JP2014515070A

JP2014515070A - 流水に設置される小水力発電機

Info

Publication number: JP2014515070A
Application number: JP2013543085A
Authority: JP
Inventors: チュルイ、スン; フンイ、ミョン
Original assignee: スリーディーエスファミリーカンパニィリミテッド
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2014-06-26
Also published as: KR101042650B1; BR112013014047A2; WO2012077890A1; MX2013006448A

Abstract

本発明は小水力発電機に関するもので、円筒状の本体（１０）の上部の側面一側に入水口（１４）が形成され、本体（１０）の下部の側面一側に排水口（１５）が形成され、入水口（１４）と排水口（１５）とを連結するように本体（１０）の壁体部（１１）の内側面に沿って水流移動溝（１２）が螺旋状に形成され、水流移動溝（１２）の溝端部（１３）と隣接して回転するようにブレード（５０）が本体（１０）の内部に回転可能に固定され、ブレード（５０）の中心軸（５３）と本体（１０）の上面の溝部（１６）に設置された発電機（２０）が連結され、発電機（２０）はカバー（３０）とシーラー（４０）によって水密されるように設置され、入水口（１４）に入水誘導体（６０）が設置され、入水誘導体（６０）に入って来た流水が回転して本体（１０）の内部の水流移動溝（１２）に沿って回りながら、ブレード（５０）を一緒に回転させて発電する。

Description

本発明は流水に設置される小水力発電機に関するもので、さらに詳しくは、流れる川に設置されて、水勢を発電機の内部に流入させて、水の流れによって発電するように構成した流水に設置される小水力発電機に関する。

一般的な発電方法には、水力を利用した水力発電、化石燃料を利用した火力発電、原子力を利用した原子力発電などがある。

このような発電方法は、大規模の発電設備と発電設備を可動させるための莫大なエネルギー源を必要とし、設置場所に制約がある。特に、火力発電に利用されるエネルギー源として、石油や石炭などの化石燃料は他の燃料に比べて、その依存度が非常に大きいため、資源の枯渇のような問題を引き起こす。また、大気汚染と放射能の流出の慮があって、環境に親和的でないという問題があり、動力を発生させるための資源が制限されていて、その使用が永久的でないという限界がある。

従って、石油や石炭などの使用による資源の枯渇及び石油や石炭などを燃消させることによって発生する地球温暖化によって、各種災害及び各種公害物質が発生し、これによる環境汚染を防止するため、最近では太陽熱、潮力、波力、風力及び水力などの自然エネルギーを利用した環境にやさしくて、且つ永久的にエネルギー源を活用することができる発電方法が開発されて適用されている。

その中で、太陽エネルギーまたは風力エネルギーを電気エネルギーに変換して、電力蓄電池などに保存する方式の電力生産方式は、天気と環境による制約が大きい。そして、潮力発電は潮の干満の差がひどい地域に設置してこそ電力を得ることができるため、地域的に限定された場所のみに適用することができ、波力発電も上記潮力発電と同じく、波が持続的に発生される限定された場所のみに適用するしかなくて、設置場所に制約があるという短所がある。

また、水力発電の場合、大量の水が貯留される湖または貯水池を必要とするため、これも限定された場所のみに適用することができ、設置場所に制約がある。しかし、水力を利用した発電装置は一度設置すれば、メンテナンス費用がほとんど掛からないで、電力を安定で且つ半永久的に得ることができるという長所を提供する。

一方、一般的な形態の水力発電装置は、高い位置にある水の落差を利用して、タービンを回転させて電気を得る方式であるため、ダムのような貯水施設と、ダムの下側に設置される発電設備と、発電に用いられた水を川や海に流すための排水施設が比較的大規模に建設されなければならないという設置上の問題があった。

また、従来の水力発電装置は、貯水施設に水が充分保存されていない渇水期や日照りがある場合には、発電装置の運転効率が低減する限界があった。

流速が遅い潮力や川水の流水力を動力に転換させる際には、流水力を受けるブレードが大きくて、その数も多く必要となる。

このような水力発電装置として、特許第５３４５４６号の発明が開示されている。このような発明においては、水の流れ方向と平行に設置されたキャタピラー上に回転体を設置し、回転体の回転力で発電機を可動させるようにし、キャタピラー上に設置される回転体が複数の水受け板であるブレードを含み、流水力を受ける複数のブレードが流水方向と同一方向に整列されていて、後に位置するブレードはその前のブレードによって低下された流水力を受けて、流水力の利用が経済的でないという欠点があった。

本発明は前述した問題を解決するために案出されたもので、入水されながら回転して、渦巻状の水勢を作り、本体の内部でも渦巻状の水流移動溝を通じて回転しながら排水口を通じて排出させるようにして激流を形成し、激流がブレードのブレード板を継続的に押し寄せる水圧によって回しながら回転させて、発電効率を増大させる流水に設置される小水力発電機を提供することにその目的がある。

