KR20140089698A - 하수도 터널식 수력발전 - Google Patents

Abstract

본 고안은 일측끝단에 구동기어가 고정부착된 회전샤프트가 구비되고 상기 회전샤프트의 외주면에는 방사상으로
복수개의 수차날개가 설치되어 있되 각 수차날개는 복수개의 날개판이 경첩부에 의해 일렬로 연결된 상태로 관절
식으로 회전샤프트의 회전방향으로는 펼쳐지고 회전반대방향으로는 접혀지며 가장 선단부에 위치된 날개판의 끝
부분은 회전샤프트의 회전반대방향으로 일정각도로 꺽여진 상태로 하나 또는 복수개의 통수공이 천공된
수차부와, 전,후방연결대에 의해 좌우 일정간격 이격되게 연결설치된 좌우측 부유체가 구비되며 상기 좌우측 부
유체 사이의 상부에는 수차부의 회전샤프트가 외주에 끼움개재되는 중심축이 좌우수평방향으로 고정설치되어 상
기 수차부가 수면위에 일정높이로 부유되면서 중심축을 축으로 수력에 의해 수차식으로 회전되도록 하며 좌측 부
유체의 우측면과 우측 부유체의 좌측면에는 각각 수직하방으로 터널판이 고정부착되어 수력을 수차부쪽으로 집중
되게 모아주는 터널식부유부와, 상기 부유체의 상면부에 고정설치되며 회전샤프트의 구동기어와 연결되어 수차부
로부터 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단과, 상기 부유체와 수중의 바닥면 사이를 연결하는 고정수단으로 구
성된 것을 특징으로 하는것과 하수도의 물의흐름을 이용한 터널식 수력발전장치에 관한 것이다.

Description

하수도 터널식 수력발전{Sewer tunneled hydropower}

본 고안은 수면위에 부유되면서 터널식으로 모아지는 조류나 파도 또는 물결 등의 수력에 의해 수차(水車)식으

로 작동되어 전력에너지를 얻는 수력발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일측끝단에 구동기어가 고정부착

된 회전샤프트가 구비되고 상기 회전샤프트의 외주면에는 방사상으로 복수개의 수차날개가 설치되어 있되 각 수

차날개는 복수개의 날개판이 경첩부에 의해 일렬로 연결된 상태로 관절식으로 회전샤프트의 회전방향으로는 펼

쳐지고 회전반대방향으로는 접혀지며 가장 선단부에 위치된 날개판의 끝부분은 회전샤프트의 회전반대방향으로

일정각도로 꺽여진 상태로 하나 또는 복수개의 통수공이 천공된 수차부와, 전,후방연결대에 의해 좌우 일정간격

이격되게 연결설치된 좌우측 부유체가 구비되며 상기 좌우측 부유체 사이의 상부에는 수차부의 회전샤프트가 외

주에 끼움개재되는 중심축이 좌우수평방향으로 고정설치되어 상기 수차부가 수면위에 일정높이로 부유되면서 중

심축을 축으로 수력에 의해 수차식으로 회전되도록 하며 좌측 부유체의 우측면과 우측 부유체의 좌측면에는 각

각 수직하방으로 터널판이 고정부착되어 있어 수력을 수차부쪽으로 집중되게 모아주는 터널식부유부와, 상기 부

유체의 상면부에 고정설치되며 회전샤프트의 구동기어와 연결되어 수차부로부터 회전력을 전달받아 발전되는 발

전수단과, 상기 부유체와 수중의 바닥면 사이를 복수개의 와이어나 체인으로 연결하는 고정수단으로 구성된 것

을 특징으로 하는 터널식 수력발전장치에 관한 것이다.그리고 이 터널식 수력발전을 하수도에 활용한것이 관한것이다.

일반적으로 전력에너지를 생산하는 방법으로 석유나 석탄 등의 화석연료를 이용한 화력발전과 우라늄이나 플루

토늄 등의 핵연료를 이용한 원자력발전이 현재 가장 많은 전력에너지를 생산하는 방법으로 전세계적으로 사용되

고 있으나 상기와 같은 화력발전과 원자력발전은 지구온실화, 지하자원의 고갈, 핵폐기물처리, 방사능유출과 같

은 각종 심각한 환경문제 등을 유발하여 차세대 에너지원으로서 그 효용가치가 점차적으로 감소하고 있다.

반면, 바람의 힘을 이용한 풍력발전, 물의 힘을 이용한 수력발전, 조수간만의 차를 이용한 조력발전, 태양에너

지를 이용한 태양광 및 태양열발전은 친환경적이면서 인체에 무해한 자연에너지를 이용하여 전력에너지를 얻기

위한 방법들로 현재 차세대 에너지원으로 크게 각광받고 있다.

