KR20230039055A - Modular hydroelectric power plant with screw structure - Google Patents

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KR20230039055A KR1020210121907A KR20210121907A KR20230039055A KR 20230039055 A KR20230039055 A KR 20230039055A KR 1020210121907 A KR1020210121907 A KR 1020210121907A KR 20210121907 A KR20210121907 A KR 20210121907A KR 20230039055 A KR20230039055 A KR 20230039055A
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Abstract

The present invention relates to a modular hydroelectric power plant with a screw structure, comprising a rotating unit including a rotating shaft having a hollow inside and a spiral blade unit formed around the rotating shaft while surrounding the rotating shaft at least once; a fixed shaft penetrating the hollow of the rotating shaft; a power transmission unit for transmitting a rotational force of the rotating unit; and a power generation unit for receiving the rotational force of the rotating unit from the power transmission unit and converting the same into electric current energy, wherein one or both ends of the fixed shaft are connected to at least one of a moving means and a fixed means so as to be inclined at a predetermined angle, thereby improving the power generation efficiency.

Description

스크류 구조를 갖는 모듈형 수력 발전장치.{Modular hydroelectric power plant with screw structure}Modular hydroelectric power plant with screw structure}

본 발명은 스크류 구조를 갖는 모듈형 수력 발전장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 수중에서 유속에 의해 회전하며 발전하는 스크류 구조를 갖는 모듈형 수력 발전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a modular hydroelectric power generator having a screw structure, and more particularly, to a modular hydroelectric power generator having a screw structure that rotates and generates power in water by a flow rate.

물을 이용하여 전기를 발전하는 수력발전장치는 일반적으로 유체의 유입에 의해 회전력이 발생되는 터빈부와, 상기 터빈부로부터 발생된 회전력을 이용하여 전류를 발생시키는 발전부를 포함한다. 터빈부는 유체의 유입에 의해 회전되며, 터빈부에 연결된 회전축이 회전되고, 이어서 상기 회전축에 연결되는 발전부의 회전자가 회전축과 함께 회전하며 전류를 생성하게 된다. A hydroelectric power generation device that generates electricity using water generally includes a turbine unit generating rotational force by the inflow of fluid, and a power generation unit generating current using rotational force generated from the turbine unit. The turbine unit is rotated by the inflow of fluid, the rotation shaft connected to the turbine unit is rotated, and then the rotor of the power generation unit connected to the rotation shaft rotates together with the rotation shaft to generate current.

이러한 수력 발전장치의 일 예로, 한국등록특허 10-2234895호에서는 스크류형 날개를 수중에 회전 자재로 설치하여 유속에 의해 스크류형 날개를 회전시켜 발전하는 해류발전장치를 개시하고 있다.As an example of such a hydropower generation device, Korean Patent Registration No. 10-2234895 discloses an ocean current power generation device in which screw-type blades are installed as rotating materials in water to rotate the screw-type blades according to the flow rate.

상기의 문헌에서 개시된 해류발전장치에서는, 도 1에 도시된 바와 같이 지지면에 대하여 지지 구조체(S')가 설치되고, 지지 구조체(S')에 적어도 하나의 회전축(10')이 구비되고, 상기 회전축(10')에는 유체에 의하여 회전하도록 방사상으로 스크류형 블레이드(20')가 구비되며, 유체 흐름으로부터 회전축(10') 기준으로 일측과 타측의 유체 저항 편차에 의해 회전이 구현하도록 회전축(10')을 경사지게 설치하고, 상기 회전축(10') 도는 스크류형 블레이드(20')의 회전력은 동력전달수단(30')에 의하여 발전장치(40')로 전달되며, 상기 지지 구조체(S')는 내부가 비어있어 지지 기둥을 삽입 가능하여 지지 구조체(S')가 회전 가능하게 구성되고, 회전축(10')을 지지하도록 적어도 하나의 보강 로드(50')가 형성되어 있다.In the ocean current generator disclosed in the above document, as shown in FIG. 1, a support structure (S') is installed on the support surface, and at least one rotation shaft (10') is provided on the support structure (S'), The rotational shaft 10' is provided with a screw-type blade 20' radially to rotate by the fluid, and the rotational shaft to realize rotation by the fluid resistance deviation between one side and the other side with respect to the rotational shaft 10' from the fluid flow ( 10') is installed at an angle, and the rotational force of the rotating shaft 10' or the screw-type blade 20' is transmitted to the generator 40' by the power transmission means 30', and the support structure (S') ) has an empty interior so that a support pillar can be inserted so that the support structure S' is rotatable, and at least one reinforcing rod 50' is formed to support the rotation shaft 10'.

하지만, 상기 개시된 해류발전장치는, 스크류형 블레이드(20')의 날개(22')가 수면 위로 노출되어 해류를 제대로 이용하지 못하는 문제점과, 지지 구조체(S')와 보강 로드(50')에 의해 수중에 부유하는 각종 이물질(그물, 어망, 로프 등)이 걸려 발전 효율이 저하되거나, 혹은 수력발전장치의 고장을 유발하는 문제점이 있었다.However, the disclosed ocean current generator has problems in that the wings 22' of the screw-type blades 20' are exposed on the surface of the water and do not properly use the ocean current, and the support structure S' and the reinforcing rod 50' There is a problem in that various foreign substances (nets, fishing nets, ropes, etc.) floating in the water are caught and the efficiency of power generation is reduced or the failure of the hydroelectric power generation device is caused.

또한 종래의 발전장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 발전류의 회전축이 스크류의 회전축과 나란하게 구비되지 않아 별도의 스크류의 회전 동력 전달을 위한 동력 연결 수단을 필요로 하여 복잡한 구조로 형성되는 문제점이 있었다.In addition, as shown in FIG. 1, the conventional power generation device requires a power connection means for transmitting rotational power of a separate screw because the rotational axis of the power generation is not provided in parallel with the rotational axis of the screw, resulting in a complicated structure. there was

본 발명에서는 하나의 축에 유속에 의해 회전하는 회전부와, 상기 회전부로부터 전달되는 회전동력으로 전류를 생성하는 발전부가 일체로 고정되어 단순한 구조로 형성될 수 있는 발전장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a power generation device that can be formed in a simple structure by integrally fixing a rotating part rotating by the flow rate on one axis and a power generating part generating current with rotational power transmitted from the rotating part. .

또한, 본 발명의 또다른 목적은 와류에서와 같이 유속이 변화하는 가변적인 수중 환경에서 우수한 발전효율로 발전할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 환경에 설치가 가능한 발전장치를 제공하고자 한다.In addition, another object of the present invention is to provide a power generation device capable of generating power with excellent power generation efficiency in a variable underwater environment in which flow speed changes, such as in a vortex, and capable of being installed in various environments.

또한, 본 발명은 발전 시 회전하는 스크류형 블레이드에 이물질이 유입되어 발전효율이 저하되는것을 방지할 수 있으며, 동시에 이물질의 유입으로 인한 장치의 고장을 방지할 수 있는 수력 발전장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a hydroelectric power generation device capable of preventing the inflow of foreign substances into rotating screw-type blades during power generation, thereby reducing the power generation efficiency, and at the same time preventing the failure of the device due to the inflow of foreign substances.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 본 발명은 내부에 중공이 형성된 회전축과, 상기 회전축을 적어도 한번 이상 감싸면서 회전축을 중심으로 형성된 나선형상의 블레이드유닛을 포함하는 회전부와, 상기 회전축의 중공을 관통하는 고정축과, 상기 회전부의 회전력을 전달하는 동력전달부와, 상기 동력전달부로부터 회전부의 회전력을 전달받아 전류에너지로 변환하는 발전부를 포함하며, 상기 고정축의 일단 또는 양단은 유동수단 또는 고정수단 중 어느 하나 이상에 연결되어, 소정의 각도로 경사지게 구비된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a rotating shaft having a hollow therein, a rotating part including a spiral blade unit formed around the rotating shaft while wrapping the rotating shaft at least once, and penetrating the hollow of the rotating shaft. It includes a fixed shaft, a power transmission unit for transmitting the rotational force of the rotating unit, and a power generation unit for receiving the rotational force of the rotating unit from the power transmission unit and converting it into current energy, and one end or both ends of the fixed shaft is a floating means or a fixed means. It is connected to any one or more of them and is provided inclined at a predetermined angle.

