KR101073388B1 - 수력발전장치 - Google Patents

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KR101073388B1
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Abstract

본 발명은 수력발전기에 관한 것으로서, 특히 제 1 내벽과 제 2 내벽에 의해 내부공간이 제 1 임펠러가 설치되는 제 1 동력실, 제2 임펠러가 설치되는 제 2 동력실, 발전기가 설치되는 발전실로 구획되며, 상기 제 1 동력실과 제 2 동력실의 하부에는 배수관이 연결되어 있는 발전기 하우징을 댐의 내부 또는 주변에 설치하고, 상기 발전기는 제 1 임펠러와 제 2 임펠러의 회전방향에 따라 영구자석과 코일이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전할 수 있게 구성되며, 저수지의 댐을 관통하도록 설치되어 상기 제 1 임펠러와 제 2 임펠러가 서로 반대방향으로 회전하도록 물을 공급하는 물공급수단으로 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 댐의 저수지 물을 이용하여 발전하는 수력발전기를 제 1 임펠러와 제 2 임펠러의 회전방향에 따라 영구자석과 코일이 정,역 방향으로 회전하면서 발전기를 이용하고, 또한 상기 제 1 임펠러와 제 2 임펠러가 서로 반대방향으로 회전할 수 있도록 물을 공급하는 물공급수단을 적용하여 수력발전기의 발전효율을 증대시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
수력발전기, 댐, 제 1 동력실, 제 2 동력실, 제 1 임펠러, 제 2 임펠러,

Description

수력발전장치{Waterpower generation device}
본 발명은 수력발전장치에 관한 것으로서, 특히 수력발전기에 사용되는 발전기를 코일과 영구자석이 서로 반대방향으로 회전하면서 고효율로 발전하도록 구성하고, 상기 코일과 영구자석을 서로 반대방향으로 회전시키기 위한 2개의 임펠러를 사용하면서 그 2개의 임펠러가 서로 반대방향으로 회전하도로 물을 공급하는 물공급수단을 설치하여 수력발전기의 발전효율이 향상되도록 한 수력발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 수력발전기는 댐에 저수된 물을 관로를 통과시키고, 그 관로를 통과하는 물의 낙하에너지를 이용하여 임펠러 또는 수차를 회전시켜 발전하는 것이다.
그러나, 종래에는 발전기를 구성하는 코일 과 영구자석중 어느 하나만을 회전시켜 발전하는 것이기 때문에 발전효율이 매우 낮아지는 문제점이 있었고, 이를 해결하기 위하여 발전시설의 크기를 크게 제조해야만 하는 문제점이 발생하고 있었다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 영구자석과 코일이 서로 반대방향으로 회전하면서 고효율로 발전하는 발전기를 적용하고, 또한 상기 발전기의 코일과 영구자석이 서로 반대방향으로 회전할 수 있도록 물을 공급하는 물공급수단을 제공하여 수력발전기의 발전효율을 향상시킬 수 있도록 한 수력발전장치를 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은,
제 1 내벽과 제 2 내벽에 의해 내부공간이 제 1 임펠러가 설치되는 제 1 동력실, 제2 임펠러가 설치되는 제 2 동력실, 발전기가 설치되는 발전실로 구획되며, 상기 제 1 동력실과 제 2 동력실의 하부에는 배수관이 연결되어 있는 발전기 하우징을 댐의 내부 또는 주변에 설치하고, 상기 발전기는 제 1 임펠러와 제 2 임펠러의 회전방향에 따라 영구자석과 코일이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전할 수 있게 구성되며, 저수지의 댐을 관통하도록 설치되어 상기 제 1 임펠러와 제 2 임펠러가 서로 반대방향으로 회전하도록 물을 공급하는 물공급수단으로 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 댐의 저수지 물을 이용하여 발전하는 수력발전기를 제 1 임펠러와 제 2 임펠러의 회전방향에 따라 영구자석과 코일이 정,역 방향으로 회전하면서 발전기를 이용하고, 또한 상기 제 1 임펠러와 제 2 임펠러가 서로 반대방향으로 회전할 수 있도록 물을 공급하는 물공급수단을 적용하여 수력발전기의 발전효율을 증대시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 5 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
일반적으로 수력발전장치는 저수지(50)의 댐(51)에 설치된다.
