KR102433633B1

KR102433633B1 - 수력 발전 장치

Info

Publication number: KR102433633B1
Application number: KR1020197026140A
Authority: KR
Inventors: 도모야 가와이; 히로미쓰 곤도; 도시히로 오노다
Original assignee: 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2022-08-17
Anticipated expiration: 2038-02-13
Also published as: KR20190113930A; CN110300846A; JP2018135798A; WO2018155256A1; CN110300846B

Abstract

보수 점검하는 기간을 길게 연장하여, 용이하게 유지할 수 있는 수력 발전 장치를 제공한다. 이 수력 발전 장치는, 수력을 회전력으로 변환하는 날개차(2)와, 날개차(2)에 장착된 날개축(5)으로서, 1개 이상의 베어링(7, 8)에 의해 회전 가능하게 지지되는 날개축(5)과, 날개축(5)의 회전을 증속하는 기어부(6)와, 기어부(6)에 연결되어 발전하는 발전기(10)와, 날개축(5), 1개 이상의 베어링(7, 8), 및 기어부(6)를 수용하는 기어 박스(9)로서, 또한 1개 이상의 베어링(7, 8)에 사용되는 식품 기계용 그리스 A 및 기어부(6)에 사용되는 식품 기계용 그리스 B를 포함하는 식품 기계용 그리스를 수용하는 기어 박스(9)를 구비한다. 식품 기계용 그리스 A와, 식품 기계용 그리스 B는, 증조제와 베이스 오일의 종류가 같으며, 또한 식품 기계용 그리스 A보다 식품 기계용 그리스 B의 조도가 크다.

Description

수력 발전 장치

본 출원은, 2017년 2월 3일자 일본 특허출원 제2017-030695의 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체를 참조에 의해 본원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다.

본 발명은, 수력 발전 장치에 관한 것이며, 예를 들면, 수로(水路) 등에 설치되는 수력 발전 장치에 관한 것이다.

종래의 수력 발전 장치는, 수차(水車)만이 수몰(水沒)된 것이며, 각종 보조 기기 종류를 필요로 하고 있었지만, 수차부(水車部)와 증속기부를 일체로 하고 발전기부를 수상(水上)에 설치한 것이 제작되어 왔다(특허문헌 1).

예를 들면, 도 10에 나타낸 바와 같이, 수차부(50)와 증속기부(51)를 일체로 하고 발전기부(52)를 수상에 설치한 수력 발전 장치는, 물의 저항을 억제하기 위해 최대한 컴팩트화가 도모되어 있고, 기어 박스 내의 기어와, 이 기어를 지지하는 베어링은 인접하여 설치되어 있다. 한정된 공간에 증속용의 기어와 이 기어를 지지하는 베어링이 인접하기 때문에 베어링과 기어의 양쪽에 유효한 윤활제를 사용한다. 이 윤활제로서, 유지보수성을 고려하면 오일보다 그리스(grease) 쪽이 취급하기 쉽기 때문에, 내식성(耐蝕性), 내수성(耐水性)을 가지는 그리스가 적용된다.

또한, 회전 날개의 회전 토크를 전달시키는 날개축(blade shaft)은, 날개를 장착하는 축의 일부가 물과 접촉하고, 기어 박스 내로 물이 침입하는 것을 방지하기 위하여, 오일 시일이 사용되고 있다. 이 오일 시일은, 내부로부터 수중 측에 펌프 작용을 얻을 수 있도록 설치하여, 기어 박스 내로 물이 침입하지 않는 구성을 채용하고 있다.

상기 그리스에는 식품 기계용 그리스를 사용하고 있다. 최근, 수로에 사용되는 수차에서는, 안전·안심의 관점에서, 식품 기계용 그리스의 적용이 사용자에게 지지되고 있다. 이 식품 기계용 그리스는 누출에 의한 환경 오염의 문제가 없기 때문에 바람직하다.

일본 공개특허 평9-32716호 공보

그러나, 기어 박스에 식품 기계용 그리스를 사용한 경우에, 기어의 윤활 상태가 불안정해져, 기어에 과도한 승온(昇溫) 등이 생기는 경우가 있었다. 이로써, 수력 발전 장치를 보수 점검하는 기간이 짧아지고, 이 수력 발전 장치를 유지, 관리하는데 유지보수 비용 등의 부담이 커진다. 또한, 식품 기계용 그리스라도 누출이 적은 것이 바람직하다. 즉, 그리스의 누출이 적으면 윤활 수명이 연장되는 효과가 가진다.