流速のある河川、川、潅漑水路の底部に固定して、水の流れを妨害しないで、魚の移動などの水中の生態系の破壊を防止し、環境にやさしいながらも、設置場所などの条件の制約を大きく受けないで、水位変動にかかわらず貯水状態などの変動に適切に対応して、安定的に発電することができるようにすることにその目的がある。

本発明は前述した目的を達するために、円筒状の本体１０の上部の側面一側に入水口１４が形成され、本体１０の下部の側面一側に排水口１５が形成され、入水口１４と排水口１５とを連結するように本体１０の壁体部１１の内側面に沿って水流移動溝１２が螺旋状に形成され、水流移動溝１２の溝端部１３と隣接して回転するように、ブレード５０が本体１０の内部に回転可能に固定され、ブレード５０の中心軸５３と本体１０の上面の溝部１６に設置された発電機２０とが連結され、発電機２０はカバー３０とシーラー４０によって水密されるように設置され、入水口１４に入水誘導体６０が設置され、入水誘導体６０に入って来た流水が回転しながら本体１０の内部の水流移動溝１２に沿って回りながらブレード５０を一緒に回転させて発電するように構成され、前記ブレード５０は中空の中心円筒部５１の上下端を貫通するように中心軸５３が固定され、中心軸５３の上端は本体１０の上部中央を貫通して、発電機２０の発電軸と固定されて発電し、ブレード５０のブレード板５２は中心円筒部５１の周りに複数形成されるが、水流の方向を向けて突出した曲面部５２−１が形成され、前記入水誘導体６０はフレーム７０と回転拡管８０とで構成され、前記フレーム７０は本体１０の入水口１４に形成されたフランジと締結されるようにフランジ７１が形成され、フランジ７１の直径より３〜５倍の直径を有する円形フレーム７２が形成され、円形フレーム７２とフランジ７１が複数のフレームバー７３で互いに連結固定され、各フレーム７３の互いに対向する端部に回転溝７３−１が同じ線上に形成され、前記回転拡管８０はフレームバー７３が固定された傾斜を有する拡管体８１が形成され、拡管体８１の外径にガイドレール８２が外周に沿って突出して形成されて、フレーム７０の回転溝７３−１に挿入されて回転可能に固定され、拡管体８１の内径に複数のガイドブレード８３が所定間隔に固定されることを特徴とする流水に設置される小水力発電機を提供する。

以上のように、本発明は流水の底部に設置されて、流れる水を流入させて、渦巻状の水の流れを発生させることによって、流水より速い流速が発生されるので、発電効率が高くなるという効果を奏する。

また、水流移動溝を通じて水が遠心力を受けると、渦巻きながら回転するので、速い流速が発生し、ブレードを回転しながら持続に渦巻を形成するので、発電効率がさらに向上する。

そして、中空の中心円筒部はブレードの円滑な回転を誘導し、ブレード板は水より比重がやや高い炭素繊維で作られて、如何なる重量の抵抗なしに回転することができるという効果を奏する。

本体の上部に形成された溝部は発電機を設置することができる空間を提供し、内部空間部が中央が低く、外部が高い形状に作られて、水が外側によく回ることができるようにするという効果を奏する。

本発明の入水誘導体は流水を本体内部によく流入させることができるようにし、回転拡管が回転しながら水の流れを螺旋状に変えて、渦を巻くように流入させるという効果を奏する。

本発明の流水に設置される小水力発電機を示した斜視図である。本発明の流水に設置される小水力発電機を示した平面図である。本発明の流水に設置される小水力発電機を示した断面図である。本発明の流水に設置される小水力発電機を示した分解斜視図である。

以下、本発明の構成及び作用を添付された図面を通じてさらに具体的に説明する。本発明を説明する際に、本明細書及び特許請求の範囲に用いられる用語や単語は発明者が自分の発明を最も最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して、本発明の技術的思想に符合する意味と概念に解釈すべきである。

本発明は、川のように所定速度以上の流れを有する流水に浸るように設置して、流れる水によって発電できるように本体１０の入口に入水誘導体６０を設置し、入水誘導体６０によって流入された水が回転しながら排出されるように螺旋状の水流移動溝１２を形成し、水流移動溝１２を通過する水によって回転されるようにブレード５０を回転可能に本体１０の内部に固定し、ブレード５０の中心軸５３の上端を発電機２０と連結させて発電するように構成した。

内部に空間部１８が形成された円筒状の本体１０の上部の側面一側に入水口１４が形成され、本体１０の下部の側面一側に排水口１５が形成され、入水口１４と排水口１５とを連結するために本体１０の壁体部１１の内側面に沿って水流移動溝１２が螺旋状に形成される。入水口１４を通じて入った水は水流移動溝１２に沿って回転しながら排水口１５で排出される。この時、回転する水は遠心力によって水流移動溝１２を通じて流れる。