본 발명은 크게 발전기 하우징(20), 발전기(10), 물공급수단(30)으로 대별 구성된다.
상기 발전기 하우징(20)은 댐(51)의 내부 하단 또는 댐(51)의 주변부에 설치되는 것으로서, 그 내부에 발전기(10)와 제 1 및 제 2 임펠러(28)(29)를 설치할 수 있도록 중공형으로 형성된다.
발전기 하우징(20)은 제 1 내벽(24)과 제 2 내벽(25)에 의해 그 내부공간이 제 1 임펠러(28)가 설치되는 제 1 동력실(21)과, 제2 임펠러(29)가 설치되는 제 2 동력실(22)과, 발전기(10)가 설치되는 발전실(23)로 구획되며, 상기 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)의 상부에는 물공급수단(30)이 연결되어 물을 공급받게되고, 상기 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)의 하부에는 공급된 물을 외부 하천으로 배수시키는 배수관(26)이 연결되어 있다.
한편, 상기 발전실(23)에는 발전기(10)가 설치되는데,
발전기(10)는 케이스(1)의 내부 전후방에 복수개의 베어링(2)으로 지지설치되고 그 중앙에 하우징(3)이 고정설치되는 회전외축(4)과, 상기 회전외축(4)의 내부 전후방에 복수개의 베어링(5)으로 지지설치되는 회전내축(6)과, 상기 하우징(3)의 내주면에 설치되는 영구자석(7)과, 상기 영구자석(7)에 대응하도록 회전내축(6)에 권선되는 코일(8)로 구성된다.
이때, 상기 회전외축(4)의 중간부가 베어링(27b)에 지지된 상태로 제 2 내벽(25)에 끼워져 지지되면서 회전외축(4)의 종단부에 제 2 임펠러(29)가 축설되어 제 2 동력실(22)에 내설되는 제 2 임펠러(29)의 회전력으로 회전외축(4)이 회전하면서 하우징(3)에 설치된 영구자석(7)이 일방향으로 회전 작동한다.
또한, 상기 회전내축(6)의 중간부가 베어링(27a)에 지지된 상태로 제 1 내벽(24)에 끼워져 지지되면서 회전내축(6)의 종단부에 제 1 임펠러(28)가 축설되어 제 1 동력실(21)에 내설되는 제 1 임펠러(28)의 회전력으로 회전내축(6)이 회전하면서 코일(8)을 일방향으로 회전시킨다.
상기 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)를 서로 반대방향으로 회전시킨 다면 영구자석(7)과 코일(8)을 서로 반대방향으로 회전시키면서 발전할 수 있을 것이다.
물공급수단(30)은 상기 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)가 서로 반대방향으로 회전할 수 있도록 물을 공급하는 것으로서,
입구측이 수문(52)에 의해 개폐되도록 댐(51)의 내부에 이송공급관(31)을 설치하되, 이송공급관(31)의 출구측에 분기부(32)를 형성하여 이송공급관(31)의 출구측이 제 1 동력실(21)의 상부에 연결되는 제 1 공급관(33)과 제 2 동력실(22)의 상부에 연결되는 제 2 공급관(34)으로 분기되도록 하고, 상기 제 1 공급관(33)과 제 2 공급관(34)은 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)가 서로 다른 방향으로 회전할 수 있도록 도 3 에 도시된 바와같이 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)의 상부에 서로 다른 쪽으로 편향되게 연결 설치하여 물을 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)에 공급한다.
