KR20100121274A - 발전기용 프로펠러 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유체로 구동되는 발전기용 프로펠러에 관한 것으로서, 발전기 축을 회전시키는 구동 효율성을 개선되게 하고, 또한 본 발명에서 제공하는 발전기용 프로펠러는 발전기 구동축과 하우징을 각각 정 방향과 역방향으로 구동할 수 있게 한 것이다.
즉, 본 발명은 유체로 구동하는 발전기(100)에 사용하는 발전기용 프로펠러(1)에 있어서, 상기 발전기(100)의 구동축(101)과 함께 회전하도록 구동축(101)에 축 결합되며 외면에는 나선형으로 형성된 블레이드(blade)(22)가 시계방향으로 복수개 형성된 제1회전체(2)와; 상기 제1회전체(2)의 전방으로 돌출 형성한 고정축(21)과; 상기 고정축(21)에 시계방향으로 동력을 전달하도록 일방향 베어링(4)으로 조립되는 축지부(31)가 중심에 형성된 제2회전체(3)로 구성되며; 상기 제2회전체(3)는 몸체(32)의 외면에 나선형으로 형성된 블레이드(blade)(33)가 시계방향으로 복수개 형성되며, 몸체(32)의 내면과 축지부(31) 사이에는 유도 안내공(34)이 형성되게 유도 블레이드(35)를 시계방향으로 복수개 형성하거나,
상기 발전기(100)의 구동축(101)과 함께 회전하도록 구동축(101)에 축 결합되며 외면에는 나선형으로 형성된 블레이드(blade)(22)가 시계방향으로 복수개 형성된 제1회전체(2)와; 상기 제1회전체(2)의 전방으로 돌출 형성한 고정축(21)과; 상기 고정축(21)에 시계방향으로 동력을 전달하도록 일방향 베어링(4)으로 조립되는 축지부(31)가 중심에 형성된 내측부재(36)와, 내측부재(36)에 베어링(38) 지지 되게 조립되는 외측부재(37)를 조합 구성한 제2회전체(3)로 구성되며; 상기 제2회전체(3)의 내측부재(36)와 축지부(31) 사이에는 유도 안내공(34)이 형성되게 유도 블레이드(36a)를 시계방향으로 복수개 형성하며, 외측부재(37)는 자유회전 가능하게 설치된 발전기 본체(102)에 고정되며, 외면에 나선형으로 형성된 블레이드(blade)(37a)를 반시계방향으로 복수개 형성한 것이다.
발전기용 프로펠러, 회전체, 블레이드(blade), 발전기, 유도 안내공

Description

발전기용 프로펠러{A propeller for generator}
본 발명은 유체로 구동되는 발전기용 프로펠러에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 발전기 축을 회전시키는 구동 효율성을 개선되게 하게 한 것이다.
또한 본 발명에서 제공하는 발전기용 프로펠러는 발전기 구동축과 하우징을 각각 정 방향과 역방향으로 구동할 수 있게 한 것이다.
공기와 물(이하에서 '유체'라 함)의 유속을 이용하는 다양한 발전기가 제공되고 있으며, 이들의 경우 발전기 혹은 발전기와 연결되는 기어박스를 구동하기 위한 수단으로 프로펠러를 사용하고 있다.
유체를 이용하여 프로펠러를 구동하는 기술들은 다양하게 제공되고 있다.
대표적인 기술로는 일본 공개특허 2002-285948호, 미국 공개특허 2004/0183310호, 2008/238105호 등이 있다.
상기에서 언급한 선행기술들은 발전기 축에 결합된 프로펠러의 구동력을 향상시킬 목적으로 나팔관형상의 유도관을 설치하고, 유도관 내측으로 나선을 형성하 여 공급되는 유체의 속도와 압력을 증가시킨 상태에서 프로펠러를 구동하는 기술이다.
이러한 기술들은 프로펠러의 구동력을 향상시키는데 효과가 있기는 하나, 기대만큼의 효과는 없으며, 프로펠러의 회전 효율성을 높이기 위해서는 유도관의 크기를 키워야 하는 등의 문제점이 있었다.
이에 본 발명자는 상기한 종래 선행기술의 문제점을 일소코자 본 발명을 연구 재발한 것으로서, 발전기 축을 회전시키는 구동 효율성을 개선할 수 있게 하며, 또한 발전기 구동축과 하우징을 각각 정 방향과 역방향으로 구동할 수 있게 함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.
과제 해결 수단으로 본 발명에서는 첫째 발전기의 구동축에 제1회전체를 결합하고, 제1회전체의 전방으로 제1회전체에 제2회전체를 일방향 베어링을 매개로 결합함으로 해서 제2회전체의 회전력이 제1회전체에 전달되고, 제2회전체의 내측을 통과하면서 유속과 유압이 증가된 유체가 제1회전체에 전달되게 하였다.
