KR101027129B1 - 수력을 이용한 전기발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관을 진행하는 유속의 강약에 관계없이 관이 회전되게 하여 그 회전되는 관의 회전력을 이용하여 전기를 발전시키는 전기발전장치에 관한 것으로써, 그 구성은 일정 압으로 물이 진행하는 관(10)의 내부에 관의 회전력을 부여하는 스크루(20)의 날개(21)가 상기 관의 길이방향을 따라 관과 일체가 되게 설치되고, 상기 관의 외부에는 그 관의 외경을 따라 관과 함께 회전되는 제1베벨기어(11)가 설치되며, 상기 제1베벨기어에는 제2베벨기어(12)가 결합되고, 그 제2베벨기어의 중심부에는 축(13)을 직립되게 설치하되 그 축에는 축과 함께 회전되어 기전력을 발생시키는 회전자(30)가 설치되고, 상기 회전자의 인접 위치에는 주 전류코일을 가진 고정자(40)가 설치되며, 상기 관의 외부에는 그 관의 회전을 저해하지 않도록 베어링(51)을 매개로 지지대(50)가 등 간격으로 설치되고, 상기 제1베벨기어와 제2베벨기어 및 축과 회전자 그리고 고정자는 그들을 보호하는 상/하부케이스(61.62)로 구분되는 케이스(60)를 마련하되, 상기 회전자와 고정자는 상부케이스(61)에 의해서 보호되며, 제1베벨기어(11)와 제2베벨기어(12)는 하부케이스(62)에 의해서 보호되고, 상기 상/하부케이스(61.62)의 축(13)이 관통되는 각 개소에는 축의 원활한 회전을 위하여 각각의 베어링(B)이 설치된 것으로 이루어진다.

Description

수력을 이용한 전기발전장치{WATER-POWER GENERATING APPARATUS USING WATER PRESSURE}

본 발명은 관을 진행하는 유속의 강약에 관계없이 관이 회전되게 하여 그 회전되는 관의 회전력을 이용하여 전기를 발전시킴으로써 전기 발전효율의 향상시킴과 동시에 전기를 발전하기 위한 본 발명의 장치 구조를 간단하게 함으로써 제작비용을 절감할 수 있도록 한 수력을 이용한 전기발전장치에 관한 것이다.

일반적으로 전기는 일상생활에서부터 모든 산업에 걸쳐 광범위하게 이용되는 가장 기본적인 에너지로서 인류의 생활에 없어서는 안 될 대단히 중요한 요소이며, 특히, 근래 들어 첨단산업의 발달과 더불어 전기를 에너지로 사용하는 다양한 제품들이 다양하게 등장하면서 전기의 사용량이 급격히 증가하고 있는 바, 현대에 있어 안정적인 전력수급은 무엇보다 중요하다.

전기를 생산하기 위한 발전방식으로는 수력발전과 화력발전 및 원자력발전과 태양발전, 풍력발전 등으로 분류할 수 있는데, 이들 중 여러 가지 측면에서 수력발전이 가장 보편적으로 이용되고 있다.

수력발전은 지형적 조건을 이용하여 수로 상에 댐(dam)을 건설하여 다량의 물을 저수(貯水)한 뒤, 댐의 상부에 마련된 수문을 통해서 방출되는 물의 낙차에 따른 힘으로 터빈(turbine)을 돌려 발전기를 가동함으로써 전기를 생산함에 따라, 계절적 요인이나 가뭄 등에 별다른 영향을 받지 않고 언제나 일정량의 물을 방출할 수 있어 대규모의 전기를 안정적으로 생산할 수 있음은 물론, 화력발전이나 원자력발전과 달리 환경오염의 우려도 적을 뿐 아니라 특히 발전을 위해 건설된 댐에 저수된 물을 농업용수나 공업용수 등으로 활용할 수 있는 장점을 가진다.