본 발명의 목적은, 보수 점검하는 기간을 길게 연장하여, 용이하게 유지할 수 있는 수력 발전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 수력 발전 장치는, 수력을 회전력으로 변환하는 날개차(impeller)와,

이 날개차에 장착된 날개축으로서, 1개 이상의 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 날개축과,

이 날개축의 회전을 증속하는 기어부와,

이 기어부에 연결되어 발전하는 발전기와,

상기 날개축, 상기 1개 이상의 베어링, 및 상기 기어부를 수용하는 기어 박스로서, 또한 상기 1개 이상의 베어링에 사용되는 식품 기계용 그리스 A 및 상기 기어부에 사용되는 식품 기계용 그리스 B를 포함하는 식품 기계용 그리스를 수용하는 기어 박스를 구비한 수력 발전 장치로서,

상기 식품 기계용 그리스 A와, 상기 식품 기계용 그리스 B는, 증조제(增稠劑; thickener)와 베이스 오일 모두 종류가 같으며, 또한 상기 식품 기계용 그리스 A보다 상기 식품 기계용 그리스 B의 조도(稠度; consistency)가 크다.

상기 식품 기계용 그리스는, 식품 기계 용도로서, 누출되어도 환경 오염이 문제가 되지 않는 그리스이며, 각종 규격에 의해 정해져 있고, 예를 들면, 사용 온도, 극압성(極壓性), 내수성 등의 식품 기계의 사용 조건에 따라서 여러 가지 정해진다.

이 구성에 의하면, 기어 박스 내에 있어서, 베어링용의 식품 기계용 그리스(식품 기계용 그리스 A)와, 기어부용의 식품 기계용 그리스(식품 기계용 그리스 B)는, 증조제와 베이스 오일의 종류가 같은 것으로 하고 있다. 단, 베어링용의 식품 기계용 그리스보다 기어부용의 식품 기계용 그리스의 조도가 크다. 기어부에 사용한 조도가 큰 유연한 식품 기계용 그리스는, 기어 톱니면으로의 윤활 공급성이 양호해져, 기어부의 과도한 승온 등이 억제된다. 베어링에 사용한 조도가 작은 딱딱한 식품 기계용 그리스는, 베어링으로부터 누출되는 것이 억제되어, 베어링의 윤활 성능이 유지된다.

또한, 기어 박스 내에 있어서, 베어링용의 식품 기계용 그리스와, 기어부용의 식품 기계용 그리스가 서로 섞이는 경우가 있어도, 양 그리스는 증조제와 베이스 오일의 종류가 동일하기 때문에, 성능에 미치는 영향은 거의 없다. 따라서, 수력 발전 장치를 보수 점검하는 기간을 길게 연장하여, 용이하게 유지할 수 있다.

상기 1개 이상의 베어링 중 1개의 베어링은, 상기 기어부의 일측에 위치하고, 적어도 상기 기어부 측의 일측면에 시일 부재를 구비해도 된다. 상기 시일 부재는, 예를 들면, 심금(芯金; core member)을 덮는 탄성체로 이루어지는 시일, 또는 금속제의 차폐판이다. 이 구성에 의하면, 상기 시일 부재에 의해, 베어링용의 식품 기계용 그리스와, 기어부용의 식품 기계용 그리스가 섞이기 어려워지므로, 기어부 및 베어링의 윤활 성능을 유지하는 데 더욱 바람직하다.

상기 기어 박스는, 기어부 부근부에, 상기 식품 기계용 그리스 B를 저류(貯留)하는 윤활유 저류부를 가지는 것이라도 된다. 상기 기어부 부근부는, 예를 들면, 기어부의 일부분에 대하여 소정 간격을 두고 설치되어, 중력에 의해 상기 식품 기계용 그리스를 일정량 저류할 수 있는 기어 박스의 일부이다. 이 구성에 의하면, 기어 박스의 기어부 부근부에 윤활유 저류부를 구비하고, 이 윤활유 저류부에 식품 기계용 그리스 B를 저류하여 둠으로써, 기어 톱니면에 식품 기계용 그리스가 확실하게 공급된다.