또한, 상기 발전부는 상기 고정축에 연결된 발전모듈과, 상기 회전부의 회전력을 상기 발전모듈에 전달하는 구동축과, 상기 발전모듈이 상기 고정축과 일정간격 이격되도록 발전모듈의 위치를 고정하는 연결부재를 포함하고, 상기 구동축의 길이방향은 상기 회전축의 길이방향과 나란히 구비된다.In addition, the power generation unit includes a power generation module connected to the fixed shaft, a driving shaft for transmitting the rotational force of the rotating unit to the power generation module, and a connecting member for fixing the position of the power generation module such that the power module is spaced apart from the fixed shaft at a predetermined interval. Including, the longitudinal direction of the driving shaft is provided parallel to the longitudinal direction of the rotating shaft.

또한, 상기 동력전달부는 상기 회전축에 결합되어 회전축과 함께 회전하는 구동기어와, 상기 구동축에 연결되며 상기 구동기어와 맞물려 회전하는 피동기어를 포함한다.In addition, the power transmission unit includes a drive gear coupled to the rotation shaft to rotate together with the rotation shaft, and a driven gear connected to the drive shaft and engaged with the drive gear to rotate.

또한, 상기 고정수단은 상기 발전부와 동력전달부가 수용되는 공간을 제공하는 하우징과, 상기 하우징을 고정면에 고정시키는 결합수단을 포함한다. 상기 하우징은 결합수단이 결합되는 고정부와, 회전축이 관통하는 제1개구부가 형성된다.In addition, the fixing means includes a housing providing a space in which the power generation unit and the power transmission unit are accommodated, and a coupling unit fixing the housing to the fixing surface. The housing is formed with a fixing portion to which a coupling means is coupled and a first opening through which a rotating shaft passes.

또한, 상기 하우징은 상기 고정축의 단부가 관통되는 제2개구부를 더 포함한다. 상기 제2개구부는 제1개구부와 마주보도록 배치됨에 따라, 상기 고정축은 하우징을 관통하여 상기 제2개구부를 통해 상기 고정축의 끝단이 외부로 노출되고, 하우징의 일부는 고정축에 고정되도록 결합되고, 제1개구부(21b)는 회전축(110)이 회전 가능하도록 관통된다.In addition, the housing further includes a second opening through which an end of the fixing shaft passes. As the second opening is disposed to face the first opening, the fixed shaft passes through the housing, the end of the fixed shaft is exposed to the outside through the second opening, and a part of the housing is coupled to be fixed to the fixed shaft, The first opening 21b is penetrated so that the rotating shaft 110 can rotate.

또한, 상기 블레이드유닛은 회전축을 동일한 방향(시계방향 또는 반시계방향)으로 감싸는 2개 이상의 블레이드를 포함하여 다중 나선형상을 가지되, 상기 2개의 블레이드는 피치와 헬리스각도(Helix Angle)가 서로 동일하게 형성된다.In addition, the blade unit has a multi-helical shape including two or more blades surrounding the rotating shaft in the same direction (clockwise or counterclockwise), and the two blades have a pitch and a helix angle. formed identically.

상기 블레이드유닛은 회전축의 일측 또는 양측으로 상기 블레이드의 회전반경이 점차 줄어들어 상기 블레이드 끝단부가 회전축의 외주면에 수렴되는 수렴부가 구비된다.The blade unit is provided with a convergence portion in which the rotation radius of the blade is gradually reduced to one side or both sides of the rotation shaft so that the end portion of the blade converges on the outer circumferential surface of the rotation shaft.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.Features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.

본 발명에 따르면, 본 발명의 수력 발전장치는 수중에서 유속에 의해 회전하는 회전부와, 상기 회전부의 회전동력으로 전류를 생성하는 발전부가 하나의 축에 일체로 고정되어 단순한 구조로 형성될 수 있음에 따라, 설치 및 보수작업이 용이하며, 설치 및 보수를 위한 비용과 시간을 최소화할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the hydroelectric power generation device of the present invention can be formed in a simple structure by integrally fixing a rotating part rotating by the flow rate in water and a power generating part generating current with the rotational power of the rotating part integrally fixed to one shaft Accordingly, installation and maintenance work is easy, and there is an effect of minimizing cost and time for installation and maintenance.

또한, 본 발명은 유속, 수위 등의 환경조건에 따라 수중에 잠긴 회전부의 경사각도가 가변되어, 수중에 잠긴 상태에서 회전동력을 형성하는 회전부가 경사진 상태로 상시 배치될 수 있으며, 수위가 가변되는 근해에 설치되어도 조류와 해류의 변화에 상응하여 회전축의 방향이 결정되게 함으로써 수력 발전장치의 발전량을 최대화할 수 있다.In addition, according to the present invention, the inclination angle of the rotating part submerged in water is variable according to environmental conditions such as flow rate and water level, so that the rotating part forming rotational power in the submerged state can be always disposed in an inclined state, and the water level is variable. Even if it is installed in the near sea, it is possible to maximize the amount of power generation of the hydroelectric power generation device by determining the direction of the rotation shaft in accordance with the change of tidal current and ocean current.

또한, 본 발명은 이물질의 유입을 방지하는 하우징이 더 구비됨에 따라, 회전력을 전달받아 전류를 생성하는 발전부 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 이물질의 유입으로 인해 발생하는 장치의 오작동을 방지할 수 있다. In addition, according to the present invention, as a housing for preventing the inflow of foreign substances is further provided, it is possible to prevent foreign substances from entering the power generation unit that generates current by receiving rotational force, and malfunction of the device caused by the inflow of foreign substances can prevent

또한, 본 발명은 발전을 위해 회전하는 회전부에 이물질이 유입되더라도, 회전부의 회전동작에 의해 수중에 부유하는 각종 이물질(로프, 그물, 어망 등)이 자연스럽게 외측으로 배출되도록 유도하는 구조를 가짐에 따라, 이물질로 인한 발전효율의 저하를 원천적으로 방지할 수 있다.In addition, the present invention has a structure that induces various foreign substances (rope, net, fishing net, etc.) floating in the water to be discharged to the outside naturally by the rotational operation of the rotating part even if foreign substances are introduced into the rotating part for power generation. , it is possible to fundamentally prevent deterioration in power generation efficiency due to foreign substances.

도 1은 종래기술에 따른 모듈형 수력 발전장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 형상을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 발전부 및 동력전달부의 형상을 상세히 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 고정수단이 연결된 모듈형 수력 발전장치의 형상을 상세히 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 블레이드 유닛의 형상을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 고정축이 고정수단에 의해 교각에 고정설치된 상태를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 고정축이 고정수단에 연결되어 2축 방향으로 회전하는 상태를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 고정축이 고정수단에 연결되어 2축 방향으로 회전하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 9은 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 고정축이 고정수단에 연결되어 3차원 회전운동을 수행하는 상태를 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 고정축이 고정수단에 연결되어 3차원 회전운동을 수행하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 11은 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 고정축이 유동수단인 유동대에 연결된 상태를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 고정축이 유동수단인 무게추에 연결된 상태를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 블레이드유닛의 형상을 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드유닛의 단면형상을 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 수력 발전장치의 블레이드유닛의 형상을 도시한 것이다.1 is a perspective view showing a modular hydroelectric power plant according to the prior art.
Figure 2 shows the shape of the modular hydroelectric power plant of the present invention.
Figure 3 shows in detail the shape of the power generation unit and power transmission unit of the modular hydroelectric power generation device of the present invention.
Figure 4 shows in detail the shape of the modular hydroelectric power generation device to which the fixing means is connected according to an embodiment of the present invention.
5 schematically illustrates the shape of a blade unit according to various embodiments of the present invention.
Figure 6 shows a state in which the fixed shaft of the modular hydroelectric power generation device of the present invention is fixed to the pier by a fixing means.
Figure 7 is a plan view showing a state in which the fixing shaft of the modular hydroelectric power generation device of the present invention is connected to the fixing means and rotates in a two-axis direction.
Figure 8 is a side view showing a state in which the fixing shaft of the modular hydroelectric power generation device of the present invention is connected to the fixing means and rotates in a two-axis direction.
Figure 9 is a plan view showing a state in which the fixed shaft of the modular hydroelectric power generation device of the present invention is connected to the fixing means to perform a three-dimensional rotational motion.
Figure 10 is a side view showing a state in which the fixing shaft of the modular hydroelectric power generation device of the present invention is connected to the fixing means to perform a three-dimensional rotational motion.
Figure 11 shows a state in which the fixed shaft of the modular hydroelectric power generation device of the present invention is connected to the flow table, which is a flow means.
Figure 12 shows a state in which the fixed shaft of the modular hydroelectric power generation device of the present invention is connected to a weight, which is a floating means.
Figure 13 shows the shape of the blade unit of the present invention according to an embodiment of the present invention.
14 shows a cross-sectional shape of a blade unit according to an embodiment of the present invention.
15 illustrates the shape of a blade unit of a modular hydroelectric power plant according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.In addition, the following examples do not limit the scope of the present invention, but are merely illustrative of the components presented in the claims of the present invention, are included in the technical spirit throughout the specification of the present invention, and constitute the claims. Embodiments including elements that can be replaced as equivalents in elements may be included in the scope of the present invention.

