KR100837999B1

KR100837999B1 - 소수력발전의 수차 가속페달

Info

Publication number: KR100837999B1
Application number: KR1020060075041A
Authority: KR
Inventors: 주병한
Original assignee: 주병한
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2006-08-09
Publication date: 2008-06-13
Also published as: KR20070046704A

Abstract

본 발명은 좀 더 적은 유속에서도 효율적인 발전이 가능하도록 하는 수차에 대한 발명이다. 본 발명에서의 수차는 케이스(10)의 상면 및 하면에 위치한 지지간(14,16)의 중심부에 위치해서, 이를 중심으로 회전가능한 회전축(20); 상기 회전축(20)을 중심으로 회전가능한 프로펠러(30)및 상기 회전축(20)의 운동에너지를 전기에너지로 변환시킬수 있는 전력생성부(40)를 포함하며, 상기 프로펠러(30)에는, 한쪽 끝이 부착되어 회전할 수 있어서 닫히거나 펼칠 수 있는 가속페달(35)이 한 개 이상 부착되는 것을 특징으로 한다.

회전축,프로펠러,날개깃,가속페달,전력생성부

Description

소수력발전의 수차 가속페달{omitted}

도 1 본 발명의 사시도

도 2 본 발명의 가속페달 착설 날개판 정면도

도 3 가. 본 발명의 가속페달 평면도

나. 날개판 착설 가속페달이 90°로 돌기한 사시도

다. 가속페달의 횡단면도

＜ 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞
10: 케이스 14,16: 지지간
20: 회전축 30: 프로펠러
32: 날개깃 35: 가속페달

40: 전력생성부

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큰 강 물은 낙차가 클수록 격류를 이루어 소용돌이 치고 용틀임 하듯 물 줄기가 치솟다 뒤집히고 뒤집힌 와류(渦流)가 강심에 처밖혀 곤두박질 치기를 무수히 거듭하다 한데 어우러져 바다로 흘러간다.

유수 낙차로 수차를 회전시키는 수력발전에 있어서 고낙차 확보 유지에 땜 축조와 광활한 수몰지역등 막대한 건설비용이 들어가고, 한편 풍부한 유량이 격류를 이루며 주야로 흘러가는 대하는 가속도가 붙는 고낙차를 이루지 못하는 낮은 수위차로 발전은 엄두를 내지 못하고 있다.

또 스크류(screw) 형태의 나선형 수차는 날개판을 중첩 선회시켜 풍부한 유량으로 거듭 회전시킬 수 있으나 저낙차의 한계를 이기지 못하여 도도히 흘러가는 대형 도수 파이푸같은 대하의 유체 에너지를 발전에 활용하지 못하고 대.소하천에는 온갖 생활쓰레기 등 부유물이 떠내려와 유수발전에 애로를 가중시키고 있다. 때문에 저낙차의 격류로 수차를 회전시키면서 오물소거 기능의 친환경 소수력 발전장치 개발이 절실한 실정이다.