상기 기어 박스에는, 상기 식품 기계용 그리스를 배출하는 드레인공이 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 수력 발전 장치의 유지보수 시에 있어서, 오래된 식품 기계용 그리스를 드레인공으로부터 용이하게 배출할 수 있다.

상기 기어 박스 내로의 물의 침입을 방지하는 복수의 오일 시일이 상기 날개축에 설치되어도 된다. 이 경우, 1개의 오일 시일이 날개축에 설치된 구성보다 식품 기계용 그리스의 누출 속도가 늦어지게 되어, 기어 박스 내의 식품 기계용 그리스의 감소도 억제된다.

특허청구범위 및/또는 명세서 및/또는 도면에 개시된 2가지 이상의 구성의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다. 특히, 청구의 범위의 각 청구항의 2가지 이상의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다.

본 발명은, 첨부한 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시형태의 설명으로부터, 보다 명료하게 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 실시형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 정하기 위해 이용되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해 정해진다. 첨부 도면에 있어서, 복수의 도면에서의 동일한 부호는, 동일 또는 상당하는 부분을 나타낸다.
도 1은 제1 실시형태에 관한 수력 발전 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 수력 발전 장치의 측면도이다.
도 3은 도 1의 수력 발전 장치의 일부(도 2의 III부)의 사시도이다.
도 4는 도 1의 수력 발전 장치의 기어 박스 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 일부(V부)를 확대한 확대도이다.
도 6은 도 1의 수력 발전 장치의 오일 시일 등의 확대 단면도(斷面圖)이다.
도 7은 도 1의 수력 발전 장치의 오일 시일의 단면도와 종래예의 오일 시일의 단면도를, 각각 다이아그램(a)과 (b)와 비교하여 나타낸 도면이다.
도 8은 제2 실시형태에 관한 오일 시일의 배치예를 나타낸 단면도이다.
도 9는 제3 실시형태에 관한 오일 시일 등의 배치예를 나타낸 단면도이다.
도 10은 종래예의 수력 발전 장치의 정면도이다.

본 발명의 실시형태에 관한 수력 발전 장치를 도 1 내지 도 7과 함께 설명한다.

<수력 발전 장치 전체의 개략적인 구성에 대하여>

도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 이 수력 발전 장치는, 예를 들면, 하천이나 용수로 등의 유수(流水)가 있는 수로(1)에 설치되고, 날개차(2)의 회전을 받아 발전을 행한다. 이 수력 발전 장치는, 발전 장치 본체(3)와, 이 발전 장치 본체(3)를 지지하는 지지 장치(4)를 구비한다. 발전 장치 본체(3)는, 도 4에 나타낸 날개차(2), 날개축(5), 기어부(6), 제1 및 제2 베어링(7, 8), 기어 박스(9), 및 도 1에 나타낸 발전기(10)를 구비한다. 먼저, 지지 장치(4)에 대하여 설명한다.

<지지 장치(4)에 대하여>

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 지지 장치(4)는, 2개의 수평 지지재(11, 11)와, 지지 플레이트(12)와, 지지통(13)을 구비한다. 2개의 수평 지지재(11, 11)는, 수로(1)의 양 측벽면의 상단(上端) 사이에 평행하게 걸쳐놓은 봉형(棒形)의 지지재이다. 이들 수평 지지재(11, 11)는, 지지 플레이트(12)를 통하여 일정 간격을 둔 상태로 설치되어 있다. 지지 플레이트(12)는, 수평 지지재(11, 11)에 지지되어 있다. 지지 플레이트(12)의 상부에 발전기(10)가 설치되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 지지 플레이트(12)의 하부에, 지지통(13)을 통하여, 기어 박스(9)가 연결되어 있다. 지지통(13)은, 중공(中空) 원통형으로 상하 방향을 따라 연장되고, 이 지지통(13)의 상단부 및 하단부에 각각 플랜지부가 설치되어 있다. 지지 플레이트(12)의 하부에 대하여, 지지통(13)의 상단부의 플랜지부가 복수의 볼트에 의해 연결되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 지지통(13)의 하단부의 플랜지부에 대하여, 기어 박스(9)가 복수의 볼트에 의해 연결되어 있다.