이러한 차세대 에너지원 중 수력발전장치나 조력발전장치의 경우에는 삼면이 바라도 둘러싸인 우리나라의 입지

조건으로 볼 때 이용이 가장 용이하고 유지비 및 설비비가 가장 적게 들며 안정적인 에너지자원으로 활용될 수

있는데, 특히 조수간만의 차가 큰 서해안에 조력발전시설을 하기 위한 사업이 국가적인 차원에서 추진되고 있으

나, 이러한 일반적인 조력발전시설의 경우에는 대규모의 설비가 필요하고 그 시공을 위한 막대한 비용이 소요되

며 시공기간이 길어 일반 가정이나 소규모기업 등에서는 이러한 대규모 조력발전시설을 가정용이나 기업용의 소

규모 발전설비 또는 예비 전력공급설비로 적용하여 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

이러한 문제점들을 개선하기 위한 종래기술로서 본 고안자에 의해 등록된 대한민국 등록특허공보 제 10-1001546

호에서는 일측끝단에 구동기어가 일체로 형성된 회전샤프트가 구비되어 있고 상기 회전샤프트의 외주면에는 방

사상으로 복수개의 수차날개가 일체로 고정부착되어 있되 상기 각 수차날개는 복수개의 날개판이 경첩부에 의해

일렬로 연결된 상태로 관절식으로 상기 회전샤프트의 회전방향으로는 펼쳐지고 회전반대방향으로는 접혀지도록

되어 있는 수차부와, 상기 회전샤프트의 가운데부분에 관통 개재되는 중심축이 구비되어 있고 상기 중심축의 양

측끝단에는 각각 부유수단이 고정체결되어 있어 상기 수차부가 수면위에 일정높이로 부유되면서 중심축을 축으

로 수력에 의해 수차식으로 회전가능하도록 되어 있으며 상기 부유수단의 상면부에는 상기 회전샤프트의 구동기

어와 기어물림된 상태로 수차부로부터 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단이 구비되어 있는 부유발전부와, 상

기 각 부유수단의 외측면 가운데부분에 연결장착되어 부유수단이 수면의 높이변화에 따라 상하 승강가능하도록

지지하는 수직대가 구비되어 있고 상기 수직대의 상부에는 수직대 사이를 연결고정하는 수평연결대가 일체로 고

정부착되어 있으며 상기 각 수직대의 하부에는 수중의 바닥면에 가라앉은 상태로 상기 부유발전부의 위치 및 방

향을 고정지지하는 고정지지체가 구비되어 있는 고정지지부로 구성된 것을 특징으로 하는 수차식 수력발전장치

가 개시되었다.

그러나, 상기 종래기술은 좌우측 부유수단의 외측면에 부착된 가이드관에 수직대가 관통된 상태로 상기 수직대

를 따라 좌우측 부유수단이 상하이동되도록 되어 있어 불규칙한 물결이나 파도 등에 의해 좌측 부유수단과 우측

부유수단의 높낮이가 서로 다르게 유지되면서 수면변화에 따른 상하이동이 원활하게 이루어지지 못할 뿐 아니라

갑자기 강한 수력이 가해지는 경우 수직대가 쓰러지면서 수차부 및 부유발전부가 손상되는 문제점이 있었고, 상

기 좌우측 부유체 사이로 파도나 물결 등의 수력이 안정적으로 공급되지 않아 발전량이 낮으며, 상기 수차부의

회전시 수차날개 중 가장 선단부에 위치된 날개판이 수면과 강하게 부딪치면서 입수되어 입수과정에서 수면의

저항력으로 인해 수차부의 회전력을 저하시켜 발전량이 저하되는 문제점이 있었다. 그래서 이 발명을 고안하였으며, 평평한 곳에 수력발전을 가능하게 하였다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 수차부의 좌우양측에 각각 설치되는 좌우측 부유체의 서

로 마주보는 내측면쪽에는 수직하방으로 터널판을 고정부착하여 수력을 수차부쪽으로 집중되게 모아주며, 부유

체와 수중의 바닥면 사이를 복수개의 와이어나 체인으로 된 고정수단으로 연결하여 밀물과 썰물에 따른 조수간

만의 차나 수량변화에 따른 수면의 변화시에도 자연적으로 원활한 승강작동이 가능하도록 하면서 수력에 의해

유실 및 손상되지 않도록 하고, 또한 상기 수차날개의 가장 선단부에 위치된 날개판의 끝부분을 회전샤프트의

회전반대방향으로 일정각도로 절곡시킨 상태로 하나 또는 복수개의 통수공을 천공하여 날개판이 수면과 강하게

부딪치지 않고 자연스럽게 입수되면서 입수과정에서 수면의 저항력을 최소화하는 것과 꼭 밀물과 썰물을 이용한것이아닌, 평평한 물의 흐름의 부 즉, 하수도가 대표이며 이것에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 일측끝단에 구동기어가 고정부착된 회전샤프트가 구비되고 상기 회전샤프트의

외주면에는 방사상으로 복수개의 수차날개가 설치되어 있되 각 수차날개는 복수개의 날개판이 경첩부에 의해 일

렬로 연결된 상태로 관절식으로 회전샤프트의 회전방향으로는 펼쳐지고 회전반대방향으로는 접혀지며 가장 선단

부에 위치된 날개판의 끝부분은 회전샤프트의 회전반대방향으로 일정각도로 꺽여진 상태로 하나 또는 복수개의

통수공이 천공된 수차부와, 전,후방연결대에 의해 좌우 일정간격 이격되게 연결설치된 좌우측 부유체가 구비되

며 상기 좌우측 부유체 사이의 상부에는 수차부의 회전샤프트가 외주에 끼움개재되는 중심축이 좌우수평방향으

로 고정설치되어 상기 수차부가 수면위에 일정높이로 부유되면서 중심축을 축으로 수력에 의해 수차식으로 회전

되도록 하며 좌측 부유체의 우측면과 우측 부유체의 좌측면에는 각각 수직하방으로 터널판이 고정부착되어 있어

수력을 수차부쪽으로 집중되게 모아주는 터널식부유부와, 상기 부유체의 상면부에 고정설치되며 회전샤프트의

구동기어와 연결되어 수차부로부터 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단과, 상기 부유체와 수중의 바닥면 사이

를 복수개의 와이어나 체인으로 연결하는 고정수단으로 구성된 것에 본 고안의 특징과 하수도의 일정한 공간마다 설치함에 있다.

