KR102438470B1 - 물레방아 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물레방아에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지면에 설치되는 지지부;와, 상기 지지부에 설치되어 자유 회전하는 회전축;과, 상기 지지유닛에 고정되는 복수의 베이스패널과, 상기 베이스패널의 양측에 설치되는 복수의 사이드패널과, 상기 사이드패널 사이에 수용공간을 형성하는 복수의 구획패널과, 상기 사이드패널에 상기 구획패널을 고정하는 고정수단을 포함하되 상기 회전축으로부터 이격되어 배치되고 낙하하는 물에 의해서 회전하는 회전체;와, 상기 회전축과 상기 회전체를 연결하고 상기 회전체를 지지하는 지지유닛; 및 상기 회전축이 일정 회전속도 이상으로 회전하는 것을 방지하는 회전저지부;를 포함하는 물레방아에 의해 달성된다. 이에 따라, 회전체가 손상되는 것을 방지하거나 최소화할 수 있으며, 물레방아가 과도하게 회전하는 것을 방지할 수 있다.

Description

물레방아{A water mill}

본 발명은 관상용 물레방아에 관한 것이다.

일반적으로 물레방아는 흐르는 물 또는 낙하하는 물을 이용하여 작동시키고 이를 통해 에너지를 생산하여 다른 작업을 수행하는데 사용된다.

현재에는 수질을 개선하는데 사용하거나 관상용으로 작동시켜 사용하기도 한다.

선행기술을 살펴보면, 서로 이격 배치되는 테두리와, 상기 테두리에 방사상으로 결합되는 살대와, 상기 테두리의 사이에 배치되는 복수 개의 물갈퀴를 포함하는 물레방아용 수차에 있어서, 상기 테두리의 각각에서 상기 테두리의 중앙에 위치되는 상기 살대들을 연결하며 중앙부분에서 외측으로 돌출되는 축보스부를 포함하는 플랜지 휠, 상기 축보스부에 일부 삽입되도록 끼워져 서로 이격 배치된 상기 테두리를 관통하여 연결하는 지지축, 및 상기 지지축과 일직선상에 배치되어 상기 축보스부의 외측으로 일부 돌출되도록 결합되는 회전축을 포함한다. 여기서, 회전축을 통해 지지축으로 녹물 등의 유입을 방지함으로써 물레방아용 수차의 내구성을 향상시킬 수 있지만, 물갈퀴에 지속적인 충격이 가해지면 물갈퀴가 틀어지거나 이탈하는 문제가 발생한다. 특히, 수차의 무게중심을 조절할 수 없어서 수차의 회전속도가 증가하면 회전축의 한 부분에 원심력이 집중되어 회전축이 파단되는 문제도 발생한다.

대한민국 등록특허 제10-1547675호(공고일자 2015년08월26일)

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구획패널의 이탈을 방지하면서 구획패널을 손쉽게 교체할 수 있고, 사이드패널이 벌어지는 것을 방지할 수 있으면서 회전체가 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 물레방아가 과도하게 회전하는 것을 방지할 수 있는 물레방아를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 무게중심을 조절함으로써 회전축이 파단되는 것을 방지할 수 있고, 물레방아의 작동으로 전기를 생산하여 물레방아의 작동시간을 최대한 늘릴 수 있으며, 동절기에도 가동할 수 있는 물레방아를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 지면에 설치되는 지지부;와, 상기 지지부에 설치되어 자유 회전하는 회전축;과, 상기 지지유닛에 고정되는 복수의 베이스패널과, 상기 베이스패널의 양측에 설치되는 복수의 사이드패널과, 상기 사이드패널 사이에 수용공간을 형성하는 복수의 구획패널과, 상기 사이드패널에 상기 구획패널을 고정하는 고정수단을 포함하되 상기 회전축으로부터 이격되어 배치되고 낙하하는 물에 의해서 회전하는 회전체;와, 상기 회전축과 상기 회전체를 연결하고 상기 회전체를 지지하는 지지유닛; 및 상기 회전축이 일정 회전속도 이상으로 회전하는 것을 방지하는 회전저지부;를 포함하는 물레방아에 의해 달성된다.

또한, 상기 회전체에 물을 공급하도록 상기 회전체의 상부에 배치되고 바닥에 얼음을 녹이는 난방부를 포함하는 수로부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전축을 중심으로 상기 물레방아에서 회전하는 부분의 무게중심이 어느 한쪽으로 치우치는 것을 방지하는 복수의 무게중심조절부;를 더 포함할 수 있다.

또, 상기 무게중심조절부는,

베이스프레임과, 상기 베이스프레임에 설치되는 가이드와, 상기 가이드를 타고 이동하는 무게추 및 상기 무게추를 상기 가이드에 고정 또는 해제하는 구속부를 포함하되, 상기 무게추를 이동시켜 상기 물레방아에서 회전하는 부분의 무게중심을 맞출 수 있다.