<날개차 등에 대하여>

도 1에 나타낸 바와 같이, 날개차(2)는, 수로(1)의 유수 중에 잠기는 상태로 설치되어 수력을 회전력으로 변환한다. 날개차(2)는, 회전 축심 L1이 유수가 흐르는 방향과 평행한 프로펠러형이다. 날개차(2)는, 상기 회전 축심 L1에 설치되는 허브(2a)와, 이 허브(2a)의 외주면(外周面)으로부터 반경 방향 외측으로 방사상으로 연장되는 복수(예를 들면, 5개)의 블레이드(blade)(2b)를 구비한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 블레이드(2b)의 선단부는, 상류측을 향해 경사져 있다.

<기어 박스 구조 등>

도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 허브(2a)에 동축(同軸)에 날개축(5)이 장착되고, 이 날개축(5)은, 2개의 제1 및 제2 베어링(7, 8)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 날개축(5)의 회전은 기어부(6)에 의해 증속된다. 날개축(5), 제1 및 제2 베어링(7, 8), 및 기어부(6)는, 기어 박스(9)에 수용되어 있다.

한편, 도 2에 나타낸 바와 같이, 발전기(10)의 입력축(도시하지 않음)이 지지통(13) 내로 연장되어 있다. 지지통(13) 내에 있어서, 상기 입력축의 하단(下端)과 동력 전달축(14)의 상단이, 도시하지 않은 회전 연결구를 통하여 동축에 연결되어 있다. 동력 전달축(14)의 축심과 날개축(5)의 축심(軸心)이 서로 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 동력 전달축(14)은, 지지통(13) 내의 베어링(도시하지 않음)에 의해, 이 지지통(13)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 기어부(6)는, 맞물리는 한 쌍의 제1 및 제2 베벨 기어(6a, 6b)를 구비한다. 기어 박스(9) 내에 있어서, 날개축(5)의 외주(外周)에 키(15)를 통하여 제1 베벨 기어(6a)가 끼워맞추어지고, 동력 전달축(14)의 외주에 키(16)를 통하여 제2 베벨 기어(6b)가 끼워맞추어져 있다. 동력 전달축(14)의 하단부에서의 외주면에 수나사가 형성되고, 이 수나사에 너트 부재(17)가 나사결합됨으로써, 동력 전달축(14)에 대하여 제2 베벨 기어(6b)가 이탈이 방지된다. 이들 베벨 기어(6a, 6b)에 의해, 날개축(5)의 회전이 동력 전달축(14)에 증속되어 전달된다. 따라서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 동력 전달축(14)과 함께 상기 입력축이 회전함으로써, 발전기(10)가 발전한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 기어 박스(9)는, 기어 박스 본체(18)와, 이 기어 박스 본체(18)의 개구단에 인롱(印籠) 방식으로 끼워맞추어지는 끼워맞춤부(19)를 구비한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 끼워맞춤부(19)의 외주면에 환형(環形) 홈(19a)이 형성되고, 이 환형 홈(19a)에 환형의 시일 부재(20)가 설치되어 있다. 환형의 시일 부재(20)로서, 예를 들면, O링이 적용된다. 이 시일 부재(20)에 의해, 기어 박스 본체(18)의 내주면(內周面)과 끼워맞춤부(19)의 외주면과의 밀봉성을 높이고 있다.

끼워맞춤부(19)에서의 끼워맞춤공(19b)에 제1 베어링(7)의 외륜 외주면이 끼워맞추어져 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 기어 박스 본체(18)의 끼워맞춤공(18a)에 제2 베어링(8)의 외륜 외주면이 끼워맞추어져 있다. 이들 베어링(7, 8)은 동축으로 서로 대향하도록 배치되어 있다. 베어링(7, 8)은, 각각 깊은 홈 볼베어링이 적용된다. 단, 제1 베어링(7)으로서는, 제2 베어링(8)보다 베어링 사이즈가 큰 것이 채용되어 있다. 또한, 제1 베어링(7)은, 양 측면에 베어링 공간을 밀봉하는 시일 부재(7a, 7a)를 구비하고 있는 것에 대하여, 제2 베어링(8)은, 시일 부재가 없는 개방형(開放型)이다. 상기 시일 부재(7a)로서, 이 예에서는 금속제의 차폐판이 적용되고 있다.