본 발명은 이와 같이 소수력 발전을 함에 있어 수위차는 낮으나 격류를 이루는 대하에 가끔 흘러오는 생활쓰레기 등 수차 회전에 방해가 되는 오물을 제거시키는 발전 환경 자정기능을 갖추어 수차 회전의 안전을 확보하고, 수차 회전축에 나 선형으로 중첩 선회 착설한 날개판에 수위차에 90°로 돌기하는 작은 가속페달을 빈틈없이 착설하여 쏟아지는 격류에 가속페달을 수차의 중첩 배수로 가중가격시키는 장애물로 작용시키고, 원 홀에 격류를 관류시켜 가속페달을 재삼 반복 가격시켜 부하되는 피격 에너지 반동력으로 수차를 회전시키고 터빈회전축 풀리를 가속 회전시켜 발전하고자 하는 것이다. 이것을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수력발전용 수차는 케이스(10)의 상면 및 하면에 위치한 지지간(14,16)의 중심부에 위치해서, 이를 중심으로 회전가능한 회전축(20); 상기 회전축(20)을 중심으로 회전가능한 프로펠러(30) 및 상기 회전축(20)의 운동에너지를 전기에너지로 변환시킬수 있는 전력생성부(40)를 포함하며, 상기 프로펠러(30)에는, 한쪽 끝이 부착되어 회전할 수 있어서 닫히거나 펼칠 수 있는 가속페달(35)이 한 개 이상 부착되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 프로펠러(30)는 한 개 이상의 날개깃(32)들로 구성되며, 상기 날개깃(32)들은, 각각의 사이로 물줄기가 흐를 수 있도록 서로 이격되어 배치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가속페달(35)은 한쪽 끝부분이 다른 부분보다 두께가 얇은 것이 더 바람직하다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명이 수력발전용 수차의 한 예시를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명이 적용가능한 수차는 크게 케이스(10)와 회전축(20), 프로펠러(30) 및 전력생성부(40)로 구성된다. 우선 케이스(10)는 일반적으로 4각기둥형으로 구성되며, 한쪽면에서 다른쪽 면으로 물이 흘러갈 수 있도록 개방된 형태로 구성된다. 그리고 지지간(14,16)을 양쪽면에 각각 설치하고 양 지지간(14,16)의 가운데 지점에 회전축(20)을 설치한다. 그래서 회전축(20)이 회전할 수 있도록 한다.
한편 회전축(20)에 프로펠러(30)를 고정하여서, 물이 흐를 경우 이러한 물의 흐름에 의해서 프로펠러(30)가 회전하고, 이에 따라 회전축(20)도 같이 회전할 수 있다. 이 경우 프로펠러(30)는 한 개를 설치 할 수도 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이 4개를 설치할 수도 있으며, 때에 따라서는 더 많은 프로펠러(30)의 설치도 가능하다. 본 발명의 프로펠러(30)는 도2에 자세히 도시되어 있는 바, 이하 도2의 설명시 보다 상세하게 후술한다. 한편, 회전축(20)이 회전하면 이러한 운동에너지는 전력생성부(40)에 전달되고, 전력생성부(40)에서는 이러한 운동에너지를 전기에너지로 변환하게 된다.
도 2에는 도 1에 도시된 수력발전용 수차를 위에서 내려다본 평면도이다. 이러한 평면도를 통해서 도 1의 프로펠러(30)를 보다 상세히 설명한다. 프로펠러(30)는 축에 3개의 날개깃(32)들을 고정시킨 것으로, 주로 선박에서 회전에 의해서 날개깃(32)들이 물을 뒤쪽으로 밀어젖히고, 전진하는데 사용된다. 반면 본 발명에서는 반대로 물이 흐르는 지역에 놓고, 물의 흐르는 힘에 의해서 프로펠러(30)가 회전되는 원리를 이용한다. 도 2에서 도시되었듯이, 프로펠러(30)의 주변에 고정된 날개깃(32)들은 서로 겹쳐지지 않도록 서로간에 이격되어 배치된다. 이렇게 배열함으로써, 날개깃(32)사이로 물이 흐르도록 함으로써, 날개깃(32)사이로 흐르는 물은 좁은 공간을 통과함으로써 속도가 더 빨라져서 아래에 있는 다른 프로펠러(30)에 회전에너지의 원천이 된다. 한편 본 발명의 프로펠러(30)의 경우에는, 이러한 물의 흐르는 힘을 좀더 효율적으로 이용하기 위하여 가속페달(35)을 다수 부착한다. 가속페달(35)은 도 3에 자세히 도시되어 있는 바 이하 자세히 후술한다.
도 3은 본 발명의 특징인 가속페달(35)의 일 예를 도시한 도면이다. 가속페달(35)은 도 3(가)에 도시된 바와 같이, 가로 6.5, 세로 3.0cm 정도의 사각형 형태로, 날개깃(32)에 착탈이 가능하도록 작은 돌기가 튀어나온 형태이다. 도 3(나)는 가속페달(35)이 프로펠러(30)의 일부에 부착되어 있는 모습을 도시한 도면이다. 도면에서 보여지듯이, 가속페달(35)은 프로펠러(30)와 약 0도에서 90도의 각도를 이루도록 회전할 수 있다. 한편 도 3(다)는 가속페달(35)의 측면모습을 도시한 도면이다. 가속페달(35)은 바깥쪽 끝 부분이 다른 부분보다 두께가 얇게 구성되어 있다. 도 3(가) 내지 도 3(다)를 참조하면, 가속페달(35)은 날개깃(32)의 위쪽면에 즉 유수의 상류 방향에 설치된다. 그래서 유수가 날개깃(32)의 면을 눌러 돌릴때, 날개깃(32)과 가속페달(35)의 사이에도 물이 흘러들어가서 가속페달(35)이 펼쳐지게 된다. 즉 가속페달(30)은 유수의 상류방향으로 유수의 속도에 따라서 펼쳐지게 된다. 이렇게 됨으로써 유수가 날개깃(32)면 뿐만 아니라 가속페달(35)의 면도 부딪히게 되어서 결과적으로 프로펠러(30)에 날개깃(32)만 있을 때보다 가속페달(35)까지 있을 때 좀더 많은 면적으로 유수를 이용할 수 있게 된다.