상기와 같이 본 고안에 의하면 수차부의 좌우양측에 각각 설치되는 좌우측 부유체의 서로 마주보는 내측면쪽에

는 수직하방으로 터널판이 고정부착되어 있어 수력을 수차부쪽으로 집중되게 모아주어 발전효율을 높일 수

있고, 부유체와 수중의 바닥면 사이가 복수개의 와이어나 체인으로 된 고정수단으로 연결되어 있어 밀물과 썰물

에 따른 조수간만의 차나 수량변화에 따른 수면의 변화시에도 자연적으로 원활한 승강작동이 가능하면서 수력에

의해 유실 및 손상되지 않고, 또한 상기 수차날개의 가장 선단부에 위치된 날개판의 끝부분이 회전샤프트의 회

전반대방향으로 일정각도로 꺽여진 상태로 하나 또는 복수개의 통수공이 천공되어 있어 날개판이 수면과 강하게

부딪치지 않고 자연스럽게 입수되면서 입수과정에서 수면의 저항력을 최소화하여 발전효율을 증대시킬 수 있는

것과 평평한곳의 물의흐름을 이용한 전기에너지 생성효과가 있다.

도 1은 본 고안에 따른 터널식 수력발전장치의 분해상태를 도시한 사시개략도
도 2는 본 고안에 따른 터널식 수력발전장치의 조립상태를 도시한 사시개략도
도 3은 본 고안에 따른 터널식 수력발전장치에서 수차부의 사시개략도
도 4는 도 2의 A-A'선의 단면개략도
도 5는 본 고안에 따른 터널식 수력발전장치가 전후 복수개 연결장착된 상태로 강이나 바닷가에 설치되어 수력
에 의해 수차식으로 회전되는 상태의 단면개략도
도 6은 본 고안에 따른 터널식 수력발전장치가 강이나 바닷가에 설치되어 수력에 의해 수차식으로 회전되는 상
태의 사시개략도
도 7은 본 고안에 따른 터널식 수력발전장치가 전후로 복수개 연결장착된 상태의 사시개략도
도 8은 본 고안에 따른 다른 실시예의 터널식 수력발전장치가 전후로 복수개 연결장착된 상태의 사시개략도
도 9는 본 고안에 따른 터널식 수력발전장치의 좌우측 부유체에 각각 발전수단이 구비되어 수차부의 좌우양측에
서 각각 발전되는 상태의 사시개략도
도 10은 본 고안에 따른 터널식 수력발전장치의 또 다른 실시예를 나타낸 사시개략도
도 11은 본 고안에 따른 터널식 수려발전장치의 하수도 이용에 따른 사시도

이하 본 발명에 따른 바람직한 구성을 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따른 터널식 수력발전장치(1)는 도 1 내지 10에 도시된 바와 같이 강이나 바닷가 등에 소규모 발전장

치로 간단하게 설치되어 수면위에 부유되면서 터널식으로 집중되게 모아지는 조류나 파도 또는 물결 등의 수력

에 의해 수차(水車)식으로 회전되어 회전에너지를 전력에너지로 전환하는 수력발전장치로서, 일측끝단에 구동기

어(3)가 고정부착된 회전샤프트(4)가 구비되고 상기 회전샤프트(4)의 외주면에는 방사상으로 복수개의 수차날개

(6)가 설치되어 있되 각 수차날개(6)는 복수개의 날개판(7)이 경첩부(8)에 의해 일렬로 연결된 상태로 관절식으

로 회전샤프트(4)의 회전방향으로는 펼쳐지고 회전반대방향으로는 접혀지며 가장 선단부에 위치된 날개판(7)의

끝부분은 회전샤프트(4)의 회전반대방향으로 일정각도로 꺽여진 상태로 하나 또는 복수개의 통수공(9)이 천공된

수차부(2)와, 전,후방연결대(17)(18)에 의해 좌우 일정간격 이격되게 연결설치된 좌우측 부유체(19a)(19b)가 구

비되며 상기 좌우측 부유체(19a)(19b) 사이의 상부에는 수차부(2)의 회전샤프트(4)가 외주에 끼움개재되는 중심

축(20)이 좌우수평방향으로 고정설치되어 상기 수차부(2)가 수면위에 일정높이로 부유되면서 중심축(20)을 축으

로 수력에 의해 수차식으로 회전되도록 하며 좌측 부유체(19a)의 우측면과 우측 부유체(19b)의 좌측면에는 각각

수직하방으로 터널판(21a)(21b)이 고정부착되어 있어 수력을 수차부(2)쪽으로 집중되게 모아주는 터널식부유부

(16)와, 상기 부유체(19a)(19b)의 상면부에 고정설치되며 회전샤프트(4)의 구동기어(3)와 연결되어 수차부(2)로

부터 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단(28)과, 상기 부유체(19a)(19b)와 수중의 바닥면 사이를 복수개의 와

이어나 체인(35)으로 연결하는 고정수단(33)으로 구성된다.

