KR100684347B1 - 소수력 발전기의 수압조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소수력 발전기의 수압조절장치에 관한 것으로, 발전기의 고장시 발전기에 물이 유입되지 않도록 하여 안전한 여건에서 보수할 수 있고, 물이 임펠러의 전 면적에 공급되도록 하여 임펠러의 회전속도를 빠르게 할 수 있도록 함을 목적으로 하는 것으로, 대경부와 소경부가 상부에서부터 차례로 형성된 관형으로 이루어져 급수관과 발전기 케이스의 사이에 수직으로 형성되며 도중에 돌출된 유입부가 상기 급수관과 플랜지 결합되고 하단부가 상기 발전기 케이스에 연결되어 물이 상기 임펠러를 향해 수직으로 낙하하도록 유도하는 수압조절 케이스(110)와; 상기 수압조절 케이스의 유입부를 개폐하여 상기 발전기 케이스에 공급되는 물의 양을 조절하는 밸브수단(120)를 포함하고, 상기 밸브수단은, 상기 수압조절 케이스의 상단 개구부에 결합된 덮개에 나사 결합되어 승강하는 나사봉(121), 상기 나사봉의 상단에 형성된 손잡이(122), 상기 나사봉의 하단부에 형성되며 외주면에 와류형성홈이 구비되어 상기 급수관으로부터 공급되는 물이 와류를 형성하도록 하는 밸브(123)를 포함하여 구성된다.

소수력, 발전기, 급수관, 밸브

Description

소수력 발전기의 수압조절장치{AN ADJUSTER FOR WATER PRESSURE OF LITTER WATER -POWER GENERATING EQUIPMENT}

도 1은 본 발명에 따른 소수력 발전기의 수압조절장치의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 소수력 발전기의 수압조절장치에 적용된 밸브의 사시도.

도 3과 도 4는 본 발명에 의한 소수력 발전기의 수압조절장치의 작동 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 담수지, 2 : 급수관

3 : 보, 4 : 수문

10 : 발전기, 11 : 발전기 케이스

12 : 임펠러, 13 : 발전장치

100 : 수압조절장치, 110 : 수압조절 케이스

111 : 대경부, 112 : 소경부

113 : 유입부, 120 : 밸브수단

121 : 나사봉, 122 : 손잡이

123 : 밸브

본 발명은 소수력 발전기의 수압조절장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전기의 고장시 발전기에 물이 유입되지 않도록 하여 안전한 여건에서 보수할 수 있고, 물이 임펠러의 전 면적에 공급되도록 하여 임펠러의 회전속도를 빠르게 할 수 있도록 한 소수력 발전기의 수압조절장치에 관한 것이다.

소수력발전은 산간벽지의 작은 하천이나 폭포수의 낙차를 이용하여 전기를 일으키는 발전시설로 그 시설용량이 10,000kw 이하의 수력발전을 의미한다. 소수력발전은 82년 이후 정부의 지원으로 현재까지 30여개 지역에 설치되어 있으며, 연간전력생산량은 약 1kwh에 달하고 있다. 이러한 소수력발전은 전력의 생산 외에도 농업용 저수지, 농업용 보, 하수처리장, 정수장 및 다목적댐의 용수로 등에도 적용할 수 있다는 점을 감안할 때 국내의 개발 잠재량은 풍부하며, 또한 청정자원으로서 개발할 가치가 매우 크다 할 수 있다.

소수력발전은 설비용량, 낙차, 발전방식에 따라 분류되며, 발전방식에 따라 수로식, 댐식, 터널식으로 분류된다. 수로식은 하천을 따라 완경사의 수로를 결정하고 하천의 급경사와 굴곡 등을 이용하여 수로에 의한 낙차를 얻는 방식으로 하천경사가 급한 상류나 중류에 적합한 방식이다. 댐식은 댐에 의해서 낙차를 얻는 형식으로 발전소는 댐에 근접하게 건설하고 하천 경사가 작은 중하류의 유량이 풍부 한 지점에 설치하는 것이 유리하다. 즉, 댐식은 하천의 구배가 완만하나 유량이 풍부한 곳, 또는 낙차는 크나 하천의 수위변동이 심한 지역에 설치되는 것이 유리하다. 터널식은 댐식과 수로식이 혼합된 방식으로 지형상 지하터널로 수로를 만들어 큰 낙차를 얻을 수 있는 곳에 설치하는 것이 바람직하며, 수로식의 변형이라 할 수 있다.