또한, 상기 회전체의 회전에 의해서 전기를 생산하는 발전부를 포함하는 발전유닛;을 더 포함할 수 있다.

또, 상기 발전유닛은,

상기 회전체에 설치되는 원형의 내측기어;와, 상기 내측기어와 맞물리고 상기 발전부와 연결되는 피니언;을 포함할 수 있다.

또, 상기 발전부는,

상기 발전부로부터 인입 또는 돌출되는 제1연결부 및 상기 제1연결부에 대응하는 제2연결부를 포함하되, 상기 발전부가 복수로 설치되면 제1연결부가 상기 제2연결부에 끼워져 상기 발전부가 서로 연결되고 연결된 모든 발전부에서 전기를 생산할 수 있다.

또, 상기 구획패널은,

상기 사이드패널의 내측면에 각각 고정되는 끼움편; 및 상기 끼움편 사이에 설치되는 격막;을 포함하되, 상기 구획패널에 지속적으로 충격이 가해져 상기 회전체로부터 상기 격막이 틀어져도 상기 끼움편의 위치는 그대로 유지되고 격막만 틀어짐으로써 상기 사이드패널이 벌어지거나 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 수로부에 물을 공급하는 공급부;를 더 포함할 수 있다.

또, 공급부는, 외부 양수기와 연결되는 커넥터부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전체의 하부에 상기 수로부로부터 배출되는 물을 수거하는 수거부;를 더 포함할 수 있다.

또, 상기 난방부는,

수거부 및 공급부 중 적어도 어느 한 곳에 더 설치될 수 있다.

또한, 상기 회전저지부 및 상기 발전부 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

또, 상기 사이드패널은 내측면에 상기 구획패널의 양단이 끼워지는 각각의 끼움홈이 더 형성되고, 상기 구획패널은 상기 끼움홈에 끼워져 상기 사이드패널로부터 상기 구획패널이 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

또, 상기 끼움편과 상기 격막은,

물이 낙하하는 방향을 기준으로 상기 끼움편과 상기 격막의 결합면이 내측으로 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 발전부로부터 생산되는 전기를 축전하는 배터리;를 더 포함할 수 있습니다.

또한, 상기 수로부의 상부에 전기를 생산하는 풍력발전기;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전저지부, 상기 발전부, 상기 난방부, 상기 배터리 및 상기 풍력발전기 중 적어도 어느 하나를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

또, 상기 회전체는,

회전 관성이 커지도록 상기 회전체의 지름을 적어도 3m 이상으로 형성할 수 있다.

또한, 상기 내측기어에 연결되는 발전부를 수동으로 작동시키는 수동레버;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 물레방아의 무게중심을 정밀하게 분산시킴으로써 물레방아의 중량이 어느 한쪽으로 치우치는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 물레방아 회전시 흔들림을 방지할 수 있고, 회전축에 가해지는 스트레스를 최소화함으로써 회전축이 파단 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 회전저지부를 통해서 물레방아의 속도를 일정하게 제어할 수 있다.

또한, 구획패널이 사이드패널에 끼워짐으로써, 사이드패널로부터 구획패널이 이탈하는 것을 방지할 수 있고, 구획패널에 지속적으로 충격이 가해지면 격막만 파손되거나 이탈함으로써 사이드패널이 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 파손된 격막을 손쉽게 교체할 수 있다.

또한, 회전체에 설치된 내측기어에 발전부를 연결하고 물레방아의 관성을 이용함으로써 적은 힘으로 많은 양의 전기를 생산할 수 있다. 이에 따라, 생산된 전기는 회전저지부, 공급부, 난방부 및 외부기기 중 적어도 어느 하나를 작동시키는데 사용하거나 배터리에 축전시켜 필요할 때 사용할 수 있다. 게다가, 발전부를 통해 회전저지부에 부하가 발생하는 것을 줄일 수 있으며, 이로 인해 회전저지부의 오작동을 최소화할 수 있다.

또한, 풍력발전기를 통해 전기를 생산하고 생산된 전기를 배터리에 축전시켜 유사시에 사용할 수 있다.

또한, 복수의 발전부를 설치하고 이를 서로 연결 또는 해제함으로써, 전력 생산을 조절할 수 있으며, 이를 이용하여 회전저지부의 부하를 줄일 수 있다.

또한, 내측기어와 연결된 발전부에 수동레버를 끼워 회전시키면 물레방아가 회전하고, 회전하는 물레방아의 관성으로 발전부가 일정시간 동안 작동하여 전기를 생산하며, 생산된 전기로 난방부를 작동시켜 물이 어는 것을 방지하거나 얼음을 해동함으로써 영하의 기온에도 물레방아를 작동시킬 수 있다. 게다가, 고드름의 낙하로 인해 물레방아가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 커넥터부를 통해서 외부 양수기를 연결함으로써, 농수로, 개울, 연못 등의 물을 공급받아 물레방아를 작동시킬 수 있다.

