KR101284275B1 - 소수력 발전용 튜브터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소수력 발전장치에 있어서, 튜브형태로 조립되어 설치되는 튜브의 내부에 발전기와 연결된 터빈을 설치하여 유속을 이용한 발전이 이루어지도록 하는 소수력 발전용 튜브터빈에 관한 것이다.
본 발명은 제방에 설치되어 담수된 물이 유입되는 매입튜브를 구비하되 상기 매입튜브의 전단에서 물 흐름을 조절하는 수문이 설치되고, 상기 매입튜브의 내부는 하나의 입구에서 양쪽으로 갈라진 후 다시 한 곳으로 모아져 흐르도록 중앙으로 유선형의 공간부를 형성하며, 상기 공간부에는 발전기를 설치하는 한편 터빈을 설치하되 상기 터빈의 날개는 공간부의 후방에서 돌출되게 하고, 상기 매입튜브의 후방에는 물을 하부로 배출시키는 배출튜브를 설치하되 상기 배출튜브는 배출구 쪽이 넓어지는 형태를 갖도록 함으로서 이루어진다.

Description

소수력 발전용 튜브터빈{Tube turbine for small hydropower generation}

본 발명은 소수력 발전장치에 있어서, 튜브형태로 조립되어 설치되는 튜브의 내부에 발전기와 연결된 터빈을 설치하여 유속을 이용한 발전이 이루어지도록 하는 소수력 발전용 튜브터빈에 관한 것이다.

소수력 발전은 유량이 적고 낙차가 크지 않은 곳에 설치되어 전기를 생산하게 되는 것으로, 일반적인 소수력 발전설비는, 배수관을 통해 배출되는 물의 유동을 이용하여 수차를 회전시키고, 상기 이 수차의 회전력을 이용하여 발전기를 구동함으로써 발전이 이루어지도록 하고 있다.

이러한 소수력 발전설비는 초기 건설비가 과다하게 필요하고, 유량이 작거나 저낙차인 경우에는 필요한 발전용량을 얻기가 힘들며, 발전용량이 강수량에 따라 변동이 심한 문제점이 있다.

그리고 소수력 발전설비는 배수관을 통하여 담수된 물이 배출될 수 있도록 함으로서 배수관에서 배출되는 물은 낙차 에너지를 갖도록 하고, 상기 배수관의 선단에 물의 낙차 에너지를 회전에너지로 변환시키는 수차를 설치하며, 상기 수차의 회전력을 전달받아 발전을 하는 발전기를 설치하고 있다.

이러한 기존의 소수력 발전설비는 물의 낙차 에너지를 이용하는 관계로 저낙차의 제방에서는 발전효율이 극히 낮아 경제성이 별로 없으며, 또한 수차와 발전기의 설치 그리고 배수관을 고정시키기 위한 제방 공사 등을 필요로 하게 되어 설치에 시간이 오래 걸리는 한편 공사비를 많이 드는 것이었다.

본 발명은 소수력 발전설비를 시설함에 있어서 구조적으로 복잡한 문제와 함께 수차와 결합된 발전기의 방수 설치에 시간과 비용이 많이 드는 문제를 해결하는 한편 저낙차를 갖는 경우 발전 효율이 낮은 것을 해결하기 위한 것으로, 물의 낙차 에너지보다는 물의 유속을 이용하여 발전이 이루어지도록 하는 한편 제방에 튜브를 설치한 후 간단히 터빈과 발전기가 설치되게 하는 것이다.

본 발명은 제방에 설치되어 담수된 물이 유입되는 매입튜브를 구비하되 상기 매입튜브의 전단에서 물 흐름을 조절하는 수문이 설치되고, 상기 매입튜브의 내부에는 입구에서 양쪽으로 갈라진 후 다시 한 곳으로 모아져 흐르게 하는 선단과 후단이 유선형을 갖는 공간부를 형성하며, 상기 공간부에는 발전기를 설치하는 한편 터빈을 설치하되 상기 터빈의 날개는 공간부의 후방에서 돌출되게 하고, 상기 매입튜브의 후방에는 물을 하부로 배출시키는 배출튜브를 설치하되 상기 배출튜브는 배출구 쪽이 넓어지는 형태를 갖도록 함으로서 이루어지는 것으로, 매입튜브로 유입된 물은 공간부의 양쪽으로 갈라져 흐른 후 공간부의 후방에서 합쳐지면서 배출튜브로 빠르게 배출되고, 이때 공간부의 후방에서 매입튜브의 내측으로 돌출되어 설치된 날개의 회전으로 발전기에서 발전이 이루어지게 된다.

