WO2014208927A1

WO2014208927A1 - 수력발전장치

Info

Publication number: WO2014208927A1
Application number: PCT/KR2014/005365
Authority: WO
Inventors: 박행제
Original assignee: Park Hang-Je
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2014-06-18
Publication date: 2014-12-31
Also published as: KR101465724B1

Abstract

본 발명은 수력발전장치에 관한 것으로서, 용수의 중량과 낙차를 동시에 발전기 구동력으로 제공하여 전력 생산을 극대화 할 수 있게 함과 아울러 콤팩트하게 구성하여 수로 등 장소에 구애 없이 설치하여 사용할 수 있도록 한 수력발전장치를 제공코자 하는 것이다. 즉, 본 발명은 수력발전장치에 있어서; 지면과 접하는 서포터와; 서포터 상측에 지면과 이격되도록 수직방향으로 세워지는 지지체와; 지지체의 상하단에 베어링으로 축지지 되도록 설치한 상부축 및 하부축과; 상기 상부축과 기어박스를 매개로 결합되도록 지지체에 설치한 발전기와; 상기 상부축과 하부축에 설치되는 상부스프로킷과 하부스프로킷 및 이들에 결합되는 체인과; 상기 지지체의 전방에 작동공간이 형성되도록 결합되며 U형으로 형성된 커버부재와; 일정간격으로 체인핀에 결합되어 회동하는 어테치먼터와; 상기 어테치먼터에 결합되며 지지체의 전면과 커버부재에 이격된 상태로 상기 작동공간을 통과하는 물맞이판을 포함하도록 구성한 것이다.

Description

수력발전장치

본 발명은 수력발전장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유입용수의 중량과 낙차를 동시에 발전기 구동력으로 제공하여 전력 생산을 극대화 할 수 있게 함과 아울러 콤팩트하게 구성하여 수로 등 장소에 구애 없이 설치하여 사용할 수 있도록 한 수력발전장치를 제공코자 하는 것이다.

물의 위치에너지를 회전력으로 제공할 수 있도록 하는 수력발전장치의 경우 공해가 없는 청정에너지로 널리 사용되고 있으며, 다양한 구성의 발전장치들이 제공되고 있다.

대표적인 예로는 대한민국 등록특허공보(B1) 10-0837671호(2008.06.13)의 수력발전장치가 제공되고 있으며, 이의 구성은 물 위에 설치되는 구조체에 고정 설치되는 무한궤도와, 무한궤도에 설치되는 대차와, 대차에 이웃하는 다른 대차를 연결하는 연결구와, 각 대차에 설치되는 물맞이판으로 구성되며, 대차의 구동력에 의해 작동하는 발전기를 설치하여서 되는 수력발전장치에 있어서, 물맞이판은 중앙부를 향하는 경사면을 가지며 물맞이판의 중앙부에 통공이 설치된 것과, 물맞이판은 중심부의 통공 측 일 경사면에 연장부를 형성시키어 연장부가 흐르는 물의 방향을 유도하게 구성된 것을 특징으로 하고 있는 것이다.

또 다른 실시례는 대한민국 등록특허공보(B1) 10-0534546호(2005.12.08.)의 발전장치는 수면에 설치시키는 부구와, 상기 부구와 발전장치의 움직임을 억제시키는 고정장치로 구성되고, 상기 발전장치는 무한궤도의 레일과, 상기 레일을 따라 이동하는 다수의 활차와, 상기 다수의 활차를 서로 연결시키는 연결구와, 상기 각각의 활차에 설치되고 물의 흐름에너지를 흡수하여 활차를 이동시키는 날개와, 상기 활차의 이동에너지를 동력전달장치를 통하여 전달받아 전기를 발생시키는 발전기로 구성되는 것에 있어서, 상기 날개가 테두리벽체의 내부에 물맞이판을 설치시켜 구성되고, 상기 테두리벽체의 내부에 가이드바를 설치시키며, 상기 가이드바에 물맞이판을 관통 설치시키고, 가이드바의 양측에 저지턱을 형성시켜 구성되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 종래 수력발전장치의 경우 수면 위에 설치한 것으로 전방의 물맞이판에만 집중적으로 수압이 제공되는 구조여서 강력한 출력을 도출해 내기가 어려웠다.

<선행기술문헌>

(특허문헌 1) KR 100837671 B1 2008.06.13.

(특허문헌 2) KR 100534546 B1 2005.12.08.