둘째 발전기축에 제1회전체를 결합하고, 제1회전체의 전방으로 제1회전체에 제2회전체를 베어링을 매개로 결합하되, 제2회전체를 베어링을 매개로 내측부재와 외측부재로 분리하여 내측부재는 제1회전체와 동일한 방향으로 구동되게 하고, 외측부재는 발전기몸체와 결합된 상태에서 제1회전체와 역방향으로 회전되게 하였다.
본 발명을 발전기에 적용할 경우 구동축의 회전력을 높일 수 있으며, 본 발명의 제2실시예를 적용할 경우 구동축과 발전기본체를 서로 반대방향으로 구동하므로 발전 효율성 향상을 기대할 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 제1회전체 혹은 제2회전체의 외면에 테이퍼형(원뿔형) 구성이므로 유체에 포함되는 각종 이물질이 표면에 감기는 등의 문제점을 일소할 수 있어 유지 보수의 편리성을 제공할 수 있는 것이다.
이하에서 첨부 도면에 의거하여 본 발명의 구성을 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예를 보인 단면도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1에서의 제1회전체 측면도를 도시한 것이고, 도 3은 도 1에서의 제2회전체 측면도를 도시한 것이다.
본 발명에서 제공하는 발전기용 프로펠러(1)는 도시된 바와 같이 발전기(100)의 구동축(101)과 함께 회전하도록 구동축(101)에 축 결합되는 제1회전체(2)와, 제1회전체(2)와 동일방향으로 회전하도록 제1회전체(2)의 전방으로 돌출 형성된 고정축(21)에 일방향 베어링(4)으로 조립되는 축지부(31)가 중심에 형성되 며 제1회전체(2)의 외경부다 큰 외경을 갖도록 제작한 제2회전체(3)를 포함하는 구성이다.
상기 제1회전체(2)는 발전기(100)에서 멀어질수록 직경이 작아지는 테이퍼형(원뿔형)이며, 외면에는 나선형으로 형성된 블레이드(blade)(22)가 시계방향으로 복수개 형성되어 유체에 의해 제1회전체(2)가 정회전되게 구성한다.
상기 제2회전체(3)는 몸체(32)의 외면이 제1회전체(2)에서 멀어질수록 직경이 작아지는 테이퍼형이며, 외면에는 나선형으로 형성된 블레이드(blade)(33)를 시계방향으로 복수개 형성하여 제1회전체(2)의 고정축(21)에 조립되어 있는 제2회전체(3)가 정회전되게 한다. 이때 테이퍼형으로 형성된 제2회전체(3)의 몸체(32)는 선단 쪽(제1회전체(2)와 먼 쪽) 직경은 제1회전체(2)의 발전기(100) 쪽 직경보다 큰 치수로 구성된다.
그리고 제2회전체(3) 몸체(32)의 내면에는 제1회전체(2)에서 멀어질수록 직경이 커지는 테이퍼형의 유도 안내공(34)이 형성되도록 축지부(31)와 사이에 제1회전체(2) 쪽으로 유체를 유도 공급하는 유도 블레이드(35)를 시계방향으로 형성한다. 이때 테이퍼형의 유도 안내공(34)의 입구는 제1회전체(2)의 발전기(100) 쪽 직경보다 크고, 유도 안내공(34)의 출구는 제1회전체(2)의 중간부분 직경과 비슷한 크기가 되도록 한다.
이상과 같이 구성되는 본 발명 제1실시예에서 제공하는 발전기용 프로펠러(1)를 발전기(100)에 적용한 상태에서 유속이 있는 유체와 부딪히게 설치하면 되는 것으로, 본 발명에 의하면 유체가 먼저 제2회전체(3)와 먼저 부딪히게 된다.
이때 제2회전체(3)는 몸체(32)의 외면 선단 직경이 제1회전체(2)의 발전기(100) 쪽 직경보다 크고, 내면에 형성되어 있는 유도 안내공(34)의 제1회전체(2) 쪽 직경이 제1회전체(2)의 중간부분 직경과 비슷한 크기이므로 제1회전체(2)로 전달되는 유체의 저항을 최소화 시키면서 제2회전체(3)가 유체에 의해 축지부(31)를 중심으로 정방향(시계방향)으로 회전된다. 이때 제1회전체(2)와 제2회전체(3)의 축지부(31)는 일방향 베어링(4)으로 상호 결합되어 있는 구성이므로 제2회전체(3)가 정방향으로 회전함에 따라 제1회전체(2)가 함께 회전된다.
