KR101269880B1 - 블레이드 일체형 소수력 발전설비 - Google Patents

블레이드 일체형 소수력 발전설비 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 블레이드 일체형 소수력 발전설비 또는 발전기가 개시된다.
본 발명에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비는 내측 면에 블레이드가 장착된 회전자; 상기 회전자가 내측에 장착되어, 상기 회전자의 회전에 따라 기전력을 발생시키는 고정자; 및 상기 고정자를 고정 시키는 고정 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 설치가 매우 간편하고, 여러 대 발전기의 병렬 구성 및 운전이 매우 용이하다.

Description

블레이드 일체형 소수력 발전설비{small hydro power generating apparatus}
본 발명은 소수력 발전설비에 관한 것으로, 특히, 내부의 비어있는 부분에 블레이드가 결합된 회전자가 방수 처리된 고정자에 장착됨으로써 설치가 편하고 다수의 발전기를 병렬로 구성하여 운전하기 쉬운 블레이드 일체형 소수력 발전설비에 관한 것이다.
일반적으로 소수력 발전은 하천이나 저수지 등에서 물의 낙차에 의한 위치 에너지를 이용하여 수차의 회전력을 발생시키고 그 회전력에 의해 수차와 직결되어 있는 발전기에 의해서 전기 에너지를 생산하는 발전 방식을 일컫는다.
소수력 발전은 물의 위치 에너지를 이용하므로 수질 또는 대기에 주는 환경요인이 거의 없으며, 대수력 발전소 근처에서 생기는 기상에의 영향도 극히 미약한 무공해 자원이다.
소수력 발전은 우선 재생 가능한 부존자원으로서 전형적인 순환 에너지이므로 연료비가 없다. 또한, 간단한 유지관리 운전이 가능하며, 화력이나 원자력 발전소보다 수명이 3배이상 길이서 일단 건설되면 장기간 안정적으로 전기를 공급할 수 있다.
특히, 에너지 자원이 절대 부족한 우리 나라의 입장에서는 에너지 해외 의존도를 경감시키고 에너지를 안정화시키기 위하여 부존 에너지를 최대한 활용하는 것이 매우 중요하다. 소수력 자원은 다른 대체 에너지원에 비하여 에너지 밀도가 매우 크기 때문에 개발할 가치가 큰 부존 자원으로 평가되고 있다.
소수력 에너지의 활용 확대를 위해서는 국민의 인식변화, 관련 기술개발, 정부의 제도적 기반 확충, 및 관련 산업의 육성 등 다각적인 노력이 필요하다. 소수력 발전 개발 초기에는 주로 하천을 이용하여 개인 사업자에 의해 소수력 발전소가 건설 되었으나, 민원 등의 문제로 인하여 개발이 극히 위축되었다.
과거의 소수력 발전은 많은 설비투자비가 요구되어 초기 발전단가는 높아지는 경향이 있었으나 최근의 연구개발 성과로 시스템이 표준화, 간소화 됨으로써 많이 저렴화 되었으며, 운전관리도 무인화 내지 1인 제어가 가능해 짐으로써 장기적으로 볼때 타 전원에 비해 저렴하고 전력 가격을 안정시키는 효과가 있다.
그러나 소수력 발전소는 블레이드와 발전기 부분이 분리되어 있고 발전기 부분이 물위에 있어 그 구조가 복잡하고 효율이 많이 떨어지며 설치비가 많이 든다는 단점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 내부의 비어있는 부분에 블레이드가 결합된 회전자가 방수 처리된 고정자에 장착되도록 하는 블레이드 일체형 소수력 발전설비를 제공하는데 있다.
이를 위하여, 본 발명의 다른 한 관점에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비는 내측 면에 블레이드가 장착된 회전자; 상기 회전자가 내측에 장착되어, 상기 회전자의 회전에 따라 기전력을 발생시키는 고정자; 및 상기 고정자를 고정 시키는 고정 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 고정자는 방수 처리를 위한 외측 방수 하우징; 상기 외측 방수 하우징의 안쪽으로 형성되는 코어; 상기 코어의 안쪽으로 형성되는 권선; 및 상기 권선의 안쪽으로 형성되는 내측 방수 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 회전자는 방수 처리를 위한 외측 방수 하우징; 상기 외측 방수 하우징의 안쪽으로 형성되는 영구 자석; 상기 영구자석의 안쪽으로 형성되는 코어; 상기 코어의 안쪽으로 형성되는 내측 방수 하우징; 및 상기 내측 방수 하우징의 안쪽에 형성되는 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
필요에 따라, 상기 고정 장치는 육면체 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비는 상기 고정자와 상기 회전자 사이에 형성되어 상기 고정자에 장착된 회전자를 회전시키는 베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비는 상기 고정 장치의 일 측면에 형성되데, 상기 고정자에서 발생된 기전력을 외부로 출력하는 전력선을 보호하고 병렬 연결된 다수의 고정자 간이 전력선을 연결시키는 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비는 상기 블레이드 쪽으로 물이 잘 유입되도록 형성되데, 상기 블레이드가 장착된 회전자의 내부 직경보다 크게 형성되는 보조 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 보조 장치는 상기 회전자에서 멀어질수록 그 직경이 점점 커지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 보조 장치는 상기 회전자에 탈 부착되는 것을 특징으로 한다.
이를 통해, 본 발명은 내부의 비어있는 부분에 블레이드가 결합된 회전자가 방수 처리된 고정자에 장착되도록 하는 블레이드와 방수 발전기 일체형의 발전설비를 구현함으로써, 설치가 매우 간편하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 내부의 비어있는 부분에 블레이드가 결합된 회전자가 방수 처리된 고정자에 장착되도록 하는 블레이드와 방수 발전기 일체형의 발전설비를 구현함으로써, 여러 대의 발전기의 병렬 구성 및 운전이 매우 용이하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비를 나타내는 제1 예시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 고정자(120)의 구성 단면도를 나타내는 예시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 회전자(140)의 구성 단면도를 나타내는 예시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 커넥터(160)의 다양한 구성 형태를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발전기의 병렬연결 형태를 보여주는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비를 나타내는 제2 예시도이다.