그러나 종래의 수력발전의 경우에는 단지 저수된 물의 낙차, 즉 물의 위치에너지를 이용하여 발전을 하는 것이므로, 높이차를 발생시키기 위하여 일정 높이의 대형 댐을 건설해야 하는 문제점이 있으며, 저수된 물의 수압이라는 엄청난 에너지원이 제대로 활용되지 못하는 문제점이 있었다.

그리고 특허출원번호 제10-2005-0048642호에는 유속을 이용한 발전장치가 제시되어 있으며, 그 구성을 보면 유체의 흐름에 따라 회전되는 회전체(100)가 관(101)의 내부에 설치되고, 상기 회전체(100)의 중심부에는 관(100)을 관통하는 축(102)이 베어링(103)을 매개로 설치되며, 상기 축의 상부에는 회전자(104)가 설치되고 그 회전자(104)의 근접 위치에는 고정자(105)를 설치하여 된 것이다.

상기와 같은 구성의 종래 유속을 이용한 발전장치는 축(102)이 관(101)을 관통해야 함으로 그에 따른 어려움이 있고, 또 구조적으로 불안전한 문제점이 있으며, 상기 관(101)의 내부에는 상기 축(102)의 하단과 연결 설치되는 회전체(100)가 마련되는바, 그 회전체(100)는 유속이 약하게 되면 회전체(100)가 회전을 하지 못하여 발전이 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

또 상기 관(101) 내부에 설치되는 회전체(100)는 관을 진행하는 유속을 저하시킴으로 관의 내부에 회전체(100)를 연속하여 설치할 수 없는 문제점이 있으며, 그에 따라 발전량을 증가시킬 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로써 그 목적은 관의 내부에 물이 진행함에 따라 관을 회전시키는 스크루를 관과 일체가 되게 설치하고 상기 관의 외경에는 전기발전수단을 설치하여 상기 물이 진행됨과 동시에 관이 회전되면서 전기발전수단에 의해 전기를 발전할 수 있도록 한 수력을 이용한 전기발전장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제 해결 수단은 일정 압으로 물이 진행하는 관(10)의 내부에 관의 회전력을 부여하는 스크루(20)의 날개(21)가 상기 관의 길이방향을 따라 관과 일체가 되게 설치되고, 상기 관의 외부에는 그 관의 외경을 따라 관과 함께 회전되는 제1베벨기어(11)가 설치되며, 상기 제1베벨기어에는 제2베벨기어(12)가 결합되고, 그 제2베벨기어의 중심부에는 축(13)을 직립되게 설치하되 그 축에는 축과 함께 회전되어 기전력을 발생시키는 회전자(30)가 설치되고, 상기 회전자의 인접 위치에는 주 전류코일을 가진 고정자(40)가 설치되며, 상기 관의 외부에는 그 관의 회전을 저해하지 않도록 베어링(51)을 매개로 지지대(50)가 등 간격으로 설치되고, 상기 제1베벨기어와 제2베벨기어 및 축과 회전자 그리고 고정자는 그들을 보호하는 상/하부케이스(61.62)로 구분되는 케이스(60)를 마련하되, 상기 회전자와 고정자는 상부케이스(61)에 의해서 보호되며, 제1베벨기어(11)와 제2베벨기어(12)는 하부케이스(62)에 의해서 보호되고, 상기 상/하부케이스(61.62)의 축(13)이 관통되는 각 개소에는 축의 원활한 회전을 위하여 각각의 베어링(B)이 설치된 것으로 이루어진다.

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상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 수력을 이용한 전기발전장치는 관을 진행하는 유속의 강약에 관계없이 관이 회전되게 하고, 그 회전되는 관의 회전력을 이용하여 관의 외부에 설치된 전기발전수단에 의해 전기를 발전시킴으로써 발전효율을 향상시킴과 동시에 전기를 발전하기 위한 장치의 구조를 간단하게 함으로써 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래의 수력을 이용한 전기발전장치에서 관의 단면구조를 나타낸 상태도,
도2는 종래의 수력을 이용한 전기발전장치 전체적인 구성을 나타낸 단면도,
도3은 본 발명의 수력을 이용한 전기발전장치 일 요부 발췌 단면도,
도4는 본 발명의 수력을 이용한 전기발전장치에서 관의 일부 절취 사시도,
도5는 본 발명의 수력을 이용한 전기발전장치 설치상태를 나타낸 개략도.