본 발명은 제방에 매입튜브를 설치한 후 매입튜브의 후단에 배출튜브를 설치하되 매입튜브의 내측에 형성된 공간부에 발전기를 설치하는 한편 매입튜브의 내측으로 터빈의 날개를 설치함으로써 이루어지는 것으로, 발전기와 터빈의 설치가 용이하고, 매입튜브와 배출튜브의 설치가 용이하며, 물이 공간부의 측면 외측으로 갈라졌다가 다시 모아진 상태에서 배출튜브를 통하여 빠르게 배출되는 힘을 이용하여 터빈의 날개를 회전시키게 되어 터빈의 회전효율이 높아져 발전효율을 높이게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예 사시도
도 2는 본 발명의 실시예 평면도
도 3은 본 발명의 실시예 저면 사시도
도 4는 본 발명의 실시예 평단면도
도 5는 본 발명의 설치상태 실시예 설명도

본 발명은 하천을 가로질러 설치되는 제방에 담수되는 물의 낙차 에너지로 터빈을 회전시켜 발전이 이루어지도록 함에 있어서, 제방에 매입 설치되어 담수된 물이 배출되게 매입튜브를 설치하되 상기 매입튜브의 내측으로 발전기와 터빈을 설치하여 매입튜브를 흐르는 물의 유속에 따라 터빈의 회전이 이루어지게 하고, 상기 매입튜브에는 배출구 쪽으로 점점 넓어지는 배출튜브를 연결함으로써 매입튜브의 내부를 흐르는 물의 유속이 빨라지게 한다.

본 발명에서 매입튜브의 상부에는 수리 및 유지 보수를 위하여 일부가 개방되고 덮개로 덮여지는 형태를 갖도록 하고, 매입튜브와 배출튜브는 커플링을 이용하여 연결되게 하되 상기 커플링의 내측으로 터빈의 날개가 위치되게 하며, 상기 터빈은 발전기와 연결되어 터빈의 회전으로 발전이 이루어지게 한다.

상기 매입튜브의 내부에는 선단과 후단이 유선형태를 갖는 공간부를 형성하여 매입튜브의 입구로 유입된 물이 공간부의 외측으로 나뉘어져 흐르게 한 후 다시 공간부의 후단에서 하나로 모아진 후 배출튜브를 통하여 배출이 이루어지게 한다.

본 발명은 제방에 일부가 매입되어 고정되게 설치되는 매입튜브의 내측으로 유선형의 공간부를 설치하되 매입튜브로 유입된 물이 공간부에서 양쪽으로 갈라졌다가 공간부의 후단에서 서로 만난 후 배출되게 하고, 상기 공간부에는 발전기와 터빈을 설치하되 터빈의 날개가 공간부의 후단에서 매입튜브의 내측으로 노출되게 함으로서 매입튜브를 흐르는 물에 의해 터빈의 날개가 회전되어 발전이 이루어지게 된다.

상기 매입튜브의 후단에는 커플링을 이용하여 배출튜브를 결합시키되 상기 배출관은 배출구 쪽이 입구 쪽보다 직경이 넓도록 함으로써 매입튜브와 배출튜브를 통하여 배출되는 물의 유속이 빨라져 발전효율을 높이도록 하는 것이다.

그리고 본 발명은 매입튜브를 설치하여 고정시킨 후 상기 매입튜브의 내측에 발전기와 터빈을 설치한 후 매입튜브의 배출구 쪽에 배출튜브를 커플링으로 결합시킴으로써 설치가 완료되므로, 기존과 달리 빠른 시간에 설치하여 공기를 단축시킴은 물론 공사비용을 줄이게 된다.

이하 본 발명을 첨부된 실시예 도면에 의거 설명한다.

본 발명은 제방(10)에 고정된 상태로 설치되는 매입튜브(20)를 구비하되 상기 매입튜브(20)의 내측에는 선단과 후단이 유선형을 갖는 공간부(30)를 형성하고, 상기 공간부(30)에는 발전기(40)와 터빈(50)을 설치하되 상기 터빈(50)의 날개(51)는 공간부(30)의 후단에서 매입튜브(20)의 내부로 돌출되게 하고, 상기 매입튜브(20)의 후단에는 커플링(60)을 끼워 배출튜브(70)를 연결하되 상기 배출튜브(70)는 입구 쪽에서 출구 쪽으로 갈수록 라운드 형태를 갖되 직경이 커지게 형성된다.

본 발명의 매입튜브(20)는 제방(10)에 고정 설치되고, 매입튜브(20)로 제방(10)에 담수된 물이 유입되는 입구에는 권양기(11)로 작동되는 수문(12)을 설치함으로써 권양기(11)로 수문(12)을 열고 닫음에 따라 제방에 채워진 물이 매입튜브(20)의 내측으로 유입되는 것이 조절된다.

상기 매입튜브(20)로 유입된 물은 공간부(30)에 의해 양쪽으로 벌어졌다가 공간부(30)의 후단에서 다시 모아져 배출되며, 상기 공간부(30)는 폭이 좁고 길이가 넓으며 서서히 넓어졌다가 서서히 좁아지는 선단과 후단이 유선형을 갖추도록 함으로써 매입튜브(20)의 내측을 흐르는 물이 공간부(30)에 의해 방해받지 않도록 한다.