이에 본 발명자는 상기한 종래 문제점을 일소코자 본 발명을 연구 개발한 것으로서, 본 발명에서는 유입용수의 중량과 낙차를 동시에 발전기 구동력으로 제공하여 전력 생산을 극대화 할 수 있게 함과 아울러 콤팩트하게 구성하여 수로 등 장소에 구애 없이 설치하여 사용할 수 있도록 한 수력발전장치를 제공함에 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결수단으로 본 발명에서는 수력발전장치에 있어서; 지면과 접하는 서포터와; 서포터 상측에 지면과 이격되도록 수직방향으로 세워지는 지지체와; 지지체의 상하단에 베어링으로 축지지 되도록 설치한 상부축 및 하부축과; 상기 상부축과 기어박스를 매개로 결합되도록 지지체에 설치한 발전기와; 상기 상부축과 하부축에 설치되는 상부스프로킷과 하부스프로킷 및 이들에 결합되는 체인과; 상기 지지체의 전방에 작동공간이 형성되도록 결합되며 U형으로 형성된 커버부재와; 일정간격으로 체인핀에 결합되어 회동하는 어테치먼터와; 상기 어테치먼터에 결합되며 지지체의 전면과 커버부재에 이격된 상태로 상기 작동공간을 통과하는 물맞이판을 포함하도록 구성하였다.

수력발전장치에 있어서; 지면과 접하는 서포터와; 서포터 상측에 지면과 이격되도록 수직방향으로 세워지는 지지체와; 지지체의 상하단에 베어링으로 축지지 되도록 설치한 상부축 및 하부축과; 상기 상부축과 기어박스를 매개로 결합되도록 지지체에 설치한 발전기와; 상기 상부축과 하부축에 설치되는 상부스프로킷과 하부스프로킷 및 이들에 결합되는 체인과; 일정간격으로 체인핀에 결합되어 회동하는 어테치먼터 및 상기 어테치먼터에 결합되는 물맞이판을 포함하는 2개의 수력발전장치를 서로 마주보게 배치하고; 상기 양측 지지체의 전후방으로 판상으로 구성된 커버부재를 결합하여 물맞이판이 이동하는 작동공간을 형성하고, 이웃하는 2개의 수력발전장치에 설치되는 물맞이판 단부의 어느 한쪽에는 가림판을 고정하여 양측 물맞이판 사이의 틈을 가려 물이 아래로 흘러내리는 것을 방지할 수 있도록 하였다.

또한 상기 어테치먼터는 수평설치부와 수직지지부가 직각방향으로 배치되며 이들의 연결부분에 핀공이 형성되어 체인핀에 결합되며; 상기 수평설치부에는 수평상태로 작동공간을 통과할 수 있도록 물맞이판을 고정 설치하며, 수직지지부는 물맞이판이 수평상태일 때 체인에 면접되어 지지될 수 있게 구성하였다.

상기 상부축과 하부축에 설치되는 상부스프로킷과 하부스프로킷 및 이들에 결합되는 체인은 1열 내지 3열로 구성하였다.

상기 지지체에는 체인의 양측에 위치될 수 있도록 안내홈이 형성되도록 안내부재를 설치하고, 상기 체인핀의 양측으로는 안내홈을 통과하면서 지지체의 전면과 안내부재에 면접하는 롤러를 설치하였다.

본 발명에서 제공하는 수력발전장치는 구성이 콤팩트하여 낙차가 발생되는 지역 어디에서 설치하여 전력을 생산할 수 있으므로, 특히 농사용 수로나 계곡 등에 설치하여 전기가 제공되기 어려운 곳에서 전력을 생산하여 사용할 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

*또한 본 발명은 종래 중량 혹은 낙차 중 하나를 이용하여 전력을 생산코자 하는 것과는 달리 작동공간 내의 물의 중력과 낙차를 동시에 이용하여 전력을 생산할 수 있으므로 효율적인 전력 생산이 가능하다.

또한 구성이 간단하여 시설비를 최소화 할 수 있으며, 고장의 염려가 없어 유지관리가 간편하다.