첨부된 도 2는 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 형상을 도시한 것이다.Attached Figure 2 shows the shape of the modular hydroelectric power plant of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 수력발전장치는 내부에 중공(111)이 형성된 회전축(110)과, 상기 회전축을 적어도 한번이상 감싸면서 회전축을 중심으로 형성된 나선형상의 블레이드유닛(120)을 포함하는 회전부(100)와, 상기 회전축의 중공(111)을 관통하는 고정축(200)과, 상기 회전부(100)의 회전력을 전달하는 동력전달부(300)와, 상기 동력전달부(300)로부터 회전부(100)의 회전력을 전달받아 전류에너지로 변환하는 발전부(400)를 포함한다. 이때 상기 고정축(200)의 일단 또는 양단은 유동수단(10) 또는 고정수단(20) 중 어느 하나 이상에 연결되어, 소정의 각도로 경사지게 구비된다. Referring to FIG. 2, the hydroelectric power generation device of the present invention includes a rotating shaft 110 having a hollow 111 formed therein, and a spiral blade unit 120 formed around the rotating shaft while surrounding the rotating shaft at least once. The rotating part 100, the fixed shaft 200 penetrating the hollow 111 of the rotating shaft, the power transmission part 300 for transmitting the rotational force of the rotating part 100, and the rotating part from the power transmission part 300 It includes a power generation unit 400 that receives the rotational force of (100) and converts it into current energy. At this time, one end or both ends of the fixing shaft 200 is connected to at least one of the floating means 10 and the fixing means 20, and is inclined at a predetermined angle.

상기와 같이 구성된 본 발명의 모듈형 수력 발전장치는 회전축(110)이 잠기도록 수중에 설치되어 발전할 수 있다. 이때 수중의 해류나 조류에 의해 상기 블레이드유닛(120)이 양력과 항력을 받아, 상기 회전축(110)이 회전하게 된다.The modular hydroelectric power generation device of the present invention configured as above can be installed underwater so that the rotating shaft 110 is submerged to generate power. At this time, the blade unit 120 receives lift and drag due to ocean currents or currents in the water, and the rotating shaft 110 rotates.

또한, 상기 회전축(110)의 길이방향과 고정축(200)의 길이방향은 일치하도록 구비되어 상기 회전축과 고정축이 동일선상에 위치되는 것이 바람직하다. 상기 회전축(110)은 고정축(200)을 중심으로 회전되는 구조를 가짐에 따라 그 구조가 단순화되여 설치 및 보수가 용이한 효과가 있다.In addition, it is preferable that the longitudinal direction of the rotating shaft 110 and the longitudinal direction of the fixed shaft 200 are provided to coincide, so that the rotating shaft and the fixed shaft are positioned on the same line. As the rotating shaft 110 has a structure that rotates around the fixed shaft 200, its structure is simplified, so that installation and maintenance are easy.

또한, 상기 유동수단(10) 또는 고정수단(20)은, 상기 고정축(200)에 장력을 부여하기 위한 것이다. 상기 유동수단(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 고정축(200)과 연결된 상태에서 수면(2)에서 상대위치가 이동가능하게 형성되는 구성으로 정의할 수 있다. 그러나 상기 유동수단(10)은 이에 한정되지 않고 수중에서 상대위치가 이동가능하게 형성될 수도 있다. 이때 고정수단(20)은 고정면(1)에 강결되어 상대 위치가 고정되는 구성으로 정의한다.In addition, the moving means 10 or the fixing means 20 is for imparting tension to the fixing shaft 200 . As shown in FIG. 2 , the floating means 10 may be defined as a configuration in which a relative position is movably formed on the water surface 2 in a state connected to the fixed shaft 200 . However, the floating means 10 is not limited thereto and may be formed to be movable in a relative position underwater. At this time, the fixing means 20 is defined as a configuration in which the relative position is fixed by being rigidly fixed to the fixing surface 1.

상기 유동수단(10)과 연결된 수력 발전장치는 유동수단(10)의 이동과 유수의 흐름에 따른 벡터 합에 의한 유속에 부합되도록 회전부(100)의 경사각이 자연스럽게 설정될 수 있으므로, 유속과 유체의 흐름 방향이 변화하는 환경에서 최대 효율의 발전이 가능한 효과가 있다. Since the inclination angle of the rotating part 100 can be naturally set to match the flow rate by the vector sum according to the movement of the flow means 10 and the flow of the flowing water in the hydroelectric power generation device connected to the flow means 10, In an environment where the flow direction changes, there is an effect that enables development of maximum efficiency.

또한, 상기 고정수단(20)은 고정축의 일단 또는 양단을 고정면(1)에 고정하여, 본 발명의 모듈형 수력 발전장치가 유속에 휩쓸려 떠내려가지 않고, 유체 저항을 받을 수 있도록 형성된다.In addition, the fixing means 20 is formed to fix one or both ends of the fixing shaft to the fixing surface 1 so that the modular hydroelectric power generation device of the present invention can receive fluid resistance without being swept away by the flow.

또한, 상기의 고정면(1)은 해저바닥, 암석과 같이 움직이지 않는 물체 혹은 사물의 외측면일 수 있다.In addition, the fixing surface 1 may be a non-moving object such as a seabed or a rock, or an outer surface of an object.

또한, 상기 유동수단(10)은 중력에 의해 작용하는 무게추, 부력에 의해 작용하는 부력체, 수단에 의해 작용하는 유동대 중 하나일 수 있으며, 현장 여건과 목적에 따라 선택 적용 가능하다. 또한, 상기 부력체는 수위의 변화와 유속에 의해 회전축(110)의 경사각이 형성되도록 하는 수면 부력체, 수중에 설치되고 유속에 의해 회전축(110)의 경사각을 결정하는 수중 부력체, 회전축(110)에 가해지는 유체저항력으로부터, 고정축(200)의 일단이 고정면에 경사지게 고정된 상태에서 타단에 부력체(12)가 고정 결합되는 고정 부력체를 포함할 수 있다. In addition, the floating means 10 may be one of a weight acting by gravity, a buoyancy body acting by buoyancy, and a floating table acting by means, and may be selected and applied according to site conditions and purposes. In addition, the buoyancy body is a water surface buoyancy body for forming an inclination angle of the rotating shaft 110 by the change in water level and the flow rate, an underwater buoyancy body installed in the water and determining the inclination angle of the rotating shaft 110 by the flow rate, and the rotating shaft 110 From the fluid resistance force applied to ), it may include a fixed buoyancy body in which the buoyancy body 12 is fixedly coupled to the other end in a state in which one end of the fixed shaft 200 is obliquely fixed to the fixed surface.