상기 수차부(2)는 도 1 내지 7에 도시된 바와 같이 상기 터널식부유부(16) 에 의해 수면위에서 일정높이로 부유

되면서 조류나 파도 또는 물결 등의 수력에 의해 수차식으로 회전되는 부분으로, 일측끝단에 구동기어(3)가 일

체로 고정부착된 회전샤프트(4)가 구비되어 있고 상기 회전샤프트(4)는 내부가 빈 파이프형상으로 내측 가운데

부분에는 상기 터널식부유부(16)의 중심축(20)이 관통 개재(介在)되도록 되어 있어 상기 중심축(20)을 축으로

하여 회전가능하도록 되어 있으며 상기 회전샤프트(4)의 내부 양측에는 각각 베어링(5)이 삽입 개재되어 있고

상기 베어링(5)의 중심부를 중심축(20)이 관통된 상태로 개재되어 회전샤프트(4)가 더욱 원활하게 회전되도록

되어 있으며, 상기 회전샤프트(4)의 외주면에는 방사상으로 복수개의 수차날개(6)가 일체로 고정부착되어 있고

도 5 및 6에 도시된 바와 같이 상기 복수개의 수차날개(6) 중 하부에 위치되는 수차날개(6)는 수중에 잠겨지도

록 되어 있고 상부에 위치되는 수차날개(6)는 수면위에 위치되도록 되어 있어 조류나 파도 또는 물결 등의 수력

이 가해지는 방향으로 위치된 수차부(2)가 자연적으로 수력에 의해 수차(水車)식으로 회전되면서 상기 회전샤프

트(4)의 회전에 따라 발생되는 회전에너지가 발전수단(28)을 발전시켜 전력에너지를 발생시키도록 되어 있다.

또한, 상기 구동기어(3)는 도 2 및 4, 5, 6, 7에 도시된 바와 같이 상기 발전수단(28)에 구비된 피동기어(31)와

기어물림되도록 되어 있어 상기 발전수단(28)의 발전기(29)로 회전력을 전달하도록 되어 있되, 상기 피동기어

(31)는 구동기어(3)보다 직경이 작은 소(小)기어로 되어 있어 상기 구동기어(3)가 1회전시 피동기어(31)는 수차

례회전되면서 상기 발전기(29)로 더욱 빠른 회전이 전달되도록 되어 있다.

상기 각 수차날개(6)는 도 1 내지 6에 도시된 바와 같이 복수개의 날개판(7)이 경첩부(8)에 의해 일렬로 연결된

상태로 관절식으로 상기 회전샤프트(4)의 회전방향으로는 펼쳐지고 회전반대방향으로는 접혀지도록 되어 있어

상기 복수개의 수차날개(6)가 관절식으로 차례로 접혀지거나 펼쳐지면서 수차부(2)의 회전시 수면위에서 수면아

래쪽으로 회전되는 수차날개(6)는 그 하중에 의해 자연적으로 펼쳐지고 전방에서 가해지는 수력에 의해 완전히

펼쳐져 물과 맞닿는 면적이 최대화되며 수면아래에서 수면위쪽으로 회전되는 수차날개(6)는 수력이 더이상 가해

지지 않은 상태로 그 하중에 의해 자연적으로 접혀지면서 물과 맞닿는 면적이 최소화되어 펼쳐진 쪽으로 무게중

심이 편중되면서 더욱 원활한 회전이 이루어지도록 되어 있되, 상기 각 수차날개(6)는 가장 선단부에 위치된 날

개판(7)의 끝부분이 회전샤프트(4)의 회전반대방향으로 일정각도로 꺽여진 상태로 하나 또는 복수개의 통수공

(9)이 천공되어 있어 가장 선단부에 위치된 날개판(7)이 수면과 강하게 부딪치지 않고 자연스럽게 입수되면서

입수 및 출수과정에서 복수개의 통수공(9)을 통해 물이 유입 및 유출되어 수면의 저항력을 최소화하여 발전효율

을 증대시키도록 되어 있다.

또한, 상기 각 수차날개(6)는 도 3에 도시된 바와 같이 각 날개판(7)의 좌우양측면에 각각 측면판(10)이 일체로

고정부착되어 있어 각 날개판(7)에 가해지는 수력이 최대한 집중되도록 되어 있으며 상기 각 측면판(10)은 측면

판(10)끼리 인접되는 끝단부분의 상부 및 하부 모서리부분이 각각 소정의 각도로 경사진 경사면(11a)(11b)을 형

성하고 있어 각 수차날개(6)의 회전에 따라 각 경첩부(8)를 축으로 날개판(7)이 펼쳐지는 경우에는 상기 측면판

(10)의 하부 모서리부분에 형성된 경사면(11b)끼리 서로 맞닿아 상기 수차날개(6)가 일자형으로 완전히 펼쳐진

상태를 유지하도록 되어 있으며 각 경첩부(8)를 축으로 날개판(7)이 접혀지는 경우에는 상기 측면판(10)의 상부

모서리부분에 형성된 경사면(11a)끼리 서로 맞닿아 상기 수차날개(6)가 소정의 각도로 절곡된 상태를 유지하도

록 되어 있다.