콤팩트한 크기로 제작하여 고층건물의 하수관로나 우수관로에 적용하여 발전하고 이를 공동전력으로 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 수력발전장치의 바람직한 일 실시례를 보인 사시도

도 2는 도 1에서 커버부재를 분리한 상태 사시도

도 3은 도 1의 측면도

도 4는 본 발명에서 체인에 물맞이판을 결합하는 상태 구성을 보인 요부 발췌 사시도

도 5는 도 4의 평단면도

도 6은 본 발명에서 제공하는 수력발전장치의 다른 실시례를 보인 평단면도

도 7은 본 발명에서 제공하는 물맞이판의 선단에 커버부재의 내면과 접하는 가이드롤러를 설치한 상태 측단면도

도 8은 본 발명에서 제공하는 수력발전장치의 다른 실시례로서 커버부재를 분리한 상태 사시도

도9는 도 8의 일부를 확대한 정면도

이하 본 발명에서 제공하는 수력발전장치의 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 수력발전장치의 바람직한 일 실시례를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1에서 커버부재를 분리한 상태 사시도, 도 3은 본 발명에서 체인에 물맞이판을 결합하는 상태 구성을 보인 요부 발췌 사시도, 도 4는 도 3의 평단면도를 각각 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 수력발전장치(1)는 물의 낙차가 있는 다양한 장소에 설치 가능한 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것으로, 지면과 접하는 2개의 서포터(2) 사이 상측에 지면과 이격되도록 수직방향으로 지지체(3)를 세우고, 지지체(3)의 상하단에는 베어링(4)에 축지지되는 상부축(5)과 하부축(6)을 각각 설치한다.

상기 지지체(3)의 상측에는 본 발명 수력발전장치(1)를 쉽게 들어 올릴 수 있는 훅걸이(7)를 앵글 등으로 제작하여 설치하며, 훅걸이(7)의 아래쪽으로는 비산방지판(20)을 설치한다.

상기 상부축(5)의 측방으로는 지지체(3)에 고정 설치된 발전기(8)와 축결합되어 있는 기어박스(9)에 구동력이 제공되도록 결합하여 상부축(5)이 회전될 때 발전이 이루어질 수 있도록 한다.

상기 상부축(5)과 하부축(6)에는 각각 상부스프로킷(10)과 하부스프로킷(11)을 결합하고 이들 상·하부스프로킷(10)(11)을 체인(12)으로 연결하여 연동상태로 회전될 수 있게 하여 체인(12)이 지지체(3)의 전방 상측에서 하측방향으로 구동될 수 있게 한다. 이때 체인(12)은 지지체(3)의 후방에 설치되어 있는 텐션조절구(19)에 의해 알맞은 텐션으로 조절하여 사용할 수 있다.

상기 지지체(3)의 전방으로는 U형으로 형성된 커버부재(13)가 결합되어 지지체(3)와의 사이에 작동공간(14)이 형성되게 하며, 상기 상·하부스프로킷(10)(11)과 체인(12)은 작동공간(14) 내에 위치될 수 있게 한다.

상기 커버부재(13)는 양단부가 지지체(3)의 전면판(3a)에 접지되는 접지부(13a)를 형성하고, 접지부(13a)의 단부에 지지체(3)의 측면에 접지되는 고정판(13b)이 연장되도록 절곡 형성하여 커버부재(13)의 결합이 용이하게 이루어질 수 있도록 한다. 또 상기 커버부재(13)는 상단에 경사유도판(13c)을 형성하여 유입되는 물을 작동공간(14)으로 용이하게 유도 공급할 수 있게 한다.

상기 상·하부스프로킷(10)(11)과 체인(12)은 1열 내지 3열로 구성될 수 있으며, 1열인 경우 도 1, 2에 도시된 바와 같이 지지체(3)의 중간 부분에 설치하며, 도 6에 도시된 바와 같이 2열인 경우 지지체(3)의 좌우측에 위치되도록 구성한다. 그리고 3열인 경우는 도시되지는 않았지만 지지체(3)의 좌우측과 중간부분에 체인(12)이 위치될 수 있게 구성하면 된다.

상기 체인(12)에는 일정간격으로 체인핀(12a)에 결합되어 회동하는 어테치먼터(15)들이 결합된다. 체인핀(12a)에 결합되는 어테치먼터(15)는 수평설치부(15a)와 수직지지부(15b)가 직각방향으로 배치되며 이들의 연결부분에 핀공(15c)이 형성되어 체인핀(12a)에 결합되는 구성으로 이루어진다.

상기 수평설치부(15a)에는 수평상태로 작동공간(14)을 통과할 수 있는 규격으로 제작된 물맞이판(16)을 고정설치하며, 상기 수직지지부(15b)는 물맞이판(16)이 수평상태일 때 체인(12)에 면접되어 지지될 수 있게 한다.