이하에서는, 본 발명의 실 시예에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비를 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 내부의 비어있는 부분에 블레이드가 결합된 회전자가 방수 처리된 고정자에 장착함으로써, 기존의 소수력 발전기와는 달리 블레이드와 방수 발전기 일체형으로 구성되도록 한 블레이드 일체형 소수력 발전설비 또는 발전기를 제안한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비를 나타내는 제1 예시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비는 고정 장치(110), 발전자 또는 고정자(stator)(120), 베어링(bearing)(130), 회전자(rotor)(140), 블레이드(blade)(150), 및 커넥터(connector)(160) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
고정 장치(110)는 원통형의 제너레이터를 물속에서 고정하기 위한 장치이다. 고정 장치(110)는 다양한 형태로 형성될 수 있는데, 예컨대, 육면체 형태 등으로 형성되어, 여러 개를 병렬적으로 구성하기가 매우 용이할 수 있다.
고정자(120)는 전기를 생상하기 위한 원통형의 제너레이터로서, 고정 장치(110)에 의해 물속에 고정되고 방수 처리되어 있다.
도 2는 도 1에 도시된 고정자(120)의 구성 단면도를 나타내는 예시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 고정자(120)는 방수 처리를 위한 방수 하우징이 내측과 외측에 형성되는데, 제1 방수 하우징(222)과 제2 방수 하우징(228)이 각각 내측과 외측에 형성된다. 제1 방수 하우징(222)의 안쪽으로 코어(224)가 형성되고 그 코어(224)의 안쪽으로 권선(226)이 형성되어 있다. 그리고 권선(226)의 안쪽으로 다시 제2 방수 하우징(228)이 형성되어 있다.
회전자(140)는 고정자(120)의 안쪽에 장착되고, 내부의 비어있는 부분 예컨대, 내측 면을 따라 블레이드(150)가 결합되어 블레이드 일체형 회전자가 구성될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 회전자(140)의 구성 단면도를 나타내는 예시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 회전자(140)는 방수 처리를 위한 방수 하우징이 내측과 외측에 형성되는데, 제3 방수 하우징(342)과 제4 방수 하우징(348)이 각각 내측과 외측에 형성된다. 제3 방수 하우징(342)의 안쪽으로 영구 자석(344)이 형성되고 영구자석(344)의 안쪽으로 코어(346)가 형성되어 있다. 그리고 코어(346)의 안쪽으로 다시 제4 방수 하우징(348)이 형성되어 있다.
블레이드는 (150)는 제4 방수 하우징(348)의 안쪽에 위치하도록 형성되어 있다.
이때, 고정자(120)가 고정된 상태에서 그 고정자(120)의 내측에 위치하는 회전자(140)를 회전시키게 되면, 자기장이 발생되어 기전력을 발생시킬 수 있다.
이때, 고정자(120)와 회전자(140)의 사이에는 베어링(130)이 구비될 수 있다. 베어링(130)은 회전하고 있는 기계의 축을 일정한 위치에 고정시키고 축의 자중과 축에 걸리는 하중을 지지하면서 축을 회전시키는 역할을 하게 된다.
커넥터(160)는 고정자(120)에서 발생한 전력을 외부로 배출하기 위한 전력선을 보호하는 역할을 한다. 커넥터(160)는 필요에 따라 고정 장치(110)의 일 측면에 구비될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 커넥터(160)의 다양한 구성 형태를 나타내는 예시도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 커넥터(160)는 고정 장치(110)의 일 측면에 구비되어 전력선을 보호하는 역할을 할 뿐만 아니라, 여러 개의 발전기를 병렬 연결하기 용이하도록 형성되어 전력선을 연결시킬 수 있다.
예컨대, 좌측 발전기의 상단부에 형성된 커넥터(160a)는 전력선을 외부로 배출하게 되고, 좌측 발전기의 우측면에 형성된 커넥터(160b)와 우측 발전기의 좌측면에 형성된 커넥터(160c)는 두 대의 발전기를 병렬 연결하는데 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발전기의 병렬연결 형태를 보여주는 예시도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 블레이드 일체형 발전설비는 그림 (a)처럼 여러 개의 발전설비가 병렬적으로 형성될 수 있고, 그림 (b)처럼 여러 개의 발전설비가 병렬적으로 형성되되, 2단으로 형성될 수도 있다.
즉, 본 발명에 따른 블레이드 일체형 발전설비는 육면체의 형태로 형성되데, 블레이드가 발전설비의 안쪽에 위치하기 때문에 그 병렬연결의 구성이 용이하다.
병렬 연결시, 여러 개의 발전설비 간의 전력선은 커넥터로 연결이 가능하다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비를 나타내는 제2 예시도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비는 고정 장치(110), 발전자 또는 고정자(120), 베어링(130), 회전자(140), 블레이드(150), 커넥터(160), 및 보조 장치(170) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
도 6의 본 발명에 따른 블레이드 일체형 소수력 발전설비는 도 1에서 제안한 구성과 그 기능이 동일하고, 다만, 보조 장치(170)의 구성이 추가되어 이에 대한 설명만 하기로 한다.
보조 장치(170)는 블레이드(150)쪽으로 물이 잘 유입될 수 있도록 구비되데, 회전자(140)의 비어있는 내부의 직경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
보조 장치(170)는 회전자(140)에서 멀어질수록 그 직경이 점점 커지는 것이 바람직하다. 그리고 보조 장치(170)는 회전자(140)에 탈 부착될 수 있다.
물론, 보조 장치(170)는 회전자(140) 뿐 아니라 고정자(120) 또는 고정 장치(110)에 부착되어 탈 부착될 수도 있다.
이처럼, 본 발명은 내부의 비어있는 부분에 블레이드가 결합된 회전자가 방수 처리된 고정자에 장착되도록 하는 블레이드와 방수 발전기 일체형의 발전설비를 구현함으로써, 설치가 매우 간편하고, 여러 대 발전기의 병렬 구성 및 운전이 매우 용이하다.
본 발명에 의한, 블레이드 일체형 소수력 발전설비는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 실 시예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시 예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.
110: 고정 장치
120: 고정자
130: 베어링
140: 회전자
150: 블레이드
160: 커넥터
170: 보조 장치