도시된 바에 따르면, 상기 유동수단(10)과 고정수단(20)은 상기 고정축(200)의 상단에 바로 결합된 것으로 설명되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 로프, 체인, 연결대, 봉 등과 같은 도시되지 않은 보조연결수단을 개재하여 상기 고정축(200)의 상단에 간접적으로 결합될 수도 있다.As shown, the flow means 10 and the fixing means 20 are described as being directly coupled to the top of the fixing shaft 200, but the present invention is not limited thereto, and ropes, chains, connecting rods, rods It may be indirectly coupled to the upper end of the fixing shaft 200 through an auxiliary connecting means, such as not shown.

상기에서 기술한 바와 같이 유동수단이 연결된 구조를 갖는 모듈형 수력 발전장치는 수위가 가변되는 근해에 설치되어도, 수위에 따라 회전축(110)과, 고정축(200)의 경사각도가 가변되어 수중에서 회전축(110)과 고정축(200)이 경사진 상태로 상시 배치될 있으며 해류나 조류의 변화에 상응하여 회전축의 방향이 결정되게 할 수 있다. 따라서, 기술한 구조를 갖는 본 발명의 모듈형 수력 발전 장치는 해류나 조류를 이용한 수력 발전장치의 발전량을 최대화할 수 있는 효과가 있다.As described above, even if the modular hydroelectric power generation device having a structure in which a floating means is connected is installed in a nearby sea where the water level is variable, the inclination angle of the rotating shaft 110 and the fixed shaft 200 is changed according to the water level, The rotating shaft 110 and the fixed shaft 200 are always disposed in an inclined state, and the direction of the rotating shaft can be determined in accordance with changes in ocean currents or tidal currents. Therefore, the modular hydroelectric power generation device of the present invention having the above-described structure has an effect of maximizing the amount of power generation of the hydroelectric power device using ocean currents or tidal currents.

첨부된 도 3은 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 발전부 및 동력전달부의 형상을 상세히 도시한 것이다.Attached Figure 3 shows in detail the shape of the power generation unit and power transmission unit of the modular hydroelectric power generation device of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 발전부(400)는 상기 고정축(200)에 연결된 발전모듈(420)과, 회전부(100)의 회전력을 상기 발전모듈(120)에 전달하는 구동축(410)과, 상기 발전모듈(120)이 상기 고정축(200)과 일정간격 이격되도록 발전모듈의 위치를 고정하는 연결부재(430)를 포함하고, 상기 구동축(410)의 길이방향은 상기 회전축(110)의 길이방향과 나란히 구비된다. 따라서 본 발명의수력 발전장치는 구동축(410)과 회전축(110)이 나란히 구비되어 종래의 수력발전장치와 달리, 회전하는 회전부(100)의 동력을 발전부(400)에 전달하기 위한 별도의 동력 연결수단을 필요로 하지 않기 때문에 단순한 구조로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the power generation unit 400 includes a power generation module 420 connected to the fixed shaft 200, a drive shaft 410 for transmitting rotational force of the rotating unit 100 to the power generation module 120, The power generation module 120 includes a connecting member 430 for fixing the position of the power generation module so that it is spaced apart from the fixed shaft 200 by a predetermined interval, and the longitudinal direction of the drive shaft 410 is the length of the rotation shaft 110. It is provided parallel to the direction. Therefore, in the hydroelectric power generation device of the present invention, the driving shaft 410 and the rotating shaft 110 are provided side by side, and unlike the conventional hydroelectric power generation device, separate power for transmitting the power of the rotating rotating part 100 to the power generating unit 400 Since it does not require connecting means, it can be formed with a simple structure.

또한, 상기 동력전달부(300)는 상기 회전축(110)에 결합되어 회전축과 함께 회전하는 구동기어(310)와, 상기 구동축(410)에 연결되며 상기 구동기어(310)와 맞물려 회전하는 피동기어(320)를 포함한다. 상기 발전부(400)는 상기 구동기어(310)와 인접한 고정축(200)의 부위에 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the power transmission unit 300 includes a drive gear 310 coupled to the rotation shaft 110 and rotating together with the rotation shaft, and a driven gear connected to the drive shaft 410 and engaged with the drive gear 310 to rotate. (320). The power generation unit 400 is preferably provided at a portion of the fixed shaft 200 adjacent to the driving gear 310 .

기술한 구조에 따르면, 상기 회전축(110)과 블레이드(120)가 해류나 조류에 의해 회전하게 되면, 상기 구동기어(310)가 회전하게 되고, 상기 구동기어(310)에 의해 상기 피동기어(320)가 역으로 회전하게 되며, 상기 피동기어(320)에 의해 상기 구동축(410)이 역으로 회전되고, 상기 구동축(410)에 의해 발전부(420)에 역방향의 회전력이 전달되어 발전부(420)에서 전류를 생성한다.According to the structure described above, when the rotary shaft 110 and the blade 120 are rotated by ocean currents or tidal currents, the drive gear 310 rotates, and the driven gear 320 is driven by the drive gear 310. ) is reversely rotated, and the driving shaft 410 is reversely rotated by the driven gear 320, and the rotational force in the reverse direction is transmitted to the power generation unit 420 by the drive shaft 410, so that the power generation unit 420 ) to generate a current.

상기 도 2와 도 3에서 상기 동력전달부와 발전부는 편의상 회전부(100)의 하단(일단)에 배치된 상태로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 회전부(100)의 양단 혹은 상단(타단)에 구비될 수도 있다.In FIGS. 2 and 3, the power transmission unit and the power generation unit are shown as being disposed at the lower end (one end) of the rotating unit 100 for convenience, but are not limited thereto and provided at both ends or upper end (other end) of the rotating unit 100. It could be.

일 실시예에 따르면, 상기 연결부재(430)는 고정축(200)에 용접되거나, 끼움 결합되어 상기 발전모듈(420)을 고정 구비할 수 있으며, 상기 연결부재(430)는 상기 고정축의 길이방향과 수직이 되도록 연장 형성됨이 바람직하다.According to one embodiment, the connecting member 430 may be welded or fitted to the fixed shaft 200 to fix the power generation module 420, and the connecting member 430 is in the longitudinal direction of the fixed shaft. It is preferable that it is formed extending so as to be perpendicular to and.

첨부된 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 고정수단이 연결된 모듈형 수력 발전장치의 형상을 상세히 도시한 것이다.Attached Figure 4 shows in detail the shape of the modular hydroelectric power generation device to which the fixing means is connected according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 상기 고정수단(20)은 상기 발전부(400)와 동력전달부(300)가 수용되는 공간을 제공하는 하우징(21)과, 상기 하우징을 고정면(1)에 고정시키는 결합수단(22)을 포함한다. 상기 하우징(21)은 결합수단(22)이 결합되는 고정부(21a)와, 회전축(110)이 관통하는 제1개구부(21b)가 형성된다. 상기 고정부(21a)는 도 4에 도시된 바와 같이 하우징(21)의 하단에 구비될 수 있으나, 고정부(21a)의 위치는 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에 따르면 상기 고정부(21a)는 설치환경에 적합한 구조를 가지도록, 하우징의 측면에 형성될 수도 있다.Referring to FIG. 4, the fixing means 20 includes a housing 21 providing a space in which the power generation unit 400 and the power transmission unit 300 are accommodated, and fixing the housing to the fixing surface 1. It includes a coupling means (22). The housing 21 is formed with a fixing part 21a to which the coupling means 22 is coupled, and a first opening 21b through which the rotating shaft 110 passes. The fixing part 21a may be provided at the lower end of the housing 21 as shown in FIG. 4, but the position of the fixing part 21a is not limited thereto. According to one embodiment, the fixing part 21a may be formed on the side of the housing to have a structure suitable for the installation environment.

본 발명은 상기 하우징(21)에 의해 발전부(400) 및 상기 동력전달부(300)가 외부로 노출되지 않음에 따라, 이물질의 침입으로 인한 오작동을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 발전부(400) 및 동력전달부(300)에 로프, 그물, 어망 등의 이물질이 걸려 전력생성이 중지되는 현상 역시 원천적으로 방지할 수 있다.According to the present invention, since the power generation unit 400 and the power transmission unit 300 are not exposed to the outside by the housing 21, malfunction due to intrusion of foreign substances can be prevented. In addition, a phenomenon in which foreign substances such as ropes, nets, and fishing nets are caught in the power generation unit 400 and the power transmission unit 300 to stop power generation can also be fundamentally prevented.