또한, 물레방아로 공급되는 물을 수거하고, 수거된 물을 다시 물레방아로 공급함으로써, 가뭄으로 인해 주변에서 물을 공급받지 못해도 자체적으로 물을 순환시켜 물레방아의 작동시간을 최대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 물레방아를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 도 1의 "A"부 요부 확대도.
도 4는 도 1의 "B"부 요부 확대도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 물레방아의 작동상태를 개략적으로 나타낸 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 물레방아의 회전체 내측 또는 외측에 무게중심조절부가 부가된 상태를 개략적으로 나타낸 요부 확대 사시도 및 정면도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 물레방아에 수로부, 공급부, 커넥터부, 수거부, 배터리, 수동레버, 풍력발전기 및 제어부가 부가된 상태를 개략적으로 나타낸 정면도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 물레방아에서 구획패널의 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부 확대도.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 물레방아에서 발전부가 복수로 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 정면도.

본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지된 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 물레방아는, 지지부(1), 회전축(2), 지지유닛(3), 회전체(4) 및 회전저지부(5)를 포함한다. 여기에, 무게중심조절부(6), 발전유닛(7), 수동레버(8), 수로부(9), 커넥터부(10), 수거부(20), 공급부(30), 풍력발전기(40), 배터리(50) 및 제어부(60)를 더 포함할 수 있다.

지지부(1)는, 회전축(2)을 지지하는 수단으로, 가로프레임(11), 세로프레임(12) 및 보강프레임(13)을 포함한다.

가로프레임(11)은, 지면에 고정되는 것으로, 평면에서 본 모양이 대략 직사각으로 형성된다.

세로프레임(12)은, 가로프레임(11)의 상면에 설치되되 가로프레임(11)의 양쪽에 각각 수직으로 세워져 배치된다.

보강프레임(13)은, 세로프레임(12)을 견고하게 지지하는 것으로, 가로프레임(11)과 세로프레임(12)을 연결하되 일단은 세로프레임(12)의 측면에 각각 연결되고, 타단은 가로프레임(11)의 상면에 각각 연결되되 경사지게 배치된다.

회전축(2)은, 대략 환봉 모양으로 형성되되, 양단이 세로프레임(12)에 각각 얹혀지고, 베어링이 내장된 공지 또는 주지된 브래킷 등의 축 구속부(64)(21)를 세로프레임(12)의 상단에 설치하며, 회전축(2)의 양단을 축 구속부(64)(21)에 끼워서 회전축(2)을 구속한다. 또한, 회전축(2)은 후술할 제1지지살(31) 및 커버(34)와 결합하고, 후술할 지지유닛(3), 회전체(4) 및 내측기어(71)가 함께 회전한다. 이에 따른 설명은 후술한다.

지지유닛(3)은, 회전축(2)에 구속되고 회전체(4)를 지지하는 수단으로, 회전축(2)과 회전체(4) 사이에 배치 및 결합하고, 제1지지살(31), 지지살고정편(32), 제2지지살(33) 및 커버(34)를 포함한다.

제1지지살(31)은, 대략 기다란 바(bar) 모양으로 형성되되 다수가 마련되고, 일단은 회전축(2)에 각각 고정되되 방사상으로 전방 및 후방으로 각각 배치되며, 타단은 지지살고정편(32)과 결합한다.

지지살고정편(32)은, 제1지지살(31) 및 제2지지살(33)을 연결하는 수단으로, 대략 링 모양으로 형성되되 제1지지살(31)의 전면 및 후면에 각각 배치되고, 제1지지살(31) 및 제2지지살(33)과 결합한다.

제2지지살(33)은, 대략 기다란 바(bar) 모양으로 형성되되 다수가 마련되고, 일단은 지지살고정편(32)에 각각 끼워져 고정되되 방사상으로 배치되며, 타단은 회전체(4)의 내면에 고정된다. 이때, 제2지지살(33)은, 후술할 구획패널(43)의 수와 동일하게 마련될 수 있고, 제2지지살(33)의 타단이 후술할 2개의 베이스패널(41)과 인접하는 2개의 사이드패널(42)의 경계에 끼워지거나 밀착되어 2개의 베이스패널(41)과 2개의 사이드패널(42)을 동시에 지지할 수 있다. 이에 따라, 회전체(4)에 가해지는 충격으로 인해 회전체(4)가 뒤틀리거나 파손되는 것을 견고하게 방지할 수 있다.

커버(34)는, 제1지지살(31)과 회전축(2)의 결합 부분이 외부로 드러나는 것을 방지하면서 결합 부분에 이물질이 유입되는 것을 방지하는 수단으로, 제1커버 패널(341) 및 제2커버 패널(342)을 포함한다.