아래의 표는 프로펠러(30)만 있는 경우의 피격압력(B), 가속페달(35)의 피격압력(C) 및 프로펠러(30)와 가속페달(35)을 결합한 경우의 피격압력(B+C)를 나타내는 표이다. 참고로 표에서 말하는 날개판(18),가속페달(17), 수차(16)는 보정된 본 명세서에서는 가속페달(35)이 없는 프로펠러(30),가속페달(35) 및 가속페달(35)을 부착한 프로펠러(30)에 해당한다.

삭제

표 1.

종래 수위차로 수차를 회전시키는 조류 발전의 경우, 22.5톤의 압력 발생을 위해서는 유속이 2.0 m/s가 필요하다고 알려져 있다. 반면 본 발명의 가속페달(35)이 부착된 경우에는 수중 유속이 1.5 m/s만 되면, 29.8톤의 압력이 발생되며, 이를 통해서 충분이 발전을 할 수 있다.

본 발명은 수심 2 m 이상에 격류 유속 2 m/s이상, 또는 수중 1.5 m/s 이상이면 설치 발전할수 있기 때문에 종래 땜을 막는 발전장치 설치 비용과 비교되지 않는 저비용으로 설치 발전할 수 있다.

삭제

본 발명은 프로펠러(30)의 날개깃(32)에 가속페달(35)을 밀집하게 부착시킨 수력발전용 수차에 대한 발명으로서, 가속페달(35)이 물의 흐름을 좀 더 효율적으로 받게 됨으로써 유속이 더 적은 곳에서도 발전이 가능하게 된다. 또한 원리가 간단하고 생산,설치, 이전이 용이하며 대.소하천의 자연적인 물의 흐름을 활용가능한 바, 저비용 고효율의 발전이 가능하다.

Claims

케이스(10)의 상면 및 하면에 위치한 지지간(14,16)의 중심부에 위치해서, 이를 중심으로 회전가능한 회전축(20);

상기 회전축(20)을 중심으로 회전가능한 프로펠러(30)및

상기 회전축(20)의 운동에너지를 전기에너지로 변환시킬수 있는 전력생성부(40)를 포함하며,

상기 프로펠러(30)에는, 한쪽 끝이 부착되어 회전할 수 있어서 닫히거나 펼칠 수 있는 가속페달(35)이 한 개 이상 부착되는 것을 특징으로 하는 수력발전용 수차.
제 1항에 있어서,

상기 프로펠러(30)는

한 개 이상의 날개깃(32)들로 구성되며,

상기 날개깃(32)들은, 각각의 사이로 물줄기가 흐를 수 있도록 서로 이격되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 수력발전용 수차.
제 1항에 있어서,

상기 가속페달(35)은

바깥쪽 끝 부분이 다른 부분보다 두께가 얇게 구성되는 것을 특징으로 하는 수력발전용 수차.