또한, 상기 하우징은 돔형, 비구면, 반구, 구형, 다각형상 중 하나의 형상을 가질 수 있으나, 이물질의 걸림 방지에 유리하도록 곡면을 지니도록 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 제1개구부는 원형 또는 장공 형상을 가질 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 제1 개구부는 회전축(110)의 동작경사가 확보될 수 있는 다양한 형상 또는 회전축의 회전을 보장하는 구조로 형성될 수 있다.In addition, the housing may have one of a dome shape, an aspherical shape, a hemisphere shape, a spherical shape, and a polygonal shape, but is preferably formed to have a curved surface to be advantageous in preventing foreign substances from being caught. In addition, the first opening may have a circular or long hole shape, but is not limited thereto, and the first opening may be formed in various shapes in which an operation slope of the rotating shaft 110 may be secured or a structure that guarantees rotation of the rotating shaft 110. there is.

첨부된 도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 블레이드 유닛의 형상을 개략적으로 도시한 것이다.Attached Figure 5 schematically illustrates the shape of a blade unit according to various embodiments of the present invention.

도 5를 참조하면, 회전축(110)은 블레이드유닛(120)이 형성된 제1영역과, 회전축의 일단 또는 양단에서 블레이드유닛이 형성되지 않은 제2 영역을 포함한다. 실시예에 따르면, 블레이드 유닛은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 회전축의 양단에 제2영역이 형성되고, 회전축의 중앙에 제1영역이 형성될 수 있다. 또한, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 회전축의 하단에 제2영역이 형성되고, 하단을 제외한 나머지 부위에 제1영역이 형성될 수 있다. 또한, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 회전축의 상단에 제2영역이 형성되고, 상단을 제외한 나머지 부위에 제1영역이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the rotating shaft 110 includes a first area where the blade unit 120 is formed and a second area where no blade unit is formed at one or both ends of the rotating shaft. According to the embodiment, in the blade unit, as shown in (a) of FIG. 5 , the second area may be formed at both ends of the rotating shaft and the first area may be formed at the center of the rotating shaft. In addition, as shown in (b) of FIG. 5 , the second region may be formed at the lower end of the rotation shaft, and the first region may be formed at the rest of the region except for the lower end. In addition, as shown in (c) of FIG. 5 , the second region may be formed at an upper end of the rotating shaft, and the first region may be formed at the remaining regions except for the upper end.

상기의 도 4와 도 5를 참조하면, 유속에 의해 회전축(110)과 함께 회전하는 블레이드유닛(120)이 상기 고정수단(20)과 충돌하거나 마찰되어 회전력이 감소하는 현상을 방지하기 위해서, 상기 고정수단(20)은 회전축의 일단 혹은 양단에 구비된 제2영역 부근에 위치하도록 구비되는 것이 바람직하다. 또한 기술한 바와 같이 고정수단(20)이 상기 회전축의 제2영역 부근에 구비된 경우, 상기 제1개구부에는 회전축의 제2영역의 일부가 회전가능하게 관통되는 것이 바람직하다.Referring to FIGS. 4 and 5, in order to prevent a phenomenon in which the rotational force decreases due to collision or friction between the blade unit 120 rotating together with the rotating shaft 110 by the flow rate, the The fixing means 20 is preferably provided so as to be located in the vicinity of the second region provided at one or both ends of the rotating shaft. In addition, as described above, when the fixing means 20 is provided near the second area of the rotating shaft, it is preferable that a part of the second area of the rotating shaft rotatably penetrates the first opening.

이하에서는 첨부된 도 6 내지 도 10을 이용하여 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 일단 또는 양단이 상기 고정수단과 연결되는 실시예들을 설명한다.Hereinafter, embodiments in which one or both ends of the modular hydroelectric power generation device of the present invention are connected to the fixing means will be described using the attached FIGS. 6 to 10.

도 6은 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 고정축이 고정수단에 의해 교각에 고정 설치된 상태를 도시한 것이다. Figure 6 shows a state in which the fixed shaft of the modular hydroelectric power generation device of the present invention is fixed to the pier by a fixing means.

일 실시예에 따른 상기 고정수단(20)은, 도 6에 도시된 바와 같이 고정축(200)이 고정면(1)인 교각 다리와 특정 각을 이루도록 완전하게 고정할 수 있다.As shown in FIG. 6, the fixing means 20 according to an embodiment can be completely fixed so that the fixing shaft 200 forms a specific angle with the pier bridge that is the fixing surface 1.

즉, 상기 고정수단(20)은 고정축(200)이 고정면(1)과 특정 각을 이루도록 형성되는 토목 구조물의 구조부재인 고정대일 수 있다.That is, the fixing means 20 may be a fixing table, which is a structural member of a civil engineering structure, in which the fixing shaft 200 forms a specific angle with the fixing surface 1.

상기의 실시예에 있어서 고정면(1)에 고정수단(20)의 하우징(21)이 안정적으로 고정되기 위해, 상기 고정면(1)과 맞닿는 하우징의 외측면 소정의 영역(21')은 상기 고정면(1)에 안정적으로 고정되도록 대응되는 형상을 가질 수 있다. 일례로, 상기 고정면(1)은 도시된 바와 같이 교각다리일 수 있다. In order to stably fix the housing 21 of the fixing means 20 to the fixing surface 1 in the above embodiment, the predetermined area 21' of the outer surface of the housing in contact with the fixing surface 1 is It may have a corresponding shape so as to be stably fixed to the fixing surface (1). For example, the fixing surface 1 may be a pier as shown.

그러나 상기 고정면(1)은 이에 한정되지 않고, 암석, 해저바닥과 같이 그 위치가 고정된 면일 수 있다. 또는, 상기 고정면(1)은 고정하고자 하는 대상체의 외주면으로 정의될 수 있다. 일예로, 고정면은 선체 하부 외주면, 보트 하부 외주면 등과 같이 위치가 이동하는 면일 수 있다. However, the fixing surface 1 is not limited thereto, and may be a surface whose position is fixed, such as a rock or a seabed. Alternatively, the fixing surface 1 may be defined as an outer circumferential surface of an object to be fixed. For example, the fixed surface may be a surface that moves in position, such as a lower outer circumferential surface of a hull or a lower outer circumferential surface of a boat.

도 7과 도 8은 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 고정축이 고정수단에 연결되어 2축 방향으로 회전하는 상태를 도시한 평면도와 측면도이다.7 and 8 are a plan view and a side view showing a state in which the fixed shaft of the modular hydroelectric power generation device of the present invention is connected to the fixing means and rotates in a two-axis direction.

일례로 고정수단(20)은, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 고정축(200)이 두 개의 축 사이에 형성된 임의의 평면(xy 평면 또는 yz 평면 또는 zx 평면)에서 소정 각도로 회전운동을 수행할 수 있도록 고정면(1)에 고정 할 수 있다. 즉, 고정축(200)과 회전부(100)는 유속, 수심의 변화 등에 대응하기 위하여 좌우 또는 전후로 회전운동을 수행하며 경사각이 변화될 수 있다.As an example, the fixing means 20, as shown in Figs. 7 and 8, the fixed shaft 200 rotates at a predetermined angle in an arbitrary plane (xy plane or yz plane or zx plane) formed between the two axes It can be fixed to the fixing surface (1) to perform. That is, the fixed shaft 200 and the rotating part 100 perform a rotational movement left and right or back and forth to respond to changes in flow rate and water depth, and the inclination angle may be changed.

일례로, 고정축(200)은 도 7에 도시된 바와 같이 xy평면에서 소정 각도로 회전운동을 수행할 수 있다. For example, the fixed shaft 200 may perform a rotational motion at a predetermined angle in the xy plane as shown in FIG. 7 .

일례로, 상기 고정축(200)은 도 8에 도시된 바와 같이 xz평면에서 소정 각도로 회전운동을 수행할 수 있도록 고정면(1)에 고정된다. 이때, 상기 제1개구부(21b)는, 고정축(200) 및 회전부(100)의 작동경사를 따라 장공 형태로 형성되는 것이 바람직하다. For example, as shown in FIG. 8, the fixed shaft 200 is fixed to the fixed surface 1 so as to perform a rotational motion at a predetermined angle in the xz plane. At this time, it is preferable that the first opening 21b is formed in a long hole shape along the operating inclination of the fixed shaft 200 and the rotating part 100 .