이와 같은 어테치먼터(15) 구성의 경우 상기에서 언급한 바와 같이 물맞이판(16)이 지지체(3)의 전방에서 하향 이동할 때 수직지지부(15b)가 체인(12)에 지지되고, 반대로 물맞이판(16)이 지지체(3)의 후방에서 상향 이동할 때는 물맞이판(16)이 자중에 의해 아래쪽으로 회동되는 구성으로 이루어져 후방 공간이 협소하도라도 설치가 이루어질 수 있는 구조이다.

상기 물맞이판(16)에는 체인(12)이 내입될 수 있도록 체인내입홈(16a)을 형성하여 지지체(3)와의 간격이 과도하게 이격되는 것을 방지할 수 있도록 함이 바람직하다.

이와 같이 작동공간(14)을 통과하도록 어테치먼터(15)에 물맞이판(16)을 설치한 경우 커버부재(13)의 상측으로 물이 공급될 때 상기에서 언급한 바와 같이 커버부재(13)의 상단 경사유도판(13c)을 따라서 자연스럽게 공급이 이루어지게 되고, 또 물맞이판(16)에 타격되면서 비산되는 물이 훅걸이(7)의 하측으로 설치되는 비산방지판(20)에 의해 비산되지 않고 작동공간(14)으로 재공급되는 것이다.

한편 상기 지지체(3)에는 체인(12)의 양측에 위치될 수 있도록 안내홈(17a)이 형성되도록 안내부재(17)를 설치하고, 상기 체인핀(12a)의 양측으로는 안내홈(17a)을 통과하면서 지지체(3)의 전면과 안내부재(17)에 면접하는 롤러(18)를 설치한다. 안내부재의 상단에는 안내면(17b)을 외형 절곡되게 형성하여 롤러(18)가 쉽게 안내될 수 있게 한다.

상기와 같이 체인핀(12a)의 양측에 롤러(18)를 설치할 경우 작동과정에서 체인(12)이 흔들리는 등의 문제점을 일소하여 안전하게 작동이 이루어지는 것이다.

상기 롤러(18)는 도면 상에 좌우 1개씩 설치된 예가 도시되어 있으나 좌우 2쌍 이상을 설치해 사용할 수 있음은 당연하다.

그리고 본 발명은 도 7에 도시된 바와 같이 물맞이판(16)의 선단에 커버부재(13)의 내면과 접하는 가이드롤러(21)를 더 부가 구성할 수 있다.

상기와 같이 가이드롤러(21)를 설치할 경우 물맞이판(16)의 단부가 커버부재(13)에 지지되는 형성이 되므로 체인(12)에 집중되는 하중을 분산할 수 있어 안정된 작동을 유지할 수 있는 것이다.

도 8은 본 발명에서 제공하는 수력발전장치의 다른 실시례로서 커버부재를 분리한 상태 사시도를 도시한 것이고, 도9는 도 8의 일부를 확대한 정면도를 도시한 것이다.

이는 상기와 같이 구성되는 2개의 수력발전장치(1)를 서로 마주보게 배치한 상태에서 양측 지지체(3)의 전후방으로 판상으로 구성된 커버부재(23)를 결합하여 물맞이판(16)이 이동하는 작동공간(14)을 형성하고, 이웃하는 2개의 수력발전장치(1)에 설치되는 물맞이판(16) 단부에는, 어느 한쪽에 일단이 고정된 가림판(22)에 의해 가려져 물이 아래로 흘러내리는 것을 방지할 수 있도록 한 것으로, 유량이 많은 장소에서 사용할 수 있는 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 수력발전장치(1)는 낙차가 발생되는 수로나 계곡 등에 간편하게 설치하여 전력을 생산할 수 있는 것으로, 이하에서 본 발명의 사용에 따른 작용을 설명한다.

본 발명을 사용코자 할 시에는 크레인에 설치된 훅 등을 훅걸이(7)에 걸어 본 발명을 들어 올린 후 설치코자 하는 장소에 지지체(3)가 수직 상태가 되도록 설치된다. 이때 수로나 계곡 등에서 제공되는 물은 작동공간(14)으로 유입될 수 있게 한다.

본 발명의 수력발전장치(1)는 낙하하는 물의 중력과 물맞이판(16)에 의해 작동공간(14) 내에 집수되는 물의 중량에서 제공되는 에너지가 물맞이판(16)이 결합되어 있는 체인(12)으로 전달되어 상·하부스프로킷(10)(11)이 결합되어 있는 상하부축(5)(6)을 구동하게 되고, 상부축(5)의 동력이 제공될 수 있도록 설치된 발전기(8)를 구동하여 전력을 생산하게 되는 것이다.