상기 이송공급관(31)은 그 입구측에서 출구측으로 갈수록 하향 경사지게 설치되고, 이송공급관(31)의 종단부인 제 1 공급관(33)과 제 2 공급관(34)은 수직방향으로 꺽여져 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)에 각각 연결되도록 하여 물의 낙하에너지를 이용하여 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)를 회전시킬 수 있도록 한다.
그리고, 상기 분기부(32)에 이송공급관(31)을 통해 공급되는 물을 제 1 공급관(33)과 제 2 공급관(34)으로 분기시키는 분리판(35)을 설치하여 물의 분기가 보다 용이하게 이루어지도록 한다.
상기 제 1 공급관(33)과 제 2 공급관(34)은 도 3 에 도시된 바와같이 분기부(32)로 부터 분기되어 각각 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)의 상부에 편 향되게 연결되는데,
상기 제 1 공급관(33)은 분기부(32)로 부터 분기되면서 도면상의 하측(전면방향)을 향해 유선형으로 휘어져 제 1 동력실(21)의 전면부로 편향되게 연결되므로서, 제 1 공급관(33)을 통해 공급되는 물이 제 1 임펠러(28)의 전면부에 공급되어 제 1 임펠러(28)가 정방향으로 회전하게 되는 것이고,
상기 제 2 공급관(34)은 분기부(32)로 부터 분기되면서 도면상의 상측(배면방향)을 향해 유선형으로 휘어져 제 2 동력실(22)의 배면부로 편향되게 연결되므로서, 제 2 공급관(34)을 통해 공급되는 물이 제 2 임펠러(29)의 배면부에 공급되어 제 2 임펠러(29)가 역방향으로 회전하게 되는 것이다.
상기 물공급수단(30)의 제 1 공급관(33)과 제 2 공급관(34)에 의해 2갈래로 공급되는 물에 의해 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)가 서로 반대방향으로 회전함에 따라 이에 연결되어 있는 회전외축(4)과 회전내축(6)이 서로 반대방향으로 회전하게되므로서, 앞서 설명된 영구자석(7)과 코일(8)이 서로 반대방향으로 회전하면서 고효율로 발전하게되는 것이다.
한편, 도 4 와 도 5 는 본 발명에 적용된 물공급수단(30)의 다른 실시예를 도시한 것으로서,
물공급수단(30)은,
입구측이 수문(52)에 의해 개폐되도록 댐(51)의 내부에 제 1 이송공급관(40)과 제 2 이송공급관(41)을 각각 설치하고, 상기 제 1 이송공급관(40)의 출구측을 제 1 동력실(21)의 상부에 연결하면서 제 2 이송공급관(41)의 출구측을 제 2 동력실(22)의 상부에 연결하되, 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)가 서로 다른 방향으로 회전할 수 있도록 상기 제 1 및 제 2 이송공급관(40)(41)의 출구측을 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)의 상부에 서로 다른 쪽으로 편향되게 연결 설치한 것을 특징으로 한다.
상기 물공급수단(30)의 다른 실시예는 댐(51)에 각각 제 1 이송공급관(40)과 제 2 이송공급관(41)을 별도로 설치하는 것이고,
제 1 이송공급관(40)을 통해 공급되는 물이 제 1 임펠러(28)의 전면부에 편향되게 공급될 수 있도록 제 1 이송공급관(40)의 출구측을 제 1 동력실(21)의 전면부에 편향되게 연결하며,
제 2 이송공급관(41)을 통해 공급되는 물이 제 2 임펠러(29)의 배면부에 편향되게 공급될 수 있도록 제 2 이송공급관(41)의 출구측을 제 2 동력실(22)의 배면부에 편향되게 연결하는 것이다.
상기 제 1 이송공급관(40)과 제 2 이송공급관(41)을 통해 공급되는 물에 의해 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)가 서로 다른 방향으로 회전하게 되므로서 영구자석(7)과 코일(8)이 서로 반대방향으로 회전하면서 고효율로 발전할 수 있게된다.