도 9와 도 10은 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 고정축이 고정수단에 연결되어 3차원 회전운동을 수행하는 상태를 도시한 평면도와 측면도이다.9 and 10 are a plan view and a side view showing a state in which the fixed shaft of the modular hydroelectric power generation device of the present invention is connected to the fixing means to perform a three-dimensional rotational motion.

도 9와 도 10을 참조하면, 고정수단(20)은 고정축(200)이 소정 각도로 3차원 회전운동을 수행할 수 있도록 고정면(1)에 고정할 수 있다. 즉, 고정축(200)과 회전부(100)는 유속, 수심의 변화 등에 대응하기 위하여 좌우전후 사방으로 회전운동을 수행하며 경사각이 변화될 수 있다. Referring to FIGS. 9 and 10 , the fixing means 20 may be fixed to the fixing surface 1 so that the fixing shaft 200 can perform a three-dimensional rotational motion at a predetermined angle. That is, the fixed shaft 200 and the rotation unit 100 perform a rotational movement in all directions in all directions in order to respond to changes in flow speed and water depth, and the inclination angle may be changed.

이상에서 기술한 바에 따르면, 고정수단(20)의 제1 개구부(21)의 길이는 회전축의 작동경사를 충분히 수용할 수 있는 직경을 가지는 것이 바람직하나, 일 실시예에 따르면 제1개구부(21b)에 의해 고정축(200) 및 회전부(100)의 작동경사가 제한 될 수도 있다. 또한, 상기 고정축(200)이 3차원회전운동을 수행할 때 제1 개구부(21b)의 내경이 커질수록 고정축(200) 및 회전부(100)의 작동경사가 충분히 확보될 수 있다.As described above, the length of the first opening 21 of the fixing means 20 preferably has a diameter that can sufficiently accommodate the operating inclination of the rotating shaft, but according to one embodiment, the first opening 21b The operating inclination of the fixed shaft 200 and the rotating part 100 may be limited by the. In addition, when the fixed shaft 200 performs a three-dimensional rotational motion, as the inner diameter of the first opening 21b increases, the operating inclination of the fixed shaft 200 and the rotating part 100 can be sufficiently secured.

첨부된 도 11은 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 고정축이 유동수단인 유동대에 연결된 상태를 도시한 것이다.Attached Figure 11 shows a state in which the fixed shaft of the modular hydroelectric power generation device of the present invention is connected to the floating means.

도 11을 참조하면, 고정축(200)에 연결되는 유동수단은, 유동대(13)일 수 있다. 유동대(13)는 로프, 체인, 연결대, 봉 등과 같은 보조연결수단을 이용하여 고정면(1)과 고정축(200)을 결합함으로서 고정축(200)의 상대위치가 이동가능한 구성으로 정의한다. 또한 이때 회전축이 유속의 방향으로부터 경사지게 형성되도록 고정면(1)의 위치를 서로 다르게 하거나 로프의 길이를 서로 다르게하여 회전축이 유속의 흐름에 대하여 경사지게 대응되도록 구성한다.Referring to FIG. 11 , the flow means connected to the fixed shaft 200 may be a flow table 13 . The floating table 13 is defined as a configuration in which the relative position of the fixed shaft 200 is movable by combining the fixed surface 1 and the fixed shaft 200 using an auxiliary connecting means such as a rope, chain, connecting rod, or rod. In addition, at this time, the position of the fixing surface 1 is different from each other or the length of the rope is different from each other so that the rotation shaft is formed inclined from the direction of the flow speed, so that the rotation shaft corresponds to the flow of the flow speed obliquely.

상기의 실시예에 있어서, 블레이드유닛(120)이 지면에 닿지 않도록 하기 위하여 고정축(200) 양단에 부력체를 결합하거나 블레이드유닛에 부력기능을 두어 모듈형 수력 발전장치 전체가 부유되도록 하는 것이 바람직하다.In the above embodiment, in order to prevent the blade unit 120 from touching the ground, a buoyancy body is coupled to both ends of the fixed shaft 200 or a buoyancy function is placed on the blade unit so that the entire modular hydroelectric power generator floats. do.

또한, 상기의 실시예에 있어서 하우징(21)의 형상은 구형으로 형성되어, 하우징(21)의 내측 공간이 외측과 분리되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, in the above embodiment, it is preferable that the housing 21 is formed in a spherical shape so that the inner space of the housing 21 is separated from the outer space.

상기의 실시예에 있어서, 상기 하우징(21)은 상기 고정축(200)의 단부가 관통되는 제2개구부(21c)를 더 포함할 수 있다. 이때 제2개구부(21c) 또는 하우징(21)의 내부의 일부는 구조적으로 고정축(200)에 고정되도록 결합하고, 회전축(110)이 삽입된 제1개구부는 회전축(110)과 회전마찰이 최소화되도록 형성되는 것이 바람직하다. 상기 제2개구부(21c)는 제1개구부(21b)와 마주보도록 배치됨에 따라, 상기 고정축(200)은 하우징을 관통하여 상기 제2개구부(21c)를 통해 상기 고정축의 끝단이 외부로 노출되고, 하우징의 일부는 고정축에 고정되도록 결합되고, 제1개구부(21b)는 회전축(110)이 회전 가능하도록 관통된다.In the above embodiment, the housing 21 may further include a second opening 21c through which an end of the fixing shaft 200 passes. At this time, the second opening 21c or a part of the inside of the housing 21 is structurally coupled to be fixed to the fixed shaft 200, and the first opening into which the rotating shaft 110 is inserted minimizes rotational friction with the rotating shaft 110. It is desirable that it is formed so as to be. As the second opening 21c is arranged to face the first opening 21b, the fixed shaft 200 penetrates the housing and the end of the fixed shaft is exposed to the outside through the second opening 21c. , A part of the housing is coupled to be fixed to the fixed shaft, and the first opening 21b is penetrated so that the rotation shaft 110 can rotate.

첨부된 도 12는 본 발명의 모듈형 수력 발전장치의 고정축이 유동수단인 무게추에 연결된 상태를 도시한 것이다.Attached Figure 12 shows a state in which the fixed shaft of the modular hydroelectric power generation device of the present invention is connected to a weight, which is a floating means.

일례로, 상기 유동수단(10)은 도12에 도시된 바와 같이 질량에 의한 중력과 유속에 의해 회전축(110)의 경사각이 형성되도록 하는 무게추(11)일 수 있다For example, as shown in FIG. 12, the flow means 10 may be a weight 11 that forms an inclination angle of the rotating shaft 110 by gravity and flow velocity by mass.

즉, 본 발명의 발전장치는 도시된 바와 같이 회전축의 일단 부근에 유동수단인 무게추가 연결되어, 유체의 흐름 방향에 감응하여 경사각과 방향이 조정될 수 있다. That is, as shown in the drawing, in the generator of the present invention, a weight, which is a flow means, is connected to one end of the rotating shaft, so that the inclination angle and direction can be adjusted in response to the flow direction of the fluid.

일례로, 상기 회전축의 일단 부근에 위치한 고정축에는 상기에서 도시된 무게추 대신 길이조절이 가능한 보조연결수단(로프, 체인, 연결대, 봉 등)을 연결하여 회전축(110)의 각도를 임의로 조정할 수 있게 하거나, 또는 상기 모듈형 수력 발전장치는 회전부(100)의 정비 및 보수작업 수행 시 수상으로 올려 정비 및 보수작업이 용이하게 이루어질 수 있다. For example, the angle of the rotating shaft 110 can be arbitrarily adjusted by connecting an auxiliary connecting means (rope, chain, connecting rod, rod, etc.) capable of adjusting the length instead of the weight shown above to the fixed shaft located near one end of the rotating shaft. Alternatively, the modular hydroelectric power generation device can be easily carried out by raising the rotating unit 100 to the water surface during maintenance and repair work.

첨부된 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 블레이드유닛의 형상을 도시한 것이다.Attached Figure 13 shows the shape of the blade unit of the present invention according to an embodiment of the present invention.