또한, 상기 각 수차날개(6)는 가장 선단부에 위치된 날개판(7)의 하면부에 [0017] 일정각도로 하향 경사지게 보조판

(12)이 설치되어 있어 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 상기 날개판(7)과 함께 ""자형상을 이루도록 되어 있되,

상기 보조판(12)은 가장 선단부에 위치된 날개판(7)의 종단부에 힌지축(13)을 통해 일정각도 회전가능하게 힌지

결합되어 있어 각 수차날개(6)가 수면위에서 수면아래쪽으로 회전시 가장 먼저 입수되면서 전방에서 가해지는

수력에 의해 수차날개(6)를 수면 아래쪽으로 강하게 끌어내리는 역할을 수행하도록 되어 있고 이에 따라 약한

수력이 가해질 경우에도 수차부(2)가 원활하게 회전되도록 되어 있으며, 상기 보조판(12)의 좌우양측면에는 각

각 보조측면판(14)이 고정부착되어 있어 가해지는 수력이 보조판(12)에 집중되도록 되어 있다.

한편, 상기 각 수차날개(6)는 도 3에 도시된 바와 같이 각 날개판(7)의 후면부 및 보조판(12)의 후면부에 하나

또는 복수개의 보강대(15a)(15b)가 고정부착되어 있고 각 날개판(7) 및 보조판(12)의 보강대(15a)(15b)는 서로

일렬로 위치되도록 되어 있어 수차날개(6)가 완전히 펼쳐진 상태에서 최선단에 위치된 날개판(7)을 제외한 서로

인접되는 각 날개판(7)의 보강대(15a)의 끝단끼리 서로 맞닿고 이와 함께 중간에 위치된 날개판(7)의 보강대

(15a)와 보조판(12)의 보강대(15b) 끝단끼리 서로 맞닿아 지지하면서 강한 수력이 가해지는 경우에도 수차날개

(6)가 뒤쪽으로 꺽이거나 휘어지는 것을 방지하도록 되어 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 수차부(2)는 도 8에 도시된 바와 같이 회전샤프트(4)의 일측 외주면에

방사상으로 복수개의 수차날개(6)가 일체로 고정부착되어 있고 상기 복수개의 수차날개(6)와 근접된 회전샤프트

(4)의 타측 외주면에 다른 복수개의 수차날개(6)가 방사상으로 고정부착되는 방식으로 하나의 회전샤프트(4)의

외주면에 방사상으로 설치된 복수개의 수차날개(6)가 좌우일정간격으로 복수개 설치되면서 상기 수차부(2)가 더

욱 많은 수력에너지를 받아 큰 회전력을 얻도록 할 수 있다.

상기 터널식부유부(16)는 도 1, 2, 4 내지 7에 도시된 바와 같이 수차부(2)가 수면위에 항상 일정높이를 유지한

상태로 부유되도록 하면서 조류나 파도 또는 물결 등의 수력을 터널식으로 수차부(2)쪽으로 집중되게 모아주는

부분으로, 전후로 나란히 일정간격 이격되게 위치된 전방연결대(17)와 후방연결대(18)가 좌우수평방향으로 구비

되고 전,후방연결대(17)(18)의 좌우양측끝단에는 직육면체형의 통형상이거나 물위에서 부유되는 압축스티로폼

등의 재질로 형성된 좌우측 부유체(19a)(19b)가 일체로 연결설치되어 있으며 상기 좌우측 부유체(19a)(19b) 사

이의 상부에는 수차부(2)의 회전샤프트(4)가 외주에 끼움개재되는 중심축(20)이 좌우수평방향으로 고정설치되어

있어 상기 수차부(2)가 수면위에 일정높이로 부유되면서 중심축(20)을 축으로 수력에 의해 수차식으로 회전되도

록 하며 좌측 부유체(19a)의 우측면과 우측 부유체(19b)의 좌측면에는 각각 전후방향으로 세워진 터널판

(21a)(21b)이 수직하방으로 돌출되게 고정부착되어 있어 상기 터널판(21a)(21b) 사이의 전방을 통해 유입되는

조류나 파도 또는 물결 등의 수력을 수차부(2)쪽으로 집중되게 모아주어 발전효율을 높이도록 되어 있다.

또한, 상기 중심축(20)은 좌우양측끝부분 외주면에 숫나사부가 형성되어 있어 상기 좌우측 부유체(19a)(19b)의

상면부 가운데부분에 각각 고정장착된 브라켓(22)의 고정홀(23)에 나사체결식으로 결합체결되도록 되어 있거나

또는 상기 중심축(20)의 좌우양측끝단이 상기 브라켓(22)의 고정홀(23)에 끼움결합된 상태에서 용접부착되어 회

전되지 않게 일체로 고정되도록 되어 있어 고정설치된 중심축(20)을 축으로 그 외주면에 끼움결합된 수차부(2)

가 용이하게 회전되도록 되어 있고, 상기 부유체(19a)(19b)는 어느 한쪽의 상면부에 회전샤프트(4)의 구동기어

(3)와 기어물림된 상태로 수차부(2)로부터 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단(28)이 구비되도록 되어 있다.

또한, 상기 좌우측 부유체(19a)(19b)는 전면부에 하나 또는 복수개의 제1결합관(24)이 수직으로 고정부착되어

있고 후면부에는 하나 또는 복수개의 제2결합관(25)이 수직으로 고정부착되어 있어 도 5 및 7에 도시된 바와 같

이 복수개의 수력발전장치(1)가 전후로 일렬로 위치되는 경우 후방에 위치된 수력발전장치(1)의 좌우측 부유체

(19a)(19b)에 구비된 제1결합관(24)과 전방에 위치된 다른 수력발전장치(1)의 좌우측 부유체(19a)(19b)에 구비

된 제2결합관(25)이 상하 일직선상에 부합되게 위치되도록 되어 있고 상기 제1결합관(24)과 제2결합관(25)에는

결합핀(26)이 관통개재되면서 전후 일렬로 복수개의 수력발전장치(1)가 연결설치되도록 되어 있으며, 상기 결합

핀(26)은 하부에 통상의 고정너트(도시하지 않음) 등이 나사체결되어 외측으로 빠지지 않게 고정체결되도록 되

어 있다.