도 1 은 본 발명의 수력발전장치를 보인 도면.
도 2 는 본 발명에 적용된 발전기의 설치상태를 보인 도면.
도 3 은 본 발명의 작동상태를 보인 도면.
도 4 는 본 발명의 다른 실시예를 보인 도면.
도 5 는 본 발명의 다른 실시예의 작동상태를 보인 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 케이스, 2: 베어링,
3: 하우징, 4: 회전외축,
5: 베어링, 6: 회전내축,
7: 영구자석, 8: 코일,
10: 발전기, 20: 발전기 하우징,
21: 제 1 동력실, 22: 제 2 동력실,
23: 발전실, 24: 제 1 내벽,
25: 제 2 내벽, 26: 배수관,
27: 베어링, 28: 제 1 임펠러,
29: 제 2 임펠러, 30: 물공급수단,
31: 이송공급관, 32: 분기부,
33: 제 1 공급관, 34: 제 2 공급관,
35: 분리판,

Claims (8)

  1. 제 1 내벽(24)과 제 2 내벽(25)에 의해 내부공간이 제 1 임펠러(28)가 설치되는 제 1 동력실(21), 제2 임펠러(29)가 설치되는 제 2 동력실(22), 발전기(10)가 설치되는 발전실(23)로 구획되며, 상기 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)의 하부에는 배수관(26)이 연결되어 있는 발전기 하우징(20)을 댐(51)의 내부 또는 주변에 설치하고, 상기 발전기(10)는 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)의 회전방향에 따라 영구자석(7)과 코일(8)이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전할 수 있게 구성되며, 저수지(50)의 댐(51)을 관통하도록 설치되어 상기 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)가 서로 반대방향으로 회전하도록 물을 공급하는 물공급수단(30)으로 구성한 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 발전기(10)는
    케이스(1)의 내부 전후방에 복수개의 베어링(2)으로 지지설치되고 그 중앙에 하우징(3)이 고정설치되는 회전외축(4)과, 상기 회전외축(4)의 내부 전후방에 복수개의 베어링(5)으로 지지설치되는 회전내축(6)과, 상기 하우징(3)의 내주면에 설치되는 영구자석(7)과, 상기 영구자석(7)에 대응하도록 회전내축(6)에 권선되는 코일(8)로 구성되되, 상기 회전외축(4)의 중간부가 베어링(27b)에 지지된 상태로 제 2 내벽(25)에 끼워져 지지되면서 회전외축(4)의 종단부에 제 2 임펠러(29)가 축 설되고, 상기 회전내축(6)의 중간부가 베어링(27a)에 지지된 상태로 제 1 내벽(24)에 끼워져 지지되면서 회전내축(6)의 종단부에 제 1 임펠러(28)가 축설되어 구성된 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 물공급수단(30)은,
    입구측이 수문(52)에 의해 개폐되도록 댐(51)의 내부에 이송공급관(31)을 설치하되, 이송공급관(31)의 출구측에 분기부(32)를 형성하여 이송공급관(31)의 출구측이 제 1 동력실(21)의 상부에 연결되는 제 1 공급관(33)과 제 2 동력실(22)의 상부에 연결되는 제 2 공급관(34)으로 분기되도록 하고, 상기 제 1 공급관(33)과 제 2 공급관(34)은 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)가 서로 다른 방향으로 회전할 수 있도록 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)의 상부에 서로 다른 쪽으로 편향되게 연결 설치되어 물을 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)에 공급하는 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 분기부(32)에는 이송공급관(31)을 통해 공급되는 물을 제 1 공급관(33)과 제 2 공급관(34)으로 분기시키는 분리판(35)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 물공급수단(30)은,
