임에 설치되어 유수에 의해 회전되는 제1,제2수차와; 상기 제1,제2수차의 회전력을 상기 프레임 상에 설치된 발전기로 전달하는 회전력 전달유닛과; 상기 프레임에 설치되어 유수를 상기 제1,제2수차 측으로 각각 안내하는 가이드를 포함하며;
상기 제1,제2수차는 각각 상하방향에 대하여 수직으로 설치되며, 서로 수평방향으로 좌우 나란히 설치되어 대칭을 이루고;
상기 제1,제2수차의 각 날개는 그 회전축으로부터 반경방향으로 수직하게 형성된 리딩 에지부와, 상기 리딩 에지부로부터 반경방향으로 연장 형성되며 상기 리딩 에지부에 대하여 회전방향의 반대방향으로 휘어진 트레일링 에지부를 포함하며;
상기 가이드는 유수방향에 대하여 상기 제1,제2수차보다 뒤쪽에 위치되어 상기 제1,제2수차의 대칭선과 일직선을 이루도록 설치되며, 유수를 수평방향으로 좌우 분산시켜 상기 제1,제2수차로 각각 유도할 수 있도록 선두가 넓고 후미가 좁은 형태이되, 수평방향으로 그 선두의 좌우 폭이 상기 제1,제2수차의 회전중심 사이 거리보다 작고, 상기 가이드에 근접한 날개의 리딩 에지부가 선후방향으로 수직할 때 상기 가이드의 좌우 양측면의 선두 측이 상기 제1,제2수차의 날개의 트레일링 에지부와 일직선으로 연결되도록 형성되는 것;
을 특징으로 하는 부유식 수력발전장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가이드는
후미에서 선두 측으로 일정 각도로 좌우 폭이 넓어지는 후미부와, 상기 가이드의 좌우 양측면의 선두가 상기 후미부보다 더 크게 꺾이도록 상기 후미부보다 더 큰 각도로 일정하게 좌우 폭이 넓어지는 선두부를 포함하는 것
을 특징으로 하는 부유식 수력발전장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 발전기의 회전축은 선후방향으로 상기 제1,제2수차의 회전중심과 상기 가이드 사이에 위치되어 상기 제1,제2수차의 대칭선 및 상기 가이드의 중심선과 일직선 상에 상하방향으로 수직으로 설치되며;
상기 가이드의 선두 모서리는 좌우 양끝단이 사면으로 모따기 마감된 형태이며, 그 가운데 부분이 상기 발전기의 회전축을 중심으로 하는 일정 곡률로 오목하게 파인 형태인 것;
을 특징으로 하는 부유식 수력발전장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 회전력 전달유닛은 상기 제1,제2수차 위에 프레임에 설치되는 것으로,
상기 제1,제2 수차의 회전축 상측에 결합되어 상기 제1,제2 수차와 함께 회전되는 제1베벨기어들과;
각 상기 제1베벨기어에 교차되어 수평방향으로 설치된 제2 베벨기어의 회전축의 양단부에 설치되며 제 1베벨기어와 각각 결합되는 제2베벨기어들과;
상기 제2베벨기어들이 설치된 제2 베벨기어의 회전축에 설치되어 제2 베벨기어들과 함께 회전되는 웜기어와;
상기 웜기어에 결합되며 상기 발전기의 회전축을 회전시킬 수 있도록 상기 발전기의 회전축 상에 결합된 웜 휠; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 수력발전장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 프레임은
그 선두 좌우 양측 위에 각각 상기 제1,제2수차가 설치되고, 그 후미 측 위에 상기 가이드가 설치되며, 상기 발전기의 회전축이 선후방향으로 상기 제1,제2수차의 회전중심과 상기 가이드 사이에 설치되되 상기 제1,제2수차의 대칭선 및 상기 가이드의 중심선과 일직선상에 수직으로 설치되는 베이스를 포함하며;
상기 베이스는
상기 발전기의 회전축을 중심으로 한 가상의 원에 대하여,
선두가 넓고 후미가 좁은 형태이면서 상기 발전기의 회전축을 지나는 중심선에 대하여 좌우 대칭되며, 상기 발전기의 회전축 중심에서 후미까지 길이가 상기 가이드보다 길되 상기 가상의 원의 반경과 같고, 상기 발전기의 회전축 중심에서 선두까지 길이가 상기 발전기의 회전축 중심과 상기 제1,제2수차의 회전중심까지 길이보다 길되 상기 가상의 원의 반경보다는 짧으며;
상기 제1,제2수차의 반경은 상기 가상의 원의 반경방향으로 상기 제1,제2수차의 회전중심에서 상기 가상의 원까지의 거리와 같은 것;
을 특징으로 하는 부유식 수력발전장치.