그리고 우리나라에서 건설되는 대부분의 소수력발전 시설은 토건비 부담 등의 이유로 터널식보다는 기존의 농사용 댐을 사용할 수 있는 댐식을 주로 건설하고 있는 실정이다. 댐식은 농업용 저수지, 농업용 보를 건설하여 이용하게 되므로, 물을 저수할 수 있어 가뭄이나 집중호우시 그 피해를 줄일 수 있는 이점이 있다.

그러나 지형상 물의 낙차를 얻을 수 없기 때문에 이를 그대로 이용하게 되면 발전용량이 적어지는 단점이 내포되어 있다.

그리고, 발전기의 고장시 보수를 하여야 하는데, 이때, 담수지에서 발전기에 물을 공급하기 위한 급수관에는 별도의 개폐설비가 갖추어지지 않기 때문에 급수관 내의 물이 발전기에 유입되어 잔류함으로써 발전기의 보수가 어려운 문제점이 있다.

또한, 물이 임펠러에 낙하할 경우 물이 임펠러의 중심부로만 낙하하여 임펠라의 회전력을 최대로 할 수 없는 문제점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 것 으로서, 발전기의 고장시 발전기에 물이 유입되지 않도록 하여 안전한 여건에서 보수할 수 있도록 한 소수력 발전기의 수압조절장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 물이 임펠러의 전 면적에 공급되도록 하여 임펠러의 회전속도를 빠르게 하려는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소수력 발전기의 수압조절장치는, 담수지와 연결된 급수관과 발전기의 사이에 직하방으로 형성된 수압조절 케이스, 상기 수압조절 케이스의 내부에 승강 가능하게 장착되어 상기 수압조절 케이스를 개폐하는 밸브수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 소수력 발전용 배수밸브에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 소수력 발전기의 수압조절장치는, 담수지(1)로부터 급수관(2)을 통해 물을 공급받아 발전하는 소수력 발전기(10)의 사이에 설치되어 소수력 발전기(10)에 공급되는 물의 양을 조절함으로써 수압을 조절하는 것으로, 먼저 소수력 발전기(10)와 급수관(2)을 설명하면 다음과 같다.

소수력 발전기(10)는 상부를 향해 개방된 유입구(11a)와 하부를 향해 개방된 배출구(11b)가 구비된 중공의 발전기 케이스(11), 발전기 케이스의 내부에 밀폐상태로 설치되며 물에 의해 회전하는 임펠러(12), 임펠러(12)의 회전력에 의해 동력을 발생하는 발전장치(13)로 이루어지며, 급수관(2)은 일측의 유입구(2a)가 담수지(1)의 보(3)를 관통하여 수문(4)에 의해 개폐되고 타단부의 배출구(2b)로 갈수록 하향 경사지면서 소수력 발전기(10)와 연결된다.

이러한 소수력 발전기(10)에 적용되는 본 발명에 의한 소수력 발전기의 수압조절장치(100)는, 급수관(2)의 배출구(2b)와 발전기 케이스(11)의 유입구(11a)에 연결되는 관형의 수압조절 케이스(110) 및 이 수압조절 케이스(110)의 내부에 장착되어 급수관(2)에서 임펠러(12)에 공급되는 물의 양을 조절하는 밸브(120)로 구성된다.

수압조절 케이스(110)는 대경부(111)와 소경부(112)가 상부에서부터 차례로 형성된 관형으로 이루어져 급수관(2)과 발전기 케이스(11)의 사이에 수직으로 형성되며 도중에는 급수관(2)의 배출구(2b)와 유체 연통 가능하게 플랜지 결합되는 유입부(113)가 구비되고, 하단부가 발전기 케이스(11)의 유입구(11a)c에 연결되어 물이 임펠러(12)를 향해 수직으로 낙하하도록 유도한다.

도 1과 도 2에서 보이는 것처럼, 밸브수단(120)는, 수압조절 케이스(111)의 상단 개구부에 결합된 덮개(114)에 나사 결합되어 승강하는 나사봉(121), 나사봉(121)의 상단에 형성된 손잡이(122), 나사봉(121)의 하단부에 형성되며 외주면에 와류형성홈(122a)이 구비되어 급수관(2)으로부터 공급되는 물이 와류를 형성하도록 하는 원통형 밸브(123)로 구성된다.

수압조절 케이스(110)의 소경부(112)의 내주면에는 와류형성홈(112a)이 더 형성될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 소수력 발전기의 수압조절 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

담수지(1)의 담수량이 풍부하거나 많은 발전량을 요구할 경우 도 1에서처럼, 손잡이(122)를 잡고 돌리면 나사봉(121)이 회전하면서 상승하며, 밸브(123)가 유입부(113)를 막지 않도록 상승시키면, 급수관(2)으로부터 공급되는 물이 밸브(123)의 구속을 받지 않으므로 신속하게 임펠러(112)에 공급됨으로써 임펠러(112)의 회전속도를 높이게 된다.