본 발명은 관(10)의 입구로 물이 공급되고 그 물이 관(10)을 따라 진행하면서 스크루(20)의 날개(21)와 부딪쳐 스크루(20)가 회전되게 되면 상기 관(10)은 스크루(20)에 일체로 설치되어 있기 때문에 관(10)이 회전하게 된다.

이때 관(10)의 외경에는 제1베벨기어(11)가 설치되어 있기 때문에 관(10)과 함께 제1베벨기어(11)가 회전하게 되고, 그 회전되는 제1베벨기어(11)는 제2베벨기어(12)와 결합되어 있기 때문에 제2베벨기어(12)도 회전된다. 단 상기 제2베벨기어(12)는 제1베벨기어(11)의 회전방향을 90˚ 전환하여 회전된다.

그리고 상기 제2베벨기어(12)의 상부 중앙에는 축(13)이 직립되게 설치되고 그 축(13)에는 회전자(30)가 설치되어 있기 때문에 상기 제2베벨기어(12)의 회전력은 축(13)을 통하여 회전자(30)로 전달되어 회전되는 것이다.

한편 상기 제1베벨기어(11) 및 제2베벨기어(12)가 설치된 관(10)의 외경에는 그들을 보호하는 케이스(60)가 설치되고 그 케이스(60)의 내부에는 상기 회전자(30)와 근접되며 상호 마주보게 고정자(40)가 설치됨으로 상기 회전자(30)와 고정자(40)에 의해서 전기가 발전되는 것이다.

상기 고정자(40)에 의해서 전기가 발전되는 원리는 이미 널리 알려진 통상의 기술임으로 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 그리고 상기 고정자(40)의 구성과 회전자(30)의 구성 또한 이미 널리 알려진 통상의 기술임으로 그에 대한 설명도 생략한다.

또 상기 관(10)에는 그 관(10)을 지지하기 위한 지지대(50)가 등 간격으로 설치되는데, 상기 지지대(50)는 관(10)의 회전을 저해하지 않도록 베어링(51)을 매개로 설치된다.

상기 케이스(60)는 제1베벨기어(11)와 제2베벨기어(12) 및 축(13)과 회전자(30) 그리고 고정자(40)를 보호하는 것이고, 그 케이스(60)는 원통형으로 형성되는데, 그 이유는 회전자(30)가 회전될 때 상기 케이스(60)의 내부에 설치된 고정자(40)와 동일한 간격을 유지하며 회전되어 전기발전 효율을 높이기 위함이다.

또 상기 케이스(60)는 회전자(30)와 고정자(40)를 보호하는 상부케이스(61)와 제1베벨기어(11)와 제2베벨기어(12)를 보호하는 하부케이스(62)로 구분 형성되어 각각의 구성 품을 안전하게 보호한다.

그리고 상기 상/하부케이스(61.62)의 축(13)이 관통되는 각 개소에는 축(13)의 원활한 회전을 위하여 각각의 베어링(B)이 설치된다.

상기와 같은 본 발명의 수력을 이용한 전기발전장치는 관(10)의 길이방형을 따라 일정간격으로 설치되어 관(10)이 회전되면 상기 일정간격으로 설치된 각각의 전기발전장치에서 동시에 전기가 발전됨으로 전기발전 효율은 종래 수력을 이용한 발전장치에 비해 월등히 높다.

또 상기 관(10)의 직경이 크면 클수록 제2베벨기어(12)를 포함하는 회전자(30)의 회전속도는 빨라질 것이고, 그에 따른 전기발전량은 많아질 것임으로 관(10)의 설치장소에 따라 전기발전량은 달라진다.