날개축(5)은, 축 방향의 기단측(基端側)[날개차(2) 측]으로부터 선단측[도 4의 지면(紙面) 우측]을 따라 순차적으로, 중경부(中徑部)(5a), 플랜지부(5b), 대경부(大徑部)(5c), 및 소경부(小徑部)(5d)를 가지고, 이들은 일체로 형성되어 있다.

날개축(5)의 대경부(5c)에 제1 베어링(7)의 내륜 내경면(內徑面)이 끼워맞추어져 있다. 제1 베어링(7)의 내륜의 일단면(一端面)이 플랜지부(5b)와 맞닿고, 상기 내륜의 타단면이 스냅링(21)에 의해 위치결정되어 있다.

날개축(5)의 소경부(5d)에 제2 베어링(8)의 내륜 내경면이 끼워맞추어져 있다. 이 제2 베어링(8)의 내륜의 일단면과, 제1 베벨 기어(6a)의 원통부의 단면(端面)과의 사이에, 스페이서(22)가 설치되어 있다. 또한, 소경부(5d)의 선단측의 외주면에 수나사가 형성되고, 이 수나사에 너트 부재(23)를 나사결합됨으로써, 제2 베어링(8)이 축 방향으로 위치결정되어 있다.

스페이서(22)는, 제2 베어링(8)에 가까운 외주면 부분에, 반경 방향으로 세워 설치되는 환형의 플랜지(flange)(22a)가 부설된 플랜지가 형성된 스페이서(22)이다. 플랜지(22a)의 외주면은, 축 방향의 기단측으로부터 선단측을 향함에 따라 소경(小徑)으로 되는 경사면으로서 형성되어 있다. 기어 박스 본체(18)의 끼워맞춤공(18a)의 선단부는, 상기 플랜지(22a)의 외주면의 경사면에 소정 간극 δ을 두고 대향하는 경사면으로서 형성되어 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 기어 박스(9)는, 식품 기계용 그리스 Gr을 저류하는 윤활유 저류부(24)를 구비한다. 이 윤활유 저류부(24)는, 기어 박스 본체(18)의 바닥면부(25), 이 바닥면부(25)에 연결되는 벽면부(26), 및 끼워맞춤부(19) 중 상기 벽면부(26)에 대향하는 대향면부(27)로 구성된다. 또한, 윤활유 저류부(24)는, 냉각이 촉진되도록 바닥면부(25)의 두께를 얇게 하고 있다. 이 윤활유 저류부(24)에 저류로 된 식품 기계용 그리스 Gr에, 제1 베벨 기어(6a) 중 적어도 일부의 톱니가 침지된 상태로 유지된다. 제1 베벨 기어(6a)가 회전함으로써, 윤활유 저류부(24)에 저류로 된 식품 기계용 그리스 Gr이 긁어올려져 각부에 골고루 퍼진다.

그리고, 식품 기계용 그리스 Gr은, 도 4에 나타낸 제1 및 제2 베벨 기어(6a, 6b)의 각 톱니에 미리 도포되어 있다. 제1 및 제2 베어링(7, 8)의 베어링 공간에도 식품 기계용 그리스 Gr이 봉입(封入)되어 있다. 단, 후술하는 바와 같이, 제1 및 제2 베어링(7, 8)에, 사용되는 식품 기계용 그리스 Gr과, 기어부(6)에 사용되는 식품 기계용 그리스 Gr은, 증조제와 베이스 오일의 종류가 같으며, 또한 제1 및 제2 베어링(7, 8)에 사용되는 식품 기계용 그리스 Gr보다 기어부(6)에 사용되는 식품 기계용 그리스 Gr의 조도가 크다. 증조제의 종류로서, 예를 들면, 우레아 화합물, 리튬 비누, 불소 수지 등을 들 수 있지만, 증조제의 종류가 같다는 것은, 베어링용 및 기어부용의 양 그리스 함께, 증조제로서, 예를 들면, 같은 우레아 화합물이 적용되는 것을 의미한다. 단, 상기 우레아 화합물에만 한정되는 것은 아니다. 베이스 오일의 종류로서, 예를 들면, 광유(鑛油), 에스테르, 디에스테르, 합성 오일 등을 들 수 있지만, 베이스 오일의 종류가 같다는 것은, 베어링용 및 기어부용의 양 그리스 함께, 베이스 오일로서, 예를 들면, 같은 광유가 적용되는 것을 의미한다. 단, 상기 광유에만 한정되는 것은 아니다.