    입구측이 수문(52)에 의해 개폐되도록 댐(51)의 내부에 제 1 이송공급관(40)과 제 2 이송공급관(41)을 각각 설치하고, 상기 제 1 이송공급관(40)의 출구측을 제 1 동력실(21)의 상부에 연결하면서 제 2 이송공급관(41)의 출구측을 제 2 동력실(22)의 상부에 연결하되, 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)가 서로 다른 방향으로 회전할 수 있도록 상기 제 1 및 제 2 이송공급관(40)(41)의 출구측을 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)의 상부에 서로 다른 쪽으로 편향되게 연결 설치한 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
  6. 댐(51)의 내부 또는 주변부에 설치되고, 제 1 내벽(24)과 제 2 내벽(25)에 의해 내부공간이 제 1 임펠러(28)가 설치되는 제 1 동력실(21), 제2 임펠러(29)가 설치되는 제 2 동력실(22), 발전기(10)가 설치되는 발전실(23)로 구획되며, 상기 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)의 하부에는 배수관(26)이 연결되어 있는 발전기 하우징(20)과;
    케이스(1)의 내부 전후방에 복수개의 베어링(2)으로 지지설치되고 그 중앙에 하우징(3)이 고정설치되는 회전외축(4)과, 상기 회전외축(4)의 내부 전후방에 복수개의 베어링(5)으로 지지설치되는 회전내축(6)과, 상기 하우징(3)의 내주면에 설 치되는 영구자석(7)과, 상기 영구자석(7)에 대응하도록 회전내축(6)에 권선되는 코일(8)로 구성되되, 상기 회전외축(4)의 중간부가 베어링(27b)에 지지된 상태로 제 2 내벽(25)에 끼워져 지지되면서 회전외축(4)의 종단부에 제 2 임펠러(29)가 축설되고, 상기 회전내축(6)의 중간부가 베어링(27a)에 지지된 상태로 제 1 내벽(24)에 끼워져 지지되면서 회전내축(6)의 종단부에 제 1 임펠러(28)가 축설되는 발전기(10)와;
    저수지(50)의 물을 발전기하우징(20)의 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)의 상부로 공급할 수 있도록 댐(51)의 내부를 관통하여 설치되고, 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)에 각각 설치된 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)가 서로 다른 방향으로 회전하도록 물을 공급하여 발전기(10)의 영구자석(7)과 코일(8)이 서로 반대방향으로 회전하면서 발전하도록 하는 물공급수단(30); 으로 구성한 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 물공급수단(30)은,
    입구측이 수문(52)에 의해 개폐되도록 댐(51)의 내부에 이송공급관(31)을 설치하되, 이송공급관(31)의 출구측에 분기부(32)를 형성하여 이송공급관(31)의 출구측이 제 1 동력실(21)의 상부에 연결되는 제 1 공급관(33)과 제 2 동력실(22)의 상부에 연결되는 제 2 공급관(34)으로 분기되도록 하고, 상기 제 1 공급관(33)과 제 2 공급관(34)은 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)가 서로 다른 방향으로 회전할 수 있도록 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)의 상부에 서로 다른 쪽으로 편향되게 연결 설치되어 물을 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)에 공급하는 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 물공급수단(30)은,
    입구측이 수문(52)에 의해 개폐되도록 댐(51)의 내부에 제 1 이송공급관(40)과 제 2 이송공급관(41)을 각각 설치하고, 상기 제 1 이송공급관(40)의 출구측을 제 1 동력실(21)의 상부에 연결하면서 제 2 이송공급관(41)의 출구측을 제 2 동력실(22)의 상부에 연결하되, 제 1 임펠러(28)와 제 2 임펠러(29)가 서로 다른 방향으로 회전할 수 있도록 상기 제 1 및 제 2 이송공급관(40)(41)의 출구측을 제 1 동력실(21)과 제 2 동력실(22)의 상부에 서로 다른 쪽으로 편향되게 연결 설치한 것을 특징으로 하는 수력발전장치.
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