제1커버 패널(341)은, 대략 부채꼴 모양으로 형성되는 패널로, 다수가 마련되되 서로 결합하면 원판 모양으로 형성되고, 일단은 회전축(2)에 고정되되 전방 및 후방에 각각 배치되며, 타단은 제2커버 패널(342)과 결합한다.

제2커버 패널(342)은, 기다란 바(bar) 모양으로 형성되되 다수가 마련되고, 양단이 제1커버(34)패널의 둘레에 각각 고정된다. 이때, 제1지지살(31)은 제2커버 패널(342)을 관통한다. 이에 따라, 커버(34)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있고, 제1지지살(31)과 회전축(2)의 결합 부분이 노출되는 것을 방지함으로써 미려한 외관을 유지할 수 있다.

회전체(4)는, 물레방아의 상부에서 떨어지는 물을 담아 회전력을 발생시키는 수단으로, 방사상으로 배치된 제2지지살(33)의 둘레에 배치되어 제2지지살(33)과 결합하고, 베이스패널(41), 사이드패널(42), 구획패널(43) 및 고정수단(44)을 포함한다. 여기서, 회전체(4)는 물레방아의 무게를 증가시키기 위해서 직경을 적어도 2미터 이상으로 형성할 수 있다. 이에 따른 설명은 후술한다.

베이스패널(41)은, 물이 담기는 공간의 바닥을 형성하는 것으로, 대략 직사각의 패널로 다수가 마련되고, 방사상으로 배치된 제2지지살(33)의 둘레에 각각 배치되어 제2지지살(33)과 결합한다.

사이드패널(42)은, 물이 담기는 공간의 측벽을 형성하는 것으로, 대략 사다리꼴 모양의 패널로 베이스패널(41)의 전후방에 각각 배치되되 방사상으로 배치된 제2지지살(33)의 둘레에 각각 배치되어 각각의 제2지지살(33) 및 각각의 베이스패널(41)과 결합한다.

구획패널(43)은, 사이드패널(42) 사이를 다수의 구획패널(43)로 막아서 일정한 크기의 물이 담기는 공간을 형성하기 위한 것으로, 대략 직사각의 판으로 형성되되, 양단은 각각 사이드패널(42)의 내면에 밀착하고, 일단은 베이스패널(41)과 밀착한다. 이에 따라, 베이스패널(41), 사이드패널(42) 및 구획패널(43)이 결합하여 물이 담기도록 일단이 개구된 복수의 공간이 형성된다.

고정수단(44)은, 사이드패널(42)과 사이드패널(42)이 결합하여 형성되는 경계를 밀폐하면서 구획패널(43)을 사이드패널(42)에 견고하게 고정하는 수단으로, 대략 넓적한 바(bar)가 사이드패널(42)과 인접하는 사이드패널(42)의 경계에 각각 밀착되고, 나사 또는 못 등이 넓적한 바 및 사이드패널(42)을 관통하여 구획패널(43)에 박힌다. 이에 따라, 사이드패널(42)과 사이드패널(42) 사이로 누수되는 것을 방지할 수 있고, 사이드패널(42) 사이에 구획패널(43)을 견고하게 고정할 수 있다.

상술한, 구획패널(43)은 사이드패널(42)이 손상되거나 회전체(4)가 틀어지는 것을 방지하기 위해서 끼움편(431) 및 격막(432)을 포함할 수 있다. 이때, 사이드패널(42)의 내면에는 끼움편(431)에 대응하는 끼움홈(421)이 각각 형성될 수 있고, 베이스패널(41)의 내면에는 격막(432) 또는 구획패널(43)에 대응하는 홈(미도시)이 형성될 수 있다.

끼움편(431)은, 대략 기다란 바(bar) 모양으로 형성되되 끼움홈(421)에 대응하고, 각각의 끼움홈(421)에 끼워져 고정된다. 이때, 끼움편(431)은 일단이 베이스패널(41)의 내면에 형성된 홈에 끼워지거나 베이스패널(41)의 내면에 밀착할 수 있다.

격막(432)은, 대략 직사각 모양의 패널로 끼움편(431) 사이에 배치되어 끼움편(431)과 밀착하고 일단은 베이스패널(41)의 내면에 형성된 홈에 끼워지거나 베이스패널(41)의 내면에 밀착할 수 있다. 이에 따라, 격막(432)에 지속적인 충격이 가해지면 끼움편(431)으로부터 격막(432)이 이탈하거나 격막(432)에 큰 충격이 가해지면 격막(432)만 파손됨으로써, 사이드패널(42)의 손상 및 벌어짐 또는 회전체(4)가 틀어지는 것을 방지할 수 있다.