상기 관(10)의 내부로 진행하는 유속이 강하면 스크루(20) 날개(21)와의 부딪침 압도 커질 것이고 그에 따라 관(10)의 회전속도도 빨라짐으로 전기발전량은 많아진다. 역으로 관(10)의 내부로 진행하는 유속이 약하면 물과 스크루(20) 날개(21)와의 부딪침 압도 적을 것이고 그에 따라 관(10)의 회전속도도 느려짐으로 전기발전량은 적어지나 전기를 발전하는 데는 문제가 없다.

한편 상기 물의 진행이 없는 곳에서는 상기 관(10)의 입구로 외부전기를 공급받아 펌프를 이용하여 물을 인위적으로 공급하게 되면 그 공급되는 물에 의해 관(10)이 회전되기 때문에 전기는 발전될 것이고, 그 발전되는 전기는 상기 펌프로 공급되는 외부 전기를 차단하고 자체(본 발병의 전기발전장치) 발전되는 전기를 사용하면 되며, 그 자체 사용되고 남는 전기는 타 목적하는 곳에서 사용하면 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 수력을 이용한 전기발전장치는 관을 진행하는 유속의 강약에 관계없이 관이 회전되게 하고, 그 회전되는 관의 회전력을 이용하여 전기를 발전시킴으로써 발전효율의 향상시킴과 동시에 전기를 발전하기 위한 장치의 구조를 간단하게 함으로써 제작비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 관(10) 회전은 스크루(20)의 회전과 함께 이루어지며 그 스크루(20)의 회전은 관(10)을 진행하는 유속을 빠르게 유도하는 역할을 하기 때문에 관(10)에 본 발명의 전기발전장치를 도5에 나타낸 바와 같이 일정간격으로 설치해도 전기를 발전하는 데는 문제가 없으며, 따라서 전기발전 량은 종래 제공된 다수의 수력발전장치 보다 그 효율이 좋은 장점이 있다.

또 본 발명의 관과 관을 연결하는 연결부에는 관의 회전을 저해하지 않으면서 누수 되지 않게 하는 통상의 실링베어링을 설치함으로써 관을 길이방향을 따라 연속하여 설치할 수 있으며, 그 연속하여 설치되는 관에는 본 발명의 전기발전장치를 일정간격으로 연속하여 설치하여 발전할 수 있는 장점이 있다.

10 : 관 11 : 제1베벨기어
12 : 제2베벨기어 13 : 축
20 : 스크루 21 : 날개
30 : 회전자 40 : 고정자
50 : 지지대 51 : 베어링
60 : 케이스 61 : 상부케이스
62 : 하부케이스

Claims (4)

1. 일정 압으로 물이 진행하는 관(10)의 내부에 관의 회전력을 부여하는 스크루(20)의 날개(21)가 상기 관의 길이방향을 따라 관과 일체가 되게 설치되고, 상기 관의 외부에는 그 관의 외경을 따라 관과 함께 회전되는 제1베벨기어(11)가 설치되며, 상기 제1베벨기어에는 제2베벨기어(12)가 결합되고, 그 제2베벨기어의 중심부에는 축(13)을 직립되게 설치하되 그 축에는 축과 함께 회전되어 기전력을 발생시키는 회전자(30)가 설치되고, 상기 회전자의 인접 위치에는 주 전류코일을 가진 고정자(40)가 설치되며, 상기 관의 외부에는 그 관의 회전을 저해하지 않도록 베어링(51)을 매개로 지지대(50)가 등 간격으로 설치되고, 상기 제1베벨기어와 제2베벨기어 및 축과 회전자 그리고 고정자는 그들을 보호하는 상/하부케이스(61.62)로 구분되는 케이스(60)를 마련하되, 상기 회전자와 고정자는 상부케이스(61)에 의해서 보호되며, 제1베벨기어(11)와 제2베벨기어(12)는 하부케이스(62)에 의해서 보호되고, 상기 상/하부케이스(61.62)의 축(13)이 관통되는 각 개소에는 축의 원활한 회전을 위하여 각각의 베어링(B)이 설치된 것을 특징으로 하는 수력을 이용한 전기발전장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
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