한편 제2회전체(3)의 내측에 형성되어 있는 유도 안내공(34)을 경유하는 유체가 제2회전체(2)에 구동력을 전달하면서 이동되는데, 이때 유체는 입구가 넓고 출구가 좁은 테이퍼형 구성이고 유도 블레이드(35)에 의해 형성되는 유도 안내공(34)을 통과하면서 유속 증가 및 압력 증가가 이루어진 상태에서 원뿔형 구성의 제1회전체(32)로 제공된다.
상기와 같이 유도 안내공(34)으로 제공되는 유체에 의해 구동되는 제1회전체(2)의 경우 상기에서 설명한 바와 같이 제2회전체(3)가 구동되면서 제2회전체(3)와 동일한 속도의 구동력이 제공된 상태에서 유도 안내공(34)을 통해서 유속 증가 및 압력 증가가 이루어진 유체에 의해 증속되므로 제2회전체(3)의 회전 보다 더 빠른 회전을 하면서 발전기(100)의 구동축(101)을 구동하게 되는 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예를 보인 단면도를 도시한 것이다.
이는 발전기(100)의 구동축(101)을 발전기(100) 양측으로 도출시키고 도출된 각 구동축(101)에 본 발명 발전기용 프로펠러(1)를 대칭되게 설치한 구성이다.
이러한 구성은 유체의 흐름이 양방향에서 교대로 이루어지는 해안의 조력발전용 등에 적용될 수 있으며 발전 효율성을 높일 수 있다.
본 발명 제1회전체(2)에 형성된 블레이드(22)의해 배출되는 유체의 경우 원뿔형으로 형성된 제1회전체(2)의 표면을 따라서 배출될 때 소정 각도를 두고 외향 배출되므로 반대측에 위치하는 프로펠러(1)에 지장을 지지는 않으나, 본 발명에서는 제1회전체(2)의 발전기(100) 쪽에 유도배출판(23)을 제1회전체(2) 보다 큰 직경으로 형성하여 반대쪽에 설치되는 제1회전체(2)에 유체가 직접 부딪히는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제3실시예를 보인 단면도를 도시한 것이고, 도 6은 도 5에서의 제2회전체 확대 단면도를 도시한 것이다.
본 발명 제3실시예는 상기 제1실시예와 같은 발전기용 프로펠러(1)를 구성함에 있어서 제2회전체(2)의 구성을 달리하여 발전 효율성을 더욱 개선할 수 있게 한 것이다.
즉, 본 발명 제3실시예는 발전기(100)의 구동축(101)과 함께 회전하도록 축결합되는 제1회전체(2)와, 제1회전체(2)와 동일방향으로 회전하도록 제1회전체(2)의 전방으로 돌출 형성된 고정축(21)에 일방향 베어링(4)으로 조립되는 축지부(31)가 중심에 형성되며 제1회전체(2)의 외경부다 큰 외경을 갖도록 제작한 제2회전체(3)를 포함하되, 상기 제1회전체(2)는 발전기(100)에서 멀어질수록 직경이 작아지는 테이퍼형이며, 외면에는 나선형으로 형성된 블레이드(blade)(22)가 시계방향으로 복수개 형성되어 유체에 의해 제1회전체(2)가 정회전되게 구성한다.
그리고 제2회전체(3)는 축지부(31)를 중심으로 하여 제1회전체(2)와 동일한 방향으로 회전하는 내측부재(36)와, 내측부재(36)에 베어링(38) 결합된 상태로 내측부재(36)와 반대방향으로 회전하는 외측부재(37)로 구획된다.
상기 외측부재(37)는 자유회전 가능하게 설치된 발전기 본체(102)에 브래킷(103)으로 고정되며, 제1회전체(2)에서 멀어질수록 직경이 작아지는 테이퍼형이고, 외면에는 나선형으로 형성된 블레이드(blade)(37a)를 반시계방향으로 복수개 형성한 구성이고, 내측부재(36)는 제1회전체(2)의 고정축(21)에는 제1회전체(2)에서 멀어질수록 직경이 커지는 테이퍼형의 유도 안내공(34)이 형성되도록 내측부재(36)와 축지부(31) 사이에 제1회전체(2) 쪽으로 유체를 유도 공급하는 유도 블레이드(36a)를 시계방향으로 형성한 구성이다. 이때 테이퍼형의 유도 안내공(34)의 입구는 제1회전체(2)의 발전기(100) 쪽 직경보다 크고, 유도 안내공(34)의 출구는 제1회전체(2)의 중간부분 직경과 비슷한 크기가 되도록 한다.