여기서 끼움편(431')과 격막(432')은, 물이 낙하는 방향을 기준으로 결합면(433)이 내측으로 소정 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 결합면(433)이 수직인 상태에서 격막(432)에 지속적인 충격이 가해지면 끼움편(431)으로부터 격막(432)이 조금씩 어긋나면서 단차가 발생하고 더 나아가 격막(432)이 이탈할 수 있다. 하지만, 상술한 바와 같이 결합면(433)을 소정 경사지게 형성하면, 격막(432')에 지속적인 충격이 가해지더라도 결합면(433)이 아래로 갈수록 좁아짐으로써 큰 충격이 가해지기 전까지는 끼움편(431')으로부터 격막(432')이 어긋나거나 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

회전저지부(5)는, 회전체(4)가 과도하게 회전하는 것을 방지하는 수단으로, 세로프레임(12)의 상부에 배치되되 회전축(2)과 연결되고, 저지부 브래킷(51), 회전저지 기어박스(52) 및 저지 모터(53)를 포함한다.

저지부 브래킷(51)은, 회전저지 기어박스(52) 및 저지 모터(53)를 지지하는 수단으로, 세로프레임(12)의 상부 전면에 밀착하여 고정된다.

회전저지 기어박스(52)는, 회전축(2)과 연결되어 회전축(2)이 과도하게 회전하는 것을 저지하는 수단으로, 저지부 브래킷(51)의 상단에 배치되어 고정되고, 저지 모터(53)와 연결된다.

저지 모터(53)는, 회전저지 기어박스(52)를 작동시키는 것으로, 저지부 브래킷(51)의 저면에 배치되어 고정되고, 회전저지 기어박스(52)와 연결되며, 제어부(60)에 의해 제어된다. 이에 따라, 저지 모터(53)가 작동하면 회전저지 기어박스(52)의 기어(미도시) 회전 속도를 늦춰서 회전축(2)이 과도하게 회전하는 것을 방지할 수 있고, 나아가 회전축(2)을 일정한 회전 속도로 유지시킬 수 있어서 미려한 작동상태를 유지할 수 있다.

무게중심조절부(6)는, 회전축(2)을 중심으로 회전체(4)의 무게가 어느 한쪽으로 치우치지 않도록 균형을 조절하는 수단으로, 베이스프레임(61), 가이드(62), 무게추(63) 및 구속부(64)를 포함한다.

베이스프레임(61)은, 가이드(62)를 지지하는 수단으로, 대략 기다란 직사각의 플레이트 양단을 직각으로 절곡한 모양으로 형성되고, 다수가 마련되되 사이드패널(42)의 내면 또는 회전체(4)의 외면 중 적어도 어느 한 면에 설치될 수 있다.

가이드(62)는, 무게추(63)를 안내하는 수단으로, 대략 환봉으로 형성되되 양단이 베이스프레임(61)의 절곡된 부분에 각각 고정된다. 이때, 가이드(62)는 중심축이 회전축(2)을 향해 배치될 수 있다.

무게추(63)는, 회전축(2)을 기준으로 물레방아에서 회전하는 부분의 무게중심이 어느 한쪽으로 치우치지 않도록 조절하는 수단으로, 원형의 블록으로 형성되되 중심 부분이 가이드(62)에 끼워진다. 이에 따라, 무게추(63)는 가이드(62)를 타고 이동할 수 있다.

구속부(64)는, 가이드(62)에 무게추(63)를 고정 또는 해제하는 수단으로, 무두볼트 등이 사용되고, 무게추(63)의 외면에 나사 결합 된다. 이에 따라, 회전축(2)을 중심으로 물레방아에서 회전하는 부분의 무게중심이 틀리면 해당하는 무게추(63)를 이동시킨 후 구속부(64)를 조여서 무게추(63)를 가이드(62)에 견고하게 고정한다.

가령, 물레방아에서 회전하는 부분의 무게중심이 어느 한쪽으로 치우친 상태에서 물레방아의 회전속도가 점점 상승하면, 원심력 또한 점점 커지는데 이때 무게 중심이 치우친 부분으로 원심력이 집중되고, 회전축(2)의 한 부분에 지속적인 힘이 가해져서 회전축(2)이 파단되는 문제가 발생한다.

하지만, 본 발명은 무게중심조절부(6)를 통해 물레방아에서 회전하는 부분의 무게중심을 조절함으로써 회전축(2)이 파단되는 것을 방지할 수 있다.

발전유닛(7)은, 회전체(4)의 회전에 의해서 전기를 생산하는 것으로, 내측기어(71), 피니언(72) 및 발전부(73)를 포함한다.

내측기어(71)는, 피니언(72)을 회전시키는 수단으로, 대략 링 모양의 기어가 회전체(4)의 외면에 설치된다. 이에 따라, 내측기어(71)가 회전체(4)와 결합함으로써 회전체(4)가 좀 더 견고해질 수 있다.