상기 블레이드유닛(120)은 회전축(110)을 시계 또는/및 반시계 방향으로 감싸는 모양으로 형성된 것이며, 일정한 나선각(helix angle)(HA)을 가질 수 있다. 이때 상기 블레이드 유닛(120)은, 도 13의 (a)에 도시된 바와 같이 하나의 블레이드로 이루어지거나, 또는 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이 두 개 이상의 블레이드로 이루어질 수도 있다. 즉, 상기 블레이드유닛(120)은 회전축(110)을 동일한 방향(시계방향 또는 반시계방향)으로 감싸는 2개 이상의 블레이드(121)를 포함하여 이중나선형상 혹은 다중나선형상을 가질 수 있다. 이때 상기 2개의 블레이드(121)는 피치(P)와 헬리스각도(Helix Angle)(HA)가 서로 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.The blade unit 120 is formed in a shape surrounding the rotating shaft 110 clockwise and/or counterclockwise, and may have a constant helix angle (HA). In this case, the blade unit 120 may be composed of one blade as shown in (a) of FIG. 13 or two or more blades as shown in (b) of FIG. 13 . That is, the blade unit 120 may have a double helix shape or a multi-helix shape by including two or more blades 121 surrounding the rotating shaft 110 in the same direction (clockwise or counterclockwise direction). At this time, it is preferable that the two blades 121 have the same pitch (P) and helix angle (HA).

또한, 실시예에 따르면 회전력을 증대시키기 위해 상기 각각의 블레이드는 일정한 나선각(HA)을 가지는 것이 바람직하다. In addition, according to the embodiment, each blade preferably has a constant helix angle (HA) in order to increase rotational force.

또한, 도 13의 (b)에 도시된 실시예에 있어서, 블레이드가 2개 일 때 인접 블레이드와의 사이 간격(W)은, 각각의 블레이드의 회전반경(d) 1.4배보다 크고 2.0배보다 작게 구성되는 것이 바람직하다. 그러나 블레이드 사이의 간격(W)은 이에 한정되지 않으며, 설치 공간적 환경과 수중에 부유하는 이물질 혹은 부유물 통과 수차 효율 등을 고려하여 결정될 수 있다.In addition, in the embodiment shown in (b) of FIG. 13, when there are two blades, the distance (W) between adjacent blades is larger than 1.4 times and smaller than 2.0 times the radius of rotation (d) of each blade. It is desirable to configure However, the distance (W) between the blades is not limited thereto, and may be determined in consideration of the installation space environment and the aberration efficiency of passing foreign substances or floating objects floating in water.

또한, 발전량을 최대화하기 위해서 상기 회전축(110)의 기울기는 블레이드유닛(120)의 끝단에 형성되는 나선각(HA)보다 크고, 피치(P)보다 작게 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이때 피치각은 '

Figure pat00001
' 이다.In addition, in order to maximize the amount of power generation, it is preferable that the inclination of the rotating shaft 110 is greater than the helix angle HA formed at the end of the blade unit 120 and smaller than the pitch P. At this time, the pitch angle is '
Figure pat00001
' am.

첨부된 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드유닛의 단면형상을 도시한 것이다.14 shows a cross-sectional shape of a blade unit according to an embodiment of the present invention.

도 14의 (a)는 블레이드유닛의 형상을 도시한 측면도이고, 도 14의 (b)는 도 14의 (a)에 도시된 블레이드유닛의 단면 형상을 도시한 단면도이다.Figure 14 (a) is a side view showing the shape of the blade unit, Figure 14 (b) is a cross-sectional view showing the cross-sectional shape of the blade unit shown in Figure 14 (a).

도 14를 참조하면, 상기 블레이드유닛(120)은, 두 개의 블레이드(121-1, 121-2)를 포함하여 이중나선구조로 형성될 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이 상기 블레이드(121-1, 121-2)는 도시된 바와 같이 회전축(110)과 별도로 형성되어, 상기 회전축(110)의 외주면과 용접 연결될 수 있다. 또한, 상기 회전축(110)의 외주면에는 나선형상의 경로인 결합홈(110a)이 오목하게 형성되고, 상기 블레이드는 회전축(110)의 외주면과 맞닿는 내측단(121a)과, 상기 내측단과 반대 방향에 형성되어 외측을 향하는 외측단(121b)을 포함하되, 상기 내측단(121a)에는 결합홈에 대응되는 형상으로 결합돌기(121a-1)가 돌출 형성되어 상기 결합돌기(121a-1)가 상기 결합홈(110a)에 끼워져 견고한 결속이 가능할 수도 있으며, 역으로 회전축(110)에 결합돌기가, 블레이드에 결합홈이 배치될 수도 있다. 즉, 블레이드와 회전축(110)은 끼움 결합될 수 있다. 상기 블레이드와 회전축(110)의 연결방법은 기술한 바에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 14 , the blade unit 120 may have a double helix structure including two blades 121-1 and 121-2. As shown in FIG. 14 , the blades 121-1 and 121-2 may be formed separately from the rotating shaft 110 and connected to the outer circumferential surface of the rotating shaft 110 by welding. In addition, a coupling groove 110a, which is a spiral path, is concavely formed on the outer circumferential surface of the rotating shaft 110, and the blade is formed at an inner end 121a in contact with the outer circumferential surface of the rotating shaft 110 and in a direction opposite to the inner end. It includes an outer end 121b facing the outside, but a coupling protrusion 121a-1 is protruded from the inner end 121a in a shape corresponding to the coupling groove so that the coupling protrusion 121a-1 is formed in the coupling groove. (110a) may be firmly bound, and conversely, a coupling protrusion may be disposed on the rotating shaft 110 and a coupling groove may be disposed on the blade. That is, the blade and the rotating shaft 110 may be fitted. The connection method between the blade and the rotating shaft 110 is not limited to the description.

첨부된 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈형 수력 발전장치의 블레이드유닛의 형상을 도시한 것이다.15 is an illustration of the shape of a blade unit of a modular hydroelectric generator according to an embodiment of the present invention.

상기의 도 13 내지 도 14에서는 상기 블레이드유닛의 블레이드가 상기 회전축의 축선방향을 따라 동일한 반경(d)으로 뻗어 있는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 수중에 부유하는 로프, 그물, 어망과 같은 각종 부유물, 이물질이 걸리는 것을 방지하기 위해, 도 15에 도시된 바와 같이 상기 블레이드유닛(120)은 일정한 회전반경을 갖는 블레이드(121)가 형성된 이송영역(120a)과, 회전축(110)의 일측 또는 양측으로 상기 블레이드(121)의 회전반경이 점차 줄어들어 상기 블레이드 끝단부가 회전축의 외주면에 수렴되는 수렴부(120b)가 구비될 수 있다. 즉, 회전축(110)의 일측 또는 양측 부근에 위치한 블레이드(121)의 반경(d2)은, 회전축의 중심에서 위치한 블레이드(121)의 반경(d1)보다 작게 형성된다. 상기 이송영역(120a)은, 블레이드유닛에서 수렴부를 제외한 나머지 영역으로 정의할 수 있다. 또한, 상기 이송영역(120a)의 회전반경은 상기에서 기술한 바에 한정되지 않으며, 증감되도록 형성될 수도 있다. 13 and 14, the blades of the blade unit are illustrated as extending with the same radius (d) along the axial direction of the rotation shaft, but the present invention is not limited thereto, and ropes, nets, In order to prevent various floating objects such as fishing nets and foreign substances from being caught, as shown in FIG. The rotation radius of the blade 121 is gradually reduced to one side or both sides of the blade 121 may be provided with a convergence portion 120b converging on the outer circumferential surface of the rotation shaft. That is, the radius d2 of the blade 121 located near one side or both sides of the rotation shaft 110 is smaller than the radius d1 of the blade 121 located at the center of the rotation shaft. The transfer area 120a may be defined as the remaining area of the blade unit excluding the convergence part. In addition, the radius of rotation of the transfer area 120a is not limited to the above description, and may be increased or decreased.