기어 박스 본체(18)의 바닥면부(25)에는, 저류로 된 식품 기계용 그리스 Gr을 배출하는 드레인공(25a)이 형성되어, 이 드레인공(25a)에 도시하지 않은 드레인 볼트가 착탈 가능하게 설치되어 있다. 또한, 기어 박스 본체(18)의 상면부에는, 식품 기계용 그리스 Gr을 급지(給脂)하기 위한 급지공(給脂穴)(18b)이 형성되고, 이 급지공(18b)에 그리스 니플(grease nipple)(도시하지 않음) 등이 설치되어 있다. 기어 박스(9) 내의 식품 기계용 그리스 Gr을 흡인 가능한 부속품(attachment)(도시하지 않음)을 드레인공(25a)에 장착하면, 보다 용이하게 식품 기계용 그리스 Gr의 교환 작업을 행할 수 있다. 새롭게 급지된 식품 기계용 그리스 Gr의 일부는, 중력의 영향에 의해 윤활유 저류부(24)에 저류로 된다.

도 6은, 이 수력 발전 장치의 오일 시일 등의 확대 단면도이다. 도 7은, 이 수력 발전 장치의 오일 시일(28)의 단면도와 종래예의 오일 시일(53)의 오일 시일의 단면도를, 각각 다이아그램(a)과 (b)와 비교하여 나타낸다. 도 7의 화살표 GV의 길이는 그리스 누출 속도를 나타내고, 화살표 GV의 방향은 그리스 누출 방향을 나타낸다. 후술하는 도 8, 도 9에 대하여도 같다. 도 4, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태에서는, 기어 박스(9)의 끼워맞춤부(19)와, 날개축(5)의 중경부(5a)의 외주면과의 사이에, 복수(이 예에서는 2개)의 오일 시일(28)이 설치되어 있다.

이 실시형태에서는, 2개의 오일 시일(28, 28)을 장착하고 있으므로, 1개째의 오일 시일(28)과 2개째의 시일 립(seal lip)(28)에 의해 구획된 부분이 구별 공간으로 되고, 이 공간의 그리스가 물 측으로 누출되어도 인접하는 2개째의 시일 립이 장벽으로 되어, 기어 박스측 즉 베어링 측의 그리스의 누출이 억제된다. 그 결과, 종래예의 1매 시일보다, 그리스의 누출 속도가 늦어지게 되어, 그리스의 감소도 억제된다.

<식품 기계용 그리스에 대하여>

이 실시형태에서는, 제1 및 제2 베어링(7, 8)에 사용되는 식품 기계용 그리스(식품 기계용 그리스 A)로서, 예를 들면, 모빌 SHC 시리즈의 폴리레이(Polyree) 462[혼화(混和) 조도: 280]가 이용되고, 기어부(6)에 사용되는 식품 기계용 그리스로서, 폴리레이 005(혼화 조도: 415)를 사용하고 있다. 각 그리스는, 함께 폴리레이시리즈의 그리스이며, 서로 섞여도 성능에 미치는 영향은 거의 없다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 베어링(7)은, 적어도 기어부 측의 일측면에 시일 부재(7a)를 구비하고 있으므로, 제1 베어링(7)용의 식품 기계용 그리스와, 기어부(6)용의 식품 기계용 그리스(식품 기계용 그리스 B)가 섞이기 어려워진다. 또한, 스페이서(22)에 플랜지(22a)를 부착하는 등에 의해, 제2 베어링(8)용의 식품 기계용 그리스와, 기어부(6)용의 식품 기계용 그리스가 섞이기 어려워진다. 그리고, 전술한 식품 기계용 그리스의 예의 그 밖에, NOK 클루바의 클루바 후드 NH1 94-301, FUCHS LUBRITECH GmbH사 제조의 카시다 그리스(cassida grease) EPS00을 사용할 수도 있다.