피니언(72)은, 발전부(73)를 작동시키는 수단으로, 내측기어(71)와 맞물리고, 발전부(73)와 연결된다. 이에 따라, 회전체(4)가 회전하면 내측기어(71)가 회전하고, 내측기어(71)가 회전하면 피니언(72)이 회전함으로써, 발전부(73)가 작동한다.

여기서, 내측기어(71) 및 피니언(72)은 베벨기어 모양으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 내측기어(71)가 외측으로 하향 경사지게 형성됨으로써 내측기어(71)로 이물질이 쌓이는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 기어가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

발전부(73)는, 피니언(72)의 회전에 의해 전기를 생산하는 수단으로, 일측에 후술할 수동레버(8)에 대응하는 레버삽입구(731)가 마련되고, 저면에 제1연결부(732)가 마련되며, 상면에 제1연결부(732)에 대응하는 제2연결부(733)가 마련된다. 또한, 발전부(73)는 세로프레임(12)의 일측에 설치되고, 후술할 제어부(60)에 의해 제어되며, 피니언(72)이 회전하면 제2연결부(733)가 회전하고, 제1연결부(732)가 회전하면 발전부(73)에서 전기를 생산한다. 이렇게 생산된 전기는 후술할 배터리(50)에 축전 되거나 회전저지부(5), 난방부(93), 펌프(302) 및 제어부(60) 중 적어도 어느 하나를 작동시키는데 사용될 수 있다.

수동레버(8)는, 피니언(72)과 연결되는 발전부(73)를 수동으로 가동하는 수단으로, 지지부(1)의 한 부분에 마련되고, 회전체(4)가 정지한 상태에서 수동레버(8)를 레버삽입구(731)에 꽂아서 수동레버(8)를 회전하면 발전부(73)가 작동하면서 피니언(72)이 회전한다. 이에 따라, 회전체(4)가 회전하고, 이후 회전체(4)의 회전 관성이 커지면서 회전체(4)가 일정시간 동안 회전할 수 있으며, 이로 인해 발전부(73)에서 전기를 일정시간 동안 생산할 수 있다.

이하, 복수로 마련되는 발전부(73)의 작동을 설명하기 위해서 3개의 발전부(73)를 수직으로 배치하고, 편의상 상부 발전부(73), 중간 발전부(73), 하부 발전부(73)(내측기어(71)와 연결되는 발전부(73))로 설명하기로 한다.

제1연결부(732)는 필요에 따라 제1연결부(732)가 하강 또는 상승한다. 예를 들면, 회전체(4)가 설정범위 내에서 최고속도로 회전하면 제어부(60)에서 이를 판단하여 상부 발전부(73) 및 중간 발전부(73)의 제1연결부(732)를 각각 하강시켜 중간 발전부(73) 및 하부 발전부(73)의 제2연결부(733)에 각각 삽입시킨다. 이에 따라, 제1연결부(732)와 제2연결부(733)가 각각 연결되고, 하부 발전부(73)의 제2연결부(733)가 회전하면 중간 발전부(73)의 제1연결부(732)가 회전하여 전기를 추가로 생산한다. 또한, 중간 발전부(73)가 작동하면 중간 발전부(73)의 제2연결부(733)가 회전하고 상부 발전부(73)의 제1연결부(732)가 회전함으로써 전기를 추가로 더 생산한다. 한편, 복수의 발전부(73)가 작동함으로써 회전체(4)의 회전속도를 저지할 수 있고, 회전저지부(5)에 과부하가 걸리는 것을 방지할 수도 있다. 여기서, 발전부(73)의 수량은 물레방아의 중량 및 크기에 따라 배치할 수 있다. 즉, 물레방아의 중량 및 크기가 커질수록 회전관성이 커지기 때문에 발전부(73)의 수량을 늘릴 수 있다. 한편, 제어부(60)는 회전체(4)의 회전속도에 따라 가동할 발전부(73)의 수를 조절할 수도 있다.

수로부(9)는, 회전체(4)로 물을 안내하는 수단으로, 수원(水源)과 연결될 수 있고, 회전체(4)와 이격되어 배치되되 후술할 공급부(30)와 연결될 수 있으며, 수로안내부(91), 수로연결부(92) 및 난방부(93)를 포함할 수 있다.

수로안내부(91)는, 회전체(4)로 물을 안내하여 낙하시키는 수단으로, 수원(水源)과 연결될 수 있고, 회전체(4)의 상부에 배치되되 일단은 회전체(4)를 향해 배치되며, 타단은 수로연결부(92)와 연결된다. 이때, 수로안내부(91)의 일단은 타단보다 낮게 배치된다. 이에 따라, 수로안내부(91)로 물을 공급하면 수로안내부(91)의 타단에서 일단으로 물이 흐르고, 물이 수로안내부(91)의 일단으로 배출되면서 회전체(4)로 떨어진다. 이에 따라, 회전체(4)에 물이 채워지면서 무게중심이 변화하여 회전체(4)가 회전하고, 채워진 물은 회전체(4) 아래로 다시 배출된다.