상기의 실시예에 따른 블레이드유닛의 구조에 따르면, 이송영역(120a)에 유입된 이물질은, 유속에 의해 회전부가 회전할 때 상기 이송영역(120a)에서 블레이드 유닛의 골을 따라 이송되어 상기 수렴부(120b)가 형성된 방향으로 유도되며, 수렴부(120b)를 통해 다시 외측으로 배출될 수 있다. According to the structure of the blade unit according to the above embodiment, the foreign substances introduced into the transfer area 120a are transferred along the valley of the blade unit in the transfer area 120a when the rotating part rotates due to the flow rate, and the convergence part (120b) is guided in the direction formed, it can be discharged to the outside again through the convergence portion (120b).

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, the present invention is not limited thereto, and within the technical spirit of the present invention, by those skilled in the art It is clear that modifications and improvements are possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위에 의해 명확해질 것이다.All simple modifications or changes of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.

1 : 고정면 2 : 수면
10 : 유동수단 20 : 고정수단
21 : 하우징 22 : 결합수단
100 : 회전부 110 : 회전축
120 : 블레이드유닛 121 : 블레이드
200 : 고정축 300 : 동력전달부
310 : 구동기어 320 : 피동기어
400 : 발전부 410 : 구동축
420 : 발전모듈 430 : 연결부재1: Fixed side 2: Sleep
10: floating means 20: fixed means
21: housing 22: coupling means
100: rotation part 110: rotation axis
120: blade unit 121: blade
200: fixed shaft 300: power transmission unit
310: drive gear 320: driven gear
400: power generation unit 410: drive shaft
420: power generation module 430: connection member

Claims (7)

내부에 중공(111)이 형성된 회전축(110)과, 상기 회전축을 적어도 한번이상 감싸면서 회전축을 중심으로 형성된 나선형상의 블레이드유닛(120)을 포함하는 회전부(100);
상기 회전축의 중공(111)을 관통하는 고정축(200);
상기 회전부(100)의 회전력을 전달하는 동력전달부(300);
상기 동력전달부(300)로부터 회전부(100)의 회전력을 전달받아 전류에너지로 변환하는 발전부(400);를 포함하며,
상기 고정축(200)의 일단 또는 양단은 유동수단(10) 또는 고정수단(20) 중 어느 하나 이상에 연결되어, 소정의 각도로 경사지게 구비되는 것을 특징으로 하는 스크류 구조를 갖는 모듈형 수력 발전장치.A rotating part 100 including a rotating shaft 110 having a hollow 111 formed therein, and a spiral blade unit 120 formed around the rotating shaft while surrounding the rotating shaft at least once;
A fixed shaft 200 penetrating the hollow 111 of the rotating shaft;
A power transmission unit 300 that transmits rotational force of the rotation unit 100;
A power generation unit 400 that receives the rotational force of the rotation unit 100 from the power transmission unit 300 and converts it into current energy;
One end or both ends of the fixed shaft 200 is connected to any one or more of the moving means 10 or the fixing means 20, and a modular hydroelectric power generation device having a screw structure, characterized in that provided inclined at a predetermined angle. . 제 1항에 있어서,
상기 발전부(400)는 상기 고정축(200)에 연결된 발전모듈(420)과,
상기 회전부(100)의 회전력을 상기 발전모듈(120)에 전달하는 구동축(410)과,
상기 발전모듈(120)이 상기 고정축(200)과 일정간격 이격되도록 발전모듈의 위치를 고정하는 연결부재(430)를 포함하고,
상기 구동축(110)의 길이방향은 상기 회전축(110)의 길이방향과 나란히 구비되는 것을 특징으로 하는 스크류 구조를 갖는 모듈형 수력 발전장치.According to claim 1,
The power generation unit 400 includes a power generation module 420 connected to the fixed shaft 200,
A drive shaft 410 for transmitting the rotational force of the rotation unit 100 to the power generation module 120;
The power generation module 120 includes a connecting member 430 for fixing the position of the power generation module so that it is spaced apart from the fixed shaft 200 by a predetermined interval,
The longitudinal direction of the drive shaft 110 is a modular hydroelectric power generator having a screw structure, characterized in that provided parallel to the longitudinal direction of the rotary shaft 110. 제 2항에 있어서,
상기 동력전달부(300)는 상기 회전축(110)에 결합되어 회전축과 함께 회전하는 구동기어(310)와,
상기 구동축(410)에 연결되며 상기 구동기어(310)와 맞물려 회전하는 피동기어(320)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류 구조를 갖는 모듈형 수력 발전장치.According to claim 2,
The power transmission unit 300 includes a drive gear 310 coupled to the rotation shaft 110 and rotating together with the rotation shaft;
Modular hydroelectric power generation device having a screw structure, characterized in that it comprises a driven gear 320 connected to the driving shaft 410 and rotating in engagement with the driving gear 310. 제 1항에 있어서,
상기 고정수단(20)은 상기 발전부(400)와 동력전달부(300)가 수용되는 공간을 제공하는 하우징(21)과,
상기 하우징을 고정면(1)에 고정시키는 결합수단(22)을 포함하되,
상기 하우징(21)은 결합수단(22)이 결합되는 고정부(21a)와, 회전축(110)이 관통하는 제1개구부(21b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 스크류 구조를 갖는 모듈형 수력 발전장치.According to claim 1,
The fixing means 20 includes a housing 21 providing a space in which the power generation unit 400 and the power transmission unit 300 are accommodated;
Including a coupling means 22 for fixing the housing to the fixing surface 1,
The housing 21 is a modular hydroelectric power generation device having a screw structure, characterized in that a fixing part 21a to which the coupling means 22 is coupled and a first opening 21b through which the rotating shaft 110 passes. . 제 4항에 있어서,
상기 하우징(21)은 상기 고정축(200)의 단부가 관통되는 제2개구부(21c)를 더 포함하되,
상기 제2개구부(21c)는 제1개구부(21b)와 마주보도록 배치됨에 따라, 상기 고정축(200)은 하우징을 관통하여 상기 제2개구부(21c)를 통해 상기 고정축의 끝단이 외부로 노출되고, 하우징의 일부는 고정축에 고정되도록 결합되고, 제1개구부(21b)는 회전축(110)이 회전 가능하도록 관통되는 것을 특징으로 하는 스크류 구조를 갖는 모듈형 수력 발전장치.According to claim 4,
The housing 21 further includes a second opening 21c through which an end of the fixed shaft 200 passes,
As the second opening 21c is arranged to face the first opening 21b, the fixed shaft 200 penetrates the housing and the end of the fixed shaft is exposed to the outside through the second opening 21c. , Modular hydroelectric power generator having a screw structure, characterized in that a part of the housing is coupled to be fixed to the fixed shaft, and the first opening (21b) penetrates so that the rotary shaft 110 is rotatable. 제 1항에 있어서,
상기 블레이드유닛(120)은 회전축(110)을 동일한 방향(시계방향 또는 반시계방향)으로 감싸는 2개 이상의 블레이드(121)를 포함하여 다중나선형상을 가지되,
상기 2개의 블레이드(121)는 피치와 헬리스각도(Helix Angle)가 서로 동일한 것을 특징으로 하는 스크류 구조를 갖는 모듈형 수력 발전장치.According to claim 1,
The blade unit 120 has a multi-helical shape including two or more blades 121 surrounding the rotating shaft 110 in the same direction (clockwise or counterclockwise),
The two blades 121 are modular hydroelectric power generators having a screw structure, characterized in that the pitch and helix angle are the same. 제 6항에 있어서,
상기 블레이드유닛(120)은 회전축(110)의 일측 또는 양측으로 상기 블레이드(121)의 회전반경이 점차 줄어들어 상기 블레이드 끝단부가 회전축의 외주면에 수렴되는 수렴부(120b)가 구비되어지는 것을 특징으로 하는 스크류 구조를 갖는 모듈형 수력 발전장치.According to claim 6,
The blade unit 120 is provided with a converging portion 120b in which the rotation radius of the blade 121 gradually decreases to one side or both sides of the rotation shaft 110 so that the blade end converges on the outer circumferential surface of the rotation shaft. Modular hydroelectric power plant with screw structure.
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JP2010106823A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Takao Tsukui Hydraulic power generating device
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