상기와 같이 복수개의 수력발전장치(1)가 전후 일렬로 연결설치되면 좌우측 부유체(19a)(19b)에 구비된 터널판

(21a)(21b)도 전후 일렬로 길게 연결되면서 상기 터널판(21a)(21b) 사이를 통과하는 수력을 더욱 효율적으로 각

수차부(2)에 공급하여 발전효율을 크게 증대시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 좌우측 부유체(19a)(19b)는 도 1, 2, 4 내지 6에 도시된 바와 같이 터널판(21a)(21b)의 하부 외측면

과 부유체(19a)(19b)의 하면부 사이를 대각선으로 연결하는 보강받침대(27)가 하나 또는 복수개 설치되어 있어

상기 터널판(21a)(21b)과 부유체(19a)(19b) 사이가 보강받침대(27)에 의해 견고하게 연결되도록 되어 있다.

상기 발전수단(28)은 도 1, 2, 4 내지 7에 도시된 바와 같이 좌우측 부유체(19a)(19b)의 상면부에 고정설치되며

회전샤프트(4)의 구동기어(3)와 연결되어 수차부(2)로부터 회전력을 전달받아 발전되는 부분으로, 상기 좌우측

부유체(19a)(19b) 중 어느 한쪽의 상면부에 고정설치된 통상의 발전기(29)가 구비되어 있고 상기 발전기(29)의

축에는 회전력을 일정비율로 증가시키는 통상의 가속기어장치(30)가 설치되어 있으며 상기 가속기어장치(30)의

축에는 피동기어(31)가 고정부착되어 있고 상기 피동기어(31)는 회전샤프트(4)의 구동기어(3)와 기어물림되도록

되어 있어 상기 수차부(2)의 회전에 따라 피동기어(31)가 기어물림식으로 회전되고 상기 가속기어장치(30)가 피

동기어(31)로부터의 회전력을 일정비율로 증가시켜 발전기(29)가 고속으로 회전되면서 효율적으로 전력에너지를

발생시키도록 되어 있다.

또한, 상기 피동기어(31)는 구동기어(3)보다 직경이 작은 소(小)기어로 되어 있어 상기 구동기어(3)가 1회전시

피동기어(31)는 수차례회전되어 상기 발전기(29)로 더욱 빠른 회전이 전달되도록 되어 있으며, 상기 발전기(2

9)는 통상의 축전장치(도시하지 않음) 등과 연결되어 있어 발전된 전력에너지를 저장하여 사용하도록 되어

있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 부유체(19a)(19b)는 도 9에 도시된 바와 같이 상면부에 각각 발전수단

(28)(28')이 구비되어 있고 상기 회전샤프트(4)의 좌우양측끝단에는 각각 구동기어(3)(3')가 형성되어 있어 상

기 회전샤프트(4)의 구동기어(3)(3')와 좌우측 부유체(19a)(19b)에 구비된 각각의 발전수단(28)(28')이 기어물

림된 상태로 상기 수차부(2)로부터 회전력을 전달받아 각각 발전되도록 되어 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 수차부(2)에 구비된 회전샤프트(4)의 좌

우양측끝단에 구동축(32a)(32b)이 일체로 돌출형성되어 있어 상기 구동축(32a)(32b)이 수차부(2)와 함께 일체로

회전구동되고 상기 구동축(32a)(32b)의 어느 한쪽 끝단에는 직접 발전수단(28)이 연결되어 발전되도록 할 수 있

는데, 이 경우 좌우양측끝단에 각각 구동축(32a)(32b)이 일체로 돌출형성된 회전샤프트(4)가 구비되어 있고 상

기 회전샤프트(4)에는 구동기어(3)가 형성되어 있지 않으며 상기 구동축(32a)(32b)의 끝단은 좌우측 부유체

(19a)(19b)의 상면부에 고정부착된 브라켓(22)에 각각 회전가능하게 관통 개재되어 있으며 일측의 구동축(32a)

에는 수차부(2)로부터의 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단(28)이 연결되어 있되 상기 발전수단(28)은 부유

체(19a)의 상면부에 고정설치된 발전기(29)가 구비되어 있고 상기 발전기(29)의 축에는 통상의 가속기어장치

(30)가 설치되어 있으며 상기 가속기어장치(30)의 축에는 브라켓(22)을 관통한 구동축(32a)이 연결되어 있어 수

차부(2)의 회전에 따라 구동축(32a)이 회전되고 상기 가속기어장치(30)가 구동축(32a)으로부터의 회전속도를 일

정비율로 증가시켜 상기 발전기(29)가 고속으로 회전되면서 더욱 효율적으로 전력에너지를 발생시키도록 되어

있다.