수로연결부(92)는, 수로안내부(91)로 물을 공급하기 위한 수단으로, 회전체(4)로부터 이격되어 일측에 배치되되 일단은 공급부(30)와 연결되고, 타단은 수로안내부(91)의 타단과 연결되며, 내부에 유로(미도시)가 형성된다. 이에 따라, 수로연결부(92)로 물이 주입되면 주입된 물이 수로연결부(92)를 타고 수로안내부(91)로 공급된다.

난방부(93)는, 동절기에 물이 어는 것을 방지하거나 얼음을 녹이는 수단으로, 대략 면상발열체 등이 사용될 수 있고, 수로부(9)의 내부에 배치되며, 제어부(60)에 의해 제어될 수 있다. 이에 따라, 난방부(93)가 작동하면 동절기에도 물레방아에 물을 공급하여 작동시킬 수 있다.

커넥터부(10)는, 외부 양수기(미도시)와 연결되는 수단으로, 수로연결부(92)의 하부에 설치되되 수로연결부(92)와 연통되고, 커넥터부(10)를 개폐하는 밸브가 마련된다. 이에 따라, 커넥터부(10)에 외부 양수기를 연결한 상태에서 밸브를 개방한 후 양수기를 가동하면 수로연결부(92)로 물을 주입시켜 물레방아를 작동시킬 수 있다.

수거부(20)는, 회전체(4)로부터 배출되는 물을 수거하는 수단으로, 대략 상부가 개구된 박스 형태로 형성되고, 물이 낙하는 방향을 기준으로 회전체(4)의 하부에 배치되되 파이프(P)를 통해 공급부(30)와 연결된다.

공급부(30)는, 수거로부로터 수거된 물을 수로부(9)로 공급하는 수단으로, 지지부(1)에 고정될 수 있고, 하우징(301) 및 펌프(302)를 포함한다.

하우징(301)은, 후술할 펌프(302)를 보호하는 수단으로, 대략 직사각의 박스모양으로 형성될 수 있고, 지지부(1)에 고정될 수 있다.

펌프(302)는, 수거부(20)에 담긴 물을 흡입하여 수로연결부(92)로 공급하는 수단으로, 하우징(301)에 설치되고, 제어부(60)에 의해 제어된다. 이에 따라, 수거부(20)에 물이 수용된 상태에서 펌프(302)를 작동시키면, 펌프(302)가 수거부(20)에 채워진 물을 흡입하여 수로연결부(92)로 공급하고, 물을 순환시켜 물레방아의 작동시간을 늘릴 수 있다. 더욱 상세하게는 회전체(4)의 직경이 적어도 2미터 이상으로 형성되기 때문에 물레방아의 중량이 크다. 이로 인해 회전 관성이 커지며 회전이 시작되면 일정시간 동안 물레방아가 작동된다. 즉, 베어링의 마찰력이 매우 낮기 때문에 적은 물이 회전체(4)에 유입돼도 물레방아가 서서히 작동하며, 한쪽에서 물을 지속적으로 낙하시킴으로써 물레방아의 회전관성이 점점 증가한다. 이에 따라, 발전부(73)를 가동시킬 수 있고, 발전부(73)에서 생산되는 전기를 이용하여 펌프(302)를 작동시켜 물을 수로안내부(91)에 공급함으로써 물레방아의 작동시간을 늘릴 수 있다.

한편, 상술한 펌프(302)는 후술할 배터리의 전원이 완전 방전될 경우 외부 전원(미도시)을 공급받아 작동할 수도 있다.

상술한 난방부(93)는, 수거부(20) 및 공급부(30)에도 마련될 수 있다. 이에 따라, 수거부(20) 및 공급부(30)의 물이 어는 것을 방지하거나 얼음을 해동시킬 수 있다.

풍력발전기(40)는, 자연바람에 의해 전기를 생산하는 수단으로, 수로부(9)에 설치되되 수로부(9)의 상부에 배치되고, 제어부(60)에 의해 제어된다. 이에 따라, 풍력발전기(40)가 작동하면 전기가 생산되고, 생산된 전기는 배터리(50)에 축전 되거나 회전저지부(5), 난방부(93), 펌프(302) 및 제어부(60) 중 적어도 어느 하나를 작동시키는데 사용될 수 있다.