또한, 이 실시형태의 식품 기계용 그리스 A, B의 조도차는 135이지만, 조도차가 105 초과 165 미만의 범위에 있으면, 유효한 윤활 특성을 얻을 수 있다. 조도차이에 의한 윤활 특성의 양호 또는 불량을 표 1에 나타낸다. 이 시험 조건은, 다음과 같다.

시험 조건; 130 min^-1, 시험 시간: 1000시간

표 1에 있어서, 「최적」의 판단 기준은 Fe의 함유량에 있어서 0.1 wt% 이하, 「적합」의 판단 기준은 동 0.1∼0.4 wt%, 「부적합」의 판단 기준은 동 0.4 wt% 이상이다.

표 1 조도차와 특성의 관계

조도차	105 이하	105∼125	125∼145	145∼165	165 이상
특성	부적합	적합	최적	적합	부적합

<작용 효과에 대하여>

이상 설명한 수력 발전 장치에 의하면, 기어 박스(9) 내에 있어서, 제1 및 제2 베어링(7, 8)용의 식품 기계용 그리스와, 기어부(6)용의 식품 기계용 그리스는, 증조제와 베이스 오일의 종류가 같은 것으로 하고 있다. 단, 제1 및 제2 베어링(7, 8)용의 식품 기계용 그리스보다 기어부(6)용의 식품 기계용 그리스의 조도가 크다. 기어부(6)에 사용한 조도가 큰 유연한 식품 기계용 그리스는, 기어 톱니면으로의 윤활 공급성이 양호해져, 기어부(6)의 과도한 승온 등이 억제된다. 제1 및 제2 베어링(7, 8)에 사용한 조도가 작은 딱딱한 식품 기계용 그리스는, 제1 및 제2 베어링(7, 8)으로부터 누출되는 것이 억제되어, 제1 및 제2 베어링(7, 8)의 윤활 성능이 유지된다.

또한, 기어 박스(9) 내에 있어서, 제1 및 제2 베어링(7, 8)용의 식품 기계용 그리스와, 기어부(6)용의 식품 기계용 그리스가 서로 섞이는 것이 있어도, 양 그리스는 증조제와 베이스 오일의 종류가 동일하기 때문에, 성능에 미치는 영향은 거의 없다. 따라서, 수력 발전 장치를 보수 점검하는 기간을 길게 연장하여, 용이하게 유지할 수 있다.

제1 베어링(7)은, 적어도 기어부(6) 측의 일측면에 시일 부재(7a)를 구비하였으므로, 시일 부재(7a)에 의해, 제1 베어링(7)용의 식품 기계용 그리스와, 기어부(6)용의 식품 기계용 그리스가 섞이기 어려워지므로, 기어부(6) 및 제1 베어링(7)의 윤활 성능을 유지하는 데 더욱 바람직하다.

기어 박스(9)의 기어부 부근부에 윤활유 저류부(24)를 구비하고, 이 윤활유 저류부(24)에 식품 기계용 그리스를 저류하여 둠으로써, 기어 톱니면에 식품 기계용 그리스가 확실하게 공급된다. 윤활유 저류부(24)는, 냉각이 촉진되도록 바닥면부(25)의 두께를 얇게 하고 있으므로, 식품 기계용 그리스의 수냉 효과를 쉽게 얻을 수 있다.

기어 박스(9)에는, 식품 기계용 그리스를 배출하는 드레인공(25a)이 형성되어 있으므로, 수력 발전 장치의 유지보수 시에 있어서, 오래된 식품 기계용 그리스를 드레인공(25a)으로부터 용이하게 배출할 수 있다. 기어 박스 본체(18)의 상면부에는, 식품 기계용 그리스를 급지하기 위한 급지공(18b)이 형성되어 있으므로, 용이하게 식품 기계용 그리스의 교환 작업을 행할 수 있다.

기어 박스(9) 내로의 물의 침입을 방지하는 복수의 오일 시일(28)이 상기 날개축(5)에 설치되어 있으므로, 1개의 오일 시일이 날개축에 설치된 구성보다 식품 기계용 그리스의 누출 속도가 늦어지게 되어, 기어 박스(9) 내의 식품 기계용 그리스의 감소도 억제된다.