Claims (9)

  1. 블레이드 일체형 소수력 발전설비에 있어서,
    내측 면에 블레이드가 장착된 회전자;
    상기 회전자가 내측에 장착되어, 상기 회전자의 회전에 따라 기전력을 발생시키는 고정자; 및
    상기 고정자를 고정 시키는 고정 장치를 포함하며,
    상기 고정자는,
    방수 처리를 위한 외측 방수 하우징;
    상기 외측 방수 하우징의 안쪽으로 형성되는 코어;
    상기 코어의 안쪽으로 형성되는 권선; 및
    상기 권선의 안쪽으로 형성되는 내측 방수 하우징을 포함하며,
    상기 회전자는,
    방수 처리를 위한 외측 방수 하우징;
    상기 외측 방수 하우징의 안쪽으로 형성되는 영구 자석;
    상기 영구자석의 안쪽으로 형성되는 코어;
    상기 코어의 안쪽으로 형성되는 내측 방수 하우징; 및
    상기 내측 방수 하우징의 안쪽에 형성되는 상기 블레이드를 포함하며,
    상기 고정 장치는,
    육면체 형태로 형성되며,
    상기 블레이드 일체형 소수력 발전설비는,
    상기 고정 장치의 일 측면에 형성되데, 상기 고정자에서 발생된 기전력을 외부로 출력하는 전력선을 보호하고 병렬 연결된 다수의 고정자 간의 전력선을 연결시키는 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드 일체형 소수력 발전설비.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 고정자와 상기 회전자 사이에 형성되어 상기 고정자에 장착된 회전자를 회전시키는 베어링
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드 일체형 소수력 발전설비.
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 블레이드 쪽으로 물이 잘 유입되도록 형성되데, 상기 블레이드가 장착된 회전자의 내부 직경보다 크게 형성되는 보조 장치
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드 일체형 소수력 발전설비.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 보조 장치는,
    상기 회전자에서 멀어질수록 그 직경이 점점 커지는 것을 특징으로 하는 블레이드 일체형 소수력 발전설비.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 보조 장치는,
    상기 회전자에 탈 부착되는 것을 특징으로 하는 블레이드 일체형 소수력 발전설비.
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