상기 고정수단(33)은 도 1, 2, 4 내지 7에 도시된 바와 같이 밀물과 썰물에 따른 조수간만의 차나 수량변화에

따른 수면의 변화시 상기 터널식부유부(16)가 자연적으로 승강작동되고 강한 파도나 물결 등에도 안정적으로 지

지되면서 수력에 의해 유실 및 손상되지 않도록 하는 부분으로, 상기 좌우측 부유체(19a)(19b)의 외측면 하부에

고정설치되는 복수개의 체결링(34)이 구비되고 상기 복수개의 체결링(34)에는 일정길이를 지닌 와이어나 체인

(35)이 각각 연결되어 있으며 상기 각 와이어나 체인(35)의 하부에는 수중의 바닥면에 고정설치되는 고정앙카

(36)가 각각 연결되어 있어 도 5에 도시된 바와 같이 터널식부유부(16)의 전후좌우를 와이어나 체인(35)으로 수

중의 바닥면과 연결하여 상기 터널식부유부(16)가 일정한 위치의 수면위에 부유되면서 수력에 의해 유실 및 손

상되지 않도록 하고 일정길이로 이루어진 와이어나 체인(35)에 의해 수면의 높이 변화시에도 상기 터널식부유부

(16)가 자연적으로 원활하게 승강작동되도록 되어 있다.

이하 본 고안에 따른 작용은 다음과 같다.

본 고안의 터널식 수력발전장치(1)를 강이나 바닷가 등에 설치하여 수면위에 부유되면서 터널식으로 집중되게

모아지는 조류나 파도 또는 물결 등의 수력에 의해 수차(水車)식으로 회전되어 회전에너지를 전력에너지로 전환

하여 발전되도록 하되, 도 5에 도시된 바와 같이 강이나 바닷가의 수중 바닥면에 설치된 복수개의 고정앙카(3

5)에 일정길이의 와이어나 체인으로 된 고정수단(33)의 하부를 각각 연결하고 각 고정수단(33)의 상부를 터널식

부유부(16)의 좌우측 부유체(19a)(19b) 외측면 하부에 설치된 복수개의 체결링(34)에 각각 연결하여 밀물과 썰

물에 따른 조수간만의 차나 수량변화에 따른 수면의 변화시에도 상기 터널식부유부(16)가 수면위에 부유되면서

자연적으로 승강작동되고 강한 파도나 물결 등에도 안정적으로 지지되어 수력에 의해 유실 및 손상되지 않도록

설치하며, 이에 따라 상기 좌우측 부유체(19a)(19b) 사이에 설치되는 수차부(2)가 수면과 일정한 높이를 유지한

상태로 부유되도록 하고 상기 수차부(2)는 조류나 파도 또는 물결이 진행되는 방향에 맞게 위치되어 수력에 의

해 자연스럽게 수차(水車)식으로 회전되도록 한다.

다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이 복수개의 수력발전장치(1)를 전후 일렬로 연결설치하되 전방에 위치되는 수

력발전장치(1)의 좌우측 부유체(19a)(19b) 후면부에 고정부착된 하나 또는 복수개의 제2결합관(25)과 후방에 위

치되는 수력발전장치(1)의 좌우측 부유체(19a)(19b)의 전면부에 고정부착된 하나 또는 복수개의 제1결합관(24)

을 상하 일직선상에 부합되게 위치시킨 상태에서 상기 제1결합관(24)과 제2결합관(25)에 결합핀(26)을 관통개재

시켜 전후방에 일렬로 복수개의 수력발전장치(1)가 연결설치되도록 하며, 복수개의 수력발전장치(1)가 전후 일

렬로 연결설치되면 좌우측 부유체(19a)(19b)에 구비된 터널판(21a)(21b)도 전후 일렬로 길게 연결되면서 상기

터널판(21a)(21b) 사이를 통과하는 수력을 더욱 효율적으로 각 수차부(2)에 공급하여 발전효율을 크게 증대시키

게 된다.

상기와 같이 설치된 상태에서 수력에 의해 수차부(2)가 회전구동시 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 상기 수차부

(2)의 회전샤프트(4) 외주면에 방사상으로 고정부착된 다수개의 수차날개(6)는 경첩부(8)에 의해 일렬로 연결된

복수개의 날개판(7)이 관절식으로 회전샤프트(4)의 회전방향으로는 펼쳐지고 회전반대방향으로는 접혀지도록 되

어 있어 상기 다수개의 수차날개(6)가 관절식으로 차례로 접혀지거나 펼쳐지며 수면위에서 수면아래쪽으로 회전

되는 수차날개(6)는 그 하중에 의해 자연적으로 펼쳐지면서 전방에서 가해지는 수력에 의해 일자형으로 완전히

펼쳐져 물과 맞닿는 면적이 최대화되고 수면아래에서 수면위쪽으로 회전되는 수차날개(6)는 수력이 더이상 가해

지지 않은 상태로 그 하중에 의해 자연적으로 접혀지면서 물과 맞닿는 면적이 최소화되어 펼쳐진 쪽으로 무게중

심이 편중되면서 더욱 원활한 회전이 이루어지며, 상기 각 수차날개(6)의 가장 선단부에 위치된 날개판(7)의 끝

부분이 회전샤프트(4)의 회전반대방향으로 일정각도로 꺽여진 상태로 하나 또는 복수개의 통수공(9)이 천공되어

있어 가장 선단부에 위치된 날개판(7)이 수면과 강하게 부딪치지 않고 자연스럽게 입수되면서 입수 및 출수과정

에서 복수개의 통수공(9)을 통해 물이 유입 및 유출되어 수면의 저항력을 최소화하여 발전효율을 증대시키게 된

다.