상기한 제 3실시예의 발전기용 프로펠러(1)를 발전기(100)에 적용한 상태에서 유속이 있는 유체와 부딪히게 설치하면 되는 것으로, 본 발명 제3실시예에 의하면 유체가 제2회전체(3)와 먼저 부딪히게 되는데, 이때 제2회전체(3)는 제1회전체(2)와 일방향 베어링(4)으로 조립되어 시계방향으로 회전하는 내측부재(36)와 발전기 본체(102)에 조립된 상태로 반시계방향으로 회전하는 외측부재(37)가 역방향으로 구동되면서 발전기(100)의 구동축(101)과 발전기 본체(102)를 역방향으로 구동하여 발전 효율성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예를 보인 사시도
도 2는 도 1에서의 제1회전체 단면도
도 3은 도 1에서의 제2회전체 측면도
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예를 보인 단면도
도 5는 본 발명의 바람직한 제3실시예를 보인 사시도
도 6은 도 5에서의 제2회전체 확대 단면도
■도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■
1:발전기용 프로펠러 2:제1회전체
21:고정축 22:블레이드(blade)
3:제2회전체 31:축지부
32:몸체 33,37a:블레이드(blade)
34:유도 안내공 35,36a:유도 블레이드
36:내측부재 37:외측부재
4:일방향 베어링 100:발전기
101:구동축 102:발전기 본체

Claims (5)

  1. 유체로 구동하는 발전기(100)에 사용하는 발전기용 프로펠러(1)에 있어서,
    상기 발전기(100)의 구동축(101)과 함께 회전하도록 구동축(101)에 축 결합되며 외면에는 나선형으로 형성된 블레이드(blade)(22)가 시계방향으로 복수개 형성된 제1회전체(2)와;
    상기 제1회전체(2)의 전방으로 돌출 형성한 고정축(21)과;
    상기 고정축(21)에 시계방향으로 동력을 전달하도록 일방향 베어링(4)으로 조립되는 축지부(31)가 중심에 형성된 제2회전체(3)로 구성되며;
    상기 제2회전체(3)는 몸체(32)의 외면에 나선형으로 형성된 블레이드(blade)(33)가 시계방향으로 복수개 형성되며, 몸체(32)의 내면과 축지부(31) 사이에는 유도 안내공(34)이 형성되게 유도 블레이드(35)를 시계방향으로 복수개 형성한 것을 특징으로 하는 발전기용 프로펠러.
  2. 유체로 구동하는 발전기(100)에 사용하는 발전기용 프로펠러(1)에 있어서,
    상기 발전기(100)의 구동축(101)과 함께 회전하도록 구동축(101)에 축 결합되며 외면에는 나선형으로 형성된 블레이드(blade)(22)가 시계방향으로 복수개 형성된 제1회전체(2)와;
    상기 제1회전체(2)의 전방으로 돌출 형성한 고정축(21)과;
    상기 고정축(21)에 시계방향으로 동력을 전달하도록 일방향 베어링(4)으로 조립되는 축지부(31)가 중심에 형성된 내측부재(36)와, 내측부재(36)에 베어링(38) 지지되게 조립되는 외측부재(37)를 조합 구성한 제2회전체(3)로 구성되며;
    상기 제2회전체(3)의 내측부재(36)와 축지부(31) 사이에는 유도 안내공(34)이 형성되게 유도 블레이드(36a)를 시계방향으로 복수개 형성하며, 외측부재(37)는 자유회전 가능하게 설치된 발전기 본체(102)에 브래킷(103)으로 고정되며, 외면에 나선형으로 형성된 블레이드(blade)(37a)를 반시계방향으로 복수개 형성한 것을 특징으로 하는 발전기용 프로펠러.
  3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1회전체(2)는 발전기(100)에서 멀어질수록 직경이 작아지는 테이퍼형으로 구성한 것을 특징으로 하는 발전기용 프로펠러.
  4. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2회전체(3)를 구성하는 몸체(32) 또는 외측부재(37)는 제1회전체(2)에서 멀어질수록 직경이 작아지는 테이퍼형으로 구성하되,
    상기 제1회전체(2)와 먼 쪽인 제2회전체(3)의 선단 쪽 직경은 제1회전체(2)의 발전기(100)쪽 직경보다 큰 치수로 구성된 것을 특징으로 하는 발전기용 프로펠 러.
  5. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2회전체(3)를 구성하는 몸체(32)의 내면과 축지부(31) 또는 내측부재(36)와 축지부(31) 사이에 형성되는 유도 안내공(34)은 제1회전체(2)에서 멀어질수록 직경이 커지는 테이퍼형으로 형성되며,
    상기 유도 안내공(34)의 입구는 제1회전체(2)의 발전기(100) 쪽 직경보다 크고, 유도 안내공(34)은 출구는 제1회전체(2)의 중간부분 직경과 비슷한 크기가 되도록 한 것을 특징으로 하는 발전기용 프로펠러.
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