한편, 발전기(10)의 고장시 또는 발전을 하지 않을 경우에는 도 3에서처럼, 밸브(123)가 안착턱(111a)에 안착되면 수압조절 케이스(110)의 내부가 막히게 되어 급수관(2)에 잔류하는 물이 발전기 케이스(11) 내부에 유입되지 않으므로 발전기(10)를 쉽게 보수할 수 있다.

그리고, 담수량이 적은 경우에는 도 1처럼 밸브(123)가 물의 흐름을 간섭하지 않도록 하여도 임펠러(12)의 회전속도를 높일 수 없는 경우 밸브(123)를 유입부(113)의 측방으로 셋팅한다. 이렇게 되면, 급수관(2)에서 공급되는 물이 밸브(123)의 와류형성홈(123a)을 경유하여 와류를 형성하면서 신속하게 임펠러(12)에 공급된다. 한편, 수압조절 케이스(110)에 와류형성홈(112a)이 형성된 경우 밸브(123)를 통과한 물은 수압조절 케이스(110)의 소경부(112)의 와류형성홈(112a)을 통해 와류를 형성함으로써 더욱 신속하게 임펠러(12)에 공급되어 임펠러(12)의 회전속도를 빠르게 할 수 있다. 이때, 밸브(123)를 유입부(113)의 측방에 대응되도록 하거나 유입부(113)로부터 낮게 하면, 와류형성홈(123a)에 유입되는 물의 양이 달라지므로 결국 임펠러(12)에 다른 양의 물을 공급할 수 있다.

본 발명에 의하면, 수압조절관(110)이 수직으로 형성되어 물이 직하방으로 낙하함으로써 물의 양이 적어도 임펠러(12)에 큰 힘이 가해지므로 임펠러(12)를 효율적으로 회전시킬 수 있다.

이상에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 소수력 발전기의 수압조절장치에 의하면, 발전기의 고장시 발전기에 물이 유입되지 않도록 밸브를 통해 잠금으로써 발전기에 물이 유입되지 않는 안전한 상태에서 보수할 수 있으므로 물의 침투에 따른 안전사고를 방지할 수 있다.

그리고, 물이 와류를 형성하면서 직하방으로 낙하여 적은 양의 물로 임펠러의 회전속도를 빠르게 할 수 있으므로 가뭄 등으로 인하여 담수량이 적을 경우에도 충분한 발전이 가능한 효과가 있다.

Claims (2)

1. 상부를 향해 개방된 유입구와 하부를 향해 개방된 배출구가 구비된 중공의 발전기 케이스, 상기 발전기 케이스의 내부에 밀폐상태로 설치되며 물에 의해 회전하는 임펠러, 상기 임펠러의 회전력에 의해 동력을 발생하는 발전장치로 이루어지며, 일측의 유입구가 담수지의 보를 관통하여 수문에 의해 개폐되고 타단부로 갈수록 하향 경사진 급수관과 연결되어 상기 급수관으로부터 물을 공급받아 발전하는 소수력 발전기의 수압조절장치에 있어서,

   안착턱을 경계로 하여 대경부와 소경부가 상부에서부터 차례로 형성된 관형으로 이루어져 상기 급수관과 발전기 케이스의 사이에 수직으로 형성되며 도중에 돌출된 유입부가 상기 급수관과 플랜지 결합되고 하단부가 상기 발전기 케이스의 유입구에 연결되어 상기 물이 상기 임펠러를 향해 수직으로 낙하하도록 유도하는 수압조절 케이스와;

   상기 수압조절 케이스의 유입부를 개폐하여 상기 급수관으로부터 상기 발전기 케이스에 공급되는 물의 양을 조절하는 밸브수단을 포함하고,

   상기 밸브수단은, 상기 수압조절 케이스의 상단 개구부에 결합된 덮개에 나사 결합되어 승강하는 나사봉, 상기 나사봉의 상단에 형성된 손잡이, 상기 나사봉의 하단부에 형성되며 외주면에 와류형성홈이 구비되어 상기 급수관으로부터 공급되는 물이 와류를 형성하도록 함과 아울러 상기 수압조절 케이스를 개폐하는 원통형 밸브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 소수력 발전기의 수압조절장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 수압조절 케이스의 상기 소경부의 내주면에는 와류형성홈이 형성된 것을 특징으로 하는 소수력 발전기의 수압조절장치.

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