상기 수차부(2)가 수력에 의해 회전되면 상기 부유체(19a)(19b)의 어느 한쪽 상면부에 구비된 발전수단(28)이

회전샤프트(4)의 구동기어(3)와 기어물림된 상태로 수차부(2)로부터 회전력을 전달받아 발전되는데, 상기 발전

수단(28)에 구비된 피동기어(31)가 구동기어(3)와 기어물림식으로 회전되고 상기 피동기어(31)와 연결된 가속기

어장치(30)가 피동기어(31)로부터의 회전속도를 증가시켜 상기 가속기어장치(30)와 연결된 발전기(29)가 고속으

로 회전되면서 더욱 효율적으로 전력에너지를 발생시키게 되며, 이때 상기 피동기어(31)는 구동기어(3)보다 직

경이 작은 소(小)기어로 되어 있어 상기 구동기어(3)가 1회전시 피동기어(31)는 수차례회전되어 상기 발전기

(29)로 더욱 빠른 회전이 전달되며 상기 발전기(29)는 통상의 축전장치(도시하지 않음) 등과 연결되어 있어 발

전된 전력에너지를 저장하여 사용하게 된다.

1. 수력발전장치 2. 수차부
3, 3'. 구동기어 4. 회전샤프트
5. 베어링 6. 수차날개
7. 날개판 8. 경첩부
9. 통수공 10. 측면판
11a, 11b. 경사면 12. 보조판
13. 힌지축 14. 보조측면판
15a, 15b. 보강대 16. 터널식부유부
17. 전방연결대 18. 후방연결대
19a, 19b. 부유체 20. 중심축
21a, 21b. 터널판 22. 브라켓
23. 고정홀 24. 제1결합관
25. 제2결합관 26. 결합핀
27. 보강받침대 28, 28'. 발전수단
29. 발전기 30. 가속기어장치
31. 피동기어 32a, 32b. 구동축
33. 고정수단 34. 체결링
35. 와이어나 체인 36. 고정앙카

Claims (4)

1. 일측끝단에 구동기어(3)가 고정부착된 회전샤프트(4)가 구비되고 상기 회전샤프트(4)의 외주면에는 방사상으로
   복수개의 수차날개(6)가 설치되어 있되 각 수차날개(6)는 복수개의 날개판(7)이 경첩부(8)에 의해 일렬로 연결
   된 상태로 관절식으로 회전샤프트(4)의 회전방향으로는 펼쳐지고 회전반대방향으로는 접혀지며 가장 선단부에
   위치된 날개판(7)의 끝부분은 회전샤프트(4)의 회전반대방향으로 일정각도로 꺽여진 상태로 하나 또는 복수개의
   통수공(9)이 천공된 수차부(2)와, 전,후방연결대(17)(18)에 의해 좌우 일정간격 이격되게 연결설치된 좌우측 부
   유체(19a)(19b)가 구비되며 상기 좌우측 부유체(19a)(19b) 사이의 상부에는 수차부(2)의 회전샤프트(4)가 외주
   에 끼움개재되는 중심축(20)이 좌우수평방향으로 고정설치되어 수차부(2)가 수면위에 일정높이로 부유되면서 중
   심축(20)을 축으로 수력에 의해 수차식으로 회전되도록 하며 좌측 부유체(19a)의 우측면과 우측 부유체(19b)의
   좌측면에는 각각 수직하방으로 터널판(21a)(21b)이 고정부착되어 있어 수력을 수차부(2)쪽으로 집중되게 모아주
   는 터널식부유부(16)와, 상기 부유체(19a)(19b)의 상면부에 고정설치되며 회전샤프트(4)의 구동기어(3)와 연결
   되어 수차부(2)로부터 회전력을 전달받아 발전되는 발전수단(28)과, 상기 부유체(19a)(19b)와 수중의 바닥면 사
   이를 복수개의 와이어나 체인(35)으로 연결하는 고정수단(33)으로 구성된 것을 특징으로 하는 터널식 수력발전
   장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 각 수차날개(6)는 가장 선단부에 위치된 날개판(7)의 하면부에 일정각도로 하향 경사지
   게 보조판(12)이 설치되어 있어 상기 날개판(7)과 함께 ""자형상을 이루도록 되어 있되, 상기 보조판(12)은
   가장 선단부에 위치된 날개판(7)의 종단부에 힌지축(13)을 통해 일정각도 회전가능하게 힌지결합되어 있는 것을
   특징으로 하는 터널식 수력발전장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 각 수차날개(6)는 각 날개판(7)의 좌우양측면에 각각 측면판(10)이 일체로
   고정부착되어 있으며 상기 각 측면판(10)은 측면판(10)끼리 인접되는 끝단부분의 상부 및 하부 모서리부분이 각
   각 소정의 각도로 경사진 경사면(11a)(11b)을 형성하고 있어 각 수차날개(6)의 회전에 따라 각 경첩부(8)를 축
   으로 날개판(7)이 펼쳐지는 경우에는 상기 측면판(10)의 하부 모서리부분에 형성된 경사면(11b)끼리 서로 맞닿
   아 상기 수차날개(6)가 일자형으로 완전히 펼쳐진 상태를 유지하며 각 경첩부(8)를 축으로 날개판(7)이 접혀지
   는 경우에는 상기 측면판(10)의 상부 모서리부분에 형성된 경사면(11a)끼리 서로 맞닿아 상기 수차날개(6)가 소
   정의 각도로 절곡된 상태를 유지하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 터널식 수력발전장치.
4. 하수도의 물의흐름을 이용하는 터널식 수력발전장치.

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