ブレード５０は水流移動溝１２に沿って流れる水によって回転し、回転するブレード５０によって発電する。

水流移動溝１２は断面が半円形を成し、各半円形の溝が螺旋を成して入水口１４から排水口１５に到る。水流移動溝１２の溝端部１３と隣接して回転するように、ブレード５０が本体１０の内部に回転可能に固定され、ブレード５０の中心軸５３と本体１０の上面の溝部１６に設置された発電機２０が連結される。

発電機２０はカバー３０とシーラー４０によって水密されるように設置され、発電機から発生された電気は電線を通じて外部で保存されるようにすることできる。このような電線の流入口はシーリング処理して、水が発電機に入ることを防止する。

また、入水口１４に入水誘導体６０が設置され、入水誘導体６０に入って来た流水が回転しながら本体１０の内部の水流移動溝１２に沿って回って、ブレード５０を一緒に回転させて発電するように構成される。入水誘導体６０は流水に設置する時、水が内部に入るようにする重要な構成で、フレーム７０と回転拡管８０とで構成される。

フレーム７０は本体１０の入水口１４に形成されたフランジ１４−１と締結されるようにフランジ７１が形成され、フランジ７１の直径より３〜５倍の直径を有する円形フレーム７２が形成される。

円形フレーム７２とフランジ７１が複数のフレームバー７３で互いに連結固定され、各フレーム７３の互いに対向する端部に回転溝７３−１が同じ線上に形成される。回転溝７３−１にはセラミックスベアリングのような回転拡管８０の回転を容易にするベアリングが設置される。

回転拡管８０はフレームバー７３が固定された傾斜を有する喇叭形状の拡管体８１が形成され、拡管体８１の外径にガイドレール８２が外周に沿って突出して形成されて、フレーム７０の回転溝７３−１に挿入されて、回転拡管８０が回転可能に固定される。

上記拡管体８１の内径に複数のガイドブレード８３が所定間隔に突出されるように固定され、ガイドブレード８３は螺旋状に固定されて、水が入ると自然に回転され、拡管体８１が回転されると、流入される水はさらに回転しながら本体１０の内部に入るようになる。

本体１０の内部に設置されるブレード５０は、中空の中心円筒部５１の上下端部を貫通するように中心軸５３が固定され、中心軸５３の上端は本体１０の上部中央を貫通して、発電機２０の発電軸と固定されて発電する。

ブレード５０のブレード板５２は中心円筒部５１の周りに複数形成されるが、水流が進行する方向に突出した曲面部５２−１が形成され、水が入って来る方向と対向する面は凹まれて形成されて、水による回転がさらによくなるように誘導する。

このように回転した水は、本体１０の内部に回転して入って、トルネード形状の流れを形成しながら速く回転して排出される。

Claims

円筒状の本体（１０）の上部の側面一側に入水口（１４）が形成され、本体（１０）の下部の側面一側に排水口（１５）が形成され、入水口（１４）と排水口（１５）とを連結するように本体（１０）の壁体部（１１）の内側面に沿って水流移動溝（１２）が螺旋状に形成され、水流移動溝（１２）の溝端部（１３）と隣接して回転するように、ブレード（５０）が本体（１０）の内部に回転可能に固定され、ブレード（５０）の中心軸（５３）と本体（１０）の上面の溝部（１６）に設置された発電機（２０）が連結され、発電機（２０）はカバー（３０）とシーラー（４０）によって水密されるように設置され、入水口（１４）に入水誘導体（６０）が設置され、入水誘導体（６０）に入って来た流水が回転して、本体（１０）の内部の水流移動溝（１２）に沿って回りながらブレード（５０）を一緒に回転させて発電するように構成され、前記ブレード（５０）は中空の中心円筒部（５１）の上下端部を貫通するように中心軸（５３）が固定され、中心軸（５３）の上端は本体（１０）の上部中央を貫通して、発電機（２０）の発電軸と固定されて発電するようになり、ブレード（５０）のブレード板（５２）は中心円筒部（５１）の周りに複数形成されて、水流の方向を向けて突出した曲面部（５２−１）が形成され、前記入水誘導体（６０）はフレーム（７０）と回転拡管（８０）とで構成され、前記フレーム（７０）は本体（１０）の入水口（１４）に形成されたフランジと締結されるようにフランジ（７１）が形成され、フランジ（７１）の直径より３〜５倍の直径を有した円形フレーム（７２）が形成され、円形フレーム（７２）とフランジ（７１）が複数のフレームバー（７３）で互いに連結固定され、各フレーム（７３）の互いに対向する端部に回転溝（７３−１）が同じ線上に形成され、前記回転拡管（８０）はフレームバー（７３）が固定された傾斜を有する拡管体（８１）が形成され、拡管体（８１）の外径にガイドレール（８２）が周りに沿って突出して形成されて、フレーム（７０）の回転溝（７３−１）に挿入されて回転可能に固定され、拡管体（８１）の内径に複数のガイドブレード（８３）が所定間隔で固定されることを特徴とする流水に設置される小水力発電機。