본 발명에서 권양기(11)의 조작으로 수문(12)을 열고 닫는 것은 당 업계의 공지의 사실이며, 본 발명에서는 수문(12)으로 매입튜브(20)의 입구로 유입되는 물을 조절할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 매입튜브(20)는 상부에 덮개를 설치하여 덮개를 개방시킬 경우 공간부(30)의 내측에 설치된 발전기(40)와 터빈(50) 등을 손쉽게 수리하거나 점검할 수 있으며, 필요에 따라서는 교체 설치가 가능하다.

본 발명의 터빈(50)을 구동시키는 날개(51)는 공간부(30)의 후단에서 매입튜브(20)의 내측으로 돌출되어 설치되게 하고, 매입튜브(20)의 입구에서 유입되어 공간부(30)의 양쪽으로 갈라졌던 물은 공간부(30)의 후단에서 모아진 후 터빈(50)의 날개(51)를 회전시킨 후 배출튜브(70)를 통하여 배출되게 된다.

본 발명의 날개(51)는 매입튜브(20)의 후단에서 커플링(60)의 내측에 위치되도록 설치되고, 커플링(60)을 이용하여 배출튜브(70)를 결합시키는 한편 커플링(60)의 내측으로 날개(51)가 위치하도록 한 이유는 커플링(60)의 제거로 날개(51)를 노출시켜 쉽게 수리가 가능하기 때문이다.

본 발명의 매입튜브(20) 후단에서 커플링(60)으로 결합되는 배출튜브(70)는 입구 쪽보다 출구 쪽 직경이 점점 넓어지는 형태로 제작되어 커플링(60)을 통하여 배출튜브(70)로 배출되는 물이 빠르게 배출되어 진다.

즉, 본 발명은 매입튜브(20)로 유입된 물이 배출튜브(70)를 통하여 배출될 때 빠르게 배출되므로, 터빈(50)의 날개(51)에 가해지는 유속이 빠르게 되어 터빈(50)의 회전효율을 높임으로써 발전효율을 높이게 된다.

본 발명에서 배출튜브(70)의 배출구 쪽에는 배출되는 물이 외측으로 튀지 않도록 막아주는 물막음 돌기(71)를 형성하고, 상기 배출튜브(70)를 커플링(60)에서 분리한 후 날개(51)를 수리 및 교체할 수 있다.

그리고 본 발명은 매입튜브(20)의 상부를 덮어주는 수리용 덮개를 개방시킬 경우 공간부(30)의 대부분이 노출되게 되므로, 발전기(40)나 터빈(50)의 수리 교체를 용이하게 할 수 있다.

본 발명은 매입튜브(20)의 입구로 유입된 물이 유선형 공간부(30)의 외측으로 나뉘어져 흐르게 된 후 합쳐져서 흐르게 하되 둘로 나뉘어진 물이 합해져서 흐르는 부위에 터빈(50)의 날개(51)를 설치함으로써 날개(51)의 회전이 원활히 이루어지도록 하는 한편 입구보다 배출구의 직경이 큰 배출튜브(70)를 매입튜브(20)에 연결하여 배출되는 물의 유속을 증가시킴으로써 터빈(50)의 날개(51)를 빠르게 회전시켜 회전효율을 높이게 된다.

따라서 본 발명은 소수력 발전의 발전 효율을 높일 수 있음은 물론 날개(51)를 제외한 터빈(50)과 발전기(40)가 물에 닿지 않는 공간부(30)의 내측에 위치하게 되므로, 설치와 운용이 쉽고, 매입튜브(20)의 내측에 발전설비가 설치되게 되므로, 소수력 발전 설비의 공사기간을 크게 단축시킬 수 있다.

또한 본 발명은 낙차가 적은 지역이라도 유속의 증가로 터빈(50)의 날개(51) 회전이 가능하므로, 소수력 발전에 의한 에너지를 절약할 수 있게 된다.

10 : 제방 11 : 권양기
12 : 수문 20 : 매입튜브
30 : 공간부 40 : 발전기
50 : 터빈 51 : 날개
60 : 커플링 70 : 배출튜브

Claims (3)

1. 제방(10)에 일부가 매입되어 설치되고 제방(10)에 담수된 물을 배출시키는 매입튜브(20)를 설치하되 상기 매입튜브(20)의 입구에는 수문(12)을 설치하고,
   상기 매입튜브(20)의 내부에는 양측으로 물이 흐르고 선단과 후단이 유선형을 갖는 공간부(30)를 설치하되 상기 매입튜브(20)의 상측에는 공간부(30)를 덮어주는 수리용 덮개를 설치하며,
   상기 공간부(30)의 내부에는 발전기(40)와 연결된 터빈(50)을 설치하고,
   상기 터빈(50)의 날개(51)는 공간부(30)의 후방으로 돌출되게 하며,
   상기 매입튜브(20)의 배출구에는 커플링(60)을 끼워 입구보다 배출구 쪽 직경이 넓은 배출튜브(70)를 결합시키고,
   상기 커플링(60)의 내측으로 터빈(50)의 날개(51)가 위치되게 구성하는 것을 특징으로 하는 소수력 발전용 튜브터빈.
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