배터리(50)는, 발전부(73) 및 풍력발전기(40)로부터 생산되는 전기를 축전시키는 수단으로, 지지부(1)의 한 부분에 설치되고, 제어부(60)에 의해 제어된다. 이에 따라, 배터리(50)에 축전된 전기를 이용하여 물레방아를 구동하거나 전동공구(미도시) 등의 외부기기를 배터리(50)에 연결하여 외부기기를 구동하는데 사용될 수 있다.

제어부(60)는, 회전저지부(5), 발전유닛(7), 난방부(93), 공급부(30), 풍력발전기(40) 및 배터리(50)를 제어하는 수단으로, 지지부(1)의 한 부분에 설치되고, 배터리(50)를 충전하거나 배터리(50)와 외부기기(미도시)를 연결하는 소켓(미도시)이 마련될 수 있다. 여기서, 제어부(60)는 상기에서 설명하였는바 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 본 발명을 설명하는 데 있어서, 그 실시 예가 상이하더라도 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하고, 필요에 따라 그 설명을 생략할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 된다. 따라서 상기에서 설명한 것 외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 실시 예에 대한 설명만으로도 쉽게 상기 실시 예와 동일 범주 내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있거나, 본 발명과 균등한 영역의 발명을 실시할 수 있을 것이다.

1; 지지부 11; 가로프레임
12; 세로프레임 13; 보강프레임
2; 회전축 21; 축 구속부
3; 지지유닛 31; 제1지지살
32; 지지살고정편 33; 제2지지살
34; 커버 341; 제1커버 패널
342; 제2커버 패널
4; 회전체 41; 베이스패널
42; 사이드패널 421; 끼움홈
43; 구획패널 431, 431'; 끼움편
432, 432'; 격막 433; 결합면
44; 고정수단
5; 회전저지부 51; 저지부 브래킷
52; 회전저지 기어박스 53; 저지 모터
6; 무게중심조절부 61; 베이스프레임
62; 가이드 63; 무게추
64; 구속부
7; 발전유닛 71; 내측기어
72; 피니언 73; 발전부
731; 레버삽입구 732; 제1연결부
733; 제2연결부
8; 수동레버
9; 수로부 91; 수로안내부
92; 수로연결부 93; 난방부
10; 커넥터부
20; 수거부
30; 공급부 301; 하우징
302; 펌프
40; 풍력발전기
50; 배터리
60; 제어부
P; 파이프

Claims (7)

1. 지면에 설치되는 지지부;
   상기 지지부에 설치되어 자유 회전하는 회전축;
   상기 회전축으로부터 이격되어 배치되고 낙하하는 물에 의해서 회전하는 회전체;
   상기 회전축과 상기 회전체를 연결하고 상기 회전체를 지지하는 지지유닛;
   상기 회전축이 일정 회전속도 이상으로 회전하는 것을 방지하는 회전저지부; 및
   상기 회전축을 중심으로 회전하는 상기 회전체의 무게중심이 어느 한쪽으로 치우치는 것을 방지하도록 상기 회전체에 마련되는 복수의 무게중심조절부;를 포함하되,
   상기 회전체는,
   상기 지지유닛에 고정되는 복수의 베이스패널과, 상기 베이스패널의 양측에 설치되는 복수의 사이드패널과, 상기 사이드패널 사이에 수용공간을 형성하는 복수의 구획패널과, 상기 사이드패널에 상기 구획패널을 고정하는 고정수단을 포함하는
   물레방아.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전체에 물을 공급하도록 상기 회전체의 상부에 배치되고 바닥에 얼음을 녹이는 난방부를 포함하는 수로부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   물레방아.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 무게중심조절부는,
   베이스프레임;
   상기 베이스프레임에 설치되는 가이드;
   상기 가이드를 타고 이동하는 무게추; 및
   상기 무게추를 상기 가이드에 고정 또는 해제하는 구속부;를 포함하되,
   상기 무게추를 이동시켜 상기 물레방아에서 회전하는 부분의 무게중심을 맞추는 것을 특징으로 하는
   물레방아.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 회전체의 회전에 의해서 전기를 생산하는 발전부를 포함하는 발전유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   물레방아.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 발전부는,
   상기 발전부로부터 인입 또는 돌출되는 제1연결부; 및
   상기 제1연결부에 대응하는 제2연결부;를 포함하되,
   상기 발전부가 복수로 설치되면 제1연결부가 상기 제2연결부에 끼워져 상기 발전부가 서로 연결되는 것을 특징으로 하는
   물레방아.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 구획패널은,
   상기 사이드패널의 내측면에 각각 고정되는 끼움편; 및
   상기 끼움편 사이에 설치되는 격막;을 포함하되,
   상기 구획패널에 지속적으로 충격이 가해져서 상기 회전체로부터 상기 격막이 틀어져도 상기 끼움편의 위치는 그대로 유지되고 격막만 틀어짐으로써 상기 사이드패널이 벌어지거나 손상되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는
   물레방아.
   

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