<제2 및 제3 실시형태에 대하여>

이하의 설명에 있어서는, 각 실시형태에서 선행하여 설명하고 있는 사항에 대응하고 있는 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 구성의 일부만을 설명하고 있는 경우, 구성의 다른 부분은, 특별히 기재가 없는 한 선행하여 설명하고 있는 형태와 마찬가지로 한다. 동일한 구성로부터 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 실시의 각 형태로 구체적으로 설명하고 있는 부분의 조합뿐만아니라, 특히 조합에 지장이 생기지 않으면, 실시형태끼리를 부분적으로 조합시키는 것도 가능하다.

도 8에 제2 실시형태를 나타낸 바와 같이, 오일 시일(28, 28) 사이의 거리(축 방향의 거리)를, 전술한 실시예보다 넓히고, 오일 시일(28, 28) 사이에 식품 기계용 그리스를 충전하여 두어도 된다. 환언하면, 2개의 오일 시일(28, 28) 사이를 윤활유 저류부(29)로 해도 된다. 이 경우, 2개의 오일 시일(28, 28) 사이를 윤활유 저류부(29)가 장벽으로 되므로, 전술한 실시예보다, 그리스의 누출 속도의 크기를 나타내는 화살표 GV로부터 명백한 바와 같이, 그리스의 누출 속도가 더 늦어지게 되어, 그리스의 감소도 더 억제된다.

도 9에 제3 실시형태를 나타낸 바와 같이, 날개축(5)의 외주면 중, 물과 접촉하는 오일 시일(28)의 앞(상류측)에, 그리스 확산 억제용의 O링(30) 등을 설치해도 된다. 이 경우, 도 7의 실시형태보다, 그리스의 누출 속도의 크기를 나타내는 화살표 GV로부터 명백한 바와 같이, 그리스의 누출 속도가 더 늦어지게 되어, 그리스의 감소도 더 억제된다.

오일 시일(28)을 3개 이상 설치해도 된다.

제1 베어링(7)은, 기어부(6) 측인 일측면에만 시일 부재(7a)를 구비한 한쪽 시일로 해도 된다. 시일 부재(7a)는, 심금을 덮는 탄성체로 이루어지는 시일로 해도 된다.

제1 및 제2 베어링(7, 8)은, 각각 깊은 홈 볼베어링 이외의 롤링 베어링을 적용할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 도면을 참조하면서 바람직한 실시형태를 설명하였으나, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서, 각종 추가, 변경 또는 삭제가 가능하다. 따라서, 그와 같은 것도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

2: 날개차
5: 날개축
6: 기어부
7, 8: 베어링
7a: 시일 부재
9: 기어 박스
10: 발전기
24: 윤활유 저류부
25a: 드레인공
28: 오일 시일

Claims

수력을 회전력으로 변환하는 날개차(impeller);
상기 날개차에 장착된 날개축(blade shaft)으로서, 1개 이상의 베어링에 의해 회전 가능하게 지지되는 날개축;
상기 날개축의 회전을 증속하는 기어부;
상기 기어부에 연결되어 발전하는 발전기; 및
상기 날개축, 상기 1개 이상의 베어링, 및 상기 기어부를 수용하는 기어 박스로서, 또한 상기 1개 이상의 베어링에 사용되는 식품 기계용 그리스(grease) A 및 상기 기어부에 사용되는 식품 기계용 그리스 B를 포함하는 식품 기계용 그리스를 수용하는 기어 박스;
를 포함하는 수력 발전 장치로서,
상기 기어 박스는, 기어부 부근부에, 상기 식품 기계용 그리스 B를 저류(貯留)하는 윤활유 저류부를 구비하고,
상기 식품 기계용 그리스 A와, 상기 식품 기계용 그리스 B는, 증조제(增稠劑)와 베이스 오일 모두 종류가 같으며, 또한 상기 식품 기계용 그리스 A보다 상기 식품 기계용 그리스 B의 조도(稠度; consistency)가 큰,
수력 발전 장치.
제1항에 있어서,
상기 1개 이상의 베어링 중 1개의 베어링은, 상기 기어부의 일측에 위치하고, 적어도 상기 기어부 측의 일측면에 시일 부재를 구비한, 수력 발전 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기어 박스에는, 상기 식품 기계용 그리스를 배출하는 드레인공이 형성되어 있는, 수력 발전 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기어 박스 내로의 물의 침입을 방지하는 복수의 오일 시일이 상기 날개축에 설치된, 수력 발전 장치.
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