또한 본 발명에서 제공하는 수력발전장치(1)는 각종 산업현상에서 낙차가 발생하는 유체나 자갈, 쇳가루 등으로도 구동할 수 있음은 당연하다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명은 수력발전장치에 관한 것이므로 산업상 이용가능성이 있다.

Claims

지면과 접하는 2개의 서포터(2)와;

서포터(2) 상측에 지면과 이격되도록 수직방향으로 세워지는 지지체(3)와;

지지체(3)의 상하단에 베어링(4)으로 축지지 되도록 설치한 상부축(5) 및 하부축(6)과;

상기 상부축(5)과 기어박스(9)를 매개로 결합되도록 지지체(3)에 설치한 발전기(8)와;

상기 상부축(5)과 하부축(6)에 설치되는 상부스프로킷(10)과 하부스프로킷(11) 및 상부스프로킷(10)과 하부스프로킷(11)에 결합되는 체인(12)과;

상기 지지체(3)의 전방에 작동공간(14)이 형성되도록 결합되며 U형으로 형성된 커버부재(13)와;

일정간격으로 체인핀(12a)에 결합되어 회동하는 어테치먼터(15)와,

상기 어테치먼터(15)에 결합되며 지지체(3)의 전면과 커버부재(13)에 이격된 상태로 상기 작동공간(14)을 통과하는 물맞이판(16)을 포함하는 수력발전장치(1)에 있어서;

상기 어테치먼터(15)는 수평설치부(15a)와 수직지지부(15b)가 직각방향으로 배치되며, 수평설치부(15a)와 수직지지부(15b)의 연결부분에 핀공(15c)이 형성되어 체인핀(12a)에 결합되며,

상기 수평설치부(15a)에는 수평상태로 작동공간(14)을 통과할 수 있도록 물맞이판(16)을 고정 설치하며, 수직지지부(15b)는 물맞이판(16)이 수평상태일 때 체인(12)에 면접되어 지지될 수 있게 한 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
지면과 접하는 서포터(2)와;

서포터(2) 상측에 지면과 이격되도록 수직방향으로 세워지는 지지체(3)와;

지지체(3)의 상하단에 베어링(4)으로 축지지 되도록 설치한 상부축(5) 및 하부축(6)과;

상기 상부축(5)과 기어박스(9)를 매개로 결합되도록 지지체(3)에 설치한 발전기(8)와;

상기 상부축(5)과 하부축(6)에 설치되는 상부스프로킷(10)과 하부스프로킷(11) 및 상부스프로킷(10)과 하부스프로킷(11)에 결합되는 체인(12)과;

일정간격으로 체인핀(12a)에 결합되어 회동하는 어테치먼터(15) 및 상기 어테치먼터(15)에 결합되는 물맞이판(16)을 포함하는 2개의 수력발전장치(1)를 서로 마주보게 배치하고;

상기 양측 지지체(3)의 전후방으로 판상으로 구성된 커버부재(23)를 결합하여 물맞이판(16)이 이동하는 작동공간(14)을 형성하고, 이웃하는 2개의 수력발전장치(1)에 설치되는 물맞이판(16) 단부의 어느 한쪽에는 가림판(22)을 고정하여 양측 물맞이판(16) 사이의 틈을 가려 물이 아래로 흘러내리는 것을 방지할 수 있도록 한 수력발전장치(1)에 있어서;

상기 어테치먼터(15)는 수평설치부(15a)와 수직지지부(15b)가 직각방향으로 배치되며, 수평설치부(15a)와 수직지지부(15b)의 연결부분에 핀공(15c)이 형성되어 체인핀(12a)에 결합되며,

상기 수평설치부(15a)에는 수평상태로 작동공간(14)을 통과할 수 있도록 물맞이판(16)을 고정 설치하며, 수직지지부(15b)는 물맞이판(16)이 수평상태일 때 체인(12)에 면접되어 지지될 수 있게 한 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 상부축(5)과 하부축(6)에 설치되는 상부스프로킷(10)과 하부스프로킷(11) 및 이들에 결합되는 체인(12)은 1열 내지 3열로 구성되는 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 지지체(3)에는 체인(12)의 양측에 위치될 수 있도록 안내홈(17a)이 형성되도록 안내부재(17)를 설치하고, 상기 체인핀(12a)의 양측으로는 안내홈(17a)을 통과하면서 지지체(3)의 전면과 안내부재(17)에 면접하는 롤러(18)를 설치한 것을 특징으로 하는 수력발전장치.